DE69029830T2

DE69029830T2 - Automatisches Fokussierungssystem

Info

Publication number: DE69029830T2
Application number: DE69029830T
Authority: DE
Inventors: Kitahiro Kaneda; Naoya Kaneda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2010-09-18
Also published as: EP0419179A2; JP2974339B2; US5666562A; EP0419179A3; JPH03107282A; EP0419179B1; DE69029830D1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Fokussierungssystem, das für eine Videovorrichtung, wie beispielsweise eine Videokamera, eine elektronische Stehbildkamera oder dergleichen vorteilhaft angepaßt ist.

Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Bisher wurden zahlreiche Verfahren für automatische Fokussierungssysteme von Kameras erdacht. Im Fall eines vorrichtung der Art, die eine Bilderfassungseinrichtung zum Erhalten eines Videosignals durch eine photoelektrische Umwandlung eine Objektbilds besitzt, wie beispielsweise eine Videokamera oder eine elektronische Stehbildkamera, ist es bekannt, daß das automatische Fokussierungssystem angeordnet ist, um die Schärfe oder Definition des Objektbilds aus dem videosignal zu erfassen und die Position einer Fokussierungslinse derart zu steuern, um einen maximalen Grad an Bildschärfe zu erhalten.
Währenddessen wurde ein Verfahren zur Steuerung einer Geschwindigkeit, mit der die Fokussierungslinse durch das Fokussierungssystem der vorstehend beschriebenen Art angetrieben wird, beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung Nr. 90 105 851.1, angemeldet am 27. März 1990, offenbart. Entsprechend diesem Verfahren wird die Unschärfebreite der Kante eines Objektbilds erfaßt und die Fokussierungslinsenantriebsgeschwindigkeit wird entsprechend dem erfaßten Wert der Unschärfebreite angepaßt.
Im Fall des Verfahrens zur Erfassung des Brennpunkts bzw. Fokus durch Extraktion einer Signalkomponente, die sich mit dem Fokussierungszustand verändert, aus dem Videosignal ist es manchmal schwierig, auf natürliche Weise eine genaue Fokus- bzw. Brennpunktanpassung durchzuführen, da die Signalkomponente entsprechend dem Objekt und seiner Umgebung fluktuiert.
Der Steuervorgang des Fokussierungssystems enthält daher in sich selbst einige Mehrdeutigkeiten. Es kann erscheinen, daß eine Fuzzy-Logik, die kürzlich zur Steuerung in zahlreichen Gebieten verwendet wird, effektiv für die Fokussierungsanpaßsteuerung anwendbar ist. Es ist vorstellbar, die Fuzzy-Logik bei einem Fokussierungssystem dieser Art beispielsweise auf die folgende Weise anzuwenden: Die Hochfrequenzkomponente des Videosignals und der erfaßte Wert der Unschärfebreite des Objektbilds werden durch die Fuzzy-Logik verarbeitet. Dann kann der automatische Fokussierungsvorgang durch Bestimmung der Geschwindigkeit und Richtung eines Fokussierungslinsenantriebsvorgangs auf der Grundlage des Ergebnisses der Fuzzy-Logikverarbeitung erreicht werden.
Bei Verwendung der Fuzzy-Logik für die Fokussierungslinsenantriebssteuerung werden für den erfaßten Wert der Unschärfebreite des Objektbilds und den Wert der Hochfrequenzkomponente des Videosignals Mitgliedschaftsfunktionen definiert. In Wirklichkeit jedoch schwanken sowohl der erfaßte Wert der Unschärfebreite als auch der der Hochfrequenzkomponente mit den Bedingungen des Objekts beträchtlich. Das Ausmaß derartiger Schwankungen könnte die Grenze der intrinsischen Mehrdeutigkeiten der Mitgliedschaftsfunktionen zu weit überschreiten. In einem derartigen Fall kann die Fokussierungsmotorantriebssteuerung durch die Fuzzy-Logik nicht angemessen erreicht werden.
Genauer, im Fall des automatischen Fokussierungssystems dieser Art werden der erfaßte Wert der Unschärfebreite des Objektbilds und der Signalwert der Hochfrequenzkomponente niedriger als gewöhnich bei einem fokussierten Punkt im Fall eines Objekts mit niedrigem Kontrast. Wenn in diesem Fall die Mitgliedschaftsfunktonen auf normale Weise eingestellt werden, würden sie als niedriger als die tatsächlichen Werte beurteilt. Dann würde die Antriebsgeschwindigkeit eines Fokussierungsmotors auch in der Nachbarschaft eines fokussierten Punkts auf eine hohe Geschwindigkeit eingestellt und die Fokussierungslinse kann nicht genau an dem fokussierten Punkt angehalten werden. Weiter könnten im Fall eines Objekts mit hoher Helligkeit die Mitgliedschaftsfunktionen als höher als die tatsächlichen Werte beurteilt werden. Die Antriebsgeschwindigkeit des Fokussierungsmotors wird dann wahrscheinlich auf eine zu niedrige Geschwindigkeit eingestellt. In diesem Fall hält entweder der Fokussierungsmotor an, bevor der fokussierte Punkt erreicht ist, oder es wird eine außerordentlich lange Zeit zur Fokussierung erforderlich.
Die Erfindung ist auf die Lösung der vorstehend erwähnten Probleme gerichtet. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein automatisches Fokussierungssystem auszubilden, das eine automatische Fokusanpassung auf natürliche Weise unabhängig von den Bedingungen eines aufzunehmenden Objekts genau durchführen kann.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein automatisches Fokussierungssystem auszubilden, das den Fokus bzw. Brennpunkt eines Objekts mit vielen Mehrdeutigkeiten fortwährend halten kann und die Verwendung von Fuzzy-Logik vereinfacht und zur Durchfürung einer optimalen Steuerung in der Lage ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine automatische Fokussierungsvorrichtung zu schaffen, die Ausgangssignal- bzw. Ausgabeinformationen für die Fokus- bzw. Brennpunkt anpassung auch im Fall von Veränderungen in den Bedingungen eines aufzunehmenden Objekts genau berechnen kann und keinen fehlerhaften vorgang durchführt.
Die deutsche Patentbeschreibung DE-A-3636951 offenbart ein Fokuserfassungssystem, das ein Kantenbreitensignal verwendet, jedoch offenbart sie keine Verwendung von Fuzzy- Logik.
Erfindungsgemäß sind eine automatische Fokussierungsvorrichtung bzw. ein Fokussierungssystem, wie in Anspruch 1 dargelegt, und eine Videokamera, wie in Anspruch 7 dargelegt, ausgebildet.
Andere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung offensichtlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Darstellung des Aufbaus eines als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordneten automatischen Fokussierungssystems,
Figen. 2(a) und 2(b) Flußdiagramme zur Darstellung des Steuervorgangs des erfindungsgemäßen automatischen Fokussierungsystems,
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Steuerung durch Fuzzy-Logik für diegeschwindigkeit eines Fokussierungsmotors,
Fig. 4 die Regeln der Fuzzy-Logik und einen grundlegenden Berechnungsvorgang für Mitgliedschaftsfunktionen,
