DE4125537C2 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Scharfeinstellen eines Abbildungssystems - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Scharfeinstellen eines Abbildungssystems und eine Vorrichtung hierfür, jeweils gemäß den Oberbegriffen des Anspruchs 1 und 5.

Ein ähnliches Verfahren bzw. Vorrichtung ist aus der US 4 912 497 bekannt.

In den vergangenen Jahren hat als ein automatisches Fokus­ siersystem für ein optisches Gerät wie beispielsweise eine Kamera und dergleichen ein sogenanntes passives System zum Erfassen des Bildes eines Objekts, welches in natürliches Licht oder Beleuchtungslicht eingetaucht ist, zur Einstellung des Brennpunktes einer Bildaufnahmelinse entsprechend dem Zu­ stand des Objektes eine besondere Beachtung in der Öffent­ lichkeit gefunden. Das passive System erreicht eine höhere Fokussiergenauigkeit und verbraucht weniger elektri­ sche Leistung als ein sogenanntes aktives System zur Aussen­ dung von Impulsen von Infrarotlicht oder dergleichen auf ein Objekt, um den Brennpunkt einer Bildaufnahmelinse entspre­ chend der Entfernung zu dem Objekt zu fokussieren, die auf der Grundlage der Durchlaufzeit der Impulse festgestellt wird. Der praktische Einsatz und die Verbreitung des passiven Systems hat sehr schnell zugenommen. Wie im Stand der Technik wohlbekannt ist, lassen sich die passiven Systeme grob in zwei Arten unterteilen: (1) Ein Dreiecküberwachungssystem zur Bestimmung der Entfernung zu einem Objekt auf der Grundlage sogenannten Umgebungslichtes ohne Verwendung der Bildaufnah­ melinse, und (2) ein TTL-System (Through The Lens: durch die Linse) zur Feststellung der Differenz der Fokussierungsbedin­ gung auf der Grundlage von Innenlicht, welches durch die Bildaufnahmelinse gelangt.

Das grundsätzliche Prinzip des Außenlicht-Dreiecküberwa­ chungssystems wird nun nachstehend kurzgefaßt unter Bezug auf die Fig. 8 beschrieben. In Fig. 8 ist ein Paar kleiner Linsen 11 und 12 in einem optischen Gerät angeordnet als optische Einrichtung zum Auffangen des Bildes eines Objektes A. Das Paar kleiner Linsen 11 und 12 ist durch eine Basislinienlänge b getrennt und empfängt Licht von dem Objekt A über unterschiedliche optische Wege L1 und L2. Bilder I1 und I2 des Objektes A werden jeweils in den dargestellten Positionen auf Bildsensoren 21 und 22 gebildet, die an den Brennpunkten f der Linsen 11 und 12 angeordnet sind. Wenn das Objekt A unendlich weit von dem optischen Gerät entfernt ist, so befinden sich die Positionen der Bilder I1 und I2 jeweils an dem Schnittpunkt einer optischen Achse Lc, welche durch die Zentren der Linsen 11 und 12 geht, mit den Bildsensoren 21 und 22. Wenn sich allerdings das Objekt A dem optischen Gerät nähert, so werden die Positionen der Bilder I1 und I2 jeweils um die durch s1 und s2 bezeichneten Entfernungen in der Zeichnungen in umge­ kehrten Richtungen von diesen ursprünglichen Positionen ver­ schoben.

Nimmt man an, daß die Entfernung von den Linsen 11 und 12 zu dem Objekt A gleich x ist, und daß die durch das Objekt A ge­ hende optische Achse die Basislinienlänge b in b1 und b2 trennt, dann sollte die folgende Gleichung gelten, da ein rechtwinkliges Dreieck mit den Seiten x und den Basislinien­ längenteil b1 ähnlich einem Dreieck mit den Seiten der Brenn­ punktlänge f und dem Betrag der Verschiebung s1 ist:

b1/x = s1/f

Die nachfolgende Beziehung sollte auf die gleiche Weise wie voranstehend beschrieben gelten:

b2/x = s2/f

Nimmt man an, daß die Beziehung zwischen s1 und s2 durch s = s1 + s2 gegeben ist, so ergibt sich die nachstehende Bezie­ hung aus der Beziehung zwischen b1 und b2, die sich als b = b1 + b2 ausdrücken läßt:

b/x = s/f

Wenn die Summe s der Verschiebungsbeträge s1 und s2 von den jeweiligen Originalpositionen der Bilder I1 und I2 durch ir­ gendeine Einrichtung festgestellt wird, läßt sich daher die Entfernung x wie nachstehend angegeben bestimmen:

x = bf/s

Da die Bilder I1 und I2 des Objektes A keine Punkte darstel­ len, sondern immer irgendein Muster aufweisen, wird der Verschie­ bungsbetrag s unter Verwendung von Bilddatengruppen als Mustern festgestellt, die durch Sammeln von Bilddaten erhal­ ten werden, welche die Lichtintensität ausdrücken, die auf jeweilige Photosensoren auftrifft, mit Hilfe der linken und rechten Bildsensoren 21 und 22. Die Anzahl S von Verschiebun­ gen, die zur Einstellung der Bildmuster benötigt wird, wird gemessen, während aufeinanderfolgend die beiden Bilddaten­ gruppen eine nach der anderen auf die unendlich entfernten Referenzpunkte verschoben werden.

Der Verschiebungsbetrag s kann dadurch berechnet werden, daß diese Anzahl S von Verschiebungen mit der Teilung der Anord­ nung der Photosensoren innerhalb der Bildsensoren multipli­ ziert wird. Daher kann der Brennpunkt des optischen Gerätes auf das Objekt A dadurch eingestellt werden, daß die Entfer­ nung x auf der Grundlage des Verschiebungsbetrages s entspre­ chend der voranstehenden Beziehung berechnet wird, und daß die Bildaufnahmelinse auf eine Fokussierposition eingestellt wird, welche der Entfernung x entspricht. Beim Gebrauch in der Praxis wird die Position der Bildaufnahmelinse des opti­ schen Gerätes eingestellt durch die Anzahl S von Verschiebun­ gen, um die Zeit zu sparen, die zur Berechnung des Verschie­ bungsbetrages s und der Entfernung x erforderlich ist.

Die voranstehend genannten Bilddaten können digitale Daten sein, beispielsweise mit 4-8 Bits, so daß in den meisten Fällen die linken und rechten Bilddatengruppen nicht perfekt miteinander übereinstimmen, wenn die Anzahl S von Verschie­ bungen gemessen wird. Daher wird im allgemeinen die Anzahl S von Verschiebungen, welche eine maximale Korrelation reprä­ sentiert, durch aufeinanderfolgende Untersuchung von Korre­ lationen zwischen den beiden Bilddatengruppen entsprechend einer geeigneten Bewertungsfunktion bestimmt, während die jeweiligen Bilddatengruppen verschoben werden. Wenn ein Ver­ schiebungswert S als Dezimalzahl, anstelle der Anzahl von S- Verschiebungen als ganze Zahl, berechnet wird unter Verwen­ dung eines Interpolationsverfahrens, bei welchem die maximale Korrelation unter Bezug auf Bewertungsfunktionswerte und die umgebenden Werte festgestellt wird, kann darüber hinaus die Fokussiergenauigkeit in dem optischen Gerät wesentlich ver­ bessert werden.

Wenn das untersuchte Gesichtsfeld zur Feststellung des Objek­ tes so breit ist, daß mehrere Objekte in das Feld eintreten, so kann eine Verengung des Feldes erforderlich sein, um eine genaue Fokussierung zu erreichen, da das festzustellende Ob­ jekt unbestimmt sein kann. Wird das Beobachtungsfeld verengt, so kann allerdings das auf diese Weise erhaltene Bild fehl­ fokussiert sein, da das optische Gerät 1 einen unendlichen Hintergrund in der Richtung der optischen Achse Lc feststel­ len kann, wenn das Instrument auf eine mittlere Position zwi­ schen zwei Objekten A1 und A2 gerichtet wird, wie dies in Fig. 9 dargestellt wird. Dies kann beispielsweise dann auf­ treten, wenn zwei Personen Seite an Seite stehen.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, die durch ein sogenann­ tes Zentrumsbeeinträchtigungsproblem, wie voranstehend be­ schrieben, hervorgerufen wird, ohne es erforderlich zu machen, daß das Beobachtungsfeld zum Nachweis des Objektes verbrei­ tert wird, läßt sich ein Verfahren zur Bestimmung der Entfer­ nung zu einem Objekt in einer Winkelrichtung in bezug auf die optische Achse (vgl. die japanischen Veröffentlichungen unge­ prüfter Patente Nr. Sho-60-15506 und Sho-61-120001) wie gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen einsetzen.

