DE3240032C2

DE3240032C2 - Bildinformations-Prozeßrechnungs-Einrichtung

Info

Publication number: DE3240032C2
Application number: DE3240032A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Hachiouji Tokio/Tokyo Horikawa
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1982-10-26
Filing date: 1982-10-26
Publication date: 1985-08-29
Also published as: US4559645A; DE3240032A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bildinformationsprozeßrechnungseinrichtung, die einen Probenhalterungsschaltkreis, der in der Lage ist, nur die notwendigen Bilddaten zu halten, einen Bildinformationsprozeßrechnungskreis und einen zentralen Betätigungsschaltkreis aufweist, um die verschiedenen Probleme bezüglich der Zeiteinteilung bei der Entfernung nicht notwendiger Bilddaten zu beseitigen und die Anzahl der notwendigen Speicher vergleichsweise klein zu halten. Eine solche Bildinformationsprozeßrechnungseinrichtung kann zusammen mit einer Scharfstellungseinrichtung verwendet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildinformations-Prozeßrechnungs-Einrichtung mit einem ein Objektbild liefernden optischen Abbildungssystem, bei der verschiedene Abbildungen, insbesondere nacheinander, von einer in der Abbildungsposition angeordneten Speicher-Bildaufnahme-Einrichtung aufgenommen und die gespeicherten Bildsignale danach ausgewertet werden, wobei die Abbildung eines Objektes während eines im wesentlichen stationären Stadiums und während eines Übergangsstadiums zwischen im wesentlichen stationären Stadien erfolgen ki'.nn.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 27 17 531, insbesondere F i g. 7 und 8, bekannt

Eine Bildaufnahme-Einrichtung, von der gespeicherte Bildsignale abgenommen werden können, wird auch als Bild-Sensor bezeichnet. Die Auswertung kann z. B. dadurch erfolgen, daß der gegenseitige Unterschied der Bildsignale einer ersten Abbildung und einer zweiten Abbildung von benachbarten stationären Zuständen festgestellt und weiterverarbeitet wird. Eine solche Weiterverarbeitung kann bezwecken festzustellen, inwieweit eine Korrelation zwischen den Bildsignalen zweier Abbildungen vorliegt.

Untersuchungen, die zur Erfindung geführt haben, haben gezeigt, daß es wichtig ist, daß Bildsignale, die ausgewertet werden sollen, exakt zum gleichen Bild gehören. Das ist nicht gewährleistet im Übergangsstadium zwischen zwei stationären Stadien, sei es, daß es sich um wechselnde Abbildungen des gleichen Objektes, z. B. mittels einer rotierenden Blende, oder um eine Bewegung im Bild handelt.

Wenn verschiedene Abbildungen nacheinander in einen als Speicher-Biidabtastungseinrichtung oder als Voll-Aufnahmeeinrichtung ausgebildeten Bildsensor eingegeben werden, werden bei der fertigen Aufnahme, wenn sich die Bilder verändert haben, die Informationen vor der Änderung und nach der Änderung vermischt. Dies liegt darin begründet, daß die Speicher-Bildabtastungseinrichtungen kein momentanes Bild aufnehmen, sondern die Bilder stufenweise für eine feste Speicherzeit fest speichern. Daher ist es, um eine richtige Information zu erhalten, notwendig, die gespeicherten Bilder zu entfernen, wenn sich die Bilder vorübergehend ändern. In diesem Falle können die nicht notwendigen Abbildungen innerhalb des Prozeßsystems durch Anwendung entsprechender Software geändert werden, aber falls die Bildänderung mit hoher Geschwindigkeit oder unabhängig vom Prozeßsystem abläuft, ergeben sich große Nachteile. Das bedeutet, falls die Bildänderung unabhängig vom Prozeßsystem und mit hoher Geschwindigkeit verläuft, daß es notwendig ist, um die Daten der nicht notwendigen Abbildungen zu entfernen,

während einer Abtastung der Einzelbilder direkt nach einer Bildänderung einen vorzunehmen und die notwendigen Bilddaten anschließend zu erhalten. Wenn die Bilder mit Hilfe von Software verwertet werden sollen, ist es notwendig, sie mit dem Bildsensor mit einer Zeitzählung zu versehen. Außerdem, wenn eine Methode angewendet wird, bei der die nicht notwendigen Bilddaten entfernt werden, nachdem alle Bilder einschließlich der nicht notwendigen Bilder aufgenommen und gespeichert sind, ist eine Vielzahl von Speichern notwendig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine BiIdinformations-Prozeßrechnungs-Einrichtung zu schaffen, mit der für eine exakte Auswertung saubere, ungestörte Signale von Einzelbildern im stationären Stadium sichergestellt werden, wobei auch dann, wenn die Bildänderung unabhängig vom Prozeßsystem und mit hoher Geschwindigkeit verläuft, Störungen und Fehler in der Auswertung vermieden werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß wenn ein Übergangsstadium festgestellt wird, die in der Bildaufnahme-Einrichtung gespeicherten Bildsignale nicht zur Auswertung verwendet werden, und daß nur die Bildsignale für die Signalauswertung verwendet werden, die in der Bildaufnahme-Einrichtung gespeichert werden, während eines im wesentlichen stationären Stadiums, das beginnt, nachdem das stationäre Stadium festgestellt worden ist, und das endet, bevor das nächste Obergangsstadium festgestellt wird.

Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß aus der DE-OS 30 07 620 eine Röntgendiagnostik-Einrichtung für Durchleuchtung mit einer Bildverstärker-Fernsehkette bekannt ist, bei der bei stehenden Bildern eine geringe Röntgenstrahlen-Dosisleistung angewendet wird. Wenn bewegungskennzeichnende Helligkeitsunterschiede der Bildpunkte zweier aufeinanderfolgender Bilder festgestellt werden, wird die Rönigendosisleistung vergrößert, und zwar um so mehr, je größer die Helligkeitsunterschiede sind, wobei dann eine Mittelwertbildung bzw. Integration der Bildsignale nicht mehr erfolgt. Aufgabe ist es dabei, die Dosisbelastung des Patienten so lange erheblich zu reduzieren, wie Bewegungen im Bild nicht auftreten.

Eine Auswertung der erhaltenen Bildsignale, z. B. durch Feststellung einer Korrelation, für die die Signale eines Übergangsstr.diums störend s^in können, erfolgt nicht.

Aus einer JP-A2-Veröffentlichung Nr. 54-1 49 419 ist es weiter bekannt, von einem beweglichen Objekt ein ruhendes Bild auf einer foeichernden Bildaufnahmeeinheit herzustellen. Dabei werden nicht verschiedene Abbildungen aufgenommen nnd deren Bildsignale ausgewertet, sondern es wird von einem sich bewegenden Objekt in einer bestimmten Position entstehendes Bild hergestellt und zweidimensional abgetastet. Aus der DE-OS 30 01 588 ist weiter ein Digital-Videokorrelator bekannt, bei dem zwei Videosignale verglichen und der Korrelationsgrad bestimmt wird. Bei maximaler Korrelation kann ein Ausgangssignal, z. B. in einer Führungsanlage für Flugzeuge, Geschosse od. dgl., geliefert werden. Dabei werden nicht in einem optischen Abbildungssystem verschiedene Abbildungen aufgenommen und ausgewertet und in einem Obergangsstadium die Auswertung unterbrochen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die rJildinformations-Prozeßrechnungs-Einrichtung eine Spcir.her-Bildabtastungseinrichtung, einen Probenhalterungssreis, die mit dem Bildsensor verbunden ist und die Bildsignale vom Bildsensor festhalten kann und einen Bildinformations-Prozeßrechnungskreis auf, der mit dem Bildsensor und dem Probenhalterungskreis verbunden ist, und der Bildinformations-Prozeßrechnungskreis arbeitet in der Weise, daß die im Bildsensor gespeicherten Bildsignale, wenn ein Objekt, dessen Bild abgetastet wird, von einem Zustand in den anderen wechselt, entfernt werden, indem der Probenhalterungskreis in ein inoperatives Betriebsstadium geschaltet wird, wenn die Daten entnommen werden, daß aber die Bildsignale, die im Bildsensor gespeichert sind, nach Feststellung einer Stadiumsänderung bis zur Feststellung einer erneuten Stadiumsäiiderung festgehalten werden, indem der Probenhalterungskreis synchron mit der Datenaufnahme in seinen Betriebszustand geschaltet wird. Daher ist es nicht mehr notwendig, spezielle Zeitmessungen durchzuführen, und die Anzahl der notwendigen Speicher ist idein.

Die Bildinformations-Prozeßrechnungs-Einrichtung kann mit einem Tor-Schaltkreis versehen sein, der den Probenhalterungsschaltkreis inaktiv·;--:i

In der Zeichnung isi der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. IA und IB ein optisches Grundsystem einer Scharfstellungseinrichtung mit einer Bildinformarionsprozeßrcchnungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Darstellung,

Fig.2 ein Blockschaltbild mit dem elektrischen Schaltkreis der Bildinformationsprozeßrechnungseinrichtung,

F i g. 3 eine Lichtunterbrechungsplatte in einer schemaüschen Vorderansicht,

F i g. 4A bis 4D Lichtintensitätsstreuungen und Corelationen bei den Lichtsensor^n in grafischen Darstellungen,

Fig. JA bis 5G verschiedene Variable über der Zeit in grafischen Darstellungen,

F i g. 6 eine weitere Ausführungsform eines optischen Grundsystems, bei dem eine erfindungsgeinäße Bildinformationsverarbeitungseinrichtung verwendet wird, in einer schematischen Darstellung und

F ι g. 7 ein optisches System einer mikroskopischen Fotoeinrichtung, bei der die Ausführung nach Fig.2 angewendet wird.
Fig. IA und IB zeigen ein optisches Grundsystem einer Scharfstelleinrichtung mit der erfindungsgemäßen Bildinformationsprozeßrechnungseinrichtung. In

