DE3844874C2 - Automatische Scharfeinstellvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Scharfeinstellvorrichtung 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 Kontrastermittlung erzielt werden. Darüber hinaus erfolgt eine Glättung des Ausgangssignals des photoelektrischen Wandlerelements durch Unterdrückung hoher Signalfrequenzen, um auf möglichen Objekt- oder Kamerabewegungen beruhenden Ausgangssignaländerungen Rechnung zu tragen, die eine unerwünschte Änderung der Abtastgeschwindigkeit des photoelektrischen 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.

Darüber hinaus zeigt Fig. 7 ein Beispiel einer bekannten Suchschrittmethode (Schrittoptimierungsmethode). Fig. 7 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 hochfrequente Komponente des Bildsignals auf einem maximalen Wert ist. Wie Fig. 8 zeigt, treten Änderungen in der hochfrequenten Komponente des Bildsignals mit Bezug zur Objektivposition auf. Die hochfrequente Komponente erreicht ihr Maximum an einer Stelle A. Wie gezeigt ist, vermindert sich die hochfrequente Komponente entsprechend, wenn das Objektiv 1 von seiner Einstellung im Brennpunkt abweicht. Somit ist der fokussierte Zustand des Objektivs 1 zu 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. 8, 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 Bildelementen angesammelt wird. Das heißt, daß die Abbildung unter einer 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 Kameraschwanken oder einen Schwenkbetrieb aus dem Brennpunkt bzw. dem Scharfeinstellzustand gebracht wird.

Ferner entsteht ein weiteres Problem, wenn sich das Objekt bewegt, nachdem das Objektiv 1 auf das Objekt scharf eingestellt ist. Bei der bekannten automatischen Fokussiervorrichtung mit dem in Fig. 7 gezeigten Aufbau finden die in Fig. 8 gezeigten Änderungen in der hochfrequenten Komponente des Bildsignals nur in dem Fall eines einzelnen Objekts mit einem relativ gleichförmigen Hintergrund, wie in Fig. 9(a) gezeigt ist, statt. In Fällen, in denen der Hintergrund ungleichmäßig ist, wie in Fig. 9(b) gezeigt ist, oder wenn neben dem Objekt ein anderes Objekt in einer unterschiedlichen Position vorhanden ist, wie in Fig. 9(c) gezeigt ist, entsteht für die hochfrequente Komponente nicht länger eine Änderung in einer solch einfachen Weise, wie Fig. 8 zeigt, sondern die Änderungen weisen eine Mehrzahl von Spitzenwerten auf, wie in den Fig. 9(d) und 9(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. 8 eingefügt. Durch diese Anordnung wird der Entfernungsmeßbereich begrenzt, indem lediglich einem solchen Teil des Bildsignals, der der Fokussierzone (einem Entfernungsmeßrahmen) entspricht, die bzw. der innerhalb eines speziellen Teils einer Bildempfangsebene festgelegt wird, wie in den Fig. 10(a) und 10(b) gezeigt ist, ein Durchtritt erlaubt wird.

Fig. 10(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. 10(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 diesem Verfahren haben sich die folgenden Probleme gezeigt. Nach Fig. 10(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 Objektiv auf den Hintergrund scharf eingestellt.

Bei dem Verfahren nach Fig. 10(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.

Darüber hinaus kann nicht automatisch unterschieden werden, ob das Heraustreten des Objekts aus dem Entfernungsmeßrahmen durch die Bewegung des Objekts oder ein Schwenken der Kamera verursacht wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine automatische Scharfeinstellvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß ein Scharfeinstellvorgang kontinuierlich auch bei einem sich bewegenden Objekt durchgeführt werden kann.

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

Erfindungsgemäß wird somit der Pegel einer vorbestimmten Signalkomponente von Teilflächen einer Bildebene in digitale Daten umgewandelt und eine Änderung der digitalen Daten zwischen zeitlich verschiedenen Teilbildern ermittelt. Aus diesen digitalen Daten werden ein Änderungsgrad und ein Bereich berechnet, in dem die Änderungen auftreten. Sodann wird der Scharfeinstellvorgang in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Berechnung gesteuert, wobei insbesondere eine Zoneneinstelleinrichtung in der Bildebene eine Scharfeinstellungsermittlungszone einstellt, deren Lage entsprechend dem Berechnungsergebnis bestimmt wird.

