DE3417385C2 - - Google Patents
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- DE3417385C2 DE3417385C2 DE3417385A DE3417385A DE3417385C2 DE 3417385 C2 DE3417385 C2 DE 3417385C2 DE 3417385 A DE3417385 A DE 3417385A DE 3417385 A DE3417385 A DE 3417385A DE 3417385 C2 DE3417385 C2 DE 3417385C2
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- 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
- G02B7/34—Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Feststellung
des Scharfeinstellungszustands eines optischen
Abbildungssystems, bei dem sich die Relativlagebeziehung
eines ersten und eines zweiten Bildes entsprechend dem
Fokussierzustand eines Objektivs ändert, mit einem ersten
und einem zweiten Sensor zur Aufnahme des ersten und
zweiten Bildes und einer Auswerteschaltung zur Ermittlung
des Scharfeinstellungszustands des Objektivs in Abhängigkeit
von den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Sensors.
Bekanntermaßen können zur Feststellung des Scharfeinstellungszustands
eines optischen Abbildungssystems z. B. bei
einer Kamera Abweichungen der Lagebeziehung zwischen zwei
Bildern ausgewertet werden, die durch Aufteilen der Austrittspupille
eines Objektivs abgebildet werden. So ist z.
B. aus der US-PS 41 85 191 eine Vorrichtung dieser Art
bekannt, bei der in einer mit der Bildebene konjugierten
Soll-Brennebene eines Abbildungsobjektivs ein Linsenraster
zur Erzeugung von zwei Bildern angeordnet ist, die entsprechend
der Scharfeinstellungsabweichung des Abbildungsobjektivs
in ihrer Relativlagebeziehung voneinander abweichen.
Ferner ist aus der
JP-OS 55-1 18 019 und der
JP-OS 55-1 55 331 jeweils ein sogenanntes
Sekundär- bzw. Doppelbildverfahren bekannt, bei
welchem virtuelle Bilder, die durch zwei parallel angeordnete
optische Doppelbild-Systeme in einer Soll-Brennebene
erzeugt werden, auf einen Bildsensor gerichtet
werden, um eine Lageabweichung zwischen den beiden Bildern
zu erfassen. Ein solches Doppelbildverfahren
macht zwar eine verhältnismäßig lange Anordnung erforderlich,
jedoch wird kein besonderes optisches System
wie ein Linsenraster benötigt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Scharfeinstellungsermittlung
nach dem Doppelbildverfahren. Eine Feldlinse
3 ist koaxial zu einer optischen Achse 2 eines Abbildungsobjektivs
1 angeordnet, dessen Scharfeinstellzustand
ermittelt werden soll. Hinter der Feldlinse 3 sind symmetrisch
zur optischen Achse 2 zwei Sekundärabbildungs-
bzw. Doppelbildlinsen 4 a und 4 b angeordnet. Hinter diesen
Linsen sind fotoelektrische Wandlerelementanordnungen
5 a und 5 b angeordnet. Nahe den Doppelbildlinsen 4 a und
4 b sind Irisblenden 6 a und 6 b angeordnet. Die Feldlinse
3 bildet eine Austrittspupille des Abbildungsobjektivs
1 auf den Pupillenebenen der beiden Doppelbildlinsen
4 a und 4 b ab. Infolgedessen treten auf die Doppelbildlinsen
4 a und 4 b fallende Lichtströme aus einander nicht
überlappenden Flächen gleicher Größe, die den Doppelbildlinsen
4 a und 4 b entsprechen. In der Austrittspupillen-
Ebene des Abbildungsobjektivs 1 aus. Da das in der Nähe
der Feldlinse 3 erzeugte virtuelle Bild durch die Doppelbildlinsen
4 a und 4 b wieder in der Ebene der fotoelektrischen
Wandlerelementanordnungen 5 a und 5 b fokussiert
wird, sind die Lagen der beiden Bilder auf den
fotoelektrischen Wandlerelementanordnungen 5 a und 5 b
entsprechend einer Versetzung des virtuellen Bilds in
Richtung der optischen Achse versetzt. Dies ist
in Fig. 2(A), 2(B) und 2(C) dargestellt. Gemäß Fig.
