DE3829733C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung und Auswertung eines in einer Bildebene zu fokussierenden Objektbilds gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-PS 29 50 220 ist es bekannt, bei einer Kamera mit automatischer Fokussierung die Ausgangssignaldifferen­ zen einer Vielzahl von mikrophotoelektrischen Elementen, die eine selbstabstastende Photoelementeinheit darstellen, unter Maximalwertbildung zur Fokussierdetektion heranzu­ ziehen. Auf diese Weise wird im wesentlichen in einer von den photoelektrischen Elementen gebildeten Bildebene ein Kontrastwert aus den Ausgangssignalen der einzelnen Bild­ elemente erhalten, dessen Maximalwert dann einen Scharf­ einstellzustand des Kameraobjektivs anzeigt. Die Ermitt­ lung von Bewegungsmustern in der Bildebene zur Erfassung eines Objekts, des Bildhintergrunds und etwaiger Objekt­ verschiebungen bzw.-bewegungen in der Bildebene ist je­ doch bei diesem Stand der Technik nicht in Betracht ge­ zogen.

Auch beim Stand der Technik gemäß der DE-PS 30 04 147 wird der Bildkontrast zur Fokussierdetektion herangezogen, wobei hier die Takttreiberfrequenz eines photoelektri­ schen, selbstabtastenden Wandlerelements in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Objekthelligkeit verändert und damit die Signalspeicherzeit gesteuert wird. Auf diese Weise soll eine von Objekthelligkeitsänderungen möglichst unbeeinflußte Kontrastermittlung erzielt werden. Darüber hinaus erfolgt eine Glättung des Ausgangssignals des photoelektrischen Wandlerelements durch Unterdrückung hoher Signalfrequenzen, um auf möglichen Objekt- oder Kamerabewegungen beruhenden Ausgangssignaländerungen Rechnung zu tragen, die eine unerwünschte Änderung der Abtastgeschwindigkeit des photoelektrischen Wandlerele­ ments zur Folge haben können. Obwohl sich hierdurch eine automatische Fokussierdetektion mit hohem Dynamikbereich und einer gewissen Unabhängigkeit von Objekt- und/oder Kamerabewegungen erzielen läßt, ist auch hier eine expli­ zite Erfassung von Bewegungsmustern in der Bildebene nicht in Betracht gezogen.

Darüber hinaus zeigt Fig. 7 ein Beispiel einer bekannten Suchschrittmethode (Schrittoptimierungs­ methode). Fig. 7 zeigt ein Objektiv 1, einen Bildemp­ fänger 2, der dazu ausgebildet ist, ein an einer Bildemp­ fangsebene ausgebildetes Bild in ein elektrisches Signal umzuwandeln, einen Vorverstärker 3, der ein vom Bildempfänger 2 erzeugtes Bildsignal ver­ stärkt, einen Verarbeitungskreis 4, der dazu dient, das Ausgangssignal des Vorverstärkers 3 in Übereinstimmung mit derar­ tigen standardisierten Bestimmungen wie denjenigen des NTSC-Color-Systems, in ein Bildsignal umzuwandeln, ein Bandpaßfilter (BPF) 5, das dazu ausgebildet ist, lediglich eine hochfrequente Komponente aus dem Ausgang des Vorver­ stärkers 3 herauszuziehen, eine Erfassungsschaltung 6, die dem Ermitteln des Ausgangssignals des BPF 5 dient, einen Motor­ treiberkreis 7 zur Ansteurung eines Objektiv-An­ triebsmotors 8 auf der Grundlage des Ausgangs der Erfas­ sungsschaltung 6, und den Objektiv-An­ triebsmotor 8, der für einen Antrieb und eine Verschie­ bung der Position des Objektivs 1 für ein Fokussieren ein­ gerichtet ist.

In Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Anordnung wird das an der Bildempfangsebene des Bildempfängers 2 durch das Objektiv 1 erzeugte Bild in ein elektrisches Bildsignal umgewandelt. Die­ ses Signal wird mittels des Vorverstärkers 3 auf einen vorge­ gebenen Pegel verstärkt. Die hochfrequente Komponente des Bildsignals ist entsprechend der Position des Objektivs 1 zu verändern, d. h., im Verhältnis zum Fokussierzustand des Objektivs 1 auf ein zu photographierendes Objekt. Die hochfrequente Komponente steigt demzufolge an, wenn das Objektiv 1 näher an den fokussierten Zustand für das Objekt herankommt. Das Objektiv 1 ist im Brennpunkt, wenn die hoch­ frequente Komponente des Bildsignals auf einem maximalen Wert ist. Wie Fig. 8 zeigt, treten Änderungen in der hochfrequenten Komponente des Bildsignals mit Bezug zur Objektivposition auf. Die hochfrequente Komponente erreicht ihr Maximum an einer Stelle A. Wie gezeigt ist, vermindert sich die hochfrequente Komponente entsprechend, wenn das Objektiv 1 von seiner Einstellung im Brennpunkt abweicht. Somit ist der fokussierte Zustand des Objektivs 1 zu errei­ chen, indem die Position des Objektivs 1 in einer Richtung verschoben wird, in welcher der maximale Pegel der hochfre­ quenten Komponente auftritt, und indem das Objektiv 1 an diesem speziellen Punkt angehalten wird.

Jedoch weist eine Kamera mit einer automatischen Fokussier­ vorrichtung, die in der oben beschriebenen Weise angeord­ net und ausgestaltet ist, den folgenden Nachteil auf. Falls die Kamera in der horizontalen Richtung schwankt, während das Objektiv 1 sich in einer Scharfeinstell- bzw. Brennpunktposition befindet, d. h. im Punkt A der Fig. 8, fällt der Hochfrequenz-Kompo­ nentenpegel des Bildsignals ab, so daß er niedriger wird als ein Pegel, der erhalten wird, wenn das Objektiv 1 im gleichen fokussierten Zustand ohne ein Schwanken der Ka­ mera ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Bildemp­ fänger 2 dazu eingerichtet ist, in jedem seiner Bildelemen­ te eine darauf durch das Objektiv 1 während einer Teil­ bildperiode (etwa 1/60 s im Fall des NTSC-Systems, was im folgenden als 1 V bezeichnet wird) projizierte Abbildung anzusammeln. Im Fall eines Schwankens der Kamera oder im Fall eines Schwenkbetriebs verschiebt sich die gesamte an der Bildempfangsebene des Bildempfängers 2 ausgebildete Abbildung in einem Ausmaß, das so groß ist wie das Aus­ maß der Bewegung der Kamera innerhalb einer Teilbildperi­ ode. Dann geschieht es, daß die in einem Bildelement anzu­ sammelnde Bildkomponente, wenn die Kamera in Ruhe ist, über eine Mehrzahl von benachbarten Bildelementen angesam­ melt wird. Das heißt, daß die Abbildung unter einer solchen Bedingung einer Abbildung gleicht, bei der ein Bild­ signal an ein Tiefpaßfilter gelegt wird. Als Ergebnis des­ sen wird die hochfrequente Komponente des Bildsignals vermindert.

In diesem Fall verleitet die verminderte hochfrequente Komponente die automatische Scharfeinstell- bzw. Fokussiervorrichtung zu der Beurteilung, daß das Objektiv 1 für das Objekt aus dem Brenn­ punkt ist. Dann geschieht es, daß, während das Objektiv 1 in Wirklichkeit im Brennpunkt ist, der Objektiv-Antriebs­ motor 8 betrieben wird, um die automatische Fokussiervor­ richtung zu betätigen. In diesem Fall wird das Objektiv 1 zeitweise aus dem Brennpunkt gebracht. Im allgemeinen wird eine Videokamera, insbesondere eine Heim- oder Hand-Video­ kamera, für ein Photographieren in der Hand gehalten. Inso­ fern werden Schwankungen der Hand leicht der Kamera übermit­ telt. Es besteht jedoch der Wunsch, zu verhindern, daß die Kamera durch ein solches Kameraschwanken oder einen Schwenk­ betrieb aus dem Brennpunkt bzw. dem Scharfeinstellzustand gebracht wird.

Ferner entsteht ein weiteres Problem, wenn sich das Objekt bewegt, nachdem das Objektiv 1 auf das Objekt scharf einge­ stellt ist. Bei der herkömmlichen automatischen Fokussier­ vorrichtung mit dem in Fig. 7 gezeigten Aufbau finden die in Fig. 8 gezeigten Änderungen in der hochfrequenten Kompo­ nente des Bildsignals nur in dem Fall eines einzelnen Ob­ jekts mit einem relativ gleichförmigen Hintergrund, wie in Fig. 9(a) gezeigt ist, statt. In Fällen, in denen der Hintergrund kompliziert ist, wie in Fig. 9(b) gezeigt ist, oder wenn neben dem Objekt ein anderes Objekt in einer unterschiedlichen Position vorhanden ist, wie in Fig. 9(c) gezeigt ist, entsteht für die hochfrequente Komponente nicht länger eine Änderung in einer solch einfachen Weise, wie die Fig. 8 zeigt, sondern haben die Änderungen eine Mehrzahl von Spitzenwerten, wie in den Fig. 9(d) und 9(e) dargestellt ist. In einem solchen Fall neigt die herkömmli­ che Methode, die eine Bildinformation an der gesamten Bild­ ebene verwendet, dazu, eine sog. Tiefenverwirrung hervorzu­ rufen, wobei das Objektiv 1 weder auf das Objekt noch auf den Hintergrund fokussiert ist. Um dieses Problem zu lösen, wird eine Torschaltung zwischen den Vorverstärker 3 und das BPF 5 der Fig. 8 eingefügt. Durch diese Anordnung wird der Entfernungsmeßbereich begrenzt, indem lediglich einem solchen Teil des Bildsignals, der der Fokussierzone (einem Entfernungsmeßrahmen) entspricht, die bzw. der innerhalb eines speziellen Teils einer Bildempfangsebene festgelegt wird, wie in den Fig. 10(a) und 10(b) gezeigt ist, ein Durch­ tritt erlaubt wird.

Fig. 10(a) zeigt ein Verfahren, wobei der Entfernungs­ meßrahmen nicht nur an der Bildebene festgelegt wird, son­ dern auch so ausgebildet ist, daß seine Größe im mittigen Teil der Bildebene veränderbar ist, so daß ein Fokussier­ vorgang entgegengesetzt zur Größe des Objekts ausgeführt werden kann.

Die Fig. 10(b) zeigt einen anderen Fall, wobei der Ort des Entfernungsmeßrahmens an der Bildebene nach oben, nach un­ ten, nach links oder nach rechts veränderbar ist. Es wird auf diese Weise eine Fokussierzone ausgebildet, die durch Verschieben des Entfernungsmeßrahmens mittels der Betäti­ gung eines Drucktastenschalters entsprechend der Position des Objekts veränderlich ist.

Bei diesen Verfahren haben sich die folgenden Probleme ge­ zeigt. Nach Fig. 10(a) ermöglicht das Verfahren, die Größe des Entfernungsmeßrahmens automatisch im mittigen Teil der Bildebene in Übereinstimmung mit dem Fokussierzu­ stand des Objekts zu verändern. Jedoch ist dieses Verfahren nur in solchen Fällen wirksam, in denen das Objekt im mitti­ gen Teil der Bildebene festgelegt wird. Im Gegensatz zu einem Photoapparat wird jedoch eine Videokamera häufig zur Aufnahme einer Abbildung eines sich bewegenden Objekts und recht selten zur Aufnahme eines Objekts, das in der Mitte der Bildebene steht, benutzt. Wenn während des Aufnah­ mevorgangs das Objekt aus dem Entfernungsmeßrahmen heraus­ tritt, wird das Objektiv 1 auf den Hintergrund scharf eingestellt.

