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Querverweis zu verwandter Patentanmeldung
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der
Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2008-0075327 ,
die am 31. Juli 2008 beim koreanischen 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 ein Verfahren zur Steuerung einer
Fokuslinse, welche innerhalb eines vorbestimmten Bereichs beweglich
ist, um die Fokuslinse auf ein Objekt zu fokussieren, und eine Vorrichtung
zur Steuerung der Fokuslinse unter Anwendung des Verfahrens.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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In
der Vergangenheit wurden digitale Fotoapparate mit Auto-Fokus-Funktion
entwickelt. Die Auto-Fokus-Funktion führt eine Fokussierung
mittels einer Analyse von Bildsignalen durch, während eine Fokuslinse
bewegt wird.
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Eine
Fokuslinse ist typischerweise zwischen den Begrenzungen einer Fernposition
(zur Fokussierung auf entfernte Objekte) und einer Nahposition (zur
Fokussierung auf nahe Objekte) beweglich. Konventionell wird die
Auto-Fokus-Funktion in mehreren Schritten durchgeführt.
Zunächst wird die gegenwärtige Position der Fokuslinse
bestimmt, wobei eine feste Grenzposition zwischen der Nah- und Fernposition
festgelegt wird. Als Nächstes wird die Fokuslinse von der
festen Grenzposition zu der Fernposition bewegt. Während
sich die Fokuslinse bewegt, erfasst der digitale Fotoapparat Bildsignale
und analysiert diese. Dabei wird die Zielposition für die
Fokuslinse bestimmt.
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Dieses
konventionelle Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung
einer Auto-Fokus-Funktion haben Nachteile. Beispielsweise wird, selbst
wenn sich eine Zielposition der Fokuslinse nicht zwischen der gegenwärtigen
Position der Fokuslinse und der Nahposition befindet, falls die
gegenwärtige Position der Fokuslinse in kurzer Entfernung
zu der Nahposition liegt, die Fokuslinse bei der Bestimmung der
Zielposition von der Nahposition zu der Fernposition bewegt. Obwohl
im Prinzip die Bewegung der Fokuslinse zwischen der Nahposition und
der gegenwärtigen Position unnötig ist, wird die Fokuslinse üblicherweise über
alle möglichen Positionen hinweg bewegt. Eine unnötige
Bewegung der Fokuslinse verursacht Probleme, wie beispielsweise einen übermäßigen
Stromverbrauch und eine Erhöhung der Scannzeit.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Steuerung einer Fokuslinse,
mit dem die Fokuslinse effizient und schnell bewegt werden kann, eine
Vorrichtung, welche mit dem Verfahren arbeitet und ein Aufzeichnungsmedium,
auf dem ein Programm zur Ausführung des Verfahrens aufgezeichnet
ist, zur Verfügung.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung
einer Fokuslinse, welche sich zwischen einer ersten Position und
einer zweiten Position bewegt, bereitgestellt, wobei das Verfahren
umfasst: Herleiten eines normalisierten Fokusgraphen aus Position
der Fokuslinse versus relativem Fokuswert; Herleiten eines relativen Fokuswerts,
der einer gegenwärtigen Position der Fokuslinse entspricht;
Herleiten wenigstens eines normalisierten Fokusgraphen, welcher
die gegenwärtige Position der Fokuslinse und den relativen
Fokuswert umfasst; Vorhersagen einer Zielposition einer Fokuslinse,
welche auf ein Objekt fokussiert ist, anhand des hergeleiteten normalisierten
Fokusgraphen; und Bewegen der Fokuslinse zu der Zielposition.
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Der
relative Fokuswert kann ein relativer Wert eines ersten Fokuswerts
gemäß einem ersten Filter, welcher eine erste
Grenzfrequenz aufweist, zu einem zweiten Fokuswert gemäß einem
zweiten Filter, welcher eine zweite Grenzfrequenz aufweist, sein.
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Wenn
sich die Zielposition zwischen der ersten Position und der zweiten
Position befindet, kann die Fokuslinse zu der Zielposition bewegt
werden.
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Die
Zielposition kann eine Position der Fokuslinse sein, die einem maximalen
relativen Fokuswert oder dem größten relativen
Fokuswert auf dem normalisierten Fokusgraphen entspricht.
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Wenn
der relative Fokuswert als prozentualer Wert ausgedrückt
wird, kann die Zielposition eine Position der Fokuslinse sein, welche
einen relativen Fokuswert von 100 des normalisierten Fokusgraphen besitzt.
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Das
Verfahren kann ferner das Bestimmen einer Bewegungsstartposition
und einer Bewegungsrichtung der Fokuslinse umfassen.
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Das
Verfahren kann außerdem das Durchführen einer
ersten Bestimmung, ob die Zielposition zwischen der ersten Position
und der zweiten Position liegt, umfassen, wobei, wenn als Ergebnis
der Bestimmung die Zielposition zwischen der ersten Position und
der zweiten Position liegt, die Bewegungsstartposition und die Bewegungsrichtung
als gegenwärtige Position der Fokuslinse bzw. als Richtung
zur Zielposition hin bestimmt werden können.
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Wenn
als Ergebnis der ersten Bestimmung die Zielposition nicht zwischen
der ersten Position und der zweiten Position liegt, können
die Bewegungsstartposition und die Bewegungsrichtung als erste Position
oder zweite Position, welche nahe an der gegenwärtigen
Position liegt, und eine Richtung zur ersten Position oder zweiten
Position hin, welche sich von der Bewegungsstartposition unterscheidet, bestimmt
werden.
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Das
Verfahren kann ferner das Durchführen einer zweiten Bestimmung,
ob die gegenwärtige Position eine zentrale Position zwischen
der ersten Position und der zweiten Position ist, umfassen, wenn als
Ergebnis der ersten Bestimmung die Zielposition nicht zwischen der
ersten Position und der zweiten Position liegt, wobei, wenn als
Ergebnis der zweiten Bestimmung die gegenwärtige Position
und die zentrale Position gleich sind, eine Bewegungsstartposition
und eine Bewegungsrichtung als standardmäßig eingestellte
Bewegungsstartposition und Bewegungsrichtung bestimmt werden, und,
wenn als Ergebnis der zweiten Bestimmung die gegenwärtige Position
und die zentrale Position nicht gleich sind, die Bewegungsstartposition
und die Bewegungsrichtung als erste Position oder zweite Position,
welche sich nahe an der gegenwärtigen Position befindet, bzw.
eine Richtung zu der ersten Position oder der zweiten Position hin,
welche sich von der Bewegungsstartposition unterscheidet, bestimmt
werden.
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Das
Verfahren kann das Herleiten einer Differenz zwischen der Zielposition
und der gegenwärtigen Position; das Durchführen
einer ersten Bestimmung, ob ein Wert, der durch Subtrahieren der
Differenz von der gegenwärtigen Position erhalten wird, kleiner
ist als die erste Position; und, wenn als Ergebnis der ersten Bestimmung
der Wert kleiner ist als die erste Position, das Bewegen der Fokuslinse
von der gegenwärtigen Position zu einer zweiten Position umfassen.
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Wenn
als Ergebnis der ersten Bestimmung der Wert nicht kleiner ist als
die erste Position, kann das Verfahren das Durchführen
einer zweiten Bestimmung, ob die gegenwärtige Position
kleiner ist als eine zentrale Position zwischen der ersten Position
und der zweiten Position umfassen; wenn als Ergebnis der zweiten
Bestimmung der Wert kleiner ist als die erste Position, kann das
Verfahren das Bewegen der Fokuslinse von der ersten Position zu
der zweiten Position umfassen.
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Wenn
als Ergebnis der zweiten Bestimmung der Wert nicht kleiner ist als
die erste Position, kann das Verfahren das Bewegen der Fokuslinse
von der zweiten Position zu der ersten Position umfassen.
