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Die
Erfindung betrifft Bildsignalverarbeitung, und kann teilweise, aber
nicht ausschließlich,
in einem Verfahren zur Bildsignalverarbeitung und in einer Bildverarbeitungsvorrichtung
verwendet werden, in der eine durch eine mit einem optischen System ausgestattete
fotografische Vorrichtung, wie eine Videokamera oder eine Standbildkamera
aufgenommenes Videosignal verarbeitet wird.
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Als
fotografische Vorrichtungen sind beispielsweise so genannte digitale
Videokameras (zum Fotografieren beweglicher Bilder) oder digitale Standbildkameras
(zum Fotografieren stehender Bilder) oder dergleichen allgemein
bekannt geworden.
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In
einer derartigen fotografischen Vorrichtung, wie oben beschrieben,
wird ein durch ein optisches System aufgenommenes Bild in die fotografische
Vorrichtung hinein geleitet, obwohl es bekannt ist, dass der Grad
der Auflösung
des fotografierten Bildes sich dadurch mehr verschlechtert, als
das eines Subjektes infolge der Aberration der in dem optischen
System installierten Linse.
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Angesichts
dieser Tatsache ist es bereits verbreitet den Grad der Auflösung des
Bildes durch die Regelung der Blendenöffnung für ein Bildsignal des fotografierten
Bildes zu korrigieren. Die Regelung der Blendenöffnung, die hierbei benutzt
wird, ist definiert als eine Signalverarbeitung, bei der eine Korrektur zur
Erhöhung
der scheinbaren Auflösung
durchgeführt
wird, während
eine hohe regionale Komponente des Helligkeitssignals des fotografierten
Bildsignals beispielsweise intensiviert wird mit dem Resultat, dass
ein Randteil des fotografierten Bildes verfügbar wird (in diesem Fall ist
es als ein Übergangs-
oder Schnittstellenteil der Helligkeit im Bild definiert).
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Es
ist bereits bekannt, dass der Grad der Verschlechterung der Auflösung eines
fotografierten Bildes auch davon abhängt, unter welchen Bedingungen
es sich während
des fotografischen Vorgangs befand und dass die Auflösung des
Bildes sich bemerkenswert durch die Veränderung des Öffnungsgrades
der Blende ändert,
beispielsweise.
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Wie
auch immer, im Falle einer üblichen
bislang praktizierten Steuerung der Blende wird ein universell vorbestimmter
Gewinn- oder Gain-Wert einem Bildsignal des fotografierten Bildes überlagert,
so, dass die Amplitude der Hochlevel-Komponente verstärkt wird.
Dieser Tatsache zur Folge wurde nichts unternommen, um eine Korrektur
der Veränderung der
Auflösung
auszuführen,
die verursacht durch die Änderung
des Öffnungsgrades
der Irisblende, wie oben beschrieben, oder infolge der Änderung
der Zoom-Position einer Zoom-Linse entsteht.
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Dem
entsprechend gab es ein Problem mit „nichtregulären Mustern", die in der Auflösung des
fotografierten Bildes generiert waren, so dass ein normales Bild
sich sofort infolge der Änderung
des Zustands der Irisblende verschlechterte oder der Zoomposition
während
des fotografischen Prozesses in der gleichen fotografischen Vorrichtung
nicht erreichen ließ.
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Die
EP 0 528 433 offenbart eine
Kamera, die ein optisches System und eine Bildaufnahmevorrichtung,
wie einen CCD-Bildsensor, zur Reproduktion eines Bildsignals aufweist.
Das optische System beinhaltet eine Irisblende. Ein Steuersignal
für die
Irisblende wird durch eine elektronische System-Steuerungsschaltung
generiert. Die Steuerparameter für die
Irisblende werden verändert
in Abhängigkeit
von dem Grad der Lichthelligkeit. Wenn der eingehende Grad der Lichthelligkeit
höher ist
als ein vorgesehener Schwellenwert, dann wird die Verschlussgeschwindigkeit
höher gesetzt,
um die Verschlechterung der Auflösung
infolge des Beugungsphänomens des
Lichts wegen eines kleinen Stops der Irisblende zu verhindern.
EP 0 560 288 steuert auf
eine ähnliche Weise
die Verschlussgeschwindigkeit bzw. -zeit, um das durch eine zu kleine
Irisblende produzierte Problem der Beugung zu beheben.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Verarbeitung eines Bildsignals, das durch eine fotografische Vorrichtung
produziert wird, die ein optisches System aufweist, das eine Irisblende
enthält,
die ihrerseits ein Lichtminderungsfilter enthält, wobei die besagte Bildverarbeitungsvorrichtung
folgende Bestandteile aufzählt:
einen Speicher, in dem eine Mehrzahl von Gain- Werten entsprechend der Größe der Irisblende
gespeichert sind für
das Lichtminderungsfilter; eine Steuereinheit, die derart betreibbar
ist, dass sie Informationen über
den Durchmesser der besagten Irisblende liefert und einen zum gemessenen
Durchmesser passenden Gain-Wert aus dem Speicher auszuwählen vermag;
einen Kompensator zum Kompensieren des Bildsignals mittels des gewählten Gain-Wertes mit
Hilfe der Steuereinheit, wobei der Kompensator eine Hochpassfilter-Schaltung zur Abtrennung
eines Hochfrequenzbandes enthält,
einen variablen Gain-Verstärker zur
Intensivierung des Hochfrequenzbandes des Bildsignals mit dem durch
die Steuereinheit ausgewählten
Gain-Wert, und eine Additionseinheit zur Addition des intensivierten
Hochfrequenzbandes des Bildsignals zu diesem Bildsignal; wobei die
Auflösung
des Bildsignals in Abhängigkeit von
der bestimmten Öffnungsgröße der Irisblende variiert,
und die Änderung
der Auflösung
des Bildsignals ein lokales Minimum innerhalb der bestimmten Änderungsbandbreite
der Öffnungsgröße aufweist, wobei
die Gain-Werte auf das erwähnte
lokale Minimum hin kompensieren.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Verarbeitung eines Bildsignals, das durch eine fotografische
Vorrichtung generiert wurde, die ein optisches System inklusive eines
Lichtminderungsfilters aufweist, wobei das Verfahren beinhaltet:
die Speicherung einer Anzahl von Gain-Werten in einem Speicher,
die verschiedenen bestimmten Öffnungsgrößen der
Irisblende entsprechen, für
das Lichtminderungsfilter; den Empfang der Informationen über die
Größe des Durchmessers
der Irisblende von der fotografischen Vorrichtung und die Bestimmung
der Öffnungsgröße daraus,
und die Auswahl des der ermittelten Öffnungsgröße entsprechenden Gain-Wertes
aus dem Speicher; und die Kompensierung des Bildsignals unter Verwendung des
Gain-Wertes, der durch die Steuereinheit ausgewählt ist, wobei ein Hochfrequenzband
des Bildsignals isoliert wird, eine Intensivierung des besagten Hochfrequenzbandes
des Bildsignals mittels des ausgewählten Gain-Wertes, und eine
Addition des intensivierten Hochfrequenzbandes des Bildsignals zu dem
Bildsignal erfolgt; wobei die Auflösung des Bildsignals sich in
Abhängigkeit
von der Öffnungsgröße der bestimmten
Irisblende verändert,
die Änderung der
Auflösung
des Bildsignals ein lokales Minimum innerhalb einer Änderungswerte
der Öffnungsgröße zeigt,
und der Gain-Wert für
das lokale Minimum kompensiert.