Unter Verwendung eines derartigen Schrägwinkelentfernungsmeß­ verfahrens können Entfernungen zu einem Objekt in mehreren Richtungen festgestellt werden (beispielsweise in drei Rich­ tungen), einschließlich der Richtung der optischen Achse Lc und winkligen Richtungen, die einen Winkel α in bezug auf die optische Achse bilden, während die Richtung des Suchers des optischen Gerätes fixiert ist, wie dies in Fig. 10 darge­ stellt ist. Das optimale zu photographierende Objekt kann dann aus den drei Richtungsergebnissen ausgewählt werden, um den Brennpunkt des optischen Gerätes einzustellen. Allerdings ist bei dem konventionellen sogenannten Dreipunktentfernungs­ meßverfahren der Neigungswinkel α im allgemeinen fest, da er schwierig einzustellen ist. Daher ist das Verfahren nur in dem Fall wirksam, in welchem die Position des Objektes in bezug auf die festen Winkelrichtungen der Betrachtung ausge­ richtet ist.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ent­ fernungsmeßverfahren und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens bereitzustellen, bei der das Problem der Falsch­ messung vermieden wird, wenn mehrere Objekte, wie z. B. zwei nebeneinander stehende Personen, im Blickfeld vorhanden sind.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Ver­ fahren zum automatischen Scharfeinstellen eines optischen Ab­ bildungssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Scharfeinstellung eines optischen Abbildungs­ systems mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß ein Objektdetektor zur Verfügung gestellt wird, in welchem Winkel einer Schrägrichtung in bezug auf die optische Achse einfach eingestellt oder justiert werden können, um ein Objekt festzustellen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Scharfeinstellung in bezug auf ein Objekt in drei Richtungen einschließlich einer Vorwärtsrichtung und verschiedener Schrägrichtungen, der für optische Geräte wie beispielsweise eine Autofokuskamera mit einem Dreiecksfest­ stellungssystem geeignet ist und eine TTL-System-Auto­ fokuskamera.

Die für das Dreiecksüberwachungssystem geeignete Vorrichtung zur Scharfeinstellung umfaßt folgende Teile: In Kombination mit der optischen Einrichtung die Bildsensoreinrichtung und die Feststellein­ richtung, welche die voranstehend angegebenen wesentlichen Komponenten darstellen, eine Extraktionseinrichtung, um von dem Paar von Bilddatengruppen, welche durch die Bildsen­ soreinrichtung erzeugt werden, drei Paare von partiellen Gruppen herauszuziehen, die partiellen Gesichtsfeldern in der Richtung einer optischen Achse des Instrumentes und in Rich­ tungen entsprechen, welche positive und negative Neigungswin­ kel in bezug auf die optische Achse aufweisen. Eine Nachwei­ seinrichung berechnet Verschiebungswerte, welche den drei Paaren partieller Gruppen entsprechen, während Neigungswinkel für die Extraktionseinrichtung der partiellen Gesichtsfelder in bezug auf die optische Achse festgelegt werden. Die Ver­ schiebungswerte und die Neigungswinkel werden als Indices verwendet, welche Entfernungen von dem optischen Gerät zu dem Objekt repräsentieren, welches in den jeweiligen partiellen Gesichtsfeldern enthalten ist, die den jeweiligen Paaren par­ tieller Gruppen entsprechen.

Die Vorrichtung zur Scharfeinstellung, die für das TTL-System geeignet ist, besteht aus der optischen Einrichtung, der Bildsensoreinrichtung, und der Nachweiseinrichtung, welche dieselben Einrichtungen darstellen wie bei dem voranstehend beschriebenen Dreiecksüberwachungssystem. Entsprechend werden Verschiebungswerte durch die Nachweiseinrichtung festgestellt, welche den drei Paaren partieller Gruppen entsprechen, während Neigungswinkel in bezug auf die optische Achse der partiellen Gesichtsfelder für die Extraktionseinrichtung festgelegt werden, und werden als In­ dices verwendet, welche Fokussierbedingungen der Bildaufnah­ melinse des optischen Gerätes in bezug auf das Objekt dar­ stellen, welches in den partiellen Gesichtsfeldern enthalten ist.

Bei jeder dieser Vorrichtungen ist es am einfachsten und vorteilhaftesten, ein Paar von Linsen als das Paar optischer Einrichtungen zu verwenden, die in einer vor­ bestimmten Entfernung angeordnet sind. Die Bildsensoreinrich­ tung kann ein Paar von Bildsensoren aufweisen, welches dem Paar optischer Einrichtungen entspricht, oder kann einen ein­ zigen Bildsensor aufweisen, der gemeinsam von dem Paar opti­ scher Einrichtungen benutzt wird. In jedem Fall ist es vorzu­ ziehen, daß Bilddaten von den jeweiligen Photosensoren in der Form digitaler Daten erzeugt werden, die aus mehreren Bits bestehen. Es ist ebenfalls vorteilhaft, die Extraktionsein­ richtung und die Nachweiseinrichtung in Form von Software in einem Mikrocomputer zur Verfügung zu stellen, der im allge­ meinen in dem optischen Gerät vorhanden ist. Weiterhin ist es vorzuziehen, daß das Paar partieller Gruppen, welches durch die Extraktionseinrichtung herausgezogen wird, gleiche Mengen von Bilddaten aufweist.

Sowohl bei der Scharfeinstellvorrichtung des Dreiecks­ überwachungstyps als auch dem des TTL-Typs können die Neigungswinkel (in bezug auf die optische Achse) lichtun­ durchlässiger partieller Gesichtsfelder, die von der Extrak­ tionseinrichtung verwendet werden, so festgelegt werden, daß sie gleiche Werte in bezug auf die positive und negative Richtung aufweisen. Bei dem TTL-Objektdetektor ist es vor­ teilhaft, die Neigungswinkel entsprechend der Brennpunktlänge der Bildaufnahmelinse des optischen Gerätes oder entsprechend der Zoom-Rate festzulegen, wenn die Bildaufnahmelinse eine Zoom-Linse aufweist.

Der Betriebsablauf der vorliegenden Erfindung wird nachste­ hend in der Reihenfolge ihrer wesentlichen Einzelteile be­ schrieben.

Das Paar optischer Einrichtungen empfängt Licht von einem Ob­ jekt über unterschiedliche optische Wege und erzeugt ein Paar von Objektbildern auf der Bildsensoreinrichtung. Von der Bildsensoreinrichtung wird ein Paar von Bilddatengruppen er­ zeugt, welche die Muster der jeweiligen Objektbilder repräsentieren. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Menge von Bilddaten in jeder Bilddatengruppe so festgesetzt, daß sie genügend groß ist, um das Gesichtsfeld zu verbreitern, verglichen mit dem Gesichtsfeld bei konventionellen optischen Geräten.

Die Extraktionseinrichtung extrahiert partielle Gruppen von dem Paar von Bilddatengruppen, um Paare partieller Gruppen zu bilden. Die Gesichtsfeldwinkel partieller Gesichtsfelder für das Objekt werden dadurch festgelegt, daß die jeweiligen An­ zahlen von Bilddaten in den partiellen Gruppen ausgewählt wer­ den. Die Extraktionseinrichtung ist so ausgebildet, daß die Neigungswinkel (in bezug auf die optische Achse des optischen Gerätes) der partiellen Gesichtsfelder den Positionen entspre­ chen, in welchen die partiellen Gruppen von den Bilddatengrup­ pen extrahiert werden. Daher kann gemäß der vorliegenden Er­ findung ein Objekt in den partiellen Gesichtsfeldern, welches enge Gesichtsfeldwinkel aufweist, einzeln festgestellt werden, während die Neigungswinkel geändert werden.

