DE3830794C2 - Automatische Scharfeinstellvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatischen Scharfeinstellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 32 11 234 A1 ist ein Verfahren zur Feststellung einer Scharfeinstellung eines Objektivs in einer einäugigen Spiegelreflexkamera bekannt, bei dem auf eine Sensoreinrichtung in Form von Photodetektoren mittels eines Objektivs ein zentraler Teil des Objektbilds projiziert wird, wobei ein Fokussierzustand des Objektivs auf der Basis von Ausgangssignalen der Sensoreinrichtung ermittelt wird. Zur manuellen Einstellung der Photodetektoren der Sensoreinrichtung, deren Ausgangssignale zur Berechnung einer aktuellen Scharfstellinformation herangezogen werden, ist eine Wählscheibe vorgesehen. Wählt der Benutzer der Kamera mit der Wählscheibe bestimmte Photodetektoren aus, so wird die jeweilige Lage der ausgewählten Photodetektoren auf der Sensoreinrichtung mittels entsprechender Leuchtdioden im Sucher für den Benutzer angezeigt.

Eine automatische Auswahl der Photodetektoren nach vorgegebenen Kriterien ist hierbei jedoch nicht vorgesehen.

Darüber hinaus ist ein Verfahren bekannt, bei welchem eine Videokamera dadurch automatisch scharf eingestellt wird, daß durch das Erfassen der Hochfrequenzkomponente eines Videosignals der Auflösungsgrad eines auf der Bildabtastebene erzeugten Bilds ermittelt und die Stellung des Objektivs der Kamera derart gesteuert wird, daß ein maximaler Auflösungsgrad bzw. eine maximale Hochfrequenzkomponente erreicht wird. Das Verfahren beruht auf folgendem Konzept: Das Videosignal ändert sich auffällig an dem Randteil des Objektbilds, was zu einer Erhöhung der Hochfrequenzkomponente des Videosignals führt. Diese Hochfrequenzkomponente nimmt entsprechend einer Annäherung des Objektbilds an einen Scharfeinstellungszustand zu.

Fig. 12 zeigt in Grundzügen die Gestaltung einer herkömmli­ chen Einrichtung für eine derartige automatische Scharfein­ stellung. Nach Fig. 12 wird mittels eines Aufnahmeobjektivs 1 ein Objekt auf der Bildabtastebene eines Bildsensors 2 abge­ bildet. Von dem Bildsensor 2 wird das Bild in ein elektri­ sches Videosignal bzw. Bildsignal umgesetzt. Von einem als nachfolgende Stufe angeschlossenen Vorverstärker 3 wird das Videosignal aus dem Bildsensor 2 verstärkt. Das verstärkte Videosignal wird einer Aufbereitungsschaltung 4 und einem Bandpaßfilter 5 zugeführt. Die Aufbereitungsschaltung 4 führt eine Signalverarbeitung nach einem vorbestimmten Verfahren aus und gibt das aufgenommene Signal als Norm-Fernsehsignal (Videosignal) ab. Währenddessen greift das Bandpaßfilter 5 aus dem Ausgangssignal des Vorverstärkers 3 eine Hochfre­ quenzkomponente heraus und führt diese einem Schaltglied 6 zu. Dadurch wird nur ein Signal in einem Bereich, der zur Schärfemessung benutzt wird, innerhalb eines Einzelbilds (in Form eines Halbbilds oder eines Vollbilds) des Videosignals gewählt und von dem Schaltglied 6 durchgelassen. Eine Detek­ torschaltung 7 führt einen Erfassungsvorgang an dem Ausgangs­ signal des Schaltglieds 6 aus. Von der Detektorschaltung 7 wird dann ein Signal gebildet, das einen maximalen Amplitudenwert, nämlich einen Spitzenwert an einer Stelle des die Hochfrequenzkomponente enthaltenden Signalbe­ reichs darstellt. Das von der Detektorschaltung 7 abgegebene Signal gibt den Scharfeinstellungsgrad des Aufnahmeobjektivs 1 wieder. Je größer der Wert dieses Signals ist, umso näher ist das Aufnahmeobjektiv 1 an einen Scharfeinstellungszustand eingestellt. Von einer Motortreiberschaltung 8 wird ein Motor 9 derart angetrieben, daß das Aufnahmeobjektiv 1 entsprechend dem Wert des Ausgangssignals der Detektorschaltung 7 ver­ stellt wird. Auf diese Weise wird das Aufnahmeobjektiv 1 automatisch scharf eingestellt.

Das unter der Bezeichnung "Hill Climbing Control Method" bekannte Verfahren ist in "NHK Gÿutsu Kenkyu Hokoku" ("NHK Technical Research Report"), 1965, Band 17, Nr. 1 (durchgehende Nummer 86), Seite 21 beschrieben. Hierbei ist jedoch der von dem Schaltglied 6 durchgelassene Bereich des Videosignals, nämlich ein Schärfemeßbereich fest auf den mittleren Teil der Bildebene eingestellt. Daher bestand die Befürchtung, daß in Fällen, bei denen infolge irgendeiner Bewegung entweder des Objekts oder der Kamera sich die Lage eines Hauptobjekts innerhalb der Bildebene ändert, das Objek­ tiv auf ein falsches Objekt scharf eingestellt werden könnte, dessen Abbildung unter diesen Bedingungen in die Mitte der Bildebene gelangt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine automatische Scharfeinstellvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß auch bei einem beweglichen Objekt eine kontinuierliche Erfassung des Objekts in der Bildabtastebene möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Auf diese Weise kann die Bewegung des Objektbilds in der Bildabtastebene erfaßt und ein Meßbereich in seiner Lage auf der Bildebene bestimmt werden, in dem sich das Objekt befindet. Infolge der Nachführung des Meßbereichs entsprechend der Objektbewegung kann der das Objekt beinhaltende und in seiner Größe veränderbare Meßbereich in der Bildabtastebene zur Messung oder zur Scharfeinstellung herangezogen werden.

Somit ist auch bei einem beweglichen Objekt eine kontinuierliche Messung oder Scharfeintellung auf dieses Objekt gewährleistet.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der automatischen Scharfeinstellvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Unterteilung einer Bildabtastebene,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Lage eines Meßbereichs bzw. eines Nachführungsfensters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 den Zusammenhang zwischen einem Nachführungsfenster und einem Schärfemeßbereich,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Teils der automatischen Scharfeinstellvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 ein Blockschaltbild der automatischen Scharfeinstellvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7(a) bis 7(e) Nachführungsfenster unterschiedlicher Größe im Zusammenhang mit dem Schärfemeßbereich,

Fig. 8 ein modifiziertes Blockschaltbild der automatischen Scharfeinstellvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 9(a) bis 9(c) Ablaufdiagramme zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der automatischen Scharfeinstellvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 10 ein Blockschaltbild der automatischen Scharfeinstellvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 11 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der automatischen Scharfeinstellvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, und

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer bekannten Einrichtung zur automatischen Scharfeinstellung.

Gemäß Fig. 2 wird eine Bildaufnahmeebene bzw. Bildabtastebene in n gleiche Teile in der Horizontalrichtung und in m gleiche Teile in der Vertikalrichtung unterteilt, um damit n × m Felder zu erhalten. Ein Objektnachführungsbereich bzw. Meßbereich ist derart bewegbar, daß als Einheiten für das Bewegungsausmaß des Be­ reichs jeweils diese Teilfelder herangezogen werden.

