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Verweis auf verwandte Patentanmeldung
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der
Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2008-0075575 ,
die am 1. August 2008 beim Koreanischem Amt für geistiges
Eigentum hinterlegt wurde und deren Offenbarung durch Bezugnahme
vollumfänglich enthalten ist.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Verarbeitung digitaler Bilder, insbesondere eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Fokuseinstellung unter Verwendung der Modulationstransferfunktions-(MTF)-Eigenschaften
einer Linse in einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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In
einem Verfahren zur Fokuseinstellung, bei dem die Position einer
Fokuslinse derart gesteuert wird, dass die Hochfrequenzkomponenten
eines Bilds maximiert werden, ist es nicht einfach, ein fokussiertes
Bild zu erreichen, da im Allgemeinen der Maximalwert einer Kurve
der MTF-Eigenschaften und der Maximalwert einer AF-Kurve nicht überlappen.
Diese fehlende Überlappung macht es schwierig, ein Bild
mit einem genau eingestellten Fokus zu erhalten. Ein derartiges
Phänomen ist sogar noch problematischer in Spiegelreflex-Vorrichtungen
zur digitalen Bildverarbeitung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Fokuseinstellung unter Verwendung der MTF-Eigenschaften einer
Linse in einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung zur Verfügung,
wobei ein Speicher, in dem die MTF-Eigenschaften einer Linse gespeichert
sind, in einem Tubus enthalten ist, und ein Defokus-Korrekturwert oder
ein Fokuspositionskorrekturwert anhand der in dem Speicher gespeicherten
MTF-Eigenschaften berechnet wird, und ein Fokus-Maximalwert um den Korrekturwert
verschoben wird, um den Fokus einzustellen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Fokuseinstellung
in einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung zur Verfügung
gestellt, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Bildaufnahmeeinheit,
in der Modulationstransferfunktions-(MTF)-Daten, welche zur Darstellung
der Leistung einer Linse verwendet werden, gespeichert werden; und
eine Einheit zur digitalen Signalverarbeitung, welche einen Fokus-Maximalwert
eines Bilds und einen Defokus-Korrekturwert basierend auf den MTF-Daten
berechnet und die Fokusposition unter Verwendung des Fokus-Maximalwerts
und des Defokus-Korrekturwerts korrigiert.
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Die
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung kann die MTF-Daten aus
der Bildaufnahmeeinheit auslesen, wenn die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung
initialisiert wird.
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Die
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung kann umfassen: eine Einheit
zur Berechnung eines Fokuswerts, welche Fokuswerte in Bezug auf
ein Bild gemäß der Bewegung der Fokuslinse berechnet; eine
Fokuskorrektureinheit, welche einen Defokus-Korrekturwert auf Grundlage
der MTF-Daten und einen tatsächlichen Fokus-Maximalwert
unter Verwendung des Gesamtswerts aus Fokus-Maximalwert und Defokus-Korrekturwert
berechnet; und eine Einheit zur Steuerung eines Fokus motors, welche
die Fokusposition zu einer Position, die dem tatsächlichen
Fokus-Maximalwert entspricht, korrigiert.
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Der
Defokus-Korrekturwert kann gemäß der Position
einer Zoomlinse, dem Fokuslinsentyp, der Pixelzahl eines Bildsensors,
dem Display-Zustand eines Live-View-Bilds und dem Bewegungsmaß/der Bewegungsgeschwindigkeit
eines Fokusmotors, unterschiedlich berechnet werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Fokuseinstellung in einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung
zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Bildaufnahmeeinheit, welche einen Fokuspositionskorrekturwert
einer Linse speichert; und eine Einheit zur digitalen Signalverarbeitung,
welche die Fokusposition unter Verwendung eines AF-Maximalwerts,
welcher anhand eines Bildes berechnet wird, und des Fokuskorrekturwerts
korrigiert.
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Der
Fokuskorrekturwert kann gemäß der Position einer
Zoomlinse unterschiedlich gespeichert werden.
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Die
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung kann die Fokuspositionskorrekturwerte
aus der Bildaufnahmeeinheit lesen, wenn die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung
initialisiert wird.
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Die
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung kann umfassen: eine Einheit
zur Berechnung eines Fokuswerts, welche Fokuswerte in Bezug auf
ein Bild gemäß der Bewegung der Linse berechnet;
eine Fokuskorrektureinheit, welche einen tatsächlichen
Fokus-Maximalwert mit dem Gesamtwert aus Fokus-Maximalwert und Fokuspositionskorrekturwert berechnet;
und eine Einheit zur Steuerung eines Fokusmotors, welche die Fokusposition
zu einer Position, die dem tatsächlichen Fokus-Maximalwert
entspricht, korrigiert.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Fokuseinstellung einer digitalen Bildverarbeitungsvorrich tung zur
Verfügung gestellt, wobei das Verfahren umfasst: (a) Berechnen
von Fokuswerten anhand eines Bildes gemäß der
Bewegung einer Fokuslinse; (b) Berechnen eines Defokus-Korrekturwerts
aus Modulationstransferfunktions-(MTF)-Daten, welche zur Darstellung
der Leistung einer Linse, die in der digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung
enthalten ist, geeignet sind; und (c) Korrigieren der Fokusposition
unter Verwendung des Fokus-Maximalwerts und des Defokus-Korrekturwerts.
