DE202011110422U1

DE202011110422U1 - Device for a pump-free autofocus system

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Publication number: DE202011110422U1
Application number: DE202011110422.6U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2014-01-10
Anticipated expiration: 2021-10-12

Abstract

Vorrichtung (100) zur automatischen Fokussierung einer Kamera mittels Kontrastsensitivität, aufweisend: a) einen ersten CCD-Sensor (115) zur Bestimmung eines Schärfemaximums der Kamera; b) einen zweiten CCD-Sensor (120) zur Bestimmung des Schärfemaximums der Kamera; c) einen dritten CCD-Sensor (125) zur Bestimmung des Schärfemaximums der Kamera; d) einen Speicher zum Speichern des Schärfemaximums; e) wobei die Vorrichtung (100) ausgebildet ist zwischen mindestens zwei der drei CCD-Sensoren (115, 120, 125) einen Schärfegradienten zu bestimmen; und f) einen Fokusmotor (140), der ein Linsensystem (110) in Richtung des Schärfegradienten verschiebt, bis ein Objekt (105) auf dem zweiten CCD-Sensor (120) scharfgestellt ist oder der erste (115) und der dritte CCD-Sensor (125) einen gleichen Kontrastwert aufweisen.Device (100) for automatic focusing of a camera by means of contrast sensitivity, comprising: a) a first CCD sensor (115) for determining a sharpness maximum of the camera; b) a second CCD sensor (120) for determining the sharpness maximum of the camera; c) a third CCD sensor (125) for determining the sharpness maximum of the camera; d) a memory for storing the sharpness maximum; e) wherein the device (100) is formed between at least two of the three CCD sensors (115, 120, 125) to determine a sharpness gradient; and f) a focus motor (140) which shifts a lens system (110) in the direction of the sharpness gradient until an object (105) on the second CCD sensor (120) is in focus or the first (115) and third CCD sensors (125) have the same contrast value.

Description

1. Technisches Gebiet1. Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Autofokus-System sowie zugehörige Verfahren.The present invention relates to an autofocus system and related methods.

2. Der Stand der Technik2. The state of the art

Bei modernen Kamerasystemen kommen heutzutage in der Regel Autofokus-Systeme zum Einsatz, da manuelle Fokus-Systeme umständlich und zeitaufwendig sind. Es sind verschiedene Systeme zur Autofokussierung, also zur automatischen Scharfstellung eines Objekts, bekannt. Daher unterscheidet man zwischen passiven und aktiven Autofokus-Systemen.In modern camera systems, autofocus systems are generally used today because manual focus systems are cumbersome and time-consuming. There are various systems for autofocusing, so for the automatic focusing of an object known. Therefore one differentiates between passive and active autofocus systems.

Bei den aktiven Autofokus-Systemen sendet eine Kamera ein Signal (z. B. Infrarot oder Ultraschall) aus und misst darüber die Entfernung zum Objekt. Basierend auf der gemessenen Entfernung kann das Objekt in der Kamera scharfgestellt werden. Diese Autofokus-Systeme sind zwar relativ schnell, aber auch relativ ungenau, insbesondere wenn das Objekt weit entfernt ist.In active autofocus systems, a camera sends out a signal (eg infrared or ultrasound) and uses it to measure the distance to the object. Based on the measured distance, the object in the camera can be focused. Although these autofocus systems are relatively fast, they are also relatively inaccurate, especially if the object is far away.

Die US 2001/0 026 324 A1 offenbart ein Beispiel eines aktiven Autofokus-Systems mit dem Ziel, Überbelichtungen zu vermeiden. Ein elektronischer Fotoapparat weist eine Linse zum Abbilden eines Gegenstands auf, einen Entfernungsmesser, um einen Abstand zum Gegenstand zu messen und um ein Entfernungssignal auszugeben. Der Fotoapparat weist ferner eine Bildaufnahme-Fokussiereinrichtung mit einer Antriebseinheit zum Verschieben der Linse innerhalb des Scanbereichs auf, wobei der Scanbereich auf der Basis des Entfernungssignals bestimmt wird, ein Bildaufnahmeelement, um ein Bildsignal von dem Bild des Gegenstands auszugeben und eine Detektionseinheit, um einen Fokus der Linse basierend auf dem Bildsignal zu detektieren. Ferner weist der Fotoapparat eine Lichtmesseinrichtung auf, um eine Leuchtdichte des Gegenstands zu messen und zum Ausgeben eines Leuchtdichtesignals. Die Bildaufnahme-Fokussiereinrichtung ändert den Scanbereich der Linse in Übereinstimmung mit dem Leuchtdichtesignal, das von der Lichtmesseinheit gemessen wurde.The US 2001/0 026 324 A1 discloses an example of an active autofocus system with the aim of avoiding overexposure. An electronic still camera has a lens for imaging an object, a rangefinder for measuring a distance to the object, and for outputting a distance signal. The camera further comprises an image pick-up focusing device having a driving unit for shifting the lens within the scanning area, the scanning area being determined on the basis of the distance signal, an image pickup element for outputting an image signal from the image of the object, and a detection unit for focusing to detect the lens based on the image signal. Further, the camera has a light measuring device to measure a luminance of the object and to output a luminance signal. The image pick-up focusing means changes the scanning range of the lens in accordance with the luminance signal measured by the photo-measuring unit.

Aktive Autofokus-System sind aufwändig, da sie einen aktiven Sender und einen auf den Sender abgestimmten Empfänger benötigen. Zudem ist ein leistungsstarker Prozessor notwendig, um den Sender zu steuern und die vom zugehörigen Empfänger gelieferten Daten auszuwerten.Active autofocus systems are expensive because they require an active transmitter and a transmitter tuned to the transmitter. In addition, a powerful processor is necessary to control the transmitter and to evaluate the data supplied by the associated receiver.

Darüber hinaus gibt es passive Autofokus-Systeme, die nicht die Entfernung zum Objekt messen, sondern Objekte anhand eines ermittelten Kontrastwertes fokussieren, da der Kontrast ein Maß für die Schärfe eines Bildes ist. Beim sogenannten Kontrast-Autofokus wird zunächst die Frequenzverteilung eines Motivs über einen Sensorchip, z. B. einen CCD-Sensor, ermittelt. Das Bild ist bei einem maximalen Kontrastwert scharfgestellt.In addition, there are passive autofocus systems, which do not measure the distance to the object, but focus objects based on a determined contrast value, since the contrast is a measure of the sharpness of an image. In the so-called contrast autofocus, the frequency distribution of a subject via a sensor chip, z. B. a CCD sensor determined. The image is in focus at a maximum contrast value.

