DE4308714A1 - Gekuppelter Entfernungsmesser für fotografische Kameras - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gekuppelten Entfernungsmesser für fotogra­ fische Kameras mit auswechselbaren Objektiven, insb. für großformatige Laufbodenkameras.

Solche Kameras werden in erster Linie für professionelle Zwecke verwen­ det und sind mit entsprechender Präzision gefertigt. Sie sind konzipiert zur wahlweisen Verwendung als Studiokameras - dazu sind sie ausgestat­ tet mit einer Einstellmattscheibe und Verschiebe- und Schwenkeinrichtun­ gen für Bild- und Objektivträger - und als Handkameras im mobilen Einsatz, auch im Freien. Für letzteren Zweck sind sie mit einem gekup­ pelten Entfernungsmesser nach dem optischen Mischbildverfahren versehen, der manchmal auch mit einem optischen Sucher - mit Begrenzung des Bildfeldes durch Masken oder Leuchtrahmen - verbunden ist.

Bei Kleinbildkameras sind in letzter Zeit viele Modelle mit sog. Auto­ fokus-Einstellung bekannt geworden. Die Schärfe wird bei ihnen durch motorische Verschiebung der Objektive eingestellt, wobei optoelektroni­ sche Baugruppen die richtige Schärfeebene erkennen. Einäugige Spiegelre­ flexkameras verwenden dafür häufig das Prinzip der Phasendetektion.

Bei Großformatkameras ist eine Autofokuseinstellung in der Regel nicht wünschenswert; freie Gestaltungsmöglichkeiten in jeder Hinsicht sind für den Benutzer wichtig. Eine TTL-Messung scheidet aus (TTL = through the lens).

Optimal ist bei derartigen Kameras der Anbau eines Entfernungsmessers, der mit einer Vielzahl frei wählbarer Objektivtypen gekuppelt werden kann. Solche Kameras sind seit langer Zeit bekannt. Die Kupplung erfolgt über Hebelanordnungen und Abtastkurven. Wegen der unvermeidbaren Streu­ ungen der effektiven Brennweite der Objektive einerseits und der gefor­ derten hohen Genauigkeit andererseits müssen die Abtastkurven indivi­ duell von Hand bearbeitet werden. Dies ist sehr zeitraubend und kost­ spielig. Die Beurteilung der Deckung der beiden Teilbilder im Blickfeld des Entfernungsmessers als Kriterium für die richtige Einstellung ist subjektiv.

Leuchtrahmensucher sind als Newton-Sucher und als Albada-Sucher bekannt. Bei Newtonsuchern wird der Rahmen von einem Durchbruch in einer nicht durchsichtigen Platte gebildet und über einen teildurchlässigen Spiegel in den Sucherstrahlengang eingeblendet. Sollen mehrere Objektive oder unterschiedliche Formate berücksichtigt werden, so werden in der Regel mehrere entsprechende Rahmen gleichzeitig sichtbar gemacht. Dies ist für den Benutzer verwirrend. Es ist auch bekannt, die Rahmenplatte zweitei­ lig auszubilden in der Weise, daß der Rahmen diagonal geteilt ist und die beiden Plattenteile diagonal gegeneinander verschoben werden können. Dadurch können die Rahmengrößen unterschiedlichen Brennweiten und Formaten angepaßt werden. Auch die Parallaxe kann durch Verschieben der beiden Teile um unterschiedliche Beträge näherungsweise korrigiert werden. Der mechanische Aufwand ist dabei groß.

Bei Albada-Suchern ist ein Rahmen aus spiegelndem Material auf einer durchsichtigen Platte aufgebracht und in der Brennebene eines teildurch­ lässigen Hohlspiegels angeordnet. Für die Berücksichtigung verschiedener Objektive und Formate sowie der Parallaxe gilt sinngemäß das gleiche wie oben ausgeführt.

Die Nachteile der bekannten Ausführungen werden durch die Erfindung be­ seitigt, die durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches ange­ gebenen Merkmale beschrieben wird. Wichtige Merkmale konkreter Ausge­ staltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Praktisch beliebig viele verschiedene Objektive können in einer gemäß der Erfindung aufgebauten Kamera sehr einfach gekuppelt werden, indem nur die effektiven Daten der Objektive eingegeben und gespeichert wer­ den. Jedes mechanische Übertragungssystem und jede individuelle mecha­ nische Bearbeitung entfallen. Zudem ist die Einstellung der Bildweite und damit der Schärfe genauer und objektiv.