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Vor
Schritt (a) können die MTF-Daten gelesen werden, wenn die
digitale Bildverarbeitungsvorrichtung initialisiert wird.
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In
Schritt (b) kann der Defokus-Korrekturwert gemäß der
Position einer Zoomlinse, dem Fokuslinsentyp, der Pixelzahl eines
Bildsensors, dem Displayzustand eines Live-View-Bilds und dem Bewegungsmaß/der
Bewegungsgeschwindigkeit eines Fokusmotors unterschiedlich berechnet
werden.
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In
Schritt (c) kann ein tatsächlicher Fokus-Maximalwert unter
Verwendung des Gesamtwerts aus Fokus-Maximalwert und Defokus-Korrekturwert
berechnet werden, um die Fokusposition zu einer Position, die dem
tatsächlichen Fokus-Maximalwert entspricht, zu korrigieren.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Betrieb einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung zur Verfügung
gestellt, wobei das Verfahren umfasst: (a) Empfangen eines Fokuspositionskorrekturwerts
einer Linse, die in der digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung enthalten
ist; (b) Berechnen eines Fokuswerts anhand eines Bildes gemäß der
Bewegung der Fokuslinse; und (c) Korrigieren der Fokusposition unter
Verwendung eines Fokus-Maximalwerts und des Fokuspositionskorrekturwerts.
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Der
Fokuspositionskorrekturwert kann entsprechend der Position einer
Zoomlinse unterschiedlich sein.
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In
Schritt (c) kann ein tatsächlicher Fokus-Maximalwert unter
Verwendung des Gesamtwerts aus Fokus-Maximalwert und Fokuspositions korrekturwert
berechnet werden, um die Fokusposition zu einer Position, die dem
tatsächlichen Fokus-Maximalwert entspricht, zu korrigieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
obigen und anderen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden durch eine detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher
ersichtlich, wobei
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1 eine
perspektivische Ansicht ist, welche die Vorderseite und die Oberseite
einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 eine
Rückansicht ist, welche die Rückseite der digitalen
Bildverarbeitungsvorrichtung von 1 gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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3 ein
Blockdiagramm einer Fokussiervorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, welche
Modulationstransferfunktions-(MTF)-Eigenschaften einer Linse einer
digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung verwendet;
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die 4A bis 4D Wellenformen-Diagramme
darstellen, welche die Fokuseinstellung unter Verwendung der MTF-Eigenschaften
einer Linse der Fokussiervorrichtung von 3 veranschaulichen;
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5 ein
Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren zur Fokuseinstellung unter
Verwendung der MTF-Eigenschaften einer Linse in einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht; und
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6 ein
Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren zur Fokuseinstellung unter
Verwendung von MTF-Eigenschaften einer Linse in einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen der
Erfindung gezeigt sind, beschrieben.
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1 stellt
eine perspektivische Ansicht dar, welche die Vorderseite und Oberseite
einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung zeigt.
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Gemäß 1 umfasst
die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung einen Auslöseknopf 11,
einen An-/Aus-Schalter 13, eine Blitzeinheit 15,
eine Hilfslichteinheit 17 und eine Linseneinheit 19.
Der Auslöseknopf 11 wird gedrückt, um
eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD) für einen vorbestimmten
Zeitraum zu belichten; er arbeitet zusammen mit einer (nicht dargestellten)
Blende, um ein Objekt angemessen zu belichten und ein Bild des Objekts
auf der CCD aufzunehmen.
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Der
Auslöseknopf 11 wird durch den Anwender gedrückt,
wodurch erste und zweite fotographische Signale des Bilds erzeugt
werden. Wenn der Auslöseknopf 11 halb gedrückt
ist, führt die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung eine
Fokussierung durch und stellt die Blende, d. h. die Lichtmenge,
ein. Wenn ein korrekter Fokus erreicht wurde, leuchtet ein grünes
Licht in einer Displayeinheit 23, die in 2 dargestellt
ist. Nachdem der Auslöseknopf 11 halb gedrückt,
der korrekte Fokus erhalten und die Lichtmenge eingestellt wurde,
wird der Auslöseknopf 11 vollständig
herunter gedrückt, um ein Bild aufzunehmen.
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Der
An-/Aus-Schalter 13 wird gedrückt, um die digitale
Bildverarbeitungsvorrichtung mit Strom zu versorgen und die digitale
Bildverarbeitungsvorrichtung zu betreiben. Die Blitzeinheit 15 liefert
einen kurzen Lichtimpuls, wenn ein Bild im Dunkeln fotografiert
wird. Zu Blitzverfahren zählen ein Auto-Blitz-Modus, ein
Aufhellblitz-Modus, ein Nicht-Blitz-Modus, ein Rote-Augen-Reduzierungs-Modus
und ein Slow-Sync(hronisations)-Modus.
