JPH11127306A

JPH11127306A - 結像点検出装置

Info

Publication number: JPH11127306A
Application number: JP9289837A
Authority: JP
Inventors: Ikuya Saito; 郁哉斎藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、結像点検出装置において、レンズ
の特性によって生じる軸上色収差の影響を緩和すること
を第１の目的とし、像面湾曲収差の影響を緩和すること
を第２の目的とする。【解決手段】受光手段によって検出されるＲ色の光束
に関する強度分布の情報ｆR(x)と、Ｇ色の光束に関する
強度分布の情報ｆG(x)と、Ｂ色の光束に関する強度分布
の情報ｆB(x)に基づいて、予め定められる目標位置に対
する、結像点の位置ずれ量を算出する結像状態演算手段
Ｓ２２〜Ｓ２４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばイメージス
キャナ，フィルムスキャナなどの画像読取装置における
自動焦点合わせに利用される、結像点検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】イメージスキャナ，フィルムスキャナな
どの画像読取装置においては、原稿などの被写体からの
光を、レンズを介してイメージセンサに結像する。イメ
ージセンサで鮮明な画像を読み取るためには、被写体，
レンズ及びイメージセンサの位置関係を予め調整する必
要がある。また、被写体の位置が変動する場合には、画
像読取の度に、焦点調整が必要になる。

【０００３】この種の画像読取装置においては、画像の
コントラストに基づいて、合焦位置を識別する技術が知
られている。即ち、被写体，レンズ及びイメージセンサ
の何れかの位置を、光軸方向に移動しながら画像読取を
繰り返す。得られる多数の画像から、コントラストの光
軸方向の分布が求められる。

【０００４】合焦位置では、コントラストが最大にな
る。従って、コントラストの光軸方向の分布から、合焦
位置を識別できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レンズの特
性に応じて、結像される画像には、軸上色収差と呼ばれ
る現象が現れる。即ち、レンズと結像点との光軸方向の
距離が、光の波長に応じて変動する。

【０００６】例えば、単レンズの場合には、波長の長い
赤色の光は、レンズから遠い位置に焦点を結び、波長の
短い青色の光は、レンズに近い位置に焦点を結ぶ。従っ
て、例えば互いに波長の異なるＲ(赤色)，Ｇ(緑色)及び
Ｂ(青色)に色分解して、カラー画像を読み取る場合に
は、レンズの軸上色収差によって、次に説明する不具合
が生じる。

【０００７】例えば、図７に示すように、Ｒ色画像のコ
ントラスト分布ｆR(x)，Ｇ色画像のコントラスト分布ｆ
G(x)及びＢ色画像のコントラスト分布ｆB(x)の間に位置
ずれが生じる。Ｒ色画像のコントラスト分布ｆR(x)のピ
ーク位置と一致するように、焦点調整を実施すると、Ｇ
色及びＢ色の画像については、焦点ずれにより、画像の
鮮明度が低下する。

【０００８】同様に、Ｇ色画像のコントラスト分布ｆG
(x)に基づいて焦点調整を実施すると、Ｒ色及びＢ色の
画像の鮮明度が低下する。また、Ｂ色画像のコントラス
ト分布ｆB(x)に基づいて焦点調整を実施すると、Ｒ色及
びＧ色の画像に鮮明度の低下が生じる。また、レンズの
特性に応じて、結像される画像には、像面湾曲収差と呼
ばれる現象が現れる。即ち、平面の被写体をレンズを介
して結像すると、最良の像の結像面が、湾曲した曲面に
なる。

【０００９】レンズの像面湾曲収差は、例えば、図９に
示すように、光軸と直交するＹ軸方向の面における、光
軸からの距離に応じて変化する。レンズの像面湾曲収差
によって、次に説明する不具合が生じる。画像を読み取
るイメージセンサの受光面が平坦なので、読み取られる
画像上の位置に応じて、画像の鮮明度が変化する。

【００１０】また、コントラストの分布を検出する場合
には、検出対象とする画像上の位置の違いに応じて、コ
ントラストの分布状態が光軸方向に変動する。従って、
焦点調整に悪影響を及ぼす。本発明は、結像点検出装置
において、レンズの特性に応じて定まる、軸上色収差の
悪影響を軽減することを第１の目的とする。また本発明
は、結像点検出装置において、レンズの特性に応じて定
まる、像面湾曲収差の悪影響を軽減することを第２の目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の結像点検出装
置は、被写体像を結像する結像レンズと、互いに波長領
域が異なる、第１色，第２色及び第３色のそれぞれの波
長成分について、前記結像レンズを通った被写体からの
光束の、強度分布を検出する受光手段と、前記受光手段
によって検出される第１色の光束に関する強度分布の情
報と、第２色の光束に関する強度分布の情報と、第３色
の光束に関する強度分布の情報に基づいて、予め定めら
れる目標位置に対する、結像点の位置ずれ量を算出する
結像状態演算手段とを設けたことを特徴とする。

【００１２】請求項２は、請求項１記載の結像点検出装
置において、前記結像状態演算手段が、前記受光手段に
よって検出される第１色の光束に関する強度分布のコン
トラストと、第２色の光束に関する強度分布のコントラ
ストと、第３色の光束に関する強度分布のコントラスト
に基づいて、予め定められる目標位置に対する、結像点
の位置のずれ量を算出することを特徴とする。

【００１３】請求項３は、請求項１記載の結像点検出装
置において、前記結像状態演算手段が、前記受光手段に
よって検出される第１色の光束に関する強度分布のコン
トラストが最大になる第１の結像点位置と、第２色の光
束に関する強度分布のコントラストが最大になる第２の
結像点位置と、第３色の光束に関する強度分布のコント
ラストが最大になる第３の結像点位置に基づいて、予め
定められる目標位置に対する、結像点の位置ずれ量を算
出することを特徴とする。

【００１４】請求項４は、請求項１記載の結像点検出装
置において、前記結像状態演算手段が、前記受光手段に
よって検出される第１色の光束に関する強度分布のコン
トラストの情報と、第２色の光束に関する強度分布のコ
ントラストの情報と、第３色の光束に関する強度分布の
コントラストの情報を、それらの最大値が揃うようにレ
ベル補正し、レベル補正された第１色，第２色及び第３
色のコントラストの情報に基づいて、予め定められる目
標位置に対する、結像点の位置ずれ量を算出することを
特徴とする。

