DE3141936A1

DE3141936A1 - "signalverarbeitungssystem"

Info

Publication number: DE3141936A1
Application number: DE19813141936
Authority: DE
Inventors: Kazuya Tokyo Hosoe; Takao Kinoshita; Shinji Sakai; Nobuhiko Shinoda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-10-23
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1982-06-09
Also published as: US4437743A; DE3141936C2; JPS5772113A

Description

Signalverarbeitungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Signalverarbeitungssystem und insbesondere auf ein Signalverarbeitungssystem zum Verarbeiten von Ausgangssignalen aus fotoelektrischen Integrations-bzw. Sammel-Wandlerelementen wie einer Bildaufnahmeröhre oder einem Festkörper-Bildaufnahmeelement, z.B. einem Ladungskopplungs-Element (CCD), einem Eimerkettenschaltungs-Element (BBD) oder einem Verschiebeschal tungs-Element mit örtlicher Ladungsinjektion (CID).

Es wurden verschiedenerlei Systeme zur Ermittlung der Scharfeinstellung optischer Systeme vorgeschlagen. In zunehmender Anzahl wurden Scharfeinstellungs-Ermittlungssysteme vorgeschlagen, bei denen Festkörper-Bildaufnahmeelemente wie Ladungskopplungs-Elemente (CCD), Eimerkettenschal tungs-Elemente (BBD) oder Ladungsinjektions-Ver-

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070

Dresdner Bank (München) Klo. 3Ü3J 844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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schiebeschaltungs-Elemente (CID) verwendet werden, deren praktische Anwendbarkeit in der letzten Zeit bemerkenswert wurde. Die charakteristische Eigenschaft der Bildaufnahmeröhren und der Festkörper-Bildaufnahmeelemente gemäß den vorangehenden Ausführungen beruht darin, daß außerordentlich kleine fotoelektrische Wandlerelemente eingebaut sind, die in zeitlicher Aufeinanderfolge elektrische Signale für kleine Bildelemente eines an einer Bildempfangsfläche erzeugten Bilds abgeben. Daher erlauben die Bildaufnahmeröhre bzw. das Festkörper-Element die nachfolgende zeitlich serielle Verarbeitung der Signale, so daß sie daher für die Verarbeitung mit einem elektrischen Schaltungsaufbau geeignet sind; dies steht

.ε im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, die eine Mehrzahl gewöhnlicher fotoelektrischer Elemente haben, auf welchen das Bild eines Objekts erzeugt wird, um fotoelektrische Umsetzungssignale für das Bild zu erzeugen. Da die die Festkörper-Bildaufnahmeelemente bildenden fotoelektrisehen Wandlerelemente abweichend von den gewöhnlichen fotoelektrischen Wandlerelementen dazu dienen, über eine vorgegebene Zeitdauer durch fotoelektrische Umsetzung der Energie des einfallenden Lichts gewonnene Ladung zu sammeln bzw. zu integrieren und zeitlich serielle ° Signale abzugeben, kann die Fläche eines jeden dieser Elemente sehr klein gehalten werden, so daß die erzielte zeitlich serielle Signalfolge Bildsignale mit hoher Auflösung ergibt.

Wenn andererseits bei einem Scharfeinstellungs-Ermittlungssystem mit einem fotoelektrischen Integrations-Wandlerelement die Umgebungstemperatur ansteigt oder die Sammel- bzw. Integrationszeit wegen einer Abnahme der

__ Stärke des einfallenden Lichts länger wird, wird die ob

Störung bzw. das Rauschen bemerkbar, das hauptsächlich

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durch den Dunkelstrom, nämlich die Signalschwankungen in einem jeden Element gebildet ist (die nachstehend als Empfindlichkeitsschwankungen bezeichnet werden). Aus diesem Grund ist ein Scharfeinstellungs-Ermittlungssystem mit einem fotoelektrischen Integrations-Wandlenelement der vorangehend beschriebenen Art insofern unzulänglich, als die Ermittlungsgenauigkeit durch die Empfindlichkeitsschwankungen beträchtlich herabgesetzt wird.

In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Signalverarbeitungssystem zur Verarbeitung der Ausgangssignale eines fotoj 5 elektrischen Integrations-Wandlers zu schaffen, das die nachteiligen Auswirkungen der Empfindlichkeitsschwankungen des fotoelektrischen Wandlers verhindert, die bei hohen Temperaturen oder geringer Intensität des einfallenden Lichts bedeutsam werden.

Ferner soll mit der Erfindung ein Signalverarbeitungssystem eines Scharfeinstellungs-Ermittlungssystems mit einem fotoelektrischen Integrations-Wandler geschaffen werden, das eine auf die Empfindlichkeitsschwankungen des fotoelektrischen Wandlers zurückzuführende Herabsetzung der Ermittlungsgenauigkeit verhindert, so daß der Scharfeinsteliungszustand bzw. Fokussierzustand mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe ist in das erfindungsgemäße Signalverarbeitungssystem zum Verarbeiten von Ausgangssignalen eines fotoelektrischen Sammel- bzw. Integrations-Wandlerelements eine Einrichtung zum Verändern eines Schwellwertpegels an mindestens einem Teil der Verarbei-

O 14 I30U

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tungsschaltung zum Verarbeiten der Ausgangssignale des fotoelektrischen Wandlerelements entsprechend Änderungen der Umgebungstemperatur und/oder der Stärke des auf

das fotoelektrische Wandlerelement fallenden Lichts 5

eingegliedert, so daß in den Ausgangssignalen des fotoelektrischen Wandlerelements enthaltende Stör- bzw. Rauschkomponenten unterdrückt werden können.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Signalverarbeitungssystems in einem Scharfeinstellungs-Ermittlungssystem mit einem fotoelektrischen Integrations-Wandlerelement ist gleichfalls eine Einrichtung vorgesehen, die den Schwellwertpegel eines Eingangssig-5 nals der Verarbeitungsschaltung für die Verarbeitung der Ausgangssignale des fotoelektrischen Wandlerelements in Übereinstimmung mit Änderungen der Umgebungstemperatur und/oder der Stärke des auf das fotoelektrische Wandlerelement fallenden Lichts verändert, so daß die in den Ausgangssignalen des fotoelektrischen Wandlerelements enthaltenen Stör- bzw. Rauschkomponenten unterdrückt werden können.

Wie aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems ersichtlich ist, ist es bei einem eine nichtlineare Umsetzschaltung wie eine Quadrierschaltung enthaltenden SignalVerarbeitungssystem äußerst wirkungsvoll, den Schwellwertpegel eines Eingangssignals der nichtlinearen Umsetzschaltung zu verän-30

dern, um damit die nachteiligen Wirkungen der Empfindlichkeitsschwankungen des fotoelektrischen Wandlerelements zu verhindern. Der Schwellwertpegel kann entsprechend der Intensität des einfallenden Lichts dadurch gesteuert werden, daß er unter Berücksichtigung der

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Sammel- bzw. Integrationszeit des fotoelektrischen Wandlerelements gesteuert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 A bis 1 C sind acheinatische Anaichten fUr die Erläuterung des Prinzips eines Scharfeinstellungs-Ermittlungsvorgangs, der bei einem Ausführungsbeispiel des Verarbeitungssystems anwendbar ist, wobei die Fig. IA den optischen Aufbau eines Ermittlungssystems zeigt, die Fig. IB die Gestaltung von Lichtempfangsteilen eines in Fig. IA gezeigten fotoelektrischen Wandlers zeigt und die Fig. IC Änderungen der Bildschärfe an drei Orten in der Fig. 1 A zeigt.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau der elektrischen Schaltung bei dem Ausführungsbeispiel des Systems zeigt, bei dem das in den fig. IA bis IC gezeigte Prinzip angewandt wird.

Fig. 3 ist ein Teilschaltbild, das ein Beispiel für eine

in Fig. 2 gezeigte Ausgleicheinstellschaltung zeigt.

Fig. 4 A bis 4 C zeigen Signalkurvenformen für die Erläuterung der Funktion eines in Fig. 2 gezeigten Fenstervergleichers, der bestimmt, ob die Sammelzeit richtig ist.

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Fig. 5 A bis 5 F zeigen Ausgangssignal-Kurvenformen der Ausgangssignale _von Hauptblöcken der in Fig. 2 gezeigten Schaltung.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines Zeitsteuergenerators in der in Fig. 2 gezeigten Schaltung zeigt.

Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm, das von dem in Fig. 6 gezeigten Zeitsteuergenerator abgegebene Zeitsteuersignale für die Steuerung verschiedener Betriebsvorgänge zeigt.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Integrationszeit-Steuerschaltung der in Fig. 2 gezeigten Schaltung zeigt.

Fig. 9 und 10 sind Schaltbilder, die Beispiele für

den Aufbau einer Eingangssignal-Schwellwert-Einstellschaltung in der in Fig. 2 gezeigten Schaltung des SignalVerarbeitungssystems zeigen.