2(A) liegen im Scharfeinstellungszustand die beiden
Bilder in den Mitten der fotoelektrischen Wandlerelementanordnungen
5 a und 5 b, während sie gemäß Fig. 2(B) bei
einem Weiteinstellungszustand von der optischen Achse
2 weg versetzt sind und gemäß Fig. 2(C) bei einem Naheinstellungszustand
zur optischen Achse 2 hin versetzt
sind. Durch fotoelektrische Umsetzung der Bildintensitätsverteilung
und Verarbeitung der sich ergebenden elektrischen
Signale in der Weise, daß die Lageabweichung
zwischen den beiden Bildern erfaßt wird, kann der Scharfeinstellungszustand
ermittelt werden.
Eine Auswerteschaltung zur Verarbeitung
der fotoelektrisch umgesetzten Signale ist in der US-PS
42 50 376 beschrieben. Auf analoge oder digitale Weise
wird folgender Rechenvorgang ausgeführt:
wobei N die Anzahl fotoelektrischer Elemente der fotoelektrischen
Wandlerelementanordnung 5 a oder 5 b,
a(i) und b(i) Ausgangssignale von i-ten fotoelektrischen
Wandlerelementen der Wandlerelementanordnungen 5 a
und 5 b und V eine Korrelation bezeichnen.
Das Abbildungsobjektiv 1 wird nach außen oder nach innen
abhängig davon verstellt, ob die Korrelation V positiv
oder negativ ist. Bei der Signalverarbeitung
gemäß Gleichung (1) wird nur die Richtung der Verstellung
des Abbildungsobjektivs 1 ermittelt.
Es ist ferner bekannt, bei Vorrichtungen dieser Art,
bei denen der Scharfeinstellungszustand aus der Abweichung
zwischen Bildern ermittelt wird, die Bewegungsstrecke
des Abbildungsobjektivs 1 durch relatives Versetzen
eines der Bilder in Bezug auf das andere aufgrund
des Umstands zu berechnen, daß die Abweichung zwischen
den beiden Bildern einer Scharfeinstellungs-Abweichung
proprotional ist. Dieses Verfahren ist seit langem
bei
Basislinien-Entfernungsmeßverfahren
sowie bei TTL-Scharfeinstellungs-
Messungen durch das Objektiv bekannt, wie sie beispielsweise
in der US-PS 43 87 975 oder
der US-PS 43 33 007 offenbart sind. Hierbei
werden die fotoelektrisch umgesetzten
Bildsignale mittels eines Analog/
Digital-Wandlers in digitale Daten mit mehreren Bits
umgesetzt, aus denen zum Ermitteln der Scharfeinstellungs-Abweichung
mittels eines in einer Kamera angebrachten
Mikrocomputers die Abweichung zwischen den beiden
Bildern berechnet wird. Beispielsweise wird
ein durch b(i) dargestelltes Bild relativ
zu dem durch a(i) dargestellten Bild bewegt
und die zum Erzielen der Deckung der beiden Bilder erforderliche
Bewegungsgröße berechnet, um die Abweichung
zwischen den Bildern zu erhalten, d. h., es wird wiederholt
ein Rechenvorgang
V m = Σ |a(i) - b(i + 1 + m) | - Σ |a(i + 1) - b(i) + m) | (2)
ausgeführt, während aufeinanderfolgend einer Relativversetzung
m ganze Zahlen innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs zugeordnet werden, um die Relativversetzung
m zu ermitteln, welche die Korrelation V m von "0" ergibt.
Wird angenommen daß sich die Korrelation V m gemäß der
Darstellung in Fig. 3 ändert, wenn sich die Relativversetzung
m innerhalb eines Bereichs von -4 m + 4 ändert,
so wird eine einem Abstand von 1,5 entsprechende
Bildabweichung ermittelt, da die Korrelation V m "0"
sein soll, wenn die beiden Bilder übereinstimmen.