【００１５】請求項５は、請求項４記載の結像点検出装
置において、前記結像状態演算手段が、レベル補正され
た第１色，第２色及び第３色のコントラストの総和が最
大になる位置に基づいて、予め定められる目標位置に対
する、結像点の位置ずれ量を算出することを特徴とす
る。請求項６は、請求項１記載の結像点検出装置におい
て、前記結像状態演算手段が算出した結像点の位置ずれ
量に応じて、前記結像レンズ，被写体及び受光手段の少
なくとも１つを光軸方向に移動する、位置決め手段を設
けたことを特徴とする。

【００１６】請求項７の結像点検出装置は、被写体像を
結像する結像レンズと、前記結像レンズの光軸から、予
め定められた距離離れた第１位置において、前記被写体
からの光束の強度分布を検出する受光手段と、前記受光
手段の出力に基づいて、前記第１位置における前記結像
レンズの結像位置を第１結像位置として識別する結像位
置識別手段と、前記結像レンズの光軸から所定距離離れ
た結像基準位置における結像点の位置と、前記第１位置
における結像点の位置との光軸方向の距離を示す第１の
収差を求め、前記第１の収差と前記第１結像位置とに基
づいて、前記結像基準位置における結像点の位置と予め
定められる目標位置との位置ずれ量を検出する結像状態
演算手段とを設けたことを特徴とする。

【００１７】請求項８は、請求項７記載の結像点検出装
置において、前記第１位置を前記光軸と交差する方向に
変更する検出位置変更手段を設け、前記結像状態演算手
段が、前記第１位置と前記光軸との距離に応じて定まる
補正係数に基づいて、検出される位置ずれ量を補正する
ことを特徴とする。請求項９は、請求項８記載の結像点
検出装置において、前記受光手段からの信号のコントラ
ストの大きさを調べ、該コントラストが所定の閾値より
も小さい場合に、前記検出位置変更手段が前記第１位置
を変更することを特徴とする。

【００１８】請求項１０は、請求項９記載の結像点検出
装置において、前記第１位置と前記光軸との距離に対応
付けられた複数の補正係数を保持する、補正テーブル手
段を設けたことを特徴とする。請求項１１は、請求項７
記載の結像点検出装置において、前記結像状態演算手段
が算出した結像点の位置ずれ量に応じて、前記結像レン
ズ，被写体及び受光手段の少なくとも１つを光軸方向に
移動する、位置決め手段を設けたことを特徴とする。

【００１９】（作用）（請求項１）受光手段は、前記結像レンズを通った被写
体からの光束について、互いに波長領域が異なる、第１
色，第２色及び第３色のそれぞれの波長成分の強度分布
を検出する。

【００２０】この受光手段により、例えば図７に示すよ
うな３種類の色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のそれぞれについて、コ
ントラストの分布を調べることができる。結像状態演算
手段は、前記受光手段によって検出される第１色の光束
に関する強度分布の情報と、第２色の光束に関する強度
分布の情報と、第３色の光束に関する強度分布の情報に
基づいて、予め定められる目標位置に対する、結像点の
位置ずれ量を算出する。

【００２１】例えば、図８に示すように、Ｒ色の画像の
コントラスト分布ｆR(x)，Ｇ色の画像のコントラスト分
布ｆG(x)及びＢ色の画像のコントラスト分布ｆB(x)の総
和を、総合コントラスト分布ｆRGB(x)とする。この場
合、総合コントラスト分布ｆRGB(x)のピーク位置Ｐｘと
一致するように、被写体，レンズ及びイメージセンサの
位置関係を調整すると、レンズの軸上色収差の影響が最
小になる。

【００２２】即ち、総合コントラスト分布ｆRGB(x)のピ
ーク位置Ｐｘにおいては、Ｒ色のデフォーカス量，Ｇ色
のデフォーカス量及びＢ色のデフォーカス量が総合的に
最小になる。従って、最良のカラー画像が得られる。３
種類の色の全てに関する強度分布の情報に基づいて、結
像点の位置ずれ量を算出することにより、レンズの軸上
色収差の影響を最小化できる。

【００２３】（請求項２）結像状態演算手段は、前記受
光手段によって検出される第１色の光束に関する強度分
布のコントラストと、第２色の光束に関する強度分布の
コントラストと、第３色の光束に関する強度分布のコン
トラストに基づいて、予め定められる目標位置に対す
る、結像点の位置のずれ量を算出する。

【００２４】（請求項３）結像状態演算手段は、前記受
光手段によって検出される第１色の光束に関する強度分
布のコントラストが最大になる第１の結像点位置と、第
２色の光束に関する強度分布のコントラストが最大にな
る第２の結像点位置と、第３色の光束に関する強度分布
のコントラストが最大になる第３の結像点位置に基づい
て、予め定められる目標位置に対する、結像点の位置ず
れ量を算出する。

【００２５】（請求項４）結像状態演算手段は、前記受
光手段によって検出される第１色の光束に関する強度分
布のコントラストの情報と、第２色の光束に関する強度
分布のコントラストの情報と、第３色の光束に関する強
度分布のコントラストの情報を、それらの最大値が揃う
ようにレベル補正する。

【００２６】そして、結像状態演算手段は、レベル補正
された第１色，第２色及び第３色のコントラストの情報
に基づいて、予め定められる目標位置に対する、結像点
の位置ずれ量を算出する。（請求項５）結像状態演算手段は、レベル補正された第
１色，第２色及び第３色のコントラストの総和が最大に
なる位置（例えば、図８のＰｘ）に基づいて、予め定め
られる目標位置に対する、結像点の位置ずれ量を算出す
る。

【００２７】（請求項６）位置決め手段は、前記結像状
態演算手段が算出した結像点の位置ずれ量に応じて、前
記結像レンズ，被写体及び受光手段の少なくとも１つを
光軸方向に移動する。即ち、自動的に焦点あわせを実施
する。（請求項７）受光手段は、前記結像レンズの光軸から、
予め定められた距離離れた第１位置（例えば、図９に示
すＹｄの位置）において、前記被写体からの光束の強度
分布を検出する。

