DE2828831B2 - Automatische Fokussiereinrichtung - Google Patents
Automatische FokussiereinrichtungInfo
- Publication number
- DE2828831B2 DE2828831B2 DE2828831A DE2828831A DE2828831B2 DE 2828831 B2 DE2828831 B2 DE 2828831B2 DE 2828831 A DE2828831 A DE 2828831A DE 2828831 A DE2828831 A DE 2828831A DE 2828831 B2 DE2828831 B2 DE 2828831B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- lens
- brightness
- signal
- picture elements
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
- G01C3/32—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders by focusing the object, e.g. on a ground glass screen
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Focusing (AREA)
Description
1. eine Einrichtung (2) zur Gewinnung von m (nj>3) Helligkeitswerten einer Gruppe von m
jeweils zueinander benachbarten Bildelementen,
2. eine Einrichtung (20, 22, 24), die für eine |J
bestimmte Anzahl (N) von Gruppen von Bildelementen jeweils die Differenz [m— l)ter
Ordnung (Xn) Aer Helligkeitswerte jeder Gruppe
berechnet,
3. einejEJarichtung (5) zur Berechnung von
Υ(α)=ΣΧρΑα) und von Y(b) =
η "
wobei die Argumente (a% (b) unterschiedliche Stellungen der Einrichtung zur Gewinnung der 2d
Helligkeitswerte relativ zu der Fokussierebene der Optik (1,41) bezeichnen und die Potenz ρ
eine ganze Zahl ungleich 0 bezeichnet,
4. eine Einrichtung (49) zur Berechnung des Schärfesignals Z= Y(a)- Y(b).
2. Automatische Fokussiereinrichtung mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Schärfesignals aus
den photoelektrisch ermittelten Helligkeitswerten von Bildelementen, mit weld· m eine Einrichtung
zum Bewegen des Fokussierglieds einer Optik angesteuert wird, bis das Schärfesignal ein Maximum
erreicht, gekennzeichnet durch
1. eine Einrichtung (2) zur Gewinnung von m (ms3) Helligkeitswerten einer Gruppe von m
jeweils zueinander benachbarten Bildelementen,
2. eine Einrichtung (4,4'), die für eine bestimmte
Anzahl (N) von Gruppen von Bildelementen jeweils die Differenzen (m-l)ter Ordnung
(XJa)) und (XJb)) der Helligkeitswerte jeder Gruppe berechnet, wobei die Argumente (α), (b)
unterschiedliche Stellungen der Einrichtuni; zur Gewinnung der Helligkeitswerte relativ zu der
Fokussierebene der Optik (41) bezeichnen,
3. eine Einrichtung (70) zur Berechnung von
- XJb)\y
30
Dn -
wobei die Potenz ρ eine ganze Zahl ungleich 0 bezeichnet,
4. eine Einrichtung (5) zur Berechnung des Schärfesignals
60
3. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtuni; zur
Gewinnung von Helligkeitswerten ein einziger Lichtempfänger vorgesehen ist, der so angeordnet
ist, daß er zwischen zwei Stellungen vor und hinter der vorherbestimmten Fokussierebene (45) schwingen
kann.
4. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtung zur
Gewinnung von Helligkeitswerten zwei Lichtempfänger (2,2') vorgesehen sind, die vor bzw. hinter der
vorherbestimmten Fokussierebene (45) angeordnet sind.
5. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtempfänger
eine Vidikonkamera, eine Ladungskopplungsvorrichtung, eine Photodiodenanordnung oifsr solche
mit vorgeschalteter mechanischer Abtastvorrichtung, wie Lochabtaster oder Drehspiegel, vorgesehen
ist
6. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Lichtempfänger (2) mit
Hilfe eines Oszillators (47), z. B. eines Piezooszillators oder einer Schwingspule, in Schwingungen
versetzbar ist
Die Erfindung betrifft eine automatische Fokussiereinrichtung für Photoapparate, Kameras, Mikroskope
u. dgL nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, mit der die Fokussierebene eines Objektivs selbsttätig scharf
eingestellt werden kann.
Es sind schoQ verschiedene Einrichtungen zum Scharfeinstellen von Photoapparaten, Kameras, Mikroskopen
u. dgL vorgeschlagen worden. Bei allen bekannten
Vorrichtungen wird ein von einem Objektiv auf einem Schirm geschaffenes Bild ganz oder teilweise in
eine Anzahl von Bildelementen zerlegt und Information, wie die Helligkeit dieser Bildelemente benutzt, um den
Brennpunkt der Linse einzustellen. Die herkömmlichen Vorrichtungen weisen folglich Einrichtungen zum
Zerlegen des Bildes in Bildelemente und Einrichtungen zum Weiterverarbeiten der von jedem Bildelement
erhaltenen Information auf. Die nötigen Rechenvorgänge oder Weiterverarbeitungen sind vom Inhalt her
entweder zu komplex oder zu einfach, um die Fokussierebene des Objektivs einzustellen. Eine der
bekannten Vorrichtungen sieht z.B. vor, analoge, digitale oder hybride Operationen vorzunehmen, die zu
komplex sind, um den Brennpunkt der Linse exakt einzustellen. Bei einer anderen herkömmlichen Vorrichtung
sind die Rechenvorgänge zu einfach, um den Brennpunkt der Linse exakt einzustellen. Bei wieder
einer anderen bekannten Vorrichtung werden die Rechenvorgänge auf der Basis der Fourierschen
Transformation oder Variation vorgenommen, so daß diese bekannte Vorrichtung einen komplizierten Aufbau
hat Das alles zeigt, daß sich beim Erhalt von information, die zum Scharfeinstellen des Objektivs auf
der Basis der Bildelemente benötigt wird, das Problem stellt, wie die Weiterverarbeitung der von jedem
Bildelement empfangenen Information zur Schaffung eines Bildformsignals vorgenommen werden soll.