Zur Bestimmung der Bewegungsrichtung des Abbildungsobjektivs
1 wurde ein Verfahren gemäß nachstehender Gleichung
(3) oder (4) vorgeschlagen:
wobei min {x,y } die kleinere von zwei reellen Zahlen
x und y und max {x,y } die größere der beiden
reellen Zahlen x und y darstellt. Es wurde ferner ein
Berechnungsverfahren für die Bildabweichung unter Verwendung
der Gleichungen (3) und (4) angegeben. Beispielsweise
wird ein durch b(i) gemäß Gleichung (3) dargestelltes
Bild relativ zu einem durch a(i) dargestellten Bild
bewegt und zur Ermittlung der Relativversetzung m für
V m = 0 der nachstehende Rechenvorgang für jede ganze
Zahl der Relativversetzung m ausgeführt:
V m = Σ min {a(i), b(i + 1 + m) } - Σ min {a(i + 1), b(i + m) } (5)
Auf gleichartige Weise wird für Gleichung (4) der
folgende Rechenvorgang ausgeführt:
V m = Σ max {a(i), b(i + 1 + m) } - Σ max {a(i + 1), b(i + m) } (6)
Wenn die Gleichungen (2), (5) und (6) angewandt werden,
ist die Relativversetzung m für V m = 0 gewöhnlich keine
ganze Zahl. Infolgedessen ist es üblich, die Relativversetzung
m zu suchen, die eine Vorzeichenumkehr benachbarter
Korrelationen V m und V m + 1 verursacht (d. h.
V m · V m + 1 0 ergibt), und einen Wert zu interpolieren.
Da die Anzahl der Relativversetzungen m, die der Bedingung
V m · V m + 1 0 genügen, nicht immer "1" ist,
wird für jede Versetzung m, die V m · V m + 1 0 entspricht,
der Wert |V m - V m + 1| berechnet und als Relativversetzung
m diejenige Versetzung gewählt, die
die größte Änderung hinsichtlich der Korrelation V m
ergibt.
Bei den Gleichungen (1), (3) und (4) werden die fotoelektrisch
umgesetzten Signale a(i) und b(i) jeweils um
einen Teilungsabstand verschoben und die Gruppe
der verschobenen Werte a(i) und der nicht verschobenen
Werte b(i) sowie die Gruppe der nicht verschobenen
Werte a(i) und der verschobenen Wert b(i) verarbeitet,
wobei für jeden Wert i eine Differenz zwischen den
Auswertungsergebnissen berechnet wird. Auf diese Weise
können die Gleichungen (1), (3) und (4) zu
V = Σ {a(i) b(i + 1)} - Σ {a(i + 1)b(i) } (7)
umgeschrieben werden, wobei x y eine Rechenbeziehung
für zwei reelle Zahlen x und y darstellt. Dies ist in
Fig. 4(A) gezeigt, in der zu verarbeitende Datengruppen
durch ausgezogene Linien oder gestrichelte Linien verbunden
sind. Die Gruppe der durch die diagonale gestrichelte
Linie verbundenen beiden Daten stellt einen Rechenvorgang
a(i) b(i) + 1) für die erste Summe auf der
rechten Seite der Gleichung (7) dar, während die Gruppe
der durch die diagonale ausgezogene Linie verbundenen
Daten einen Rechenvorgang a(i + 1)b(i) für die zweite
Summe auf der rechten Seite der Gleichung (7) darstellt.