Bei dem Verfahren nach Fig. 10(b) ist der Entfernungs­ meßrahmen entsprechend der Bewegung des Objekts verschieb­ bar. Jedoch wird dieses Verschieben von Hand mittels eines Drucktastenschalters od. dgl. bewirkt und ist auf den Ort des Rahmens begrenzt. Die Kamera kann nicht automa­ tisch die Bewegung des Objekts erfassen und verfolgen. Insofern ist die Bedienungsperson gezwungen, manuell einen Positionssteuervorgang auszuführen, der kompliziert ist und fehlerhaft sein kann.

Darüber hinaus kann nicht automatisch unterschieden wer­ den, ob das Heraustreten des Objekts aus dem Entfernungs­ meßrahmen durch die Bewegung des Objekts oder ein Schwen­ ken der Kamera verursacht wird.

Demgegenüber liegt dem Anmeldungsgegenstand die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Ermittlung und Auswertung von Bewegungen eines Objektbilds derart auszugestalten, daß eine genaue Unterscheidung zwischen Bewegungen eines Objekts in der Bildebene und Bewegungen der Bildebene - z. B. einer Kamera - selbst zur Fokussierdetektion erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des neuen Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit die Bildebene in eine Anzahl von Teilflächen unterteilt und aus einer Signalkomponente vorgegebener Frequenz werden Digitaldaten bezüglich der Teilfläche gebildet. Mittels verschiedener Diskriminier­ einrichtungen werden diese Digitaldaten ausgewertet und der Bewegungszustand des Objektbildes in der Bildebene aus den Digitaldaten berechnet, so daß auf einfache Weise unterschieden werden kann, ob die erfaßte Bildbewegung durch die Bewegung des Objekts oder durch die Bewegung der Kamera hervorgerufen wird. Darüber hinaus kann infolge der Erfassung der Objektbewegung die Kamera auch auf das sich bewegende Objekt kontinuierlich scharfgestellt werden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie­ ben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Ermittlung und Auswertung von Bewegungen eines Objektbilds gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 2 eine Bildebene, die in eine Anzahl (m×n) von Teilflächen unterteilt ist,

Fig. 3 eine Anordnung der durch Unterteilung der Bild­ ebene erhaltenen Teilflächen,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Ermitt­ lung und Auswertung von Bewegungen eines Objektbilds gemäß einem zweiten Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Ermitt­ lung und Auswertung von Bewegungen eines Objektbilds gemäß einem dritten Ausführungsbei­ spiel unter Einbeziehung einer Objektnachlauf­ vorrichtung,

Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Anwendung eines Entfernungsmeßrahmens,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer bekannten automati­ schen Scharfeinstelleinrichtung,

Fig. 8 eine graphische Darstellung des Ausgangspegels einer ermittelten Hochfrequenzkomponente mit Bezug zur Objektivposition,

Fig. 9(a) bis 9(e) graphische Darstellungen zur Veranschaulichung des Zusamenhangs zwischen der hochfrequenten Komponente und der Objektivposition, und

Fig. 10(a) und 10(b) einen in einer Bildebene angeordneten Entfer­ nungsmeßrahmen.

Bei dem im Blockschaltbild von Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungs­ beispiel sind dieselben Bauelemente wie bei der in Fig. 7 gezeigten bekannten Vorrichtung mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht noch­ mals erneut erläutert. Ferner wird davon ausgegangen, daß eine Bildempfangsebene bzw. Bildebene gleich­ mäßig in vertikaler Richtung in m Teile und in horizonta­ ler Richtung in n Teile unterteilt ist, um eine Gesamtheit von m · n Teilflächen, nachstehend vereinfacht als Flächen bezeichnet, zu erhalten, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und um ein Schwenken einer Kamera auf der Grundlage eines gemittelten Leuchtdichteniveaus, das in jeder der Flächen erhalten wird, zu erfassen.

Gemäß Fig. 1 ist ein Zähler 9 vorgesehen, um eine Taktgeber­ frequenz bzw. Taktfrequenz CLK zu zählen und Adressen l bis n in der horizon­ talen Richtung für jede der an der Bildebene angeordneten Flächen, wie in Fig. 2 gezeigt ist, zu erzeugen. Ein Zähler 10 dient dazu, einen horizontalen Synchronisierimpuls HD zu zählen und Adressen l bis m in der vertikalen Richtung für jede Fläche zu erzeugen. Ein Tiefpaßfilter (TPF) 11 ist vorgesehen zur Ausfilterung einer im Ausgang des Vorver­ stärkers 3 enthaltenen unnötigen Hochfrequenzkomponente. Ein Vergleicher 12 vergleicht das Ausgangssignal des TPF 11 mit einer vorbestimmten Bezugsspannung Vref und er­ zeugt ein Ausgangssignal mit hohem Pegel, wenn das TPF-Ausgangssignal größer ist als die Bezugsspannung. Ein Zähler 13 zählt die Taktfrequenz CLK nur dann, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 12 auf einem hohen Pegel ist. Ein Vergleicher 14 dient dem Vergleich des Ausgangssignals, d. h. eines gezählten Werts, des Zählers 13 mit einem vorbe­ stimmten Bezugswert A 1 und der Erzeugung eines Ausgangssignals mit hohem Pegel, wenn der erstgenannte Wert größer als der letztgenannte Wert ist. Ein Schieberegister 15 ist mit n Bits versehen, um eine n-Anzahl an Daten entsprechend den Flächen, die in der horizontalen Richtung auf der Bildebene unterteilt sind, wie in Fig. 2 gezeigt ist, darzustellen. Das Schieberegister 15 verschiebt diese Bits um ein Bit, wenn ein Abtast- oder Lesevorgang an der Bildebene von einer der Teilflächen zu einer anderen übergeht. Die n-Anzahl an Daten wird einmal im Umlauf für jede horizontale Abtastzeile an der Bildebene abgedeckt oder erfaßt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Schieberegister 15 besteht aus einer Anzahl l von n-Bit-Schieberegistern. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist l=3. Der Grund für die Benutzung von l Schieberegistern oder drei n-Bit-Schieberegistern ist, daß die n Bits eines jeden Registers je­ weils den n Flächen der Bildebene entsprechen. Jedesmal wenn ein Abtast- oder Lesebereich von der einen Fläche zur anderen in der horizontalen Richtung wechselt, werden die Positionen der Schieberegister gleichzeitig um ein Bit verschoben. Die Schieberegister sind derart angeordnet, daß sie eine Anzahl l an Stellen bilden, die für jede Flä­ che gewichtet werden. Die Anzahl der Ereignisse, für welche der Ausgangspegel des Vergleichers 14 hoch wird, wird durch l (drei) Bits gezählt. Ein Addierer 16 ist dazu vorge­ sehen, wenn der Ausgangspegel des Vergleichers 14 für eine der Teilflächen hoch wird, den Wert "1" zu einem Zähler des Schiebe­ registers 15, der dieser Fläche entspricht und aus l Bits (l Stellen) in dem Schieberegister 15 besteht, hinzuzufügen. Deshalb wird "1" durch den Addierer 16 jedesmal, wenn ein Abtastpunkt an der Bildebene sich von der einen zu einer anderen Fläche verschiebt, falls das Ausgangssignal des Vergleichers 14 dann auf einem hohen Pegel ist, hinzugefügt. Dadurch wird die Position des Schieberegisters 15 um ein Bit in der horizontalen Richtung verschoben, um das ver­ schobene Bit als ein einer nächsten Fläche entsprechendes Bit zu verwenden. Danach wird das Schieberegister 15 um ein Bit jedes­ mal verschoben, wenn die Abtastfläche von einer Fläche zu einer anderen in der horizontalen Richtung wechselt. Wenn eine horizontale Abtastzeile auf der Bildebene, die so ausgebildet ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, vollständig auf diese Weise abgetastet worden ist, ist ein Ablauf im Betrieb des Schieberegisters 15 ebenfalls beendet. Dann wird das Abtasten einer nächsten horizontalen Abtast­ zeile begonnen. Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 14 auf einem hohen Pegel ist, wird hierbei "1" für jede der ge­ teilten Flächen addiert. Falls alle horizontalen Abtast­ zeilen, die die Teilflächen in der vertikalen Richtung ab­ grenzen, vollständig auf diese Weise abgetastet worden sind, speichert jeder einer Anzahl n von Zählern (die für jede von l Stellen vorgesehen sind) der Schieberegister eine Information über die Anzahl der Ereignisse (Anzahl der horizon­ talen Abtastzeilen in der vertikalen Richtung), für welche der Ausgangspegel des Vergleichers 14 hoch wird.

Ein Vergleicher 17 ist dazu vorgesehen, das Ausgangssignal des Addierers 16 mit einem vorbestimmten Bezugswert A 2 zu ver­ gleichen und ein Ausgangssignal mit hohem Pegel zu erzeugen, wenn das erstgenannte Ausgangssignal größer als der letztgenannte Wert ist. Ein m · n-Bit-Speicher 18 dient der Speicherung eines Teilbild- oder Bildfeldteils einer digital bzw. binär verschlüs­ selten Information für jeweils eine der m · n Flächen. Die binär verschlüsselte Information wird gebildet, indem das Ausgangssignal des Vergleichers 17 in einem Binärzustand für jede Fläche in Übereinstimmung damit erhalten wird, ob das Aus­ gangssignal auf einem hohen Pegel oder einem niedrigen Pegel ist, und zwar auf der Basis einer durch die Zähler 9 und 10 erzeugten Zeitfolge. Ein Vergleicher 19 dient dem Vergleich von durch den Speicher 18 für ein vorhergehendes Teilbild gespeicherten Daten mit den Daten des aktuell oder gegen­ wärtig verarbeiteten Teilbilds. Ein Zähler 20 ist so ein­ gerichtet, daß er ein für jede Fläche durch den Zähler 9 geliefertes Taktsignal nur zählt, wenn das Ausgangssignal des Ver­ gleichers 19 auf einem niedrigen Pegel ist. Ein D-Flip- Flop (D-FF) 21 hält eine Information eines horizontalen Flächenteils des Ausgangssignals (der binär verschlüsselten Informa­ tion) des Vergleichers 17. Ein Vergleicher 22 vergleicht die binär verschlüsselte Information für eine un­ mittelbar vorausgehende Fläche, die vom D-FF 21 erhalten wird, mit der binär verschlüsselten Information für die gegenwärtige Fläche. Ein Zähler 23 zählt ein Taktsignal, das für jede Fläche nur dann erzeugt wird, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 22 auf einem niedrigen Pegel ist. Deshalb wird vom Zähler 20 ein Signal S1 erzeugt, das für den Grad der Änderung kennzeichnend ist, welche auf der Grundlage einer Differenz im Leuchtdichteniveau der Bildebene zwischen dem gegenwärtigen und dem vorhergehenden Teilbild erfaßt wird. Vom Zähler 23 wird ein Signal S2 erzeugt, das für das gesamte Ausmaß einer Änderung, die im gegenwärtigen Teilbild auf der Grundlage eines Unterschieds in der hochfrequenten Komponente zwi­ schen benachbarten Flächen an der Bildebene ab­ läuft, kennzeichnend ist. Ein Analog/Digital-(A/D-) Wandler 24 setzt das Ausgangssignal der Erfassungs­ schaltung 6 in einen digitalen Wert um. Ein Steuer­ gerät bzw. eine Steuerschaltung 25, die eine Zentraleinheit, einen ROM, einen RAM usw. umfaßt, steuert die gesamte automatische Fokussier- bzw. Scharfeinstellvorrichtung, indem der Objektiv-Antriebsmotor 8 auf der Grundlage des Ergebnisses eines Berechnungsvorgangs an den Ausgangssignalen der Zähler 20 und 23 gesteuert wird. Ein Digital/Analog- (D/A-) Wandler 26 dient der Umwandlung des Ausgangssignals der Steuerschaltung 25 in ein analoges Signal und der Zuführung dieses Signals zu dem Motor 8.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist jeder der Teilflächen der Bildebene des Bildempfängers eine Adresse aÿ zugeordnet. In dieser Adresse aÿ steht i für 1, 2 . . . m, während j für 1, 2 . . . n steht. Der Zähler 9, der zur Er­ zeugung der horizontalen Adressen dient, und der Zähler 10, der zur Erzeugung der vertikalen Adressen vorgesehen ist, liefern die Adressen der Teilflächen der Bildempfangsebene entsprechend der jeweiligen Abtastung. Unter der Annahme, daß die in Fig. 2 gezeigte Bildebene in 32 Felder sowohl in der vertikalen wie in der quer verlau­ fenden Richtung unterteilt wird, wobei für m und n angenom­ men wird, daß sie jeweils 32 sind, wird ein dem Zähler 9 zuzuführendes Taktsignal auf eine Frequenz von 2 fsc ge­ setzt, die zweimal so hoch ist wie eine Hilfsträgerfrequenz. Das horizontale Synchronisiersignal, das im folgenden als das Si­ gnal HD bezeichnet wird, wird als ein Taktsignal dem Zäh­ ler 10 zugeführt. Jede der geteilten Flächen ist somit so eingerichtet, daß für jedes Bildfeld elf Taktimpulse in Querrichtung und sieben horizontale Abtastzeilen in der vertikalen Richtung vorhanden sind, wie in Fig. 3 ge­ zeigt ist.