Fig. 11 A bis HC zeigen Kennlinien der in den Fig.
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9 und 10 gezeigten Eingangssignal-Schwellwertpegel-Einstellschaltungen.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer Ausgangssignal-Anzeige
bei Verwendung des Signalverarbeitungssystems
als Scharfeinstellungs-Ermittlungssystem einer
Kamera.

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Nach Fig. IA hat ein Abbildungsobjektiv 1 eine optische Achse 1·. In dem optischen Weg des Abbildungsobjektivs 1 ist ein Strahlenteiler 2 angeordnet, der teildurchlässige Abschnitte bzw. Flächen 2¹ und 2" sowie eine Totalreflexions-Fläche 2'" hat. Das aus dem Abbildungsobjektiv 1 austretende Licht fällt auf die teildurchlässige Fläche 2"· und wird dann mittels dieser, der teildurchlässigen Fläche 2" und der Totalreflexions-Fläche 2'" in drei gesonderte Lichtstrahlenbündel 3, 4 und 5 aufgeteilt. Wenn die teildurchlässige Fläche 2" ungefähr ein Drittel des einfallenden Lichts durchläßt und die restlichen beiden Drittel reflektiert, sowie die teildurchlässige Fläche 2· ungefähr die Hälfte des einfallenden Lichts durchläßt

und die andere Hälfte des einfallenden Lichts reflektiert, 15

wird offensichtlich die Energie der aus drei aufgeteilten Lichtstrahlenbündel 3, 4 und 5 im wesentlichen die gleiche. Ein fotoelektrischer Wandler 6 hat drei Lichtempfangsteile 6¹, 6" und 6¹".

Wenn der Konvergenzpunkt der Lichtstrahlen 3 der Punkt 7 ist, so ist leicht ersichtlich, daß die Konvergenzpunkte der Teil-Lichtstrahlen 4 und 5 die Punkte 7' bzw. 7" sind. Wenn der Konvergenzpunkt 7¹ der Lichtstrahlen 4, die mittels der teildurchlässigen Flächen 2' und 2" reflektiert und abgesondert sind, mit dem Lichtempfangsteil 6" zusammenfällt, liegt der Konvergenzpunkt 7 der an dem Lichtempfangsteil 6" einfallenden Lichtstrahlen 3 hinter dem
Lichtempfangs.teil 6" , während der Konvergenzpunkt 7" der

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an dem Lichtempfangsteil 6'" einfallenden Lichtstrahlen 5 vor dem Lichtempfangsteil 6¹" liegt. Die Abweichungen dieser Konvergenzpunkte von den Lichtempfangsteilen werden einander gleich, wenn die Abstände zwischen den teildurchlässigen Flächen 2' und 2" bzw. zwischen der teildurchlässigen Fläche 2" und der Totalreflexions-Fläche 2¹" einander gleich sind. Demzufolge wird die Bildschärfe an dem Lichtempfangsteil 6" maximal, während die Bildschärfen an den Lichtempfangszeilen 6' und 6¹" geringer werden, einander jedoch gleichartig sind.

Bei einer Versetzung des Abbildungsobjektivs 1 längs der optischen Achse I¹ ändern sich die Bildschärfen an den Lichtempfangsteilen 6¹ , 6" und 6'" gemäß der Darstellung in der Fig. IC. In der Fig. IC, in der die Versetzung des Aufnahmeobjektivs 1 an der Abszisse aufgetragen ist und die Bildschärfe an der Ordinate aufgetragen ist, bilden die die Bildschärfe-Änderungen an den Lichtempfangsteilen 6¹, 6" bzw. 6'" darstellenden Kurven 8', 8" bzw. 8'" Scheitelwerte bzw. Maxima. Der in der Fig. IA dargestellte Zustand entspricht der in Fig. IC gezeigten Stelle 9. Falls die Lichtempfangsfläche des Lichtempfangsteils 6' des fotoelektrischen Wandlers 6 so angeordnet ist, daß sie im wesentlichen mit der vorbestimmten Brennebene des Abbildungsobjektivs 1 (der Filmfläche im Falle einer Kamera) zusammenfällt, wird der Zustand scharfer Einstellung des Aufnahmeobjektivs 1 bei den in Fig. 1 A ge-

zeigten Bedingungen erfaßt, nämlich dann, wenn die Zusam-30

menhänge zwischen den Bildschärfen an den jeweiligen
Lichtempfangsteilen 6¹, 6" und 6¹" den an der Stelle 9 in der Fig. IC gezeigten entsprechen. Aus der Fig. IC ist dann ersichtlich, daß die Zusammenhänge zwischen den durch die Kurven 8' und 8¹" dargestellten Bildschärfen je nach der Lage der Abbildungsebene des Abbildungsobjek-

■.. „ 31-419 3S-. .,

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tivs 1 vor oder hinter dem Lichtempfangsteil 6' umgekehrt bzw. gegensinnig sind. Auf diese Weise kann ein Naheinstellungszustand oder ein Weiteinstellungszustand erfaßt werden.

Die Fig. IB ist eine Vorderansicht des fotoelektrischen Wandlers 6, bei dem die jeweiligen Lichtempfangsteile 6·, 6" und 6¹" beispielsweise bandförmige geradlinige Ladungskapplungs-Schaltungen (CCD) aufweisen. Die Licht-¹^ empfangsteile sind jedoch hinsichtlich ihrer Form nicht unbedingt auf diese dargestellte Form beschränkt.

Auf diese Weise wird ein Scharfeinstellungs-Ermittlungssystem erzielt, das dem Strahlenteiler 2 und den fotoelek-

trischen Wandler 6 mit den drei Lichtempfangsteilen 6', 6" und 6'" hat. Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung, mit der Bildsignale der Lichtempfangsteile 6¹ , 6" und 6'" eingelesen werden, Schärfesigna-Ie gewonnen werden und das Ausmaß der Bildschärfe an drei Orten unterschieden wird. Manche der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsblöcke haben bekannten Aufbau und sind in ihren Einzelheiten in einer Reihe von Anmeldungen gezeigt, wie beispielsweise der DE-OS 29 30 636 (entsprechend der US-

Patentanmeldung Ser. No. 59 635 vom 23. Juli 1979), der deutschen Patentanmeldung P 30 19 908.7 (entsprechend der US-Patentanmeldung Ser.No. 151 703 vom 20.Mai 1980) usw. Es werden daher nur Schaltungsteile beschrieben, die einen wesentlichen Zusammenhang mit dem Signalverarbeitungssystem haben.

Nach Fig. 2 hat der in Fig. 1 gezeigte fotoelektrische Wandler 6 eine Ladungskappelschaltung (CCD) mit drei
Lichtempfangsteilen 6', 6" und 6'". Für den Betrieb des Wandlers 6 wird von einer Takttreiberschaltung CLKD her

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eine Folge von Taktsignalen zugeführt. Diese Taktsignale werden zum Herbeiführen einer Folge von Funktionsvorgängen des Wandlers 6 zugeführt, wie einer Integration, einer

Übertragung, einer Rückstellung usw. in einer vorbestimm-5

ten Aufeinanderfolge. Die über eine vorbestimmte Zeitdauer in dem Wandler 6 gespeicherte Ladung wird an der Ausgangsstufe des Wandlers 6 in eine Spannung umgesetzt und danach als Bildsignal über einen zur Unterdrückung von Störungen dienenden Kondensator C in eine Ausgleichseinstellschaltung BA eingegeben. Diese den drei Lichtempfangsteilen 6¹, 6" und 6¹" entsprechenden Bildsignale des Wandlers 6 werden zeitlich aufeinanderfolgend in einer Reihenfolge ausgelesen, die durch den Aufbau des Wandlers 6 bestimmt ^ist·

Die Ausgleichseinstellschaltung BA hat gemäß der Darstellung in der Fig. 3 einen Multiplexer 11 mit bekanntem Aufbau sowie drei veränderbare Widerstände 12, 13 und

14. Nach Fig. 3 werden die Bildsignale gemäß der vorangehenden Beschreibung dem Multiplexer 11 über die veränderbaren Widerstände 12, 13 bzw. 14 zugeführt. Im Ansprechen auf ein über einen Anschluß 16 aufgenommenes Synchronisiersignal nimmt der Multiplexer 11 die den jeweiligen Lichtempfangsteilen 6', 6" bzw. 6¹" entsprechenden Bildsignale über den veränderbaren Widerstand 12, 13 bzw. 14 auf, und gibt sie an einen Verstärker 17 ab. Mit den veränderbaren Widerständen 12, 13 und 14 wird der Ausgleich bzw. die Ausgewogenheit der Bildsignale für die

Lichtempfangsteile 6', 6" und 6'" gesteuert. Die Ausgangssignale der Widerstände 12, 13 bzw. 14 werden über den Mutliplexer 11 in den Verstärker 17 eingegeben, in welchem mittels eines Gegenkapplungswiderstands 18 entsprechend

ο,- den Widerstandsverhältnissen die Verstärkungen für die jeweiligen Bildsignale gesteuert werden, wonach die Bild-

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Signale in die nächstfolgende elektrische Schaltung eingegeben werden. Die Ausgleichseinstellung der Bildsignale ist zweckdienlich, wenn hinsichtlich der mittels des

Strahlenteilers 2 aufgeteilten drei Lichtstrahlenbündel 5

3, 4 und 5 eine Unausgewogenheit bzw. Ungleichheit besteht. Das Synchronisiersignal wird an den Anschluß 16 von einem Zeitsteuergenerator TMGE her angelegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zwar drei veränderbare Widerstände verwendet, es können jedoch zwei veränderbare

Widerstände dazu verwendet werden, zwei Bildsignale im Verhältnis zu dem übrigen Bildsignal auszugleichen.

