DE2514230B2

DE2514230B2 - Kamera mit lichtelektrischem Wandler zur Ermittlung des Scharfeinstellzustands und zur Messung der Helligkeit eines aufzunehmenden Objekts

Info

Publication number: DE2514230B2
Application number: DE2514230A
Authority: DE
Inventors: Fumio Yokohama Kanagawa Ito; Tadashi Ito; Yukio Tokyo Mashimo; Nobuaki Sakurada; Nobuhiko Tokyo Shinoda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1974-04-01
Filing date: 1975-04-01
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE2514230A1; USRE31370E; US4047187A; DE2559559A1; DE2514230C3; DE2559559C2; DE2559560A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kamera nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der DE-OS 23 43 391 bekannten Kamera dieser Art sind für die Ermittlung der Scharfeinstellung des Kameraobjektivs einerseits und die Lichimessung des aufzunehmenden Objekts andererseits zwei voneinander unabhängige lichtelektrische'Wandler vorgesehen, die nacheinander durch die Bildebene des Aufnahmeobjektivs bewegt werden. Beide lichtelektrische Wandler sind mit gesonderten Verarbeitungsschaltungen verbunden.

Aus der japanischen Patentveröffentlichung 42-14096 ist eine Kamera mit einer lichtelektrischen Wandlervorrichtung bekannt, die allein der Bestimmung des Scharfeinstellzustands dient Dazu werden die analogen Ausgangssignale der Wandlervorrichtung gleichzeitig einer analogen Recheneinrichtung zugeführt die Differenzen von Ausgangssignalen benachbarter Wandlerelemente bildet und diese Differenzen summiert, wobei angenommen wird, daß die Scharfeinstellung bei dem Maximum der Summe der Differenzen vorliegt. Durch diese analoge Signalverarbeitung wird der Schaltungsaufwanci sehr groß, wobei mit vertretbarem Kostenaufwand nur eine geringe Genauigkeit erzielbar ist. Der Schaltungsaufbau wird insbesondere bei einer großen Anzahl photoelektrischer Wandlerelemente sehr kompliziert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kamera der eingangs bezeichneten Gattung so auszugestalten, daß bei einer Vereinfachung der Verarbeitungsschaltung die Ermittlung des Scharfeinstellzustands des Kameraobjektivs und die Messung der Helligkeit des aufzunehmenden Objekts unter Ausnutzung derselben Lichtsensorelemente in einem einzigen lichtelektrischen Wandler möglich ist.

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

Bei dieser Lösung werden die einzelnen Lichtsensorelemente des lichtelektrischen Wandlers bzw. ihre jeweiligen Ausgangssignale mit Hilfe der Zeitfolgeausgabeeinrichtung seriell abgefragt. Mit Hilfe der durch die Steuereinrichtung gesteuerten Toreinrichtungen können die Ausgangssignale der Zeitfolgeausgabeeinrichtung wahlweise der ersten Verarbeitungsteilschaltung oder der zweiten Verarbeitungsteilschaltung zugeführt werden. Werden diese Ausgangssignale der ersten Verarbeitungsteilschaltung zugeführt, dann ermittelt diese aus den Ausgangssignalen der Lichtsensorelemente den Einstellzustand des Objektivs. Bevor oder nachdem dies «resohehen ist. 1<κηη Hie zweite Verarhei-

tungsteilschaltung in einem entsprechend vorher oder nachher erfolgten Abfragezyklus die Ausgangssignale derselben Lichtsensorelemente zur Ermittlung der Helligkeit des aufzunehmenden Objekts verwenden. Dabei kann gegenüber dem aus der DE-OS 23 43 391 bekannten Stand der Technik nicht nur ein kompletter lichtelektrischer Wandler eingespart werden, es ergibt sich auch eine Vereinfachung der Verarbeitungsschaltung dadurch, daß die erste Verarbeitungsteüschaltung und die zweite Verarbeitungsteüschaltung gemeinsame und somit mehrfach ausgenutzte Elemente aufweisen können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform der Anordnung der Lichtsensorelemente,

F i g. 2(a) ein Schaltbild der elektrischen Verbindungen zwischen einer den Bildsensor darstellenden Photodiodenanordnung, einem Analogschalter und einem Schieberegister,

F i g. 2(b) ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der in der in Fig. 2(a) dargestellten Schaltung den Photodioden nacheinander entnommenen Ausgangssignale,

Fig.3(a) eine andere Ausführungsform der Anordnung der Lichtsensorelemente des Bildsensors,

Fig.3(b) ein Teilstück des in Fig.3(a) dargestellten Bildsensors in vergrößertem Maßstab,

Fig.4(a) eine prinzipielle Anordnung der wesentli- jo chen Teile zur Ermittlung des Scharfeinstellzustands,

Fig.4(b) den Zusammenhang zwischen dem Lichtsensorbereich des Bildsensors und der Bildebene des Objekts bei der in F i g. 4(a) dargestellten Anordnung,

F i g. 5 ein elektrisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kamera,

F i g. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Verarbeitungsteüschaltung zur Ermittlung des Scharfeinstellzustands und

F i g. 7 einen Aufbau der wesentlichen Teile der Kamera mit einem System nach F i g. 5.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung einer Vielzahl von kleinen Lichtsensorelementen bei einem Bildsensor bzw. lichtelektrischen Wandler IS, der beispielsweise eine Photodiodenanordnung (MOS-BiIdsensor), ladungsgekoppelte Einrichtungen (CCD) oder dergleichen enthält. Jedes der kleinen Lichtsensorelemente ist in einer Siellung angebracht, die einem kleinen Teilstück des Bildes des aufzunehmenden Objekts entspricht, so daß die Helligkeit der einzelnen Bildpunkte des Objekts mittels der Lichtsensorelemente ermittelt werden kann.

