JPH0567205B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、CCDラインセンサなどのイメージ
センサを用いて合焦判別するオートフオーカス方
法に関するものである。

（発明の技術的背景） CCDラインセンサなどのイメージセンサを用
いたオートフオーカス装置として、種々のものが
提案されている。例えばイメージセンサの各画素
の出力信号から画像のコントラストを求め、この
コントラストが最大となる位置を合焦位置とする
方式が考えられている。

しかし投影レンズには像面湾曲による収差があ
るため、この投影レンズの光軸から外れた位置に
あるイメージセンサの画素の出力信号によるコン
トラスト信号が最大となつて、この画素に対して
オートフオーカス動作を行つた場合には、光軸上
の画像に対しては非合焦となる。すなわちこのコ
ントラスト信号が最大となる画素に対する収差分
だけ、光軸上の画像に対してはレンズ位置は合焦
位置からずれる。このため特に画像の周辺部にコ
ントラスト最大となる領域を含む場合には、焦点
制御が不正確になるという問題があつた。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたもので
あり、投影レンズの像面湾曲による収差の影響を
除去し、画像の周辺部にコントラストが最大とな
る領域があつても、画像の中央付近に常に正確に
焦点を合わせることが可能なオートフオーカス方
法を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明によればこの目的は、画像投影光をイメ
ージセンサにより走査して得られるイメージセン
サの出力信号を用いて、投影レンズを合焦位置に
制御するオートフオーカス方法において、 前記イメージセンサの各画素位置に対する投影
レンズの像面湾曲による収差をメモリに予め記憶
し、前記出力信号から求めたコントラスト信号が
最大となる時の投影レンズ位置と画素位置とを求
め、この画素位置に対する収差を前記メモリから
読出して前記投影レンズ位置に加減算し、この加
減算結果を前記投影レンズの合焦位置とすること
を特徴とするオートフオーカス方法により達成さ
れる。

すなわちコントラスト信号が最大となる画素位
置に対する像面湾曲収差を求め、投影レンズ位置
を補正するものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例であるリーダプリン
タの全体概略図、第２図はそのオートフオーカス
制御装置のブロツク図、第３図は動作の流れ図、
また第４図は出力波形および像面湾曲収差を示す
図、第５図はコントラスト信号のレンズ位置に対
する変化を示す図である。

第１，２図において符号１０はマイクロフイツ
シユやマイクロロールフイルムなどのマイクロ写
真の原画である。１２は光源であり、光源１２の
光はコンデンサレンズ１４、防熱フイルタ１６、
反射鏡１８を介して原画１０の下面に導かれる。
リーダモードにおいては、原画１０の透過光（画
像投影光）は、投影レンズ２０、反射鏡２２，２
４，２６によつて透過型スクリーン２８に導か
れ、このスクリーン２８に原画１０の拡大投影像
を結像する。プリンタモードにおいては、反射鏡
２４は第１図仮想線位置に回動し、投影光は反射
鏡２２，３０，３２によつてPPC方式のスリツ
ト露光型プリンタ３４に導かれる。プリンタ３４
の感光ドラム３６の回転に同期して反射鏡２２，
３０が移動し、感光ドラム３６上に潜像が形成さ
れる。この潜像は所定の極性に帯電されたトナー
により可視像化され、このトナー像が転写紙３８
に転写される。

４０はゾーン設定手段であり、フオーカスゾー
ンを示すマーク４２と、このマーク４２をスクリ
ーン２８上で移動させるための手動のつまみ４４
とを備える。ゾーンの位置ａは位置検出部４６で
検出されて制御手段４８に送出される。

５０はフオーカス制御用光学系であり、画像投
影光の光軸上に配置された半透鏡５２と、投影レ
ンズ５４と、イメージセンサとしてのCCDライ
ンセンサ５６と、モータ５８とを備える。投影レ
ンズ２０を通過した投影光の一部は半透鏡５２に
より投影レンズ５４を通してラインセンサ５６に
導かれる。ラインセンサ５６はモータ５８により
光軸に直交する方向へ移動可能となつている。ま
た投影レンズ５４は、投影光がスクリーン２８あ
るいは感光ドラム３６の投影面上に合焦する位置
に投影レンズ２０を置いた時に、ラインセンサ５
６の受光面上にも正確に結像するように、その焦
点距離が決められている。

オートフオーカス機構は投影レンズ２０を光軸
方向に進退動させるモータ６０を備え、投影光が
スクリーン２８あるいは感光ドラム３６の投影面
上に正しく結像するように制御手段４８により焦
点制御される。