Die Signalverarbeitung bei diesem Schaltungsaufbau erfolgt - entsprechend einer Folge von Synchronisiersignalen, die von dem Zeitsteuergenerator TMGE her zugeführt werden. Im Ansprechen auf ein Arbeitsbefehlssignal SWAF für die Inbetriebnahme des Schaltungsaufbaus (das im Falle einer Kamera synchron mit dem Drücken eines Verschlußauslöseknopfs in eine erste Stellung erzeugt wird ) und ein Einschal t-Löschsignal PUC erzeugt der Zeitsteuergenerator TMGE die verschiedenartigen Synchronisiersignale für die jeweiligen Schaltungsblöcke in einer vorbestimmten Reihenfolge. Der Zeitsteuergenerator TMGE kann bekannten Aufbau haben und muß lediglich die Gruppe von Synchronisiersignalen erzeugen, die für den Betrieb der Schaltung bei diesem Ausführungsbeispiel geeignet ist. Die Takttreiberschaltung CLKD arbeitet gleichfalls im Ansprechen auf Signale des

QQ Zeitsteuergenerators TMGE.

Die mittels der Ausgleichseinstellschaltung BA ausgeglichene Bildsignale werden in. eine erste Abfrage/Halteschaltung SHA eingegeben. Die erste Abfrage/Halteschaltung

SHA formt die Bildsignale aus dem Wandler 6. Im Ansprechen

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auf einen mit de-r Ausgabe der Bildsignale aus dem Wandler 6 synchronen Abfrageimpuls aus dem Zeitsteuergenerator
TMGE ruft die erste Abfrage/Halteschaltung SHA den Pegel

der jeweiligen Bildsignale ab und speichert diesen.
5

Da der tatsächlich eingesetzte CCD-Wandler einen Halbleiter aufweist, beeinflußt die Temperatur und die Sammelzeit bzw. Integrationszeit des Wandlers den Dunkelstrom. Daher

_lf. enthält das tatsächliche Bildsignal einen Dunkelstrom-Pegel, der dem der tatsächlichen Menge des einfallenden Lichts entsprechenden Signal überlagert ist. Somit enthält das Bildsignal eine Stör- bzw. Rauschkomponente. Ein Teil des Lichtempfangsteils des CCD-Wandlers wird mittels einer Aluminiummaske oder dergleichen abgedeckt und das von diesem abgedeckte Teil ausgegebene Signal als Dunkelstrom-Pegel betrachtet. Dann wird der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal aus dem nicht abgedeckten Lichtempfangsteil und dem Ausgangssignal aus dem abgedeckten Teil (das nach-

™ stehend als "Dunkelstrom-Bit" bezeichnet wird), nämlich dem Dunkelstrom-Pegel gebildet, um dadurch die Beeinflussung durch den Dunkelstrom auszuschalten. Das ( nicht gezeigte) Dunkelstrom-Bit ist an dem Ende eines jeden der Lichtempfangsteile 6', 6" und 6¹" des Wandlers 6 angeordnet, so daß dieses Bit zuerst ausgegeben wird. Eine zweite Abfrage/Halteschaltung SHB ruft die Ausgangspegel dieser Dunkelstrom-Bits ab und speichert die Pegel. Die zweite Abfrage/Halteschaltung SHB empfängt aus dem Zeit-· Steuergenerator TMGE Befehle für die Speicherung des Ausgangspegels. Ein Differenzverstärker DIF nimmt die Ausgangssignale der beiden Abfrage/Halteschaltungen SHA und SHB auf und bildet die Differenz zwischen diesen beiden eingegebenen Ausgangssignalen. Die als Ausgangssignale

des Differenzverstärkers DIF erhaltenen Bildsignale sind

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Signale, deren Punkelstrom-Pegel ausgeschieden ist und die in richtiger Weise der Menge des, einfallenden Lichts entsprechen.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers DIF wird in ein Hochpaßfilter HPF sowie in zwei Vergleicher COMPA und COMPB eingegeben. Dem Vergleicher COMPA wird eine Bezugsspannung VA zugeführt, während dem Vergleicher
COMPB eine Bezugsspannung VB zugeführt wird. Diese beiden Vergleicher COMPA und COMPB bilden einen Fenstervergleicher.

Die Arbeitsweise des Fenstervergleichers wird nun anhand ._ der Fig. 4A bis 4C beschrieben. Diese Figuren zeigen den Zusammenhang zwischen dem Spitzenwert des hinsichtlich des Dunkelstrom-Pegels kompensierten bzw. korrigierten Bildsignals (das nachstehend als korrigiertes Bildsignal bezeichnet wird) und den Bezugsspannungen VA und VB, wobei an der Abzisse die Zeit aufgetragen ist und an der Ordinate die Spannungen aufgetragen sind. Die in der Fig. 4A durch Pfeile bei 6¹", 6" und 6" dargestellten Bereiche stellen die Zeiten dar, während welchen die Bildsignale für die Lichtempfangsteile 6¹", 6" bzw. 6' ausgegeben

werden. Nach Fig. 4A übersteigt ein Teil des korrigierten Bildsignals (für 6") die Bezugsspannungen VA und VB, so daß der Signalpegel zu hoch ist. In diesem Fall haben die Ausgangssignale der Vergleicher COMPA und CÖMPB beide

2Q hohen Pegel. Nach Fig. 4B ist das korrigierte Bildsignal niedriger als die Bezugsspannung VB, so daß der Signalpegel zu niedrig ist. In diesem Fall haben die Ausgangssignale der Vergleicher COMPA und COMPB beide niedrigen Pegel. Nach Fig. 4C liegt der Spitzenwert des korrigierten Bildsignals zwischen den Bezugsspannungen VA und VB, so

IH-

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daß ein geeigneter Pegel vorliegt. In diesem Fall hat nur das Ausgangssignal des Vergleichers COMPB hohen Pegel, während das Ausgangssignal des Vergleichers COMPA niedrigen Pegel hat. Wenn die Bezugsspannungen VA und VB so gewählt werden, daß ein geeigneter Pegel des hinsichtlich des Dunkelstroms korrigierten Signals eingestellt wird, gibt die Kombination aus hohem oder niedrigem Pegel der Ausgangssignale der Vergleicher COMPA und COMPB die Brauchbarkeit des Pegels des korrigierten Signals an. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel VA > VB ist und die Ausgangssignale der Vergleicher COMPA und COMPB beide hohen Pegel haben, zeigt dies an, daß das hinsichtlich des Dunkelstroms korrigierte Signal einen

}5 zu hohen Pegel einschließlich eines Sättigungspegels hat. Wenn die Ausgangssignale der beiden Vergleicher COMPA und COMPB niedrigen Pegel haben, zeigt dies an, daß der Pegel des korrigierten Signals zu niedrig ist. Nur wenn das Ausgangssignal des Vergleichers COMPA niedrigen Pegel und das Ausgangssignal des Vergleichers COMPB hohen Pegel hat, ist damit angezeigt, daß das hinsichtlich des Dunkelstroms korrigierte Signal einen geeigneten Pegel hat.

Die Ausgangssignale der Vergleicher COMPA und COMPB wer-

den einer Sammelzeit-bzw. Integrationszeit-Steuerschaltung AGC zugeführt, die den geeigneten Pegel des korrigierten Signals dadurch aufrecht erhält, daß sie bei einem zu hohen Pegel die Sammelzeit bzw. Integrationszeit

^₀ des Wandlers 6 verkürzt und bei einem zu niedrigen Pegel die Integrationszeit verlängert. Im Ansprechen auf ein Synchronisiersignal aus dem Zeitsteuergenerator TMGE
arbeitet die Integrationszeit-Steuerschaltung AGC so, daß sie den Zustand der Ausgangssignale der Vergleicher COMPA und COMPB zu Zeitpunkten erfaßt, an denen die hinsichtlich des Dunkelstroms korrigierten Signale für die

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Lichtempfangsteile 6', 6" und 6'" ausgegeben werden. Aufgrund des Ausgangssignalzustands der Vergleicher COMPA und £0MPB gibt die Integrationszeit - Steuerschaltung AGC an den Zeitsteuergenertor TMGE ein Befehlssignal zum Verkürzen oder verlängern der Sammelzeit bzw. Integrationszeit ab. Im Ansprechen auf das Befehlssignal schaltet der Zeitsteuergenerator TMGE die Takttreiberschaltung CLKD so, daß bei der nächsten Ausgabe aus dem Wandler 6 die Integrationszeit des Wandlers 6 verkürzt oder verlängert ist.