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Die
Hilfslichteinheit 17 belichtet ein Objekt, so dass die
digitale Bildverarbeitungsvorrichtung eine Autofokussierung schnell
und genau durchführen kann, wenn das Objekt nicht belichtet
ist oder das Fotografieren bei Nacht durchgeführt wird.
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Die
Linseneinheit 19 empfängt Licht von einer externen
Lichtquelle und verarbeitet ein Bild.
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2 ist
eine Rückansicht, welche die Rückseite der digitalen
Bildverarbeitungsvorrichtung von 1 zeigt.
Die Rückseite der digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung
umfasst einen Weitwinkel-Zoomknopf 21w, einen Telefoto-Zoomknopf 21t,
eine Displayeinheit 23 und Eingabeknöpfe B1 bis
B14, welche jeweils einen (nicht dargestellten) Berührungssensor
oder einen (nicht dargestellten) Kontaktschalter umfassen.
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Wenn
der Weitwinkel-Zoomknopf 21w oder der Telefoto-Zoomknopf 21t gedrückt
werden, wird ein Bildwinkel erweitert oder verengt. Insbesondere werden
der Weitwinkel-Zoomknopf 21w oder der Telefoto-Zoomknopf 21t gedrückt,
um einen ausgewählten Bereich zu verändern. Wenn
der Weitwinkel-Zoomknopf 21w gedrückt wird, wird
der ausgewählte Belichtungsbereich reduziert, wenn der
Telefoto-Zoomknopf 21t gedrückt wird, wird der
ausgewählte Belichtungsbereich ausgedehnt.
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Die
Eingabeknöpfe B1 bis B14 sind vertikal und horizontal angrenzend
an die Displayeinheit 23 angeordnet. Jeder der vertikal
und horizontal angrenzend an die Displayeinheit 23 angeordneten
Eingabeknöpfe B1 bis B14 umfasst einen Berührungssensor.
Wenn ein Berührungssensor in jeder der Eingabeknöpfe
B1 bis B14 enthalten ist, kann ein beliebiges Element, z. B. Farbe
oder Helligkeit, aus Hauptmenü-Elementen ausgewählt
werden, oder ein Untermenü-Icon, welches in einem Hauptmenü-Icon enthalten
ist, kann durch Scrollen durch die Menüs durch Gleiten
in eine geeignete Richtung der Knöpfe B1 bis B7 oder B8
bis B14 und anschließendes Auswählen eines gewünschten Elements
durch Drücken eines entsprechenden Knopfs der Knöpfe
B1 bis B7 oder B8 bis B14 ausgewählt werden.
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Ebenso
ist ein Kontaktschalter in jedem der Knöpfe B1 bis B14
enthalten, so dass das Hauptmenü-Icon und das Untermenü-Icon
direkt ausgewählt werden können, um die entsprechenden
Funktionen zu aktivieren. Ein Berührungssensor erfordert
nicht so eine feste Berührung wie ein Kontaktschalter,
ein Kontaktschalter erfordert eine festere Berührung als der
Berührungssensor.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer Fokussiervorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche Modulationstransferfunktionseigenschaften
verwendet. Gemäß 3 umfasst
die Fokussiervorrichtung einer Linse einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Displayeinheit 23, eine
Anwendereingabeeinheit 31, eine Bildaufnahmeeinheit 33,
eine Bildverarbeitungseinheit 35, eine Speichereinheit 37 und eine
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39.
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Die
Anwendereingabeeinheit 31 umfasst einen Auslöseknopf 11,
welcher gedrückt wird, um eine CCD für einen vorbestimmten
Zeitraum zu belichten, einen An-/Aus-Schalter 13, welcher
Strom zuführt, einen Weitwinkel-Zoomknopf 21w und
einen Telefoto-Zoomknopf 21t, welche den Bildwinkel erweitern oder
verengen, und Eingabeknöpfe B1 bis B14, die vertikal und
horizontal angrenzend an die Displayeinheit 23 angeordnet
sind, um Eigenschaften einzugeben und Menüs auszuwählen
und zu betreiben, wobei jeder der Eingabeknöpfe einen Berührungssensor
oder einen Kontaktschalter umfasst.
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Die
Bildaufnahmeeinheit 33 umfasst einen Tubus 33-1,
welcher eine Zoomlinse 33-11, eine Fokuslinse 33-12 und
einen Speicher 33-13 umfasst, einen Fokusmotor 33-2,
einen Bildsensor 33-3, einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 33-4,
einen (nicht dargestellten) Verschluss und eine (nicht dargestellte) Blende.
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Der
Verschluss und die Blende arbeiten zusammen, um die Lichtmenge einzustellen.
Die Zoomlinse 33-11 und die Fokuslinse 33-12 empfangen Licht
von einer externen Lichtquelle und verarbeiten ein Bild. Die Öffnung
der Blende wird gemäß der einfallenden Lichtmenge
eingestellt. Die Öffnung der Blende wird durch die Einheit
zur digitalen Signalverarbeitung 39 gesteuert.