Figen. 5(a) bis 5(g) erfindungsgemäß entsprechend den für die Fuzzy-Logik verwendeten Mitgliedschaftsfunktionen durchgeführte Berechnungsvorgänge,
Fig. 6 die Regeln der Fuzzy-Logik,
Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der erfindungsgemäß mit der Fuzzy-Logik durchgeführten Fokussierungsmotorgeschwindigkeitssteuerung,
Figen. 8(a) und 8(b) die entsprechend der Betriebsartbestimmung durchgeführte Steuerung von Mitgliedschaftsfunktionseinstellbedingungen,
Fig. 9 ein Flußdiagramm zr Veranschaulichung eines gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung auf der Grundlage von Fuzzy-Logik durchgeführten Fokussierungsmotorgeschwindigkeitssteuerungsvorgangs, und
Figen. 10(a) und 10(b) einen Aufbau als ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Veränderung von Mitgliedschaftsfunktionen gemäß dem Ergebins der Betriebsartbestimmung.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele:
Die Einzelheiten des erfindungsgemäßen automatischen Fokussierungssystems werden nachstehend mittels einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines automatischen Fokussierungssystems, das entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung aufgebaut ist. Figen. 2(a) und 2(b) zeigen Flußdiagramme des Steuervorgangs einer Logiksteuerschaltung, die zur Steuerung des gesamten Systems gemäß Fig. 1 dient.
Gemäß Fig. 1 wird eine Linsengruppe 1, die zur Fokussierung dient (im folgenden als Fokussierungslinse bezeichnet) angetrieben und mittels eines Fokussierungsmotors 16 in der Richtung der optischen Achse verschoben. Eine Iris 2, die zur Steuerung des Ausmaßes von einfallendem Licht ausgebildet ist, wird durch ein Lichtausmaß- bzw. IG- Meßeinrichtung 14 über eine Irissteuerschaltung 12 betätigt.
Das einfallende Licht tritt durch die Fokussierungslinse 1 und die Iris 2 und erzeugt auf der Bilderfassungsebene eines Halbleiter- bzw. Festkörper-Bildsensors 3, der ein ladungsgekoppelter Baustein (CCD) oder dergleichen ist, ein Bild. Das so erzeugte Bild wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal (ein Bild- oder Videosignal) wird durch eine Vorverstärkereinrichtung 4 bis auf einen gegebenen Pegel verstärkt. Das verstärkte Signal wird einer Verarbeitungsschaltung 5 zugeführt. Die Verarbeitungsschaltung 5 wendet auf das Bildsignal einen Signalverarbeitungsvorgang an, um es in eine normierte TV-Signalform umzuwandeln. Das so verarbeitete Signal wird aus einem Videoausgangssignalanschluß an einen elektronischen Sucher (im folgenden auch als EVF bezeichnet) oder dergleichen ausgegeben.
Eine Objektunterscheidungsfiltereinrichtung 6 ist eine gesamte Bandpaßfiltereinrichtung, die die Bestimmung des Grads des Kontrasts des Objekts von dem von der Vorverstärkereinrichtung 4 ausgegebenen Videosignal erlaubt. Wie später beschrieben wird, erzeugt die Filtereinrichtung 6 für die Steuerung eines Vorgangs der Einstellung von Mitgliedschaftsfunktionen zur Bestimmung des fokussierten Zustands und einer Fokussierungsmotorantriebsgeschwindigkeit erforderliche Informationen. Eine Bandpaßfiltereinrichtung 7 extrahiert zur Verwendung bei der Erfassung des Fokussierungszustands eine Hochfrequenzkomponente aus dem Videosignal.
Das Ausgangssignal der Vorverstärkereinrichtung 4 wird auch einer Unschärfebreitenerfassungsschaltung 8 zugeführt. Die Unschärfebreitenerfassungsschaltung 8 mißt die Unschärfebreite eines auf der Bilderfassungsebene gebildeten Objektbilds und erzeugt Informationen über die Breite des Kantenteils des Objektbilds. Die Breite des Kantenteils nimmt entsprechend ab, so wie der Fokussierungszustand näher zum fokussierten Punkt kommt. Daher kann der Fokus bzw. Brennpunkt durch Antreiben und Verschieben der Position der Fokussierungslinse 1 in der Art, daß die Breite des Kantenteils minimiert wird, angepaßt werden.
Die Einzelheiten dieses Fokusanpaßvorgangs sind wohlbekannt und wurden beispielsweise in den japanischen Patent- Offenlegungsschriften Nr. SHO 62-103616, Nr. SHO 63-128878 und dem US-Patent Nr. 4 804 831 offenbart. Das Ausgangssignal der gesamten Bandpaßfiltereinrichtung, das Hochfrequenzkomponentensignal und das Unschärfebreitensignal werden einer Gatterschaltung 9 zugeführt, die innerhalb der Bilderfassungsebene einen Fokus- bzw. Brennpunkterfassungbereich (oder einen Abstandsmeßrahmen) einstellt, und einer Spitzenwerterfassungsschaltung 10 zugeführt. Diese Schaltungen 9 und 10 erzeugen somit die Spitzenwerte und integrierte Werte dieser von innerhalb des Abstandmeßrahmens erhaltenen Signale. Diese Ausgangssignale der Spitzenwerterfassungschaltung 10 werden einer Logik-Steuerschaltung 11 zugeführt, die die vollständige Steuerung des gesamten Systems durchführt und beispielsweise aus einem Mikrocomputer besteht. Zusätzlich zu diesen Eingangssignaldaten empfängt die Logik-Steuerschaltung 11 als Eingangssignaldaten die durch eine Fokussierunglinsenkodiereinrichtung 18 und eine Iriskodiereinrichtung 17 erhaltenen erfaßten Werte.
Entsprechend den zeit-fortlaufenden bzw. zeit-seriellen Veränderungen dieser Daten bestimmt die Logik-Steuerschaltung 11 die Geschwindigkeit, Richtung, das Anhalten und das Neustarten eines Antriebsvorgangs der Fokussierungslinse 1. Dann versorgt die Schaltung 11 entsprechend dem Bestimmungsergebnis eine Fokusantriebsschaltung 15 mit einem Steuersignal. Entsprechend dem Steuersignal treibt die Fokusantriebsschaltung 15 den Fokussierungsmotor 16 an, um die Fokussierungslinse 1 zu verschieben.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Figen. 2(a) und 2(b) der Ablauf des Steuervorgangs der Logik-Steuerschaltung 11 folgendermaßen beschrieben: In Fig. 2(a) ist ein Schritt 1 eine Datenberechnungsroutine. In Schritt 1 werden die analogen Ausgangssignale der Objektunterscheidungsfiltereinrichtung 6, der Bandpaßfiltereinrichtung 7 und der Unschärfebreitenerfassungsschaltung 8 für jedes Feld analog/digital (A/D) gewandelt in für eine Fokussierung erforderliche Daten. Noch genauer, der erfaßte Wert der Hochfrequenzkomponente, der der Unschärfebreite des Objektbilds und ihr Unterschiedswert werden jeweils berechnet.
Ein Schritt 2 ist eine Routine, durch die die Funktionsbetriebsart des Ablaufs der Fokussteuerung bestimmt wird und zu einer anwendbaren vorbestimmten Routine verschoben wird. Ein Block 20 ist eine Routine, die als Neustartbetriebsart bezeichnet wird und aus Schritten 3 und 4 besteht. In den Schritten 3 und 4: Die Logik-Steuerschaltung 11 entscheidet, nachdem ein fokussierter Zustand erreicht wurde, ob der Fokussierungsmotor 16 entsprechend Veränderungen in den vorstehend erwähnten Eingangssignalen neu zu starten ist. Danach wird die Betriebsart, wie nachstehend beschrieben wird, entweder in eine Richtung-und-Fokus-Bestimmungsbetriebsart oder eine Zoomstratbetriebsart verschoben. Ein Block 21 besteht aus Schritten 8 und 9 und ist eine Routine, durch die die tatsächliche Geschwindigkeit des Fokussierungsmotors 16 gesteuert und der Fokussierungszustand mit Fuzzy-Logik bestimmt wird. Diese Routine bildet den Kern des Ablaufs einer Fokussteuerung. Diese Routine wird als Folgerungsbetriebsart bezeichnet, deren Einzelheiten im folgenden beschrieben werden.
