DE2041237A1

DE2041237A1 - Scharfeinstellvorrichtung

Info

Publication number: DE2041237A1
Application number: DE19702041237
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Takishima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1969-08-20
Filing date: 1970-08-19
Publication date: 1971-04-08
Also published as: US3678835A; DE2041237C3; DE2041237B2; GB1328534A

Description

PH 3442
39/Sciu

Patentanmeldung

GANON KABUSHIKI KAISHA 30-2,3-chome , Shimomaruko,Ohta~ku Tokyo / JAPAN

Scharfeins tellvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine automatische Scharfeinstellvorrichtung für Kameras und dergl.

Es wurdenbereits verschiedene automatische Scharfeinsteilsysteme angegeben. In einem solchen System wird eine Fehleinstellung mittels eines fotoelektrischen Elements, beispielsweise eines Cadmiumsulfidelements ermittelt, wobei dessen maximaler oder minimaler Ausgang verwendet wird. Bei einem anderen bekannten System wird die Lichtstärke von durch zwei Fenster einer Einrichtung ähnlich einem Entfernungsmesser fallenden Lichtbündeln mittels eines

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fotoelektrischen Elements verglichen. Bei einem weiteren System werden von einer Kamera aus, Infrarotstrahlen projiziert und die reflektierten Infrarotstrahlen gemessen.

Wenn derartige automatische Scharfeinstellvorrichtungen zusammen mit Kameras verwendet werden, entstehen wegen der unterschiedlichen Güte der verwendeten Fotoelemente gewisse Schwierigkeiten, da die Lichtstärke der aufgefangenen Strahlenbündel in einem weiten Bereich (-3 bis 18 EV) schwankt und da sich die Umgebungstemperatur ebenfalls in einem weiten Bereich (-20 bis 50 C) bewegt. Daher ist es nicht möglich, in einer automatischen Scharfeinstellvorrichtung mehrere fotoelektrische Elemente zu verwenden, um durch Vergleich ihrer Ausgänge ein Meßergebnis zu erhalten. Außerdem ist es äußerst schwierig, einen Verstärker zu schaffen, der bei sehr schwachen Signalen in der Größenordnung von 10~-φΑ einen Verstärkungsfaktor von mehr als etwa 12OdB hat.

Zur Überwindung dieser Nachteile bekannter Vorrichtungen schafft die Erfindung eine automatische Scharfeinstellvorrichtung, die gekennzeichnet ist durch eine Umlenkeinrichtung zum Umlenken zweier verschiedener Lichtbündel auf ein der Umlenkeinrichtung nachgeordnetes fotoelektrisches Element und einen der Umlenk» einrichtung vorgeschalteten optischen Zerhacker, mittels dessen

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ein abwechselndes Umlenken der beiden verschiedenen Lichtbündel nach dem fotoelektrischen Element bewirkbar ist, durch einen Wechselstromverstärker zur Verstärkung des Ausgangs des fotoelektrischen Elements, durch ein Filter zum Ausfiltern ungeregelter Schwankungen vom Ausgang des Verstärkers und durch einen Separator zum Zerlegen des Ausgangs des Filters in zwei Signale, wobei der Separator mit dem optischen Zerhacker synchronisiert ist.

Somit werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei verschiedene Lichtbündel oder Signale durch nur ein gemeinsames fotoelektrisches Element gemessen, so daß fotoelektrische Elemente der allgemein in Kameras eingebauten Art verwendbar sind. Durch die Verwendung eines Zerhackers ist es möglich, die Ausgangssignale des fotoelektrischen Elements in Wechselstromsignale zu verwandeln, die sich auf relativ einfache Weise mit einem hohen Verstärkungsfaktor verstärken lassen. Der Zerhacker bewirkt eine zeitliche Zerlegung der Lichtbündel, so daß er im Vergleich zu dioden- oder transistorgesteuerten Zerhackern oder magnetmechanischen Zerhackern einen breiten dynamischen Bereich hat und die Vorrichtung dadurch einen einfachen Aufbau erhält.· Da die beiden Signale mittels eines gemeinsamen Verstärkers verstärkt werden, können SpannungsSchwankungen vernachlässigt werden.

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Dies ist insofern von Vorteil, als sonst bei Verstärkern mit großem Verstärkungsfaktor von etwa 12OdB Spannungsschwankungen von etwa 1/10 störend sind. Somit ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung selbst bei sehr schwachem Licht ein hoher Genauigkeitsgrad erzielbar.

Weitere Vorteilt und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser ist

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer erfindungsgemäßen automatischen Scharfeinstellvorrichtung,

Fig. 2 ein Blickschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 ein Schaltungsbild der Vorrichtung,

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung einer passiven

Scharfeinstellvorrichtung mit einem fotoelektrischen Element welcher das Licht durch das Objektiv auffängt, jedoch ohne Projektor und

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Fig. 5 eine schematisierte Darstellung eines söge-nannten aktiven Systems mit einem Projektor und mit Messung des Lichts, welches kein Objektiv od.dergl. passiert hat.

