DE3636951A1 - Einrichtung zur scharfeinstellungsermittlung - Google Patents
Einrichtung zur scharfeinstellungsermittlungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung.
Es sind verschiedenerlei Verfahren zum Ermitteln der Schärfe
des auf einer Bildebene erzeugten Bilds eines Aufnahmeobjekts
durch ein aus einem Bildsensor einer Videokamera oder dergleichen
erhaltenes Bildsignal bei einer Scharfeinstellung
durch das Verstellen eines optischen Systems in der Weise
bekannt, daß die ermittelte Schärfe auf einen Maximalwert
gebracht wird.
Eine erste Art dieser bekannten Verfahren besteht darin, daß
mittels eines Filters und einer Differenzierschaltung oder
dergleichen die hochfrequente Komponente des Bildsignals
herausgezogen wird und die Schärfe des Objektbilds aus der
Intensität der herausgezogenen Hochfrequenzkomponente bewertet
wird. Bei der Scharfeinstellung nach diesem Verfahren
wird die Richtung, in der das optische System zu verstellen
ist, durch Vergleichen der Schärfegrade von während der Verstellung
des optischen Systems auf zwei voneinander verschiedene
Weisen erzeugten Bildern bestimmt und der Scharfeinstellungszustand
des optischen Systems dadurch erhalten, daß das
optische System in einer Stellung angehalten wird, bei der
die maximale Bildschärfe erzielt wird.
Bei einem in der JP-Patentveröffentlichung 54-44 414 beschriebenen
Beispiel einer zweiten Art der bekannten Verfahren wird
der Umstand genutzt, daß das Ausmaß des Bereichs mittlerer
Dichte des aufzunehmenden Objekts sich mit dem Schärfegrad
ändert. D. h., der Bereich mittlerer Dichte wird bei unscharfer
Einstellung groß und bei der Scharfeinstellung klein. Die
Einrichtung für dieses Verfahren zur Scharfeinstellungsermittlung
ist daher derart gestaltet, daß ein Scharfeinstellungszustand
in einer Stellung bestimmt wird, bei der der
Bereich mittlerer Dichte eine minimale Abmessung erreicht.
Ein weiteres Beispiel für die bekannten Verfahren der zweiten
Art ist in der JP-Patentveröffentlichung 52-30 324 beschrieben.
In diesem Fall wird abweichend von der Einrichtung gemäß
der JP-Patentveröffentlichung 54-44 414, gemäß der die Größe
des Bereichs mittlerer Dichte erfaßt wird, die Größe entweder
des Bereichs hoher Dichte oder des Bereichs geringer Dichte
eines Objekts erfaßt und unter Nutzung des Umstands, daß sich
die Größe des Bereichs hoher oder geringer Dichte mit dem
Scharfeinstellungsgrad ändert, als erreichte Scharfeinstellung
eine Einstellung bewertet, bei der ein solcher Dichtebereich
eine maximale Größe erreicht.
Im allgemeinen ändert sich jedoch die erfaßte Bildschärfe in
großem Ausmaß entsprechend der Art und dem Kontrast des
aufzunehmenden Objekts. Daher ergibt sich bei den vorstehend
genannten bekannten Verfahren der ersten und der zweiten Art
das folgende Problem: Da sich die ermittelte Schärfe beispielsweise
infolge einer geringfügigen Bewegung des Objekts
oder einer Änderung der Beleuchtungsbedingungen ändert, kann
während der Verstellung des optischen Systems ein falscher
Maximalwert der Schärfe erreicht werden. In diesem Fall kann
das optische System in einer Stellung angehalten werden, die
nicht der tatsächlichen Scharfeinstellung entspricht. Sobald
ferner das optische System auf diese Weise angehalten wird,
ist kein auf unterschiedliche Weise erzeugtes Bild mehr für
einen weiteren Vergleich verfügbar. Daher wird es unmöglich,
mit der entsprechenden Einrichtung den tatsächlichen Scharfeinstellungszustand
des optischen Systems richtig zu erfassen.
Ferner muß bei den bekannten Verfahren allgemein, nämlich
nicht nur bei den genannten Verfahren der ersten und der
zweiten Art das optische System zumindest einmal über eine
Scharfeinstellungslage hinaus verstellt werden. Eine auf
diese Weise erreichte Abbildung wird daher verschwommen,
nachdem die Scharfeinstellungslage erreicht worden ist und
bevor diese wieder erreicht wird. Infolgedessen wird die
Abbildung unbrauchbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Lösen der
vorstehend genannten Probleme der Verfahren nach dem Stand
der Technik eine Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung zu
schaffen, die es ermöglicht, einen Scharfeinstellungszustand
unabhängig von Unterschieden hinsichtlich der Art und des
Kontrastes des aufzunehmenden Objekts auf beständige bzw.
zuverlässige Weise zu erfassen.
Ferner soll mit der Erfindung eine Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung
geschaffen werden, die bei der Anwendung an
einer Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung eine
sofortige Scharfeinstellung erlaubt.
Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung
mit einem fotoelektrischen Wandlerelement zum
Umsetzen eines auf einer Wandlerebene erzeugten Bilds eines
Objekts in ein elektrisches Signal geschaffen, bei der ein
Scharfeinstellungszustand durch das Erfassen der Breite eines
Randteils des Objektbilds mit einer Erfassungseinrichtung und
entsprechend dem Ausmaß der mit dieser Erfassungseinrichtung
erfaßten Breite ermittelt wird.
Ein Merkmal dieser Einrichtung besteht darin, daß dann, wenn
sich der maximale Schärfegrad eines an einer Stelle erhaltenen
Objektbilds ändert sobald die tatsächliche Anhaltestelle
eines optischen Aufnahmesystems von dieser Stelle verschieden
ist, das optische Aufnahmesystem in der Richtung zum Erzielen
des maximalen Schärfegrads verstellt wird, falls auf diese
Weise die Schärfe vermindert ist, und in der Gegenrichtung,
falls die Schärfe zunimmt, so daß die Verstelleinrichtung für
die Scharfeinstellung sofort und genau bestimmt werden kann.
Ferner soll mit der Erfindung eine automatische Scharfeinstelleinrichtung
geschaffen werden, die eine schnelle Scharfeinstellung
ermöglicht.
Weiterhin soll mit der Erfindung eine automatische
Scharfeinstelleinrichtung geschaffen werden, bei der das unerwünschte
Auftreten von Regelschwingungen oder dergleichen verhindert
ist.
Weiterhin soll mit der erfindungsgemäßen Ermittlungseinrichtung
eine automatische Scharfstelleinrichtung geschaffen
werden, die trotz Unterschieden hinsichtlich der Art und des
Kontrastes aufzunehmender Objekte stabil arbeitet.
Eine Einrichtung zur Scharfeinstellung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine Schärfeermittlungseinrichtung
für das Ermitteln des Schärfegrads eines auf
einer Bildaufnahmeebene durch ein optischen Fotoaufnahme-
bzw. Bildaufnahmesystem erzeugten Objektbilds, eine Einrichtung
zum Verstellen des optischen Systems in der Richtung zur
Steigerung des Schärfegrads und zum Anhalten des optischen
Systems durch Versetzen der Lage des optischen Systems innerhalb
eines Schärfebereichs von einer erreichbaren Stelle
maximaler Schärfe weg in eine vorgegebene Richtung sowie eine
Einrichtung zum Bestimmen der Richtung auf, in welcher das
optische System entsprechend der Information über einen mittels
der Ermittlungseinrichtung nach dem Anhalten des optischen
Systems erfaßten Schärfegrad sowie auch entsprechend
der vorstehend genannten vorgegebenen Richtung zu verstellen
ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1(a) bis 1(c), 2(a) bis 2(c) und 3(a) bis 3(c) veranschaulichen
das Prinzip der erfindungsgemäßen Einrichtung,
wobei die Fig. 1(a), 2(a) und 3(a) jeweils die
Beschaffenheit unterschiedlicher Aufnahmeobjekte zeigen,
die Fig. 1(b), 2(b) und 3(b) jeweils die Kurvenform
von mit diesen Objekten erhaltenen Bildsignalen
bei scharfer Einstellung zeigen und die Fig. 1(c),
2(c) und 3(c) jeweils die Kurvenform der Bildsignale
bei unscharfer Einstellung zeigen.
Fig. 4 und 5 sind Blockdarstellungen, die ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigen.
Fig. 6 ist eine Blockdarstellung einer automatischen
Scharfstelleinrichtung mit einer Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
Fig. 7 bis 9 sind Ablaufdiagramme, die die Funktion eines
Mikroprozessors 30 nach Fig. 6 veranschaulichen.
Fig. 10(a) bis 10(c) und 11(a) bis 11(c) veranschaulichen ein
anderes Prinzip der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Fig. 12 ist eine grafische Darstellung, die eine Schärfe q im
Zusammenhang mit Schwellenwerten qL 1 und qL 2 zeigt.
Fig. 13 und 14 sind Ablaufdiagramme, die die Funktion des
Mikroprozessors 20 veranschaulichen.
Zunächst wird das Funktionprinzip bei der erfindungsgemäßen
Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung anhand der Fig. 1(a)
bis 1(c) und 2(a) bis 2(c) wie folgt beschrieben: Die
Fig. 1(a) ist eine grafische Darstellung eines Rands, der ein
aufzunehmendes Objekt ist und ein Schwarz/Weiß-Muster bildet.
In der Fig. 1(a) ist eine räumliche Achse x′ gezeigt, die die
optische Achse eines optischen Systems senkrecht schneidet.
