DE3844873C2

DE3844873C2 - Bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE3844873C2
Application number: DE19883844873
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Yamada; Akihiro Fujiwara; Masamichi Toyama; Hirofumi Suda; Kitahiro Kaneda; Katsuji Yoshimura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-09-02
Filing date: 1988-09-01
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2008-09-02
Also published as: DE3844874C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-PS 29 50 220 ist es bekannt, bei einer Kamera mit automatischer Fokussierung die Ausgangssignaldifferenzen einer Vielzahl von mikrophotoelektrischen Elementen die eine selbstabtastende Photoelementeinheit darstellen, unter Maximalwertbildung zur Fokussierdetektion heranzuziehen. Auf diese Weise wird im wesentlichen in einer von den photoelektrischen Elementen gebildeten Bildebene ein Kontrastwert aus den Ausgangssignalen der einzelnen Bildelemente erhalten, dessen Maximalwert dann einen Scharfeinstellzustand des Kameraobjektivs anzeigt. Die Ermittlung von Bewegungsmustern in der Bildebene zur Erfassung eines Objekts, des Bildhintergrunds und etwaiger Objektverschiebungen bzw. -bewegungen in der Bildebene ist jedoch bei diesem Stand der Technik nicht in Betracht gezogen.

Auch beim Stand der Technik gemäß der DE-PS 30 04 147 wird der Bildkontrast zur Fokussierdetektion herangezogen, wobei hier die Takttreiberfrequenz eines photoelektrischen, selbstabtastenden Wandlerelements in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Objekthelligkeit verändert und damit die Signalspeicherzeit gesteuert wird. Auf diese Weise soll eine von Objekthelligkeitsänderungen möglichst unbeeinflußte Kontrstermittlung 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 Wandlerelements 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 explizite Erfassung von Bewegungsmustern in der Bildebene nicht in Betracht gezogen.

Ferner ist aus der DE 32 11 234 A1 ein Verfahren zur Feststellung einer Scharfeinstellung eines Objektivs eines optischen Geräts, insbesondere einer einäugigen Spiegelreflexkamera bekannt, bei dem eine regelmäßige Anordnung von Photodetektoren einen zentralen Teil eines vom Objektiv erzeugten Objektbilds empfängt. Der Scharfeinstellungszustand des Objektivs wird durch Berechnung einer Bewertungsfunktion anhand von Bildsignalen aus den Photodetektoren ermittelt. Der Benutzer der Spiegelreflexkamera kann dabei manuell mittels einer teilweise aus der Rückwand der Spiegelreflexkamera herausragenden Wählscheibe bestimmen, welcher Bereich der Photodetektoren zur Ermittlung des Scharfeinstellungszustands des Objektivs verwendet wird, wobei auf diese Weise eine Anpassung des Bereichs der verwendeten Photodetektoren an ein veränderliches Objektbild erfolgt. Ferner kann der Benutzer den ausgewählten Bereich der Photodetektor-Anordnung durch den Sucher hindurch mit Hilfe eines von einer Anzeigevorrichtung erzeugten Bilds überwachen.

Darüber hinaus zeigt Fig. 6 ein Beispiel einer bekannten Suchschrittmethode (Schrittoptimierungsmethode). Fig. 6 zeigt ein Objektiv 1, eine Bildempfangseinrichtung bzw. einen Bildempfänger 2, der dazu ausgebildet ist, ein an einer Bildempfangsebene ausgebildetes Bild in ein elektrisches Signal umzuwandeln, einen Vorverstärker 3, der ein vom Bildempfänger 2 erzeugtes Bildsignal verstärkt, einen Verarbeitungskreis 4, der dazu dient, das Ausgangssignal des Vorverstärkers 3 in Übereinstimmung mit derartigen 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 Vorverstärkers 3 herauszuziehen, eine Erfassungsschaltung 6, die dem Ermitteln des Ausgangssignals des BPF 5 dient, einen Motortreiberkreis 7 zur Ansteuerung eines Objektiv-Antriebsmotors 8 auf der Grundlage des Ausgangs der Erfassungsschaltung 6, und den Objektiv-Antriebsmotor 8, der für einen Antrieb und eine Verschiebung der Position des Objektivs 1 für ein Fokussieren eingerichtet 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. Dieses Signal wird mittels des Vorverstärkers 3 auf einen vorgegebenen 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 hochfrquente Komponente des Bildsignals auf einem maximalen Wert ist. Wie Fig. 7 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 Brennpuntk abweicht. Somit ist der fokussierte Zustand des Objektivs 1 zu erreichen, indem die Position des Objektivs 1 in einer Richtung verschoben wird, in welcher der maximale Pegel der hochfrequenten Komponente auftritt, und indem das Objektiv 1 an diesem speziellen Punkt angehalten wird.

