DE3245675A1

DE3245675A1 - Fokusdetektor

Info

Publication number: DE3245675A1
Application number: DE19823245675
Authority: DE
Inventors: Yukio Yoshino Kanagawa Nakajima
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1982-12-09
Publication date: 1983-06-16
Also published as: US4532420A; JPS58100109A; JPH022131B2; DE3245675C2

Description

Die Erfindung betrifft einen durch sogenannte Bildkorrelation wirkenden Fokusdetektor, bei dem das Bild eines Aufnahmegegenstandes, auf den scharfgestellt werden soll, auf zwei regelmäßig angeordnete Gruppen von fotoelektrischen Meßgrößenumformern so projiziert wird, daß eine Scharfstellung ausgehend von einer Stellungsbeziehung der Bilder auf diesen Gruppen von Meßgrößenumformern feststellbar ist.

Fokusdetektoren, die mit Schnitt- oder Mischbildeinstellung oder mit einer geteilten Pupille arbeiten, sind so ausgelegt, daß sie eine Scharfstellung ausgehend von der Stellungsbeziehung zwischen zwei Bildern erfassen, und werden als Fokusdetektoren mit Bildkorrelation bezeichnet, zum Unterschied von Bildkontrast ausnutzenden Fokusdetektoren, bei denen eine Scharfstellung durch die Bewertung der Scharfzeichnung eines Bildes festgestellt wird.

Ein durch Bildkorrelation wirkender Fokusdetektor ermöglicht eine hochgenaue und einfache Feststellung einer Scharfstellung und hat den großen Vorteil, daß eine Scharfstellung auf einen vor oder hinter der Brennebene gelegenen Punkt - beide Fälle stellen einen defokussierten Zustand dar - ebenso wie

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der Grad der Abweichung von der Scharfstellung erfaßt werden kann. Folglich werden durch Bildkorrelation wirkende Fokusdetektoren in großem Umfange in optischen oder opto-elektrischen Geräten wie z.B. Autofokus-Kameras und Kameras für die magnetische Bildaufzeichnung verwendet. Derartige Fokusdetektoren projizieren das optische Bild eines Aufnahmegegenstandes, auf den scharfgestellt werden soll, auf zwei regelmäßig angeordnete Gruppen von fotoelektrischen Meßgrößenumformern, deren Ausgänge zur Feststellung der Stellungsbeziehung zwischen den projizierten Bildern benutzt werden, um eine automatische Bestimmung einer Scharfstellung durchzuführen.

Bei einem herkömmlichen Fokusdetektor mit Bildkorrelation wird eine Stellungsbeziehung zwischen Bildern auf den Meßgrößenumformer-Gruppen ausgehend von einer Verteilung der Ausgänge aus den Meßgrößenumformern einer ersten und einer zweiten Gruppe bestimmt. Zu diesem Zweck wird eine Bewertungsfunktion von einem Integral oder einer Summe der absoluten Differenzwerte abgeleitet, wobei jeder Differenzwert zwischen Meßgrößenumformern der ersten und der zweiten Gruppe gebildet wird, wenn ein Ausgang aus der einen Gruppe mit einem ihm gegenüber um eine Teilung oder einen Meßgrößenumformer versetzten Ausgang aus der anderen Gruppe sequentiell kombiniert wird und dabei die Bewertungsfunktion als Durchschnitt durch Dividieren der Summe durch die Zahl der Abtastungen erhalten wird. Die Teilung oder die Zahl der Einheiten, um welche die Meßgrößenumformer, von denen Ausgänge zur Bildung einer Differenz herangezogen werden, gegeneinander verschoben oder versetzt sind, wird geändert und eine entsprechende Bewertungsfunktion abgeleitet. Als Scharfstellung wird eine Kombination bzw. Verknüpfung erfaßt, die für die Bewertungsfunktion einen kleinstmöglichen Wert ergibt.

In Fig. 6 gibt eine mit durchgezogener Linie gezeichnete

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Kurve A eine Verteilung von Ausgängen Va, bis Va aus einer ersten Gruppe fotoelektrischer Meßgrößenumformer a₁ bis a (s. Fig. 2) an, eine mit strichpunktierter Linie gezeichnete Kurve B eine Verteilung von Ausgängen Vb₁ bis Vb aus einer zweiten Gruppe fotoelektrischer Meßgrößenumformer b. bis b (s. Fig. 2). Zur Ermittlung einer Scharfstellung werden die folgenden Funktionen gerechnet:

Tar - Vbr
Tar - Tbr+1

Tar - Tbr+2

Tar - Tbr+k
a-(n-1)

r=1

n-1

ι τ*¹

n-1 Z_.

r=1

1 ψ r=1

_Λ n-k * r=1

¹^n-I ⁼ a-Ca-'

Tar - Tbr+(n-1)

Wenn R, einen Mindestwert darstellt, wird der Wert des Index 1 als eine Verschiebung in der relativen Stellung bzw. Stellungsbeziehung von Bildern ermittelt, die eine Scharfstellung darstellt. Mit anderen Worten, eine herkömmliche Anordnung ist so aufgebaut, daß sie auf die entsprechenden Gruppen von Meßgroßenumformern projizierte Bilder in möglichst vielen verschiedenen Kombinationen miteinander vergleicht, um den Betrag zu finden, um den die Bilder in bezug aufeinander verschoben oder versetzt werden können, damit beide Bilder zur Deckung kommen. Dementsprechend ist für die Berechnung des Wertes der Bewertungsfunktionen R_Q bis R_n--. sowie zu ihrem Vergleich unvorteilhafterweise eine Recheneinheit größeren

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Umfanges erforderlich» Außer dem größeren Aufwand für die
Recheneinheit wird für die Berechnung wegen der größeren Zahl der Rechenoperationen mehr Zeit benötigt und folglich dauert es langer, bis eine Scharfstellung erfaßt ist.