Diese graphische Form der Kante wird von einem Bildsensor auf
fotoelektrische Weise in ein elektrisches Bildsignal umgesetzt.
Gemäß Fig. 1(b) hat der Pegel I(x) des auf diese Weise
erhaltenen Bildsignals eine steile Flanke, wenn das optische
System scharf eingestellt ist. Falls das optische System
jedoch nicht scharf eingestellt ist, hat das Bildsignal eine
abgestumpfte Flanke gemäß Fig. 1(c). Mit x ist die Achse auf
der Bildaufnahmeebene des Bildsensors bezeichnet, die der in
Fig. 1(a) gezeigten räumlichen Achse x′ entspricht. Im allgemeinen
wird das Bildsignal durch elektrisches Abtasten des
Bildsensors in der Form eines zeitlich seriellen Signals
abgenommen. Zur Erläuterung wird jedoch dieses Signal als ein
Signal in bezug auf die Achse x auf der Bildaufnahmeebene
betrachtet.
Gemäß Fig. 1(b) und 1(c) ist eine Breite Δ x der Flanke des
Bildsignals I(x) an dem Randteil im Scharfeinstellungszustand
ein Minimalwert Δ xo, während die Breite mit zunehmendem Ausmaß
der Unschärfe zunimmt. Die Breite Δ x ist durch den Unschärfe-
bzw. Streukreisdurchmesser, das Auflösungsvermögen
des Bildsensors und die Bandbreite einer Bildsignal-Verarbeitungsschaltung
bestimmt. Da jedoch die letzteren beiden Faktoren
keine Beziehung zu dem Scharfeinstellungszustand eines
optischen Systems haben, kann durch das Ermitteln der Breite
Δ x des Flankenteils des Bildsignals die scharfe oder unscharfe
Einstellung des optischen Systems ermittelt werden. Das
optische System ist als scharf eingestellt anzusehen, wenn Δ x
ungefähr Δ xo ist, und als unscharf eingestellt, wenn Δ x ≦λτ Δ-xo
gilt. Die Unterscheidung zwischen einem Scharfeinstellzustand
und einem Unschärfezustand erfolgt unabhängig von der mittleren
Helligkeit bzw. Leuchtdichte der Randabbildung und von
dem Kontrast derselben. D. h., es wird die Breite des Randteils
der Abbildung eines aufzunehmenden Objekts ermittelt
und die Abbildung als unscharf bestimmt, wenn die Breite groß
ist, bzw. als scharf, wenn die Breite klein ist.
Ferner ändert sich im Falle eins normalen Objekts gemäß Fig. 2(a)
an den Konturen von Personen oder anderen Objekten die
Helligkeit sprunghaft. In der Umgebung der Kontur tritt eine
gewisse Helligkeits- bzw. Leuchtdichteverteilung auf, die
derjenigen der grafischen Form des in Fig. 1(a) gezeigten
Rands sehr ähnlich ist. Daher wird gemäß Fig. 2(b) und 2(c)
die Breite Δ x des Flankenteils des Bildsignals I(x)
ermittelt. D. h., die Unterscheidung zwischen einem Scharfeinstellungszustand
und einem Unschärfezustand kann durch Vergleichen
der auf diese Weise ermittelten Breite mit einem bekannten
Wert Δ xo getroffen werden, welcher die bei der Scharfeinstellung
des optischen Systems erreichbare Breite des Flankenteils
darstellt. Falls ein Objekt gemäß Fig. 3(a) fein
gemustert ist, kann der Einstellungszustand nicht ermittelt
werden, da die Verteilungen zweier Flankenteile einander
überlappen und daher die Breite Δ x selbst im Falle einer
unscharfen Einstellung nicht größer wird. Für die Ermittlung
der Scharfeinstellung muß daher eine in Fig. 1(b) gezeigte
Breite L der jeweils den Flankenteil bildenden schwarzen und
weißen Bereiche etwas größer als der Wert Δ xo bei der
Scharfeinstellung sein. Beispielsweise muß die Breite L zumindest
zweimal oder einigemale so groß sein wie dieser Wert.
Da der Wert Δ xo ungefähr gleich dem kleinsten Streukeisdurchmesser
des optischen Systems ist, ist die Breite L im
Vergleich zu der Größe der ganzen Bildebene sehr klein. Ein
derartiger Randteil liegt bei nahezu jedem aufzunehmenden
Objekt vor. Daher kann die derart ausgeführte Ermittlung der
Scharfeinstellung auf gleichartige Weise bei nahezu allen
Aufnahmeobjekten angewandt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Breite Δ x des
Flankenteils dadurch ermittelt, daß aus dem Bildsignal I(x) der
Helligskreisgradient dI/dx des Flankenteils und eine Helligkeits-
bzw. Leuchtdichtedifferenz Δ I zwischen den Bereichen
an den in Fig. 1(b) und 2(b) gezeigten Flanken berechnet
werden und dann ein Verhältnis P zwischen diesen Werten
folgendermaßen berechnet wird: P = (dI/dx)/Δ I. D. h., die
Breite Δ x des Flankenteils wird auf indirekte Weise ermittelt.
Der Wert P entspricht dem Kehrwert der Breite Δ x des
Flankenteils und gibt die Schärfe bzw. Steilheit der Flanke
an. Gemäß den Fig. 1(b) und 1(c) bleibt die bei der Scharfeinstellung
ermittelte Helligkeitsdifferenz Δ I zwischen den
Bereichen an der Flanke bei einer etwas unscharfen Einstellung
des optischen Systems unverändert. Daher kann dieser
Wert Δ I auch bei unscharfer Einstellung ermittelt werden,
selbst wenn die Kurvenform des Bildsignals bei der Scharfeinstellung
zuvor nicht bekannt ist. Die Breite Δ x des Flankenteils
kann daher durch das Normieren des Flanken-Gradienten
dI/dx, der sich entsprechend dem Zustand scharfer oder unscharfer
Einstellung empfindlich bzw. deutlich ändert, mit
diesem Wert als Δ I normiert wird. Ferner ist die Breite Δ x des
Flankenteils nicht von der mittleren Helligkeit und dem Kontrast
des Objekts abhängig. Daher kann die Unterscheidung
zwischen einem Zustand scharfer Einstellung und einem Zustand
unscharfer Einstellung des optischen Systems ohne Beeinträchtigung
durch irgendwelche Abweichungen hinsichtlich der mittleren
Helligkeit oder des Kontrastes des Objekts getroffen
werden.
Ein Ausführungsbeispiel, das nach dem vorstehend beschriebenen
Funktionsprinzip arbeitet, ist folgendermaßen gestaltet:
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Scharfeinstellungsermittlung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel. Bei dem Ermittlen des vorangehend genannten
Verhältniswerts P = (dI/dx)/Δ I wird ein Wert P(x) an
einem jeweiligen Ort x folgendermaßen ermittelt: P(x) =
(dI/dx)/Δ I(x). Der auf diese Weise erhaltene Wert P(x) wird
mit einem vorgegebenen Schwellenwert Po ≅ 1/Δ xo verglichen,
um die Anzahl von scharfen Flanken bzw. scharf abgebildeten
Rändern zu ermitteln. Falls dann die Anzahl der scharfen
Flanken eine vorgegebene Anzahl übersteigt, wird dies als
Scharfeinstellung des optischen Systems bewertet. Ferner wird
der Wert Δ I(x) folgendermaßen berechnet:
In dieser Gleichung ist L ein Wert, der zweimal oder einigemale
so groß ist wie der kleinste Streudurchmesser des
optischen Systems. Daher erfolgt eine Integration für diesen
Wert an den Bildelementen des Bildsensors in einem Bereich,
der einige Bildelemente bis zu etwa 10 Bildelementen umfaßt.
Der Wert Δ I(x) ergibt einen Wert der Differenz Δ I zwischen
der größten Helligkeit und der geringsten Helligkeit einer
Fläche innerhalb eines vorgegebenen Bereichs, der bei einem
Randteil vor und hinter dem Flankenteil wie dem in Fig. 1(b)
und 1(c) gezeigten liegt. Im Falle eines feinen Musters wie in
dem in Fig. 3(a) gezeigten übersteigt der Wert Δ I(x) immer
die Differenz zwischen den höchsten und den niedrigsten Werten,
was einen kleinen Wert P(x) ergibt, welcher niemals zu
einer falschen Scharfeinstellungs-Unterscheidung führt.
Die Fig. 4 zeigt einen Bildsensor 1 für die zeitlich serielle
Abgabe eines Video- bzw. Bildsignals, eine Differenzierschaltung 2,
die einen Differenziervorgang für das Ermitteln des
Gradienten dI/dt des Bildsignals ausführt oder ein Differensignal
erzeugt, welches die Differenz zwischen einem um eine
bestimmte Zeitspanne verzögerten Signal und einem unverzögerten
Signal entspricht, eine Absolutwertschaltung 3 und eine
Rechenschaltung 4, die zum Ermitteln eines dem vorstehend
genannten Wert Δ I(x) entsprechenden Signals Δ I(t) ausgebildet
ist. Mit t ist die Länge der nach dem Beginn des Auslesens
des Signals aus dem Bildsensor 1 verstrichenen Zeit bezeichnet.
