这一发明的技术领域是摄影照相机，特别是一种提供自动调焦特征的照相机。 这一申请是1985年10月8日提交的785，572号和1986年7月29日提交的891，360号美国专利申请的部分继续申请。
目前制造的大量比较廉价的有自动调焦能力以及（或）自动曝光控制的静物照相机，在由于室外摄影时是由环境照明控制的，或者，当用闪光模式时是由对物距的传感来控制的。闪光模式时用于控制透镜调焦以及曝光的距离传感是由各种系统提供的。通过由照相机产生的超声脉冲，在分象测距仪中对成象的电子比较以及红外予闪光的反射振幅等的测距方法都已在专利文献中作了很好的描述。在闪光模式中，曝光控制典型地由前面提到的距离传感方法之一进行，而在环境照明模式中，典型地是用光敏器件所检测的景色照度加权值的某些形式来控制曝光地。
在中高档照相机情况下，通常提供这样的系统。而在低成本照相机情况下，提供这样的距离传感系统的花费是不允许的。况且，这样的低成本照相机通常不为热中的业余爱好者所购买使用，而更多地为或者很少使用相机的人，或者比较少经验的人所购买，或者兼而有之。甚至连最基本的手动曝光和焦距调整也常常被这样的使用者忽略。
这样，在低价照相机范围中仍需要完全自动调焦及曝光系统，这种系统使在完全无经验者的手中在调焦和曝光两方面都给出相当满意的结果。
按照本申请的发明特征之一，一架具有闪光功能的照相机装备有环境照明传感器和可在近与远调焦位置间进行调焦的透镜，被自动地偶合去操作一双位置曝光控制，最好地控制了可变孔径脉冲型快门的行程。当所检测的环境光很弱时，意味着需要闪光照明，快门释放机构启动时，有关的控制机构置快门光圈至其最大值，即f/4.5，而同时置透镜焦点于5英尺到12英尺的近距调焦范围。这样，与大的快门光圈相关的减小的景深通过调整透镜到适于短距闪光工作的调焦范围得以补偿。另一方面，如果传感到足够的环境照明，正如通常明亮的日光照射下在室外摄影时，焦距和光圈的结合是自动控制的，可提供一较小的光圈例如f/8，以及置透镜焦点到相应于此光圈的超焦距离，例如对于55mm的透镜其超焦距为12英尺。籍这一手段，当日光曝光时，照相机自动地置于从超焦距离的一半到无限远间的锐聚焦。这样，就排除了对昂贵的距离传感系统的需要。
本发明的另一特征是，对于使用更高感光度的摄影胶卷，可自动地进一步减小相应于超焦透镜设定时的f/8的光圈。从而具有进一步使位于靠近景深边界，即6英尺和无限远处的物体成象清晰的作用。按照本发明的有关特征，从日光到闪光模式的转换也受胶片感光速度控制。
本发明的其它优点和特性在参考了以下的说明书，权利要求书和附图后就清楚了。
尽管目前已经有照相机系统使用手动设定的双位置调焦系统，在手动设定闪光模式和通常的操作模式中可选择地使用，但就申请人所知，迄今为止，还无自动设定这些参量的照相机生产。
图1是具有光敏控制调焦和光圈调节的照相机的主要另件的局部视图，表示该系统处于快门打开的静止状态。
图2表示图1系统在释放快门驱动滑轮前的状况，这时系统处于短距调焦和最大光圈状态。
图3表示图1的系统，但变化为长距调焦和减小的光圈状态。
图4表示图1的系统，处在开始重新打开快门前的静止状态。
图5是示于1-4的系统的局部平面俯视图，它总体上相应于图2所示的状态，即近焦结构。
图6是类似于图5的视图，但表示系统处于长距调焦状态。
图7是镜筒组件的局部视图，镜筒组件对面是一对光圈调节叶片。
图8是表明安装在照相机前壁上的4个斜面的靠模作用的局部透视图，这些斜面施加一轴向力至图7的一部分镜筒组件上，以改变透镜的调焦位置。
图9是表示照相机的电子控制系统的方框图。
图10表示用于在日光模式（运距模式）中提供两个光圈设定值的电控制制动系统的另件，所示的结构可使光圈关到小于其超焦调定位置。