Das Hochpaßfilter HPF bewertet das Ausmaß der Änderung des Bilds. Das Hochpaßfilter entnimmt als ersten Schritt zur Bewertung der Bildschärfe dem Bildsignal die Hochfrequenzkomponenten. Der Zeitsteuergenerator TMGE führt dem Hochpaßfilter ein Synchronisiersignal zu, das mit der Zeitsteuerung der Eingabe der den Lichtempfangsteilen 6', 6" und 6¹" des Wandlers 6 entsprechenden Bildsignale synchron ist. Dies dient dazu, an dem Hochpaßfilter HPF die Erzeugung eines Ausgangssignals zu verhindern, das von der Bildschärfe unabhängig ist und das durch einen plötzlichen Wechsel des Signals in der Anfangsperiode verursacht wird. Mit diesem Synchronisiersignal wird das

Hochpaßfilter HPF zeitweilig zurückgeschaltet.

Das Ausgangssignal des Hochpaßfilters HPF wird über eine Absolutwertschaltung ABS einer Quadrierschaltung SQR zugeführt. Die Absolutwertschaltung ABS bildet den Absolutwert des Ausgängssignals des Hochpaßfilters HPF. Da sowohl eine positive als auch eine negative Änderung des Bildsignals auftreten kann ("Dunkel" auf "Hell" und
"Hell" auf "Dunkel"), würden in dem Fall, daß das Ausgangssignal des Hochpaßfilters HPF einer später beschriebenen Integrierschaltung INT direkt bzw. unverändert zu-

O IH I

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geführt wird, die Ausgangssignale einander aufheben und das die Bildschärfe darstellende Signal in Abhängigkeit von dem Bildmuster zu Null werden. Um dies zu verhindern,

ist die Absolutwertschaltung ABS eingefügt. Bei der Qua-5

drierschaltung SQR können beispielsweise die nichtlinearen Eingangs/Ausgangs-Kennlinien eines Halbleiters genutzt werden. Die Quadrierschaltung SQR in diesem Schaltungsaufbau bewirkt, das Spitzen-Ausgangssignal des Hoch-. „ paßfilters zu betonen und zu bewerten, nämlich den Zustand, bei dem die zeitliche Änderung des. Bildsignals groß ist und die Schärfe hoch ist.

¹^ An die Quadrierschaltung SQR ist eine veränderbare Schwellwertpegel-Einstellschaltung THR des Signalverarbeitungssystems angeschlossen. Die Schwellwertpegel-Einstellschaltung THR entnimmt dem Zeitsteuergenerator

TMGE Informationen, die die Sammel- bzw. Integrationszeit 20

darstellen. Die Schwellwertpegel-Einstellschaltung THR enthält bedarfsweise einen Temperaturfühler (wie beispielsweise einen Thermistor) und hat die Funktion, einen Schwellwertpegel einzustellen, um damit Eingangssignale der Quadrierschaltung SQR zu sperren, die unterhalb eines vorbestimmten Pegels liegen, und zwar in Übereinstimmung mit der Integrationszeit und/oder der Temperatur.

Dieser Schwellwertpegel wird höher gestellt, sobald die Temperatur höher wird und/oder die Integrationszeit länger wird; dadurch können die Störkomponenten aus dem CCD-Wandler 6 ausgeschieden werden, die normalerweise

unter diesen Bedingungen ansteigen. Die Einzelheiten 35

der SchwelLwertpegel-EJnstellschaltung THR werden später beschrieben.

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Das Ausgangssignal der Quadrierschaltung SQR, das die angehobenen bzw. betonten Schärfedaten enthält, wird in die Integrierschaltung INT eingegeben, die eine Integration für die gesamte Fläche der Lichtempfangstelle ausführt und die Bildschärfe an jedem der Lichtempfangsteile abgibt. Der Integrierschaltung INT wird ferner von dem Zeitsteuergenerator TMGE her ein Synchronisiersignal in der Weise zugeführt, daß die Integration und die Rück-

•jQ stellung der Integration zu Zeitpunkten ausgeführt werden, die den Lichtempfangsteilen 6¹, 6" und 6¹" bzw. der Signalausgabe aus diesen entsprechen. Auf diese Weise entspricht das Ausgangssignal der Integrierschaltung INT dem elektrischen Ausgangssignal bezüglich der Schärfe der jeweiligen Bilder in Übereinstimmung mit der Reihenfolge der Ausgabe aus den Lichtempfangsteilen 6* , 6" und 6'" des Wandlers 6.

Das analoge Ausgangssignal der Integrierschaltung INT

wird in eine Analog-Digital-Umsetzschaltung A/D zur Umsetzung in einen digitalen Wert eingegeben, so daß die
Signalverarbeitung erleichtert wird, die in einer Zeritralverarbeitungseinheit bzw. Zentraleinheit CPU zur Un-„_ terscheidung des Zustands scharfer Einstellung, eines Naheinstellungszustands oder eines Weiteinstellungszustands des Abbildungsobjektivs 1 vorgenommen wird.

Die Fig. 5A bis 5F zeigen die Kurvenformen der Ausgangssignale der jeweiligen Schaltungsblöcke, um damit die analoge Verarbeitung der Folge der die Bildschärfe darstellenden Signale zu verdeutlichen, beginnend mit dem Auslesen der Bildsignale aus den Lichtempfangsteilen 6' , 6" und 6¹" des CCD-Wandlers 6 (dem Bildfeld für drei BiI-

der) bis zur Integration in der Integrierschaltung INT.

O I <4 1300

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' In den Fig. 5A bis 5F ist an der Abszisse die Zeit aufgetragen, während an der Ordinate in beliebigen Einheiten die Spannung oder der Strom von Ausgangssignalen aufgetragen ist. Die in der Fig. 5A durch die Pfeile bei 6' , 6" und 6'" dargestellten Bereiche stellen die Zeiten dar, während welchen die den Lichtempfangsteilen 6', 6" und 6'" des Wandlers 6 entsprechenden Signale ausgegeben und verarbeitet werden. Der Zustand der jeweiligen Bilder

_in entspricht dem Zustand scharfer Einstellung des Abbildungsobjektivs 1, wobei die Bildschärfe an dem Lichtempfangsteil 6" am höchsten ist, nämlich die an der Stelle 9 in Fig. IC gezeigte Schärfe am höchsten ist. Die Fig. 5A bis 5F zeigen den Zustand der Signalausgabe aus dem Wandler 6 nur einmal, jedoch werden diese Signale in der Praxis wiederholt abgegeben.

Die Fig. 5A zeigt das Bildsignal, das von dem Wandler 6 abgegeben wird und über die Abfrage/Haiteschaltung SHA

gelangt ist. Die Reihenfolge der Ausgabe der Bildsignale für die Lichtempfangsteile ist 6¹", 6" und 6'. Die mit D bezeichnete Spannung ist der Dunkelstrom-Pegel, der zuerst ausgegeben wird und mittels der Abfrage/Halteschaltung SHB gespeichert wird. Die Fig. 5B zeigt das Ausgangssignal des Differenzverstärkers DIF, nämlich das hinsichtlich des Dunkelstroms korrigierte Signal, bei dem der Dunkelstrom-Pegel D ausgeschieden ist. Die Fig. 5C zeigt das Ausgangssignal des Hochpaßfilters HPF. Die Fig. 5D zeigt das Ausgangssignal der Absolutwertschaltung ABS. Die Fig. 5E zeigt das Ausgangssignal der Quadrierschaltung SQR, wobei die durch die gestrichelten Linien dargestellten Trapeze die Art der Änderung der Verstärkung der Quadrierschaltung SQR innerhalb des Bildfelds

in Übereinstimmung mit der Form des von der vorstehend beschriebenen Fensterfunktions-Generatorschaltung . WIN

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' erzeugten Fensters darstellen. Die Fig. 5F zeigt das Ausgangssignal der Integrierschaltung INT, wobei Pegel A (8·"), B (8") und C (8¹) den Bildschärfen an den jeweiligen Lichtempfangsteilen 6'", 6" bzw. 6¹ entsprechen. Im einzelnen entsprechen die Pegel A, B und C in Fig. 5F den Pegeln der Kurven 8'", 8" und 8' in der Fig. IC an der Stelle 9.