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Das
Verfahren kann das Herleiten einer Differenz zwischen der Zielposition
und der gegenwärtigen Position und das Durchführen
einer ersten Bestimmung, ob ein Wert, der durch Addieren der Differenz
zu der gegenwärtigen Position erhalten wird, größer
ist als eine zweite Position umfassen; wenn als Ergebnis der ersten
Bestimmung der Wert größer ist als die zweite
Position, kann das Verfahren das Bewegen der Fokuslinse von der
gegenwärtigen Position zu der ersten Position umfassen.
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Wenn
als Ergebnis der ersten Bestimmung der Wert nicht größer
ist als die zweite Position, kann das Verfahren das Durchführen
einer zweiten Bestimmung, ob die gegenwärtige Position
größer ist als eine zentrale Position zwischen
der ersten Position und der zweiten Position, umfassen; wenn als
Ergebnis der zweiten Bestimmung der Wert größer
ist als die zweite Position, kann das Verfahren das Bewegen der
Fokuslinse von der zweiten Position zu der ersten Position umfassen.
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Wenn
als Ergebnis der zweiten Bestimmung der Wert nicht größer
ist als die zweite Position, kann das Verfahren das Bewegen der
Fokuslinse von der ersten Position zu der zweiten Position umfassen.
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Das
Verfahren kann das Herleiten eines Luminanzsignals von der gegenwärtigen
Position der Fokuslinse umfassen; wenn die Abweichung des Luminanzsignals
größer ist als ein Referenzwert, kann das Verfahren
das Einstellen eines relativen Fokuswerts, welcher der gegenwärtigen
Position der Fokuslinse, die hergeleitet werden soll, entspricht,
umfassen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein computerlesbares
Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, welches ein Computerprogramm
zur Ausführung irgendeines der Verfahren zur Steuerung
einer Fokuslinse umfasst.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Steuerung einer Fokuslinse, die von einer ersten Position zu
einer zweiten Position bewegt wird, bereitgestellt, wobei die Vorrichtung
umfasst: eine Einheit zur Herleitung eines relativen Fokuswerts,
welche einen relativen Fokuswert von einer gegenwärtigen
Position der Fokuslinse herleitet; eine Einheit zur Herleitung eines
normalisierten Fokusgraphen, welche wenigstens einen normalisierten
Fokusgraphen, welcher die gegenwärtige Position der Fokuslinse
und den relativen Fokuswert enthält, herleitet; eine Einheit
zur Herleitung einer Zielposition, welche eine Zielposition der
Fokuslinse, welche auf ein Objekt fokussiert ist, von dem normalisierten
Fokusgraphen herleitet; und eine Einheit zur Steuerung der Fokuslinsenbewegung
zur Steuerung der Fokuslinse, die zu der Zielposition bewegt wird.
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Die
Vorrichtung kann außerdem einen Speicher umfassen, welcher
den normalisierten Fokusgraphen aus Position der Fokuslinse versus
relativer Fokuswert speichert.
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Der
relative Fokuswert kann ein relativer Wert eines ersten Fokuswerts
gemäß einem ersten Filter, welcher eine erste
Grenzfrequenz aufweist, zu einem zweiten Fokuswert gemäß einem
zweiten Filter, welcher eine zweite Grenzfrequenz aufweist, sein.
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Die
Vorrichtung kann eine Einheit zur Herleitung eines ersten Fokuswerts,
welche den ersten Fokuswert herleitet, und eine Einheit zur Herleitung
des zweiten Fokuswerts, welche den zweiten Fokuswert herleitet,
umfassen.
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Die
Vorrichtung kann ferner eine Einheit zur Bestimmung der Bewegungsinformation
umfassen, welche wenigstens einen Informationspunkt aus Bewegungsstartposition
und Bewegungsrichtung bestimmt, um die Fokuslinse zu der Zielposition
zu bewegen.
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Die
Einheit zur Bestimmung der Bewegungsinformation kann umfassen: eine
erste Bestimmungseinheit zur Durchführung einer ersten
Bestimmung, ob die Zielposition zwischen der ersten Position und
der zweiten Position liegt; wenn als Ergebnis der ersten Bestimmung
durch die erste Bestimmungseinheit die Zielposition zwischen der
ersten Position und der zweiten Position liegt, eine Einheit zur
Bestimmung der Bewegungsstartposition zur Bestimmung einer Bewegungsstartposition
als gegenwärtige Position; und, wenn als Ergebnis der ersten Bestimmung
durch die erste Bestimmungseinheit die Zielposition zwischen der
ersten Position und der zweiten Position liegt, eine Einheit zur
Bestimmung der Bewegungsrichtung zur Bestimmung einer Bewegungsrichtung
als Richtung zu der Zielposition hin.
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Die
Vorrichtung kann ferner eine zweite Bestimmungseinheit zur Durchführung
einer zweiten Bestimmung, ob die gegenwärtige Position
eine zentrale Position zwischen der ersten Position und der zweiten
Position ist, umfassen, wobei, wenn als Ergebnis der ersten Bestimmung
durch die erste Bestimmungseinheit die Zielposition nicht zwischen
der ersten Position und der zweiten Position liegt, und, wenn als
Ergebnis der zweiten Bestimmung durch die zweite Bestimmungseinheit
die gegenwärtige Position nicht die zentrale Position ist,
die Einheit zur Bestimmung der Bewegungsstartposition die Bewegungsstartposition
als erste Position oder zweite Position, die sich nahe an der gegenwärtigen
Position befindet, bestimmt; und, wenn als Ergebnis der ersten Bestimmung
durch die erste Bestimmungseinheit die Zielposition nicht zwischen
der ersten Position und der zweiten Position liegt, und wenn als
Ergebnis der zweiten Bestimmung durch die zweite Bestimmungseinheit
die gegenwärtige Position nicht die zentrale Position ist,
die Einheit zur Bestimmung der Bewegungsrichtung die Bewegungsrichtung
als Richtung zu der ersten Position oder zweiten Position hin, die
sich von der Bewegungsstartposition unterscheidet, bestimmt.
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Die
Einheit zur Bestimmung der Bewegungsinformation kann umfassen: eine
Einheit zur Herleitung einer Differenz zwischen der Zielposition
und der gegenwärtigen Position; eine erste Bestimmungseinheit
zur Bestimmung, ob ein Wert, der durch Addieren der Differenz zu
der gegenwärtigen Position erhalten wird, kleiner ist als
die erste Position; wenn als Ergebnis der Bestimmung durch die erste
Bestimmungseinheit der Wert kleiner ist als die erste Position,
eine Einheit zur Bestimmung einer Bewegungsstartposition der Fokuslinse
als gegenwärtige Position; und, wenn als Ergebnis der Bestimmung durch
die erste Bestimmungseinheit der Wert kleiner ist als die erste
Position, eine Einheit zur Bestimmung einer Bewegungsrichtung der
Fokuslinse als Richtung zu der zweiten Position hin.
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Die
Vorrichtung kann ferner eine zweite Bestimmungseinheit zur Bestimmung,
ob die gegenwärtige Position kleiner ist als eine zentrale Position
zwischen der ersten Position und der zweiten Position, umfassen,
wobei, wenn als Ergebnis der Bestimmung durch die erste Bestimmungseinheit
der Wert nicht kleiner ist als die erste Position, und als Ergebnis
der Bestimmung durch die zweite Bestimmungseinheit der Wert kleiner
ist als die erste Position, die Einheit zur Bestimmung der Bewegungsstartposition die
erste Position als Bewegungsstartposition der Fokuslinse bestimmt,
und die Einheit zur Bestimmung der Bewegungsrichtung die zweite
Position als Bewegungsrichtung der Fokuslinse bestimmt, und wenn als
Ergebnis der Bestimmung durch die erste Bestimmungseinheit der Wert
nicht kleiner ist als die erste Position, und wenn als Ergebnis
der Bestimmung durch die zweite Bestimmungseinheit der Wert nicht kleiner
ist als die erste Position, die Einheit zur Bestimmung der Bewegungsstartposition
die zweite Position als Bewegungsstartposition der Fokuslinse bestimmt,
und die Einheit zur Bestimmung der Bewegungsrichtung eine Richtung
zu der ersten Position hin als Bewegungsrichtung der Fokuslinse
bestimmt.