Die US 2008/0 095 523 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Detektieren des Fokus, die einen Bildsensor und Mikrolinsen umfasst, die in verschiedenen Abständen von dem Bildsensor angeordnet sind und denen ein Teil des Bildsensors zugeordnet ist. Der Bildsensor nimmt alle Bilder der Mikrolinsenanordnung gleichzeitig auf und für jedes Bild wird ein Kontrastpegel bestimmt. Das Bild mit dem größten Kontrast zeigt die Position der Bild-aufnehmenden Linse mit sehr guter Fokusqualität an. Die Bild-aufnehmende Linse wird dann direkt in diese Position zur Bildaufnahme bewegt.The US 2008/0 095 523 A1 discloses a focus detecting apparatus comprising an image sensor and microlenses arranged at different distances from the image sensor and associated with a portion of the image sensor. The image sensor records all images of the microlens array simultaneously and a contrast level is determined for each image. The image with the largest contrast indicates the position of the image-taking lens with very good focus quality. The image-receiving lens is then moved directly to this position for image capture.

Bei dieser Anmeldung wird nur in Ausnahmefällen die Mikrolinsenanordnung zufällig ein Bild mit maximalem Kontrast aufnehmen, nämlich dann, wenn zufällig der Abstand zwischen einer Mikrolinse und dem Bildsensor mit der Fokuslänge übereinstimmt. In allen anderen Fällen wird der Fokusabstand der Bild-aufnehmenden Linse aus einem Fit der Kontrastwerte der Mikrolinsenbilder bestimmt.In this application, only in exceptional cases, the microlens array randomly record an image with maximum contrast, namely, when coincidentally coincides the distance between a microlens and the image sensor with the focal length. In all other cases, the focal distance of the image-receiving lens is determined from a fit of the contrast values of the microlens images.

Die Ermittlung des Maximums des Kontrastwerts erfordert jedoch häufig ein Hin- und Herfahren des Objektivs, um verschiedene Kontrastwerte und damit das Maximum zu bestimmen.However, the determination of the maximum of the contrast value often requires a reciprocation of the lens to determine different contrast values and thus the maximum.

In der Regel wird hierzu ein sogenannter „hill-climbing Algorithmus” verwendet, wobei der Maximalwert bestimmt wird, indem über den Maximalwert hinweggefahren wird, sodass der Kontrast zunächst ansteigt und nach Erreichen des Maximums wieder abfällt. Anschließend wird das Linsensystem bis zum ermittelten maximalen Kontrast zurückgefahren und das Objekt ist scharfgestellt. Die Folge dieses Verfahrens ist also ein Hin- und Herfahren des Objektivs.As a rule, a so-called "hill-climbing algorithm" is used for this, wherein the maximum value is determined by passing over the maximum value, so that the contrast initially increases and falls again after reaching the maximum. Subsequently, the lens system is retracted to the maximum contrast determined and the object is in focus. The consequence of this method is thus a back and forth of the lens.

So beschreibt z. B. das deutsche Patent DE 689 14 712 T2 eine automatische Fokussiereinrichtung. Bei Veränderung der Fokussierlinsenposition ändert sich der Fokuswert, wobei dieser einen Maximalwert durchschreitet. Anschließend sinkt der Fokuswert, was vom Algorithmus erkannt wird. Daraufhin wird die Linse mit reduzierter Geschwindigkeit zurückgefahren, bis der vorher ermittelte Maximalwert erreicht ist. So describes z. For example, the German patent DE 689 14 712 T2 an automatic focusing device. When changing the focus lens position, the focus value changes, whereby this passes through a maximum value. Then the focus value drops, which is detected by the algorithm. Then the lens is retracted at reduced speed until the previously determined maximum value is reached.

Die US 2009/0 146 045 A1 offenbart eine Abbildungsvorrichtung, die eine Autofokus(AF)-Kontrolle ausführt, ohne ein Videosignal zu beeinflussen und damit verhindert die Abbildungsvorrichtung eine Verschlechterung der Qualität des Videosignals im scharfgestellten Zustand. Dazu teilt eine Einheit zur Strahlaufspaltung das Licht eines Gegenstands in einen ersten und einen zweiten Strahl auf. Eine erste Abbildungseinheit erzeugt unter Verwendung des ersten Strahls ein erstes Signal. Eine zweite Abbildungseinheit erzeugt ein zweites Signal unter Verwendung des zweiten Strahls. Eine Kontrolleinheit erzeugt ein Kontrastbewertungssignal während eines Vor- und Zurückbewegens der zweiten AF-Abbildungseinheit und führt eine Fokuskontrolle eines optischen Systems basierend auf der optischen Pfadlänge entsprechend des detektierten Wertes aus.The US 2009/0 146 045 A1 discloses an imaging apparatus which performs auto-focus (AF) control without affecting a video signal, and thus the imaging apparatus prevents deterioration of the quality of the video signal in the armed state. To do so, a beam splitting unit splits the light of an object into a first and a second beam. A first imaging unit generates a first signal using the first beam. A second imaging unit generates a second signal using the second beam. A control unit generates a contrast evaluation signal during forward and backward movement of the second AF imaging unit, and performs focus control of an optical system based on the optical path length corresponding to the detected value.

Diese Autofokus Verfahren führen notwendig zu einem „Pumpen” des Objektives, d. h. zu einem ein Hin- und Herfahren des Objektivs oder einer Abbildungseinheit, da der Maximalwert erst erkannt wird, wenn der Kontrast wieder abfällt. Insbesondere kann bei der Fein-Justierung mehrfaches Hin- und Herfahren erforderlich sein. Das Verfahren ist zeitaufwendig und erhöht darüber hinaus den Energiebedarf der Kamera für den Betrieb des Motors zur Objektivbewegung.These autofocus procedures necessarily lead to a "pumping" of the lens, d. H. to one of a reciprocation of the lens or an imaging unit, since the maximum value is detected only when the contrast drops again. In particular, multiple back and forth may be required in the fine adjustment. The process is time consuming and also increases the energy requirements of the camera for the operation of the motor for lens movement.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine effizientere und schnellere Vorrichtung, sowie entsprechende Verfahren bereitzustellen, mit denen über ein Kontrast-Autofokus Verfahren ein Objekt scharfgestellt werden kann, ohne dass es zum „Pumpen” kommt und die damit verbundenen Nachteile auftreten.The present invention is therefore based on the problem of providing a more efficient and faster device, as well as corresponding methods by means of which a contrast-autofocus method can be used to focus an object without "pumping" and causing the associated disadvantages.

