DE69319794T2

DE69319794T2 - Autofokus-Vorrichtung

Info

Publication number: DE69319794T2
Application number: DE69319794T
Authority: DE
Inventors: Reiko Shinagawa-Ku Tokyo 141 Torii
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: DE69319794D1; JPH05336429A; US5982430A; EP0572163A2; EP0572163A3; EP0572163B1; JP3298146B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Autofokus-Vorrichtung des Typs, bei dem ein Autofokus- Meßwert aus Kontrastkomponenten eines Videosignals erhalten wird.
Bei einer herkömmlichen Autofokus-Vorrichtung, die Teil eines Bild- Verarbeitungssystems ist, wird ein Autofokus-Vorgang durch Einstellen einer Fokussierungslinse derart ausgeführt, daß ein aus Kontrastkomponenten eines Videosignals erhaltener Autofokus-Meßwert maximiert wird. Dies basiert auf dem Konzept, daß ein korrekter Fokus erreicht ist, wenn die Hochfrequenzkomponenten des Videosignals maximal sind. Insbesondere werden, wie in Figur 1 der beiliegenden Zeichnung gezeigt ist, Richtung und Geschwindigkeit der Einstellung auf Basis des Vorzeichens und der Größe der Änderung Δy des Autofokus-Meßwerts gesteuert, die sich ergibt, wenn die Fokussierungslinse durch eine sehr kleine Verschiebung Δx eingestellt wird.
Figur 2 der beiliegenden Zeichnungen zeigt eine herkömmliche Schaltung zur Erzeugung eines Autofokus-Meßwertes. Wie in Figur 2 gezeigt ist, wird ein Digitalvideosignal Y an einem Eingangsanschluß 1 erhalten und durch einen Hochpaßfilter (HPF) 2 in seiner Bandbreite beschränkt. Das bandbreitenbeschränkte Ausgangssignal von dem HPF 2 wird durch eine Absolutwert (ABS)- Schaltung 3 in ein Absolutwertsignal umgewandelt, das Kontrastkomponenten des Videosignals angibt. Das von der ABS-Schaltung 3 ausgegebene Signal wird einer Erfassungseinheit 4 zugeführt, die einen Autofokus-Meßwert EST auf Basis des Absolutwertsignals auf Basis eines der verschiedenen herkömmlichen Ansätze erzeugt, die unten beschrieben werden. Der resultierende Autofokus-Meßwert EST wird dann von einem Ausgangsanschluß 5 ausgegeben.
Bei der Beschreibung der Art und Weise, wie der Autofokus-Meßwert EST gemäß den erwähnten herkömmlichen Ansätzen erhalten wird, repräsentieren diese Komponenten S1,1 -- S1,k2; S2,1 -- S2.k2; ...; Sk1,1 -- Sk1,k2 die Absolutwert (Kontrastkomponenten)- Signale, die von der ABS-Schaltung 3 in Abhängigkeit von einem Vollbild (später als Bereichssucherbild bezeichnet) aufgefunden wird, das Teil eines Teilbildes oder Vollbildes des Videosignals ist, von dem der Autofokus-Meßwert EST zu erhalten ist.
Ein herkömmlicher Ansatz, der bekannt ist als ein "Integrationssystem", wird zunächst erläutert. Bei diesem System, das als Stand der Technik in der japanischen Patentanmeldung JP-A-3 261 277 entsprechend der US 5,126,849 beschrieben ist, die nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht ist), werden, wie in der folgenden Gleichung (1) gezeigt ist, alle der Signale S1,1 bis Sk1,k2 in der Erfassungseinheit 4 addiert und die resultierende Summe als Autofokus-Meßwert EST (siehe Figur 3A) zur Verfügung gestellt.
Dann wird ein sogenanntes Horizontalzeilen (H-Zeilen)-Scheitelwerthaltesystem beschrieben. Bei diesem System (wie in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung der JP-A-3 261 277 beschrieben) wird, wie in der folgenden Gleichung (2) gezeigt ist, ein Maximalwert jeder Zeile von Signalen (S1,1 -- S1,k2), (S2,1 -- S2,k2), ..., (Skl.1 -- Sk1, k2) erzeugt. Die Zeilenmaximalwerte werden summiert und das Resultat als Autofokus Meßwert EST (siehe Figur 3B) zur Verfügung gestellt.
Als nächstes wird ein drittes herkömmliches System, das als Vertikalscheitelwert (V-Scheitelwert)-Haltesystem bekannt ist, beschrieben. Bei diesem System wird, wie in der folgenden Gleichung (3) gezeigt ist, das Maximum all der Signale S1,1 -- Sk1,k2 durch die Erfassungseinheit 4 erfaßt und als Autofokus-Meßwert EST (siehe Figur 3C) zur Verfügung gestellt.
Alle diese herkömmlichen Systeme leiden unter Nachteilen. Ein gemäß dem Integrations- oder H-Zeilen-Scheitelwert-Haltesystem gewonnener Autofokus-Meßwert wird durch Rauschen nicht wesentlich beeinflußt, tendiert jedoch dazu, durch ein innerhalb der durch das Videosignal präsentierten Szene bewegtes Objekt beeinträchtigt zu werden. Umgekehrt wird ein durch das V-Scheitelwert-Haltesystem erhaltener Autofokus-Meßwert durch bewegte Objekte innerhalb der Szene des Videosignals nicht wesentlich beeinträchtigt, tendiert jedoch dazu, durch Rauschen beeinflußt zu werden.
