JPS61247157A - 焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はオートフォーカス装置、特に、マイクロフィル
ム等の画像読取りに適したオートフォーカス装置に関す
るものである。

〔従来技術〕

マイクロフィルム上の画像を電子的に読み取る装置を第
１図（５）にしたがい説明する。

フィルム１は光源ａからのレンズｂを通った光により露
光され、更にレンズＣを介した後、移動可能な光路切換
えミラーｄによってスクリーンｈと読み取り側３に選択
的に導びかれる。焦点の調整は、ミラーｄをスクリーン
側Ｘに倒しレンズ群の ｃｔ１重、、免と調整することによりて行なっている。

この後に読み取り側Ｙに、ミラーｄを倒Ｔことによって
光路を切換え、モータｇによりＣＣＤｆを矢印方向に動
かしＣＣＤｆにより入射光の強度を電気信号に変換する
。尚、ｅはミラーである。

ここで、ＣＣＤｆ上で結像されている画像と、スクリー
ンｈ上に結像されている画像との焦点の対応は、アダプ
ターレンズＡＬにより調整されるが、この調整は工場組
立て時に行なわれる。しかしながら、搬送、輸送時の振
動や、温度差による機構（光路長）のぼうちょう、収縮
、経年変化等により、スクリーン上の画像の焦点と読み
取り用ＣＣＤ側の焦点との対応がつかなくなってしまう
という欠点が生じてしまった。

この調整はユーザのもとに装置を設置後、サービスマン
が、アダプターレンズＡＬを移動させ、対応する様に調
整するが、この作業は非常に時間を費やされ、また高度
の技術が要求された。

また、アダプタレンズＡＬ自体もスクリーンｈ上にフィ
ルム画像を鮮明に結像だせなければ、操作者が、最良の
焦点状態（以下ジャストピントと呼ぶ）になったかどう
かの状態を認知することが出来ず、アダプタレンズＡＬ
は、収差及び歪が非常に小す＜、解像力も非常に高いも
のが要求され、従って、このアダプタレンズの加工も精
密度を要求され、コストも非常に高くなってしまった。

一方、前記の様にアダプターレンズＡＬ及びスクリーン
ｈ上とＣＣＤｆ上の画像との対応の調整が良いものであ
っても、不慣れな操作者では、画像をジャストピント点
ヘセットすることが”非常にむずかしかった。

なお、操作者は焦点用レンズを上下移動して、距離を変
えて、マイクロフィルム１上の画像のピントを調整する
が、手動ツマミ又は電動（モータ）よりの動力を歯車な
どにより、減速して移動を行なう機構になっている。し
かし、この種の装置において、ジャストピント点を中心
とすると焦点用レンズの上下移動は、数μｍ〜数十μｍ
の範囲（焦点深度）しかなく、それを越え外へ出ると、
ピンボケ状態となってしまい、画像情報を正確に読み取
ることが出来なくなってしまう。

以上の様にこの種の装置において、スクリーン上だけの
結像よりジャストピント点ヘセ、トすることは非常に多
くの問題点があった。

また、近年、文書の電子化が進み、書類などを電子的に
記録する、いわゆる光デイスク電子ファイル・システム
が多く用いられてくる様になってきた。古くから、文書
を記録しファイル化してきた、ユーザーは、今まで、マ
イクロフィルムとして記録、活用してきたことは、言う
までもないが、このマイクロフィルムの文書を光デイス
ク電子ファイルに変換しなければならず、これらを可能
にするのが、マイクロフィルム電子スキャナーであり、
近年、この種の製品の開発が、行なわれはじめた。

しかしながら、前述の様に、マイクロフィルム上の画像
の焦点を調整するには、熟練者の眼により、−コマ、−
コマ、人手で合わせていたので、非常に不便で、手間も
かかった。

一方、前記の欠点を除失すべく使用するフィルムの厚だ
に合わせ、これらのフィルムの厚ざを入力することによ
り、工場調整時に設定された位置に焦点調整用レンズが
移動セットされる方式が考えられる。

