JPH0321892B2 - - Google Patents

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JPH0321892B2
JPH0321892B2 JP55035202A JP3520280A JPH0321892B2 JP H0321892 B2 JPH0321892 B2 JP H0321892B2 JP 55035202 A JP55035202 A JP 55035202A JP 3520280 A JP3520280 A JP 3520280A JP H0321892 B2 JPH0321892 B2 JP H0321892B2
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JP
Japan
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contrast signal
value
peak
photographing lens
image
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JP55035202A
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Masashi Kantani
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673—Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Focusing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一次元固体撮像素子を用いた画像読
取における撮影レンズの自動焦点調節方法に関す
るものである。
一次元固体撮像素子を用いた画像読取とは、一
次元固体撮像素子を、読み取るべき画像の撮影レ
ンズによる像面の一端の読取開始位置から他端の
読取終了位置へ移動させることによつて画像を走
査して読み取るものである。ここで一次元固体撮
像素子とは、リニアイメージセンサとも称される
ものであつて、CCD、フオトダイオードアレイ
等の自己走査型光電素子からなるものである。こ
の画像読取においては、画像を読み取る際、像面
がずれやすく、したがつて画像ごとに焦点調節を
行なう必要がある。
画像読取用の一次元固体撮像素子から出力する
映像信号を微分または差分して得られる信号、す
なわちコントラスト信号を用い、コントラスト信
号が最大値となる撮影レンズ位置を検出してピン
ト位置を決定することによつて行なわれる自動焦
点調節方法において、通常、撮影レンズの移動の
方式によつて全スキヤン方式、ピーク停止方式お
よび山登りサーボ方式がある。
全スキヤン方式とは、撮影レンズを十分に前ピ
ンの位置から十分に後ピンの位置まで移動させて
みて、得られたコントラスト信号の強度が最大と
なる位置を記憶しておき、撮影レンズをその位置
に戻して設定する方式である。
この全スキヤン方式は、撮影レンズを大きく移
動させるため焦点合せに要する時間が長くかかる
という欠点を有する。
ピーク停止方式とは、撮影レンズを前ピンの位
置から移動させ、コントラスト信号強度が最大と
なる位置で撮影レンズを停止させる方式である。
このピーク停止方式は、上記全スキヤン方式と
比べ撮影レンズを移動させる距離が短くて済むた
め迅速な焦点合せができるという長所を有する
が、一方、焦点調節精度に劣るという欠点を有す
る。
山登りサーボ方式とは、撮影レンズを最初任意
の一方向に移動させ、コントラスト信号強度を移
動の前後で比較し、移動後コントラスト信号強度
が増加すれば同方向に、移動後コントラスト信号
強度が減少すれば逆方向に移動させ、その後の移
動中に強度が最大となる位置に撮影レンズを停止
させる方式である。
これらの方式のうち山登りサーボ方式は、自動
焦点調節に要する時間が最も短かく、焦点調節精
度もピーク停止方式よりは良いことから多く用い
られている。しかしながら、一次元固体撮像素子
は、複数のフオトダイオードが等間隔ではあるが
離散的に配されていること、からには読取画像が
描かれた例えばフイルムベースの表面にキズやほ
こりがついている場合があること等の理由で、実
際のコントラスト信号にはピント正合位置以外に
多くのサブピークが存在し、そのために、山登り
サーボ方式で自動焦点調節を行なうと、ピント正
合位置の検出前にサブピークを検出してそこで撮
影レンズが停止してしまい、誤動作となることが
