DE2821722C2

DE2821722C2 - Einrichtung zur automatischen oder halbautomatischen Scharfeinstellung der Abbildung eines Gegenstandes auf eine Bildebene

Info

Publication number: DE2821722C2
Application number: DE19782821722
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. 8000 München Lüder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1981-09-17
Also published as: GB2021894B; DE2821722A1; JPS54153029A; GB2021894A; FR2426272A1; FR2426272B1

Description

Einrichtung zur automatischen oder halbautomatischen Scharfeinstellung der Abbildung eines Gegenstandes auf eine Bildebene.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen oder halbautomatischen Scharfeinstellung der Abbildung eines Gegenstandes auf eirie Bildebene, Wobei die Abbildung über ein Objektiv gewonnen wird Und das Bild oder ein Ausschnitt des Bildes durch ein Paar Von spiegelbildlich zueinander angeordneten Prismen auf mindestens ein Paar von CTD-(Charge-Transfer'Device)-Bildsensören, die mit derselben Taktfrequenz ausgelesen werden, projiziert wird und indem die Ausgangssignale der Sensoren einem Differenzverstärker zugeleitet werden, dessen Ausgangssignal übe;· einen Integrator einer Anzeige bzw. einer Einstellvorrichtung zugeführt wird.

·> Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 27 22 804 bekannt. Dabei erfolgt die Projektion mit Hilfe zweier keilförmiger Prismen, die nach dem Prinzip des Schnittbild-Entfernungsmessers arbei'en.

Weiterhin ist aus der DE-OS 2156 517 eine U) Einrichtung zur Bestimmung der relativen Lage der Ebene maximaler Amplitude einer Ortsfrequenz bekannt, bei der diametrale Partien eines das Objektiv passierenden Strahlenbündels verschiedenen Fotoempfängern zugeleitet werden. Dies geschieht mit Hilfe ■ϊ korrelierender Gitter.

Die beiden bekannten Einrichtungen gewährleisten aber nicht, daß bei Signalbildung in der Schärfeebene die hohen Ortsfrequenzen des Bildinhalts hervorgehoben werden.

2(> Weiterhin ist aus der Zeitschrift »Elector«. September/Oktober 1970, Seiten 321 bis 326, das Prinzip des Eimerketten-Speichers bekannt, ohne daß dort allerdings ein Bezug auf eine Entfernungsmessung bzw. Scharfeinstellung der Abbildung eines Gegenstandes r> auf eine Bildebene angeführt ist.

Aus der Zeitschrift »Electronics« (10. November 1977, Seiten 40 ff) \st eine Anordnung zur automatischen Entfernungseinstellung mit Hilfe von Fotodioden und einer elektronischen Schaltung bekannt. Die bekannte Vi Anordnung arbeitet nach dem Winkelmeßverfahren wobei zwei getrennte Bilder des Gegenstandes mit Hilfe von Spiegeln auf zwei flächenhafte Anordnungen von Fotodioden projiziert wird. Mit Hilfe eines kleinen Motors wird das Objektiv und einer der Spiegel solange r. bewegt, bis die mittlere Helligkeit von einander entsprechender Fotodioden übereinstimmt.

Die bekannte Anordnung stellt hohe Anforderungen an die Genauigkeit der elektronischen Schaltung und kann ferner z. B. in Kameras mi; Spiegelreflexsuchern ι» nicht eingesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein? Einrichtung anzugeben, mit deren Hilfe bei Signalbildung in der Schärfeebene die hohen Ortsfrequenzen des Bildinhalts hervorgehoben werden.

4i Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Prismen jeweils Mikroprismenraster vorgesehen und jedem CTD-Bildsensor-Paar zwei spiegelbildlich angeordneten Mikroprismenraster zu-'·» geordnet sind.

Vorteilhafte Ausgestallungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Vorteile der Erfindung werden an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. In der dazugehören-' >> den Zeichnung zeigt

Fig 1 die Anordnung eines Mikroprismenraster-Paares.

Fig. 2 eine Ausführungsform zur Entfernungsmessung.