Weil jedoch Bilder eines gemeinsamen scharfzustellenden Aufnahmegegenstandes auf die Meßgrößenumformer-Gruppen projiziert werden, sollten die Verteilungsmuster der Meßgrößenumformer-Ausgänge Va bis Va und Vb₁ bis Vb miteinander
übereinstimmen, obgleich sie seitlich gegeneinander verschoben sind. Folglich ist es nicht notwendig, durch Vergleichen dieser Ausgänge anhand einer größeren Zahl von Kombinationen■ eine relative Verschiebung zu erfassen, sondern es wird eine eine Scharfstellung anzeigende Verschiebung in der Weise festgestellt, daß die Stellungsbeziehung zwischen Kennpunkten in den zugehörigen Verteilungsmustern Va. bis Va und Vb₁ bis
Vb geprüft wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den rechnerischen, zeitlichen und apparativen Aufwand für die Berechnung der
Schärfe bzw. Unscharfe zu verringern.

Ein die Aufgabe lösender Fokusdetektor ist mit vorteilhaften Ausgestaltungen in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Der Fokusdetektor sieht vor, daß ein Kennpunkt in einer Verteilung von Ausgängen aus einer ersten Gruppe regelmäßig
angeordneter fotoelektrischer Meßgrößenumformer und auf ähnliche Weise ein diesem Kennpunkt entsprechender Kennpunkt in der Verteilung von Ausgängen aus der zweiten Gruppe regelmäßig angeordneter fotoelektrischer Meßgrößenumformer gesucht werden und eine Scharfstellung festgestellt wird ausgehend
von einer Stellungsbeziehung zwischen den bestimmten Meßgrößenumformern der ersten und der zweiten Gruppe, welche
die Ausgänge für die Kennpunkte erzeugen.

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Durch das Aufsuchen von Kennpunkten in den Verteilungsmustern der von den Meßgrößenumformer-Gruppen erzeugten Ausgängen und das Feststellen einer Scharfstellung bzw. Schärfe ausgehend von der Stellungsbeziehung zwischen den Kennpunkten wird die Zahl der erforderlichen Rechenoperationen gegenüber einer herkömmlichen Ausführungsform drastisch verkleinert. Daraus ergeben sich auch eine Verkürzung der zum Ermitteln einer Scharfstellung benötigten Zeit und eine mögliche Vereinfachung oder Verkleinerung der erforderlichen apparativen Einrichtung.

Als die Kennpunkte können die Punkte im Verteilungsmuster bzw. auf der Verteilungskurve der Meßgrößenumformer-Ausgänge gewählt werden, in denen die Steigung am größten ist. An einer solchen Stelle ändert sich die Helligkeit eines Bildes am raschesten. Es versteht sich, daß eine visuelle Schärfeeinstellung von einem solchen Bereich ausgeht, und folglich ermöglicht eine solche Wahl in der Praxis die Feststellung einer Scharfstellung mit akzeptabler Genauigkeit.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, als Kennpunkte solche Punkte auf einer Verteilungskurve von Meßgrößenumformer-Ausgängen zu wählen, in denen die zweite Ableitung oder die Krümmung am größten ist. Die Helligkeit eines Bildes ist in diesem Punkt am größten oder am kleinsten, verglichen mit dem Helligkeitsniveau in seiner Nachbarschaft. Auch dies ermöglicht in der Praxis die Erfassung einer Scharfstellung mit hoher Genauigkeit.

Mehrere Ausführungsbeispxele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 die vereinfachte Darstellung eines optischen Systems, auf welches der Fokusdetektor gemäß der Erfindung anwendbar ist,

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Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Lichtempfänger,

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung eines anderen optischen Systems, mit dem zusammen der Fokusdetektor gemäß der Erfindung verwendbar ist,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Fokusdetektors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 ein Flußdiagramm für einen beispielhaften Ablauf von Rechenoperationen, die von einer Recheneinheit im Fokusdetektor gemäß Fig. 4 durchgeführt werden,

Fig. 6 eine grafische Darstellung von Verteilungsmustern für Ausgänge aus Gruppen regelmäßig angeordneter fotoelektrischer Meßgrößenumformer, mit Angabe von Punkten maximaler Kurvensteigung, die als die Kennpunkte gewählt sind und entsprechend dem in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramm aufgesucht werden,

Fig. 7 ein Flußdiagramm für eine andere Folge von Rechenoperationen, die von der Recheneinheit im Fokusdetektor gemäß Fig. 4 durchgeführt werden,

Fig. 8 eine grafische Darstellung der Kennpunkte auf Verteilungskurven für Meßgrößenumformer-Ausgänge, die als Punkte maximaler Krümmungswerte gewählt sind und entsprechend dem in Fig. 7 dargestellten Flußdiagramm aufgesucht werden, und

Fig. 9 ein Flußdiagramm für eine weitere Folge von Rechenoperationen, die von der Recheneinheit im Fokusdetektor gemäß Fig. 4 durchgeführt werden.