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Entsprechende
weitere Aspekte vorliegender Erfindung sind in den Ansprüchen 1 bis
11 dargelegt.
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Ausbildungen
der Erfindung werden nun anhand von Beispielen mit Bezug zu den
zugehörenden Zeichnungen
beschrieben:
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1 gibt
ein Blockdiagramm wieder, das eine Konfiguration eines wichtigen
Teils einer Videokamera in einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer beispielhaften Konfiguration des Öffnungssteuerschaltung einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt anschaulich die Basisfunktion der Öffnungssteuerschaltung.
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4 zeigt anschaulich die Irisblendenmechanik
in einer bevorzugten Ausführung.
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5 zeigt anschaulich die Größenänderung
des Durchmessers der Irisblende in der bevorzugten Ausführung.
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6 zeigt anschaulich ein Verfahren zum Steuern
der Öffnung
abhängig
von einem Irisblendedurchmesser in der bevorzugten Ausführung.
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7 zeigt anschaulich ein Verfahren zum Steuern
der Öffnung
der Irisblende in Abhängigkeit von
der Zoomposition in der bevorzugten Ausführung.
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8 zeigt anschaulich eine Verschlechterung
der Auflösung
in Abhängigkeit
von einer Raum-Frequenz verursacht durch eine Abberation einer Linse.
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9 zeigt anschaulich ein technisches Konzept
eines MTF in Abhängigkeit
von der Differenz in der Helligkeit.
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Bezugnehmend
auf die 1 bis 9 wird
im Folgenden eine bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung
erläutert.
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Die
vorteilhafte Ausführung
der vorliegenden Erfindung betrifft eine Videokamera-Vorrichtung.
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Nachfolgende
Beschreibung wird in folgender Reihenfolge gehalten.
- 1. Bezüglich
eines MTF-Wertes;
- 2. Konfiguration einer Videokamera-Vorrichtung;
- 3. Konfiguration und Basisarbeitsweise der Öffnungssteuerschaltung;
- 4. Irisblenden-Mechanik in der bevorzugten Ausführung;
- 5. Korrektur der Auflösung
in der bevorzugten Ausführung:
Korrektur in Abhängigkeit
von einer Änderung
des Durchmessers der Irisblende;
- 6. Korrektur der Auflösung
in der bevorzugten Ausführung
und Korrektur in Abhängigkeit
von einer Änderung
der Zoomposition
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1. Bezüglich eines MTF-Wertes:
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Beispielsweise
kann eine Charakteristik der Auflösung einer Linse in einem optischen
System einer fotografischen Vorrichtung als eine MTF (Modulation
Transfer Function) dargestellt werden. Die Lesegenauigkeit einer
Sinuswelle, die durch ein optisches System, wie eine Linse projiziert
wird, nennt man optische Transfer Funktion (OTF), und diese OTF
kann als eine komplexe Zahl dargestellt werden. Der Absolutbetrag
dieser OTF-Zahl ist dann MTF genannt und repräsentiert die Transferfunktion
der Amplitude.
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Zunächst bezugnehmend
auf die 8 und 9,
wird ein technisches Konzept der MTF betreffend das optische System
der Videokamera in der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung
im Folgenden beschrieben.
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8A zeigt
in schematischer Darstellung eine Beziehung zwischen einem Subjekt
P und der Abbildung dieses Subjektes Pa, die durch die Linse L von
dem Subjekt P abgebildet wurde.
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Beispielsweise,
wie in der 8B gezeigt, sei angenommen,
dass ein Subjekt P derart gewählt ist,
dass eine weissfarbige Region und eine schwarzfarbige Region je als
Halbsegmente seitlich angeordnet sichtbar sind. Im Falle wenn das
Subjekt P in 8B in Bezug auf seine Raumfrequenz
betrachtet wird, ist es möglich
zu erkennen, dass seine Raumfrequenz in horizontaler Richtung recht
niedrig ist. Dann, mittels der Abbildung Pa1 des Subjektes, die durch
die Linse L wie in 8B gezeigt abgebildet ist, ist
ein schwacher Einfluss der Abberation der Linse L infolge der ausreichend
niedrigen Raumfrequenz des Subjekts P in einer seitlichen Richtung feststellbar,
was in einer genauen Auflösung
resultiert, die ungefähr
der des Subjektes P gleich ist, wie in 8C gezeigt.