Jedoch weist eine Kamera mit einer automatischen Fokussiervorrichtung, die in der oben beschriebenen Weise angeordnet 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. 7, fällt der Hochfrequenz-Komponentenpegel 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 Kamera ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Bildempfänger 2 dazu eingerichtet ist, in jedem seiner Bildelemente eine darauf durch das Objektiv 1 während einer Teilbildperiode (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 Ausmaß der Bewegung der Kamera innerhalb einer Teilbildperiode. Dann geschieht es, daß die in einem Bildelement anzusammelnde Bildkomponente, wenn die Kamera in Ruhe ist, über einer Mehrzahl von benachbarten Bildelemten angesammelt wird. Das heißt, daß die Abbildung unter seiner solchen Bedingung einer Abbildung gleicht, bei der ein Bildsignal an ein Tiefpaßfilter gelegt wird. Als Ergebnis dessen wird die hochfrequente Komponente des Bildsignals vermindert.

In diesem Fall veranlaßt die verminderte hochfrequente Komponente die automatische Scharfeinstell- bzw. Fokussiervorrichtung zu der Beurteilung, daß das Objektiv 1 für das Objekt aus dem Brennpunkt ist. Dann geschieht es, daß, während das Objektiv 1 in Wirklichkeit im Brennpunkt ist, der Objektiv-Antriebsmotor 8 betrieben wird, um die automatische Fokussiervorrichtung zu betätigen. In diesem Fall wird das Objektiv 1 zeitweise aus dem Brennpunkt gebracht. Im allgemeinen wird eine Videokamera, insbesondere eine Heim- oder Hand-Videokamera, für ein Photographieren in der Hand gehalten. Insofern werden Schwankungen der Hand leicht der Kamera übermittelt. Es besteht jedoch der Wunsch, zu verhindern, daß die Kamera durch ein solches Kameraschwenken oder einen Schwenkbetrieb aus dem Brennpunkt bzw. dem Scharfeinstellzustand gebracht wird.

Ferner entsteht ein weiteres Problem, wenn sich das Objekt bewegt, nachdem das Objekt 1 auf das Objekt scharf eingestellt ist. Bei der bekannten automatischen Fokussiervorrichtung mit dem in Fig. 6 gzeigten Aufbau finden die in Fig. 7 gezeigten Änderungen in der hochfrequenten Komponente des Bildsignals nur in dem Fall eines einzelnen Objekts mit einem relativ gleichförmigen Hintergrund, wie in Fig. 8(a) gezeigt ist, statt. In Fällen, in denen der Hintergrund ungleichmäßig ist, wie in Fig. 8(b) gezeigt ist, oder wenn neben dem Objekt ein anderes Objekt in einer unterschiedlichen Position vorhanden ist, wie in Fig. 8(c) gezeigt ist, entsteht für die hochfrequente Komponente nicht länger eine Änderung in einer solch einfachen Weise, wie Fig. 7 zeigt, sondern die Änderungen weisen eine Mehrzahl von Spitzenwerten auf, wie in den Fig. 8(d) und 8(e) dargestellt ist. In einem solchen Fall neigt das bekannte Verfahren, das eine Bildinformation an der gesamten Bildebene verwendet, dazu, eine sog. Tiefenverwirrung hervorzurufen, 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. 7 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. 9(a) und 9(b) gezeigt ist, ein Durchtritt erlaubt wird.

Fig. 9(a) zeigt ein Verfahren, wobei der Entfernungsmeßrahmen nicht nur an der Bildebene festgelegt wird, sondern auch so ausgebildet ist, daß seine Größe im mittigen Teil der Bildebene veränderbar ist, so daß ein Fokussiervorgang entgegengesetzt zur Größe des Objekts ausgeführt werden kann.