IQ Die Pegel A, B und C werden mittels der vorstehend genannten Umsetzschaltung A/D in digitale Daten umgesetzt
und in die Zentraleinheit CPU eingegeben. Die Zentraleinheit CPU berechnet die Verhältnisse zwischen den Pegeln A, B und C in Übereinstimmung von im Voraus eingegebenen Bedingungen für den Zustand scharfer Einstellung, den Naheinstellungszustand, den Weiteinstellungszustand und die Unterbrechung der Entscheidung. Grundlegend werden bei dem Zustand scharfer Einstellung die Bedingungen B > A, B > C und A=C erfüllt. Bei dem Naheinstellungszustand ist die Bedingung C > A erfüllt, während bei dem Weiteinstellungszustand die Bedingung A > C erfüllt ist. Die Zentraleinheit CPU unterscheidet, welche Bedingungen erfüllt sind, und gibt ein Ausgangssignal ab, das einem dieser drei Zustände entspricht. Als Algorithmus für die

Entscheidung in der Zentraleinheit CPU kann der Algorithmus angewandt werden, der in der deutschen Patentanmeldung P 30 19 901.0 (die der US-Patentanmeldung Ser.No. 151 533 vom 19.Mai 1980 entspricht) oder in der am 16.Oktober 1981 von Shin j i Sakai, Nobuhiko Shinoda, Takao Kinoshita, Kazuya Hosoe und Takashi Kawabata eingereichten US-Patentanmeldung beschrieben ist (die der japanischen Patentanmeldung Nr. 144 782/1980 entspricht).

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-25- DE 1627

* Das Ausgangssignal der Zentraleinheit CPU wird in eine Anzeigeschaltung DISP eingegeben. Die Anzeigeschaltung DISP umfaßt hauptsächlich eine logische Schaltung und eine Treiberschaltung zur Ansteuerung von Anzeigevorrich-

tungen wie Leuchtdioden. In Übereinstimmung mit den Befehlen aus der Zentraleinheit CPU schaltet bei diesem Ausführungsbeispiel die Anzeigeschaltung DISP eine Leuchtdiode LEDB im Falle des Zustands scharfer Einstellung sowie Leuchtdioden LEDC bzw. LEDA für die Naheinstellung bzw. die Weiteinstellung ein, um damit anzuzeigen, daß das Abbildungsobjektiv 1 scharfeingestellt ist, in einem Naheinstellungszustand steht oder in einem Weiteinstellungszustand steht. Zum Schutz der Leuchtdio den LEDA bis LEDC beim Anlegen einer Spannung +V ist ein Schutzwiderstand R eingefügt.. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zwar Leuchtdioden verwendet, jedoch können gleichermaßen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, elektrochrome Anzeigevorrichtungen oder dergleichen verwendet werden.

Die Fig. 12 zeigt eine für die Scharfeinstellung des Aufnahmeobjektivs einer Kamera geeignete Scharfeinstellungs-Meßanzeige mit einem Sucherfeld-Rahmen 19 der Kamera, einer Feldmarkierung 20, die die Stelle des Bildfelds darstellt, und einer Markierung 21, die den Zustand scharfer Einstellung des Aufnahmeobjektivs darstellt. Die in Fig. 2 gezeigte Leuchtdiode LEDB wird unmittelbar

3Q hinter der Markierung 21 angeordnet. Pfeilmarken 22 und 23 geben den Naheinstellungszustand bzw. den Weiteinstellungszustand wieder (wobei die Pfeile die Drehrichtung einer Entfernungsskala des Aufnahmeobjektivs für dessen Verstellung aus der unscharfen Einstellung in die scharfe Einstellung angeben). Die in Fig. 2 gezeigten Leuchtdio-

-86- DE 1627

den LEDC und LEDA werden unmittelbar hinter den Pfeilmarkierungen 20 und 22 bzw. 23 angeordnet. Auf diese Weise kann die Bedienungsperson den Einstellzustand des Aufnahmeobjektivs durch einfaches Beobachten des Aufleuchtens

einer dieser Markierungen feststellen. Wenn die den Zustand . scharfer Einstellung darstellende Markierung 21 aufleuchtet, wird der Fokussiervorgang unterbrochen. Wenn die Pfeilmarkierung 22 oder 23 aufleuchtet, muß lediglich die Entfernungsskala bzw. Entfernungswählscheibe in der durch die Pfeilmarkierung 22 oder 23 angetriebenen Richtung gedreht werden, bis die Scharfeinstellungs-Markierung 21 aufleuchtet.

Der Aufbau des Zeitsteuergenerators TMGE wird anhand der

Fig. 6 und 7 beschrieben.

Nach Fig. 6 dient ein Schaltungsteil aus einem Vorwärts/ Rückwärts-bzw. Zweiwegzähler UDC, einem Zähler CNTl, einer programmierbaren logischen Anordnung PLAl und ODER-20

Gliedern Gl und G3 sowie einem UND-Glied G2 hauptsächlich dazu, die Sammelzeit bzw. Integrationszeit des CCD-Wandlers 6 einzuregeln. Der Zweiwegzähler UDC wird im Ansprechen auf einen Befehl zur Integrationszeitverkürzung aus der Integrationszeit-Steuerschaltung AGC in die Vorwärts-Zählart und im Ansprechen auf einen Integrationszeitverlängerungs-Befehl in die Rückwärts-Zählart geschaltet. Der Zweiwegzähler UDC wird so gesteuert, daß er nur dann, wenn von der Integrationszeit-Steuerschaltung AGC ein Integrationszeit-Änderungsbefehl ausgegeben wird, einen Impuls zu einem später beschriebenen vorbestimmten Zeitpunkt zählt, um eine unterschiedliche Integrationszeit einzustellen. Der Zähler CNTl zählt eine Impulsfolge A aus einem Impulsgenerator PG. Wenn der Zählstand des Zählers CNTl einen vorbestimmten Wert erreicht, der durch das Ausgangssignal des Zweiwegzählers UDC eingestellt wird, erzeugt die logische Anordnung PLAl einen Steuerimpuls, der über' das ODER-Glied G3 ausgegeben wird. Das Ausgangssignal des ODER-Glieds G3 wird der Takttreiber-

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-A- DE 1627

^ schaltung CLKD zugeführt, woraufhin diese einen Startimpuls (Schiebeimpuls) zum Einleiten der Ausgabe der Signale aus dem Wandler 6 erzeugt. Der Startimpuls wird dem Wandler 6 zugeführt. Die Kurvenform des Ausgangssignals

des ODER-Glieds G3 ist in der Fig. 7(b) gezeigt.

Ein RS-Flip-Flip FFl erzeugt ein Steuersignal für die Takttreiberschaltung CLKD, um damit normalerweise den

Wandler 6 in den Löschzustand zu versetzen und den Lösch-10

zustand nur während der Zeitdauer aufzuheben, während der die Signalintegration bzw. Signalsammlung erforderlich ist. Das Flip-Flop FFl wird durch das vorangehend beschriebene Betriebsbefehlsignal SWAF gesetzt, das über

]5 ein ODER-Glied G4 zugeführt wird, oder durch ein Impulssignal zur Wiederholung des Funktionsvorgangs, das mit einer später beschriebenen vorbestimmten Zeitsteuerung erzeugt wird. Das Flip-Flop FFl wird durch das Ausgangssignal des ODER-Glieds G3 rückgesetzt. Das in Fig. 7(a) gezeigte "Q-Ausgangssignal des Flip-Flops FFl wird der Takttreiberschaltung CLKD als Steuersignal zugeführt. Der CCD-Wandler 6 hat ein Überlaufablaß-Schaltglied, das entsprechend dem Q-Ausgangssignal des Flip-Flops FFl durchgeschaltet bzw. gesperrt wird (nämlich bei hohem

^isJ Pegel des Ausgangssignals durchgeschaltet und bei niedrigem Pegel des Ausgangssignals gesperrt wird); dadurch wird die Integration der Signal-Ladung mittels des Wandlers 6 gesteuert. Das in der Fig. 7 (a) gezeigte Intervall, während dem das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops FFl niedrigen Pegel hat, entspricht der Signal-Ladungs-Integrationszeit von dem vorbestimmten Zeitpunkt des Setzens des Flip-Flops FFl bis zum Zeitpunkt der Abgabe des Impulses aus dem ODER-Glied G3. Da der Zeitpunkt der Abgabe des Impulses aus dem ODER-Glied G3 durch das Aus-

3U1936

-28- DE 1627

gangssignal des Zweiwegzählers UDC gesteuert wird, wird die Signal-Ladungs-Integrationszeit des Wandlers 6 durch das .Ausgangssignal des Zweiwegzählers UDC eingeregelt.