Das in Fig. 1 dargestellte optische System ist für eine einäugige Spiegelreflexkamera mit einem Aufnahmeobjektiv 1 ausgelegt. Licht, das von einem Aufnahmegegenstand kommend durch das Aufnahmeobjektiv 1 hindurchgeht, wird von einem beweglichen reflektierenden Spiegel 2 zurückgestrahlt, um das Bild des Aufnahmegegenstandes auf ein Fokussierglas 3 scharfzustellen. Das Bild kann durch ein P-entaprisma 4, ein Sucher-

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okular 5 und ein nicht dargestelltes Sucherfenster hindurch betrachtet werden. Das Fokussierglas 3 weist ein bekanntes geteiltes Prisma 6 auf, das aus zwei keilförmigen Prismen mit gegensinnig geneigten Flächen zusammengesetzt ist, die in ihrer Mitte, in der eine Brennebene gebildet ist, aneinanderstoßen. Von der Vorderseite des Pentaprismas 4 ist ein unterer Abschnitt, der die letzte Reflexionsfläche darstellt, als halbdurchlässige Spiegelfläche 4a ausgebildet. Der Spiegelfläche 4a liegt eine Panfokuslinse 7 gegenüber, hinter der ein Lichtempfänger 8 angeordnet ist. Letzterer weist ein Substrat auf, auf dem zwei Gruppen regelmäßig angeordneter fotoelektrischer Meßgroßenumformer a, bis a und b, bis b angeordnet sind,'wobei η eine willkürlich gewählte positive ganze Zahl ist. Die obere Hälfte des durch das Prisma 6 geteilten Bildes wird auf die Meßgrößenumformer-Gruppe a.. bis a projiziert, die untere Bildhälfte auf die andere Meßgrößenumformer-Gruppe b.. bis b .

Das in Fig. 3 dargestellte optische System ist so ausgelegt, daß sich eine Doppellinsen- Entfernungsmeßvorrichtung mit zwei Objektivlinsen 11 und 12 ergibt. Licht, das von einem zu messenden Gegenstand kommend durch die Objektivlinsen 11 und 12 hindurchtritt, wird von zugehörigen reflektierenden Spiegeln 13 und 14 zurückgestrahlt und von einem Prisma 15 erneut so reflektiert, daß es auf einen Lichtempfänger 16 auffällt. Der Lichtempfänger 16 weist ein Substrat auf, auf dem mehrere fotoelektrische Meßgroßenumformer in einer Reihe angeordnet sind. Die rechte oder, entsprechend Fig. 3,· obere Hälfte der Anordnung stellt eine erste Gruppe dar, die linke, oder entsprechend Fig. 3, untere Hälfte eine zweite Gruppe. Das optische System ist so angeordnet, daß der Gegenstand 17, wenn er sich in unendlicher Entfernung befindet, in gleicher Weise auf die erste und die zweite Gruppe scharf abgebildet wird, die relative Stellung der Bilder auf den zugehörigen Gruppen sich jedoch verschiebt, wenn der Gegenstand 17 näherrückt.

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Fig. 4 zeigt die allgemeine Ausgestaltung eines Fokusdetektors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Ihr liegt die Annahme zugrunde, daß mit dem Fokusdetektor das in Fig. 1 dargestellte optische System für eine einäugige Spiegelreflexkamera verwendet wird. Eine Beschränkung auf dieses optische System besteht jedoch nicht; ebenso gut sind die in Fig. 3 dargestellte Optik für eine Entfernungsmeßvorrichtung oder andere optische Systeme verwendbar.

Wie schon erwähnt, wird durch das Aufnahmeobjektiv 1, das geteilte Prisma 6 und die Panfokuslinse 7 hindurch die obere Hälfte des Bildes vom Aufnahmegegenstand auf die erste Meßgrößenumformer-Gruppe a, bis a und die untere Bildhälfte auf die zweite Meßgrößenumformer-Gruppe b, bis b projiziert. Der Lichtempfänger 8 ist an eine Abtastschaltung 21 angeschlossen, welche Ausgänge Va, bis Va und Vb, bis Vb aus der ersten bzw. der zweiten Meßgrößenumformer-Gruppe sequentiell liest. Die von der Abtastschaltung 21 gelesenen Ausgänge Va, bis Va und Vb₁ bis Vb werden einem Analog-Digital-Umsetzer 22 zugeführt, der sie in entsprechende digitale Signale zur Speicherung in einem Speicher 23 umwandelt. Aus dem Speicher 23 erhält eine Rechenschaltung 24 die Ausgänge Va,

bis Va und Vb.. bis Vb in digitaler Form und erfaßt und ern 1 η

zeugt ein ScharfStellungssignal D (s. Fig. 5) nach einer bestimmten, weiter unten näher beschriebenen Rechenoperation. Das ScharfStellungssignal D wird über eine Anzeigetreiberschaltung 25 einer Anzeigeeinrichtung 26 zugeführt, die im Kamerasucher eine Scharfstellung anzeigt. Das ScharfStellungssignal D wird auch einer Motortreiberschaltung 27 zugeleitet, die in Übereinstimmung mit der Größe des ScharfStellungssignals D einen Motor 28 so antreibt, daß das Aufnahmeobjektiv 1 in einer Richtung bewegt werden kann, in der eine Scharfeinstellung erreicht wird. Sobald die Scharfeinstellung erreicht ist, wird der Motor 28 abgeschaltet, wodurch die Scharfstellung erhalten bleibt. Der■Lichtempfänger 8, die

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■Μ-

Abtastschaltung 21, der Umsetzer 22, der Speicher 23, die Rechenschaltung 24 und die Motortreiberschaltung 27 sind an eine sie betätigende Folgesteuereinrichtung 29 angeschlossen.

Das in Fig. 5 dargestellte Flußdiagramm zeigt einen beispielhaften Ablauf von Rechenoperationen, die von der Rechenschaltung 24 gemäß Fig. 4 durchgeführt werden, um eine Scharfeinstellung zu ermitteln. Das Flußdiagramm ist darauf abgestimmt, eine Scharfstellung ausgehend von der Stellungsbeziehung der Meßgrößenumformer zu ermitteln, die Kennpunkten P und P¹ entsprechen, die auf den Verteilungskurven der Meßgrößenumformer-Ausgänge Va, bis Va und Vb, bis Vb gemäß Fig. 6 an den Stellen gelegen sind, an denen die Kurvensteigung am größten ist. Die Kennpunkte P und P¹ sind in Fig. 6 von mit gestrichelten Linien gezeichneten Kreisen umschlossen.