3. Zusammenfassung der Erfindung3. Summary of the invention

Dieses Problem wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Vorrichtung zur automatischen Fokussierung einer Kamera mittels Kontrastsensitivität gelöst, welche einen ersten CCD-Sensor zur Bestimmung eines Schärfemaximums der Kamera, einen Speicher zum Speichern des Schärfemaximums und einen zweiten CCD-Sensor zum Einstellen des Schärfemaximums aufweist.This problem is solved according to a first aspect of the invention by a device for automatically focusing a camera by means of contrast sensitivity, comprising a first CCD sensor for determining a sharpness maximum of the camera, a memory for storing the sharpness maximum and a second CCD sensor for adjusting the sharpness maximum having.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es also, durch die Verwendung eines weiteren CCD-Sensors ein Hin- und Herfahren des Autofokussystems zu vermeiden. Das von einem ersten CCD-Sensor gemessene Schärfemaximum kann direkt an einem zweiten CCD-Sensor eingestellt werden, ohne dass die Vorschubbewegung des Autofokussystems, bzw. des Linsensystems umgekehrt werden muss. Somit ist von der Ausgangsposition nur eine Bewegung in eine Richtung notwendig, um das Objekt scharfzustellen. Auf diese Weise wird die Fokussierung erheblich beschleunigt, da die Drehrichtung des Autofokusmotors nicht geändert werden muss; es kommt insbesondere nicht zum unerwünschten Pumpen. Aus dem gleichen Grund lässt sich auch die Lebensdauer einer möglicherweise vorhandenen Batterie erhöhen, da weniger Motorbewegungen nötig sind. Daher liefert die vorlegende Erfindung einen erheblichen positiven Beitrag zur passiven Autofokus-Technologie.The present invention thus makes it possible to avoid a back and forth of the autofocus system through the use of a further CCD sensor. The sharpness maximum measured by a first CCD sensor can be set directly on a second CCD sensor without having to reverse the feed movement of the autofocus system or of the lens system. Thus, from the home position, only one-way movement is necessary to focus the object. In this way, the focusing is accelerated considerably, since the direction of rotation of the autofocus motor does not have to be changed; In particular, it does not come to unwanted pumping. For the same reason, the life of a possibly existing battery can be increased because fewer motor movements are required. Therefore, the present invention provides a significant positive contribution to the passive autofocus technology.

Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Vorrichtung weiterhin einen dritten CCD-Sensor auf, der zur Bestimmung des Schärfemaximums der Kamera geeignet ist.In accordance with a further aspect, the device also has a third CCD sensor which is suitable for determining the sharpness maximum of the camera.

Die Verwendung eines dritten CCD-Sensors erlaubt es, das Objekt unabhängig von der Position der Schärfeebene, also dem Kontrastmaximum, im Kamerasystem scharfzustellen. So kann die Schärfeebene vor oder hinter den CCD-Sensoren liegen. In diesem Fall wird durch Verwendung eines dritten CCD-Sensors sichergestellt, dass in jedem Fall ein Schärfemaximum von einem CCD-Sensor gemessen wird, welches danach auf dem zweiten CCD-Sensor eingestellt werden kann, ohne dass ein Pumpen auftritt.The use of a third CCD sensor makes it possible to focus the object independently of the position of the focal plane, ie the contrast maximum, in the camera system. Thus, the focal plane can be in front of or behind the CCD sensors. In this case, it is ensured by using a third CCD sensor that in each case a sharpness maximum is measured by a CCD sensor, which can then be adjusted on the second CCD sensor without any pumping occurring.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zwischen zwei CCD-Sensoren ein Schärfegradient bestimmt.In a preferred embodiment, a sharpening gradient is determined between two CCD sensors.

Der Schärfegradient ist die Raumrichtung zunehmender Schärfe auf der Anordnungsachse der CCD-Sensoren. Der Schärfegradient kann zusätzlich zum Schärfemaximum ausgewertet werden, um zu ermitteln, in welche Richtung sich das Objektiv bewegen muss, um das Objekt scharfzustellen.The sharpness gradient is the spatial direction of increasing sharpness on the arrangement axis of the CCD sensors. The sharpening gradient can be evaluated in addition to the sharpness maximum to determine which direction the lens must move in order to focus the object.

Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit zum Speichern zeitabhängiger Kontrastwerte der CCD-Sensoren. The device according to the invention preferably includes the possibility of storing time-dependent contrast values of the CCD sensors.

Beim Durchfahren der Fokusposition in eine Richtung werden durch die CCD-Sensoren verschiedene Kontrastwerte gemessen. Gespeicherte Werte können herangezogen werden, um die Änderung der Kontrastwerte auf den verschiedenen CCD-Sensoren zu messen und daraus das Schärfemaximum zu ermitteln. Dies kann insbesondere im Fall von Zwischenpositionen helfen, um das Schärfemaximum zu finden, ohne dass an einem CCD-Sensor das Schärfemaximum durchlaufen wird.When passing through the focus position in one direction, the CCD sensors measure different contrast values. Stored values can be used to measure the change in contrast values on the various CCD sensors and to determine the maximum focus. This can help, in particular in the case of intermediate positions, to find the sharpest maximum, without the sharpness peak being passed through at a CCD sensor.

In einem weiteren Aspekt wird aus zwei Kontrastwerten von zwei verschiedenen CCD-Sensoren eine Ersatztangente bestimmt.In another aspect, a replacement tangent is determined from two contrast values from two different CCD sensors.

Das Schärfemaximum ist ein bestimmter Kontrastwert, der bei einer bestimmten Linsenposition erreicht wird. Wenn die jeweilige Empfindlichkeit der verwendeten CCD-Sensoren bekannt ist, kann durch zwei Kontrastwerte, die von verschiedenen CCD-Sensoren gemessen werden, der Maximalwert, und damit das Schärfemaximum bestimmt werden. Dieses Schärfemaximum wird durch die Ersatztangente bestimmt, welche durch die beiden Kontrastwerte festgelegt ist.The sharpness maximum is a certain contrast value that is achieved at a specific lens position. If the respective sensitivity of the CCD sensors used is known, the maximum value, and thus the sharpness maximum, can be determined by means of two contrast values, which are measured by different CCD sensors. This peak of sharpness is determined by the replacement tangent, which is determined by the two contrast values.

Vorzugsweise werden das Schärfemaximum und die Kontrastwerte mit einer Fast-Fourier-Transformation bestimmt.Preferably, the sharpness maximum and the contrast values are determined with a fast Fourier transformation.