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Die
Vorrichtung kann außerdem eine Einheit zur Herleitung der
Luminanzabweichung zum Herleiten einer Abweichung des Luminanzsignals
in der gegenwärtigen Position der Fokuslinse umfassen.
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Die
Vorrichtung kann außerdem eine Einheit zur Bestimmung der
Luminanzabweichung zum Vergleichen der Abweichung des Luminanzsignals
von einem Referenzwert umfassen.
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Wenn
die Abweichung des Luminanzsignals größer ist
als der Referenzwert, kann die Einheit zur Bestimmung der Luminanzabweichung
ein Steuersignal ausgeben, um die Einheit zur Herleitung des relativen
Fokuswerts derart zu steuern, dass ein relativer Fokuswert, der
der gegenwärtigen Position der Fokuslinse entspricht, hergeleitet
wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
obigen und andere 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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die 1 und 3 ein
erstes Bild und ein erstes Luminanzsignal, welches von dem ersten
Bild hergeleitet ist, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
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die 2 und 4 ein
zweites Bild und ein zweites Luminanzsignal, welches von dem zweiten Bild
hergeleitet ist, gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
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5 Kurvendiagramme,
die einen ersten Satz an Fokuswerten und einen zweiten Satz an Fokuswerten
darstellen, gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ein
Kurvendiagramm, welches normalisierte Fokuswerte darstellt, gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein
Bild mit relativ vielen Kanten, welches zum Erhalt der normalisierten
Fokuswerte verwendet werden kann, gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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8 ein
Bild mit relativ wenig Kanten, welches in Verbindung mit einem Bild
wie in 7 veranschaulicht verwendet werden kann, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Steuerung
einer Fokuslinse gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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10 ein
scharfes (fokussiertes) Bild und 11 einen
Graphen des Kontrastbereichs, welcher dem fokussierten Bild von 10 entspricht,
jeweils gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen;
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12 ein
leicht unscharfes (defokussiertes) Bild und 13 einen
Graphen des Kontrastbereichs, der dem leicht unscharfen Bild von 12 entspricht,
jeweils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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14 ein
unscharfes (defokussiertes) Bild und 15 einen
Graphen des Kontrastbereichs, welcher dem unscharfen Bild von 14 entspricht, jeweils
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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16 ein
Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Fokuslinse
gemäß einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt und ein Verfahren zur Bestimmung der Bewegungsinformation
der Fokuslinse und zur Bewegung der Fokuslinse gemäß der
Bewegungsinformation erläutert;
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17 einen
Graphen zur Erläuterung eines Prinzips, bei dem eine Fokuslinse
gemäß dem Verfahren von 16 bewegt
wird, darstellt;
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18 ein
Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Fokuslinse
gemäß einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt und einen Prozess zur Bestimmung der Bewegungsinformation
der Fokuslinse und zur Bewegung der Fokuslinse gemäß der
Bewegungsinformation erläutert;
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19 einen
Graphen zur Erläuterung eines Prinzips, bei dem eine Fokuslinse
gemäß dem Verfahren von 18 bewegt
wird, darstellt;
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20 ein
Blockdiagramm ist, welches eine Vorrichtung zur Steuerung einer
Fokuslinse gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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21 ein
Blockdiagramm ist, welches ein Beispiel für eine Einheit
zur Bestimmung der Bewegungsinformation der Vorrichtung von 20 gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
und
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22 ein
Blockdiagramm ist, welches ein weiteres Beispiel für eine
Einheit zur Bestimmung der Bewegungsinformation der Vorrichtung
von 20 gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Im
Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird eine Zielposition einer Fokuslinse unter
Verwendung eines normalisierten Fokusgraphen vorhergesagt, so dass
die Fokuslinse schnell zu der Zielposition bewegt werden kann. Eine
Ausführungsform des Verfahrens zur Herleitung eines normalisierten
Fokusgraphen ist mit Bezug auf die 1 bis 8 beschrieben.
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1 stellt
ein erstes Bild eines Objekts (eines Tigers) dar; es handelt sich
um ein relativ helles Bild. 2 ist ein
zweites Bild des Objekts, wobei es sich um ein relativ dunkles Bild
im Vergleich zu dem ersten Bild von 1 handelt.
Das heißt, das erste Bild besitzt ein hohes Luminanzniveau,
und das zweite Bild besitzt ein niedriges Luminanzniveau..
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3 ist
ein Graph, welcher ein Luminanzsignal einer Hi-Linie in dem ersten
Bild zeigt, und 4 ist ein Graph, welcher ein
Luminanzsignal einer Hi-Linie in dem zweiten Bild zeigt. Bei Vergleich
der zwei Graphen ist das Luminanzniveau des ersten Bilds allgemein
höher als das des zweiten Bilds.
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Da
die in den 3 und 4 gezeigten
Bilder unterschiedliche Luminanzniveaus aufweisen, sind, auch wenn
sich die Fokuslinse in der gleichen Position befindet, ihre Fokuswerte
verschieden. Demgemäß ist es unter Verwendung
einer einzigen Messung eines Fokuswerts schwierig zu bestimmen, ob
ein Bild scharf (fokussiert) oder unscharf (defokussiert) ist.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird ein fokussierter
oder defokussierter Zustand eines Bilds unter Verwendung eines relativen
Fokuswerts bestimmt. Insbesondere wird, ausgehend von dem Luminanzsignal
jeder Linie in einem Bild (ähnlich wie die in den 3 und 4 gezeigten
Luminanzsignallinien), ein erster Fokuswert durch Fil tern und Integrieren
einer höheren Frequenzkomponente oberhalb einer ersten
Grenzfrequenz hergeleitet, und ein zweiter Fokuswert durch Filtern
eines Luminanzsignals und Integrieren einer niedrigeren Frequenzkomponente
an einer zweiten Grenzfrequenz hergeleitet. Die gleichen Herleitungen
der ersten und zweiten Fokuswerte können ebenso an einem
zweiten Bild durchgeführt werden. Dadurch werden der erste
Fokuswert und der zweite Fokuswert gemäß der Fokuslinse
für jedes Bild erhalten.
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In 5 sind
die ersten Fokuswerte und die zweiten Fokuswerte für das
erste Bild durch die durchgezogenen Linien a bzw. b dargestellt.
Entsprechend sind die ersten Fokuswerte und die zweiten Fokuswerte
für das zweite Bild durch die gestrichelten Linien c bzw.
d dargestellt. 5 veranschaulicht somit, wie
die ersten Fokuswerte und die zweiten Fokuswerte durch Filtern und
Integrieren an verschiedenen Grenzfrequenzen des ersten Bilds und
des zweiten Bilds erzeugt werden.
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6 veranschaulicht
ein Beispiel, wie der relative Wert eines ersten Fokuswerts zu einem
zweiten Fokuswert hergeleitet werden kann. Der Graph von 6 wird
aus einer Kombination der in 5 gezeigten
ersten Fokuswerte und zweiten Fokuswerte erhalten. Entsprechend
kann ein normalisierter Fokusgraph aus relativem Fokuswert versus
Position der Fokuslinse erhalten werden.
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Unter
Anwendung einer Mehrzahl an Fokuswerten (welche jeweils einen absoluten
Fokuswert darstellen), die von einem Bild mit vielen Kanten (wie beispielsweise
dem in 7 dargestellten Bild) und einem Bild mit wenigen
Kanten (wie beispielsweise dem in 8 dargestellten
Bild) hergeleitet wurden, können eine Mehrzahl an Fokuswerten
in einem normalisierten relativen Fokuswert kombiniert werden. In
einer Ausführungsform können verschiedene Luminanzniveaus
ebenso in einer normalisierten relativen Fokuswertkurve kombiniert
werden. In einer Ausführungsform wird ein normalisierter
Fokusgraph (der in 6 gezeigten Art) unter Verwendung
verschiedener Bilder und Durchführung wiederholter Experimente
erhalten.