Die aus den Fig. 1(a) und 1(b) bestehende Fig. 1 zeigt in Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der automatischen Scharfeinstellvorrichtung, nachstehend vereinfacht als Scharf­ einstellungseinrichtung bezeichnet. Gleiche Teile wie diejenigen der in Fig. 12 gezeigten bekannten Einrichtung sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Gemäß Fig. 1(a) und 1(b) wird ein aus einem Bildsensor 2 über einen Vorverstärker 3 abgegebenes Videosignal (als Leuchtdichte- bzw. Helligkeits­ komponente) einem A-Schaltglied 11 zugeführt. Das A-Schalt­ glied 11 läßt einen Videosignalteil für einen bestimmten Bereich innerhalb eines Halbbilds entsprechend einem Fenster­ impuls aus einem A-Fensterimpulsgenerator 55 durch. Das Aus­ gangssignal des Schaltglieds 11 liegt an einer Integrations­ schaltung bzw. einem Integrator 21 an. Ein A-Inversions­ schaltglied 12 ist derart gestaltet, daß entsprechend einem Fensterimpuls, der von dem A-Fensterimpulsgenerator 55 er­ zeugt und mittels eines Inverters 60 invertiert wird, ein Videosignalteil für einen anderen bestimmten Meßbereich, nachstehend vereinfacht als Bereich bezeichnet, in dem Einzelbild erhalten wird, der von dem mittels des A-Schalt­ glieds 11 bestimmten Bereich verschieden ist (nämlich für einen Bereich, der nach dem Herausgreifen des erstgenannten bestimmten Bereichs aus der ganzen Bildebene bzw. Bildabtastebene übrig bleibt). Dieser Videosignalteil wird dann von dem A-Inversionsschalt­ glied 12 an einen Integrator 22 angelegt. Die Integratoren 21 und 22 führen die Integration jeweils nur an den Videosignal­ teilen der durch das A-Schaltglied 11 bzw. das A-Inversions­ schaltglied 12 bestimmten Bereiche aus. Durch die Integrato­ ren 21 und 22 werden gemittelte Helligkeitskomponentenwerte der Videosignalteile dieser Bereiche gebildet. Diese Mittel­ werte werden mittels Flächenkorrekturschaltungen 101 und 102 normiert, weil der Mittelwert für einen Bereich nicht mit demjenigen für den anderen Bereich verglichen werden kann, da die Größen der Bereiche bzw. Flächen innerhalb und außerhalb des jeweils bestimmten Bereichs voneinander verschieden sind. Diese normierten Mittelwertsignale werden einem Subtrahierer 31 zugeführt. Der Subtrahierer 31 errechnet eine Information über die Differenz zwischen den gemittelten Helligkeitskompo­ nentenwerten, die aus den Integratoren 21 und 22 über die Flächenkorrekturschaltungen 101 und 102 erhalten werden. Die auf diese Weise erzielte Differenzinformation wird einer Absolutwertschaltung 36 zugeführt. Von der Absolutwertschal­ tung 36 wird der Absolutwert der Differenzinformation gebil­ det und der Absolutwert einem Vergleicher 41 sowie einer Maximalwert-Detektorschaltung 46 zugeführt.

Darauffolgend werden die von dem Vorverstärker 3 abgegebenen Videosignalteile gleichermaßen nacheinander einem B-Schalt­ glied 13, einem C-Schaltglied 15, einem D-Schaltglied 17 und einem E-Schaltglied 19 zugeführt. Jedes dieser Schaltglieder 13, 15, 17 und 19 läßt jeweils den Videosignalteil für einen bestimmten Bereich innerhalb eines Halbbilds entsprechend einem Fensterimpuls aus einem B-Fensterimpulsgenerator 56, einem C-Fensterimpulsgenerator 57, einem D-Fensterimpulsgene­ rator 58 bzw. einem E-Fensterimpulsgenerator 59 durch. Der Videosignalteil für den bestimmten Bereich wird jeweils an einen Integrator 23, 25, 27 bzw. 29 angelegt. Ein jeweiliges B-Inversionsschaltglied 14, C-Inversionsschaltglied 16, D- Inversionsschaltglied 18 und E-Inversionsschaltglied 20 läßt entsprechend einem mittels eines Inverters 61, 62, 63 bzw. 64 invertierten Fensterimpuls den Videosignalteil für einen bestimmten Bereich durch, der innerhalb eines Halbbilds durch das Herausgreifen des vorangehend genannten bestimmten Be­ reichs aus der Bildabtastebene erhalten wird, wobei der durchgelassene Videosignalteil jeweils an einen Integrator 24, 26, 28 bzw. 30 angelegt wird. Die Integratoren 23 bis 30 integrieren jeweils die eingegebenen Videosignale zu einem Mittelwert der in dem jeweiligen Bereich enthaltenen Hellig­ keitskomponente. Die auf diese Weise erhaltenen Mittelwerte werden in Flächenkorrekturschaltungen 103 bis 110 normiert. Die dadurch gewonnenen normierten Signale werden Subtrahie­ rern 32, 33, 34 bzw. 35 zugeführt. Von diesen Subtrahierern 32 bis 35 wird jeweils eine Information über die Differenz zwischen den Mittelwerten der Helligkeitskomponenten berech­ net und abgegeben. Die dadurch erhaltenen Differenzinforma­ tionen werden jeweils Absolutwertschaltungen 37, 38, 39 bzw. 40 zugeführt. In den Absolutwertschaltungen 37 bis 40 werden dann die Absolutwerte der eingegebenen Differenzinformationen erfaßt. Diese Absolutwerte werden jeweils Vergleichern 42, 43, 44 bzw. 45 sowie der Maximalwert-Detektorschaltung 46 zugeführt.