Fig. 1A und Fig. IB ist mit 1 eine Abbildungslinse, mit 2 eine Lichtunterbrechungsplatte, die drehbar um eine optische Achse O als Zentrum der oder in der Nähe der Pupille im vorderen Bereich der Linse angeordnet ist und die mit einer öffnung 2a, die im Inneren der Pupille angeordnet ist, versehen ist, und mit 3 ein Bildsensor b'szei-h.iet, der als Gesamtbildaufnahmeeinrichtung so in der Brennpunktsposition angeordnet ist, daß ein Bild Q in der Brennpuniasebene abgebildet wird, wobei dies auf dem Bildsensor 3 abgebildet wird, und scharf gestell: ist, und, wie in F i g. 1 dargestellt, wenn die öffnung 2a sich in ihrer oberen Position befindet oder, wie in F i g. 1B dargestellt, sich die Öffnung 2a in ihrer unteren Position befindet, die Bilder Q und Q' in exakt der gleichen Position in vertikaler Richtung zur optischen Achse O abgebildet werden. In dem Fall aber, daß nicht scharf gestellt ist, d. h., daß der Brennpunkt sich weiter vorn oder weiter hinten befindet, wird das Bild Q in einer anderen Position als in der Brennpunktsebene und damit auch in einer anderen Position als auf dem Bildsensor 3 abgebildet. Daher wird dann auf dem Bildsensor 3 nur ein unklares Bild Q\ oder ζ) 2 in einer Posi-

tion, die in entsprechender Entfernung und jeweils auf der anderen Seite in der vertikalen Richtung zur optischen Achse O entfernt und von der Abbildung Q liegt, abgebildet. Außerdem ändert sich die Bildposition von F i g. ! A zu F i g. 1B von Q 1 zu Q Y oder von Q 2 zu Qr.

Daher ist, wenn die Bildstellung so eingestellt ist, daß sie sich nicht bewegt, auch wenn die Lichtunterbrechungsplatte 2 rotiert, die Linse 1 in der richtigen Position scharf gestellt. Die entsprechende Bewegungsrichtung der Abbildung QX und Q 2 sind im Falle einer vorderen Brennpunktslage und im Falle einer hinteren Brennpunktslage unterschiedlich. Daher kann, wenn die Bewegungsrichtung festgestellt ist, entschieden werden. ob die Brennpunktslage in den vorderen oder in den hinteren Bereich fällt. Außerdem kann der Betrag der Abweichung der Brennpunktslage aus dem Betrag der Ab'A'cichün^ der Bild" ¹^ ' "Λργ O 2 prrechnet werden. und daher kann die Scharfstellung in einem Arbeitsgang erfolgen.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des elektrischen Schaltkreisteils der erfindungsgemäßen Bildinformationsprozeßrechnungseinrichtung.

Mit 2' ist eine Lichtunterbrechungsplatte bezeichnet, deren Mittelachse 2'a zur optischen Achse O parallel ist, die drehbar um die Achse 2'a gelagert ist, die als eine Grenzlinie eine Teilungslinie 2'b aufweist, die als Kreis um den Radius R ausgebildet ist und die mit dem Zentrum einer Pupille 4, d. h. mit der optischen Achse O, zusammenfällt, die innerhalb und außerhalb der teilenden Kreislinie Bereiche in Intervallen von jeweils 90° des Kreiswinkels aufweist, die jeweils abwechselnd durchsichtig ausgebildet sind, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, und die die gleiche Funktion hat wie die Lichtunterbrechungsplatte 2. die in F i g. 1 dargestellt ist. Mit 3 ist ein Bildsensor, beispielsweise mit 512 bits Aufnahmekapazität, mit 5 ein Probenhalterungskreis und mit 6 ein Analog/Digitalwandler bezeichnet. Mit 7 ist ein Schalter, mit 8 und 9 Speicher, mit 10 ein Schiebe-Register, mit 11 ein Verschiebungswerteinstellkreis, mit 12 ein Subtraktionsglied, mit 13 ein Absolutwertkreis, mit 14 ein Speicher, mit 15 ein Additionsglied, mit 16 ein Speicher und mit 17 eine zentrale Prozeßrechnereinheit bezeichnet, wobei alle; genannten Elemente (7 bis 17) den zentralen Verarbeitungskreis Cbilden.

Mit 18 ist eine Anzeigeeinrichtung, mit 19 ein Linsenbewegungsschaltkreis, mit 20 eine Linsenbewegungseinrichtung, mit 21 eine Lichtquelle, mit 22 ein Lichtaufnahmeelement, das auf der anderen Seite der Lichiunterbrechungsplattc 2' gegenüber der Lichtquelle 21 angeordnet ist, mit 23 ein Lichtunterbrechungsplattendrehungsfeststellkreis, mit 24 ein Start-Impulserzeugungskreis, mit 25 eine Zähleinrichtung, mit 26 ein Bildsensorkreis, mit 27 ein Taktgeber, mit 28 eine Zähleinrichtung, mit 29 eine Torschaltung und mit 30 ein Torschaltungskontrollkreis bezeichnet, wobei alle genannten Eiemente (18 bis 30) einen Bildinformationsprozeßrechnungskreis D bilden.

