JPH0642014B2

JPH0642014B2 - オ−トフオ−カス方法

Info

Publication number: JPH0642014B2
Application number: JP21415386A
Authority: JP
Inventors: 隆裕秀島
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1986-09-12
Filing date: 1986-09-12
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPS6370816A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、マイクロフィルムなどの一部が透明なフィル
ムに記録された画像の投影光を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ォーカ
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
トフォーカス装置として、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。

しかし原画の少くとも一部が透明あるいは半透明（以下
本願では透明は半透明を含むものとする）であって、こ
の透明の部分の裏面にほこりや傷あるいは汚れが付いて
いる場合には、この裏面のほこりなどに焦点を合わせる
ように動作を行うことがあり得る。例えばリーダプリン
タにおいては通常原画のフィルムベースが１００μ程度
ありこの原画の裏面に合焦すると表面の画像がぼけると
いう問題が生じる。

また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画素の出力信
号によるコントラスト信号が最大となって、この画素に
対してオートフォーカス動作を行った場合には、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相当分だけ、光
軸上の画像に対してはレンズ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
あった。

（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、一
部が透明なフィルムの一方の面に記録された画像の投影
光の焦点合せを行う場合に、フィルムの画像記録面と反
対の面（以下裏面という）にほこりや傷あるいは汚れが
あっても、この裏面に焦点合せすることなく常に正しく
フィルムの画像記録面（以下表面という）に焦点を合わ
せることを可能とする一方、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っても、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ォーカス方法を
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、一部が透明なフィルムの一
方の面に記録された画像の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ォーカス
方法において、前記イメージセンサの複数の各領域ある
いは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、前記複数の領域毎にそれぞれ
コントラスト信号が最大となる時の投影レンズ位置と領
域あるいは画素位置とを求め、これらの投影レンズ位置
のうち互いに接近しかつ最も多数を含む集合を求め、こ
の集合の中でコントラスト信号が最大となる投影レンズ
位置と領域あるいは画素位置を求め、この領域あるいは
画素位置に対する収差を前記メモリから読出してこのレ
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ォーカス方
法により達成される。

（原理）ラインセンサを複数（例えば４つ）の領域に分け、各領
域のコントラスト信号Ｃを投影レンズ位置ｘの変化に対
して求めれば、第５図Ａ_１〜Ａ_４に示すようになる。フ
ィルム表面の画像によるコントラスト信号ＣはＡ_１、Ａ
_２、Ａ_４のようにその最大となる時の投影レンズ位置ｘ
はｘ_Ｆに接近する。これに対しフィルム裏面のほこり、
傷あるいは汚れによるコントラスト信号ＣはＡのように
なり、その最大となる投影レンズ位置ｘはｘ_Ｆから大き
く離れた位置ｘ_ｆとなる。両位置ｘ_Ｆ、ｘ_ｆの差は、フ
ィルムのフィルムベースの厚さに対応する。

本発明は前者の集合、すなわち最も多くの領域のコント
ラスト信号が最大となる投影レンズ位置を含みかつ互い
に接近した投影レンズ位置の集合のうちコントラスト信
号が最大となる領域または画素位置を求める。そしてこ
のコントラスト信号が最大となる領域あるいは画素位置
に対する像面湾曲収差をメモリから読出してこの投影レ
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図はそのオートフォーカス制御装置のブロ
ック図、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はマイクロフィッシュやマ
イクロロールフィルムなどのマイクロ写真のフィルムで
ある。１２は光源であり、光源１２の光はコンデンサレ
ンズ１４、防熱フィルタ１６、反射鏡１８を介してフィ
ルム１０の下面に導かれる。リーダモードにおいては、
フィルム１０の透過光（画像投影光）は、投影レンズ２
０、反射鏡２２、２４、２６によって透過型スクリーン
２８に導かれ、このスクリーン２８にフィルム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２
２、３０、３２によってＰＰＣ方式のスリット露光型プ
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、フォ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はフォ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っている。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５６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。

オートフォ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
ちクロック６２が出力するクロックパルスに同期してＣ
ＣＤ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６
６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は帯域フィルタ６
８を通って第４図の出力ｗとされる。

７０は分配器、７２（７２ａ〜７２ｄ）はピークホール
ド回路である。分配器７０はクロック６２のクロックパ
ルスをカウントし、ラインセンサ５６の全長を４つに分
割して、それぞれの領域Ｉ_１〜Ｉ_４の帯域フィルタ６８
の出力信号ｗをそれぞれのピークホールド回路７２ａ〜
７２ｄに順次送出する。このピークホールド回路７２は
各領域毎に出力信号ｗの最大値を検出するものであり、
この最大値が各領域のコントラスト信号Ｃ（Ｃ_１〜
Ｃ_４）となる。

これらのコントラスト信号ＣはＡ／Ｄ変換器７４でデジ
タル信号に変換され、入力インターフェース７６を介し
てＣＰＵ７８に入力される。

一方これらのコントラスト信号Ｃは遅延回路８０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８２
で比較され、Ｃ＞Ｃ′の時にこの比較器８２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８４によっ
て検出される。すなわちこのカウンタ８４はクロック６
２のクロッ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８２のパルス信号ｐに同期してラッチ
回路８６に読出され、さらにインターフェース７６を介
してＣＰＵ７８に読込まれる。すなわち前記ピークホー
ルド回路７２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８２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８４、ラッチ８６により検出される。この画素位置
ｎは結局各領域Ｉ_１〜Ｉ_４のコントラスト信号Ｃが最大
となる画素位置を示している。

第２図で８８はＲＯＭであり、投影レンズ２０および５
４の像面湾曲による収差や、ＣＰＵ７８の制御プログラ
ム等を記憶するメモリである。また９０はＲＡＭ、９２
は出力インターフェース、９４および９６はＤ／Ａ変換
器、９８、１００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、目標フィルムをスクリーン２８に投影させる
（ステップ１００）。この投影光の一部は半透鏡５２に
よってラインセンサ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（ステップ１０２）。露光量が適正で
なければ（ステップ１０４）光量を変更し（ステップ１
０６）、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
ッ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（ステップ１０
８）。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（ステップ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
警報を発しフォーカスゾーンの変更を要求する（ステッ
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
いてオートフォーカス制御を行う。

ＣＰＵ７８はまずＲＡＭ９０の内容を０に初期化した後
（ステップ１１４）、各ピークホールド回路７２の出力
であるコントラスト信号Ｃを読込む。分配器７０はライ
ンセンサ５６の走査がその全長の１／４進む度に帯域フ
ィルタ６８の出力ｗを順番にピークホールド回路７２ａ
〜７２ｄに入力する。このピークホールド回路７２ａ〜
７２ｄはラインセンサ５６の４つの領域Ｉ_１〜Ｉ_４内で
の帯域フィルタ６８の出力信号ｗの最大値をコントラス
トＣ_１〜Ｃ_４として求める。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をラッチ８６からも同時
に読込む（ステップ１１６）。ＣＰＵ７８はこのコント
ラスト信号Ｃ_１〜Ｃ_４を走査の信号に対応してＡ／Ｄ変
換器７４および入力インターフェース７６を介して読込
み、その時の投影レンズ２０の位置ｘおよび画素位置ｎ
と共にＲＡＭ９０に記憶する。すなわちＣ_１（ｘ、ｎ）
〜Ｃ_４（ｘ、ｎ）として記憶する。

ＣＰＵ７８は次に投影レンズ２０を所定量Δｘ移動さ
せ、投影レンズ２０の全移動範囲に亘って以上のステッ
プ１１６〜１１８の動作を繰り返す（ステップ１２０、
１２２）。

ＣＰＵ７８はこのＲＡＭ９０のデータに基づいて第５図
にＡ_１〜Ａ_４で示すように、投影レンズ２０の位置ｘに
対するコントラスト信号Ｃの変化を各領域Ｉ_１〜Ｉ_４毎
に求める（ステップ１２４）。ＣＰＵ７８は各曲線Ａ_１
〜Ａ_４の最大値すなわち各領域Ｉ_１〜Ｉ_４のコントラス
ト信号Ｃの最大値を求め、この時の投影レンズ２０の位
置ｘ_１〜ｘ_４を各領域毎に求める。ＣＰＵ７８はこれら
各位置ｘ_１〜ｘ_４のうち最も多数の位置を含みかつ互い
に接近した位置の集合を求める（ステップ１２６）。こ
の実施例ではｘ_１、ｘ_２、ｘ_４がこの集合に含まれる。

ＣＰＵ７８はこの集合に含まれる曲線Ａ_１、Ａ_２、Ａ_４
の最大値が最大となるものＡ_１を選び、その最大値Ｃ
（Ｍａｘ）とこの時のレンズ位置ｘ_１および画素位置ｎ
_ＦをＲＡＭ９０から読出す（ステップ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ＲＯＭ８８から読出し（ステップ１３
０）、ｘ_Ｆ＋σの演算を行ってこの演算結果を新たな投
影レンズ２０の合焦位置ｘ_Ｆとする（ステップ１３
２）。そして投影レンズ２０をこの位置ｘ_Ｆへ移動すれ
ば（ステップ１３４）、画像の中央付近に合焦すること
になる（ステップ１３６）。

この合焦状態でプリンタモードにすれば（ステップ１３
８）、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、帯域フィルタ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ＲＯＭ８８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
動することによっ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。

なおこの実施例ではラインセンサ５６は４つの領域に分
割したが本発明はもっと多数の領域に分割してもよい。
また各領域のコントラスト信号Ｃが最大となる画素位置
を求める代りに、このコントラスト信号Ｃが最大となる
領域を求め、ＲＯＭには各領域に対する像面湾曲収差を
メモリしておいて領域単位で収差の補正を行うようにし
てもよい。

（発明の効果）本発明は以上のように、フィルム裏面のほこりなどによ
る合焦位置が、フィルム表面の画像による合焦位置から
大きくずれる点に着眼し、イメージセンサを複数の領域
に分けて各領域毎の合焦位置のうちフィルム裏面による
合焦位置を除いた集合を求め、この集合に基づいて投影
レンズの合焦位置を決定するから、フィルム裏面にほこ
りや傷や汚れがある領域を除いて合焦位置を決定するこ
とができる。また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あるいは領域
に対応してこの収差を補正するから、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っても、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図はそのオートフォーカス制御装置のブロ
ック図、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……フィルム、２０，５４……投影レンズ、５６……ラインセンサ、ｖ……出力信号、Ｃ……コントラスト信号、９０……メモリとしてのＲＯＭ、 σ……像面湾曲収差。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一部が透明なフィルムの一方の面に記録さ
れた画像の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ォーカス方法において、前記イメージセンサの複数の各領域あるいは各画素位置
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、前記複数の領域毎にそれぞれコントラスト信
号が最大となる時の投影レンズ位置と領域あるいは画素
位置とを求め、これらの投影レンズ位置のうち互いに接
近しかつ最も多数を含む集合を求め、この集合の中でコ
ントラスト信号が最大となる投影レンズ位置と領域ある
いは画素位置を求め、この領域あるいは画素位置に対す
る収差を前記メモリから読出してこのレンズ位置に加減
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ォーカス方法。