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Nachdem
der normalisierte Fokusgraph aus relativem Fokuswert versus Position
der Fokuslinse hergeleitet wurde, kann die Fokuslinse schnell zu
einer Zielposition bewegt werden, indem die Bilder in Bezug auf
den normalisierten Fokusgraphen analysiert werden. Insbesondere
wird ein Verfahren zur Steuerung einer Fokuslinse gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 9 beschrieben.
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Zunächst
wird ein Luminanzsignal in einer gegenwärtigen Position
der Fokuslinse (S11) hergeleitet. Dann wird die Größe
einer Abweichung des Luminanzsignals bestimmt, d. h., ob die Abweichung des
Luminanzsignals größer ist als ein vorbestimmter Referenzwert
(S12). In diesem Schritt wird ebenso bestimmt, ob die Abweichung
des Luminanzsignals dem Referenzwert entspricht. Die Abweichung
des Luminanzsignals von dem vorbestimmten Referenzwert kann unter
Verwendung verschiedener Einheiten bestimmt werden, wie beispielsweise
die Breite der Standardabweichung des Luminanzsignals oder die Fläche
des angrenzenden Bereichs unterhalb des Luminanzsignals. Durch diesen
Schritt kann bestimmt werden, ob ein Objekt vorliegt oder nicht. Wenn
kein Objekt vorliegt (d. h., wenn ein Luminanzsignal hoher Frequenz
nicht detektiert wird), kann ein Prozess zum Vorhersagen einer Zielposition
der Fokuslinse unnötig sein. Die Fokuslinse kann unter
Anwendung eines konventionellen Verfahrens ohne Durchführen
des Prozesses zum Vorhersagen der Zielposition bewegt werden. Alternativ
oder zusätzlich kann die Fokuslinse überhaupt
nicht bewegt werden.
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Die 10 bis 15 veranschaulichen
ein Beispiel, wie eine Zielposition einer Fokuslinse gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet wird.
Die 10, 12 und 14 zeigen
jeweils ein Bild von einem Objekt, welches allmählich stärker
defokussiert wird. In 10 ist das Bild des Objekts
fokussiert. In 14 ist das Bild des Objekts
defokussiert. In 12 befindet sich das Bild des
Objekts in einem Zustand zwischen fokussiert und defokussiert. Die 11, 13 und 15 zeigen
jeweils ein Histogramm des Kontrastbereichs in Ver bindung mit jeder
der 10, 12 bzw. 14. Wie
aus einem Vergleich dieser Figuren ersichtlich ist, besitzt ein
fokussiertes Bild im Allgemeinen einen breiteren Kontrastbereich.
Umgekehrt besitzt ein defokussiertes Bild einen relativ engen Kontrastbereich.
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Unter
Verwendung eines Histogramms kann in dem Fall eines geringen Kontrasts,
d. h., in dem Fall einer geringen Luminanzabweichung, bestimmt werden,
dass kein Objekt vorliegt. Wenn kein Objekt vorliegt, ist ein Prozess
zur Vorhersage einer Zielposition der Fokuslinse unnötig.
Demgemäß wird unter Verwendung eines Histogramms
bestimmt, ob eine Standardabweichung (oder anderes Maß)
des Luminanzsignals größer ist als ein vorbestimmter
Referenzwert.
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Wenn
die Abweichung des Luminanzsignals größer ist
als der Referenzwert, schreitet das Verfahren zum nächsten
Schritt (S13) fort (siehe 9). Wenn
jedoch die Abweichung des Luminanzsignals kleiner ist als der vorbestimmte
Referenzwert, endet das Verfahren.
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Ein
erster Fokuswert und ein zweiter Fokuswert werden unter Verwendung
des Luminanzsignals hergeleitet (S13). Der erste Fokuswert kann
durch Integrieren einer Hochfrequenzkomponente, die durch Anwenden
einer ersten Grenzfrequenz auf das Luminanzsignal erhalten wird,
erhalten werden. Der zweite Fokuswert kann durch Integrieren einer
Hochfrequenzkomponente, die durch Anwenden einer zweiten Grenzfrequenz,
welche kleiner ist als die erste Grenzfrequenz, auf das Luminanzsignal
erhalten wird, erhalten werden. Der erste Fokuswert und der zweite
Fokuswert stellen absolute Fokuswerte für eine Bildeingabe
in einer gegenwärtigen Position der Fokuslinse dar.
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Nachdem
die absoluten ersten und zweiten Fokuswerte erhalten wurden, wird
in dem nächsten Schritt ein relativer Fokuswert hergeleitet
(S14). Mit dem relativen Fokuswert wird wenigstens ein normalisierter
Fokusgraph aus der gegenwärtigen Position der Fokuslinse
und dem relativen Fokuswert hergeleitet. Die Zielposition der Fokuslinse
wird dann aus dem normalisierten Fokusgraphen hergeleitet (S15). Der
normalisierte Fokusgraph kann im Voraus gespeichert werden.
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Die
Zielposition kann eine Position der Fokuslinse sein, die einem maximalen
relativen Fokuswert oder einem größten relativen
Fokuswert in dem normalisierten Fokusgraphen entspricht. Wenn der relative
Fokuswert des normalisierten Fokusgraphen als prozentualer Wert
dargestellt ist, kann die Position der Fokuslinse einen relativen
Fokuswert von 100 besitzen. Schließlich wird die Fokuslinse
zu der Zielposition hin bewegt (S16). In anderen Ausführungsformen
kann das Verfahren zur Steuerung der Fokuslinse ferner das Herleiten
der Zielposition der Fokuslinse und das anschließende Bestimmen
der Bewegungsinformation unter Verwendung der Zielposition umfassen.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zur Bestimmung der Bewegungsinformation
detailliert in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschrieben. In derartigen Ausführungsformen
umfasst die Bewegungsinformation eine Bewegungsstartposition und
eine Bewegungsrichtung.
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16 ist
ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Fokuslinse
zeigt und ein Verfahren zur Bestimmung der Bewegungsinformation
erläutert.
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Gemäß 16 wird,
nachdem eine Zielposition vorhergesagt und hergeleitet wurde, bestimmt, ob
sich die Zielposition innerhalb eines Bereichs befindet, in dem
die Fokuslinse bewegt werden kann. Insbesondere wird, wenn die Fokuslinse
zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegt
wird, bestimmt, ob die Zielposition zwischen der ersten Position
und der zweiten Position liegt (S21). Im Zusammenhang mit diesen
Ausführungsformen ist die erste Position eine Position
der Fokuslinse, an der ein Objekt an der Position „unendlich” vorliegt, und
die zweite Position ist eine Position der Fokuslinse, an der ein
Objekt an einer nahen Position vorliegt.
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Wenn
die Zielposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position
liegt, wird eine Bewegungsstartposition als gegenwärtige
Position bestimmt, und eine Bewegungsrichtung wird als Richtung
zu der Zielposition hin bestimmt (S22). Dann wird die Fokuslinse
gemäß der Bewegungsinformation, die in Schritt
S21 bestimmt wurde, bewegt (S23).
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Wenn
die Zielposition nicht zwischen der ersten Position und der zweiten
Position liegt, wird bestimmt, ob die gegenwärtige Position
der Fokuslinse eine zentrale Position ist (S24). Hier gibt die zentrale Position
den zentralen Wert zwischen der ersten Position und der zweiten
Position an.