Auf gleichartige Weise lassen sich die Gleichungen (2), (5)
und (6) umschreiben zu
V m = Σ {a(i) b(i + 1 + m) } - Σ {a(i + 1)b(i + m) } (8)
Dies ist in Fig. 4(B) dargestellt. Gemäß Fig. 4(B) wird
der Rechenvorgang für alle Bereiche ausgeführt, in welchen
sich die beiden Bilder überdecken. Bei diesem Verfahren
ändert sich die Länge des Rechenbereichs in Abhängigkeit
von der Relativversetzung m. Infolgedessen
wird ein unerwünschtes Ergebnis erzielt, wenn ein Objekt
hoher Intensität an einer Stelle vorliegt, die geringfügig
gegenüber einem Meßbereich versetzt ist. Zur Vermeidung
dieser Unzulänglichkeit kann die Rechenbereichslänge
auf die kürzeste Länge vereinheitlicht werden, so
daß für alle Relativversetzungen m die gleiche Rechenbereichslänge
verwendet wird. Gemäß Fig. 4(B) ist die Rechenbereichslänge
auf n =±2 vereinheitlicht.
Bei dem durch die Gleichungen (7) und (8) dargestellten
Verfahren des Standes der Technik sind die Abweichungen,
die die Grundlagen für die Berechnung der ersten
und zweiten Summe in den Gleichungen (7) und (8)
bilden, voneinander um zwei Teilungsabstände verschieden,
wie es aus den Fig. 4(A) und 4(B) ersichtlich ist. Beispielsweise
steht a(2) in rechnerischer Beziehung zu
b (1) und b (3). Andererseits ist bei der Scharfeinstellungsermittlung
nach dem Bildabweichungsverfahren die
bei der Auswertung vorgenommene Relativverschiebung
der beiden Bilder äquivalent zu einer Änderung der
Scharfeinstellungs-Abweichung im Sinne einer Simulation,
wobei die Teilverschiebung um einen Teilungsabstand
einer bestimmten Änderung der Scharfeinstellungs-
Abweichung entspricht. Falls daher die der Bildabweichung
um zwei Teilungsabstände entsprechende Scharfeinstellungs-Abweichung
klein ist und eine Simulation in hoher
Dichte erreicht wird, wird dementsprechend eine Scharfeinstellungsermittlung
hoher Genauigkeit möglich.
Zu diesem Zweck muß jedoch der Elemente-Teilungsabstand
der fotoelektrischen Wandlerelementanordnungen 5 a und
5 b klein sein, während für eine vorgegebene Meßbereichsgröße
die Datenmenge zunimmt und damit die Belastung der elektrischen
Auswerteschaltung ansteigt, sobald der
Teilungsabstand klein wird. Beispielsweise führt bei
einer Auswerteschaltung, bei der ein Mikrocomputer
verwendet wird, die Zunahme der Datenmenge direkt zu
einer Steigerung der Datenspeicherkapazität, einer Kostensteigerung,
einer Verlängerung der Verarbeitungszeit
und einer Verringerung der Fähigkeit zur Echtzeitverarbeitung
bei der Scharfeinstellungsermittlung. Ferner
werden die fotoempfindlichen Flächen der fotoelektrischen
Wandlerelemente der Anordnungen 5 a und 5 b verkleinert,
so daß die Empfindlichkeit herabgesetzt wird.
Somit sind der Verkleinerung des Teilungsabstands der
fotoelektrischen Wandlerelementanordnungen 5 a und 5 b
Grenzen gesetzt. Infolgedessen kann die Scharfeinstellungs-
Abweichung bzw. der Scharfeinstellungs-Fehler für eine
Bildabweichung um zwei Teilungsabstände nicht wesentlich
verkleinert werden, so daß die Genauigkeit des Rechenvorgangs
begrenzt und es bei einer Vorrichtung
dieser Art des Standes der Technik schwierig ist, die Ermittlungsgenauigkeit
zu verbessern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zur Feststellung des
Scharfeinstellungszustands eines optischen Abbildungssystems
derart auszugestalten, daß eine hohe Auswertungsgenauigkeit
auch bei relativ großem Teilungsabstand von zur
Bildabtastung verwendeten fotoelektrischen Sensorelementen
gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Auswerteschaltung eine Korrelation V zur Ermittlung des
Scharfeinstellungszustands des Objektivs gemäß der
Gleichung
berechnet, wobei N die Anzahl von fotoelektrischen Wandlerelementen
des ersten oder zweiten Sensors, a(i) und
b(i) Ausgangssignale von i-ten fotoelektrischen Wandlerelementen
des ersten bzw. zweiten Sensors
und {x y} eine konstante Rechenbeziehung für zwei
reelle Zahlen x und y bezeichnen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung stellt die
Rechenbeziehung {x y} eine der Beziehungen |x - y|,
max {x,y} und min {x,y} dar.