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Die
optische Achse von Zoomlinse 33-11 und Fokuslinse 33-12 ist
jeweils mit dem optischen Zentrum einer Licht empfangenden Oberfläche
des Bildsensors 33-3 ausgerichtet. Die Fokuslinse 33-12 ist
linear entlang der optischen Achse bewegbar. Die Fokuslinse 33-12 wird
bewegt, um ein Bild auf der Licht empfangenden Oberfläche
des Bildsensors 33-3 zu fokussieren. Die Fokuslinse 33-12 wird
durch den Fokusmotor 33-2 unter der Steuerung der digitalen
Signalverarbeitungseinheit 39 bewegt.
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Die
Fokuspositionskorrekturwerte oder die Modulationstransferfunktions-(MTF)-Daten,
welche die Leistung einer Linse einer Fokuslinse 33-12,
die in der digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung enthalten ist, überprüfen,
werden in dem Speicher 33-13 gespeichert. Eine MTF liefert
einen Wert der Lichtmenge (Raumfrequenz), die durch eine Linse transmittiert
wird, wodurch angezeigt wird, wie gut das Licht von einem Objekt
(Original) durch die Linse transmittiert wird. Eine MTF wird üblicherweise
eingesetzt, wenn die Leistung einer Linse oder die optimale Fokusposition
gemessen werden. Somit werden MTF-Daten zur Überprüfung
der Leistung der Fokuslinse 33-12 oder Fokuspositionskorrekturwerte der
Fokuslinse 33-12 zum Einstellen der optimalen Fokusposition
in dem Speicher 33-13 gespeichert.
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Der
Bildsensor 33-3 sammelt die Lichtmenge, die durch die Zoomlinse 33-11 und
die Fokuslinse 33-12 einfällt und gibt das durch
die Zoomlinse 33-11 und die Fokuslinse 33-12 aufgenommene
Bild, welches der gesammelten Lichtmenge entspricht, als Antwort
auf ein vertikales Sync-Signal aus. Die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung 39 erfasst
ein Bild unter Verwendung des Bildsensors 33-3, welcher Licht
von einem Objekt in ein elektrisches Signal umwandelt. Um ein Farbbild
zu erhalten, ist ein Farbfilter erforderlich. Im Allgemeinen wird
ein Farbfilter-Array (CFA, nicht dargestellt) verwendet. Ein CFA
ist ein Array von Farbfiltern, die gleichmäßig über
dem Bildsensor 33-4 angeordnet sind, wobei jedes CFA-Pixel
Licht nur einer Farbe durchlässt. Das CFA kann unterschiedliche
Anordnungen aufweisen. Der ADC 33-4 wandelt ein analoges
Bildsignal, welches von dem Bildsensor 33-3 ausgegeben
wird, in ein digitales Bildsignal um.
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Die
Bildverarbeitungseinheit 35 verarbeitet digitale Rohdaten
und stellt die verarbeiteten Daten dar. Die Bildverarbeitungseinheit 35 verschiebt
einen Schwarzwert, der durch einen Dunkelstrom verursacht wird,
welcher in dem CFA und der CCD erzeugt wird, welche empfindlich
gegenüber Temperaturveränderungen sind. Die Bildverarbeitungseinheit 35 führt
eine Gammakorrektur durch, welche Information auf Grundlage einer
nicht-linearen menschlichen visuellen Antwort („response”)
kodiert. Die Bildverarbeitungseinheit 35 führt
außerdem eine CFA-Interpolation durch, welche eine fehlende
Farbe in einem Bayer-Muster, bestehend aus RGRG-Linien und GBGB-Linien
der Gamma-korrigierten Information, in RGB-Linien interpoliert,
um ein RGB-Signal zu vervollständigen. Die Bildverarbeitungseinheit 35 konvertiert
das RGB-Signal in ein YUV-Signal, führt eine Kantenkompensation,
in der ein Y-Signal unter Verwendung eines Hochpassfilters zur Erzeugung
eines klaren Bilds gefiltert wird, und eine Farbkorrektur, bei der
Farbwerte von U- und V-Signalen unter Verwendung von Standardfarben-Koordinaten
korrigiert werden, durch, wobei das Geräusch der Y-, U-
und V-Signale zurück verschoben wird. Die Bildverarbeitungseinheit 35 komprimiert
und verarbeitet die Y-, U- und V-Signale, deren Geräusch
entfernt wird, um ein JPEG-File zu erzeugen. Das erzeugte JPEG-File wird
auf der Dis playeinheit 23 dargestellt und in der Speichereinheit 37 gespeichert.
Sämtliche Operationen der Bildverarbeitungseinheit 35 werden
unter der Steuerung der digitalen Signalverarbeitungseinheit 39 durchgeführt.
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Die
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 wird hier in
zwei verschiedenen Ausführungsformen beschrieben. In der
ersten Ausführungsform berechnet die Einheit zur digitalen
Signalverarbeitung 39 einen Auto-Fokus-(AF)-Maximalwert
aus einem Live-View-Bild und berechnet anhand der MTF-Daten, die
in dem Speicher 33-13 gespeichert sind, einen Defokus-Korrekturwert
und verschiebt die Fokuslinse 33-12 zu einer Position,
die dem Gesamtwert aus AF-Maximalwert und Defokus-Korrekturwert entspricht.