Als nächstes weist die Nachweiseinrichtung das Objekt aus dem Paar partieller Gruppen nach, die durch die Extraktionsein­ richtung herausgezogen werden und den partiellen Gesichtsfel­ dern entsprechen, welche die festgelegten Neigungswinkel αuf­ weisen, wie voranstehend beschrieben. Die Nachweiseinrichtung untersucht Korrelationen, während sie nacheinander Bilddaten in den partiellen Gruppen verschiebt, wie bei dem konventio­ nellen Verfahren, und bestimmt das Objekt durch Untersuchung des Verschiebungswertes, welcher als ein Ergebnis der Unter­ suchung die maximale Korrelation repräsentiert. Dieser Ver­ schiebungswert wird als ein Index verwendet, welcher die wesentliche Eigenschaft des Objektes repräsentiert, welches in dem jeweiligen partiellen Gesichtsfeld enthalten ist. Beispielsweise wird bei dem Dreiecksbeobachtungssystem der Verschiebungswert als ein Index verwendet, welcher die Ent­ fernung von dem optischen Gerät zu dem Objekt repräsentiert, wie voranstehend angegeben ist. In dem TTL-System wird der Verschiebungswert als ein Index verwendet, welcher den Fokus­ sierzustand der Bildaufnahmelinse in bezug auf das Objekt re­ präsentiert.

Wie voranstehend beschrieben wurde kann das Objekt durch Un­ terscheidung bezüglich der jeweiligen partiellen Gesichts­ felder nachgewiesen werden, während die Neigungswinkel der partiellen Gesichtsfelder für die Extraktionseinrichtung zum Nachweis des Objektes festgelegt werden, und während willkür­ lich deren Gesichtsfeldwinkel festgelegt werden, falls dies erforderlich ist. Sowohl bei dem Dreiecksüberwachungssystem als auch bei dem TTL-System kann ein Objekt mit drei partiel­ len Gesichtsfeldern nachgewiesen werden, welche die Richtung der optischen Achse des optischen Gerätes bzw. Richtungen aufweisen, die unterschiedliche positive und negative Nei­ gungswinkel in bezug auf die optische Achse aufweisen. Daher schaltet die vorliegende Erfindung Schwierigkeiten aus, wie sie bei dem voranstehend beschriebenen Zentrumsverschlechte­ rungsphänomen auftreten, wodurch die Fokussiergenauigkeit des optischen Gerätes wesentlich verbessert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch darge­ stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung her­ vorgehen.

Es zeigt:

Fig. 1 die grundsätzliche Ausführungsform einer Scharfeinstellvorrichtung in einem optischen Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Darstellung partieller Gruppen und kleiner par­ tieller Gruppen zur Erläuterung des Betriebsablaufes der Nachweiseinrichtung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Ausführungsform eines optischen Gerätes des Dreiecksüberwachungstyps;

Fig. 4 eine Darstellung von Bilddatengruppen und partiel­ ler Gruppen zur Erläuterung des Betriebsablaufs der Extraktionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines beispielhaf­ ten Betriebsablaufes der Extraktionseinrichtung und der Nachweiseinrichtung;

Fig. 6 eine Ausführungsform eines optischen Gerätes des TTL-Typs;

Fig. 7(a) bis 7(d) Objektbilder bei der Ausführungsform;

Fig. 8 eine Erläuterung der relativen Positionen eines Objektes, eines Paars optischer Einrichtungen und einer Bildsensoreinrichtung, mit einer Darstellung der Theorie der Dreiecksüberwachung;

Fig. 9 die relativen Positionen eines optischen Gerätes und eines Objektes; und

Fig. 10 eine Erläuterung des optischen Gerätes und der Rich­ tung des Objektnachweises.

Nachstehend wird nun im einzelnen Bezug genommen auf die momentan bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und zwar unter Bezug auf die Figuren. Fig. 1 er­ läutert die Anordnung einer grundlegenden Ausführungsform ei­ ner Scharfeinstellvorrichtung in einem optischen Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ein Paar optischer Einrichtungen 11 und 12, die in dem oberen Abschnitt von Fig. 1 dargestellt sind, besteht beispielsweise aus kleinen Linsen. Die optischen Einrichtungen 11 und 12 em­ pfangen Licht von einem Objekt, welches (nicht dargestellt) in dem oberen Abschnitt vorliegt, über unterschiedliche Lichtwege auf dieselbe Weise wie in Fig. 8, und bilden je­ weils Objektbilder auf Bildsensoreinrichtungen 20. Bei dieser Ausführungsform weist eine Bildsensoreinrichtung 20, die bei­ spielsweise aus einem Photodiodenarray oder einem CCD- Bildsensor bestehen kann, Bildsensorabschnitte 21 und 22 auf, von denen jeder aus M Photosensoren besteht, um ein Objekt­ bild zu empfangen. Der Winkel, der durch jeden dieser Ab­ schnitte 21 und 22 in bezug auf das jeweilige Zentrum der entsprechenden optischen Einrichtung 11 und 12 eingenommen wird, ist das Gesichtsfeld V des optischen Gerätes. Bei­ spielsweise werden bei dieser Ausführungsform ein Paar von Bilddatengruppen LD und RD, die von der Bildsensoreinrichtung 20 erzeugt werden, in das RAM eines Mikrocomputers 7 eingele­ sen, der in dem optischen Gerät vorgesehen ist, und zwar durch einen A/D-Wandler 23.

Jede der beiden Bilddatengruppen LD und RD weist M Bilddaten auf, die jedem der voranstehend beschriebenen Bildsensorab­ schnitte 21 und 22 entsprechen. Jedes der Bilddaten ist bei­ spielsweise ein digitales Datum, welches aus 4-8 Bits be­ steht. Nachstehend werden Bilddaten in den Bilddatengruppen LD und RD jeweils als Lp und Rp ausgedrückt, unter Verwendung von Variablen p und q von denen sich jede in einem Bereich von 1 bis M ändert.

Bei dieser Ausführungsform sind die Extraktionseinrichtung 30 und die Nachweiseinrichtung 40 in Form von Software in dem Mikrocomputer 7 vorgesehen. Der Betriebsablauf der Extrak­ tionseinrichtung 30 und der Nachweiseinrichtung 40 wird nun­ mehr kurzgefaßt beschrieben, obwohl ein Beispiel für ihren Betriebsablauf später im einzelnen unter Bezug auf die Fig. 5 angegeben wird. Die Extraktionseinrichtung 30 extrahiert partielle Gruppen Ld und Rd von m Bilddaten (wobei m < M) von der linken bzw. rechten Bilddatengruppe LD bzw. RD, um ein partielles Gesichtsfeld Vp festzulegen, welches einen Nei­ gungswinkel θ in bezug auf die optische Achse Lc aufweist, wie dies in der Figur dargestellt ist. Entsprechend der Er­ läuterung in der Figur können der Neigungswinkel θ und der Gesichtsfeldwinkel des partiellen Gesichtsfeldes Vp jeweils auf der Grundlage der Positionen der partiellen Gruppen Ld und Rd festgelegt werden, die von den Bilddatengruppen LD und RD extrahiert werden, und auf der Grundlage der Anzahl m von Bilddaten in der jeweiligen partiellen Gruppe. Beispielswei­ se werden diese Werte für die Extraktionseinrichtung 30 durch eine Einstellvorrichtung 31 eingestellt, wie dies in der Figur gezeigt ist.

Die Nachweiseinrichtung 40 untersucht Korrelationen, während sie aufeinanderfolgend jeweils Bilddaten in den beiden par­ tiellen Gruppen Ld und Rd verschiebt, welche durch die Extrak­ tionseinrichtung 30 extrahiert wurden, und bestimmt das Objekt in Form eines Verschiebungswertes S, der als ein Ergebnis der Untersuchung eine maximale Korrelation repräsentiert. Der Vor­ gang ist in Fig. 2 erläutert. Dies bedeutet, daß die Nachweis­ einrichtung 40 kleine partielle Gruppen l und r sammelt, und zwar mit n Bilddaten (wobei n < m), von den partiellen Gruppen Ld und Rd von m Bilddaten, wie dies in dem oberen Abschnitt der Figur gezeigt ist, während aufeinanderfolgen Bilddaten einzeln nacheinander verschoben werden, um eine Kombination cj zu bilden (j = 0 - jm). Immer dann, wenn die Kombination cj ge­ bildet wird, untersucht die Nachweiseinrichtung 40 die Korre­ lation zwischen den Bilddaten der kleinen partiellen Gruppen l und r. Die Variable j repräsentiert die Anzahl der Verschie­ bungen zum Verschieben der partiellen Gruppen Ld und Rd. Der Maximalwert jm der Variablen j beträgt 2(m - n).