Dieser Bildsensor IS ist anstelle des Lichcmeßelements für die Belichtungsmessung bei der gewöhnlichen Kamera angebracht; als Anbringungsposition für den Bildsensor ist daher im Falle des internen Lichtmeßsystems (des sogenannten TTL-Lichtmeßsystems, bei dem der von dem Bildaufnahmefeld durch das BildaufnahmeobjeKtiv kommende Lichtstrahl gemessen wird) die Umgebung der der Bildausbildungsebene des Aufnah- ω meobjektivs äquivalenten Position geeignet, während im Falle einer herkömmlichen einäugigen Spiegelreflexkamera der optische Bildsucherweg geeignet ist, wobei das erfindungsgemäße Belichtungsmeßsystein vorzugsweise in einer Position inzubringen ist, in der das Licht tn über dem ganzen Bereich des Bildaufnahmefeldes gemessen werden kann; dabei wird gemäß der Darstellung ir. F i ε 4 eine reflektierende Fläche des einen Teil der Bildsucheroptik bildenden Pentagonalprismas halbdurchlässig gemacht und das Belichtungsmeßsystem auf die halbdurchlässige Fläche geklebt oder dicht an der halbdurchlässigen Fläche angebracht

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Bildsensor IS sind die Lichtsensorelemente mit 1' bis n' bezeichnet, während Z\ den Punktbereich zur Ausführung einer Punktlichtmessung im mittleren Teil der Bildebene des aufzunehmenden Objekts darstellt, wobei die Punktlichtmessung mittels der in diesem Punktbereich Z] gelegenen Lichtsensorelemente n'— Jt'bis «'durchgeführt wird; Zi stellt den Punktbereich zur Durchführung einer Punktlichtmessung an dem linken oberen Teil der Bildebene des aufzunehmenden Objekts dar, wobei die Punktlichtmessung mit Hilfe der in diesem Punktbereich Z₂ geJegenen Lichtsensorelemente Γ bis n'— a'durchgeführt wird. Z3 ist der Punktbereich zur Durchführung einer Punktlichtmessung an dem rechten oberen Teil der Bildebene des aufzunehmenden Objekts, wobei die Punktlichtmessung mittels der in diesem Punktbereich Z₃ gelegenen Lichtsensorelemente n'—b' bis n'—c' ausgeführt wird. Zt, stellt den Punktbereich zur Durchführung einer Punktlichtmessung an dem rechten unteren Teil der Bildebene des aufzunehmenden Objekts dar, wobei die Punktlichtmessung mittels der in diesem Punktbereich Z4 liegenden Lichtsensorelemente n'— d'bis n'— e'ausgeführt wird. Z5 ist der Punktbereich zum Ausführen einer Punktlichtmessung an dem linken unteren Teil der Bildebene des aufzunehmenden Objekts, wobei die Punktlichtmessung mit Hilfe der in diesem Punktbereich Z% gelegenen Lichtsensorelemente n'— /"'bis n'— ^'durchgeführt wird.

Nachstehend wird das Steuerungsverfahren zum Zeitpunkt der aufeinanderfolgenden Entnahme von Ausgangssignalen der Photodioden in dem konkreten Fall der Anwendung einer Photodiodenanordnung (MOS-Büdsensor) als Bildsensor /5erläutert.

Die Fig.2(a) stellt ein elektrisches Schaltbild der elektrischen Verbindungen zwischen der Photodiodenanordnung, einem Analogschalter 1 und einem Schieberegister 2 im Falle der Verwendung einer Photodiodenanordnung als Bildsensor dar, während die F i g. 2(b) das Zeitablaufdiagramm zur Darstellung der bei der in F i g. 2(a) dargestellten elektrischen Schaltung den Photodioden aufeinanderfolgend entnommenen Ausgangssignale darstellt

Wenn bei der Schaltung gemäß F i g. 2(a) bei Anlegen der in Fig.2(b) dargestellten Taktimpulse Φ\ und Φ₂' an die Taktanschlüsse Φι und Φι der in Fig.2(b) dargestellte Startimpuls Vs' an den Startimpulseingangsanschluß Vs angelegt wird, wird eine bei VG\ in F i g. 2(b) dargestellte Spannung an das Gaiter VG, des ersten Schalters Si des Analogschalters 1 auf die Weise angelegt daß die Photodiode D\ ein dem Licht in dem Bildaufnahmefeld entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Nach einer halben Periode der Taktimpulse Φι' und Φ₂' wird eine bei VG₂' in Fig.2(b) dargestellte Spannung an das Gatter VG2 des zweiten Schalters S2 des Analogschalters 1 derart angelegt, daß die Photodiode D₁ ein dem Licht in dem Bildaufnahmefeld entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Nach einer weiteren Halbperiode der Taktimpulse Φι' und Φ₂' wird die an das Gatter VGi des ersten Schalters Si angelegte Spannung VG/ zurückgesetzt, um so denSchalter Si zu öffnen und den Schalter der nächsten Stufe derart zu schließen, daß sie mit dem Schalter der nächsten Stufe verbundene Photodiode ein Ausgangssignal erzeugt. Während der Wiederholung der vorstehend genannten

Funktionsvorgänge erzeugen die Photodioden der Photodiodenanordnung nacheinander die Ausgangssignale.

F i g. 3(a) zeigt den für das Scharfstellermittlungssystem geeigneten Bildsensor, während F i g. 3(b) einen Teil desselben in Vergrößerung zeigt, wobei der Bildsensor /5'gemäß der Darstellung in der Zeichnung derart aufgebaut ist, daß »n« kleine Lichtsensorelemente Pu Pi, Pi... P_n-i,Pn mit den gleichen Abmessungen in Form einer Matrix auf der Grundplatte G angeordnet sind.