Die vorliegende Bildinformationsprozeßrechnungseinrichtung besteht aus den voranstellend aufgeführten Elementen. Wenn im ersten Betriebsstadium, d. h. in dem Stadium, in dem ein Lichtstrahlenbündel durch die lichtdurchlässigen Abschnitte A (F i g. 3) der Lichtunterbrechungsplatte T hiridurchgeführt werden, die Abbildung, die durch das Lichtstrahlenbündel abgebildet wird, vom Bildsensor 3 aufgenommen wird, wird die Lichtintensitätsverteilung der Abbildung in entsprechende fotoelektrische Signale umgewandelt Ein solches fotoelektrisches Signal wird vom Probenhalterungskreis 5 gehalten, anschließend im Analog/Digitalwandler 6 in ein digitales Signal umgewandelt und über den Schalter 7 in den Speicher 8 eingespeichert. Hier im

Speicher 8 werden die 512 Speicherplätze mit 8_i

8-512 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform werden vom Bildsensor 3 512 fotoelektrische Ausgangssignale abgegeben, die daher der Reihe nach analog/digital umgewandelt werden und der Reihe nach als tA(\), ....

fA (512) auf den Speicherplätzen 8_ ι 8 _ji; abgespeichert werden. Natürlich ist es nicht notwendig, daß die Analog/Digitalwandlung der Reihe nach abläuft, sondern die fotoelektrischen Signale können auch gleichzeitig analog/digital umgewandelt werden.

Dann wird die Lichtunterbrechungsplatte 2' gedreht, um das zweite Betriebsstadium zu erreichen, d. h. das Betriebsstadium, in dem das Lichtbündel durch die lichtdurchlässigen Teile S(F ig. 3) hindurchgeführt wird. Die Lichtintensitätsverteilung der durch das Lichtbünde] bewirkten Abbildung wird vom Bildsensor 3, vom Probenhalterungskreis 5, vom Analog/Digitalwandler 6 und vom Schalter 7 in gleicher Weise gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der Schalter 7 zum Speicher 9 schaltet, werden die analog/digital gewandelten fotoelektrischen

Signale als /S(I) /'5(512) auf den Speicherplätzen

9_, ,9-512 abgespeichert, wobei die Lichtintensitäts-

verteilunr der abgespeicherten Abbildung beispielsweise der in Fig. 4A dargestellten Lichtintensitätsverteilung entspricht. Wenn die Lichtintensitätsverteilung für die beiden Fälle, daß das Licht durch die lichtdurchlässigen Teile A oder B hindurchgeführt wird, zueinander Unterschiede aufweisen, ist festgestellt, daß die Scharfstellung noch nicht durchgeführt ist.

Dann wird die Verschiebung der Abbildung zwischen dem Lichtdurchgang durch die lichtdurchlässigen Teile A und dem Lichtdurchgang durch die lichtdurchlässigen Teile B unter Verwendung der gefundenen Korrelation errechnet. Beispielsweise wird unter Verwendung von 128 bits (in Fig. 4B) der 512 bits die Korrelation zwisehen fA(n) und FB (n) der Abbildung für den Lichtdurchgang durch die lichtdurchlässigen Teile A und die lichtdurchlässigen Teile B errechnet. Beispielsweise, wenn die Abbildung im Falle des Lichidurchgangs durch die lichtdurchlässigen Teile A von 192 bis 319 bits festgelegt und die Abbildung im Falle des Lichtdurchgangs durch die lichtdurchlässigen Teile B verschoben festgelegt ist von 128 bis 255 bits, von 129 bis 256 bits, von 130 bis 257 bits,..., von 255 bis 382 bits und von 256 bis 383 bits und die Korrelation errechnet ist, wird der Betrag der Verschiebung von der Brennpunktslage un' die Richtung der Verschiebung der durch die lichtdurchlässigen Teile B hindurehgeführten Abbildung dann gefunden, wenn der Wert der Korrelation einen Spitzenwert aufweist Für die Lichtverteilung nach Fig.4B ist als konkretes Beispiel für die Berechnungsformel folgende Formel zu betrachten:

319

oder

319

· R (d) = 2 ABSfA (χ) -J'B (x + δ)

192

wobei die Werte für O= —64 bis O= 64 errechnet wer-

den und ABS einen Absolutwert darstellt, ö' ist der Wert, bei dem R (δ) einen Spitzenwert erreicht (der Maximalwert bei Vervendung der Formel (1) oder der Minimalwert bei Verwendung der Formel (2)). und dieser Wert ergibt die Verschiebung der Abbildung (F i g. 4C).

Dies wird nachstehend noch im einzelnen verdeutlicht di'-ch die Anwendung der Formel (2) unter Verwendung des zentralen Verarbeitungskreises C. Zuerst wird ein eine Hausnummer bezeichnendes Signal von dem zentralen Prozeßrechner 17 ausgegeben und di^e Zahl, die zu der Adressennummer *= 192 gehört, das ist die Zahl, die im Speicher unter 8.192 abgespeichert ist, wird in das Subtraktionsglied 12 eingegeben. Andererseits wird dieses hawsnummeranzeigende Signal auch in das Schieberegister 10 eingegeben und wird hier durch einen vorgewählten Wert von δ (in diesem Falle -64) des Verschiebungswerteinstellkreises 11 verschoben, um nunmehr die Hausnummer des Speichers 9 zu bezeichnen. Daher wird nunmehr der Inhalt des Speicherplatzes 9- iss in das Subtraktionsglied 12 eingegeben, in dem die Differenz zwischen beiden Zahlen, d. h. zwischen fA (129) und /"3(128) errechnet wird. Dieser Wert wird in den Absolutwertkreis 13 eingegeben, wird hier zu einem Absolutwert umgewandelt und anschließend im Speicher 14 abgespeichert. Wenn das Signal, das nunmehr abgespeichert worden ist, in den zentralen Prozeßrechner 17 eingegeben wird, werden die die Hausnummern bezeichnende Signale der Speicher 8 und 9 vom Zentralprozeßrechner angezeigt, und die Absolutdiffernz