Der Leuchtrahmen wird auf einem Display dargestellt. Es sind keinerlei mechanische Teile erforderlich. Es können alle die Rahmengröße beein­ flussenden Faktoren exakt berücksichtigt werden, z. B. Formatgröße, Hoch- oder Querformat, Objektivbrennweite, Parallaxe und Bildfeldschwund. Dabei versteht man unter Bildfeldschwund die Verkleinerung des Bild­ feldes, die sich bei abnehmender Gegenstandsweite als Folge der zuneh­ menden Bildweite ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Laufbodenkamera mit gekuppeltem Entfernungsmesser gemäß der Erfindung,

Fig. 2 schematisch den Aufbau des Systemes zur Messung der Gegen­ standsweite,

Fig. 3 und 4 schematisch zwei alternative Lösungen für den Aufbau des Systemes zur Messung der Bildweite,

Fig. 5 und 6 schematisch zwei Beispiele für die in das Sucherblick­ feld eingespiegelten Leuchtrahmen, wobei jeweils der Rahmen für eine große und eine kleine Gegenstandsweite dargestellt ist.

Mit dem Kameragehäuse 1 ist über ein Scharnier ein Laufboden 2 verbun­ den. Auf diesem ist mittels schwalbenschwanzförmigen Führungsschienen ein mehrteilig ausgebildeter Laufbodenschlitten 3 angeordnet. Mittels Zahntrieb und gerändeltem Betätigungsknopf 4 ist er längsverschiebbar. Der Objektivträger wird von einem U-förmigen Bügel 5 und einer mit einem Ausriß für das Hinterglied eines Objektives 6 versehenen und mit dem Bügel 5 verbundenen Trägerplatte 7 gebildet. Jedes Objektiv 6 ist auf einer Objektivplatte 8 montiert und wird mit dieser mittels geeigneten Halte- und Klemmelementen leicht auswechselbar auf der Trägerplatte 7 montiert. Der Bügel 5 ist mit einem Trägerschlitten 9 verbunden, der seinerseits mittels schwalbenschwanzförmigen Führungsschienen auf dem Laufbodenschlitten 3 längsverschiebbar ist.

Zwischen Trägerschlitten 9 und Bügel 5 einerseits und Bügel 5 und Trä­ gerplatte 7 andererseits können in bekannter Weise Führungs- bzw. Lagerelemente eingefügt sein, die ein Verschieben des Objektives 6 in horizontaler und vertikaler Richtung sowie ein Schwenken um eine horizontale und vertikale Schwenkachse ermöglichen.

Der Objektivträger kann ganz in das Kameragehäuse 1 zurückgeschoben und der Laufboden 2 dann hochgeklappt und verriegelt werden, womit sich eine kompakte Form der Kamera für den Transport ergibt.

Das Rückteil 10 der Kamera bildet den Bildträger. Es trägt eine Matt­ scheibe, die zur visuellen Scharfstellung des Bildes benutzt werden kann, und ist in bekannter Weise ausgebildet zur wahlweisen Aufnahme von verschiedenen Kassetten für Planfilm und Rollfilm. Es ist um 90° dreh­ bar, um ohne Drehen der Kamera wahlweise Aufnahmen im Hoch- oder Quer­ format machen zu können.

Das Rückteil 10 kann in bekannter Weise allseitig schwenkbar gegenüber dem Kameragehäuse 1 sein.

Ein Balgen 11 stellt die lichtdichte Verbindung zwischen Objektiv- und Bildträger dar.

Mit dem Kameragehäuse 1 verbunden ist ein Suchergehäuse 12. Es kann ab­ nehmbar ausgebildet sein, so daß die Kamera auch ohne Entfernungsmesser benutzt werden kann. An seiner Frontseite sind zwei identische Abbil­ dungssysteme 13 und 14 - sphärische oder zylindrische Linsen bzw. Linsensysteme - im Abstand voneinander angeordnet. Dieser Abstand bildet die Basis des Entfernungsmessers und liegt vorzugsweise in der Größen­ ordnung von 10-12 cm, um eine hohe Auflösung des Entfernungsmessers zu erreichen. In oder annähernd in der Brennebene dieser Abbildungssysteme 13, 14 befindet sich je ein CCD-Zeilensensor 15 und 16 in paralleler Ausrichtung zu der Basis. Das Bildfeld der beiden Abbildungssysteme 13, 14 ist auf einen engen Bereich begrenzt, vorzugsweise in einer Größen­ ordnung von 5°.