Der in den Patentansprüchen 1 und 2 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
automatische Fokussiereinrichtung für Photoapparate, Kameras, Mikroskope und dergleichen zu schaffen, mit
der das Objektiv mit Hilfe einer einfachen Rechenschaltung noch exakter als bisher scharf eingestellt werden
kann.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
3 bis 6 angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert
F i g. 1 ein Blockdiagramm des Grundaufbaus einer
automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung,
F i g. 2A eine Skizze eines in F i g. 1 enthaltenen Lichtempfängers 2 und eine Anzahl von Bildelementen
entsprechender Helligkeit,
Fig.2B eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen Helligkeit und Bildelementposition,
Fig. 3 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Teils ι ο
der in F i g. 1 gezeigten Schaltungselemente,
Fig.4 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer automatischen Fokussiereinrichtung gemäß
der Erfindung,
Fig.5A, 5B und 5C Skizzen zur Erläuterung der
Arbeitsweise des in Fig.4 gezeigten Ausführungsbeispiels,
Fig.6A und 6B graphische Darstellungen zur
Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig.4 gezeigten Ausführungsbeispiels,
Fig.7 ein Blockdiagramm des Aufbaus von Teilen
des in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels,
Fig.8 ein Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels einer automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung,
Fig.9 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels einer automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung,
F i g. iOA und 1OB graphische Darstellungen zur Erläuterung, wie Bildformsignale mit Hilfe einer
automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung erhalten werden.
In Fig. 1 ist in Form eines Blockdiagramms der Grundaufbau einer automatischen Fokussiereinrichtung
gemäß der Erfindung gezeigt Dabei erhält eine Optik 1 Licht von einem hier nicht gezeigten Objekt und bildet
eine Abbildung des Objekts auf einem Lichtempfänger 2.
Der Lichtempfänger 2 hat die Aufgabe, das Bild in Helligkeitswerte oder -informationen von Bildelementen umzuwandeln und diese Helligkeitsinformation an
seinem Ausgang bereitzustellen. Als Lichtempfänger 2 eignet sich eine Vidikonkamera, eine Ladungskopplungsvorrichtung, eine Photodiodenanordnung (bei der
die Photodioden beliebig angeordnet sein können), eine mechanische Abtastvorrichtung, ?.. B. ein Lochabtaster,
ein Drehspiegel od. dgl. Die Helligkeitsinfonnation der Bildelemente, die auf diese Weise erhalten wird, wird
nacheinander an einen mit Schieberegistern ausgerüsteten Bildelementverteüer 3 gegeben. Die Schieberegister
des Bildelementverteilers geben die Helligkeitsinformation der m einander benachbarten Bildelemente
nacheinander und parallel zueinander an eine Operationsschaltung 4 für die lokale Helligkeit ab. In dieser
Operationsscha'tung 4 für die lokale Helligkeit wird die Helligkeitsänderung weiterverarbeitet und dann abgegeben, d. h. es wird die Glätte des Kontrastes in bezug
auf m einander benachbarte Bildelemente geliefert Das erhaltene Ergebnis wird an einen Akkumulator 5
angelegt, der das Ergebnis in bezug auf m benachbarte
Bildelemente akkumuliert Daraufhin wird die Optik 1 automatisch betätigt, um den Maximalwert des akkumulierten Rechenwerts zu erhalten.