あつた。
本発明は、山登りサーボ方式により確実にコン
トラスト信号の強度の真の最大値を検出すること
のできる自動焦点調節方法を提供することを目的
とするものである。
本発明の山登りサーボ方式による撮影レンズの
自動焦点調節方法は、撮影レンズをその光軸に沿
つて移動させつつコントラスト信号を測定してこ
のコントラスト信号の最大値を検知する際、この
測定されたコントラスト信号の変化が増大から減
少に変つたとき、この増大と減少の間のピーク値
を示す撮影レンズの位置から前後所定距離範囲内
でこのピーク値より大きい値のコントラスト信号
をさらに求め、このピーク値より大きい値のコン
トラスト信号が求められないときは、前記ピーク
値を示す位置に撮影レンズを設定し、一方、上記
ピーク値より大きい値のコントラスト信号が求め
られたときはさらにその位置から山登りサーボ方
式に従つて前記撮影レンズを移動させることを特
徴とするものである。
通常上記サブピークが存在する位置は真のピー
クから所定の距離内にあり、上記所定範囲を十分
に広くとつてその範囲内に上記ピーク値より大き
い値のコントラスト信号があるかどうかを検知す
れば、そのピーク値がコントラスト信号の真の最
大値であるかどうかを容易に判定することがで
き、かくして確実にコントラスト信号の強度の真
の最大値を検出することができる。
以下添付図面を参照して本発明による自動焦点
調節方法について詳細に説明する。
第１図は、本発明の自動焦点調節方法が用いら
れる画像読取方法を実施するための画像読取装置
の概略図である。
第１図において符号１は、画像読取装置によつ
て読み取るべき画像であり、符号２はこの画像１
の結像光学系３による像である。この像２の像面
上には、この像面を読取開始位置から読取終了位
置へ垂直方向走査して画像１を読み取る一次元固
体撮像素子４が配されている。第１図において、
この一次元固体撮像素子４の読取開始位置を実線
で、そして読取終了位置を破線で示した。
上記撮像素子４は、駆動回路５に接続され、こ
の駆動回路によつて駆動される。撮像素子４は、
画像１を読み、ピクセルクロツクに同期して映像
信号を発生する。この映像信号は、出力端子６か
ら出力される。一方、この映像信号は、コントラ
スト信号検知回路７にも出力されて、自動焦点合
せのために用いられる。このコントラスト信号検
知回路７は、映像信号の鮮鋭さ、すなわち像の焦
点が合つているか否かによつて大小する信号（コ
ントラスト信号）を映像信号から得る回路であ
る。このコントラスト信号検知回路７は、上記撮
像素子４の各ピクセルに対応してコントラスト信
号を出力する。このコントラスト信号は、ピーク
デイテクタ８に入力される。このピークデイテク
タ８は上記撮像素子の１走査中でピーク値を取る
コントラスト信号を検知しホールドする。このコ
ントラスト信号のピーク値はＡ／Ｄ変換器９でデ
イジタル値に変換され、入出力インターフエース
回路（図示せず）を介してマイクロコンピユータ
１０中に取り込まれる。このマイクロコンピユー
タ１０は、このコントラスト信号の値と、この動
作以前に同様にしてマイクロコンピユータ１０に
取り込まれたコントラスト信号の値とを比較し
て、コントラスト信号のピーク値が最大となる方
向にレンズ移動させるためのパルスモータコント
ロール信号を演算する。このパルスモータコント
ロール信号は入出力インターフエース回路（図示
せず）を介してパルスモータコントローラ１１に
入力され、これによつてパルスモータ１２を順方
向もしくは逆方向に上記パルスモータコントロー
ル信号のパルス数に比例させて回転する。このパ
ルスモータ１２の回転により、例えばラツクとピ
ニオンの機構１３を介して上記結像光学系３をそ
の光軸に沿つて移動させフオーカシングを行な
う。
このフオーカシングを山登りサーボ方式で行な
うとき、コントラスト信号の強度と撮影レンズ位
置と関係を表わす曲線が第２図に示すようにピー
クTp（真のピーク）が１つの理想的なものである
場合は、常に正確に焦点調節を行なうことができ
るのであるが、実際には、上記曲線は下記の理由
から第３図に示したように複数個のサブピークSp
を有することとなる。
すなわち、一次元固体撮像素子４は第６図に示
す如く、複数のフオトダイオード４ａが等間隔で
はあるが離散的に配列された構造を有しており、
その結果、像２とフオトダイオード４ａの位置関
係がインフエーズ状態かアウトフエーズ状態かに
よつて同一光強度の像であつても撮像素子４から
の出力信号のレベルが相達することとなる（第６
図中で、４ｂは電荷伝送路、４ｃはプリアンプ）。