Die vorangehend beschriebenen Betriebsvorgänge ergeben Mit­ telwerte der Helligkeitskomponenten aus Bereichen innerhalb und außerhalb von fünf Fenstern A bis E, die jeweils eine Grenze zwischen zwei Bereichen, nämlich einem inneren und einem äußeren Bereich der Bildabtastebene bilden; bei diesen Betriebsvorgängen werden der Maximalwert-Detektorschaltung 46 die Absolutwerte der Differenzen zwischen den Mittelwerten der Helligkeitskomponenten für den inneren und äußeren Be­ reich der Bildabtastebene zugeführt. Auf den Empfang dieser Eingangssignale hin ermittelt die Maximalwert-Detektorschal­ tung 46 dasjenige Eingangssignal, das von den fünf Eingangs­ signalen den höchsten Pegel hat. Daraufhin gibt die Detektor­ schaltung 46 eine Information ab, die anzeigt, welcher der aus den Fenstern A bis E erhaltenen Absolutwerte den höchsten Wert angenommen hat (der der Lage des Hauptobjekts an der Bildabtastebene entspricht). Diese Information wird einem Wähler 48 zugeführt. Der Wähler 48 ist mit D-Flip-Flops 49 und den Ausgängen von Fensterimpuls-Verschiebeschaltungen 50, 51, 52 und 53 verbunden, welche Informationen über die Stel­ len abgeben, die innerhalb der aufgeteilten Bildflächen der Fenster B bis E erreicht werden. Der Wähler 48 erfaßt eine Lageinformation, die der von der Maximalwert-Detektorschal­ tung 46 bestimmten Information entspricht. Die auf diese Weise ermittelte Lageinformation wird den D-Flip-Flops 49 zugeführt. Die D-Flip-Flops 49 geben die eingegebene Lagein­ formation als eine Information ab, die den Bereich innerhalb des Fensters A (als Ausschnittslage) anzeigt. Die Information aus dem D-Flip-Flop 49 wird für ein jedes Teilbild bzw. Halbbild erneuert. Die Fensterimpuls-Verschiebeschaltungen 50 bis 53 sind jeweils derart gestaltet, daß durch das Verschie­ ben der Fensterimpulse nach rechts, nach links, nach oben bzw. nach unten in einem Ausmaß, das einem der Teilfelder entspricht, die von den D-Flip-Flops 49 abgegebene Lageinfor­ mation für das Fenster A gebildet wird. Die Gestaltung ist derart getroffen, daß sich der in Fig. 3 dargestellte Zusam­ menhang zwischen dem Fenster A und den um das Fenster A herum eingestellten anderen Fenstern B, C, D und E ergibt. Im einzelnen werden die Fenster B bis E in Lagen eingestellt, bei denen sie gegen das Fenster A nach außen nach rechts, nach links, nach oben bzw. nach unten in einem Ausmaß ver­ setzt sind, das einem der n × m Teilfelder entspricht. Gemäß den vorangehenden Ausführungen wird die Information aus den D-Flip-Flops 49 für ein jedes Einzelbild neu aufgestellt. Falls daher beispielsweise von dem Wähler 48 das Fenster D gewählt wird, wird für ein nächstes Teilbild die der Lage des Fensters D entsprechende Information auf die dem Fenster A nach Fig. 3 entsprechende Lageinformation geändert und aus den D-Flip-Flops 49 abgegeben. Ferner wird die Impulslagein­ formation für das Fenster A nicht nur dem Fensterimpulsgene­ rator 55, sondern auch einem Fensterimpulsgenerator 54 zuge­ führt. Daher ist eine mittels eines Schaltglieds 10 bestimmte Lage des Meßbereichs in Form eines Schärfemeßbereichs immer gleich derjenigen des vor­ stehend genannten Fensters A. Die Größe des Schärfemeßbe­ reichs muß jedoch nicht gleich der Größe des Innenbereichs des Fensters A sein, solange die Mitten der Bereiche ungefähr miteinander übereinstimmen.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Schärfemeßbereich auf dasjenige Fenster eingestellt, das von den Fenstern A bis E den größten Wert der Differenz zwischen den Helligkeitsmit­ telwerten innerhalb und außerhalb des Fensters ergibt. Die Differenz zwischen den Helligkeitswerten innerhalb und außer­ halb eines jeden der Fenster A bis E steht mit dem aufzuneh­ menden Hauptobjekt in folgendem Zusammenhang: Auf der Bildab­ tastebene ist die Helligkeitskomponente in größerem Ausmaß auf den das Objektbild enthaltenden Teilbereich und in gerin­ gerem Ausmaß auf die Bereiche außerhalb des Objektteilbe­ reichs verteilt. Daher ist das Objektbild als ungefähr inner­ halb eines bestimmten Bereichs liegend anzusehen, wenn der bestimmte Bereich einen Maximalwert der Differenz zwischen den gemittelten Helligkeitswerten innerhalb und außerhalb des bestimmten Bereichs ergibt. Das heißt, von den Fenstern A bis E ist als bestes mit dem Objektbild im mittleren Teil dasjenige Fenster anzusehen, das den größten Differenzwert zwischen den mittleren Helligkeitswerten für den Außenbereich und den Innenbereich ergibt. Daher kann der Schärfemeßbereich dadurch auf dem Hauptobjektbild gehalten werden, daß die Mitte des Schärfemeßbereichs zu der Mitte desjenigen Fensters versetzt wird, das in seinem mittleren Teil das Objektbild am besten enthält.

Nimmt man an, daß der Schärfemeßbereich auf das Fenster A eingestellt ist, so wird von dem Fensterimpulsgenerator 54 ein Fensterimpuls abgegeben, der die Lage des Innenbereichs des Fensters A bestimmt. Entsprechend diesem Fensterimpuls läßt das Schalt­ glied 10 das Videosignal für den bestimmten Bereich innerhalb eines Halbbilds durch. Eine Detektorschaltung 7 nimmt das Videosignal auf und speichert den Spitzenwert des Absolut­ wertsignals für die in dem Bereich erhaltene Helligkeitskom­ ponente. Entsprechend dem Spitzenwert wird von einer Motor­ treiberschaltung 8 ein Motor 9 angetrieben. Durch diesen Antrieb des Motors 9 wird automatisch ein Aufnahmeobjektiv 1 in den Scharfeinstellungszustand eingestellt.

Die den Vergleichern 41 bis 45 zugeführten Absolutwerte wer­ den mit einem Schwellenwert Vth verglichen. Falls alle Abso­ lutwerte niedriger als der Schwellenwert Vth sind, wird von einem ODER-Glied 47 ein Signal niedrigen Pegels abgegeben, welches anzeigt, daß eine Nachführung unmöglich ist. Wenn dieses Signal bezüglich der Unmöglichkeit des Nachführens erzeugt wird, wird von der Einrichtung der Schärfemeßbereich bei­ spielsweise in erweitertem Zustand bei festgelegtem Mittel­ teil eingestellt.