Die Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 gemäß einer
zweiten Ausführungsform verschiebt die Fokuslinse 33-12 zu
einer Position, die dem Gesamtwert aus AF-Maximalwert, der von einem
Live-View-Bild berechnet wurde, und in dem Speicher 33-13 gespeichertem
Fokuspositionskorrekturwert entspricht.
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Die
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 gemäß der
ersten Ausführungsform umfasst eine Einheit 39-1 zur
Berechnung eines AF-Werts, eine AF-Korrektureinheit 39-2 und
eine Einheit 39-3 zur Steuerung des Fokusmotors zur Einstellung
des Fokus unter Verwendung der MTF-Eigenschaften einer Linse.
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Die
Einheit 39-1 zur Berechnung eines AF-Werts berechnet AF-Werte
in Bezug auf ein Live-View-Bild gemäß der Bewegung
der Fokuslinse 33-12. Zu diesem Zweck umfasst die Einheit 39-1 zur Berechnung
eines AF-Werts einen Hochpassfilter (HPF) 39-11 und eine
Additionseinheit 39-12. Ein Helligkeitssignal von einem
digitalen Bildsignal, das von dem ADC 33-4 der Bildaufnahmeeinheit 33 ausgegeben
wird, wird unter Verwendung des HPF 39-11 gefiltert, und
die Additionseinheit 39-12 addiert Helligkeitssignale,
welche unter Verwendung des HPF 39-11 gefiltert wurden.
Somit stellt der von der Additionseinheit 39-12 ausgegebene
Wert einen AF-Wert dar.
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Die 4A bis 4D sind
Wellenform-Diagramme zur Erläuterung der Fokuseinstellung
unter Verwendung der MTF-Eigenschaften einer Linse der Fokussiervorrichtung
von 3.
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Die
AF-Werte werden von dem HPF 39-11 und der Additionseinheit 39-12 extrahiert,
während die Fokuslinse 33-12 durch inkrementelle
Schritte von der gegenwärtigen Position des Fokusmotors 33-12 verschoben
wird; anschließend wird die Fokuslinse 33-12 unter
Verwendung der AF-Werte entgegengesetzt verschoben und fixiert,
um einen AF-Maximalwert zu finden.
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Die
AF-Korrektureinheit 39-2 berechnet Defokus-Korrekturwerte
aus den im Speicher 33-13 gespeicherten MTF-Daten und berechnet
einen tatsächlichen AF-Maximalwert unter Verwendung des Gesamtwerts
aus AF-Maximalwert, der von der Einheit 39-1 zur Berechnung
eines AF-Werts berechnet wurde, und Defokus-Korrekturwert. Eine
Steuereinheit 39-4 liest die MTF-Daten aus dem Speicher 33-13,
der in dem Tubus 33-1 der Bildaufnahmeeinheit 33 enthalten
ist, wenn die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung initialisiert
wird.
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4B ist
ein Schaubild, das die Berechnung der AF-Werte gemäß der
Beziehung zwischen den MTF-Eigenschaften der Fokuslinse 33-12 und den
Eigenschaften des HPF 39-11 erläutert. Der mit Bezug
auf 4A dargestellte AF-Wert ist ein integrierter Wert
der MTF-Eigenschaften der Fokuslinse 33-12 und einer Eigenschaftskomponente
des HPF 39-11. Das heißt, wenn eine Defokussierung
erzeugt wird, werden die MTF-Eigenschaften erniedrigt und somit,
da die Defokussierung erhöht wird, der AF-Wert herabgesetzt.
Entsprechend erreicht der AF-Wert ein Maximum, wenn die beste Fokussierung durchgeführt
wird.
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4C zeigt
beispielhafte MTF-Eigenschaften. Im Allgemeinen wird, wie in 4A dargestellt, ein
AF-Maximalwert zur Fokusposition; eine Defokus-Eigenschaft der Fokuslinse 33-12 kann
jedoch gemäß der Raumfrequenz mit anderen Eigenschaften
in Beziehung gebracht wer den. Wie in 4C dargestellt,
wird, wenn die Raumfrequenz ansteigt, der MTF-Maximalwert nach (+)
verschoben.
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Das
heißt, die MTF-Eigenschaften der Fokuslinse 33-12 spiegeln
sich nicht in dem AF-Maximalwert, der durch die Einheit 39-1 zur
Berechnung eines AF-Werts berechnet wurde, wider, wodurch, wie in 4D dargestellt,
eine Differenz zwischen einem tatsächlichen AF-Maximalwert
und dem AF-Maximalwert, der durch die Einheit 39-1 zur
Berechnung eines AF-Werts berechnet wurde, erzeugt wird. Demgemäß berechnet
die AF-Korrektureinheit 39-2 anhand der MTF-Daten einen
Defokus-Korrekturwert, d. h., den Betrag, um den der MTF-Maximalwert
nach (+) oder (–) verschoben ist, und berechnet einen tatsächlichen
AF-Maximalwert unter Verwendung des Gesamtwerts aus AF-Maximalwert,
der in der Einheit 39-1 zur Berechnung eines AF-Werts berechnet
wurde, und Defokus-Korrekturwert.