Fast-Fourier-Transformationen sind gängige Verfahren zur Frequenzanalyse und damit zur Bestimmung von Schärfemaxima, denn diese hängen direkt mit der Frequenz zusammen. Genauer gesagt, wird bei der Fast-Fourier-Transformation ein Signal (z. B. das eines CCD-Sensors) in seine Frequenzbestandteile zerlegt und diese anschließend ausgewertet.Fast Fourier transforms are common methods for frequency analysis and thus for determination of sharpness maxima, because they are directly related to the frequency. More specifically, in the Fast Fourier Transform, a signal (eg, that of a CCD sensor) is decomposed into its frequency components and then evaluated.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Problem der Erfindung durch ein Verfahren zur automatischen Fokussierung einer Kamera mittels Kontrastsensitivität gelöst unter Verwendung einer der oben genannten Vorrichtungen.According to one aspect of the invention, the problem of the invention is solved by a method for automatic focusing of a camera by means of contrast sensitivity using one of the above-mentioned devices.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein Computerprogramm Instruktionen zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen.According to a further aspect of the invention, a computer program may comprise instructions for implementing the method according to the invention.

4. Kurze Beschreibung der begleitenden Figuren4. Brief description of the accompanying figures

Im Folgenden werden Aspekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Diese Figuren zeigen:Hereinafter, aspects of the present invention will be explained with reference to the accompanying drawings. These figures show:

1: ein erfindungsgemäßes Autofokus-System in einer Ausführungsform mit drei CCD-Sensoren; 1 an inventive autofocus system in an embodiment with three CCD sensors;

2: eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung von drei CCD-Sensoren; 2 : an implementation of the method according to the invention using three CCD sensors;

3: eine Umsetzung des Verfahrens zur Autofokussierung, wenn die Schärfeebene zu Beginn zwischen zwei CCD-Sensoren liegt; und 3 : an implementation of the autofocusing technique when the focal plane is initially between two CCD sensors; and

4: eine schematische Darstellung der Ermittlung einer Ersatztangente. 4 : a schematic representation of the determination of a replacement tangent.

5. Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen5. Detailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Verfahren für einen pumpfreien Kontrast-Autofokus genauer erläutert.In the following, preferred embodiments of the device according to the invention and methods for a pump-free contrast autofocus will be explained in more detail.

Das erfindungsgemäße Autofokus-System verwendet das Verfahren der Kontrastsensitivität unter Vermeidung des „Pumpens” bei der Adjustierung. Dieses Pumpen ist systematisch begründet, da die Änderung der Schärfe eine achsensymmetrische Funktion mit einem Maximalwert, dem Schärfemaximum, ist. Vor und hinter dem Schärfemaximum gibt es also einen hinreichend symmetrischen Abfall der Schärfe. Erfindungsgemäß kann dieses Schärfemaximum durch einen ersten CCD-Sensor gemessen und danach an einem zweiten CCD-Sensor eingestellt werden. Die Distanzen zwischen den Ebenen der Sensoren sind in der Regel so klein, dass die Schärfe im Rahmen der Messgenauigkeit auf beiden Seiten näherungsweise gleich abfällt. Mögliche Gründe für auftretende Asymmetrien könnten zum Beispiel eine Inhomogenität im Schliff der Linse, Streuungen in der Steigung des Linsengewindes oder Extreme in der nachgeschalteten Optik (Makrofunktion, Zoom, etc.) sein. Bei Anwendungen im Filmgeschäft ist szenisch gesehen der Einsatz der Extremfunktionen zusammen mit Autofokus in der Regel selten und könnte zum Beispiel durch eine entsprechende Modifikation der Auswertesoftware beherrscht werden. Eine Möglichkeit wäre eine z. B. (einmalig) einstellbare „Sekantenverschiebung” entsprechend der o. g. Asymmetrie, die Rücksicht auf die speziellen Eigenschaften der Kamera nimmt.The autofocus system according to the invention uses the method of contrast sensitivity while avoiding the "pumping" in the adjustment. This pumping is systematically justified because the change in sharpness is an axisymmetric function with a maximum value, the sharpness maximum. In front of and behind the sharpness maximum, there is a sufficiently symmetrical drop in sharpness. According to the invention, this sharpness maximum can be measured by a first CCD sensor and then adjusted to a second CCD sensor. The distances between the planes of the sensors are usually so small that the sharpness within the scope of the measuring accuracy drops approximately the same on both sides. Possible Reasons for occurring asymmetries could be, for example, an inhomogeneity in the grinding of the lens, variations in the pitch of the lens thread or extremes in the downstream optics (macro function, zoom, etc.). In applications in the film business, the use of extreme functions together with autofocus is, as a rule, rare and could, for example, be controlled by a corresponding modification of the evaluation software. One possibility would be a z. B. (one-time) adjustable "secant shift" according to the above asymmetry, which takes into account the special characteristics of the camera.

Dies ist in 1 gezeigt, welche eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Autofokus-Systems 100 darstellt, das drei CCD-Sensoren 115, 120, 125 umfasst. Ein scharfzustellendes Objekt 105 wird durch ein Linsensystem 110 abgebildet. Durch die Verwendung (halb-)durchlässiger Spiegel 130 werden drei Strahlengänge erzeugt, D0, D1 und D2.This is in 1 which shows a preferred embodiment of the autofocus system according to the invention 100 represents three CCD sensors 115 . 120 . 125 includes. An object to be sharpened 105 is through a lens system 110 displayed. By using (semi-) translucent mirror 130 Three beam paths are generated, D0, D1 and D2.

In der beschriebenen Ausführungsform soll das Objekt 105 auf dem CCD-Sensor CCD0 120 scharf abgebildet werden. Je nach anfänglicher Position des Schärfemaximums wird hierzu der CCD-Sensor CCD1 115 oder der CCD-Sensor CCD2 125 verwendet. In Abhängigkeit vom Signal der jeweiligen CCD-Sensoren 115, 120, 125 wird der Fokusmotor 140 aktiviert, um das Objekt 105 auf dem CCD-Sensor CCD0 120 scharfzustellen.In the described embodiment, the object is intended 105 on the CCD sensor CCD0 120 be shown sharp. Depending on the initial position of the sharpness maximum, the CCD sensor CCD1 is used for this purpose 115 or the CCD sensor CCD2 125 used. Depending on the signal of the respective CCD sensors 115 . 120 . 125 becomes the focus engine 140 activated to the object 105 on the CCD sensor CCD0 120 focus.