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Obwohl
in 8D eine Frequenzlinie dargestellt ist, die eine
höhere
Raumfrequenz in einer seitlichen Richtung aufweist, als die in 8B,
könnte der
Einfluss der Abberation der Linsen in der Abbildung Pa2 sichtbar
werden, die durch die Linsen wie oben beschrieben von einem Subjekt
P2 abgebildet ist. Es kann, wie in 8E gezeigt,
die Abbildung des Subjekts derart werden, dass die Komponente der schwarzen
Region sich in die weiße
Region einmischt, um so deren Helligkeit zu reduzieren, und in umgekehrter
Richtung die weiße
Region sich in die schwarze Region einmischt, um deren Helligkeit
zu erhöhen.
Mit anderen Worten, in der Darstellung einer Abbildung sind die
Abbildungen der weißen
und schwarzen Regionen nicht vollständig voneinander getrennt,
um deren Helligkeitsdifferenz zu verringern, resultierend darin,
dass ein vollständiges
Abbild den Eindruck einer verschwommene Abbildung erreicht. D.h.
die Auflösung
kann reduziert sein.
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Obwohl
in 8F ein Subjekt P3 zu sehen ist, das eine höhere Raumfrequenz
in einer seitlichen Richtung aufweist, als das in 8D,
kann die Abbildung Pa3 des Subjekts in 8G, die
erhalten war von dem Subjekt P, mehr durch die Abberation beeinflusst
sein, als das Subjekt P2 und die Abbildung Pa2 dieses Subjektes,
die in den voranstehenden 8D und 8E dargestellt
worden sind, und die Differenz in der Helligkeit zwischen der weißen und schwarzen
Region ist tatsächlich
reduziert, resultierend darin, dass der Eindruck von mehr Verschwommenheit
entsteht.
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Eine
Abhängigkeit
der Differenz der Helligkeit der Abbildung Pa des Subjekts von der
Raumfrequenz des Subjekts P, die in der vorher beschriebenen 8 gezeigt wurde, kann wie in 9A gezeigt beispielweise
dargestellt werden. Ebenso ist in dieser Figur zu sehen, dass der
Einfluss der Abberation kaum auf den Zusammenhang zwischen Raumfrequenz
und der Abbildung des Subjektes Pa1 bezogen ist, als ob hierdurch
eine höhere
Helligkeitsdifferenz zuzulassen, obwohl es offensichtlich ist, dass die
Helligkeitsdifferenz durch die Raumfrequenz der Abbildung Pa2 des
Subjektes reduziert wird. Diese Helligkeitsdifferenz ist außerdem durch
die Raumfrequenz der Abbildung Pa3 des Subjektes weiter reduziert.
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Folglich
ist es diesem Fall möglich,
anzunehmen, dass ein Wert in der Ordinate ein MTF ist, wenn eine
Helligkeitsdifferenz von 0 von der Raumfrequenz angezeigt auf der
Abszisse in der vorherigen 9A 100%
ist. Folglich ist eine Beziehung von MTF der Abbildung des Subjektes
Pa zu der Raumfrequenz des Subjekts P, wie in 9B zu
sehen.
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In
diesem Fall wird, wenn die Linse eine „ideale Linse" frei von Abberation
ist, dieser MTF immer 100% unabhängig
von einem beliebigen Wert der Raumfrequenz haben.
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2. Konfiguration einer
Videokamera-Vorrichtung:
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1 zeigt
ein Blockdiagramm, in dem schematisch eine Konfiguration eines wesentlichen
Teils einer Videokamera der bevorzugten Ausführung der Erfindung zu sehen
ist. In dieser Figur sind lediglich ein optisches System und ein
Signalverarbeitungssystem für
die Durchführung
einer optoelektronischen Konvertierung eines mit diesem optischen System
fotografierten Bildes zu sehen.
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In
dieser Figur ist ein Linsenblock 1 ein optisches System
einer Videokamera der bevorzugten Ausführung der Erfindung. Dieser
Linsenblock 1 ist mit einer Zoomlinse 2 ausgestattet,
die imstande ist eine Abbildung eines Subjektes zu zoomen, während seine
Zoomposition innerhalb einer vordefinierten Spannweite variierbar
ist. Eine Lichtmenge gelangt durch die Zoomlinse 2 und
wird durch eine Irisblende 3 derart justiert, um entweder
die Bildhelligkeit oder die (Schärfen)
Tiefe des Subjektes einzustellen. Zusätzlich wird als die Irisblende 3 in
dieser Figur, die eine aus mehreren miteinander gekoppelten Visierflügeln bestehende
Mechanik, die zur Justierung des Öffnungsgrades der Irisblende
in im wesentlichen koaxialer Weise geeignet ist, verwendet, obwohl
in der bevorzugten Ausführung
eine Irisblendenmechanik mit nur zwei miteinander gekoppelten Visierflügeln verwendet
wird, die später
beschrieben wird.
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Die
beschriebene Zoomlinse 2 ist mit einem Potentiometer 11,
wie in der Figur zu sehen, ausgestattet. Eine bei der Zoomlinse 2 positionierte,
als Variator bezeichnete Linse wird in Abhängigkeit von der Brennweite
bewegt, die innerhalb eines vorbestimmten Verstellbereichs entlang
der optischen Achse variierbar gestaltet ist, beispielsweise. Information über diese
sich verändernde
Position (eine Zoomposition) wird mittels des vorher beschriebenen
Potentiometers 11 erfasst und dieses Signal wird einer
Steuereinheit 10 als Information über die Zoomposition übermittelt.
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Zusätzlich,
obgleich ein Öffnungselement 12 in
Bezug zur Irisblende 3 angeordnet ist, wird der Durchmesser
der Irisblende (Grad der Öffnung)
mit dem Öffnungselement 12 erfaßt, und
wird das erfasste Signal über
einen Verstärker 13 zur
Steuereinheit 10 als Information über die Irisblende übermittelt.