Die beiden CCD-Zeilensensoren 15 und 16 sind mit einer Auswerteelektro­ nik verbunden, die im Suchergehäuse 12 untergebracht ist. Ebenfalls mit der Auswerteelektronik verbunden sind eine Speichereinheit und eine Eingabeeinheit. Letztere ist mit einem Steckanschluß ausgestattet, über den mit einem separaten nicht dargestellten Programmiergerät die effek­ tiven optischen Daten, insb. die Brennweite, beliebiger in die Kamera passender Objektive eingelesen werden können. Ein Drehschalter dient der Wahl des gerade eingesetzten Objektives. Es könnte aber auch auf der Objektivplatte 8 eine Codierung zur automatischen Erkennung des Objek­ tivtypes angebracht sein.

Die Auswerteelektronik ist mit einem Rechenalgorithmus programmiert, der aus der Differenz der von den beiden CCD-Zeilensensoren 15 und 16 zugeführten Wertearrays unter Berücksichtigung evtl. gespeicherter Para­ meter der Kamera und des eingesetzten Objektives die Entfernung eines anvisierten Objektes von der Kamera errechnen kann (Gegenstandsweite).

Im unteren Bereich des Suchergehäuses 12 sind zwei Lichtquellen 17, 18, vorzugsweise IR-LED′s, angeordnet, die nach unten strahlen. Vorgeschal­ tete Linsen 19, 20 formen parallele Lichtbündel, die je einen schmalen Spalt 21, 22 beleuchten. Die entstehenden schmalen Lichtbündel treten durch Öffnungen im Boden des Suchergehäuses 12 und der Decke des Kamera­ gehäuses 1 und werden durch ein oberhalb des Balgens 11 am Kameragehäuse 1 befestigtes 90°-Prisma 23 oder einen Spiegel in Richtung Objektiv­ träger gelenkt.

Die beiden Lichtquellen 17, 18 werden während der Messung alternierend angesteuert.

Mit der Trägerplatte 7 sind zwei Umlenkprismen 24, 25 mit einem Ablenk­ winkel von etwas mehr als 90°, vorzugsweise 91°, fest verbunden. Sie lenken die beiden Lichtbündel über das Prisma 23 auf ein zwischen den beiden Lichtquellen 17, 18 angeordneten dritten CCD-Zeilensensor 26. Die von den Leuchtflecken erzeugten Wertearrays werden der Auswerte­ elektronik zugeführt. In diese ist ein Rechenalgorithmus programmiert, der aus der Differenz der beiden Wertearrays unter Berücksichtigung der gespeicherten Objektivdaten die tatsächlich an der Kamera eingestellte Bildweite errechnet.

Bei der in Fig. 4 dargestellten alternativen Ausführung entfallen die Linsen 19, 20. Die durch die Spalte 21, 22 tretenden Lichtbündel werden von einem auf dem Objektivträger senkrecht zur optischen Achse des Objektives 6 angeordneten Spiegel 27 zurückgeworfen und durch eine am Kameragehäuse 1 befestigte Linse 28 auf dem CCD-Zeilensensor 26 abge­ bildet. Die Auswertung erfolgt wie oben beschrieben.

In das Suchergehäuse 12 ist ein Newton-Sucher 30 üblicher Bauart mit Objektivlinse, Strahlenteiler, Okularlinse und einer Kollimatorlinse eingebaut. In der vorderen Brennebene des von Okular- und Kollimator­ linse gebildeten Systemes ist ein LCD-Display 31 angeordnet. Es wird durch das Umgebungslicht beleuchtet.

Eingabe- und Speichereinheit sind so ausgebildet, daß die effektiven Abmessungen einer Vielzahl von Bildformaten eingespeichert werden kön­ nen. Durch einen Wahlschalter wird das gerade verwendete Format einge­ stellt. Eine Abtastung, z. B. durch einen Magnetschalter im Bereich des drehbaren Rückteiles 10, erkennt, ob mit Hoch- oder Querformat gearbei­ tet werden soll, und gibt ein entsprechendes Signal an die Rechnerein­ heit. Ferner kann der Abbildungsmaßstab des Suchers eingespeichert werden.