Geht man weiter zu einem anderen Aspekt der herkömmlichen Ansätze zur Erzeugung eines Autofokus-Meßwertes, wird wiederum Bezug genommen auf die in Figur 1 gezeigte Kurve, die Änderungen des Autofokus-Meßwertes in Abhängigkeit von Änderungen der Position der Fokussierungslinse repräsentiert. Um einen zufriedenstellenden Autofokus-Betrieb auszuführen, muß die Basis dieser Kurve geneigt sein. Zu diesem Zweck ist der HPF 2 (Figur 2) erforderlich, um eine niedrige Abschneidefrequenz zu haben, so daß dessen Ausgangssignal soviel wie möglich andere Komponenten als Gleichstrom (DC) enthält.
Je niedriger jedoch die Abschneidefrequenz des HPF 2 ist, desto länger ist die Zeitperiode wänrend derer eine Signaländerung an einem bestimmten Zeitpunkt das Ausgangssignal des HPF weiterhin beeinflußt. Die Figuren 4A und 4B der beiliegenden Zeichnungen zeigen die Stufenantwort bzw. die Frequenzcharakteristik von Ausführungsbeispielen des HPF 2 in Abhängigkeiten von Veränderungen von dessen Übertragungscharakteristik (1-D)/(1-kD). Es wird deutlich werden, daß wenn der Parameter k erhöht wird, die Abschneidefrequenz abnimmt, jedoch die Ansprechperiode auf eine Signalstufe (Signalfianke) zunimmt.
Andere Probleme mit herkömmlichen Autofokus-Systemen treten auf, wenn eine Kante eines Objektes nahe der linken Seite des Bereiches des Sucher-Bildes vorhanden ist oder wenn die Anstiegsflanke nach einem Horizontalaustastintervall (d. h. im Schwarzpegel) das Ausgangssignal des HPF 2 beeinflußt. Figur 5A der beiliegenden Zeichnungen zeigt das Eingangsvideosignal Y und Figur 5B der beiliegenden Zeichnungen zeigt das entsprechende Ausgangssignal von dem HPF 2 wänrend der Periode, wänrend der das Bereichssucherbild durch die Anstiegsflanke FLANKE beeinflußt ist, die der Horizontalaustastperiode folgt.
Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Autofokus-Systeme wird unter Bezugnahme auf das in Figur 6 der beiliegenden Zeichnungen gezeigte Flußdiagramm erläutert, das ein bekanntes Verfahren zur Bestimmung, ob ein Autofokus-Vorgang ausgeführt werden soll, illustriert.
Es sei angemerkt, daß die hier beschriebenen Autofokus-Vorgänge bezüglich sich mit Echtzeit bewegenden Bildern, nicht Standbildern ausgeführt werden. Wenn eine Änderung in dem Autofokus-Meßwert auftritt, ist es daher notwendig, zwischen zwei verschiedenen Fällen zu unterscheiden: (1) ein Objekt innerhalb der Szene hat sich bewegt, die Szene als Ganze ist jedoch ungeändert; und (2) die gesamte Szene hat sich geändert. In dem zweiten Fall muß ein gesamter Autofokus-Vorgang ausgeführt werden, in dem ersten Fall sollte lediglich eine Feineinstellung gemacht werden, da andernfalls das Bild instabil würde.
Am Beginn der in Figur 6 gezeigten Routine wird in Schritt 31 bestimmt, ob sich der Autofokus-Meßwert von dem Wert des vorhergehenden Teilbildes geändert hat oder nicht. Wenn ja, dann geht die Routine weiter zu Schritt 32, in dem ein Teilbildzählwert t zu einem Ursprungswert t0 (beispielsweise t0 = 20) gesetzt wird.
Schritt 32 folgt Schritt 33, in dem bestimmt wird, ob der Autofokus-Meßwert für das nächste Teilbild sich geändert hat. Wenn nicht, kehrt die Routine zurück zu Schritt 31. Andernfalls folgt dem Schritt 33 der Schritt 34, in dem der Teilbildzähler t dekrementiert wird. Nach Schritt 34 folgt Schritt 35, in dem bestimmt wird, ob der Teilwertzähler t auf 0 dekrementiert wurde. Wenn nicht, kehrt die Routine zurück zu Schritt 31. Andernfalls, d. h. wenn sich der Autofokus-Meßwert für eine aufeinanderfolgende Anzahl von Teilbildern gleich t0 geändert hat, dann wird bestimmt, daß ein Autofokus-Vorgang ausgeführt werden soll (Schritt 36).
Es ist ein Nachteil dieses bekannten Entscheidungsprozesses, daß der Start des Autofokus-Vorgangs für eine relativ lange Zeit, d. h. 20 Teilbilder, nach einer Änderung der Szene nicht auftritt. Wenn jedoch die Anzahl der Teilbilder t0 verringert wird, tritt es häufig auf, daß die Bewegung eines Objektes innerhalb der Szene fälschlicherweise für eine Änderung der Szene gehalten wird, was in solchen Problemen wie einem instabilen Bild resultiert.
Erfindungsgemaß wird eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Autofokus-Meßwertes zur Verwendung bei Ausführungen eines Autofokus-Betriebes auf Basis von Hochfrequenzkomponenten eines Videosignals vorgeschlagen, aufweisend:
eine Zeilenmaximumeinrichtung zum aufeinanderfolgenden Empfang von Horizontalzeilen des Videosignals und Erzeugung jeweiliger Maximalwerte der Hochfrequenzkomponenten der empfangenen Zeilen des Videosignals; gekennzeichnet durch eine Tiefpaß-Vertikalfiltereinrichtung zum Empfang und zur Tiefpaß-Vertikalfilterung der durch die Zeilenmaximumeinrichtung erzeugten Maximalwerte über eine Gruppe von Zeilen zur Bildung eines Teils eines Vollbildes zur Erzeugung eines vertikalgefilterten Ausgangssignals; und
eine Maximumhalteeinrichtung (Scheitelwerthalteeinrichtung) zur Ausgabe eines durch die Tiefpaßfiltereinrichtung erzeugten vertikalgefilterten Ausgangssignals als der Autofokus-Meßwert.
Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Autofokus-Meßwert auf eine Weise ähnlich zu dem V-Scheitelwert-Haltesystem erhalten wird, beeinflußt ein sich innerhalb des durch das Videosignal repräsentierten Szene bewegendes Objekt den resultierenden Autofokus-Meßwert nicht wesentlich. Da ferner die jeweiligen Zeilenmaximalwerte vertikal tiefpaßgefiltert sind und die Maximalwerte der resultierenden Mittelwerte als der Autofokus-Meßwert verwendet werden, ist der Einfluß von Rauschen auf diesen Wert verringert.
Gemaß bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ausführung eines automatischen Fokus-Betriebes auf Basis von Hochfrequenzkomponenten eines Videosignals vorgeschlagen, aufweisend:
eine Einrichtung zur Erfassung eines Maximalwertes von Hochfrequenzkomponenten bezüglich eines Teilbildes des Videosignals und zur Ausgabe des erfaßten Maximalwertes für das Teilbild als zweiter Autofokus-Meßwert; und
eine Einrichtung zur Ausführung eines Autofokus-Vorgangs in Abhängigkeit von einer Änderung sowohl des ersten als auch des zweiten Autofokus-Meßwertes.
Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung weist die Vorrichtung eine Schaltung zum Ersetzen einer Horizontalaustastperiode des Videosignals durch ein Signal mit einem Pegel, der im wesentlichen gleich der Startposition einer Zeile innerhalb des Bereichssucherbildes des Videosignals ist und eine Schaltung zur Ersetzung einer vertikalen Austastperiode des Videosignals durch ein Signal mit einem Pegel der im wesentlichen gleich einer Startposition einer Zeile innerhalb eines Bereichssucherbildes des Videosignals ist.
Da die Entscheidung, ob ein Autofokus-Vorgang zu beginnen ist, auf Änderungen von zwei Autofokus-Meßwerten basiert, von denen einer der Mittelwert der Zeilenmaximalwerte und der andere ein Maximal-Teilbildwert ist, kann die Entscheidung genauer und schneller ausgeführt werden.
Da ferner der Synchronisierungsabschnitt des Videosignals durch ein Signal ersetzt wird, das einen Pegel im wesentlichen gleich dem Startabschnitt des Videosignals hat, kann ein Hochpaßfilter mit einer niedrigeren Abschneidefrequenz verwendet werden, um das Frequenzband aufzuweiten, wodurch der Effekt der Anstiegsflanke am Ende der horizontalen Austastperiode und auch der Effekt der vertikalen Austastperiode verringert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung würden nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Position der Fokussierungslinse und einem Autofokus-Meßwert zeigt;
Figur 2 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Schaltung zur Erzeugung eines Autofokus-Meßwertes ist;
Figuren 3A-3C Diagramme sind, die verwendet werden zur Erläuterung von verschiedenen Arten von Erfassungseinheiten, die bei herkömmlichen Schaltungen zur Erzeugung eines Autofokus-Meßwertes verwendet werden;
Figuren 4A und 4B Diagramme sind, die ein Flankenansprechen bzw. eine Frequenzcharakteristik eines in herkömmlichen Autofokus-Meßwert-Erzeugungsschaltungen verwendeten Hochpaßfilters zeigen;
Figuren 5A und 5B Diagramme sind, die den Effekt einer am Ende einer Horizontalaustastperiode erzeugten Anstiegsflanke auf ein Ausgangssignal von einem Hochpaßfilter illustrieren;
Figur 6 ein Flußdiagramm ist, das eine herkömmliche Prozedur zur Bestimmung, ob ein Autofokus-Vorgang ausgeführt werden soll, zeigt;
Figur 7 ein Blockdiagramm einer Autofokus-Meßwert-Erfassungsschaltung gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zeigt;
Figuren 8A-8D Diagramme sind, die verwendet werden zur Erläuterung des Betriebes einer Erfassungseinheit, die Teil der Autofokus-Meßwert-Erfassungsschaltung von Figur 7 ist;
Figur 9 ein Blockdiagramm einer Autofokus-Meßwert-Erfassungsschaltung gemaß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist;
Figur 10 ein Blockdiagramm ist, das Details einer Verarbeitungsschaltung zeigt, die Teil der Autofokus-Meßwert-Erfassungsschaltung von Figur 9 ist;
Figur 11 ein Blockdiagramm einer Autofokus-Meßwert-Erfassungsschaltung gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zeigt;
Figuren 12-14 Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise der Autofokus- Meßwert-Erfassungsschaltung von Figur 9 sind; und
Figur 15 ein Flußdiagramm einer Prozedur zur Bestimmung ist, wann ein Autofokus- Vorgang ausgeführt werden soll.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bei jedem der Ausführungsbeispiele wird eine Autofokus-Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Autofokus-Meßwert auf Basis von Kontrastkomponenten eines Videosignals erzeugt.