Der Bildsensor /5' ist relativ zu dem optischen Bildaufnahmesystem L der Kamera in einer dem Film Ha äquivalenten Position angeordnet, wie es schematisch in Fig.4(a) dargestellt ist HM ist ein kleiner halbdurchlässiger Spiegel, der schräg auf der optischen Achse des optischen Bildaufnahmesystems L zwischen dem optischen Bildaufnahmesystem L und dem Film H angebracht ist und der den Lichtstrahl an dem mittleren Teil des von dem aufzunehmenden Objekt durch das optische Bildaufnahmesystem L kommenden Lichtstrahls derart reflektiert, daß er auf den Bildsensor /5' projiziert wird. Folglich empfängt der Bildsensor /5' gemäß der Darstellung in Fig.4(b) lediglich den Lichtstrahl an dem mittleren Teil H'a in der auf den Film H zu projizierenden Bildebene H'des aufzunehmenden Objekts.

F i g. 5 ist ein Blockschaltdiagramm der elektrischen Schaltung einer Ausführungsform der Erfindung, die mittels eines gemeinsamen Bildsensors sowohl eine Belichtungsmessung als auch eine Ermittlung des Scharfeinstellpunktes des optischen Systems durchführen kann.

Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform des Systems können nicht nur der in F i g. 1 dargestellte r> Bildsensor IS sowie der in den Fig.3{a) und (b) dargestellte Bildsensor IS' verwendet werden, sondern auch ein Bildsensor, der ein anderes Anordnungsmuster der Lichtsensorelemente aufweist Hierin wird jedoch der Fall erläutert bei dem der in Fig. 1 dargestellte Biidsensor /5 verwendet wird.

In der Zeichnung ist 201 ein Schieberegister, 202 ein mit jedem der Lichtsensorelemente verbundener Analogschalter. 203 ein logarithmischer Verstärker zum logarithmischen Komprimieren und Verstärken des a=, Ausgangssignals eines jeden Lichtsensorelements des Bildsensors IS und 204 ein Analog-Digital-Umsetzer zum Umsetzen eines jeden Ausgangssignals des logarithmischen Verstärkers 203 in einen digitalen Wert, während 205 und 207 Register und 206, 209, 212 und 213 Torschaltungen sind. 208 ist eine Rechenschaltung zum Errechnen des Absolutwertes des Unterschieds zwischen den in cen Registern 205 und 207 gespeicherten Signalwerten; 210 ist eine Addierschaltung zum Addieren des durch die Rechenschaltung 208 errechneten Wertes zu dem in einem Register 211 gespeicherten Signalwert; 214 und 215 sind Register;

216 ist eine Vergleichsschaltung zum Vergleichen des in dem Register 214 gespeicherten Signarwertes mit dem in dem Register 215 gespeicherten Signalwert während bo

217 die Antriebsquelle für das optische Bildaufnahmesystem und 217' die Scharfeinstellpunktanzeigevorrichtung ist 218 ist eine Divisionsschaltung zum Dividieren des in dem Register 211 gespeicherten Signalwertes, 219 ist eine Rechenschaltung zum logarithmischen Komprimieren, Verstärken und Verarbeiten des Ausgangssignals der Divisionsschaltung 218 zusammen mit dem in einen Digitalwert umgesetzten Belichtungszeitwert TV bzw. Blendenwert Av und dem Filmempfindlichkeitswert Sv zum Erhalt des Belichtungswertes, 220 ist eine Blendensteuervorrichtung, 220' ist eine Belichtungszeitsteuervorrichtung, 220" ist eine Belichtungswertanzeigevorrichtung, 221 ist eine Steuerschaltung zur Steuerung des gesamten Systems und 222 ist ein Umschalter zum Umschalten von einem Belichtungssteuersystem zu einem anderen Belichtungssteuersystem.

Der Bildsensor /5 ist in der Bildebene oder in einer der Bildebene äquivalenten Positon des in der Zeichnung nicht dargestellten optischen Bildaufnahmesystems oder aber in der Bildebene eines optischen Bildausbildungssystems für den Bildsensor IS angeordnet.

Bei der vorstehend genannten Zusammenstellung besteht das Scharfstellermittlungssysum aus dem Bildsensor /5 und den Elementen 201 bis 208, 210, 211 und 213 bis 216, während das Belichtungsmeßsystem aus dem Bildsensor IS und den Elementen 201 bis 205, 209 bis 212,218 und 219 besteht.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der vorstehend genannten Systeme erläutert.

Zum Ermitteln des Scharfeinstellpunkts des optischen Systems wird zur Inbetriebnahme des Systems der in der Zeichnung nicht dargestellte Stromschalter geschlossen, wobei mittels des durch die Steuerschaltung 221 erzeugten Steuersignals die Torschaltungen 206 und 213 in den eingeschalteten Zustand gebracht werden (und dabei die Torschaltungen 209 und 212 im ausgeschalteten Zustand verbleiben), während das Schieberegister 201 zu arbeiten beginnt. In dem Analogschalter 202 sind jedem der Lichtsensorelemente Γ, 2', ... n' des Bildsensors IS entsprechende Schaltelemente in der Weise vorgesehen, daß diese Schaltelemente nacheinander ansprechen, wenn das Schieberegister 201 jeweils um eine Stufe verschoben wird. Wenn zuerst mittels des Schieberegisters 201 das dem Lichtsensorelement Γ entsprechende erste Schaltelement in dem Analogschalter 202 betätigt wird, wird das Ausgangssigna! des Lichtsensorelement Γ über den Analogschalter 202 an den logarithmischen Verstärker 203 übertragen, so daß es logarithmisch komprimiert und verstärkt wird. Der mittels des logarithmjschen Verstärkers 203 logarithmisch komprimierte und verstärkte Analogbetrag des Ausgangssignals des Lichtsensorelements Γ wird mittels des Analog-Digital-Umsetzers 204 in einen Digitalwert P\ umgesetzt und dann in dem Register 205 gespeichert. Wenn zu diesem Zeitpunkt schon ein Signalwert in dem Register 207 gespeichert wäre, würde die Steuerschaltung 221 sofort ein Steuersignal an die Rechenschaltung 208 abgeben, so daß diese den Absolutwert des Unterschieds zwischen den in den beiden Registern 205 und 207 gespeicherten Signalwerten errechnen könnte.

Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch in dem Register 207 noch kein Signalwert gespeichert so daß die Steuerschaltung 221 die Rechenschaltung 208 nicht in Betrieb setzt Folglich wird mittels des durch die Steuerschaltung 221 erzeugten Steuersignals der in dem Register 205 gespeicherte Signalwert, nämlich der Digitalwert des logarithmisch komprimierten und verstärkten Ausgangssignals des licntsensorelements Γ über die Torschaltung 206 in das Register 207 eingespeichert, während zugleich das Schieberegister 201 um eine Stufe verschoben wird. Auf diese Weise wird das dem Lichtsensorelement Γ entsprechende erste Schaltelement des Analogschalters 202 ausgeschaltet während das dem Lichtsensorelement 2' entsprechende zweite

Schaltelement eingeschaltet wird, so daß auf gleiche Weise wie bei dem Ausgangssignal des Lichtsensorelements Γ das Ausgangssignal des Lichtsensorelements 2' verarbeitet und in dem Register 205 als Signalwert pi gespeichert wird. Wenn in dem Register 207 ein Sigiiaiwert gespeichert ist, gibt die Steuerschaltung 221 ein Steuersignal an die Rechenschaltung 208, damit der Absolutwert des Unterschieds zwischen den in den Registern 205 und 207 gespeicherten Signalwerten errechnet wird. Daher kann der dann durch die Rechenschaltung 208 errechnete Wert durch \p\— Ρΐ\ ausgedrückt werden. Der durch die Rechenschaltung 208 errechnete Wen wird mittels der Addierschaltung 210 dem in dem Register 211 gespeicherten Signalwert zuaddiert (wobei der im Register 211 gespeicherte Signalwert noch Null ist) und in dem Register 211 gespeichert (so daß der in dem Register 211 zu diesem Zeitpunkt gespeicherte Wert gleich |pi -pz\ ist). Danach wird mittels des Steuersignals von der Steuerschaltung 221 der in dem Register 205 gespeicherte Signalwert über die Torschaltung 206 in dem Register 207 eingespeichert (d. h. in dem Register 207 wird anstelle des Signalwerts p\ des Ausgangssignals des Lichtsensorelements Γ der Signalwert pi des Ausgangssignals des Lichtsensorelements 2' eingespeichert), während mittels des durch die Steuerschaltung 221 erzeugten Steuersignals das Schieberegister 201 wieder um eine Stufe weiter verschoben wird, so daß nun das Ausgangssignal des Lichtsensorelements 3' auf gleiche Weise wie bei den vorgenannten zwei Fällen verarbeitet wird und als Signalwert p$ in dem Register 205 gespeichert wird. Wenn in dem Register 205 ein Signalwert gespeichert ist, betätigt die Steuerschaltung 221 die Rechenschaltung 208 zur Durchführung des vorstehend genannten Prozesses. Der jetzt durch die Rechenschaltiing 208 errechnete V/ert ist \pi—pz\, der zu dem bislang in dem Register 211 gespeicherten Wert \p\-p2\ hinzuaddiert und dann in dem Register 211 gespeichert wird. Folglich ist der dann in dem Register 211 gespeicherte Wert gleich \p\-p2\ + \pi-P3\- Der gleiche Prozeß wird wiederholt, bis das Ausgangssignal des Lichtsensorelements n' verarbeitet worden ist. Nach Verarbeitung aller Ausgangssignale der Lichtsensorelemente bis zu dem Lichtsensore'.ement 77'ist der in dem Register 211 gespeicherte Wert gleich

A-2

/άΙ

nämlich gleich der Gesamtsumme der Absolutwerte der Unterschiede der Ausgangssignale zwischen zwei benachbarten Lichtsensorelementen des Bildsensors /5. wobei das Ausgangssignal gemäß jedem Lichtsensorelement logarithmisch komprimiert und in einen Digitalwert umgesetzt ist Mittels des in der Steuerschaltung 221 erzeugten Steuersignals wird der zu diesem Zeitpunkt in dem Register 211 gespeicherte Wert

gespeicherte Wert ist gleich Null, während der Wert

•I

Σ Ι/Ά-1 "/'Al-

15

20

jo

35

35 als Null ist, so daß also der in dem Register 214 gespeicherte Wert größer ist als der in dem Register 215 gespeicherte Wert.

Auf diese Weise wird durch Abtasten der Bildebene mittels der Lichtsensorelemente Γ, 2', ... /7'und durch Wiederholung des obengenannten Prozesses die Veränderung des mittels der Addierschaltung 210 errechneten und in dem Register 211 gespeicherten Wertes Σ ermittelt. Wenn nämlich die Signale gemäß der vorstehenden Beschreibung verarbeitet werden, während das in der Zeichnung nicht dargestellte optische System für den Bildsensor IS beispielsweise von der Ferneinstellung zur Naheinstellung bewegt wird, verändert sich der durch die Additionsschaltung 210 errechnete und in dem Register 214 gespeicherte Wert Σ gemäß der Darstellung in Fig.6, wobei der Wert bei der Scharfeinstellung am größten wird. Das heißt der Wert Σ steigt an, wenn sich das optische System der Scharfeinstellungsposition nähen, er ist am größten, wenn sich das optische System in der Scharfeinstellungsposition befindet und er nimmt ab, wenn sich das optische System aus der Scharfeinstellungsposition entfernt. Folglich ist es möglich, durch aufeinanderfolgendes Vergleichen des durch die Addierschaltung 210 errechneten und in dem Register 214 gespeicherten Wertes Σ mit dem nächsten Wert Σ den Scharfeinstellungspunkt zu ermitteln, wenn der Maximalwert von Σ, nämlich das Maximum der in F i g. 6 dargestellten Kurve ermittelt wird.