Die fünf Fenster A bis E werden jeweils in der Weise neu gebildet, daß das Fenster mit dem höchsten Absolutwert der Differenz zwischen den mittleren Helligkeitskomponentenwer­ ten, die innerhalb und außerhalb des Fensters erhalten wer­ den, zu dem Fenster A für das nächste Halbbild bzw. Einzel­ bild wird. Der Schärfemeßbereich wird beispielsweise gemäß Fig. 4 entsprechend der Änderung der Lage des Hauptobjektbilds auf der Bildabtastebene derart versetzt, daß die Mitte des Schärfemeßbereichs mit der Mitte des Innen­ bereichs des Fensters A übereinstimmt. Diese Gestaltung er­ möglicht die fortgesetzte Scharfeinstellung auf das Hauptob­ jekt durch Verfolgen des Objekts auch dann, wenn sich die Hauptobjektabbildung auf der Bildabtastebene bewegt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden Änderungen der Lage des Hauptobjektbilds auf der Bildabtast­ ebene aus dem Videosignal, nämlich der Helligkeitskomponente desselben ermittelt, das aus dem Bildsensor 2 über den Vor­ verstärker 3 vor dem Durchlaufen eines Bandpaßfilters 5 er­ halten wird. Dann wird die Lage des Schärfemeßbereichs ent­ sprechend der erfaßten Lageänderung des Objekts bestimmt. Die Helligkeitskomponente hat jedoch ein breites Frequenzband. Tatsächlich könnte daher dann, wenn sich durch eine Änderung der Lage des Hauptobjektbilds das Frequenzband teilweise ändert, unter den durch die Aufnahme der Mittelwerte der Helligkeitskomponente erreichten Bedingungen die Änderung versetzt sein und nicht in Erscheinung treten. Dieses Problem kann mittels der Scharfeinstellungseinrichtung gemäß einem in Fig. 5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel gelöst werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird die Signalkompo­ nente, die aus dem Innenbereich und dem Außenbereich des jeweiligen Fensters herausgegriffen und als Grundlage für die Erfassung einer Lageänderung des Hauptobjekts herangezogen wird, von dem Ausgang des Bandpaßfilters 5 abgenommen, so daß daher als Signalkomponente eine im Hochfrequenzbereich der Helligkeitskomponente liegende Hochfrequenzkomponente benutzt wird. Dieses Verfahren beruht auf folgendem Konzept: Die Hochfrequenzkomponente ist in größerem Ausmaß auf die Fein­ heiten und Umrißteile eines Objektbilds verteilt. Daher kann eine Lageänderung des Hauptobjektbilds, die nicht mittels der aus dem breiten Band der Helligkeitskomponente erhaltenen Mittelwerte erfaßt werden kann, durch das Herausgreifen und Vergleichen der Werte der Hochfrequenzkomponente ermittelt werden. Dieses Verfahren ist somit gleichfalls vorteilhaft. Die Fig. 5 zeigt nur die für das Herausgreifen der Hochfre­ quenzkomponente erforderlichen Schaltungselemente einschließ­ lich eines A-Schaltglieds 11 bis zu einem E-Inversionsschalt­ glied 20. Obgleich dies nicht dargestellt ist, sind die anderen Schaltungselemente auf genau die gleiche Weise wie gemäß Fig. 1 angeordnet und betrieben.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel wird fortlaufend auf das Hauptobjekt dadurch scharf eingestellt, daß die Fenster A bis E zum Erfassen der Lage des Hauptob­ jektbilds auf der Bildabtastebene versetzt werden und der Schärfemeßbereich entsprechend der ermittelten Lage des Hauptobjektbilds eingestellt wird. Falls sich jedoch die Größe des Hauptobjektbilds auf der Bildabtastebene ändert, könnte es schwierig werden, eine genaue Scharfeinstellung auszuführen. Im Hinblick auf dieses Problem ist die Scharf­ einstellungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbei­ spiel derart gestaltet, daß unterschiedlich große Fenster F und G gebildet werden und die Steuerung unter Berücksichti­ gung der Größe des Hauptobjektbilds sowie der Bewegung des­ selben vorgenommen wird. Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild der automatischen Scharfeinstellvorrichtung gemäß dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel. In Fig. 6 sind gleiche Teile wie diejeni­ gen nach Fig. 12 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Wenn nach Fig. 6, die das dritte Ausführungsbeispiel zeigt, aus dem Bildsensor 2 über den Vorverstärker 3 ein Hellig­ keitssignal einem F-Schaltglied 66 zugeführt wird, gibt das F-Schaltglied 66 ein Helligkeitssignal für einen bestimmten Bereich innerhalb eines Halbbilds entsprechend einem Fenster­ impuls aus einem F-Fensterimpulsgenerator 81 ab, der den Fensterimpuls in einer durch einen Mikrocomputer 79 befohle­ nen Lage erzeugt. Das Helligkeitssignal wird im weiteren an einen Integrator 70 und eine Flächenkorrekturschaltung 111 angelegt. Ferner wird von einem F-Inversionsschaltglied 67 ein Helligkeitssignal für einen bestimmten Bereich, der zu dem durch das F-Schaltglied 66 bestimmten Bereich komplemen­ tär ist, innerhalb eines Halbbilds entsprechend einem Fen­ sterimpuls abgegeben, der von dem F-Fensterimpulsgenerator 81 erzeugt und mittels eines Inverters 83 invertiert wird (näm­ lich für einen Bereich, der durch das Ausscheiden des durch das F-Schaltglied 66 bestimmten Bereichs aus der Bildabtast­ ebene erhalten wird). Dieses Helligkeitssignal wird an einen Integrator 71 und eine Flächenkorrekturschaltung 112 ange­ legt. Ähnlich wie das F-Schaltglied 66 ist ein G-Schaltglied 68 derart gestaltet, daß ein Helligkeitssignal für einen bestimmten Bereich innerhalb eines Halbbilds entsprechend einem Fensterimpuls aus einem G-Fensterimpulsgenerator 82 erhalten wird, welcher den Fensterimpuls in einer durch den Mikrocomputer 79 befohlenen Lage erzeugt. Das Helligkeitssig­ nal wird nacheinander an einen Integrator 72 und eine Flä­ chenkorrekturschaltung 113 angelegt. Mit einem G-Inversions­ schaltglied 69 wird ein Helligkeitssignal für einen zu dem durch das G-Schaltglied 68 bestimmten Bereich komplementären bestimmten Bereich innerhalb eines Halbbilds entsprechend einem Fensterimpuls erhalten, der von dem G-Fensterimpulsge­ nerator 82 abgegeben und mittels eines Inverters 84 inver­ tiert wird. Das Helligkeitssignal aus dem G-Inversionsschalt­ glied 69 wird an einen Integrator 73 und eine Flächenkorrek­ turschaltung 114 angelegt. Die vorangehend genannten bestimm­ ten Bereiche sind ein Innenbereich und ein Außenbereich, die jeweils durch die Fenster F bzw. G getrennt sind, welche jeweils als Grenzlinie für das Aufteilen der Bildebene in zwei Bereiche dienen. Gemäß in Fig. 7(a) haben diese Bereiche verschiedene Größen (mit einer unter­ schiedlichen Anzahl von in Fig. 2 gezeigten Teilfeldern), während ihre Mitten an der gleichen Stelle liegen. Die Lagen der beiden Fenster F und G auf der Bildabtastebene sind jedoch veränderbar.

Die Integratoren 70, 71, 72 und 73 empfangen jeweils nur die Helligkeitskomponenten für die durch das F-Schaltglied 66, das F-Inversionsschaltglied 67, das G-Schaltglied 68 bzw. das G-Inversionsschaltglied 69 bestimmten Bereiche. Jeder dieser Integratoren integriert die auf diese Weise aufgenommene Helligkeitskomponente und bildet den Mittelwert der innerhalb des betreffenden Bereichs erhaltenen Helligkeitskomponente.

Da die jeweils durch die Fenster F und G begrenzten Innenbe­ reiche und Außenbereiche unterschiedliche Größe haben, können die Ausgangssignale der Integratoren 70 bis 73 nicht unverän­ dert miteinander verglichen werden. Daher werden die jeweili­ gen integrierten Werte durch die Flächenkorrekturschaltungen 111, 112, 113 bzw. 114 zu vergleichbaren Werten entsprechend der Größe des Bereichs bzw. der Fläche normiert, aus denen sie herausgegriffen sind. Subtrahierer 74 und 75, die jeweils die Ausgangssignale der Flächenkorrekturschaltungen 111 und 112 bzw. 113 und 114 empfangen, berechnen jeweils eine Infor­ mation über die Differenz zwischen den mittleren Helligkeits­ komponentenwerten aus den Integratoren 70, 71, 72 und 73 und führen die Differenzinformation einer Absolutwertschaltung 76 bzw. 77 zu. Die Absolutwertschaltungen 76 und 77 bilden die Absolutwerte der Differenzinformationen und führen diese Absolutwerte über einen Analog/Digital-Wandler 78 dem Mikro­ computer 79 zu.

Auf den Empfang dieser Daten hin wird von dem Mikrocomputer 79 ermittelt, welcher dieser Absolutwerte größer ist, und einem Fensterimpulsgenerator 80 eine Fensterinformation zuge­ führt, die das dem größeren Wert entsprechende Fenster angibt.

Nimmt man an, daß die Daten aus der Absolutwertschaltung 76 F1 und die Daten aus der anderen Absolutwertschaltung 77 G1 sind, so zeigt beispielsweise die Beziehung F1 < G1 an, daß entsprechend Fig. 7(b) das Hauptobjekt groß ist. In diesem Fall wird eine Information, die anzeigt, daß die Größe des Fensters F derjenigen des Hauptobjekts nahe kommt, dem Fensterimpulsgenerator 80 zugeführt, um den Schärfemeßbereich verhältnismäßig weit einzustellen. Das heißt, da die Helligkeitskomponente in einem größeren Ausmaß in dem Hauptobjektbildteil liegt, ist ein Maximalwert der Hellig­ keitsdifferenz zwischen dem Innenbereich und dem Außenbereich erreichbar, falls das Fenster in einem Format eingestellt wird, das groß genug ist, nahezu das ganze Hauptobjektbild zu enthalten. Daher kann die Beziehung F1 < G1 dahingehend ausgelegt werden, daß mehr von dem Hauptobjektbild in dem Fenster F enthalten ist als in dem Fenster G. Wenn die Bezie­ hung F1 < G1 gilt, was dem in Fig. 7(d) dargestellten Fall entspricht, kann daher das Hauptobjekt als klein angesehen werden. Daher wird dem Fensterimpulsgenerator 80 die Informa­ tion über die Erfassung des Fensters G zugeführt, um einen kleineren Schärfemeßbereich einzustellen.

