SE518050C2 - Kamera som kombinerar skarpt fokuserade delar från olika exponeringar till en slutbild - Google Patents

Description

518 050 Genom en helt annorlunda objektivkonstruktion för kinematografi enligt US-patentet 4 741 605 är det möjligt att erhålla skarp avbildning på två (eller något fler) olika avstånd. Principen går ut på att anordna en positiv fórsättslins (ev. flera) som täcker en del av objektivet. Genom en förmånlig lateralplacering av försättslinsen uppnås att denna i kamerans bildplan ger en skarp avbildning av ett närmare föremål medan den fria delen av objektivet ger en skarp avbildning av ett fiärmare föremål. Nackdelen med denna konstruktion är emellertid att det fjärmare föremålet genom strålgången genom försättslinsen alstrar en mycket oskarp, visserligen därför osynlig bild, samtidigt som det närmare föremålet genom strålgången genom den fria delen av objektivet likaså alstrar en mycket oskarp och visserligen också osynlig bild. Dessa totalt ofokuserade bilder alstrar därför en spridd "bakgrundsstrålning" över bildplanet, som medför att kontrasten blir väsentligen halverad (vid två bilder). 518 050 Uppfinningens syfte Syftet med uppfmningen är att åstadkomma ett instrument som möjliggör fotografering väsentligen under frigörelse från det hittillsvarande tvångsvillkoret att man inte kan erhålla en bild som är skarp för alla avstånd.

Som bekant beror skärpedjupet vid vanliga fotograñska objektiv av avbländningen.

Samtidigt medför en alltför krafiig avbländning en minskning av den möjliga upplösningen, genom ljusets vågnatur. Vidare medför avbländning att man tappar ljus, något som visserligen är något mindre avgörande på grund av den stora ljuskänsligheten vid elektrisk, pixelorienterad upptagning. Särskilt om uppfmningen skall utnyttjas för kinematografi kan emellertid även borlfallet av ljus genom avbländning bli avgörande.

Att göra bilder med skärpa över ett stort djup har hittills varit i stort sett förbehållet den äldre bildande konsten - måleriet och teckningen. Det är ett syfte att vinna motsvarande fördel vid fotografisk avbildning.

Sammanfattning av uppfinningen Nämnda syfte och andra syften och fördelar som framgår av den fortsatta beskrivningen uppnås enligt uppfinningen vid ett elektrooptiskt instrument av inledningsvis nänmt slag, som företer de särdrag som anges i den kännetecknande delen av nedanstående patentkrav 1 resp. även enligt patentkrav 8, som anger en modifikation av uppfinningen.

Kort uttryckt och utan begränsande syfte kan uppfinningen sammanfattas på så sätt, att vid en kamera bildplanet uppdelas i en mängd olika zoner och för var och en av dessa sker en registrering med skarpast möjliga bild. Olika zoner registreras alltså med skilda skärpeiriställningar. För kontrastbestämningen utnyttjas företrädesvis signaler för enstaka bildpunkter eller grupper av dylika inom den elektroniska bilddetektom.

D) 518 050 Det framgår för fackrnarmen vid ett närmare studium av uppfinningen att en mångfald variationer är möjliga. Exempelvis kan en uppdelning i delbilder i ett enkelt fall vara helt fast eller inställbar till något av flera fasta mönster. De olika delbildema blir då var för sig fokuserade till var sina fokuseringsavstånd, samt hopfogas sedan.

Avstånden till föremål inom delbildema kan ske antingen genom direktmätning genom strålning såsom ultraljud eller laserljus. Mätning kan ske genom löptidsmätning eller genom parallaxmetoder. Eller också utför man mätningen genom att bestämma kontrasten inom resp. bildelement, vilket är den för närvarande föredragna metoden.

Detta innebär i princip att någon egentlig mätning av avstånd inte förekommer.

Däremot är det möjligt att ur objektivinställningen för högsta kontrast bestämma avståndet till respektive avbildade objektpunkt, vilket är en särskild möjlig effekt vid den föredragna utföringsfonnen, möjliggörande ett slags tredimensionell avbildningsregistrering.

Uppdelningen i delbilder kan också utföras som funktion av själva scenen. Särskilt vid kontrastmätriingar är detta attraktivt. Man kan då exempelvis ansätta som ett slags bakgrund den bild som erhålles vid inställning på oändligt avstånd och i den bilden gradvis utbyta allt som vid inställningar på andra avstånd framstår som med högre kontrast. En fördel med en sådan uppdelning är att man kan arbeta med minimala bildminnesmängder.

Uppfinningen kan tillämpas med större eller mindre grad av komplexitet. Man kan vid vissa tillämpningar vilja undvika mekaniska komplikationer och arbeta med så kallat fixfokus och två eller flera bilddetektorer förlagda efter stråldelare och med inbördes olika fokusering. Vid andra utföranden kan objektivet vara rörligt eller justerbart relativt ett enda bildplan. För cinematografiskt bruk kan ett fram- och återgående objektiv medföra nackdelar, och man kan där eventuellt i stället arbeta med en roterande skiva med trappstegsvis ändrad tjocklek. 'i 518 050 Vid en modifikation av uppfinningen utföres ingen skäipe- eller fokuseringsoptimering vid fotograferingstillfállet. I stället upptas med kameran, helst i snabb följd, ett antal exponeringar med sinsemellan olika avståndsinställning. Först därefter och i en särskild apparatur genomföres en genomgång av de olika bilderna och en uppdelning i delbilder, som utväljes efter bästa skärpa och sammansättes till en resulterande bild. Genom denna modifikation kan uppfimiingen även tillämpas med andra än pixelvis registrerande material och alltså till och med under användning av vanlig film.

Med kontrast förstås i denna beskrivning en signalkvantifiering mellan t.ex. två vidliggande bildpartier med intensitetema A och B enligt ett uttryck av typen |A-B| / (A+B).

Kort figurbeskrivning Fig. 1 visar en digital kamera med stråldelare D och två olikfokuserade bildplan.

Objektivet OB fokuserar en scen F på bildplan Bl och B2 med respektive sensorer CCD1 och CCD2. En processor P emottar bildinformation från de båda sensorema, delar upp bildema i små segment samt väljer och vidarebefordrar till minnet M, de segment, som har bäst bildskärpa.

Fig. 2 visar ett utförande med en bevakningskamera.

Fig. 3a visar ett utförande med fokusering genom objektivets förskjutning.

Fig. 3 b visar ett liknande utförande som det i Fig. 3a visade, men där avståndsbestärnning sker för varje delbild, vilket bestämmer vilken upptagning som skall väljas för varje delbild såsom den av dem som har största skärpan. Ingen kontrastmätning utföres alltså.

Detaljerad beskrivning 518 050 Uppfinningen avser ett elektrooptiskt instrument med förbättrade skärpedjupsegenskaper: Ett instrument med bildskärpemätande kapacitet, där en scen avbildas optiskt på en elektronisk detektor, varvid bilder detekteras för olika fokuseringstillstånd, samt delas upp i mindre delar och för varje sådan delbild väljes ut den delbild, som befnmes ha bäst bildskärpa och dessa delbilder sammanförs till en resulterande slutbild, vilken lagras i ett elektroniskt minne, och/eller presenteras som bild på papper eller Bildskärm.