【００２８】結像位置識別手段は、前記受光手段の出力
に基づいて、前記第１位置における前記結像レンズの結
像位置を第１結像位置（例えば、図８に示す位置Ｐｘ）
として識別する。結像状態演算手段は、前記結像レンズ
の光軸から所定距離離れた結像基準位置における結像点
の位置（例えば、図９に示す「最良バランス位置」）
と、前記第１位置における結像点の位置との光軸方向の
距離を示す第１の収差（例えば、図９に示すΔｘ）を求
める。

【００２９】また、結像状態演算手段は、前記第１の収
差と前記第１結像位置とに基づいて、前記結像基準位置
における結像点の位置と予め定められる目標位置との位
置ずれ量を検出する。（請求項８）検出位置変更手段は、必要に応じて、前記
第１位置を、前記光軸と交差する方向に対して変更す
る。結像状態演算手段は、前記第１位置と前記光軸との
距離に応じて定まる補正係数に基づいて、検出される位
置ずれ量を補正する。

【００３０】（請求項９）検出位置変更手段は、前記受
光手段からの信号のコントラストが所定の閾値よりも小
さい場合に、前記第１位置を変更する。（請求項１０）補正テーブル手段は、前記第１位置と前
記光軸との距離に対応付けられた複数の補正係数を保持
する。

【００３１】（請求項１１）位置決め手段は、前記結像
状態演算手段が算出した結像点の位置ずれ量に応じて、
前記結像レンズ，被写体及び受光手段の少なくとも１つ
を光軸方向に移動する。即ち、自動的に焦点あわせを実
施する。

【００３２】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）この形態の発明を実施するイメー
ジスキャナの構成と動作を、図１〜図１１に示す。この
形態は、全ての請求項に対応する。

【００３３】図１は、イメージスキャナの機構部の構成
を示す正面図である。図２は、図１のイメージスキャナ
の電装部の構成を示すブロック図である。図３は、図２
の主制御ユニット１００の動作の概略を示すフローチャ
ートである。図４は、図３のステップＳ５の内容の一部
を示すフローチャートである。図５は、第１の実施の形
態における、図３のステップＳ５の内容の一部を示すフ
ローチャートである。図６は、図４のステップＳ１６の
内容を示すフローチャートである。

【００３４】図７は、レンズの位置と検出されるコント
ラストの分布の例を示すグラフである。図８は、図７の
情報にレベル補正を施した後のコントラスト分布を示す
グラフである。図９は、レンズの像面湾曲収差の分布の
例を示すグラフである。図１０は、像面湾曲テーブルＴ
ＢＬの構成を示すマップである。図１１は、１次元イメ
ージセンサ５０及び分光フィルタ５１の各受光画素位置
の並びを示す模式図である。

【００３５】この形態では、請求項１及び請求項７の結
像レンズ及び受光手段は、それぞれ、レンズ１５及び１
次元イメージセンサ５０として具体化されている。ま
た、請求項１の結像状態演算手段は、主制御ユニット１
００、並びにステップＳ２２〜Ｓ２４として具体化され
ている。請求項６及び請求項１１の位置決め手段は、レ
ンズモータ８１として具体化されている。

【００３６】請求項７の結像位置識別手段は、主制御ユ
ニット１００、並びにステップＳ２２〜Ｓ２４として具
体化されている。請求項７の結像状態演算手段は、主制
御ユニット１００、並びにステップＳ２５及びＳ２６と
して具体化されている。請求項８の検出位置変更手段
は、主制御ユニット１００、並びにステップＳ１８とし
て具体化されている。請求項１０の補正テーブル手段
は、像面湾曲テーブルＴＢＬとして具体化されている。

【００３７】まず、図１を参照して、イメージスキャナ
の機構部の構成を説明する。原稿などの被写体１は、画
像面を下に向けて、プラテンガラス２上に配置される。
プラテンガラス２の下方に配置された画像読取部３は、
ガイドバー４で支持されている。画像読取部３は、ガイ
ドバー４に沿って、所定の範囲内で矢印で示されるＸ軸
の方向に往復移動可能である。

【００３８】また、画像読取部３に結合された駆動ベル
ト５は、２つのプーリ６，７によって移動自在に支持さ
れている。プーリ６は、副走査モータ７１の駆動軸と連
結されている。従って、副走査モータ７１を駆動する
と、プーリ６及び駆動ベルト５を介して、画像読取部３
がＸ軸方向に駆動される。画像読取部３には、照明ラン
プ１０，第１ミラー１１，第２ミラー１２，第３ミラー
１３，第４ミラー１４，レンズ１５，ガイドバー１６，
リードねじ１７，１次元イメージセンサ５０及びレンズ
モータ８１が備わっている。

【００３９】被写体１は、照明ランプ１０によって照明
される。被写体１からの反射光は、第１ミラー１１，第
２ミラー１２，第３ミラー１３及び第４ミラー１４を介
してレンズ１５に到達する。レンズ１５によって、１次
元イメージセンサ５０の受光面に、被写体１からの光が
結像される。レンズ１５は、Ｘ軸に沿って配置されたガ
イドバー１６によって、移動自在に支持されている。ま
た、レンズ１５と連結されたナット１５ａが、リードね
じ１７と係合している。

【００４０】リードねじ１７は、レンズモータ８１の駆
動軸と連結されている。レンズモータ８１を駆動する
と、リードねじ１７が回動する。リードねじ１７が回動
すると、ナット１５ａがＸ軸に沿って移動する。ナット
１５ａの移動に伴って、レンズ１５がＸ軸方向に移動す
る。レンズ１５が移動すると、レンズ１５と１次元イメ
ージセンサ５０の受光面との距離が変化する。レンズ１
５の移動によって、焦点の調整が実施される。

【００４１】１次元イメージセンサ５０は、ＣＣＤ素子
を用いた１次元撮像装置である。１次元イメージセンサ
５０の受光面には、Ｘ軸と直交するＹ軸方向（図１の紙
面に垂直な方向）に１列に並んだ、多数の微小受光部
（画素）が備わっている。カラー画像の入力を可能にす
るために、１次元イメージセンサ５０の受光面の前面に
は、分光フィルタ５１が配置されている。１次元イメー
ジセンサ５０の画素構成（一部分）と分光フィルタ５１
の位置関係を図１１に示す。

