JPH0738045B2

JPH0738045B2 - オ−トフオ−カス方法

Info

Publication number: JPH0738045B2
Application number: JP61280686A
Authority: JP
Inventors: 隆裕秀島
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1995-04-26
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPS63135910A

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の用
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。この場合、従
来は出力信号をバンドパスフィルタに入力し、このバン
ドパスフィルタの出力を微分して、出力信号の鮮鋭さを
求めていた（例えば特開昭56-132313号など参照）。し
かしこの場合には微分回路が本来的に持つ性質のために
ノイズに対して敏感で動作が不安定になり易いという問
題がある。またラインセンサの基準レベル画素と有効画
素間の出力信号電圧の差が微分により過大に検出させる
ことになり、信頼性が悪いという問題もあった。

そこで、イメージセンサの出力信号は、非合焦の程度が
大きいほど画像の細かい明暗が消えて滑らかになる点に
着眼し、出力信号の複雑度を用いて合焦判別することが
考えられている。ここに複雑度は出力信号の全長を、出
力信号の面積で割った商で定義するものである。

しかしこの場合イメージセンサの出力信号は、画像に黒
ベタの領域を含む場合にはこの黒ベタの領域では出力信
号が零とならずに一定レベルの信号となるので黒ベタの
領域の面積が大きくなると複雑度の値は小さくなり、高
精度な合焦判別ができない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、出
力信号の複雑度に基づいて合焦判別をする場合に、画像
に黒ベタの領域があってもその影響を受けることなく常
に高精度な合焦判別を行うことができるオートフォーカ
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、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
カス方法において、前記イメージセンサの一走査中にお
ける隣接する画素の出力信号の差の絶対値を積算して全
長を求め、この出力信号の一走査中の最低レベルまたは
最高レベルと各画素の出力信号との差の絶対値に定数を
乗算して面積を求め、前記全長の２乗を前記面積で割っ
た商が最大となる投影レンズ位置を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。

（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図は出力信号
と求める面積部分とを示す図である。

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方法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。

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、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。

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、入力インターフェース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。

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タを選
択し、目標原画をスクリーン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）。すなわち信号処理回路6
6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104）光量を変更し（ステップ10
6）、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。

CPU72はまずラインセンサ56の出力信号の長さを示すＬ
と、面積を示すＳとのメモリを０に初期化した後（ステ
ップ114）、走査に追従してその出力信号電圧ｖを順次
読込む（ステップ116）。CPU72は一走査分の出力信号Ｖ
をRAM76に記憶し、隣接する画素の出力信号V_nとV_n-1と
の差の絶対値ｈを求める（ステップ118）。そしてこの
絶対値ｈを前記Ｌに加算してこの加算結果を新たにＬと
置き換えて記憶する（ステップ120）。

一方CPU72は一走査中の出力信号Ｖの最低レベルV_minを
検出し（ステップ122）、各画素の出力信号V_nとの差（V
_n−V_min）に画素間隔に対応する定数Δｙを乗算して、
この乗算値を出力信号と最低レベルとで挟まれる部分の
微小面積とする。すなわちとする（ステップ124）。CPU72はこの微小面積を前記Ｓに加算して、この加算結果を新たなＳに置き換
えて記憶する（ステップ126）。CPU72はすでにステップ
116で記憶した出力信号V_nを順次読出してステップ118〜
126の動作を繰り返す（ステップ128）。この結果Ｌは出
力波形の全長を示し、またＳは第４図に斜線で示す面積
を示すことになる。

CPU72はこれらＬ、Ｓを用いて次式で定義される複雑度
ｅを求め、RAM76に記憶する（ステップ130）。

ｅ＝L²/S CPU72は投影レンズ20を所定量Δｘ移動させて前記と同
様の動作を繰り返し（ステップ132）、複雑度ｅが最大
となる投影レンズ20の位置を求め（ステップ134）、こ
の位置を合焦位置とする（ステップ136）。

この複雑度ｅの最大値を求める制御には種々のアルゴリ
ズムが可能である。例えば、複雑度ｅが増加する方向に
投影レンズ20を所定量Δｘずつ移動し、この複雑度ｅの
増加率が０となることから、複雑度ｅが最大となる投影
レンズ20の位置を検出する“山登り法”が用いられる。
また合焦点を横断するように投影レンズ20を一度移動さ
せ、その時の複雑度ｅの変化特性曲線の半値幅から合焦
点を求めたり（半値幅法）、一度全範囲に亘って投影レ
ンズ20を移動させ、複雑度ｅが最大となる位置を求めて
もよい（全スキャン法）。

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。

この実施例では、一走査中の出力信号Ｖの最低レベルV
_minと出力信号とで挟まれる部分の面積を求めている。
しかし本発明は第５図に斜線で示すように、一走査中の
出力信号Ｖの最高レベルV_maxと出力信号とで挟まれ部分
の面積を用いてもよい。

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
などであってもよい。

（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一
走査中における全長Ｌを隣接する画素の出力信号の差の
絶対値を積算して求める一方、この出力信号の一走査中
の最低レベルまたは最高レベルと各画素の出力信号との
差の絶対値に定数を積算して出力信号の最低レベルまた
は最高レベルと出力波形とで挟まれる部分の面積Ｓを求
める。そして全長Ｌの２乗L²を面積Ｓで割って得られる
複雑度を求め、この複雑度が最大となる投影レンズの位
置を合焦とするものであるから、画像に黒ベタの領域が
あってもその影響を受けることなく複雑度を算出するこ
とができ、高精度な合焦判別が可能となる。

【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図はその出力信号
と求める面積部分を示す図、第５図は他の実施例の出力
信号と求める面積部分を示す図である。 10…原画、、20…投影レンズ、56…ラインセンサ。Ｖ…
出力信号、V_min…最低レベル、V_max…最高レベル、Ｌ…
全長、Ｓ…面積、ｅ…複雑度。

Claims

【特許請求の範囲】

【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方法におい
て、前記イメージセンサの一走査中における隣接する画素の
出力信号の差の絶対値を積算して全長を求め、この出力
信号の一走査中の最低レベルまたは最高レベルと各画素
の出力信号との差の絶対値に定数を乗算して面積を求
め、前記全長の２乗を前記面積で割った商が最大となる
投影レンズ位置を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。