Uppfmningen löser därmed enligt varierande konfigurationer i kärmetecknande delar av anförda krav, problemet att för en och samma bild åstadkomma bildskäipa på varierande fokuserings-avstånd.

Det kanske viktigaste konstruktionsmålet för avbildande instrument är att de skall vara så högupplösande som möjligt, dvs åstadkomma skarpast möjliga bild över en så stor del av synfáltet som möjligt.

Skarp bild uppstår emellertid endast för sådana synfältsobjekt, som optiken fokuserats på medan ofokuserade föremål inom synfáltet förblir mer eller mindre oskarpa, vilket i många fall kan vara en olägenhet.

Exempelvis kan en soldat med bildförstärkande mörkerglasögon [Jfr Patent SM50671] råka gå emot näraliggande grenar, taggtrådar mm, enär han endast kan fokusera på ett avstånd i taget, samt mestadels av andra praktiska skäl valt ett längre fokuserings-avstånd, så att alla smärre föremål inom närhåll suddats ut av defokusering.

Ett armat fall kan gälla en automatisk bevaknings-kamera, där man önskar kunna identifiera personer och föremål på vitt olika avstånd samtidigt, men där man endast har fokus inställt på ett avstånd i taget. 518 050 Även for en stillbildsfotograf kan uppstå problem med oskärpa på olika objekt- avstånd, exempelvis därest han eftersträvar att ta en skarp bild av en rumsinteriör i alla dess detaljer från bortre vägg till föremålen på näravstånd.

Inom filmindustrin har det också uppstått behov att samtidigt kunna fokusera bilden skarpt på exempelvis två personer, vilka ”råkar” befmna sig på helt olika avstånd: För att avhjälpa detta sista dilemma har det föreslagits [Se US Patent 4,74l,605] en filmkamera med ett objektiv, vilket medelst en linsdelning i närheten av inträdes- pupillen getts förmågan att samtidigt fokusera och superponera två bilder med olika fokuseringsavstånd. Emellertid innebär detta att de båda skarp-fokuserade bilderna blandas med de två motsvarande o-fokuserade bilderna, resulterande i ungefär halverad kontrast. Vidare åstadkommes med denna metod skärpa endast på två förinställda avstånd, medan ett vanligt synfalt kan uppvisa föremål med många fler och till och med snabbt föränderliga objekt-avstånd. Förfarandet påverkar därtill instrumentets effektiva F-tal [Ljusstyrka] mm.

En förbättring i dessa avseenden uppnås enligt Uppfrnningen, där fokusering åter förutsätts ske på flera objektavstånd, men där instrumentet dessutom kan välja bort den ofokuserade bildinformationen, så att slutbilden endast behållit den kontrastrika och skarpa bild-komponenten.

Om således, enligt Uppfinnjngen, ett instrument har kapacitet att tillräckligt snabbt fokusera om mer eller mindre kontinuerligt för alla avstånd mellan oåndligheten och närmsta fokuseringsavstånd, sarnt detektera och därefter sortera bildinforrnationen enligt ovan, så bör hela den resulterande bilden bli skarp, eller med andra ord har Uppfrnningen de facto åstadkommit en bild med oändligt Skärpedjup.

”Skärpedjup” är ett allmänt vedertaget mått på 'Djupskärpanß dvs inom hur stort intervall kring ett visst Fokuserings-avstånd, som en bild förblir skarp. Ju kortare sådant intervall, ju sämre Skärpedjup. Djupskärpan försämras exempelvis då optiken 518 050 har hög ljusstyrka [Lågt F-ta1], samt då man arbetar med stora optiska aperturdiametrar och långa brärmvidder, exempelvis fotografemas teleobjektiv.

Huvudsakliga kontruktionsmålsättningen med Uppfmningen är således att förbättra Skärpedjupet, en ingalunda ny tanke.

Traditionellt har man sökt åstadkomma detta hos optiska instrument, genom att minska Objektiv-diametrarna enligt ovan, exempelvis genom nedbländning av kamera- objektiv.

Tyvärr blir därigenom optiken ljussvagare, innebärande andra nackdelar såsom längre exponeringstider och därmed associerad rörelseoskärpa samt grovkornigare filrn, allt resulterande i oskaipare slutbild.

Genom att minska objektivdiametern ända till nålstorlek samt ta bort objektivet, kan åstadkommas en så kallad Camera Obskura, med vilken kan projiceras bilder med nära oändligt skärpedjup, men tyvärr ökar därvid fotograñska exponeringstidema till timmar och dygn, varför metoden för det mesta är praktiskt oanvändbar.

Ett annat beprövat sätt att komma till rätta med skärpedjupsproblemen är att miniatyrisera instrumenten, nämligen att konstruera instrument med allt kortare systembrärmvidd. Exempel på detta är då Leica på 1920-talet introducerade de nya och ännu förhärskande 35 mm småbildskameroma.

En liknande utveckling sker just idagama hos de små elektroniska stillbildskameroma med l/z tum bildstorlek [Ca 6x8 mm] och Normalobjektiv- brännvidd av storleksordning 12 mm, alltså endast omkring fjärdedelen av småbilds- kamerans motsvarande format 24x36mm bildstorlek och 50mm Objektivbrärmvidd. Även inom bildförstärkartekniken skönjes en liknande utveckling i det man gått ned i dirnension, från 25mm och större fotokatod, dvs Bilddiarneter, [1960-70tal] och 518 050 18 mm [l980-90tal] och för närvarande produceras en ny generation förstärkarrör med endast 12-16 mm bilddiameter, i USA och Europa.[Se exempelvis US Patent nr 6 025 9571.

Denna miniatyrisering medför generellt större skärpedjup, men sker till priset av i reducerad bildskärpa, enär antalet upplösta pixlar över bildytan minskar.

Utvecklingen har endast möjliggjorts av en motsvarande förbättring av bildskärpa och ljuskänslighet på komponentsidan [CCD-sensorer, Bildförstärkar-katoder och Fotografisk filrn], så att prestanda-reduktionen i samband med rniniatyriseringar kunnat kompenseras av komponent-utvecklingcns framsteg.

Emellertid förblir problemet med skärpedjupet fortfarande där, även om man med ovannämnda metoder i vissa fall kunnat lindra symptomen.

En Yrkeskategori, nämligen 'Landskapsmålamd tycks emellertid sedan unnirmes tider ha förstått att bättre bemästra dessa problem genom omfokusering av det [förrl] enda förekommande optiska instnnnentet [Ögat]: På ömsom nära håll, [vid målande av förgrund], ömsom på långt håll [avbildande bakgrundenL därvid fokuserande och avbildande skarpt varje litet ting för sig, sålunda sammanställande varje hel bild [tavlan] av ett antal individuellt fokuserade del-bilder. Senare betraktare kan därför, förutom mer konstnärliga förtjänster, även uppskatta de gamla tavlomas ”Oändliga skärpedjup”. En tavla betraktas nämligen från visst håll, men avbildar likafullt verÉ-:lšga föremål från vitt skilda avstånd.

