JPS62283308A - 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の
出力信号電圧を用いて合焦判別すると共に、この出力信
号電圧により画像の白黒を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
。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ナ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黒レベ
ル画素と有効画素間の出力信号電圧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。

一方画像をイメージセンナで読み取り、この読み取った
信号を電気信号に変えて遠方へ送ったりプリンタに送っ
てハードコピーを得ることも考えられている。この場合
はイメージセンサの出力信号電圧を所定のしきい値と比
較して画像の白黒を判別する。従ってこのしきい値が不
適当であると、鮮明なハードコピーが得られなくなり解
像力が低下するという問題が生じる。

（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、信頼性が高い合
焦制御を可能とすると共に、鮮明で解像力の高い画像信
号が得られるしきい値を選定することが可能なオートフ
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と共に、
前記出力信号電圧をしきい値と比較して画像の白黒を判
別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一方、この時の出力信号
電圧を前記しきい値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（ｄ　ｖ　／　ｄ　ｔ　）の
絶対値の総和Σ（ｌ　ｄｖ／ｄｔｉ）＝Ｓを示したもの
であり、例えば第５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Ｓｌ、す
なわち ｓ＋＝Σ（Ｉ　ｄ　ｖ／　ｄ　ｔ　Ｉ）　ｖ−ｖ＋＝ｌ
ａ′ｌ＋ｌｂ’　ｌ＋・・−＋Ｉｆ′Ｉ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
近するほど出力信号電圧の振幅は増加し非合焦時には現
れなかった山や谷も現れてきて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。

また前記総和Ｓは、一定の出力信号電圧■が第５図Ａの
曲線と交わる回数が多い程増大するから、この総和Ｓが
最大となる時の出力信号電圧Ｖをしきい値とすれば求め
た画像信号の白黒変化回数が最大となる。従ってこのし
きい値より画像の白黒を判別した画像信号は、最も鮮明
で解像力の高い画像となる。

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と共に、この
時の出力信号電圧をしきい値として利用するものである
。

（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ｌＯ
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２０１１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。３０はＬＥＤ
プリンタであり、感光ドラム３２に対向するＬＥＤアレ
イ３４等を備える。このＬＥＤアレイ３４は感光ドラム
３２の軸方向に多数のＬＥＤ　（発光ダイオード）を配
列したものであり、後記制御装置４８から出力される画
像信号すにより各ＬＥＤが選択的に発光することにより
、感光ドラム３２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３６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、投診レンズ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により光軸とライン
センサ５６の画素配列方向（主走査方向）に直交する方
向すなわち副走査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はその主走査に同期してサーボモータ
によって副走査方向に送られる。ラインセンサ５６はそ
の主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、例えばラインセンサ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）を同時に算出してＲ
ＡＭ７６にＶと（Ｉ　ｄｖ／ｄｔ　ｌ）を−組として順
次記憶する（ステップ１１６）　、この微分値（Ｉｄｖ
／ｄｔｌ）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（ｌｄｖ／ｄｔｌ）の総和３１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（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Ｓｔ、Ｓ２・・
・の最大値Ｓ　（ＭＡＸ）を求め（ステー、ブ１２２）
、これをこの時の投影レンズ２０の位置χにおけるフォ
ーカス信号Ｆとして記憶する（ステップ１２４）。

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Ｆ（α）となる投影レンズ２０の位置を求
め（ステップ１２８）、この位置を合焦位置とする（ス
テップ１３０）。

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。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）、−産金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χ（α）
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）、制御装置４８はまずラインセンサ５６を副走査方
向のスタート位置で停止するようにモータ５８を制御す
る。そして前記オートフォーカス制御と同様にラインセ
ンサ５６を主走査しつつラインセンサ５６を副走査方向
に移動させる。この時の出力信号電圧■は前記フォーカ
ス信号Ｆが最大Ｆ（α）となる時の出力信号電圧Ｖ（α
）と比較され、原画１０がポジフィルムの場合にはＶ＞
Ｖ　（α）なら白、Ｖ＜Ｖ　（α）なら黒として画像信
号すがプリンタ３０のＬＥＤアレイ３４に送出される。

すなわち出力信号電圧Ｖ（α）が画像のしきい値として
用いられる。

ＬＥＤアレイ３４は感光ドラム３２の回転角度Ｏに同期
して点減し、感光ドラム３２に潜像を形成する。この潜
像がトナーにより可視像化され、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。

本実施例はＬＥＤプリンタ３０を備えるリーグプリンタ
に本発明を適用したちのでるが、本発明はこれに限られ
るものではない。例えば微分ヒストゲラムの最大値から
求められる出力信号電圧■（α）で二値化した画像信号
すをモデムなどを介して外部へ送出したりすることもで
きる。

（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し、またこのフォーカス信
号が最大となる時のイメージセンサの出力信号電圧を、
画像のしきい値として画像の白黒を判別するものである
から、光学系が簡単であると共に、最も鮮明で解像力の
高い画像を得ることができる。また微分ヒストグラムは
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、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としての。 ＣＣＤラインセンサ、 ■・・・出力信号電圧、 ■（α）・・・しきい値、 Ｆ・・・フォーカス信号。 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 〃

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
   焦位置に制御すると共に、前記出力信号電圧をしきい値
   と比較して画像の白黒を判別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一方、こ
   の時の出力信号電圧を前記しきい値とすることを特徴と
   するオートフォーカス方法。