【００４２】図１１において、分光フィルタ５１の
「Ｒ」，「Ｇ」及び「Ｂ」で示す領域は、それぞれ、Ｒ
色，Ｇ色及びＢ色の波長成分のみを透過する。図１１に
示すように、分光フィルタ５１のＲ色を透過する領域，
Ｇ色を透過する領域及びＢ色を透過する領域は、１次元
イメージセンサ５０の１画素毎に順番に並んでいる。従
って、入射する光のＲ色，Ｇ色及びＢ色の成分を、それ
ぞれ１次元イメージセンサ５０で検出できる。

【００４３】被写体１の２次元画像を読み取る場合に
は、副走査モータ７１により、画像読取部３をＸ軸方向
に一定速度で移動する。画像読取部３の移動中に、１次
元イメージセンサ５０により、Ｙ軸方向の１ライン画像
の読取を繰り返す。次に、図２を参照して、電装部の構
成を説明する。この電装部には、主制御ユニット１０
０，読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１０５，タイミング
制御ユニット１１０，サンプリングユニット１２０，Ａ
／Ｄ変換器１３０，アドレスカウンタ１４０，フレーム
メモリ１５１，１５２，１５３，インタフェース１６
０，副走査制御ユニット１７０，レンズ位置制御ユニッ
ト１８０及び照明制御ユニット１９０が備わっている。

【００４４】主制御ユニット１００は、マイクロコンピ
ュータを内蔵している。主制御ユニット１００の処理に
よって、図１及び図２に示すイメージスキャナの動作が
制御される。画像の読取を実施するときには、タイミン
グ制御ユニット１１０から１次元イメージセンサ５０
に、所定の読取制御パルスが印加される。この読取制御
パルスに同期して、１次元イメージセンサ５０は、各画
素位置に、入射光量に応じた電荷を蓄積する。

【００４５】蓄積動作が終了すると、画像の１ラインを
構成する多数の画素の信号が、時系列信号の形で、順次
に出力される。この信号は、サンプリングユニット１２
０に入力される。

【００４６】サンプリングユニット１２０は、１次元イ
メージセンサ５０から入力される信号に含まれる受光光
量に応じた画素信号を、１画素毎に抽出して、Ａ／Ｄ変
換器１３０に印加する。Ａ／Ｄ変換器１３０は、入力さ
れるアナログ信号をディジタル信号に変換する。変換後
のディジタル信号は、フレームメモリ１５１，１５２及
び１５３に印加される。

【００４７】Ａ／Ｄ変換器１３０から出力される信号
の、主走査方向（Ｙ）及び副走査方向（Ｘ）の画素位置
は、アドレスカウンタ１４０によって把握される。アド
レスカウンタ１４０が出力するアドレス信号の値によ
り、フレームメモリ１５１，１５２及び１５３の記憶ア
ドレスが決定される。また、アドレスカウンタ１４０が
出力する信号により、フレームメモリ１５１，１５２及
び１５３の何れか１つが選択される。

【００４８】選択されたフレームメモリに、Ａ／Ｄ変換
器１３０の出力信号が記憶される。即ち、分光フィルタ
５１によって抽出されたＲ色，Ｇ色及びＢ色の画素成分
が、それぞれ、フレームメモリ１５１，１５２及び１５
３に記憶される。フレームメモリ１５１，１５２及び１
５３は、各々、１フレームの画像を記憶できるメモリ容
量を備えている。

【００４９】フレームメモリ１５１，１５２及び１５３
に１フレームの画像データが入力された後、主制御ユニ
ット１００の制御により、不足画素の補間等を含む所定
の画像処理が実施される。この画像処理が終了した後、
フレームメモリ１５１，１５２及び１５３に保持された
Ｒ色，Ｇ色及びＢ色のカラー画像データは、インタフェ
ース１６０を介して、外部の装置に出力される。

【００５０】主制御ユニット１００に接続された読み出
し専用メモリ１０５は、レンズ１５の特性によって定ま
る、像面湾曲収差の情報を、後述する像面湾曲テーブル
ＴＢＬの形で保持している。副走査制御ユニット１７０
は、主制御ユニット１００からの指示に応答して、画像
読取部３のＸ軸方向の位置及び移動速度を制御する。即
ち、副走査モータ７１を駆動して、画像読取部３の位置
決め及び速度制御を実施する。

【００５１】副走査モータ７１の駆動軸と連結された位
置検出器７２から、画像読取部３の位置情報及び速度情
報が、副走査制御ユニット１７０に入力される。レンズ
位置制御ユニット１８０は、主制御ユニット１００から
の指示に応答して、レンズ１５のＸ軸方向（光軸方向）
の位置を制御する。即ち、レンズモータ８１を駆動し
て、指示された位置に画像読取部３を位置決めする。

【００５２】レンズモータ８１の駆動軸と連結された位
置検出器８２から、レンズ１５の位置情報が、レンズ位
置制御ユニット１８０に入力される。照明制御ユニット
１９０は、主制御ユニット１００からの指示に応答し
て、照明ランプ１０の点灯／消灯を制御する。照明ラン
プ１０を点灯するときには、照明ランプ１０の発光光量
が一定になるように制御する。

【００５３】次に、主制御ユニット１００に内蔵された
マイクロコンビュータによって制御される、処理の内容
について説明する。なお、以下の説明において、処理を
実施するのは、特に指摘する場合を除き、主制御ユニッ
ト１００のマイクロコンピュータである。まず、図３を
参照して、各処理ステップの内容を説明する。主電源が
投入されると、ステップＳ１が実行される。

【００５４】ステップＳ１では、主制御ユニット１００
自体、並びに主制御ユニット１００に接続された各電気
回路の状態を初期化する。ステップＳ２では、副走査制
御ユニット１７０に所定の指示を与えて、画像読取部３
を、予め定めたホーム位置に位置決めする。