Denna Konstnärsmetod att metamorforisera en scen, vars delar har helt olika fokuseringstillstånd, till en plan och överallt skarp avbildning, och med ett enda fokuseringstillstånd, har vissa gemensamma drag med Uppfinningen enligt nedan: Ovanbeskrivna skärpedjupsproblem kan elimineras eller åtminstone reduceras medelst Uppfinningen, vars kännetecken exemplifieras av följande elektro-optiska instrument, 518 050 ovan beskrivet i ingresseri, exempelvis Video-kamera, elektronisk Stillbildskamera, Bildförstärkare-instrinnent eller Bevakningskamera, nedan benärrmt 'Insuumentetï 1. Instrumentet är försett med automatisk fokuserings-anordning (1), så att Objektivet (2) må kunna fokuseras på mer än ett objektavstånd. 2. Bilden [Bl] fokuseras på lämpligt begynnelseavstånd, exempelvis Oändligheten. 3. Sarrnna bild detekteras av detektorn (3) och överförs till ett Bildminne (4) 4. Till bildmirmet är associerat en Delbild-furtktion (5), som delar upp samma [Total-]bild Bl i mindre bildsegment Bli, Bl(i+1), B1(i+2). .. , så att dessa delbilder blir addresserbara samt individuellt åtkomliga från Detektor och/eller Bildminne.

. Instnnnentet omfokuseras till ett annat och vanligen förutbestämt fokuseringsavstånd, och den ”nyare” bilden [B2] detekteras av detektorn. 6. Instrumentet inkorporerar även en Bildskärpedetektor (6), med förrnåga att individuellt bestämma bildskärpan hos vardera av de mindre bildsegrnenten. 7. Till denna Bildskärpe-detektor är associerat en J ämförelse-fimktion (7), så att bildskärpan för varje Bildsegrnent Bli kan jämföras med bildskärpan hos motsvarande Bildsegrnent B2i. 8. I det fall bildskärpan hos den ”senare” delbilden B2i befmnes bättre än hos den ”tidigare” delbilden Bli, så ersätts den tidigare delbilds-infonnationen [Bli] i Bildminnet av motsvarande bildinfonnation avseende delbild B2i.

I andra fallet, då bildskärpan hos den ”senare” B2i delbilden befirmes sämre än 518 050 den ”förra” Bli bilden, så kasseras den ”senare” bildirifonnationen B2i och den ”gamla” bildinformationen avseende Bli bibehålles intakt i bildminnet.

Denna procedur genomförs för samtliga delbilder 1,2,3. . .i. .. 9. instrumentet fokuseras nu eventuellt om igen, varvid ytterligare bilder B3, B4. . .Bn detekteras och samma procedur [#5-9] upprepas igen.

. När sista fokuseringen genomförts enligt ovan, är också den resulterande bilden i Bildrninnet färdig, åtminstone vad avser Uppfmningens Djupskärpeförbättrande procedur.

Kommentarer: I sitt enklast utförande består Instrumentets optik av ett objektiv (2), men beroende av den aktuella applikationen, kan det vara mer omfattande komplicerat av ytterligare delsystem såsom mellanavbildande ”Reläoptik”, Telekonvertrar, Okular, Svepsystem osv.

Automatiska F okuserings-anordningar (1) kan arrangeras på många sätt, see applikationsexemplen nedan.

Det kan ske i tidssekvens så att successivt olika fokuseringar görs.

Men det kan även ske statiskt medelst exempelvis en stråldelare, innebärande att Instriunentet har flera, sinsemellan olik-fokuserade bildplan.

Detektorer (3) finns av allehanda slag men vi föreställer oss som huvudaltemativ s.k. CCD-chips, bestående av en tvådimensionell matris sensorer ”pixlar”, vilka allmänt förekommer i Video-kameror och Digitala Stillbildskameror.

Det förekommer även sensorer för IR [VärmestrålningL exempelvis pyro- 518 050 elektriska sensorer, samt vidikonrör och bildfórstärkarerör.

Detektorerna kan även vara linjära detektorrader [Arrayer] eller singulära.

Med Bildminne (4) avses här ett vidsträckt begrepp: Exempelvis ett fast Elektroniskt bildminne i instrumentet, datamedierna Magnetband, RAM, Hårddiskar och disketter, samt CD- och DVD skivor jämväl sådana löstagbara Minneskort, vilka numera medföljer elektroniska Stillbildskameror.

I det senare fallet är bildmirmet även lnstrumentets slutmirme , liksom vore fallet även med en utprintnings-anordning, där visserligen den digitala information må ha upphört, men bilden ändå bevaras på exempelvis fotografiskt papper. l association härmed bör även inkluderas eventuell presentation på en bildskärm, såsom TV- och Dataskärmar samt andra fosforskärmar, vilka endast lagrar/bevarar bilden under den tid presentationen pågår..

För vissa applikationer kan det visa sig fördelaktigt att använda mer än ett Bildminne, exempelvis ett processor-minne inuti instrumentet samt ett slutminne, där endast fárdigprocesserade bilder lagras.

Bildema Bn är uppdelade i bildsegment Bni, vart och ett tillräckligt stort för att i förekommande fall [se nedan] kunna mäta bildkontrasten men ändå tillräckligt litet for att bibehålla kontinuitet och jämn bildskärpa över slutbilden.

Ett nödvändigt kärmetecken hos uppfinningen är således att instrumentet har en bildskärpedetektor/Analysator. Exempelvis en passiv kontrastmätande fimktion.

Sådana förekommer sedan länge allmänt i Video- och Stillbildskameror.

Den sannolikt första sådana kameran introducerades omkring 1978 av kameratillverkaren Konica på marknaden under varubeteckningen 518 050 Konica C35AF [Se Tidskrifien FOTO 1/78] och inkorporerade en elektronisk avståndsmätare, utnyttjande principen att kontrasten hos en bild är störst vid maximal bildskärpa. Kameran mätte således objekt-avståndet inom en liten areal mitt i syrrfaltet, genom en separat sökare, därvid fmnande det fokuseringstillstånd som motsvarar störst bildkontrast och därmed också bästa fokuseringen, varpå kameraobjektivet hos Konica kameran automatiskt omfokuserades i enlighet med detta. Detta är än idag den gängse metoden, exempelvis för Olympus digitala stillbilds-kamera C-300ZOOM beskrivs en liknande autofokus-funktion i medföljande manual.

Här föreligger emellertid en viktig skillnad avseende hur denna allmänt tillgängliga Kontrastmätrrings-furrktion används enligt Uppfnmingen: Medan den kommersiella ovarmänmda konsurnent-karneran använder avståndsmätaren för att ställa in bästa fokus på objektivet och därefter exponera bilden, så sker det tvärtom enligt Uppñnningen: Där exponeras istället en sekvens av bilder med förutbestämda fokuseringstillstånd och kontrastmätrringsfunktionen används till att välja ut den skarpaste befmtliga bilden! En annan fimdamental olikhet är att denna kontrasnnätning, enligt uppfinningen, sker över hela syrrfältet/bilden, dvs för varje del-bild, medan den allmänt sker endast inom ett enda litet bildsegment hos de autofokus-försedda karneroma, enligt känd teknik. Man kan därför hävda att Uppfmningen utnyttjar beprövad teknik, men tillämpad på nytt vis! Någon direkt avståndsmätning sker ej nödvändigtvis medelst denna metod, dock vore möjligt att bestämma medel-avståndet inom varje bildsegment, enär optimala fokuseringstillståndet och därmed [i princip] ”rätt” fokuseringsavstånd blivit känt genom kontrastmätrrings-iörfarandet.