Der Vergleicher 12 vergleicht ein durch Entfernen einer unnötigen hochfrequenten Komponente aus dem Ausgangssignal des Vorverstärkers 3 über das Tiefpaßfilter TPF 11 erhaltenes Signal mit der Bezugsspannung Vref. Wenn das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters TPF 11 als über der Bezugsspannung Vref liegend ermittelt wird, dann er­ zeugt der Vergleicher 12 ein Signal mit hohem Pegel. Die Bezugsspannung Vref wird auf einen Zwischenwert des Bild­ signals festgesetzt, der beispielsweise eine ent­ sprechende Spannung gemäß IRE 50% hat. Das Ausgangssignal des Vergleichers 12 erreicht somit einen Wert, der durch eine Binärverschlüsselung des Bildsignals, je nachdem ob das Bildsignal größer oder kleiner als sein Zwischenwert ist, erhalten wird.

Der Zähler 13 wird ausgelöst, wenn der Ausgangspegel des Vergleichers 12 hoch wird, so daß bewirkt wird, daß der Pegel des Steueranschlusses EN des Zählers 13 hoch wird. Dann wird der Zähler 13 zum Zählen des Taktsignals CLK ge­ startet, das auf einer Frequenz von 2 fsc ist. Der Zähler 13 wird jedesmal zurückgesetzt, wenn ein Abtastpunkt an den querliegenden Teilfeldern vom einen Feld zu einem anderen während seines Zählvorgangs am Taktsignal mit der Frequenz 2 fsc überwechselt. Daher erzeugt der Zähler 13 die Anzahl der Taktimpulse (=2 fsc) des für jedes der querliegenden Teilfelder erhaltenen Taktsignals, während die hochfrequente Komponente des Bildsignals über der Bezugs­ spannung Vref liegt. Der Vergleicher 14 vergleicht den Aus­ gang des Zählers 13 mit dem Bezugswert A 1. Da elf Taktim­ pulse des Taktsignals mit der Frequenz 2 fsc innerhalb jedes der m · n Teilfelder vorhanden sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Bezugswert A1 auf einen Wert gesetzt, der eine Hälfte der Taktsignale übersteigt. Er wird beispielsweise auf einen Wert von 6 festgesetzt. Das bedeutet, daß bei elf Taktimpulsen innerhalb einer jeden Fläche die Anzahl der erhaltenen Taktimpulse gezählt wird, wenn das Leuchtdichteniveau des Bildsignals höher ist als die Bezugsspannung. Deshalb wird, wenn das Leucht­ dichteniveau des Bildsignals höher als die Bezugsspannung Vref über eine gesamte Fläche hinweg in der horizontalen oder querliegenden Richtung ist, eine maximale Anzahl von elf Taktimpulsen gezählt. Auf diese Weise erzeugt der Ver­ gleicher 14 für je eine der in jeder horizontalen Abtast­ zeile vorhandenen Flächen eine Information in einem binären Zustand, je nachdem ob der gezählte Wert einer hohen Leucht­ dichtekomponente über dem Bezugswert A 1 ist. Das auf diese Weise erzeugte Ausgangssignal des Vergleichers 14 wird dem Addierer 16 zugeführt, um im Schieberegister 15 gespeichert zu werden.

Wie bereits erwähnt wurde, besteht das Schieberegister 15 aus einer Anzahl l von Schieberegistern von n Bits, die der Anzahl der in Querrichtung geteilten Flächen der Bild­ empfangsebene entsprechen. Zusätzlich hierzu werden Zähler von l Ebenen (oder l Bits) für die Anzahl n von Flächen, die durch die Querteilung der Bildebene erhalten werden, gebildet. Das Schieberegister 15 empfängt das Takt­ signal, das jedesmal ansteigt, wenn der horizontale Abtast­ punkt von einer Fläche zu einer anderen unter den n Flächen überwechselt. Gleichzeitig mit dem Überwechseln des hori­ zontalen Abtastpunkts werden die l-Anzahlen der Schieberegi­ ster in Querrichtung weiter geschaltet, um einen Schiebeumlauf für jede horizontale Abtastzeile zu vervollständigen. Der Addierer 16 hat "0" zugefügt, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 14 auf einem niedrigen Pegel ist, und hat "1" zugefügt, wenn das Ausgangssignal des Verglei­ chers 14 auf einem hohen Pegel ist. Dann wird der gezählte Wert eines l-Bit-Zählers, welcher dem betreffenden Feld entspricht, inkrementiert, um die Daten des Schieberegisters 15 zu erneuern. Der Ausgang des Vergleichers 14 wird letzt­ lich durch die Anzahl n der Zähler, die jeder der Teilflä­ chen entsprechen, in einer derartigen Weise gespeichert, daß angezeigt wird, wie oft der Pegel des Ausgangssignals als ein Ergebnis des Abtastens jeder Teilfläche (sieben horizontale Abtastzeilen) hoch wird. Ferner werden die Werte des Schiebe­ registers 15 jedesmal zurückgesetzt, wenn die Abtastfläche von einer vertikalen Teilfläche zu einer anderen überwech­ selt. Wenn (siehe Fig. 3) das Abtasten einer horizontalen Abtastzeile l, die unmittelbar vor dem Übergang von einer vertikalen Teilfläche zu einer anderen liegt, zu Ende kommt, erzeugt zu diesem Zeitpunkt der Addierer 16 Werte, die angeben, wie oft der Ausgangspegel des Vergleichers 14 als Ergebnis eines Abtastens von allen horizontalen Abtast­ zeilen innerhalb jeder der Teilflächen hoch geworden ist, und führt diese Werte dem Vergleicher 17 zu. Ferner ist im Fall dieses Ausführungsbeispiels die Bildebene 32fach sowohl in der vertikalen wie in der horizontalen Rich­ tung unterteilt, wobei jede der Teilflächen so eingerich­ tet ist, daß sie elf Taktimpulse und sieben horizontale Abtastzeilen hat. Das heißt, daß jede Teilfläche insgesamt 77 Abtastpunkte aufweist. Deshalb ist es erforderlich, daß das Schieberegister 15 Werte von 32 Bits (n=32) hat, die dem Addierer 16 in der den sieben horizontalen Abtastzeilen entsprechenden Größe zugeführt werden. Um diese Forderung zu erfüllen, muß der Addierer 16 so eingerichtet sein, daß er drei Bits hat, während das Schieberegister 15 drei Spal­ ten oder Stellen (l=3) haben muß.

Das Ausgangssignal des Addierers 16, das angibt, wie häufig der Ausgangspegel des Vergleichers 14 innerhalb jeder Teil­ fläche hochpegelig geworden ist, wird dem Vergleicher 17 zugeführt, um mit dem Bezugswert A 2 verglichen zu werden. In diesem Fall ist der Vergleicher 17 so eingerichtet, daß er als Ergebnis eines Abtastvorgangs an jeder der geteilten Flächen ermittelt, ob die Anzahl der horizontalen Abtastzeilen mit mehr durch den Zähler 13 gezählten Taktimpulsen als der Hälfte der elf in Fig. 3 gezeigten Taktimpulse den Bezugswert A2 überschreitet, was anzeigt, daß die hochfrequente Komponente über einem vorgegebenen Wert liegt. Bei jeder der Teilflächen, die sie sieben horizontale Abtast­ zeilen aufweisen, wird der Bezugswert A2 mit 4 festgesetzt, was mehr als die Hälfte der sieben Abtastzeilen ist.

Der Pegel des binären Ausgangssignals des Vergleichers 12 wird hoch oder niedrig, je nachdem ob die hochfrequente Kompo­ nente des Bildsignals über oder unter der Bezugsspannung Vref innerhalb jeder in Fig. 3 gezeigten Teilfläche ist. Der Vergleicher 17 erzeugt "1" als eine Information über eine der Teilfächen nur, wenn die Anzahl diese hori­ zontalen Abtastzeilen, die bei hoch gewordenem Ausgangs­ pegel des Vergleichers 12 Taktimpulse in einer gegenüber der Hälfte der horizontalen Gesamtzahl von Taktimpulsen (11) größere Anzahl haben, die Hälfte der vertikalen Ge­ samtzahl (7) der horizontalen Abtastzeilen überschreitet. Im anderen Fall erzeugt der Vergleicher 17 "0". Der Vergleicher 17 liefert insofern ein Ausgangssignal in Form einer Binärin­ formation für jede der geteilten Flächen einzeln. Wenn angenommen wird, daß die Information über jede Fläche gleich bÿ ist, so zeigt diese Information bÿ annähernd an, ob der Mittelwert des Leuchtdichteniveaus innerhalb einer Fläche aÿ größer oder kleiner ist als das gemittelte Leuchtdichteniveau der gesamten Bildebene, z. B. IRE 50%.