Ein Block 22, der aus Schritten 12, 13 und 14 besteht, ist die Richtung-und-Fokus-Bestimmungsbetriebsart. Der Ablauf einer Steuerung kommt in diese Betriebsart, wenn der Fokussierungsmotor 16 bestimmt wird, in dem vorstehend erwähnten Neustartbetriebsart-Block 20 neu gestartet zu werden. Wenn die Linse durch disen Block 22 als fokussiert bestimmt wird, wird die Steuerbetriebsart in die Rückfolgerungs- bzw. Interferenzbetriebsart verschoben. Ein Block 23, der aus einem Schritt 18 besteht, wird als die Zoomstartbetriebsart bezeichnet. Dies ist eine Routine, durch die der Fokussierungsmotor 16 in einem Fall neugestartet wird, in dem Neustartbedingungen zum Zeitpunkt eines Zoomens zu einer Fernbildaufnahmeseitenposition erfüllt sind. Der Ablauf, der von dem Neustartbetriebsartblock 20 oder dem Richtung-und-Fokus-Bestimmungsbetriebsartblock 22 kommt, wird dann zum Rückfolgerungsbetriebsartblock 21 verschoben.
Schritte 5 bis 7, 10, 11, 15 bis 17 und 19 sind Routinen, durch die eine anwendbare Steuerbetriebsart entsprechend den Ergebnissen der vorstehend beschriebenen vier Steuerroutinen eingestellt wird.
Ein Schritt 20 ist eine Routine zur tatsächlichen Steuerung des Fokussierungsmotors 16 entsprechend der Geschwindigkeit und der Richtung, die durch die beschriebenen Verfahren bestimmt wurden.
Mit der wie vorstehend beschrieben angeordneten Logik- Steuerschaltung 11 wird der Ablauf der Steuerung wie folgt ausgeführt: In Schritt 1: Die Steuerschaltung 11 nimmt die Daten auf, einschließlich des erfaßten Werts der Hochfrequenzkomponente des Videosignals, dessen der Unschärfebreite des Objektbilds, des Unterschiedswerts der Hochfrequenzkomponenten des Videosignals und des Unterschiedswerts der Unschärfebreitesignale des Objektbilds. In Schritt 2: Die Fokussteuer betriebsart wird erfaßt. Eine auf die Steuerbetriebsart anwendbare Steuerroutine wird ausgewählt.
In einem Fall, in dem die Neustartbetriebsart ausgewählt wird, schreitet der Ablauf zu dem Neustartbetriebsartroutineblock 20 fort. In Schritt 3: Es wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob ein Zoomvorgang im Gange ist. Wenn dem so ist, kommt der Ablauf ohne Bestimmung des Neustarts zu dem Schritt 7. In Schritt 7: Die Steuerbetriebsart wird in der Zoomstartbetriebsart eingestellt, um Zoomen zu erlauben. Nach einer Einstellung der Steuerbetriebsart kommt der Ablauf zu dem Schritt 20, um den Fokussierungsmotor 16 dazu zu veranlassen, angetrieben zu werden.
Weiter schreitet der Ablauf, wenn in Schritt 3 kein Zoomvorgang gefunden wird, zu Schritt 4 vor. In Schritt 4: Es wird eine Überprüfung durchgeführt, um aus Veränderungen in den Eingangssignal- bzw. Eingabedaten herauszufinden, ob der Fokussierungszustand von einem fokussierten Zustand abweicht. Mit anderen Worten, es wird unterschieden zwischen einer Notwendigkeit und einer Nichtnotwendigkeit für einen Neustart des Fokussierungsmotors. Genauer, in einem Fall, in dem der Neustart mit einer in den Eingangssignalbzw. Eingabeinformationen in Schritt 4 gefundenen Veränderung entschieden wird, wird die Steuerbetiebsart in Schritt 5 in die Richtung-und-Fokus-Bestimmungsbetriebsart eingestellt. In dem Richtung-und-Fokus-Bestimmungsbetriebsartblock 22 wird in Schritt 15 eine Zoomstartbetriebsart eingestellt, wenn die Kamera in Schritt 13 als im Vorgang des Zoomens befindlich befunden wird. Dann wird das Zoomstartprogramm 23 ausgeführt. Danach kommt der Ablauf zu dem Schritt 19, um die Fokussierungsbetriebsart durch Fuzzy-Logik einzustellen und auszuführen. Wenn die Kamera in Schritt 13 des Richtung-und-Fokus-Bestimmungsblocks als nicht im Vorgang des Zoomens befindlich befunden wird, kommt der Ablauf zu dem Schritt 14, um zu bestimmen, ob das Bild fokussiert ist. Wenn dem so ist, wird der Richtung-und-Fokus-Bestimmungsvorgang des Blocks 22 wieder durchgeführt. wenn das Bild in Schritt 14 als nicht fokussiert befunden wird, kommt der Ablauf zu dem Schritt 17, um die Fokuserfassungsbetriebsart durch Fuzzy- Logik einzustellen und der Steuerablauf verschiebt sich in diese Betriebsart. Danach wird der Steuervorgang entsprechend dem Steueralgorithmus des Blocks 21 durchgeführt.
In einem Fall, in dem der Fokussierungsmotor bestimmt wird, nicht neu gestartet zu werden, mit keiner in Schritt 4 des Blocks 20 erfaßten Veränderung, kommt der Ablauf zu dem Schritt 6, um die Neustartbetriebsart einzustellen.
Dann wird der Ablauf der Steuerung aus Schritt 3 innerhalb des Blocks 20 ausgeführt, um eine Überprüfung nach einem Zoomvorgang oder keinem Zoomvorgang und auch nach irgendeiner Veränderung in Eingangssignal- bzw. Eingabeinformationen, die nach einem Neustart rufen, durchzuführen. Mit den somit eingestellten und veränderten zahlreichen Betriebsarten kommt der Ablauf zum Schritt 20, um den Fokussierungsmotor 16 innerhalb des Blocks 24 anzutreiben und zu steuern.
Wenn die Steuerbetriebsart in Schritt 2 als in der Fuzzy- Rückfolgerungsbetriebart befindlich befunden wird, schreitet der Ablauf zu dem Fuzzy-Logik-Betriebsartblock 21 fort. Dann in Schritt 8: Eine Antriebsgeschwindigkeit zum Antreiben der Fokussierungslinse 1 zu einem fokussierten Punkt wird eingestellt. Die Fokussierungslinse 1 wird dementsprechend angetrieben. In Schritt 9: Es wird auf einen fokussierten Zustand hin überprüft. Wenn das Bild als fokussiert befunden wird, schreitet der Ablauf zu Schritt 10 fort, um die Neustartbetriebsart einzustellen.
Weiter, wenn das Bild in Schritt 9 als nicht fokussiert befunden wird, schreitet der Ablauf zu Schritt 11 fort, um die Steuerbetriebsart auf die Fuzzy-Logik-Betriebsart einzustellen. Dann wird die Fokussierungslinsenantriebsgeschwindigkeit auf der Grundlage eines durch die Fuzzy- Logik vorhergesagten fokussierten Punkts eingestellt. Der Ablauf kommt dann zu dem Schritt 20, um den Fokussierungsmotor 16 entsprechend anzutreiben und zu steuern.