Därest en sådan avståndsmätande funktion introduceras, så föreligger förutsättningar att utföra en löpande kartläggning av den avbildade scenen i tre dimensioner, ty varje bildsegrnents bildinforrnation [Koordinater X och Y] är då associerad till en 518 050 avståndsiriformation [Djupledskoordinat Z]. Det vore därför möjligt att fiån Instnunentet vidarebefordra denna Bild- och Avståndsinforrnation till en dator, med uppgift att därav exempelvis producera Tredimensionellt Ritningsunderlag/Dokiirnentation avseende den iakttagna scenen, och liggande till grund för applikationer såsom Tre-Dimensionell presentation, Animering mm.

Om Instrumentet vore en liten videokamera, så ktmde den exempelvis röra sig inuti en skalrnodell av ett projekterat bostadsområde, inuti en människans kärlsystem eller inuti maskiners hålrurn, avlopps-system eller scener vilka skall anirneras för fihn eller Dataspel, samt inte minst placeras på industriella robotar, vilka är betjänta av information om såväl bild som avstånd för att kunna styra sina griparmar, och i samtliga dessa fall medger uppfinningen tillämpad, ett kontinuerligt tillhandahållande av tredimensionell Bild- och lägesinfonnation från synfältets olika delbilder.

När Instrurnentets inriktning är stationärt, innebärande en mer eller mindre oföränderlig grundscen, är det i princip möjligt att utföra avståndsmätningen eller bildskärpedetektion till synfältets olika delbilder vid ett enda tillfälle, och därefter lagra upp denna fokuserings-iriformation i ett minne: Vi väljer här som konkret exempel en fast monterad bevaknings-karnera.

Efter installation, och eventuellt vid varje uppstart, får kameran genomgå den ovan beskrivna proceduren #1-1O på ett särskilt noggrant sätt, innebärande exempelvis att omfokusering #5 sker i täta och många steg, samt att hela proceduren upprepas flera gånger så att medelvärdet av ett flertal cykler #1-l0 kan beräknas, innebärande att observerat bästa fokus för individuella delbilder blir bestämt med större precision, än vad som armars kanske vore fallet.

Därefter kan kameran sättas i operation innebärande att man ej nödvändigtvis for varje enskild fokuseringscykel behöver utnyttja Bildskärpe/Fokuseringsdetektom, enär den fasta och väsentligen stationära scenens avstånd redan är kända och alltså 518 050 det fördelaktigaste fokuseringstillståndet för varje delbild är konstant och lagrat på minne.

Därest en fast scen är utsatt för temporära och stokastiska störningar över vidsträckta områden, såsom vågoma på ett hav och vajande trän vid horisonten, så kunde det under stormiga dagar vara till fördel om avstånden till respektive delbild redan vore uppmätta [En vindstilla dag!], eftersom många snabba rörelser kan tänkas störa Bildskärpemätaren.

Bevakníngskarnerans syfte är emellertid vanligtvis att upptäcka och med bästa skärpa iaktta nya föremål, figurer etc som uppträder på denna fasta scen: Ett sådant uppdykande Objekt kan visserligen ha, men har dock i allmännare fallet ej sannna objekt-avstånd från kameran och framträder därför mer eller mindre suddigt beroende på skärpedjup och andra omständigheter, därest Skärpemätaren enligt ovan stängts av. Utifall man emellertid väljer att låta Skärpemätaren fimgera igen °som vanligt” dvs mätande bildskärpan för varje delbild, under varje fokuserings-cykel enligt ovan, så vore det möjligt att dels Upptäcka nya objekt inom synfältet, genom att för respektive delbild, jämföra de initial-uppmätta fokus-tillstånden med de i varje nyfokuserings-cykel uppmätta tillstånden, så att förändringar i synfältet därmed kan upptäckas vid konstaterad förändring och larmet gå genom igångsättning av effektiva tutor, genom att förändringar på Skärmbilden börjar blinka eller på annat önskvärt sätt.

Bildskärpemätarens funktion består i att, vanligtvis medelst någon algoritm, bestämma bildkontrasten i ett litet bildsegment [Jfr Honeywells US patent 4,078, 171 samt 4,078,172].

Antag att detta sker med n detektorelement, jämnt fördelade över delbilden.

För att mäta kontrasten överhuvudtaget krävs minst två sådana detektorer. 518 050 Ponera att en bildkant passerar över den lilla bilden och att det på ena sidan kanten ligger en [exempelvis] ljus, jämnt solbelyst husvägg [Intensitet Lmax], registrerad av ena detektorn Dl och på andra sidan kanten en likaledes homogen men mörk bakgrund [Intensitet Lmin, exempelvis åskrnoln vid horisonten], registrerad av den andra detektorn D2. Kontrasten kan då helt enkelt skrivas som Cmax = (Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin) enligt gängse teori. Så länge Instrumentet är fokuserat mot husväggen så är bildkanten skarp och alltså föreligger endast dessa båda ljus-nivåema. Om man emellertid böljar de-fokusera instnnnentet, så blir kanten allt suddigare, innebärande att ljusstyrkan gradvis övergår från Lmax till Lmin, när man passerar en övergångszon mellan hus och bakgrund. Beroende på hurpass tätt de båda detektorema ligger och hur pass mycket man defokuserar, så kommer efterhand den uppmätta ljusstyrkan Ll i detektor D1 att gradvis minska från Lmax till Ll, [Lmax > L1,] medan detektorn D2 registrerar en ökande ljusstyrka L2, större än Lmin [Lmin L2 successivt sjunker och därmed kontrasten C = (L1-L2)/(L1+L2) enligt ovan.

Omvänt är det möjligt att med hjälp av elektroniska bildbehandlingsprogram upptäcka och korrigera sådana ljusstyrkegradienter hos elementen av en bild, därvid 'trycka ihop' övergången från en ljus till en mörk zon, så att gradienten ökar och gränsen mellan mörkt och ljust åter blir smalare och bilden således blir skarpare.

I det aktuella och renodlade exemplet [ovan] kommer Bildskärpemätaren med associerad analys-ftmktion, enligt Uppfinningen, att välja det fokuseringstillstånd som motsvarar närmsta husväggen, eftersom detta ger skarpast möjliga kant mot den mörka bakgrunden.

Om det emellertid dessutom inom delbilden förelåge en mätbar kontrast-struktur av bakgrunden, så skulle i princip ett annat bästa fokus även kunna bestämmas 16 518 050 där, varvid således skulle kunna uppträda mer än ett optimalt fokuseringstillstånd hos delbilden. För att säkrare kunna registrera sådana komplikationer kan komma att krävas mer än två detektorer (n>2) samt en mer generell kontrastalgoritm än ovan [där hänsyn tages till mer än två detektorer].