Es wird nun die Arbeitsweise des Fokusdetektors anhand des in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramms beschrieben. Zuerst bewirkt das Niederdrücken eines nicht dargestellten Verschlußauslöseknopfes einer Kamera oder die Betätigung eines Scharfeinstellorgans (nicht dargestellt), daß die Folgesteuereinrichtung 29 den Lichtempfänger 8, die Abtastschaltung 21, den Umsetzer 22 und den Speicher 23 aktiviert, wodurch sowohl die Meßgrößenumformer-Ausgänge Va, bis Va aus der ersten Meßgrößenumformer-Gruppe a, bis a als auch die Ausgänge Vb₁ bis Vb aus der zweiten Meßgrößenumformer-Gruppe b, bis b in den Speicher 23 übertragen werden. Unter der Annahme, daß das Aufnahmeobjektiv 1 das Bild auf eine in einer vorbestimmten Brennebene angeordnete Filmoberfläche nicht fokussiert, werden durch die Projektion der oberen und der unteren Bildhälfte auf die erste und die zweite Meßgrößenumformer-Gruppe die in Fig. 6 durch die Kurven A und B dargestellten Meßgrößenumformer-Ausgänge Va, bis Va bzw. Vb, bis Vb erzeugt. Beim gezeigten Beispiel sind die beiden Verteilungskurven A und B seitlich gegeneinander verschoben.

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Nach dem Einspeichern der Ausgänge Va₁ bis Va und Vb, bis Vb aus der ersten und der zweiten Meßgrößenumformer-Gruppe a.. bis a bzw. b₁ bis b aktiviert die Folgesteuereinrichtung 29 dann die Rechenschaltung 24, welche danach mit den Rechenoperationen entsprechend dem in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramm beginnt, um eine Scharfstellung zu ermitteln.

Die Verarbeitung beginnt mit dem Einlesen der Ausgänge Va₁ bis Va und Vb-. bis Vb aus dem Speicher 23 in die Rechen-

n 1 η ^c

schaltung 24. Dabei wird die nachstehend als Adresse bezeichnete Reihenfolge jedes Meßgroßenumformers a.. bis a bzw. b.. bis b in der zugehörigen Gruppe, die durch einen Parameter r angegeben wird, auf den Anfangswert "1" gesetzt. Durch Erhöhen des Parameters r werden die Ausgänge Var und Vbr sequentiell in die Rechenschaltung 24 eingelesen, bis alle Ausgänge übertragen sind. Nach der Entscheidung "r>n" stoppt das Programm und beendet somit den Lesevorgang.

Die Verarbeitung geht dann mit einem Suchprogramm für den Kennpunkt auf der Verteilungskurve für die Ausgänge Va₁ bis Va aus der ersten Meßgrößenumformer-Gruppe a.. bis a , also für den Punkt der größten Kurvensteigung P weiter (s. Fig. 6). Zuerst wird der Parameter r auf "1" rückgesetzt, und ein Bereich Pa, der die Steigung im Punkt der größten Steigung P speichert, wird auf den Anfangswert "0" gesetzt. Danach wird eine Rechenoperation in Übereinstimmung mit der Gleichung "Par = Var - Var+1" durchgeführt und dabei der Parameter r um 1 erhöht. Auf diese Weise wird der Absolutwert |Par| einer bestimmten Steigung Par sequentiell mit dem im Bereich Pa gespeicherten Absolutwert |Pa| verglichen. Wenn der Absolutwert I Par I den Absolutwert |Pa| übersteigt, wird der Wert der Steigung Par in den Bereich Pa substituiert, und die Adresse r des betreffenden Meßgroßenumformers ar, der die Steigung Par erzeugt hat, wird in einen Bereich k eingespeichert. Sobald der Vergleich des Absolutwertes |Pan-l| der

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letzten Steigung Pan-1 mit dem Absolutwert |Pa| im Bereich Pa beendet ist, hat die Entscheidung "r » n-1" zur Folge, daß die Operation bzw. Verarbeitung die Schleife verläßt und somit das Aufsuchen des Punktes der größten Steigung P beendet wird, wobei die größte Steigung Pak im Bereich Pa gespeichert ist und die nachfolgend als Adresse des Punktes der größten Steigung P bezeichnete Adresse des Meßgrößenumformers ak, der den Ausgang Vak des Punktes der größten Steigung P erzeugt hat, im Bereich k gespeichert ist.

Die Verarbeitung geht dann damit weiter, daß auf der Verteilungskurve für die Ausgänge Vb, bis Vb aus der zweiten Meßgrößenumformer-Gruppe b, bis b ein entsprechender Steigungspunkt P¹ (s. Fig. 6) aufgesucht wird, der dem Punkt der größten Steigung P entspricht, welcher mit dem vorstehend beschriebenen Suchvorgang aufgefunden wurde. Zu diesem Zweck wird ein Parameter g auf einen Anfangswert "0" gesetzt, in dem der Punktzählstand gespeichert wird, wenn mehrere Steigungspunkte gefunden werden, welche dieselbe Steigung wie der Punkt der größten Steigung P aufweisen und dieselben Ausgangswerte erzeugen. Der Parameter r wird auf "1" rückgesetzt. Anschließend wird eine Rechenoperation in Übereinstimmung mit der Gleichung "Pbr = Vbr - Vbr+1" durchgeführt und dabei der Parameter r um 1 erhöht. Sodann wird ermittelt, ob eine bestimmte Steigung Pbr gleich ist dem Wert im Bereich Pa oder der größten Steigung Pak und ob, falls gleich mit dem letztgenannten Wert, die Ausgänge Vbr und Vak der zugehörigen Meßgroßenumformer br und ak untereinander gleich sind. Wenn "Pbr = Pa" und "Vak = Vbr", wird der Parameter g um 1 erhöht und die Adresse r des Meßgrößenumformers br der zweiten Gruppe wird in einen Bereich Ig eingespeichert. Wenn der Vergleich der letzten Steigung Pbn-1 mit der größten Steigung Pak beendet ist, sind die Zahl derartiger Steigungspunkte P¹ im Parameter g und die Adressen der Steigungspunkte P¹ in Bereichen 1» bis 1 gespeichert. Die Entscheidung "r > n-1"

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bewirkt, daß die Verarbeitung die Schleife verläßt und somit das Aufsuchen entsprechender Steigungspunkte P¹ beendet wird.