Nach Erhalt von Daten verschiedener Arten, wenn die Steuerbetriebsart als in der Richtung-und-Fokus-Bestimmungsbetriebsart befindlich befunden wird, kommt der Ablauf zum Schritt 12, um die Fokussierungsmotorneustartrichtung zu bestimmen. Diese Richtung-und-Fokus-Bestimmungsbetriebsart wird in Schritt 5 des Neustartbetriebsartblocks 20 eingestellt. Nachdem in Schritt 12 die Fokussierungsmotorneustartrichtung entschieden wird, kommt der Ablauf zum Schritt 13, um zu bestimmen, ob ein Zoomvorgang im Gang ist. Wenn die Kamera in Schritt 13 als im Zoomvorgang befindlich befunden wird, kommt der Ablauf zum Schritt 15, 15 um eine Verschiebung der Steuerbetriebsart zu der Zoomstartbetriebsart des Blocks 23 zu entscheiden. Weiter, wenn das Bild in Schritt 14 als nicht fokussiert befunden wird, kommt der Ablauf zum Schritt 17, um die Steuerbetriebsart auf die Fokuserfassungsbetriebsart durch die Fuzzy-Logik einzustellen. Der Ablauf kommt zum Block 21, um die Schritte 8 bis 11 auszuführen. Dann kommt der Ablauf zum Block 24, um den Fokussierungsmotor 16 zu steuern.
Wenn das Bild in Schritt 14 als fokussiert befunden wird, kommt der Ablauf zum Schritt 16, um die Richtung-und-Fokus-Bestimmungsbetriebsart beizubehalten. Der Ablauf kommt dann zum Schritt 20, um die Richtung durch Antreiben des Fokussierungsmotors 16 zu bestimmen.
In einem Fall, in dem in Schritt 2 die Steuerbetriebsart auf in die Zoomstartbetriebsart des Blocks eingestellt befunden wird, kommt der Ablauf zum Schritt 18. In Schritt 18: Eine Zoomstartroutine wird durch Antreiben einer Zoomlinse ausgeführt. Folgend auf Schritt 18 schreitet der Ablauf zum Schritt 19 fort, um die Steuerbetriebsart auf die Fuzzy-Rückfolgerungsbetriebsart einzustellen. Der Ablauf kommt dann zu Schritt 20, um den Fokussierungsmotor 16 anzutreiben.
Nachdem jede der Betriebsarten auf die vorstehend beschriebene Weise eingestellt wurde und der Fokussierungsmotor 16 angetrieben wurde, kehrt der Ablauf zum Schritt 1 zurück, um alle Eingangssignal- bzw. Eingabedaten zu erneuern. Dann wird der vorstehend beschriebene Ablauf wiederholt.
Nach dem vorstehend beschriebenen Erhalt der Daten wird eine Steuerbetriebsart bestimmt und in Schritt 2 ausgewählt. Dann kommt der Ablauf zu dem Block 20, 21, 22 oder 23, um die anwendbare Funktionsbetriebsart einzustellen. Danach wird jeder Vorgang innerhalb des anwendbaren Blocks ausgeführt. Dann kommt der Ablauf vom Vorgang jedes Blocks zu dem Fokussierungsmotorantriebssteuerungsblock 24, um den Fokussierungsmotor 16 anzutreiben. Das Flußdiagramm gemäß Fig. 2(a) zeigt in Umrissen die Dateneingangssignale in Schritt 1, den Vorgang der Einstellung der Steuerbetriebsart in Schritt 2 nach dem Erhalt der Dateneingangssignale, Auswahl und Ausführung der Funktionsbetriebsarten zahlreicher Arten in den Schritten 3 bis 19, und eine Fokussierungsmotorantriebssteuerung in Schritt 20. Das Flußdiagramm gemäß Fig. 2(b) faßt nur die konkreten Abläufe des Steuervorgangs zusammen. In Fig. 2(b) sind die mit denselben Schrittzahlen wie in Fig. 2(a) bezeichneten Schritte mit denen aus Fig. 2(a) identisch.
Gemäß Fig. 2(b) wird der automatische Fokussierungsvorgang (AF-Vorgang) nach den Schritten 1 und 2 mit dem gemäß Fig. 2(a) gestarteten Ablauf gesteuert. In Schritt 8 wird der Fokuserfassungsvorgang auf der Grundlage der Fuzzy-Logik durchgeführt. In Schritt 9 wird der Fokuserfassungsvorgang fortlaufen gelassen, bis ein fokussierter Zustand bestimmt wird. Wenn in Schritt 9 der fokussierte Zustand bestimmt wird, kommt der Ablauf zum Schritt 3, um eine überprüfung durchzuführen, um herauszufinden, ob ein Zoomvorgang durchgeführt wird. Wenn dem so ist, kommt der Ablauf zu einem Schritt 23, um den Zoomvorgang auszuführen. Danach kehrt der Ablauf zu der Fuzzy-Logik-Fokussteuerbetriebsart von Schritt 8 zurück. Wenn in Schritt 3 kein Zoomvorgang gefunden wird, schreitet der Ablauf zu Schritt 4 weiter, um zu entscheiden, ob ein Neustart erforderlich ist oder nicht. Wenn der Neustart aufgrund einer Veränderung in den Eingangssignal- bzw. Eingabeinformationen für erforderlich befunden wird, schreitet der Ablauf zum Schritt 12 fort, um die Richtung, in der die Fokussierungslinse anzutreiben ist, entschieden wird. Darauffolgend wird in Schritt 13 wieder eine Überprüfung durchgeführt, um herauszufinden, ob irgendein Zoomvorgang durchgeführt wird. Wenn dem so ist, kommt der Ablauf zum Schritt 23 ohne die Fokussierungslinse sofort anzutreiben und in Schritt 23 wird der Zoomvorgang durchgeführt. Wenn dem nicht so ist, wird erneut eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob das Bild fokussiert ist. Wenn dem so ist, kommt der Ablauf zum Schritt 12, um erneut die Richtung zu entscheiden. Wenn dem nicht so ist, kommt der Ablauf zum Schritt 8, um den Fokus in der Fuzzy-Logik-Fokuserfassungsbetriebsart durch Ansteuerung der Fokussierungslinse in der entschiedenen Richtung anzupassen.
Als nächstes beschreibt das Folgende unter Bezugnahme auf die Figen. 3, 4, 5(a) bis 5(g) und 6 den für den Fokussierungsmotor 16 durchgeführten Steuervorgang gemäß der in Schritt 8 in Fig. 2(a) gezeigten Fuzzy-Logik.
Fig. 3 zeigt den Ablauf einer mit der Fuzzy-Logik durchgeführten Steuerung. Der Schritt 101 gemäß Fig. 3 ist eine Routine zum Erhalt von Daten von zur Bestimmung einer Regel in Schritt 102 zu verwendenden Mitgliedschaftsfunktionen. In Schritt 101: Der erfaßte Wert der Hochfrequenzkomponente des Videosignals, der der Unschärfebreite des Objektbilds und ihre Unterschiedswerte werden auf dieselbe Weise erhalten wie in dem Fall von Schritt 1 gemäß Fig. 2(a).
In den Schritten 102, 103 und 104: Die Fuzzy-Logik wird unter Verwendung dieser Daten gemacht, um schießlich die Geschwindigkeit und Richtung des Fokussierungsmotors zu bestimmen.
Die Fuzzy-Logik ist aufgebaut, wie in Fig. 4 gezeigt. Angenommen, eine Regel ist für einige Daten A und B allgemein eingestellt als "wenn A groß ist und B klein ist, dann ist C mittel", dann wird die Wahrscheinlichkeit Fx der Bedingung, daß Eingangssignal- bzw. Eingabedaten x "groß" sind, zuerst von einer Mitgliedschaftsfunktion erhalten, die für die Daten A definiert ist. Die Wahrscheinlichkeit Fy der Bedingung, daß Eingangssignal- bzw. Eingabedaten y "klein" sind, wird ebenso für die Daten B erhalten. Als nächstes wird die Wahrscheinlichkeit der Bedingung, daß eine Mitgliedschaftsfunktion C, die das Ausgangssignal bzw. die Ausgabe der Regel "mittel" ist, aus den Wahrscheinlichkeitswerten Fx und Fy erhalten, die bereits erhalten wurden.
Genauer, die Regel besitzt die Wahrscheinlichkeitswerte Fx und Fy als ihre Eingangssignale bzw. Eingaben. Daher wird eine Linie, die die Wahrscheinlichkeit, daß die Mitgliedschaftsfunktion C "mittel" ist, komprimiert, wie in Fig. 4 gezeigt, indem der kleinere der Werte Fx und Fy angelegt wird. Dann wird ein Schwerpunkts- oder Flächenschwerpunktswert M eines Bereichs, der durch die externe Figur und die Koordinatenachse der komprimierten Ausgangssignalbzw. Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion C definiert ist, erhalten. Die Geschwindigkeit und Richtung des Fokussierungsmotors 16 werden dann aus der Koordinate x des (Flächen) Schwerpunktwerts M erhalten.