Von einem Schaltglied 65 wird dann das Videosignal für einen bestimmten Bereich innerhalb eines Halbbilds entsprechend einem Fensterimpuls durchgelassen, der von dem Fensterimpuls­ generator 80 gemäß der Information aus dem Mikrocomputer 79 erzeugt wird. Falls beispielsweise dem Schaltglied 65 ein der Information für das Fenster G entsprechender Impuls zugeführt wird, wird als Schärfemeßbereich ein in Fig. 7(a) durch eine strichpunktierte Linie dargestellter engerer Bereich bzw. ein in Fig. 7(e) dargestellter Bereich herangezogen. Falls der Eingangsimpuls der Information für das Fenster F entspricht, wird als Schärfemeßbereich ein in Fig. 7(a) durch eine Dop­ pelpunkt-Strich-Linie dargestellter weiterer Bereich bzw. ein Bereich gemäß Fig. 7(c) herangezogen. Der Schärfemeßbereich kann auf diese Weise in einer Größe einge­ stellt werden, die für die Größe des Hauptobjektbilds auf der Bildabtastebene geeignet ist. Diese Gestaltung ermöglicht es, auf genaue und zuverlässige Weise die Scharfeinstellung auf das Hauptobjekt aufrecht zu erhalten.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Größe des Hauptobjekts auf der Bildabtastebene aus dem Video­ signal, nämlich einer Helligkeitssignalkomponente desselben ermittelt, die aus dem Bildsensor 2 über den Vorverstärker 3 vor dem Durchlassen durch das Bandpaßfilter 5 erhalten wird, und die Größe des Schärfemeßbereichs entsprechend der ermit­ telten Größe des Hauptobjekts festgelegt. Ähnlich wie bei dem vorangehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel kann jedoch dann, wenn sich wegen des breiten Frequenzbands der Helligkeitskomponente das Frequenzband durch eine Änderung der Größe des Hauptobjektbilds teilweise ändert, eine Ände­ rung der für diesen Zweck gebildeten Mittelwerte der Hellig­ keitskomponente versetzt sein oder nicht in Erscheinung treten. Zur Lösung dieses Problems kann das dritte Ausführungs­ beispiel auf die in Fig. 8 dargestellte Weise abgewandelt werden.

Gemäß Fig. 8 wird die für die Verwendung als Basis für das Ermitteln von Änderungen hinsichtlich des beweglichen Hauptobjekts aus dem Innenbereich und dem Außenbereich des jeweiligen Fensters herausgegriffene Signalkomponente an dem Ausgang des Bandpaß­ filters 5 abgegeben, so daß auf diese Weise eine im Hochfre­ quenzbereich der Helligkeitskomponente liegende Hochfrequenz­ komponente benutzt wird. Fig. 8 zeigt nur die zum Erhalten der aus den Fenstern F und G herauszugreifenden Signale erforderlichen wesentlichen Teile. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist die restliche Schaltungsanordnung mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 6 identisch und arbeitet auf gleiche Weise.

Während die Größe des Hauptobjekts auf die vorstehend be­ schriebene Weise ermittelt wird, wird die Nachführung mit sich aus einer Bewegung des Objekts ergebenden Lageänderungen des Objektbilds auf der Bildabtastebene folgendermaßen ge­ steuert: Die Steuerung dieser Nachführung erfolgt gemäß einem Steuerungsalgorithmus des Mikrocomputers 79. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 6 oder 8 werden auf der Bildabtastebene, die gemäß Fig. 2 in eine Vielzahl von Feldern unterteilt ist, die Fenster F und G (innerhalb des Mikrocomputers 79) in jeweils dem Ausmaß eines Feldes nach oben, nach unten, nach rechts oder nach links versetzt. Bei jeder Versetzungslage werden als Mittelwerte die Helligkeitskomponenten (oder die Hochfrequenzkomponenten) aus den Innenbereichen und den Außenbereichen der Fenster ermittelt. Dann wird zum Erfassen der Lage des Hauptobjekts an der Bildabtastebene diejenige Lage ermittelt, bei der der Absolutwert der Differenz zwischen diesen Mittelwerten einen maximalen Wert erreicht. Der Schärfemeßbereich wird in diese Lage versetzt. Daher kann fortgesetzt auf das Hauptobjekt auch dann eingestellt werden, wenn sich an der Bildabtast­ ebene die Größe und Lage des Hauptobjekts verändert. Dies erlaubt eine verbesserte Automatisierung einer Scharfeinstel­ lungseinrichtung.

Gemäß den in den Fig. 9(a) bis 9(c) gezeigten Ablaufdiagram­ men arbeitet der Mikrocomputer 79 für die vorangehend be­ schriebene Nachführung folgendermaßen:

Schritt S1: Zuerst werden Signale aus dem Analog/Digital- Wandler 78 als Daten F und G eingelesen und als Variable F1 und G1 aufgenommen. Schritt S2: Mittels des F-Fensterimpuls­ generators 81 und des G-Fensterimpulsgenerators 82 werden die Fenster F und G um ein Feld nach rechts versetzt. Schritt S3: Für ein nächstes Halbbild werden die Daten F und G eingelesen und als Variable F2 und G2 aufgenommen. Schritt S4: Diese Variablen werden überprüft, um zu ermitteln, ob die Beziehung F2 < F1 oder G2 < G1 gilt. Wenn dies der Fall ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S6 für eine Subroutine b gemäß Fig. 9(c) weiter (da dies als Bewegung des Hauptobjekts zu der durch die Rechtsversetzung erreichten Stelle anzusehen ist). In der Subroutine b wird die Größe des Schärfemeßbe­ reichs entsprechend der Größe des Hauptobjektbilds gewählt. Schritt S6-1: Die Variablen F1 und G1 werden hinsichtlich der Beziehung F1 < G1 überprüft. Wenn F1 < G1 ermittelt wird, kann daraus geschlossen werden, daß gemäß Fig. 7(b) das Hauptobjektbild besser von dem Fenster F umfaßt ist. In diesem Fall schreitet das Programm daher zu einem Schritt S6-3 weiter, bei dem der breitere Schärfemeßbereich gewählt wird, der in Fig. 7(a) durch die Doppelpunkt-Strich-Linie sowie auch in Fig. 7(c) gezeigt ist. Falls F1 < G1 ermittelt wird, ist gemäß Fig. 7(d) das Hauptobjekt auf geeignete Weise von dem Fenster G umrahmt. In diesem Fall schreitet das Programm zu einem Schritt S6-2 weiter, bei dem der engere Schärfemeßbereich gewählt wird, der in Fig. 7(a) durch die strichpunktierte Linie sowie auch in Fig. 7(e) dargestellt ist. Der gewählte Schärfemeßbereich wird an dem Fensterimpulsgenerator 80 eingestellt.