Bei dieser automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung ergibt sich die Schwierigkeit, wie die
von jedem Bildelcment erhaltene Information, d. h. die Helligkeitsinformation jedes Bildelements, weiterverarbeitet werden solL Der wichtigste Aspekt besteht darin,
mit Hilf« der Art der erhaltenen Helligkeitsinformation den Zeitpunkt festzulegen, in dem die Scharfeinstellung
beendet >st
Gemäß der Erfindung wird ein Bild als scharfeingestellt betrachtet wenn die Änderung der Helligkeit in
jedem l^mkt des Bildes klein wird. Deshalb wird
erfindungsgemäß die Helligkeit von m benachbarten Bildelementen ausgenutzt und die Differenz der
(/73- l)ten Ordnung erhalten. Es wird davon ausgegangen, daß das Bild scharfeingestellt ist, wenn die Summe
der absoluten Werte der obengenannten (/n— l)tcn
Differenz, die Summe der (/n-l)ten Differenz zum
Quadrat erhoben, oder die Summe der (m-l)'«1
Differenz kubiert groß wird. Daraufhin wird die Optik 1
betätigt, um ihre Linsenstellung zu andern. Dann wird
die obengenannte Summe in bezug auf entsprechende Linsenstellungen ermittelt und das Bild als scharfeingestellt beitrachtet wenn die Linse diejenige Stellung
einnimmt, bei der die obengenannte Summe den Maximalwert hat
Wie Fig.2A zeigt wird z.E die entsprechende
Helligkeit aller BQdeiemente mit x\, χ ... x„-\, χΛ χπ+\
...xn bezeichnet wobei die Helligkeit benachbarter Bildelemente durch die fortlaufenden numerischen
Suffixe gekennzeichnet ist Wenn m=3, d.h. wenn die
Helligkeiten xa-u xB und xB+i (n=l,.., N) von drei
benachbarten Bildelementen einander zugeordnet weiterverarbeitet werden, wird zunächst ein absoluter
Wert Xu der Differenz zweiter Ordnung der Helligkeit
um das /i'c Bildelement wie folgt erhalten
X1, = |x„_, -2x„ + x„+1| (1)
In ähnlicher Weise wird Xn in bezug auf jedes π
erhalten, und die Summe Yvon Xn in bezug auf jedes π
ergibt sich wie folgt:
Y = Σ
ρ Φ 0
Die durch die Gleichung (1) erhaltene Differenz zweiter Ordnung soll die Glätte der Änderung der
Position der Helligkeit des Bildes darstellen. Wenn z. B. Jrn-I, χ* Jrn+I auf einer geraden Linie in einer
graphischen Darstellung angeordnet sind, bei der χ auf
der Ordinate als Funktion von η auf der Abszisse eingetragen ist, dann wird Xn Null. Je mehr x„
verschoben wird, um so größer wird der Wert für Xn.
Die Tatsache, daß die durch die Gleichung (2) festgelegte Summe Y von Xn groß ist, ist also so
aufzufassen, daß die Änderung der Position der Helligkeit des Bildes rieht glatt ist
Wenn /n-4, d. h. wenn die Helligkeit Xn-1, Xn Xn+1 und
Xn+2 (λ»« 1,.., N) von vier benachbarten Bildelementen
einander zugeordnet weiterverarbeitet wird, läßt sich ein absO'luter Wert der Differenz dritter Ordnung der
Helligkeit um das /1" Bildelement gemäß folgender
Gleichung erhalten:
Wenn man gemäß der Gleichung (*) die Summe Y
dieser Xn errechnet, dann zeigt eine um so größere
Summe Y an, daß die Glätte der Bildhelligkeit um so geringer ist Das bedeutet, mit anderen Worten, daß das
Bild als scharfeingestellt betrachtet wird.
ten in gegenseitiger Zuordnung weiterverarbeitet wird, kann man in ähnlicher Weise einen absoluten Wert der
Differenz der (m- l)len Ordnung der Helligkeit um das
n" Bildelement gemäß folgender Gleichung erhalten:
wobei
(m I)!
A Mm I A)!
Y =v Vx
η [
kann anstelle der Gleichung (2) angewendet werden. Es können auch andere beliebige Maßnahmen getroffen
werden, um das optimale Signal zur Feststellung der Brennpunktpositionen zu erhalten. Es können alle oder
nur ein Bereich der die Bildoberfläche darstellenden Bildelemente verarbeitet werden.
F i g. 3 zeigt den Aufbau eines Ausfuhrungsbeispiels der in F i g. 1 gezeigten Operationsschaltung 4 für die
lokale Helligkeit, wenn m=3. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Bildelementverteiler 3 die Aufgabe, als
Analogsignal drei benachbarte Bildelementsignale parallel zueinander an die Operationsschaltung 4 für die
lokale Helligkeit gemäß Fig.3 zu liefern. Von den an
Eingangsklemmen 20 anliegenden Helligkeitssignalen xr-u Xn und x„ ^i wird das Helligkeitssignal xn mit Hilfe
eines Verstärkers 21 auf 2 x„ verstärkt und in seiner Polarität auf — 2 x„ umgekehrt. Dann erfolgt in einer
Additionsschaltung 22 eine Berechnung
(x„-i— 2x„ + x„+ 1), um ein analoges Signal Xn zu
erhalten. Dies analoge Signal Xn wird mit Hilfe eines
Analog-Digital-Wandlers 23 in ein digitales Signal umgewandelt In diesem digitalen Signal ist die negative
Zahl durch Komplement ausgedrückt Dies digitale Signal wird an eine Operationsschaltung 24 für den
absoluten Wert angelegt, die an ihrer Ausgangsklemme 25 ein Digitalsignal wie folgt abgibt
Welcher Ordnung die zum Scharfeinstellen angewandte Differenz vorzugsweise ist hängt von einem
weiter unten beschriebenen Akkumulierverfahren ab. Vorzugsweise wird die Differenz jedoch in derjenigen
Ordnung gewählt, die für den in Frage stehenden Zweck optimal ist.