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Diese
Information über
die Zoomposition und Information über den Durchmesser der Irisblende sind
der Steuereinheit 10 für
eine AE (automatische Belichtung) Regelung oder für eine AF
(automatische Fokussierung) Regelung bereitgestellt, beispielsweise.
In der bevorzugten Ausführung
wird ein Steuersignal der Öffnungssteuerschaltung 8,
wie später
beschrieben, abhängig
von der vorher genannten Informationen über die Zoomposition und dem
Durchmesser der Irisblende zugeführt,
wodurch eine Öffnungssteuerung
für das
Bildsignal ausgeführt
wird.
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In
diesem Fall wird als das fotografierende Element ein CCD (Charge
Coupled Device) 4 eingesetzt. Ein Fotografie-Signal basierend
auf einer Ladung, die von der CCD ausgelesen wird, wird einer Abtast-
und Halteschaltung AGC (Automatische Gain- bzw. Verstärkungsregelung) 5 zugeführt, mit
einem vorbestimmten Gain-Wert verstärkt und einem Abtast- und Haltevorgang
unterworfen, und dann einem A/D Wandler 6 zugeführt. Der
A/D Wandler 6 konvertiert das Fotografie-Signal mittels
der erhaltenen analogen Signalschaltung in ein digitales Signal und
führt es
der Video-Signalschaltung 7 zu.
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In
der Video-Signalverarbeitung 7 wird das in das digitale
Signal umgesetzte Bildsignal gemäß einem
vorbestimmten Bildverarbeitungsprozess verarbeitet, um es als ein
Videosignal gemäß einem
digitalen Signal durch einen Synthetisierer 9 auszugeben.
Diese ausgegebene Videosignal wird einer externen Bildsignalaufzeichnungsvorrichtung,
oder einer speichernden Bildsignalaufzeichnungsvorrichtung zugeführt oder
darin gespeichert, oder einer Anzeigevorrichtung, einem Flüssigkristal-Display
oder dergleichen zugeführt,
um das fotografierte Bild anzuzeigen. Ein Ausgangssignal der Video-Signalverarbeitung 7 ist
auch abgezweigt und der Öffnungssteuerschaltung 8 zugeführt.
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Die Öffnungssteuerschaltung 8 verstärkt das eingehende
Bildsignal in seiner höheren
Bereichs-Komponente, um eine intensivierte Signalkomponente zu erhalten.
Ein Ausgangssignal der Öffnungssteuerschaltung 8 wird
dem Synthetisierer 9 zugeführt. Obwohl eine geeignet verstärkte höhere Bereichs-Komponente
des Bildsignals dem originalen Bildsignal in dem Syntetisierer 9 überlagert
worden ist, wird ein Randteil des dargestellten Bildes, wie später beschrieben,
intensiviert, und hierdurch wird die scheinbare Auflösung des
Bildsignals erhöht.
Zusätzlich,
obgleich in dieser Figur das durch die Video-Signalverarbeitung 7 ausgegebene
Bildsignal der Öffnungssteuerschaltung 8 zugeführt wird, ist
es ausreichend, dass die Verarbeitung der Öffnungssteuerung in der aktuellen Öffnungssteuerschaltung 8 nur
für die
Helligkeits-Signalkomponente ausgeführt ist, die stark durch die
Hochbereichs-Frequenzen
beeinflusst ist.
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In
einem Datentabellen-Speicher 10a ist eine Datentabelle
gespeichert, die benötigt
wird, um einen Gain-Wert für
das Ausgangssignal der Öffnungssteuerschaltung 8 in
Abhängigkeit
von der Änderung
des Zustandes des Linsenblocks 1 variabel zu setzen, was
selbst später
erläutert
wird, wobei dieser Betrieb später
beschrieben wird.
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3. Konfiguration und Basisarbeitsweise
der Öffnungssteuerschaltung:
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2 zeigt
ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung eines Beispiels
einer Konfiguration der vorgenannten Öffnungssteuerschaltung 8.
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Als Öffnungssteuerschaltung 8 der
bevorzugten Ausführung
wird, obgleich jeweils Öffnungssteuerschaltungen
für die
Korrektur der Auflösung
in beiden Richtungen, in horizontaler und vertikaler, vorhanden
sind, beispielsweise, dennoch nur eine Konfiguration der Schaltung
zur Korrektur der Auflösung
in horizontaler Richtung des Bildes in diesem Fall gezeigt.
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Die
in dieser Figur gezeigte Öffnungssteuerschaltung 8 besteht
aus Verzögerungselementen 21, 22,
einem Multiplikator 23, einem Synthetisierer 24 und
einem Multiplikator 25. In diesem Fall, ist eine der Taktfrequenz
eines Taktsignals CLK entsprechende Verzögerungszeit ist in den Verzögerungselementen 21, 22 gesetzt.
Jedoch wird, wenn in diesem Fall eine Auflösung eines Bildes in der horizontalen
Richtung korrigiert werden muss, eine der Anzahl der Pixels, die
in 1H enthalten ist, entsprechende Taktfrequenz gesetzt. Wenn im
Gegensatz die Frequenz von 1H für
das Taktsignal CLK gesetzt ist, ist es möglich eine Öffnungssteuerschaltung für die Korrektur
der Auflösung
in vertikaler Richtung durch die Schaltungskonfiguration zu erhalten,
die der in 2 ähnlich ist.
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Die
Helligkeitssignalkomponente des Bildsignals gemäß dem digitalen Signal, das
durch die Video-Signalverarbeitung 7 ausgegeben wird, wird dem
Eingang des Verzögerungselements 21 und
des Synthetisierers 24 zugeführt. Ein verzögertes Ausgangssignal
des Verzögerungselements 21 wird
dem Eingang des Verzögerungselementes 22 und
gleichzeitig dem Eingang des Multiplikators 23 für die Ausführung einer
Verdopplung des Eingangssignals zugeführt.