图11表示图10的系统，处在将光圈调定在超焦调定位置的状态。
本发明的主题是，完全由环境光传感来控制的照相的光圈和焦点调整系统。图1和图5以部分示图形式表示了系统的主要另件的配置。如图1所示的系统处在快门打开的静止状态。通过一透镜调焦环7的连接，使取景透镜50（见图7）沿着系统的光轴30移动。正如在图1中所见，逆时针转动调焦环7使透镜50的调焦范围从短距调焦位置移到长距调焦位置。调焦环7的反时针运动是由与之连接的弹簧8所引导的。调焦控制螺线管线圈13选择性地由光敏控制传感器闪光系统42（图9）所驱动，作用到连接于调焦锁紧杆9上的衔铁12上，锁紧杆9可转动地安装在心轴10上，并由张紧弹簧11沿顺时针推动。棘爪端9a通常顶着调焦环7的外缘，它或者通常处于图1所示的回缩位置，或者改变到一释放状态，以致棘爪锁紧地与调焦环上的凹槽7b相咬合，使当系统调整时防止调焦环转动。
一对光圈控制叶片27，28相互重迭，安装在公共心轴29上。每一叶片有开孔槽27a或28a，使其位置形成一可穿过的公共区，安装在光圈控制滑板21上的销钉26穿过这一公共区。开孔槽27a，28a相互间形成一角度，向左移动销钉26引起叶片一起转动，以致光学系统的光圈关小。这样，按照销钉26是向左或向右移动，照相机的光圈能在极值间调整。
光圈控制滑板21可滑动地安装在导销22-22上，并且可被主装配壁35上的阻挡凸台22a-22a（图6）卡住，允许光圈控制滑板正体21如图1所见的左-右运动。光圈控制滑板21被弹簧36拉向左边。当系统处于快门打开位置时，光圈控制螺管线圈25与固定在光圈控制滑板右手端的衔铁24咬合，并且有能力克服弹簧36的张力。
透镜快门滑板2籍助于销钉3-3可滑动安装在主装配壁35的前表面，并且可被阻挡凸台3a-3a卡紧。这样，透镜快门滑板2也可如图1所见在左右位置间线性滑动。
可转动地安装在心轴5上的调焦释放杆4由复位弹簧6顺时针推动，释放杆4上还设有凹槽4a，锁紧地顶住透镜快门滑板2的延伸凸台2a，因此把另件2维持在最右边位置。另外，透镜快门滑板2与光圈控制滑板21上的销钉23相咬合，以随着其衔铁24与光圈控制螺管线圈25相接触，抵住其复位弹簧36的力，将光圈控制滑板维持其最右边的位置。这一结构也通过延伸凸台2a与调焦环周边肩线3向外延伸的凸缘E相咬合，抵住调焦驱动弹簧8，使调焦环7处在极端顺时位置。
逆时针转动调焦释放杆4到足以脱开延伸凸台2a，这将从调焦环凸台E上去除相反的力，允许调焦环7被其驱动弹簧8反时针驱动。没有受到来自透镜快门滑板2的反抗力，这是因为这一另件没有直接受弹簧偏置。如果在操作中光圈控制螺管线圈维持通电，调焦环凸台E转动时将仅仅驱动透镜快门滑板2随之移动。如果在这一阶段，光圈控制螺管线圈25不通电，光圈控制滑板21将通过与销钉23的咬合，进一步推向同一方向。透镜快门滑板2的主要功能仅仅是在卷片操作时使系统回到快门打开条件。
下面考虑在取景时，所示各种系统的基本操作次序。施加于快门按钮上的压力作用于释放滑板14，使之向下运动，14可滑动地安装在销钉15-15上。由于释放滑板14的靠模表面44的作用，14-开始向下运动就把开关触点19-20推向接触。代表开关触点19-20的调焦触发开关46（见图9）立即被驱动到闭合状态，依照环境照明光敏器件48的传感，使两个螺管线圈13，25之一驱动到接通状态。释放滑板14的进一步下降使开口40驱动调焦释放杆4的一端，引起4的反时针转动，因此使调焦释放杆端头的凹槽4a脱离与透镜快门滑板2的延伸凸台2a顶住的位置。正如将依次详细讨论的，焦距和孔径系统将作独立调整处理。