Wiederum gemäß Fig. 3 ist der Schritt 103 eine Routine für die Mitgliedschaftsberechnung, durch die die Wahrscheinlichkeit der Bedingung, daß jedes der Eingangssignal- bzw. Eingabedaten beispielsweise "groß" oder "klein" ist, aus den innerhalb der Logik-Steuerschaltung eingestellten Mitgliedschaftsfunktionen erhalten wird. Der Schritt 102 ist eine Bestimmungsroutine zum Erhalten der logischen Summe oder des logischen Produkts der Wahrscheinlichkeitswerte der Mitgliedschaftsfunktionen. Der Schritt 104 ist ein Ausgangssignalberechnungsschritt, der als eine Routine zur Bestimmung einer Fokussierungsmotorgeschwindigkeit und -richtung durch Erhalten der Wahrscheinlichkeit der Ausgangssignal- bzw. Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion aus der logischen Summe oder dem logischen Produkt von jeder der in Schritt 102 erhaltenen Mitgliedschaftsfunktionen und durch Durchführung einer Flächenschwerpunktsberechnung auf die externe Figur betrachtet werden kann.
Das vorstehend erwähnte Verfahren zur Durchführung einer Bestimmung wurde aus Zweckdienlichkeit beschrieben, um eine einzelne Regel bestehend aus zwei Eingangssignal- bzw. Eingabe-Mitgliedschaftsfunktionen und einer Ausgangssignal- bzw. Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion zu verwenden. Tatsächlich jedoch bestimmt das Ausführungsbeispiel die Geschwindigkeit und Richtung des Fokussierungsmotors 16 unter Verwendung von sechs Eingangssignal- bzw. Eingabe- Mitgliedschaftsfunktionen und einer Ausgangssignal- bzw. Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion, wie in den Figen. 5(a) bis 5(g) gezeigt, und 13 Regeln, wie in Fig.6 gezeigt.
Mit einer so gebildeten Vielzahl von Regeln wird die Ausgangssignal- bzw. Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion in einer externen Figur erhalten, die durch Überlagerung aller externen, nach Beendigung der Bestimmungsvorgänge für alle Bedingungen erhaltenen Formen übereinander erzeugt wird. Dann werden die Fokussierungsmotorgeschwindigkeit und -richtung als Ausgangssignale von dem Flächenschwerpunkt der überlagerten externen Figur erhalten.
Unter den Figen. 5(a) bis 5(g) zeigt Fig. 5(a) die Mitgliedschaftsfunktion des erfaßten Unschärfebreitenwerts ES des Kantenteils des Objektbilds. Sie enthält drei Bereiche S (klein), M (mittel) und B (groß). Die Wahrscheinlichkeit wird für jeden der drei Bereiche bestimmt. Fig. 5(b) zeigt die Mitgliedschaftsfunktion des Unterschiedwerts, d.h. ein Veränderungsausmaß, des Unschärfebreitenwerts ES. Sie enthält Funktionen NB und PB, die jeweils die Wahrscheinlichkeit anzeigen, daß der Unterschiedswert in der negativen Richtung und in der positiven Richtung groß ist, und Funktionen NS und PS, die jeweils die Wahrscheinlichkeit anzeigen, daß der Unterschiedswert in der negativen Richtung und der positiven Richtung klein ist. Eine Mitgliedschaftsfunktion Z0 zeigt die Wahrscheinlichkeit einer Anwesenheit in der Nachbarschaft eines Nullpunkts an.
Fig. 5(c) zeigt die Mitgliedschaftsfunktion des erfaßten Werts FV der Hochfrequenzkomponente des Videosignals. Die Wahrscheinlichkeit innerhalb jedes Bereichs wird für die zwei Funktionen 5 (klein) und B (groß) bestimmt. Fig. 5(d) zeigt die Mitgliedchaftsfunktion zum Erhalten des Unterschiedwerts des erfaßten Werts FV der Hochfrequenzkomponente, d.h. eines Veränderungszustands der Komponente. Wie in dem Fall gemäß Fig. 5(b) wird der Unterschiedswert durch Funktionen geschätzt bzw. bestimmt, die die Wahrscheinlichkeit von jedem der Bereiche NB, NS, ZO, PS und PB anzeigen.
Fig. 5(e) zeigt die Mitgliedschaftsfunktion eines Werts PFMS, der der Länge einer Verzögerungszeit nachdem eine Anweisung zur umgekehrten Drehung des Fokussierungsmotors erteilt wurde und bevor das Ergebnis der Anweisung erhalten wird entspricht. Der Wert wird für jeden der drei Bereiche einschließlich eines negativen Bereichs N, eines positiven Bereichs P und eines Bereichs Z0, der in der Nachbarschaft eines Nullpunkts liegt, geschätzt bzw. bestimmt. Fig. 5(f) zeigt die Mitgliedschaftsfunktion der Drehrichtung FMDIR des Fokussierungsmotors. Wie im Fall gemäß Fig. 5(e) wird die Wahrscheinlichkeit der Drehrichtung für jeden der drei Bereiche einschließlich eines negativen Bereichs N, eines Bereichs Z0, der in der Nachbarschaft eines Nullpunkts liegt, und eines positiven Bereichs P geschätzt bzw. bestimmt.
Fig. 5(g) zeigt die Mitglieschaftsfunktion der Geschwindigkeit FMS des Fokussierungsmotors 16, die als ein Ausgangssignal bzw. eine Ausgabe erhalten werden soll. Drei Geschwindigkeitsbereiche werden in der negativen Richtung N einschließlich eines Bereichs NB (negativ groß), eines Bereichs NM (negativ mittel) und eines Bereichs NS (negativ klein) eingestellt. Drei Geschwindigkeitsbereiche werden in der positiven Richtung P einschließlich eines Bereichs PB (positiv groß), eines Bereichs PM (positiv mittel) und eines Bereichs PS (positiv klein) eingestellt. Ein anderer Bereich Z0 wird in der Nachbarschaft eines Nullpunkts eingestellt. Die Wahrscheinlichkeit jedes dieser Bereiche wird entsprechend erhalten.
Für die sechs Mitgliedschaftsfunktionen und die eine Ausgangssignal- bzw. Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion, die wie vorstehend erwähnt eingestellt sind, werden die Wahrscheinlichkeitsraten von Bedingungen für die Fokussierungsmotorgeschwindigkeit FMS entsprechend 13 in Fig. 6 gezeigten Regeln eingestellt. Dann werden durch die Mitgliedschaftsfunktionen erhaltenen Wahrscheinlichkeitsdaten mit der in Fig. 5(g) gezeigten Ausgangssignal- bzw. Ausgabe Mitgliedschaftsfunktion zusammengestellt und verglichen. Eine Figur wird durch die mittels der vorstehend erwähnten Mitgliedschaftsfunktionen erhaltenen Wahrscheinlichkeitswerte eingestellt. Eine Flächenschwerpunktsposition der Figur wird wie in Fig. 5(g) gezeigt erhalten. Dann wird der Fokussierungsmotor entsprechend der Fokussierungsmotorgeschwindigkeit FMS angetrieben, die der so erhaltenen Flächenschwerpunktsposition entspricht. Mit anderen Worten, die Steuerschaltung erhält die Daten zahlreicher Arten einschließlich den vier Eingangssignal- bzw. Eingabedaten des erfaßten Werts und des Unterschiedwerts der Hochfrequenzkomponente des Videosignals und derer der Unschärfebreite des Objektbilds, die Daten der gegenwärtigen Antriebsrichtung des Fokussierungsmotors und die der Verzögerungszeit bei umgekehrter Drehung des Motors. Dann werden die Berechnungs- bzw. Schätzungswerte des Regeln, die unter den 13 Regeln gemäß Fig. 6 auf diese Daten anwendbar sind, jeweils aus den in den Figen. 5(a) bis 5(f) gezeigten Mitgliedschaftsfunktionen erhalten. Dann werden zuletzt diese Schätzungs- bzw. Berechnungswerte mit der Ausgangs-Mitgliedschaftsfunktion gemäß Fig. 5(g) kombiniert. In dem Berechnungsvorgang wird das UND eines durch diese Schätzungs- bzw. Berechungswerte definierten Bereichs, mit den für die anwendbaren Regeln erhaltenen Schätzungs- bzw. Berechnungswerten auf dieselbe Weise wie im Fall gemäß Fig. 4 kombiniert mit der Mitgliedschaftsfunktion gemäß Fig. 5(g), erhalten, um eine endgültige Figur zu erhalten. Dann wird ein Wert, der auf der Abszissenachse entsprechend der Flächenschwerpunktsposition dieser Figur erhalten wurde, als die Fokussierungsgeschwindigkeit ausgewählt. Der Fokussierungsmotor wird mit dieser Geschwindigkeit angetrieben.