En vidare utveckling av metoden vore då att ersätta proceduren enligt #8 ovan med en alternativ och utvidgad procedur, där Bildskärpan och Bildinformationen för varje fokuseringstillstånd och delbild, uppstående under en fokuserings-cykel sparas, möjliggörande exempelvis en slutlig valfri sammanvägning av bildinformation avseende två eller flera olika bildskärpemaxirna. I ett specialfall kimde man till och med välja att vikta huvudmaximum till noll, nämligen det praktiska fall, där bevaknings-kameran tittar genom ett dominant, störande, näraliggande nät. För ett sådant fall kunde det visa sig fördelaktigt att tillföra Instrumentet ännu en ftmktion, nämligen en Avståndsdiskrirnjnator, av sådan beskaffenhet, att sådana konstaterade bildskärpe-maxirna, som ligger inom ett visst näravstånd dvs inkluderande nätets avstånd, förkastas, samt att instrumentet istället utför bästa möjliga fokusering för objekt längre bort istället.

I ett annat fall, där man betraktar en gles häck, genom vilken bakgrunden syns, kan exempelvis enligt ovan väljas att låta Instrumentet fokusera vararman [slutbild] mot häcken och varannan mot bakgrunden, svarande mot två optimala fokuserings- tillstånd.

Det säger sig självt att det ej vore möjligt att här söka presentera en heltäckande katalog avseende alla de möjliga tillämpningar, som Uppñnningen genererar.

Det måste emellertid påpekas att Uppfinningens kärmetecken enligt kraven är allmärma, samt att de erbjudna exemplen ej är begränsande. 518 050 Det föreligger även en principiellt annorlunda metod att arrangera den bildskärpe- mätande funktionen enligt Uppfinningen, denna gång genom en direkt avstånds- mämirig medelst exempelvis laseravståndsmätare: Detta är en aktiv och radarliknande mätning, innebärande att en laserpuls sänds ut, och reflekteras mot mätobjektet, därefter kommer tillbaka till laseravstánds- mätarens detektor och detekteras där. Avståndet bestäms av den tid det tar for pulsen att färdas fram och tillbaka. För att denna metod skall kunna fungera i Uppfmningen, krävs att avståndet mäts individuellt inom var och en av de aktuella delbildema, exempelvis innebärande att lasersändarens sändarlob får svepa såväl i höjd som sida över syntältet. Optisk svepning av laserstrålar är känd från exempelvis militära missil-system.

Laseravståndsmätaren kan utfonnas som en mer separat enhet, med sändare och mottagare, eller mer integrerad med Instruments övriga optik och struktur.

Exempelvis vore det möjligt att utforma Bilddetektom (3) såsom en CCD bildsensor, där olika sektorer, svarande mot respektive delbilder, inkluderar en laserdetektorfimktion av sådan karaktär att bildsensom förutom detektion av bilder även kan detektera mottagna laserpulser, praktiskt innebärande att laseravståndsmätarens mottagardel integreras med Uppfinningens övriga optik.

Enligt Uppfmningen skulle på så vis avståndet kunna bestämmas till varje delbild och med ledning av denna avstånds-bestämning kimde gynnsammaste fokuserings-tillstånden väljas ut, ty objekt-avstånden motsvarande varje för- programmerat fokuserings-tillstånd hos Instmmentet, är i princip kända.

Någon direkt-mätning av bildskärpan sker således ej i detta fall; (jfr Fig. 3b) Däremot utväljes med ledning av avståndsirifonnationen, den fokuserings-version av en delbild, 518 050 vilken resulterar i optimal bildskärpa.

De här anförda metoderna att bestämma optimalt fokuseringstillstånd av den iakttagna scenens Del-Bilder, syftar huvudsakligen till att demonstrera genomiörbarheten av Uppfmningen, vilken dock ej begränsas av dessa exempel..

Endast en del av den bildbehandling, som kan visa sig behövlig, för att Instrumentet skall kunna fungera tillfredställande, har ovan beskrivits.

Ett viktigt konstruktionsmål är att Instrurnentet skall kunna producera en jämn kontinuerlig bild utan störande diskontinuiteter.

Valet av Delbildemas storlek kan därvid visa sig vara en viktig parameter. Beträffande dessa Bildsegment-storlekar, så är det exempelvis önskvärt att göra dem så små som möjligt, så att bästa möjliga kontinuitet beträffande valt fokuseringstillstånd mellan näraliggande segment kan uppnås. Å andra sidan måste samma segment göras stora nog för att med tillräcklig precision kunna upplösa sådan bildstruktur, dvs kontrastvariationer, vilka är nödvändiga för den ovanbeslnivna kontrastmämingen.

Ytterligare bildbehandling, som kan tänkas förekomma, är vikming av bildinfonnation mellan spatiellt näraliggande bildsegment, en välkänd teknik i förekommande bildbehandlingsprograrn, exempelvis hos de för närvarande marknadsledande Adobe photoshop 6.0 konsument-programmen. En sådan bildbehandling förbättrar bildens kontinuitet men tenderar samtidigt att försämra de små detaljemas kontrast. Även bildkomprimenring exempelvis JPG, kan ifrågakomma, men dessa och även en rad andra bildbehandlingsmetoder, vilka kan tänkas bli aktuella vid den praktiska realiseringen av Uppfmningen, tillhör tidigare väl känd teknik.

En nyhet avseende uppfinningen, är dock att viktning av bildinfonnation ej endast 518 050 kan ske över det ”vanliga” bildplanet [X,Y], utan även kan ske i djupled [Z], innebärande att viktning av angränsande fokuseringstillstånd, avseende ett och sarmna bildsegment, nu kan ske, under förutsättning att Instrumentet har en nrinnesfiinktion som löpande registrerar bildinformationen för sådana tillstånd.

Ett annat fenomen, som kan behöva beaktas, är variationer av bildstorlek, egentligen distortion, som omfokuseringarna ger upphov till. Emellertid vore det möjligt att lägga in en elektronisk kompensation för denna optiska effekt, så att de respektive delbildema får samma storlek, oavsett det aktuella fokuserings-tillstândet.

Av central roll för uppfinningen är således att kunna välja mellan olika fokuserings- tillstånd och att Instrumentet således kan omfokuseras på lämpligt sätt. Detta kan ske statiskt, genom uppdelning i flera bildplan men allmännare i en automatisk törprogrammerad tids-sekvens. Detta kan ske medelst en mångfald optisk-mekaniska metoder: En allmänt förekommande och välkänd metod att om-fokusera exempelvis kameror, är då en eller flera Objektiv-linser, ofta bland de främre, förflyttas axiellt, dvs längs Objektivets optiska axel.

Man kan då medelst en enda rörelse-operation låta instrumentet genomgå kontinuerlig om-fokusering från oändligheten till - säg - näravstånd någon meter.

Omfokuseringen kan ske kontinuerligt, snarare än i steg, vilket kan vara till fördel. Å andra sidan måste fokuserings-linserna starma i ändläget, varpå rörelsen reverseras, dvs vänds i andra riktningen, ett förfarande som kan visa sig opraktiskt vid höga hastigheter då man eftersträvar flera fokuserings-cykler under varje sekund.