Um bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Summe X für Xn in bezug auf jedes η zu erhalten,
wird das Xn in bezug auf jedes π einfach gemäß
Gleichung (2) addiert Wenn davon ausgegangen wird, daß das'Bild scharfeingestellt ist wenn die Glätte der
Änderung der Helligkeit in einem Bereich des Bildes außerordentlich klein ist, können anstelle der Gleichung
(2) die folgenden Gleichungen
Y
- Σ Xl
l5>
V = ΣΧη (6>
Y
= Σ X4*
<7>
angewandt werden und die Summe Kvon
V2 γ) y-·»
^n- Λ η · Λ η -
usw. in bezug auf jedes η erhalten werden. Die Optik
kann dann so betätigt werden, daß diese Summe Kvon
γΐ γ\ ν·*
Λ „ , Λ „ . Λ „
usw. groß wird. Gemäß einer Alternativlösung kann auch einer der Bildelementpositionen mehr Einfluß
gegeben werden als den anderen oder
Γ.7
Das der Operationsschaltung 24 für den absoluten Wert zugeführte Signal gelangt also in eine Positiv-Negativ-Diskriminierschaltung 26, eine Komplementierschaltung 27 und ein Gatter 28. Wenn das Signal eine positive
ι·> Zahl darstellt, gibt die Positiv-Negativ-Diskriminierschaltung 26 ein Ausgangssignal von hohem Pegel ab,
welches das Gatter 28 öffnet und ein Gatter 29 schließt. Folglich gelangt das Signal durch das Gatter 28 zur
.χι Zahl bedeutet (dargestellt durch Komplement von 2)
gibt die Positiv-Negativ-Diskriminierschaltung 26 ein Ausgangssignal von niedrigem Pegel ab, welches das
Gatter 29 öffnet und das Gatter 28 schließt. Zusätzlich kommt von der Komplementierschaltung 27 ein
2; Komplement und Umkehrzeichen. Der Ausgang der Komplementierschaltung 27 mit umgekehrtem Vorzeichen gelangt durch das Gatter 29 zur Ausgangsklemme
25. So ei.i< das digitale Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 23 seinen absoluten Wert, und das
in digitale Signal entsprechend dem absoluten Wert
Ixn-I- 2x„+xr-11
erscheint an der Ausgangsklemme 25.
In F i g. 4 ist der Aufbau eines Ausführungsbeispiels
r, einer automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der
Erfindung gezeigt Wenn z.B. m=3, arbeitet die erfindungsgemäße Einrichtung wie folgt. Licht von
einem Objekt 40 gelangt durch eine Linse 41, einen in geöffneter Stellung befindlichen Verschluß 43 auf einen
Film 44. Wenn der Brennpunkt der Linse 41 eingestellt wird, wird ein Strahlungsteiler 42 zwischen der Linse 41
und dem Verschluß 43 angeordnet Das Licht wird von diesem Strahlungsteiler 42 geteilt und das geteilte Licht
trifft auf den Lichtempfänger 2. Dieser Lichtempfänger
j 2 oszilliert geringfügig vor und hinter einer Position, die
dem Film 44 entspricht, d.h. einer vorherbestimmten
Brennebene, die mit dem Film 44 konjugiert ist
Aus F i g. 5A und 5B geht hervor, daß der Lichtempfänger 2 vor und hinter einer vorherbestimm
ten Brennebene 45 mit einer Amplitude Δχ zwischen
Positionen a und b schwingt In Fig.5A ist der
tatsächliche Brennpunkt 46 gegenüber einer vorherbestimmten Brennebene 45 nach hinten versetzt, während
er gemäß Fig.5C gegenüber der vorherbestimmten
Brennebene 45 nach vorn versetzt ist In Fig.5B ist
gezeigt wie der tatsächliche Brennpunkt 46 mit der vorherbestimmten Brennebene 45 zusammenfällt, was
bedeutet daß die Scharfeinstellung richtig erfolgt ist Um den Lichtempfänger 2 schwingen zu lassen, ist ein
Oszillator 47 z.B. in Form eines piezoelektrischen Oszillators, einer Schwingspule od. dgL vorgesehen.
Wie bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben, liegt der Ausgang des Lichtempfängers 2 über den
Bildelementverteiler 3 und die Operationsschaltung 4
es für die lokale Helligkeit an der Akkumulationsschaltung
5 an, die an ihrem Ausgang ein Signal K abgibt welches die Änderung der Position der Helligkeit des Bildes
darstellt mit anderen Worten die Glätte des Kontrastes.
In der Praxis ist mit dem Oszillator 47 und der Akkumulationsschaltung 5 eine Zeitgeberschaltung 48
gekoppelt, so daß die Akkumulationsschaltung 5 jedes Mal, wenn der Lichtempfänger 2 die obengenannte
Stellung a bzw. b erreicht, zwei Signale K* K* abgibt.
Diese beiden Signale Y„ Yb werden in einen Komparator bzw. eine Vergleichsschaltung 49 für die akkumulierten Werte eingegeben, um ein Signal Z- K*- Y, zu
erhalten. Das Signal Z liegt an einer Motorantriebseinrichtung 50 an, die einen Motor 51 veranlaßt die Linse
41 zu bewegen.
F i g. 6A zeigt das obengenannte Verhältnis zwischen den Signalen ΚΛ Kj, und einen Abstand zwischen der
Linse 41 und dem Lichtempfänger 2, d. h. eine Linsenposition, wobei das Signal Kauf der Ordinate und
die Linsenposition auf der Abszisse eingetragen ist.