释放滑板14上有一开口14a，被一驱动弹簧17向上推的快门释放部件16的延伸部16a通过这一开口延伸。开口14a做得足够长，使得释放滑板14在其最上端位置时，在开口14a的上截边与快门释放部件的延伸部16a的相对边之间有一相当大的距离。快门驱动滑板18被快门释放部件16卡在快门打开位置，并且被滑板驱动弹簧（未画出）推向左方。在系统调整完成之后，快门释放部件16的最终的向下移动引起快门驱动滑板的释放，随后它闭合到左边，驱动快门（未画出）通过一次曝光循环。在有关的位置弹簧（未画出）的影响下，释放滑板14的向下的压力的释放使滑板向上移动，以致使开关触点19-20弹开，从而使螺管线圈13，25回复到静止的非通电状态。这一情形的陈述最好地示于图4。
由快门驱动滑板18驱动的快门释放和重新打开快门系统的具体形式可以多种多样，例如可取申请人1986年6月17日的4，595，261号美国专利所公开的那种形式。其中，这一申请公开了由卷片系统驱动的偏心销钉的应用，当卷片时由偏心销钉推动如图1所示形式的快门驱动滑板18使之上到快门打开状态。把系统从图4所示的释放结构恢复到图1所示的快门打开状态是由类似的偏心销钉系统执行的，事实上这一偏心销钉系统可以与恢复快门驱动滑板18到快门打开状态的偏心销钉系统相连接或相组合。
这样，特别是根据图1，4和6，一个装在快门转子1上的偏心销钉1a被转到顶住透镜快门滑板2上的延伸部2b的位置，使得头半圈转动把透镜快门滑板2从图6所示的释放位置移到其最右端位置。记住当卷片时，调焦释放杆4是顺时针受压力的，在快门转子1这一半圈转动时，调焦环7的延伸凸台E最初与透镜快门滑板2的延伸凸面2a咬合，使调焦环7顺时针转动。因为当卷片时，螺管线圈13，25是不通电的，光圈控制滑板21将处在如图3所示朝左的位置，结果将推动透镜快门滑板2与光圈控制滑板21的销钉23咬合，以移动光圈控制滑板21进入与光圈控制螺管线圈25相接触的位置。在这一过程的终止阶段，调焦释放杆4上的凹槽4a再次落入与透镜快门滑板2的延伸凸面2a闭锁咬合的状态，以使整个系统锁定在如图1所示的快门打开状态。
下面详细考虑取景时相机的调焦和光圈控制辅助系统的操作，记住，两螺管线圈13，25是按照环境光光敏器件有选择地通电的。图9所示为完成这一动作的控制迥路的细节将依次讨论。现在可以说，当取景时，如果环境光相当弱，表明照相机将在闪光模式（“近”模式）中使用，光圈控制螺管线圈25将在整个取景过程中通电。调焦控制螺管线圈13仍处于不通电状态。这样，参照图2将看到，由于调焦释放杆4上的凹槽4a与透镜快门滑板2上的延伸凸面2a间的咬合的去除，立即推动透镜调焦环7反时针转动。因为调焦控制螺管线圈13是不通电的，在调焦闭锁杆9的端头上的棘爪9a受弹簧推动，使之顶着调焦环7的轮缘，并落入调焦环锁紧凹槽7b中，以防止在实际转动发生前使调焦环转动。正如将相继表示的，这一转动不足以把透镜50从其短距调焦位置移动，结果透镜调焦维持在接近7英尺的最佳距离。
在图2中将注意到，当调焦环初始转动时，可自由移动的透镜快门滑板2已经被调焦环7的凸起部E传到它上面的冲击力推向其行程最左边的极限位置。进一步将注意到，通过在整个过程中维持光圈控制螺管线圈25处在通电处态，光圈控制滑板21将反抗装于其上的弹簧36的力，仍然维持在其极右端位置，同样维持销钉26位于极右端位置，结果光圈叶片27，28维持在大光圈状况。这样，随着把透镜置于近距调焦，使光圈维持在其最大值，照相机已被恰当地置于“近”（闪光）模式操作状态。对55mm的透镜，取f/4.5的标称值，产生一个从5英尺至12英尺范围的特有调焦区。这些值对于廉价闪光照相机的正常工作范围是适当的。