Das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops FFl wird dem Zähler c
^J CNTl als Rücksetzsignal zugeführt. Daher führt der Zähler

CNTl den Zählvorgang nur während des Intervalls aus, während dem dasQ-Ausgangssignal des Flip-Flops FFl niedrigen Pegel hat, und wird bei anderen Bedingungen rückgesetzt Ι« gehalten.

Der Schaltungsteil mit einem Zähler CNT2, einer programmierbaren logischen Anordnung PLA2, ODER-Gliedern G5 bis G8 und RS-Flip-Flops FF2 bis FF5 dient hauptsächlich da-

'5 zu, die jeweiligen Teile und die Gesamtabiauffolge bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltung zu steuern. Der Zähler CNT2 zählt eine Impulsfolge B aus dem Impulsgenerator PG. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der CCD-Wandler 6 ein mit einer einzigen Phase angesteuerter Wandler. Die Impulsfolge B wird auch der Takttreiberschaltung CLKD "zugeführt, die aus der Impulsfolge B Ansteuerungstaktimpulse (Übertragungs-Taktimpulse) zur Speisung des Wandlers 6 erzeugt. Zwischen den Zählstand des Zählers CNT2 und der Ansteuerung (Ladungsübertragung) besteht eine 1:1 - Übereinstimmung. Die Impulsfolge B wird ferner der Abfrage/Halteschaltung SHA als Abrufimpulse zugeführt. Die programmierbare logische Anordnung PLA2 ist so programmiert, daß nach der Abgabe des Impulses aus dem ODER-

^ou Glied G3 auf dem Zählausgangssignal des Zählers CNT2 beruhende Impulse an jeweiligen Anschlüssen a bis η zu den jeweils in der Fig. 7 gezeigten Zeiten a bis η abgegeben werden. Im Ansprechen auf die Ausgangssignale aus den

or Anschlüssen a, e und i der logischen Anordnung PLA2 erzeugt das ODER-Glied G5 ein Ausgangssignal, das an die

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Setzanschlüsse der Flip-Flops FF2 und FF3 angelegt wird. Im Ansprechen auf die Ausgangssignale aus den Anschlüssen b, f.und j der logischen Anordnung PLA erzeugt das ODER-Glied G6 ein Ausgangssignal, das an den Rücksetzanschluß des Flip-Flops FF3 und an den Setzanschluß des Flip-Flops FF4 angelegt wird. Im Ansprechen auf die Ausgangssignale aus den Anschlüssen c, g und k der logischen Anordnung PLA2 erzeugt das ODER-Glied G7 ein Ausgangssignal, das an die Rücksetzanschlüsse der Flip-Flops FF2

und FF4 sowie an den Setzanschluß des Flip-Flops FF5 angelegt wird. Im Ansprechen auf die Ausgangs sign ale aus den Anschlüssen d, h und 1 der logischen Anordnung PLA2 erzeugt das ODER-Glied G8 ein Ausgangssignal, das an den Rücksetzanschluß des Flip-Flops FF5 angelegt wird. Die Q-Ausgangssignale der Flip-Flops FF2 bis FF5 und das "Q-

Ausgangssignal des Flip-Flops FF4 sind in den Fig. 7(c) bis 7(g) gezeigt, und zwar in Gegenübersetzung zu den in Fig. 7(b) gezeigten Zeiten, während welchen von den jeweiligen Lichtempfangsteilen 6'", 6" und 6' des Wandlers 6 die Signale abgegeben werden. Das Q-Ausgangssignal (Fig.7(c)) des Flip-Flops FF2 wird der Ausgleichseinstellschaltung BA zugeführt. Das Intervall hohen Pegels des Q-Ausgangssignals des Flip-Flops FF3 (Fig. 7 (d))

^° entspricht dem Dunkelstrom-Bit an dem Ende der jeweiligen Ausgangssignale der Lichtempfangsteile 6' ", 6" und 6' und wird der Abfrage/Haiteschaltung SHB als Abrufimpuls zugeführt. Das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops FF3 wird ferner der Integrierschaltung INT als Rücksetzsignal zugeführt. Das Intervall niedrigen Pegels des Q-Ausgangssignals des Flip-Flops FF4 (Fig.7(e)) entspricht den
wirksamen Bildsignal-Bits der Ausgangesignale der jeweiligen Lichtempfangsteile 6'", 6" und 6' und wird dem Hochpaßfilter HPF als Rückstellsignal bzw. Sperrsignal züge-

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^?^ί?^^^^^ί^^:^^^^^ fF4' aus: dem ilUckstell-bzwV^: £pefr-i •V/^^^-i5|Jy{v^i^j:-JBelööt'."---.bas'- Q-AUsgängssignai^{r :}dks ΐΐϊρ-Flöps ^rFF4 ;_ν;νΐ^;:0|ΐ/..(?1^:ί;7]ί;)) ^irdder Integrierscftältung INT-als ein^:lnte^ .\:_:^ß- Λ'·.;■■;srlerbefehliBsignäi zugeführt. Das; Q-Aüsgängssignal des ;φ^{: :} -JFUp-FiPPSFFS; (Fig._;,7(g) j ■ Wird- u^^^ak

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wird^;der prnsetzschaltung -A/DVaIέ: Rücksetz^ rt. Das Aüsgarigssignai des 'ODER^Gtieds ^G3 wird der. Zentraleinheit' CPXJ al s Abtast impuls für die" >. Speicherung ^'des ·. Ausgangssignals, der Umsetzschaltung A/D zugeführt. -Das ^v.Ausgängs^:sigrial am /Anschluß m CFIg. 7(h)) ^^/iQÄischien, Anordnung; -PLA2f wird' dem UND-Glied G2 als Zähl impuls -für den.;Zweiwegzähler UDC sowie der integrationszeit-Steuerschaltung.AGC und der Zentraleinheit CPU

icherimpuis · zur Zwischenspeicherung der e: derselben zugeführt. Das Ausgangssignal rAnschluß'n (Fig.7(i)) der logischen Anordnung! PLA2 ODER-Glied "G4 als. Setzsignal für das Flip-Flop ri.e vder .Integrati'onszeit-Steüerschaltung AGC als ;nalvfür,_; e^in;t in dieser Schaltung enthaltenes ygejführt^p.Das^Q-Ausgängssignäl dieses Flip-"·

W^^:0^0^€^^:f^ⁿ^^liö^-^dA^^^s ^{dem in} Fig. 7(aV gezeigten k^^UiuMlt97^Äf^an^ssigriai^:invertierte Signal) wird, dem Zähler CNT2 ?ΛΙν;,;^-.ί>Λ{ als - Rücksetzsignal zugeführt. Wenn der Zähler CNTl in _::'_}'Λ:β_:.;:;Vv'-de> ■Zählüngs.freigabe-Beiriebsart ist, ist der Zähler CNT2 ■'■ ■"' ■-■·■■ -:3ο V ^" v^en- ^^U?^ksätzzustä^^dV versetzt. Wenn¹ der Zähler CNTl S^):'ii"-:'"^:?Üi'w^ ^:ist 'der ' Zählet ' CNT2 ^:in ' der' ψ^'.¹ ·:\^V-Si^Zälviunigäfreigäbe-'Betrieb|ärtV ü. '·-"'''■· '" ^: ' '^:! ^r^i^V-^jj^.

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-βΐ- DE 1627

!"Anhand der Fig. 8, wird nun der Aufbau der Integrationszeit-Steuerschältung beschrieben.

Nach Fig. 8 wird ein RS-Flip-Flop FF6 durch ein Ausgangssignal hohen Pegels des Vergleichers COMPA gesetzt, während ein RS-Flip-Flop FF7 durch ein Ausgangssignal hohen Pegels aus dem Vergleicher COMPB gesetzt wird. Die beiden Flip-Flops FF6 und FF7 werden durch ein Ausgangssignal hohen Pegels an dem Anschluß η der. programmierbaren logischen Anordnung PLA2 in dem in Fig. 6 gezeigten Zeitsteuergenerator TMGE rückgesetzt (Fig. 7 (i)). Das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops FF6 wird mittels eines D-Flip-Flops FF8 und das Q-Ausgangssignals des Flip-Flops FF7 wird mittels eines D-Flip-Flops FF9 zwischengespeichert, und zwar jeweils im Ansprechen auf ein Ausgangssignal hohen Pegels an dem Anschluß m der logischen Anordnung PLA2 in dem Zeitsteuergenerator TMGE (Fig.7 (h)). Das Q-Ausgangssignal hohen Pegels aus ,dem D-Flip-Flop FF8 gibt eine Verkürzung der Integrationszeit an, während das Q-Ausgangssignal des D-Flip-Flops FF9 eine Verlängerung der Intgegrationszeit angibt. Diese Ausgangssignale werden den Zählart-Einstellanschlüssen U und D des Zweiwegzählers UDC in dem in Fig. 6 gezeigten Zeitsteuergenerator TMGE zugeführt.