Ifall bildfrekvensen är låg, såsom hos en digital stillbildskarnera, torde ändå metoden var tillfyllest. 518 050 En arman metod vore att introducera en eller flera glasplattor av olika tjocklek, vanligen i snittvidden, dvs mellan sista linsyta och bildplan. En sådan glasplatta förlänger nämligen den optiska vägen dvs iörflyttar bildplanet längre bort från objektivet. Genom att exempelvis arrangera sådana plattor av varierande tjocklek på ett roterande hjul med rotationsaxel parallell med optiska axeln samt sidofórflyttad, så att i tur och ordning var och en av glasplattoma passerar det projekterade strålknippet, när hjulet roteras, kan mycket snabba och exakta omfokuserings-sekvenser åstadkommas.

Eftersom ett litet lätt och vällagrat hjul lätt kan íörsättas i hög och ändå jämn rota- tionsrörelse, över 1000 varv i minuten, så skulle denna metod kunna lämpa sig bättre i en TV-tillänipriing, där 25 bilder per sekund krävs for det svenska och intemationella PAL-systemet. Varje bild bör enligt uppfinningen detekteras och processeras i olika fokuserings-tillstånd och för ett system med exempelvis fem Ornfokuserings-glasplattor enligt ovan, motsvarande - säg - fokuserings-avstånden Oändlighet, 10 meter, 5 meter, 3 meter och 2 meter får vi 5 x 25 = 125 bilder i sekunden.

Emellertid bör här föreligga möjligheter att kunna kompromissa ['Trade-Ofi's'], innebärande att fokuseringshjulet snurrar med lägre hastighet, så att flera TV-bilder får ingå i varje fokuserings-svep. Eftersom man vid snabba förlopp måste räkna med viss skillnad mellan successiva TV-bilder, så kan detta förfarande tänkas ge upphov till olika fenomen i samband med snabbrörliga objekt.

Den troligen snabbaste metoden är emellertid, då instrumentet förses med mer än en detektor, vilka är fokuserade på skilda avstånd. Användning av 3 CCD-sensorer är en välkänd teknik i bl.a. digitala VIDEO-karneror [Exempelvis Sony DCR-TRV90OE PAL], där syftet dock är ett armat, nämligen att detektera bildens tre huvudfärger med olika sensorer. Detta kan praktiskt förverkligas på olika sätt.

Exempelvis genom att införa lämpliga stråldelare, vanligen nära Objektivets bild- 518 050 plan, kan man dela upp bildplanet i två eller flera stycken, spatiellt separerade från varandra, och var och en av dessa bilder kan således detekteras av exempelvis ett CCD-detektor-chips. Stråldelare är vanligt förekommande och kan bestå av dikroiska eller metallbelagda speglar eller prismor, i olika konfigurationer och utföranden allteftersom behov av spektral- och intensitetsfördelning mm tar sig uttryck.

Fördelen med detta förfarande är att Instrumentet får samtidig access till en sekvens bilder, vilka endast skiljer sig vad avser fokusering. J ämförelse mellan bildskärpan i de olika bildsegmenten kan därför utföras för bilder som detekterats samtidigt, varför all inverkan från en tidsfördröjning mellan successiva omfokuseringar undvikes.

Emellertid torde metoden endast vara praktiskt genomförbar för ett fåtal, säg tre, olika detektorer och fokuserings-tillstånd, vilket kan tänkas vara till nackdel för vissa applikationer.

Om å andra sidan fokuserings-cykeln har många fokuserings-steg, så reduceras instmmentets eíïektiva ljusstyrka, alternativt tar exponerings-förfarandet längre tid: Om exempelvis tiden för en fokuseringscykel, dvs effektiva tiden att producera en bild, är = t och antalet fokuserings-steg är == n, så kommer den effektiva exponeringstiden, dvs tiden att exponera ett enskilt fokuserings-tillstånd, att bli = t/n. Om man exempelvis för en stillbildskamera väljer ”normala” exponerings- tider för varje fokuserings-tillstånd [Dvs utan påverkan av UppfinningenL så tar totala exponerings-förloppet för en slutbild, n gånger längre tid, vilket emellertid ej nödvändigtvis behöver ha någon praktisk betydelse, lika lite som de numera vanliga autofokus- och blixtfunktionema, vilka även de 'tar tid”.

Visserligen kommer snabba objekt att hinna röra sig en smula mellan de olika fokuserings-exponeiingarna, vilka bygger upp slutbilden, men detta bör ändå i allmänhet ej innebära någon betydande rörelse-oskärpa, eftersom man fortfarande _i väsentlig grad endast använder ett enda fokuserings-tillstånd för att detektera objektet. 22 '518 050 De tre Omfokuserings-metoder som här beskrivits, är representativa, men det finns många andra sätt att gå tillväga, i all korthet enligt följande: Defokusering kan ske genom axiell förflyttning av själva detektorn.

Fokuseringsrörelsema är visserligen små, ofla tiondels millimetrar, men det rör sig fortfarande om icke linjär oscillation fram och tillbaka, vilket kan tänkas vara opraktiskt vid snabba förlopp, Jfr ovan.

Det vore även möjligt att arrangera en tredimensionell detektor, med möjlighet att detektera bilden i flera sinsemellan defokuserade plan samtidigt.

Fördelarna vore: Varken rörliga delar eller stråldelare. Möjlig nackdel: Kostnad Det ovan beskrivna roterande hjulet skulle kunna bytas ut mot en roterande optisk kil. Fördelen vore en kontinuerlig omfokusering. Nackdelen vore att man därmed riskerar introducera optiska bildfel [abberrationer], vilka emellertid kan visa sig acceptabla, eller går att korrigera.

Det föreligger således en mångfald tekniska lösningar att realisera Uppfinningens Omfokuserare. Uppfmningen begränsas naturligtvis inte på något sätt av de anförda exemplen.

Som exempel på en enkel tillämpning av Uppfnmingen, med minimala krav på rörliga delar och minnes-kapacitet, erbjuds följande enkla Digital-karnera [Figur 1]: Ett objektiv fokuserar en bild av ett synfält F i två bildplan Bl och B2. Detta kan åstadkommas av en stråldelare D, vilken delar vågfronten i tvenne delar, med lika stor intensitet. I Bildplan Bl är fast och bilden detekteras av ccd-detektom CCDl medan [variabla] 518 '050 bildplanet B2, motsvarande olika fokuserings-tillstånd, kan detekteras medelst detektorn CCD2, vilken är axiellt törflyttningsbar.

Låt oss säga att denna förflytlnjng, etïektuerad medelst en ratt på kamerans utsida, är = dR, motsvarande en omfokusering från oändligheten till - säg -näravstånd 1 meter. De båda detektorema är kopplade till en processor P, med följande funktioner: 1. Dela elektroniskt upp bilderna Bl och B2 i respektive små del-bilder B li och B2i 2. Beräkna bildkontrast [bildskärpa] for respektive del-bilder Bli och B2i 3. Jämföra dessa båda kontrastvärden med varandra 4. Skicka vidare bildinformationen från den av dessa delbilder, som har högst bildskätpa, till bildminnet M [Förkastande Bildinfonnationen fiån det ”andra” segmentet] Proceduren upprepas i tur och ordning för alla delbilder Bli, B1(i+1), B2(1+2)... respektive B2i, B2(i+1). .. resulterande i en slutbild, lagrad i bildrninnet M, vilket här tänks bestå av ett Mirmes-kort, vilket efter avslutad fotografering kan tas ur Kameran. Sådana Minneskort är numera vanligt förekommande hos Digitala Stillbildskameror.