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In
dem Synthetisierer 24 werden eine eingehende originale
Signalkomponente von der Videosignalverarbeitung 7 und
eine Helligkeitskomponente, die ein verzögertes Ausgangssignal des Verzögerungselementes 22 ist,
von einer Signalkomponente, die das Verzögerungselement 21 und
den Multiplikator 23 passiert hat, subtrahiert.
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Das
Ausgangssignal des Synthetisierers 24 ist ausgedrückt als
(–1+2D–2D) in
Bezug auf die Helligkeitssignal-Komponente mit dem zu 1 gesetzten Original-Bildsignal
und einem um einen Takt gegenüber
dem Original-Bildsignal, der als D definiert ist, verzögerten Signal.
Das bedeutet, dass die vorher beschriebenen beiden Verzögerungselemente 21, 22,
der Multiplikator 23 und der Synthetisierer 24 ein Hochpassfilter
bilden und die gewünschte
Hochbereichs-Komponente aus dem originalen Helligkeitssignal herauszufiltern
im Stande sind.
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In
dem Multiplikator 25 wird ein Gain-Steuersignal, das als
ein von der Steuereinheit 10 geliefertes Steuersignal agiert,
der Hochbereichs-Komponente des Helligkeitssignals, das das Ausgangssignal
des vorher beschriebenen Synthetisierer 24 ist, hinzugefügt. Das
bedeutet, dass ein Koeffizient des Gains oder Gewinns, der variabel,
wie später
beschrieben wird gesetzt ist, auf die Hochbereichs-Komponente des
Helligkeitssignals multipliziert wird, was in der Intensivierung
der Hochbereichs-Komponente
des Helligkeitssignals resultiert.
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Dann
wird die Hochbereichs-Komponente des originalen Bildsignals durch Überlagerung
der Hochfrequenzkomponente, die mit dem von dem Multiplikator 25 ausgegebenen
Gain-Wert geliefert wird, in Bezug auf das Helligkeitssignal des
originalen Bildsignals intensiviert (synthetisiert durch den Synthetisierer 9).
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3 zeigt eine anschauliche Darstellung einer
Veränderung
des Zustands des Bildes, das durch eine Basisarbeitsweise in der
vorgenannten Öffnungssteuerschaltung 8 erhalten
worden ist.
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Zum
Beispiel sei angenommen, dass das Bild des Subjektes Pa11, das der
Frequenzkomponente des Bildsignals in 3A entspricht,
so wie in 3B ist. Ferner, wird das Bild
des Subjektes Pa12, das eine Charakteristik aufweist, die eine schlechtere MTF
als das in 3A hat und dem der 3C entspricht,
zu einem in 3D gezeigten, mit dem Resultat,
dass die Auflösung
des Bildes reduziert ist.
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Angesichts
dieser Tatsache wird für
ein Bildsignal mit der zuvor in 3C gezeigten
Charakteristik angenommen, dass seine Hochbereichs-Komponente durch
die Öffnungssteuerung,
die durch die Öffnungssteuerschaltung 8 nach 2 ausgeführt ist,
intensiviert wird, eine Amplitude der Hochbereichs-Komponente angehoben,
wie in der 3E gezeigt ist, beispielsweise,
und dann eine Signalverarbeitung ausgeführt, um ungefähr die gleichen
Charakteristiken zu ermöglichen,
wie in 3A gezeigt. Mit einer Anordnung,
wie oben, wird ein Randteil des Bildes (in diesem Fall ein Übergang zwischen
den weißen
und schwarzen Segmenten) wie in dem Bild des Subjektes Pa13 in 3F gezeigt,
intensiviert und damit die scheinbare Auflösung des Bildes erhöht.
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4. Irisblenden-Mechanik
der bevorzugten Ausführung:
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Wie
oben beschrieben ist der MTF-Wert abhängig von einer Änderung
des Durchmessers der Irisblende eines optischen Systems einer fotografischen
Vorrichtung einer Videokamera oder desgleichen variierbar. Mit anderen
Worten, es ist bereits offensichtlich geworden, dass ein irregulärer Zustand der
Auflösung
aufgrund einer Änderung
des Durchmessers der Irisblende als eine gefühlte Auflösung des Bildes des Subjektes
auftritt. In der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung
ist eine Anwendung der Öffnungssteuerschaltung 8,
wie in den 2 und 3 beschrieben,
so folgerichtig gestaltet, dass eine Öffnungssteuerung derart ausgeführt wird, um
die gefühlte
Auflösung
des Subjektes konstant in Bezug auf eine Änderung des Durchmessers der
Irisblende werden zu lassen. Bezugnehmend nun auf die 4 wird eine Mechanik einer Zwei-Fahnen-Irisblende
für eine
Videokamera der bevorzugten Ausführung
beschrieben.
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Die
Irisblende 3 beinhaltet eine Kombination aus zwei Fahnen 31, 32 oder
Lamellen, die an deren Enden so gestaltet sind, wie in 4A gezeigt
ist. In diesem Fall ist in der gezeigten Position der Fahne 31 ein
fixiertes ND-Filter (ND: Neutraldichtefilter) 33 zu sehen.
Wie allgemein bekannt ist ein ND-Filter 33 ein optisches
Filter für
die Verminderung eines Teils des auftretenden sichtbaren Lichtbands,
wobei es eine Verminderung eines Teils des auftretenden sichtbaren
Lichtbands ohne einen Einfluss auf die Balance der Farben erlaubt.
Ferner, wie in 4B gezeigt ist, werden die oben
erwähnten
Fahnen 31, 32 mit einander in der durch Pfeile
verdeutlichten Richtung gekoppelt und hierdurch ein Bereich 34,
d.h. der Durchmesser der Irisblende justiert. Im Falle der Verwendung
einer solchen Irisblende mit Zwei-Fahnen-Mechanik ist es möglich ein
weniger teueres optisches System zu konstruieren, als es nötig wäre mit einer aus
einer Mehrzahl von Fahnen oder Lamellen gefertigten konzentrisch
geformten Öffnung
der Irisblende.
