JPH0711619B2 - 画像検出方法 - Google Patents

画像検出方法

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JPH0711619B2
JPH0711619B2 JP62293960A JP29396087A JPH0711619B2 JP H0711619 B2 JPH0711619 B2 JP H0711619B2 JP 62293960 A JP62293960 A JP 62293960A JP 29396087 A JP29396087 A JP 29396087A JP H0711619 B2 JPH0711619 B2 JP H0711619B2
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【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ォーカス装置の画像検出方法
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
フォーカス方法が種々提案されている。しかしこのオー
トフォーカス動作にはその動作に適した画像領域の投影
光がイメージセンサに入力されていることが前提とな
る。例えば単一明度の画像領域や濃度変化の頻度が少な
い領域では正しいオートフォーカス動作ができず誤動作
の原因となる。

そこでオートフォーカス動作に先行してオートフォーカ
スに適する画像領域であるか否かを判断する方法が提案
されている。例えばイメージセンサの出力信号を所定の
二値化レベルで二値化し、その極性反転回数換言すれば
白黒反転回数を求め所定回数以上であれば画像有りとす
るものがある。しかしこの方法は画像のバックグラウン
ド濃度やフィルム原画のネガ・ポジ極性により二値化レ
ベルを変更する必要があるため、バックグラウンド濃度
を予め求めておく必要が生じる。例えば先行する走査
(プリスキャン)によって画像全面のヒストグラムを求
め、このヒルトグラムを用いてバックグラウンド濃度を
決める方法がある。しかしこのように画像全面のプリス
キャンによりヒストグラムを求めるものでは動作時間が
長くなるという問題が生じる。ここに動作時間を短縮す
るために小さい領域のみの画像信号に基づきヒストグラ
ムを作ることも考えられるが、この場合には精度が低下
するという問題が生じる。

特に、文字列など画像密度の高い画像部分でバックグラ
ウンド濃度を求め、このバックグラウンド濃度より2値
化のスライスレベルを決めた場合、精度の低下が著し
い。

(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、フ
ィルム原画のネガ・ポジ極性が不明な場合であっても、
狭い領域の画像信号を用いて短時間で高精度に画像の有
無を判断できるオートフォーカス装置の画像検出方法を
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ォー
カス装置の画像検出方法において、前記イメージセンサ
の出力信号に対する画素数を示すヒストグラムの頻度値
が設定値以上となる前記出力信号の範囲の全長を求め、
この全長と一定値とを比較し、前者が後者以上なら適切
な画像有りとしてオートフォーカス動作を行う一方、前
者が後者以下ならばこのヒストグラムを用いて二値化レ
ベルを求め、この二値化レベルを用いてイメージセンサ
の出力信号を二値化して極性反転回数を積算し、この極
性反転回数が一定値以上になるフォーカスゾーンを画像
有りとしてオートフォーカス動作を行うことを特徴とす
るオートフォーカス装置の画像検出方法により達成され
る。

(原理) 第5図のN−1、P−1はマイクロリーダプリンタにお
けるCCDラインセンサの出力信号Vの時間tに対する変
化を、また同図N−2、P−2はそれぞれのヒストグラ
ムを示している。ここにN−1、N−2は原画がネガフ
ィルムの場合、P−1、P−2はポジフィルムの場合で
ある。

一般に原稿の黒化率は6%程度であり、高くても20〜30
%が限界である。従ってラインセンサ上ではバックグラ
ウンドに対応する画素が圧倒的に多くなる。またこのバ
ックグラウンドの濃度は一枚あるいは一本のフィルム内
ではその変動が少なく比較的安定している。従って出力
信号V(濃度Dに対応している)に対する画素数Nを示
すヒストグラム(N−2、P−2)は、バックグラウン
ド濃度D1、D2に大きな最大値A、Bを持つことになる。
そして適切な画像が含まれていなければその最大値は著
しく高くなり、また画像が含まれていれば低くなると共
に広がることになる。従ってこのヒストグラムの横軸方
向(出力信号、濃度に対応)の広がりが一定以上なら画
像有りとし、一定以下なら画像無しと判別することが可
能である。ここに各ヒストグラムの面積はラインセンサ
の画素数に対応して一定である。

このヒストグラムからバックグラウンド濃度D1、D2およ
び二値化レベルa、bを求める場合には、最大値A、B
の山が高くその幅が狭い場合、換言すればヒストグラム
の横軸方向の広がりが小さい場合の方がバックグラウン
ド部分が多い領域にてヒストグラムを求めたことになる
ので精度向上の点から望ましい。