Anschließend wird durch Prüfen, ob der Wert des Parameters g gleich "0" ist, ermittelt, ob ein entsprechender Steigungspunkt P¹ vorhanden war. Wenn der Parameter g gleich "0" ist, wird die Ausgabe des ScharfStellungssignals D gesperrt und statt dessen durch Abgabe eines Warnsignals angezeigt, daß eine Scharfstellung nicht festgestellt werden konnte. Wenn der Parameter g nicht gleich "0" ist, hat folglich wenigstens ein entsprechender Steigungspunkt P¹ bestanden. Wenn mehrere derartige Punkte gefunden werden, wird in einer folgenden Entscheidung ermittelt, welcher von ihnen einen echten entsprechenden Steigungspunkt darstellt und ferner, ob der echte Steigungspunkt eine Bestimmung einer Scharfstellung mit zufriedenstellender Genauigkeit erlaubt. Diese Entscheidung wird auf die Weise vorgenommen, daß Ausgänge einer positiven ganzzahligen Vielzahl q von Meßgrößenumformern beiderseits jedes der entsprechenden Steigungspunkte gewählt werden, die Summe der Absolutwerte von Differenzen abgeleitet wird, die je zwischen der Steigung in einem der q Punkte und der Steigung eines Ausgangs aus einem entsprechenden Meßgrößenumformer aus einer Vielzahl q von Meßgrößenumformern beiderseits des Punktes der größten Steigung P gebildet werden, und daß ermittelt wird, ob die Summe kleiner ist als ein im voraus festgelegter positiver zulässiger Grenzwert F. Dabei ist der zulässige Grenzwert F in einem Bereich S gespeichert, der den Kleinstwert der Summe enthält. Ein Bereich h, in dem die Reihenfolge des echten entsprechenden Steigungspunktes P¹ gespeichert wird, wird auf den Wert "0" gesetzt. Der Parameter r wird auf einen Wert "-q" gesetzt. Ein Bereich Sg, der die Summe der Absolutwerte von Differenzen zwischen den Steigungen beiderseits des Punktes größter Steigung P und den Steigungen beiderseits des gten entsprechenden Steigungspunktes speichert, wird auf einen Anfangswert "0" gesetzt.

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Während der Parameter r um 1 erhöht wird, wird der Absolutwert einer Differenz zwischen einer Steigung auf der einen oder der anderen Seite des Punktes größter Steigung P und einer Steigung auf der einen oder der anderen Seite des gten entsprechenden Kennpunktes sequentiell in den Bereich Sg addiert. Wenn diese Addition (2q+1)mal wiederholt worden ist, bewirkt die Entscheidung "r > q", daß die Verarbeitung die Schleife verläßt und die Addition somit beendet wird, wobei die Summe im Bereich Sg gespeichert ist. Diese Summe wird dann mit dem Wert im Bereich S verglichen, der den Kleinstwert der Summe speichert. Wenn der Wert im Bereich Sg kleiner ist als der Wert im Bereich S, wird er in den Bereich S substituiert, wobei der entsprechende Wert von q im Bereich h gespeichert wird. Die im Zusammenhang mit dem gten entsprechenden Kennpunkt vorstehend beschriebenen Additions- und Entscheidungsvorgänge werden für die übrigen Kennpunkte wiederholt, wobei der Parameter g um 1 erhöht wird, bis "g =0" erreicht ist. Daraufhin verläßt die Verarbeitung die Schleife.

Sodann wird durch die Entscheidung, ob "h = 0" ist, ermittelt, ob ein entsprechender Kennpunkt P¹ existiert, welcher die Forderung erfüllt, daß die Summe kleiner ist als der zulässige Grenzwert F. Ist ein solcher entsprechender Kennpunkt P¹ nicht vorhanden, wird die Ausgabe des ScharfStellungssignals D gesperrt und statt dessen ein Warnsignal abgegeben. Existiert ein entsprechender Kennpunkt P', wird durch eine Rechenoperation ermittelt, ob "D = k - 1, " ist. Dies stellt die Differenz dar zwischen der Adresse k des Punktes größter Steigung P in der ersten Meßgrößenumformer-Gruppe a, bis a und der Adresse 1, des echten entsprechenden Steigungspunktes P¹ in der zweiten Meßgrößenumformer-Gruppe b, bis b , mit anderen Worten, eine Versetzung zwischen den beiden Kennpunkten P und P¹. Diese Differenz bzw. Versetzung wird in Form des ScharfStellungssignals D ausgegeben.

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Das ausgegebene ScharfStellungssignal D wird der Anzeigetreiberschaltung 25 zugeleitet, damit die Anzeigeeinrichtung 26 des in Fig. 4 dargestellten Fokusdetektors die Scharfeinstellung anzeigen kann. Gleichzeitig betätigt die Motortreiberschaltung 27 den Motor 28 in einer Richtung, in der das ScharfStellungssignal D auf Null reduziert wird, wodurch über eine Verstellung des Aufnahmeobjektivs 1 eine Fokussierung vorgenommen wird.