Die Fig. 9(b) zeigt einen anderen Fall, wobei der Ort des Entfernungsmeßrahmens an der Bildebene nach oben, nach unten, nach links oder nach rechts veränderbar ist. Es wird auf diese Weise eine Fokussierzone ausgebildet, die durch Verschieben des Entfernungsmeßrahmens mittels der Betätigung eines Drucktastenschalters entsprechend der Position des Objekts veränderlich ist.

Bei diesen Verfahren haben sich die folgenden Probleme gezeigt. Nach Fig. 9(a) ermöglicht das Verfahren, die Größe des Entfernungsmeßrahmens automatisch im mittigen Teil der Bildebene in Übereinstimmung mit dem Fokussierzustand des Objekts zu verändern. Jedoch ist dieses Verfahren nur in solchen Fällen wirksam, in denen das Objekt im mittigen 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 Aufnahmevorgangs das Objekt aus dem Entfernungsmeßrahmen heraustritt, wird das Objekt 1 auf den Hintergrund scharf eingestellt.

Bei dem Verfahren nach Fig. 9(b) ist der Entfernungsmeßrahmen entsprechend der Bewegung des Objekts verschiebbar. Jedoch wird dieses Verschieben von Hand mittels eines Drucktastenschalters od. dgl. bewirkt und ist auf den Ort des Rahmens begrenzt. Die Kamera kann nicht automatisch die Bewegung des Objekts erfassen und verfolgen. Insofern ist die Bedienungsperson gezwungen, manuell einen Positionssteuervorgang auszuführen, der kompliziert ist und fehlerhaft sein kann.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Bildaufnahmevorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß ein in einer Bildebene erzeugtes bewegliches Objektbild mit großer Zuverlässigkeit bestimmt und verfolgt werden kann.

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

Erfindungsgemäß wird bei der Bildaufnahmevorrichtung eine Information über eine an einer Bildebene einer Bildempfangseinrichtung in einer Vielzahl von Teilflächen auf der Bildebne erzeugte Abbildung herausgezogen und die Information entsprechend einem Algorithmus in digitale Daten umgewandelt. Auf der Basis eines Vergleichs der digitalen Daten aus den Teilflächen von verschiedenen zeitlich unterschielichen Teilbildern wird eine Änderung der digitalen Daten erfaßt und eine Bewegung des Objekts bzw. eine Bewegung des Objektbilds ermittelt. Ein Bildausschnitt zur Objektnachführung in der Bildebene wird sodann in Abhängigkeit von dem Ermittlungsergebnis in seiner Lage in der Bildebene festgelegt.

Auf diese Weise kann mit großer Genauigkeit die Bewegung des Objektbilds infolge einer Objektbewegung erfaßt und zur präzisen Steuerung eines Bildausschnitts zur Objektnachführung herangezogen werden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen derErfindung gekennzeichnet.

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

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

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

Fig. 3 eine Anordnung der durch Unterteilung der Bildebene erhaltenen Teilflächen,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Ermittlung und Auswertung von Bewegung eines Objektbilds gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Anwendung eines Entfernungsmeßrahmens,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer bekannten automatischen Scharfeinstelleinrichtung,

Fig. 7 eine graphische Darstellung des Ausgangspegels einer ermittelten Hochfrequenzkomponente mit Bezug zur Objektivposition,

Fig. 8(a) bis 8(e) graphische Darstellungen zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der hochfrequenten Komponente und der Objektivposition, und

Fig. 9(a) und 9(b) einen in einer Bildebene angeordneten Entfernungsmeßrahmen.