Auf diese Weise kann bei einem sich bewegenden Objekt die Objektbewegung auf der Basis der Auswertung einer Änderung von digitalen Daten einer vorbestimmten Signalkomponente aufeinanderfolgender Teilbilder erfaßt und bei einem Scharfeinstellvorgang berücksichtigt werden. Somit ist auch bei eienem sich bewegenden Objekt ein kontinuierlicher Scharfeinstellvorgang 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 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 Bewegungen eines Objektbilds gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Ermittlung und Auswertung von Bewegungen eines Objektbilds gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel unter Einbeziehung einer Objektnachlaufvorrichtung,

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

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer bekannten automatischen Scharfeinstelleinrichtung,

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

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

Fig. 10(a) einen in einer Bildebene angeordneten Entfernungsmeßrahmen.

Bei dem im Blockschaltbild von Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sind dieselben Bauelemente wie bei der in Fig. 7 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. Das Schieberegister 15 verschiebt diese Bits um ein Bit, wenn ein Abtast- oder Lesevorgang an der Bildebene von einer der Teilflächen zu einer anderen übergeht. Die n-Anzahl an Daten wird einmal im Umlauf für jede horizontale Abtastzeile an der Bildebene abgedeckt oder erfaßt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Schieberegister 15 besteht aus einer Anzahl l von n-Bit-Schieberegistern. Bei diesem 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 Schieberegister 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 Addierer 16 jedesmal, wenn ein Abtastpunkt an der Bildebene sich von der einen zu einer anderen Fläche verschiebt, falls das Ausgangssignal des Vergleichers 14 dann auf einem hohen Pegel ist, hinzugefügt. Dadurch wird die Position des Schieberegisters 15 um ein Bit in der horizontalen Richtung verschoben, um das 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 Teilbilds. 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 Abtastunng. 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 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 festgesetzt, der beispielsweise eine entsprechende Spannung gemäß JRE 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 Leuchtdichtenniveau 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 Bezugswwert 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 Schieberegisters 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 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 horiztontalen 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 über jede der Flächen, die eine Einzel- oder Mehr-Teilbildperiode vorher erhalten wurde, bÿ′ ist, gibt das vom Zähler 20 erzeugte Signal S1 einen Gesamtunterschied der Binärinformation bÿ′ des vorhergehenden Teilbilds zu der Binärinformation bÿ des gegenwärtigen Teilbilds wieder. Deshalb kann das Signal S1 folgendermaßen ausgedrückt werden:

Der Wert des Signals S1 ändert sich deshalb mit dem Änderungs- oder Unschärfegrad der Bildebene. Das Signal S1 ändert sich auch, wenn sich nur ein kleiner Teil der Bildebene, z. B. eine Person, innerhalb der Bildebene bewegt, 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 Fokussiervorrichtung 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 werden.

Um dieses Problem zu lösen, wird eine Unterscheidung zwischen einer Bewegung des Objekts und einer auf einem Schwenken der Kamera beruhenden Bewegung der gesamten Bildebene getroffen. Zu diesem Zweck werden Angaben, die mit Bezug auf den komplexen Zustand der gesamten Bildebene mittels des D-FF 21, des Vergleichers 22 und des Zählers 23 erhalten werden, verwendet. Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, wird das D-FF 21 durch ein Taktsignal getriggert, das jedesmal ansteigt, wenn der Abtastpunkt von einer Teilfläche 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 Vergleichers 17 verglichen. Dann wird der Zähler 23 für jede Fläche, für die die beiden Datenausgänge einen Unterschied aufweisen, ausgelöst. 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 Innformation 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 Binärinformation bÿ, der unter den Teilflächen der gesamten Bildebene 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 Bildebene zwischen unterschiedlichen Teilbildern mit dem Störungsgrad der Bildebene auftreten, erhalten. Ein konstantes 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 zu 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 gebracht wird. Daher ermittelt das Steuergerät bzw. die Steuerschaltung 25, ob der Wert S größer oder kleiner als 1 ist. Wird für S ein größerer Wert als 1 ermittelt, dann wird der automatische Fokussiervorgang 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 Fokussiervorrichtung das zum Ermitteln eines fokussierten Zustandes verwendete Bildsignal durch horizontales Abtasten der Bildebene erhalten wird. Deshalb wird selten eine Signalkomponente in der vertikalen Richtung der Bildebene für diesen Zweck benutzt. Eine Vertikal- oder eine Kippbewegung der Kamera wird insofern als unbedeutend angesehen, wie auch der Grad eines wechselnden Zustandes in der vertikalen Richtung nicht als wesentlich betrachtet wird.