Die verwendeten CCD-Sensoren 115, 120, 125 müssen aufeinander kalibriert sein, damit die jeweiligen Messwerte der CCD-Sensoren 115, 120, 125 miteinander verglichen werden können. Die Kalibrierung ist notwendig, weil in allen folgenden Messungen davon Gebrauch gemacht wird. Jedoch kann die Kalibrierung auch in der Auswertung der Amplitude nachträglich erfolgen. Denn es sind immer Streuungen in der Empfindlichkeit und Dämpfungen durch die Spiegel möglich. Die Genauigkeit sollte dabei auf das „least significant bit” (LSB) der A/D-Wandlung bezogen werden, da hiermit auch die Schärfe des Bildinhaltes und damit die Präzision der errechneten Frequenzkoeffizienten bestimmt werden. Ebenso wichtig ist eine günstige Festlegung der Schärfeebenen-Distanz im Strahlengang der Meßkamera: Sie soll im Hinblick auf die Einstellgeschwindigkeit optimal sein. Unter bestimmten Konstellationen wäre eine Kalibrierung jedoch nicht erforderlich, wenn drei CCD-Sensoren zu Messung verwendet werden.The used CCD sensors 115 . 120 . 125 must be calibrated to each other so that the respective readings of the CCD sensors 115 . 120 . 125 can be compared with each other. Calibration is necessary because it is used in all subsequent measurements. However, the calibration can also be done later in the evaluation of the amplitude. Because there are always variations in the sensitivity and attenuation by the mirror possible. The accuracy should be related to the "least significant bit" (LSB) of the A / D conversion, since this also the sharpness of the image content and thus the precision of the calculated frequency coefficients are determined. Equally important is a favorable definition of the sharpness-level distance in the beam path of the measuring camera: It should be optimal in terms of the setting speed. However, under certain circumstances, calibration would not be required if three CCD sensors are used for measurement.

2 zeigt eine schematische mögliche Umsetzung des erfindungsgemäßen Autofokus-Verfahrens unter Verwendung der bevorzugten Vorrichtung nach 1, wobei das Objekt 105 mit seiner Schärfeebene 200, also der Position maximalen Kontrasts, zunächst außerhalb der CCD-Sensoren 115, 120, 125 liegt. Diese Ausgangssituation ist in 2a gezeigt. 2 shows a schematic possible implementation of the autofocus method according to the invention using the preferred device according to 1 , where the object 105 with its sharpness plane 200 , ie the position of maximum contrast, initially outside the CCD sensors 115 . 120 . 125 lies. This starting situation is in 2a shown.

Zunächst wird durch Auswertung der Signale von mindestens zwei CCD-Sensoren 115, 120, 125 der Schärfegradient ermittelt. Der Schärfegradient gibt die Raumrichtung zunehmender Schärfe auf der Anordnungsachse der CCD-Sensoren 115, 120, 125 an. Der Schärfegradient gibt somit eine eindeutige Richtung an, in der das Schärfemaximum zu finden ist. In dem in 2a dargestellten Beispiel ist der Kontrast auf CCD-Sensor CCD1 115 zunächst am höchsten, während er in Richtung der CCD-Sensoren CCD0 120 und CCD2 125 abnimmt. Daher muss in diesem Fall die Schärfeebene 200 entlang der eingezeichneten positiven Richtung 205 verschoben werden, um den höchsten Kontrast auf dem CCD-Sensor CCD0 120 zu erzielen.First, by evaluating the signals from at least two CCD sensors 115 . 120 . 125 the severity gradient is determined. The sharpness gradient gives the spatial direction of increasing sharpness on the arrangement axis of the CCD sensors 115 . 120 . 125 at. The sharpness gradient thus indicates a clear direction in which the sharpness maximum can be found. In the in 2a Example shown is the contrast on CCD sensor CCD1 115 initially highest, while moving towards the CCD sensors CCD0 120 and CCD2 125 decreases. Therefore, in this case, the sharpness level 200 along the marked positive direction 205 be shifted to the highest contrast on the CCD sensor CCD0 120 to achieve.

Im nächsten Schritt, dargestellt in 2b wurde die Schärfeebene 200 soweit in die positive Richtung 205 verschoben, dass sie genau auf dem CCD-Sensor CCD1 115 liegt. Dieser Wert wird von einem Prozessor im Vorbeilauf als Maximum festgelegt und in einem Speicher abgelegt. Damit das Objekt auf dem CCD-Sensor CCD0 120 scharfgestellt werden kann, muss die Schärfeebene 200 weiter entlang der positiven Richtung verschoben werden.In the next step, shown in 2 B became the focal plane 200 so far in the positive direction 205 shifted that exactly on the CCD sensor CCD1 115 lies. This value is set as maximum by a processor in passing and stored in a memory. So that the object on the CCD sensor CCD0 120 can be focused, the sharpness level must be 200 continue to be moved along the positive direction.

Nachdem die Schärfeebene 200 weiter verschoben wurde, kommt sie auf dem CCD-Sensor CCD0 120 zum liegen, wie in 2c gezeigt ist. Der Kontrast entspricht dem zuvor auf dem CCD-Sensor CCD1 115 ermittelten Maximalwert und damit ist das Objektbild auf CCD-Sensor CCD0 120 scharfgestellt, ohne dass ein neuerliches Zurückfahren und damit eine Umkehrung der Motorlaufrichtung erforderlich ist.After the sharpness level 200 moved further, it comes on the CCD CCD0 sensor 120 to lie, as in 2c is shown. The contrast corresponds to that previously on the CCD sensor CCD1 115 determined maximum value and thus the object image on CCD sensor CCD0 120 focused, without a renewed retraction and thus a reversal of the engine direction is required.

Befindet sich die Schärfeebene 200 vor dem Beginn der Autofokussierung rechts von CCD-Sensor CCD2 125, sind alle Vorgänge symmetrisch umgekehrt auszuführen.Is the focus plane 200 before starting autofocusing to the right of the CCD sensor CCD2 125 , all operations are symmetrically reversed.

Es sind jedoch auch Situationen denkbar, in denen die Schärfeebene 200 anfänglich zwischen zwei der CCD-Sensoren 115, 120, 125 liegt, wie in 3 dargestellt. Dadurch ist der Schärfegradient nicht mehr eindeutig bestimmt. Ebenfalls problematisch ist, dass in diesem Fall durch keinen der äußeren CCD-Sensoren 115, 120, 125 ein Schärfemaximum registriert werden kann, wenn die Schärfeebene in Richtung des mittleren CCD-Sensors CCD0 120 verschoben wird.However, situations are also conceivable in which the focal plane 200 initially between two of the CCD sensors 115 . 120 . 125 lies, as in 3 shown. As a result, the sharpness gradient is no longer clearly determined. Also problematic is that in this case by none of the external CCD sensors 115 . 120 . 125 a sharpness maximum can be registered when the focal plane in the direction of the central CCD sensor CCD0 120 is moved.