In die Rechnereinheit ist ein weiterer Rechenalgorithmus einprogram­ miert, der unter Berücksichtigung von Objektivbrennweite, Formatgröße und -lage, Abbildungsmaßstab des Suchers, Abstand der optischen Achsen von Aufnahmeobjektiv 6 und Sucher 30 sowie der für die gemessene Gegen­ standsweite errechneten Bildweite die genaue Größe und Lage des Bild­ feldrahmens 32 errechnet und für das LCD-Display 31 grafisch ansteuert. Das durch den Rahmen 32 hindurchtretende Umgebungslicht läßt ihn im Sucher als Leuchtrahmen erscheinen.

In Fig. 5 stellt der größere Rahmen das Bildfeld für ein bestimmtes Format und Objektiv bei großer Gegenstandsweite dar. Der kleinere ver­ schobene Rahmen gilt für das gleiche Format und Objektiv bei einer kurzen Gegenstandsweite. Man sieht, daß Parallaxe und Bildfeldschwund berücksichtigt sind. Fig. 6 illustriert die Verhältnisse bei Querformat.

Die Ansteuerung des Displays 31 markiert auch in der Mitte des Sucher­ blickfeldes als hellen Fleck die Größe des Meßfeldes des Entfernungs­ messers. Es können im Display 31 auch weitere Informationen angezeigt werden, z.B die gewählte Brennweite und die gemessene Gegenstandsweite.

Falls der Sucher als Zoom-Sucher aufgebaut ist, wird zusätzlich für die Berechnung des Leuchtrahmens der Zoom-Faktor eingespeichert.

Eine bevorzugte Arbeitsweise bei dem beschriebenen Aufbau ist:

Es werden Objektiv und Bildformat gewählt. Nach Antippen einer Meßtaste wird die gesamte Elektronik aktiviert und der Meßfleck im Sucher angezeigt. Das Objekt wird anvisiert und die Meßtaste ein zweites mal gedrückt. Jetzt wird die Gegenstandsweite gemessen und ihr Wert im Display angezeigt. Zugleich werden Größe und Lage des Leuchtrahmens sowie die Sollbildweite errechnet. Der Leuchtrahmen wird angesteuert und im Sucher sichtbar. Gleichzeitig wird automatisch die Istbildweite gemessen und mit der Sollbildweite verglichen. Im LCD-Display zeigt ein im Sucher sichtbarer Pfeil, in welche Richtung der Objektivträger bewegt werden muß, um die Istbildweite der Sollbildweite anzugleichen. Sind beide Werte gleich, womit die beste Bildschärfe eingestellt ist, wird dies im Display angezeigt. Jetzt kann die Belichtung erfolgen.

Nach einer festen Zeitspanne X nach der Scharfanzeige des Entfernungs­ messers oder nach dem letzten Betätigen der Meßtaste schaltet die Elektronik auf stand-by. Nach einer weiteren Zeitspanne Y erfolgt automatische Abschaltung.

Sowohl für die Messung der Gegenstands- als auch der Bildweite sind im Rahmen der Erfindung auch andere Meßverfahren möglich.

So könnte für die Gegenstandsweite auch ein aktives Triangulations- System mit IR- oder Laser-Diode verwendet werden.

Für die Bildweite könnte mit Zahntrieb und Betätigungsknopf 4 ein Dreh­ potentiometer verbunden werden, dessen Widerstandswert ein Maß für die Istbildweite ist. Es könnte auch ein Längenmeßstreifen auf kapazitiver oder induktiver Basis Verwendung finden.

Claims (15)

1. Gekuppelter Entfernungsmesser für fotografische Kameras mit aus­ wechselbaren Objektiven, gekennzeichnet durch:

• a) Ein erstes optoelektronisches System zur Messung der Entfer­ nung zwischen Aufnahmeobjekt und Kamera (Gegenstandsweite),
• b) ein zweites elektronisches System zur Messung des Abstandes des Objektivträgers von der Bildebene der Kamera (Bildweite),
• c) eine Eingabe- und Speichereinheit zur Eingabe und Speicherung von Objektiv- und Kameraparametern, darunter der Objektiv­ brennweiten,
• d) eine Rechnereinheit, die aus der Gegenstandsweite und den gespeicherten Objektivparametern die für eine Scharfein­ stellung erforderliche Bildweite errechnet,
• e) eine Vorrichtung zur manuellen oder motorischen Axialver­ schiebung des Objektives gegenüber der Bildebene,
• f) eine Anzeigeeinheit, die gegebenenfalls die Übereinstimmung der eingestellten mit der für die scharfe Abbildung erforderlichen Bildweite anzeigt.