Weil das bei der ersten Abtastung des Bildes des aufzunehmenden Objekts .mittels der Lichtsensorelemente Γ, 2',... /!'erhaltene Abtastsignal, nämlich

ί-ι ~/άΙ

größer ist als der zu diesem Zeitpunkt in dem Register 215 gespeicherte Wert, erzeugt die Steuerschaltung 221 ein Steuersignal, so daß der in dem Register 214 gespeicherte Wert in das Register 215 übertragen wird, während das Schieberegister 201 zurückgesetzt wird und die zweite Abtastung der Bildebene (z. B. eines aufzunehmenden Objekts) durch Bewegen des in der Zeichnung nicht dargestellten optischen Systems begonnen wird. Wenn die dabei auftretenden Digitalwerte der Ausgangssignale der Lichtsensorelemente ρΊ, P 2,... p'n sind, kann wie bei dem vorhergehenden Fall die Gesamtsumme der durch die Addierschaitung 210 errechneten und in dem Register 214 gespeicherten Werte durch

60 Σ Ιρί-ι -/>'*!-

sofort über die Torschaltung 213 in dem Register 214 gespeichert Der in dem Register 214 gespeicherte Wert wird mittels der Vergleichsschaltung 216 mit dem in dem Register 215 gespeicherten Signalwert verglichen. Der zu diesem Zeitpunkt in dem Register 215 ausgedruckt werden. Sobald ein neuer Signalwert in dem Register 214 gespeichert ist, setzt die Steuerschaltung 221 die Vergleichsschaltung 216 in Betrieb, um den in dem Register 214 gespeicherten Signalwert mit dem in dem Register 215 gespeicherten Signalwert zu vergleichen, wobei die Abtastung der Bildebene

fortgesetzt wird, wenn wiederum der in dem Register

214 gespeicherte Wert größer ist als der in dem Register

215 gespeicherte Wert (nämlich in diesem Fall

Σ l/>*-i -p'k\> Σ Ι/¹* ι -Pk\

ist), bis der in dem Register 214 gespeicherte Wert kleiner ist als der in dem Register 215 gespeicherte Wert (nämlich

η n

Σ I Pft-1 -Pk\< Σ I Pa- ι - Pa I

k-2 *=2

ist), wobei zu diesem Zeitpunkt die Vergleichsschaltung 216 an die Steuerschaltung 221 ein Signal abgibt. Die Tatsache, daß der in dem Register 214 gespeicherte Wert kleiner wird als der in dem Register 215 gespeicherte Wert, bedeutet hierbei, daß der durch die Additionsschaltung 210 errechnete und in dem Register 214 gespeicherte Wert Σ das Maximum, nämlich den höchsten Punkt in der in Fig.6 dargestellten Kurve erreicht hat, d. h. daß das optische System den Scharfeinstellpunkt erreicht hat. Folglich ist das durch die Vergleichsschaltung 216 erzeugte Signal das Scharfeinstellungssignal. Mittels dieses Scharfeinstellungssignals beendet die Steuerschaltung 221 sofort die Abtastung der Bildebene mittels der Lichtsensorelemente Γ, 2',... n', während sie zugleich ein Steuersignal an die Antriebsquelle 217 des optischen Systems und an die Scharfeinstellunganzeigevorrichtung 217' abgibt, um die Antriebsvorrichtung anzuhalten und anzuzeigen, daß die Scharfeinstellungsposition erreicht worden ist.

Dabei kann die Antriebsquelle 217 entfallen, wenn die Scharfeinstellungsposition des optischen Systems durch manuelle Einstellung mit Hilfe der Scharfeinstellungspunktanzeigevorrichtung 217' erreicht wird.

Nachstehend wird die Wirkungsweise bei der Belichtungsmessung erläutert. Wenn die Scharfeinstellung des optischen Bildaufnahmesystems vollendet worden ist, erzeugt die Steuerschaltung 221 ein Steuersignal, das die Torschaltungen 206 und 213 von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand und die Torschaltungen 209 und 212 von dem ausgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand bringt Wenn bei diesem Schaltzustand das Steuersignal von der Steuerschaltung 221 an das Schieberegister 201 übertragen wird, bringt das Schieberegister 201 das dem Lichtsensorelement Γ entsprechende erste Schaltelement des Analogschalters 202 in den eingeschalteten Zustand, so daß das Ausgangssignal des Lichtsensorelements 1' an den logarithmischen Verstärker 203 abgegeben wird, der das Ausgangssignal des Lichtsensorelements Γ logarithmisch komprimiert und verstärkt Das logarithmisch komprimierte und verstärkte Ausgangssignal des Lichtsensorelements Γ wird mittels des Analog-Digital-Umsetzers 204 in einen Digitalwert umgesetzt und in dem Register 205 gespeichert Danach wird mittels des durch die Steuerschaltung 221 erzeugten Steuersignals der in dem Register 205 gespeicherte Signalwert des Ausgangssignals des Lichtsensorelements 1' fiber die Torschaltung 209 und die Addierschaltung 210 in das Register 211 übertragen.