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Wenn
die Zielposition und die zentrale Position gleich sind, wird eine
Standardbewegungsinformation eingestellt (S25). Die Standardbewegungsinformation
bezeichnet eine funktionale Bewegungsinformation, die zuvor eingestellt
wurde, wenn keine Bewegungsinformation bestimmt wurde. Beispielsweise
kann, wenn zuvor festgelegt wurde, dass die Fokuslinse von der ersten
Position zu der zweiten Position bewegt wird, die Bewegungsstartposition
die erste Position sein und die Bewegungsrichtung gemäß der
Standardbewegungsinformation eine Richtung zu der zweiten Position
hin sein. Dann wird die Fokuslinse gemäß der Bewegungsinformation,
die standardmäßig festgelegt wurde, bewegt (S23).
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Wenn
die Zielposition und die zentrale Position nicht gleich sind, kann
die Bewegungsstartposition als erste Position oder zweite Position,
die nahe an der gegenwärtigen Position liegt, bestimmt
werden, und die Bewegungsrichtung kann als Richtung zu der ersten
Position oder der zweiten Position hin, welche sich von der Bewegungsstartposition
unterscheidet, bestimmt werden (S26). Dann kann die Fokuslinse gemäß der
bestimmten Bewegungsinformation bewegt werden (S23).
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Wenn
sich die Zielposition nicht zwischen der ersten Position und der
zweiten Position befindet (d. h., sie liegt nicht an einer Position,
zu der die Fokuslinse bewegt werden kann), ist es erforderlich,
die Fokuslinse durch alle möglichen Positionen zwischen der
ersten Position und der zweiten Position zu bewegen. Demgemäß wird
für die schnelle Bewegung der Fokuslinse die erste Position
oder die zweite Position, die nahe an der gegenwärtigen
Position liegt, bestimmt, und es kann die Position der fokussierten Fokuslinse
ermittelt werden, während die Fokuslinse von der nahen
Position zu einer Grenzposition, die sich von der Bewegungsstartposition
unterscheidet, bewegt wird.
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Wenn
sich eine Mehrzahl an Zielpositionen zwischen der ersten Position
und der zweiten Position befinden, kann das Verfahren zur Steuerung
der Fokuslinse ferner ein Verfahren des bevorzugten Scannens in
eine Richtung zu der Zielposition aus der Mehrzahl an Zielpositionen,
welche sich nahe an der gegenwärtigen Position befindet,
oder ein Verfahren des Scannens in eine Richtung zu der Zielposition,
zu der manuell oder automatisch ein Prioritätsbefehl ausgegeben
wird, umfassen.
-
Im
Folgenden wird eine Ausführungsform des Verfahrens zur
Steuerung der Fokuslinse von 16 mit
Bezug auf 17 beschrieben. Wie in 17 dargestellt,
kann die Fokuslinse von einer ersten Position B1 zu einer zweiten
Position B2 bewegt werden und ist in einer gegenwärtigen
Position P positioniert. Es wird ein relativer Fokuswert R0 für die
gegenwärtige Position P der Fokuslinse hergeleitet, so
dass ein normalisierter Fokusgraph, welcher die gegenwärtige
Position P der Fokuslinse und den relativen Fokuswert R0 beinhaltet,
erhalten wird. In der vorliegenden Ausführungsform können
die ersten und zweiten normalisierten Fokusgraphen X1 und X2 erhalten
werden, und eine Zielposition T kann unter Verwendung der ersten
und zweiten normalisierten Fokusgraphen X1 und X2 hergeleitet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Position der Fokuslinse,
welche den relativen Fokuswert von 100 aufweist, als Zielposition
T vorhergesagt. Die Zielposition T des ersten normalisierten Fokusgraphen
X1 befindet sich nicht zwischen der ersten Position B1 und der zweiten
Position B2, die Zielposition T des zweiten normalisierten Fokusgraphen
X2 liegt jedoch zwischen der ersten Position B1 und der zweiten
Position B2. Die Zielposition T von wenigstens einem der ersten
und zweiten normalisierten Fokusgraphen X1 und X2 kann zwischen
der ersten Position B1 und der zweiten Position B2 positioniert
sein.
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Wenn
sich die Zielposition T zwischen der ersten Position B1 und der
zweiten Position B2 befindet, können eine Bewegungsstartposition
und eine Bewegungsrichtung als gegenwärtige Position P bzw.
Richtung (→) zu der Zielposition T hin bestimmt werden.
Dann kann die Fokuslinse gemäß der bestimmten
Bewegungsstartposition und Bewegungsrichtung bewegt werden.
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Wenn
sich die Zielposition T zwischen der ersten Position B1 und der
zweiten Position B2 befindet, wird bestimmt, ob die gegenwärtige
Position P und eine zentrale Position C gleich sind, oder ob die gegenwärtige
Position P größer als die zentrale Position C
ist. Wenn die gegenwärtige Position P und die zentrale
Position C gleich sind, kann die Fokuslinse gemäß der
Standardbewegungsinformation, die zuvor eingestellt wurde, bewegt
werden. Wenn die gegenwärtige Position P und die zentrale
Position C nicht gleich sind, kann die Fokuslinse von der ersten Position
B1 oder der zweiten Position B2, welche sich nahe an der gegenwärtigen
Position P befindet, zu der zweiten Position B2 oder der ersten
Position B1 hin bewegt werden.
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18 ist
ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Steuerung einer Fokuslinse
gemäß einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt und einen Prozess zur Bestimmung der Bewegungsinformation
erläutert. Gemäß 18 wird,
nachdem die Zielposition vorhergesagt und hergeleitet wurde, eine
Differenz Δ zwischen der gegenwärtigen Position
und der Zielposition der Fokuslinse hergeleitet (S31). Anschließend
wird bestimmt, ob ein Wert, der durch Subtrahieren der Differenz Δ von der
gegenwärtigen Position erhalten wird, kleiner ist als die
erste Position (S32).
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Wenn
der Wert kleiner ist als die erste Position, können eine
Bewegungsstartposition und eine Bewegungsrichtung als die gegenwärtige
Position bzw. Richtung zu der zweiten Position hin bestimmt werden
(S33). Wenn der Wert kleiner ist als die erste Position, liegt die
Zielposition in einem Bereich, in dem die Fokuslinse nicht scannen
kann. Demgemäß kann, da das Suchen nach einer
fokussierten Position durch Be wegen der Fokuslinse von der gegenwärtigen
Position in eine Richtung zu der ersten Position hin bedeutungslos
ist, die Fokuslinse in eine Richtung zu der zweiten Position hin,
die sich von der ersten Position unterscheidet, scannen. Dann kann
die Fokuslinse gemäß der bestimmten Bewegungsstartposition
und Bewegungsrichtung bewegt werden (S34).
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Wenn
der Wert nicht kleiner ist als die erste Position, wird bestimmt,
ob die gegenwärtige Position der Fokuslinse kleiner ist
als die zentrale Position C (S35). Hier bezeichnet die zentrale
Position C den zentralen Wert zwischen der ersten Position und der zweiten
Position, wie oben beschrieben.
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Wenn
der Wert nicht kleiner ist als die erste Position, befindet sich
die Zielposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position.
Demgemäß wird die erste Position oder die zweite
Position, die sich nahe an der gegenwärtigen Position der
Fokuslinse befindet, bestimmt, und eine Bewegungslinie der Fokuslinse
kann durch Bewegen der Fokuslinse von nah zu fern optimiert werden.
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Wenn
die gegenwärtige Position kleiner ist als die zentrale
Position, können die Bewegungsstartposition und die Bewegungsrichtung
als erste Position, welche sich nahe an der gegenwärtigen
Position der Fokuslinse befindet, bzw. als Richtung zu der zweiten
Position hin, die sich von der ersten Position unterscheidet, bestimmt
werden (S36). Anschließend kann die Fokuslinse gemäß der
bestimmten Bewegungsstartposition und Bewegungsrichtung bewegt werden
(S34).
