JPS62283307A - オ−トフオ−カス方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、ＣＯＤ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） ＣＯＤ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
９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電圧から画像
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
、従来は出力信号電圧を微分して、出力信号電圧の鮮鋭
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散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
に検出されることになり、信頼性が悪いという問題もあ
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、信頼性が高い
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電
圧を用いて、投影レンズを合焦位置に制御するオートフ
ォーカス装置において、前記イメージセンサの出力信号
電圧に対するこの出力信号電圧の微分ヒストグラムを求
め、この微分ヒストグラムの最大値をフォーカス信号と
し、このフォーカス信号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。

（原理） 第５図ＡはＣＯＤラインセンサなどのイメージセンサで
画像を読取らせた時の出力信号電圧Ｖの変化を時間ｔに
対して示す図、同図Ｂはその時間微分（ｄ　ｖ　／　ｄ
　ｔ　）を示す図である。これらの図から“出力信号電
圧Ｖに対する微分ヒストグラムを求めると第６図のよう
になる。すなわちこの第６図は成る出力信号電圧Ｖに対
する出力信号電圧の時間微分（ｄｖ／ｄｔ）の絶対値の
総和Σ（ｌ　ｄｖ／ｄｔ　１）＝Ｓを示したもノテあり
、例えば第４図Ａで、出力信号電圧Ｖがｖｌになる点ａ
−ｆの微分値ａ′〜ｆ′の絶対値の総和５Ｓｌ＝Σ（ｌ
　ｄ　ｖ／　ｄ　ｔ　ｌ）　ｖ−ｖｌ＝ｌａ’ｌ＋Ｉｂ
’ｌ＋・＋ｌｆ’１ を出力信号電圧Ｖに対して逐次算出して示したものであ
る。

一般に画像の非合焦の度合が大きいほど、換言すればコ
ントラストが小さいほど第５図Ａの出力信号電圧の振幅
は小さくなりなだらかな曲線となる。反対に合焦点に接
近するほど振幅は増加し急峻な山と谷を持つ曲線となる
。従って合焦点に接近するほど第５図Ｂに示す曲線は振
幅が増大し、また第６図の微分ヒストグラムの最大値は
大きくなる。この第６図ではα、β、γの順に非合焦の
度合が大きくなる。

本発明はこの第６図の微分ヒストグラムの最大値をフォ
ーカス信号Ｆとして求め、このフォーカス信号Ｆが最大
となる時の投影レンズの位置を合焦とするものである。

（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図は投影レン
ズ位置χに対するフォーカス信号Ｆ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
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２
８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＆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Ｃ
ＯＤ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Ａの出力信号電圧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ＣＰＵ７２に入力される。　第２図で７
４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５
８．６０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６６の出力信号電圧Ｖはインター
フェース７０を介してＣＰＵ７２に読込まれ、ＣＰＵ７
２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）光量を変更しくステップ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
ンセンナ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はラインセンサ５６の走査に追従してその出
力信号電圧Ｖを順次読込み（ステップ１１４）、その時
間微分の絶対値（ｌｄｖ／ｄｔｌ）を同時に算出し−（
ＲＡＭ７６にＶと（１ｄｖ／ｄｔｌ）を−組として順次
記憶する（ステップ１１６）、この微分値（ｌ　ｄｖ／
ｄｔ　Ｉ）は順次読込む出力信号電圧Ｖの差分として求
めることができる。モして一走査が終了すると（ステッ
プ１１８）、ＣＰＵ７２は出力信号電圧Ｖの一定値ｖ１
に対する微分値（Ｉｄｖ／ｄｔｌ）の総和Ｓｌを算出し
くステップ１２０）、さらにこの出力信号電圧Ｖをｖ２
．ｖ３・・・と変化させた時の微分値の総和Ｓ２．Ｓ３
・・・を求めて（ステップ１２１）ＲＡＭ７６に順次記
憶する。この動作は第６図の微分ヒストグラムを求める
ことに対応する。次にＣＰＵ７２はこのｓｌ、ｓ２・・
・の最大値Ｓ　（ＭＡＸ）を求メ（ステー／プ１２２）
、これをこの時の投影レンズ２０の位置Ｘ（α）におけ
るフォーカス信号Ｆ（α）として記憶する（ステップ１
２４）。

ＣＰＵ７２は投影レンズ２０を所定量移動させて前記と
同様の動作を繰り返しくステップ１２６）、フォーカス
信号Ｆ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１３
０）。

このフォーカス信号Ｆ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０例えば、フォーカス信号Ｆ
が増加する方向に投影レンズ２０を所定量ずつ移動し、
このフォーカス信号の増加率がＯとなることから、フォ
ーカス信号Ｆが最大となる投影レンズ２０の位置を検出
する°゛山登法”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、その時のフォー
カス信号Ｆ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、フォーカス信号Ｆが最大となる位置を求めて
もよい（全スキ；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。

この実施例では全ての演算をＣＰＵ７２でデジタル処理
したのでハード構成を非常に簡単にすることができる。

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、ＭＯ３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電圧
の微分ヒストグラムを求め、このヒストグラムの最大値
をフォーカス信号としてこのフォーカス信号が最大とな
るように投影レンズの位置を制御するものであるから、
光学系が簡単である。またヒストグラムは微分値の総和
を求めることであり、これは一種の積分演算に等価であ
るから、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。

【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グプリンタの全体
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図は投影レンズ位置に対するフォーカス信号Ｆの変
化を示す図、第５図は原理を説明するためのイメージセ
ンサの出力信号電圧およびその微分値を示す図、また第
６図は微分ヒストグラム図である。 １０・・・原画、 ２０・・・投影レンズ、 ５６・・・−次元固体イメージセンサ。 特許出願人　富士写真フィルム株式会社代　理　人　弁
理士　山　１）文　雄 第１図 Ａ 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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電圧を用いて、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出力信号電圧に対するこの出力信
   号電圧の微分ヒストグラムを求め、この微分ヒストグラ
   ムの最大値をフォーカス信号とし、このフォーカス信号
   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。