Beispielsweise kann die Bewertungsfunktion zur Untersuchung von Korrelationen dadurch erhalten werden, daß n mal die Ab­ solutwerte der Differenz zwischen entsprechenden Bilddaten der kleinen partiellen Gruppen l und r in der jeweiligen Kom­ bination cj addiert werden. In diesem Fall wird eine maxima­ le Korrelation dann erhalten, wenn der Wert der Bewertungs­ funktion am kleinsten ist. Der Wert der Variablen j, welcher der maximalen Korrelation entspricht, wird von der Nachweis­ einrichtung 40 als ein Verschiebungswert S ausgegeben.

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben, welche bei dem Drei­ ecksüberwachungssystem angewendet wird. Das optische Gerät 1 ist hier als eine einfache Linsenverschlußkamera dargestellt, die einen Verschluß 3 aufweist, der in einem optischen System einschließlich einer Bildaufnahmelinse 2 vorgesehen ist. Nach­ dem die Bildaufnahmelinse 2 des optischen Gerätes 1 einge­ stellt wurde, um auf ein gewünschtes Objekt zu fokussieren, und zwar durch Betätigung der Linse entsprechend der Entfer­ nung, die von dem Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung ermittelt wurde, wird der Verschluß 3 geöffnet, um den Film 4 dem Licht auszusetzen. Ein Kodierer 6, der mechanisch mit der Bildaufnahmelinse 2 verbunden ist, stellt die momentane Position der Linse fest.

Linsen 11 und 12 bilden das Paar optischer Einrichtungen des Objektdetektors gemäß der vorliegenden Erfindung und sind an dem Gehäuse des optischen Gerätes 1 befestigt. Bei dieser Ausführungsform bilden die Linsen 11 und 12 Objektbilder von dem Gesichtsfeld auf einem Paar von Bildsensoren 21 und 22 aus, welche den Linsen zugeordnet sind. Die Nachweisausgangs­ signale der beiden Bildsensoren 21 und 22 werden jeweils durch die A/D-Wandler 23 geführt und werden als Bilddatengruppen LD und RD in das RAM des Mikrocomputers 7 eingelesen, der in dem optischen Gerät vorgesehen ist.

Bei dieser Ausführungsform bildet die Extraktionseinrichtung 30 drei partielle Gruppen dadurch, daß sie von den Bilddaten­ gruppen LD und RD partielle Gruppen extrahiert, die den par­ tiellen Gesichtsfeldern entsprechen, welche die Richtung der optischen Achse des optischen Gerätes 1 haben sowie zwei Rich­ tungen aufweisen, die positive bzw. negative Neigungswinkel θ in bezug auf die optische Achse ausbilden. Der Vorgang ist in Fig. 4 erläutert, in welcher Bilddatengruppen LD und RD mit M Bilddaten gezeigt sind, die den Linsen 11 und 12 zuge­ ordnet sind. Die Extraktionseinrichtung 30 extrahiert drei Paare oder drei Kombinationen C0-C2 linker und rechter par­ tieller Gruppen Ld und Rd von den linken und rechten Bild­ datengruppen LD und RD, wie dies in dem unteren Abschnitt der Figur dargestellt ist. Jede der partiellen Gruppen Ld und Rd weist m Bilddaten auf, um das partielle Gesichtsfeld Vp fest­ zulegen. Bei dieser Ausführungsform ist m auf 18 festgesetzt.

Die Kombination C0 der linken und rechten partiellen Gruppen entspricht dem partiellen Gesichtsfeld, welches die Richtung der optischen Achse Lc aufweist. Die Kombinationen C1 und C2 der linken und rechten partiellen Gruppen entsprechen den par­ tiellen Gesichtsfeldern, welche jeweils Richtungen haben, die positive bzw. negative Neigungswinkel θ in bezug auf die op­ tische Achse aufweisen. Der Winkel θ wird für die Extraktions­ einrichtung 30 durch die Einstellvorrichtung 31 festgesetzt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Zur Erleichterung der Beschrei­ bung werden die drei Kombinationen partieller Gruppen nachste­ hend als Ci ausgedrückt, unter Verwendung einer Variablen i in dem Bereich von 0 bis 2.

Die Nachweiseinrichtung 40 empfängt die drei Kombinationen linker und rechter partieller Gruppen Ld und Rd, untersucht die Korrelation zwischen linken und rechten partiellen Grup­ pen für jede Kombination Ci, und gibt die Anzahl S von Ver­ schiebungen als ein Ergebnis der Untersuchung einer maximalen Korrelation aus.

Nachstehend erfolgt eine ins Einzelne gehende Beschreibung des Betriebsablaufes der Extraktionseinrichtung 30 und der Nach­ weiseinrichtung 40 bei dieser Ausführungsform unter Bezugnah­ me auf das Flußdiagramm von Fig. 5. Der Betriebsablauf der Extraktionseinrichtung 30 ist in der ersten Spalte gezeigt, und der Betriebsablauf der Nachweiseinrichtung 40 ist in der zweiten und dritten Spalte gezeigt.

Bei dem Anfangsschritt S30 der Extraktionseinrichtung 30 wird ein eingestellter Wert des Neigungswinkels θ von der Einstell­ vorrichtung 31 in Fig. 3 gelesen. In dem nächsten Schritt S31 wird die Bilddatenanzahl pm in dem Zentrum der Bilddatengruppe LD dadurch berechnet, daß die Anzahl M der Bilddaten durch 2 geteilt wird. Bei dieser Ausführungsform stellt M eine gerade Zahl von etwa 100 dar. Daher befinden sich die Bilddaten, die durch die Zahl pm repräsentiert werden, rechts benachbart dem Zentrum der Bilddatengruppe. Daraufhin wird in einem Schritt S31 die Anzahl a von Datenverschiebungen, die zur Verschiebung der Position des Extrahierens partieller Gruppen in der Kom­ bination C1 oder C2 von Fig. 4 (entsprechend dem voranstehend angegebenen Neigungswinkel θ) aus der Position der Extrak­ tion partieller Gruppen in der Kombination C0 erforderlich ist, berechnet durch die vorbestimmte Funktion f des Winkels θ.

Wie in Fig. 4 in bezug auf die Kombination C0 dargestellt ist, legt ein Referenzpunkt in der partiellen Gruppe Ld, welche der optischen Achse Lc entspricht, die linksseitige partielle Gruppe Ld in einer Position ein Drittel nach rechts fest, wie dies durch die Unterteilung in b und 2b in der Figur angedeu­ tet ist. Diese Anordnung der partiellen Gruppe Ld entspricht dem partiellen Gesichtsfeld Vp, welches wiederum einer Be­ trachtung entlang der optischen Achse Lc entspricht. Ein Re­ ferenzpunkt in der rechtsseitigen partiellen Gruppe Rd wird auf eine Position ein Drittel nach links gesetzt. Daher wird in einem Schritt S32 der Wert b dadurch berechnet, daß die An­ zahl von Bilddaten in den jeweiligen partiellen Gruppen durch 3 geteilt wird. Der Schritt S31 wird beendet, nachdem der vor­ anstehend angegebene Maximalwert jm der Variablen j, welcher die Kombinationsanzahl der kleinen partiellen Gruppen l und r in Fig. 2 repräsentiert, zum Zwecke des Betreibens der Nach­ weiseinrichtung 40 berechnet wurde. Die Anzahl n von Bilddaten in den jeweiligen kleinen partiellen Gruppen wird auf zwei Drittel der Anzahl m von Bilddaten in den jeweiligen partiel­ len Gruppen gesetzt (12 bei dieser Ausführungsform), so daß der voranstehend angegebene Maximalwert jm den Wert von 12 an­ nimmt (2(m - n)).

In dem nächsten Schritt wird die Variable i, welche die Kom­ binationsanzahl in Fig. 4 repräsentiert, auf 0 gesetzt, und der Wert der Datenzahl pm im Zentrum der Bilddatengruppe wird auf die Variable pr gesetzt, welche die Referenzdatennummer repräsentiert. Weiterhin werden in dem Schritt S34 die führen­ den Datenzahlen ps und qs der partiellen Gruppen Ld und Rd in Fig. 4 jeweils entsprechend der Gleichungen ps = pr - b + 1 und qs = pr - 2b + 1 berechnet.