【００５５】ステップＳ３では、レンズ位置制御ユニッ
ト１８０に所定の指示を与えて、レンズ１５を、予め定
めたレンズのホーム位置に位置決めする。ステップＳ４
では、インタフェース１６０の状態を監視する。そし
て、インタフェース１６０に接続される外部の装置（ホ
ストコンピュータなど）から、画像読取指示があるか否
かを識別する。画像読取指示を検出すると、ステップＳ
５に進む。

【００５６】ステップＳ５では、「自動ピント調整」を
実施する。即ち、鮮明な画像が得られるように、被写体
１，レンズ１５及び１次元イメージセンサ５０の位置関
係を自動的に調整する。この例では、レンズ１５を光軸
方向に移動して、被写体１，レンズ１５及び１次元イメ
ージセンサ５０の位置関係を調整する。ステップＳ５の
詳細については、後で説明する。

【００５７】ステップＳ６では、副走査制御ユニット１
７０に所定の指示を与えて、画像読取部３を、ホーム位
置に位置決めする。ステップＳ７では、画像読取部３で
被写体１の２次元画像を読み取る。即ち、副走査モータ
７１を駆動して、画像読取部３をＸ軸方向に一定速度で
移動する。また、１次元イメージセンサ５０により、Ｙ
軸と平行な向きの１次元画像を繰り返し読み取る。

【００５８】１次元イメージセンサ５０で読み取った１
次元画像の信号は、サンプリングユニット１２０及びＡ
／Ｄ変換器１３０を介して、フレームメモリ１５１，１
５２及び１５３の各アドレスに、順次に記憶される。ス
テップＳ７の実行によって、１フレームの画像データ
が、フレームメモリ１５１，１５２及び１５３上に入力
され保持される。

【００５９】ステップＳ８では、フレームメモリ１５
１，１５２及び１５３上に保持された２次元画像データ
に対して、所定の画像処理を実施する。例えば、１次元
イメージセンサ５０は、Ｒ色，Ｇ色及びＢ色の画像デー
タを３画素毎に順次に読み取るので、連続する３画素の
うち２画素には、読み取られた画像データが存在しな
い。従って、不足する画素のデータを、所定の補間処理
によって補う。

【００６０】ステップＳ９では、フレームメモリ１５
１，１５２及び１５３上に保持されたＲ，Ｇ，Ｂ各色の
２次元画像データを、インタフェース１６０を介して、
外部の装置に出力する。ステップＳ５の詳細を、図４及
び図５に示す。次に、図４及び図５に示された各ステッ
プの内容を説明する。

【００６１】ステップＳ１１では、副走査制御ユニット
１７０に所定の指示を与えて、画像読取部３を、予め定
めた「ピント調整位置」に位置決めする。即ち、副走査
モータ７１を駆動して、画像読取部３をＸ軸方向に移動
し、「ピント調整位置」で画像読取部３を停止する。
「ピント調整位置」は、予め、設計者が、被写体１の大
きさ，位置及び被写体１上の画像分布の傾向を、統計的
にあるいは経験的に分析することにより決定される。決
定された「ピント調整位置」の位置情報は、主制御ユニ
ット１００の制御プログラムに組み込まれている。

【００６２】尚、「ピント調整位置」の位置情報は、ユ
ーザが設定入力する事にしてもよい。具体的には、次の
ような手続きが行われる。プレビューコマンドを外部装
置から受信することに基づいて、イメージスキャナは、
一度画像を取り込んで画像データを外部装置に出力す
る。外部装置のディスプレーには、画像データに対応す
る画像が表示される。ユーザは、ディスプレーの画像を
見ながら、マウスを用いて、カーソルを画像の所望の位
置に移動する。そしてユーザは、マウスをクリックする
ことにより、「ピント調節位置」を設定入力する。外部
装置は、ユーザの入力に基づいて、ピント調節位置コマ
ンドをイメージスキャナに出力する。主制御ユニット１
００は、インタフェース１６０を介して、ピント調節位
置コマンドを受信すると、ピント調節位置を設定する。

【００６３】ステップＳ１２では、レンズ位置制御ユニ
ット１８０に所定の指示を与えて、レンズ１５の移動を
開始する。移動方向はＸ軸方向（光軸方向）である。移
動速度は一定とする。ステップＳ１３では、１次元イメ
ージセンサ５０により、Ｙ軸と平行な向きの１次元画像
を読み取る。読み取られた画像の１ラインデータは、フ
レームメモリ１５１，１５２及び１５３に入力され記憶
される。

【００６４】ステップＳ１４では、レンズ１５が、予め
定めた限界位置まで移動したか否かを識別する。移動が
終了してなければ、ステップＳ１３の処理を繰り返し実
行する。ステップＳ１３を実行する際には、画像読取部
３の位置は変化しない。しかしフレームメモリ１５１，
１５２及び１５３の１ラインデータを記憶するアドレス
は、ステップＳ１３を実行する毎に更新される。

【００６５】従って、ステップＳ１３の繰り返しによっ
て、フレームメモリ１５１，１５２及び１５３上には、
同じ「ピント調整位置」の画像に関する、レンズ１５の
様々な位置の１ラインデータが、順番に登録される。レ
ンズ１５が予め定めた限界位置まで移動すると、ステッ
プＳ１４からＳ１５に進む。ステップＳ１５では、レン
ズ位置制御ユニット１８０に所定の指示を与えて、レン
ズ１５を所定のホーム位置まで戻し、駆動を停止する。

【００６６】ステップＳ１６では、Ｒ色，Ｇ色及びＢ色
の各色について、図７に示すようなデフォーカス特性を
算出する。ステップＳ１６の処理の詳細は、図６に示さ
れている。図６を参照すると、この処理には、ステップ
Ｓ３０の「Ｒ色デフォーカス特性の算出」，ステップＳ
４０の「Ｇ色デフォーカス特性の算出」及びステップＳ
５０の「Ｂ色デフォーカス特性の算出」が含まれてい
る。

【００６７】処理対象の色成分が異なる以外に、ステッ
プＳ３０，Ｓ４０及びＳ５０の内容に違いはない。従っ
て、ステップＳ３０のみについて、詳細を説明する。ス
テップＳ３１では、内部メモリに割り当てた、カウンタ
Ｎの内容を０に初期化する。ステップＳ３２では、前記
ステップＳ１３の処理によってフレームメモリ１５１に
保持された、多数の１ラインデータのうち、カウンタＮ
の値で特定されるアドレスの、１組の１ラインデータを
入力する。