Nach beendeter Verstellung des Aufnahmeobjektivs 1 wird der Motor 28 gestoppt. Die Kombination aus dem Lichtempfänger 8, der Abtastschaltung 21 und dem Umsetzer 2 2 veranlaßt erneut die erste und die zweite Meßgrößenumformer-Gruppe a.. bis a bzw. b.. bis b , Ausgänge Va, bis Va und Vb, bis Vb zu erzeugen, die im Speicher 23 gespeichert werden. Gemäß dem in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramm führt der Ausgang (l) zum Programmstart (i) zurück, so daß zum zweiten Mal eine Reihe von Rechenoperationen durchgeführt werden mit dem Ziel, die Scharfeinstellung zu bestätigen. Die Rechenoperationen werden in derselben Weise wie zuvor beschrieben durchgeführt, und wenn das ScharfStellungssignal D gleich "0" ist, zeigt die Anzeigeeinrichtung 26 eine Scharfeinstellung an, wodurch der Fokussiervorgang beendet wird, ohne daß eine weitere Drehung des Motors 28 erfolgt. Falls das ScharfStellungssignal D nicht gleich "0" ist, wird der Motor 28 erneut drehangetrieben, um eine Fokussierung vorzunehmen. Die Reihe der Rechenoperationen wird in Übereinstimmung mit dem in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramm wiederholt, bis das Scharfstellungssignal "0" wird, woraufhin die Fokussierung beendet wird.

Das Funktionieren der Rechenschaltung 24 entsprechend dem Flußdiagramm gemäß Fig. 5 wird in dem Zeitpunkt beendet, wenn ihr mit Koppelung an die Betätigung eines Kameraverschlusses oder an das Öffnen des Hauptschalters kein Strom mehr zugeführt wird. Wann immer das· ScharfStellungssignal D

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nicht ausgegeben wird, statt dessen aber ein Warnsignal, zeigt die Anzeigeeinrichtung 26 an, daß die Feststellung einer Scharfeinstellung nicht möglich ist.

In dein Flußdiagramm gemäß Fig. 7 ist eine andere Reihe von Rechenoperationen dargestellt, die von der Rechenschaltung gemäß Fig. 4 zum Feststellen einer Scharfeinstellung durchgeführt werden. Das Flußdiagramm ist darauf abgestimmt, daß als Kennpunkte Punkte Q und Q¹ der größten Krümmung auf der zugehörigen Verteilungskurve A (Va, bis Va ) bzw. B (Vb₁ bis Vb ) aufgesucht werden, wodurch die Ermittlung einer Scharfstellung ausgehend von der Stellungsbeziehung zwischen Meßgrößenumformern ermöglicht wird, die den Kennpunkten Q und Q¹ entsprechende Ausgänge erzeugt haben.

Gemäß diesem Flußdiagramm werden auf dieselbe Weise wie im Zusammenhang mit dem Flußdiagramm gemäß Fig. 5 beschrieben die im Speicher 23 gespeicherten Meßgrößenumformer-Ausgänge Va₁ bis Va und Vb bis Vb in die Rechenschaltung 24 sequentiell eingelesen. Sodann wird auf der Verteilungskurve für die Ausgänge Va₁ bis Va aus der ersten Meßgrößenumformer-Gruppe a₁ bis a ein Kennpunkt aufgesucht, der beim gezeigten Beispiel der Punkt größter Krümmung Q ist. Das Vorgehen ist dabei dem Aufsuchen des Punktes größter Steigung P im Flußdiagramm gemäß Fig. 5 ähnlich, mit der Ausnahme, daß die 'Rechenoperationen in Übereinstimmung mit den Gleichungen "Par = Var - Var+1", "Par+1 = Var+1 - Var+2" und "Qar = Par minus Par+1" durchgeführt werden und der Absolutwert |Qar| der betreffenden Krümmung Qar mit dem Absolutwert |Qa| des Inhalts eines Bereiches Qa verglichen wird, in dem der größte Krümmungswert gespeichert ist. Alle diese Operationen werden sequentiell ausgeführt.

Eine Entscheidung "r ? n-2" hat zur Folge, daß die Verarbeitung die Schleife verläßt.

- «Lfe~- 56 600

Sodann folgt das Aufsuchen eines Punktes Q¹ auf der Verteilungskurve für die Ausgänge Vb. bis Vb aus der zweiten Meßgrößenumformer-Gruppe b.. bis b , als Entsprechung zum Punkt größter Krümmung Q, der durch den vorstehend beschriebenen Suchvorgang aufgefunden wurde. Das Vorgehen ist dabei dem Aufsuchen des Steigungspunktes P¹ im Flußdiagramm gemäß Fig. 5 ähnlich, mit der Ausnahme, daß Rechenoperationen in Übereinstimmung mit den Gleichungen "Pbr = Vbr - Vbr+1", "Pbr+1 = Vbr+1 - Vbr+2" und "Qbr = Pbr - Pbr+V durchgeführt werden und eine bestimmte Krümmung Qbr mit der im Bereich Qa gespeicherten Krümmung im Punkt Q verglichen wird. Eine Entscheidung "r > n-2" hat zur Folge, daß die Verarbeitung die Schleife verläßt.

Die anschließende Verarbeitung ist der im Zusammenhang mit dem Flußdiagramm gemäß Fig. 5 beschriebenen Verarbeitung ganz ähnlich und wird daher nicht nochmals beschrieben.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm für eine weitere Reihe von Rechenoperationen, die von der in Fig. 4 dargestellten Rechenschaltung 24 durchgeführt werden. Dieses Flußdiagramm ist darauf abgestimmt, daß als Kennpunkte die Punkte größter Steigung P und P¹ (s. Fig. 6) und die Punkte größter Krümmung Q und Q" (s. Fig. 8) auf den Verteilungskurven A (Va.. bis Va ) und B (Vb. bis Vb ) für beide Meßgrößenumformer-Gruppen a.. bis a und b. bis b aufgesucht werden und ein Scharfstellungssignal D ausgegeben wird, wenn die Versetzung zwischen den Punkten größter Steigung P und P¹ gleich ist der Versetzung zwischen den Punkten größter Krümmung Q und Q', wobei die Größe des Signals D gleich ist einer solchen Versetzung.