\fA(x)- fB(x + δχ,

die x= 193 entspricht, wird in der voranstehend aufgezeigten Weise berechnet und im Speicher 14 abgespeichert. Dieser Vorgang läuft in gleicher Weise weiter bis Λ"=319 durchlaufen wird und der entsprechende Wert anschließend im Speicher 14 abgespeichert worden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Gesamtinhalt des Speichers 14 in den Additionskreis 15 eingegeben und

R(-64)= 2L ABSjA(X) ~/B(x-64)

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wird berechnet und im Speicher 16 auf dem Speicherplatz 16-1 abgespeichert. Anschließend, durch Startbefehl vom zentralen Prozeßrechner 17, wird δ auf den Wert —63 gesetzt, χ anschließend wieder von at= 192 bis 319 variiert und der Wert R (— 63) in gleicher Weise wie voranstehend beschrieben berechnet und anschließend auf dem Speicherplatz 16_₂ abgespeichert Hierauf wiederholt sich in gleicher Weise der Vorgang bis R (64) berechnet worden und im Speicher 16 abgespeichert worden ist.

Wenn dieser Vorgang abgeschlossen ist, wird der Inhalt der Speicherplätze 16_i bis 16_i29, d.h. R (- 64) - R (64) in den zentralen Prozeßrechner 17 gegeben und verglichen. Wenn der Minimalwert R(Oo) festgestellt ist, ist festgestellt, daß die Verschiebung des Bildes im ersten Betriebsstadium und im zweiten Betriebsstadium gleich δο ist Daher, wie in F i g. 4C dargestellt ist kann aus dem Wert von Oo die Verschiebung festgestellt werden und durch das Vorzeichen die Verschiebungsrichtung des Bildes (nämlich ob das Bild in den Vordergrund oder in den Hintergrund der normalen Brennpunktebene verschoben ist) festgestellt werden. Daher, wenn diese Signale in den Linsenbewegungskreis 19 eingegeben werden und die Linse durch die Linsenbewegungseinrichtung 20 bewegt wird, ist es möglich, eine automatische Sch ,,teilung durchzuführen. Weiterhin ist es nicht notwendig zu sagen, daß die obengenannten Signale durch die Anzeigeeinrichtung 18 dargestellt werden können und aufgrund dieser Anzeige die Scharfstellung manuell durchgeführt werden kann. Es ist auch festzustellen, daß der obengenannte Wert δ mit den entsprechenden einzelnen bits des Bildsensors 3 übereinstimmt. Da R (S) errechnet wird, ist es möglich, wenn eine geeignete Kennlinienkurve gewählt wird, einen noch feineren Wert für δ zu erhalten (s. F i g. 4D)₁ so daß die Verschiebung des Bildes feiner als die Auflösung des Bildsensors festgestellt werden kann.

Das Prinzip der automatischen Beseitigung der ungeeigneten Abbildungen von den Abbildungen, die durch den Bildsensor 3 aufgenommen werden, d. h. die Schaffung von überlappenden Abbildungen entweder im ersten oder im zweiten Betriebsstadium durch Verschiebung zueinander, wird anhand des Bildinformationsprozcßrechnungskreises D erklärt. Die Fig.5A und 5G sind Zeit-Diagramme. F i g. 5A zeigt die Änderungen einer Abbildung. Als erster Schritt wird das lichtaufnehrr.ende Element 22 in eine solche Position gebracht, wie sie in Fig.3 im Hinblick auf die Lichtunterbrechungsplatte 2' dargestellt ist. Der Lichtbetrag, der vom lichtaufnehmenden Element 22 während de;· Drehung der Lichtunterbrechungsplatte 2' aufgenommen wird, wird sich, wie in F i g. 5B über der Zeit dargestellt ist, ändern. Auf der Grundlage der Ausgangssignale dieses Lichtaufnahmeelementes 22 wird der Lichtunterbrechungsplattendrehungsfeststellkreis 23 zwei Arten von Impulsen ausgeben, wobei der Impuls 1 erzeugt wird, jedesmal wenn eine Änderung von hell nach dunkel und umgekehrt auftritt und der Impuls II erzeugt wird, wenn eine Änderung von Dunkelheit zur Helligkeit auftritt, wie dies in den F i g. 5C und 5D däfgcsicHt ist. Der Impuls ί wird gleichzeitig in den Start-Impulserzeugungskreis 24 und in die Zähleinrichtung 25 eingegeben. In diesem Falle erzeugt der Start-Impulserzeugungskreis 24 Startimpulse, wie sie in Fig. 5E aufgrund der Eingabe von den Impulsen I dargestellt sind. Diese Startimpulse werden in den Bildsensorantriebskreis 26 eingegeben. Aufgrund dieser Eingangssignale wird der Bildsensorantriebskreis 26 den Bildsensor 3 in Übereinstimmung mit Zählimpulsen (s. F i g. 5F), die vom Taktgeber 27 erzeugt werden, bewegen, die im Bildsensor 3 gespeicherten fotoelektrischen Signale der Reihe nach herausgelesen und zu dem Probenhalterungskreis 5 übertragen werden. Jedoch der Probenhalterungskreis 5 hält die übertragenen Daten nur, wenn gleichzeitig die nachstehend beschriebenen Probenhalteimpulse (s. F i g. 5G) eingegeben werden, wobei er in allen anderen Fällen die Daten nicht hält und diese aufgibt Jedoch sind diese fotoelektrischen Signale gespeichert wenn das erste Betriebsstadium zum zweiten Betriebsstadium wechselt, und daher nicht notwendig.