Auf diese Weise kann bei der Signalauswertung die Bildabweichung
auf einen einzigen Teilungsabstand der Abtastpunkte
für die fotoelektrische Umsetzung eingestellt und
somit die Auswertungsgenauigkeit auch bei relativ großem
Teilungsabstand verbessert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
der optischen Anordnung der
Vorrichtung zur Feststellung des Scharfeinstellungszustands
eines optischen Abbildungssystems,
Fig. 2(A) bis 2(C) Zusammenhänge zwischen
Scharfeinstellungszuständen eines Objektivs
und Bildabweichungen bei der optischen Anordnung
gemäß Fig. 1,
Fig. 3 Auswertungsergebnisse bei einer Scharfeinstellungsermittlung
gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 4(A) und 4(B) Bildabweichungen
bei einer Scharfeinstellungsermittlung gemäß dem Stand
der Technik,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Auswerteschaltung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 6(A) und 6(B) Bildabweichungen bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 7 Ausgangssignale fotoelektrischer Wandlerelementanordnungen
bei einem Scharfeinstellungszustand
eines Objektivs,
Fig. 8 ein Ergebnis einer Auswertung der Ausgangssignale
nach Fig. 7 gemäß dem
Stand der Technik,
Fig. 9 ein Ergebnis einer Auswertung der Ausgangssignale
nach Fig. 7 gemäß der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und
Fig. 10(A) und 10(B) zur Veranschaulichung einer
Bildabweichung bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung Ausgangssignale der fotoelektrischen
Wandlerelementanordnungen.
Die Vorrichtung wird nachstehend ausführlich anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben, bei dem das verwendete optische
Abbildungssystem dem in Fig. 1 gezeigten gleichartig
ist, so daß dessen Beschreibung entfallen kann.
Bei der nachstehend beschriebenen Vorrichtung wird als
Grund-Korrelation, bei der die Bildabweichung eines
Bilds b(i) in Bezug auf ein Bild a(i) einen Teilungsabstand
beträgt, folgende Gleichung (9) angewandt:
Die Bildabweichung wird mit folgender Gleichung
(10) berechnet:
V m = Σ {a(i) b(i + 1 + m) } - Σ {a(i) b(i + m) } (10)
Durch spezifische Bestimmung des Rechensymbols läßt
sich für Gleichung (1) die Gleichung (9) umschreiben zu
V = Σ |a(i) - b(i + 1)| - Σ |a(i) - b(i) | (11)
für Gleichung (2) die Gleichung (10) umschreiben
zu
V m = Σ |a(i) - b(i + 1 + m) | - Σ |a(i) - b(i + m) | (12)
für Gleichung (3) die Gleichung (9) umschreiben
zu
V = Σ min {a(i), b(i + 1)} - Σ {mina(i), b(i) } (13)
und für Gleichung (5) die Gleichung (10) umschreiben
zu
V m = Σ min{a(i), b(i + 1 + m) } - Σ min{a(i), b(i + m) } (14).
Ferner läßt sich für Gleichung (4) die Gleichung (9)
umschreiben zu
V = Σ max{a(i), b(i + 1)} - Σ{max a(i), b(i) } (15)
und für Gleichung (6) die Gleichung (10) umschreiben
zu
V m = Σ max{a(i), b(i + 1 + m) } - Σ max{a(i), b(i + m) } (16)
In den Gleichungen (11), (13) und (15) ist i eine ganze
Zahl zwischen 1 und N -1, wobei N die Anzahl der fotoelektrischen
Elemente der Wandlerelementanordnung 5 a oder
5 b bezeichnet. In den Gleichungen (12), (14) und (16) ändert
sich i so, daß für den Rechenvorgang die Ausgangssignale
der Wandlerelementanordnungen 5 a, 5 b für denjenigen Bereich
herangezogen werden, in welchem sich die beiden Bilder
überdecken (und der sich in Abhängigkeit von der Relativversetzung
m ändert).