Der Betriebsablauf geht daraufhin zu der Nachweiseinrichtung 40 über. In dem Anfangsschritt S40 wird anfänglich die Anzahl der Verschiebungen, die zur Verschiebung von Bilddaten in den partiellen Gruppen Ld und Rd zum Zwecke der Untersuchung der Korrelation erforderlich ist, dadurch auf 0 gesetzt, daß die Variable j, welche die Kombinationsanzahl der kleinen partiel­ len Gruppen in Fig. 2 repräsentiert, auf 0 gesetzt wird. Wei­ terhin wird die Vorzeichenvariable SN zum aufeinanderfolgen­ den alternativen Verschieben der linken und rechten kleinen partiellen Gruppen l und r auf 1 gesetzt, und der minimale Bewertungsfunktionswert Fm wird auf einen Anfangswert gesetzt, der genügend groß ist. In dem nächsten Schritt S41 wird die führende Datenanzahl der rechtsseitigen kleinen partiellen Gruppe r dadurch erhalten, daß m - n von der führenden Daten­ anzahl qs der rechtsseitigen partiellen Gruppe Rd in Fig. 2 subtrahiert wird. Die führende Datenanzahl ps der linksseiti­ gen partiellen Gruppe Ld wird direkt als die führende Daten­ anzahl der linksseitigen kleinen partiellen Gruppe l verwen­ det.

Beginnend mit dem Schritt S42 wird die Bewertungsfunktion zur Untersuchung der Korrelation berechnet. In dem Schritt S42 wird eine Vorbereitung für die Berechnung getroffen. Der Be­ wertungsfunktionswert F wird ursprünglich auf 0 gesetzt; die Variable k, welche die Datenzahlen in den kleinen partiellen Gruppen l und r in Fig. 2 repräsentiert, wird mit dem Wert l versehen; und die Datenanzahlvariablen p und q werden auf die führenden Datenzahlen ps bzs. qs gesetzt.

Als nächstes wird in dem Schritt S43 die Bewertungsfunktion berechnet. Bei dieser Ausführungsform wird der Absolutwert der Differenz zwischen zugehörigen Bilddaten Lp und Rq in den kleinen partiellen Gruppen l und r sequentiell zu dem Bewer­ tungsfunktionswert F addiert. In dem nächsten Schritt S44 wird eine Festlegung getroffen, ob die Datenanzahlvariable k die Anzahl n von Bilddaten in der kleinen partiellen Gruppe erreicht hat. Falls die Variable k nicht die Anzahl n erreicht hat, so wird mit der Berechnung des Bewertungsfunktionswertes F dadurch fortgefahren, daß der Fluß des Betriebsablaufes zu dem Schritt S43 zurückkehrt, nachdem die Werte der Variablen k, p und q jeweils um Eins erhöht wurden.

Wenn die Berechnung des Bewertungsfunktionswertes F in einer bestimmten Kombination cj linker und rechter kleiner partiel­ ler Gruppen von Fig. 2 beendet ist, so daß der Wert der Daten­ anzahlvariablen k gleich n ist, so verläßt der Betriebsablauf­ fluß die Betriebsablaufsschleife und geht von dem Schritt S44 zu dem Schritt S46 über. In dem Schritt S46 wird eine Festle­ gung getroffen, ob der auf diese Weise berechnete Bewertungs­ funktionswert F kleiner als der minimale Bewertungsfunktions­ wert Fm ist oder nicht. Ist F nicht kleiner, so geht der Ab­ lauf zu dem Schritt S48 über. Ist F kleiner, so wird der mini­ male Bewertungsfunktionswert Fm durch den Bewertungsfunktions­ wert F ersetzt, und zum selben Zeitpunkt wird der momentane Wert der Kombinationszahl j für die kleine partielle Gruppe in Fig. 2 als ein Verschiebungswert Si gespeichert, welcher der Partialgruppenkombinationsanzahl i in Fig. 4 entspricht.

Daraufhin geht der Fluß des Betriebsablaufes über zu dem Schritt S48. In diesem Schritt wird eine Festlegung getroffen, ob die Kombinationsanzahlvariable j für die kleine partielle Gruppe ihren Maximalwert jm erreicht hat. Hat die Variable j nicht ihren Maximalwert erreicht, so wird in dem Schritt S49 der Wert der Variablen j um Eins erhöht. In dem nächsten Schritt S50 unterteilt sich der Fluß des Betriebsablaufes, und zwar dadurch, daß er in einer von zwei möglichen Richtun­ gen weitergeht, abhängig von der Vorzeichenvariablen SN (po­ sitiv oder negativ), um alternierend die linken und rechten kleinen partiellen Gruppen l und r auf die in Fig. 2 darge­ stellte Weise zu verschieben. Ist die Vorzeichenvariable SN positiv, so wird der Wert der führenden Datenzahl qs der rechtsseitigen kleinen partiellen Gruppe r um Eins in dem Schritt S51 verringert. Ist die Vorzeichenvariable negativ, so wird die führende Datenzahl ps der linksseitigen kleinen partiellen Gruppe l in dem Schritt S52 um Eins erhöht. Auf jeden Fall schaltet die Vorzeichenvariable SN in dem Schritt S53 zwischen positiv und negativ über. Daraufhin kehrt der Fluß des Betriebsablaufes zu dem Schritt S42 zurück, und zwar zur Berechnung des nächsten Bewertungsfunktionswertes F.

Wenn der Wert der Kombinationszahlvariablen j für die kleine partielle Gruppe seinen Maximalwert jm dadurch erreicht, daß der voranstehende Betriebsablauf wiederholt wird, während die Variable j erhöht wird, ist die Untersuchung der Korrelation in sämtlichen Kombinationen der linken und rechten kleinen partiellen Gruppen l und r in Fig. 2 beendet. Der sich aus der Untersuchung einer maximalen Korrelation ergebende Verschie­ bungswert wird als der voranstehend genannte Wert Si gespei­ chert, entsprechend dem Wert der Partialgruppenkombinations­ zahl i.

Zur selben Zeit geht der Betriebsablauffluß von dem Schritt S48 zu dem Schritt S34 der Extraktionseinrichtung 30 über, um den Wert der Kombinationszahlvariablen i für die partiel­ le Gruppe mit ihrem Maximalwert 2 zu vergleichen. Ist die Variable i kleiner als 2, so geht der Fluß zu dem Schritt S35 über, und der Wert der Variablen i wird um Eins erhöht. In dem nächsten Schritt S36 hängt die Flußrichtung von dem Wert der Variablen i ab. Ist der Wert der Variablen i gleich 1, so wird die Referenzdatenzahl pr der als nächste zu extra­ hierenden partiellen Gruppe dadurch festgesetzt, daß die Datenanzahl a subtrahiert wird, die erforderlich ist, um die Extraktionsposition der voranstehend angegebenen partiellen Gruppe von der Zentrumsdatenzahl pm der Bilddatengruppe im Schritt S37 zu verschieben. Ist der Wert der Variablen i gleich 2, so wird die Referenzdatenzahl pr der als nächste zu extrahierenden partiellen Gruppe dadurch festgesetzt, daß die Datenzahl a zu der Zentrumsdatenzahl pm der Bilddaten­ gruppe im Schritt S38 hinzu addiert wird. Daraufhin kehrt der Fluß zu dem Schritt S33 zurück, in welchem derselbe Be­ triebsablauf wie voranstehend beschrieben für die partielle Gruppenkombination wiederholt wird, welche der erhöhten Va­ riablen i entspricht.

Wenn der voranstehend angegebene Betriebsablauf für alle der drei Kombinationen C0 bis C2 partieller Gruppen Ld und Rd, die in Fig. 4 gezeigt sind, beendet ist, so verläßt der Fluß die Betriebsablaufschleife in dem Schritt S34. Zu diesem Zeitpunkt sind sämtliche Betriebsabläufe der Extraktionseinrichtung 30 und der Nachweiseinrichtung 40 beendet.