In F i g. 6B ist das genannte Verhältnis zwischen dem Signal Z und dem Abstand zwischen der Linse 41 und
dem Lichtempfänger 2 dargestellt, wobei das Signal Z auf der Ordinate und die Linsenposition auf der
Abszisse eingetragen ist. In den Fig.6A und 6B entsprechen die Punkte A, B, C auf der Abszisse der
Linsenposition in Fig.5A, 5B bzw. 5C. Bei der in
F i g. 5A dargestellten Bedingung schwingt der Lichtempfänger 2 um den Punkt A gemäß F i g. 6A zwischen
Punkten a und b. und die Akkumulationsschaltung 5 liefert die Signale K4, Ki an die Vergleichsschaltung 49
für die akkumulierten Werte, die ihrerseits ein positives SignalZ„ = Y,- Kt,abgibt
Dieses positive Signal Za gelangt über die Motorantnebseinrichtung 50 an den Motor 51, der daraufhin so
in Umdrehung versetzt wird, daß die Linse 41 vom Lichtempfänger 2 getrennt wird. Wenn die Linse 41 die
in Fig.5B gezeigte Stellung erreicht ergibt sich Y,a Ki, wie durch den Punkt B in F i g. 6A angedeutet.
Infolgedessen stellt sich
Zb = Yb- Y. « 0
gemäß F i g. 6B ein, und die Linse 41 wird an der in F i g. 5B gezeigten Stellung angehalten.
Bei der in F i g. 5C gezeigten Bedingung schwingt der Lichtempfänger 2 um Punkt C gemäß F i g. 6A zwischen
Punkten a und b. In diesem Fall wird, wie durch Punkt C in Fig.6B angedeutet ein Signal Zc negativ. Dies
negative Signal Zc bewirkt daß die Linse 41 in solcher
Richtung bewegt wird, daß der Abstand zwischen der Linse 41 und dem Lichtempfänger 2 klein wird. Die
Linse 41 wird an der in Fig.5B gezeigten Stelle angehalten.
Die Linse 41 kann kontinuierlich oder stufenweise bewegbar sein. Bei stufenweiser Bewegung der Linse 41
kann das Signal Z für jede Stufe errechnet werden. Das Ausgangssignal Z der Vergleichsschaltung 49 für die
akkumulierten Werte kann an einen Meßanzeiger 52 gegeben werden, der die erfolgte Schärfeneinstellung
anzeigt
F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für Akkumulator und Komparator in Form einer Akkumulationsschaltung 5 und einer Vergleichsschaltung 49 für die
akkumulierten Werte. Wenn der Lichtempfänger 2 an der in F i g. 5A gezeigten Stelle ankommt, wird das drei
benachbarten Bildelementen entsprechende Signal Xn
welches
\xB-l-2xB+XB+t\
darstellt an eine Additionsschaltung 60 angelegt die
gleichfalls von einem Register 61 ein Signal erhält, welches folgenden Wert darstellt
in - ι
£ I .Vj1 , - 2X„ - .\kH |.
£ I .Vj1 , - 2X„ - .\kH |.
Der Addierer 60 addiert das Signal Xn zu dem zuletzt
genannten Signal zu einem Signal
Σ I.ν*-ι -2.Vi-.V1 + 11.
welches dann an das Register 61 angelegt wird. Dieser Rechenvorgang wird so oft wiederholt, wie es der
η Anzahl Bildelemente entspricht, um die Summe KfUrXn
zu erhalten. Dies Signal bzw. die Summe Y1 z. B. Y„ wird
in einem Speicherregister 62 für akkumulierte Werte
registriert.
1Ii Position b erreicht, wird die Summe Kj, im Speicherregister 62 für akkumulierte Werte registriert. Hierbei liegt
die Summe K1 an einem in der Vergleichsschaltung 49 für die akkumulierten Werte angeordneten Speicherregister 63 für akkumulierte Werte an. Die Summe Y, wird
.'"> von diesem Speicherregister 63 an eine Subtraktionsschaltung 64 abgegeben, an der gleichfalls die Summe
Yb anliegt. Die Subtraktionsschaltung 64 liefert das Signal Z= Ki,- ΚΛ welches an einen Digital-Analog-Wandler 65 abgegeben und in ein Analoges Signal
w umgewandelt wird. Dies analoge Signal wird dann an
die in F i g. 4 gezeigte Motorantriebseinrichtung 50 abgegeben.