Die Einzelheiten der Gestaltung der Δ I(t)-Rechenschaltung 4
sind in Fig. 5 gezeigt. Die Rechenschaltung 4 enthält
eine Verzögerungsschaltung 14 zum Verzögern eines ankommenden
Signals um eine Zeitspanne T, eine Subtrahierschaltung 15 und
eine Integrierschaltung 16. Diese beiden Schaltungen dienen
gemeinsam zum Integrieren eines Verzögerungs-Differenzsignals
in bezug auf ankommende Signal
Dieser Integriervorgang ergibt ein Signal
Die Fig. 4 zeigt ferner eine Verzögerungsschaltung 6 für das
Verzögern des Signals
um ungefähr eine Zeitspanne von T/2, Logarithmierschaltungen 5
und 7 und eine Subtrahierschaltung 8. Aus einer logarithmischen
Differenz wird ein Signal
erhalten. Das auf diese Weise ermittelte Signal P(t) wird in
einer Vergleichsschaltung 9 mit dem vorangehend genannten
vorgewählten Schwellenwert Po verglichen. Eine Einzelimpulsschaltung
bzw. monostabile Kippstufe 10 erzeugt jeweils gemäß
dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 9 ein Impulssignal.
Die Anzahl der Impulse des Impulssignals wird mittels
eines Zählers 11 gezählt. Ein Zeitsignalgenerator 12 erzeugt
Zeitsteuersignale für das ganze System sowie Steuertaktimpulse,
die an den Bildsensor 1 angelegt werden. Der Zähler 11
wird durch ein Vertikalsynchronisiersignal rückgesetzt und
zählt die Anzahl der in einem Vollbild oder einem Halbbild
auftretenden Flanken mit einer Steilheit, die den Schwellenwert
Po übersteigt. Als Scharfeinstellung des optischen Systems
wird bewertet, daß der auf diese Weise erhaltene Zählwert
einen vorgegebenen Wert übersteigt, während er als unscharfe
Einstellung bewertet wird, wenn der Zählwert den
vorgegebenen Wert nicht übersteigt. Der Schwellenwert Po muß
nicht auf einen festen Wert eingestellt werden. Falls sich
die Abbildungseigenschaften des optischen Systems mit einer
Änderung eines Blendenwerts oder eines Brennwerteinstellzustands
desslben stark ändern, ist es vorteilhaft, irgendeine
Einrichtung zum Erfassen dieser Parameter und für das Einstellen
des Schwellenwerts Po auf einen entsprechenden optimalen
Wert vorzusehen. Falls sich beispielsweise die Funktion
des optischen Systems derart verschlechtert, daß mit zunehmendem
Blendenwert ein größerer Streukreisdurchmesser entsteht,
wird der Schwellenwert Po entsprechend der Zunahme des
Blendenwerts verringert. Im Falle von Signalen nach dem NTSC-System
wird vorzugsweise jeweils die Zeitkonstante der Differenz-
oder Differenzierschaltung 2 auf einen Wert zwischen
100 und 500 ns und die Verzögerungszeit T der Verzögerungsschaltung
auf einen Wert zwischen 500 ns und 2 µs eingestellt.
Das Verfahren zum Ermitteln des Werts Δ I(t) kann
geändert werden auf:
In diesem Fall trägt ein Teil, an dem
ein kleiner Wert wird, wenig zu dem Wert Δ I(t) bei. Daher
kann die Helligkeitsdifferenz Δ I auch durch Berechnung für
einen Flankenteil mit einem gewissen Ausmaß an Welligkeit
gemäß Fig. 2(b) auf die gleiche Weise wie für einen idealen
Flankenteil gemäß Fig. 1(b) ermittelt werden. In diesem Fall
wird die Absolutwertschaltung 3 durch eine Quadrierschaltung
ersetzt. Eine weitere mögliche Abwandlung besteht darin,
zwischen die Absolutwertschaltung 3 und die Δ I(t)-Rechenschaltung 4
einen Begrenzer zu schalten und dann, wenn der
Wert
geringer als ein vorgegebener Wert ist, das Eingangssignal
der Rechenschaltung 4 zwangsweise auf "0" zu setzen, um die
gleiche vorteilhafte Wirkung zu erhalten.
Wenn ferner der in der Rechenschaltung 4 berechnete Wert
Δ(t) klein ist, ist infolge irgendeines Störsignals bzw.
Rauschens des Bildsignals in dem der Logarithmierschaltung 7
zugeführten Wert.
ein gewisser Fehler enthalten. In diesem Fall ist die Genauigkeit
des ermittelten Werts P(t) vermindert. Dieser Fehler
kann dadurch unterdrückt werden, daß die Kennlinie der
Logarithmierschaltung 8 derart geändert wird, daß deren
Ausgangssignal entsprechend einer Verringerung des Eingangssignals
Δ I(t) in einer Richtung versetzt wird, bei der es größer
als ein Wert logΔ I(t) wird, um dadurch den ermittelten Wert
P(t) zu verringern.
Die Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels,
bei dem die Einrichtung zur Scharfeinstellungsermittlung
in einer Einrichtung zu automatischen Scharfeinstellung
eingesetzt ist. In der Darstellung sind zur Vereinfachung
Speicheradressenzähler und Steuerleitungen für Speicher
und A/D-Wandler weggelassen. Nach Fig. 6 wird ein aus
dem Bildsensor 1 erhaltenes Bildsignal einem Schaltglied 17
zugeführt. Das Schaltglied 17 läßt entsprechend einem Steuersignal G
nur denjenigen Teil des Signals durch, der einem
vorgegebenen Erfassungsbereich der Bildebene entspricht. Die
Fig. 6 zeigt ein Hochpaßfilter 18 eine Gleichrichterschaltung
19, eine Integrierschaltung 20, die zum Erfassung der
Intensität der Hochfrequenzkomponente des aus dem Erfassungsbereich
innerhalb eines Vollbild- oder Teilbildabschnitts des
Signals erhaltenen Bildsignals ausgebildet ist, und einen
A/D-Wandler 21 zur Analog/Digital-Umsetzung der erfaßten
Intensität der Hochfrequenzkomponente. Das Ausgangssignal des
A/D-Wandlers 21 wird als Signal B einem Mikroprozessor 30
zugeführt. Ferner zeigt die Fig. 6 eine Rechenschaltung 13,
die gemäß der Darstellung in Fig. 4 zum Berechnen der Steilheit
P(t) der Flanke ausgebildet ist, und eine Spitzenwerthalteschaltung
22. Die Spitzenwerthalteschaltung 22 speichert
einen innerhalb einer Horizontalabtastzeile erhaltenen maximalen
Wert Pi des Werts P(t) und wird durch ein Signal fH
rückgesetzt, welches für eine jede Horizontalabtastung zwischen
niedrigem und hohem Pegel wechselt. Ein A/D-Wandler 23
ist für die A/D-Umsetzung des bei einer jeweiligen Horizontalabtastung
erhaltenen maximalen Werts Pi von P(t) und für
das aufeinanderfolgende Einspeichern des umgesetzten maximalen
Werts Pi in einen Speicher 24 ausgebildet. Mit Pi ist der
maximale Wert bezeichnet, wobei i eine Abtastzeilennummer in
dem Erfassungsbereich darstellt. Der Mikroprozessor 30 liest
den Inhalt des Speichers 24 innerhalb der Vertikalrücklaufperiode
eines Vollbilds oder eines Testbilds aus. Schaltungselemente
25 bis 29 dienen zum Berechnen der Bewegungsgeschwindigkeit
der Abbildung eines aufzunehmenden Objekts.
Insbesondere im Falle einer Videokamera wird mittels dieser
Schaltungselemente 25 bis 29 verhindert, daß infolge von
Erschütterungen der Kamera durch Handvibrationen oder infolge
einer Bewegung des Aufnahmeobjekts die automatische Scharfstelleinrichtung
fehlerhaft oder unstabil arbeitet. Im einzelnen
würde dann, wenn durch die Handerschütterung oder eine
Bewegung des Objekts ein scharfes Bild des Objekts zeitweilig
aus dem Erfassungsbereich der Bildebene heraus bewegt bzw.
versetzt wird, fälschlicherweise eine unscharfe Einstellung
des optischen Systems ermittelt und infolgedessen ein Motor
zur Verstellung angesteuert werden. Ferner würde selbst dann,
wenn das Objektbild noch in dem Erfassungsbereich verbleibt,
die Erschütterung der Kamera infolge der Sammelwirkung an dem
Bildsensor 1 die Steilheit P(t) der zu erfassenden Flanke
abstumpfen, so daß dann ein Scharfeinstellungszustand fälschlich
als unscharfe Einstellung bewertet werden würde. Die
Schaltungselemente 25 bis 29 sind zur Lösung dieses Problems
durch das Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit des Objektbilds
gestaltet. Die Anordnung umfaßt eine Digitalisierschaltung
25, die durch binäres Digitalisieren eines Bildsignals
das Muster eines Bilds herauszieht, einen Multiplexer 26
und Speicher 27 und 28, die abwechselnd die Auszugsbildmuster
speichern, wobei der Multiplexer entsprechend einem Signal fv
schaltet, dessen Pegel für jedes einzelne Vollbild oder Halbbild
zwischen hohem und niedrigem Pegel wechselt. Auf diese
Weise werden in den Speichern 27 und 28 die Bildmuster für
zwei aufeinanderfolgende Vollbilder oder Teilbilder gespeichert.
Diese Anordnung ermöglicht es, danach in einem Geschwindigkeitsdetektor
29 eine Korrelation zwischen den gespeicherten
Bildmustern zu berechnen. Hierdurch wird ein
Vektor V der Bildbewegung ermittelt, die während einer Vollbild-
oder Teilbildperiode stattfindet. Die Information über
diesen Bewegungsvektor V wird aus dem Geschwindigkeitsdetektor
29 dem Mikroprozessor 30 zugeführt.