Die Binärinformation bÿ über jede Teilfläche wird im Speicher 18 von m · n Bits für jedes Teilbild einzeln ge­ speichert und nach einem oder mehreren Teilbildern ausgele­ sen. Dann vergleicht der Vergleicher 19 die Binärinforma­ tion für jede Fläche mit einer für das aktuelle oder gegen­ wärtige Teilbild erhaltenen Information. Wenn die Werte (oder die Information) des vorausgehenden Teilbilds als unterschiedlich zum gegenwärtigen Teilbild in irgendeiner Fläche herausgefunden werden, wird der Zähler 20 in den akti­ vierten Zustand bei dieser Fläche gebracht. Dem Zähler 20 wird ein Taktsignal zugeführt, das einmal für jeweils eine der m · n Teilflächen ansteigt. Der Zähler 20 kann das Takt­ signal nur dann zählen, wenn er durch das Ausgangssignal des Ver­ gleichers 19 ausgelöst wird. Deshalb wird der gezählte Wert des Zählers 20 um Eins jedesmal bei einer Fläche inkremen­ tiert, für die die im Speicher 18 gespeicherten Werte als unterschiedlich zu den Werten des gegenwärtigen Teilbilds bestimmt werden. Die Gesamtheit der auf diese Weise für die gesamte Bildebene erhaltenen gezählten Werte wird schließlich als ein Signal S1 erzeugt. Unter der Annahme, daß die Binärinformation über jede der Flächen, die eine Einzel- oder Mehr-Teilbildperiode vorher erhalten wurde, bÿ′ ist, gibt das vom Zähler 20 erzeugte Signal S1 einen Gesamtunterschied der Binärinformation bÿ′ des vorhergehenden Teilbilds zu der Binärinformation bÿ des gegenwärtigen Teilbilds wieder. Deshalb kann das Signal S1 folgendermaßen ausgedrückt werden:

Der Wert des Signals S1 ändert sich deshalb mit dem Ände­ rungs- oder Unschärfegrad der Bildempfangsebene. Das Signal S1 ändert sich auch, wenn sich nur ein kleiner Teil der Bild­ ebene, z. B. eine Person, innerhalb der Bildebene be­ wegt, selbst wenn die Bildebene als Ganzes unverändert bleibt. Wenn das Objektiv 1 auf ein solches sich innerhalb der Bildebene bewegendes Objekt fokussiert wird, kann sich die Objektentfernung von der Kamera ändern, um das Objektiv 1 aus dem Brennpunkt bzw. der Scharfeinstellung zu bringen. Deshalb soll im Gegensatz zu dem Fall der Bewegung der gesamten Bildebene aufgrund eines Schwenkens der Kamera die automatische Fokussiervor­ richtung nicht in ihrem Arbeiten angehalten werden, um die Scharfeinstellung in diesem Fall auf dem Objekt zu halten. Wenn der automatische Scharfeinstellvorgang unter einer solchen Bedingung beendet wird, kann die Kamera nicht auf das sich bewegende Objekt fokus­ siert bzw. scharfgestellt werden.

Um dieses Problem zu lösen, wird eine Unterscheidung zwischen einer Bewegung des Objekts und einer auf einem Schwenken der Kamera beruhenden Bewegung der gesamten Bildebene ge­ troffen. Zu diesem Zweck werden Angaben, die mit Bezug auf den komplexen Zustand der gesamten Bildebene mittels des D-FF 21, des Ver­ gleichers 22 und des Zählers 23 erhalten werden, verwen­ det. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, wird das D-FF 21 durch ein Taktsignal getriggert, das jedesmal ansteigt, wenn der Abtastpunkt von einer Teil­ fläche in der Querrichtung zu einer anderen übergeht. Die Binärinformation über jede der n · m Teilflächen, die vom Vergleicher 17 erzeugt wurde, wird durch das D-FF 21 für jede Fläche in der horizontalen Abtastrichtung festgehal­ ten. Der Datenausgang des D-FF 21 wird durch den Verglei­ cher 22 mit dem Datenausgang des Vergleichers 17 verglichen. Dann wird der Zähler 23 für jede Fläche, für die die beiden Datenausgänge einen Unterschied aufweisen, aus­ gelöst. Gleich dem Zähler 20 empfängt der Zähler 23 ein Taktsignal, das jedesmal ansteigt, wenn der horizontale Abtastpunkt von einer Fläche zu einer anderen überwechselt. Der Zähler 23 hat insofern die Möglichkeit, das Taktsignal zu zählen, wobei der gezählte Wert nur dann um Eins inkrementiert wird, wenn der Zähler 23 durch das Ausgangssignal des Vergleichers 22 ausgelöst wird. Der Zähler 23 erzeugt dann ein Signal S2. Dieses Signal S2 repräsentiert eine Funk­ tion, die sich entsprechend einer Information über einen Unterschied zwischen benachbarten Flächen innerhalb einer Teilbild-Bildebene ändert und die komplexe Struktur oder den Störungsgrad der gesamten Bildebene wiedergibt und folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

Das Signal S2 gibt einen Gesamtunterschied in der Binärin­ formation bÿ, der unter den Teilflächen der gesamten Bild­ ebene aufgetreten ist, wieder und zeigt einen Unterschied von einer Fläche gegenüber einer an der linken Seite benachbarten anderen Fläche.

Die Signalwerte S1 und S2, die in der oben beschriebenen Weise erhalten werden, werden durch das Steuergerät 25 von Fig. 1 nach der folgenden Gleichung rechnerisch verarbeitet:

S=S1/S2 (3)

Ein Wert S, der Änderungen, die in der Bildebene stattfinden, anzeigt, wird durch diese Berechnung erhalten.

Der Wert S wird durch Normieren von Änderungen und Unterschieden, die in der Bild­ ebene zwischen unterschiedlichen Teilbildern mit dem Stö­ rungsgrad der Bildebene auftreten, erhalten. Ein inkonstantes Ausmaßes von Änderungen, das aus einem Unterschied zwischen Teilbildern im Störungsgrad der Bildebene resultiert, kann beseitigt werden. Das ist ein Vorteil insofern, als ein Unterschied im Ausmaß des Störungsgrades der gesamten Bildebene eine herausragende Änderung im Wert S1 selbst unter dem gleichen Unschärfezustand hervorruft. Durch Normieren des Werts S1 mit dem Wert S2, der den Störungsgrad der Bildebene wiedergibt, kann die automati­ sche Scharfeinstellvorrichtung ständig aktu­ elle Änderungen ohne Rücksicht darauf erfassen, ob die Bildebene monoton oder gestört ist. Deshalb wird, wenn sich die gesamte Bildebene in der hori­ zontalen Richtung um mehr als eine Teilfläche verändert, das Ausmaß der Änderung durch einen Wert ausgedrückt, der größer als 1 ist.

Im Fall, daß sich lediglich ein Teil der Bildebene bewegt, während sich die Bildebene als Ganzes nicht verändert, ist der Änderungsgrad der gesamten Bildebene klein mit Bezug auf den Störungsgrad der Bildebene. In einem solchen Fall tritt eine Beziehung von S1<S2 wahrscheinlich auf, wodurch der Wert von S in der Gleichung (3) auf kleiner als 1 ge­ bracht wird. Daher ermittelt das Steuergerät bzw. die Steuerschaltung 25, ob der Wert S größer oder kleiner als 1 ist. Wird für S ein größerer Wert als 1 ermittelt, dann wird der automatische Fokussiervor­ gang beendet. Bei einem Wert kleiner als 1, wird ein Fortführen des automatischen Fokussiervorgangs zugelassen. Durch diese Anordnung wird folglich in wirksa­ mer Weise jegliche Fehlfunktion verhindert, die durch die Bewegung der gesamten Bildebene auf Grund eines Schwenkens der Kamera hervorgerufen wird.

Um den Wert S2, der das Ausmaß eines wechselnden Zustandes der Bildebene angibt, zu erhalten, wird dieser Wert durch Vergleichen der Werte der Binärinformation bÿ an den in Querrichtung benachbarten Flächen bestimmt. Der Grund hierfür ist, daß in einer automatischen Fokussier­ vorrichtung das zum Ermitteln eines fokussierten Zustan­ des verwendete Bildsignal durch horizontales Abtasten der Bildebene erhalten wird. Deshalb wird selten eine Signal­ komponente in der vertikalen Richtung der Bildebene für diesen Zweck benutzt. Eine Vertikal- oder eine Kippbewegung der Kamera wird insofern als unbedeutend angesehen, wie auch der Grad eines wechselnden Zustan­ des in der vertikalen Richtung nicht als wesentlich be­ trachtet wird.

Das Auftreten einer geringen vertikalen Änderung kann jedoch erfaßt werden. In dem Fall, da eine Komponentenermittlungs­ methode verwendet wird, die dem Verfahren der Ermittlung der Kante einer Bildebene und einer hochfrequenten Kompo­ nente in der vertikalen Richtung entspricht, muß die oben herausgestellte Kippbewegung auch in Betracht gezogen werden. In diesem Fall wird eine vertikale Änderung erfaßt, indem ein Rechenvor­ gang unter Verwendung eines Werts S3 durchgeführt wird, um die Binärinformation an den vertikal geteilten Flächen zu ermitteln. Der Wert S3 kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

Ferner ist das beschriebene Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, eine Entscheidung zu treffen, ob der automatische Fokussier­ vorgang beendet werden soll oder nicht, in­ dem die Größe des Werts S in der Glei­ chung (3) auf der Grundlage von "1" bestimmt wird. Diese Grundlage braucht jedoch nicht "1" zu betragen. Beispiels­ weise kann die Anordnung verändert werden, um den Bezugs­ wert entsprechend den Änderungen im Blickwinkel, wie Ände­ rungen im Brennweite-Vergrößerungszustand eines Varioobjek­ tivs od. dgl., zu verändern. Es ist auch möglich, den Bezugs­ wert in Übereinstimmung mit der Anzahl der Teilflächen an der Bildebene zu verändern.

Bei der Scharfeinstellvorrichtung wird das Leuchtdichteniveau einer jeden aus der Mehrzahl von an der Bildebene festgelegten Flächen in einem Binärinformationswert ausgedrückt. Dann werden jegliche Bewegungen oder Änderungen, die an der Bild­ ebene auftreten, durch einen Vergleich des Binärinforma­ tionswerts einer jeden Fläche, der für ein Teilbild erhal­ ten wurde, mit dem Binärinformationswert derselben Fläche, für ein anderes Teilbild ermittelt. Zu­ sätzlich hierzu ist ein automatischer Fokussiervorgang so eingerichtet, daß er auf der Grundlage eines durch Normierung des Ergebnisses der Ermittlung mit dem Grad des Störungszustandes der Bildebene erhaltenen Werts gesteuert werden kann. Bei der Scharfeinstellvorrichtung wird ermittelt, ob eine Änderung in der Bildebene durch eine Bewegung der gesamten Bildebene wie im Fall eines Kameraschwenkens oder durch eine Teilbewegung, wie eine Bewegung des Hauptobjekts ohne Beeinflussung durch einen Unterschied zwischen einem monotonen Zustand und einem gestörten Zustand der Bildebene hervorgerufen wird. Im Fall eines Schwenkens der Kamera wird das Objektiv 1 an einem Verlassen aus dem fokus­ sierten Zustand gehindert, indem der Fokussierzustand beendet wird. Im Fall einer Bewegung des Hauptob­ jekts od. dgl. wird ein Fortführen des Fokussiervorgangs zugelassen. Bei einer Video­ kamera, die üb­ licherweise im von Hand gehaltenen Zustand betrieben wird, wird in vorteilhaf­ ter Weise eine Fehlfunktion verhindert, die sich ansonsten aus einer Schwenkbewegung der Kamera ergibt.