Fig. 5 zeigt eine Auswerteschaltung zur Ausführung
des Rechenvorgang nach Gleichung (13). Die fotoelektrischen
Wandlerelementanordnungen 5 a und 5 b weisen jeweils
N fotoelektrische Wandlerelemente auf und geben
jeweils als zeitlich serielles Signal ein fotoelektrisch
umgesetztes Signal a(i) bzw. b(i) ab. Das fotoelektrisch
umgesetzte Signal b(i) wird mittels eines Analogschieberegisters
9 um ein Bit verschoben, um ein fotoelektrisch
umgesetztes Signal b(i + 1) zu erzeugen. Ein Vergleicher
10 vergleicht das fotoelektrisch umgesetzte Signal a(i)
mit dem fotoelektrisch umgesetzten Signal b(i + 1) und
schaltet einen Analogschalter 11 durch, wenn a(i) <
b(i + 1) gilt, oder über einen Inverter 13 einen Analogschalter
12 durch, wenn a(i) < b(i + 1) gilt. Ein Vergleicher
14 vergleicht das fotoelektrisch umgesetzte
Signal a(i) mit dem fotoelektrisch umgesetzten Signal
b(i) und schaltet über einen Inverter 15 einen Analogschalter
16 durch, wenn a(i) < b(i) gilt, oder einen
Analogschalter 17 durch, wenn a(i) < b(i) gilt. Dementsprechend
führt ein Integrator 18, der einen Kondensator
und einen Operationsverstärker aufweist, den Rechenvorgang
Σ min {a(i), b(i + 1)} aus, während ein gleichartiger Integrator
den Rechenvorgang
Σ min {a(i), b(i) } ausführt. Ein Subtrahierer 20 subtrahiert
das Ausgangssignal des Integrators 19 vom Ausgangssignal
des Integrators 18 und erzeugt ein Ausgangssignal
V, das ein analoges Rechnergebnis der Gleichung
(13) ist.
Zur Berechnung der Korrelation V m gemäß der Gleichung
(14) wird den zeitlich seriellen Ausgangssignalen
der fotoelektrischen Wandlerelementanordnungen 5 a und
5 b eine relative Verzögerung erteilt. Beispielsweise
wird zwischen die fotoelektrische Wandlerelementanordnung
5 b und das Analogschieberegister 9 ein Verzögerungselement
für eine Verzögerung eingefügt, die der Relativversetzung
m entspricht, oder es wird ein Anfangszeitpunkt
für das Auslesen der fotoelektrischen Wandlerelementanordnung
5 b gesteuert.
Wenn der Rechenvorgang auf digitale Weise mittels eines
Mikrocomputers ausgeführt wird, werden die zeitlich seriellen
Ausgangssignale der fotoelektrischen Wandlerelementanordnungen
5 a und 5 b einer Analog/Digital-Umsetzung
unterzogen, woraufhin die umgesetzten Signale in einen Speicher
eingespeichert und programmgesteuert
weiterverarbeitet werden.
Wenn die Symbole x y in den Gleichungen (9) und (10)
durch |x - y| oder max {x,y} ersetzt werden, ist eine
gleichartige Rechenverarbeitung anwendbar.