Die zwei verschiedenen Lichtbündel oder Signale A und B-, die beispielsweise vom Entfernungsmesser einer Kamera ausgehen, treten durch das einzige Fenster oder zwei im Abstand zueinander angeordneten Fenster eines Entfernungsmessers (Fig.1). Ein optischer Zerhacker 1 bewirkt abwechselndes Durchlassen und Unterbrechen der Lichtbündel A und B synchron mit einem Schalter 6. Der Zerhacker 1 weist vorzugsweise eine ungerade Zahl Abdeckplatten oder Blenden auf. Die von dem Zerhacker durchgelassenen Lichtbündel werden durch eine Umlenkeinrichtung, beispielsweise ein Prisma 2, so umgelenkt, daß beide Lichtbündel A und B auf ein gemeinsames fotoelektrisches Element 3 fallen. Somit werden dem fotoelektrischen Element 3 wechselweise und zeitlich getrennt die beiden Lichtbündel A und B zugeführt. Der Ausgang des fotoelektrischen Elements 5 wird in einem gemeinsamen Wechselstromverstärker 4 verstärkt und das Rauschen durch ein Filter 5 ausgefiltert. Wie vorstehend bereits angeführt, arbeitet der Schalter 6 synchron mit den Wechselstromsignalen, in welche die Lichtbündel oder Signale A und B durch

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den Zerhacker 1 zerlegt werden, so daß die zwei die beiden Lichtbündel A und B darstellenden Wechselstromsignale den Eingängen eines Differentialverstärkers 7 zugeleitet werden. Die Ausgangssignale des Differentialverstärkers 7 werden in einem Servoverstärker 8 weiter verstärkt. Das Ausgangssignal des Servoverstärkers 8 wird einem Servomotor 9 zugeleitet, mittels dessen ein Teil eines Linsensystems zum automatischen Scharfeinstellen des Bildes befesti^par ist.

Der erfindungsgemäß verwendete Wechselstromverstärker bewirkt eine Verbesserung der Wirkungsweise der Vorrichtung. Bei einer Ausführung nach den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Schaltbildern wird das Ausgangssignal des fotoelektrischen Elements 3 über einen Demodulator D einem Wechse!stromverstärker 4 zugeleitet und Rauschen durch das Filter.5 ausgefiltert..Der Schalter oder Synchronseparator 6 arbeitet synchron mit dem Wechsel der durch das fotoelektrische Element 3 aufgefangenen Lichtbündel. Die AusgangssignaIe des Synchronseparators 6 werden über Wellenformer SA und SB und Demodulator-Integratorschaltungen IA bzw. IB dem Differentialverstärker DA zugeleitet. Die Auagangssignale des Differentialverstärkers DA werden über einen Gleichstromverstärker 8 dem Servomotor 9 zugeleitet. Der Servomotor dient beispielsweise der Steuerung oder Bewegung dea fotoelektrischen Elements und führt dieses in eine der Scharfeinstellung ent-

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sprechende Position.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung ist das fotoelektrische Element 31 eine mit einem Widerstand in Serie geschaltete Fotodiode, deren Ausgangspegel Vp mit einem Bezugssignalpegel V_R verglichen wird. Das Signal V_R ist über einen Lastwiderstand E vom Ausgang V_Q des die Transistoren 41., 42, 43 enthaltenden gemeinsamen WeehselstromverstärV ⁱs rückgekoppelt. Der verstärkte Ausgang V₀ wird in der nachtuen Stufe dem Filter 5 zugeleitet.

Der Ausgang des Filters 5 wird dem einen synchron mit den Wechselstromsignalen, in die die Lichtbündel oder Signale A und B mittels des Zerhackers zerlegt werden, arbeitenden Schalter eine Batterie 62 und Transistoren 63A und 63B enthaltenden Synchronseparator zugeleitet. Der Servomotor ist als Lastwiderstand des DifferentialVerstärkers geschaltet, so daß er zum Stillstand kommt, sobald die wechselweise über den Schalter 61 gesehalteten_? den Lichtsignalen A und B entsprechenden Ausgangssignale, einander gleich sind. In dieser Weise wird die Bezugsgröße der Scharfeinstellung jederzeit eingehalten bzw. nachgeführt.

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Wenn anstelle der Transistoren 63A und 63B Fototransistoren zum Auffangen derdurch den Zerhacker 1 zerlegten Signale, verwendet werden, können der Schalter 61 und die Batterie 62 wegfallen. Bei sehr schwachen Eingangssignalen müssen die Ausgänge der Fototransistoren verstärkt werden, bevor sie den Wellenformern oder den Demodulator-Integratorschaltungen zugeleitet werden.