Wir gehen nunmehr zurück auf Fig. 3, wo die Objektfestlegungs­ einrichtung 60 von der Nachweiseinrichtung 40 Verschiebungs­ werte Si empfängt, welche die Entfernungen zu Objekten reprä­ sentieren, die jeweils in den drei Kombinationen Ci (i = 0 bis 2) der linken und rechten partiellen Gruppen Ld und Rd in Fig. 4 bestimmt wurden, welche von der Extraktionseinrichtung 30 aus den linken und rechten Bilddatengruppen LD und RD extra­ hiert wurden. Einer der drei Verschiebungswerte wird innerhalb der Objektfestlegungseinrichtung 60 ausgewählt entsprechend dem festgelegten Standard, der durch die Einstellvorrichtung 61 ausgewählt wurde, um hierdurch ein entsprechendes Objekt zu spezifizieren. Unterschiedliche Standards können als der Festlegungsstandard verwendet werden, je nach dem gewünschten Ergebnis. Als ein einfaches Beispiel können die nächsten der Objekte, in den drei partiellen Gesichtsfeldern, ausgewählt werden, welche die Richtung der optischen Achse Lc und die beiden Richtungen der Neigungswinkel θ haben, oder - mit an­ deren Worten - es kann das Objekt mit dem maximalen Verschie­ bungswert Si festgelegt werden. Im praktischen Gebrauch kön­ nen mehrere Festlegungsstandards kodiert werden, so daß durch die Einstellvorrichtung 61 ein Standard zeitweilig ausgesucht werden kann.

Die Objektfestlegungseinrichtung 60 gibt den Verschiebungswert S aus, welcher dem festgelegten Objekt entspricht, so daß die Bildaufnahmelinsen-Steuereinrichtung 70 den Verschiebungswert S empfängt und die Position der Bildaufnahmelinse 2 über die Betätigungsvorrichtung 5 steuert, um den Nachweiswert des Ko­ dierers 6 an den Verschiebungswert S anzupassen, um hierdurch den Brennpunkt des optischen Instruments 1 an das spezifizier­ te Objekt anzupassen.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die vorliegen­ de Erfindung bei der Autofokuskamera des TTL-Typs eingesetzt wird. Das optische Gerät 1 dieses Typs fängt ein Objektbild von dem Innenlicht durch die Bildaufnahmelinse 2 ein. Im all­ gemeinen wird ein Verschluß in der Brennpunktebene in einer Einzellinsenreflexkamera oder dergleichen verwendet. Bei die­ ser Ausführungsform ist ein einen Film 4 abdeckender Verschluß 8 so gekippt, daß er als ein Spiegel dient, der das Innenlicht ablenkt. Ein Paar von Linsen 11 und 12, welche die optische Einrichtung 10 darstellen, empfängt Licht von dem Objekt durch Reflexion an dem Spiegel, wie dies in der Zeichnung darge­ stellt ist, sowie durch Lichtwege L1 und L2 in unterschiedli­ chen Abschnitten auf der Bildaufnahmelinse 2, und bildet Ob­ jektbilder auf Bildsensorabschnitten 21 und 22 einer Einzel­ linsensensoreinrichtung 20.

Auf dieselbe Weise wie bei der vorherigen Ausführungsform werden die Bildnachweisausgangssignale der Bildsensoreinrich­ tung 20 als ein Paar von Bilddatengruppen LD und RD in den Mikrocomputer 7 durch den A/D-Wandler 23 eingelesen. Die Ex­ traktionseinrichtung 30, die Nachweiseinrichtung 40, die Ob­ jektfestlegungseinrichtung 60 und die Bildaufnahmelinsen- Steuereinrichtung 70 sind in Form von Software in dem Mikro­ computer 7 verwirklicht. Die Betätigungsvorrichtung 5 zur Betätigung der Position der Bildaufnahmelinse 2 ist auf die­ selbe Weise verwirklicht.

Bei diesen wohlbekannten TTL-Verfahren wird der Fokussierzu­ stand des optischen Instruments 1 auf der Grundlage des Ver­ schiebungsbetrages von den Referenzpositionen des Paars von Bildern festgestellt, welches von dem Bildsensor 20 empfangen wird, so daß die Bildaufnahmelinse 2 so gesteuert wird, daß sie die Verschiebung eliminiert. Fig. 7 zeigt Zustände, in welchen Objektbilder I1 und I2 jeweils durch die Bildsensor­ abschnitte 21 und 22 empfangen werden, die miteinander ver­ bunden sind.

Die Fig. 7(a) bis 7(c) zeigen einfach ein Paar von Bildern I1 und I2, welche durch Einfangen eines Objekts in der Rich­ tung der optischen Achse Lc des optischen Instruments 1 er­ halten werden. Fig. 7(a) entspricht dem Zustand der Fokus­ sierung. Fig. 7(b) entspricht dem defokussierten Zustand, in welchem der Brennpunkt zur Vorderseite des Objekts hin ver­ schoben ist. Fig. 7(c) entspricht dem defokussierten Zustand, in welchem der Brennpunkt hinter das Objekt verschoben ist. Aus diesen Figuren wird deutlich, daß die Positionen des Paars von Bildern I1 und I2 in dem vorderseitig defokussierten Zu­ stand von Fig. 7(b) jeweils um s/2 von deren Referenzpositio­ nen in dem fokussierten Zustand gemäß Fig. 7(a) verschoben sind, und daß die Positionen des Paars von Bildern I1 und I2 in dem nach hinten defokussierten Zustand von Fig. 7(c) jeweils um -s/2 nach außen gegenüber ihren Referenzpositio­ nen in dem fokussierten Zustand von Fig. 7(a) verschoben sind. Wenn daher eine relative Positionsverschiebung s oder -s zwi­ schen den beiden Bildern festgestellt wird, so lassen sich das Ausmaß und die Richtung der Verschiebung durch Bezugnahme auf den fokussierten Zustand des optischen Instruments aus der Größe und deren Vorzeichen bestimmen, so daß die Bildaufnahme­ linse 2 so eingestellt werden kann, daß sie die Verschiebung eliminiert.

Fig. 7(d) zeigt den fokussierten Zustand, in welchem ein Paar von Bildern dadurch erhalten wird, daß ein Objekt in einer Richtung betrachtet wird, welche in einem Einfallswinkel θ in bezug auf die optische Achse Lc des optischen Instruments 1 liegt, auf dieselbe Weise wie in Fig. 7(). Wie aus der Figur deutlich wird, sind die Positionen dieser Bilder jeweils in derselben Richtung und um denselben Verschiebungsbetrag sa gegenüber den Positionen von 7(a) verschoben. Dies bedeutet, daß insoweit kein Unterschied zwischen den Fig. 7(d) und 7(a) besteht, als die Verschiebung von dem fokussierten Zustand auf der Grundlage der Verschiebung s gegenüber den Referenz­ positionen der beiden Bilder festgestellt werden kann. Aller­ dings sind die Referenzpositionen der beiden Bilder um sa in dem Fall verschoben, in welchem das Objekt in der Schrägwin­ kelrichtung liegt.

Daher werden, wie bei der voranstehenden Ausführungsform, Kom­ binationen Ci partieller Gruppen Ld und Rd von dem Paar von Bilddatengruppen LD und RD durch die Extraktionseinrichtung 30 von Fig. 6 auf dieselbe Weise extrahiert, wie dies voran­ stehend unter Bezug auf Fig. 4 beschrieben wurde. Zur Erleich­ terung der Darstellung zeigen die Fig. 7(a) und 7(d) den Fall, in welchem Bereiche der partiellen Gruppen Ld und Rd, die durch die Extraktionseinrichtung 30 extrahiert wurden, mit den Bildern überlappen. Die Kombinationen C0 und C2 in Fig. 2 entsprechen Fig. 7(a) bzw. 7(d). Der Verschiebungsbetrag sa gegenüber den Referenzpositionen der Bilder in Fig. 7(a) und 7(d) entspricht der Anzahl a von Daten, die zur Verschiebung der Positionen der Extraktion der beiden partiellen Gruppen Ld und Rd in Fig. 4 für jede Kombination Ci erforderlich sind.