Das Flußdiagramm beginnt damit, daß die im Speicher 23 gespeicherten Meßgrößenumformer-Ausgänge Va. bis Va und Vb₁ bis Vb in der im Zusammenhang mit dem Flußdiagramm gemäß

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•to-

Fig. 5 beschriebenen Weise in die Rechenschaltung 24 eingelesen werden. Sodann werden die Kennpunkte in den Ausgängen Va₁ bis Va aus der ersten Gruppe aufgesucht, die beim gezeigten Beispiel der Punkt größter Steigung P und der Punkt größter Krümmung Q sind. Der Suchvorgang läuft als Kombination des Suchvorgangs für den Punkt größter Steigung P im Flußdiagramm gemäß Fig. 5 und des Suchvorgangs für den Punkt größter Krümmung Q im Flußdiagramm gemäß Fig. 7 ab. Die größte Steigung wird in den Bereich Pa eingespeichert, wogegen die Adresse des betreffenden Meßgrößenumformers, der einen dem Punkt größter Steigung P entsprechenden Ausgang erzeugt, im Bereich k gespeichert wird. Die größte Krümmung wird in den Bereich Qa eingespeichert', wogegen die Adresse des betreffenden Meßgroßenumformers, der einen dem Punkt größter Krümmung Q entsprechenden Ausgang erzeugt, in einem Bereich m gespeichert wird. Eine Entscheidung, ob "r > n-2" ist, bewirkt, daß die Verarbeitung die Schleife verläßt.

Danach folgt das Aufsuchen des Steigungspunktes P' auf der Verteilungskurve für die Ausgänge Vb₁ bis Vb aus der zweiten Gruppe, der dem im erstgenannten Suchvorgang gefundenen Punkt größter Steigung P entspricht. Dieser Suchvorgang läuft in ähnlicher Weise wie das Aufsuchen des Steigungspunktes P¹ im Flußdiagramm gemäß Fig. 5 ab. Eine Entscheidung, ob "r> n-2" ist, bewirkt, daß die Verarbeitung die Schleife verläßt.

Anschließend wird durch Prüfen, ob der Wert des Parameters g gleich "0" ist, ermittelt, ob der entsprechende Steigungspunkt P' existiert. Wenn der Parameter g gleich "0" ist, wird im wesentlichen auf gleiche Weise wie im Zusammenhang mit dem in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramm beschrieben eine Ausgabe des ScharfStellungssignals D gesperrt und statt dessen durch Ausgabe eines Warnsignals angezeigt, daß eine Scharfeinstellung nicht festgestellt werden konnte. Wenn der Parameter g nicht gleich "0" ist, geht die Verarbeitung mit

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dem Aufsuchen des Punktes Q" auf der Verteilungskurve für die Ausgänge Vb.. bis Vb der zweiten Gruppe weiter, der dem schon gefundenen Punkt größter Krümmung Q entspricht, und gleichzeitig beginnt eine Vergleichsprüfung zur Ermittlung der Versetzung zwischen dem Punkt größter Steigung P und dem entsprechenden Steigungspunkt P' im Verhältnis zur Versetzung zwischen dem Punkt größter Krümmung Q und dem entsprechenden Krümmungspunkt Q'.

Zuerst wird der Wert des Parameters g, der die Anzahl der entsprechenden Steigungspunkte darstellt, durch Substitution in einen getrennten Bereich G reserviert, und der Parameter r wird auf "1" rückgesetzt. Anschließend wird eine Rechenoperation in Übereinstimmung mit der Gleichung "Qbr = Pbr minus Pbr+1" durchgeführt und dabei der Parameter r um 1 erhöht. Es wird ermittelt, ob eine bestimmte Krümmung Qbr gleich ist dem Inhalt des Bereiches Qa, in dem die größte Krümmung Qam gespeichert ist, und ob, falls diese Gleichheit besteht, die Ausgänge Vbr und Vbm der entsprechenden Meßgrößenumformer br und am untereinander gleich sind. Wenn Qa = Qbr und Vam = Vbr ist, wird vorläufig angenommen, daß der vorherrschende Wert des Parameters r die Adresse eines echten bzw. wahren entsprechenden Krümmungspunktes Q' angibt. Sodann erfolgt eine Vergleichsprüfung zwischen der Versetzung des Punktes größter Steigung P gegenüber dem entsprechenden Steigungspunkt P¹ und der Versetzung des Punktes größter Krümmung Q gegenüber dem entsprechenden Krümmungspunkt Q¹. Während der Vergleichsprüfung wird die Anzahl der entsprechenden Steigungspunkte, welche im Bereich G zwischengespeichert worden war, wieder in den Parameter g übertragen, weil in ihm anfänglich enthalten, und es wird eine Differenz zwischen der Adresse m des Punktes größter Krümmung Q und der Adresse r des vorläufig als wahr angenommenen entsprechenden Krümmungspunktes errechnet und in einen Bereich i, übertragen. Sodann wird, bei Erhöhung des Parameters g um 1, eine Diffe-

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renz zwischen der Adresse k des Punktes größter Steigung P und der Adresse 1 mehrerer entsprechender Steigungspunkte errechnet und in einen Bereich i- übertragen. Die Inhalte der Bereiche i, und i„ werden miteinander verglichen, und wenn sie einander gleich sind, bedeutet dies, daß die Versetzung zwischen den Steigungspunkten P und P¹ und die Versetzung zwischen den Krümmungspunkten Q und Q¹ gleich sind. Diese Differenz kann als die Versetzung der gesamten Verteilungskurven (Va₁ bis Va ) und (Vb₁ bis Vb ) beider Meßgrößenumformer-Gruppen a.. bis a und b₁ bis b betrachtet werden und wird somit in Form des ScharfStellungssignals D ausgegeben.