In Übereinstimmung mit der bei dem ersten, vorstehend be­ schriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Methode wird eine Information über jede der geteilten Flächen als ein binärer Wert erhalten, indem die Bildebene vertikal durch m und quer durch n Unterteilungen in einen n · m-gitterförmigen Zustand gebracht wird. Der Binärinformationswert einer jeden Fläche, der für ein Teilbild erlangt wird, wird mit demjenigen der gleichen Fläche, der für ein anderes Teilbild erhalten wird, verglichen, um jegliche Bewegung, die zwischen den beiden Teilbildern stattfindet, zu erfassen. Die Gesamtheit dieser Bewegungen wird für die gesamte Bildebene in Form des Si­ gnalwerts S1 erhalten. Ferner wird der Wert S1 mit einem anderen Wert S2, der den Störungsgrad der gesamten Bild­ ebene wiedergibt, normiert. Dadurch wird der Wert S1 in einen Wert S normiert, der das Ausmaß einer Änderung der Bildebene wiedergibt, ohne durch den Störungs­ grad der Bildebene beeinflußt zu werden. Im Fall eines Schwenkens der Kamera, was zu einer Bewe­ gung der gesamten Bildebene führt, ändert sich der ein Ände­ rungsausmaß kennzeichnende Wert S exakt im Verhältnis zum Grad der Querbewegung der Bildebene, ohne durch deren Stö­ rungsgrad beeinflußt zu werden. In den Fällen, da das einen Teil der Bildebene einnehmende Objekt sich allein bewegt, während die Bildebene als Ganzes in Ruhe bleibt, wird der Wert S1, der eine in der Binärinforma­ tion zwischen den unterschiedlichen Teilbildern auftretende Änderung darstellt, mit Bezug zum Wert S2, der den Störungs­ grad der Bildebene kennzeichnet, klein. In diesem Fall wird auch der normierte Wert S klein.

Der Wert S ändert sich somit je nachdem, ob sich die gesam­ te Bildebene auf Grund des Einführens von Handvibrationen auf die Kamera oder einer Schwenkbewegung bewegt, oder ob sich ein einen Teil der Bildebene einnehmendes Objekt be­ wegt, selbst wenn das Ausmaß der erstgenannten Bewegung gleich demjenigen der letztgenannten Bewegung ist. Deshalb kann eine Schwenkbewegung der Kamera erfaßt werden, indem dieser Unterschied im Wert S benutzt wird.

Im Fall, daß ein einen Teil der Bildebene einnehmendes Objekt zu einer Bewegung in einem großen Ausmaß mit einer hohen Geschwindigkeit gegenüber einem monotonen Hintergrund kommt, was zuläßt, daß die gesamte Bildebene nicht zu sehr gestört wird, steigt der Wert S1 in einem relativ großen Aus­ maß an. Selbst nach einer Normierung des Werts S1 mit dem Wert S2 wird der Wert S groß. Als Ergebnis dessen wird die Bewegung des Objekts kaum von einer auf einem Schwenken der Kamera beruhenden Bewegung zu unterschei­ den sein. Darüber hinaus wird, selbst in Fällen, wobei der Hintergrund nicht monoton ist, wenn sich ein einen relativ großen Teil der Bildebene einnehmendes Objekt in einem gro­ ßen Ausmaß mit hoher Geschwindigkeit bewegt, der Wert S ebenfalls zu groß, um eine genaue Unterscheidung eines Ka­ meraschwenkens zu ermöglichen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist jedoch dazu ausgebildet, das oben genannte Problem zu lösen. Dieses zweite Ausführungsbeispiel der Einrichtung ermöglicht eine genaue Unterschei­ dung zwischen der Bewegung der Kamera und derjenigen eines einen Teil der Bildebene einnehmenden Objekts, ohne durch die Monotonie der Bildebene und die Größe des vom Objekt eingenommenen Teils der Bildebene beeinflußt zu werden. Dazu werden Änderungen, die in der Bildebene auftreten, erfaßt, indem die Kante oder der Umriß einer Abbildung innerhalb einer Teil­ bild-Bildebene mit derjenigen einer anderen Teilbild-Bild­ ebene verglichen wird, anstatt einen Unterschied in der Leuchtdichteverteilung der Bildebene zwischen verschiede­ nen Teilbildern herauszufinden.

Fig. 4 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel in einem Blockschalt­ bild, wobei zu Fig. 1 gleiche Bauelemente mit denselben Be­ zugszahlen bezeichnet sind und deren Beschreibung im folgen­ den weggelassen wird. Fig. 4 zeigt ein Aufnahmeobjektiv 1, einen Bildempfänger 2, einen Vorverstärker 3, einen Ver­ arbeitungskreis 4, ein Bandpaßfilter 5, eine Erfassungs­ schaltung 6, einen A/D-Wandler 24, einen D/A-Wandler 26, einen Objektiv-Antriebsmotor 8, ein Steuergerät bzw. eine Steuerschaltung 25 zur Steu­ erung des automatischen Fokussiersystems, ein Tiefpaßfilter 11, einen Vergleicher 12, einen Zähler 13, einen Verglei­ cher 14, ein Schieberegister 15, einen Addierer 16, Zähler 9 sowie 10 und einen Vergleicher 17. Diese Bauelemente sind in derselben Weise wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels angeordnet und ausgestaltet.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten im folgenden Punkt. Im Fall des ersten Ausführungsbeispiels mit der Ausbildung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, wird der Bewegungsgrad der Abbildung durch Speichern der Binärinfor­ mation über jede einzelne der m · n Teilflächen der einen Bildebene im Speicher 18, durch Vergleichen der Binärinfor­ mation mit derjenigen der Bildebene des vorhergehenden Teilbilds und durch Erhalten eines Gesamtwerts S1 von Bewe­ gungen oder Änderungen, die zwischen den zwei Teilbild-Bild­ ebenen stattfinden, ermittelt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird dagegen das Ausgangssignal eines Vergleichers 22 dem Speicher 18 zugeführt. Binärwerte zu Informationen über Unterschiede zwischen benachbarten Flächen einer Bildebene, die von der gesamten Bildebene durch den Vergleicher 17, das D-FF 21 und den Vergleicher 22 erhalten werden, werden auf diese Weise im Speicher 18 gespeichert. Dann werden die Unterschiedswerte zwischen benachbarten Flächen an der aktuellen Teilbild-Bildebene mit den im Speicher 18 gespei­ cherten Werten verglichen. Ein den Bewegungsgrad einer Ab­ bildung wiedergebender Wert S1′ wird aus dem Ergebnis dieses Vergleichs erhalten.

Der oben beschriebene Vorgang zur Bildung eines Unterschieds­ werts zwischen geteilten Flächen an der Bildebene bedeutet ein Erfassen von einem Teil, das sich von "1" zu "0" oder von "0" zu "1" an der Bildebene ändert, und einen Ver­ gleichsvorgang der Kantenteile oder Konturen einer Abbil­ dung, die an der aktuellen Teilbild-Bildebene und einer vorhergehenden Teilbild-Bildebene erhalten wird. Daher werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel selbst in Fällen, in denen sich das Objekt in einem großen Ausmaß gegenüber einem monotonen Hintergrund bewegt oder in denen die Ände­ rung in der Binärinformation über die gesamte Fläche der Bildebene aufgrund einer großen Größe des Objekts groß wird, lediglich die Konturen des an den unterschiedlichen Teil­ bild-Bildebenen in Erscheinung tretenden Objekts herausgezogen und miteinander verglichen. Insofern können die nachteiligen Wirkungen von Fehlern oder Irrtümern in der auf der Grundlage der Fläche oder der Größe des Objekts ermittelten Bewegung minimiert werden. Jegliche Bewegung des Objekts kann deshalb genau erfaßt werden, ohne den Feh­ ler zu vergrößern, indem der Wert S1′ unnötig groß gemacht wird. Dieser Sachverhalt wird im folgenden näher erläutert.

Der binäre Informationswert bÿ für jede m · n Teilflä­ chen aÿ an der Bildebene wird durch das D-FF 21 in einem einer horizontal geteilten Fläche entsprechenden Wert gehal­ ten. Dieser Haltevorgang wird an der horizontalen Abtast­ zeile L (s. Fig. 3), von der die Binärinformation über jede Fläche erhalten wird, durchgeführt. Der Binärinforma­ tionswert, der für eine Fläche gehalten wird, wird durch einen Vergleicher 22 mit einem Binärwert für eine andere, in der horizontalen Richtung angeordnete Fläche verglichen. Im einzelnen ist der Vergleicher 22 so eingerichtet, einen Unterschiedswert cÿ zwischen in Querrichtung einander be­ nachbarten Flächen aus den in Fig. 2 gezeigten Teilflächen zu erzeugen. In dem binären Differenzwert cÿ steht i für 1, 2, . . . und m, während j für 1, 2, . . . und n-1 je nach Anwend­ barkeit steht. Der Differenzwert cÿ kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

cÿ=|bi(j+1)-bÿ| (5)

Die Horizontal-Differenzwerte cÿ der Binärinformation bÿ zu jeder der Teilflächen werden in einem eine Bildebene abdeckenden Ausmaß durch den Speicher 18 gespeichert. Die gespeicherten Differenzwerte werden nach dem Verstreichen einer Zeitspanne von einem oder mehreren Teilbildern ausge­ lesen. Dann vergleicht ein Vergleicher 19 jeden der ge­ speicherten Werte mit dem Binärinformation-Differenzwert der jeweils anwendbaren Fläche der aktuellen Teilbild-Bild­ ebene. Der Vergleicher 19 erzeugt einen Ausgang mit niedri­ gem Pegel, wenn der gespeicherte Binär-Informationswert zwischen benachbarten Flächen, der im Speicher 18 gespeichert ist, sich vom Binärinformation-Differenzwert zwischen be­ nachbarten Flächen des aktuellen Teilbilds unterscheidet. Das Ausgangssignal mit niedrigem Pegel des Vergleichers 19 bringt einen Zähler 20 in den aktivierten Zustand. An den Takt- Eingangsanschluß des Zählers 20 wird ein Taktsignal gelegt, das einmal für je eine der Teilflächen ansteigt. Der Zäh­ ler 20 ist so eingerichtet, daß sein gezählter Wert um Blöcke (oder Flächen) nur inkrementiert wird, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 19 auf einem niedrigen Pegel ist. Nach Vervollständigung von einem Teilbild wird das Ausgangssignal des Zählers 20 ein Gesamtunterschied, der von Blöcken (Flächen) zwischen dem Binärinformation-Differenzwert cÿ′ eines dem aktuellen Teilbild unmittelbar vorausgehen­ den Teilbilds und dem Binärinformation-Differenzwert cÿ des aktuellen Teilbilds erhalten wird. Unter der Annahme, daß das Ausgangssignal des Zählers 20 gleich S1 ist, kann der Wert S1′ folgendermaßen ausgedrückt werden:

Der Wert S1 ändert sich mit dem Grad der Änderungen, die an der Bildebene stattfinden, so daß er sich im Verhältnis zum Ausmaß von Kameravibrationen ändert.