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform zur Entfernungsmessung,

F i g, 4 eine Schaltungsanordnung eines Filters gemäß F ί g. 3 und

Fig.5 eine Weitere Ausführungsform mit mehreren Bildsensor*Paaren.

In Fig.1 ist ein Ausschnitt aus einem Mikroprismen* raster-Paar dargestellt, welches aus zwei Reihen von spiegelbildlich und parallel zueinander angeordneten

Mikroprismenrastem 1 und 2 besteht. Das Abbild des scharf einzustellenden Gegenstandes wird einmal über das Mikroprismenraster 1 und zum anderen über das spiegelbildlich dazu angeordnete Mikroprismenraster 2 auf zwei in der Figur nicht dargestellte CTD-Bildsensoren projiziert. Durch die Mikroprismenraster sind die Abbildungen auf die Cl D-Bildsensoren nur dann zueinander ähnlich, wenn die richtige Scharfeinstellung am Objektiv vorgenommen wurde.

In der F- i g. 2 ist eine Ausführungsform einer Anordnung zur automatischen oder halbautomatischen Entfernungsmessung dargestellt. Die Abbildung des scharf einzustellenden Gegenstandes erfolgt mit Hilfe der in der Fig. 1 dargestellten Mikroprismenraster 1 und 2 auf die CTD-Bildsensoren CTD 1 und CTD 2. Die Bildsensoren CTD\ und CTD 2 werden mit derselben Taktfrequenz ί_Λ ausgelesen, die vom Taktgenerator 3 erzeugt wird. Die Auslesung erfolgt bevorzugt durch zwei parallele, vor Licht geschützte und in der F i g. 2 nicht dargestellte CTD-Verzögerungsketten.

Die Ausgangssignale der Bildsensoren CTD 1 und CTD 2 werden dem Differenzverstärker 4 zugeleitet, welchem ein Integrator 5 nachgeschaltel ist. Die Auswertung des Ausgangssignales erfolgt entweder halbautomatisch durch Anzeige und manuelle Nachführung der Entfernungseinstellung oder vollautomatisch mit einer Einstellvorrichtung, welche den Abstand des Objektives bzw. eines Teiles des Objektives von der Bildebne so lange ändert, bis die Helligkeitsdifferenz der von den Sensoren CTD 1 und CTD 2 gelieferten Signale ein Minimum wird. In diesem Fall ist die Entfernung richtig eingestellt, da auf den Sensoren CTD 1 und CTD2 über die in der Fig. 1 dargestellten Mikroprismenraster 1 und 2 der nahezu gleiche Bildausschnitt abgebildet wird. Bei vollautomatischer Einstellung wird, z. B. mit der Einstellung auf die kürzeste Entfernung beginnend, auf das erste Minimum eingestellt und dieses gegebenenfalls nachgeregelt.

In der Fig. 2 ist weiterhin dargestellt, daß eine Verstärkungsregelung für das Bildsignal durch eine Änderung der Taktfrequenz erfolgt, welche mit zunehmender Beleuchtungsstärke erhöht wird. Zu diesem Zweck sind die Ausgänge der Sensoren CTD 1 und CTD 2 mit dem Taktgenerator 3 verbunden. Die Verstärkungsregelung reduziert die Anforderungen an die Dynamik der nachfdgenden Auswerteelektronik.

Das Differenzsignal wird entweder über eine oder mehrere Zeilenperioden integriert, das integral erreicht sein Minimum bei richtiger Entfernungseinstellung.

•\ In Fig.3 ist eine weitere Ausführungsform einer Anordnung zur automatischen Entfernungsmessung dargestellt. Bei dieser Anordnung werden die Ausgangssignale der Sensoren CTDI und CTD 2 über zwei identische CTD-Filter 6 und 7 dem Differenzverstärker

Hi 4 zugeleitet. Die Filter 6 und 7 besitzen dieselbe Taktfrequenz /"., wie die Sensoren CTD 1 und CTD 2. Bei dieser Ausführungsform wird die Selektivität erhöht, d. h., das Minimum des Ausgangssignals des Integrators schärfer. Vorteilhaft ist die Filterung des Bildsignals

π durch CTD-Filter insofern, daß die Änderung der Taktfrequenz ί_Λ invariant für die Filterfunktion bezüglich derOrisfrequenz des Bildes ist.