Wird das System bei der in 3 gezeigten Konstellation gestartet, messen die CCD-Sensoren 115, 120, 125 verschiedene Signale: Da das Objektbild 200 hier zwischen CCD1 115 und CCD0 120 zu liegen kommt, wird der Kontrast der beiden aufeinander kalibrierten Sensoren CCD1 115 und CCD2 125 niemals gleich sein. Durch eine Kalibrierung sind die unterschiedlichen Eigenschaften der CCD-Sensoren 115, 120, 125 bekannt und die Signale können zwischen den CCD-Sensoren 115, 120, 125 umgerechnet werden. Durch die Kalibrierung sind die CCD-Sensoren 115, 120, 125 in ihrer Empfindlichkeit bekannt. Sowohl Symmetrie-Eigenschaften als auch die Absolutwerte der Amplituden können in einem einmaligen Kalibrierungsvorgang am Anfang bei der Herstellung ermittelt und abgeglichen werden.Is the system at the in 3 Started constellation, the CCD sensors measure 115 . 120 . 125 different signals: because the object image 200 here between CCD1 115 and CCD0 120 comes to rest, the contrast of the two calibrated sensors CCD1 115 and CCD2 125 never be the same. By calibration, the different characteristics of the CCD sensors 115 . 120 . 125 known and the signals can be between the CCD sensors 115 . 120 . 125 be converted. By calibration, the CCD sensors are 115 . 120 . 125 known in their sensitivity. Both symmetry properties and the absolute values of the amplitudes can be determined and adjusted in a one-off calibration process at the beginning during manufacture.

Der unterschiedliche Kontrast auf den CCD-Sensoren 115, 120, 125 reicht zur vollständigen Beschreibung jedoch nicht aus, da dieser auch bei Objektebenen 200 außerhalb des Systems 100 vorliegen kann. Daher ist die Information von CCD0 120 ebenfalls wichtig: Da in dem in 3 gezeigten Beispiel der Kontrast von CCD0 120 größer als der von CCD2 125 ist, ist der Schärfegradient negativ und führt zu einem positiven Richtungsvorschub durch den Prozessor.The different contrast on the CCD sensors 115 . 120 . 125 is not sufficient for a complete description, however, because this also for object levels 200 outside the system 100 may be present. Therefore, the information from CCD0 120 Also important: Since in the in 3 example shown the contrast of CCD0 120 larger than that of CCD2 125 is, the sharpening gradient is negative and leads to a positive directional feed by the processor.

Um feststellen zu können, wann das Schärfemaximum auf dem CCD-Sensor CCD0 120 erreicht ist, ohne dass dieses bereits zuvor von einem anderen CCD-Sensor gemessen wurde, kann vorzugsweise eine „Ersatztangente” 310 ermittelt werden; dies ist in 4 dargestellt.To be able to determine when the focus maximum on the CCD sensor CCD0 120 is achieved, without this has been previously measured by another CCD sensor, can preferably a "Ersatztangente" 310 be determined; this is in 4 shown.

Vorzugsweise messen alle CCD-Sensoren 115, 120, 125 gleichzeitig die Schärfe. Da die CCD-Sensoren 115, 120, 125 untereinander kalibriert sind, können die jeweiligen Messwerte direkt miteinander verglichen werden. Falls die beiden CCD-Sensoren CCD1 115 und CCD2 125 den gleichen Kontrast messen, muss das Schärfemaximum aufgrund der Symmetrie notwendig auf dem mittleren CCD-Sensor CCD0 120 liegen und Bild ist scharfgestellt.Preferably, all CCD sensors measure 115 . 120 . 125 at the same time the sharpness. Because the CCD sensors 115 . 120 . 125 calibrated with each other, the respective measured values can be directly compared with each other. If the two CCD sensors CCD1 115 and CCD2 125 To measure the same contrast, the maximum sharpness due to the symmetry necessary on the middle CCD sensor CCD0 120 lie and picture is in focus.

Genauer betrachtet legt man an den Kontrastverlauf in Abhängigkeit von der Linsenposition eine Tangente 300 an. Diese ist am Maximum waagrecht 305. Die Ersatztangente 310 wird ermittelt, indem die Linsenposition zeitlich verändert wird und die an den CCD-Sensoren CCD1 115 und CCD2 125 gemessenen Kontrastwerte miteinander verglichen werden. Wenn beide Kontrastwerte übereinstimmen, messen beide CCD-Sensoren 115, 125 dieselbe Schärfe (diese entspricht jedoch nicht dem Maximum). Durch diese beiden Messpunkte wird eine Gerade 310 definiert, die parallel zur Tangente 305 bei maximaler Schärfe verläuft. Aufgrund der Symmetrie des Autofokus-Systems muss daher die maximale Schärfe genau zwischen den CCD-Sensoren CCD1 115 und CCD2 125 liegen. Da sich dort der CCD-Sensor CCD-Sensor CCD0 120 befindet, ist das Objekt nun scharfgestellt. Auch in diesem Fall ist ein Hin- und Herfahren des Autofokus-Systems nicht notwendig und das Pumpen kann vermieden werden.More precisely, a tangent is applied to the contrast course as a function of the lens position 300 at. This is horizontal at the maximum 305 , The replacement tangent 310 is determined by temporally changing the lens position and the CCD sensor CCD1 115 and CCD2 125 measured contrast values are compared. If both contrast values match, both CCD sensors will measure 115 . 125 the same sharpness (this does not correspond to the maximum). These two measuring points become a straight line 310 defined parallel to the tangent 305 at maximum sharpness. Due to the symmetry of the autofocus system, therefore, the maximum sharpness must be exactly between the CCD sensors CCD1 115 and CCD2 125 lie. Since there is the CCD sensor CCD sensor CCD0 120 is located, the object is now in focus. Also in this case, a back and forth of the autofocus system is not necessary and pumping can be avoided.