Die Fig. 6(A) und 6(B) zeigen die Rechenbeziehungen gemäß
den Gleichungen (9) und (10) auf gleichartige Weise wie
die Fig. 4(A) und 4(B). Gemäß den Fig. 6(A) und 6(B)
ist in den Gleichungen (9) und (10) bei der ersten Summierung
das Bild nur um einen einzigen Teilungsabstand
versetzt und bei der zweiten Summierung nicht versetzt,
so daß die gesamte Bildversetzung gleich einem Teilungsabstand,
d. h. einem Element der fotoelektrischen Wandlerelementanordnungen
5 a und 5 b ist. Auf diese Weise
wird eine höhere Genauigkeit des Rechenvorgangs erzielt. Dies
wird anhand eines Beispiels erläutert, bei dem die Anzahl
der Elemente der fotoelektrischen Wandlerelementanordnungen
5 a und 5 b gleich "5" ist und Ausgangssignale a(i)
und b(i) gemäß Fig. 7 auftreten. Fig. 7 zeigt die
Ausgangssignale für den Fall, daß die beiden an den Wandlerelementanordnungen
5 a und 5 b erzeugten Bilder für alle Werte von
i völlig miteinander übereinstimmen, d. h. daß das Abbildungsobjektiv
1 scharf eingestellt ist.
In Fig. 9 ist die mit Gleichung (12) aufgrund
der Daten a(i) und b(i) nach Fig. 7 berechnetet Korrelation
V m gegen die Relativversetzung m aufgetragen, während
Fig. 8 die nach Formel (2) aufgrund der
Daten nach Fig. 7 berechnete Korrelation V m zeigt.
In Fig. 9 liegt der Ursprung bzw. Nullpunkt der Bildabweichung
nicht bei m = 0, sondern bei m = -0,5. Dies
beruht auf dem Umstand, daß bei der Bildabweichungs-
Auswertung für die beiden Bilder bzw. Signale a(i) und
b(i) keine Symmetrie besteht. Die Korrelation V gemäß
Gleichung (9) ist "0", wenn die beiden Bilder a(i)
und b(i) in negativer Richtung um den halben Teilungsabstand
der fotoelektrischen Wandlerelementanordnungen
5 a und 5 b versetzt sind, wie es in Fig. 10(A) gezeigt
ist. Beispielsweise entspricht bei Gleichung (12)
die erste Summierung einer strichlierten Fläche in Fig.
10(B) und die zweite Summierung einer strichlierten Fläche
in Fig. 10(A), wobei die beiden strichlierten Flächen
gleiche Flächen sind. Daher unterscheiden sich die Relativversetzung
m für die Bildabweichung "0" und die Relativversetzung
m für V m = 0 um 0,5. Infolgedessen werden
zur Erzielung einer wahren Bildabweichung die Rechenvorgänge
für eine Vielzahl ganzer Zahlen m ausgeführt, wobei
diejenige ganze Zahl m gesucht wird, die die Bedingung
V m · V m + 1 0 erfüllt und einen maximalen Wert |V m
- V m + 1| ergibt, und eine Realzahllösung m für V m = 0
in einem geschlossenen Bereich [m, m + 1] ermittelt wird.
Danach wird zum Wert m ein Korrekturwert 0,5 addiert.
Die vorstehend beschriebenen Rechenschritte sind gleichermaßen
bei den Gleichungen (14) und (16) anwendbar.
Gemäß Fig. 9 ist bei dem Rechenvorgang nach Gleichung
(10) nahe der Relativversetzung m für V m = 0 eine steile
Änderung zu beobachten. Infolgedessen ergibt sich selbst
bei einer Änderung der Korrelation V m durch ein Störsignal
oder Rauschen keine wesentliche Änderung des Werts
m für V m = 0, so daß eine hohe Bildabweichungs-Meßempfindlichkeit
erreicht wird. Dagegen ändert sich
gemäß Fig. 8 beim Stand der Technik
der Wert m für V m = 0 beträchtlich, sobald sich die Korrelation
V m durch ein Stör- oder Rauschsignal ändert.
Nach Fig. 8 liegen Nulldurchgangspunkte mit großen
Schwankungen zwischen V -5 und V -4 sowie zwischen V₄ und
V₅ vor, so daß die Möglichkeit einer Fehlerkennung
besteht. Die Schwankungen |V₅ - V₄| und |V -4 - V -5|
der Korrelation V m an diesen Nulldurchgangspunkten sind
im wesentlichen gleich den Schwankungen |V₁ - V₀| und
|V₀ - V -1| am echten Nulldurchgangspunkt. Dagegen
ist gemäß Fig. 9 bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Schwankung |V₀ - V₁| der Korrelation V m am echten
Nulldurchgangspunkt weitaus größer als eine Schwankung
|V₅ - V₄| oder |V₂ - V₁| an anderen bedeutungslosen
Nulldurchgangspunkten. Infolgedessen ist die Wahrscheinlichkeit
einer Fehlbeurteilung gering.