Wie aus der Ausgangs-Mitgliedschaftsfunktion gemäß Fig. 5(g) offensichtlich, stellt ihr Mittelpunkt eine Nullgeschwindigkeit, d.h. einen fokussierten Punkt, dar. Die Geschwindigkeiten in den positiven und negativen Richtungen werden auf den rechten und linken Seiten dieses fokussierten Punkts 0 definiert. Die Geschwindigkeit nimmt demgemäß zu, so wie der Geschwindigkeitswertpunkt weiter vom fokussierten Punkt an eine Seite davon abweicht.
Anders als bei der herkömmlichen binären Steuerung ist das Ausführungsbeispiel aufgebaut, um alle mit den Mitgliedschaftsfunktionen in Bezug auf die eingestellten Bedingungen berechneten Wahrscheinlichkeitsdaten in Betracht zu ziehen und ein Schwerpunktsausgangssignal bzw- eine -ausgabe durch Zuweisung von Gewicht zu diesen Daten zu erhalten. Diese Anordnung ermöglicht dem Ausführungsbeispiel, eine angenehme Fokussierungsmotorsteuerung auf die am meisten passende Weise für irgendwelche veränderte Bedingungen durchzuführen. Das Vorstehende beschreibt ein Beispiel für eine durch Verwendung von Fuzzy-Logik durchgeführte Fokussierungsmotorsteuerung. Im Fall des beschriebenen Beispiels werden die Mitgliedschaftsfunktionen fest voreingestellt.
Jedoch ist es bekannt, daß der dynamische Bereich der von dem Ausführungbeispiel verwendeten Hochfrequenzsignalkomponente manchmal abhängig von dem aufzunehmenden Objekt bedeutend schwankt. Weiter wird das Bildunschärfebreitensignal zum Zweck der Eliminierung irgendeines gegenteiligen Effekts auf den Kontrast des Objekts normiert. Tatsächlich jedoch tendiert das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N-Verhältnis) des normierten Unschärfebereitensignals dazu, durch einen Zustand niedrigen Kontrasts des Objekts verschlechtert zu werden. Unter einer derartigen Bedingung schwankt durch den gegenteiligen Effekt von Rauschen auch sein dynamischer Bereich. Mit anderen Worten, der dynamische Bereich nimmt ab, wenn der Objektkontrast niedrig ist, und nimmt zu, wenn er hoch ist. Daher könnte mit den fest voreingestellten Mitgliedschaftsfunktionen der Wahrscheinlichkeitsbestimmungsvorgang für einige Objekte ungeeignet sein, auch obwohl er für andere Ojekte geeignet ist.
Um dieses Problem zu lösen, verwendet das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel daher die Objektunterscheidungsfiltereinrichtung 6, wie in Fig. 1 gezeigt. Das Ausmaß des Kontrasts des Objekts wird durch die Filtereinrichtung 6 erfaßt. Die Eingabe-Mitgliedschaftsfunktionen werden entsprechend dem erfaßten Ausmaß des Kontrasts variabel eingestellt. Daher wird der Fokussierungsmotor immer unter Verwendung von optimalen Eingabe-Mitgliedschaftsfunktionen gesteuert. Die weiteren Einzelheiten davon werden wie folgt beschrieben:
Fig. 7 zeigt in einem Flußdiagramm den Ablauf der mit Fuzzy-Logik durchgeführten Fokussierungsmotorsteuerung&sub4; Schritte 201 bis 204 sind angeordnet, um Routinen ähnlich denen der Schritte 101 bis 104 gemäß Fig. 3 ausgeführt. In diesem Fall wird ein Schritt 205 zu diesen Schritten hinzugefügt. In Schritt 205 wird das Ausgangssignal bzw. die Ausgabe der Objektunterscheidungsfiltereinrichtung 6 beobachtet und bestimmt. Die Logik-Steuerschaltung 11 erhält das Bestimmungsergebnis über die Gatterschaltung 9 und die Spitzenwerterfassungsschaltung 100 Das Ausgangssignal bzw. die Ausgabe der Filtereinrichtung 6, das bzw. die dem Kontrast des Objekts entspricht, wird somit erfaßt. Wenn der Wert des Ausgangssignals bzw. der Ausgabe niedriger als ein Schwellenwert ist, wird bestimmt, daß das Objekt einen niedrigen Kontrast besitzt. In diesem Beispiel werden, wie durch Pfeilzeichen in Fig. 8(a) gezeigt, die Bereiche der Mitgliedschaftsfunktionen für den Unschärfebreitenerfassungswert ES und den Hochfrequenzkomponentenwert FV zu ihren "kleinen" Seiten hin derart verschoben, daß die Wahrscheinlichkeit einer Bestimmung jedes erfaßten Werts als so groß wie möglich gegeben ist. Dies ermöglicht dem System, den Zustand des Objekts genau zu erfassen, so daß die Antriebsgeschwindigkeit des Fokussierungsmotors ohne Beeinflussung der Erfassungsgenauigkeit durch den Zustand des Objekts mit niedrigem Kontrast genau eingestellt werden kann.
Wenn das Ausgangssignal bzw. die Ausgabe der Objektunterscheidungsfiltereinrichtung 6 über dem Schwellenwert liegt, wird bestimmt, daß das Objekt hohen Kontrast besitzt. In diesem Beispiel werden, wie durch Pfeile in Fig. 8(b) gezeigt, die Bereiche der Mitgliedschaftsfunktionen für den Unschärfebreitenerfassungswert ES und den Hochfrequenzkomponentenwert FV zu ihren "großen" Seiten hin derart verschoben, daß die Wahrscheinlichkeit, daß jeder erfaßte Wert als so klein wie möglich bestimmt wird, erhöht wird. Dadurch kann der Fokussierungszustand davor bewahrt werden, aufgrund einem hohen Lichtdichte- bzw. Helligkeitszustand des Objekts fehlerhaft bestimmt zu werden. Weiter werden in einem Fall, in dem bestimmt wurde, daß das Objekt ein einfaches Objekt ist, die Mitgliedschaftsfunktionen in mittleren Bereichen eingestellt, wie durch gestrichelte Linien in den Figen. 8(a) und 8(b) gezeigt.
Die Verwendung von Fuzzy-Logik ist zur Steuerung einschließlich derartiger Mehrdeutigkeiten, die durch die binäre Notation kaum ausgedrückt werden können, vorteilhaft. Jedoch verliert der Datenberechnungsvorgang in Fällen, in denen die erfaßten Daten dazu tendieren, durch verschiedene Bedingungen verändert zu werden, seine Zuverlässigkeit und der intrinsische Vorteil von Fuzzy-Rückfolgerung ist kaum erreichbar. Dahingegen löst diese Erfindung dieses Problem durch variable Einstellung der Mitgliedschaftsfunktionen gemäß dem Kontrast des Objekts. Erfindungsgemäß kann daher die Steuerung mit der Natürlichkeit der Fuzzy-Logik erreicht werden.