しかしながら、マイクロフィルムというのは、各メーカ
によりフィルムの厚ざが興なりたり、また、同じメーカ
ーでもフィルムの種類、例えば銀フィルム、ジアゾフィ
ルムなどと、フィルムの厚ざも非常に多くなってしまい
、上記の方式だと使用可能のフィルムは、限定されてし
まうことになり、非常に不便であった。

また、使用しているうちに経年変化などにより、上記の
設定がずれてしまい、定期的にサービスマンを呼んで、
めんどうなｇｉ整をしてもられなければならず非常に不
便であった。一方、スチルカメラなどの分野では、オー
トフォーカス機構が多く発表されている。第１図０はそ
の代表的な例であり、レンズＵを通りた光の一部は、ハ
ーフミラ−Ｖを通り、ミラーＷで反射して、ビームスピ
リツタＴに送りこまれる。ここで、３種類の光路長に分
けられる°ことになり、第１〜第３のセンサＲ１〜Ｒ３
は、おのおのの焦点情報（この場合は、光量を検知して
、光量が大きいほど焦点が合っている）を検知する。第
２のセンサＲ２の光量が一番大きい時は、ジャストピン
トで、第２のセンサＲ２より第３のセンサＲ３の方が大
きい時は、後ビンで第２のセンサＲ２より第１のセンサ
Ｒ１の光量が大きい時は前ビンということになる。

この様にスチルカメラなどの様な焦点深度（焦点が合っ
ている距離）が長いものには、上記の様なビームスピリ
ツタを入れ、光路長を変え、それにより焦点状態を検知
することが、容易にできる。

しかしながら、マイクロフィルム読み取り装置の様に焦
点深度が数ミクロンメートル−士数ミクロンメートルの
様に非常に短かい機種では、物理的に、ビームスビリ、
夕を入れることが不可能であった０ 以上の様に、マイクロフィルム読み取り装置においては
、多数の問題があり、現在まで、オートフォーカス機能
を装備したマイクロフィルム読み数り装置の製品化を行
なうことが出来なかったのが現状であった。

〔目的〕

本発明は、上述の欠点を除去するだけでなく、マイクロ
フィルム等の画像を光検知センサで電子的に読み取りを
行なう時に、光検知センサ上で結像された焦点画像を直
接に、検知することが、可能となり、スクリーンが無い
装置の構成においても、確実にジャストピント点へ自動
的にセットすることが出来る、オートフォーカス装置を
提供することを目的とする。

〔実施例〕

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第２図〜第１図は本発明の好ましい実施例を表わす図で
ある。

第２図において、Ｆは表面もしくは裏面に画像が記録さ
れているマイクロフィルムであり、光源Ｐによりレンズ
Ｂを通した光により照明されている。ＦＣは焦点調整用
のメインレンズでありパルスモータの回転運動を偏心カ
ムなどにより直線運動に変換する駆動機構を用いて上下
する機構をそなえている。

メインレンズＦＣにより収束された画像は、複数の受光
素子がライン状に配列された一次元光検知センサＣＣＤ
上に結像される。このＣＯＤの受光素子の配列方向を即
ち、自己スキャン（走査）する方向を主走査方向とする
。

次に、主走査方向に対して略直角方・向＋（Ｉ［ｌ走査
方向）のスキャン（走査）は、ＣＣＤｔ−副走−１モー
タＭ１プーリＱ、ワイヤＷにより、主走査方向に対して
直角な方向に移動させることにより行なわれる。これに
よりフィルム上の画像の一画面分を１ラインずつ順次読
み取ることが出来る。

ＣＯＤにより、読み取りされた画像の信号はアンプＧ等
により所定の処理のなされた後、不図示の画像形成装置
、例えばレーザービームプリンタ、光デイスク装置など
に出力される。