Wie schon erwähnt, wird gemäß der Erfindung die Glätte in Form der Summe K der Änderung der
Bildhelligkeit bei jeder Linsenstellung ermittelt und die Linsenstellung so festgelegt, daß die Glätte entsprechend Keinen Maximalwert erreicht Um diese Idee in
die Praxis umzusetzen, wird die Änderung von Y wahrgenommen, wenn die Linsenstellung ganz gering
fügig geändert wird, um zu unterscheiden, bei welcher
Bewegungsrichtung der Linse der Wert von Y zunehmen kann. Wenn z. B. die Linse 41 bei der Position
A gemäß Fig.6A ankommt, stellt sich eine Neigung
Yb- Y. für K, d. h. eine Neigung ZA gemäß F i g. 6B ein,
und die Linse 41 wird entsprechend dieser Neigung Za
bewegt
Da es unter mechanischen Gesichtspunkten schwierig ist, die Linsenstellung geringfügig zu verschieben, um
die Neigung für den Wert K festzustellen, wird der
Lichtempfänger 2 durch Schwingungen geringfügig
bewegt um eine Wirkung zu erzielen, die äquivalent ist zu dem Effekt der sich bei Verstellung der Linsenposition ergibt
F i g. 8 zeigt den Aufbau eines weiteren Ausfuhrungs
beispiels einer automatischen Fokussiereinrichtung
gemäß der Erfindung. Dies Ausführungsbeispiel ähnelt in seinem Aufbau dem Ausführungsbeispiel gemäß
F i g. 4, jedoch sind hier anstelle des in F i g. 4 gezeigten einen schwingenden Lichtempfängers 2 zwei Lichtemp
fänger 2,2' vorgesehen. Diese beiden Lichtempfänger 2,
2' sind vor bzw. hinter der vorherbestimmten Brennebene in geringem Abstand voneinander angeordnet und
liefern zwei Signale K* Yb. Die den Bauelementen
gemäß F i g. 4 entsprechenden Teile sind in F i g. 8 mit
den gleichen Bezugszeichen mit oder ohne Apostroph
gekennzeichnet
Fig.9 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der
Erfindung. Dies Ausführungsbeispiel ähnelt in seinem Aufbau dem in Fig.8 gezeigten Ausführungsbeispiel.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.8 werden die von den beiden an Positionen entsprechend a, b gemäß
F i g. 5A angeordneten Lichtempfängern 2, 2' gelieferten Signale zum Errechnen der akkumulierten Werte
Yu Yb verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel
hingegen werden Xn und Xn', die von den Operationsschaltungen 4, 4' für die lokale Helligkeit geliefert
werden und sich auf die absoluten Werte
\x„-1 -2 x„-1 + Xn+ \\ bzw. \xn'_ ι - 2 xn' + x„' + 11
jedes Bildelements beziehen, unmittelbar an eine Subtraktionsschaltung 70 gegeben, um die Differenz
zwischen Xn und Xn' aufgrund des Unterschiedes
zwischen den Positionen a, b zu erhalten. Das entstehende Differenzsignal wird in die Akkumulationsschaltung 5 eingegeben, die den akkumulierten Wert
abgibt, der die Glätte des Kontrastes in bezug auf aiii: Bildelemente darstellt. Dies Ausführungsbeispiel ist also
in gewisser Hinsicht einfacher als das in F i g. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele beschränkt, sondern läßt sich in verschiedenster Hinsicht, z. B. im
Schaltungsaufbau, abwandeln. Beispielsweise können alle Operationen analog oder digital vorgenommen
werden.
Die Fig. 1OA und 1OB sind graphische Darstellungen
des Verhältnisses zwischen den Bildformsignalen und der Linsenposition. Sie sind anhand von Versuchsergebnissen mit einem Ausführungsbeispiel einer automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung
eingetragen. Die Kurve gemäß Fig. 1OA stellt eine Differenz erster Ordnung der Helligkeitsänderung an
zwei benachbarten Bildelementen dar, bei der ein akkumulierter Wert Y der absoluten Werte der
Differenz erster Ordnung in bezug auf alle Bildelemente
erhalten wurde und die Linse so bewegt wurde, daß der
akkumulierte Wert Y den Maximalwert erreichte. Die akkumulierten Werte Yund Zsind auf der Ordinate und
die Linsenposition ist auf der Abszisse eingetragen. Der -, Maßstab auf der Ordinate ist anhand des Maximalwertes für Kgenormt.
In der Kurve gemäß Fig. 1OB ist eine Differenz zweiter Ordnung der Änderung der Helligkeit von drei
benachbarten Bildelementen eingetragen. Hierzu wurde ίο ein aikkumulierter Wert Y der absoluten Werte der
Differenz zweiter Ordnung in bezug auf alle Bildelement« erhalten und die Linse so bewegt, daß der
akkumulierte Wert Y den Maximalbetrag erreichte. Ähnlich wie in Fig. 1OA sind die akkumulierten Werte
1) Kund Zauf der Ordinate und die Linsenposition auf der
Abszisse eingetragen.
erkennen, daß der akkumulierte Wert Kin der Nähe der
sanft ändert, d. h. Z= 0 ist sanft, so daß nicht klar ist, wo
eine korrekte Brennpunktposition ist.
Bei der graphischen Darstellung in Fig. 10B gemäß
der Erfindung hingegen ändert sich der akkumulierte Wert Kselbst in der Nähe der Position rasch, an der das
2) Objektiv scharfeingestellt ist, d. h. Z-Q ist. Folglich ist
es möglich, die Position genau festzustellen, bei der das Objektiv fokussiert ist. In den F i g. 1OA und 1OB ist die
Neigung der Änderung des akkumulierten Wertes Z durch gestrichelte Linien angedeutet. Der obengenann-
jo te Wert K ist in durchgezogener Linie eingetragen,
während die gestrichelten Linien dem obengenannten Wert — Zentsprechen.
Wie schon gesagt, läßt sich der wichtige Vorteil, daß die Fokussierebene des Objektivs mit großer Genauig-
jj keit eingestellt werden kann, erfindungsgemäß durch
Benutzung einer Einrichtung erzielen, die eine Differenz mindestens zweiter Ordnung der Helligkeitsänderung
bei m>3 liefert.