Ein weiterer Zähler 23 ist dazu eingerichtet, daß seine Zählung nur inkrementiert wird, wenn durch das Taktsignal, das an ihn in der gleichen Weise wie bei dem Zähler 20 ge­ legt wird, das Ausgangssignal des Vergleichers 22 auf einem niedri­ gen Pegel ist. Deshalb wird, wenn ein Teilbild beendet ist, das Ausgangssignal des Zählers 22 zu einem Gesamtwert von allen Bildinformation-Differenzwerten, die für das aktu­ elle Teilbild erhalten werden. Unter der Annahme, daß das Ausgangssignal des Zählers 23 gleich S2′ ist, kann das Ausgangssignal folgendermaßen ausgedrückt werden:

Der Wert S2 gibt wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels den Störungsgrad der Bildebene wieder und ist zu dem Wert der Gleichung (2) identisch.

Die Ausgänge S1′ und S2′, die in der oben beschriebenen Weise erhalten werden, werden dem Steuergerät 25 zugeführt, das dann an diesen eine Rechenoperation ausführt, um einen Wert S′ zu erhalten, der das endgültige Aus­ maß der Änderungen, die in der Bildebene stattfinden, wie­ dergibt und folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

Der Wert S′, der in der oben beschriebenen Weise erlangt wird, ist ein durch Normieren einer Änderung, die als an einem Kantenteil einer Abbildung der einen Teilbild-Bild­ ebene von derselben Abbildung einer anderen Teilbild-Bild­ ebene ermittelt wird, mit dem Störungsgrad der Bildebene erhaltener Wert. Der Wert S′ gibt deshalb eine normier­ te Größe einer Änderung, die in der Bildebene stattfindet, wieder und wird ohne eine Beeinflussung durch ein Ausmaß von Änderungen, die aus einem Störungszustand der Bildebene resultieren, erhalten. Das ist der gleiche Vorteil wie derje­ nige bei dem ersten Ausführungsbeispiel. D. h., der Wert S1′ würde unter dem gleichen Unschärfe­ zustand entsprechend den Änderungen im Störungsgrad der Abbildung der gesamten Bildebene schwanken. Dagegen ermög­ licht es die oben erwähnte Normierung mit dem Störungs­ grad S2′ der Bildebene, daß bei diesem Ausführungsbeispiel ge­ nau lediglich eine aktuelle Änderung der Abbildung ohne Rücksicht darauf, ob die Bildebene monoton oder wechselnd ist, erfaßt wird. Der auf diese Weise ermittel­ te Änderungsgrad wird größer als "1" in dem Fall, daß in der gesamten Bildebene einer Änderung in der horizontalen Richtung in einem Ausmaß auftritt, das eine in Querrichtung geteilte Fläche der Bildebene übersteigt.

Das folgende Merkmal ist das wesentlichste des zweiten Ausführungsbeispiels. Selbst in Fällen, da der Hinter­ grund der Bildebene monoton ist und ein einen Teil der Bild­ ebene einnehmendes Objekt eine schnelle Bewegung ausführt, bleibt der Wert S1′ nahezu unverändert, ohne durch die Grö­ ße des Objekts oder das Ausmaß dessen Bewegung beeinflußt zu werden, was darauf beruht, daß in Übereinstimmung mit der Gleichung (8) das Ausmaß der Änderung in der Abbildung des Objekts durch den horizontalen Differenzwert zwischen Binärinformationswerten, d. h. Werten einer Information über den Umrißteil der Abbildung, erhalten wird. Der ermittelte Wert schwankt nur gering in Übereinstimmung mit dem Zustand des Objekts, so daß eine Verminderung in der Genauigkeit der Ermittlung verhindert werden kann. Der Wert S1′ schwankt auch wenig in Fällen, da eine Abbildung des Objekts, die einen großen Teil der Bildebene einnimmt, zu einer raschen Bewegung in einem großen Ausmaß kommt.

Das Steuergerät 25 ist dazu ausgebildet, eine Unterschei­ dung zwischen der Bewegung einer einen Teil der Bildebene einnehmenden Objektabbildung und der Bewegung der gesam­ ten Bildebene auf der Grundlage des Werts S′ durchzuführen. Dann steuert das Steuergerät 25 den automatischen Scharfeinstellvorgang entsprechend. Die Steuerung wird in der gleichen Weise wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels durchgeführt.

Im einzelnen ist der Änderungsgrad S1′ der gesamten Bild­ ebene auf einem kleinen Wert in den Fällen, da eine einen Teil der Bildebene einnehmende Objektabbildung sich allein bewegt, während die Bildebene als Ganzes unverändert bleibt. Da der Störungsgrad der Bildebene unverändert bleibt, ist dann der Wert S′ der Gleichung (8) klein.

Im Fall eines Schwenkens der Kamera, was zu einer Bewegung der gesamten Bildebene führt, steigt der Wert S1′, der den Änderungsgrad der gesamten Bildebene wiedergibt, an. Das führt zu einem Anstieg des Werts S′ in der Gleichung (8).

Deshalb wird der Wert S′ mit einem vorgegebenen Wert Sr verglichen. Das Steuergerät 25 betrachtet jede Änderung, die in der Bildebene auftritt, als eine Bewegung der gesam­ ten Bildebene aufgrund eines Kameraschwenkens, wenn für den Wert S′ ermittelt wird, daß er nicht kleiner als der vorgegebene Wert Sr ist, und es betrachtet jede Änderung als eine alleinige Bewegung des Objekts, wenn der Wert S′ geringer als der vorgegebene Wert Sr ermittelt wird. Das Steuergerät 25 beendet den auto­ matischen Scharfeinstellvorgang, indem es den Motor 8 in dem Fall stillsetzt, daß der Wert S′ nicht klei­ ner ist als der vorgegebene Wert Sr, und es erlaubt das Fortführen des automatischen Scharfeinstellvorgangs, wenn der Wert S′ kleiner ist als der Wert Sr.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Wert S2′, der den Störungsgrad der Bildebene wiedergibt, erhalten, indem der Vergleichsvorgang auf der Grundlage eines Unterschieds in der Binärinformation zwischen Flächen, die in Querrichtung einander benachbart sind, durchgeführt wird. Im Fall einer vertikalen Bewegung der Kamera, wie z. B. einem Kippen od. dgl., ist es denkbar, wie im Fall der ersten Ausführungs­ form einen Differenzwert dÿ zwischen den binären Informa­ tionswerten von vertikal benachbarten Flächen zu verwenden, wobei in dem Wert dÿ der Buchstabe i irgendeinen Wert 1, 2, . . . und m-1 sowie der Buchstabe j irgendeinen Wert 1, 2, . . . und n wiedergibt. Unter Bezugnahme auf die Bildemp­ fangsebene von Fig. 2 kann die zweite Ausführungsform so ausgestaltet werden, daß sie auch eine vertikale Änderung (ein Kippen) durch einen Berechnungsvorgang bewältigt, der in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen ausgeführt wird:

Hierbei kennzeichnet dÿ′ den Wert von dÿ, der für ein Teilbild, das dem aktuellen Teilbild unmittelbar voraus­ geht, erhalten wird.

Somit wird der Wert Sν durch Normierung des Wertes Sν1, der den Änderungsgrad, der in der vertikalen Richtung stattfindet, wiedergibt, mit dem Wert Sν2, der den Störungsgrad der Bildebene wiedergibt, erhalten. Das auf diese Weise erzielte Ausgangssignal wird mit einem vorgegebenen Bezugswert Sr′ verglichen. Dann ermöglicht die relative Größe des auf diese Weise be­ stimmten Werts Sν eine Unter­ scheidung zwischen einer Bewegung einer Abbildung eines Objekts, die einen Teil der Bildebene einnimmt (der Wert Sν1 ist klein und Sν ist kleiner als Sr′), und einer Bewe­ gung der gesamten Bildebene aufgrund eines Kameraschwenkens (der Wert Sν2 ist klein und Sν ist kleiner als Sr′) zu tref­ fen. Ferner braucht in diesem Fall der gegebene Wert Sr′ nicht ein absolut fester Wert zu sein, sondern kann als Bezugswert ausgebildet sein, der veränderlich ist, z. B. entsprechend Änderungen, die im Blickwinkel stattfinden, wie z. B. Änderungen, die im Brennweite-Vergrößerungsvor­ gang eines Varioobjektivs vor sich gehen. Ferner kann bei der Auslegung dieses Ausführungsbeispiels die Anzahl der Teilflä­ chen der Bildebene nach Wunsch verändert werden.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, wird eine genaue Erfassung erreicht, wobei sie durch die Größe, das Bewegungs­ ausmaß und die Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts wenig beeinflußt wird, was auf die Anordnung zurückzuführen ist, daß der Umrißteil einer an einer Teilbild-Bildebene erschei­ nenden Abbildung mit demjenigen derselben Abbildung, die an einer anderen Teilbild-Bildebene auftritt, verglichen wird.

Vorstehend wurden das erste und zweite Ausführungsbeispiel er­ läutert, die so ausgestaltet sind, daß sie einen automa­ tischen Scharfeinstellvorgang steuern, indem eine Bildebe­ ne in m · n Flächen geteilt wird, indem eine Bewegung der Abbildung auf der Basis einer Binärinformation über das Leuchtdichteniveau einer jeden der Teilflächen ermit­ telt wird und indem eine Entscheidung zwischen einer Bewe­ gung der gesamten Kamera, die auf ein Schwen­ ken der Kamera zurückzuführen ist, und einer Bewegung des Objekts getroffen wird.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist mit einer Bildbewegung-Ermittlungseinrichtung versehen, um eine Bewegung des zu photographierenden Objekts zu erfassen. Ein Entfernungsmeßrahmen oder eine Fokusermittlungs- bzw. Scharfeinstellungsermittlungszone wird so eingerichtet, daß das sich bewegende Objekt ver­ folgt wird, um die Kamera auf das Objekt fokussiert zu halten. Fig. 5 zeigt die Anordnung für das dritte Aus­ führungsbeispiel in einem Blockschaltbild. Die der Ermittlung der Bildbewegung dienende Anordnung ist zu derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels von Fig. 1 identisch. In Fig. 5 werden für dieselben Bauelemente wie bei der Anordnung von Fig. 5 die gleichen Bezugszahlen benutzt, und die Beschreibung gleicher Bauelemente kann folglich unterbleiben.

Gemäß Fig. 5 ist eine Torschaltung 29 zwischen den Vorver­ stärker 3 und das BPF 5 eingefügt. Bei einem vom Bildemp­ fänger 2 über den Vorverstärker 3 gelieferten Bildsignal wird einem Teil dessen, der einer vorbestimmten Zone der Bildebene des Bildempfängers entspricht, allein ein Durchtritt durch die Torschaltung 29 erlaubt. Ein Ent­ fernungsmeßrahmen, d. h. eine Fokusermittlungszone, wird folglich auf der Bildebene mittels dieser Torschal­ tung 29 festgelegt. Die Torschaltung 29 öffnet und schließt unter der Steuerung eines Steuergeräts bzw. einer Steuerschaltung 27, das einen Mikro­ computer enthält und die Torschaltung 29 auf der Grundlage einer Information bezüglich des Bewegungsausmaßes und der Lage einer Objektabbildung steuert. Die Einstellposition des Entfernungsmeßrahmens an der Bildebene wird durch die Steuerung über die Torschaltung 29 bestimmt.

Fig. 6 zeigt den Entfernungsmeßrahmen (die Fokuser­ mittlungszone), der bzw. die an der Bildebene festgelegt ist.