システムコントローラＳＣはＣＯＤを駆動するための制
御信号ＣＣ，副走査モータＭを駆動するための制御信号
ＳＭ及びメインレンズＦＣを移動制御する制御信号ＦＳ
を出力する。

ＣＯＤ駆動回路ＣＴは、ＣＣＤセンサを駆動するるため
の駆動信号ＤＳを発生する、また、後述の焦点情報をカ
ウントするためのカウンタにの同期をとるためのリセッ
ト信号Ｒ８を発生する。

コンパレータＣＯＭは、ＣＣＤよりの出力信号を　値設
定ボリウムＶＲで設定された電圧（設定値）と、たえず
比較しながら、設定　値ＴＬより大ならば”Ｈ’信号、
設定　値ＴＬより小ならば”Ｌ′倍信号焦点情報Ｃ８と
して出力する様になっている。

この”Ｈ’又は１′Ｌ′信号の立ち上り（又は立ち下り
）のエッヂの数を焦点情報と呼ぶことにして、カウンタ
Ｋにより、このエッヂの数を計数する構成となっている
。

そして、このエッヂの数が多い方向になる様に前述の焦
点用レンズを移動だ・せる様に制御することにより、オ
ートフォーカス動作する。

即ち、このエッチの数が多くなるほど、焦点が合う方向
に向かうことに着目し、カウンタＫにより計数された値
をシステムコントローラＳＣに内蔵されＣＰＵにより判
断し、計数値が極大（ビーク点）になる様に焦点調整用
レンズＦＣを移動させる様に制御している。

次に動作について説明する。第３図（ａ）はフィル五Ｆ
上に記録された画像情報の一部である（マイクロフィル
ムは通常ネガフィルムであり、図中の黒い部分は、光を
通し、白い部分は光を通ざなレリ第１１−図（ｂ）は第
４図（ａ）を拡大したものであり、シＹ　模様Ｆ、　、
　Ｆ、　、　Ｆ、は中心部より、離れるにともないうす
くなる。この画像情報を１．−１．間（主走査方向）を
−次元光センサ（ＣＯＤ）にて読みとると１第４図（ａ
）のような出力波形となる。波形中の階段状はＣＯＤの
各セル（受光素子）に応じた量である。

この出力波形をコンパレータＣＯＭにて、　値ＴＬと比
較（２値化）すると第４図伽）の出力信号Ｃ８を得る。

次にこの信号Ｃ８は、カウンタＫに入力される。カウン
タには、ＣＣＤ駆動回路ＣＴよりＣＣＤの一走査終了毎
にリセ、）信号孔Ｓを受けとり、リセットがかかる。カ
ウンタＫには、ラッチが内蔵だれていて、上記リセット
に同期しひとつ前の値が常に記憶されている。

この様に上記カウンタにの出力は、ＣＯＤの主走査方向
のスキャン（走査）を行なうたびに一走査期間内のエッ
ヂの数を計数する。

第５図（ａ）は、ジャストピントの状態、Φ）は、ピン
ボケの状態を示している。

第５図（ａ）の（Ｉ）における１１−１．間を一次元光
センサＣＣＤにより主走査すると、第５図（ａ）の（２
）の様な波形となる。（実際のＣＯＤ出力信号は、階段
状になるが説明を容易とするため略す）ここで値ＴＬで
２値化すると第５図（ａ）の（至）の様な出力信９ｃ８
を得る。（ジャストピント時）次にビンボテ時第５図中
）について説明する。

第５図伽）の（Ｉ）は、ＣＣＤセンサ面での結像である
が、実際には、１１−１．間を主走査（スキャン）する
。ここで、ＣＯＤよりの出力信号面は、しきい値ＴＬを
横切る数が減り、コンパレータＣＯＭよりの出力信号Ｃ
８は第５図Φ）の■の如く立ち上がりエッヂもｅ　／、
　、　ｅ　Ｉ４．　ｅ　／、の３ケとなってしまい、ジ
ャストピント時におけるエッヂ数よりも明らかに小とな
ることがわかる。