【００６８】ステップＳ３３では、ステップＳ３２で入
力した１ラインデータの中から、Ｙ軸方向の位置が、所
定の検出位置Ｙｄの近傍にある領域のデータを、予め定
めたｋ画素（複数画素）分だけ抽出する。検出位置Ｙｄ
の初期値は、主制御ユニット１００の制御プログラムに
予め組み込まれている。ステップＳ３０を最初に実行す
るときには、ステップＳ３３で、検出位置Ｙｄとして、
それの初期値が使用される。

【００６９】ステップＳ３４では、ステップＳ３３で抽
出したｋ個の画素データに基づいて、検出された画像の
コントラストを求める。実際には、ｋ個の画素データか
ら、ノイズ画素成分を除外した後、最大値と最小値との
比率を、コントラストとして算出する。算出したコント
ラストの値は、Ｒ色のコントラスト分布ｆR(x)の、カウ
ンタＮの値で特定される位置ｆR(Ｎ)に保存する。

【００７０】ステップＳ３５では、カウンタＮの値を更
新する。ステップＳ３６では、カウンタＮの値を最大値
Ｎmaxと比較して、「Ｒ色デフォーカス特性の算出」が
終了したか否かを識別する。終了してなければ、ステッ
プＳ３２に戻り、上記処理を繰り返す。

【００７１】ステップＳ３０の「Ｒ色デフォーカス特性
の算出」を実行すると、例えば図７に示すコントラスト
分布ｆR(x)のデータが得られる。また、ステップＳ４０
の「Ｇ色デフォーカス特性の算出」を実行すると、コン
トラスト分布ｆG(x)のデータが得られる。同様に、ステ
ップＳ５０の「Ｂ色デフォーカス特性の算出」を実行す
ると、コントラスト分布ｆB(x)のデータが得られる。

【００７２】再び図４を参照して、説明を続ける。ステ
ップＳ１６の処理では、ステップＳ１３で読み取った、
被写体１上の画像に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のコント
ラスト分布を求める。従って、前記「ピント調整位置」
及び「検出位置Ｙｄ」で特定される領域に、適当な画像
が存在しない場合がある。適当な画像が存在しない領域
のデータを処理すると、得られるコントラスト分布の値
が異常に小さくなる。

【００７３】そこで、ステップＳ１７では、適正なコン
トラスト分布のデータが得られたか否かを識別する。実
際には、コントラスト分布ｆR(x)の最大値，コントラス
ト分布ｆG(x)の最大値及びコントラスト分布ｆB(x)の最
大値を、予め定めた閾値と比較する。コントラスト分布
ｆR(x)，ｆG(x)及びｆB(x)の何れかの最大値が、前記閾
値より小さい場合には、コントラスト分布が異常である
とみなす。そして、ステップＳ１８に進む。コントラス
ト分布が異常でなければ、図５のステップＳ２２に進
む。

【００７４】ステップＳ１８では、図６のステップＳ３
３で参照する「検出位置Ｙｄ」の位置の値を、Ｙ軸方向
に所定量ΔＹだけ変更する。ステップＳ１９では、ステ
ップＳ１８で更新された「検出位置Ｙｄ」が、Ｙ軸方向
の限界位置に達したか否かを識別する。限界位置に達し
てなければ、ステップＳ１６の処理に戻る。限界位置に
達した場合には、ステップＳ２０に進む。

【００７５】従って、適正なコントラスト分布が検出で
きない場合には、「検出位置Ｙｄ」が変更され、ステッ
プＳ１６の処理が再び実行される。そして、以前とは異
なる「検出位置Ｙｄ」のデータに基づいて、コントラス
ト分布が算出される。前記「ピント調整位置」に適当な
画像が存在しない場合には、ステップＳ２０に進む。ス
テップＳ２０では、前記「検出位置Ｙｄ」の値を初期値
に戻す。

【００７６】次のステップＳ２１では、副走査制御ユニ
ット１７０に所定の指示を与えて、画像読取部３をＸ軸
方向に所定量だけ移動する。つまり、コントラスト測定
の対象になる画像位置を、Ｘ軸方向に少しだけシフトす
る。ステップＳ２１を実行した後、再びステップＳ１２
〜Ｓ１４が実行される。即ち、以前とは異なるＸ方向の
位置で、１次元画像の読取が実施される。読み取られた
画像の１ラインデータによって、フレームメモリ１５
１，１５２及び１５３上のデータが更新される。

【００７７】図７に示すように、ステップＳ１６の処理
によって得られるＲ色のコントラスト分布ｆR(x)の最大
値と、Ｇ色のコントラスト分布ｆG(x)の最大値と、Ｂ色
のコントラスト分布ｆB(x)の最大値は、互いに異なる。
図５のステップＳ２２では、各色のコントラスト分布ｆ
R(x)，ｆG(x)及びｆB(x)の最大値が等しくなるように、
これらのデータの値を補正する。

【００７８】例えば、Ｂ色のコントラスト分布ｆB(x)を
基準にする場合には、コントラスト分布ｆB(x)の最大値
とコントラスト分布ｆR(x)の最大値との比率ｒBRを求め
る。そして、コントラスト分布ｆR(x)の値に、比率ｒBR
を掛けて、補正されたコントラスト分布ｆR(x)を得る。
また、コントラスト分布ｆB(x)の最大値とコントラスト
分布ｆG(x)の最大値との比率ｒBGを求める。そして、コ
ントラスト分布ｆG(x)の値に、比率ｒBGを掛けて、補正
されたコントラスト分布ｆG(x)を得る。

【００７９】ステップＳ２２を実行すると、図８に示す
ように、最大値が揃ったコントラスト分布ｆR(x)，ｆG
(x)及びｆB(x)が得られる。ステップＳ２３では、ステ
ップＳ２２の処理によってレベルが補正された、コント
ラスト分布ｆR(x)，ｆG(x)及びｆB(x)のデータを入力
し、それらの総和を総合コントラスト分布ｆRGB(x)とし
て、図８のように求める。