例えば第７図ａに示す如く各フオトダイオード４
ａ上に層２が形成された場合と、第７図ｂに示す
如く各フオトダイオード４ａの間に像２が形成さ
れた場合とでは出力信号のレベルも相違する。し
たがつて、合焦位置検出のため撮影レンズ３をそ
の光軸方向に移動させた場合、結像倍率が変化し
像２とフオトダイオード４ａとの位置関係が時々
刻々と変化するため、実際の撮像素子４からの出
力信号は凹凸を有する曲線となる。この結果、こ
の出力信号の微分（又は差分）曲線であるコント
ラスト信号も第３図に示す如く多くのサブピーク
を有することとなる。
さらに、上記画像１はフイルムベース上に描か
れたものであるが、このフイルムベースの表面に
キズや塵埃がついている場合がある。その場合、
キズや塵埃に焦点が合うとコントラスト信号にお
いてピークが生じてしまうが、この位置は画像１
に対する合焦位置からずれているためこの場合に
もコントラスト信号にサブピークが発生すること
となる。
このようなことから、従来の山登りサーボ方式
によるコントラスト信号の強度の最大値の検出に
おいては、上記サブピークSpのいずれかをコント
ラスト信号の最大値として検出し、従つてそのサ
ブピークを示す位置に撮影レンズを設定してしま
うことがあつた。
そこで本発明は、仮にピーク値を検出したとき
であつても、更にそのピーク値を示す撮影レンズ
の位置から前後一定距離範囲内でそのピーク値よ
り大きい値のコントラスト信号がないかを確か
め、ないときに初めてそのピーク値を示した位置
に撮影レンズを設定することとしたのである。上
記一定距離範囲とは、真のピークTpとサブピー
クSpの間の谷の幅Ｎ（第３図参照）より大きい距
離範囲に設定する。こうすることによつてサブピ
ークSpを検出したとしても、そこから前後幅Ｎだ
け検知することによつてサブピークSpより大きい
コントラスト信号を検知することができ、従つて
サブピークSp位置に撮影レンズを設定してしまう
ことがない。
次に第４図および第５図を参照しつつ本発明の
自動焦点調節方法におけるコントラスト信号の最
大値を検出する方法を具体的に説明する。
撮影レンズが前ピン寄りの位置n1に配されてい
たとし、このときのコントラスト信号の強度をＡ
とする。まず撮影レンズが最初に後ピン方向に移
動する場合について説明する。撮影レンズを１ス
テツプ移動させその位置でのコントラスト信号を
測定する。このときのコントラスト信号の強度を
Ｂとする。強度ＡとＢを比較すると強度Ｂは強度
Ａより高い。この強度はサブピークSpを示す位置
n2まで増大して行くが、この位置n2を超えるとき
強度は低下し、従つてピークがあつたことを知ら
せる。このとき、撮影レンズを更に後ピン方向に
距離Ｎだけ移動させ、この間で上記ピークSpの値
より大きな値のコントラスト信号がないかを検知
する。この場合、位置n3のコントラスト信号の強
度Ｃは上記ピークSpの位置より大きいので、撮影
レンズを更に後ピン方向に移動させる。すると再
びコントラスト信号の強度は、次第に増大して行
くが、真のピーク値を示す位置n4越えるとき低下
し、従つてピークがあつたことを知らせる。この
とき撮影レンズを更に後ピン方向に距離Ｎだけ移
動させ、この間で上記ピークTpより大きな値の
コントラスト信号を検知し、検知されないことを
確認して撮影方向の移動方向を反転する。すると
撮影レンズは再び真のピークTpを示す位置に到
達するが、移動方向の反転を１回しか行なつてい
ないので、更に前ピン方向へ距離Ｎだけ移動さ
せ、そこで２度目の移動方向の反転を行ない、撮
影レンズは最終的に真のピークTpを示す位置に
停止される。以上の撮影レンズの動きを線L1（第
４図）で示す。
次に撮影レンズが最初に前ピン方向に移動する
場合について説明する。
まず１ステツプ移動の後、この移動の前後のコ
ントラスト信号の強度を比較すると、移動後のコ
ントラスト信号の方が低い。そこで撮影レンズを
更に前ピン方向に距離Ｎだけ移動させてコントラ
スト信号が増大しないかを確認し、増大しないこ
とを確認して移動方向を反転する。これから位置
n1，n2，n3およびn4を経て更に距離Ｎだけ後ピン
方向に移動し、この後反転して再び真のピーク
Tpを示す位置に到達するまでの撮影レンズの移
動は上記最初に後ピン方向に移動させた場合と同
じであるが、この例においては撮影レンズが再び
真のピークTpを示す位置に到達したとき、すで
に移動方向の反転を２度行なつているので、ここ
で停止する。以上の撮影レンズの動きを線L2（第
４図）で表わす。
本発明に従えば、コントラスト信号にサブピー
クがあつたとしても以上のようにして常に正しく