Nachstehend wird nun der Aufbau der veränderbaren Schwellwertpegel-Einstellschaltung bzw. Schwellwert-Einstellschaltung beschrieben. Der Schwellwert-Einstellschaltung

wird als Information über die Integrationszeit des CCD-Wandlers 6 das Ausgangssignal des Zweiwegzählers UDC in dem in Fig. 6 gezeigten Zeitsteuergenerator TMGE zugeführt .

3U1936

-3ft- DE 1627

Die Fig. 9 zeigt ,eine erste Ausführungsform der Schwellwert-Einstellschaltung des Signalverarbeitungssystems. In der Fig. 9 ist die Quadrierschaltung SQR mit einer strichpunktierten Linie dargestellt. Der Ausgang der Absolutwertschaltung ABS ist über Dioden Dl und D2 mit Masse verbunden, um damit auf nichtlineare Weise das Basispotential eines Transistors TrI zu ändern. Dadurch und aufgrund der zusätzlichen nichtlinearen Kennlinien des Transistors TrI wird an einem Ausgangsanschluß 0 der Quadrierschaltung SQR ein Strom erzielt, der in Bezug auf das Eingangssignal quadriert ist. Die Quadrierschaltung hat ferner eine Vorspannungsquelle E. Bei der Quadrierschaltung besteht keinerlei Einschränkung auf diesen beschriebenen Aufbau.

Beispielsweise ist es auch möglich, eine Quadrierschaltung 15

mit Feldeffekttransistor-Eingangs/Ausgangs-Kennlinien zu verwenden, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 30 19 908.7 beschrieben ist (die der am 20.Mai 1980 eingereichten US-Patentanmeldung Ser.No. 151 703 entspricht). An den Eingangsanschluß der Quadrierschaltung SQR ist eine KonstantStromschaltung I angeschlossen, so daß ein niedriger Schwellwertpegel eingestellt werden kann, um damit diejenigen Störkomponenten auszuschalten bzw. zu unterdrücken, die selbst bei normaler Temperatur

und kurzer Integrationszeit vorliegen. Daher können bei den normalen Bedingungen die Störungen bzw. die Rauschkomponenten durch die Wirkung der Konstantstromschaltung I abgeschnitten werden. Die veränderbare Schwellwert-Einstellschaltung THR ist in der Figur von einer gestrichel-30

ten Linie eingerahmt dargestellt. Ein Widerstand Rl und ein Transistor Tr2 sind in Reihe zueinander an den Eingang der Quadrierschaltung SQR angeschlossen. Der Emitter des Transistors Tr2 ist an eine geeignete Negativspannungsquelle angeschlossen. Der Gesamtbereich der Integrationszeit des CCD-Wandlers 6, die durch das Ausgangssignal

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DE 1627

des Zweiwegzählers UDC in dem in Fig. 6 gezeigten Zeitsteuergenerator TMGE eingestellt·wird, wird in vier Unterbereiche aufgeteilt. Ein Decodierer DCD erzeugt zwei Ausgangssignale A und B, die in ein UND-Glied G9 eingegeben werden; bei dem Unterbereich längster Integrationszeit haben die beiden Ausgangssignale A und B den Pegel "1", bei dem Unterbereich verhältnismäßig langer Integrationszeit hat das Ausgangssignal A den Pegel "0" und das Ausgangssignal B den Pegel "1", bei dem Unterbereich verhältnismäßig kurzer Integrationszeit hat das Ausgangssignal A den Pegel "1" und das Ausgangssignal B den Pegel "0" und bei dem Unterbereich kürzester Integrationszeit haben beide' Ausgangssignale A und B den Pegel "0". Bei diesem Ausführunp.sbeispiel nimmt bei dem Unterbereich längster Integrationszeit, bei dem die beiden Ausgangssignale A und B den Pegel "1" haben, das Ausgangssignal des UND-Glieds G9 hohen Pegel an, so daß über einen Widerstand R2 der Transistor Tr2 durchgeschaltet wird. Daher fließt über den Widerstand Rl ein zusätzlicher Strom. Dies ergibt eine entsprechende Steigerung des Schwellwertpegels der Quadrierschaltung und damit einen höheren Störungsabschneidepegel. Falls an der Stelle des Widerstands Rl ein Thermistor THl geschaltet wird, ist jedoch der

Schwellwertpegel bei dem Unterbereich längster Integrationszeit, bei dem die AUsgangssignale A und B beide den Pegel "1" haben, auch von der Temperatur abhängig, so daß daher der Schwellwertpegel in Verbindung mit der Tem- _or> peratur und der Integrationszeit veränderbar ist. Die-

Kennlinien einer derartigen Schaltung sind in der Fig. 11 gezeigt, in welcher an der Abszisse eine Sammel- bzw. Integrationszeit TINT aufgetragen ist und an der Ordinate der Schwellwertpegel aufgetragen ist. Die Kennlinie der in Fig. 9 gezeigten veränderbaren Schwellwert-Einstell-

DE 1627

schaltung THR entspricht beim Einsetzen des Widerstands Rl der in Fig". HA gezeigten. Wenn an der Stelle des Widerstands Rl der Thermistor THl eingesetzt ist, werden die Kennlinien der Schwellwert-Einstellschaltung THR zu den in Fig. HB gezeigten. In der Fig. HB ist mit Temp die in der Pfeilrichtung ansteigende Temperatur bezeichnet.

Die Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsform der verän-

derbaren Schwellwert-Einstellschaltung THR des Signalverarbeitungssystems. Gleichartige Teile mit gleichartigen Funktionen sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 9 bezeichnet, so daß ihre Beschreibung weggelassen

τ r- ist. Ein Thermistor TH2 ist zwischen den Kollektor eines Transistors Tr3 und eine Positivspannungsquelle· + V geschaltet. Der Kollektor und die Basis des Transistors Tr3 sind miteinander verbunden, so daß der Transistor Tr3 als Diode arbeitet und einen Strom Io durchläßt, der durch den Widerstandswert des Thermistors TH2 bestimmt ist. Die Basispotentiale von Transistoren Tr6, Tr7 und Tr8 werden so eingestellt, daß sie gleich dem Basispotential des Transistors Tr3 sind. Diese Transistoren Tr6, Tr7 und Tr8 lassen jeweils einen dem Strom Io gleichen Strom durch und bilden daher jeweils eine Stromspiegelschaltung, Die Transistoren Tr7 und Tr8 sind zueinander parallelgeschaltet. In Reihe zu dem Transistor Tr6 ist ein Schalttransistor Tr4 geschaltet, dessen Kollektor

mit dem Eingang der Quadrierschaltung SQR verbunden ist. 30

In Reihe zu der Parallelschaltung aus den Transistoren Tr7 und Tr8 ist ein Schalttransistor Tr5 geschaltet, dessen Kollektor mit dem Eingang der Quadrierschaltung SQR verbunden ist. In die Basen der Transistoren Tr4 und Tr5 35werden jeweils über Widerstände R4 bzw. R3 die Ausgangssignale A bzw. B des Decodierers DCD eingegeben. Wenn

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bei diesem Aufbau,die beiden Ausgangssignale A und B den Pegel "O" haben, nämlich die Integrationszeit in dem Unterbereich kürzester Integrationszeit ist, werden die Transistoren Tr4 und Tr5 gesperrt. Daher wird der Eingang der Quadrierschaltung SQR auf dem konstanten Schwellwert pegel gehalten, da nur der Strom von der Konstantstromschaltung I her fließt. Wenn jedoch das Ausgangssignal A den Pegel "1" hat und das Ausgangssignal· B den Pegel "0" hat, nämlich die Integrationszeit in dem Unterbereich verhältnismäßig kurzer Integrationszeit liegt, wird der Transistor Tr4 durchgeschaltet. Daher fließt zum Eingang der Quadrierschaltung SQR zusammen mit dem über die Konstantstromschaltung I fließenden Strom der dem über den Thermistor TH2 und den Transistor Tr3 fließenden Strom gleiche Strom Io, wodurch der Schwellwertpegel angehoben wird. Wenn das Ausgangssignal A den Pegel "0" hat und das Ausgangssignal B den Pegel "1" hat, nämlich die Integrationszeit in dem Bereich verhältnismäßig langer Integrationszeit liegt, wird anstehe des Transistors Tr4 der Transistor Tr5 durchgeschaltet, so daß über die Transistoren Tr7 und Tr8 der Strom 2* Io fließt, wodurch der Schwellwertpegel weiter angehoben wird. Da in dem Unterbereich längster Integrationszeit beide Ausgangssignale A und B den Pegel "1" haben, werden beide Transistoren Tr4 und Trb durchgeschaltet. Als Folge hiervon fließt zu dem Eingang der Quadrierschaltung SQR ein Strom 3*Io, wodurch der Schwellwertpegel auf den höchsten Pegel ange-

OQ hoben wird.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird der Schwellwertpegel als Funktion der Sammel- bzw. Integrationszeit des CCD-Wandlers 6 angehoben. Ferner wird jedoch bei jeder beliebigen Integrationszeit die Temperatur mittels des Thermistors TH2 erfaßt, so daß der Strom Io ansteigt,

-3>>- DE 1627

sobald die Temperatur höher wird. Demzufolge ändert sich der Schwellwertpegel in Abhängigkeit sowohl von der Temperatur als auch von der Integrationszeit. Diese Kennlinien sind i'n der Fig. HC gezeigt. Es ist anzumerken, daß an

der Stelle des Thermistors TH2 ein Widerstand R5 verwendet werden kann.

