JPS6370816A - 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、ＣＣＤ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） ＣＣＤ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。

しかし原画の少くとも一部が透明あるいは半透明であっ
て、この透明あるいは半透明の部分の裏面にほこりや傷
あるいは汚れが付いている場合には、この裏面のほこり
などに焦点を合わせるように動作を行うことがあり得る
。例えばリーグプリンタにおいては通常原画のフィルム
ベースがｔｏｏｐ程度ありこの原画の裏面に合焦すると
表面の画像がぼけるという問題が生じる。

また投影レンズには像面湾曲による収差があるため、こ
の投影レンズの光軸から外れた位置にある画素の出力信
号によるコントラスト信号が最大となって、この画素に
対してオートフォーカス動作を行った場合には、光軸上
の画像に対しては非合焦となる。すなわちこのコントラ
スト信号が最大となる画素に対する収差相当分だけ、光
軸上の画像に対してはレンズは合焦位置からずれる。こ
のため特に画像の周辺部にコントラスト最大となる領域
を含む場合には、焦点制御が不正確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、原
画の裏面にほこりや傷あるいは汚れがあっても、裏面に
焦点合わせすることなく常に正しく原画の表面に焦点を
合わせることを可能とする一方、投影レンズの像面湾曲
による収差の影響を除去し、画像の周辺部にコントラス
トが最大となる領域があっても、画像の中央付近に常に
正確に焦点を合わせ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Ｊ＆） 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複数の各領域
あるいは各画素位置に対する投影レンズの像面湾曲によ
る収差をメモリに予め記憶し、前記複数の領域毎にそれ
ぞれコントラスト信号が最大となる時の投影レンズ位置
と領域あるいは画素位置とを求め、これらの投影レンズ
位置のうち互いに接近しかつ最も多数を含む集合を求め
、この集合の中でコントラスト信号が最大となる投影レ
ンズ位置と領域あるいは画素位置を求め、この領域ある
いは画素位置に対する収差を前記メモリから読出してこ
のレンズ位置に加減算し、この加減算結果を前記投影レ
ンズの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） ラインセンサを複数（例えば４つ）の領域に分け、各領
域のコントラスト信号Ｃを投影レンズ位置χの変化に対
して求めれば、第５図Ａ１〜Ａ４に示すようになる。原
画表面の画像によるコントラスト信号ＣはＡ１．Ａ２．
Ａ４のようにその最大となる時の投影レンズ位置χはχ
Ｆに接近する。これに対し原画裏面のほこり、傷あるい
は汚れによるコントラスト信号ＣはＡのようになり、そ
の最大となる投影レンズ位置χはχＦから大きく離れた
位置χｆとなる０周位置χＦ、χｆの差は、原画のフィ
ルムベースの厚さに対応する。

本発明は前者の集合、すなわち最も多くの領域のコント
ラスト信号が最大となる投影レンズ位置を含みかつ互い
に接近した投影レンズ位置の集合のうちコントラスト信
号が最大となる領域または画素位置を求める。そしてこ
のコントラスト信号が最大となる領域あるいは画素位置
に対する像面湾曲収差をメモリから読出してこの投影レ
ンズ位置を補正するものである。

（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図は出力波形および像面湾曲収差を示す図、第
５図はコントラスト信号のレンズ位置に対する変化を示
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ＩＯ
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、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
対応して変イビ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
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４図の出力信号Ｖとする。なおこの図で横軸
ｎはイメージセンサ５６の走査方向の画素位置を示す。

このように信号処理された出力信号Ｖは帯域フィルタ６
８を通って第４図の出力Ｗとされる・７０は分配器、７
２　（７２ａ　〜７２　ｄ）はピークホール１回路であ
る。分配器７０はクロック６２のクロックパルスをカウ
ントし、ラインセンサ５６の全長を４つに分割して、−
それぞれの領域ＩＩ〜工４の帯域フィルタ６８の出力信
号Ｗをそれぞれのピークホールド回路７２ａ〜７２ｄに
順次送出する。このピークホールド回路７２は各領域毎
に出力信号Ｗの最大値を検出するものであり、この最大
値が各領域のコントラスト信号Ｃ（Ｃ，〜Ｃ４）となる
。