Bei dem im Blockschaltbild von Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Bildaufnahmevorrichtung sind dieselben Bauelemente wie bei der in Fig. 6 gezeigten bekannten Vorrichtung mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht nochmals erneut erläutert. Ferner wird davon ausgegangen, daß eine Bildempfangsebene bzw. Bildebene gleichmäßig in vertikaler Richtung in m Teile und in horizontaler 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 Taktgeberfrequenz bzw. Taktfrequenz CLK zu zählen und Adressen l bis n in der horizontalen 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 Vorverstärkers 3 enthaltenen unerwünschten Hochfrequenzkomponente. Ein Vergleicher 12 vergleicht das Ausgangssignal des TPF 11 mit einer vorbestimmten Bezugsspannung Vref und erzeugt 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 vorbestimmten Bezugswert A1 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. Ds 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 Ausführungsbeispiel ist l=3. Der Grund für die Benutzung von l Schieberegistern oder drei n-Bit-Schieberegistern ist, daß die n Bits eines jeden Registers jeweils 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 Schieberegsiter gleichzeitig um ein Bit verschoben. Die Schieberegister sind derart angeordnet, daß sie eine Anzahl l an Stellen bilden, die für jede Fläche 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 vorgesehen, wenn der Ausgangspegel des Vergleichers 14 für eine der Teilflächen hoch wird, den Wert "1" zu einem Zähler des Schieberegisters 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 vor 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 verschobene Bit als ein einer nächsten Fläche entsprechendes Bit zu verwenden. Danach wird das Schieberegister 15 um ein Bit jedesmal 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 Abtastzeile begonnen. Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 14 auf einem hohen Pegel ist, wird hierbei "1" für jede der geteilten Flächen addiert. Falls alle horizontalen Abtastzeilen, die die Teilflächen in der vertikalen Richtung abgrenzen, 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 horizontalen Abtastzeilen in der vertikalen Richtung), für welche der Ausgangspegel des Vergleichers 14 hoch wird.

Ein Vergleicher 17 ist vorgesehen, das Ausgangssignal des Addierers 16 mit einem vorbestimmten Bezugswert A2 zu vergleichen 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 verschlüsselten Information für jeweils eine der m · n Flächen. Die binär verschlüsselte Information wird bzw. die digitalen Daten werden gebildet, indem das Ausgangssignal des Vergleichers 17 in einem Binärzustand für jede Fläche in Übereinstimmung damit erhalten wird, ob das Ausgangssignal 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 gegenwärtig verarbeiteten Teilbildes. Ein Zähler 20 ist so eingerichtet, daß er ein für jede Fläche durch den Zähler 9 geliefertes Taktsignal nur zählt, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 19 auf einem niedrigen Pegel ist. Ein D-Flip- Flop (D-FF) 21 hält eine Information eines horizontalen Flächenteils des Ausgangssignals (der binär verschlüsselten Information) des Vergleichers 17. Ein Vergleicher 22 vergleicht die binär verschlüsselte Information für eine unmittelbar 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 zwischen benachbarten Flächen an der Bildebene abläuft, kennzeichnend ist. Ein Analog/Digital- (A/D-)- Wandler 24 setzt das Ausgangssignal der Erfassungsschaltung 6 in einen digitalen Wert um. Ein Steuergerät 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 Erzeugung der horizontalen Adressen dient, und der Zähler 10, der zur Erzeugung der vertikalen Adressen vorgesehen ist, liefern die Adressen der Teilflächen der Bildebene 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 verlaufenden Richtung unterteilt wird, wobei für m und n angenommen wird, daß sie jeweils 32 sind, wird ein dem Zähler 9 zuzuführendes Taktsignal auf eine Frequenz von 2 fsc gesetzt, die zweimal so hoch ist wie eine Hilfsträgerfrequenz. Das horizontale Synchronisiersignal das im folgenden als das Signal HD bezeichnet wird, wird als Taktsignal dem Zähler 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 gezeigt ist.

Der Vergleicher 12 vergleicht ein durch Entfernen einer unerwünschten 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 erzeugt der Vergleicher 12 ein Signal mit hohem Pegel. Die Bezugsspannung Vref wird auf einen Zwischenwert des Bildsignals festgestetzt, der beispielsweise eine entsprechende Spannung gemäß IRE 50% hat. Das Ausgangssignal des Vergleichers 12 erreicht somit einen Wert, der durch eine Binärverschlüsselung bzw. Digitalwandlung 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 gestartet, 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 Bezugsspannung Vref liegt. Der Vergleicher 14 vergleicht den Ausgang des Zählers 13 mit dem Bezugswert A1. Da elf Taktimpulse 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 Leuchtdichteniveau 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 Vergleicher 14 für je eine der in jeder horizontalen Abtastzeile vorhandenen Flächen eine Information in einem binären Zustand, je nachdem ob der gezählte Wert einer hohen Leuchtdichtekomponente über dem Bezugswert A1 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 Bildebene 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 Taktsignal, das jedesmal ansteigt, wenn der horizontale Abtastpunkt von einer Fläche zu einer anderen unter den n Flächen überwechselt. Gleichzeitig mit dem Überwechseln des horizontalen Abtastpunkts werden die l-Anzahlen der Schieberegister 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 Vergleichers 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 letztlich durch die Anzahl n der Zähler, die jeder der Teilflächen 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 Schieberegisters 15 jedesmal zurückgesetzt, wenn die Abtastfläche von einer vertikalen Teilfläche zu einer anderen überwechselt. Wenn (s. 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 Abtastzeilen innerhalb jeder der Teilflächen hoch geworden ist, und führt diese Werte dem Vergleicher 17 zu. Ferner ist im Fall dieses ersten Ausführungsbeispiels die Bildebene 32fach sowohl in der vertikalen wie in der horizontalen Richtung unterteilt, wobei jede der Teilflächen so eingerichtet 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 Spalten oder Stellen (l=3) haben muß.