本発明はこのような点に着目し、狭い領域の画像信号か
ら求めたヒストグラムの横軸方向の広がり、すなわちヒ
ストグラムが設定値以上となる横軸方向の全長L1が設定
値L0以上となる場合には画像有りとし、この領域を用い
てオートフォーカス動作を行うことにより動作時間の大
幅の短縮を可能とする。

またヒストグラムの広がりを示す全長Lが設定値L0以下
となって適切な画像無しと判断した時には、この時のヒ
ストグラムは山が高く幅が狭くなりバックグラウンド濃
度を高精度に決定するのに好適であることに着目し、二
値化レベルa,bを求める。例えば第5図(N−3),
(P−3)に示すように、ネガ原稿の時にはヒストグラ
ムが最大となる濃度D1より濃い側に画像が有り、反対に
ポジ原画の時には濃度D2より薄い側に画像が有る。従っ
てヒストグラムの最大値の山が一定の設定値χと交わ
る2点のうち大きい点の濃度に一定値αを加算した濃度
aをネガの二値化レベルに、また小さい点の濃度から一
定値βを減算した濃度bをポジの二値化レベルに採用す
ることができる。

本発明はヒストグラムの広がりを示す全長Lが設定値
以下となって画像無しと判断した時には、このヒストグ
ラムは山が高く幅が狭いじゃらじびヒストグラムを用い
て前記のように二値化レベルa,bを求め、以後はフォー
カスゾーンを変更しながら、リアルタイムでラインセン
サの出力信号を二値化し、その極性反転回数が一定以上
となるフォーカスゾーンを画像有りとするものである。

(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図は各部の出
力波形図である。

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
熱フィルタ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、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によってPPC方式のスリット露光型プリンタ3
4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。

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、サーボモータ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
動させるサーボモータ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電圧
変化するパルス電圧を出力する。このパルス電圧は、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5
図N−1、P−1の出力信号Vとする。

このように信号処理された出力信号VはA/D変換器68で
デジタル信号に変換され、入力インターフェイス70を介
してCPU72に入力される。第2図で74はCPU72の制御プロ
グラム等を記憶するROM、76はRAM、78は出力インターフ
ェース、80および82はD/A変換器、84、86はそれぞれモ
ータ58、60を駆動するドライバである。

第2図で100、102は比較器であり、各比較器100、102の
非反転入力端には出力信号Vが入力され、反転入力端に
はそれぞれ後記するようにしてCPU72で求めたネガ用お
よびポジ用の二値化レベルa,bが入力される(第5図参
照)。従ってこれら比較器100、102の出力は第4図c,d
で示すようにV>a,V>bの範囲でHレベルとなる。10
8、110は単安定マルチバイブレータであり、比較器10
0、102の出力c,dの波形の立上がりに同期して一定時間
幅の極性反転パルスe,fを出力する。これらの極性反転
パルスe,fはラインセンサ56の一走査毎にカウンタ112、
114で積算される。これらのカウント値Nn.Npはそれぞれ
極性反転回数を示し、それぞれ設定器116、118で設定さ
れた一定値Mn.Mpと比較器120、122において比較され
る。そして各カウント値Nn.Npが一定値Mn.Mpに達すると
比較器120、122は画像有りとしてHレベルとなる信号g,
hを出力する。信号g,hはCPU72に入力され、いずれかの
信号gまたはhがHレベルとなればCPU72は画像有りと
する。この時Hレベルとなる信号gまたはhに対応して
原画のネガ・ポジを判断し、対応した二値化レベルaま
たはbを用いてオートフォーカス動作を行う。

次に本実施例の動作を説明する。制御手段48は、CPU72
で設定されたゾーンに対応する領域の投影光がラインセ
ンサ56に入射するようにサーボモータ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(第3
図、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の出力信号Vを読み込
んで記憶する一方(ステップ102)、この出力信号Vに
基づいて露光量測定を行う(ステップ104)。すなわち
信号処理回路66の出力信号Vはインターフェース70を介
してCPU72に読込まれ、CPU72で露光量制御が行われる。
露光量が適正でなければ(ステップ106)光量を変更し
(ステップ108)、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電
圧のうち、バックグラウンド領域に対応する画素の電圧
を選んでこれが所定電圧になるように光源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
オートフォーカスに適した画像が含まれるか否かを判断
する。すなわち出力信号Vに基づき第5図N−2、P−
2に示すヒストグラムを求め(ステップ110)、その縦
軸の頻度Nが設定値χ以上となる横軸の範囲すなわち出
力信号あるいは濃度の範囲の全長Lを求める。この全長
Lが一定値L0以上であれば(ステップ112)適正な画像
が有るとして(ステップ114)制御手段48はオートフォ
ーカス制御を行う(ステップ116)。