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Der
Defokus-Korrekturwert wird, in Abhängigkeit von der Position
der Zoomlinse 33-11, dem Typ der Fokuslinse 33-12,
der Anzahl der Pixel des Bildsensors 33-3, dem Darstellungszustand
eines Live-View-Bilds durch Pixel-Addition oder Pixel-Subtraktion
und dem Bewegungsmaß/der Bewegungsgeschwindigkeit des Fokusmotors 33-2,
auf unterschiedliche Weise berechnet.
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Die
Einheit 39-3 zur Steuerung des Fokusmotors bewegt den Fokusmotor 33-2 unter
Verwendung des tatsächlichen AF-Maximalwerts, der in der Fokuskorrektureinheit 39-2 berechnet
wurde.
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Die
Steuereinheit 39-4 liest die MTF-Daten aus dem Speicher 33-13,
der in dem Tubus 33-1 der Bildaufnahmeeinheit 33 enthalten
ist, wenn die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung initialisiert
wird, und steuert die Operationen der Einheit 39-1 zur
Berechnung eines AF-Werts, der AF-Korrektureinheit 39-2 und
der Einheit 39-3 zur Steuerung des Fokusmotors, um die
Autofokussierung (AF) einzustellen.
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Im
Folgenden wird die Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 gemäß der
zweiten Ausführungsform beschrieben. Die Einheit zur digitalen
Signalverarbeitung 39 der zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform dadurch,
dass der Fokuspositionskorrekturwert aus dem Speicher 33-13,
der in dem Tubus 33-1 der Bildaufnahmeeinheit 33 enthalten
ist, ausgelesen wird, wenn die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung
initialisiert wird. Die Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 der
ersten Ausführungsform liest die MTF-Daten aus dem Speicher 33-13,
um einen Defokus-Korrekturwert zu berechnen. Die Einheit zur digitalen
Signalverarbeitung 39 gemäß der zweiten
Ausführungsform liest einen Fokuspositionskorrekturwert aus
dem Speicher 33-13 und addiert den Fokuspositionskorrekturwert
zu dem AF-Maximalwert, um die Fokuslinse 33-12 unter Verwendung
der Summe aus Fokuspositionskorrekturwert und AF-Maximalwert zu bewegen.
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Die
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 gemäß der
zweiten Ausführungsform umfasst eine Einheit 39-1 zur
Berechnung des Fokuswerts, eine AF-Korrektureinheit 39-2 und
eine Einheit 39-3 zur Steuerung des Fokusmotors.
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Die
Einheit 39-1 zur Berechnung eines AF-Werts berechnet die
AF-Werte gemäß der Bewegung der Fokuslinse 33-12 in
Bezug auf ein Live-View-Bild. Da die Beschreibung der Einheit zur Berechung
eines AF-Werts 39-1 identisch zu der ersten Ausführungsform
ist, wird sie nicht wiederholt.
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Die
AF-Korrektureinheit 39-2 addiert den Fokuspositionskorrekturwert,
der in dem Speicher 33-13 gespeichert ist, und einen AF-Maximalwert, der
in der Einheit 39-1 zur Berechnung des AF-Werts berechnet
wurde, um einen tatsächlichen AF-Maximalwert zu berechnen.
Die Steuereinheit 39-4 liest einen Fokuspositionskorrekturwert
aus dem Speicher 33-13, der in dem Tubus 33-1 der
Bildaufnahmeeinheit 33 enthalten ist, wenn die digitale
Bildverarbeitungsvorrichtung initialisiert wird. Der Fokuspositionskorrekturwert
wird auf unterschiedliche Weise, entsprechend der Position der Zoomlinse 33-11,
angewendet.
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Die
Einheit 39-3 zur Steuerung des Fokusmotors bewegt den Fokusmotor 33-2 unter
Verwendung des tatsächlichen AF-Maximalwerts, der in der Fokuskorrektureinheit 39-2 berechnet
wurde.
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Die
Steuereinheit 39-4 liest MTF-Daten aus dem Speicher 33-13,
der in dem Tubus 33-1 der Bildaufnahmeeinheit 33 enthalten
ist, wenn die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung initialisiert
wird, wodurch die Operationen der Einheit 39-1 zur Berechnung
eines AF-Werts, der AF-Korrektureinheit 39-2 und der Einheit 39-3 zur
Steuerung des Fokusmotors gesteuert werden, um den AF einzustellen.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zur Fokuseinstellung unter Verwendung
der MTF-Eigenschaften einer Linse in einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung detailliert beschrieben. In dem Verfahren zur Fokuseinstellung
gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Hauptalgorithmus
des Verfahrens zur Fokuseinstellung innerhalb der Einheit 39 zur
digitalen Signalverarbeitung mit Hilfe peripherer Elemente innerhalb
der Fokussiervorrichtung entsprechend den Ausführungsformen
durchgeführt werden.
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5 ist
ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Fokuseinstellung unter
Verwendung der MTF-Eigenschaften einer Linse in einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht.