In Fig.4 ist eine Ausführungiform des Filters 6 gemäß der F i g. 3 dargestellt. Der F i g. 4 ist zu

2» entnehmen, daß das CTD-Filter ein Differenzierglied darstellt, das eine Differenzverst·" 'cerstufe 8 und ein CTD-Verzögcrüngselement 9 enthält.

Das Filter 7 gemäß Fig.3 ist in gleicher Weise aufgebaut.

2¹, Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform mit mehreren Bildsensor-Paaren CTD 11 und CTD 12 bzw. CTD 21 und CTD 22. Die Ausgangssignale dieser Bildsensoren werden über CTD-Filter (Aufbau gemäß F i g. 4) bestehend aus CTD-Verzögerungselementen 10

in bis 13, dem Differenzverstärker 4 zugeleitet und gemeinsam verarbeitet. Die Anordnung der Bildsensor-Paare CTDIl, CTD 12 und CTD21, CTD22 kann parallel oder nicht parallel zueinander sein. Wenn die Bildsensor-Paare in verschiedenen Winkeln angeordnet

s^r. sind, so wird die Zanl der Nebenminima vermindert und das Hauptminimum ausgeprägter. Jedem CTD-Bildsensor-Paar sind zwei spiegelbildlich angeordnete Mikroprismenraster gemäß Bild 1 zugeordnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erf'mdungsgemäße Vorrichtung eignen sich insbesondere beim Einsatz in Kameras mit Spiegelreflexsuchern sowie in •i-lameras mit langer Brennweite bzw. großer Lichtstärke, sowie bei Film- und Videokameras bei der Aufnahme beweglicher Objekte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur automatischen oder halbautomatischen Scharfeinstellung dtr Abbildung eines Gegenstandes auf eine Bildebene, wobei die Abbildung über ein Objektiv gewonnen wird und das Bild oder ein Ausschnitt des Bildes durch ein Paar von spiegelbildlich zueinander angeordneten Prismen auf mindestens ein Paar von CTD-Bildsensoren, die mit derselben Taktfrequenz ausgelesen werden, projiziert wird und indem die Ausgangssignale der Sensoren einem Differenzverstärker zugeleitet werden, dessen Ausgangssignal über einen Integrator einer Anzeige bzw. Einstellvorrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Prismen jeweils Mikroprismenraster (1, 2) vorgesehen und jedem CTD-Bildsei.sor-Paar (CTDi, CTD2: CTDiI, CTD 12, CTD21, CTD22) zwei spiegelbi.Mlich angeordnete Mikroprismenraster (1, 2) zugeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildsensoren (CTDi, CTD2-, CTD i i, CTD 12, CTD 21, CTD 22) eines Paares eng benachbart sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehreie Paare von Bildsensoren (CTDl, CTD2; CTDU, CTD 12, CTD21, CTD 22) parallel zueinander angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurcn gekennzeichnet, daß mehrere Paare von parallel zueinandei angeordneten Bildsensoren ('CTD 1, CTD 2; CTD 11, CT.9 12, CTD 21, CTD 22) vorgesehen und die Paare (CTD 1, CTD 2; CTD 11. CTD 12. CTD 21. CTD 22) nicht parall i zueinander angeordnet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Bildsensoren CCTDl, CTD2; CTDIl, CTD 12. CTD2i. CTD22) über CTD-Fiiter (6, 7; 10, 11, 12, 13) dem Differenzverstärker zugeleitet werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die CTD-Filter (6, 7; 10,11,12,13) mit derselben Frequenz wie die Sensoren (CTDi, CTD 2; CTD 11. CTD 12, CTD 21. CTD 22) getaktet werden.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz, mit der die Bildsensoren (CTDi, CTD2-, CTDIl. CTD 12, CTDZi, CTD22) ausgelesen werden, in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke geändert wird.