Ein Motor 31 dient zum Verstellen einer Fokussier- bzw.
Scharfeinstellungslinse in dem optischen System. Die Geschwindigkeit
und die Richtung der Verstellung mit dem Motor
werden durch ein Signal VM aus dem Mikroprozessor 30 gesteuert.
Der Ablauf der durch den Mikroprozessor 30 zu
steuernden Vorgänge wird nachstehend anhand der Fig. 7, 8 und
9 beschrieben.
Die Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm einer Subroutine für das
Ermitteln einer Bewertung q bezüglich der Breite des Randteils
eines Bilds und für die Aufnahme der Intensität B der
Hochfrequenzkomponente sowie des Bildbewegungsvektors V. Die
Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm der Betriebsvorgänge der mit
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgestatteten automatischen
Scharfstelleinrichtung. Die Fig. 9 ist ein weiteres
Ablaufdiagramm, das die Betriebsvorgänge der automatischen
Scharfstelleinrichtung bei dem Ermitteln eines Scharfeinstellungszustands
veranschaulicht.
Nach Fig. 7 läuft die Subroutine folgendermaßen ab: Bei einem
Schritt S- 2 wird zu Beginn eines jeweiligen Teilbilds dem
Schaltglied 17 das Steuersignal G zugeführt, um ein in dem
vorgewählten Erfassungsbereich erhaltenes Bildsignal herauszuziehen.
Bei einem nächsten Schritt S- 3 werden Werte
P 1. . .PN, die am Ende des Teilbilds in dem Speicher 24
gespeichert sind, die von dem A/D-Wandler 21 abgegebene Intensität B
der Hochfrequenzkomponente und der von dem Geschwindikeitsdetektor
29 abgegebene Bildbewegungsvektor V aufgenommen.
Bei Schritten S- 4 und S- 5 werden die Bewertungen q
berechnet, welche das Schärfeausmaß bzw. die Steilheit des
Flankenteils anzeigen.
Bei diesen Schritten S- 3 bis S- 5 arbeitet der Mikroprozessor
30 folgendermaßen: zuerst werden die Werte P 1, P 2, . . .PN
nacheinander aus dem Speicher 24 ausgelesen. Aus dem A/D-Wandler
21 wird der Intensitätswert B der Hochfrequenzkomponente
aufgenommen, während aus dem Geschwindigkeitsdetektor
29 der Bildbewegungsvektor V aufgenommen wird. Mit N ist
dabei die Anzahl von Abtastzeilen in dem Erfassungsbereich
bezeichnet. Bei dem Schritt S- 4 wird ein Rechenvorgang nach
einer Gleichung
an jedem dieser Werte P 1, P 2, . . .PN für i = M + 1 bis N - M
ausgeführt, wobei M eine ganze Zahl ist, die kleiner ist als N
ist, Pk der Maximalwert der auf k-ten Abtastzeile ermittelten Steilheit
P (t) der Flanken ist und qi ein mittlerer
Maximalwert der an aufeinanderfolgenden M Abtastzeilen ermittelten
Steilheitswerte P(t) ist. Dementsprechend wird als
q der Steilheitsgrad des steilsten Flankenteils mit einer
bestimmten Länge in der Vertikalrichtung der Bildebene gemäß
der Darstellung in Fig. 1(a) berechnet (Schritt S- 5). Dieser
Wert bzw. diese Bewertung q wird als Maßstab für das Erfassen
des Scharfeinstellungszustands des optischen Systems herangezogen.
D. h., mit dieser Anordnung wird zur Scharfeinstellungsermittlung
die bei dem Schritt S- 4 ermittelte Breite des
Flankenteils mit der größten Steilheit, nämlich die kleinste
Flankenbreite erfaßt. Im Falle einer gewöhnlichen Videokamera
wird die Anzahl N der Abtastzeilen in dem Erfassungsbereich
vorzugsweise zwischen 50 und 100 gewählt, während die Anzahl M
der Mittelungs-Abtastzeilen zwischen 5 und 10 oder ähnlich
gewählt wird.
Nach Fig. 8 arbeitet die automatische Scharfstelleinrichtung
folgendermaßen: Die Funktion der automatischen Scharfstelleinrichtung
beginnt bei einem Schritt S- 7. Bei einem Schritt
S- 8 wird ein Normalwert für einen Erfassungsbereich eingestellt
(der normalerweise der mittlere Teil der Bildebene
ist). D. h., es wird ein Bereich eingestellt, in welchem bei
dem Schritt S- 2 nach Fig. 7 das Schaltglied 17 durch das
Steuersignal G durchgeschaltet wird. Danach wird bei einem
Schritt S- 9 mit der in Fig. 7 gezeigten Subroutine eine
Bewertung q berechnet. Bei einem Schritt S- 10 wird die auf
diese Weise erhaltene Bewertung q mit einem Störwert q 2
verglichen. Falls q ≦ωτ q 2 ermittlelt wird, nämlich die
Bewertung q kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, was anzeigt,
daß infolge der Unschärfe des Bilds selbst die kleinste
Flankenbreite des Objektbilds zu groß ist, wird bei Schritten
S- 11 bis S- 16 das optische System in der Richtung zu einer
Steigerung der Intensität B der Hochfrequenzkomponente verstellt,
bis die Bedingung q ≦λτ q 2 erreicht ist. Entsprechend
der Abweichung des optischen Systems von einem Scharfeinstellungszustand
weg nimmt die Bewertung bzw. der Wert q schnell
in einem derartig größeren Ausmaß ab, daß bei einer übermäßigen
Unschärfe der Ermittlungsvorgang infolge des Störsignals
bzw. des Rauschens unmöglich wird. Zur Lösung dieses Problems
sind bei dem Ausführungsbeispiel die in Fig. 6 gezeigten
Schaltungselemente 18 bis 21 vorgesehen. Wenn die Bewertung
bzw. der Wert q niedriger als der vorgegebene Rauschpegel-Wert
q 2 ist, wird der Intensitätswert B für die Hochfrequenzkomponente
des Bildsignals aufgenommen und die Steuerung
gemäß diesem Intensitätswert B nach dem "Bergsteigeverfahren"
bzw. Aufstiegverfahren ausgeführt. Im einzelnen wird bei dem
Schritt S- 11 der Motor in einer gewünschten Richtung betrieben.
Danach wird bei dem Schritt S- 13 der neu ermittelte Wert B
mit dem vorangehenden Wert B verglichen. Wenn das Vergleichsergebnis
eine Abnahme des Werts B anzeigt, wird bei
dem Schritt S- 14 der Motor in Gegenrichtung betrieben. Bei
den Schritten S- 15 und S- 16 wird der Motor fortgesetzt
weiter betrieben, bis der ermittelte Wert q den Wert q 2übersteigt.
Wenn die Einstellung des optischen Systems bis zu einem
gewissen Ausmaß an die Scharfeinstellung angenähert ist und
daher die Bedingung q ≦λτ q 2 erfüllt ist, nämlich die Breite
des schmälsten Flankenteils kleiner als eine vorgegebene
Breite wird, schreitet das Programm zu einem Schritt S- 27
weiter.
Falls bei dem Schritt S- 10 q ≦λτ q 2 ermittelt wird, nämlich die
Breite des schmälsten Flankenteils des Objektbilds kleiner
als ein vorgegebener Wert ist, wird nicht die anhand der
Schritte S- 11 bis S- 16 beschriebene Aufstiegssteuerung
ausgeführt, sondern in Schritten S- 17 bis S- 26 derart gesteuert,
daß die Bewertung bzw. der Wert q größer wird. Falls zuerst der
ermittelte Bewegungsvektor V größer als ein vorbestimmter
Wert ist, gibt der Mikroprozessor 30 bei dem Schritt S- 17 an
das Schaltglied 17 ein Steuersignal G in der Weise ab, daß
der Erfassungsbereich so weit versetzt wird, daß der Bewegungsvektor V
der Bewegung des Objekts bzw. Bilds folgt.
Danach wird bei dem Schritt S- 18 die in Fig. 7 gezeigte
Subroutine ausgeführt. Dabei werden der Bewertungswert q und
der Bewertungsvektor V erfaßt. Als nächstes wird bei dem
Schritt S- 19 der Bewertungswert q entsprechend dem Bewertungsvektor V
korrigiert. Nimmt man beispielsweise an, daß sich
das Objektbild mit einer Geschwindigkeit VH in der Horizontalrichtung
bewegt, wird dadurch die ermittelte Flankenbreite
um VH Δ t größer, wobei Δ t die Sammel- bzw. Aufspeicherungszeit
des Bildsensors 1 ist. Daher wird der berechnete Wert q
entsprechend dieser Erhöhung korrigiert und zu einem neuen
Wert q geändert.
Bei dem Schritt S- 20 schreitet das Programm zu einem Schritt
S- 33 weiter, wobei angenommen ist, daß das Aufnahmeobjektiv
bzw. das optische System scharf eingestellt ist, wenn die
Bedingung q ≦λτ q 1 erfüllt ist. Falls q ≦ωτ q 1 ermittelt wird,
wird bei dem Schritt S- 21 der Motor für das Verstellen des
Aufnahmeobjektivs in einer beliebigen Richtung angetrieben.
Danach wird der Motor bei den Schritten S- 22 bis S- 26 in der
Richtung angetrieben, bei der der ermittelte Wert q größer
wird. Die Schritte S- 22 bis S- 24 sind den Schritten S- 17 bis
S- 19 gleichartig.