Das Auftreten einer geringen vertikalen Änderung kann jedoch erfaßt werden. In dem Fall, das eine Komponentenermittlungsmethode verwendet wird, die dem Verfahren der Ermittlung der Kante einer Bildebene und einer hochfrequenten Komponente 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 beschriebene Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, eine Entscheidung zu treffen, ob der automatische Fokussiervorgang 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 betragen. Beispielsweise kann die Anordnung verändert werden, um den Bezugswert entsprechend den Änderungen im Blickwinkel, wie Änderungen 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 Scharfeinstellvorrichtung, wird das Leuchtdichteniveau einer jeden aus der Mehrzahl von an der Bildebene festgelegten Flächen in einem Binärinformationswert ausgedrückt. Dann werden jegliche Bewegungen oder Änderungen, die an der Bildebene auftreten, durch einen Vergleich des Binärinformationswerts einer jeden Fläche, 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 fokussierten Zustand gehindert, indem der Fokussierzustand beendet wird. Im Fall einer Bewegung des Hauptobjekts od. dgl. wird ein Fortführen des Fokussiervorgangs zugelassen. Bei einer Videokamera, 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 beschriebenen 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 Signalwerts S1 erhalten. Ferner wird der Wert S1 mit einem anderen Wert S2, der den Störungsgrad der gesamten Bildebene wiedergibt, normiert. Dadurch wird der Wert S1 in einen Wert S normiert, der das Ausmaß einer Änderung der Bildebene wiedergibt, ohne durch den Störungsgrad der Bildebene wiedergibt, ohne durch den Störungsgrad der Bildebene beeinflußt zu werden. Im Fall eines Schwenkens der Kamera, was zu einer Bewegung der gesamten Bildebene führt, ändert sich der ein Änderungsausmaß kennzeichnende Wert S exakt im Verhältnis zum Grad der Querbewegung der Bildebene, ohne durch deren Störungsgrad 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 Störungsgrad 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.

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

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

Fig. 4 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel in Form eines Blockschaltbilds, wobei zu Fig. 1 gleiche Bauelemente mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind und deren Beschreibung im folgenden weggelassen wird. Fig. 4 zeigt ein Aufnahmeobjektiv 1, einen Bildempfänger 2, einen Vorverstärker 3, einen Verarbeitungskreis 4, ein Bandpaßfilter 5, eine Erfassungsschaltung 6, einen A/D-Wandler 24, einen D/A-Wandler 26 einen Objektiv-Antriebsmotor 8, ein Steuergerät bzw. eine Steuereinrichtung 25 zur Steuerung des automatischen Fokussiersystems, ein Tiefpaßfilter 11, einen Vergleicher 12, einen Zähler 13, einen Vergleicher 14, ein Schieberegister 15, einen Addierer 16, Zähler 9 sowie 10 und einen Vergleicher 17. Diese Bauelemente sind in derselben Weise wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels angeordnet und ausgestaltet.