Figur 7 ist ein Blockdiagramm einer Autofokus-Meßwert-Erfassungsschaltung gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel In Figur 7 sind Elemente entsprechend denjenigen von Figur 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und brauchen daher nicht erläutert zu werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 7 enthält die Erfassungsschaltung 4, die mit dem Ausgang der ABS-Schaltung 3 verbunden ist, eine Horizontalzeilen- Maximumhalteschaltung 4a, eine Mittelwertschaltung 4b und eine Vertikal- Maximumhalteschaltung 4c.
Die ABS-Schaltung 3 erzeugt Zeilen der Signale (S1,1 -- S1,k2), (S2,1 -- S2,k2), ..., (Sk1.1 -- Sk1,k2) in Abhängigkeit eines Abschnitts des Videosignals innerhalb des Bereichssucherbildes. In Abhängigkeit von diesen Signalzeilen erzeugt die Horizontalzeilen- Maximumhalteschaltung 4a Maximalwerte SA&sub1;, SA&sub2;, ..., SAk1 (siehe Figuren 8A, 8B) gemäß der folgenden Gleichung (4).
SA&sub1; = max (S1.2, S1,2, ..., S1,k2) (4)
SA&sub2; = max (S2,1, S2,2, ..., S2.k2)
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.
.
SAk1 = max (Sk1.1, Sk1.2, ..., Sk1,k2)
Die Mittelwertschaltung 4b liefert laufende Mittelwerte der Maximalwerte SA&sub1;, SA&sub2;, ..., SAk1, die von der Horizontalzeilen-Maximumhalteschaltung 4a ausgegeben werden, wobei Gruppen von n Zeilen gemittelt werden, um mehrere Mittelwerte SB&sub1;, SB&sub2;, ..., SB(k1 + 1-n) zu erzeugen, wie in Figur 8C gezeigt ist. Die Anzahl von Zeilen n in jeder Gruppe, über die gemittelt wird, kann beispielsweise vier oder fünf sein. Die Formeln, mit denen die laufenden Mittelwerte SB&sub1;, SB&sub2;, ..., SB(k1 + 1-n) erhalten werden, sind in der folgenden Gleichung (5) gezeigt:
SB&sub1; = SA&sub1; + SA&sub2; + ... + SAn (5)
SB&sub2; = SA&sub2; + SA&sub3; + ... + SA(n+1)
.
.
.
SB(k1 + 1-n) = SA(k1 + 1-n) + ... + SAk1
(Obwohl in Gleichung (5) nicht gezeigt, sei erwähnt, daß ein Faktor wie 1/n auf jeden der Werte SB&sub1;, SB&sub2;&sub1;, ..., SB(k1 + 1-n) angewandt werden kann.)
Die Maximumhalteschaltung 4c erzeugt einen Maximalwert SC (Figur 8D) auf Basis der laufenden Mittelwerte SB&sub1;, SB&sub2;, ..., SB(k1 + 1-n), die durch die Mitteiwertschaltung 4b geliefert werden. Der Maximalwert SC wird in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (6) erzeugt:
SC = max (SB&sub1;, SB&sub2;, ..., SB(k1 + 1-n) (6)
Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur 7 wird der durch die Maximumhalteschaltung 4c erzeugte Maximalwert SC von der Erfassungsschaltung 4¹ ausgegeben und an dem Ausgangsanschluß 5 als der Autofokus-Meßwert EST zur Verfügung gestellt. Der durch das Ausführungsbeispiel von Figur 7 erzeugte Autofokus-Meßwert EST ist dem bei dem vorher unter Bezugnahme auf Figur 3 und Gleichung (3) beschriebenen V-Maximumhaltesystem gelieferten Wert inhärent ähnlich. Entsprechend wird der durch die Schaltung von Figur 7 erzeugte Autofokus-Meßwert nicht wesentlich durch die Bewegung eines Objektes innerhalb der durch das Videosignal repräsentierten Szene beeinflußt.
Ferner liefert die Mittelwertschaltung 4b wie oben erwähnt laufende Mittelwerte SB&sub1; SB&sub2;, ..., SB(k1 + 1-n) auf Basis der Zeilenmaximalwerte SA&sub1;, SA&sub2;, ..., SAl&sub1; und der Autofokus-Meßwert EST wird ermittelt als der Maximalwert SC der Mittelwerte SB&sub1;, SB&sub2;, ..., SB(k1 + 1-n). Da die Mittlung in der Mittelwertschaltung 4b bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 7 ausgeführt wird, ist der Einfluß des Rauschens auf den Autofokus-Meßwert EST verglichen mit dem V-Maximumhaltesystem verringert. In anderen Worten, wenn der Maximalwert einer gegebenen Zeile groß ist und die Maximalwerte der unmittelbar vorangehenden und nachfolgenden Zeilen relativ klein ist, dann ist es wahrscheinlich, daß das große Zeilenmaximum das Resultat von Rauschen ist. Da bei der Schaltung von Figur 7 die Mittelung ausgeführt wird, ist der Effekt dieses Rauschens verringert.
Obwohl die wie oben beschriebene Mittelwertschaltung 4b einen laufenden n-Zeilen- Mittelwert liefert, der jedes Mal um eine Zeile verschoben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Mittelung beschränkt. Beispielsweise kann der laufende n-Zeilen-Mittelwert um zwei Zeilen oder mehr verschoben werden. Als weitere Alternative ist es für die Mittelwertschaltung 4b möglich, eine Gruppe von Zeilen zu mitteln, die nicht überlappen.