In Schritten S- 27 bis S- 32 wird der Scharfeinstellungszustand
ermittelt und die Verstellung des optischen Systems beendet.
Im einzelnen wird bei den Schritten S- 27 bis S- 29 der Wert q
ermittelt. Falls der Zusammenhang q ≦λτ q 1 ermittelt wird oder
ein Maximalwert erfaßt wird, bevor der Wert q den Wert q 1
erreicht, schreitet das Programm zu dem Schritt S- 33 weiter,
wobei angenommen ist, daß ein Scharfeinstellungszustand erreicht
ist, und ein dem Erreichen des Scharfeinstellungszustands
folgender Prozeß ausgeführt wird. Ferner dreht in
diesem Fall der Motor in der bei den Schritten S- 21 bis S- 26
bestimmten Richtung. Falls der Scharfeinstellungszustand
nicht erfaßt wird, wird bei dem Schritt S- 32 entsprechend
einer zwischen den Werten q und q 1 ermittelten Differenz der
Motor mit einer langsameren Geschwindigkeit betrieben, sobald
der Wert q dem Wert q 1 näherkommt. Danach wird erneut eine
Überprüfung zum Ermitteln des Werts q vorgenommen. Die Schritte
S- 27 bis S- 32 werden wiederholt, bis ermittelt wird, daß
das Objektiv scharf eingestellt ist.
Falls bei dem Schritt S- 31 ein Scharfeinstellungszustand
ermittelt wird und das Programm zu dem Schritt S- 33 fortschreitet,
bedeutet dies, daß als Aufnahmeobjekt ein Objekt
gewählt ist, das nahezu keinen Rand- bzw. Flankenteil hat.
Mit der beschriebenen Gestaltung dieses Ausführungsbeispiels
kann daher auch die scharfe Einstellung auf ein derartiges
Objekt ermittelt werden, das nahezu keinen Rand hat.
Wenn in den vorstehend beschriebenen Schritten das optische
System auf diese Weise scharf eingestellt worden ist, beginnt
der Mikroprozessor 30 eine Überwachung, um zu ermitteln, ob
sich das Objekt in der Richtung der optischen Achse des
Objektivs bewegt oder ob ein Schwenkvorgang aufgetreten ist,
der eine erneute Scharfeinstellung auf das Objekt erforderlich
macht. Die Fig. 9 veranschaulicht den Ablauf eines
solchen Überwachungsvorgangs. Wenn ein Scharfeinstellungszustand
erreicht ist, wird bei einem Schritt S- 34 der Motorantrieb
sofort abgebrochen. Darauffolgend wird bei einem
Schritt S- 35 von dem Mikroprozessor 30 ein anderer Schwellenwert
q 3 wie beispielsweise q 3 = 0,9 q′ eingestellt, der etwas
kleiner als ein Wert q′ ist, welcher der bei dem Erreichen
des Scharfeinstellungszustands ermittelte Wert q ist. Falls
sich danach das Objektbild bewegt, wird bei einem Schritt S- 36
der Erfassungsbereich geändert. Bei einem Schritt S- 37
wird auf die in Fig. 7 dargestellte Weise der Bewertungswert
ermittelt. Bei einem Schritt S- 38 wird der Wert q entsprechend
der Bildbewegung korrigiert. Bei einem Schritt S- 39
wird dann, wenn die Bedingung q ≦ωτ q 3 gilt, wieder die
automatische Scharfeinstellung ausgeführt. Falls jedoch bei einem
Schritt S- 40 der Zusammenhang q ≦λτ q 2 ermittelt wird, zeigt
dies an, daß keine übermäßige Unschärfe vorliegt. Daher wird
bei einem Schritt S- 41 das Objektiv scharf eingestellt. D. h.,
das Programm schreitet zu einem in Fig. 8 gezeigten Schritt
S- 41 weiter. Falls jedoch q ≦ωτ q 2 gilt, was eine übermäßige
Unschärfe anzeigt, kehrt das Programm zu dem Schritt S- 7
zurück, um wieder den Scharfeinstellungsvorgang einzuleiten.
Falls die Motordrehung abgebrochen wird, während der Wert q
seinen Maximalwert erreicht, bevor der Schwellenwert q 1 erreicht
ist, und unter diesen Bedingungen ein normales Bild
eines Objekts mit einem gewissen Randteil als nächstes in den
Erfassungsbereich gelangt, würde das Bild als scharf bewertet
werden, selbst wenn es in gewissem Ausmaß unscharf ist. Zur
Lösung dieses Problems wird daher der Motor zwangsweise beispielsweise
in Intervallen von 1 s in Vorwärts- und Gegenrichtung
angetrieben und es wird dabei ermittelt, ob der Wert q
tatsächlich der Maximalwert ist. Ferner könnte bei dem
Scharfeinstellungszustand ein sich schnell bewegendes Objekt
den Erfassungsbereich durchqueren oder plötzlich ein Schwenk
vorgenommen werden. In diesem Fall würde der Wert q zeitweilig
unter den Schwellenwert q 3 abfallen und der Motor auf
unnötige Weise zu einer Nachstellung der Schärfeeinstellung
angetrieben werden. Zum Vermeiden dieser Schwierigkeiten kann
die Anordnung des Ausführungsbeispiels derart abgewandelt
werden, daß eine gewisse Wartezeit von beispielsweise 0,5 s
oder dergleichen eingeführt wird, wenn sich der Wert q in
einem Ausmaß ändert, daß einen gegebenen Wert übersteigt, und
daß der Motor nur dann angetrieben wird, wenn am Ende der
Wartezeit der Wert q wieder erreicht wird.
Das dermaßen gestaltete Ausführungsbeispiel ermöglicht es,
zwischen einem Scharfeinstellungszustand und einer unscharfen
Einstellung des optischen Systems ohne eine Beeinflußung
durch Unterschiede hinsichtlich der Art oder des Kontrastes
des Objekts zu unterscheiden, da auf einfache Weise die
Breite eines Randteils eines Objektbilds wie der Kontur desselben
erfaßt wird, welche im allgemeinen bei den meisten
unterschiedlichen Objekten in Erscheinung tritt. Das beschriebene
Ausführungsbeispiel ist daher außerordentlich gut
für den Einsatz in der automatischen Scharfstelleinrichtung
beispielsweise eines Geräts wie einer Videokamera geeignet.
Wenn sich beispielsweise das Objekt vor- oder zurückbewegt,
nachdem das optische System in einer Lage für einen maximalen
Schärfegrad angehalten ist, wird die Schärfe geringer, so
daß sich ein unscharfes Bild ergibt. In diesem Fall ist es
mit dem bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
angewandten Verfahren nicht möglich, eine passende Scharfeinstellungsrichtung
bzw. die Richtung zu beurteilen oder zu
ermitteln, in der das Objekt sich bewegt hat. Daher muß das
optische System zunächst einmal in einer beliebigen Richtung
bewegt werden, um die passende Scharfeinstellungsrichtung zu
suchen. Dies ergibt mit 50% Wahrscheinlichkeit eine Objektivverstellung
in der falschen Richtung. Daher wird nicht nur
das Ansprechvermögen bei der Scharfeinstellung unter Folgen
eines sich bewegenden Objekts vermindert, sondern auch ein
unbrauchbares Bild in dem Fall erzielt, daß mit dem Gerät
kontinuierlich Bilder eines Objekts aufgenommen werden, wie
mit einer Videokamera oder einer Fernsehkamera.
Zur Lösung dieses Problems wird eine automatische Scharfeinstellungs-
Ermittlungseinrichtung gemäß einem weiteren Beispiel derart gestaltet, daß
bei einer Vor- oder Zurückbewegung des Objekts nach dem Erfassen
eines Scharfeinstellungszustands die geeignete Scharfeinstellrichtung
ohne Verstellen des optischen Systems ermittelbar
ist, so daß sofort eine Scharfeinstellung vorgenommen
werden kann.
Das Funktionsprinzip bei diesem Ausführungsbeispiel wird
nachstehend anhand der Fig. 10(a), 10(b), 10(c), 11(a), 11(b)
und 11(c) beschrieben.
In den Fig. 10(a) und 11(a) ist eine durch das optische
Aufnahmesystem bestimmte Schärfentiefe dargestellt. Die
Schärfentiefe stellt einen Bereich dar, innerhalb dessen ein
Objektbild als scharf auf der Bildaufnahmebene abgebildet
angesehen werden kann. In jeder dieser Figuren ist auf der
Ordinate die Schärfe des Objektbilds aufgetragen. Gemäß der
Darstellung nimmt der Schärfegrad entsprechend der besseren
Scharfeinstellung des Bilds zu und erreicht einen Maximalwert,
wenn das Bild am schärfsten abgebildet ist.
Bei der Scharfeinstellung wird gemäß Fig. 10(a) das Aufnahmeobjektiv
zuerst in der Richtung zu einer schärferen Einstellung,
nämlich in der Richtung zur Steigerung des Bildschärfegrads
verstellt. Das Objektiv wird dann innerhalb der Schärfetiefe
an einer Stelle angehalten, die über die Stelle
hinausgeht. an der der maximale Schärfegrad erzielbar ist.