Wenn der in dem Register 205 gespeicherte Signalwert in das Register 21 übertragen ist, gibt die Steuerschaltung 221 ein Steuersignal an das Schieberegister 201 ab, das das dem Lichtsensorelement 2' entsprechende zweite Schaltelement des Analogschalters 202 in den eingeschalteten Zustand bringt, so daß das Ausgangssignal des Lichtsensorelements 2' an den logarithmischen Verstärker 203 abgegeben wird, wobei das Ausgangssignal des Lichtsensorelements 2' auf gleiche Weise wie im Falle des Lichtsensorelements Γ in dem Register 205 gespeichert und über die Torschaltung 209 an die Addierschaltung 210 abgegeben wird. Nach

ίο dein es zu dem in dem Register 211 gespeicherten Signalwert des Ausgangssignals des Lichtsensorelements Γ addiert worden ist, wird der an die Addierschaltung 210 abgegebene Signalwert des Lichtsensorelements 2' wiederum in dem Register 211 gespeichert. Danach wird der gleiche Prozeß bis zu dem Lichtsensorelement n' wiederholt, wodurch in dem Register 211 die Gesamtsumme der Signalwerte der Ausgangssignale der Lichtsensorelemente Γ bis n' gespeichert ist. Wenn die Gesamtsumme der Signalwerte der Ausgangssignale der Lichtsensorelemente Γ bis π'in dem Register 211 gespeichert worden ist, gibt die Steuerschaltung 221 ein Steuersigna! an das Schieberegister 201 zu dessen Außerbetriebnahme ab und überträgt die in dem Register 211 gespeicherte Gesamtsumme der Signalwerte der Ausgangssignale der Lichtsensorelemente 1' bis n'an die Divisionsschaltung 218. Da die Divisionsschaltung 218 im voraus so programmiert wurde, daß der in dem Register 211 gespeicherte Werte durch die Gesamtzahl (n') der Lichtsensorelemente geteilt wird, wird der in dem Register 211 gespeicherte Signalwert durch die Gesamtanzahl (η')άζτ Lichtssensorelemente geteilt und der Rechenschaltung 219 als Lichtmeßwert des aufzunehmenden Objekts zugeführt.

Zu diesem Zeitpunkt wurden andererseits entsprechend dem mittels des Umschalters 222 angewählten Belichtungsst2uersystem, nämlich in Abhängigkeit davon, ob mittels der Blendensteuerschaltung 220 die Blende automatisch gesteuert werden soll oder mittels der Belichtungszeitsteuerschaltung 220' die Belichtungszeit automatisch gesteuert werden soll, der logarithmisch komprimierte, verstärkte und in einen Digitalwert umgesetzte Belichtungszeitwert Tv oder der logarithmisch komprimierte, verstärkte und in einen Digitalwert umgesetzte Blendenwert Λ ν zusammen mit dem ebenfalls logarithmisch komprimierten, verstärkten und in einen Digitalwert umgesetzten Filmempfindlichkeitswert Sv der Rechenschaltung 219 zugeführt, so daß die Rechenschaltung 219 den vorstehend genannten

so Lichtmeßwert des aufzunehmenden Objekts zusammen mit dem Belichtungszeitwert Tv und dem Filmempfindlichkeitswert Sv oder zusammen mit dem Blendenwert A ν und dem Filmempfindlichkeitswert Sv zur Erzeugung des Belichtungswerts verarbeitet Abhängig vom Schaltzustand des Umschalters 222 wird der Belichtungswert entweder in die Blendensteuervorrichtung 220 oder in die Belichtungszeitsteuervorrichtung 220' eingegeben, so daß die Blende ader die Belichtungszeit automatisch gesteuert wird, während der jeweils bestehende Belichtungswert, nämlich der Blendenwert oder der Belichtungszeitwert mittels der Anzeigevorrichtung 220" angezeigt wird. Damit ist der gesamte Belichtungsmeßvorgang beendet Die Fig.7 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Messung der Belichtung und zur Ermittlung des Scharfeinstellpunkts mittels eines gemeinsamen Bildsensors bei dessen Einbau in eine übliche Kamera. In der Zeichung ist L₁ ein

optisches Aufnahmesystem, das in einer Objektivfassung 223 gehaltert ist und das entlang seiner optischen Achse bewegbar ist, wobei es mittels einer zwischen der Objektivfassung 223 und dem Kamerakörper angebrachten Feder 224 gemäß der Zeichnung nach rechts gezogen wird, um so durch Einwirkung der Feder normalerweise die Entfernungseinstellung »unendlich« anzunehmen.

An einem Teilstück der Objektivfassung 223 ist eine Zahnstange 223a angebracht, die mit einem an der WHIe 217a der Antriebsquelle 217 des optischen Aufnahmesystems L₇ angebrachten Zahnrad 227 kämmt, wobei in der Zeichnung die Antriebsquelle 217 als ein Motor dargestellt ist.

Lg ist ein zusätzliches optisches System zur Messung des Lichts und der Entfernung, das mittels einer Objektivfassung 225 gehaltert ist, die über ein Verbindungsglied 226 mit der das optische Aufnahmesystem L₇ haltenden Objektivfassung 223 verbunden ist, so daß das optische System Lg mit dem optischen System 2η entlang seiner optischen Achse bewegbar ist. Der genannte Bildsensor /5 ist in dem optischen Weg des optischen Systems Lg angebracht.

228 ist eine in der genannten Objektivfassung 223 angebrachte herkömmliche Lamellenblende, durch die 2ί mit Hilfe der genannten Blendensteuervorrichtung 220 der Öffnungsdurchmesser gesteuert wird. Der funktionelle Zusammenhang ist in der Zeichnung schematisch durch die gestrichelte Linie 228' dargestellt.

229 ist der Funktionsteil eines herkömmlichen Schlitzverschlusses, dessen Belichtungszeit mittels der vorstehend genannten Belichtungszeitsteuervorrichtung 220' gesteuert wird. Der funktioneile Zusammenhang ist in der Zeichnung schematisch durch die gestrichelte Linie 229' dargestellt

230 ist ein Film, 231 der Klappspiegel der herkömmlichen einäugigen Spiegelreflexkamera, M der Schaltungsblock mit den Schaltungen 201 bis 216, 218, 219 und 221 der F i g. 5 und 232 ist ein Zweistufen-Auslöseknopf, der derart aufgebaut ist, daß bei der ersten Stufe der Schaltungsblock M in Betrieb genommen wird, während bei der zweiten Stufe der Klappspiegel und der Verschluß betätigt werden.