Figur 9 ist ein Blockdiagramm einer Autofokus-Meßwert-Erfassungsschaltung in Übereinstimmung mit einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel In Figur 9 sind Elemente entsprechend denjenigen von Figur 2 wiederum mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und brauchen nicht im Detail erläutert zu werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 9 enthält die Erfassungsschaltung 4", die mit dem Ausgang der ABS-Schaltung 3 verbunden ist, eine Horizontalzeilen-Maximumhalteschaltung 4a und eine Verarbeitungsschaltung 4d. Die Horizontalzeilen-Maximumhalteschaltung 4a ist die gleiche wie diejenige, die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel von Figur 7 beschrieben wurde, so daß wie vorher die Zeilen der Signale (S1,1 -- S1,k) (S2,1-- S2.k2), ..., (Sk1,1 -- Sk1.2), die durch die ABS-Schaltung 3 auf Basis der Kontrastkomponenten in einem Bereichssucherbild eines Teilbildes des Videosignals geliefert werden, der Horizontalzeilen-Maximumhalteschaltung 4a zugeführt werden, die daraus Zeilenmaximalwerte SA&sub1;, SA&sub2;, ..., SAk1 (Figuren 8A, 8B) erzeugt.
Die Verarbeitungsschaltung 4d führt eine Tiefpaßfilterung der Maximalwerte SA&sub1;, SA&sub2;, ..., SAk1 aus. Der Maximalwert SD der resultierenden gefilterten Zeilenmaximalsignale wird durch die Erfassungseinheit 4" ausgegeben und an einem Ausgangsanschluß 5 als der Autofokus-Meßwert EST zur Verfügung gestellt.
Figur 10 ist ein Blockdiagramm, das Details der Verarbeitungsschaltung 4d zeigt. Wie in Figur 10 gezeigt ist, werden die durch die Horizontalzeilen-Maximumhalteschaltung 4a gelieferten Maximalwerte SA&sub1;, SA&sub2;, ..., SAk1 aufeinanderfolgend über einen Eingangsanschluß 41 einem Komparator (CMP) 42 als Vergleichssignal in Intervallen einer Horizontalzeilenperiode zugeführt. Ein Ausgangssignal b von dem Komparator 42 wird einem Tiefpaßfilter (LPF) 43 zugeführt, der eine Tiefpaßfilterung in Vertikalrichtung ausführt. Ein Ausgangssignal c von dem Tiefpaßfilter 43 wird einer Maximumhalteschaltung 44 zugeführt.
Ein Ausgangssignal d von der Maximumhalteschaltung 44 wird als der Autofokus- Meßwert EST an einem Ausgangsanschluß 45 zur Verfügung gestellt und auch einer 1H (eine Horizontalperiode)-Verzögerungsschaltung 46 zugeführt. Das verzögerte Ausgangssignal e von der 1H-Verzögerungsschaltung 6 wird dem Komparator 42 als ein Referenzsignal f zugeführt und auch der Maximumhalteschaltung 44 zugeführt.
In Betrieb vergleicht der Komparator 42 die Signale a und f und gibt das größere der beiden aus. In anderen Worten ist das Ausgangssignal b des Komparators 42 wie folgt: b = max(a,f). Die Maximumhalteschaltung 44 vergleicht die Signale c und e und gibt das größere aus, so daß das ausgegebene Signal d = max(c,e) ist. Das Signal d wird in der Maximumhalteschaltung 44 als Autofokus-Meßwert EST gehalten, wenn alle der Zeilenmaximalwerte SA&sub1;, SA&sub2;, ..., SAk1 dem Eingangsanschluß 41 zugeführt wurden.
Bei der oben beschriebenen Autofokus-Meßwert-Erzeugungsschaltung von Figur 9 ist der Autofokus-Meßwert EST inhärent ähnlich dem durch das herkömmliche V- Maximalwertsystem gelieferten Wert, das vorher unter Bezugnahme auf Figur 3C und Gleichung (3) beschrieben wurde. Daher wird der Autofokus-Meßwert EST, der durch die Schaltung von Figur 9 geliefert wird, durch ein sich innerhalb der durch das Videosignal repräsentierten Szene bewegendes Objekt nicht wesentlich beeinflußt. Ferner ist der Effekt von Rauschen auf den Autofokus-Meßwert aufgrund der Tiefpaßfilterung verringert, die auf die Zeilenmaximalwerte SA&sub1;, SA&sub2;, ..., SAk1 angewandt wird, bevor der Teilbild-Maximalwert SD erhalten wird. In anderen Worten, wenn der Maximalwert einer gegebenen Zeile groß ist, während die jeweiligen Maximalwerte unmittelbar vorangehender oder nachfolgender Zeilen relativ klein sind, dann ist es wahrscheinlich, daß das relativ große Zeilenmaximum das Ergebnis von Rauschen ist. Die bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 9 ausgeführte Tiefpaß filterung verringert den Effekt eines solchen Rauschens auf den Autofokus-Meßwert.
Figur 11 ist ein Blockdiagramm einer Autofokus-Meßwert-Erzeugungsschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Figur 11 sind Elemente entsprechend denjenigen von Figur 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und brauchen daher nicht im Detail erläutert zu werden. Wie in Figur 11 gezeigt wird das am Eingangsanschluß 1 empfangene Videosignal Y direkt einem festen Kontakt 6a eines Umschalteschalters 6 und auch einer Abtast- und -Halte(S/H)-Schaltung 7 zugeführt. Ein Abtastpuls Ps wird auf die Abtast- und -Halte-Schaltung 7 zu einer Zeit zugeführt, die mit dem Beginn des Abschnitts jeder Zeile übereinstimmt, die sich in einem Bereichssucherbild 8 (siehe Figur 12) befindet. In Abhängigkeit von dem Abtastpuls Ps wird das Videosignal abgetastet und ein Pixelsignalpegel Ds wird in der Abtast- und - Halte-Schaltung 7 gehalten, wo der Pixelsignalpegel Ds dem ersten Pixel des Abschnitts der Zeile innerhalb des Bereichssucherbildes 8 entspricht.