Ytterligare bildbehandling såsom komprimering [JPG], distortions-korrektion och kantutjämning mellan näraliggande bildsegment [enligt tidigare beskrivning] kan dock tänkas ifrågakomma i ett mer realistiskt scenario och det kan då även visa sig fördelaktigt eller rent av nödvändigt att tilldela processorn P viss minneskapacitet 24 518 050 [Jfr Figur 1], för temporär mellanlagring av bildinformation medan dom olika processema pågår. Jfr Figur 3.

I detta tänkta exempel bidrar således endast bildelement fiån två fokuserings avstånd till slutbilden, men redan detta skulle kunna ge avsevärd förbättring av skärpedjupet: Antag att Objektiv OB i Kameran, har systembrärmvidd omkring 12 mm. Man kan då med rimliga antaganden om objektivets ljusstyrka (F), rådande ljusförhållanden mm, tänka sig ett skärpedjup från - säg - Oändligheten ned mot 5 meter för detektom CCDI, vilken här fokuserats någonstans i intervallet, säg vid 10 meter. Antag att vi vidare ställer in Fokuserings-avstånd 3 meter för detektom CCD2. Bilden sedd via denna detektor kan då tänkas uppvisa ett skärpedjup av - säg - mellan 2 och 5 meter.

Totalt skulle i så fall, medelst dessa båda detektorer, kunna sammansättas en gemensam slutbild med skärpedjup mellan oändligheten och 2 meter, således betydligt närmare än 5 meter, vilket senare gäller om Skärpedjups-förbättrar-fimktionen enligt Uppfinningen ej användes.

Observera att de ariförda siffervärdena endast utgör ett av många hypotetiska exempel.

Det pågår för närvarande en galopperande snabb utveckling av dom Digitala stillbildskamrornas kapacitet, vilket framgent kommer att accentuera fokuserings- och skärpedjupsfrågoma. Som exempel på ”State of the Art' kan nämnas Olympus-kameran CAMEDIA E-10 med 4 miljoner bildpixlar och flexibel bildbehandling.

Det vore även möjligt förlägga bildbehandlingen enligt uppñnningen till en separat dator [PC], för att där processera bildsekvenser av en och samma scen men olika fokuserade, vilka tagits med någon standardkamera, dvs ej försedd med processerings- fimktioner, enligt uppfirmingen. Enligt detta tillvägagångssätt, krävs inget elektrooptiskt instnnnent dvs ingen digital kamera. En traditionell kamera med 518 050 filrnrulle går lika bra, digitalisering sker senare i samband med att den frarnkallade filrn-rullens bilder scarmas in i datamaskinen, eventuellt sker detta hos den anlitade framkallnings-frrman, så att skärpedjups-konigerade fotografier levereras utan att konsumenten behöver bekymra sig om saken! Emellertid ändras ej uppfnmingens princip, så tillvida att bilderna fortfarande måste överföras till ett digital/elektroniskt medium för att processering skall kunna äga rum. Uppfrnningens båda huvud- ingredienser, nämligen fokuserings-svep respektive digital processering har emellertid i denna applikation delats upp, så att processeringen sker oberoende och utanför den egentliga kameran. Instrurnentet enligt uppfinningen, generaliseras därmed fysiskt till att omfatta mer än en lokal, nämligen (i detta specifika fall) en stillbildskarnera och en PC dator, försedd med erforderlig programvara.

Som kontrast till dessa enklare tillämpningar, kan vi återvända till den ovanbeskrivna fasta installationen av Video-bevaknings-kamera, till yttennera visso försedd med bildförstärkare, dvs mörkerkapacitet, samt teleobjektiv. Här kan föreligga kritisk ljus-brist i kombination med uselt skärpedjup, sammanhängande med hög ljusstyrka [Litet F-tal] och lång brärmvidd. Genom att utöka systemet med ytterligare rninneskapacitet, vore det möjligt att under många fokuserings-cykler spara bildinformation och fokuserings-data för alla delbilder. Selektering och processering av bildinformation blir då mer oberoende av fokuserings-cyklema, dvs skulle även kunna få ta längre tid, innebärande en viss fördröjning, innan den processerade bilden presenteras på bildskärmen eller lagras upp på magnetband eller möjligen DVD-skiva.

Bildbehandlingen skulle rent av kunna ske långt senare och på arman ort, från exempelvis magnetband med primär information. Liksom för Stillbilds-exemplet [ovan] skulle man kunna dela uppfimiingens fimktioner i två eller flera spatiella delar, så att fokuserings-cyklema genomförs av bevaknings-systemet och bildbehandlingen i datorer på annan ort. Ett sådant förfarande skulle exempelvis kunna medge användning av kraftfullare data-kapacitet, en trolig fördel vid hantering av stora datamängder.

En sådan applikation visas i Figur 2, beskrivet enligt följande: 26 518 050 Bevakningskaineran står uppställd vid en lokal A, där scenen F projiceras av objektiv OB på ett bildplan, med en detekterande CCD-sensor tillhörande en video-karnera.

Variation mellan fyra olika fokuserings-tillstând åstadkommes medelst fokuserings- hjulet FH, på vilket sitter fyra planparallella glasplattor av olika tjocklek. Hjulet roterar snabbt, varvid fyra olika fokuseringar inträffar per varv, som tidigare beskrivits.

Videobilden registreras på magnetband/Videokassett T vid Bandstationen R.

Videokassetten T transporteras sedan till lokal B någon armanstans, där band T åter spelas upp på videospelaren VP, varpå bildinformationen når processorn P, vilken sorterar ut den bäst fokuserade bildinforrnationen, enligt ovanbeskrivna metoder. I det aktuella fallet väljer processom ut de bäst fokuserade bildsegmenten ur bildgrupper av fyra. Slutligen lagras den färdigprocesserade video-filmen i slutmirmet M och presenteras på bildskärm S.

Vid kvalificerad användning, särskilt under mycket svaga ljusförhållanden, kimde det finnas anledning att både registrera och på bildskärm presentera den obearbetade direktbilden jämväl den enligt Uppfinningen processerade bilden med större djup- skärpa. Vid fast installation skulle, som tidigare närrmts, optimala fokuserings-data dessutom kunna lagras upp för delbildema, så att ständig kontrastmätning mot varje delbild kimde undvikas, särskilt under dom mycket dåliga ljusförhållanden, då sådana mätningar kan fönnodas bli ineifektiva eller rentav omöjliga att genomföra.

Till dom ytterligare funktioner, som ett mer sofistikerat system kan tänkas inkludera, hör möjligheten att variera delbildemas antal, samt antalet omfokuseringar i varje fokuserings-cykel, för att uppnå optimalitet under olika omständigheter.

I Figur 3a belyses och exemplifieras uppfmningen ännu en gång enligt följande: En vy F projiceras av objektiv OB mot en ccd-sensor. Objektivet har en rörlig lins RL, förskjutbar dR längs optiska axeln, motsvarande en omfokusering från sändiighsfsn nu su visst narsvsfåna. Lmssn för sig min och fiiiissks menas ändlägena, därvid passerande vissa fokuseringslägen, varvid exponering sker.

