DE69221929T2

DE69221929T2 - Automatische Fokussierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69221929T2
Application number: DE69221929T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Arai; Hirofumi Suda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-05-02
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2012-05-01
Also published as: EP0512430B1; EP0512430A3; US5739858A; DE69221929D1; EP0512430A2

Description

HINTERGRUND DER EREINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine automatische Fokussiervorrichtung, die zur Verwendung mit einer Videokamera oder dergleichen geeignet ist.

Verwandter Stand der Technik

Als eine in einer Filmkamera wie beispielsweise einer Videokamera oder dergleichen verwendete automatische Fokussiervorrichtung ist eine automatische, nach dem Prinzip des Hügelanstiegsverfahrens (mountain climbing type) arbeitende Fokussiervorrichtung bekannt, bei der Hochfrequenzkomponenten aus Bildsignalen, die aus einem Bildaufnahmeelement wie beispielsweise einem CCD-Element o.a. erhalten werden, extrahiert werden und eine Aufnahmelinse bzw ein Aufnahmeobjektiv derart angetrieben wird, daß die extrahierten Hochfrequenzkomponenten einen Maximalwert annehmen, so daß eine optimale Fokussierung erreicht wird. Ein derartiges automatisches Fokussiersystem weist allgemein Vorteile dahingehend auf, daß kein spezielles optisches Fokussierelenent erforderlich ist und eine präzise Scharfeinstellung unabhängig von einer Entfernung zu einem Objekt erzielt werden kann; ein solches System wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 im einzelnen erklärt.
Gemäß Fig. 1 wird eine Fokussierlinse 1 durch einen Fokussiermotor 6 entlang einer optischen Achse verfahren, um einen Fokussiervorgang durchzuführen. Licht, welches durch die Linse 1 hindurchgetreten ist, wird auf eine Bildaufnahmefläche eines Bildaufnahmeelements 2 projiziert, fotoelektrisch in ein elektrisches Signal umgewandelt und in Form eines Videosignals ausgegeben. Dieses Videosignal wird durch einen Verstärker 3 auf einen benötigten Pegel verstärkt und durch eine Verarbeitungsschaltung 4 in ein Normfernsehsignal für eine Kamera umgewandelt. Gleichzeitig damit wird der Ausgang des Verstärkers 3 einem (nachstehend als BPF bezeichneten) Bandpaßfilter 8 zugeführt. In dem BPF 8 werden die Hochfrequenzkomponenten aus dem Videosignal extrahiert, woraufhin nur das in einem Abschnitt eines Bildschirms festgelegten Fokuserfassungsbereichs entsprechende Videosignal in einer Torschaltung 9 extrahiert wird. Eine Spitzenwert-Halteschaltung 10 implementiert den Spitzenwert-Haltevorgang in einem mit einem ganzzahligen Vielfachen eines Vertikal-Synchronisationssignals synchronisierten Intervall. Im folgenden wird dieser gehaltene Spitzenwert als Fokuspunkt-Spannungswert B bezeichnet.
Eine Motorgeschwindigkeit-Ermittlungsschaltung 12 legt auf der Grundlage des Fokuspunkt-Spannungswerts B eine Geschwindigkeit des Fokussiermotors 6 in Übereinstimmung mit dem Grad der Fokussierung fest. Anders ausgedrückt wird die Geschwindigkeit des Motors 6 mittels einem Motortreiber 7 derart variiert, daß sie schnell wird, wenn die Linse stark defokussiert ist, oder langsam wird, wenn der Defokussierungszustand gering ist. Eine Motorrichtung-Ermittlungsschaltung 11 veranlaßt in Übereinstimmung mit einem im Stand der Technik als Hügelanstiegssteuerung gut bekannten Verfahren den Motor 6, in diejenige Richtung zu verfahren, in der der Fokuspunkt-Spannungswert B zunimmt. Die Motorrichtung- Ermittlungsschaltung 11 treibt jedoch zu Beginn des Vorgangs den Motor 6 zunächst in einer geeigneten Richtung an, weil die Richtung, in der der Fokuspunkt-Spannungswert B einen Maximalwert annimmt, zu Beginn nicht bekannt ist, und fährt mit dem Antrieb fort, bis die Richtung ermittelt werden kann. Wenn die Linse 1 während der Ermittlungsperiode ihren äußersteix Endpunkt erreicht, erfaßt ein Fokus-Codierer 5 dies und gibt die Anweisung aus, die Richtung des Motors 6 umzukehren.
Wie jedoch bei dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Beispiel deutlich erkennbar ist, besteht ein Nachteil darin, daß der Fokussierungsgrad nicht genau beurteilt werden kann, weil sich die Fokuspunktspannung nicht nur aufgrund des Defokussierungszustands des Objekts, sondem auch aufgrund des Kontrasts oder der Art desselben ändert.
Kurz gesagt treten bei gewöhnlichen Objekten keine Regelschwingungen auf, so daß ein schneller automatischer Fokussiervorgang dadurch erzielt wird, daß in Übereinstimmung mit den Anweisungen von der Motorgeschwindigkeit-Ermittlungsschaltung 12 die Geschwindigkeit des Motors 6 schnell gemacht wird, wenn die Linse stark defokussiert ist, und langsam, wenn der Defokussierungszustand gering ist. Bei einem Objekt mit geringem Kontrast jedoch ist es aber auch dann, wenn der Defokussierungszustand gering ist, nicht möglich, die Motorgeschwindigkeit zu verlangsamen, weil die Fokuspunktspannung niedrig ist, welches infolgedessen zu wiederholten Regelschwingungen in der Nähe des Fokuspunkts führt. Demgegenüber wird bei hohem Kontrast die Geschwindigkeit des Motors 6 zum Zeitpunkt eines übermäßigen Defokussierungszustands aufgrund der hohen Fokuspunktspannung verringert, so daß es lange dauert, bis ein Fokuspunkt erreicht wird.
Außerdem offenbart die Druckschrift EP-A-0 297 587 eine automatische Fokussiervorrichtung, bei der ein Fokusbereich in Antwort auf zugeführte Vertikal- und Horizontal-Synchronisationssignale und ein festes Oszillator- Ausgangssignal bestimmt wird. Innerhalb dieses Fokuserfassungsbereichs wird aus einem Ausgang einer Bilderfassungsschaltung über eine Torschaltung ein Bildaufnahmesignal extrahiert und zwei Hochpaßfiltern zugeführt, deren Kennlinien sich voneinander unüerscheiden. Die Ausgangssignale dieser Hochpaßfilter werden entsprechend Halbbildintervallen geschaltet, um den Ausgang jedes Filters zu integrieren. Das Ergebnis des Integrationsvorgangs wird analog/digital umgesetzt und zum Antrieb einer Fokussierlinse in Übereinstimmung mit dem Hügelanstiegsverfahren verwendet, um den Wert des Integrationsergebnisses zu erhöhen.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen, wobei ein primäres Ziel darin besteht, eine automatische Fokussiervorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, ohne Regelschwingungen eine schnelle Fokussierung durchzuführen, und zwar unabhängig von der Art des zu fotografierenden Objekts.
Darüber hinaus soll die Erfindung eine automatische Fokussiervorrichtung bereitstellen, die präzise fokussiert werden kann, ohne durch die Art des Objekts und den Kontrast beeinflußt zu werden.
Erfindungsgemäß werden diese Ziele erreicht durch eine automatische Fokussiervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 oder 2.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eineautomatische Fokussiervorrichtung bereitgestellt, umfassend eine Vielzahl von Extraktionseinrichtungen zum Extrahieren verschiedener Frequenzkomponenten an demselben Punkt innerhalb eines durch eine Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Bildaufnahmesignals, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Fokussignals in Übereinstimmung mit dem Grad der Fokussierung durch Division des durch die Extraktionseinrichtung extrahierten Signals, und eine Antriebseinrichtung zum Steuern einer Fokussierlinse in einen Fokuspunkt auf der Grundlage des Ausgangssignals der Erfassungseinrichtung.
Auf vergleichbare Art und Weise wird gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine automatische Fokussiervorrichtung bereitgestellt, umfassend eine Vielzahl von Extraktionseinrichtungen zum Extrahieren verschiedener Freguenzkomponenten aus dem durch die Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Bildaufnahmesignal, einer Antriebsrichtung-Erfassungseinrichtung zum Ermitteln der Antriebsrichtung eines Fokussiermotors auf der Grundlage des durch die Extraktionseinrichtung extrahierten Signals, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Fokussierungssignals in Übereinstimmung mit dem Grad der Fokussierung durch arithmetische Operation über ein Signal an demselben Punkt, der durch die Extraktionseinrichtung extrahiert wird, eine Antriebsgeschwindigkeit-Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Fokussiermotors auf der Grundlage der Erfassungseinrichtung,und eine Antriebseinrichtung zum Verfahren der Fokussierlinse eines optischen Systems in den Fokuspunkt auf der Grundlage der Antriebsgeschwindigkeit-Ermittlungseinrichtung und der Antriebsrichtung-Ermittlungseinrichtung.
Darüber hinaus wird in Übereinstimmung mit einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel eine automatische Fokussiervorrichtung bereitgestellt, die in der Lage ist, eine Fokussierlinse in den Fokuspunkt zu steuern, indem zunächst die Antriebsrichtung der Fokussierlinse auf dergrundlage des durch die Vielzahl von Extraktionseinrichtungen aus den Bildaufnahmesignalen extrahierten Signal ermittelt wird, dann das den Grad der Fokussierung entsprechende Fokussiersignal durch Teilen des Extraktionssignals erfaßt wird, und schließlich die Antriebsrichtung der Fokussierlinse auf der Grundlage des vorstehend erwähnten Signals ermittelt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorstehenden sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden unter Berücksichtigung mehrerer bevorzugter, der Veranschaulichung dienender Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den Zeichnungen deutlich, in welchen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines bekannten AF-Systems zeigt;
Fig. 2 ein Blockdiagramm zeigt, welches ein erstes Ausführungsbeispiel eines AF-Systems gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zeigt, welches den Betriebsablauf einer Motorrichtung-Ermittlungsschaltung in dem AF-System gemäß Fig. 2 veranschaulicht;
Fig. 4 ein Diagramm zeigt, welches die Charakteristiken eines in dem AF-System gemäß Fig. 2 verwendetem Evaluationswerts A darstellt;
Fig. 5 ein Diagramm zeigt, welches die Charakteristiken einer in dem AF-System gemäß Fig. 1 verwendeten Fokuspunktspannung B darstellt;
Fig. 6 ein Blockdiagramm zeigt, welches ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 7 ein Blockdiagramm zeigt, welches ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 8 ein Blockdiagramm zeigt, welches ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm zeigt, welches die Funktionsweise einer Motorrichtung-Ermittlungsschaltung in dem System gemäß Fig. 8 darstellt;
Fig. 10 ein Diagramm zeigt, welches die Charakteristiken eines Evaluationswerts A und Daten E in dem System gemäß Fig. 8 zeigt; und
Fig. 11 ein Blockdiagramm zeigt, welches ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachstehend wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in der der Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels diagrammatisch in Blockform veranschaulicht ist und dieselben Bezugszeichen für dieselben oder vergleichbare, in Fig. 1 verwendete Bauelemente verwendet werden, so daß daher deren Beschreibung weggelassen ist.
Das in dem Verstärker 3 auf den gewünschten Pegel verstärkte Videosignal wird einem ersten Bandpaßfilter 13 und einem zweiten Bandpaßfilter 14 zugeführt. Es wird angemerkt, daß die Transitmittenfrequenz des zweiten Bandpaßfilters 14 niedriger ist als die des ersten Bandpaßfilters 13, und daß in dem ersten Bandpaßfilter 13 nur eine bestimmte Frequenz extrahiert wird. In der Torschaltung 9 wird nur das dem in einem Fokuspunkt- Erfassungsbereich innerhalb einer Szene festgelegten Abschnitt entsprechende Signal extrahiert und einer Spitzenwert-Halteschaltung 17 zugeführt. Auf vergleichbare Art und Weise wird der Ausgang des zweiten Bandpaßfilters 14, dessen Pegel niedriger ist als der des ersten Bandpaßfilters 13, einer Abtast- und Halteschaltung 18 zugeleitet.
Die Spitzenwert-Halteschaltung 17 hält einen Wert, der während einer Vertikal-Betriebsperiode maximal wird und für die Abtast- und Halteschaltung 18 ein Zeitsteuersignal H zum Halten deren Werts bereitstellt. Die Abtast- und Halteschaltung 18 hält Daten in Übereinstimmung mit einem Spitzenwert-Haltezeit-Signal H der Spitzenwert- Halteschaltung 17. Kurz gesagt, der Haltewert der Spitzenwert-Halteschaltung und der Haltewert der Abtastund Halteschaltung 18 entsprechen verschiedenen Frequenzkomponenten, die an demselben Punkt innerhalb des Videosignals extrahiert wurden. Die Ausgänge der Spit zenwert-Halteschaltung 17 und die Abtast- und Halteschaltung 18 werden in A/D-Umsetzern 19 bzw. 20 analog/digital umgesetzt und dann einem Teiler 21 zugeleitet.
Der Teiler 21 führt eine digitale Funktion gleichzeitig mit dem Ende der Vertikal-Abtastperiode aus, vorausgesetzt daß der Ausgang C (der Wert, aus dem mehr Hochfrequenz extrahiert wird) des A/D-Umsetzers 19 als Zähler und der Ausgang D (der Wert, aus dem mehr Niederfrequenz extrahiert wird) als Nenner verwendet werden, und gibt für jede vertikale Abtastperiode das Ergebnis der digitalen Funktion in Form einesevaluationswerts A für den Grad der Fokussierung aus. Dieser Evaluationswert A wird in die Motorrichtung-Ermittlungsschaltung 11 und der Motorgeschwindigkeit-Ermittlungsschaltung 12 zugeführt. Die Motorrichtung-Ernittlungsschaltung 11 ermittelt die Motorrichtung unter Verwendung des Evaluationswerts A und übermittelt das Ergebnis ihrer Ermittlung an den Motortreiber 7. Die Motorgeschwindigkeit-Ermittlungsschaltung 12 ermittelt die Geschwindigkeit des Motors 6 derart, daß diese proportional zu dem Reziproken des Evaluationswerts A wird und übermittelt sie an den Motortreiber 7. Kurz gesagt wird dann, wenn der Evaluationswert A klein und weit von dem Fokuspunkt entfernt ist, diägeschwindigkeit des Motors 6 auf einen schnellen Wert eingestellt, wohingegen dann, wenn der Evaluationswert A groß ist und nahe bei dem Fokuspunkt liegt, die Geschwindigkeit des Motors 6 auf einen langsamen Wert eingestellt wird.
Der Motortreiber 7 steuert den Fokussiermotor 6 in Übereinstimmung mit der vorgeschriebenen Geschwindigkeit und Richtung des Motors 6 an, um die Fokussierlinse 1 zu steuern, wodurch der automatische Fokussiervorgang erreicht wird.
Nachstehend wird die Funktionsweise der Motorrichtung- Ermittlungsschaltung 11 unter Bezugnahme auf ein in Fig. 3 gezeigtes Ablaufdiagramm erklärt. Zunächst wird in der Motorrichtung-Ermittlungsschaltung 11 und auf der Grundlage des von dem Fokus-Codierers 5 stammenden Eingangssignals geprüft, ob sich der Motor 6 in seiner äußersten Endposition befindet oder nicht (Schritt 1). Wenn den so ist, wird die Richtung des Motors 6 umgekehrt (Schritt 2). Wenn dem nicht so ist, wird durch Vergleich mit den Daten A' des vorangehenden Halbbilds beurteilt, ob die Daten A zunehmen (Schritt 3). Daraus resultierend wird dann, wenn diese abnehmen, die Richtung des Motors 6 umgekehrt, und dann, wenn diese zunehmen, die bisherige Richtung beibehalten.
Nachstehend wird der Unterschied zwischen dem Evaluationswert (Fig. 4) gemäß dem erst Ausführungsbeispiel und der Fokuspunktspannung B (Fig. 5) gemäß dem bekannten Beispiel gemäß Fig. 1 unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 erklärt. Wie Fig. 5 entnehmbar ist, ist die Fokuspunktspannung B auch im Fall eines Objekts mit geringem Kontrast vergleichsweise niedrig, wird aber bei einem Objekt mit hohem Kontrast hoch. Wie jedoch in Fig. 4 dargestellt, wird der Evaluationswert A in dem ersten Ausführungsbeispielunabhängig von dem Kontrast des Objekts in etwa konstant.
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm, welches den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels darstellt.
Auf dieselbe Art und Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, wird das in dem Verstärker 3 auf einen gewünschten Pegel verstärkte Videosignal zunächst in einem A/D-Umsetzer 24 in digitale Daten umgesetzt. Diese digitalen Daten werden durch ein nachgeschaltetes drittes Bandpaßfilter 22 bzw. viertes Bandpaßfilter 23 gefiltert, um die spezifischen Frequenzkomponenten zu extrahieren.
An dieser Verzweigung sind die durch das dritte Bandpaßfilter 22 und das vierte Bandpaßfilter 23 erhaltenen Charakteristiken nahezu gleich denjenigen, die durch das erste Bandpaßfilter 13 und das zweite Bandpaßfilter 14 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden. Sodann extrahiert eine Gate-Schaltung 25 digitale Daten nur in dem Fokuspunkt-Erfassungsbereich, und hält eine Spitzenwert-Halteschaltung 26 den Maximalwert aus dem dritten Bandpaßfilter 22 während der Vertikal-Abtastperiode. Gleichzeitig damit hält ein Zwischenspeicher-Register 27 den Wert aus dem vierten Bandpaßfilter 23 in Übereinstimmung mit einem Spitzenwert-Halteimpuls, der durch die Spitzenwert-Halteschaltung 26 bereitgestellt wird. Auf diese Art und Weise wird ein automatischer Fokussiervorgang ähnlich dem in dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt.
In Fig. 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, in dem ein analoges Filter als Bandpaßfilter verwendet wird. Zu diesem Zweck wurde dieses Ausführungsbeispiel so aufgebaut, daß die A/D- Umsetzer 19 und 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Vorstufe der Spitzenwert-Halteschaltung 17 und der Abtast- und Halteschaltung 18 angeordnet sind. Infolgedessen sind die Spitzenwert-Halteschaltung 26 und das Daten-Zwischenspeicherregister 27 digital aufgebaut, um digitale Daten zu verarbeiten. Die verbleibende Funktionsweise ist zu der der entsprechenden, vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiele vergleichbar.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Erfindung unabhängig von der Art des Gegenstands dadurch ein schneller Fokussiervorgang ohne Regeischwingungen ermöglicht, daß die Antriebsrichtung der Fokussierlinse auf der Grundlage des mittels der Vielzahl von Extraktionseinrichtungen aus den Bildaufnahmesignalen extrahierten Signals ermittelt wird, das Fokussiersignal in Übereinstimmung mit dem Grad der Fokussierung durch Division bezüglich der extrahierten Signale erfaßt wird, die Antriebsgeschwindigkeit der Fokussierlinse auf der Grundlage des erfaßten Fokussiersignals ermittelt wird, und die Fokussierlinse in Richtung des Fokuspunkts angetrieben wird.
Nachstehend wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, in dem die Leistungsfähigkeit der Beurteilung der Antriebsrichtung und der Geschwindigkeit des Fokussiermotors bezüglich der Systeme gemäß den vorstehend erwähnten ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispielen verbessert ist.
In Fig. 8 ist ein System-Blockdiagramm gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem dieselben Komponenten wie in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 gezeigt mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, so daß eine Beschreibung im einzelnen hierfür weggelassen wird. Gemäß diesem viertem Ausführungsbeispiel implementiert ein Teiler 21 eine digitale Funktion bei Ende der vertikalen Abtastperiode unter der Bedingung, daß der Ausgang C (der Wert, aus dem höhere Frequenzen extrahiert werden) des A/D-Umsetzers 19 als Zähler und der Ausgang D (der Wert, aus dem niedrigere Frequenzenextrahiert werden) des A/D-Umsetzers 20 als Nenner verwendet werden, so daß diese als Evaluationswert A für den Grad der Fokussierung für jede Vertikal- Abtastperiode ausgegeben wird, wobei der gesamte Betriebsablauf wie vorstehend beschrieben genau derselbe ist wie der in Fig. 2 beschriebene. Dieser Evaluationswert A wird der Motorgeschwindigkeit-Ermittlungsschaltung 12 zugeführt. Sodann ermittelt die Motorgeschwindigkeit-Ermittlungsschaltung 12 die Geschwindigkeit des Motors 6 derart, daß diese proportional zu dem Reziproken des Evaluationswerts A wird, und übermittelt diese an den Motortreiber 7. Kurz gesagt wird dann, wenn der Evaluationswert A niedrig und weit von dem Fokuspunkt entfernt ist, die Geschwindigkeit des Motors 6 auf einen schnellen Wert eingestellt, und dann, wenn der Evaluationswert A groß ist und sich nahe dem Fokuspunkt befindet, die Geschwindigkeit des Motors 6 auf einen niedrigen Wert eingestellt.
Darüber hinaus werden der Ausgang C des A/D-Umsetzers 19 und der Ausgang D des A/D-Umsetzers 20 in einem Vergleicher 29 verglichen, um ein Signal zu erhalten, welches zur Steuerung eines Schalters 30 verwendet wird. Infolgedessen wählt der Schalter 30 den größeren der beiden Ausgänge C und D aus, welcher in Form von Daten E der Motorrichtung-Ermittlungsschaltung 11 zugeführt wird. Die Motorrichtung-Ermittlungsschaltung 11 ermittelt die Laufrichtung des Motors 6 unter Verwendung der Daten E und des Eingangssignals aus dem Fokus-Codierer 5, und übermittelt diese an den Motortreiber 7.
Der Motortreiber 7 treibt den Fokussiermotor 6 mit der spezifizierten Geschwindigkeit und Richtung an, um die Fokussierlinse 1 einzustellen, woraus der automatische Fokussiervorgang resultiert.
Nachstehend wird die Funktionsweise der Motorrichtung- Ernittlungsschaltung 11 unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm gemäß Fig. 9 erklärt. Zunächst überprüft die Motorrichtung-Ermittlungsschaltung 11 auf der Grundlage des Eingangs aus dem Fokus-Codierer 5, ob sich der Motor an seinem äußersten Ende befindet (Schritt 1'). Wenn dem so ist, wird die Richtung des Motors 6 umgekehrt (Schritt 21). Wenn dem nicht so ist, wird in Schritt 3' überprüft, ob die Daten E im Vergleich zu den Daten E' des vorangehenden Halbbilds zugenommen haben. Wenn diese abgenommen haben, wird die Richtung des Motors 6 umgekehrt (Schritt 2'), wohingegen dann, wenn diese zugenommen haben, die bisherige Richtung beibehalten wird.
Der Unterschied zwischen dem Berechnungswert in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel und der Fokuspunktspannung B gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Stand der Technik entspricht dem, der vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 beschrieben wurde.
Wie bereits beschrieben, bleibt die Fokuspunktspannung B bei einem Objekt mit geringem Kontrast niedrig, wird jedoch bei einem Objekt mit hohem Kontrast größer. Demgegenüber wird der Evaluationswert A gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unabhängig von einem weiten Kontrastbereich des Objekts nahezu konstant gehalten.
In Fig. 10 ist der Unterschied zwischen dem Evaluationswert A und den Daten E dargestellt. Unter der Annahme daß dasselbe Objekt fotografiert werden soll, kann zwar der Grad der Fokussierung aus dem Evaluationswert A ermittelt werden, jedoch ändert sich der Ausgang nicht, wenn das Objekt sehr stark defokussiert ist. Im Gegensatz variiert im Fall der Daten E der Wert im Fokuspunkt stark in Abhängigkeit von dem Objekt, aber eine Steigung einer hügelig verlaufenden Kurve kann auch dann definitiv erfaßt werden, wenn das Objekt sehr stark defokussiert ist. Demgemäß wird deutlich, daß der Evaluationswert A zur Geschwindigkeitssteuerung des Motors 6 geeignet ist, und daß die Daten E zur Richtungssteuerung des Motors 6 geeignet sind.
Fig. 11 zeigt ein Blockdiagramm, welches den Aufbau eines fünften Ausführungsbeispiels darstellt.
Auf dieselbe Art und Weise wie in Zusammenhang mit dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben, wird das in der Verstärkerstufe 3 auf den gewünschten Pegel verstärkte Videosignal in dem A/D-Umsetzer 24 in digitale Daten umgesetzt. Diese digitalen Daten werden durch das dritte Bandpaßfilter 22 und das vierte Bandpaßfilter 23 gefiltert, um nur die bestimmten Frequenzkomponenten zu extrahieren.
In diesem Prozeß sind die durch das dritte Bandpaßfilter 22 und das vierte Bandpaßfilter 23 erzielten Frequenzcharakteristiken fast dieselben wie die, die durch das erste Bandpaßfilter 13 und das zweite Bandpaßfilter 14, die in dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden, erhalten werden. Sodann extrahiert die Torschaltung 25 nur die digitalen Daten in dem Fokuspunkt- Erfassungsbereich, und hält die Spitzenwert-Halteschaltung 26 den Maximalwert des dritten Bandpaßfilters 22 währendeiner Vertikal-Abtastperiode.
Gleichzeitig hiermit hält das Zwischenregister 27 den Wert aus den vierten Bandpaßfilter 23 in Übereinstimmung mit dem von der Spitzenwert-Halteschaltung 26 gelieferten Spitzenwert-Halteimpuis H.
Der Ausgang C der Spitzenwert-Halteschaltung 26 und der Ausgang D des Zwischenspeicher-Registers 27 werden in einem Addierer 28 addiert, und die Summe wird der Motorrichtung-Ermittlungsschaltung 11 zugeführt. Die Richtungsermittluxigsfähigkeit des Ausgangs E des Addierers 28 kann auch im Falle einer sehr starken Defokussierung durch Hinzuaddieren einer Vielzahl von Filterausgängen weiter verbessert werden. Die Motorgeschwindigkeit-Ermittlungsschaltung 12 empfängt den Evaluationswert A, der durch Dividieren des Ausgangs C der Spitzenwert-Halteschaltung 26 durch den Ausgang D des Zwischenspeicher-Registers 27 im Dividierer 21 erhalten wird. Schließlich wird der automatische Fokussiervorgang auf dieselbe, in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschriebene Art und Weise durchgeführt.
Wie vorstehend erklärt, wird gemäß der Erfindung unabhängig von der Art des Objekts ein schneller Fokussiervorgang ohne Regelschwingungen ermöglicht, indem die Antriebsrichtung der Fokussierlinse auf der Grundlage des mittels der Vielzahl der Extraktionseinrichtungen aus den Bildaufnahmesignalen extrahierten Signale ermittelt wird, das Fokussignal in Übereinstimmung mit dem Grad der Fokussierung durch Division in Bezug auf die extrahierten Signale erfaßt wird, die Antriebsgeschwindigkeit der Fokussierlinse auf der Grundlage des erfaßten Fokussiersignals erfaßt wird und die Fokussierlinse in Richtung des Fokuspunkts angetrieben wird.

Claims

1. Automatische Fokussiervorrichtung, umfassend:

eine Bildaufmahmeeinrichtung (2, 3);

eine Extraktionseinrichtung (9, 13, 14) zum Extrahieren verschiedener Frequenzkomponenten aus dem durch die Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Bildaufmahmesignal;

eine Erfassungseinrichtung (11, 12) zum Erfassen eines Fokussierzustands unter Verwendung der durch die Extraktionseinrichtung extrahierten Signale;

eine Fokussiereinrichtung (1, 6, 7) zum Durchführen eines Fokussiervorgangs auf der Grundlage des Ausgangs der Erfassungseinrichtung;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Extraktionseinrichtung (9, 13, 14) derart ausgebildet ist, daß sie die verschiedenen Frequenzkomponenten an einem identischen Punkt in einem Fokuserfassungsbereich aus dem durch die Bildaufnahmeeinrichtung (2, 3) ausgegebenen Bildaufnahmesignal extrahiert, wobei der identische Punkt ein Punkt ist, an dem eine der verschiedenen Frequenzkomponenten ein Spitzenwert ist.

2. Automatische Fokussiervorrichtung, umfassend:

eine Bildaufnahmeeinrichtung (2, 3);

eine Extraktionseinrichtung (9, 13, 14) zum Extrahieren verschiedener Frequenzkomponenten aus dem durch die Bildaufnahmeeinrichtung ausgegebenen Bildaufnahmesignal;

eine Fokussiersteuereinrichtung (11, 12, 29, 30) zum Erfassen eines Fokuszustands unter Verwendung der durch die Extraktionseinrichtung extrahierten Signale und zum Durchführen eines Fokussiervorgangs auf der Grundlage des Ausgangs der Erfassungseinrichtung;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Extraktionseinrichtung (9, 13, 14) derart ausgebildet ist, daß sie die verschiedenen Frequenzkomponenten an einem identischen Punkt in einem Fokuserfassungsbereich aus dem durch die Bildaufnahmeeinrichtung (2, 3) ausgegebenen Bildaufnahmesignal extrahiert, wobei der identische Punkt ein Punkt ist, an dem eine der verschiedenen Frequenzkomponenten ein Spitzenwert ist, und

die Fokussiersteuereinrichtung (11, 12, 29, 30) derart ausgebildet ist, daß sie eine Fokuseinstellrichtung auf der Grundlage eines Pegels der größten der durch die Extraktionseinrichtung extrahierten Frequenzkomponenten steuert.

3. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Extraktionsvorrichtung eine Vielzahl von Bandpaßfiltern (13, 14) zum Extrahieren einer Vielzahl von Signalkomponenten mit voneinander unterschiedlichen Transitmittenfrequenzen innerhalb des Bildaufnahmesignals und Filter hierfür beinhaltet.

4. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Extraktionseinrichtung eine Zeitpunkterzeugungseinrichtung beinhaltet zum Erfassen des Pegels von Frequenzkomponenten an dem identischen Punkt in dem Fokuserfassungsbereich unter Verwendung der jeweiligen Bandpaßfilter.

5. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Extraktionseinrichtung eine Spitzenwert-Halteschaltung (17) zum Erfassen eines Spitzenwerts in dem Ausgang eines der Vielzahl der Bandpaßfilter beinhaltet, und bei der die Zeitpunkterzeugungsvorrichtung eine Abtast- und Halteschaltung (18) beinhaltet zum Abtasten und Zwischenspeichern des Ausgangs eines anderen der Vielzahl von Bandpaßfiltern zu dem Zeitpunkt, der von der Spitzenwert-Halteschaltung zum Erfassen des Spitzenwerts verwendet wurde.

6. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der auf Anspruch 1 zurückgehenden Ansprüche 3 bis 5, bei der die Fokussiereinrichtung eine Fokussierlinse (1) und einen Fokussiermotor (6) zum Antreiben der Fokussierlinse beinhaltet.

7. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Fokussiereinrichtung eine Richtung-Ermitt lungsschaltung (11) zum Ermitteln der Antriebsrichtung der Fokussierlinse und eine Geschwindigkeitermittlungsschaltung (12) zum Ermitteln der Antriebsgeschwindigkeit der Fokussierlinse beinhaltet, und bei der die Fokussiereinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie einen Fokussiervorgang auf der Grundlage der Ausgänge der Richtung-Ermittlungsschaltung und der Geschwindigkeit-Ermittlungsschaltung durchführt.

8. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der auf Anspruch 2 zurückgehenden Ansprüche 3 bis 5, bei der die Fokussiersteuereinrichtung eine Fokussierlinse (1) und einen Fokussiermotor (6) zum Antreiben der Fokussierlinse beinhaltet.

9. Automatische Fokussiereinrichtung nach Anspruch 8, bei der die Fokussiersteuereinrichtung eine Richtung-Ermittlungsschaltung (11) zum Ermitteln der Antriebsrichtung der Fokussierlinse und eine Geschwindigkeit-Ermittlungsschaltung (12) zum Ermitteln der Antriebsgeschwindigkeit der Fokussierlinse beinhaltet, und bei der die Fokussiersteuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie einen Fokussiervorgang auf der Grundlage der Ausgänge der Richtung- Ermittlungsschaltung und der Geschwindigkeit-Ermitlungsschaltung durchführt.

10. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 7 oder 9, bei der die Geschwindigkeit-Ermittlungsschaltung derart ausgebildet ist, daß sie eine Fokussiergeschwindigkeit durch Durchführen einer arithmetischen Operation über das Signal mit den jeweiligen durch die Extraktionseinrichtung extrahierten Frequenzkomponenten ermittelt.

11. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Geschwindigkeit-Ermittlungsvorrichtung eine Geschwindigkeitsbeurteilung auf der Grundlage der aus einer über die Ausgänge der jeweiligen Bandpaßfilter durchgeführten Division erhaltenen Information durchführt.

12. Automatische Fokussiervorrichtung nach dem auf Anspruch 7 zurückgehenden Anspruch 10, bei der die Fokussiereinrichtung eine Divisionseinrichtung (21) beinhaltet, die derart ausgebildet ist, daß sie eine Division über die verschiedenen Frequenzkomponenten an dem identischen Punkt durchführt.

13. Automatische Fokussiervorrichtung nach dem auf Anspruch 9 zurückgehenden Anspruch 10, bei der die Fokussiersteuereinrichtung eine Divisionseinrichtung (21) beinhaltet, die derart ausgebildet ist, daß sie eine Division über die verschiedenen Frequenzkomponenten an dem identischen Punkt durchführt.

14. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei der die Divisionseinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie die oberen Signalkomponenten der verschiedenen Frequenzkomponenten durch die unteren Signalkomponenten derselben dividiert und die oberen Signalkomponenten unter Verwendung der unteren Signalkomponenten normiert.

15. Automatische Fokussiervorrichtung nach dem auf Anspruch 13 zurückgehenden Anspruch 14, bei der die Richtung- Ermittlungseinrichtung eine Richtungsbeurteilung auf der Grundlage des Ausgangssignals des jeweiligen Bandpaßfilters mit dem höheren Pegel durchführt.

16. Automatische Fokussiervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Bildaufnahmeeinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie ein Bild eines Objekts, das auf einer Bildaufnahmeebene erzeugt wurde, fotoelektrisch umwandelt und das fotoelektrisch umgewandelte Objektbild als Bildaufnahmesignale ausgibt.