Ein Ausgangssignal von der Abtast- und -Halte-Schaltung 7 wird einem festen Kontakt 6b des Umschalteschalters 6 zugeführt. Die Position des Umschalteschalters 6 wird durch ein diesem von einer nicht gezeigten Steuerschaltung zugeführten Signal gesteuert. Die Position des Umschalteschalters 6 wird so gesteuert, daß der feste Kontakt 6a mit einem Ausgangsanschluß des Schalters 6 dann verbunden ist, wenn das Videosignal Y das Innere des Bereichssucherbildes 8 repräsentiert und das Ausgangssignal der Abtast- und -Halte-Schaltung 7 andernfalls über den festen Kontakt 6b mit dem Ausgangsanschluß des Schalters 6 verbunden ist. Die Bereitstellung des Steuersignals auf diese Weise zu dem Schalter 6 über die nicht gezeigte Steuerschaltung liegt sehr wohl innerhalb der Fähigkeiten des Durchschnittsfach mann, so daß keine Notwendigkeit besteht, die Steuerschaltung zu zeigen oder weiter zu beschreiben. Wie in Figur 11 gezeigt ist, wird das Ausgangssignal von Schalter 6 als ein Eingang dem HPF 2 zur Verfügung gestellt. Der Abgleich der Autofokus-Meßwert-Erzeugungsschaltung von Figur 11 kann beispielsweise die gleiche sein wie bei entsprechenden Teilen der Schaltung von Figur 2. Alternativ kann die Erfassungsschaltung 4 von Figur 11 wie die Erfassungsschaltung 4' von Figur 7 oder die Erfassungsschaltung 4" von Figur 9 sein. Als weitere Alternative können die zwei unten in Verbindung mit Figur 15 beschriebenen Erfassungseinheiten den Platz der Erfassungseinheit 4 von Figur 11 einnehmen.
Es sei erwähnt, daß die Teile des Videosignals Y innerhalb des Bereichssucherbildes 8 dem HPF 2 zugeführt werden. Andererseits wird zu Zeiten, wenn das Videosignal Y Teile des Teilbildes außerhalb des Bereichssucherbildes 8 repräsentiert, der Pixelsignalpegel Ds, der in der Abtast- und -Halte-Schaltung 7 abgetastet und gehalten wurde, dem HPF 2 anstelle des Videosignals zugeführt. In Figur 12 repräsentieren die gestrichelten Abschnitte Zeiten, bei denen der Pixelsignalpegel Ds dem HPF 2 anstelle des Videosignals Y zugeführt wird. Durch die Zeilenkorrelation ist der Pegel des Pixelsignals Ds, das den ersten Pixel innerhalb des Vollbildes 8 der vorangehenden Zeile repräsentiert, im wesentlichen gleich dem Pegel des ersten Pixels der derzeitigen Zeile. Es sei angemerkt, daß der Signalpegel Ds das Horizontalaustastintervall einer Zeile des Videosignals ersetzt. In Figur 12 repräsentieren gestrichelte Abschnitte W Zeiten, zu denen ein Signalpegel Ds' dem HPF 2 anstelle des Videosignals Y zugeführt wird. Der Signalpegel Ds' ist im wesentlichen gleich dem Pixelsignalpegel am Beginn der ersten Zeile innerhalb des Bereichssucherbildes.
Der Fachmann erkennt, daß die Abtast- und -Halte-Schaltung 7 einen separaten Puls Ps' empfangen kann, so daß der Pegel Ds' abgetastet und gehalten wird und daß die Schaltung 7 eine Schaltungsanordnung zum separaten und simultanen Halten der Pegel Ds und Ds' und zum Liefern eines ausgewählten der Pegel an den festen Kontakt 6b an dem Schalter 6 gemäß einem Steuersignal von der oben erwähnten Steuerschaltung aufweisen kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 11 wird eine Kante in der Form des gestrichelten Abschnitts von Figur 13 durch HPF 2 erfaßt, aber eine Kante eines Objekts, das außerhalb des Bereichssuchvollbildes 8 oder die Anstiegsflanke am Ende der Horizontalaustastperiode wird durch den HPF 2 nicht erfaßt und wird so den von der Schaltung von Figur 11 ausgegebenen Autofokus-Meßwert EST nicht beeinflussen. Daher kann die Abschneidefrequenz des HPF 2 verringert werden und ein zufriedenstellender Autofokus-Betrieb kann ausgeführt werden.
Ferner wird bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 11 eine Kante, die in Vertikalrichtung läuft, wie durch den gestrichelten Abschnitt von Figur 14 gezeigt ist, korrekt erfaßt.
Durch die Ersetzung des Abschnitts des Videosignals Y, das außerhalb des Bereichssucherbildes 8 ist, durch einen gespeicherten Wert von innerhalb des Bereichssucherbildes 8 kann ein zufriedenstellender Autofokus-Betrieb ausgeführt werden, auch wenn das durch das Videosignal Y repräsentierte Bild ein Objekt ist, das schwierig aufzunehmen ist, wie horizontale Streifen oder dergleichen.