In Zusammenfassung ist bei dem Signalverarbeitungssystem

der Eingangssignal-Schwellwertpegel der Schaltung für 10

die Verarbeitung der Ausgangssignale des fotoelektrischen Wandlerelements mittels eines einfachen Schaltungsaufbaus in Abhängigkeit von der Integrationszeit und/oder der Temperatur des fotoelektrischen Integrations-Wandlerele-P-ments veränderbar. Wenn die Temperatur hoch ist und/oder die Integrationszeit lang ist, ist der Eingangssignal-Schwellwertpegel hoch. Wenn die Temperatur niedrig ist und/oder die Integrationszeit kurz ist, wird der Eingangssignal-Schwellwertpegel niedrig. Auf diese Weise wird die Abhängigkeit des Dunkelstroms des fotoelektrischen Integrations-Wandlers von der Temperatur und der Integrationszeit ausgeschaltet. Demzufolge kann eine hervorragende Signalverarbeitung ohne die nachteiligen Auswirkungen der Störungen bzw. Geräusche bei den verschiedenartigen Umgebungsbedingungen vorgenommen werden.

Bei den Ausführungsbeispielen wurde der Fall beschrieben, daß der Eingangssignal-Schwellwertpegel der Verarbeitungsschaltung (Quadrierschaltung) in Abhängigkeit von der 30

Intensität des auf den fotoelektrischen Wandler fallenden Lichts oder in Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Lichts und der Umgebungstemperatur gesteuert wird. Alternativ kann jedoch der Eingangssignal-Schwellwertpegel op- allein in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur verändert werden. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungs-

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beispielen wird der Eingangssignal-Schwellwertpegel in Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Lichts in Übereinstimmung mit der Signalintegrationszeit des fotoelektrischen Wandlers verändert (da zwischen der Intensität des einfallenden Lichts und der Integrationszeit ein vorbestimmter Zusammenhang besteht). Es ist jedoch auch möglich, die Intensität des einfallenden Lichts direkt zu erfassen und den Eingangssignal-Schwellwertpegel entsprechend dem erzielten Erfassungsergebnis zu steuern.

Es wurde ein Signalverarbeitungssystem zur Verarbeitung von Ausgangssignalen eines fotoelektrischen Wandlers

mit Signalintegration beschrieben, das eine Quadrierschal-

tung hat, die den Schwellwertpegel der Ausgangssignale des fotoelektrischen Wandlers an mindestens einem Teil einer Verarbeitungsschaltung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Stärke des auf den fotoelektrischen Wandler fallenden Lichts so verändert, daß in den Ausgangssignalen des fotoelektrischen Wandlers enthaltene Störkomponenten unterdrückt werden können.

Claims

Patentansprüche

, 1. / SignalVerarbeitungssystem, gekennzeichnet durch eine Signalintegrations-Strahlungsempfangseinrichtung (6) zur Erzeugung eines Signals, das einem innerhalb einer Signalintegrationszeit (TINT) integrierten Wert der Strahlung entspricht, eine Verarbeitungseinrichtung (Fig.2) zur Verarbeitung des Ausgangssignals der Empfangseinrichtung und eine Schwellwertpegel-Steuerschaltung (THR) zur Steuerung eines Schwellwertpegels bei der Signalverarbeitung an mindestens einem Teil (SQR) der Verarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Intensität der auf die Empfangseinrichtung fallenden Strahlung.
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Integrationszeit-Steuereinrichtung (AGC), die die Signalintegrationszeit (TINT) der Empfangseinrichtung (6) entsprechend der Intensität der auf die Empfangseinrichtung fallenden Strahlung steuert und die mit der Schwellwertpegel-Steuereinrichtung (THR) verbunden ist, um den Schwellwertpegel bei der Signalverarbeitung an dem mindestens einen Teil (SQR) der Verarbeitungseinrichtung (Fig. 2) in Abhängigkeit von der mittels der Inte-

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Deutsche Bank (München) Kto. 61/61070

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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grationszeit-Steuereinrichtung bestimmten Signalintegrationszeit der Empfangseinrichtung zu verändern.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Temperaturfühleinrichtung (THl; TH2), die die Umgebungstemperatur erfaßt und die mit der Schwellwertpegel-Steuereinrichtung (THR) verbunden ist, um den Schwellwertpegel bei der Signalverarbeitung an dem ^Q mindestens einen Teil (SQR) der Verarbeitungseinrichtung (Fig.2) in Abhängigkeit von der mittels der Temperaturfühleinrichtung erfaßten Umgebungstemperatur zu verändern.
4. Scharfeinstellungs-Ermittlungssystem zum Ermitteln des Zustands der Scharfeinstellung eines optischen Abbildungssystems auf ein Objekt, gekennzeichnet durch eine Signalintegrations-Bildempfangseinrichtung (6), die ein von dem optischen Abbildungssystem (1) erzeugtes Bild des Objekts aufnimmt und Signale erzeugt, die während einer Signalintegrationszeit (TINT) integrierten Werten der auf die Empfangseinrichtung fallenden, eine Bildverteilung darstellenden Strahlung entsprechen, eine Verarbeitungseinrichtung (Fig. 2), die die von der Empfangseinrichtung abgegebenen Signale zum Erzeugen eines Signals verarbeitet, das einen Fokussierzustand bezüglich des Objekts darstellt, und eine Schwellwertpegel-Steuereinrichtung (THR) zum Verändern eines Schwellwertpegels bei der Signalverarbeitung an mindestens einem Teil (SQR) der Verarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Intensität der auf die Empfangseinrichtung fallenden Strahlung.
5. System nach Anspruch 4_r gekennzeichnet durch eine Integrationszeit-Steuereinrichtung (AGC), die die

-\- DE 1627

Signalintegrationszeit (TINT) der Empfangseinrichtung (6) entsprechend der Intensität der auf die Empfangseinrichtung fallenden Strahlung steuert und die mit der

Schwellwertpegel-Steuereinrichtung (THR) verbunden ist, 5

um den Schwellwertpegel bei der Signalverarbeitung an

dem mindestens einen Teil (SQR) der Verarbeitungseinrichtung (Fig.2) in Abhängigkeit von der mittels der Integrationszeit-Steuereinrichtung bestimmten Signalintegra_in tionszeit der Empfangseinrichtung zu verändern.
6. System nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Temperaturfühleinrichtung (THl; TH2), die die Umgebungstemperatur erfaßt und die mit der Schwellwertpegel-Steuereinrichtung (THR) verbunden ist, um den Schwellwertpegel bei der Signalverarbeitung an dem mindestens einen Teil (SQR) der Verarbeitungseinrichtung (Fig.2) in Abhängigkeit von der mittels der Temperaturfühleinrichtung erfaßten Umgebungstemperatur zu verändern.
7. System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (6) die Signale als ein zeitlich serielles Abtastsignal abgibt,

welches die Strahlungsverteilung des Bilds darstellt, 25

daß die Verarbeitungseinrichtung (Fig.2) eine erste Schaltungsanordnung (HPF) zum Erfassen einer zeitlichen Änderung des Abtastsignals und eine zweite. Schaltungsanordnung (ABS, SQR, INT, A/D, CPU) zur Erzeugung eines Signals über den Scharfeinstellungszustand des Bilds aufgrund der mittels der ersten Schaltungsanordnung erfaßten Änderung aufweist und daß die Schwellwertpegel-Steuereinrichtung .(THR) an mindestens einen Teil (SQR) der zweiten Schaltungsanordnung angeschlossen ist, um

den Schwellwertpegel bei der Signalverarbeitung an dem

-ί- DE 1627

angeschlossenen · Teil der zweiten Schaltungsanordnung zu verändern.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, 5

daß die zweite Schaltungsanordnung (ABS, SQR, INT, A/D, CPU) eine Potenzierschaltung (SQR) zum Potenzieren der mittels der ersten Schaltungsanordnung (HPF) erfaßten Änderung aufweist und daß die Schwellwertpegel-Steuereinrichtung (THR) an einen Teil der Potenzierschaltung angeschlossen ist, um den Eingangssignal-Schwellwertpegel der Potenzierschaltung zu verändern.