制御手段４８は第２図に示すように構成され
る。すなわちクロツク６２が出力するクロツクパ
ルスに同期してCCDドライバ６４はラインセン
サ５６を駆動する。このラインセンサ５６はその
一走査毎に各画素の入射光量に対応して変化する
パルス信号を出力する。このパルス信号は、各画
素の特性のバラツキなどのために同じ光量が投影
されていても各画素毎に変動する。信号処理回路
６６は各画素のこの特性のバラツキを補正し、か
つ波形整形して第４図の出力信号ｖとする。なお
この図で横軸ｎはイメージセンサ５６の走査方向
の画素位置を示す。

このように信号処理された出力信号ｖは帯域フ
イルタ６８を通つて第４図の出力ｗされる。

７０はピークホールド回路である。このピーク
ホールド回路７０は出力信号ｗの最大値を検出す
るものであり、この最大値がこの投影レンズ位置
χにおけるコントラスト信号Ｃとなる。

このコントラスト信号ＣはＡ／Ｄ変換器７２で
デジタル信号に変換され、入力インターフエース
７４を介してCPU７６に入力される。

一方このコントラスト信号Ｃは遅延回路７８に
おいて所定時間遅延されて第４図の遅延信号C′と
される。コントラスト信号Ｃとこの遅延信号C′と
は比較器８０で比較され、Ｃ＞C′の時にこの比較
器８０はパルス信号ｐを出力する。

一方ラインセンサ５６の走査位置はカウンタ８
２によつて検出される。すなわちこのカウンタ８
２はクロツク６２のクロツクパルスを一走査毎に
積算し、ラインセンサ５６のどの画素が出力して
いるかを監視する。この積算値は、前記比較器８
０のパルス信号ｐに同期してラツチ回路８４に読
出され、さらにインターフエース７４を介して
CPU７６に読込まれる。すなわち前記ピークホ
ールド回路７０が出力するコントラスト信号Ｃが
増加すると、そのタイミングが比較器８０により
検出され、その時の画素が何番目の画素であるか
（画素位置ｎ）がカウンタ８２、ラツチ８４によ
り検出される。この画素位置ｎは結局コントラス
ト信号Ｃが最大となる画素位置を示している。

第２図で８６はROMであり、投影レンズ２０
および５４の像面湾曲による収差σや、CPU７
６の制御プログラム等を記憶するメモリである。
また８８はRAM、９０は出力インターフエー
ス、９２および９４はＤ／Ａ変換器、９６，９８
はそれぞれモータ５８，６０を駆動するドライバ
である。

次に本実施例の動作を説明する。制御手段４８
は、まずゾーン設定手段４０で設定されたゾーン
の位置ａを読込んで、このゾーンに対応する領域
の投影光がラインセンサ５６に入射するようにモ
ータ５８を制御する。使用者は反射鏡２４を第１
図実線位置においたリーダモードを選択し、目標
原画をスクリーン２８に投影させる（ステツプ
100）。この投影光の一部は半透鏡５２によつてラ
インセンサ５６に導かれる。

制御手段４８は次にラインセンサ５６の出力に
基づいて露光量測定を行う（ステツプ102）。露光
量が適正でなければ（ステツプ104）光量を変更
し（ステツプ106）、再度露光量測定を行う。この
露光量の調整は、例えばラインセンサ５６の各画
素の出力信号のうち、バツクグラウンド領域に対
応する画素の出力信号を選んでこれが所定値にな
るように光源１２の光量を調整することにより行
われる。

次に制御手段４８はラインセンサ５６に入力さ
れた投影光に画像が含まれるか否かを判断する
（ステツプ108）。この判断は、例えば画像の白黒
の反転回数が所定値以上であるか否かにより行な
われ、所定値以上であれば画像有りと判断する
（ステツプ110）。画像無しと判断した時には、制
御手段４８はブザーやランプなどの警報を発しフ
オーカスゾーンの変更を要求する（ステツプ
112）。使用者はスクリーン２８を見ながらつまみ
４４を操作し、投影像の画像が有る位置にマーク
４２が重なるようにマーク４２を移動する。