2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste optoelektronische Meßsystem zwei im Abstand voneinander ange­ ordnete, zusammen eine Meßbasis für eine Triangulation bildende, Linsensysteme (13, 14) enthält, in deren Bildebenen je ein CCD- Zeilensensor (15, 16) angeordnet ist.

3. Entfernungsmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Bilder des Objektes auf den beiden CCD-Zeilensensoren (15, 16) erzeugten Wertearrays der Rechnereinheit zugeführt werden, die daraus die Gegenstandsweite errechnet.

4. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektronische Meßsystem eine, ein schmales Lichtbündel in Richtung Objektivträger aussendende, Lichtquelle und einen CCD- Zeilensensor (26) umfaßt, die im Gehäuse (12) des Entfernungsmessers angeordnet sind, sowie einen mit dem Objektivträger fest verbundenen Spiegel (23), der das Lichtbündel auf den CCD-Zeilensensor (26) lenkt.

5. Entfernungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Lichtbündel auf dem CCD-Zeilensensor (26) erzeugte Wertearray der Rechnereinheit zugeführt wird, die nach Differenzbildung gegenüber einem festen Bezugswert den tatsächlichen Abstand des Objektiv­ trägers von der Bildebene errechnet.

6. Entfernungsmesser nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lichtquellen (17, 18) im Abstand nebeneinander und jeweils an­ nähernd im Brennpunkt eines Linsensystems (13, 14) angeordnet sind, so daß jeweils ein schmales von einem vor dem Linsensystem angeord­ neten engen Spalt (21, 22) begrenztes Lichtbündel auf je ein fest mit dem Objektivträger verbundenes Umlenkprisma (24, 25) gesandt wird, das das Lichtbündel unter einem kleinen Winkel gegenüber dem einfallenden Bündel auf den CCD-Zeilensensor (26) im Entfernungsmessergehäuse zurückwirft.

7. Entfernungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit aus der Differenz der beiden Wertearrays aus dem CCD-Zeilensensor (26) den tatsächlichen Abstand des Objektivträgers von der Bildebene errechnet.

8. Entfernungsmesser nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtquellen (17, 18) abwechselnd leuchten, so daß eine eindeutige Zuordnung der beiden Lichtflecke auf dem CCD-Zeilensensor (26) zu einer der beiden Lichtquellen ermöglicht und der Einfluß der Umgebungsleuchtdichte reduziert wird.

9. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektronische Meßsystem ein mit der Vorrichtung zur Verschie­ bung des Objektivträgers gekoppeltes Potentiometer enthält, dessen Widerstandswert ein Maß für die eingestellte Bildweite ist.

10. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektronische Meßsystem von einem Längenmeßstreifen auf kapa­ zitiver oder induktiver Basis gebildet wird.

11. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit als im Blickfeld angeordnete Lichtwaage ausgebildet ist.

12. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmesser mit einem Leuchtrahmensucher (30) verbunden ist und daß der Leuchtrahmen in einer LED-Matrix, einem LCD-Display oder einem Fluoreszenz-Display erzeugt wird.

13. Entfernungsmesser nach Anspruch 12, gekennzeichnet, durch die Verwendung eines transmissiven LCD-Displays, das durch das Umge­ bungslicht beleuchtet wird.

14. Entfernungsmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Eingabeparametern auch die Formatgröße, die Formatlage, der Ab­ stand zwischen Objektiv- und Sucherachse und der Abbildungsmaßstab des Suchers gehören.

15. Entfernungsmesser nach Anspruch 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß Größe und Lage des Leuchtrahmens (32) von der Rechnereinheit in Abhängigkeit von Formatgröße und -lage, der Objektivbrennweite, des Abbildungsmaßstabes des Suchers sowie der gemessenen Gegenstandsweite errechnet und angesteuert und damit automatisch auch Parallaxe und Bildfeldschwund berücksichtigt werden.