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5. Korrektur der Auflösung in
der bevorzugten Ausführung:
Korrektur in Abhängigkeit
von der Änderung des
Durchmessers der Irisblende:
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Eine
Korrektur der Auflösung
in Bezug auf die Änderung
des Durchmessers der Irisblende in der bevorzugten Ausführung wird
im Folgenden beschrieben.
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Obgleich
eine Änderung
der Auflösung
in Bezug auf die Änderung
des Durchmessers der Irisblende der fotografischen Vorrichtung,
d.h. eine Änderung
des MTF-Wertes verschieden für
jeden Typ der Ausrüstung
in Bezug auf die Konfiguration des optischen Systems ist, das in
der fotografischen Vorrichtung ausgeführt wird, ist es möglich, diese Änderung durch
deren Messung vorab zu erhalten. Angesichts dieses Faktes ist es
in der bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung möglich
geworden eine Korrektur der Auflösung
durch eine Regelung des Gain-Wertes in der Öffnungssteuerschaltung 8 auszuführen, was
später
beschrieben wird, in Bezug auf ein solches Messergebnis, wie oben
erwähnt.
Ferner wird Bezug nehmend auf die 5,
eine Änderung des
MTF-Wertes entsprechend dem Irisblendendurchmesser der Irisblende 3,
wie gemäß der bevorzugten
Ausführung
gemäß 4 beschrieben. Außerdem ist in 5 nur
ein Teil der Öffnung 34 der Irisblende 3 zu
sehen und sind umgebende Teile weggelassen. Ebenso ist in diesem
Fall als Beispiel eine Darstellung des Subjektes angewendet, mit
der Folge, dass in 3B eine Messung des MTF in horizontaler
Richtung angenommen ist.
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In 5A ist
ein Zustand gezeigt, in dem die Irisblende 3 als „Irisblende
im Zustand 1" definiert
ist. Als nächstes
wird vorausgesetzt, dass die Irisblende 3 aus diesem Zustand
verengt wird, und es wird eine solche Verengung erreicht, die dem
Zustand „Irisblende
im Zustand 2" entspricht,
der in 5B gezeigt ist.
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Da
die Irisblende generell verengt wird, ist damit der Einfluss der
Aberration der Linse reduziert, wodurch der Wert MTF gewöhnlich und
entsprechend anwächst.
Aus diesem Grund wird im Fall „Irisblende
im Zustand 2" in 5B ein
höherer MTF-Wert erhalten werden
können,
als der für „Irisblende
im Zustand 1" in
der 5A.
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Als
nächstes
wird angenommen, dass die Irisblende 3 weiter aus dem in 5B gezeigten
Zustand verengt wird, wodurch eine „Irisblende im Zustand 3" als Resultat vorliegt.
Dieser „Irisblende
im Zustand 3" Fall
zeigt, dass ein Teil der Öffnung 34, der
durch das ND-Filter 33 abgedeckt ist, beispielsweise, das
meiste davon abdeckt und umgekehrt ein nicht durch die Wirkung des
ND-Filters beeinflusster Teil recht klein wird.
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Unter
solch einem Zustand der Irisblende, wie oben beschrieben, sollte
ein MTF-Wert dank einem ziemlich reduzierten Einfluss der Aberration
der Linse im allgemeinen hoch genug sein, obwohl tatsächlich ein
Teil der Öffnung,
der nicht durch das ND-Filter 33 beeinflusst
ist, recht eng wird und dann eine Beugung des Lichts in diesem Teil
der Öffnung auftreten
kann, um den MTF-Wert zu reduzieren.
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Mit
anderen Worten, in dem Fall, dass eine Irisblende allmählich verengt
wird, wie die Zwischenzustände
von 5B nach 5C zeigen,
wird die Fläche
der Öffnung,
wo das ND-Filter 33 keinen Einfluss auf die Öffnung 34 ausübt, verkleinert,
wodurch das Lichtbeugungsphänomen,
wie oben beschrieben, nicht mehr ignoriert werden kann, und viel
mehr kann eine Charakteristik, bei der ein MTF-Wert allmählich verschlechtert
ist, erhalten werden.
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Weiter
folgend, wird die Irisblende noch mehr von dem Zustand, gezeigt
in 5C, zum Zustand „Irisblende im Zustand 4" in 5D verengt,
in dem die Öffnung 34 durch
das ND-Filter abgedeckt ist und die Wirkung des ND-Filters vollständig entfaltet
ist, wobei die Lichtbeugung verkleinert und der MFT-Wert wieder
erhöht
ist.
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Zusätzlich wird
in dem Fall, wenn die Irisblende weiter von dem in 5D gezeigten
Zustand zum Zustand 5 der Irisblende in 5E verengt
wird, eine Fläche
der Öffnung 34 ziemlich
eng, wodurch der Einfluss der Lichtbeugung wieder anwächst und der
MTF-Wert kleiner wird.
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In
der bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung wurde ein in 6A gezeigtes Messergebnis
als ein Verhältnis
der Änderung
des MTF-Wertes zur Änderung
des Durchmessers der Irisblende (einer Fläche der Öffnung 34), wie zur 5 oben beschrieben, erhalten. In dieser
Figur ist ein Durchmesser der Irisblende in der Abszisse, und der
entsprechende MTF-Wert in der Ordinate eingetragen.
