Rechtsprechung / BPatG / 2006
BPatG Beschluss vom 12.12.2006 – 17 W (pat) 303/04
17. Senat
BUNDESPATENTGERICHT
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
12. Dezember 2006
…
B E S C H L U S S
In der Einspruchssache
betreffend das Patent 100 18 312
… 08.05
…
hat der 17. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 12. Dezember 2006 unter Mitwirkung …
beschlossen:
Das deutsche Patent 100 18 312 wird widerrufen.
Auf die am 13. April 2000 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingegangene
Patentanmeldung 100 18 312.3-51 wurde am 30. April 2003 durch Beschluss der
Prüfungsstelle für Klasse G02B das Patent unter der Bezeichnung
„Verfahren und Vorrichtung zum Fokussieren eines Bildes“
erteilt. Veröffentlichungstag der Patenterteilung ist der 9. Oktober 2003.
Gegen das Patent hat die Fa. A… AG in B…, am 8. Januar 2004
Einspruch erhoben.
Sie stützt ihren Einspruch auf Druckschriften und macht mangelnde Neuheit und
mangelnde erfinderische Tätigkeit hinsichtlich des Patentgegenstandes geltend.
Die Einsprechende beantragt, das angegriffene Patent DE 100 18 312 vollständig
zu widerrufen.
Die Patentinhaberin ist zur mündlichen Verhandlung nicht erschienen. Sie
beantragt schriftlich sinngemäß, den Einspruch zurückzuweisen und das Patent
beschränkt aufrechtzuerhalten
im Umfang der Ansprüche 1 bis 13 vom
27. August 2004, eingegangen am 30. August 2004, noch anzupassender
Beschreibung und Figuren wie erteilt.
Im Einspruchsverfahren sind unter anderem folgende Druckschriften genannt
worden:
E1: US 4 701 782,
E2: EP 0 606 563 A1,
E3: G. Ligthart u. C.A. Groen: „A Comparison Of Different Autofocus Algorithms“, Proceedings of the 6th International
Conference on Pattern Recognition, Vol. 2, S. 597 bis 600,
IEEE 1982, CH 1801-0/82/0000/0597,
E8: Schülerduden Die Mathematik II, Red. Hermann Engesser,
Bibliographisches Institut & F.A. Brockhaus AG, 3. Aufl.,
Mannheim 1991, S. 340, 341.
Der geltende Patentanspruch 1 lautet:
„1. Verfahren zum Fokussieren eines Bildes, das
in der
Bildebene (11) eines Bildaufnahmegeräts, insbesondere eines
Wärmebildgeräts, mittels eines optischen Objektivs (10) auf einem
optoelektronischen Detektor (12) abgebildet wird, bei
dem eine motorische Objektivverstellung durchgeführt und aus
dem jeweils einer ObjektiveinsteIlung zugehörigen aktuellen Bild
ein Bildschärfewert ermittelt wird, aus den Bildschärfewerten das
Schärfemaximum bestimmt und das Objektiv auf das
Schärfemaximum eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit Einstellen des Objektivs (10) auf das Schärfemaximum
fortlaufend die Bildschärfewerte
(S) als Funktion der
Objektivverstellung (P) um das Schärfemaximum herum erfasst
werden, die Steigung der Funktion S = f (P) durch lineare
Regression berechnet wird und das Objektiv (10) je nach
Vorzeichen der Steigung in die eine oder andere Richtung
geringfügig so verstellt wird, dass der Bildschärfewert (S) sich
vergrößert.“
Der geltende, nebengeordnete Anspruch 11 lautet:
„11. Vorrichtung zum Fokussieren eines Bildes
in einem
Bildaufnahmegerät, insbesondere einem Wärmebildgerät, das ein
Teleskop (13) mit einer in der Teleskopachse verschiebbaren
Fokuslinse
(16) und einen
in der Bildebene
(11) des
Bildaufnahmegeräts angeordneten, optoelektronischen Detektor
(12) zur bildpunktweisen Abtastung des Bildes aufweist, mit einem
an der Fokuslinse (16) zu deren Verschiebung über deren
Verstellbereich angreifenden, von einer Steuerelektronik (21)
gesteuerten, elektrischen Stellmotor (21),