Andererseits wird die Zähleinrichtung 25 die Zählimpulse des Taktgebers 27 bei Eingabe des Impulses I während einer vorbestimmten Bildspeicherzeit zählen und ein Signal ausgeben, wenn die Anzahl der Zählimpulse einen vorbestimmten Wert (in diesem Ausführungsbeispiel wenigstens 512) erreicht hat Dieses Signal wird gleichzeitig in den Start-Impulserzeugungskreis 24 und in die Zähleinrichtung 28 eingegeben. Da der Start-Impulserzeugungskreis 24 in gleicher Weise arbeitet wie bei Erhalt von Signalen von dem Lichtunterbrechungsplattendrehungsfeststellkreis 23, werden, wie

nachstehend beschrieben, die Daten vom Bildsensor 3 der Reihe nach in den Probenhalterungskreis 5 übertragen. Andererseits beginnt die Zähleinrichtung 28 die Zählimpulse der Zähleinrichtung 25 zu zählen und sendet Probenhalterungs-lmpulse zum Probenhalterungskreis 5 aufgrund jeden Zählimpulses.

Da der Zeitprnkt der Eingabe dieser Probenhalterungs-lmpulse u.id der Eingabe der Daten aus dem Bildsensor 3 zusammenfallen, werden alle Daten vom Bildsensor 3 in dem Probenhalterungskreis 5 gehalten. Die Anzahl der Zählnummern der Zähleinrichtung 28 ist die gleiche wie die Anzahl der Bilddaten aus dem Bildsensor 3, und in dieser Ausführung sind es 512. Die Daten, die im Probenhalterungskreis 5 enthalten sind, werden im Analog-Digitalwandlungskreis 6 in digitale Signale umgewandelt und in den zentralen Prozeßrechner 17 eingegeben, um dort entsprechend dem voranstehend beschriebenen Ablauf verwendet zu werden. Dann, wenn der Impuls 1 vom Lichtunterbrechungsplattendrehungsfeststeilkreis ausgegeben wird, wird der Start-Impulserzeugungskreis 24 erneut arbeiten, und die dann gewonnenen Daten werden in gleicher Weise in den zentralen Prozeßrechner 17 eingegeben.

Wie voranstehend dargestellt, werden bei dieser Ausführungsform die erhaltenen Daten nach Betätigung des Lichtunterbrechungsplattendrehungsfeststellkreises
fallengelassen, und die danach erhaltenen Daten werden festgehalten. Das bedeutet, die fotoelektrischen Ausgangsdaten, die vom Bildsensor 3 direkt nach Arbeitsbeginn des Lichtunterbrechungsplattendrehungsfeststellkreises 23 ausgegeben werden, d. h. die Bildsignale, die gespeichert sind, wenn die transparenten Teile der Lichtunterbrechungsplatte 2' vom Bereich A zum Bereich B oder vom Bereich B zum Bereich A wechseln, bestehen aus einer Mischung von zwei Bildern, werden nicht für die Schärfenfeststellung verwendet und werden daher fallengelassen. Andererseits wird das Bildsignal, dessen Speicherung mit der Ausgabe des Impulses I beginnt und dessen Speicherung nach einer vorher bestimmten Zeit, die von der Zähleinrichtung 25 abgezählt wird, endet, ein Bildsignal sein, das entweder dem Betriebsstatus, in dem das Licht durch die transparenten Teile A hindurchgeführt wird oder dem Betriebsstatus, in dem das Licht durch die transparenten Teile B hindurchgeführt wird, zuzuordnen sein, und es wird daher zur Schärfenfeststellung genutzt und daher ohne Verluste gespeichert. Auf diese Weise ist es möglich, nur die notwendigen Bildinformationen festzuhalten.

Außerdem ist festzustellen, daß bei der vorliegenden Ausführungsform bei der Schärfenfeststellung, außer wenn die Informationen der beiden Betriebszustände, nämlich des Lichtdurchganges durch die lichtdurchlässigen Teile A und B, gemeinsam zur Verfügung stehen, eine Brennpunktsfeststellung nicht durchgeführt werden kann. Um die Verschiebung des Bildes festzustellen, sind zwei Informationen über die Abbildungen notwendig. Es hat sich nicht als vorteilhaft erwiesen, und es muß vermieden werden, daß die Bildinformation automatisch, auch wenn keine Bildinformation benötigt wird, in den zentralen Prozeßrechner 17 eingegeben wird. Daher wird der Impuls II verwendet Daß heißt, wenn ein »read-in-Signal« vom zentralen Prozeßrechner 17 in den Torschaltungskontrollkreis 30 eingegeben wird und anschließend die Impulse II vom Feststellungskreis 23 eingegeben werden, wird ein Ausgangssignal zur Ausschaltung des Schalters und zur InbetriebhaUung der Torschaltung 29 ausgegeben. In diesem Betriebsstadium wird daher der Vorgang von der Erzeugung der Startimpulse bis zur Erzeugung der Probenhalterungsimpulse, wie voranstehend beschrieben, durchgeführt, und die Bildinformationen werden in den zentralen Prozeßrechner 17 eingegeben, in der Reihenfolge der lichtdurchlässigen Bereiche B, A, B, A,... Andererseits wird, falls im Prozeßrechner 17 die Bildinformation nicht mehr notwendig ist, wenn vom zentralen Prozeßrechner 17 ein Signal an den Torschaltungskontrollkreis 30 gegeben wird, der Torschaltungskontrollkreis 30 schalten und die