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Zusätzlich sichtbar
in der 6A sind für jede der Beispielpositionen
der in 5A bis 5E gezeigten „Irisblende
im Zustand 1 bis 5" auf
der Kennlinie, die MTF-Werte charakterisiert, eingetragen, obgleich
der MTF-Wert allmählich
in Übereinstimmung
mit der Änderung
des Durchmessers der Irisblende von „Irisblende im Zustand 1" zu „Irisblende
im Zustand 2" anwächst, wie
oben zur 5 beschrieben, und umgekehrt,
bei der Änderung
des Durchmessers der Irisblende von „Irisblende im Zustand 2" zu „Irisblende
im Zustand 3" er
sich derart verändert,
dass der MTF-Wert verkleinert wird, und weiter bei der Änderung
des Durchmessers der Irisblende von „Irisblende im Zustand 3" zu „Irisblende im
Zustand 4" er sich
derart verändert,
dass der MTF-Wert
wieder ansteigt. Dann, bei der Änderung des
Durchmessers der Irisblende vom „Irisblende im Zustand 4" zum „Irisblende
im Zustand 5" ist
er derart verändert,
dass der MTF-Wert verkleinert wird.
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Folgerichtig
ist die bevorzugte Ausführung der
vorliegenden Erfindung ausgebildet eine Korrektur in einer solchen
Weise auszuführen,
dass die Auflösung
eines Bildes des Subjektes unabhängig
von der durch die Irisblende verursachten Änderung des MTF-Wertes konstant
gehalten werden kann, und zwar durch Machen eines variierbaren Gain-Wertes (eines
Steuersignals von der Steuereinheit 10), der zu dem Multiplikator 25 geleitet
wird, in der Öffnungssteuerschaltung 8 abhängig zur Änderung
des Durchmessers der Irisblende auf der Basis eines Messergebnisses,
wie in 6A oben beschrieben (siehe 2).
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6B zeigt
ein Beispiel der Vorgabe des Gain-Wertes für den Multiplikator 25 in
der Öffnungssteuerschaltung 8 in
Bezug auf eine Änderung
des Durchmessers der Irisblende basierend auf einem Messergebniss,
wie in 6A oben beschrieben.
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In
diesem Fall sind in fünf
Schritten gestaffelte Gain-Werte von einem niedrigen zu einem hohen, d.h.
die Gain-Werte von (a) bis (e) gesetzt. Folglich kann ein Gain-Wert
variabel in Bezug auf eine Änderung
des Durchmessers der Irisblende in einer solchen Weise gesetzt werden,
dass die Form der in 6A als ein Resultat einer Messung
gezeigte Kennlinie eine solche Form bekommen kann, die eine Änderung
in dieser Kennlinie beseitigt.
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Dann
wird ein Gain-Wert, der variabel in Abhängigkeit von dem Durchmesser
der Irisblende gesetzt ist, zu dem Multiplikator 25 in
der Öffnungssteuerschaltung
geleitet, um für
eine Hochfrequenzkomponente des Helligkeitssignals des Bildsignals,
dem eine Öffnungssteuerung
zugeordnet ist, eine im wesentlichen konstante Amplitude ohne jegliche
Abhängigkeit
von dem Durchmesser der Irisblende zu erhalten, wie in 6C gezeigt.
Als Resultat ist eine Verbesserung der Auflösung des vollständigen Bildes
erreicht, nach dem ein gefühlter
Eindruck von einer ungefähr
konstanten Auflösung
in einem tatsächlich dargestellten
Bild des Subjektes erhalten werden kann, der unabhängig von
der Änderung
des Durchmessers der Irisblende ist. Weiterhin zeigt die 6C eine
Amplitude der Helligkeitssignalkomponente von 3 MHz.
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Um
einen derartigen Öffnungssteuerungsbetrieb
zu realisieren wird eine Datenstabelle für die Einstellung von Gain-Werten,
die den Durchmessern der Irisblende entsprechen, wie in 6B gezeigt,
in einen Datentabellenspeicher 10a, wie beispielsweise in 1 gezeigt,
gespeichert.
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Dann
diskriminiert die Steuereinheit 10 den vorliegenden Durchmesser
der Irisblende anhand einer Information über den Durchmesser der Irisblende 3,
die durch das Öffnungselement 12 während des fotografischen
Vorgangs geliefert wird, und diskriminiert einen zu diesem Durchmesser
der Irisblende zugehörigen
Gainwert-Satz, entsprechend der Datentabelle (Datensatz), die im
Speicher 10 gespeichert ist. Dann wird der Gain-Wert, der
auf diese Weise ermittelt wurde, dem Multiplikator 25 in
der Öffnungssteuerschaltung 8 als
ein Steuersignal zugeführt.
Es wird hierdurch möglich
eine Öffnungssteuerung Übereinstimmung
mit einer Änderung
des Durchmessers der Irisblende, wie zuvor beschrieben, durch einen
Verarbeitungsbetrieb auszuführen,
wie den von der Steuereinheit ausgeführten.
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Als
von der Steuereinheit 10 zum Multiplikator 25 des Öffnungssteuerschaltung 8 geleitetes Steuersignal
kann ein Spannungswert entsprechend dem gesetzten Gainwert, oder
können
serielle Daten einer vorbestimmten Anzahl von Bits benutzt werden.
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Obgleich
die vorherige Beschreibung eine Korrektur der Auflösung, die
durch eine Änderung von
MTF für
die horizontale Richtung erzeugt ist beschreibt, trifft diese ebenso
auf eine Korrektur der Auflösung
in vertikaler Richtung in gleicher Weise zu.
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Um
diese Korrektur auszuführen
ist es möglich
eine Messung einer Änderung
des MTF in Bezug auf den Durchmesser der Irisblende in einer vertikalen
Richtung auszuführen,
indem man ein Subjekt-Diagramm, beispielsweise, mit hoher Raumfrequenz
in einer vertikalen Richtung durch irgendwelche seitlichen Streifen
(horizontale Richtung) benutzt. Folgerichtig wird ein Gain-Wert
derart gesetzt, dass eine Änderung
der Amplitude der hochfrequenten Komponente des Helligkeitssignals
entsprechend einer Änderung
von MTF aufgrund des Messergebnisses eliminiert werden kann, und
die Daten sind in den Datentabellenspeicher 10a auf die
gleiche Weise gespeichert, wie oben beschrieben. Es ist ausreichend,
dass die Steuereinheit 10 so ausgebildet ist, dass ein
Gain-Wert des Multiplikators 25 der Öffnungssteuerschaltung 8,
die für
die Öffnungssteuerung
in vertikaler Richtung gesetzt ist, auf der Basis dieses gespeicherten
Gainwert-Satzes veränderbar gemacht
ist.