gekennzeichnet durch ein programmierbares Logikgatter (24), das
in jeder Verschiebposition der Fokuslinse (16) aus der Summe der
Quadrate der Differenz der Intensitäten benachbarter Bildpunkte
einen Bildschärfewert (S) berechnet,
eine mit dem Logikgatter (24) verbundene Steuerelektronik (23),
der die Bildschärfewerte
(S) zugeführt sind, einen die
Verschiebeposition der Fokuslinse (16) erfassenden Sensor (22),
dessen Sensorsignal der Steuerelektronik (23) als Fokusposition
(P) zugeführt ist,
und dadurch, dass die Steuerelektronik (23) so ausgebildet ist,
dass sie die Bildschärfewerte (S) als Funktion der Fokuspositionen
(P) erfasst, das Maximum der Funktion S = f (P) bestimmt und die
Fokuslinse (16) auf die dem Schärfemaximum zugehörige
Fokusposition
einstellt,
sowie
im
Bereich
um
das
Schärfemaximum herum
fortlaufend die Steigung der den
Zusammenhang von Bildschärfewerte (S) und Fokusposition (P)
wiedergebenden Funktion S = f (P) durch lineare Regression
berechnet und
je nach Vorzeichen der Steigung ein den
Fokuspunkt (P) geringfügig zu größeren Bildschärfewerten (S)
verschiebendes Stellsignal an den Stellmotor (21) legt.“
Dem Patentgegenstand soll gemäß Patentschrift Spalte 1 Abschnitt [0007] die
Aufgabe zugrunde liegen, ein für Bildaufnahmegeräte mit sich laufend änderndem
Fokus,
insbesondere
für Wärmebildgeräte, geeignetes Verfahren zum
automatischen Fokussieren sowie eine Vorrichtung hierzu anzugeben, das bzw.
die sich mit geringem elektronischen Aufwand
realisieren und
in ein
Bildaufnahmegerät
integrieren
lässt, ohne die Fertigungskosten und das
Bauvolumen des Bildaufnahmegeräts nennenswert zu steigern.
Zu den Einzelheiten wird auf den Akteninhalt verwiesen.
II.
Der rechtzeitig eingegangene Einspruch ist auch im Übrigen zulässig. Er ist
außerdem begründet, da der Gegenstand des Patentanspruchs 1 wegen
fehlender erfinderischer Tätigkeit nicht patentfähig ist (§ 1 Abs. 1 i. V. m. § 4
PatG).
Das Streitpatent betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fokussieren eines
Bildes, insbesondere für ein Wärmebildgerät. In einem solchen Gerät kann sich
durch Wärmeeffekte der Fokus ständig ändern, so dass laufend nachfokussiert
werden muss. Dies ist auch in Bildaufnahmegeräten nötig, die der Verfolgung
eines sich bewegenden Ziels (Tracking) dienen. Eine solche Nachfokussierung
soll nach der patentierten Lehre automatisch vorgenommen werden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 weist nach einer Gliederung
folgende
Merkmale auf:
a) Verfahren zum Fokussieren eines Bildes,
b)
das
in der Bildebene (11) eines Bildaufnahmegeräts,
insbesondere eines Wärmebildgeräts, mittels eines optischen
Objektivs (10) auf einem optoelektronischen Detektor (12)
abgebildet wird,
c)
bei dem eine motorische Objektivverstellung durchgeführt
und
d)
aus dem
jeweils einer ObjektiveinsteIlung zugehörigen
aktuellen Bild ein Bildschärfewert ermittelt wird,
e)
aus den Bildschärfewerten das Schärfemaximum bestimmt
und
f)
das Objektiv auf das Schärfemaximum eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
g)
dass mit Einstellen des Objektivs (10) auf das Schärfemaximum
h)
fortlaufend die Bildschärfewerte
(S) als Funktion der
Objektivverstellung (P) um das Schärfemaximum herum erfasst
werden,
i)
die Steigung der Funktion S = f (P) berechnet wird
i1) durch lineare Regression
j)
und das Objektiv (10) je nach Vorzeichen der Steigung in die
eine oder andere Richtung geringfügig so verstellt wird, dass der
Bildschärfewert (S) sich vergrößert.