Die genannte Scharfeinsteliungspositionsänzeigevorrichtung 217' und die genannte Belichtungswertanzeigevorrichtung 220" sind gemäß der Darstellung in der Zeichnung in dem optischen Weg des Bildsuchers derart angebracht, daß die Anzeigen im Bildsucher gesehen werden können.

Nachstehend wird die Betriebsweise der vorstehend beschriebenen Kamera erläutert. Wenn die Kamera auf das erwünschte Aufnahmeobjekt gerichtet wird und der Auslöseknopf 232 zur ersten Stufe gedruckt wird, wird der Schaltungsblock M in Betrieb genommen, um so sowohl den Scharfstellermittlungsvorgang des optisehen Aufnahmesystems als auch den vorstehend beschriebenen Belichtungsmeßvorgang anlaufen zu lassen.

Zuerst wird nämlich mittels des Bildsensors IS das durch das optische System L₈ gebildete BOd des aufzunehmenden Objekts abgetastet, und dann beginnt durch das aufgrund des anGegenden Abtastsignals abgegebene Ausgangssignal des Schaltungsblocks M der Motor 217, sich in Richtung des Pfefls in der Zeichnung zu drehen, so daß das optische Aufnahmesystem Lj in Richtung des Pfeils in der Zeichnung von der EntfernungseinsteDung »unendlich« entgegen der Kraft der Feder 224 forlbewegt wird. Zugleich bewegt sich mit dem optischen Auvnahmesystem L? das optische System Lg in Richtung des Pfeils in der Zeichnung, wobei während des Vorschubvorgangs der optischen Systeme Li und Lg bei Erreichen der Scharfeinstellung des aufzunehmenden Objekts durch die beiden optischen Systeme L₇ und Lg das mittels des optischen Systems L₈ auf dem Bildsensor IS ausgebildete Bild des aufzunehmenden Objekts am schärfsten ist, so daß der Schaltungsblock M sofort den Motor 217 mittels des zu diesem Zeitpunkt bestehenden Abtastsignals des Bildsensors /5 anhält und auf diese Weise die beiden optischen Systeme Li und Lg in der Scharfeinstellungsposition hält, wobei der Schaltungsblock M zugleich die Scharf Stellanzeigevorrichtung 217' betätigt, um anzuzeigen, daß das optische Aufnahmesystem Li die Scharfeinsteilungsposition erreicht hat. Bei diesem Zustand ist das Bild des aufzunehmenden Objekts auf dem Film 230 am schärfsten.

Sobald der Scharfeinstellungsvorgang des optischen Bildaufnahmesystems Li beendet ist, leitet das System den Belichtungsmeßvorgang ein. Die Art der Belichtungssteuerung wird durch den gewählten Schaltzustand des Umschalters 222 bestimmt. Wenn nämlich der Umschalter 222 auf die Blendensteuerschaltung 222 geschaltet ist, wird die Blende bei Vorwahl der Belichtungszeit automatisch gesteuert, während bei Verbindung des Umschalters 222 mit der Belichtungszeitsteuervorrichtung 220' die Belichtungszeit bei Vorwahl der Blende automatisch gesteuert wird. (Bei dem in der Zeichnung dargestellten Zustand wird die Blende automatisch gesteuert.)

Folglich muß zum Zeitpunkt der Belichtungsmessung der Photograph die Art der Belichtungssteuerung mittels des Umschalters bestimmen, wobei er im voraus in den Schaltungsblock Mden Filmempfindlichkeitswert Sv und bei erwünschter automatischer Blendensteuerung den Belichtungszeitwert Tv einzugeben hat, während er bei erwünschter automatischer Belichtungszeitsteuerung den Filmempfindlichkeitswert Sv und den Blenden wert A ν einzugeben hat.

Mittels der vorstehend beschriebenen Bedienungsvorgänge errechnet das System den tür die Bedingungen in dem Bildaufnahmefeld geeigneten Belichtungswert aus dem Wert des in der Bildebene des Bildsensors /5 gemessenen Lichts, dem Filmempfindlichkeitswert Sv und dem Belichtungszeitwert Tv oder dem Blendenwert Av, so daß der Belichtungswert durch die Anzeigevorrichtung 220" angezeigt wird. Im Falle der automatischen Belichtungszeitsteuerung wird die Arbeitsgeschwindigkeit der Betätigungsteile 229 automatisch mittels der Steuervorrichtung 220' gesteuert wird, während im Falle der automatischen Blendensteuerung der Öffnungsdurchmesser der Lamellenblende 228 mittels der Steuervorrichtung 220 automatisch gesteuert wird Auf diese Weise ist die automatische Steuerung der für die herrschenden Bedingungen in dem Bildaufnahmefeld geeigneten Belichtung beendet

Wenn bei diesem Betriebszustand der Auslöseknopf 232 zu der zweiten Stufe heruntergedrückt wird, wird der Klappspiegel 231 aus dem optischen Bildaufnahmeweg herausgeschwenkt, während der Verschluß betätigt wird, so daß der Film 230 mit der richtigen Scharfemstellung und der richtigen Belichtung belichtet wird.