自動焦点調節を行なうことができる。
上記本発明の自動焦点調節方法を更に明瞭にす
るために第５図に本発明の方法をフローチヤート
で示す。
なお、撮影レンズ位置がピント正合位置より大
幅に離れている場合には、コントラスト信号がノ
イズにうずもれてしまい上記した山登りのサーボ
方式では真のピークを検知できない場合がある。
そこで、最初に取り込んだコントラスト信号をあ
る閾値（コントラスト信号のノイズレベルの２〜
３倍の値）と比較し、大きければ上記した山登り
サーボ方式を行ない、小さければ無条件に撮影レ
ンズをホームポジシヨン（最前又は最後端の一
方）に移動し、この後撮影レンズの１ステツプ移
動ごとにコントラスト信号を取り込み、上記閾値
と比較し、大きくなつたところから上記山登りサ
ーボ方式を始めるのが望ましい。また、焦点調節
に使用している位置の画像がコントラストが明瞭
にでないような画像である場合には、エンドポジ
シヨン（最前又は最後端の他方）まで移動しても
コントラスト信号が上記閾値より大きくならない
ことがある。このときは、固体撮像素子の位置を
垂直方向に１ステツプ又は数ステツプ移動させ、
この後同様の焦点調節動作を繰り返えす。
以上説明した本発明の自動焦点調節方法によれ
ば、コントラスト信号にサブピークがあつたとし
ても真のピーク値を示す位置に確実に撮影レンズ
を設定することができ、精度のよい自動焦点調節
を行なうことができるとともに、短時間に自動焦
点調節を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の自動焦点調節方法が用いら
れる画像読取装置の概略図、第２図は、理想的な
コントラスト信号の撮影レンズ位置に対する変化
を示す曲線を示すグラフ、第３図は、実際のコン
トラスト信号の撮影レンズ位置に対する変化を示
す曲線を示すグラフ、第４図は、本発明の自動焦
点調節方法における撮影レンズの移動の態様を説
明する図、第５図は、本発明の自動焦点調節方法
を説明するためのフローチヤート、第６図は、第
１図に示す一次元固体撮像素子を模式的に示す概
略図、第７図ａ，ｂは、該一次元固体撮像素子の
フオトダイオードと像との位置関係を示す模式図
である。 １……画像、２……像、３……撮影レンズ、４
……一次元固体撮像素子、５……駆動回路、６…
…出力端子、７……コントラスト信号検知回路、
１２……モータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 山登りサーボ方式による撮影レンズの自動焦
    点調節方法において、前記撮影レンズをその光軸
    に沿つて移動させつつコントラスト信号を測定し
    てこのコントラスト信号の強度の最大値を検知す
    る際、この測定されたコントラスト信号の強度の
    変化が増大から減少に変わつたとき、この増大と
    減少の間のピーク値を示す撮影レンズの位置から
    前後所定距離範囲内でこのピーク値より大きい値
    のコントラスト信号を求め、このピーク値より大
    きい値のコントラスト信号が求められないとき
    は、前記ピーク値を示す位置に撮影レンズを設定
    し、一方、前記ピーク値より大きい値のコントラ
    スト信号が求められたときは更にその位置から山
    登りサーボ方式に従つて前記撮影レンズを移動さ
    せることを特徴とする自動焦点調節方法。 ２ 最初に測定したコントラスト信号を所定値と
    比較し、このコントラスト信号が所定値より小さ
    いときには、該コントラスト信号が前記所定値よ
    り大きくなる位置まで前記撮影レンズを移動させ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    自動焦点調節方法。
JP3520280A 1980-03-19 1980-03-19 Automatic focusing method Granted JPS56132315A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3520280A JPS56132315A (en) 1980-03-19 1980-03-19 Automatic focusing method
US06/244,918 US4422097A (en) 1980-03-19 1981-03-18 Automatic focus controlling method

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