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

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

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

cÿ = |bi (j+1) - bÿ| (5)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Vorstehend wurden das erste und zweite Ausführungsbeispiel erläutert, die so ausgestaltet sind, daß sie einen automatischen Scharfeinstellvorgang steuern, indem eine Bildebene in m · n Flächen geteilt wird, indem eine Bewegung der Abbildung auf der Basis einer Binärinformation (d. h. digitaler Daten) über das Leuchtdichteniveau einer jeden der Teilflächen ermittelt wird und indem eine Entscheidung zwischen einer Bewegung der gesamten Kamera, die auf ein Schwenken der Kamera zurückzuführen ist, und einer Bewegung des Objekts getroffen wird.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist mit einer Bildbewegung-Ermittlungseinrichtung versehen, um eine Bewegung des zu photographierenden Objekts zu erfassen. Ein Entfernungsmeßrahmen oder eine Fokusermittlungs- bzw. Scharfeinstellungsermittlungszone wird so eingerichtet, daß das sich bewegende Objekt verfolgt wird, um die Kamera auf das Objekt fokussiert zu halten. Fig. 5 zeigt die Anordnung für das dritte Ausführungsbeispiel in einem Blockschaltbild. Die der Ermittlung der Bildbewegung dienenden Anordnung ist zu derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels von Fig. 1 identisch. In Fig. 5 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. 5 ist eine Torschaltung 29 zwischen den Vorverstärker 3 und das BPF 5 eingefügt. Bei einem vom Bildempfänger bzw. einer Bildempfangseinrichtung 2 über den Vorverstärker 3 gelieferten Bildsignal wird einem Teil dessen, der einer vorbestimmten Zone der Bildebene des Bildempfängers entspricht, allein ein Durchtritt durch die Torschaltung 29 erlaubt. Ein Entfernungsmeßrahmen, 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 Mikrocomputer enthält und die Torschaltung 29 auf der Grundlage einer Information bezüglich des Bewegungsausmaßes und der Lage einer Objektabbildung steuert. Die Einstellposition des Entfernungsmeßrahmens an der Bildebene wird durch die Steuerung über die Torschaltung 29 bestimmt.

Fig. 6 zeigt den Entfernungsmeßrahmen (die Fokusermittlungszone), 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 Bildebene, das für ein vorhergehendes Teilbild erhalten wurde, vergleicht, und es empfängt vom Zähler 9, der für die Erzeugung von horizontalen Adressen der m · n Flächen vorgesehen ist, und vom Zähler 10, der für die Erzeugung von vertikalen 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 auftritt, die Größe des Bereichs usw. der Bildebene aus dem Ausgang des Vergleichers 19 und aus der Positionsinformation. Dann legt das Steuergerät 27 die Position des Entfernungsmeßrahmens (der Fokusermittlungzone) 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 photographierende Objekt enthält, auftritt. Das dritte Ausführungsbeispiel ist deshalb so eingerichtet, die sich bewegende Position des Objekts durch eine Bildbewegung-Ermittlungseinrichtung zu erfassen und durch Einstellen der Position sowie der Größe des Entfernungsmeßrahmens oder der Fokusermittlungszone das sich bewegende Objekt zu verfolgen. Weitere Einzelheiten der Arbeitsweise des dritten 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 mehreren 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 ausgelesenen Daten (oder die Information) sich von den entsprechenden, für das aktuelle Teilbild erhaltenen Daten unterscheidet, gespeichert. Wenn sich die Kamera nicht bewegt, kann die unterschiedliche Daten aufweisende Fläche das Vorhandensein einer sich bewegenden Objektabbildung anzeigen, die eine Änderung im Leuchtdichteniveau 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 unterschiedliche Teilbilder hat, als die Position einer Abbildung eines sich bewegenden Objekts an der Bildebene betrachtet 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 innerhalb 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 bewegende Objekt einschließende Position eingestellt.

Im Fall, daß lediglich eine Fläche unterschiedliche Binärinformationswerte für die zwei für einen Vergleich verwendeten 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 Fokusermittlungszone) 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 Bewegung einer sich bewegenden Objektabbildung wird.

Die Größe des Entfernungsmeßrahmens kann so ausgebildet werden, daß sie entsprechend dem fokussierten Zustand veränderlich ist. Jedoch kann in Fällen, da eine Mehrzahl von Flächen verschiedene Binärinformationswerte 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 horizontal sowie vertikal die Größe des Entfernungsmeßrahmens folgendermaßen einstellt:

X_max - X_min und Y_max - Y_min (14)

Die Folgen von Rechenoperationen, die vorstehend erwähnt wurden, werden in Übereinstimmung mit einem gespeicherten Programm durch einen im Steuergerät 27 angeordneten Mikrocomputer 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 Entfernungsmeßrahmens befindet, einen Durchtritt durch die Torschaltung 29 zu erlauben, so daß dieses dem BPF 5 zugeführt wird.