従って、上記の立ち上りエッヂｅをカウントすることに
より、焦点の状態を知ることが出来る。

上述の焦点情報（カウント値）をシステムコントローラ
ＳＣに内蔵されたＣＰＵにより、極大点（ピーク点）に
なる様に焦点調整用レンズＦＣを移動制御しジャストピ
ント点ＪＰヘセットする。

ここで第６図のｒｔ、−ｔ、曲線は、第２図のフィルム
Ｆ上のｔ□−２３間をＣＯＤで読み取った焦点情報であ
る。この場合、フィルムＦ上の画像はＡＢＤＦＧ＃とい
う文字の一部を焦点情報として読み取っている。次に第
２図のフィルムＦ上のｔ′□−１１，間（破線）を読み
取るとｎ　Ａ　ＣＦ　＃の一部を読み取ることになり、
第６図の破線面９ｆｔ’、−ｔ′、の様に曲線のレベル
が低くなる。

この様にフィルム上の画像を１次元の光センサで読み取
るため、フィルムＦ上の画像を読む位置により、カウン
タ値の最大値は異なる。しかしながらフィルム上の画像
が異なっても、焦点調整用レンズＦＣの移動付蓋がＪＰ
点となるとカウンタにのカウント値は、常に、極大点（
ピーク点）となるので、ＣＰＵｔｌｊ、極大点（ピーク
点）を検知すれば、ジャストピント点ＪＰを検知するこ
とが出来る。

第７図にシステムコントローラＳＣのオートフォーカス
動作のシーテンスフローチャートを示す。

第７図において、オートフォーカス動作の開始に際し、
まず、ステ、プＳ１でレンズＦＣを移動するためのパル
スモータを設定位置にセットする。

即ち、焦点調整用のレンズＰＣを予じめ設定された基準
位置に位置せしめる。次に、ステ、プＳ２において、Ｃ
ＯＤ副走査用のモータＭを原点より移動開始するととも
に、ＣＣＤの主走査読取りを実行する。

そして、ステップＳ３で、カウンタＫにおける１ライン
走査毎のカウント値が所定数以上となる点を探す。即ち
、フィルムＦ上のオートフォーカス検出に適した画像ラ
インを検出するもので、カウント値が所定数以上となっ
た位置があれば、ステ、プＳ４に進みその点で副走査を
停止すべくモータＭを不作動とする。これにより、オー
トフォーカス検出に適した位置をＣＣＤセンサが読取り
可能となる。

次にステップＳ５でレンズＦＣ移動用のパルスモータを
駆動し、レンズＦＣを始点ＳＰにセットする。そして、
ステ、プＳ６でＣＣＤセンサの主走査を行なう。尚この
ときはＣＣＤセンサの副走査移動は行なわない。ＣＣＤ
センサの一ラインの主走査毎にカウンタにのカウント値
（焦点情報の数）を取込み丙蔵メモリに格納する。尚１
このとき、パルスモータのステ、プ数も一諸に記憶する
。

そして、ステ、プＳ７でレンズＦＣが終点ＥＰにあるか
否かを判断する。終点ＢＰに達していなければステ、プ
Ｓ８に進み、レンズＦＣ移動用のパルスモータを１ステ
ップ動作し、レンズを始点から終点の方向へ１ステツプ
移動せしめる。そして、再びステ、ブＳ６においてＣＣ
Ｄセンサを主走査せしめ、焦点情報をカウントしメモリ
に記憶する。

これを、レンズＦＣが終点ＥＰに達する迄繰返し行なう
と、レンズＦＣが始点から終点迄移動する各ステップに
おける複数回の主走査の夫々におけるカウンタにのカウ
ント値がメモリに記憶される。

レンズＦＣが終点進達したならば、ステ、ブＳ９に進み
、メモリに主走査毎に記憶されているカウント値の最大
値を探し、また、その最大値に対応したパルスモータの
ステップ数を認識する。