Das Ausgangssignal des Addierers 16, das angibt, wie häufig der Ausgangspegel des Vergleichers 14 innerhalb jeder Teilfläche hochpegelig geworden ist, wird dem Vergleicher 17 zugeführt, um mit dem Bezugswert A2 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 sieben horizontale Abtastzeilen 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 Komponente 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 Teilflächen nur, wenn die Anzahl dieser horizontalen Abtastzeilen, die bei hoch gewordenem Ausgangspegel des Vergleichers 12 Taktimpulse in einer gegenüber der Hälfte der horizontalen Gesamtzahl von Taktimpulsen (11) größeren Anzahl haben, die Hälfte der vertikalen Gesamtzahl (7) der horizontalen Abtastzeilen überschreitet. Im anderen Fall erzeugt der Vergleicher 17 "0". Der Vergleicher 17 liefert insofern ein Ausgangssignal in Form einer Binärinformation 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 (d. h. die digitalen Daten) über jede Teilfläche wird (werden) im Speicher 18 von m · n Bits für jedes Teilbild einzeln gespeichert und nach einem oder mehreren Teilbildern ausgelesen. Dann vergleicht der Vergleicher 19 die Binärinformation für jede Fläche mit einer für das aktuelle oder gegenwärtige 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 aktivierten 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 Taktsignal nur dann zählen, wenn er durch das Ausgangssignal des Vergleichers 19 ausgelöst wird. Deshalb wird der gezählte Wert des Zählers 20 um eins jedesmal bei einer Fläche inkrementiert, 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 bzw. die digitalen Daten über jede der Flächen, die eine Einzel- oder Mehr-Teilbildperiode vorher erhalten wurden, 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 Bildebene. 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 fokussiert bzw. scharfgestellt zu werden.

Um dieses Problem zu lösen, wird eine Unterscheidung zwischen einer Bewegung des Objekts und einer auf einem Schwenken der Kamera beruhende 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 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 festgehalten. Der Datenausgang des D-FF 21 wird durch den Vergleicher 22 mit dem Datenausgang des Vergleiches 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 Funktion, 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 Ausmaß 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 automatische Scharfeinstellvorrichtung ständig aktuelle Änderungen ohne Rücksicht darauf erfassen, ob die Bildebene monoton oder gestört ist. Deshalb wird, wenn sich die gesamte Bildebene in der horizontalen 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 Steuereinrichtung 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 wirksamer 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 Kippbewegung der Kamera wird insofern als unbedeutend angesehen, wie auch der Grad eines wechselnden Zustandes 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 Rechenvorgang 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 erste Ausführungsbeispiel der Bildaufnahmevorrichtung dazu ausgebildet, eine Entscheidung zu treffen, ob der automatische Fokussier vorgang beendet werden soll, indem die Größe des Werts S in der Gleichung (3) auf der Grundlage von "1" bestimmt wird. Diese Grundlage braucht jedoch nicht "1" zu beantragen. Beispiels weise kann die Anordnung verändert werden, um den Bezugs wert entsprechend den Änderungen im Blickwinkel, wie Ände rungen im Brennweite-Vergrößerungszustand eines Varioobjektivs od. dgl., zu verändern. Es ist auch möglich, den Bezugswert in Übereinstimmung mit der Anzahl der Teilflächen an der Bildebene zu verändern.

Bei der Bildaufnahmevorrichtung 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 Binärinformations werts einer jedenFläche, der für ein Teilbild erhalten wurde, mit dem Binärinformationswert derselben Fläche für ein anderes Teilbild ermittelt. Zusätzlich 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 üblicherweise im von Hand gehaltenen Zustand betrieben wird, wird in vorteilhafter Weise eine Fehlfunktion verhindert, die sich ansonsten aus einer Schwenkbewegung der Kamera ergibt.