これらのコントラスト信号ＣはＡ／Ｄ変換器７４でデジ
タル信号に変換され、入力インターフェース７６を介し
てＣＰＵ７Ｂに入力される。

一方これらのコントラスト信号Ｃは遅延回路８０におい
て所定時間遅延されて第４図の遅延信号Ｃ′とされる。

コントラスト信号Ｃとこの遅延信号Ｃ′とは比較器８２
で比較され、ｃ＞ｃ　’の時にこの比較器８２はパルス
信号ｐを出力する。

一方ラインセンサ５６の走査位置はカウンタ８４によっ
て検出される。すなわちこのカウンタ８４はクロック６
２のクロックパルスを一走査毎に積算し、ラインセンサ
５６のどの画素が出力しているかを監視する。この積算
値は、前記比較器８２のパルス信号ｐに同期してラッチ
回路８６に読出され、さらにインターフェース７６を介
してＣＰＵ７８に読込まれる。すなわち前記ピークホー
ルド回路７２が出力するコントラスト信号Ｃが増加する
と、そのタイミングが比較器８２により検出され、その
時の画素が何番目の画素であるか（画素位置ｎ）がカウ
ンタ８４．ラッチ８６により検出される。この画素位Ｉ
ｉｎは結局各領域１１〜Ｉ４のコントラスト信号Ｃが最
大となる画素位置を示している。

第２図で８８はＲＯＭであり、投影レンズ２０および５
４の像面湾曲による収差や、ＣＰＵ７８の制御プログラ
ム等を記憶するメモリである。また９０はＲＡＭ、９２
は出力インターフェース、９４および９６はＤ／Ａ変換
器、９８．１００はそれぞれモータ５８．６０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）。

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出
力信号を選んでこれが所定値になるように光源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。

ＣＰＵ７ＢはまずＲＡＭ９０の内容を０に初期化した後
（ステップ１１４）、各ピークホールド回路７２の出力
であるコントラスト信号Ｃを読込む０分配器７０はライ
ンセンサ５６の走査がその全長の１／４進む度に帯域フ
ィルタ６８の出力Ｗを順番にピークホールド回路７２ａ
〜７２ｄに入力する。このピークホールド回路７２ａ〜
７２ｄはラインセンサ５６の４つの領域１１〜工４毎で
の帯域フィルタ６８の出力信号Ｗの最大値をコントラス
トＣＩ−ＣＡとして求める。またこの時コントラスト信
号Ｃが増加する時の画素位置ｎをラッチ８６からも同時
に読込む（ステップ１１６）。ＣＰＵ７Ｂはこのコント
ラスト信号Ｃｌ−Ｃ４を走査の信号に対応してＡ／Ｄ変
換器７４および入力インターフェース７６を介して読込
み、その時の投影レンズ２０の位置χおよび画素位置ｎ
と共にＲＡＭ９０に記憶する。すなわちＣ＋　　（ｘ、
ｎ）〜Ｃ４（χ、ｎ）として記憶する。

ＣＰＵ７８は次に投影レンズ２０を所定量Δχ移動させ
、投影レンズ２０の全移動範囲に亘って以上のステップ
１１６〜１１８の動作を繰り返す（ステップ１２０，１
２２）。

ＣＰＵ７８はこのＲＡＭ９０のデータに基づいて第５図
にＡ＋”Ａａで示すように、投影レンズ２０の位置χに
対するコントラスト信号Ｃの変化多 各領域１１〜工４毎に求める（ステップ１２４）、ＣＰ
Ｕ７８は各曲線ＡＩ　”Ａ４の最大値すなわち各領域ｌ
ｌ−Ｉ４のコントラスト信号Ｃの最大値を求め、この時
の投影レンズ２０の位置χ１〜χ４を各領域毎に求める
。ＣＰＵ７８はこれら各位置χｌ〜χ４のうち最も多数
の位置を含みかつ互いに接近した位置の集合を求める（
ステップ１２６）。この実施例ではχｌ、χ２、χ４が
この集合に含まれる。

ＣＰＵ７８はこの集合に含まれる曲線ＡＩ、Ａ２．Ａ４
の最大値が最大となるものＡ１を選び、その最大値Ｃ（
Ｍａｘ）とこの時のレンズ位置χ１および画素位置ｎＦ
をＲＡＭ９０から読出す（ステップ１２８）。