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Wenn
der Wert nicht kleiner ist als die gegenwärtige Position
und die gegenwärtige Position der Fokuslinse nicht kleiner
ist als die zentrale Position, können die Bewegungsstartposition
und die Bewegungsrichtung als zweite Position, welche sich nahe an
der gegenwärtigen Position der Fokuslinse befindet, bzw.
erste Position, die sich von der zweiten Position unterscheidet,
bestimmt werden (S37). Anschließend kann die Fokuslinse
gemäß der bestimmten Bewegungsstartposition und
Bewegungsrichtung bewegt werden (S34).
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19 stellt
einen Graphen dar zur Erläuterung eines Prinzips, in dem
eine Fokuslinse gemäß dem Verfahren von 18 bewegt
wird. Gemäß 19 kann
die Fokuslinse von der ersten Position B1 zu der zweiten Position
B2 bewegt werden und befindet sich in der gegenwärtigen
Position P. Es wird ein relativer Fokuswert R0 versus gegenwärtige
Position P der Fokuslinse hergeleitet, so dass ein normalisierter
Fokusgraph, welcher die gegenwärtige Position P des Fokus
und den relativen Fokuswert R0 beinhaltet, abgeleitetet wird. In
der vorliegenden Ausführungsform können zwei normalisierte
Fokusgraphen X3 und X4 hergeleitet werden, und die Zielpositionen
T1 und T2 werden unter Verwendung der normalisierten Fokusgraphen
X3 und X4 vorhergesagt. In der vorliegenden Ausführungsform
wird eine Fokuslinsenposition, welche einen relativen Fokuswert von
100 aufweist, als Zielposition vorhergesagt. Es werden Differenzen Δ zwischen
der gegenwärtigen Position P der Fokuslinse und jeder der
Zielpositionen T1 und T2 hergeleitet. Anschließend wird
bestimmt, ob ein Wert, der durch Subtrahieren der Differenz Δ von
der gegenwärtigen Position P erhalten wird, kleiner ist
als die erste Position B1 oder größer als die
zweite Position B2. Diese Beispiele dienen der Bestimmung, ob sich
die Zielpositionen T1 und T2 zwischen der ersten Position B1 und
der zweiten Position B2 befinden. Wenn der Wert kleiner ist als
die erste Position B1, liegen die Zielpositionen T1 und T2 in einem
Bereich, der nicht größer ist als die erste Position
B1. Wenn der Wert größer ist als die zweite Position
B2, liegen die Zielpositionen T1 und T2 in einem Bereich, der die
zweite Position B2 überschreitet. Das heißt, wenn
der Wert kleiner ist als die erste Position B1 oder größer
als die zweite Position B2, wird bestimmt, dass die Zielpositionen
T1 und T2 in einem Bereich liegen, in dem die Fokuslinse nicht scannen
kann. Wenn bestimmt wird, dass die Zielpositionen T1 und T2 in einem
Bereich liegen, in dem die Fokuslinse nicht scannen kann, kann die
Bewegungsstartposition als gegenwärtige Position P bestimmt
werden. Ebenso kann, wenn die Zielpositionen T1 und T2 in einem
Bereich liegen, der nicht die erste Position B1 überschreitet,
die Bewegungsrichtung als Richtung zu der zweiten Position B2 hin
bestimmt werden. Ebenso kann, wenn die Zielposition T in einem Bereich
liegt, der die zweite Position B2 überschreitet, die Bewegungsrichtung
als Richtung zu der ersten Position B1 hin bestimmt werden. Wenn
die Zielposition T zwischen der ersten Position B1 und der zweiten
Position B2 liegt, kann, wenn der Wert nicht kleiner ist als die
erste Position B1 oder nicht größer als die zweite
Position B2, die erste Position B1 oder die zweite Position B2,
welche nahe an der gegenwärtigen Position P liegt, als
Bewegungsstartposition bestimmt werden, und eine Richtung zu der
ersten Position B1 oder der zweiten Position B2 hin, welche sich
von der Bewegungsstartposition unterscheidet, kann als Bewegungsrichtung
bestimmt werden. Die Fokuslinse kann gemäß der
bestimmten Bewegungsstartposition und Bewegungsrichtung bewegt werden.
Wenn sich die Zielpositionen T1 und T2 zwischen der ersten Position
B1 und der zweiten Position B2 befinden, wird bestimmt, ob die gegenwärtige
Position P und die zentrale Position C gleich sind, oder ob die
gegenwärtige Position P größer ist als
die zentrale Position C. Wenn die gegenwärtige Position P
und die zentrale Position gleich sind, wird die Fokuslinse gemäß der
Bewegungsinformation, die standardmäßig eingestellt
wurde, bewegt. Wenn die gegenwärtige Position P und die
zentrale Position C nicht gleich sind, kann die Fokuslinse von der
ersten Position B1 oder der zweiten Position B2, welche sich nahe
an der gegenwärtigen Position P befindet, zu einer anderen
zweiten Position B2 oder ersten Position B1 bewegt werden.
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In
der vorliegenden Ausführungsform kann, wenn der Wert, der
durch Subtrahieren der Differenz Δ von der ersten Position
P erhalten wurde, nicht kleiner ist als die erste Position B1 oder
nicht größer als die zweite Position B2, ein Verfahren
zur Bestimmung, ob die gegenwärtige Position P und die
zentrale Position gleich sind, ebenso enthalten sein. Wie in 16 dargestellt,
kann, wenn die gegenwärtige Position und die zentrale Position
gleich sind, die Fokuslinse gemäß der Bewe gungsinformation,
die standardmäßig eingestellt wurde, bewegt werden.
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In
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen werden die Zielposition,
die gegenwärtige Position oder der Wert, der durch Subtrahieren
der Differenz Δ von der gegenwärtigen Position
erhalten wurde, mit einem Referenzwert verglichen. Jedoch ist der
Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Fall beschränkt,
in dem der Wert hoch, niedrig, der gleiche oder Ähnliches
ist. Beispielsweise stellt in dem Flussdiagramm von 16 S21
den Prozess dar, in dem bestimmt wird, ob sich die Zielposition zwischen
der ersten Position und der zweiten Position befindet; die vorliegende
Erfindung muss jedoch nicht auf die Bestimmung beschränkt
sein, ob die Zielposition innerhalb eines Bereichs liegt, welcher größer
ist als die erste Position und kleiner als die zweite Position.
Gleichfalls muss die vorliegende Erfindung nicht auf die Bestimmung
beschränkt sein, ob sich die Zielposition zwischen der
ersten Position und der zweiten Position befindet, die gemäß der
in S21 von 16 gezeigten Gleichung durchgeführt
wird. Die Gleichung stellt ein Beispiel einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar, und es kann jede beliebige Gleichung,
mit der die obige Bestimmung durchgeführt werden kann,
verwendet werden. Des Weiteren kann bei der Bestimmung der Zielposition
in der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
die Gleichung auf unterschiedliche Weise dargestellt werden. Beispielsweise
wird in S32 von 18 bestimmt, dass der Wert,
der durch Subtrahieren der Differenz Δ von der gegenwärtigen
Position erhalten wird, kleiner ist als die erste Position; die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Somit kann
bestimmt werden, dass ein Wert, der durch Addieren der Differenz Δ zu
der gegenwärtigen Position erhalten wird, größer
ist als die zweite Position. Ebenso kann S35 das Bestimmen, ob die
gegenwärtige Position größer ist als
die zentrale Position in S35, beinhalten. Das heißt, um
einen Vergleich und eine Bestimmung, wie in der vorliegenden Erfindung
beschrieben, durchzuführen, stellt die in S21 von 16 gezeigte
Gleichung eine beispielhafte Ausführungsform dar. Die vorliegende
Erfindung kann eine beliebige Gleichung, mit der der Vergleich und
die Bestimmung durchgeführt werden können, beinhalten.