Wenn der Auslöseknopf 232 in die AnfangssteÜVng zurückkehrt, wird die Stromzufuhr zu dem Schaltungsblock M unterbrochen, so daß das optische Bildaufnahmesystem L₇ automatisch mittels der Kraft der Feder

224 in die Entfernungseinstellung »unendlich« zurückkehrt

Gemäß der vorstehendsn Beschreibung besteht bei dem erfindungsgemäßufi System zur Scharfstellermitt-Iung und zur Belichtungsmessung mit Hilfe eines gemeinsamen Bildsensors die gemeinsam zur Scharfstellermittlung und zur Belichtungsmessung benützte Lichtsensorvorrichtung aus einer Anzahl kleiner Lichtsensorelemente, wobei das Ausgangssignal eines jeden Lichtsensorelements nach seiner Umsetzung in einen ;o Digitalwert verarbeitet wird, so daß die elektrische Verarbeitung bzw. Berechnung im Vergleich zu dem herkömmlichen System, bei dem das Signa! als Analogbetrag verarbeitet wird, beachtlich einfach ist, wodurch die Signalverarbeitungsschaltung bemerkenswert vereinfacht wird, wobei der Signalablauf mit großer Beständigkeit gesteuert wird, so daß es möglich ist, den Meßfehler bei der Signalverarbeitung so klein wie möglich zu halten. Im besonderen wird bei dem erfindungsgemäßen System die ganze Signalverarbeitung auf digitale Weise gesteuert, so dat> die Steuerung der Signalverarbeitung wesentlich vereinfacht wird wodurch es möglich wird, eine große Anzahl von Lichtsensorelementen in der Lichtsensorvorrichtung zu verwenden und dadurch eine genauere Messung zu erhalten.

Bei der Erfindung ist es selbstverständlich möglich den Blendendurchmesser oder die Verschlußzeit in Übereinstimmung mit dem mittels der Anzeigevorrichtung 220" angezeigten Belichtungswert von Hand zn steuern, wenn die Blendensteuervorrichtung 220 und die Verschlußzeitsteuervorrichtung 220' weggelassen werden oder aber nur eine der Steuervorrichtungen 220 oder 220' vorgesehen ist

Ferner ist es möglich, die Antriebsquelle 217 für die automatische Scharfeinstelleinrichtung des optischer Systems entfallen zu lassen und mittels der Anzeigevorrichtung 217' die Scharfeinstellposition des optischer Bildaufnahmesystems von Hand einzustellen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kamera, mit einem lichtelektrischer! Wandler aus einer Vielzahl einzelner Lichtsensorelemente, die jeweils einen Teil von durch das Kameraobjektiv einfallendem Objektlicht empfangen und ein diesem Teil des Objektlichts entsprechendes elektrisches Signal abgeben, und einer Verarbeitungsschaltung mit einer ersten Verarbeitungsteilschaltung zur Ermittlung des Scharfeinstellzustands des Kameraobjektivs auf der Grundlage der Signale von Lichtsensorelementen sowie mit einer zweiten Verarbeitungsteilschaltung zur Messung der Helligkeit eines aufzunehmenden Objektes auf der Grundlage der Signale von Lichtsensorelementen, gekennzeichnet durch eine Zeitfolgeausgabeeinrichtung (201, 202) zur seriellen Ausgabe der jeweiligen elektrischen Signale der einzelnen Lichtsensorelemente (V bis n'), durch eine erste Toreinrichtung (206) zwischen der Zeitfolgeausgabeeinrichtung und der ersten Verarbeitungsteilschaltung (207, 208, 210, 211, 214 bis 216), durch eine zweite Toreinrichtung (209) zwischen der Zeitfolgeausgabeeinrichtung und der zweiten Verarbeitungsteilschaltung (210 bis 212, 218) und durch eine Steuereinrichtung (221), die im Betrieb der Kamera zunächst die eine Toreinrichtung (206) in den Leitzustand und die andere Toreinrichtung (209) in den Sperrzustand versetzt und nach abgeschlossener Verarbeitung (Ermittlung des Scharfeinstellzustandes bzw. Helligkeitsmessung) der von der Zeitfolgeausgabeeinrichtung (201, 202) abgegebenen Signale den Zustand der Toreinrichtungen (206, 209) umkehrt, wobei die erste Verarbeitungsteilschaltung einen ersten Schaltungsteil (207,208) zur fortlaufenden Ermittlung der Differenz zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Signalen der Zeitfolgeausgabeeinrichtung (201,202),

einen mit dem Ausgang des ersten Schaltungsteils (207, 208) verbundenen zweiten Schaltungsteil (210, 211) zum Aufaddieren der ihm zugeführten Werte, und

einen dritten Schaltungsteil (214 bis 216) zur Ermittlung des Scharfeinstellzustandes des Kamera- ·τ> Objektivs durch den von dem zweiten Schaltungsteil (210,211) im Verlauf der Entfernungseinstellung des Kameraobjektivs ermittelten Summenwert, der bei Erreichen der höchsten Bildschärfe eines auf dem lichtelektrischen Wandler von dem Kameraobjektiv abgebildeten Bildes ein Maximum annimmt, aufweist,

während die zweite Verarbeitungsteilschaltung
einen vierten Schaltungsteil (210, 211) zum Aufaddieren der Signale der Zeitfolgeausgabeeinrichtung v> (201,202) und

einen fünften Schaltungsteil (218) zum Dividieren des von dem vierten Schaltungsteil ermittelten Summenwertes durch die Anzahl (n) der Lichtsensorelemente (1' bis n') aufweist. eo

2. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaltungsteil (210, 211) und der vierte Schaltungsteil identisch sind, daß eine dritte Toreinrichtung (213), die immer zugleich mit der ersten Toreinrichtung (206) leitend bzw. gesperrt ist, zwischen dem Ausgang des zweiten Schaltungsteils (210, 211) und dem Eingang des dritten Schaltungsteils (214 bis 216) vorgesehen ist. und Haß eine vierte Toreinrichtung (212), die immer gleichzeitig mit der zweiten Toreinrichtung (209) leitend bzw. gesperrt ist, zwischen dem Ausgang des zweiten Schaltungsteils (210, 211) und dem Eingang des fünften Schaltungsteils (218) vorgesehen ist

3. Kamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Zeitfolgeausgabeeinrichtung (201, 202) und die erste und die zweite Toreinrichtung (206, 209) ein Analog/Digital-Umsetzer (204) geschaltet ist und da / die Verarbeitungsteilschaltungen digital arbeitende Schaltungsteile (207,208,210,211,214 bis 216, 218) enthalten.