In der Nachweiseinrichtung 40 kann auf dieselbe Weise wie bei der voranstehenden Ausführungsform der Verschiebungswert Si für jede Kombination Ci partieller Gruppen festgestellt wer­ den. Daher läßt sich das Flußdiagramm von Fig. 5 im wesent­ lichen auf die Betriebsabläufe der Extraktionseinrichtung 30 und der Nachweiseinrichtung 40 bei dieser Ausführungsform an­ wenden. Verschiebungswerte Si werden jeweils für drei Kombi­ nationen Ci (i = 0 bis 2) partieller Gruppen durch diese beiden Einrichtungen festgestellt, so daß die Verschiebungen gegen­ über dem fokussierten Zustand des optischen Instruments 1 in bezug auf Objekte in partiellen Gesichtsfeldern jeweils nach­ gewiesen werden, welche die Richtung der optischen Achse und zwei Richtungen von Neigungswinkeln θ aufweisen, entspre­ chend dem Wert der Kombinationszahl i.

Der Betriebsablauf der Objektspezifizierungseinrichtung 60 kann derselbe sein wie der bei der voranstehenden Ausführungs­ form. Die Objektspezifizierungseinrichtung 60 empfängt diese drei Verschiebungswerte Si und spezifiziert das Objekt durch Auswahl eines der drei Verschiebungswerte Si entsprechend dem Spezifizierungsstandard, der durch die Einstellvorrichtung 61 festgelegt wird. Daher gibt die Objektspezifizierungsein­ richtung 60 den Verschiebungswert S entsprechend dem Objekt aus. Allerdings ist der Betriebsablauf der Bildaufnahmelinsen- Steuereinrichtung 70 etwas von dem in der voranstehenden Aus­ führungsform verschieden. Die Bildaufnahmelinse 2 in dieser Ausführungsform wird einer Rückkopplungssteuerung unterworfen, um die Verschiebung innerhalb eines zulässigen Bereichs durch die Betätigungsvorrichtung 5 zu korrigieren, entsprechend dem Grad und der Richtung der Verschiebung gegenüber dem Fokus­ sierzustand, repräsentiert durch den Verschiebungswert S.

Bei dem optischen Instrument des TTL-Typs, beispielsweise ei­ ner Einzellinsenreflexkamera, einer Videokamera, usw., wird üblicherweise eine auswechselbare Linse oder eine Zoom-Linse als die Bildaufnahmelinse 2 verwendet, so daß deren Brennlän­ ge geschaltet oder gesteuert werden kann. Daher ist es bei der Ausführungsform von Fig. 6 vorzuziehen, daß eine Einstell­ vorrichtung 32 zum Einstellen des Neigungswinkels θ des in einem Schrägwinkel verlaufenden partiellen Gesichtsfeldes für die Extraktionseinrichtung 30 in einem Linsensystem der Bild­ aufnahmelinse 2 vorgesehen ist, wie dies in der Figur gezeigt ist, um die Einstellung des Winkels θ für die Extraktions­ einrichtung 30 relativ zu der Brennlänge oder der Zoom-Rate der Bildaufnahmelinse 2 einzustellen.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die voranstehenden Ausführungsformen beschränkt ist, und daß dem­ gegenüber unterschiedliche Änderungen durchgeführt werden können. Beispielsweise ist es im praktischen Gebrauch vorteil­ haft, die optische Einrichtung und die Bildsensoreinrichtung in dem optischen Instrument in Form eines Moduls vorzusehen. Zwar sind bei den voranstehenden Ausführungsformen die Extrak­ tionseinrichtung und die Nachweiseinrichtung in Form von Soft­ ware verwirklicht, jedoch können selbstverständlich diese Ein­ richtungen auch in Form einer elektronischen Schaltung vorlie­ gen und zusammen mit der Bildsensoreinrichtung in einem exklu­ siv für diesen Zweck ausgebildeten Chip oder in einem anwen­ dungsspezifischen integrierten Schaltkreis-Chip (ASIC) vorge­ sehen sein. In diesem Fall kann die Funktion der A/D-Wandlung von Bilddaten zusätzlich in dem integrierten Schaltkreis-Chip vorhanden sein, um den gesamten Betriebsablauf sowohl bezüg­ lich der Geschwindigkeit und der Genauigkeit zu verbessern.

Wie voranstehend beschrieben wurde, lassen sich bei der Scharfeinstellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Wirkungen erreichen durch: Ausbildung eines Paars von Objektbildern auf einer Bildsensoreinrichtung über ein Paar optischer Einrichtungen, die Licht von einem Objekt in einem Gesichtsfeld eines optischen Instruments empfangen, um hierdurch ein Paar von Bilddatengruppen zu erzeugen; Extrahieren eines Paars partieller Gruppen von dem Paar von Datengruppen entsprechend partiellen Gesichtsfeldern, die Neigungswinkel aufweisen, die willkürlich in bezug auf die optische Achse des optischen Instruments festgelegt sind, mittels einer Extraktionseinrichtung; Bestimmung eines Ver­ schiebungswertes als eines Ergebnisses der Untersuchung einer maximalen Korrelation durch eine Nachweiseinrichtung durch Untersuchung von Korrelationen, während aufeinanderfolgend jeweils Bilddaten in den beiden partiellen Gruppen verschoben werden, um hierdurch den Verschiebungswert als einen Index zu verwenden, welcher die wesentlichen Eigenschaften des Objek­ tes repräsentiert, welches in dem jeweiligen partiellen Ge­ sichtsfeld des festgelegten Neigungswinkels enthalten ist; und schließlich eine Bestimmung von Verschiebungswerten für drei partielle Gesichtsfelder, welche die Richtung der opti­ schen Achse und Richtungen aufweisen, die positive und nega­ tive festgelegte Neigungswinkel in bezug auf die optische Achse aufweisen, in dem Fall, in welchem das optische Instru­ ment vom Dreiecksüberwachungstyp oder einem TTL-Typ ist, um hierdurch die Verschiebungswerte als Indices zu verwenden, welche die Entfernungen zu Objekten in den jeweiligen parti­ ellen Gesichtsfeldern repräsentieren in dem Falle des Drei­ ecksüberwachungstyps, oder als Indices, welche die Fokussier­ zustände des optischen Instruments bezüglich der Objekte in dem Falle des TTL-Typs repräsentieren.

• a) Das Objekt kann innerhalb jeweiliger partieller Gesichts­ felder mit deren Unterscheidung nachgewiesen werden, während Neigungswinkel der partiellen Gesichtsfelder frei festgelegt werden, um das Objekt nachzuweisen. Bei dem optischen Instru­ ment des Dreiecksüberwachungstyps oder des TTL-Typs kann das Objekt innerhalb dreier partieller Gesichtsfelder nachgewie­ sen werden, welche die Richtung der optischen Achse des opti­ schen Instruments sowie Richtungen positiver und negativer variabler Neigungswinkel aufweisen. Daher läßt es sich ver­ meiden, daß das Objekt in dem Gesichtsfeld verfehlt wird (das sogenannte Beeinträchtigungsphänomen), so daß die Fokussier­ genauigkeit verbessert werden kann.
• b) Falls erforderlich kann der Gesichtsfeldwinkel des jewei­ ligen partiellen Gesichtsfeldes willkürlich festgelegt wer­ den, so daß die Genauigkeit des Nachweises des Objektes we­ sentlich verbessert werden kann.
• c) Im Unterschied zu der sogenannten Fokussierverriegelungs­ funktion ist es nicht erforderlich, das optische Instrument nach dessen Brennpunkteinstellung auf ein gewünschtes Objekt zu drehen, da der Brennpunkt des optischen Instrumentes auf ein Objekt in einer Schrägwinkelrichtung eingestellt werden kann. Daher lassen sich Probleme lösen, die mit der unwill­ kürlichen Bewegung der Hände und dem Auslassen von Möglich­ keiten infolge der Drehung des optischen Instrumentes zusam­ menhängen.
• d) Da die Betriebsabläufe der Extraktionseinrichtung und der Nachweiseinrichtung bei den voranstehenden Ausführungsformen im wesentlichen bei dem optischen Instrument des Dreiecks­ überwachungstyps und dem optischen Instrument des TTL-Typs dieselben sind, kann ein einziger Objektdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung gemeinsam bei den beiden Arten von Instrumenten verwendet werden, was kostengünstiger ist.

Wie voranstehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Er­ findung bemerkenswert wirksam bei der Verbesserung der Fokus­ siergenauigkeit des optischen Instruments, wodurch dessen Handhabungseigenschaften verbessert und Kostenvorteile er­ zielt werden.