In Übereinstimmung mit dem bei dem ersten, vorstehend be schriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Verfahren wird eine Information über jede der geteilten Flächen als digitale Daten erhalten, indem die Bildebene vertikal durch m und quer durch n Unterteilungen in einen n·m-gitterförmigen Zustand gebracht wird. Die digitalen Daten jeder Fläche, die für ein Teilbild erlangt werden, werden mit denjenigen der gleichen Fläche, die für ein anderes Teilbild erhalten werden, 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 Bewegung 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 sich das einen Teil der Bildebene einnehmende Objekt allein bewegt, während die Bildebene als Ganzes in Ruhe bleibt, wird der Wert S1, der eine in den digitalen Daten 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 gesamte Bildebene auf Grund des Einführens von Handvibrationen auf die Kamera oder einer Schwenkbewegung bewegt, oder ob sich ein einen Teil der Bildebene einnehmendes Objekt bewegt, 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.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Bildaufnahmevorrichtung ist mit einer Bildbewegung-Ermittlungseinrichtung versehen, um eine Bewegung des zu photographierenden Objekts zu erfassen. Ein Entfernungsmeßrahmen oder eine Fokusermittlungs- bzw. Scharfeinstellungsermittlungszone in Form eines Bildausschnitts wird so eingerichtet, daß das sich bewegende Objekt ver folgt wird, um die Kamera auf das Objekt fokussiert zu halten. Fig. 4 zeigt die Anordnung für das zweite Aus führungsbeispiel in einem Blockschaltbild. Die der Ermittlung der Bildbewegung diendende Anordnung ist zu derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels von Fig. 1 identisch. In Fig. 4 werden für dieselben Bauelemente wie bei der Anordnung von Fig. 1 die gleichen Bezugszahlen benutzt, und die Beschreibung gleicher Bauelemente kann folglich unterbleiben.

Gemäß Fig. 4 ist eine Torschaltung 29 zwischen den Vorver stärker 3 und das BPF 5 eingefügt. Bei einem vom Bildemp fänger bzw. einer Bildempfangseinrichtung 2 über den Vorverstärker 3 gelieferten Bildsignal wird einem Teil dessen, der einem vorbestimmten Ausschnitt 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 Torschaltung 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. 5 zeigt den Entfernungsmeßrahmen in Form eines Bildausschnitts (die Fokuser mittlungszone), der bzw. die an der Bildebene festgelegt ist.

Das Steuergerät 27 empfängt das Ausgangssignal des Vergleichers 19, der die digitalen Daten bzw. 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, zugeführte Signale. Ein im Steuergerät 27 vorgesehener Speicher dient dazu, eine Information a_xp,yp zu speichern, die das Auftreten einer Bewegung in jeder der m·n-Flächen an der Bildebene und eine Position, an der die Bewegung erfaßt wird, angibt. Das Steuergerät 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 bzw. des Bildausschnitts 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 zweite Ausführungs beispiel ist deshalb so eingerichtet, die sich bewegende Posi tion des Objekts durch eine Bildbewegungs-Ermittlungsein richtung zu erfassen und durch Einstellen der Position sowie der Größe des Entfernungsmeßrahmens oder der Fokusermittlungs zone das sich bewegende Objekt zu verfolgen. Weitere Einzelheiten der Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels werden im folgenden erläutert.

Wie im Zusammenhang mit dem ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert wurde, werden die digitalen Daten bzw. 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 Ablaufen einer oder mehrerer Teilbildperioden wird die gespeicherte Information ausgelesen. Die ausgelesene Information für jede Fläche wird dann mit einer Information 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 entsprechenden, 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 Binärinformation 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 betrachtet 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 werden, 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 digitale Daten bzw. Binär informationswerte für die zwei für einen Vergleich verwen deten Teilbilder hat, wird der Entfernungsmeßrahmen so eingestellt, daß diese spezielle Fläche in dessen mittigen 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_x1,y1, a_x2,y2 . . . 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 Entfernungsmeßrahmens (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 verschiedener Binär informationswerte für die verglichenen Teilbilder hat, die Größe des Entfernungsmeßrahmens so festgesetzt werden, daß der Bewegungsbereich eingeschlossen wird, indem man maximale sowie minimale Werte X_max und X_min von x1, x2 . . . und xp sowie maximale und minimale Werte Y_max und Y_min von y1, y2 . . . und yp unter den Positionen dieser Flächen a_x1,y1, a_x2,y2 . . . 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 (6)

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 Entfernungsmeß rahmens befindet, einen Durchtritt durch die Torschaltung 29 zu erlauben so daß dieses dem BPF 5 zugeführt wird.