ίο Torschaltung 29 abschalten, wenn der Impuls II eingegeben wird.

Daher werden in diesem Betriebszustand keine Probenhalterungsimpulse an den Probenhalterungskreis 5 abgegeben und werden dann keine weitere Daten in den zentralen Prozeßrechner 17 eingegeben. Wenn der Vorgang wie voranstehend beschrieben abläuft, wird die Eingabe der Bildinformationen immer der Reihenfolge der lichtdurchlässigen Teile B₁A,.., B, A enden, und die Bildinformationen der beiden Beiriebszusiäncie des Lichtdurchgangs durch die lichtdurchlässigen Teile B und A werden jeweils der Reihe nach bei den gleichen Zahlen in den zentralen Prozeßrechner 17 eintreten. Daher wird, wenn die Bildinformationen der beiden Betriebszustände des Lichtdurchgangs durch die lichtdurchlässigen Teile .4 und B jeweils paarweise verwendet werden, die Scharfstellungsfeststellung möglich.

In F i g. 6 ist eine weitere Ausführungsform eines optischen Systems dargestellt, die sich vom optischen System nach F i g. 1 unterscheidet. Mit 31 ist ein Prisma bezeichnet, das in der Nähe der Pupille angeordnet ist und die gleiche Funktion innehat wie die Lichtunterbrechungsplatte 2 in Fig. 1. Dementsprechend wird die Abbildung, die zum Zeitpunkt der Scharfstellung natürlich in der Position P abgebildet wird, in den Positionen Pl und P 2 abgebildet, und zum Zeitpunkt der Nichtscharfstellung wird die Abbildung in den Positionen PV und P2' oder in den Positionen PV und PT abgebildet Bei einer Betrachtung ausgehend von den optischen Achsen O-\ und O-i der Bilder in den Positionen P-1 und P-2 zu dem Zeitpunkt, wenn das System scharf gestellt ist ist festzustellen, daß die Positionen PI' und P2' oder die Positionen Pl" und P2" in zu den optischen Achsen O-\ und O-2 vertikalen Richtungen verschoben sind. Das bedeutet, daß das Prinzip das gleiche ist wie bei dem optischen System in F i g. 1. In dem System nach F i g. 1 ist die Verschiebung der Abbildung als eine zeitabhängige Schwingung zu beobachten, dagegen ist in dem System nach F i g. 6 die Scharfstellung als Betrachtung zweier Raumpunkte durch eine Aufspaltung anzusehen. Auch bei dem System nach F i g. 6 ist es möglich, wenn die Positionen Pl und P 2 des Bildes auf einen Punkt fallen, zwei Bilder mit einem Bildsensor aufzunehmen, aber der Randbereich des Bildes, das in der Position Pl abgebildet wird, wird wahrscheinlich das Bild in der Position P 2 überlappen und daher könnte eine Sehfeldblende angeordnet werden, um von vornherein zu verhindern, daß eine Sehfeldüberlappung eintritt
Nunmehr sollte noch das zeitliche Teilungssystem und das räumliche Teilungssystem miteinander verglichen werden. Das zeitliche Teilungssystem hat einen Vorteil dahingehend, daß, weil die Bilder am gleichen Ort abgebildet werden, im Falle einer Bildüberlappung, wenn eine Scharfstellung erreicht ist, die Entscheidung zur Scharfstellung oder NichtscharfsteUung !eicht getroffen werden kann. Aber dieses System hat einen Nachteil dahingehend, daß ein mechanisches Glied, wie eine rotierende Lichtunterbrechungsplatte notwendig

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ist. Das räumliche Spaltungssyster;; hat den Vorteil, daß keine mechanisch bewegten Mechanismen notwendig ind, aber es nat den Nachteil, daß, weil die Bilder nicht am gleichen Ort abgebildet werden können, die Entscheidung zur weiteren Scharfstellung schwer zu treffen ist.