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Für
eine praktische industrielle Anwendung der zuvor beschriebenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können ebenso geeignete Grenzen
in Betracht gezogen werden. Beispielsweise kann, wenn die gegenwärtige
Position als Bewegungsstartposition bestimmt wird, anstelle einer
akkuraten gegenwärtigen Position eine Position, die durch
Subtrahieren oder Addieren eines vorbestimmten Grenzwerts von oder
zu der gegenwärtigen Position erhalten wird, als Bewegungsstartposition
unter Berücksichtigung einer Grenze bestimmt werden.
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20 ist
ein Blockdiagramm, welches eine Vorrichtung zur Steuerung einer
Fokuslinse gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Gemäß 20 steuert
eine Steuervorrichtung 100 die Bewegung einer Fokuslinse 210.
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Die
Steuervorrichtung 100 umfasst eine Einheit 110 zur
Herleitung eines ersten Fokuswerts und eine Einheit 120 zur
Herleitung eines zweiten Fokuswerts. Die Einheit 110 zur
Herleitung eines ersten Fokuswerts umfasst einen ersten Hochpassfilter
(HPF) 111 und eine erste Integrationseinheit 112.
Der erste HPF 111 filtert nur eine Hochfrequenzkomponente gemäß einer
ersten Grenzfrequenz. Die erste Integrationseinheit 112 leitet
einen ersten Fokuswert durch Integrieren der gefilterten Hochfrequenzkomponente
her.
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Die
Einheit 120 zur Herleitung eines zweiten Fokuswerts umfasst
einen zweiten HPF 121 und eine zweite Integrationseinheit 122.
Der zweite HPF 121 filtert eine Hochfrequenzkomponente
durch Anwenden einer zweiten Grenzfrequenz, die sich von der ersten
Grenzfrequenz unterscheidet. Die zweite Integrationseinheit 122 leitet
einen zweiten Fokuswert durch Integrieren der gefilterten Hochfrequenzkomponente
her.
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Licht,
welches von einem Objekt reflektiert wird, erreicht eine Bildaufnahmevorrichtung 220 durch
die Fokuslinse 210. Die Bildaufnahmevorrichtung 220 konvertiert
ein empfangenes Lichtsignal in ein elektrisches Signal und gibt
das elektrische Signal an einen analogdigitalen Konverter (ADC) 230 aus.
Der ADC 230 digitalisiert das elektrische Signal. Das digitale
Signal, welches Information über die Luminanz enthält,
kann als Luminanzsignal bezeichnet werden. Die Eingabe der Luminanzsignale
durch die Fokuslinse 210, welche in einer vorbestimmten
Position positioniert sind, werden jeweils in die Einheit 110 zur
Herleitung des ersten Fokuswerts und die Einheit 120 zur
Herleitung des zweiten Fokuswerts eingegeben, um den ersten Fokuswert
und den zweiten Fokuswert herzuleiten.
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Eine
Einheit 130 zur Herleitung und Bestimmung der Standardabweichung
bestimmt die Anwesenheit eines Objekts durch Analyse des Luminanzsignals.
Im Detail leitet die Einheit 130 zur Herleitung und Bestimmung
der Standardabweichung eine Luminanzsignalabweichung, bevorzugt
eine Standardabweichung, her, um zu bestimmen, ob die Standardabweichung
größer ist als ein vorbestimmter Referenzwert
oder diesen übersteigt. Wenn die Standardabweichung größer
ist als der vorbestimmte Referenzwert oder diesen übersteigt,
wird bestimmt, dass ein zu fokussierendes Objekt vorliegt. Anschließend steuert
die Einheit 130 zur Herleitung und Bestimmung der Standardabweichung
die Durchführung späterer Prozesse zur Bewegung
der Fokuslinse 210 durch Ausgabe eines Steuersignals, welches
der Bestimmung entspricht.
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Eine
Einheit 140 zur Herleitung eines relativen Fokuswerts erhält
den ersten Fokuswert und den zweiten Fokuswert von der Einheit 110 zur
Herleitung des ersten Fokuswerts bzw. der Einheit 120 zur
Herleitung des zweiten Fokuswerts und leitet ihre relativen Werte
her. Die Einheit 140 zur Herleitung des relativen Fokuswerts
kann einen relativen Wert eines ersten Fokuswerts versus einem zweiten
Fokuswert herleiten.
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Eine
Einheit 150 zur Herleitung eines normalisierten Fokusgraphen
leitet wenigstens einen normalisierten Fokusgraphen, welcher eine
gegenwärtige Position der Fokuslinse 210, die
von der Antriebseinheit 240 bereitgestellt wird und den
abgeleiteten relativen Fokuswert beinhaltet, her.
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Eine
Einheit 160 zur Herleitung der Zielposition sagt eine Zielposition
anhand des normalisierten Fokusgraphen vorher. Die Zielposition
kann eine Position sein, die einem maximalen Punkt oder größtem Punkt
auf dem normalisierten Fokusgraphen entspricht, oder eine Position
der Fokuslinse, die einem relativen Fokuswert von 100 entspricht,
wenn der relative Fokuswert in Prozent dargestellt wird.
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Eine
Einheit 180 zur Steuerung der Fokuslinsenbewegung kann
die Antriebseinheit 240 derart steuern, dass sich die Fokuslinse
entsprechend der Zielposition bewegt. Nachdem eine Einheit 170 zur Bestimmung
der Bewegungsinformation die Bewegungsinformation, wie beispielsweise
eine Bewegungsstartposition oder eine Bewegungsrichtung, unter Verwendung
der Zielposition bestimmt hat, kann die Einheit 180 zur
Steuerung der Fokuslinsenbewegung die Bewegung der Fokuslinse gemäß der Bewegungsinformation
steuern.
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Die
Fokuslinsen-Steuervorrichtung 100 umfasst eine zentrale
Verarbeitungseinheit (CPU) 190, welche die gesamten Komponenten
verarbeitet, und einen Speicher 195, der die Daten, Operationsergebnisse
usw., die erforderlich sind, um die Komponenten, die zur Bewegung
der Fokuslinse verwendet werden, zu betreiben, temporär
speichert.
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Die
Einheit 170 zur Bestimmung der Bewegungsinformation, welche
eine der obigen Komponenten darstellt, wird im Folgenden detailliert
beschrieben.
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Eine
Einheit 170a zur Bestimmung der Bewegungsinformation stellt
eine Ausführungsform der Einheit 170 zur Bestimmung
der Bewegungsinformation dar und kann gemäß 21 eine
erste Bestimmungseinheit 171, eine zweite Bestimmungseinheit 172,
eine Einheit 173 zur Bestimmung der Bewegungsstartposition
und eine Einheit 174 zur Bestimmung der Bewegungsrichtung
umfassen.
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Die
erste Bestimmungseinheit 171 bestimmt, ob die Zielposition
zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position liegt,
d. h., ob sie an einer Grenze liegt, an der die Fokuslinse bewegbar
ist.
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Die
zweite Bestimmungseinheit 172 bestimmt, ob eine gegenwärtige
Position der Fokuslinse und eine zentrale Position gleich sind.
Hierbei bezeichnet die zentrale Position die Mitte zwischen der ersten
Position und der zweiten Position. In Anbetracht industrieller Anwendung
kann es sich bei der zentralen Position nicht nur um eine spezifische
Position, sondern auch um eine Position innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs, der eine vorbestimmte Grenze beinhaltet, handeln.
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Wenn
als Ergebnis der Bestimmung durch die erste Bestimmungseinheit 171 die
Zielposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position
liegt, bestimmt die Einheit 173 zur Bestimmung der Bewegungsstartposition
eine Bewegungsstartposition als gegenwärtige Position,
und die Einheit 174 zur Bestimmung der Bewegungsrichtung
bestimmt eine Bewegungsrichtung als Richtung zu der Zielposition
hin.