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Wenn
die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung in Operation 501 angeschaltet
wird, initialisiert eine Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 die digitale
Bildverarbeitungsvorrichtung in Operation 503 und initialisiert
den Tubus 33-1 in Operation 505.
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Wenn
die Initialisierung des Tubus 33-1 beendet ist, liest die
Einheit 39 zur digitalen Signalverarbeitung in Operation 507 MTF-Daten
aus dem Speicher 33-1, der in dem Tubus 33-1 enthalten
ist. Die MTF- Daten, welche die Leistung einer Linse der Fokuslinse 33-12,
die in der digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung enthalten ist,
prüfen, werden im Speicher 33-13, der in dem Tubus 33-1 enthalten
ist, gespeichert. Eine MTF liefert einen Wert der Lichtmenge (Raumfrequenz),
welche durch eine Linse transmittiert wird, was anzeigt, wie gut
das Licht von einem Objekt (Original) durch die Linse transmittiert wird. Üblicherweise
wird MTF verwendet, um die Leistung der Linse oder die optimale
Fokusposition zu bestimmen.
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Wenn
das Auslesen der MTF-Daten beendet ist, stellt die Einheit zur digitalen
Signalverarbeitung 39 in Operation 509 ein Live-View-Bild
auf der Displayeinheit 23 dar.
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Nach
Darstellung des Live-View-Bilds überprüft die
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 in Operation 511,
ob der Auslöseknopf 11 halb gedrückt ist;
wenn der Auslöseknopf 11 halb gedrückt
ist, wird von dem Live-View-Bild in Operation 513 ein AF-Wert erhalten
und in Operation 515 ein AF-Maximalwert berechnet. Wie
in 4A dargestellt, verschiebt die Einheit zur digitalen
Signalverarbeitung 39 die Fokuslinse 33-12 durch
Grundschritte von der gegenwärtigen Position des Fokusmotors 33-2 und
extrahiert einen AF-Wert aus einem Helligkeitssignal, welches unter
Verwendung eines Hochpassfilters gefiltert wird, und verschiebt
die Fokuslinse 33-12 entgegengesetzt unter Verwendung des
AF-Werts und fixiert die Fokuslinse 33-12, um einen AF-Maximalwert zu
finden.
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Wenn
der AF-Maximalwert berechnet wurde, berechnet die Einheit zur digitalen
Signalverarbeitung 39 unter Verwendung der MTF-Daten in
Operation 517 einen Defokus-Korrekturwert. Der AF-Wert, der
in Bezug auf 4A angegeben ist, kann als integrierter
Wert der MTF-Eigenschaften der Fokuslinse 33-12 und der
charakteristischen Komponente des HPF 39-11 ausgedrückt
werden. Anders ausgedrückt, es werden, wenn eine Defokussierung
erzeugt wird, die MTF-Eigenschaften vermindert. Somit wird, wenn
die Defokussierung zunimmt, der AF-Wert herabgesetzt. Auf diese
Weise erreicht der AF-Wert ein Maximum, wenn die beste Fokussierung
durchgeführt wird. 4C zeigt
beispielhafte MTF-Eigenschaften. Im Allgemeinen ist ein AF-Maximalwert
die Fokusposition, wie in 4A dargestellt;
die Defokus-Eigenschaften der Fokuslinse 33-12 können
jedoch zu anderen Eigenschaften gemäß der Raumfrequenz
in Bezug gebracht werden. Wie in 4C dargestellt,
wird, wenn die Raumfrequenz ansteigt, der MTF-Maximalwert nach (+)
verschoben. Das heißt, die MTF-Eigenschaften der Fokuslinse 33-12 spiegeln
sich nicht in dem AF-Maximalwert, der durch die Einheit 39-1 zur
Berechnung eines AF-Werts berechnet wurde, wider; somit wird, wie
in 4D dargestellt, eine Differenz zwischen einem
tatsächlichen AF-Maximalwert und dem AF-Maximalwert, der durch
die Einheit 39-1 zur Berechnung eines AF-Werts berechnet
wurde, erzeugt. Entsprechend kann die Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 einen
Defokus-Korrekturwert anhand der MTF-Daten berechnen, d. h., den
Grad, um den der MTF-Maximalwert nach (+) oder (–) verschoben
ist.
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Wenn
der Defokus-Korrekturwert berechnet wurde, berechnet die Einheit
zur digitalen Signalverarbeitung 39 in Operation 519 einen
tatsächlichen AF-Maximalwert. Die MTF-Eigenschaften der
Fokuslinse 33-12 spiegeln sich nicht in dem AF-Maximalwert,
der in 4A berechnet wurde, wider; somit wird
eine Differenz zwischen dem tatsächlichen AF-Maximalwert
und dem berechneten AF-Maximalwert erzeugt. Diese Differenz kann
anhand der MTF-Daten als Defokus-Korrekturwert berechnet werden,
und der tatsächliche AF-Maximalwert ist der Gesamtwert
aus AF-Maximalwert plus Defokus-Korrekturwert.
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Wenn
der tatsächliche Maximalwert berechnet wurde, verschiebt
in Operation 521 die Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 die
Fokuslinse 33-12 zu dem tatsächlichen AF-Maximalwert.