Die vorstehende Beschreibung der Betriebsweise der automatischen Scharfeinstellvorrichtung 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, betrieben. 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 Binärinformation 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 Entfernungsmeßrahmen unkorrekt eingestellt werden. 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 Objektabbildung getroffen wird.

Wie in der Beschreibung zum ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 erwähnt wurde, erzeugt der Zähler 20 den Wert S1 der Gleichung (1), der das Maß einer Änderung wiedergibt, welche an der Bildebene stattfindet, d. h. eine Gesamtbewegung der Bildebene. Der Zähler 23 erzeugt den Wert S2 der Gleichung (2), welcher den Störungsgrad der Bildebene wiedergibt und für ein Normieren des Werts S1, welcher den Bewegungsgrad der Bildebene darstellt, verwendet 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 Scharfeinstellvorgang beendet, weil dadurch ein Schwenken der Kamera angezeigt 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 automatischen Scharfeinstellvorgang zu beenden, indem der Motor 8 stillgesetzt 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 Fokusermittlungszone das sich bewegende Objekt auf der Grundlage der Information über die Zentrumposition und die Größe der Bildbewegung, die in den Gleichungen (13) und (14) angegeben sind, verfolgen. Dadurch ist es möglich, daß der Scharfeinstellvorgang der Bewegung des Objekts folgt. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird der Entfernungsmeßrahmen (die Fokuserfassungszone) in Blöcken der Teilflächen verschoben und in einer für das Objekt geeigneten Größe festgelegt.

Wenngleich die Bildbewegung-Erfassungseinrichtung des dritten 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 wie im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels zu verwenden.

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

Im Fall des Erfassens einer Kamerabewegung kann das Verfahren 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 Leuchtdichteunterschieds zwischen dem Objekt sowie dem Hintergrund erfaßt wird und der Entfernungsmeßrahmen das sich bewegende Objekt zu verfolgen, kann der Entfernungsmeßrahmen-Bestimmungsmethode eingestellt 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 benutzt wird, kann auch auf einen anfänglichen Einstellvorgang am Entfernungsmeßrahmen angewendet werden.

Ferner ist die Anwendung der Entfernungsmeßrahmen-Bestimmungsmethode nicht auf automatische Fokussiervorrichtungen begrenzt. Dieses Verfahren ist beispielsweise auf eine Anordnung zum Festlegen einer bestimmten Fläche für eine Spotlight-Messung in Belichtungs-Steuerfunktionen von verschiedenen Arten, z. B. eine automatische Blendenregelung, eine automatische Verstärkungsregelung usw., wie auch auf automatische Fokussiervorrichtungen anwendbar.

Claims (35)