Falls bei dem vorangehend beschriebenen Schritt S4 ermittelt wird, daß die Bedingung F2 < F1 oder G2 < G1 nicht erfüllt ist (nämlich in dem Fall, daß das Hauptobjekt seine Lage nicht verändert hat und in der ursprünglichen Lage geblieben ist), schreitet das Programm zu einem Schritt S5 für eine Subroutine a weiter, die in Fig. 9(b) dargestellt ist. In der Subroutine a wird die Größe des Schärfemeßbereichs entspre­ chend der Größe des Hauptobjekts gewählt. Bei einem Schritt S5-1 der Subroutine a wird ermittelt, ob die Beziehung F2 < G2 gilt. Falls F2 < G2 ermittelt wird, ist gemäß Fig. 7(b) das Hauptobjekt sicher von dem Fenster F erfaßt. In diesem Fall schreitet das Programm zu einem Schritt S5-3 weiter, bei dem der weitere Schärfemeßbereich gemäß der Doppelpunkt-Strich-Linie in Fig. 7(a) und auch in 7(c) gewählt wird. Falls die Bedingung F2 < G2 nicht erfüllt ist, ist gemäß Fig. 7(d) das Hauptob­ jekt zuverlässig von dem Fenster G erfaßt. In diesem Fall schreitet das Programm zu einem Schritt S5-2 weiter, bei dem der engere Schärfemeßbereich gemäß der strichpunktierten Linie in Fig. 7(a) sowie in Fig. 7(e) ge­ wählt wird. Danach schreitet das Programm zu einem Schritt S7 weiter. Schritt S7: Die Fenster F und G werden in einem einem einzelnen Teilfeld entsprechenden Ausmaß nach links versetzt, um sie um ein Feld zurück zu versetzen. Schritt S8: Die Lage des Schärfemeßbereichs wird auf das Fenster F oder G ausge­ richtet.

Darauffolgend werden Programmschritte von einem Schritt S9 bis zu einem Schritt S16 auf gleichartige Weise wie die vorangehend genannten Schritte ausgeführt, um für die näch­ sten zwei Halbbilder die Fenster im Ausmaß eines Feldes nach oben zu versetzen, wobei die Lage des Schärfemeßbereichs auf die dermaßen erreichte Fensterlage eingestellt wird. Schritte S17 bis S24: Die Fenster werden für die nächsten beiden Halbbilder um ein Feld nach links versetzt, wobei die Lage des Schärfemeßbereichs auf die versetzte Fensterlage einge­ stellt wird. Schritte S25 bis S32: Die Fenster werden für die zwei nachfolgenden Halbbilder um ein Feld nach unten ver­ setzt, wobei die Lage des Schärfemeßbereichs auf die auf diese Weise erzielte Fensterlage eingestellt wird. Bei jedem der Schritte S13, S21 und S29 wird eine Subroutine auf glei­ che Weise wie die Subroutine bei dem Schritt S5 ausgeführt. Bei jedem der Schritte S14, S22 und S30 wird eine Subroutine auf gleiche Weise wie die Subroutine bei dem Schritt S6 ausgeführt. Danach wird der gleiche Ablauf von Betriebsvor­ gängen wiederholt. Auf die vorstehend beschriebene Weise werden die Fenster F und G innerhalb der Bildebene bzw. Bildabtastebene versetzt. Damit wird der Schärfemeßbereich in derjenigen Richtung versetzt, bei der die Differenz der Hel­ ligkeitskomponente (oder der Hochfrequenzkomponente) zwischen den Bereichen innerhalb und außerhalb der jeweiligen Fenster größer wird. Das heißt, der Schärfemeßbereich wird entsprechend einer Änderung der Lage des Hauptobjekts an der Bildebene nachgeführt. Ferner wird dasjenige der Fenster F und G ge­ wählt, das eine größere Helligkeitsdifferenz zwischen den Bereichen innerhalb und außerhalb des Fensters ergibt. Da­ durch wird der Schärfemeßbereich entsprechend der Lage und der Größe des Hauptobjekts auf der Bildabtastebene eingestellt. Die Größe des Hauptobjektbilds wird ausgehend von einem Konzept, das dem Konzept bei der Erfassung einer Lageänderung des Hauptobjekts ähnlich ist, auf folgende Weise ermittelt:

Die Helligkeitskomponente ist in einem größeren Ausmaß auf den das Objektbild enthaltenden Teil der Bildabtastebene verteilt. Wenn der Mittelwert der Differenzen hinsichtlich der Helligkeit zwischen den Innenbereichen und den Außenbe­ reichen der jeweiligen Fenster F und G ermittelt wird und der mittlere Helligkeitsdifferenzwert bei dem Fenster F größer als derjenige bei dem Fenster G ist, kann daraus geschlossen werden, daß das Fenster G nicht viel Änderungen hinsichtlich des Objektbilds enthält, da nur eine geringe Helligkeitsdif­ ferenz zwischen dem Innenbereich und dem Außenbereich des Fensters G besteht. Dies zeigt entweder das Vorhandensein von gleichartigen Objekten innerhalb und außerhalb des Fensters G oder das Fehlen irgendeines Objekts innerhalb und außerhalb an. Da in diesem Fall das Fenster F die größere Helligkeits­ differenz zwischen dem Innenbereich und dem Außenbereich als das Fenster G hat, kann daraus geschlossen werden, daß ein Objekt in dem Innenbereich des Fensters F liegt. Das heißt, in der Scharfeinstellungseinrichtung wird nicht nur eine Änderung der Lage des Hauptobjekts in der Bildabtastebene, sondern auch eine Änderung der Größe des Objekts erfaßt. Ferner würden die Fenster weder in den Innen­ bereichen noch in den Außenbereichen eine Helligkeitskompo­ nente enthalten, wenn kein Objektbild auf der Bildebene vor­ handen wäre. Dieser Zustand ist daher leicht unterscheidbar.

Nach diesem Konzept ist der Mikrocomputer 79 derart gestal­ tet, daß dem Fensterimpulsgenerator 80 ein Signal, das dasje­ nige der Fenster F und G angibt, das der Größe des Hauptob­ jektbilds auf der Bildabtastebene entspricht, und ein weite­ res Signal zugeführt wird, das dasjenige Fenster angibt, das der Lage des Hauptobjekts entspricht. Das Schaltglied 65 läßt daraufhin entsprechend einem Fensterimpuls, der von dem Fen­ sterimpulsgenerator 80 gemäß diesen Befehlssignalen aus dem Mikrocomputer 79 erzeugt wird, ein Videosignal durch, das innerhalb eines bestimmten Bereichs erzeugt wird. Diese Ge­ staltung erlaubt eine fortgesetzte genaue Scharfeinstellung auf das Hauptobjekt oder auf Hauptobjekte, wobei ständig auf die Objekte auch in den Fällen nachgeführt wird, bei denen Hauptobjekte unterschiedlicher Größen sich innerhalb der Bildabtastebene bewegen.

Die Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Scharf­ einstellungseinrichtung bzw. der automatischen Scharfeinstellvorrichtung. Bei diesem Aus­ führungsbeispiel wird entsprechend herrschenden Bedin­ gungen automatisch eine von zwei verschiedenen Betriebsarten gewählt. Bei der einen Betriebsart wird ein Schärfemeßbereich durch das Erfassen einer Helligkeitskomponente eingestellt, der einen breiten Einsatzbereich für verschiedene aufzu­ nehmende Objekte hat. Bei der anderen Betriebsart wird ein Schärfemeßbereich durch das Erfassen einer Hochfrequenzkompo­ nente eingestellt, das das Ermitteln einer derartigen Ände­ rung hinsichtlich des Objekts erlaubt, die nicht als Diffe­ renz der Mittelwerte der Helligkeitskomponente in Erscheinung tritt. In Fig. 10 sind gleiche Teile wie die des in Fig. 6 gezeigten dritten Ausführungsbeispiels mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel in folgender Hinsicht: Das dem F-Schaltglied 66, dem F-Inver­ sionsschaltglied 67, dem G-Schaltglied 68 und dem G-Inver­ sionsschaltglied 69 zuzuführende Signal wird durch die Wähl­ funktion eines Analogschalters SW entweder von dem Eingang des Bandpaßfilters 5 (als Helligkeitskomponente) oder von dem Ausgang des Bandpaßfilters 5 (als Hochfrequenzkomponente) abgenommen. Ferner ist der Mikrocomputer 79 zusätzlich zu seinen Funktionen zum Ermitteln der Größe und Lage des aufzunehmenden Objekts an der Bildabtastebene und zum Steuern der Einstellung des Schärfemeßbereichs gemäß dem Ermittlungsergebnis auch zur Steuerung des Wählvorgangs des Analogschalters SW ausgebildet.

