JPS63135909A - 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】 （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
。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）、シ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。

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、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ｌＯ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１ｏ
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ｌＯ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っまみ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
ＣＤ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６
６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４
４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
Ｏに初期化した後（ステップ１１４）走査に追従してそ
の出力信号Ｖを順次読込む（ステップ１１６）。ＣＰＵ
７２は次に隣接する画素の出力信号ｖｎとＶｎ−１との
差の絶対値りを求めると共に、出力信号■ｎによる面積
Ｓの微小増加分　とを求める（ステップ１１８）。すな
わち、 ｈ＝　　ｌ　Ｖｎ　　　Ｖｎ−＋　　１」＝Δｙ　Ｘ　
Ｖ　ｎ 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はまたこれらり、Ｊを前記り、Ｓに加算して
、この加算結果を新たにり、Ｓと置き換え（ステップ１
２０）、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＝Ｌ２／５ 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くステップ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１
２８）、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０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Δχずつ移動し、この複雑度ｅ
の増加率がＯ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“山登り法パが用いられ
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）、一度合範囲に亘っ
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りおよび面積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精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１３
６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が黒へりの
領域に近い所定レベルＶＯ以上である時のみ（Ｖｎ　−
Ｖｏ　）を新たにｖｎと置きかえて以下のステップ１１
８以降の動作に進み、Ｖｏ以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、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） 本発明の第１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。

また第２の発明によれば１画像に黒ベタや白ベタの領域
が含まれていても、この黒ベタや白へりの領域を除く領
域だけを選んで複雑度を求めるので、高精度な合焦判別
が可能となる。

【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。 ■・・・出力信号、 Ｌ・・・全長、 Ｓ・・・面積、 ｅ・・・複雑度。 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 Δ＾ 第４図 第５図 （Ａ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （２）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し、この積算値を前記出力信号の全
   長とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   オートフォーカス方法。
3. （３）出力信号の隣接する極大値と極少値の差の絶対値
   を積算し、この積算値を前記出力信号の全長とすること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のオートフォー
   カス方法。
4. （４）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。