Bei dem Objektiv, das an der von der Stelle für die maximal
erzielbare Schärfe verschiedenen Stellen angehalten wird, wird
der Schärfegrad gespeichert, der bei dem Anhalten des Objektivs
erzielt wird. Falls sich darauffolgend gemäß der Darstellung
durch eine gestrichelte Linie in Fig. 10(b) das
Objekt in der Richtung zu einer Steigerung des ermittelten
Schärfegrads bewegt, kann die geeignete Scharfeinstellungrichtung
als eine Richtung bestimmt werden, die zu der Richtung
zu der Stelle entgegengesetzt ist, an der der maximale
Schärfegrad erzielt wird. Wenn sich ferner gemäß der Darstellung
durch eine gestrichelte Linie in Fig. 10(c) das Objekt
in der Richtung zu einer Verminderung des erfaßte Schärfegrads
bewegt, kann die geeignete Scharfeinstellungsrichtung
als Richtung zu der Stelle hin bestimmt werden, an der der
maximale Schärfegrad erzielt wird.
Ferner kann auf gleichartige Weise dann, wenn das Objektiv in
einer Stellung angehalten wird, bei der die Stellung für die
maximal erzielbare Schärfe nicht überschritten ist, die geeignete
Scharfeinstellungsrichtung auf gleichartige Weise in
den Fällen ermittelt werden, bei denen sich das Objekt gemäß
der Darstellung durch eine gestrichelte Linie in Fig. 11(b)
oder 11(c) bewegt.
Die Verfahren zum Anhalten des Aufnahmeobjektivs in einer
Einstellung, die von der in Fig. 10(a) oder 11(a) gezeigten
Einstellung für die maximale erzielbare Schärfe verschieden
ist, umfassen folgende unterschiedliche Verfahren:
Bei einem ersten Verfahren wird durch das Verstellen des
Objektivs in der Richtung zur Steigerung des Bildschärfegrads
gemäß Fig. 10(a) die Stellung für die maximal erzielbare
Schärfe ermittelt und dann das Objektiv von dieser ermittelten
Stellung weg vor dem Anhalten weiter in einem Ausmaß
verstellt, das einer aus der Brennweite und der F-Zahl des
Aufnahmeobjektivs berechneten Schärfentiefe entspricht.
Bei einem zweiten Verfahren wird das Aufnahmeobjektiv gemäß
Fig. 11(a) in der Richtung zur Steigerung der Bildschärfe
verstellt, wonach dann aus der während des Verstellens ermittelten
Tendenz der Schärfeänderung eine Stellung für die
maximal erzielbare Schärfe vorausgesagt wird und entsprechend
dieser Voraussage das Objektiv innerhalb der Schärfentiefe
angehalten wird, bevor die vorausgesagte Stellung erreicht
ist. Diese Voraussage kann beispielsweise nach einem der
JP-Patentanmeldung 61-46 869 beschriebenen Verfahren oder
dergleichen vorgenommen werden.
Ein drittes Verfahren besteht darin, daß die Schärfe eines
Objektbilds unabhängig von der Helligkeit, dem Kontrast, dem
Muster und dergleichen des Objekts bewertet wird. Das vorangehend
beschriebene Ausführungsbeispiel stellt ein bestimmtes
Beispiel für eine derartige Schärfebewertung dar. Es wird die
Breite des Flankenteils des Objektbildes ermittelt, wobei das
Ausmaß der Unschärfe des Bilds unabhängig von dem Kontrast
und dergleichen des Objekts bewertet werden kann. Bei einer
vereinfachten Ausführung dieses Verfahrens wird die Hochfrequenzkomponente
des Bildsignals mittels einer Niederfrequenzkomponente
normiert. Eine weitere vereinfachte Abart des
Verfahrens ist in der JP-OS 61-7 443 beschrieben.
Im Falle dieses Schärfebewertungsverfahrens gibt die ermittelte
Schärfe direkt das Ausmaß der Unschärfe des Objektbilds
wieder. Wenn daher das Aufnahmeobjektiv in der Richtung zur
Steigerung der Schärfe verstellt wird und das Verstellen an
einer Stelle beendet wird, an der der Schärfegrad einen
vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, kann damit das Objektiv
in eine Stellung vor der Stellung für die maximal erzielbare
Schärfe innerhalb des Bereichs der Schärfentiefe angehalten
werden, wie es in Fig. 11(a) gezeigt ist.
Ein nach dem vorstehend beschriebenen Funktionsprinzip arbeitendes
Ausführungsbeispiel ist folgendermaßen gestaltet:
Während diese erfindungsgemäße Gestaltung für alle vorstehend
genannten Schärfebewertungsverfahren anwendbar ist, wird bei
diesem Ausführungsbeispiel gleichfalls das bei den Einrichtungen
gemäß den Fig. 4, 5 und 6 angewandte Schärfebewertungsverfahren
angewandt. Die Fig. 12 ist eine grafische
Darstellung der Funktion bei diesem Ausführungsbeispiel. Auf
der Abszisse ist die Stellung des Objektivs aufgetragen,
während auf der Ordinate der vorangehend genannte Bewertungswert q
als Schärfegrad aufgetragen ist. Gemäß den vorangehenden
Ausführungen ist der Schärfegrad q so weit wie möglich
von der Helligkeit und dem Kontrast des Objekts unabhängig.
Mit qL 2 ist ein Schwellenwert zwischen einer scharfen und
einer unscharfen Einstellung bezeichnet, während mit qL 1 ein
Wert über dem Schwellenwert qL 2 bezeichnet ist. Bei diesem
Ausführungsbeispiel wird nach dem Erreichen einer Scharfeinstellung
das Aufnahmeobjektiv in einer Stellung angehalten,
bei der es innerhalb des Schärfentiefebereichs steht und bei
der der Schärfegrad q zwischen qL 1 und qL 2 und nicht auf dem
maximalen Wert liegt. Mit q 3 ist der Rauschpegel bzw. Störpegel
für den Schärfegrad q bezeichnet.
Die Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der Betriebsvorgänge
der gemäß diesem Ausführungsbeispiel gestalteten
automatischen Scharfeinstelleinrichtung gezeigt. Die Gestaltung
der Einrichtung ist mit der in Fig. 4, 5 und 6
dargestellten Gestaltung identisch. Die Betriebsvorgänge bei
diesem Ausführungsbeispiel laufen folgendermaßen ab: nach
Fig. 13 wird die automatische Scharfstelleinrichtung bei
einem Schritt s- 7 in Betrieb gesetzt. Zuerst wird bei einem
Schritt s- 8 ein Normal-Erfassungsbereich eingestellt (welcher
normalerweise der mittlere Teil der Bildaufnahmeebene ist).
Im einzelnen wird gemäß Schritt S- 2 nach Fig. 7 ein Bereich
eingestellt, innerhalb dessen durch das Steuersignal G das
Schaltglied 17 durchgeschaltet wird. Bei einem Schritt s- 9
wird in der in Fig. 7 gezeigten Subroutine der Schärfegrad-Wert q
berechnet. Bei einem Schritt s- 10 wird der berechnete
Wert mit dem Störpegel q 3 verglichen. Falls das Ergebnis des
Vergleichs q ≦ωτ q 3 ergibt, nämlich der Bewertungswert q
kleiner als der vorgegebene Wert q 3 ist, was anzeigt, daß selbst
die kleinste Flankenbreite des Objektbilds infolge der Unschärfe
des Bilds noch übermäßig breit ist, wird das optische
System in Schritten s- 11 bis s- 16 in der Richtung zur
Steigerung der Intensität B der Hochfrequenzkomponente verstellt,
bis die Bedingung q ≦λτ q 3 erfüllt ist, und zwar deshalb, weil
wegen der plötzlichen Abnahme des Schärfegradwerts q bei der
Abweichung des optischen Systems aus der Scharfeinstellungslage
desselben das Vorliegen eines Rausch- bzw. Störsignals
die Scharfeinstellungsermittlung unmöglich macht, falls das
Bild übermäßig unscharf ist. Infolgedessen wird wie auf die
vorstehend beschriebene Weise bei den Schritten s- 15 und s- 16
der Motor weiter betrieben, bis der ermittelte Wert q für die
Bewertung den vorgegebenen Wert q 3 übersteigt. Wenn die Bedingung
q ≦λτ q 3 erfüllt ist, wobei das optische System in eine
Stellung gelangt ist, die in einem gewissen Ausmaß näher an
der Scharfeinstellungslage liegt, nämlich wenn die Breite des
Flankenteils des Bilds kleiner als eine vorgegebene Breite
wird, schreitet das Programm zu einem Schritt s- 27 weiter.
Falls das Ergebnis des Vergleichs bei dem Schritt s- 10 q ≦λτ q 3
ist, also die kleinste Flankenbreite des Objektbilds kleiner
als der vorgegebene Wert ist, wird nicht die mit den Schritten
s- 11 bis s- 16 dargestellte Aufstiegsteuerung vorgenommen,
sondern in Schritten s- 17 bis s- 26 eine Steuerung in der
Weise ausgeführt, daß der Schärfegrad q vergrößert wird.
Falls ein Bewegungsvektor V über einem vorgegebenen Wert
ermittelt wird, gibt zuerst der Mikroprozessor 30 an das
Schaltglied 17 ein Steuersignal G bei dem Schritt s- 17
gleichermaßen wie gemäß den Ausführungen anhand der Fig. 8 auf
die Weise ab, daß der Erfassungsbereich so weit versetzt
wird, wie der Bewegungsvektor V der Bewegung des Objekts folgt.
Danach wird bei dem Schritt s- 18 die in Fig. 7 gezeigte
Subroutine ausgeführt, um den Schärfegrad q und den Bewegungsvektor V
zu ermitteln. Bei dem nächsten Schritt s- 19
wird der Schärfegrad q entsprechend dem Bewegungsvektor V
korrigiert. D. h., wenn sich das Bild mit einer Geschwindigkeit
VH in der Horizontalrichtung bewegt, wird die ermittelte
Flankenbreite um VH Δ t vergrößert, wobei Δ t dieSammelzeit des
Bildsensors 1 ist. Daher wird der berechnete Wert q in einem
dieser Vergrößerung entsprechenden Ausmaß korrigiert und
dadurch zu einem neuen Wert q geändert. Bei einem Schritt s- 20
wird der Wert q in einen Wert q 1 geändert.