Gemäß dem Ablaufdiagramm in Fig. 11 arbeitet der Mikrocompu­ ter bei dem fünften Ausführungsbeispiel folgendermaßen: Wenn ein Schärfemeßvorgang begonnen wird, wird bei einem Schritt S1-1 der Analogschalter SW auf dessen Kontakt Y geschaltet, um von dem Eingang des Bandpaßfilters 5 die Helligkeitskompo­ nente abzunehmen. Schritt S1-2: Durch das Lesen von Werten, die aus den mittleren Wertedifferenzen zwischen den Werten der Helligkeitskomponente für die Innenbereiche und Außenbe­ reiche der Fenster F und G erhalten werden, werden Variable FY und GY gebildet. Schritt S1-3: Darauffolgend wird der Analogschalter SW auf den anderen Kontakt H umgeschaltet, um von dem Ausgang des Bandpaßfilters 5 die Hochfrequenzkompo­ nente abzunehmen. Schritt S1-4: Durch das Lesen von Werten, die aus den mittleren Wertedifferenzen zwischen den Werten der Hochfrequenzkomponente an den Innenbereichen und den Außenbereichen der Fenster F und G erhalten werden, werden Variable FH und GH gebildet. Das Programm schreitet dann zu einem Schritt S1-5 weiter. Bei dem Schritt S1-5 wird die größte der Variable FH, GH, FY und GY ermittelt. Falls bei­ spielsweise ermittelt wird, daß die Variable FH oder GH den größten Wert hat, schreitet das Programm zu einem Schritt S1-8 weiter, bei dem die Variablen FH und GH jeweils als Variab­ le F1 und G1 gespeichert werden. Danach schreitet das Pro­ gramm zu einem Schritt S2 weiter. Falls bei dem Schritt S1-5 ermittelt wird, daß die Variable FY oder GY den größten Wert hat, schreitet das Programm zu einem Schritt S1-6 weiter. Bei dem Schritt S1-6 wird der Analogschalter SW auf den Kontakt Y geschaltet, um die Betriebsart zur Ermittlung unter Heranzie­ hen der Helligkeitskomponente zu wählen. Dann werden bei einem Schritt S1-7 die Variablen FY und GY als Variable F1 und G1 gespeichert. Danach schreitet das Programm zu dem Schritt S2 weiter.

Die Schritte von einem Schritt S2 bis zu einem Schritt S32 werden auf die gleiche Weise wie gemäß Fig. 9(a) ausgeführt, so daß sich daher eine Beschreibung erübrigt.

Bei den in den Fig. 1 bis 11 dargestellten Ausführungsbei­ spielen wird der Absolutwert der Differenz zwischen den In­ nenbereichen und den Außenbereichen der jeweiligen Fenster in bezug auf die Helligkeitskomponente des Videosignals oder eine im Hochfrequenzbereich der Helligkeitskomponente liegen­ den Hochfrequenzkomponente ermittelt, die aus diesen Berei­ chen erfaßt wird; der Meßbereich bzw. Schärfemeßbereich wird in den Innenbe­ reich desjenigen Fensters versetzt, das den größten absoluten Differenzwert ergibt. Diese Gestaltung der Ausführungsbei­ spiele ermöglicht es, durch das automatische Nachführen stän­ dig auf das Hauptobjekt auch in den Fällen scharf einzustel­ len, bei denen sich das Hauptobjekt innerhalb der Bildabtast­ ebene bewegt.

Bei den in den Fig. 6 und 10 dargestellten Ausführungsbei­ spielen ist es nicht möglich, wie bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel gleichzeitig in vier Richtungen zu vergleichen. Da jedoch die ersteren Ausführungsbeispiele zu einem viermaligen Vergleichen in jeweils einer Richtung aus­ gebildet sind, ist das Ausführen der gleichen Funktion mit einem geringeren Schaltungsaufwand ermöglicht. Ferner ermög­ lichen die ersteren Ausführungsbeispiele das Ermitteln von Absolutwerten der Mittelwerte der Differenzen entweder hin­ sichtlich der Helligkeitskomponente oder der Hochfrequenzkom­ ponente, die mit den Fenstern F und G erfaßt wird, welche unterschiedlich große Innenbereiche und Außenbereiche haben. Dies ermöglicht es, nicht nur die Lage des Hauptobjektbilds, sondern auch dessen Größe zu ermitteln. Daher ermöglichen die Einrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen die sehr zuver­ lässige fortgesetzte Scharfeinstellung auf Objekte mit sich ändernden Größen durch das Nachstellen gemäß hinsichtlich der Objektbilder auftretenden Änderungen. Die be­ kannten automatischen Scharfeinstellungseinrichtungen umfas­ sen zwei Arten: Bei den bekannten Einrichtungen der einen Art wird der Schärfemeßbereich fest auf einen verhältnismäßig weiten Bereich an der Bildabtastebene eingestellt. Bei den bekannten Einrichtungen der anderen Art wird der Schärfemeß­ bereich fest auf einen verhältnismäßig engen Bereich der Bildabtastebene eingestellt. Bei der ersteren Art könnten von dem Hauptobjekt verschiedene Objekte in den Schärfemeßbereich gelangen oder durch eine Bewegung der Kamera in den Schärfe­ meßbereich gebracht werden. Dadurch würde das Objektiv auf ein falsches Objekt scharf eingestellt werden. Bei der letz­ teren Art ist zwar die Wahrscheinlichkeit des Eintretens irgendeines unwichtigen Objekts in den Schärfemeßbereich verringert, jedoch könnte das Hauptobjekt aus dem Schärfemeß­ bereich heraustreten. Dadurch könnte gemäß den vorangehenden Ausführungen häufig ein erneutes Einleiten der Scharfeinstel­ lung erforderlich werden. Dagegen ist es bei der Scharfein­ stellungseinrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen möglich, durch das Nachstellen gemäß etwaiger Änderungen des Hauptobjekts das Objektiv scharf auf das Hauptobjekt eingestellt zu halten. Bei dem in Fig. 10 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel wird zwischen der Betriebsart, bei der die Helligkeitskompo­ nente herangezogen wird und der anderen Betriebsart zur Verwendung der Hochfrequenzkomponente eine Entscheidung ge­ troffen, um festzustellen, welche der Betriebsarten vorteil­ hafter ist. Dann wird der Schärfemeßbereich unter Betätigen des Analogschalters SW zum Wählen der als vorteilhafter er­ mittelten Betriebsart eingestellt. Dies ermöglicht es bei dem Ausführungsbeispiel, den Zustand scharfer Einstellung auf das Hauptobjekt mit hoher Zuverlässigkeit unabhängig von den Aufnahmebedingungen und den Objektgegebenheiten aufrecht zu erhalten.