In Fig. 7 ist ein optisches System einer Mikroskop-Fotografiereinrichtung dargestellt, bei der eine erfindungsgemäße Scharfstelleinrichtung verwendet wird. Mit 41 ist eine Lichtquelle, mit 42 eine Kollektorlinse, ίο mit 43 eine Aperturblende eines Beleuchtungssystems, die in der Pupillen-Position 50 des optischen Systems angeordnet ist, mit 44 eine Kondensorlinse, mit 45 eine Probe, mit 4C ein Objektiv, mit 47 ein Okular, mit 48 ein Lichtteiler, mit 49 eine Filmoberfläche, mit 50 eine Relay-Linse, mit 51 eine Fokussierlinse und mit 52 eine Bildlinse bezeichnet. Die Lichtunterbrechungsplatte 2', die in Fig. 3 dargestellt ist, ist im Bereich des Ortes einer der entsprechenden Pupiiienpositionen S_o, 5_i und S-2 angeordnet. Das optische System nach Fig. 7 ist so ausgebildet, daß eine Beobachtung mit bloßem Auge möglich ist. Wenn hierbei der Bildsensor 3 an die Stelle der Fokussierlinse 51 gesetzt wird, ist es möglich, eine Scharfstelleinrichtung in dieser Vorrichtung zu verwenden.

Die beschriebene Bildinformationsprozeßrechnungsvorrichtung kann nicht nur zur Scharfstellung, sondern auch für verschiedenste Zwecke verwendet werden. Beispielsweise kann bei spektroiAopischen Messungen mit zwei Lichtstrahlenbündeln unter Verwendung einer Bildaufnahmeeinrichtung die vorliegende Erfindung dazu verwendet werden, um nicht notwendige Informationen zu entfernen, jeweils abwechselnd ein Standardlichtbündel und ein Probenlichtbündel unter Verwendung eines Modulators od. dgl. eingestrahlt wird. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Bildinformationsprozcßfcchnungskrcis bei der Herstellung von einem i i d d H

von einem Film verwendet werden. Hierzu ist zu sagen, daß ein Film zwischen den einzelnen Bildabschnitten schwarze Teilungen aufweist. Die Daten von diesen schwarzen Teilungen können als nicht notwendige Daten entfernt werden, bei der Bewegung eines Bildabschnittes zum nächsten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Bildinformations-Prozeßrechnungs-Einrichtung mit einem ein Objektbild liefernden optischen Abbildungssystem, bei der verschiedene Abbildungen, insbesondere nacheinander, von einer in der Abbildungsposition angeordneten Speicher-Bildaufnahme-Einrichtung aufgenommen und die gespeicherten Bildsignale danach ausgewertet werden, wobei die Abbildung eines Objektes während eines im wesentlichen stationären Stadiums und während eines Übergangsstadiums zwischen im wesentlichen stationären Stadien erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, daß wenn ein Übergangsstadium festgestellt wird, die in der Bildaufnahme-Einrichtung (3) gespeicherten Bildsignale nicht zur Auswertung (in C) verwendet werden, und daß nur die Bildsignale für die Signalauswertung verwendet werden, die m üer Bildaufnahme-Einrichtung gespeichert werden während eines im wesentlichen stationären Stadiums (A bzw. B), das beginnt, nachdem das stationäre Stadium festgestellt worden ist, und das endet, bevor das nächste Übergangsstadium festgestellt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch X, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterleitung der Signale von der Bildaufnahme-Einrichtung (3) an eine Einrichtung zur Signalauswertung (C) durch einen Proben-Haltekreis (5) erfolgt, dem Probenhalte-Impulse zügeführt werden, "-snn die Signale ausgewertet werden sollen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bildinformations-Prozeßrechnungs-Einheit (D) eine Tor-Eini xhtung (29) aufweist, die ausgebildet ist, um den Proben-Haltekreis (5) zur Aufnahme der Bildsignale von der Bildabtast-Einrichtung (3) in einen inoperativen Betriebsstatus zu schalten.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Scharfeinstellung eines optischen Abbildungs-Systems in einem ersten und einem zweiten stationären Stadium (A bzw. B) die fotoelektrischen Signale einer ersten und einer zweiten Abbildung in je eine Speichereinrichtung (8 bzw. 9) eingespeichert werden, und daß die Korrelation der beiden Abbildungen festgestellt wird und daß eine Verschiebung angebende Signale einer Anzeigeeinrichtung (18) bzw. einer Linsenbewegungs-Einrichtung (20) zugeführt werden und daß in einem Übergangsstadium die Zuführung der Signale von der Bildaufnahme-Einrichtung (3) zu den Speichern (8,9) unterbrochen wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungen erzeugt werden mitteis einer drehbaren Lichtunterbrechungsplatte (2'), die um eine optische Achse (O) als Zentrum der oder in der Nähe der Pupille im vorderen Bereich der Linse (1) drehbar angeordnet und mit einer öffnung (2a) versehen ist, die sich abwechselnd in zwei, z. B. einer oberen oder einer unteren, Positionen befindet.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtunterbrechungsplatte (2') in einer Zwischenabbildungsebene (So, S] bzw. S2) in einem Strahlengang angeordnet ist (F i g. 7).

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch eekennzeichnet, daß das Übergangsstadium mittels eines Lichtaufnahmeelements (22) und eines Lichtunterbrechungsplatten-Drehungsfeststellkreises
(23) festgestellt wird, wobei das Lichtaufnahmeelement (22) auf der anderen Seite der Lichtunterbrechungsplatte (2') gegenüber einer Lichtquelle (21) angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mikroskopischen Fotoeinrichtung die beiden Abbildungen im stationären Stadium mittels eines Aufspalt-Prismas (31) gleichzeitig nebeneinander erzeugt werden (F ig. 6).