另一方面，如果光敏器件48检测到明亮的环境光，在相机仍处在图1所示的快门打开状态时，调焦控制螺管线圈13将通电，而光圈控制螺管线圈25将处于不通电状态。这使照相机置于“远”模式。一当调焦释放杆凹槽4a从透镜快门滑板2的延伸凸面2a上脱离之后，所发生情况的陈述示于图3。相对于透镜调焦环7的运动，调焦锁紧杆9维持在回缩位置，结果调焦环7反时针转动-相当大的量。当透镜快门滑板2被推到最左端位置时，由于与跟它配合的销钉3，3相咬合而停住，这时由于调焦环7的延伸凸台E抵住透镜快门滑板2的延伸凸面2a而停止转动。正如将在后面所示，这个转动是以移动透镜到长调焦（无闪光）位置，较好地产生了12呎的超焦距，因而提供从6呎到无限远的清晰的聚焦。
对于光圈控制系统，将注意到，随着光圈控制螺管线圈25断电，光圈控制滑板21可自由地移向左边，由于透镜快门滑板2已完全超过光圈控制滑板上的销钉23，结果，光圈控制滑板移到左边。其作用是推动光圈叶片控制销钉26沿着光圈叶片27，28上的开口槽27a，28a向左移动，使两叶片一起转动至缩小光圈的位置。这一缩小的光圈位置连同随着透镜调焦环7转动所确定的透镜50的焦距和调焦位置一起选定，如图3所示，提供了上面提到的最佳的12呎超焦距。这一点是通过使光圈控制叶片27，28构成图3所示的缩小光圈结构，在系统中建立近似于f/8的焦比来实现的。
调焦环7使透镜50在两个调焦位置间移动的详细结构在图5，6，7和8中很好地表示了。镜筒组件54安全地卡住物镜50，镜筒组件有一圆柱形外表面66，滑动地穿过照相机前壁33上的孔60，主装配壁35有圆柱形通孔56，相对于前壁孔60同轴排列。镜筒组件54牢固地固定在调焦环7上。波纹弹簧32装在调焦环的前表面62与前壁的后表面64之间，用来推动镜筒组件54离开前壁33。四个向前延伸的斜面31固定在主装配壁35上，使之向前延伸。波纹弹簧32的固有作用是施力于调焦环的后表面，使其抵住斜面。这些斜面31-31的位置也在图1-4中以虚轮廓线给出。调焦环7处在快门打开位置（图1）或稍作转动（如图2所示）的近距模式，斜面31-31把镜筒推向相对于胶片平面FP的最前面的位置。
为了允许远距聚焦（远模式）的使用，在聚焦环7的后表面上有四个斜面形凹槽7a-7a。在调焦环7如图3所示作全反时针转动时，这些凹槽7a转到面对与其相关的斜面31位置，结果波纹弹簧32把调焦环推到图6所示的最后面位置。这使透镜形成远距调焦条件。在上快门时聚焦环顺时针转动，凹槽7a-7a端部的斜面68-68使聚焦环7立即被再推向前。
在曝光时用来完成螺管线圈13，25同步动作的代表性控制电路示于图9。与光敏器件48相连的传感器闪光系统42通过端子80，82分别由线76，78进行直流供电，本领域技术人员明显可见，传感器闪光系统可以取多种形式，当光敏器件48传感高环境照明时，本发明的结构形式是把输出控制线84放到“低”状态。闪光灯72由闪光激发器70充电，闪光激发器70中的内逻辑电路（没有表示出来），可用传统结构在控制线74处于“低”状态，即高照明条件时，闪光激发器不起动闪光灯72。
另一方面，如果光敏器件读到低环境信号，通/断控制线74处于“高”状态，当快门同步开关75关闭时，74的“高”状态使闪光激发器70对闪光灯72充电，开关75（其余附图未表示）恰当偶合，使当相机快门全开时激发闪光灯。传感闪光系统42的输出控制线84通过电阻R1加偏压于晶体管的基极上，在收集极和负电源线78间有调焦螺管线圈13的线圈相连。晶体管Q1的发射极直接连接到正电源线76上。类似地，第二个晶体管Q2的发射极连接到正电源线76上，通过光圈控制螺管线圈25把收集极连到负电源线78上。通过连接到晶体管Q1的收集极上的电阻R2对晶体管Q2的基极加偏压。