Mit den als entsprechend dem Ausmaß des Kontrasts des Objekts veränderbar aufgebauten Eingabe-Mitgliedschaftsfunktionen bei der Steuerung des Fokussierungsmotors mit der Fuzzy-Logik, wie vorstehend beschrieben, kann der Fokussierungsmotor immer unabhängig von der Bedingung des Objekts auf optimale Weise gesteuert werden. Das vorteilhafte Merkmal der Fuzzy-Logik-Steuerung kann bei der Fokussierung vollständig erreicht werden.
Im Fall des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungbeispiels werden die Eingabe-Mitgliedschaftsfunktionen entsprechend dem Erfassungsergebnis der Bedingung des aufzunehmenden Objekts korrigiert. Jedoch ist die Erfindung nicht auf einen derartigen Aufbau beschränkt. Der Aufbau kann verändert werden, um die Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion anstelle einer Korrektur der Eingabe-Mitgliedschaftsfunktionen zu korrigieren. Diese Veränderung ist in den Figen. 9 und 10 gezeigt.
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung des Steuervorgangs eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels Fig. 10 zeigt als Beispiel einen auf die Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion angewendeten Korrekturvorgang.
In Fig.9 zeigen Schritte 301 bis 305 einen dem in Fig. 7 gezeigten Ablauf ähnlichen Ablauf. Jedoch unterscheidet sich ein Schritt 305 von dem Ablauf gemäß Fig. 7. In Fig. 7 ist ein Berechnungsschritt (205) zur Steuerung der Berechnung von Mitgliedschaftsfunktionen bei der Bestimmung der Bedingungen der Werte ES und FV ausgebildet. Dahingegen ist im Fall von Fig. 9 der Schritt 305 zur Steuerung einer Ausgangssignal- bzw. Ausgabeberechnung der Fokussierungsmotorantriebsgeschwindigkeit FMS ausgebildet.
In einem Fall, in dem durch einen Unterscheidungsvorgang bestimmt wird, daß das Objekt niedrigen Kontrast besitzt, wird die Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion derart verschoben, daß die Wahrscheinlichkeit einer Verringerung der Motorgeschwindigkeit, wie durch Pfeilkennzeichen in Fig. 10(a) gezeigt, zunimmt. Mit anderen Worten, die Geschwindigkeitssteuer-Mitgliedschaftsfunktion, die als ein Ausgangssignal bzw. eine Ausgabe verwendet wird, wird gegen einen Nullgeschwindigkeitspunkt konvergiert, der in der Mitte der Zeichnung angezeigt ist. Dies verschiebt den durch die Schwerpunktsberechnung erhaltenen Geschwindigkeitseinstellwert zur Nullgeschwindigkeit des Mittelpunkts hin, d.h. der Einstellwert wird zu einem niedrigeren Geschwindigkeitswert hin verschoben.
Wenn bestimmt wird, daß das Objekt hohen Kontrast besitzt, wird die Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion derart verschoben, daß die Wahrscheinlichkeit einer Vergrößerung der Motorgeschwindigkeit, wie durch Pfeilkennzeichen in Fig. 10(b) gezeigt, erhöht wird. Mit anderen Worten, die die Geschwindigkeit anzeigende Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion wird auf beiden Seiten zu höheren Geschwindigkeitspunkten hin verschoben. Der durch Schwerpunktberechnung erhaltene Einstellwert der Geschwindigkeit wird somit zu einem höheren Geschwindigkeitswert hin verschoben.
Dadurch kann der Fokussierungsvorgang immer bei einer geeigneten Antriebsgeschwindigkeit für ein Objekt mit niedrigem Kontrast, das eine frühe Verlangsamung des Fokussierungsmotors verlangt, und auch für ein Objekt mit hohem Kontrast, bei dem der Fokussierungsmotor so schnell wie möglich bewegt werden muß, erreicht werden.
Weiter ist es möglich, die Regeln anstelle einer Veränderung der Mitgliedschaftsfunktionen zu verändern. Genauer, die Bedingungen für die Mitgliedschaftsfunktionen des erfaßten Unschärfebreitenwerts und des Hochfrequenzkomponentenwerts werden für ein Objekt mit niedrigem Kontrast verändert und erniedrigt, wie folgt: Die Bezeichnung "groß" der Bedingungen wird in "mittel" und die Bezeichnung "mittel" in die Bezeichnung "klein" verändert. Der Ausgabe- Mitgliedschaftsbestimmungspunkt wird auch um eine Stufe zu einem langsameren Punkt hin verschoben. Dadurch wird die Geschwindigkeit des Fokussierungsmotors auf einer niedrigeren Geschwindigkeit gehalten, um ein Überschwingen zu verhindern. Andererseits werden im Fall eines Objekts mit hohem Kontrast die Bedingungen für die Mitgliedschaftsfunktionen des erfaßten Unschärfebreitenwerts und des Hochfrequenzkomponentenwerts wie folgt verändert und erhöht: Die Bezeichnung "klein" wird in "mittel" und die Bezeichung "mittel" in "groß" verändert. Der Ausgabe-Mitgliedschaftsbestimmungspunkt wird um eine Stufe erhöht. Dadurch wird die Geschwindigkeit der sogenannten "Hügel- Erklimmungs"- bzw. "Hill-Climbing"-Steuerung zum Zweck der Verhinderung eines derartigen fehlerhaften Vorgangs, daß die Fokussierungslinse anhält, bevor der fokussierte Punkt erreicht ist, so weit wie möglich erhöht.
Im Fall der beschriebenen Ausführungsbeispiele werden entweder der erfaßte Wert der Hochfrequenzkomponente und der der Unschärfebreite oder die Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion der Geschwindigkeit des Fokussierungsmotors als entsprechend dem Kontrast des Objektbilds veränderbar aufgebaut. Jedoch kann die Feinheit und Genauigkeit der Steuerung durch variable Einstellung der Mitgliedschaftsfunktion irgendeines anderen Elements, dessen Kennlinie sich auffallend mit stattfindenden Änderungen in Umgebungsbedingungen verändert, erweitert werden.
Das erfindungsgemäße automatische Fokussierungssystem ist aufgebaut, um die Eingabe-Mitgliedschaftsfunktionen entsprechend dem Ausmaß des Kontrasts des Objekts durch Steuerung des Fokussierungsmotors durch Fuzzy-Logik zu verändern. Dieser Aufbau ermöglicht dem System, den Fokussierungsmotor immer geeignet zu steuern. Daher kann der Fokussierungsvorgang des Systems komfortabel ausgeführt werden, wobei der vorteilhafte Effekt der Fuzzy-Logik vollkomen erreicht wird.
Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße System verwendet die Fuzzy-Logik zur Fokusanpaßsteuerung, die mit derartigen Mehrdeutigkeiten, die eine Bestimmung eines Fokussierungszustands entsprechend im Zustand des aufzunehmenden Objekts stattfindenden Veränderungen beeinflussen, zurecht kommt. Zusätzlich kann das System Fokussierungssteuerungs informationen durch Veränderung der Fokusbestimmungsinformationen entsprechend einer im Zustand des Objekts auftretender Veränderung, auch wenn die Veränderung den Bereich der Bestimmungsbedingungen überschreitet, genau bestimmt bzw. geschätzt werden. Daher kann das Steuersystem, das Fuzzy-Logik für die Steuerung, die mit Mehrdeutigkeiten zurecht kommt, nutzbar macht, die Steuerung mit derartiger Natürlichkeit erreichen&sub1; die ein intrisicher Vorteil der Fuzzy-Logik ist.