Es sei erwähnt, daß gemäß dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel von Figur 11 das gesamte Videosignal Y außerhalb des Bereichssucherbildes 8 durch ein in der Abtast- und -Halte-Schaltung 7 gehaltenes Signal ersetzt wird. In anderen Worten werden alle Vertikalaustastintervalle, wie auch Horizontalaustastintervalle, wie auch Randabschnitte des Bildes selbst ersetzt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Steuerung des Schalters 6 und die Anwendung des Abtastpulses Ps so ausgeführt werden, daß nur das Horizontalaustastintervall durch das von der Abtast- und -Halte-Schaltung 7 ausgegebene Signal ersetzt wird, wodurch der unerwünschte Effekt der Anstiegsflanke, die am Ende des Horizontalaustastintervalls auftritt, auf den Autofokus-Meßwert beseitigt wird. Als weitere Alternative kann ein Verzögerungselement vor und nach der Abtast- und -Halte- Schaltung 7 vorgesehen sein, so daß das anstelle der Abschnitte außerhalb des Bereichssucherbildes gelieferte Ersatzsignal auf einem Pegel eines Pixeis eines vorhergehenden Teilbildes oder Vollbildes ist.
Figur 15 ist ein Flußdiagramm oder eine Prozedur zur erfindungsgemäßen Bestimmung, wenn ein Autofokus-Vorgang ausgeführt werden soll. Für Zwecke der in Figur 15 illustrierten Prozedur sei angenommen, daß zwei Autofokus-Meßwerte FSTa und FSTb erzeugt werden. Beispielsweise kann der erste Wert ESTa als Summe oder Mittelwert von Zeilenmaximalwerten gemäß dem herkömmlichen H-Zeilenmaximum-Haltesystem, das oben beschrieben wurde, erzeugt werden und der zweite Wert ESTb gemäß dem oben beschriebenen herkömmlichen V-Maximum-Haltesystem erzeugt werden.
In Figur 15 wird zu Beginn der Routine in Schritt 51 bestimmt, ob sich der Autofokus- Meßwert ESTa geändert hat. Wenn nicht, kehrt die Routine zurück zum Beginn. Andernfalls folgt Schritt 52, in dem bestimmt wird, ob sich der Autofokus-Meßwert ESTb ebenfalls geändert hat. Wenn nicht, kehrt die Routine wiederum zum Beginn, d. h. Schritt 51 zurück. Wenn sich jedoch beide Meßwerte geändert haben, folgt dann Schritt 53, in dem der Teilbildzählwert t auf einen Ursprungswert t0 gesetzt wird.
Schritt 53 folgt Schritt 54, in dem für das nächste Teilbild des Videosignals bestimmt wird, ob sich der erste Autofokus-Meßwert ESTa geändert hat. Wenn nicht, kehrt die Routine wiederum zu Schritt 51 zurück. Andernfalls folgt Schritt 55 dem Schritt 54. In Schritt 55 wird bestimmt, ob sich der zweite Autofokus-Meßwert ESTb geändert hat. Wenn nicht, kehrt die Routine wiederum zurück zum Beginn und zu Schritt 51. Wenn sich jedoch beide Werte geändert haben folgt Schritt 56, in dem der Zählwert t dekrementiert wird. Nach Schritt 56 kommt Schritt 57, in dem bestimmt wird, ob der Zählwert auf 0 dekrementiert wurde. Wenn nicht, kehrt die Routine zurück zu Schritt 54. Wenn jedoch in Schritt 57 aufgefunden wird, daß der Zählwert t null erreicht hat, wird erkannt, daß sowohl die Autofokus-Meßwerte ESTa als auch ESTb sich über eine Periode von t&sub0; Teilbildern geändert haben, so daß ein Autofokus-Vorgang (Schritt 58) ausgeführt wird.
Faßt man die Routine von Figur 15 zusammen, so wird eine Bestimmung, ob ein Autofokus-Vorgang ausgeführt wird, auf Basis von zwei Autofokus-Meßwerten ausgeführt, wobei einer davon gemäß dem H-Zeilenmaximumhaltesystem und der andere auf Basis des V-Maximum-Haltesystems geliefert wird. Ein Autofokus-Vorgang wird ausgeführt, wenn herausgefunden wird, daß sich beide über eine Periode von t0 Teilbildern geändert haben. Unter Verwendung dieser Prozedur kann mit relativer Verläßlichkeit bestimmt werden, ob ein Autofokus-Vorgang ausgeführt werden soll.
Eine Schaltung, in der die Routine von Figur 15 ausgeführt wird, kann ähnlich der herkömmlichen Schaltung von Figur 2 mit der Ausnahme der beiden folgenden Modifikationen sein: Anstelle einer einzigen Erfassungseinheit 4 sind zwei Erfassungseinheiten vorgesehen, die verbunden sind, parallel die von der ABS- Schaltung 3 ausgegebenen Signale S1,1 -- Sk1.k2 zu empfangen. Eine der Erfassungseinheiten erzeugt den ersten Autofokus-Meßwert ESTa gemäß dem herkömmlichen H- Zeilen-Maximumhaltesystem und die andere Erfassungsschaltung erzeugt den zweiten Autofokus-Meßwert ESTb gemäß dem herkömmlichen V-Maximum-Haltesystem. Die Meßwerte ESTa und ESTb werden an jeweiligen Ausgangsanschlüssen einer herkömmlichen Steuerschaltung wie einem (nicht gezeigten) Mikroprozessor zur Verfügung gestellt, die geeignet programmiert ist, die Routine von Figur 15 auszuführen.
Alternativ kann wenigstens eine der Erfassungsschaltungen einen Autofokus-Meßwert gemäß den Ausführungsbeispielen der Figuren 7 oder 9 erzeugen.