Dies ist nochmals in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Zum Zeitpunkt t₀ wird anhand der gemessenen Kontrastwerte auf den verschiedenen CCD-Sensoren 115, 120, 125 ermittelt, zwischen welchen CCD-Sensoren sich das Objektbild befindet. In dem in Tabelle 1 gezeigten Beispiel führt die Bestimmung dazu, dass der Fokus in positive Richtung 205 bewegt werden muss (vgl. 3), was im Zeitpunkt t₁ beginnt. Zum Zeitpunkt t₂ wird bei einer bestimmten Linsenposition für die CCD-Sensoren CCD1 115 und CCD2 125 derselbe Kontrast gemessen; dieser Kontrast entspricht jedoch nicht dem maximalen Kontrast, da dieser nur an der Stelle des Schärfemaximums gemessen werden kann. Aufgrund der Symmetrie des Autofokussystems befindet sich an der Stelle des Schärfemaximums zum Zeitpunkt t₂ der CCD-Sensor CCD0 120. Der CCD-Sensor CCD0 weist somit den höchsten Kontrast auf und das Bild ist scharfgestellt, ohne dass der maximale Kontrast zuvor gemessen wurde und ohne unerwünschtes Pumpen. Zeit CCD1 CCD0 CCD2 Bemerkung t₀ Kontrast ≠ CCD2 Kontrast > CCD2 Kontrast ≠ CCD1 Startbedingung: Objektbild zwischen CCD1 und CCD0 t₁ Kontrast ≠ CCD2 Kontrast > CCD2 Kontrast ≠ CCD1 Fokuslauf in positive Richtung beginnt t₂ Kontrast = CCD2 Kontrast > CCD2 und CCD1 Kontrast = CCD1 Objektbild exakt auf CCD0 t₃ Kontrast = CCD2 Kontrast > CCD2 und CCD1 Kontrast = CCD1 Fokuslauf endet; Objektbild scharf Tabelle 1 This is shown again in the following Table 1. At time t ₀ is determined by the measured contrast values on the various CCD sensors 115 . 120 . 125 determines between which CCD sensors the object image is located. In the example shown in Table 1, the determination causes the focus to be in the positive direction 205 has to be moved (cf. 3 ), which begins at time t ₁ . At the time t ₂ , at a certain lens position for the CCD sensors CCD1 115 and CCD2 125 the same contrast measured; However, this contrast does not correspond to the maximum contrast, since this can only be measured at the point of maximum sharpness. Due to the symmetry of the autofocus system is located at the point of maximum sharpness at the time t _2, the CCD sensor ccd0 120 , The CCD sensor CCD0 thus has the highest contrast and the image is in focus, without the maximum contrast was previously measured and without unwanted pumping. Time CCD 1 ccd0 CCD 2 comment t ₀ Contrast ≠ CCD2 Contrast> CCD2 Contrast ≠ CCD1 Start Condition: Object image between CCD1 and CCD0 t ₁ Contrast ≠ CCD2 Contrast> CCD2 Contrast ≠ CCD1 Focusing in a positive direction begins t ₂ Contrast = CCD2 Contrast> CCD2 and CCD1 Contrast = CCD1 Object image exactly on CCD0 t ₃ Contrast = CCD2 Contrast> CCD2 and CCD1 Contrast = CCD1 Focus run ends; Object picture sharp Table 1

Bei dem erfindungsgemäßen System können die folgenden Fehler auftreten: Beim Einstellen auf ein Objekt 105 ist zunächst nicht bekannt, ob sich die Objektabbildung 200 außerhalb oder innerhalb des CCD-Systems 100 befindet. Dies kann auf folgende Weise festgestellt werden. Befindet sich das Schärfemaximum 200 inmitten der CCD-Sensoren, so sieht man anhand von 3 dass die richtige Schubrichtung immer in Richtung des am schwächsten (d. h. unschärfsten) ausgesteuerten Sensors erfolgen muss. Das liegt daran, dass das höchste Schärfepotential immer an den CCD-Sensoren zu messen ist, zwischen denen das Objektbild 200 liegt. Das gilt auch dann, wenn das Schärfemaximum außerhalb der CCD-Sensoren 115, 120, 125 liegt. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, zu allen Zeitpunkten die Kontraste aller CCD-Sensoren 115, 120, 125 zu überwachen und auszuwerten. Im Falle von drei CCD-Sensoren 115, 120, 125 kann die Laufrichtung an allen drei Sensorkontrasten orientiert werden.In the system according to the invention, the following errors may occur: When adjusting to an object 105 At first it is not known if the object image 200 outside or inside the CCD system 100 located. This can be determined in the following way. Is the focus maximum 200 in the middle of the CCD sensors, so you can see from 3 that the correct direction of thrust must always be in the direction of the weakest (ie blurred) controlled sensor. This is because the highest sharpening potential is always to be measured at the CCD sensors, between which the object image 200 lies. This is true even if the maximum focus outside the CCD sensors 115 . 120 . 125 lies. For this reason, it is advantageous at all times the contrasts of all CCD sensors 115 . 120 . 125 to monitor and evaluate. In the case of three CCD sensors 115 . 120 . 125 the direction of travel can be oriented at all three sensor contrasts.

Die folgende Tabelle zeigt alle möglichen Fälle, die bei der Lösung des Problems auftreten können (mit Bezug auf 2 und 3). Fall CCD1 CCD0 CCD2 Bemerkung Laufrichtung 1 Kontrast hoch Kontrast mittel Kontrast niedrig Objekt links außerhalb positiv 2 Kontrast hoch Kontrast mittel Kontrast niedrig Objekt links innerhalb nahe CCD1 positiv 3 Kontrast mittel oder gleich CCD0 Kontrast hoch oder gleich CCD1 Kontrast niedrig Objekt links innerhalb nahe CCD0 positiv X Kontrast gleich CCD2 Kontrast hoch Kontrast gleich CCD1 Objekt auf CCD0 stop 4 Kontrast niedrig Kontrast mittel Kontrast hoch Objekt rechts außerhalb negativ 5 Kontrast niedrig Kontrast mittel Kontrast hoch Objekt rechts innerhalb nahe CCD2 negativ 6 Kontrast niedrig Kontrast hoch oder gleich CCD2 Kontrast mittel oder gleich CCD0 Objekt rechts innerhalb nahe CCD0 negativ Y Kontrast gleich CCD2 Kontrast hoch Kontrast gleich CCD1 Objekt auf CCD0 stop Tabelle 2 The following table shows all possible cases that may arise in solving the problem (with reference to FIG 2 and 3 ). case CCD 1 ccd0 CCD 2 comment direction 1 Contrast high Contrast medium Contrast low Object left outside positive 2 Contrast high Contrast medium Contrast low Object left inside near CCD1 positive 3 Contrast medium or equal to CCD0 Contrast high or equal to CCD1 Contrast low Object left within near CCD0 positive X Contrast same as CCD2 Contrast high Contrast same as CCD1 Object on CCD0 Stop 4 Contrast low Contrast medium Contrast high Object right outside negative 5 Contrast low Contrast medium Contrast high Object right inside near CCD2 negative 6 Contrast low Contrast high or equal to CCD2 Contrast medium or equal to CCD0 Object right inside near CCD0 negative Y Contrast same as CCD2 Contrast high Contrast same as CCD1 Object on CCD0 Stop Table 2

Man sieht, dass keine Zweideutigkeiten auftreten können und das Objekt letztendlich immer auf den CCD-Sensor CCD0 120 scharfgestellt werden kann. Aus den Kontrastwerten der CCD-Sensoren 115, 120, 125 können die Befehle für den Fokusmotor abgeleitet werden.It can be seen that no ambiguities can occur and the object always ends up on the CCD sensor CCD0 120 can be focused. From the contrast values of the CCD sensors 115 . 120 . 125 The commands for the focus engine can be derived.