Das Steuergerät 27 empfängt das Ausgangssignal des Vergleichers 19, der den Wert der Binärinformation für jede der m · n Teilflächen der Bildempfangsebene, das für ein aktuelles Teilbild erhalten wurde, mit demjenigen der Bild­ ebene, das für ein vorhergehendes Teilbild erhalten wurde, vergleicht, und es empfängt vom Zähler 9, der für die Er­ zeugung von horizontalen Adressen der m · n Flächen vorge­ sehen ist, und vom Zähler 10, der für die Erzeugung von verti­ kalen Adressen der m · n Felder vorgesehen ist, gelieferte Signale. Ein in das Steuergerät 27 eingegliederter Spei­ cher dient dazu, eine Information a_{xp, yp} zu speichern, die das Auftreten oder Nicht-Auftreten einer Bewegung in jeder der m · n Flächen an der Bildebene und eine Posi­ tion, an der die Bewegung erfaßt wird, angibt. Das Steuerge­ rät 27 ermittelt einen Bereich, in dem die Bewegung auf­ tritt, die Größe des Bereichs usw. der Bildebene aus dem Ausgang des Vergleichers 19 und aus der Positionsin­ formation. Dann legt das Steuergerät 27 die Position des Entfernungsmeßrahmens (der Fokusermittlungszone) gemäß dem Ergebnis der Erfassung fest.

Im Fall einer Videokamera, die zur Aufnahme eines bewegten Bildes ausgebildet ist, wird davon ausgegangen, daß eine Bewegung meistens in einem Teil, der das zu photographie­ rende Objekt enthält, auftritt. Das dritte Ausführungs­ beispiel ist deshalb so eingerichtet, die sich bewegende Posi­ tion des Objekts durch eine Bildbewegung-Ermittlungsein­ richtung zu erfassen und durch Einstellen der Position sowie der Größe des Entfernungsmeßrahmens oder der Fokusermitt­ lungszone das sich bewegende Objekt zu verfolgen. Weitere Einzelheiten der Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispiels werden im folgenden erläutert.

Wie im Zusammenhang mit der ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert wurde, werden die Binärinformationen bÿ für jede der geteilten Flächen, die vom Vergleicher 17 erzeugt werden, sequentiell im Speicher 18 von m · n Bits, die ein Teilbild abdecken, gespeichert. Nach dem Verstreichen einer oder mehrerer Teilbildperioden wird die gespeicherte Information ausgelesen. Die ausgele­ sene Information für jede Fläche wird dann mit einer Informa­ tion für dieselbe Fläche, die für ein aktuelles Teilbild erhalten wurde, verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird dem Steuergerät 27 zugeführt. Dann wird die Adresse für eine beliebige Fläche, für die die vom Speicher 18 ausgele­ senen Daten (oder die Information) sich von den entspre­ chenden, für das aktuelle Teilbild erhaltenen Daten unter­ scheidet, gespeichert. Wenn sich die Kamera nicht bewegt, kann die unterschiedliche Daten aufweisende Fläche das Vorhandensein einer sich bewegenden Objektabbildung anzeigen, die eine Änderung im Leucht­ dichteniveau der Fläche der sich bewegenden Abbildung an der Bildebene und letztlich eine Änderung in der Binärinfor­ mation hervorruft. Folglich kann die Position der Fläche, die unterschiedliche Binärinformationswerte für unterschied­ liche Teilbilder hat, als die Position einer Abbildung eines sich bewegenden Objekts an der Bildebene betrach­ tet werden.

Im allgemeinen wird eine Videokamera zur Aufnahme einer Abbildung eines sich bewegenden Objekts verwendet und im Gegensatz zu einem Photoapparat selten für die Aufnahme eines Stehbildes benutzt. Deshalb kann jeglicher sich inner­ halb einer Bildebene bewegender Teil dafür angesehen wer­ den, daß er ein zu photographierendes Objekt wiedergibt. Der oben genannte Entfernungsmeßrahmen, der zum Zweck der Bestimmung einer einen fokussierten Zustand aufweisenden Zone vorgesehen ist, wird vorzugsweise in eine das sich bewegen­ de Objekt einschließende Position eingestellt.

Im Fall, daß lediglich eine Fläche unterschiedliche Binär­ informationswerte für die zwei für einen Vergleich verwen­ deten Teilbilder hat, wird der Entfernungsmeßrahmen so eingestellt, daß diese spezielle Fläche in dessen mitti­ gen Teil verbracht wird. Jedoch wird im Fall einer Mehrzahl solcher Flächen das Zentrum a_{x, y} eines alle diese Flächen enthaltenden Teils aus der folgenden Gleichung erhalten, wobei für die Positionen dieser Flächen angenommen wird, daß sie a_{x 1, y 1}, a_{x 2, y 2} . . . und a_{xp, yp} sind und wobei 1<P<m, n ist:

Das auf diese Weise erhaltene Zentrum a_{x, y} wird in den mittigen Teil des Entferungsmeßrahmens (der Fokusermitt­ lungszone) gesetzt.

Das Steuergerät 27 steuert sodann die Torschaltung 29 derart, daß der an der Bildebene festgelegte Entfernungsmeßrahmen in eine Position gelangt, die zum Zentrum der Bewe­ gung einer sich bewegenden Objektabbildung wird.

Die Größe des Entfernungsmeßrahmens kann so ausgebildet werden, daß sie entsprechend dem fokussierten Zustand veränderlich ist. Jedoch kann in Fällen, da eine Mehrzahl von Flächen verschiedene Binär­ informationswerte für die verglichenen Teilbilder hat, die Größe des Entfernungsmeßrahmens so festgesetzt werden, daß der Bewegungsbereich eingeschlossen wird, indem man maxi­ male sowie minimale Werte X_max und X_min von x 1, x 2, . . . und xp sowie maximale und minimale Werte Y_max und Y_min von y 1, y 2, . . . und yp unter den Positionen dieser Flächen a_{x 1, y 1}, a_{x 2, y 2}, . . . und a_{xp, yp} erlangt und indem man hori­ zontal sowie vertikal die Größe des Entfernungsmeßrahmens folgendermaßen einstellt:

X_max-X_min und Y_max-Y_min (14)

Die Folgen von Rechenoperationen, die vorstehend erwähnt wurden, werden in Übereinstimmung mit einem gespeicherten Programm durch einen im Steuergerät 27 angeordneten Mikro­ computer durchgeführt. Dann liefert das Steuergerät 27 in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Rechenoperation ein Torsteuersignal an die Torschaltung 29, um lediglich einem Bildsignal eines Teils der Bildebene, der sich innerhalb des Entferungsmeß­ rahmens befindet, einen Durchtritt durch die Torschaltung 29 zu erlauben, so daß dieses dem BPF 5 zugeführt wird.

Die vorstehende Beschreibung der Betriebsweise beruht auf der Annahme, daß die Kamera ohne ein Vibrieren oder Bewegen ruhig gehalten wird. Jedoch wird die Videokamera oft in einem Zustand, wobei sie von einer Hand gehalten wird, be­ trieben. Das führt dann leicht dazu, daß auf die Kamera ein Schwingen der Hand übertragen wird. In einem solchen Fall bewegt sich die gesamte Bildebene, so daß auch die Binärin­ formation über eine Fläche, die einem stationären Objekt entspricht, zu einer Veränderung gleich den Flächen eines sich bewegenden Objekts, wenn zwei Teilbilder verglichen werden, verändert wird. In diesem Fall würde der Entfer­ nungsmeßrahmen unkorrekt eingestellt werden. Um dieses Pro­ blem zu lösen, muß ein automatischer Scharfeinstellvorgang und ein Nachlauf-Verfolgungsvorgang eines Objekts gesteuert werden, indem eine Unterscheidung zwischen einer auf einem Schwenken der Kamera beruhenden Bewegung der gesamten Bildebene und einer Bewegung einer Objektab­ bildung getroffen wird.

Wie in der Beschreibung zum ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 erwähnt wurde, erzeugt der Zähler 20 den Wert S1 der Gleichung (1), der das Maß einer Änderung wiedergibt, welche an der Bildebene stattfindet, d. h. eine Ge­ samtbewegung der Bildebene. Der Zähler 23 erzeugt den Wert S2 der Gleichung (2), welcher den Störungsgrad der Bild­ ebene wiedergibt und für ein Normieren des Werts S1, welcher den Bewegungsgrad der Bildebene darstellt, verwen­ det wird. Diese Werte S1 und S2 werden dem Steuergerät 27 zugeführt. Das Steuergerät 27 berechnet ein Bildebene-Änderungsmaß S in Übereinstimmung mit der Glei­ chung (3), indem der Wert S1 mit dem Wert S2, welcher den Störungsgrad der Bildebene wiedergibt, normiert wird. Wenn die gesamte Bildebene sich mehr ändert als um eine querliegende Teilfläche, dann wird der Änderungsgrad "1" in der gleichen Weise überschritten, wie vorstehend erwähnt wurde. Wenn sich lediglich ein Teil der Bildebene, der von einer Objektabbildung eingenommen wird, bewegt, während die Bildebene als Ganzes stationär bleibt, ist zu erwarten, daß der Änderungsgrad S der gesamten Bildebene kleiner wird als der Störungsgrad S2 der Abbildung. In die­ sem Fall wird der Wert S kleiner als "1".

Deshalb prüft das Steuergerät 27 den Wert S zur Ermittlung, ob er über "1" liegt. Ist der Wert S größer als "1", wird der automatische Scharfein­ stellvorgang beendet, weil dadurch ein Schwenken der Kamera angezeigt wird. Ist der Wert S kleiner als "1", so wird ein Fortsetzen des automati­ schen Scharfeinstellvorgangs zugelassen. Dabei kann eine durch eine Schwenkbewegung hervorgerufe­ ne Fehlfunktion verhindert werden. Das Steuergerät 27 arbeitet also gemäß dem Wert S der Gleichung (3), um den automati­ schen Scharfeinstellvorgang zu beenden, indem der Motor 8 stillgesetzt wird, und um die Position des Entfernungsmeßrahmens in dem Fall zu fixieren, daß die Ka­ mera durch ein Schwenken bewegt wird. Im Fall einer Bewegung des Objekts erlaubt das Steuergerät 27 ein Fortführen des automatischen Scharfeinstellvorgangs und bewirkt, daß der Entfernungsmeßrahmen oder die Fokus­ ermittlungszone das sich bewegende Objekt auf der Grundlage der Information über die Zentrumsposition und die Größe der Bildbewegung, die in den Gleichungen (13) und (14) angegeben sind, verfolgen. Dadurch ist es möglich, daß der Scharfeinstellvorgang der Bewegung des Objekts folgt. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird der Entfernungsmeßrahmen (die Fokuserfassungszone) in Blöcken der Teilflächen ver­ schoben und in einer für das Objekt geeigneten Größe fest­ gelegt.

Wenngleich die Bildbewegung-Erfassungseinrichtung des drit­ ten Ausführungsbeispiels in der gleichen Weise wie zum ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltet ist, so kann es abgeändert werden, um eine Information über einen Unterschied zwi­ schen benachbarten Flächen wie im Fall des zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels zu verwenden.

Mit dem dritten, derart ausgestalteten Ausführungsbeispiel ist es möglich, genau eine Bewegung des Objekts zu ermitteln und den Entfernungsmeßrahmen zum Verfolgen des sich bewegenden Objekts ohne eine Fehlfunktion, die sich aus einem Verwechseln einer Kamerabewegung mit einer Objektbewegung ergeben kann, zu steuern.