Die vorstehende Beschreibung der Betriebsweise der Bildaufnahmevorrichtung 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 wird. Um dieses Problem 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 Maße 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 Gleichung (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 diesem 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 angzeigt wird. Ist der Wert S kleiner als "1", so wird ein Fortsetzen des automatischen Scharfeinstellvorgangs zugelassen. Dabei kann eine durch eine Schwenkbewegung hervorgerufene 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 stillgelegt wird, und um die Position des Entfernungsmeßrahmens in dem Fall zu fixieren, daß die Kamera 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 (5) und (6) angegeben sind, verfolgen. Dadurch ist es möglich, daß der Scharfeinstellvorgang der Bewegung des Objekts folgt. Wie in Fig. 5 gezeigt, wird der Entfernungsmeßrahmen bzw. der Bildausschnitt (die Fokuserfassungszone) in Blöcken der Teilfläche ver schoben und in einer für das Objekt geeigneten Größe fest gelegt.

Wenngleich die Bildbewegung-Erfassungseinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels in der gleichen Weise wie zum ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltet ist, so kann es abgeändert werden, um eine Information über einen Unterschied zwischen benachbarten Flächen zu verwenden.

Mit dem zweiten 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 Entfernungsmeßrahmens 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 Objektbewegung an der Bildebene auf der Grundlage eines Leuchtdichte unterschieds zwischen dem Objekt sowie dem Hintergrund er faßt wird und der 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 Objekt 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.

Claims

1. Bildaufnahmevorrichtung mit einer Bildempfangseinrich tung zur photoelektrischen Umsetzung eines Objektbilds und Erzeugung eines Bildsignals, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bildebene in eine Vielzahl von Teilflächen (m, n) aufgeteilt ist,
eine Signalverarbeitungseinrichtung (9 bis 17) über eine auf der aufgeteilten Bildebene der Bildempfangsein richtung (2) erzeugten Abbildung eine Information heraus greift und die Information in vorbestimmter Weise in digi tale Daten umwandelt,
eine Erfassungseinrichtung (18, 19, 20) die digitalen Daten der Information aus jeder Teilfläche eines Teilbilds mit derjenigen eines anderen Teilbilds aus einer Vielzahl von zeitlich unterschiedlichen Teilbildern zur Ermittlung einer Änderung der digitalen Daten vergleicht,
eine Recheneinrichtung (25; 27) eine weitere Informa tion über eine Lage einer Fläche auf der Bildebene, in der die Änderungen in den digitalen Daten durch die Erfas sungseinrichtung (18, 19, 20) ermittelt wurden, berechnet zur Ermittlung einer beweglichen Position einer auf der Bildebene erzeugten Bildinformation,
eine Einstelleinrichtung zur Nachführung eines Ob jekts in der Bildebene einen Bildausschnitt einstellt, und
eine Steuereinrichtung (25; 27) zur Steuerung einer Lage des Bildausschnitts in der Bildebene die Einstellein richtung in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der Recheneinrichtung (25; 27) steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (25; 27) einen Änderungsbereich in der Bildinformation durch Berechnen der digitalen Daten bestimmt und die Steuereinrichtung (25; 27) den Bildaus schnitt in einen mittigen Teil des Änderungsbereichs legt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (25; 27) durch Berechnen einer Änderung in der Bildinformation mittels eines Rechenvor gangs an den digitalen Daten die Größe des Objekts ermit telt, und die Steuereinrichtung (25; 27) die Größe des Bildausschnitts in Übereinstimmung mit der ermittelten Größe des Objekts festlegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Scharfeinstellbereichs-Einstelleinrichtung (27) zur Ein stellung eines Scharfeinstellbereichs in der Lage des Bildausschnitts.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Scharfeinstellermittlungseinrichtung (8, 25, 26; 8, 26, 27) zur Ermittlung des Scharfeinstellzustands aus den Ausgangssignalen der Bildempfangseinrichtung (2) innerhalb des Scharfeinstellbereichs.