Die Vorrichtung gemäß dem geltenden, nebengeordneten Anspruch 11 weist nach
einer Gliederung folgende Merkmale auf:
a') Vorrichtung zum Fokussieren eines Bildes in einem Bildaufnahmegerät, insbesondere einem Wärmebildgerät,
b') das ein Teleskop (13) mit einer in der Teleskopachse
verschiebbaren Fokuslinse (16) und einen in der Bildebene (11)
des Bildaufnahmegeräts
angeordneten,
optoelektronischen
Detektor (12) zur bildpunktweisen Abtastung des Bildes aufweist,
c') mit einem an der Fokuslinse (16) zu deren Verschiebung
über deren Verstellbereich angreifenden, von einer Steuerelektronik (21) gesteuerten, elektrischen Stellmotor (21),
gekennzeichnet durch
d') ein programmierbares Logikgatter
(24), das
in
jeder
Verschiebposition der Fokuslinse (16) aus der Summe der
Quadrate der Differenz der Intensitäten benachbarter Bildpunkte
einen Bildschärfewert (S) berechnet,
e') eine mit dem Logikgatter (24) verbundene Steuerelektronik
(23), der die Bildschärfewerte (S) zugeführt sind,
f')
einen die Verschiebeposition der Fokuslinse (16) erfassenden Sensor (22),dessen Sensorsignal der Steuerelektronik (23)
als Fokusposition (P) zugeführt ist, und
g') dadurch, dass die Steuerelektronik (23) so ausgebildet ist,
dass sie die Bildschärfewerte (S) als Funktion der Fokuspositionen
(P) erfasst, das Maximum der Funktion S = f (P) bestimmt und die
Fokuslinse (16) auf die dem Schärfemaximum zugehörige
Fokusposition einstellt,
h')
sowie im Bereich um das Schärfemaximum herum fortlaufend
i')
die Steigung der den Zusammenhang von Bildschärfewerte
(S) und Fokusposition (P) wiedergebenden Funktion S = f (P)
berechnet
i1')
durch lineare Regression
j')
und je nach Vorzeichen der Steigung ein den Fokuspunkt (P)
geringfügig zu größeren Bildschärfewerten (S) verschiebendes
Stellsignal an den Stellmotor (21) legt.
Gemäß der Lehre des Streitpatents durchfährt demnach zunächst das Objektiv
eine Reihe von Einstellungen.
In
jeder Objektiveinstellung wird ein Bild
aufgenommen und daraus ein Bildschärfewert ermittelt. Aus den
in den
verschiedenen Objektiveinstellungen ermittelten Bildschärfewerten wird das
Maximum bestimmt und das Objektiv auf die zugehörige Position eingestellt. Nach
dieser Einstellung wird
fortlaufend
im Bereich um das eingestellte
Schärfemaximum herum die Bildschärfe S als Funktion der Objektivverstellung P
erfasst. Hieraus wird die Steigung der Funktion S(P) an der vorher eingestellten
Position P berechnet, und zwar durch lineare Regression. Je nach Vorzeichen der
Steigung wird das Objektiv geringfügig in Richtung größerer Bildschärfe verstellt.
Dadurch wird die Objektiveinstellung ständig nachgeregelt und soll
im
Schärfebereich bleiben.
Die geltenden Ansprüche 1 und 11 gehen aus den erteilten Ansprüchen 1 und 12
i. V. m. 7 und 15 hervor; sie sind unbestritten zulässig.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 beruht jedoch nicht auf einer erfinderischen
Tätigkeit.
Die Druckschrift E1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fokussieren
eines Bildes, vgl. Titel, wobei ein Bild mittels eines optischen Systems (Objektiv
12) auf einen optoelektronischen Detektor abgebildet wird, vgl. Fig. 1. Das
Verfahren
ist auch
für ein Wärmebildgerät einsetzbar,
in dem häufige
Fokussierungskorrekturen erforderlich sind, da der Brechungsindex des optischen
Systems und damit die Brennweite mit der Temperatur variiert, vgl. Sp. 1 Z. 12 bis
17 – Merkmale a), b). In einer jeweiligen Position X des Objektivs 12 wird ein
Bildschärfewert P ermittelt, z. B. als Summe P1 über die Absolutbeträge der
Helligkeitsdifferenzen benachbarter Bildpunkte, vgl. Fig. 1 i. V. m. Sp. 3 Z. 30 bis
Sp. 4 Z. 6 – Merkmal d). Die ObjektivversteIlung wird motorisch durchgeführt, vgl.