次にＣＰｔＪ７６はこの画素位置ｎＦに対する像面湾曲
による収差σをＲＯＭ８８から読出しくステップ１３０
）、χＦ＋σの演算を行ってこの演算結果を新たな投影
レンズ２０の合焦位置χＦとする（ステップ１３２）。

そして投影レンズ２０をこの位置χＦへ移動すれば（ス
テップ１３４）、画像の中央付近に合焦することになる
（ステップ１３６）。

この合焦状態でプリンタモードにすれば（ステップ１３
８）、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。

コントラスト信号は実施例のようにピークホールド回路
７２の出力として求めるだけでなく、帯域フィルタ６８
の出力Ｗの最大、最小をｗ　（Ｍ）　、　ｗ　（ｍ）と
して、（Ｗ　（Ｍ）　−ｗ　（ｍ）　）　／　（ｗ　（
Ｍ）　＋ｗ　（ｍ）　）をコントラスト信号として用い
てもよい、この場合は出力Ｗが最大となる画素位置ｎを
求めて像面湾曲による補正を行えばよい。

なおこの実施例ではＲＯＭ８８に記憶する像面湾曲収差
は、ラインセンサ５６の可動範囲全体に対するもので、
いわば３次元的なデータとする必要がある。しかしライ
ンセンサの中央を光軸上に置いた場合には、２次元的な
データでよいのは勿論である。

投影レンズ２０として倍率が異なる複数のレンズを交換
可能とした場合には、各レンズに対する像面湾曲収差を
ＲＯＭに記憶しておくことができる。この場合交換レン
ズ側にそれぞれの像面湾曲収差を記憶するＲＯＭを装着
し、レンズ装着時にそのＲＯＭがＣＰＵに接続されるよ
うに構成してもよい、さらに１つの投影レンズ２０を移
動することによって倍率を変更することも考えられるが
、この場合には倍率変更による像面湾曲収差の補正係数
を予めＲＯＭに記憶しておくことができる。

なおこの実施例ではラインセンサ５６は４つの領域に分
割したが本発明はもっと多数の領域に分割してもよい、
また各領域のコントラスト信号Ｃが最大となる画素位置
を求める代りに、このコントラスト信号Ｃが最大となる
領域を求め、ＲＯＭには各領域に対する像面湾曲収差を
メモリしておいて領域単位で収差の補正を行うようにし
てもよい。

（発明の効果） 本発明は以上のように、原画裏面のほこりなどによる合
焦位置が、原画表面の画像にょる合焦位置から大きくず
れる点に着眼し、イメージセンサを複数の領域に分けて
各領域毎の合焦位置のうち原画裏面による合焦位置を除
いた集合を求め、この集合に基づいて投影レンズの合焦
位置を決定するから、原画裏面にほこりや傷や汚れがあ
る領域を除いて合焦位置を決定することができる。また
投影レンズの像面湾曲による収差を予めメモリに記憶し
ておき、コントラスト信号から求めた投影レンズの合焦
位置をその時の画素位置あるいは領域に対応してこの収
差を補正するから、画像の周辺部によるコントラスト信
号に基づいて合焦動作を行っても、常に画像中央付近で
正確に焦点を合わせることが可能になる。

【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図は各部の出力波形および像面湾曲収差を示す図、
第５図はコントラスト信号のレンズ位置に対する変化を
示す図である。 ｌＯ・・・原画、２０．５４・・・投影レンズ、５６・
・・ラインセンサ、Ｖ・・・出力信号、Ｃ・・・コント
ラスト信号、 ９０・・・メモリとしてのＲＯＭ、 σ・・・像面湾曲収差。 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４図 第５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複数の各領域あるいは各画素位置
   に対する投影レンズの像面湾曲による収差をメモリに予
   め記憶し、前記複数の領域毎にそれぞれコントラスト信
   号が最大となる時の投影レンズ位置と領域あるいは画素
   位置とを求め、これらの投影レンズ位置のうち互いに接
   近しかつ最も多数を含む集合を求め、この集合の中でコ
   ントラスト信号が最大となる投影レンズ位置と領域ある
   いは画素位置を求め、この領域あるいは画素位置に対す
   る収差を前記メモリから読出してこのレンズ位置に加減
   算し、この加減算結果を前記投影レンズの合焦位置とす
   ることを特徴とするオートフォーカス方法。