Als nächstes wird der zum Verstellen der Scharfeinstellungslage
des Aufnahmeobjektivs gestaltete Motor bei einem Schritt
s- 21 in einer beliebigen Richtung angetrieben. Bei Schritten
s- 22 bis s- 26 wird der Motor in der Richtung zur Steigerung
des ermittelten Werts q für den Schärfegrad angetrieben. Die
Schritte s- 22 bis s- 24 sind den Schritten s- 17 bis s- 19
gleichartig.
Bei einem Schritt s- 27 wird die zu diesem Zeitpunkt bestehende
Motorantriebsrichtung als "A" gespeichert. A hat den Wert
"1", wenn das optische System aus der Stellung für die Entfernung
"unendlich" zu der Stellung für die kleinste Entfernung
hin verstellt wird, und den Wert "-1", wenn das optische
System in der Gegenrichtung verstellt wird.
In Schritten s- 28 bis s- 36 wird ein Scharfeinstellungszustand
erfaßt und die Verstellung des optischen Systems beendet. Bei
den Schritten s- 28 bis s- 30 dieser Schritte wird der Wert q
für den Schärfegrad ermittelt. Bei dem Schritt s- 31 wird
ermittelt, ob der Wert q größer als der in Fig. 12 dargestellte
Schwellenwert qL 1 ist. Wenn der Wert als größer
ermittelt wird, schreitet das Programm zu dem Schritt s- 32
weiter. Wenn dies nicht der Fall ist, zweigt das Programm zu
dem Schritt s- 35 ab. Bei dem Schritt s- 35 wird ermittelt, ob
der erfaßte Wert q größer als der in Fig. 12 gezeigte Schwellenwert
qL 2 ist. Wenn dies der Fall ist, schreitet das Programm
zu einem Schritt s- 37 weiter. Wenn dies nicht der Fall ist,
zweigt das Programm zu dem Schritt s- 36 ab. Daher wird
bei dem Schritt s- 37 die Scharfeinstellung als erreicht angesehen,
wenn der Schärfegrad q kleiner als der Schwellenwert
qL 1 und größer als der Schwellenwert qL 2 ist. Falls der
Schärfegrad q größer als der Schwellenwert qL 1 ist, wird eine
Motorantriebsrichtung C auf die zu der im vorstehend beschriebenen
Programmablauf eingestellten Antriebsrichtung A
entgegengesetzt Richtung eingestellt. Falls der Schärfegrad q
kleiner als der Schwellenwert qL 2 ist, wird die
Motorantriebsrichtung C bei dem Schritt s- 36 auf die gleiche
Richtung wie diese Antriebsrichtung A eingestellt. Bei dem
Schritt s- 33 wird der Motor in der Richtung C angetrieben.
Sobald der Wert q dem Wert qL 1 oder qL 2 näherkommt, wird die
Motorgeschwindigkeit herabgesetzt. Danach wird wieder der
Schärfegrad q ermittelt. Die Schritte s- 28 bis s- 36 werden
wiederholt, bis ermittelt wird, daß das optische System eine
Scharfeinstellung erreicht hat.
Nachdem das optische System bei den vorstehend genannten
Schritten in den Scharfeinstellungszustand gebracht worden
ist, erfolgt die nachfolgende automatische Scharfeinstellung
gemäß der nachstehenden Beschreibung anhand des Ablaufdiagramms
in Fig. 14.
Wenn der Scharfeinstellungszustand erreicht worden ist, wird
der Motorantrieb bei einem Schritt s- 38 sofort abgebrochen.
Falls sich bei einem Schritt s- 39 das Bild bewegt hat, wird
bei diesem Schritt der Erfassungsbereich dementsprechend
geändert. Bei einem Schritt s- 40 wird auf die in Fig. 7
dargestellte Weise der Schärfegrad q ermittelt. Bei einem
Schritt s- 41 wird der Wert q entsprechend der Bewegung
des Bilds korrigiert. Falls sich das Bild nicht bewegt hat, wird
der Erfassungsbereich nicht geändert. Falls der Schärfegrad q
kleiner als der Wert qL 1 und größer als der Wert qL 2 ist,
werden Schritte s- 38 bis s- 45 wiederholt, während der Motor
stillsteht.
Wenn unter diesen Bedingungen der Schärfegrad q größer als
der Wert qL 1 wird, weil die Entfernung zwischen dem
Bildobjekt und dem Ort des optischen Bildaufnahmesystems
geändert hat, zweigt das Programm von dem Schritt s- 43 zu dem
Schritt s- 44 ab. Dabei wird bei dem Schritt s- 43 die
Motorantriebsrichtung C auf die zu der vorangehend genannten
Motorantriebsrichtung A entgegengesetzte Richtung eingestellt. Bei
dem Schritt s- 44 wird der Motor zu einer Verstellung des
optischen Systems in einer Defokussierrichtung angetrieben,
die zu der Scharfeinstellungs- bzw. Fokussierrichtung entgegengesetzt
ist. Falls ferner der Schärfegrad q kleiner als
der Wert qL 2 wird, zweigt das Programm von dem Schritt s- 45
zu einem Schritt s- 46 ab. Falls bei dem Schritt s- 46
ermittelt wird, daß der Schärfegrad q größer als der vorangehend
genannte Wert q 3 ist, zweigt das Programm zu einem Schritt s- 47
ab. Dabei wird die Motorantriebsrichtung C auf die gleiche
Richtung wie die vorangehend genannte Motorantriebsrichtung A
geändert. Bei dem Schritt s- 44 wird dann der Motor so angetrieben,
daß das optische Bildaufnahmesystem in der Fokussier-
bzw. Scharfeinstellungsrichtung verstellt wird. Falls
bei dem Schritt s- 46 ermittelt wird, daß der Schärfegrad q
kleiner als der Wert q 3 ist, zeigt dies entweder eine übermäßige
Unschärfe des Bilds oder eine Versetzung des Objekts
an. In diesem Fall kehrt das Programm zu dem Anfangsschritt
s- 7 zurück, um den Scharfeinstellungsvorgang erneut auszuführen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es daher möglich, immer
auf zuverlässige Weise eine Scharfeinstellung auf das aufzunehmende
Objekt selbst dann auszuführen, wenn das Objekt ein
Objekt gemäß der Darstellung in Fig. 3(a) ist. Bei der Gestaltung
gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Fokussier-
bzw. Scharfeinstellungsrichtung ohne Verstellung des optischen
Systems ermittelt werden, wenn das optische System
angehalten worden ist, nachdem das Objektbild auf der Bildaufnahmeebene
scharf abgebildet wurde. Daher kann mit dem
Ausführungsbeispiel ein System wie eine Video- oder Fernsehkamera
derart gestaltet werden, daß fortlaufend Bilder eines
Objekts unter Nachführen der Vor- und Rückwärtsbewegung des
Objekts aufgenommen werden. Infolgedessen ist die Scharfeinstellungs-
Ermittlungseinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel
außerordentlich gut zur Anwendung in automatischen
Scharfstelleinrichtungen von Videokameras oder dergleichen
geeignet.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird bei diesem Ausführungsbeispiel
die Verstelleinrichtung für das optische System
dadurch ermittelt, daß das optische System aus einer Stellung
für die maximal erzielbare Schärfe in einer vorbestimmten
Richtung innerhalb eines Schärfentiefebereichs verstellt wird
und dann die Informationen über die Richtung und den erzielten
Schärfegrad herangezogen werden. Verglichen mit den herkömmlichen
Verfahren, das optische Bildaufnahmesystem in
einer beliebigen Richtung zu verstellen, um es in die Stellung
für die maximal erzielbare Schärfe zu bringen, ermöglicht
es das Verfahren bei diesem Ausführungsbeispiel, die
Richtung zum Verstellen des optischen Systems sofort zu ermitteln.
Es wird für eine automatische Scharfstelleinrichtung eine
Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung angegeben, die eine
Detektoreinrichtung zum Ermitteln der Breite eines Randteils
der Abbildung eines aufzunehmenden Objekts sowie eine
Unterscheidungseinrichtung für das Erkennen eines Scharfeinstellungszustands
aus der Größe der erfaßten Breite angegeben,
wobei mit der Unterscheidungseinrichtung eine unscharfe Einstellung
erkannt wird, wenn die Breite des Randteils des
Objektbilds groß ist, und eine scharfe Einstellung erkannt
wird, wenn die Breite des Randteils klein ist, wodurch die
Scharfeinstellungs-Ermittlungseinrichtung ohne eine Beeinflußung
durch Unterschiede hinsichtlich der Art und des Kontrastes
des aufzunehmenden Objekts betreibbar ist.