【００８０】但し、求めるべき合焦位置は、コントラス
ト分布ｆR(x)のピーク位置Ｘ１と、コントラスト分布ｆ
B(x)のピーク位置Ｘ３の間に存在する。従って、ステッ
プＳ２３では、Ｘ１〜Ｘ３の範囲内についてのみ、総合
コントラスト分布ｆRGB(x)を算出する。ステップＳ２４
では、総合コントラスト分布ｆRGB(x)の値が最大にな
る、レンズの位置Ｐｘを求める。

【００８１】ステップＳ２４までの処理によって、画像
の色成分全体について、総合的にレンズ１５の軸上色収
差の影響が最小になる合焦位置が、位置Ｐｘとして求め
られる。但し、レンズ１５の特性によって定まる、像面
湾曲収差の影響については、位置Ｐｘに反映されていな
い。

【００８２】平面の被写体をレンズを介して結像する
と、最良の像の結像面が、湾曲した曲面になる。レンズ
の像面湾曲収差は、例えば、図９に示すように、光軸と
直交するＹ軸方向の面における、光軸からの距離に応じ
て変化する。図９において、Ｙ軸は、１次元イメージセ
ンサ５０の画素の並び方向の位置を示す。また、Ｙ軸の
０％及び１００％は、それぞれ、１次元イメージセンサ
５０の中央画素位置及び一端の画素位置に対応する。

【００８３】この例では、「検出位置Ｙｄ」の位置で検
出されたコントラスト分布に基づいて、合焦位置Ｐｘが
求められる。従って、図９に示す特性のレンズを使用す
る場合には、「検出位置Ｙｄ」の像面湾曲収差Δｘの影
響により、最良バランス位置に対して、Δｘだけ、合焦
位置Ｐｘが光軸方向にずれる。

【００８４】この像面湾曲収差Δｘを補正するために、
読み出し専用メモリ１０５上に、像面湾曲テーブルＴＢ
Ｌが設けてある。この像面湾曲テーブルＴＢＬには、図
１０に示すように、０％〜９９％の範囲の様々な距離
（図９のＹ軸の値）について、それぞれの像面湾曲収差
の値が、順番に並べて配置してある。図５のステップＳ
２５では、像面湾曲テーブルＴＢＬの内容を参照して、
「検出位置Ｙｄ」に相当する位置の、像面湾曲収差Δｘ
を入力する。

【００８５】ステップＳ２６では、ステップＳ２４で求
めた位置Ｐｘと、ステップＳ２５で求めた像面湾曲収差
Δｘに基づいて、合焦位置Ｘｏを算出する。ステップＳ
２７では、レンズ位置制御ユニット１８０に所定の指示
を与えて、ステップＳ２６で算出した合焦位置Ｘｏにレ
ンズ１５を位置決めする。なお、この実施の形態では、
イメージスキャナに対して発明を実施する場合を説明し
たが、例えばフィルムスキャナの場合にも、本発明を同
様に実施しうる。フィルムスキャナの場合には、フィル
ムを装填するマウントの厚みがまちまちであるため、マ
ウントを変えると、被写体１であるフィルムの位置が変
動する。従って、焦点あわせを頻繁に実施する必要があ
る。

【００８６】（第２の実施の形態）この形態は、上記第
１の実施の形態の変形例であり、図５に示す処理の代わ
りに、図１２に示す処理が実施される。これ以外の構成
及び動作は、第１の実施の形態と同一である。この形態
は、請求項１，請求項２，請求項３，請求項６，請求項
７，請求項８，請求項９，請求項１０及び請求項１１に
対応する。

【００８７】図１２は、第２の実施の形態における、図
３のステップＳ５の内容の一部を示すフローチャートで
ある。この形態では、請求項１の結像状態演算手段は、
主制御ユニット１００、並びにステップＳ２３Ｂ，２３
Ｃ，２３Ｄ及びＳ２４Ｂとして具体化されている。ま
た、請求項７の結像位置識別手段は、主制御ユニット１
００、並びにステップＳ２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ及びＳ
２４Ｂとして具体化されている。その他は、第１の実施
の形態と同様である。

【００８８】図１２を参照して、変更された各ステップ
の内容を説明する。なお、図５のステップＳ２２は不要
であるため、図１２では省略されている。ステップＳ２
３Ｂでは、Ｒ色のコントラスト分布ｆR(x)のピーク位置
Ｘ１を検出する。ステップＳ２３Ｃでは、Ｇ色のコント
ラスト分布ｆG(x)のピーク位置Ｘ２を検出する。

【００８９】ステップＳ２３Ｄでは、Ｂ色のコントラス
ト分布ｆB(x)のピーク位置Ｘ３を検出する。ステップＳ
２４Ｂでは、Ｒ色のコントラストのピーク位置Ｘ１，Ｇ
色のコントラストのピーク位置Ｘ２及びＢ色のコントラ
ストのピーク位置Ｘ３に基づいて、合焦位置Ｐｘを算出
する。即ち、この例では、３つのピーク位置Ｘ１，Ｘ
２，Ｘ３の平均値を、合焦位置Ｐｘとする。

【００９０】

【発明の効果】

（請求項１）レンズの軸上色収差によって発生する、合
焦位置の位置ずれを軽減しうる。（請求項２）比較的単純な構成の光学系で、合焦位置を
検出できる。

【００９１】（請求項３）比較的単純な処理によって、
合焦位置の位置ずれを軽減しうる。（請求項４）レンズの軸上色収差の影響を、比較的高い
精度で補正できる。（請求項５）レンズの軸上色収差の影響を、比較的高い
精度で補正できる。

【００９２】（請求項６）自動的に焦点合わせを実施で
きる。（請求項７）レンズの像面湾曲収差によって発生する、
合焦位置の位置ずれを軽減しうる。（請求項８）検出位置を変更した場合でも、レンズの像
面湾曲収差の補正ができる。

【００９３】（請求項９）様々な被写体に対して、合焦
位置の検出ができる。（請求項１０）比較的単純な処理によって、レンズの像
面湾曲収差の補正ができる。（請求項１１）自動的に焦点合わせを実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、イメージスキャナの機構部の構成を示
す正面図である。