Sp. 6 Z. 61 („focussing motor 18“) - Merkmal c).
Der gesamte Ablauf des Fokussierungsverfahrens ist in E1 Sp. 6 Z. 24 bis 63
i. V. m. Fig. 9 und 10 dargestellt. Der Fachmann, hier ein Diplomphysiker oder
Ingenieur mit Kenntnissen in der Optik und mehrjähriger Erfahrung in der
Konstruktion von Bildaufnahmegeräten, insbesondere von Wärmebildgeräten,
entnimmt den angegebenen Stellen Folgendes:
Ziel ist es, das Objektiv auf die (jeweils) optimale Fokusposition X0 einzustellen, in
der der Bildschärfeparameter P ein Maximum aufweist, vgl. Sp. 6 Z. 24 bis 33.
Zuerst („first of all“, Sp. 6 Z. 34) wird der Verlauf des Bildschärfeparameters P in
Abhängigkeit von der ObjektiveinsteIlung X ermittelt („sampling the curve of
Fig. 9A“, Sp. 6 Z. 34 bis 37), d. h. es werden die verschiedenen
ObjektiveinsteIlungen X durchfahren, jeweils Bilddaten aufgenommen und daraus
die Kurve der Schärfewerte P(X) ermittelt.
In der Nähe der optimalen
Fokusposition X0 wird die Kurve P(X) durch ihre Schmiegungsparabel angenähert;
aus den Werten P(X) wird die beste angenäherte Schmiegungsparabel im
Schärfemaximum und insbesondere deren Koeffizient k bestimmt, vgl. Fig. 9a
i. V. m. Sp. 6 Z. 37 bis 46. Wie der Fachmann ohne Weiteres mitliest, ist es hierbei
zwingend erforderlich, auch die Position X0 des Schärfemaximums zu bestimmen
– Merkmal e). Die nötigen Rechenoperationen werden in einem Rechner
(„calculator“, Sp. 6 Z. 46) durchgeführt. Danach („then“, Sp. 6 Z. 46), also nach der
Bestimmung des Parabelkoeffizienten k kann das Objektiv an der optimalen
Fokusposition gehalten („maintain“, vgl. Sp. 6 Z. 47 u. 48) werden; wie der
Fachmann ebenfalls mitliest, setzt dies eine vorherige erstmalige Einstellung auf
diese Position X0 voraus, und zwar selbstverständlich auf die vorher bestimmte
Position des Schärfemaximums – Merkmale f), g). Zum Halten auf der optimalen
Position wird das näherungsweise lineare Verhalten der ersten Ableitung dP/dX
der Bildschärfe P ausgenutzt: In der Nähe der Fokusposition ist dP/dX etwa gleich
der ersten Ableitung der Schmiegungsparabel und somit über den
Parabelkoeffizienten k mit der Abweichung (X-X0) von der optimalen Position nach
der Formel
dP/dX = -2k(X-X0)
verbunden, vgl. Fig. 9b i. V. m. Sp. 6 Z. 46 bis 54. Dieser lineare Zusammenhang
wird in einem Regelkreis gemäß Fig. 10 zur automatischen Fokussierung benutzt,
vgl. auch Sp. 3 Z. 24 bis 26: An einer Position X des Objektivs wird der
Bildschärfeparameter P(X) und die Steigung dP/dX bestimmt – Merkmal i); der
Wert dP/dX (mit Vorzeichen, vgl. Fig. 10 Bezugszeichen 15 mit den dortigen
Vorzeichen) wird zum Nachregeln (Verstellen) der Objektivposition verwendet,
wobei aus dP/dX nach der obigen Formel der Verstellwert (X-X0) berechnet wird,
vgl. Sp. 6 Z. 57 bis 61 sowie die Ansprüche 11 und 22. Die Angabe in Sp. 6 Z. 61
bis 63, wonach im Regelkreis gemäß Fig. 10 die Berechnung von P und dP/dX für
jede Position X des Objektivs durchgeführt wird, interpretiert der Fachmann in der
Weise, dass die angegebene Berechnung (und nachfolgende Verstellung) für jede
Position X durchgeführt wird, die das Objektiv im Rahmen der Regelung von
Fig. 10 erreicht. Somit erfolgt auch nach der erstmaligen Einstellung eine ständige
Nachregelung der Objektivposition. Im betrachteten Bereich in der Nähe der
optimalen Fokusposition ist der Verstellwert (X-X0) immer geringfügig – Merkmal j).