次に制御手段４８はこのラインセンサ５６の出
力に基づいてオートフオーカス制御を行う。

CPU７６はまずRAM８８の内容を０に初期化
した後（ステツプ114）、ピークホールド回路７０
の出力であるコントラスト信号Ｃを読込む。また
この時コントラスト信号Ｃが増加する時の画素位
置ｎをラツチ８４から同時に読込む（ステツプ
116）。そしてCPU７６はこの結果をこの時の投
影レンズ位置χに対してＣ（χ、ｎ）として
RAM８８に記憶し、この内容を一走査完了する
までさらに大きなコントラスト信号Ｃと画素位置
ｎで書き換えてゆく（ステツプ118、120）。この
結果RAM８８にはレンズ位置χに対する最大の
コントラスト信号Ｃと、その時の画素位置ｎとが
Ｃ（χ、ｎ）として記憶される CPU７６は次に投影レンズ２０を所定量Δχ移
動させ、投影レンズ２０の全移動範囲に亘つて以
上のステツプ116〜120の動作を繰り返す（ステツ
プ122、124）。

CPU７６はこのRAM８８のデータに基づいて
第５図に示すように、投影レンズ２０の位置χに
対するコントラスト信号Ｃの変化を求め、このコ
ントラスト信号Ｃの最大値Ｃ（Max）を求める
（ステツプ126）。またこの時のレンス位置χ_Fと、
画素位置n_FもRAM８８から読出す（ステツプ
128）。

次にCPU７６はこの画素位置n_Fに対する像面
湾曲による収差σをROM８６から読出し（ステ
ツプ130）、χ_F＋σの演算を行つてこの演算結果を
新たな投影レンズ２０の合焦位置χ_Fとする（ステ
ツプ132）。そして投影レンズ２０をこの位置χ_Fへ
移動すれば（ステツプ134）、画像の中央付近に焦
点が合うことになる（ステツプ136）。

この合焦状態でプリンタモードにすれば（ステ
ツプ138）、反射鏡２４が第１図仮想線位置に回動
し、転写紙３８に画像が転写されてハードコピー
が得られる。

コントラスト信号は実施例のようにピークホー
ルド回路７２の出力として求めるだけでなく、帯
域フイルタ６８の出力ｗの最大、最小をｗ(M)、ｗ
(m)として、｛ｗ(M)−ｗ(m)｝／｛ｗ(M)＋ｗ(m)｝をコ
ントラスト信号として用いてもよい。この場合は
出力ｗが最大となる画素位置ｎを求めて像面湾曲
による補正を行えばよい。

なおこの実施例ではROM８６に記憶する像面
湾曲収差は、ラインセンサ５６の可動範囲全体に
対するもので、いわば３次元的なデータとする必
要がある。しかしラインセンサの中央を光軸上に
置いた場合には、２次元的なデータでよいのは勿
論である。

投影レンズ２０として倍率が異なる複数のレン
ズを交換可能とした場合には、各レンズに対する
像面湾曲収差をROMに記憶しておくことができ
る。この場合交換レンズ側にそれぞれの像面湾曲
収差を記憶するROMを装着し、レンズ装着時に
そのROMがCPUに接続されるように構成しても
よい。さらに１つの投影レンズ２０を移動するこ
とによつて倍率を変更することも考えられるが、
この場合には倍率変更による像面湾曲収差の補正
係数を予めROMに記憶しておくことができる。

（発明の効果） 本発明は以上のように、投影レンズの像面湾曲
による収差を予めメモリに記憶しておき、コント
ラスト信号から求めた投影レンズの合焦位置をそ
の時の画素位置に対応してこの収差を補正するも
のであるから、画像の周辺部によるコントラスト
信号に基づいて合焦動作を行つても、常に画像中
央付近で正確に焦点を合わせることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるリーダプリン
タの全体概略図、第２図はそのオートフオーカス
制御装置のブロツク図、第３図は動作の流れ図、
第４図は各部の出力波形および像面湾曲収差を示
す図、第５図はコントラスト信号のレンズ位置に
対する変化を示す図である。 １０……原画、２０，５４……投影レンズ、５
６……ラインセンサ、ｖ……出力信号、Ｃ……コ
ントラスト信号、８８……メモリとしての
ROM、σ……像面湾曲収差。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 画像投影光をイメージセンサにより走査して
   得られるイメージセンサの出力信号を用いて、投
   影レンズを合焦位置に制御するオートフオーカス
   方法において、 前記イメージセンサの各画素位置に対する投影
   レンズの像面湾曲による収差をメモリに予め記憶
   し、前記出力信号から求めたコントラスト信号が
   最大となる時の投影レンズ位置と画素位置とを求
   め、この画素位置に対する収差を前記メモリから
   読出して前記投影レンズ位置に加減算し、この加
   減算結果を前記投影レンズの合焦位置とすること
   を特徴とするオートフオーカス方法。