考虑到通过控制线84经电阻R1对晶体管Q1的基极加上的偏压对晶体管Q1和Q2的作用，显然，当晶体管Q1的基极是低电压时（高照明/运模式），晶体管Q1将启动，因而使调焦螺管线圈13通电，因为晶体管Q2的基极一发射极结连在晶体管Q1的集电极一发射极导线上，这就导致在这样的状态下Q2必定断开，而光圈螺管线圈25也断开。相反，控制线84上的信号电平增加到足够高时，晶体管Q1断开而晶体管Q2启动。因而按照控制线84上的输出信号电平，由光敏器件48所检测的环境光电平的幅值就可简单地实现两个螺管线圈13和25有选择性地启动。系统电源由电源开关46供给晶体管Q1和Q2，在此，开关46由图1-4所示的开关叶片19，20构成。
在日光（远）模式下，光圈调定值可小于前述的超调焦位置。例如，它可以通过将销钉26（图1-4）向左的移动限制于一个或多个中间位置来实现。图10和图11表示提供两个远模式光圈置位的电控螺管线圈掣子系统，因此，特别是参考图10，带有可绕心轴97转动的臂组件94的螺管线圈100是装有弹簧的（未显示），以推动安装在臂上的极片96远离螺管线圈。螺管线圈100可由来自图9控制迥路42的相应光敏控制信号有选择性地启动。臂组件94在其端部带有钩形延伸部95，其上提供一咬合表面102。光圈控制滑板21的延伸部90也类似地带有钩形延伸，具有咬合表面92。
图10给出未通电的螺管线圈系统，并且相对的表面92和102相互偏离而允许光圈控制滑板21最大左移。图11给出了在光圈控制滑板21运动之前使螺管线圈100通电的结果。这里相咬合的表面92和102是处在面对面顶住的关系下，光圈控制滑板21的移动被过早地中止了。
当光圈滑板在这一中间位置时，光圈控制叶片27，28构成为提供合适的置位，例如f/8，相应于如前所述的12呎的超焦距。因此当胶片感光度低或者环境光弱，需要f/8时，螺管线圈100通电，对高环境光条件或者相当高的胶片感光度，在整个光圈调整过程中螺管线圈100不通电，并且光圈控制滑板21完全移到如图10所示的左边。在这种状态下，快门叶片27，28的构成使有效孔径相当小，即较相应于超焦距的光圈更高的f-光阑值。其效果不仅是校正了曝光，而且由于减小了在无限远和6呎处物的弥散圆的直径，而使超焦距的极端位置的象清晰。其贡献是使得并不严格地放置的12呎最佳焦距上的物的整体图象清晰。
胶片感光度信息可以多种本技术领域熟知的形式进入传感器闪光系统42的控制电路，以控制滑板控制螺管线圈100。胶片感光度进入系统102可取一种使用者操作的开关S的简单形式，S可在两种相应于差别相当大的胶片感光度值的状态间操作。另外，这样的传感可以容易地根据胶片感光度指示区加以驱动，这种感光度指示区通常在35mm的胶卷盒上制作出。在最简单的情况下，开关S可以直接串接于螺管线圈100上。然而，这将不允许以胶片感光度控制闪光模式和环境模式间的转换，由上述，环境照明模式和闪光模式之间的转换可以根据环境照明和胶片感光度来进行控制，正如在远焦模式时可以选择所要求的孔径阑的值一样，同样明显地，一系列这样的中间停止位置可以由前面提到的原理直接扩展而提供。
因而，已经描述了一种自动调焦和光圈控制系统，这种系统完全基于环境光传感，在环境照明弱时自动地提供近聚焦和大孔径，以致在闪光摄影特征的有限物距范围内提供足够的景深，在高环境照明时又进一步提供自动的转换，把透镜一光圈的组合放到超焦距，即，这时景深远端位于无穷远处。排除了对比较昂贵的距离传感系统的需要，并且用便宜的方法提供低成本的照相机，它很好地满足了不常摄影的人的需要。
至此，已结合实施例对本发明进行了描述，本领域的技术人员可以理解，可作各种各样的变更，其中一些元件可以等效替换，而不偏离本发明的主要特征。另外，我们认为，主要权利要求没有把这里所公开的具体实施例的细节规定为完成本发明的最佳模式，因而，权利要求不限于这些细节。然而，一般来说，本发明特别要求保护的细节在恰当情况下构成发明的重要特征，即使某些特定权项应按等效说法解释，也是如此。