Wenn der Scharfeinstellungszustand nach Gleichung
(9) ermittelt wird, wird als Scharfeinstellungszustand
eine Stellung ermittelt, die gegenüber der Stellung des
Abbildungsobjektivs 1, bei der die Korrelation V "0"
ist, um eine Strecke versetzt ist, die dem halben Teilungsabstand
entspricht.
Da bei den Gleichungen (9) und (10) die zur Berechnung
der Korrelationen V und V m erforderliche Bildabweichung
halb so groß wie die bei der Auswertung nach dem Stand
der Technik erforderliche ist, sind die Gleichungen insbesondere
dann zweckdienlich, wenn das Objekt ein feingegliedertes
Muster hat. Wenn die Kurvenformen der Bilder
bzw., Signale a(i) und b(i) viele Hochfrequenzkomponenten
aufweisen, die nahe an einer Nyquist-Frequenz der fotoelektrischen
Wandlerelementanordnungen 5 a und 5 b liegen,
ist bei der Auswertung nach dem Stand der Technik die
Erkennung schwierig, während die erfindungsgemäße Vorrichtung
die Erkennung in vielen Fällen ermöglicht.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bei der zweiten
Summierung in Gleichung (9) oder (10) keine Bildabweichung
herbeigeführt. Infolgedessen ist die Auswertung
einfacher als bei der Auswertung nach dem Stand der
Technik.
Vorstehend ist die Vorrichtung in Verbindung mit einer
TTL-Scharfeinstellungsermittlung
beschrieben, bei der das Bild durch Lichtströme geformt
wird, die durch das Abbildungsobjekt 1 hindurchtreten.
Die Vorrichtung ist jedoch auch bei einer Scharfeinstellungsermittlung
mit Basislinien-Entfernungsmessung
anwendbar, bei der die Abweichung zwischen zwei Bildern
herangezogen wird. Gemäß vorstehender Beschreibung
werden zwar als fotoelektrische Wandlervorrichtungen
fotoelektrische Wandlerelementanordnungen verwendet,
jedoch können diese auch durch eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
ersetzt werden, die N Abtaststellen in gleichen
Abständen aufweist.
Claims (2)
1. Vorrichtung zur Feststellung des Scharfeinstellungszustands
eines optischen Abbildungssystems, bei dem sich die
Relativlagebeziehung eines ersten und eines zweiten Bildes
entsprechend dem Fokussierzustand eines Objektivs ändert,
mit einem ersten und einem zweiten Sensor zur Aufnahme des
ersten und zweiten Bildes und einer Auswerteschaltung zur
Ermittlung des Scharfeinstellungszustands des Objektivs in
Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des ersten und zweiten
Sensors, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung
(9 bis 20) eine Korrelation V zur Ermittlung des
Scharfeinstellungszustands des Objektivs (1) gemäß der
Gleichung
berechnet, wobei N die Anzahl von fotoelektrischen Wandlerelementen
des ersten oder zweiten Sensors (5 a, 5 b),
a(i) und b(i) Ausgangssignale von i-ten fotoelektrischen
Wandlerelementen des ersten bzw. zweiten Sensors (5 a, 5 b)
und {x y} eine konstante Rechenbeziehung für zwei
reelle Zahlen x und y bezeichnen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rechenbeziehung {x y} eine der Beziehungen
|x-y |, max {x,y} und min {x,y} darstellt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58081739A JPS59208513A (ja) | 1983-05-12 | 1983-05-12 | 焦点検出装置 |
Publications (2)
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DE3417385C2 true DE3417385C2 (de) | 1988-04-21 |
Family
ID=13754800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (3)
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Also Published As
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