Claims (1)
1. Automatische Fokussiereinrichtung mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Schärfesignals aus
den photoelektrisch ermittelten Helligkeitswerten von Bildelementen, mit welchem eine Einrichtung
zum Bewegen des Fokussierglieds einer Optik angesteuert wird, bis das Schärfesignal ein Maximumerreicht,
gekennzeichnet durch
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7884977A JPS5413330A (en) | 1977-07-01 | 1977-07-01 | Automatic focus adjusting system |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2828831A1 DE2828831A1 (de) | 1979-01-18 |
DE2828831B2 true DE2828831B2 (de) | 1979-09-13 |
DE2828831C3 DE2828831C3 (de) | 1980-06-19 |
Family
ID=13673264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2828831A Expired DE2828831C3 (de) | 1977-07-01 | 1978-06-30 | Automatische Fokussiereinrichtung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4183642A (de) |
JP (1) | JPS5413330A (de) |
DE (1) | DE2828831C3 (de) |
GB (1) | GB2000655B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3510066C1 (de) * | 1985-03-20 | 1986-05-07 | Will Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Verfahren zur Fokussierung eines optischen Abbildungssystems sowie Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens |
DE3538406A1 (de) * | 1985-10-29 | 1987-04-30 | Will Wetzlar Gmbh | Eine auf elektronischer basis arbeitende recheneinrichtung |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4470676A (en) * | 1978-07-28 | 1984-09-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus detecting device |
JPS5529832A (en) * | 1978-08-23 | 1980-03-03 | Asahi Optical Co Ltd | Camera focus indicator |
JPS5557809A (en) * | 1978-10-24 | 1980-04-30 | Olympus Optical Co Ltd | Focusing detection system |
JPS5576312A (en) * | 1978-12-04 | 1980-06-09 | Canon Inc | Focus detecting system of image |
GB2047905B (en) * | 1979-02-13 | 1983-06-15 | Asahi Optical Co Ltd | Focus indicating device for a camera |
DE2910875C2 (de) * | 1979-03-20 | 1985-11-14 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe | Verfahren zur automatischen Scharfeinstellung |
US4298259A (en) * | 1979-08-27 | 1981-11-03 | Asaki Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Focus detecting device for photographic camera |
GB2195214B (en) * | 1980-12-10 | 1988-10-26 | Emi Ltd | Automatic focussing system for an optical system |
JPS58153327A (ja) * | 1982-03-08 | 1983-09-12 | Toshiba Corp | パタ−ン検査装置 |
US4615621A (en) * | 1982-04-02 | 1986-10-07 | Eaton Corporation | Auto-focus alignment and measurement system and method |
EP0099229A3 (de) * | 1982-07-08 | 1985-12-18 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Bildmesssystem |
US4521014A (en) * | 1982-09-30 | 1985-06-04 | Sitrick David H | Video game including user visual image |
JPH0616134B2 (ja) * | 1984-11-19 | 1994-03-02 | 東洋通信機株式会社 | カメラの自動焦点制御方法 |
US4645338A (en) * | 1985-04-26 | 1987-02-24 | International Business Machines Corporation | Optical system for focus correction for a lithographic tool |
FR2589253A1 (fr) * | 1985-10-28 | 1987-04-30 | Bioconcept Sarl | Dispositif pour la mise au point automatique d'un microscope |
US5291234A (en) * | 1987-02-04 | 1994-03-01 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Auto optical focus detecting device and eye direction detecting optical system |
US5327191A (en) * | 1987-06-11 | 1994-07-05 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Eye direction detecting apparatus |
US4814889A (en) * | 1987-10-07 | 1989-03-21 | General Electric Company | Automatic focussing system |
US4810091A (en) * | 1987-12-30 | 1989-03-07 | Hewlett-Packard Company | Apparatus and method for adjusting focus of a multi-element optical detector |
US4843413A (en) * | 1988-03-28 | 1989-06-27 | Eastman Kodak Company | System which uses threshold counts to achieve automatic focus |
US5083150A (en) * | 1989-03-03 | 1992-01-21 | Olympus Optical Co., Ltd. | Automatic focusing apparatus |
JP2787488B2 (ja) * | 1989-11-28 | 1998-08-20 | 旭光学工業株式会社 | 視線検出装置 |
US5260734A (en) * | 1989-11-30 | 1993-11-09 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Determining a direction in which an eye gazes |
JP2787491B2 (ja) * | 1989-12-07 | 1998-08-20 | 旭光学工業株式会社 | 視線検出装置 |
DE4039144A1 (de) * | 1989-12-07 | 1991-06-13 | Asahi Optical Co Ltd | Verfahren zum erfassen eines aenderungspunktes zwischen einem ersten und einem zweiten signalpegel |
JPH03194673A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 記号読取装置 |
DE4105003A1 (de) * | 1991-02-19 | 1992-08-20 | Hell Ag Linotype | Verfahren und einrichtung zur scharfeinstellung eines optischen abbildungs-systems |
DE4105001C2 (de) * | 1991-02-19 | 1995-03-23 | Hell Ag Linotype | Verfahren und Einrichtung zur Scharfeinstellung eines optischen Abbildungs-Systems |