Claims

1. Automatische Fokussierungsvorrichtung mit:

einer Fokussierungseinrichtung (1),

einer Bildaufnahmeeinrichtung (3), die zum Empfang eines Bilds über die Fokussierungseinrichtung (1) angeordnet ist, und

einer Erfassungseinrichtung (6, 7, 8) zur Erfassung eines Fokussignalparameters, der den Zustand der Fokussierungseinrichtung aus von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Bildsignalen anzeigt,

gekennzeichnet durch

eine Fuzzy-Logik-Berechnungeinrichtung (11) zur Durchführung einer Fokuserfassung unter Verwendung von Fuzzy-Logik mittels Zuordnen des Fokussignalparameters zur einer vorbestimmten Mitgliedschaftsfunktion auf der Grundlage einer vorbestimmten Regel, um ein Fokussteuersignal zu erzeugen, und zur Veränderung der Mitgliedschaftsfunktion gemäß dem Kontrast des empfangenen Bilds, und

eine Fokussierungsanpaßeinrichtung (15, 16) zur Steuerung der Fokussierungseinrichtung, um einem fokussierten Zustand entsprechend dem Fokussignal beizubehalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokussignalparameter Informationen über eine Hochfrequenzkomponente und eine Randkomponente in dem von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Signal enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokussignalparameter weiterhin Informationen über Veränderungen der Hochfrequenzkomponente und der Randkomponente relativ zur Zeit enthält.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungseinrichtung eine Fokussierungslinse (1) aufweist und die Berechnungseinrichtung Parameter über Informationen hinsichtlich der vorigen Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Linse speichert.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Mitgliedschaftsfunktionen eine Eingabe-Mitgliedschaftsfunktion und eine Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion enthält und die Berechnungseinrichtung die Geschwindigkeit berechnet, mit der die Fokussierungsanpaßeinrichtung unter Verwendung der Vielzahl von Mitgliedschaftsfunktionen verändert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die Mitgliedschaftsfunktionen verändert, daß ein Schätzungswert des Fokussignalparameters erhäht wird, wenn der Kontrast der Bildaufnahmesignals niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.

7. Videokamera mit

einer Fokussierungslinse (1),

einer Bildaufnahmeeinrichtung (3) zur Umwandlung eines optischen Bilds von der Linse in ein Bildaufnahmesignal, und

einer Extraktionseinrichtung (6, 7, 8) zur Extraktion einer Vielzahl von Parametern, die sich entsprechend dem Fokussierungszustand der Bildaufnahmesignale verändern, gekennzeichnet durch

eine Fuzzy-Logik-Berechnungseinrichtung (11) zur Durchführung einer Fuzzy-Logik-Berechnung mittels Zusammenstellen der von der Extraktionseinrichtung extrahierten Vielzahl von Parametern, von Informationen über Veränderungen der Vielzahl von Parametern relativ zur Zeit und von Informationen über die Bewegungsrichtung der Fokussierungslinse mit einer vorbestimmten Mitgliedschaftsfunktion auf der Grundlage einer vorbestimmten Regel, um ein Steuersignal auszugeben, wobei die Mitgliedschaftsfunktion entsprechend dem Kontrast des empfangenen Bilds verändert wird, und

eine Fokussierungsanpaßeinrichtung (15, 16) zur Ansteuerung der Fokussierungslinse zu einem fokussierten Zustand auf der Grundlage des Steuersignals.

8. Kamera nach Anspruch 71 dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussignalparameter Informationen über eine Hochfrequenzkomponente und eine Randkomponente des Bildaufnahmesignals enthalten.

9. Kamera nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal die Bewegungsgeschwindigkeit und -richtung der Fokussierungslinse steuert.

10. Kamera nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitgliedschaftsfunktionen eine Eingabe-Mitgliedschaftsfunktion und eine Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktion enthalten, und

die Berechnungseinrichtung die Geschwindigkeit der Fokussierungsanpassung unter Verwendung der Eingabe- und Ausgabe-Mitgliedschaftsfunktionen berechnet

11. Kamera nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die Mitgliedschaftsfunktionen verändert, um die Ansteuerungsgeschwindigkeit der Fokussierungslinse zu erhöhen, wenn der Kontrast des Bildaufnahmesignals niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.