このオートフォーカス制御の方法は種々のものが適用可
能であり、例えば出力信号Vからコントラストが最大と
なる投影レンズ20の位置を求め、その位置を合焦とする
(ステップ118)。

この合焦状態でプリンタモードにすれば(ステップ12
0)、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。

ステップ112において全長Lが一定値L0以下になれば適
切な画像が無いものとして制御手段48はこのヒストグラ
ムを用いてネガ用およびポジ用に二値化レベルa,bを求
める(ステップ122)。すなわち前記したようにヒスト
グラムの最大値の山が設定値χと交わる2点のうち大
きい方の点の濃度に一定値αを加算してネガ用のレベル
aを、小さい方の濃度から一定値βを減算してポジ用の
レベルbを求める。CPU72はラインセンサ56をモータ58
により移動して異なるフォーカスゾーンを選定し(ステ
ップ124)、新たに走査して得られる出力信号Vをこれ
らの二値化レベルa,bによりリアルタイムで二値化し
(ステップ126)、その極性反転回数Nn,Npをカウンタ11
2、114で積算する(ステップ128)。そしてカウント値N
n,Npが一定値Mn,Mpより大きければ比較器120、122は画
像有りとするHレベルの信号gまたはhをCPU72に出力
する(ステップ130)。CPU72は信号g、hのいずれもが
Hレベルにならなければ画像無しとして新しい領域にラ
インセンサ56を移動させステップ126〜130の動作を繰り
返す。信号g、hのいずれかがHレベルであれば適正な
画像有りとし(ステップ114)制御手段48はオートフォ
ーカス制御を行う(ステップ116,118)。そしてプリン
タモードにすればハードコピーが得られる(ステップ12
0)。

以上の実施例ではネガ用およびポジ用の二値化レベルa,
bを求め、これにより二値化した時の極性反転回数をネ
ガ用、ポジ用に対応して同時に並行して求めているか
ら、信号g,hのいずれかがHレベルなることから原画の
ネガ・ポジの判別も同時に行うことができる。しかし本
発明はネガ・ポジの種類を手動入力し、これに対応して
二値化レベルa,bの一方のみを求めるようにしたものを
含む。

なおイメージセンサはCCDラインセンサに限られるもの
ではなく、MOS型ラインセンサ、あるいはエリアセンサ
であってもよい。

(発明の効果) 本発明は以上のように、イメージセンサの出力信号のヒ
ストグラムを求め、第1段階として、このヒストグラム
の縦軸である頻度値が設定値以上となる横軸の範囲すな
わち出力信号範囲あるいは濃度範囲の全長Lを求め、こ
の全長Lが一定値以上であればオートフォーカスに適し
た画像有りと判断してオートフォーカス動作を行うか
ら、動作時間が非常に短縮できる。またこの全長が設定
値以下であれば、文字列と画像密度の高い部分以外の領
域でヒストグラムを求めたと判断することが可能である
から画像無しとし、この時のヒストグラムは山が高いの
でバックグラウンド濃度を高精度に決定するのに好適で
あり、このヒストグラムを用いて二値化レベルを求め
る。そして以後新しいフォーカスゾーン毎にリアルタイ
ムでイメージセンサ出力信号を二値化しその極性反転回
数が一定以上なら画像有りとする。このため画像の全面
に対するヒストグラムを求めるまでもなく、狭い領域に
対するヒストグラムから画像の有無を短時間かつ高精度
に判断できる。また二値化レベルを求めた後は極性反転
回数が新たなフォーカスゾーンに対しリアルタイムで求
められるから動作時間が長くなることも無い。

【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
形図、第5図は原理を説明するためのイメージセンサの
出力信号およびそのヒストグラムを示す図である。 10……原画、 20……投影レンズ、 56……一次元固体イメージセンサ。 N……頻度値、 χ……設定値、 L……全長、L0……一定値、 a,b……二値化レベル、 NnNp……極性反転回数。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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ォーカス装置の画像
    検出方法において、 前記イメージセンサの出力信号に対する画素数を示すヒ
    ストグラムの頻度値が設定値以上となる前記出力信号の
    範囲の全長を求め、この全長と一定値とを比較し、前者
    が後者以上なら適切な画像有りとしてオートフォーカス
    動作を行う一方、前者が後者以下ならばこのヒストグラ
    ムを用いて二値化レベルを求め、この二値化レベルを用
    いてイメージセンサの出力信号を二値化して極性反転回
    数を積算し、この極性反転回数が一定値以上になるフォ
    ーカスゾーンを画像有りとしてオートフォーカス動作を
    行うことを特徴とするオートフォーカス装置の画像検出
    方法。
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