E1 sagt nichts darüber aus, wie die Steigung dP/dX in der jeweils aktuellen
Objektivposition bestimmt werden soll. Auf der Suche nach Möglichkeiten für diese
Bestimmung wird sich der Fachmann
im Stand der Technik bei
Autofokusverfahren umsehen. Die Druckschrift E2 stellt einen solchen Stand der
Technik dar. Gemäß E2 Fig. 1 und 3B mit Beschreibung wird zum Zweck der
Scharfeinstellung eines Zoomobjektivs in einer Videokamera eine Linse des
Objektivs leicht vibriert, dabei jeweils Bildschärfewerte („focussing voltage“)
erzeugt, aus diesen die Variation, d. h. die Ableitung bzw. Steigung des
Bildschärfewerts um eine bestimmte Linsenposition herum (etwa um die Position
A in Fig. 3B) berechnet und aus deren Phase, d. h. deren Vorzeichen die
Verschieberichtung der Linse zu größerer Bildschärfe hin ermittelt. Dieser
Anregung folgend, wird der Fachmann ohne Weiteres im Verfahren gemäß E1 die
im Objektiv bewegbare Linse um die jeweils eingestellte Position im Bereich des
Schärfemaximums herum vibrieren
lassen,
fortlaufend die Bildschärfewerte
bestimmen – Merkmal h) – und hieraus die Steigung dP/dX berechnen. Um die
Steigung mit ausreichender Genauigkeit ermitteln zu können, wird der Fachmann
während des Vibrierens die Bildschärfewerte an mehreren Linsenpositionen
bestimmen; zur Berechnung der Steigung aus den gemessenen Werten bietet sich
ihm das fachüblich bekannte Verfahren der linearen Regression an, vgl.
beispielsweise den Lehrbuchauszug E8 – Merkmal i1).
Der Fachmann gelangt somit durch Anwenden der aus E2 bekannten Lehre auf
das aus E1 bekannte Verfahren und unter Zuhilfenahme seines Fachwissens zum
Gegenstand des Anspruchs 1 gemäß Hauptantrag, ohne erfinderisch tätig werden
zu müssen.
Der Anspruch 1 hat daher keinen Bestand.
Im Übrigen gelangt der Fachmann auf dem entsprechenden Weg auch zu einer
Vorrichtung mit den wesentlichen Merkmalen des nebengeordneten
Anspruchs 11. Bei den im Anspruch 11 zusätzlich aufgeführten Vorrichtungsmerkmalen
(Teleskop mit verschiebbarer Fokuslinse, programmierbares
Logikgatter zur Berechnung der Bildschärfe, Steuerelektronik, Sensor für die
Position der Fokuslinse) handelt es sich sämtlich um dem Fachmann geläufige,
handwerkliche Ausgestaltungen der Vorrichtung. Außerdem liegt es für den
Fachmann nahe, zur Ermittlung der Bildschärfe den in E1 verwendeten, fachüblich
bekannten „absolute gradient“ Algorithmus (vgl. E3 S. 597 rechts Abschnitt a)
durch den ebenfalls bekannten „squared gradient“ Algorithmus (vgl. E3 S. 598
links Abschnitt c) zu ersetzen, der nach E3 S. 597 links Abs. 2 einer der besten
Bildschärfealgorithmen ist; hierdurch ergibt sich auch das Merkmal d') des
Anspruchs 11.
Bei dieser Sachlage war das Patent zu widerrufen.
gez.
Unterschriften