JPH0820584B2 - オ−トフオ−カス方法 - Google Patents

オ−トフオ−カス方法

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JPH0820584B2
JPH0820584B2 JP61280685A JP28068586A JPH0820584B2 JP H0820584 B2 JPH0820584 B2 JP H0820584B2 JP 61280685 A JP61280685 A JP 61280685A JP 28068586 A JP28068586 A JP 28068586A JP H0820584 B2 JPH0820584 B2 JP H0820584B2
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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。例えば位相差検出方式は投影光を2枚の光路分割レ
ンズやプリズム等を用いてラインセンサ上の2か所に入
射し、各投影位置の差に基づいて、合焦位置からのずれ
を検出するものである。しかしこれは光学系が複雑で小
型化が困難であるという問題があった。
そこで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
画素との間の出力信号の差が微分により過大に検出され
ることになり、信頼性が悪いという問題もあった。さら
にバンドパスフィルタや微分回路を用いるためにアナロ
グ信号処理が必要になり、回路が複雑になるという問題
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、
位相差検出方式のような複雑な光学系を用いる必要がな
く、ノイズに対する誤動作が起こりにくく、信頼性が高
く、またデジタル信号処理にも適するオートフォーカス
方法を提供することを第1の目的とする。
また本発明は、前記第1の目的に加えて、合焦判別の
精度を高めることができるオートフォーカス方法を提供
することを第2の目的とする。
(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
おける出力信号の全長と面積とを求め、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。
すなわち(全長)2/(面積)で定義される出力信号の
複雑度の大小により合焦の程度を判別するものである。
ここに全長は、イメージセンサの隣接する各画素の出
力信号の差の絶対値を積算することにより求めることが
できる。また出力信号の隣接する極大値と極小値との差
の絶対値を積算することにより求めてもよい。
また前記第2の目的は、出力信号と所定値との比較に
より黒ベタまたは白ベタの領域を検出し、前記第1の発
明における出力波形の全長および面積を求める範囲を、
この黒ベタまたは白ベタの領域以外の領域に限定するこ
とにより達成される。
(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図はイメー
ジセンサの出力信号とその長さの積算値の変化を示す図
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1
4、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1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、サーボモータ5
8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
A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電圧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CPL72に入力される。第2図で74はCPU72の制
御プログロム等を記憶する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に入射するようにモータ58を制御する。使用者は半射
鏡24に第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(ステップ10
0)。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104)光量を変更し(ステッ
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の出力波形(第4図
(A))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)走査に追徒してその
出力信号vを順次読込む(ステップ116)。CPU72は次に
隣接する画素の出力信号VnとVn-1との差の絶対値hを求
めると共に、出力信号Vnによる面積Sの微小増加分sと
を求める(ステップ118)。すなわち、 h=|Vn−Vn-1| s=Δy×Vn を走査中順次演算する。なおΔyはラインセンサ56の画
素間隔に対応する定数である。
CPU72はまたこれらh、sを前記L、Sに加算して、
この加算結果を新たにL、Sと置き換え(ステップ12
0)、以上の動作を一走査が完了するまで繰り返す(ス
テップ122)。CPU72は次にこれらの全長L、面積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124)。
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126)、複雑度eが最
大となる投影レンズ20の位置を求め(ステプ128)、こ
の位置を合焦位置とする(ステップ130)。
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
2)、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。
この実施例では全長Lおよび面積Sを一走査の全範囲
に亘って求めたものである。しかしこの場合には原像に
黒ベタや白ベタの領域が多くなると、この領域に対する
面積が影響して複雑度eが急激に減少または増大し、高
精度な合焦判別ができなくなるという問題が生じる。
第5図はこのような問題を解決するため、黒ベタの領
域を除いて出力信号の長さおよび面積を求めるようにし
た実施例の出力信号とその長さの積算値を示す図であ
る。この実施例は前記第1〜4図に示した実施例におい
て、CPU72の動作に第3図に示すステップ134と136と
を、ステップ116と118との間に追加することにより達成
可能である。すなわち出力信号Vが黒ベタの領域に近い
所定レベルV0以上である時のみ(Vn−V0)を新たにVn
置きかえて以下のステップ118以降の動作に進み、V0
下であればその出力信号Vを用いずに次の出力信号の読
込に移る。この場合面積Sは第5図(A)の斜線部分の
合計となる。
また出力信号の全長は、前記実施例では隣接する画素
の出力信号差の絶対値の和から求めたが、本発明はこれ
に限られないことは勿論である。
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) 特許請求の範囲第1項の発明は以上のように、イメー
ジセンサの出力信号の全長の2乗を面積で割って得られ
る商を複雑度とし、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、光学系が簡単であ
り、ノイズに対する誤動作が発生せず動作の信頼性が高
くなる。またバンドパスフィルタや微分回路などのアナ
ログ回路が不要であり全体をデジタル回路処理すること
により構成を簡単にすることができる。
ここに出力信号の全長は、イメージセンサの隣接する
各画素の出力信号の差の絶対値を積算することにより求
めることができ、面積は出力信号とイメージセンサの画
素間隔に対応する定数との積を一走査中の出力信号に対
して積算することにより求めることができる。なお前記
の全長および面積は、出力波形の黒ベタまたは白ベタの
領域を除く部分に対して求めるようにすれば、画像に黒
ベタや白ベタの領域が含まれていても、この黒ベタや白
ベタの領域を除く領域から複雑度を求めることが出きる
ので高精度な合焦判別が可能になる(請求の範囲第2
項)。
また出力信号の全長は、出力信号の隣接する極大値と
極小値との差の絶対値を積算することにより求めてもよ
い(請求の範囲第3項)。この場合に前記請求の範囲第
2項と同様に、黒ベタや白ベタの領域を除く領域で全長
および面積を求めてもよいのは勿論である(請求の範囲
第4項)。
【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図はイメージセン
サの出力信号とその長さの積算値の変化を示す図、第5
図は他の実施例における出力信号と波形とその長さの積
算値を示す図である。 10……原画、 20……投影レンズ、 56……ラインセンサ。 V……出力信号、 L……全長、 S……面積、 e……複雑度。

Claims (4)

    【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方法におい
    て、 前記イメージセンサの隣接する各画素の出力信号の差の
    絶対値を積算することにより前記イメージセンサの一走
    査中における出力信号の全長を求め、前記出力信号と前
    記イメージセンサの画素間隔に対応する定数との積を前
    記一走査中の出力信号に対して積算することにより面積
    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。
  2. 【請求項2】前記イメージセンサの出力信号と所定値と
    を大小比較して画像の黒ベタまたは白ベタの領域を検出
    し、一走査中における前記出力信号の変化を示す出力波
    形の前記黒ベタまたは白ベタの領域を除く部分に対して
    前記全長と面積とを求める請求項1のオートフォーカス
    方法。
  3. 【請求項3】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、 前記出力信号の隣接する極大値と極小値との差の絶対値
    を積算することにより前記イメージセンサの一走査中に
    おける出力信号の全長を求め、前記出力信号と前記イメ
    ージセンサの画素間隔に対応する定数との積を前記一走
    査中の出力信号に対して積算することにより面積を求
    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。
  4. 【請求項4】前記イメージセンサの出力信号と所定値と
    を大小比較して画像の黒ベタまたは白ベタの領域を検出
    し、一走査中における前記出力信号の変化を示す出力波
    形の前記黒ベタまたは白ベタの領域を除く部分に対して
    前記全長と面積とを求める請求項3のオートフォーカス
    方法。
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