【図２】図２は、図１のイメージスキャナの電装部の構
成を示すブロック図である。

【図３】図３は、図２の主制御ユニット１００の動作の
概略を示すフローチャートである。

【図４】図４は、図３のステップＳ５の内容の一部を示
すフローチャートである。

【図５】図５は、第１の実施の形態における、図３のス
テップＳ５の内容の一部を示すフローチャートである。

【図６】図６は、図４のステップＳ１６の内容を示すフ
ローチャートである。

【図７】図７は、レンズの位置と検出されるコントラス
トの分布の例を示すグラフである。

【図８】図８は、図７の情報にレベル補正を施した後の
コントラスト分布を示すグラフである。

【図９】図９は、レンズの像面湾曲収差の分布の例を示
すグラフである。

【図１０】図１０は、像面湾曲テーブルＴＢＬの構成を
示すマップである。

【図１１】図１１は、１次元イメージセンサ５０及び分
光フィルタ５１の各受光画素位置の並びを示す模式図で
ある。

【図１２】図１２は、第２の実施の形態における、図３
のステップＳ５の内容の一部を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１被写体２プラテンガラス３画像読取部４ガイドバー５駆動ベルト６，７プーリ１０照明ランプ１１第１ミラー１２第２ミラー１３第３ミラー１４第４ミラー１５レンズ１６ガイドバー１７リードねじ５０１次元イメージセンサ５１分光フィルタ７１副走査モータ７２位置検出器８１レンズモータ８２位置検出器１００主制御ユニット１０５読み出し専用メモリ１１０タイミング制御ユニット１２０サンプリングユニット１３０Ａ／Ｄ変換器１４０アドレスカウンタ１５１，１５２，１５３フレームメモリ１６０インタフェース１７０副走査制御ユニット１８０レンズ位置制御ユニット１９０照明制御ユニットＴＢＬ像面湾曲テーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を結像する結像レンズと、互いに波長領域が異なる、第１色，第２色及び第３色の
それぞれの波長成分について、前記結像レンズを通った
被写体からの光束の、強度分布を検出する受光手段と、前記受光手段によって検出される第１色の光束に関する
強度分布の情報と、第２色の光束に関する強度分布の情
報と、第３色の光束に関する強度分布の情報に基づい
て、予め定められる目標位置に対する、結像点の位置ず
れ量を算出する結像状態演算手段とを設けたことを特徴
とする結像点検出装置。
【請求項２】請求項１記載の結像点検出装置におい
て、前記結像状態演算手段が、前記受光手段によって検
出される第１色の光束に関する強度分布のコントラスト
と、第２色の光束に関する強度分布のコントラストと、
第３色の光束に関する強度分布のコントラストに基づい
て、予め定められる目標位置に対する、結像点の位置の
ずれ量を算出することを特徴とする結像点検出装置。
【請求項３】請求項１記載の結像点検出装置におい
て、前記結像状態演算手段が、前記受光手段によって検
出される第１色の光束に関する強度分布のコントラスト
が最大になる第１の結像点位置と、第２色の光束に関す
る強度分布のコントラストが最大になる第２の結像点位
置と、第３色の光束に関する強度分布のコントラストが
最大になる第３の結像点位置に基づいて、予め定められ
る目標位置に対する、結像点の位置ずれ量を算出するこ
とを特徴とする結像点検出装置。
【請求項４】請求項１記載の結像点検出装置におい
て、前記結像状態演算手段が、前記受光手段によって検
出される第１色の光束に関する強度分布のコントラスト
の情報と、第２色の光束に関する強度分布のコントラス
トの情報と、第３色の光束に関する強度分布のコントラ
ストの情報を、それらの最大値が揃うようにレベル補正
し、レベル補正された第１色，第２色及び第３色のコン
トラストの情報に基づいて、予め定められる目標位置に
対する、結像点の位置ずれ量を算出することを特徴とす
る結像点検出装置。
【請求項５】請求項４記載の結像点検出装置におい
て、前記結像状態演算手段が、レベル補正された第１
色，第２色及び第３色のコントラストの総和が最大にな
る位置に基づいて、予め定められる目標位置に対する、
結像点の位置ずれ量を算出することを特徴とする結像点
検出装置。
【請求項６】請求項１記載の結像点検出装置におい
て、前記結像状態演算手段が算出した結像点の位置ずれ
量に応じて、前記結像レンズ，被写体及び受光手段の少
なくとも１つを光軸方向に移動する、位置決め手段を設
けたことを特徴とする結像点検出装置。
【請求項７】被写体像を結像する結像レンズと、前記結像レンズの光軸から、予め定められた距離離れた
第１位置において、前記被写体からの光束の強度分布を
検出する受光手段と、前記受光手段の出力に基づいて、前記第１位置における
前記結像レンズの結像位置を第１結像位置として識別す
る結像位置識別手段と、前記結像レンズの光軸から所定距離離れた結像基準位置
における結像点の位置と、前記第１位置における結像点
の位置との光軸方向の距離を示す第１の収差を求め、前
記第１の収差と前記第１結像位置とに基づいて、前記結
像基準位置における結像点の位置と予め定められる目標
位置との位置ずれ量を検出する結像状態演算手段とを設
けたことを特徴とする結像点検出装置。
【請求項８】請求項７記載の結像点検出装置におい
て、前記第１位置を前記光軸と交差する方向に変更する
検出位置変更手段を設け、前記結像状態演算手段が、前
記第１位置と前記光軸との距離に応じて定まる補正係数
に基づいて、検出される位置ずれ量を補正することを特
徴とする結像点検出装置。
【請求項９】請求項８記載の結像点検出装置におい
て、前記受光手段からの信号のコントラストの大きさを
調べ、該コントラストが所定の閾値よりも小さい場合
に、前記検出位置変更手段が前記第１位置を変更するこ
とを特徴とする結像点検出装置。
【請求項１０】請求項９記載の結像点検出装置におい
て、前記第１位置と前記光軸との距離に対応付けられた
複数の補正係数を保持する、補正テーブル手段を設けた
ことを特徴とする結像点検出装置。
【請求項１１】請求項７記載の結像点検出装置におい
て、前記結像状態演算手段が算出した結像点の位置ずれ
量に応じて、前記結像レンズ，被写体及び受光手段の少
なくとも１つを光軸方向に移動する、位置決め手段を設
けたことを特徴とする結像点検出装置。