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6. Korrektur der Auflösung in
der vorteilhaften Ausführung
und Korrektur in Abhängigkeit
von einer Änderung
der Zoomposition.
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In
der fotografischen Vorrichtung, die ein optisches System aufweist,
wurde dargelegt, dass nicht nur, wie zuvor beschrieben, der MTF-Wert
in Bezug auf den Durchmesser der Irisblende verändert werden kann, sondern
auch in Bezug auf eine Zoomposition der Zoomlinse. Dadurch wird
eine Änderung der
Auflösung,
die durch die Zoomposition verursacht ist, wie oben beschrieben
ist, in der bevorzugten Ausführung
korrigiert.
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Eine
Beziehung zwischen der Änderung
der Zoomposition und MTF („dem
MTF-Wert") hängt ab von
einer Abberation einer Linse, so dass es möglich ist sie durch eine Simulation
während
des Entwurfs einer Linse zu berechnen oder durch Messung zu berechnen,
wie es für
die Irisblende gefunden wurde. Dann wird als ein der Änderung
der Zoomposition in der Videokamera in der bevorzugten Ausführung der vorliegenden
Erfindung entsprechender MTF-Wert ein Ergebnis, wie in 7A dargestellt
erhalten. Laut dieser Figur, wird es, wenn die Zoomposition von
der Weitwinkel- zu der Teleposition bewegt wird, offensichtlich,
dass eine Charakteristik mit einem abnehmenden MTF-Wert vorliegt,
obwohl die Auflösung auch
reduziert werden könnte,
wenn sie von der Weitwinkel- zu der Teleposition geändert würde.
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Daher,
wie in 7B gezeigt, wird ein für den Multiplikator 25 der Öffnungssteuerschaltung 8 vorgesehener
Gain-Wert so eingestellt, dass er in Bezug auf eine Änderung
der Zoomposition veränderbar
ist. In diesem Fall wird der Gain-Wert in Stufen von Gains (a) bis
(e) anwachsend in Abhängigkeit von
einer Bewegung der Zoomposition von der Weitwinkel- zu der Teleposition
gesetzt, um die in 7A gezeigte Charakteristik zu
eliminieren.
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Dann
wird die Datentabelle für
die Verwendung beim Setzen des Gain-Wertes in Bezug zu der Zoomposition,
wie in 7B zuvor gezeigt, in dem Datentabellen-Speicher 10a in
der gleichen Weise gespeichert, wie die der Irisblende. Daher kann
die Steuereinheit 10 den Gain-Wert, der zu der momentanen
Zoomposition gehört,
in Bezug auf die im Speicher 10a gespeicherte Datentabelle
bestimmen auf der Basis der Informationen über die Zoomposition, die von
dem Potentiometer 11 während
des fotografischen Vorgangs anfallen, und liefert diesen Gain-Wert
zu der Öffnungs-Steuerung 8.
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Eine
derartige Öffnungssteuerung,
wie oben beschrieben, wird durchgeführt damit eine Hochfrequenzkomponente
(in diesem Fall ist sie zu 3 MHz gesetzt) des zu regelnden Helligkeitssignals
eine ungefähr
konstante Amplitude hat, unabhängig
von einer Änderung
der Zoomposition, wie in 7C gezeigt.
Mit einer solchen Anordnung, wie oben, wird auch ein „Irregulärer Status" in der gefühlten Auflösung, der
durch die Änderung
der Zoomposition verursacht ist, eliminiert.
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Zusätzlich zeigt
eine in der vorherigen 7A gezeigte Charakteristik eine
Charakteristik eines MTF des Bildes in horizontaler Richtung, wobei die Öffnungssteuerung
basierend auf der Datentabelle für
die Vorgabe der in 7B gezeigten Gain-Werte einer
horizontalen Richtung des Bildes entspricht. Daher wird die Korrektur
der Auflösung
in Bezug auf eine Änderung
der Zoomposition nicht nur in der horizontalen Richtung, sondern
auch ähnlich
in der vertikalen Richtung des oben beschriebenen Bildes ausgeführt.
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In
der bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerung der Öffnung derart
ausgeführt,
dass ein Gefühl
einer konstanten Auflösung
erhalten werden kann, unabhängig
von einer Änderung
des Zustands des optischen Systems, wie bezüglich eines Irisblendendurchmessers
oder einer Zoomposition. Zusätzlich,
da die bevorzugte Ausführung
gewöhnlich
so konfiguriert ist, dass ein Gain-Wert des Öffnungssteuerschaltung in einer Weise
auf eine Änderung
des MTF angepasst variiert werden kann, werden insbesondere ihre
Kosten nicht erhöht.
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Ferner
ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Ausgestaltung der bevorzugten
Ausführung
beschränkt,
die bislang beschrieben worden ist, wobei verschiedene Modifikationen
denkbar sind und die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen
Arten fotografischer Vorrichtungen mit optischen Systemen, wie in
einer digitalen Standbildkamera anders als in einer Videokamera
und einer Signalverarbeitungsvorrichtung für die Bildverarbeitung in einer
fotografischen Vorrichtung, wie oben beschrieben, verwendet werden.
Zusätzlich,
obgleich eine für
die Helligkeitskomponente vorgesehene Verarbeitung als eine Steuerung
der Öffnung
zur Intensivierung der Hochbereichs-Komponente des Bildsignals in
der oben beschriebenen bevorzugten Ausführung implementiert ist, ist
es ebenso möglich,
dass die auf die Abberation zurückzuführende Signalkomponente
gelegentlich auch mittels einer Steuerung der Öffnung verarbeitet wird.