Claims (17)

1. Ein Verfahren zum automatischen Scharfeinstellen eines optischen Abbil­ dungssystems mit den folgenden Schritten:
Abbilden von Licht, das von einem Objekt in dem Blickfeld des optischen Abbil­ dungssystems kommt, durch jede eines Paars von optischen Vorrichtungen über jeweils unterschiedliche optische Wege auf eine Bildsensorvorrichtung, die ein Paar von Bilddatengruppen erzeugt, die einem Paar von entsprechend erhaltenen Objektbildern entsprechen;
Extrahieren jeweiliger entsprechender Paare von Teildatengruppen aus neben­ einanderliegenden Daten, die zusammenhängenden Gebieten der Objektbilder entsprechen, aus dem Paar von Bilddatengruppen, und
wiederholtes Ausführen eines Korrelationsvorgangs von jeweiligen Paaren von Unterdatengruppen, die jeweils aus den Paaren von Teildatengruppen entnom­ mene nebeneinanderliegende Daten enthalten, wobei die Unterdatengruppen ei­ nes jeden Paars von Teildatengruppen in ihrer Lage relativ zueinander zur nach­ folgenden Ausführung des Korrelationsvorgangs verschoben werden, und wobei ein Korrelationswert jedem Verschiebungswert zugeordnet wird, wobei ein eine maximale Korrelation darstellender Verschiebungswert zur Anzeige der Entfer­ nung des Objekts von dem optischen Abbildungssystem verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei Paare von Teildatengruppen extrahiert werden, wobei die Paare von Teildatengruppen jeweils unterschiedlichen Teilblickfeldern entspre­ chen, wobei wenigstens eines davon einen Neigungswinkel bezüglich der opti­ schen Achse des Abbildungssystems aufweist; und daß der oder die Neigungs­ winkel der den Teildatengruppen entsprechenden Teilblickfelder in Abhängigkeit vom Blickfeld des optischen Systems eingestellt wird.

2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Einstellens durch An­ passen der Grenzen der zusammenhängenden Gebiete in Abhängigkeit von den gewünschten jeweiligen Neigungswinkeln beim elektronischen Extrahieren der je­ weiligen Teildatengruppen, die zu einem zusammenhängenden Gebiet der Sen­ sorvorrichtung gehören, ausgeführt wird.

3. Das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, wobei ein Neigungswinkel durch Lesen einer Anweisung von einer Einstellvorrichtung eingestellt wird.

4. Das Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Einstellvorrichtung auf das opti­ sche Abbildungssystem derart anspricht, daß ein Neigungswinkel θ in Abhängig­ keit von dem durch eine Aufnahmelinse des optischen Abbildungssystems aufge­ nommenen Blickfelds ausgegeben wird.

5. Vorrichtung zur Scharfeinstellung eines optischen Abbildungssystems mit:
einem Paar von optischen Vorrichtungen (11, 12), die jeweils Licht von einem Objekt (A) in einem Blickfeld des optischen Abbildungssystems über jeweilige un­ terschiedliche optische Wege erhalten zur Bildung eines Paars von Bildern eines Objekts;
einer Bildsensorvorrichtung (20) zur Aufnahme des Paars von durch das Paar von optischen Vorrichtungen gebildeten Bildern und zum Erzeugen eines Paars von Bilddatengruppen (LD, RD), die dem Paar von Objektbildern entsprechen;
einer Extraktionsvorrichtung (30) zum Extrahieren jeweiliger entsprechender Paa­ re von Teildatengruppen nebeneinanderliegender Daten, die einem zusammen­ hängenden Gebiet der Objektbilder entsprechen, aus dem Paar von Bilddaten­ gruppen, und
einer Nachweisvorrichtung (40) zum wiederholten Durchführen eines Korrelati­ onsvorgangs jeweiliger Paare von Unterdatengruppen, die von jedem Paar der Teildatengruppen entnommene zusammenhängende Daten enthalten, wobei die Unterdatengruppen eines jeden Paars von Unterdatengruppen relativ zueinander in ihrer Position verschoben werden und wobei ein Korrelationswert einem jedem Verschiebungswert zugeordnet wird, wobei die Nachweisvorrichtung weiter einen eine maximale Korrelation darstellenden Verschiebungswert feststellt, der für die Entfernung des Objekts von dem optischen Abbildungssystem repräsentativ ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Extraktionsvorrichtung geeignet ausgelegt ist, um wenigstens zwei Paare von Teildatengruppen zu extrahieren, wobei die Paare von Teildatengruppen un­ terschiedlichen Teilblickfeldern entsprechen, von denen wenigstens eines einen Neigungswinkel (θ) bezüglich der optischen Achse (LC) des optischen Abbil­ dungssystems aufweist; und
daß eine Neigungswinkeleinstellvorrichtung (32) vorgesehen ist zum Einstellen des oder der Neigungswinkel (s) in Abhängigkeit von dem optischen Blickfeld des optischen Abbildungssystems zum Anweisen der Extraktionsvorrichtung, die je­ weiligen Teildatengruppen gemäß dem einzustellenden Neigungswinkel zuzuwei­ sen.

6. Vorrichtung zur Scharfeinstellung gemäß Anspruch 5, wobei die Einstellvorrich­ tung an eine Bildaufnahmelinsenvorrichtung (2) des optischen Abbildungssystems gekoppelt ist.

7. Vorrichtung zur Scharfeinstellung gemäß Anspruch 6, wobei das optische Ab­ bildungssystem eine Zoom-Bildaufnahmelinse umfaßt, mit der das Blickfeld an­ paßbar ist.

8. Vorrichtung zur Scharfeinstellung nach einem der Ansprüche 5-7, wobei das Paar von optischen Vorrichtungen ein Linsenpaar umfaßt, das mit einem vorbe­ stimmten Abstand dazwischen angeordnet ist.

9. Vorrichtung zur Scharfeinstellung nach einem der Ansprüche 5-8, wobei die Bildsensorvorrichtung ein Paar von Bildsensorteilen umfaßt, die jeweils zum Empfang der Objektbilder angeordnet sind und die dem Paar von optischen Vor­ richtungen entsprechen.

10. Vorrichtung zur Scharfeinstellung gemäß einem der Ansprüche 5-9, wobei die Bildsensorvorrichtung eine einzige Bildsensorvorrichtung umfaßt zum Empfang des von durch das Paar von optischen Vorrichtungen erzeugte Paar von Objekt­ bildern.

11. Vorrichtung zur Scharfeinstellung gemäß einem der Ansprüche 5-10, wobei die durch die Bildsensorvorrichtung erzeugten Bilddaten aus einer Vielzahl von Bits zusammengesetzte digitale Daten sind.

12. Vorrichtung zur Scharfeinstellung nach einem der Ansprüche 5-11, wobei die Teildatengruppen eines jeden Paars, die durch die Extraktionsvorrichtung extra­ hiert werden, Bilddaten aufweisen, die in ihrer Anzahl zueinander gleich sind.

13. Vorrichtung zur Scharfeinstellung gemäß einem der Ansprüche 5-12, wobei die Bilddatengruppen in drei jeweilige Paare von Teildatengruppen unterteilt sind.

14. Vorrichtung zur Scharfeinstellung gemäß Anspruch 13, wobei eine der Teildatengruppen einem Teilbildfeld in der Richtung der optischen Achse des opti­ schen Abbildungssystems entspricht und die anderen beiden Teildatengruppen Teilblickfeldern entsprechen, die jeweils einen positiven und negativen Nei­ gungswinkel bezüglich der optischen Achse des optischen Abbildungssystems aufweisen.

15. Vorrichtung zur Scharfeinstellung gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Nei­ gungswinkel der Teilblickfelder bezüglich der optischen Achse des Abbildungssy­ stems so ausgelegt sind, daß sie jeweils gleiche Werte bezüglich der positiven und negativen Richtungen aufweisen.

16. Vorrichtung zur Scharfeinstellung gemäß einem der Ansprüche 5-15, wobei das Paar von optischen Vorrichtungen das durch eine Bildaufnahmelinsenvorrich­ tung (2) des optischen Abbildungssystems hindurchtretende Licht empfängt.

17. Vorrichtung zur Scharfeinstellung gemäß Anspruch 16, wobei die Neigungs­ winkel der Teilblickfelder in bezug auf die optische Achse des optischen Abbil­ dungssystems entsprechend der Brennweite der Bildaufnahmelinse des optischen Abbildungssystems zugewiesen sind.