1. Automatische Scharfeinstellvorrichtung mit einer Bildempfangseinrichtung zur photoelektrischen Umsetzung eines in einer Bildebene zu fokussierenden Objektbilds und Erzeugung eines Bildsignals,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bildebene in eine Vielzahl von Teilflächen (m, n) aufgeteilt ist,
eine Signalverarbeitungseinrichtung (9 bis 17) eine vorbestimmte Signalkomponente aus dem Bildsignal jeder Teilfläche (m, n) in digitale Daten umwandelt,
eine erste Erfassungseinrichtung (18, 19, 20) die jeder Teilfläche zweier zeitlich unterschiedlicher Teilbilder aus einer Vielzahl von Teilbildern zugeordneten digitalen Daten vergleicht und ein Signal auf der Grundlage des Unterschieds zwischen den digitalen Daten der Teilbilder erzeugt,
eine zweite Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) einen Bildaufnahmezustand auf der Basis der vorbestimmten Signalkomponente in der Vielzahl der Teilflächen (m, n) der Bildebene ermittelt, und
eine Steuereinrichtung (25; 27) einen Scharfeinstellvorgang auf der Basis der Erfassung der ersten und zweiten Erfassungseinrichtung durch Einstellung einer Scharfeinstellungsermittlungszone in der Bildebene steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) einen Gesamtwert des relativen Unterschieds in der vorbestimmten Signalkomponente zwischen jeweils in horizontaler oder vertikaler Richtung benachbarten Teilflächen der Bildebene ermittelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Recheneinrichtung (25) vorgesehen ist zur Bildung eines Ausmaßes der relativen Veränderung der digitalen Daten von auf der Bildebene in unterschiedlichen Teilbildern gebildeten Abbildungen durch Verarbeiten des von der ersten Erfassungseinrichtung (18, 19, 20) ermittelten Erfassungsergebnisses.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Signalkomponente eine in einem von der Bildempfangseinrichtung (2) erzeugten Bildsignal enthaltene Leuchtdichtekomponente ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildempfangseinrichtung (2) ein ladungsgekoppeltes Element ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (25) den Scharfeinstellvorgang in einem Haltezustand verriegelt, wenn das Ausgangssignal der Recheneinrichtung (25) über einem vorbestimmten Wert liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (25) eine Fortsetzung des Scharfeinstellvorgangs zuläßt, wenn das Ausgangssignal der Recheneinrichtung (25) kleiner als der vorbestimmte Wert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) einen Störungsgrad der vorbestimmten Signalkomponente von auf der Bildebene ausgebildeten Abbildungen ermittelt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (25) eine durch Normieren eines Ausgangssignals der ersten Erfassungseinrichtung (18, 19, 20) mit einem Ausgangssignal der zweiten Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) erhaltene Information erzeugt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Erfassungseinrichtung (18, 19, 20) einen Speicher aufweist zur Speicherung einer Bildinformation für jede aus der Vielzahl der Teilflächen in einem eine Bildebene umfassenden Wert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) für eine Bildebene einen Gesamtwert der Unterschiede in der vorbestimmten Signalkomponente zwischen benachbarten Teilflächen aus der Vielzahl der Flächen bildet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Teilflächen auf der Bildebene in einer gitterartigen Form angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine einen Leuchtdichteunterschied erzeugende Einrichtung (20, 25) eine Information über einen Leuchtdichteunterschied zwischen den benachbarten Teilflächen (m, n) aus der Vielzahl der an der Bildebene der Bildempfangseinrichtung (2) festgelegten Teilflächen liefert,
die erste Erfassungseinrichtung (18, 19, 20), die Veränderung in der Information über den Leuchtdichteunterschied in einer Vielzahl von zeitlich voneinander sich unterscheidenden Teilbildern ermittelt,
eine Recheneinrichtung (25) ein Ausmaß der relativen Veränderungen in der Information über auf der Bildebene in unterschiedlichen Teilbildern ausgebildeten Abbildungen durch Berechnen des von der ersten Erfassungseinrichtung (18, 19, 20) ermittelten Erfassungsergebnisses bildet, und
die Steuereinrichtung (25) den Scharfeinstellvorgang auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Recheneinrichtung (25) steuert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildempfangseinrichtung (2) ein ladungsgekoppeltes Element ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (25) den Scharfeinstellvorgang in einem Haltezustand verriegelt, wenn das Ausgangssignal der Recheneinrichtung (25) über einem vorbestimmten Wert liegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (25) eine Fortsetzung des Scharfeinstellvorgangs zuläßt, wenn das Ausgangssignal der Recheneinrichtung (25) kleiner als der vorbestimmten Wert ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Leuchtdichteunterschied bezogene Information digitale Daten sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Leuchtdichteunterschied erzeugende Einrichtung (20, 25) einen Leuchtdichteunterschied zwischen in horizontaler Richtung benachbarten Teilflächen der Bildebene bestimmt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Leuchtdichteunterschied erzeugende Einrichtung (20, 25) einen Leuchtdichteunterschied zwischen in vertikaler Richtung benachbarten Teilflächen der Bildebene bestimmt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) einen Störungsgrad einer auf der Bildebene ausgebildeten Abbildung ermittelt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (25) eine durch Normieren eines Ausgangssignals der ersten Erfassungseinrichtung (18, 19, 20) mit einem Ausgangssignal der zweiten Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) erhaltene Information bildet.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) für eine Bildebene einen Gesamtwert der Leuchtdichteunterschiede zwischen in horizontaler Richtung benachbarten Teilflächen der Bildebene ermittelt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) für eine Bildebene einen Gesamtwert von Leuchtdichteunterschieden zwischen in vertikaler Richtung benachbarten Teilflächen der Bildebene ermittelt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Teilflächen der Bildebene in einer gitterartigen Form angeordnet ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Digitalverschlüsselungseinrichtung (9 bis 17) vorgesehen ist, die die vorbestimmte Signalkomponente über eine auf der Bildebene der Bildempfangseinrichtung (2) in einer Vielzahl von Teilflächen auf der Bildebene ausgebildeten Abbildungen herausgreift und die erhaltene vorbestimmte Signalkomponente gemäß einem vorbestimmten Algorithmus in digitale Daten umwandelt,
eine Recheneinrichtung (25) eine Information über die Lage einer Teilfläche auf der Bildebene, in der die Änderung in den digitalen Daten von der ersten Erfassungseinrichtung (18, 19, 20) ermittelt wurde, berechnet zur Ermittlung einer beweglichen Position einer auf der Bildebene gebildeten Abbildung,
eine Zoneneinstelleinrichtung (15, 25; 27, 29) vorgesehen ist zur Einstellung einer Scharfeinstellungsermittlungszone auf der Bildebene und
die Steuereinrichtung (13, 25; 27, 29) die Lage der Scharfeinstellungsermittlungszone auf der Bildebene durch Steuerung der Zoneneinstelleinrichtung (15, 25; 27, 29) in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der Recheneinrichtung (25) einstellt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (25) einen Änderungsbereich in der vorbestimmten Signalkomponente durch Berechnen der digitalen Daten ermittelt und die Steuereinrichtung (13, 25; 27, 29) die Scharfeinstellungsermittlungszone in einem mittigen Teil des Änderungsdbereichs einstellt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (25) durch Berechnen einer Änderung in der vorbestimmten Signalkomponente mittels eines Rechenvorgangs an den digitalen Daten die Größe eines Objekts ermittelt und die Größe der Scharfeinstellungsermittlungszone in Übereinstimmung mit der ermittelten Größe des Objekts festlegt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalverschlüsselungseinrichtung (9 bis 17) eine in einem von der Bildempfangseinrichtung (2) in jeder aus der Vielzahl der Teilflächen erzeugten Bildsignal enthaltene Leuchtdichtekomponente in digitale Daten umwandelt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalverschlüsselungseinrichtung (9 bis 17) einen Leuchtdichteunterschied zwischen benachbarten Teilflächen auf der Bildebene in digitale Daten umwandelt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalverschlüsselungseinrichtung (9 bis 17) einen Leuchtdichteunterschied zwischen in horizontaler Richtung benachbarten Teilflächen auf der Bildebene ermittelt.

31. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalverschlüsselungseinrichtung (9 bis 17) einen Leuchtdichteunterschied zwischen in vertikaler Richtung benachbarten Teilflächen auf der Bildebene ermittelt.

32. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) einen Störungsgrad der vorbestimmten Signalkomponente von auf der Bildebene ausgebildeten Abbildungen ermittelt.

33. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (25) eine durch Normieren eines Ausgangssignals der ersten Erfassungseinrichtung (18, 19, 20) mit einem Ausgangssignal der zweiten Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) erhaltene Information bildet.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) für eine Bildebene einen Gesamtwert der zwischen in horizontaler Richtung benachbarten Teilflächen aus der Vielzahl der Teilflächen erhaltenen Leuchtdichteunterschiede bildet.

35. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Erfassungseinrichtung (21, 22, 23) für eine Bildebene einen Gesamtwert der zwischen in vertikaler Richtung benachbarten Teilflächen aus der Vielzahl der Teilflächen erhaltenen Leuchtdichteunterschiede bildet.