Fig. 4 zeigt eine sogenannte passive Vorrichtung, bei der ein fotoelektrisches Element das Licht nach dem TTL-System durch das Objektiv auffängt, und welche keine Beleuchtungsoder Projektionsrichtung enthält. Das dargestellte Objektiv ist ein solches mit veränderlicher Brennweite und enthält eineScharfeinstell- oder Fokussierungslinse F, einen Variator V, einen Entzerrer C und einen Bildformer L. Die durch die Linsen F, V und C fallenden Lichtbündel v/erden durch den Zerhacker 1 zerhackt und durch eine Linse 2 umgel'enkt, so daß nahezu gleiche Bilder auf und um das fotoelektrische Element 3 herum projiziert werden. Der weitere Verlauf führt über einen einzigen Wechselstromverstärker 4,-einen Separator 6 einen Differentialverstärker 7 und einen Verstärker 8 zum Motor 9· Wenn die Linse F unscharf eingestellt ist, wird der Motor 9 durch das Ausgangssignal des fotoelektrischen Elements 3 in Gang gesetzt. Dabei

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erfolgt der Antrieb des Motors 9 in Abhängigkeit von der Größe und der Richtung des Einstellfehlers, so daß die Linse F jederzeit in der Scharfeinstellung gehalten bzw. in diese nachgeführt wird. Ein Teleskop T dient als Sucher.

Fig. 5 zeigt eine sogenannte aktive Vorrichtung, mit.einer Beleuchtungs- oder Projektionseinrichtung P und einer Meßeinrichtung zum Messen der von einem Objekt reflektierten Strahlung ohne Verwendung des fotografischen Objektivs; Das dabei zur Anwendung kommende System wird auch mit "Außenmessung" bezeichnet. Die Projektionseinrichtung P wird mittels eines Motors 9 synchron mit der Linse F in der Weise angetrieben, daß der Motor 9 stillgesetzt wird, wenn das durch einen Gegenstand reflektierte Licht genau auf das fotoelektrisch^ Element fällt. In diesem Zustand erscheint das Bild scharf auf der Filmebene.

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Claims

JO

Patentansprüche

M J Automatische Scharfeinstellvorrichtung für Kameras od.dergl., gekennzeichnet d urch eine Umlenkeinrichtung (2) zum Umlenken zweier verschiedener Lichtbündel (A,B) auf ein der Umlenkeinrichtung nachgeordnetea fotoelektrisches Element (3) und einen der Umlenkeinrichtung vorgeschalteten optischen Zerhacker (1), mittels dessen ein abwechselndes Umlenken der beiden verschiedenen Lichtbündel nach dem fotoelektrischen Element bewirkbar ist, durch einen Wechselstromverstärker (4) zur Verstärkung des Ausgangs des fotoelektrischen Elements, durch ein Filter (5) zum Ausfiltern von Rauschen vom Ausgang des Verstärkers, und durch einen Separator (6)zun Zerlegen des Ausgangs des Filters in zwei Signale, wobei der Separator mit dem optischen Zerhacker synchronisiert ist.
2. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuerschaltung mit einem fotoelektrischen Element (3)» einem Wechselstromverstärker (4), einer Demodulatorschaltung (D) für die Zuleitung des Ausgangs des fotoelektrischen Elements zum Wechselstromverstärker, mit ehern Filter (5) zum Ausfiltern von Rauschen

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aus dem Ausgang des Weehselstromverstärkers, mit einem mit dem Zerhacken der Eingänge des fotoelektrischen Elements synchronisierten Separator (6), mit Wellenformern (SA, SB) zum Formen der einem Differentialverstärker (DA) zuzuleitenden Ausgänge des Separators, mit Deinodulator-Integrator-Schaltungen (IA,IB) zwischen den Wellenformern und dem Differentialverstärker und mit einem über einen Gleichstromverstärker (8) mit d.em Ausgang des Differtialverstärkers gespeisten Servomotor (9) zur Steuerung oder Bewegung des fotoelektrischen E!. ents in Abhängigkeit von einer Bezugsgröße der Scharfeinstellung.
3. Kamera mit einer automatischen Scharfeinstellvorrichtung, gekennzeichnet durch ein eine Scharfeinsteil- oder Fokussierungslinse (F), einen'Variator (Y), einen Entzerrer (C) und einen Bildformer (L) enthaltendes Objektiv mit veränderlicher Brennweite, durch einen optischen Zerhacker (1) zum Zerhacken von durch das Linsensystem des Objektivs fallenden Lichtbündeln, durch eine Umlenklinse (2) zur Fokussierung der Lichtbündel auf den Umkreis eines fotoelek **trisehen Elements (3), durch einen durch den Ausgang des fotoelektrischen Elements gespeisten einzigen Wechselstromverstärker (^)V durch einen durch den Ausgang des Wechselstromverstärkers gespeisten Separator (6), welcher mit dem Zerhacker synchronisiert ist,-durch einen* mit den Ausgängen des Separators gespeisten Differentialverstärker (7)$ und durch einen

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über einen Verstärker (8) mit den Ausgängen des Differentialverstärkers gespeisten Servomotor (9), welcher mittels der zugeführten Ausgangssignale zur konstanten Scharfeinstellung der Fokussierungslinse (f) des brennweitenveränderlichen Objektivs antreibbar ist.

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