Wenn bei dem Vergleich der Inhalte der Bereiche i.. und i_, der stattfindet, während der Parameter g erniedrigt wird, keine Koinzidenz erreicht wird, folgt daraus, daß der Wert des Parameters r die Adresse des echten entsprechenden Krümmungspunktes Q¹ nicht angeben kann. Deshalb wird bei erneuter Erhöhung des Parameters r um 1 durch Suchen einer Entscheidung, ob "Qa = Qbr" und "Vam = Vbr" ist, die Suche nach dem echten entsprechenden Krümmungspunkt Q¹ wiederholt. Wenn dieser gefunden wird, erfolgt ein Verarbeitungsausgang durch die Entscheidung "i.. = i_?", und es wird das Scharfstellungssignal D ausgegeben. Wenn der echte entsprechende Krümmungspunkt Q¹ schließlich nicht gefunden werden kann, verläßt die Verarbeitung die Schleife aufgrund einer Entscheidung "r>n-2", wobei eine Ausgabe des Scharf Stellungssignals D gesperrt wird und ein Warnsignal abgegeben wird, das anzeigt, daß eine Scharfeinstellung nicht festgestellt werden konnte.

Claims

iA-56 600 D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089)6620 ji telegramm: protectpatent TELEX! J 24 070 Ansprüche :

1. Durch Bildkorrelation wirkender Fokusdetektor mit einem Lichtempfänger, der zwei Gruppen regelmäßig angeordneter fotoelektrischer Meßgrößenumformer aufweist, welche von einem Aufnahmegegenstand, auf den scharfgestellt werden soll, ein optisches Bild erhalten, das durch ein optisches Abbildungssystem mit Bildkorrelation hindurchgeht, wobei jeder Meßgrößenumformer einen Ausgang entsprechend der Verteilung der Lichtintensität eines von der Abbildungsoptik auf ihn projizierten Bildes erzeugt, und mit einer Recheneinrichtung zum Feststellen einer Scharfstellung durch eine von der Verteilung der Ausgänge ausgehende Rechenoperation, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Durchführung der Rechenoperation ein Kennpunkt (P; Q) in der Verteilung der Ausgänge (Va bis Va ) aus der ersten Gruppe von Meßgrößenumformern (a.. bis a ) und ein diesem Kennpunkt (P,Q) entsprechender Kennpunkt (P',Q¹) in der Verteilung der Ausgänge (Vb, bis Vb ) aus der zweiten Gruppe von Meßgrößenumformern (b, bis b ) gesucht werden und eine Scharfstellung festgestellt wird ausgehend von der Stellungsbeziehung zwischen je einem bestimmten Meßgrößenumformer (a.. bis a bzw. b.. bis b ) der ersten und der zweiten Gruppe, die einen Ausgang für einander entsprechende Kennpunkte (P,P¹; Q,Q¹) erzeugen.

2. Fokusdetektor nach Anspruch 1, dadurch "g e k e η η zeichnet , daß der Kennpunkt einen Punkt größter Steigung (P) auf der Verteilungskurve (A) für die Ausgänge (Va₁

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bis Va ) der ersten Meßgrößenumformer-Gruppe (a, bis a ) darstellt.

3. Fokusdetektor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Kennpunkt einen Punkt größter Krümmung (Q) auf der Verteilungskurve (A) für die Ausgänge der ersten Meßgrößenumformer-Gruppe (a, bis a ) darstellt.

4. Fokusdetektor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß beim Aufsuchen mehrerer entsprechender Kennpunkte eine Verteilung von Ausgängen (Vb₁ bis Vb ) der zweiten Meßgrößenumformer-Gruppe (b, bis b ) in der Nachbarschaft jedes entsprechenden Kennpunktes mit der Verteilung von Ausgängen (Va₁ bis Va ) aus der ersten Meßgrößenumformer-Gruppe (a₁ bis a ) in der Nachbarschaft des Kennpunktes (P,

Q) verglichen wird und ein entsprechender Kennpunkt, der zum Kennpunkt (P,Q) eine kleinste Differenz aufweist, als wahrer entsprechender Kennpunkt (P',Q¹) gewählt wird.

5. Fokusdetektor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß beim Aufsuchen mehrerer entsprechender Kennpunkte der Ausgang für den Kennpunkt mit dem Ausgang für jeden der entsprechenden Kennpunkte verglichen wird und von den entsprechenden Kennpunkten derjenige, der einen Ausgang gleich dem Ausgang für den Kennpunkt aufweist, als wahrer entsprechender Kennpunkt gewählt wird.

6. Fokusdetektor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß auf der Verteilungskurve (A) für Ausgänge (Va₁ bis Va ) aus der ersten Meßgrößenumformer-Gruppe (a₁ bis a ) mehrere verschiedene Kennpunkte wie z.B. der Punkt größter Steigung (P), der Punkt größter Krümmung (Q) o.dgl. und auf der Verteilungskurve (B) für Ausgänge (Vb₁ bis Vb ) aus der zweiten Meßgrößenumformer-Gruppe (b, bis b ) mehrere verschiedene entsprechende Kennpunkte (P',Q") aufgesucht

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werden, die der erstgenannten Vielzahl von Kennpunken (P/Q) entsprechen, und daß eine Scharfstellung -nur dann festgestellt wird, wenn eine Abweichung in der Stellungsbeziehung zwischen dem Kennpunkt (P,Q) und dem entsprechenden Kennpunkt (P',Q¹) für jede Kennpunktart gleich ist=