Bildinformationen från en sådan exponering detekteras av ccd-sensorn och hanmar därefter i temporärt bildmirme TMl. Processom Pc , med förmåga att F 518 oso adressera olika bildsegrnent, ”hämtar” bildinforrnationen segrnent-vis från TMl samt det andra temporära minnet TM2, det senare innehållande den optimala bildinformation som successivt selekterats under fokuserings-cykelns gång.

Segrnentets bildkontrast för dessa båda tillstånd beräknas sedan och jämföras, varpå det kontrastrikare altemativet sparas i minne TM2. Alternativt skulle även de beräknade kontrasterna, associerade med TM2, efterhand kunna sparas i ytterligare ett temporärt minne TM3 [Ej visat]; Man skulle då slippa räkna om samtliga kontraster i TMZ-minnet för varje fokusering. Ytterligare bildbehandling i syfte att förbättra bildkvalitet och eventuellt komprimera bilden etc sker sedan i BBH och slutligen hamnar den fardigprocesserade bilden i slutrnirmet M.

Situationen i Figur 3b är samma men med ett viktigt undantag: Processom Pe beräknar här ingen bildkontrast/bildskärpa. Istället hämtar processom in extern information om de olika bildsegrnentens optimala fokuseringstillstånd, från minnesenhet FI.

Informationen kan härröra från laseravståndsmätare eller tidigare erhållen avståndsinfonnation vid stationär installation enligt tidigare. Denna information är sedan tillräcklig för att processorn Pe skall kunna välja ut den bildinfonnation för varje fokuseringstillstånd, som ger skarpast möjliga bild, och sedan vidarebefordra denna selekterade information till temporära minnet TM2. I övrigt samma som för Figur 3A 0Vall.

Vi har ovan beskrivit ett flertal möjliga arrangemang och tillämpningar avseende Uppfrnningen och dess Skärpedjups-förbättrande funktioner. Ännu många fler varianter avseende Uppfrnningen, skulle kunna konkretiseras och beskrivas men alla har följande gemensamt: 1. Instrmnentet enligt uppfimiingen och enligt anförda krav, är elektro-optiskt i den meningen att originalbilden projiceras av ett optiskt instrument, samt att digitalisering med associerade processer kan ske i samma fysiska enhet, eller arman fiistående enhet. 28 518 050 2. Detta sålunda definierade elektrooptiska Instrument, enligt uppfinningen, särskiljer och detekterar bildirifonnationen för enskilda bildsegment, dvs små delar av totalbilden. 3. Bilden omfokuseras på lämpligt sätt. Alternativt medger Instrumentet mer än en samtidig bild, av olika fokuserings-tillstånd. 4. Instrumentet kan selektera det fokuserings-tillstånd för ett visst Bildsegrnent, som ger skarpast bild.

. Bildinforrnationen avseende optimalast fokuserade bild, fór varje enskilt segment, läggs till den slutliga bilden, som därmed uppbyggs av delbilder, vanligen från olika fokuserings-tillstånd. 6. Bilden lagras på lämpligt slutmedium och/eller presenteras på en bildskärm eller dyl. 29

Claims (9)

518 050 , . , _ , - . -. Patentkrav

1. Elektrooptiskt instrument, försett med ett objektiv för avbildande av en scen sammansatt av synfältsobjekt på olika obj ektavstånd fiamför objektivet, en fokuseringsanordning för inställning av objektivet för fokusering till olika avstånd, minst en elektriskt driven bilddetektor med ett ingångsplan för detektion och registrering som bildinfonnation av den avbildade scenen i form av en bild, ett elektroniskt bildminne för lagring av bilddetektor-registrerad bildinforrnationen, samt en bildskärpedetektor, kännetecknat av a) att fokuseringsanordningen är anordnad att samtidigt och/eller i tidssekvens fokusera instrumentet på olika objektavstånd, b) att bilddetektionen är så anordnad att bildinformation motsvarande minst två olikfokuserade bilder, dvs med inbördes olika fokuseringstillstånd, detekteras, c) att medel är anordnade för att låta den nänmda bildskärpedetektorn geometriskt och på för de olika bilderna likadant sätt indela de detekterade bilderna i mot varandra svarande delbilder, så att samma delbild från respektive olikfokuserad bild föreställer samma del av den avbildade scenen, och d) att medel är anordnade för att låta bildskärpedetektorn direkt eller indirekt från varje sådan uppsättning av mot varandra svarande, olikfokuserade delbilder välja och till bildminnet vidarebefordra den delbildsinformation som bidrar till optimalast bildskärpa och låta denna sålunda selekterade bildinformation från varje uppsättning av mot varandra svarande delbilder sammanfogas till en slutbild med bättre bildskärpa än de detekterade olikfokuserade bilderna var för sig.

2. Instrument enligt patentkrav 1, kännetecknat av att en avståndsmätare är anordnad att avkärma avstånd till delar av den framför objektivet befintliga scenen.

3. Instrument enligt krav 2, kännetecknat av att i avståndsmätaren ingår en fokuseringsavståndsavkärmare som samverkar med bildskärpedetektorn för att registrera de avstånd som för varje del av synfältet ger den bästa bildskärpan. 'åO n o onu n n nu n nn no av u 1 I v u u u n a n n en n n l n n n n n. n: n n n n a n n n n n - -. 1 u n n n an. nu . n n n n n n v- ann a u ...n n u n n .n n n o 0 ~ v 1 I . n o 1 nn n" nn .n I-ø- 0

4. Instrument enligt krav 1, kännetecknar av att bildskärpedetektom innefattar medel för avkänning av skillnader i ljusintensiteter mellan varandra närliggande zoner av pixeldetektorer befintliga i var och en av nämnda flertal av delar av synfältet.

5. Instrument enligt krav 4, kännetecknat av en registrerbar avståndsinställning för objektívet samt minnesmedel för registrering av objektavstånd för bästa bildskärpan för envar av de nämnda delbildema, medförande en tredimensionell registrering av en framför objektívet befintlig scen.

6. Instrument enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att bilddetektom är uppdelad i flera partier vilka upptar av objektívet proj icerade bilder av samma scen med inbördes olika skärpeinställning.

7. Förfarande för fotografering av en scen framför en kameras objektiv, varvid upptagning sker på ett detektorplan och registrering sker med ett flertal olika avståndsinställningar för kameran, kännetecknat av att de olika registrerade upptagningama på inbördes lika sätt zonuppdelas i delbilder, så att för varje zon föreligger ett antal delbilder svarande mot antalet nämnda avståndsinställningar, och att en slutbild sammanställes genom att för varje zon utvälja den av dess delbilder som uppvisar den bästa bildskärpan.

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av att upptagningama göres i ett sammanhang medan uppdelningen i delbilder och deras sammanställning utföres i ett annat sammanhang på annan plats.

9. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av att upptagningama göres så att en först registrerad upptagning förlägges i ett bildminne, och en påföljande registrerad upptagning jämföres delbild för delbild med den i bildminnet förlagda, varvid för varje delbild den utväljes att kvarligga i bildminnet, som uppvisar den bästa bildskärpan, vilka förfaringssteg därefter itereras för därefier registrerade upptagningar, så att den resulterande slutbildenhamnar i det nänmda bildminnet. ål