Insbesondere kann das Schärfemaximum des mittleren CCD-Sensors CCD0 120 durch zusätzliches Speichern der auftretenden Maximalwerte der äußeren CCD-Sensoren CCD1 115 und CCD2 125 redundant abgesichert werden, was die Genauigkeit weiter erhöht. Bei einem neuen Fokussiervorgang sollten die alten Werte jedoch ignoriert werden, da diese dann keine Gültigkeit mehr haben.In particular, the sharpness maximum of the central CCD sensor CCD0 120 by additionally storing the occurring maximum values of the external CCD sensors CCD1 115 and CCD2 125 be backed up redundantly, which further increases the accuracy. For a new focus, however, the old values should be ignored as they will no longer be valid.

Ein Kriterium für eine erfindungsgemäße Fokussierung von außerhalb und damit für ein nützliches Speichern der Maximalwerte der äußeren CCD-Sensoren ist in den Schritten 1–2 und 4–5 der obigen Tabelle 2 gegeben, da hierbei jeweils beim Durchlauf ein Maximum auftritt, welches leicht durch eine Software detektiert werden kann. A criterion for an inventive focussing from outside and thus for a useful storage of the maximum values of the external CCD sensors is given in the steps 1-2 and 4-5 of the above Table 2, since in each case a maximum occurs in the passage, which easily through a software can be detected.

Vorzugsweise weist das Autofokus-System eine Objekterkennung auf. Damit kann der Fokuslauf zum Beispiel durch einen Trigger über einen Touchscreen ausgelöst werden. Durch den Trigger werden die Adressbereiche, die ein Objekt einnimmt, eindeutig an den Vergleich für die CCD-Kontraste weitergegeben. Vorzugsweise kann eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) mit den Adressen arbeiten, um das jeweilige Schärfemaximum zu bestimmen.The autofocus system preferably has an object recognition. Thus, the focus run can be triggered for example by a trigger via a touch screen. The trigger unambiguously passes the address ranges that an object occupies to the comparison for the CCD contrasts. Preferably, a fast Fourier transform (FFT) can work with the addresses to determine the respective sharpness maximum.

Es sind jedoch auch andere Verfahren als eine FFT verwendet werden. Es kommen insbesondere Verfahren in Frage, die eine Frequenzanalyse des Bildinhaltes vornehmen und zwar in vertikaler, sowie in horizontaler Richtung („Raumfrequenz-Spektrum”). Diese Verfahren werden z. B. auch in der Bildkompression verwendet. Ein mögliches Verfahren ist die Diskrete Cosinus Transformation (DCT), wie sie vom MPEG-2 Standard verwendet wird (z. B. für SDTV). Ein weiteres Verfahren ist eine Integer-Transformation, wie sie vom H.264 Standard verwendet wird (MPEG-4, Teil 10; z. B. für HDTV verwendet). Ein anderes Verfahren ist die Wavelet-Transformation, wie sie im Standard „D-Cinema” in „JPEG 2000” verwendet wird. Sie hat als Elementarfunktionen sog. Wavelets, d. h. abklingende Wellenfunktionen statt unendlich andauernde wie Sinus oder Cosinus der beiden erstgenannten Verfahren und reagiert daher besser auf begrenzte Objekte, d. h. mit weniger Artefakten.However, other methods than an FFT are used. There are in particular methods in question, make a frequency analysis of the image content in the vertical, as well as in the horizontal direction ("spatial frequency spectrum"). These methods are z. B. also used in image compression. One possible method is Discrete Cosine Transformation (DCT), as used by the MPEG-2 standard (eg for SDTV). Another method is an integer transform as used by the H.264 standard (MPEG-4, part 10, eg used for HDTV). Another method is the wavelet transform as used in the "D-Cinema" standard in "JPEG 2000". It has elemental functions called wavelets, d. H. evanescent wave functions instead of infinite duration like sine or cosine of the first two mentioned methods and therefore responds better to limited objects, i. H. with fewer artifacts.

In modernen Kameras wird die Fokussierung häufig über Software erzielt. So kann z. B. ein Programm oder eine sogenannte Firmware verwendet werden, um die Kamera oder auch nur einzelne Funktionen zu steuern. Alle in dieser Patentanmeldung offenbarten Aspekte können daher auch als Software implementiert werden.In modern cameras, focusing is often achieved through software. So z. As a program or a so-called firmware can be used to control the camera or even individual functions. All aspects disclosed in this patent application can therefore also be implemented as software.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2001/0026324 A1 [0004]
US 2008/0095523 A1 [0007]
DE 68914712 T2 [0011]
US 2009/0146045 A1 [0012]

Claims

Contraption ( 100 ) for automatically focusing a camera by means of contrast sensitivity, comprising: a) a first CCD sensor ( 115 ) for determining a sharpness maximum of the camera; b) a second CCD sensor ( 120 ) for determining the sharpness maximum of the camera; c) a third CCD sensor ( 125 ) for determining the sharpness maximum of the camera; d) a memory for storing the sharpness maximum; e) the device ( 100 ) is formed between at least two of the three CCD sensors ( 115 . 120 . 125 ) to determine a sharpness gradient; and f) a focus motor ( 140 ), which has a lens system ( 110 ) shifts in the direction of the sharpness gradient until an object ( 105 ) on the second CCD sensor ( 120 ) is focused or the first ( 115 ) and the third CCD sensor ( 125 ) have the same contrast value.

Contraption ( 100 ) according to claim 1, wherein the first ( 115 ) or the third CCD sensor ( 125 ) during the displacement of the lens system ( 110 ) measures the sharpness maximum and the device ( 100 ) is designed to store the measured sharpness maximum in the memory.

Contraption ( 100 ) according to claim 1 or 2, wherein the device ( 100 ), time-dependent contrast values of the CCD sensors ( 115 . 120 . 125 ) save.

Contraption ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein the first ( 115 ), the second ( 120 ) and the third CCD sensor ( 125 ) are calibrated with each other.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the sharpness gradient in the direction of the CCD sensor ( 115 . 125 ) with a lowest contrast value of the three CCD sensors ( 1115 . 120 . 125 ).

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the sharpness gradient is a direction of displacement of the lens system ( 110 ) by the focus motor ( 140 ) certainly.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the focus motor controls the displacement of the lens system ( 110 ) stops when the maximum focus of the first ( 115 ) or the third CCD sensor ( 125 ) occurs in the second CCD sensor.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the three CCD sensors ( 115 . 120 . 125 ) are arranged along an optical axis at an equidistant distance from each other.

Contraption ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein a partially transmissive mirror ( 130 ) Beam paths for the three CCD sensors ( 115 . 120 . 125 ) generated.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, further comprising an object recognition.

Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the sharpness maximum and the contrast values are determined with a fast Fourier transformation.