Im Fall des Erfassens einer Kamerabewegung kann das Ver­ fahren des Aussetzens des Scharfeinstellvorgangs und des gleichzeitigen Fixierens des Entfernungsmeßrahmens in einer vor dem Auftreten der Kamerabewegung bestimmten Position durch ein Verfahren des Verschiebens des Entfernungsmeßrah­ mens zur Mitte der Bildebene ersetzt werden.

Der Einstellvorgang des Entfernungsmeßrahmens kann wiederholt werden, indem ständig die Bewegung des Objekts ermittelt wird. Jedoch kann bei dem Verfahren, wobei die Objektbewe­ gung an der Bildebene auf der Grundlage eines Leuchtdichte­ unterschieds zwischen dem Objekt sowie dem Hintergrund er­ faßt wird und dem Entfernungsmeßrahmen das sich bewegende Objekt verfolgen kann, der Entfernungsmeßrahmen in seine Ausgangsposition gemäß der Entfernungsmeßrahmen-Bestimmungsmethode ein­ gestellt werden. Der Entfernungsmeßrahmen wird anschließend gesteuert, um das sich bewegende Ob­ jekt auf der Grundlage des Leuchtdichteunterschieds zwischen dem Objekt und dem Hintergrund zu verfolgen. Diese Anordnung ermöglicht es, den Entfernungsmeßrahmen in die Ausgangslage einzustellen, indem das Objekt in seinem Ausgangszustand genau erfaßt wird, so daß der anschließende Nachlaufvorgang störungsfrei ausgeführt werden kann.

Ein bekanntes Verfahren, wobei ein Entfernungsmeßrahmen die Bewegung eines Objekts verfolgen kann, indem der Spitzenwert einer hochfrequenten Komponente des Bildsignals des Objekts be­ nutzt wird, kann auch auf einen anfänglichen Ein­ stellvorgang am Entfernungsmeßrahmen angewendet werden.

Ferner ist die Anwendung der Entfernungsmeßrahmen-Bestim­ mungsmethode nicht auf automatische Fokussiervorrichtungen begrenzt. Dieses Verfahren ist bei­ spielsweise auf eine Anordnung zum Festlegen einer bestimm­ ten Fläche für eine Spotlight-Messung in Belichtungs-Steuer­ funktionen von verschiedenen Arten, z. B. eine automatische Blendenregelung, eine automatische Verstärkungsregelung usw., wie auch auf automatische Fokussiervorrichtungen anwendbar.

Die im Vorstehenden beschriebene Einrichtung zur Ermittlung und Auswertung von Bewegungen bzw. automatische Scharfeinstellvorrichtung umfaßt Einrichtungen, um eine Binärinformation durch Vergleich des Leuchtdichteni­ veaus von einer Fläche mit demjenigen einer anderen aus einer Mehrzahl von unterteilten, auf einer Bild­ ebene einer Bildempfangseinrichtung angeordneten Flächen zu erhalten, eine Erfassungseinrichtung, um eine Änderung, die in der Binärinformation auftritt, durch Vergleichen des Binärinformationswerts einer jeden Fläche, der für ein aktuelles Teilbild erhalten wird, mit demjenigen derselben Fläche, der für ein dem aktuellen Teilbild um eine vorbe­ stimmte Periode vorausgehendes Teilbild erhalten wird, zu ermitteln, und eine Recheneinrichtung, um die Zentrumspo­ sition eines Entfernungsmeßrahmens durch Berechnen einer Information über die Position der Fläche, die von der Er­ fassungseinrichtung als eine Änderung in der Binärinformation aufweisend ermittelt wird, einzustellen. Deshalb ist die Vorrichtung imstande, eine Bewegung einer Objektabbil­ dung, die an der Bildebene stattfindet, aus der binären Information mit einem hohen Grad an Genauigkeit innerhalb des Bereichs der geteilten Flächen zu erfassen. Die Vorrich­ tung ist in der Lage, genau ein sich bewegendes Objekt mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit ohne die Gefahr einer Fehlfunktion aufgrund einer Tiefenverwirrung usw. zu ver­ folgen.

Claims (20)

1. Einrichtung zur Ermittlung und Auswertung von Bewegungen eines in einer Bildebene zu fokussierenden Objektbildes, mit einer Bildempfangseinrichtung zur photoelektrischen Umsetzung des Objektbildes und Er­ zeugung eines Bildsignals, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildebene in eine Vielzahl von Teilflächen (m, n) aufgeteilt ist, daß eine Signalverarbeitungseinrichtung (9 bis 17) eine Signalkomponente vorgegebenener Frequenz aus dem Bildsignal jeder Teilfläche bildet und in Digi­ taldaten umsetzt, daß eine erste Diskriminiereinrichtung (18, 19, 20) die den Teilflächen zugeordneten Digital­ daten aus einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Bildab­ tastungen miteinander vergleicht, daß eine zweite Diskri­ miniereinrichtung (21, 22, 23) die bei einer Bildab­ tastung erhaltenen Digitaldaten der Teilflächen der Bildebene miteinander vergleicht und daß eine dritte Diskriminiereinrichtung (25; 27) aus den von der ersten und der zweiten Diskriminiereinrichtung ermittelten Vergleichsergebnissen den Bewegungszustand des Objekt­ bildes in der Bildebene berechnet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Diskriminiereinrichtung (25; 27) die Ver­ gleichsergebnisse der ersten Diskriminiereinrichtung (18, 19, 20) und der zweiten Diskriminiereinrichtung (21, 22, 23) auswertet zur Ermittlung, ob die Bildbewegung eine Bewegung des Objekts oder eine Bewegung der Einrichtung ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung (9 bis 17) einen Pegel des Leuchtdichtesignals des Bildsignals, das jeder Teilfläche (m, n) entspricht, mit einem vorbestimmten Bezugspegel zur Bildung eines binär kodierten Signals vergleicht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Diskriminiereinrichtung (18, 19, 20) die Daten der jeweiligen Teilfläche der Vielzahl von Teil­ flächen (m, n) in Teilbildperioden miteinander vergleicht zur Gewinnung einer Summe aus denjenigen Teilflächen, bei denen Änderungen der digitalen Daten auftreten.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diskriminiereinrichtung (21, 22, 23) eine Summe bildet aus den Teilflächen, deren Daten unter­ schiedlich sind zwischen den benachbarten Teilflächen be­ züglich der Vielzahl der Teilflächen.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Diskriminiereinrichtung (25; 27) die Bild­ bewegung auf der Basis eines Verhältnisses bestimmt, das durch die Division des Vergleichsergebnisses der ersten Diskriminiereinrichtung (18, 19, 20) durch das Ver­ gleichsergebnis der zweiten Diskriminiereinrichtung (21, 22, 23) gewonnen wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Diskriminiereinrichtung (25; 27) die Be­ wegung auf der Bildebene als eine Bewegung des Objekts bewertet, wenn deren Berechnungsergebnis kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und die dritte Diskrimin­ iereinrichtung (25; 27) die Bewegung auf der Bildebene als eine Bewegung der gesamten Bildebene der Einrichtung bewertet, wenn deren Berechnungsergebnis größer als der vorgegebene Wert ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diskriminiereinrichtung (21, 22, 23) eine Summe bildet aus den Teilflächen, deren Daten unter­ schiedlich sind zwischen den horizontal benachbarten Teilflächen bezüglich der Vielzahl der Teilflächen.

9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diskriminiereinrichtung (21, 22, 23) eine Summe bildet aus den Teilflächen, deren Daten unter­ schiedlich sind zu den vertikal benachbarten Teilflächen bezüglich der Vielzahl von Teilflächen.

10. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Diskriminiereinrichtung (18, 19, 20) die Teilflächen der Bildebene bestimmt, bei denen die Daten unterschiedlich sind zwischen benachbarten Teilflächen bezüglich der Vielzahl der Teilflächen, die Verteilungen dieser Teilflächen, bei denen die Daten unterschiedlich sind, zwischen den zeitlich unterschiedlichen Bildebenen vergleicht, und eine Gesamtsumme aus den Teilflächen bildet, bei denen unterschiedliche Daten vorliegen.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diskriminier­ einrichtung (21, 22, 23) eine Komplexität der gesamten Bildebene größenmäßig angibt und daß die dritte Diskri­ miniereinrichtung (25; 27) die Größe der von der ersten Diskriminiereinrichtung (18, 19, 20) ermittelten Objekt­ bewegung mit der Komplexität normiert, so daß eine genaue Bildbewegung unabhängig vom Zustand der Bildebene be­ stimmt werden kann.

12. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Scharfeinstelleinrichtung (8, 25, 26; 27) zur Ein­ stellung einer Scharfstellposition eines Objekts auf der Bildaufnahmeeinrichtung.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharfeinstelleinrichtung (8, 25, 26; 27) automatisch eine Scharfeinstellung durchführt auf der Basis einer Hochfrequenzkomponente des Bildsignals.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Diskriminiereinrichtung (25; 27) die Fort­ setzung des Betriebs der Scharfeinstellungseinrichtung (8, 25, 26; 27) bewirkt, wenn ermittelt wird, daß das Rechnungsergebnis der dritten Diskriminiereinrichtung (25; 27) kleiner ist als ein vorgegebener Wert und die Bildbewegung eine Bewegung des Objekts ist, und den Betrieb der Scharfeinstelleinrichtung (8, 25, 26; 27) beendet, wenn ermittelt wird, daß das Berechnungsergebnis höher als der vorgegebene Wert ist und die Bildbewegung eine Bewegung der Einrichtung ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Teilflächen-Einstelleinrichtung (10 bis 15) zur Einstellung einer Scharfeinstellermittlungsteilfläche zur Scharfeinstellungsermittlung durch die Scharfein­ stelleinrichtung (8, 25, 26; 27).

16. Einrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Teilfächensteuereinrichtung zur Berechnung einer Teilfläche, bei der eine Änderung des Bilds auf der Basis des Vergleichsergebnisses der ersten Diskrimi­ niereinrichtung (18, 19, 20) auftritt, und zur Einstellung einer Position der Scharfeinstellungs­ ermittlungsteilfläche im wesentlichen in der Mitte eines Bereichs, bei dem die Bildänderung auftritt.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächensteuereinrichtung, in dem die Bild­ änderung auftritt, auf der Basis des Vergleichs­ ergebnisses der ersten Diskriminiereinrichtung (18, 19, 20) berechnet, eine Größe des Objekts ermittelt und die Größe der Scharfeinstellungsermittlungsteilfläche in Abhängigkeit der Größe des Objekts einstellt.

18. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Nachführbereichseinstelleinrichtung zur Einstellung eines Nachführbereichs zur Nachführung eines Objektbilds der Bildempfangseinrichtung.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Teilflächensteuereinrichtung (10 bis 15) zur Berechnung eines Bereichs auf der Basis des Ver­ gleichsergebnisses der ersten Diskriminiereinrichtung (18, 19, 20), wenn eine Bildänderung auftritt, und zur Einstellung einer Position des Nachführbereichs im wesentlichen in der Mitte des Bereichs, wenn die Änderung auftritt.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächensteuereinrichtung (10 bis 15) eine Steuereinrichtung umfaßt zur Berechnung eines Bereichs, in dem die Bildänderung auftritt auf der Basis des Vergleichsergebnisses der ersten Diskriminiereinrichtung (25; 27), zur Ermittlung der Größe eines Objekts und zur Einstellung der Größe des Nachführbereichs in Abhängigkeit von der Größe des Objekts.