Claims (28)

1. Automatische Scharfeinstellvorrichtung mit
einer Einstelleinrichtung (11 bis 20, 55 bis 64) zur veränderbaren Einstellung von zumindest einem Meßbereich in einer Bildabtastebene einer Bildaufnahmeeinrichtung (2), und
einer Detektoreinrichtung (21 bis 30) zum Erfassen einer vorbestimmten, von der Bildaufnahmeeinrichtung (2) abgegebenen Signalkomponente,
gekennzeichnet durch
eine Berechnungseinrichtung (31 bis 40) zum Berechnen einer Pegeldifferenz zwischen der vorbestimmten Signalkomponente in Zuordnung zu einem inneren Teil des Meßbereichs und der vorbestimmten Signalkomponente in Zuordnung zu einem äußeren Teil des Meßbereichs,
eine Steuereinrichtung (41 bis 49) zur Bestimmung einer Lage des Meßbereichs in der Bildabtastebene in Abhängigkeit von einem Berechnungsergebnis der Berechnungseinrichtung (31 bis 40) und zum Verfolgen des Objekts und Einstellen des Meßbereichs in die auf diese Weise bestimmte Lage, wobei die Steuereinrichtung (41 bis 49) die Größe des Meßbereichs in Abhängigkeit vom Objekt verändert, und
eine Scharfeinstellungs-Steuereinrichtung (5, 10, 54) zum Einstellen eines Schärfemeßbereichs auf die Lage des Meßbereichs und Erfassen eines Scharfeinstellzustands des Objekts in dem Schärfemeßbereich.

2. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Signalkomponente bezogen ist auf ein Signal, das abhängig ist vom Scharfeinstellungsgrad eines in der Bildabtastebene erzeugten Objektbilds.

3. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbereich ein Schärfemeßbereich ist zum Ermitteln eines Scharfeinstellungsgrads eines in der Bildabtastebene erzeugten Objektbilds.

4. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Meßbereichen vorgesehen ist.

5. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (11 bis 20, 55 bis 64) die Bildabtastebene in n × m Teilflächen aufteilt und die Einstellagen der Vielzahl von Meßbereichen verschiebt, wobei jede der n × m Teilflächen als Einheit des Verschiebungsbetrages verwendet wird.

6. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Meßbereiche unter teilweiser gegenseitiger Überdeckung eingestellt ist.

7. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Meßbereichen einen zentralen Meßbereich und mehrere Nebenmeßbereiche umfaßt, die jeweils in einem bestimmten Abstand um den zentralen Meßbereich herum angeordnet sind.

8. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der Nebenmeßbereiche jeweils nach oben, unten, links und rechts zum zentralen Meßbereich um den bestimmten Abstand versetzt sind.

9. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharfeinstellungs-Steuereinrichtung (5, 10, 54) den Schärfemeßbereich auf die Lage des zentralen Meßbereichs einstellt.

10. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schärfemeßbereich auch als zentraler Nachführbereich verwendbar ist.

11. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41 bis 49) die Einstelleinrichtung (11 bis 20, 55 bis 64) in Abhängigkeit vom Ermittlungsergebnis steuert und daß die Einstelleinrichtung (11 bis 20, 55 bis 64) den zentralen Meßbereich auf die Lage desjenigen Meßbereichs einstellt, der im Vergleich zu der Vielzahl der Meßbereiche die größte Pegeldifferenz zwischen der dem inneren Teil des Meßbereichs zugeordneten Signalkomponente und der dem äußeren Teil des Meßbereichs zugeordneten Signalkomponente aufweist, wobei die Pegeldifferenz der Signalkomponenten dem Scharfeinstellungsgrad entspricht.

12. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41 bis 49) ein die Unmöglichkeit einer Objektnachführung anzeigendes Signal erzeugt, falls die dem Scharfstellungsgrad entsprechende Pegeldifferenz zwischen den dem inneren und dem äußeren Teil eines jeden Meßbereichs aus der Vielzahl der Meßbereiche jeweils zugeordneten Signalkomponenten kleiner als ein vorgegebener Wert (Vth) ist.

13. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Flächenkorrektureinrichtung (101 bis 110) zum Korrigieren von Pegeldifferenzen der dem Scharfeinstellungsgrad entsprechenden Signalkomponente infolge eines Größenunterschieds der Flächen zwischen dem inneren und dem äußeren Teil eines jeden Meßbereichs.

14. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (11 bis 20, 55 bis 64) eine Vielzahl von Verknüpfungsgliedern aufweist, die nur Signalteile des Bildsignals weiterleiten, die aus den jeweiligen inneren Teilen der Meßbereiche erhalten werden, und eine Vielzahl von Verknüpfungsgliedern aufweist, die nur Signalteile des Bildsignals weiterleiten, die aus den jeweiligen äußeren Teilen der Meßbereiche erhalten werden.

15. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Scharfeinstellungsgrad entsprechende Signalkomponente ein im Bildsignal enthaltenes Helligkeitssignal ist.

16. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Scharfeinstellungsgrad anzeigende Signalkomponente eine Hochfrequenzkomponente eines im Bildsignal enthaltenen Helligkeitssignals ist.

17. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrichtung (2) aus einer ladungsgekoppelten Photoelementanordnung (CCD) besteht.

18. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41 bis 49) den Meßbereich in der Bildabtastebene auf eine Lage eingestellt, bei der die Pegeldifferenz der vorbestimmten Signalkomponenten maximal wird.

19. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (11 bis 20, 55 bis 64) zu vorbestimmten Zeitabschnitten den Meßbereich in der Bildabtastebene in eine Vielzahl von Richtungen verschiebt und auf eine Lage einstellt, bei der die Pegeldifferenz zwischen den vorbestimmten Signalkomponenten bei jeder Verschiebung maximal wird.

20. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Meßbereichen eingestellt wird und daß die verschiedenen Meßbereiche jeweils eine unterschiedliche Größe aufweisen.

21. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbereiche zwei große und kleine Bereiche in konzentrischer Anordnung aufweisen.

22. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Schärfemeßbereichs-Einstelleinrichtung (5, 7, 65, 80) zum Einstellen eines Schärfemeßbereichs in der Vielzahl der durch die Einstelleinrichtung (66 bis 73) und durch eine Steuereinrichtung (79, 81 bis 84) in der Bildabtastebene eingestellten Meßbereiche.

23. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Schärfemeßbereich auf unterschiedliche Größen einstellbar ist.

24. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Schärfemeßbereich auch als ein Meßbereich aus der Vielzahl der Meßbereiche dient.

25. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Flächenkorrektureinrichtung (111 bis 114) zum Korrigieren von Pegeldifferenzen der dem Scharfeinstellungsgrad entsprechenden Signalkomponente infolge eines Größenunterschieds der Flächen zwischen dem inneren und dem äußeren Teil eines jeden der Meßbereiche.

26. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (66 bis 73) eine Vielzahl von Verknüpfungsgliedern (66 bis 69) aufweist, die nur Signalteile des Bildsignals weiterleiten, die aus den jeweiligen inneren Teilen der Meßbereiche erhalten werden, und eine Vielzahl von Verknüpfungsgliedern (66 bis 69) aufweist, die nur Signalteile des Bildsignals weiterleiten, die aus den jeweiligen äußeren Teilen der Meßbereiche erhalten werden.

27. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die den Scharfeinstellungsgrad anzeigende Signalkomponente entweder ein im Bildsignal enthaltenes Helligkeitssignal oder eine Hochfrequenzkomponente des Helligkeitssignals ist.

28. Automatische Scharfeinstellvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswahl entweder der Helligkeitskomponente oder der Hochfrequenzkomponente des Helligkeitssignals eine Wähleinrichtung (SW) vorgesehen ist, die diejenige der Signalkomponenten auswählt, die die größte Pegeldifferenz zwischen dem inneren und äußeren Teil eines jeweiligen Meßbereichs aufweist.