DE4105002C2 (de) * | 1991-02-19 | 1995-03-23 | Hell Ag Linotype | Verfahren und Einrichtung zur Scharfeinstellung eines optischen Abbildungs-Systems |
JP3108697B2 (ja) * | 1991-04-25 | 2000-11-13 | 旭光学工業株式会社 | 焦点検出装置 |
FR2676837B1 (fr) * | 1991-05-20 | 1995-02-17 | Asahi Optical Co Ltd | Appareil de detection de mise au point. |
US5206498A (en) * | 1991-06-07 | 1993-04-27 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Focus detecting apparatus having variable power condenser lens |
JPH05154106A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-22 | Asahi Optical Co Ltd | 視線検出装置 |
GB2263175B (en) * | 1992-01-13 | 1995-02-15 | Asahi Optical Co Ltd | Eye direction detecting apparatus of camera view finder |
EP1171996B1 (de) * | 1998-11-25 | 2010-07-21 | Iridian Technologies, Inc. | Schnelles fokusbeurteilungssystem und -verfahren zur bilderfassung |
DE10018312C2 (de) * | 2000-04-13 | 2003-10-09 | Stn Atlas Elektronik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Fokussieren eines Bildes |
US7171054B2 (en) | 2003-05-01 | 2007-01-30 | Eastman Kodak Company | Scene-based method for determining focus |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4078171A (en) * | 1976-06-14 | 1978-03-07 | Honeywell Inc. | Digital auto focus |
-
1977
- 1977-07-01 JP JP7884977A patent/JPS5413330A/ja active Pending
-
1978
- 1978-06-29 GB GB7828337A patent/GB2000655B/en not_active Expired
- 1978-06-29 US US05/920,377 patent/US4183642A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-06-30 DE DE2828831A patent/DE2828831C3/de not_active Expired
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3510066C1 (de) * | 1985-03-20 | 1986-05-07 | Will Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Verfahren zur Fokussierung eines optischen Abbildungssystems sowie Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens |
DE3538406A1 (de) * | 1985-10-29 | 1987-04-30 | Will Wetzlar Gmbh | Eine auf elektronischer basis arbeitende recheneinrichtung |
WO1987002801A1 (en) | 1985-10-29 | 1987-05-07 | Will Wetzlar Gmbh | Electronic calculator |
EP0242388B1 (de) * | 1985-10-29 | 1991-04-10 | Illgen, Edgar Dipl.-Phys. | Schaltung zur fokussierung eines optischen abbildungssystems |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2828831C3 (de) | 1980-06-19 |
GB2000655A (en) | 1979-01-10 |
US4183642A (en) | 1980-01-15 |
DE2828831A1 (de) | 1979-01-18 |
GB2000655B (en) | 1982-03-03 |
JPS5413330A (en) | 1979-01-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2828831B2 (de) | Automatische Fokussiereinrichtung | |
DE3041098C2 (de) | Einrichtung zur Bestimmung der Scharfeinstellung eines optischen Systems auf einen Gegenstand | |
DE2639625C3 (de) | Automatische Scharfeinstelleinrichtung | |
DE3006244C2 (de) | Einrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung eines Objektivs auf einen Gegenstand | |
DE2551070C3 (de) | Verfahren zur automatischen Scharfeinstellung eines optischen Abbildungssystem | |
DE2514230B2 (de) | Kamera mit lichtelektrischem Wandler zur Ermittlung des Scharfeinstellzustands und zur Messung der Helligkeit eines aufzunehmenden Objekts | |
DE2513027A1 (de) | Automatische fokussiereinrichtung | |
DE2948752A1 (de) | Scharfeinstellungs-ermittlungssystem | |
DE2738804A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur automatischen belichtungssteuerung in einer kamera | |
DE2810501B2 (de) | Vorrichtung zur Ermittlung der Einstellung größter Bildschärfe von optischen Geräten | |
DE2944161C2 (de) | Vorrichtung zur Feststellung der Scharfeinstellung eines optischen Systems | |
DE3422852C3 (de) | Fokussiervorrichtung einer Kamera | |
EP1801618A2 (de) | Optoelektronische Vorrichtung | |
DE3305676A1 (de) | Vorrichtung zur schaerfeermittlung | |
DE2200664A1 (de) | Selbsttaetige fokussiervorrichtung | |
DE3049397C2 (de) | Automatische Scharfeinstellvorrichtung für eine Kamera | |
DE3004878C2 (de) | Einrichtung zur Bestimmung der Scharfeinstellung einer Kamera | |
DE2643199B2 (de) | Verfahren zur bildlichen Darstellung eines Beugungsbildes bei einem Durchstrahhings-Raster-Korpuskularstrahlmikroskop | |
DE2917203C2 (de) | Vorrichtung zur Ermittlung der Fokussierung einer Linse auf eine Soll-Schärfeebene | |
DE2636769B1 (de) | Vorrichtung zur messung der geschwindigkeit und/oder der bewegungsrichtung einer bildstruktur | |
DE3027015A1 (de) | Entfernungsmessrichtung | |
DE2838121C3 (de) | ||
DE2451352C3 (de) | Vorrichtung zum Scharfeinstellen eines optischen Systems | |
DE3824092C2 (de) | ||
DE2248977A1 (de) | System zum automatischen fokussieren eines gegenstands in einer kamera oder dergleichen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |