DE69310221T2

DE69310221T2 - Automatische Fokussierungsschaltung für automatische Fokusanpassung in Abhängigkeit von Videosignalen

Info

Publication number: DE69310221T2
Application number: DE69310221T
Authority: DE
Inventors: Tooru Asaeda; Kiyotada Kawakami; Haruhiko Murata; Masao Takuma; Tooru Yamamoto
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2013-01-30
Also published as: US5369436A; DE69310221D1; EP0553850B1; JP2725933B2; JPH05211626A; EP0553850A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Erfindungsgebiet

Die Erfindung betrifft allgemein automatische Fokussiereinrichtungen und insbesondere eine automatische Fokussiervorrichtung zur automatischen Anpassung des Fokus an einen Gegenstand in Abhängigkeit von einem Videosignal, das von einem Bildsensor in einer Bildsensorvorrichtung, wie etwa einer Videokamera mit automatischer Fokussierfunktion, erhalten wird.

Beschreibung des Stands der Technik

Bekannterweise wurde bei einer automatischen Fokussiervorrichtung zur Verwendung bei einer Bildsensorvorrichtung, wie etwa einer Videokamera, ein Ansatz unter Verwendung eines Videosignals entwickelt, welches von dem Bildsensor selbst erhalten wurde, um den Zustand der Fokussteuerung zu berechnen. Ein solcher Ansatz ist im wesentlichen frei von Parallaxe und zeigt ausgezeichnete Eigenschaften, so daß der Fokus genau eingestellt werden kann, auch wenn z.B. die Tiefenschärfe gering und ein Gegenstand in Entfernung angeordnet ist. Nach diesem Ansatz ist desweiteren kein besonderer getrennter Sensor zur automatischen Fokussierung vorzusehen, und deshalb hat die Vorrichtung einen sehr einfachen Mechanismus.
Als ein Beispiel eines solchen Fokussteuerungsverfahrens unter Verwendung eines Videosignals ist ein sog. Hill-Climbing-Servosystem bekannt. Eine automatische Fokussiervorrichtung, die das Hill-Climbing-Servosystem verwendet, ist z.B. in den US-Patenten US-A-492346 und US-A-5003339 offenbart, und hierbei wird, kurz gesagt, eine Hochfrequenzkomponente eines von einem Bildsensor erhaltenen Videosignals für jedes Teilbild als Fokusberechnungswert detektiert, der detektierte Fokusberechnungswert immer mit einem Fokusberechnungswert des vorangehenden Teilbilds verglichen, und die Position der Fokuslinse wird weiterhin leicht vibriert, so daß der Fokusberechnungswert immer den Maximalwert annimmt.
Der Pegel des von dem Bildsensor erhaltenen Videosignals wird gewöhnlich unterhalb von 50% des dynamischen Bereiches des Bildsensors gesetzt, so daß der Videosignalpegel in dem Hochluminanzabschnitt eines Gegenstandes nicht gesättigt ist.
Zum Beispiel wird im Fall einer Videokamera für die Verwendung durch Konsumenten im allgemeinen ein CCD-Ausgabesignalpegel so gesetzt, daß ein Video-Signal (Luminanz-Signal) mit einem Pegel von 100 IRE erhalten wird, wenn Licht mit einer Luminanz entsprechend einem Drittel des dynamischen Bereichs der CCD, d.h. des Bildsensors, einfällt (etwa 1/6 für Bildsensorvorrichtungen für professionelle Anwendung).
Genauer gesagt, wenn eine Ausgabe des CCD einer 10-Bit-A/D- Wandlung ausgesetzt ist, kann der Bereich (dynamischer Bereich) der digitalen Ausgabe der CCD Werte von 0 bis 1023 annehmen, und der Wert, der bei einem Digitalvideosignal mit einem Luminanzpegel von 100 IRE erhalten wird, ist in diesem Fall gleich 340. Der Mittelwert der Luminanzpegel eines Videosignals in einer Bildsensorstufe ist in etwa im Bereich von 60 bis 70 IRE, und deshalb ist der Wert, der von dem Digitalvideosignal eingenommen wird, in diesem Fall in etwa im Bereich zwischen 200 und 250.
Wie vorangehend beschrieben wurde, wird, da der Pegel eines bildmäßig erfaßten Videosignals (Luminanzsignals) bei der herkömmlichen Bildsensorvorrichtung niedrig eingestellt wird, auch ein Hochfrequenzkomponentenpegel, der für einen automatischen Fokusvorgang entnommen wird, ebenfalls niedrig, wodurch die Genauigkeit des Fokussiervorgangs verringert wird.
Genauer gesagt wird, insbesondere wenn ein Gegenstand mit einer niedrigen Luminanz bildmäßig erfaßt wird, der Kontrast des Gegenstands im allgemeinen klein, und deshalb sinkt der Pegel der Hochfrequenzkomponente, der für die Hill-Climbing-Steuerung entnommen wird, ab. Dementsprechend sinkt der detektierte Fokusberechnungswert, wodurch die Genauigkeit der Detektion des Maximalwerts verringert wird. Dies erschwert es, die In-Fokus-Position mit hoher Genauigkeit zu finden, was in einem fehlerhaften Betrieb bei einem automatischen Fokussiervorgang führt.
Währendessen wird, auch wenn ein gewöhnlicher Gegenstand mit einer relativ hohen Luminanz bildmäßig erfaßt wird, wie es vorangehend beschrieben wurde, der Bereich des digitalisierten Luminanzsignals nur etwa einem Drittel des gesamten dynamischen Bereichs der CCD ansprechen, wodurch ein für eine Hill-Climbing-Steuerung entnommener Hochfrequenzkomponentenpegel keinen hinreichend großen Wert einnimmt. Deshalb ist, auch wenn ein Gegenstand mit gewöhnlicher Helligkeit bildmäßig erfaßt wird, die Genauigkeit des Fokussiervorgangs nicht notwendigerweise hoch, und ein fehlerhafter Betrieb kann bei einem automatischen Fokussiervorgang verursacht werden.
EP-A-0297587 offenbart eine automatische Fokussiervorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese automatische Fokussiervorrichtung enthält eine Gateschaltung, die das Videosignal in nichtlinearer Art bearbeitet, d.h., die Gateschaltung erlaubt einzig und allein den Durchlaß des Videosignals entsprechend einem bestimmten Bereich des Bildes.
Andererseits offenbart US-A-4814889 ein weiteres automatisches Fokussiersystem, bei dem jede Pixelinformation, die in einen Halbbildspeicher gebracht wird, einer nichtlinearen Verarbeitung durch ein nichtlineares Verarbeitungsmittel ausgesetzt wird. Dementsprechend wird auch das Videosignal, das von dem Halbbildspeicher an den Monitor über einen Videoausgabeanschluß geliefert wird, einer nichtlinearen Verarbeitung unterzogen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine automatische Fokussiervorrichtung zu schaffen, die einen automatischen Fokussiervorgang immer, unabhängig von der Luminanz eines Gegenstands, mit hoher Genauigkeit erlaubt.
Kurz gesagt, die Erfindung ist auf eine automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1 gerichtet. Die weiteren Ansprüche betreffen verschiedene vorteilhafte Aspekte der Erfindung.
Bei der erfindungsgemäßen automatischen Fokussiervorrichtung kann, da ein Videosignal unabhängig einer nichtlinearen Verarbeitung für einen automatischen Fokussiervorgang ausgesetzt ist, ein automatischer Fokussiervorgang immer mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden, unabhängig von der Luminanz eines Gegenstandes und ohne eine übliche Signalverarbeitung für das Videosignal zu beeinträchtigen.
Die vorangenannten und weiteren Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Videokamera zeigt, welche mit einer automatischen Fokussiervorrichtung in übereinstimmung mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ausgestattet ist;
Fig. 2 ist eine Darstellung, die Beispiele der Eingabe- Ausgabe-Charakteristik einer in Fig. 1 gezeigten nichtlinearen Schaltung zeigt;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der in Fig. 1 gezeigten nichtlinearen Schaltung zeigt;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel der in Fig. 1 gezeigten nichtlinearen Schaltung zeigt; und
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer in Fig. 1 gezeigten Integrierschaltung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine mit einer automatischen Fokussiervorrichtung ausgestattete Videokamera in Übereinstimmung mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. In Fig. 1 enthält die Videokamera eine Fokuslinse 1, einen Fokusring 16 zum Vorschieben/Rückziehen der Linse 1, einen Fokusmotor 15 zum Antrieb des Fokusrings 16 und einen Bildsensor 2 wie ein CCD. Das Vorschieben/Zurückziehen der Fokuslinse 1 kann unter Verwendung eines piezoelektrischen Elementes 10 anstelle des Fokusmotors durchgeführt werden, und der Bildsensor 2 selbst kann anstelle der Fokuslinse 1 vorgeschoben/zurückgezogen werden.
Ein durch die Fokuslinse 1 auf der Bildsensorebene des Bildsensors 2 ausgebildetes Bild wird einer fotoelektrischen Umwandlung mittels des Bildsensors 2 unterzogen und an eine Vorverarbeitungsschaltung 3 als ein Videosignal angelegt. Die Vorverarbeitungsschaltung 3 unterzieht das angelegte Videosignal einer vorgeschriebenen Verarbeitung, wie etwa der Rauschverringerung, Verstärkungsfaktoreinstellung, und liefert das sich ergebende Signal an einen A/D- Wandler 4.
Das durch den A/D-Wandler 4 digitalisierte Videosignal wird in ein Chrominanzsignal C und ein Luminanzsignal Y durch eine Y/C-Abtrennschaltung 5 aufgetrennt und weiter an eine Gammakorrekturschaltung 6 angelegt. Die Gammakorrekturschaltung 6 unterwirft das angelegte Signal einem vorgegebenen Verfahren, wie etwa der Gammakorrektur, und liefert das sich ergebende Signal an den Codierer 7. Der Codierer 7 verwandelt das zugeführte Chrominanzsignal und das Luminanzsignal Y in Videosignale in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Fernsehsystem um und liefert die sich ergebenden Signale an D/A-Wandler 8. Das Chrominanzsignal C und das Luminanzsignal Y, die durch die D/A-Wandler 8 in Analogsignale umgewandelt wurden, werden als Analog-Bildsensorvideosignale zugeführt und auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium (nicht gezeigt) aufgezeichnet oder nach außen ausgegeben.
Währenddessen wird das Luminanzsignal Y, das von der Y/C- Abtrennschaltung 5 ausgegeben wird, auch an eine nichtlineare Schaltung 9 angelegt. Die Struktur und der Betrieb der nichtlinearen Schaltung 9 werden später detailliert beschrieben. Das Luminanzsignal Y, das einer nichtlinearen Verarbeitung durch die nichtlineare Schaltung 9 ausgesetzt wurde, wird einem Hochpaßfilter (HPF) 10 zugeführt, und das Hochpaßfilter 10 entnimmt eine Hochfrequenzkomponente des Luminanzsignals Y.
Die Ausgabe des HPF 10, die einen positiven Wert und einen negativen Wert haben kann, wird einer Absolutwerterzeugungsschaltung 11 zugeführt, so daß ihr absoluter Wert erzeugt wird. Unter der Annahme z.B., daß die Ausgabe des HPF 10 durch das Komplement von 2 ausgedrückt wird, gibt, wenn das signifikanteste Bit (Vorzeichenbit) der Ausgabe des HPF 10 gleich Null ist, mit anderen Worten, wenn die Eingabedaten der Absolutwert-Verarbeitungsschaltung 11 eine positive Zahl ist, die Absolutwert-Erzeugungsschaltung 11 die Eingabedaten unverändert aus, und wenn das signifikanteste Bit gleich 1 ist, mit anderen Worten, wenn die Eingabedaten eine negative Zahl sind, invertiert die Absolutwert-Erzeugungsschaltung 11 die Bits der Eingabedaten und addiert 1 zu dem invertierten Wert der Ausgabe. Zu diesem Zeitpunkt kann, wenn ein Fehler toleriert wird, die Addition von 1 weggelassen werden.
Die Ausgabe der Absolutwerterzeugungsschaltung 11 wird einer Integrierschaltung 12a zugeführt, wobei die Integrierschaltung 12a über jede Teilbildperiode den Abschnitt entsprechend einem bestimmten Bereich der Bildebene über die Hochfrequenzkomponente integriert, deren Absolutwert erzeugt wird, wie es vorangehend beschrieben wurde, und das Ergebnis der Integration S1 ausgibt. Das Integrationsergebnis S1 wird an eine In-Fokus-Detektionsschaltung 13 als ein Fokusberechnungswert angelegt. Die Integrierschaltung 12a wird später detailliert beschrieben.
Die In-Fokus-Detektionsschaltung 13 ist für die oben erwähnte Hill-Climbing-Steuerung vorgesehen und erzeugt ein Steuersignal in Abhängigkeit von dem Fokusberechnungswert S1, welcher von der Integrierschaltung 12a ausgegeben wird, und von der Rotationsposition des Fokusmotors 15, die von einer Motorpositionsdetektionsschaltung 17 detektiert wird, und liefert das erzeugte Steuersignal an die Fokusmotorantriebsschaltung 14. Somit wird die Rotation des Fokusmotors 15 so gesteuert, daß die relative Position der Fokuslinse in eine Position bewegt wird, an der der Fokusberechnungswert S1 maximiert wird. Solch eine Hill-Climbing-Servosteuerung ist, wie erwähnt, bekannt, und deshalb wird eine weitere detaillierte Beschreibung weggelassen.
Das Luminanzsignal Y, das von der Y-C-Abtrennschaltung 5 ausgegeben wird, wird direkt einer anderen Integrierschaltung 12b zugeführt. Die Integrierschaltung 12b integriert den Abschnitt entsprechend dem obengenannten bestimmten Bereich des angelegten Luminanzsignals Y für jede Teilbildperiode und gibt das Ergebnis der Integration S2 aus. Das Integrationsergebnis S2 wird an die In-Fokus-Detektionsschaltung 13 als Helligkeitsberechnungswert angelegt. Die In-Fokus-Detektionsschaltung 13 legt ein Steuersignal an die nichtlineare Schaltung 9 in Abhängigkeit von dem Helligkeitsberechnungswert an, mit anderen Worten in Abhängigkeit von der Helligkeit des Gegenstandes in dem bestimmten Bereich der Bildebene, wodurch die Eingabe-Ausgabe-Charakteristik der nichtlinearen Schaltung 9 geändert wird.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung von Beispielen bezüglich der Art der Änderung der Eingabe- /Ausgabecharakteristik der nichtlinearen Schaltung 9. In Fig. 2 wird, wenn ein sehr heller Gegenstand (mit einer hohen Luminanz) bildmäßig erfaßt wird, die Eingabe/Ausgabecharakteristik der nichtlinearen Schaltung 9 auf eine Eingabe-/Ausgabe-Charakteristik, die in Fig. 2 unter (a) dargestellt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal von der In-Fokus-Detektionsschaltung 13 umgeschaltet. Genauer gesagt, wird bei einem Gegenstand mit einer hohen Luminanz, da der Pegel des Luminanzsignals Y bis zu einem sehr hohen Pegel als vorhanden betrachtet wird, in einem solchen Fall die Eingabe-Ausgabecharakteristik ohne Ausgabesättigung verwendet, wie es bei (a) dargestellt ist, um die Sättigung des Luminanzsignalpegels zu vermeiden.
Währenddessen wird, wenn ein Gegenstand mit gewöhnlicher Helligkeit bildmäßig erfaßt wird, die Eingabe-Ausgabecharakteristik der nichtlinearen Schaltung 9 zu einer Eingabe- /Ausgabe-Charakertistik, wie sie in Fig. 2 bei (b) oder (d) dargestellt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal von der In-Fokus-Detektionsschaltung umgeschaltet. Genauer gesagt wird in diesem Fall der Pegel des Luminanzsignals Y innerhalb des Bereichs 1/3 des dynamischen Bereichs des Bildsensors 2 sein, und deshalb wird die bei (b) oder (d) gezeigte Ausgabecharakteristik verwendet, so daß der Ausgabepegel der nichtlinearen Schaltung 9, wenn der Luminanzpegel niedrig ist, insgesamt erhöht wird, indem der Verstärkungsfaktor der nichtlinearen Schaltung 9 erhöht wird und indem der Verstärkungsfaktor verringert wird, wenn der Luminanzpegel hoch ist.
Wenn darüberhinaus ein dunkler Gegenstand (mit einer niedrigen Luminanz) bildmäßig erfaßt wird, wird die Eingabe/Ausgabe-Charakteristik der nichtlinearen Schaltung auf eine Eingabe-/Ausgabe-Charakteristik, wie sie in Fig. 2 bei (c) oder (e) dargestellt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal von der In-Fokus-Detektionsschaltung 13 umgeschaltet. Genauer gesagt wird in diesem Fall der Ausgabepegel der nichtlinearen Schaltung 9 insgesamt abgesenkt, indem der Verstärkungsfaktor der nichtlinearen Schaltung 9 weiter abgesenkt wird, wenn der Luminanzpegel niedrig ist.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer nichtlinearen Schaltung 9 mit einer variablen Eingabe-/Ausgabe Charakteristik zeigt, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 3 wählt eine Auswahlvorrichtung 23 einen Satz aus einer Mehrzahl von Sätzen konstanter Werte (1a, 2a....., na) (1b, 2b, ... nb),..., (1x, 2x,... nx) in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das von der In-Fokus-Detektionsschaltung 13 aus Fig. 1 über einen Anschluß 22 zugeführt wird, und legt einen ausgewähltem Satz als eine Kombination von n Koeffizientenwerten an eine Auswahlvorrichtung 24 an.
Währenddessen wählt eine Auswahlvorrichtung 25 einen Satz aus der Mehrzahl von Sätzen konstanter Werte (la, 2a,... na), (1b, 2b, ...nb), ... (1x, 2x, ... nx) in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das von der In-Fokus-Detektionsschaltung 13 über den Anschluß 22 zugeführt wird, und legt den ausgewählten Satz als Kombination von n Koeffizientenwerten an eine Auswahlvorrichtung 26 an.
Das über einen Anschluß 21 der in Fig. 1 gezeigten Y/C-Abtrennschaltung 5 eingegebene Luminanzsignal Y wird an einen Eingang eines Multiplizierers 27 und ebenso an einen Bereichsvergleicher 22 angelegt. Der Bereichsvergleicher 22 erzeugt ein Auswahlsignal in Abhängigkeit von dem Luminanzpegelwert und legt das erzeugte Signal an die Auswahleingänge der Auswahlvorrichtungen 24 und 26 an.
Die Auswahivorrichtung 24 wählt einen Koeffizientenwert in Abhängigkeit von dem Auswahlsignal und legt den ausgewählten Wert an den anderen Eingang des Multiplizierers 27 an. Das Ergebnis der Multiplikation wird weiter an einen Eingang eines Addierers 28 angelegt. Die Auswahlvorrichtung 26 wählt einen Koeffizientenwert als einen Offset-Wert in Abhängigkeit von dem oben beschriebenen Auswahlsignal und legt den ausgewählten Wert an den anderen Eingang des Addierers 28.
Das Ergebnis der Addition wird von einem Anschluß 30 über eine Überlauf-Clip-Schaltung 29 ausgegeben. Somit wird das Eingabe-Luminanzsignal mit einem bestimmten Koeffizienten multipliziert und mit einem bestimmten Offsetwert in Abhängigkeit vom Luminanzpegel addiert, und deshalb wird eine nichtlineare Eingabe-Ausgabe-Charakeristik der n geknickten Kurven erhalten, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer anderen Struktur der nichtlinearen Schaltung 9 zeigt. Die in Fig. 4 gezeigte nichtlineare Schaltung 9 enthält eine Mehrzahl ROMs 33-1, 33-2, ...33-n, in die jeweils verschiedene Eingabe-/Ausgabe-Charakteristikdaten geschrieben sind, und eine nichtlineare Ausgabe wird aus jedem ROM ausgelesen und an eine Auswahlvorrichtung 34 angelegt, wobei der Luminanzsignalpegel Y, der von der in Fig. 1 gezeigten Y/C-Abtrennschaltung 5 über einen Eingabeanschluß 31 eingegeben wurde, als Adresse verwendet wird. Die Auswahivorrichtung 34 wählt eine der ROM-Ausgaben in Abhängigkeit von einer Steuersignaleingabe von der in Fig. 1 gezeigten In-Fokus-Detektionsschaltung 13 über einen Anschluß 32 und legt die ausgewählte Ausgabe über einen Anschluß 35 als nichtlineare Ausgabe an.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der in Fig. 1 gezeigten Integrierschaltungen 12a oder 12b zeigt. Es sei angemerkt, daß in dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel eine Mehrzahl Berechnungswerte von einer Mehrzahl Bereiche erhalten werden, die auf der Bildebene festgelegt sind. In Fig. 5 zählt ein Horizontalzähler 49 ein Systemtaktsignal, das von einer nichtgezeigten Signalguelle über einen Anschluß 42 zugeführt wird, und wird in Abhängigkeit von einem Horizontalsynchronisationssignal zurückgesetzt, welches von einer nichtgezeigten Signalguelle über einen Anschluß 43 zugeführt wird. Die Ausgabe des Horizontalzählers 49 wird an einen Gebietsdekoder 51 als Horizontaladresse angelegt.
Währenddessen zählt ein Vertikalzähler 50 das oben erwähnte Horizontalsynchronisationssignal und wird in Abhängigkeit von einem Vertikalsynchronisationssignal zurückgesetzt, das von einer nichtgezeigten Signalquelle über einen Anschluß 44 zugeführt wird. Die Ausgabe des Vertikalzählers 50 wird als eine Vertikaladresse an den Gebietsdekoder 51 angelegt. Der Gebietsdekoder 51 gibt in Abhängigkeit von diesen Horizontal- und Vertikaladressen eine Mehrzahl von Gebietssignalen aus, die nicht miteinander überlappen, und legt die Mehrzahl der Gebietssignale an jeweils einen der Eingänge der Mehrzahl der AND-Gates an, welche eine Gateschaltung 52 bilden, und als Auswahlsignal an den ausgewählten Eingang einer Auswahlvorrichtung 47 an.
Währenddessen werden die über den Anschluß 41 eingegebenen Daten an einen Eingang eines Addierers 45 angelegt, und die Ausgabe des Addierers 45 wird parallel an eine Registerschaltung 46 angelegt, die aus n Registern ausgebildet ist, welche entsprechend den Bereichen der Bildebene vorgesehen sind. Die Auswahlschaltung 47 wählt eine der Ausgaben dieser n Register in Abhängigkeit eines Gebietssignals von dem oben erwähnten Gebietsdekoder 51 und legt die ausgewählte Ausgabe an den anderen Eingang des Addierers 45 an. Der Addierer 45, die Registerschaltung 46 und die Auswahlvorrichtung 47 bilden die Integrierschaltung 12a oder 12b, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Ein über den Anschluß 42 eingegebenes Systemtaktsignal wird gemeinsam an die jeweils anderen Eingänge der Mehrzahl AND- Gates angelegt, welche die Gateschaltung 52 bilden. Deshalb integriert die Integrierschaltung die Eingabedaten für jedes Gebiet unter Verwendung eines Registers entsprechend jedem Gebiet, das in Abhängigkeit von einem Gebietssignal bestimmt ist, welches von dem Gebietsdekoder 51 erhalten wird.
Somit werden die Eingabedaten über eine Teilbildperiode für jedes Gebiet integriert, dann in einer Registerschaltung 48 gehalten, die aus n Registern gebildet ist, wobei ein Vertikalsynchronisationssignal als ein Taktsignal verwendet wird, welches von dem Anschluß 44 zugeführt wird, und dann der In-Fokus-Detektionsschaltung 13 als Berechnungswerte für jeweilige Bereiche zugeführt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Signal Y, das von der Y/C-Abtrennschaltung 5 ausgegeben wird, an die nichtlineare Schaltung 9 angelegt, um der nichtlinearen Verarbeitung unterzogen zu werden. Ähnliche Effekte können jedoch erhalten werden, indem das Videosignal vor der Y/C- Trennung der nichtlinearen Schaltung 9, anstelle des Luminanzsignals Y, welches von der Y/C-Abtrennschaltung 5 ausgegeben wird, für die nichtlineare Verarbeitung zugeführt wird.
Wie vorangehend beschrieben wurde, kann, da die erfindungsgemäße automatische Fokussiervorrichtung eine nichtlineare Verarbeitungsschaltung enthält, um unabhängig ein Videosignal, welches von einem Bildsensor erhalten wurde, einer nichtlinearen Verarbeitung auszusetzen, ein automatischer Fokussierbetrieb mit hoher Genauigkeit immer durchgeführt werden, unabhängig von der Luminanz eines Gegenstandes und ohne Einfluß auf eine übliche Verarbeitung des Videosignals.
Obwohl die Erfindung detailliert beschrieben und dargestellt wurde, ist es klar zu verstehen, daß dies nur zur Verdeutlichung und als Beispiel geschah und nicht als Begrenzung herangezogen werden kann, wobei der Rahmen der Erfindung nur durch die Begriffe der beiliegenden Ansprüche bestimmt ist.

Claims

1. Automatische Fokussiervorrichtung zur automatischen Einstellung des Fokus auf einem Gegenstand in Abhängigkeit von einem Videosignal, das von einem Bildsensormittel mit einer Fokuslinse (1) und einem Bildsensor (2) erhalten wird, mit: einem Relativpositions-Änderungsmittel (14, 15, 16) zur Anderung der Relativposition der Fokuslinse zu der Bildsensorvorrichtung in Richtung der optischen Achse;

einem nichtlinearen Verarbeitungsmittel (9), um das von dem Bildsensormittel erhaltene Videosignal einer nichtlinearen Verarbeitung zu unterziehen;

einem Hochpaßfiltermittel (10), um eine Hochfrequenzkomponente des Videosignals zu entnehmen, das der nichtlinearen Verarbeitung durch das nichtlineare Verarbeitungsmittel ausgesetzt war;

einem Fokusberechnungswert-Detektionsmittel (11, 12a), um den Pegel der entnommenen Hochfrequenzkomponente zu detektieren, den Pegel in einem Fokusberechnungswert für jeden festen Zeitabschnitt umzuwandeln, der den Maximalwert in der In-Fokus-Position annimmt, und sequentiell den Fokusberechnungswert zuzuführen; und

einem Steuermittel (13) zur Steuerung des Relativpositions- Änderungsmittels, um die Relativposition der Fokuslinse in Abhängigkeit von dem Fokusberechnungswert, der von dem Fokusberechnungswert-Detektionsmittel zugeführt wird, in eine Position zu bewegen, in der der Fokusberechnungswert maximiert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Verarbeitungsmittel (9) unabhängig von einer Gammakorrekturschaltung (6) vorgesehen ist, die zur Zuführung des Videosignals an einen Monitor, einen VTR- (Videotaperecorder, Videokassettenrekorder) und ähnlichen zuzuführen,

wobei das nichtlineare Verarbeitungsmittel (9) in Abhängigkeit von der Helligkeit der Bildebene durch Änderung seiner Eingabe/Ausgabe-Charakteristik gesteuert wird.

2. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem Mittel (5, 12b) zur Detektion des Luminanzpegels des Videosignals enthält, das von dem Bildsensormittel erhalten wird,

wobei das nichtlineare Verarbeitungsmittel (9) seine Eingabe/Ausgabe-Charakteristik in Abhängigkeit vom detektierten Luminanzpegel ändert.

3. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 2, bei der das nichtlineare Verarbeitungsmittel (9) seine Eingabe/Ausgabe-Charakteristik ändert, um so eine Eingabe/Ausgabe-Charakteristik aufzuweisen, die näher an der linearen Form ist, wenn der detektierte Luminanzpegel ein hoher Pegel ist, und so, daß die Eingabe/Ausgabe-Charakteristik bei einem niedrigen Eingabepegel eine erhöhte Verstärkung und bei einem hohen Eingabepegel eine verringerte Verstärkung hat, wenn das detektierte Luminanzsignal einen niedrigen Pegel aufweist.

4. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 3, bei der das nichtlineare Verarbeitungsmittel (9) enthält:

ein Mittel (22, 23) zum Zuführen einer Mehrzahl von Sätzen aus konstanten Werten,

ein erstes Auswahlmittel (23, 25) zur Auswahl eines Satzes der Mehrzahl an Sätzen aus konstanten Werten in Abhängigkeit von dem detektierten Luminanzpegel,

ein zweites Auswahlmittel (24, 26) zur Auswahl eines konstanten Wertes aus dem Satz aus konstanten Werten, der von dem ersten Auswahlmittel ausgewählt wurde, in Abhängigkeit von dem Pegel des Eingabevideosignals und

ein Mittel (27, 28) zum Durchführen einer vorgegebenen Verarbeitung des eingegebenen Videosignals und des konstanten Wertes, der durch das zweite Auswahlmittel ausgewählt wurde, und zur Ausgabe des Ergebnisses der Verarbeitung.

5. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 31 bei der das nichtlineare Verarbeitungsmittel (9) enthält:

eine Mehrzahl von Speichermitteln (33-1, 33-2,...33-n), von denen jeweils verschiedene Eingabe/Ausgabe-Charakteristik- Daten ausgelesen werden, wobei das Eingabevideosignal als Adresse verwendet wird, und

ein Mittel (34) zur Auswahl einer der Eingabe/Ausgabe-Charakteristik-Daten, die aus der Mehrzahl vom Speichermitteln ausgelesen wurden, in Abhängigkeit vom detektierten Luminanzpegel.

6. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Luminanzpegel-Detektionsmittel (5, 12b) enthält:

ein Mittel (5) zum Abtrennen eines Luminanzsignals von einem Videosignal und

ein Mittel (12b) zum Integrieren des abgetrennten Luminanzsignals,

wobei das Integrationsmittel ein Mittel (49, 501 51) zum Festsetzen einer Mehrzahl von Bereichen auf einer bildmäßig erfaßten Bildebene und ein Mittel (45, 46, 47) zum Integrieren des Luminanzsignals für jede feste Periode in jedem der Mehrzahl von Bereichen aufweist.