そして、認識したステップ数の位置にレンズＦＣを移動
すべく、パルスモータを駆動する。これにより、レンズ
ＦＣはジャストピント位置にセットされることになる。

第８図は、焦点検知用光センサ及び画像読み取り用の光
センサに２次元の光検知センサ（（’　Ｃ，Ｄ−２）を
用いた例である。焦点調節の原理は、前述の一次元（列
状）光センサーを用いた例と同じであるが、この方式の
場合は、画像を読み取る場合、及び焦点を検知する場合
において、副走査及び主走査を電子的（各素子を電子的
に切替る）に行なえるため、第２図の如く副走査モータ
により、機械的に走査しないでも良くなる。

この場合の焦点検知動作も、２次元センサＣＣＤ−２の
全面あるいは、特定の領域部分を読みこみ、そのエッチ
の数を計数することにより、焦点の状態を検知すること
が出来る。

なお、本実施例の場合、−次元光検知センサ（ラインセ
ンサ）には、５０００素子のものを使用し、２次元セン
サのものは５０１０素子×５００素子のものを使用した
。

尚、本実施例ではマイクロフィルムの読取り装置を例に
説明したが、通常の３５ｍｍフィルムの読取り装置にも
適用可能なことは言う迄もない。また、フォーカス合せ
を人手によらず可能となるので、ピント合せのためにモ
ニタ用のスクリーンを設ける必要もなくなる。

また、フィルム画像の読取りの他、本、書類等をその反
射光により読取る方式の画像読取りのオートフォーカス
としても適用可能である。

また、−次元光センサ及び２次元光センサーでも使用す
ることが出来るので、撮像管、特にビデオカメラにも応
用することが出来、かつ、ビデオカメラに応用した時は
、別に焦点検知用のセンサを設けることなく、供用する
ことが可能なので、既製のカメラにも応用することが出
来る。

〔効果〕

以上の様に光検知センサよりの出力信号を所定のしきい
値により２値化し、その変換信号の工。

ヂをカウントするという簡単な構成で焦点の状態を検知
することが出来るので、スクリーン上で、焦点を手動に
て、調整する必要もなくなり、マイクロフィルム上の画
像を光デイスクファイル装置などに自動的に変換記録だ
せる装置などにおいても、人１間の眼に依存しないです
むため、自動化を行なえる様になるだけでなく、フォー
カスの精度を上げることが出来る様になった。

また、本発明は、焦点検出素子と画像読み取り系との光
検知センサとを供用することにより、焦点合せ時と画像
読み取り時とでは、光路長の誤差がまりたくなくなり、
非常に高精度のオートフォーカスを提供することが可能
となりた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ト）は従来のマイクロフィルム読取り装置の構
成を示す図、第１図０は従来のカメラに用いられている
オートフォーカス機構を示す図、第２図は本発明による
マイクロフィルム読取り装置の構成例を示す図、第３図
はマイクロフィルムの画像を示す図、第４図、第５図は
センサの出力状態を示す図、第６図はカウント値の分布
を示す図、第７図はシステムコントローラの制御手順を
示すフローチャート図、第８図は本発明の他の実施例の
構成を示す図であり、Ｐは光源、ＦＣは焦点調整レンズ
、Ｆはマイクロフィルム、ＣＣＤは一次元センサ、ＣＯ
Ｍはコンパレータ、Ｋはカウンタ１ＳＣはシステムコン
トローラである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）列状又は面状に配列された複数の受光素子からな
   るセンサと、上記センサに画像を投影する光学手段と、
   上記センサの出力の変化点をカウントするカウント手段
   と、上記カウント手段のカウント値に基づき上記光学手
   段の焦点を調整する調整手段とを有することを特徴とす
   るオートフォーカス装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、上記センサ
   にて投影された画像を読取ることを特徴とするオートフ
   ォーカス装置。
3. （３）特許請求の範囲第（１）項において、上記光学手
   段は画像の記録されたフィルムの画像を上記センサに投
   影することを特徴とするオートフォーカス装置。