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Wenn
als Ergebnis der Bestimmung durch die erste Bestimmungseinheit 171 die
Zielposition nicht zwischen der ersten Position und der zweiten Position
liegt, bestimmt die zweite Bestimmungseinheit 172, ob die
gegenwärtige Position und die zentrale Position gleich
sind. Wenn als Ergebnis der Bestimmung durch die zweite Bestimmungseinheit 172 die
gegenwärtige Position und die zentrale Position gleich
sind, verwenden die Einheit 173 zur Bestimmung der Bewegungsstartposition
und die Einheit 174 zur Bestimmung der Bewegungsrichtung
die standardmäßig eingestellte Information.
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Wenn
als Ergebnis der Bestimmung durch die zweite Bestimmungseinheit 172 die
gegenwärtige Position und die zentrale Position nicht gleich
sind, bestimmt die Einheit 173 zur Bestimmung der Bewegungsstartposition
eine Bewegungsstartposition als erste Position oder zweite Position,
welche nahe an der gegenwärtigen Position der Fokuslinse
liegt, und die Einheit 174 zur Bestimmung der Bewegungsrichtung
bestimmt eine Bewegungsrichtung als Richtung zur ersten Position
oder zweiten Position hin, welche sich von der Bewegungsstartposition
unterscheidet. Beispielsweise kann, wenn die Einheit 173 zur
Bestimmung der Bewegungsstartposition die Bewegungsstartposition
als erste Position bestimmt, die Einheit 174 zur Bestimmung
der Bewegungsrichtung die Bewegungsrichtung als Richtung zur zweiten
Position hin bestimmen.
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Eine
Einheit 170b zur Bestimmung einer Bewegungsinformation
stellt eine weitere Ausführungsform der Einheit 170 zur
Bestimmung der Bewegungsinformation von 20 dar
und kann eine Einheit 175 zur Herleitung einer Differenz Δ,
eine erste Bestimmungseinheit 176, eine zweite Bestimmungseinheit 177,
eine Einheit 178 zur Bestimmung der Bewegungsstartposition
und eine Einheit 179 zur Bestimmung der Bewegungsrichtung
umfassen.
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Die
Einheit 175 zur Herleitung einer Differenz Δ leitet
eine Differenz zwischen der vorhergesagten Zielposition und der
gegenwärtigen Position her.
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Die
erste Bestimmungseinheit 176 bestimmt, ob ein Wert, der
durch Subtrahieren der Differenz Δ von der gegenwärtigen
Position erhalten wird, kleiner ist als die erste Position. Außerdem
kann die erste Bestimmungseinheit 176 bestimmen, ob ein
Wert, der durch Addieren der Differenz Δ zu der gegenwärtigen
Position erhalten wird, größer ist als die zweite Position.
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Die
zweite Bestimmungseinheit 177 kann bestimmen, ob die gegenwärtige
Position der Fokuslinse kleiner ist als die zentrale Position.
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Wenn
als Ergebnis der Bestimmung durch die erste Bestimmungseinheit 176 der
Wert, der durch Subtrahieren der Differenz Δ von der gegenwärtigen
Position erhalten wird, kleiner ist als die erste Position, kann
die Einheit 178 zur Bestimmung der Bewegungsstartposition
eine Bewegungsstartposition als gegenwärtige Position bestimmen,
und die Einheit 179 zur Bestimmung der Bewegungsrichtung kann
eine Bewegungsrichtung als Richtung zu der zweiten Position hin
bestimmen. Wenn als Ergebnis der Bestimmung durch die erste Bestimmungseinheit 176 der
Wert, der durch Addieren der Differenz Δ zu der gegenwärtigen
Position erhalten wird, größer ist als die zweite
Position, kann außerdem die Einheit 178 zur Bestimmung
der Bewegungsstartposition die gegenwärtige Position als
Bewegungsstartposition bestimmen, und die Einheit 179 zur
Bestimmung der Bewegungsrichtung kann eine Richtung zu der ersten
Position hin als Bewegungsrichtung bestimmen.
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Wenn
als Ergebnis der Bestimmung durch die erste Bestimmungseinheit 176 der
Wert, der durch Subtrahieren der Differenz Δ von der gegenwärtigen
Position erhalten wird, kleiner ist als die erste Position, oder
wenn der Wert, der durch Addieren der Differenz Δ zu der
gegenwärtigen Position erhalten wird, größer
ist als die zweite Position, bestimmt die zweite Bestimmungseinheit 177,
ob die gegenwärtige Position kleiner ist als die zentrale
Position.
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Wenn
als Ergebnis der Bestimmung durch die zweite Bestimmungseinheit 177 die
gegenwärtige Position kleiner ist als die zentrale Position,
bestimmt die Einheit 178 zur Bestimmung der Bewegungsstartposition
die Bewegungsstartposition als erste Position nahe an der gegenwärtigen
Position, und die Einheit 179 zur Bestimmung der Bewegungsrichtung
bestimmt die Bewegungsrichtung als Richtung zu der zweiten Position
hin, welche sich von der Bewegungsstartposition unterscheidet.
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Wenn
als Ergebnis der Bestimmung durch die zweite Bestimmungseinheit 177 die
gegenwärtige Position nicht kleiner ist als die zentrale
Position, bestimmt die Einheit 178 zur Bestimmung der Bewegungsstartposition
die Bewegungsstartposition als zweite Position nahe an der gegenwärtigen
Position, und die Einheit 179 zur Bestimmung der Bewegungsrichtung
bestimmt die Bewegungsrichtung als Richtung zu der ersten Position
hin, welche sich von der Bewegungsstartposition unterscheidet.
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In
der vorliegenden Ausführungsform kann außerdem
eine dritte Bestimmungseinheit zur Bestimmung, ob die gegenwärtige
Position der Fokuslinse und die zentrale Position gleich sind, enthalten sein.
Wenn sie gleich sind, können die Einheit 178 zur
Bestimmung der Bewegungsstartposition und die Einheit 179 zur
Bestimmung der Bewegungsrichtung als standardmäßig
eingestellte Information bestimmt werden. Wenn im Gegensatz dazu
die gegenwärtige Position der Fokuslinse und die zentrale
Position nicht gleich sind, kann die Bestimmung durch die zweite
Bestimmungseinheit 177 vorgenommen werden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein normalisierter Fokusgraph unter
Verwendung relativer Werte aus einer Mehrzahl an Fokuswerten, welche
unterschiedliche Grenzfrequenzen aufweisen, erhalten, und eine Zielposition
einer Fokuslinse gemäß dem normalisierten Fokusgraphen
vorhergesagt. Auf diese Weise kann die Fokuslinse effizient und
schnell gesteuert werden, um sich zur Zielposition hin zu bewegen.
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Entsprechend
kann durch Optimieren der Bewegungslinie der Fokuslinse ein übermäßiger Stromverbrauch
verhindert und die Scannzeit der Fokuslinse verkürzt werden.
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Die
Erfindung kann ebenso als computerlesbarer Code auf einem computerlesbaren
Aufzeichnungsmedium ausgeführt sein. Bei dem computerlesbaren
Aufzeichnungsmedium handelt es sich um eine beliebige Datenspeichervorrichtung,
welche Daten speichern kann, die nachfolgend durch ein Computersystem
gelesen werden können. Zu Beispielen für computerlesbare
Aufzeichnungsmedien zählen ROM („read-only memory”),
RAM („random-access memory”), CD-ROM's, magnetische
Bänder, Floppy-Disks, optische Datenspeichervorrichtungen
und Trägerwellen (wie beispielsweise Datenübertragung über
das Internet). Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenso über
ein mit Computersystemen verbundenes Netzwerk verteilt sein, so dass
der computerlesbare Code in verteilter Form gespeichert und ausgeführt
wird. Ebenso können funktionelle Programme, Codes und Code-Segmente
zur Ausführung der vorliegenden Erfindung leicht durch Programmierer
mit Kenntnis auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört,
konstruiert werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug auf beispielhafte
Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurde,
erkennt ein Fachmann auf diesem Gebiet, dass verschiedene Änderungen
in Form und Detail durchgeführt werden können,
ohne dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch
die folgenden Ansprüche definiert ist, verlassen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10-2008-0075327 [0001]