Betrachtet man den ersten Autofokus-Meßwert ESTb (V-Maximum-Haltesystem), sei erwähnt, daß wenn ein Objekt innerhalb der Grenze des Bereichssucherbildes angeordnet ist und sich in den Bereich oder aus dem Bereich des Bereichssucherbildes bewegt, der Wert ESTb Fluktuationen unterworfen ist, so daß die Bewegung des Objektes als eine Änderung der gesamten Szene falsch interpretiert werden kann. Jedoch hat eine solche Situation wenig Effekt auf den ersten Autofokus-Meßwert ESTa, so daß korrekt bestimmt werden kann, daß sich die Szene nicht geändert hat.
Andererseits kann bezüglich des Autofokus-Meßwertes ESTa (H-Zeilen-Maximum- Haltesystem), die Bewegung eines Objektes in Längsrichtung eine fehlerhafte Bestimmung hervorrufen, daß sich die Szene geändert hat. Ein solches bewegendes Objekt beeinflußt den Autofokus-Meßwert ESTb jedoch nicht, so daß wiederum eine korrekte Bestimmung gefunden wird, daß sich die Szene nicht geändert hat.
Aufgrund der erhöhten Verläßlichkeit durch Verwendung der beiden verschiedenen Autofokus-Meßwerte kann die Bestimmungsperiode der tO-Teilbilder relativ kurz gemacht werden, so daß ein Autofokus-Vorgang unmittelbarer ausgeführt werden kann, ohne ein instabiles Bild hervorzurufen.
In wenigstens den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist vorgesehen:
eine verbesserte Autofokus-Vorrichtung, bei der die genannten Nachteile und Unzulänglichkeiten der bekannten Systeme vemngert werden können;
eine Autofokus-Vorrichtung, bei der der Autofokus-Meßwert weder durch Rauschen noch durch innerhalb der durch das Videosignal repräsentierten Szene sich bewegende Objekte wesentlich beeinflußt wird;
eine Autofokus-Vorrichtung, bei der der Autofokus-Meßwert nicht durch eine scheinbare Anstiegskante beeinflußt wird, die einer Horizontalaustastperiode folgt; und
eine Autofokus-Vorrichtung, bei der schnell und verläßlich bestimmt wird, wann ein Autofokus-Vorgang ausgeführt werden soll.
Nachdem bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurden, bleibt festzuhalten, daß die Erfindung nicht auf diese präzisen Ausführungsbeispiele beschränkt ist und daß verschiedene Änderungen und Modifikationen daran durch den Fachmann ausgeführt werden können, ohne von dem durch die beiliegenden Ansprüche definierten Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Auto-Fokus-Meßwertes (EST) zur Verwendung bei der Ausführung eines Auto-Fokus-Betriebes auf Basis von Hochfrequenzkomponenten (Sk1,k2) eines Videosignals, aufweisend:

eine Zeilenmaximumeinrichtung (4a) zum aufeinanderfolgenden Empfang von Horizontalzeilen des Videosignals und Erzeugung jeweiliger Maximalwerte (SAk1) der Hochfrequenzkomponenten der empfangenen Zeilen des Videosignals; gekennzeichnet durch

eine Tiefpaß-Vertikalfiltereinrichtung (43) zum Empfang und zur Tiefaß- Vertkalfilterung der durch die Zeilenmaximumeinrichtung erzeugten Maximalwerte über eine Gruppe von Zeilen zur Bildung eines Teils eines Vollbildes zur Erzeugung eines vertikal gefilterten Ausgangsignals; und

eine Maximumhalteeinrichtung (44) zur Ausgabe eines durch die Tiefpaßfilter- Einrichtung erzeugten vertikal gefilterten Ausgangssignals als der Auto-Fokus-Meßwert.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Tiefpaß-Vertikalfiltereinrtchtung eine Mittelungseinrichtung (4b) zur aufeinanderfolgenden Mittelung der durch die Zeilenmaximumeinrichtung erzeugten Maximalwerte über eine festgelegte Gruppe von Zeilen des Videosignals zur Bildung von mehreren Mittelwerten (SB (k1 + 1-n) aufweist, die als die vertikal gefilterten Ausgangssignale dienen.

3. Vorrichtung zur Ausführung eines automatischen Fokussierungsvorgangs auf Basis von Hochfrequenzkomponenten eines Videosignals, aufweisend:

eine Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Auto-Fokus-Meßwertes gemäß Anspruch 1;

eine Einrichtung zur Erfassung eines Maximalwertes von Hochfrequenzkomponenten bezüglich eines Teilbildes des Videosignals und zur Ausgabe des erfaßten Maximalwertes für das Teilbild als ein zweiter Auto-Fokus-Meßwert; und

eine Einrichtung zur Ausführung eines Auto-Fokus-Vorgangs in Abhängigkeit von einer Änderung sowohl des ersten als auch des zweiten Auto-Fokus-Meßwertes.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1, 2 und 3, ferner aufweisend eine Einrichtung (6, 7) zum Ersetzen einer Horizontalaustastperiode des Videosignals durch ein Signal mit einem Pegel, das im wesentlichen gleich der Startposition einer Zeile innerhalb eines Bereichssuchvollbildes des Videosignals ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, ferner aufweisend eine Einrichtung zur Ersetzung einer vertikalen Austastperiode des Videosignals durch ein Signal mit einem Pegel, das im wesentlichen gleich einer Startposition einer Zeile innerhalb eines Bereichssuchvollbildes des Videosignals ist.