Claims (34)
1. Einrichtung zur Scharfeinstellungsermittlung, gekennzeichnet
durch eine Wandlereinrichtung (1) zum Umsetzen von einem
Bild entsprechenden einfallenden Strahlen in elektrische
Signale, eine Erfassungseinrichtung (13) zum Ermitteln der
Breite eines Rands des Bilds aus den elektrischen Signalen
und eine Unterscheidungseinrichtung (9 bis 11) zum Erkennen
des Schärfezustands der Strahlen aus dem Ermittlungsergebnis
der Erfassungseinrichtung.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wandlereinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung (1) zum
Umsetzen einfallender Strahlen in elektrische Signale und
eine optische Einrichtung für das Zuführen der Strahlen zu
der Bildaufnahmeeinrichtung aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bildaufnahmeeinrichtung (1) eine zweidimensionale
Bildaufnahmeeinrichtung ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (13) zum Erfassen der Breite des
Rands des Bilds in einer vorbestimmten Richtung ausgebildet
ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorbestimmte Richtung eine Horizontalabtastrichtung ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine
Speichereinrichtung (22) zum Festhalten eines bei einer jeweiligen
Horizontalabtastung erzielten Maximalwerts der Randbreite
des Bilds.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Unterscheidungseinrichtung (9 bis 11)
eine Vergleichseinrichtung (9) zum Vergleichen der mittels
der Erfassungseinrichtung (13) ermittelten Breite mit einem
vorbestimmten Wert aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der vorbestimmte Wert (Po) dem kleinsten Streukreisdurchmesser
der optischen Einrichtung entspricht.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (13) eine erste
Erfassungseinrichtung (4) zum Ermitteln der Differenz zwischen
dem höchsten und dem niedrigsten Helligkeitsgrad an dem
Rand des Bilds, eine zweite Erfassungseinrichtung (6) zum
Ermitteln eines an dem Rand des Bilds erzielten Helligkeitsgradienten
und eine Recheneinrichtung (5, 7, 8) zum Berechnen
der Breite des Randteils des Bilds aus den Ausgangssignalen
der ersten und der zweiten Erfassungseinrichtung aufweist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Unterscheidungseinrichtung (9 bis 11)
zum Unterscheiden des Schärfezustands aufgrund von mittels
der Erfassungseinrichtung (13) ermittelten mehreren Breitewerten
für mehrere Ränder ausgebildet ist.
11. Einrichtung zur Scharfeinstellungsermittlung, gekennzeichnet
durch eine Aufnahmeeinrichtung (1) zum Aufnehmen
eines Bilds und zum Erzeugen von dem Bild entsprechenden
elektrischen Signalen, eine Erfassungseinrichtung (13, 22 bis
24) zum Ermitteln der Breite eines jeden Randteils des Bilds
aus den elektrischen Signalen, wobei die Erfassungseinrichtung
zum Zählen von Randteilen mit einer Breite ausgebildet
ist, die kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und eine
Unterscheidungseinrichtung (30) zum Erkennen der Schärfe des
Bilds aus den Ausgangssignalen der Erfassungseinrichtung.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erfassungseinrichtung (13, 22 bis 24) das Zählen für
einen einzelnen Bildebenenbereich des mittels der Aufnahmeeinrichtung
(1) aufgenommenen Bilds ausführt.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufnahmeeinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung
(1) zum Umsetzen einfallender Strahlen in die elektrischen
Signale und eine optische Einrichtung zum Zuführen
der Strahlen zu der Bildaufnahmeeinrichtung aufweist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine
Signalgeneratoreinrichtung (18 bis 21) zum Erzeugen eines
Signals (B), das die Eigenschaften der optischen Einrichtung
wiedergibt.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Unterscheidungseinrichtung (30) zum Wechseln ihres Erkennungsverfahrens
von einem Verfahren zu einem anderen entsprechend
dem von der Signalgeneratoreinrichtung (18 bis 21)
erzeugten Signal ausgebildet ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Unterscheidungseinrichtung (30) zum Ermitteln der Schärfe
durch Vergleichen einer vorbestimmten Anzahl von Zählergebnissen
der Erfassungseinrichtung (13, 22 bis 24) ausgebildet
ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Unterscheidungseinrichtung (30) zum Ändern ihres Erkennungsverfahrens
durch Ändern der vorbestimmten Anzahl ausgebildet
ist.
18. Einrichtung zur Scharfeinstellungsermittlung, gekennzeichnet
durch eine erste Erfassungseinrichtung (13) für das
Ermitteln der Breite des Rands eines Bilds, eine zweite
Erfassungseinrichtung (18 bis 21) für das Ermitteln eines von
der Breite verschiedenen Kennparameters des Bilds und eine
Unterscheidungseinrichtung (30) zum Erkennen der Schärfe des
Bilds aus dem Ermittlungsausgangssignals der ersten oder zweiten
Erfassungseinrichtung.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Erfassungseinrichtung (18 bis 21) zum Ermitteln
eines Hochfrequenzparameters des Bilds ausgebildet ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die Unterscheidungseinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die
Schärfe aus dem Ermittlungsausgangssignal der zweiten Erfassungseinrichtung
(18 bis 21) zu erkennen, wenn das Ermittlungsergebnis
der ersten Erfassungseinrichtung (13) eine
vorbestimmte Bedingung erfüllt.
21. Einrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterscheidungseinrichtung (30) dazu ausgebildet
ist, die Schärfe aus dem Ermittlungsausgangssignal der
zweiten Erfassungseinrichtung (18 bis 21) zu erkennen, falls
die Ermittlung durch die erste Erfassungseinrichtung (13)
unmöglich ist.
22. Einrichtung zur Schärfeeinstellung einer optischen Einrichtung,
gekennzeichnet durch eine Wandlereinrichtung (1)
zum Umsetzen einfallender Strahlen, die einem Bild entsprechen
und über die optische Einrichtung ankommen, in elektrische
Signale, eine Erfassungseinrichtung (13) zum Ermitteln
der Breite eines Rands des Bilds aus den elektrischen Signalen
und eine Stelleinrichtung (31) zum Verstellen der optischen
Einrichtung entsprechend dem Ermittlungsausgangssignal
der Erfassungseinrichtung.
23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stelleinrichtung (31) dazu ausgebildet ist, die optische
Einrichtung festzulegen, falls die mittels der Erfassungseinrichtung
(13) ermittelte Breite kleiner als ein vorbestimmter
Wert ist.
24. Einrichtung nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet
durch eine Unterscheidungseinrichtung (30) zum Erkennen der
Schärfe des Bilds aus der mittels der Erfassungseinrichtung
(13) ermittelten Breite.
25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung ein Objektiv
ist.
26. Einrichtung zur Scharfeinstellung einer optischen Einrichtung,
gekennzeichnet durch eine Schärfeermittlungseinrichtung
(1 bis 30) zum Ermitteln der Schärfe eines mit der
optischen Einrichtung erzeugten Bilds und eine Stelleinrichtung
(31), mit der die optische Einrichtung in der Richtung
zu einer Steigerung der Schärfe verstellbar und in einer Lage
anhaltbar ist, welche von einer maximal erzielbaren Scharfeinstellung
der optischen Einrichtung in einer vorbestimmten
Richtung abweicht.
27. Einrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine
Unterscheidungseinrichtung (30) zum Ermitteln der Richtung,
in der die optische Einrichtung mittels der Stelleinrichtung
(31) entsprechend der mittels der Schärfeermittlungseinrichtung
(1 bis 30) erfaßten Schärfe und der vorbestimmten Richtung
zu verstellen ist, nachdem die optische Einrichtung mit
der Stelleinrichtung festgelegt worden ist.
28. Einrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schärfeermittlungseinrichtung (1 bis 30)
eine Erfassungseinrichtung (18 bis 21) zum Ermitteln der
Hochfrequenzkomponente des von der optischen Einrichtung
erzeugten Bilds enthält.
29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schärfeermittlungseinrichtung (1 bis
30) eine Randbreiteermittlungseinrichtung (13, 22 bis 24) zum
Ermitteln der Breite des Rands des von der optischen Einrichtung
erzeugten Bilds enthält.
30. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (31) zum Anhalten
der optischen Einrichtung in einer Stellung ausgebildet ist,
die über die Stellung für das Erzielen der maximalen Schärfe
hinausgeht.
31. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (31) zum Anhalten
der optischen Einrichtung ohne Durchlaufen der Stellung für
das Erzielen der maximalen Schärfe ausgebildet ist.
32. Scharfeinstellung für eine optische Einrichtung,
gekennzeichnet durch eine Schärfeermittlungseinrichtung (1
bis 30) zum Ermitteln der Schärfe eines von der optischen
Einrichtung erzeugten Bilds, eine Stelleinrichtung (31) zum
Verstellen der optischen Einrichtung in eine Stellung derselben
in der Richtung zu einer Steigerung der Schärfe und zum
Anhalten der optischen Einrichtung in einer Stellung, die von
einer erzielbaren Maximalschärfestellung der optischen Einrichtung
abweicht, eine Signalgeneratoreinrichtung zum Erzeugen
eines Signals, das die Richtung der Abweichung von der
Stellung zeigt, an der die optische Einrichtung durch die
Stelleinrichtung angehalten ist, und eine Verstellrichtungs-Bestimmungseinrichtung
zum Bestimmen der Richtung, in der die
optische Einrichtung zu verstellen ist, aufgrund des von der
Signalgeneratoreinrichtung erzeugten Signals und des mittels
der Schärfeermittlungseinrichtung ermittelten Schärfegrads.
33. Einrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schärfeermittlungseinrichtung (1 bis 30) eine Erfassungseinrichtung
(18 bis 21) zum Erfassen der Hochfrequenzkomponente
des von der optischen Einrichtung erzeugten Bilds enthält.
34. Einrichtung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schärfeermittlungseinrichtung (1 bis 30)
eine Randbreiten-Ermittlungseinrichtung (13, 22 bis 24) zum
Ermitteln der Breite des Rands des von der optischen Einrichtung
erzeugten Bilds enthält.
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |