DE3417385C2 - - Google Patents

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.