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Wenn
die Fokuseinstellung durch die Verschiebung der Fokuslinse 33-12 beendet
wurde, überprüft die Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 in
Operation 523, ob der Auslöseknopf 11 vollständig
gedrückt wurde; wenn der Auslöseknopf 11 vollständig
gedrückt wurde, nimmt in Operation 525 die Einheit
zur digitalen Signalverarbeitung 39 ein Live-View-Bild
auf.
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6 ist
ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Fokuseinstellung unter
Verwendung der MTF-Eigenschaften einer Linse in einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wenn
die digitale Bildverarbeitungsvorrichtung in Operation 601 angeschaltet
wird, initialisiert die Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 die
digitale Bildverarbeitungsvorrichtung in Operation 603 und
initialisiert den Tubus 33-1 in Operation 605.
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Wenn
die Initialisierung des Tubus 33-1 beendet ist, liest die
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 in Operation 607 einen
Fokuspositionskorrekturwert der Fokuslinse 33-12 aus dem
Speicher 33-13, der in dem Tubus 33-1 enthalten
ist. Ein Fokuspositionskorrekturwert, der verwendet werden kann,
um die Leistung einer Linse der Fokuslinse 33-12, die in
der digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung enthalten ist, zu prüfen,
wird in dem Speicher 33-13, der in dem Tubus 33-1 enthalten
ist, gespeichert. Eine MTF liefert einen Wert der Lichtmenge (Raumfrequenz),
die durch eine Linse transmittiert wird, was anzeigt, wie gut das
Licht von einem Objekt (Original) durch die Linse transmittiert
wird. Eine MTF wird üblicherweise verwendet, um die Leistung
der Linse oder die optimale Fokusposition zu bestimmen.
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Wenn
das Auslesen des Korrekturwerts der Fokusposition beendet ist, stellt
die Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 in Operation 609 ein
Live-View-Bild auf der Displayeinheit 23 dar.
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Nach
Darstellung eines Live-View-Bilds überprüft die
Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 in Operation 611,
ob der Auslöseknopf 11 halb gedrückt
ist; wenn der Auslöseknopf 11 halb gedrückt ist,
wird in Operation 613 ein AF-Wert von dem Live-View-Bild
erfasst und in Operation 615 ein AF-Maximalwert berechnet.
Wie in 4A dargestellt, verschiebt die
digitale Verarbeitungseinheit 39 die Fokuslinse 33-12 durch
inkrementelle Schritte von der gegenwärtigen Position des
Fokusmotors 33-2 und extrahiert einen AF-Wert aus einem
Helligkeitssignal, welches unter Verwendung eines Hochpassfilters
gefiltert wird; anschließend bewegt sie die Fokuslinse 33-12 unter
Verwendung des AF-Werts entgegengesetzt und fixiert die Fokuslinse 33-12,
um einen AF-Maximalwert zu finden.
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Wenn
der AF-Maximalwert berechnet wurde, berechnet die Einheit zur digitalen
Signalverarbeitung 39 in Operation 617 einen tatsächlichen
AF-Maximalwert. Da sich die MTF-Eigenschaften nicht in dem in 4A berechneten
AF-Maximalwert widerspiegeln, wird eine Differenz zwischen dem tatsächlichen
AF-Maximalwert und dem aus 4A berechneten
AF-Maximalwert erzeugt. Diese Differenz kann durch den Fokuspositionskorrekturwert
ersetzt werden; der tatsächliche AF-Wert wird dann der
AF-Maximalwert plus Fokuspositionskorrekturwert.
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Wenn
der AF-Maximalwert berechnet wurde, verschiebt die Einheit zur digitalen
Signalverarbeitung 39 in Operation 619 die Fokuslinse 33-12 zu dem
tatsächlichen AF-Maximalwert.
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Wenn
die Fokuseinstellung durch die Verschiebung der Fokuslinse 33-12 beendet
wurde, überprüft die Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 in
Operation 621, ob der Auslöseknopf 11 vollständig
gedrückt ist; wenn der Auslöseknopf 11 vollständig
gedrückt ist, nimmt die Einheit zur digitalen Signalverarbeitung 39 in
Operation 623 ein Live-View-Bild auf.
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Um
eine Fokuseinstellung durchzuführen, ist, wie oben beschrieben,
ein Speicher, der die MTF-Eigenschaften einer Linse speichert, in
einem Tubus einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung enthalten;
anhand der in dem Speicher gespeicherten MTF-Eigenschaften wird
ein Defokus-Korrekturwert oder ein Fokuspositionskorrekturwert berechnet und
anschließend der Fokus-Maximalwert um den entsprechenden
Korrekturwert verschoben. Somit wird eine Differenz, die während
der Fokuseinstellung erzeugt wird, reduziert, wodurch ein Bild hoher Qualität
mit eingestelltem Fokus erhalten wird.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung insbesondere in Bezug auf beispielhafte
Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, erkennt
der Fachmann auf diesem Gebiet, dass verschiedene Änderungen
in Form und Detail durchgeführt werden können,
ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die
folgenden Ansprüche definiert ist, zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10-2008-0075575 [0001]