JPS6380214A - 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
０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５６−１３２３１
３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
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。

（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、前記出力信号電圧の一定範囲内でこの微分ヒストグ
ラムが最大となる投影レンズの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
。

ここに一定範囲は、微分ヒストグラムの最大値付近の比
較的狭い幅に設定するのが望ましく、その極限として出
力信号電圧の一定値に対して微分値が最大になる投影レ
ンズの位置を合焦位置としてもよい。

（原理） 第４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５図のように
なる。すなわちこの第５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／ｄｔ　１）＝Ｓを示したも
のであり１例えば第５図Ａで、出力信号電圧Ｖがｖｌに
なる点ａｘｆの微分値ａ′〜ｆ′の絶対値の総和５ＩＳ
Ｉ＝Σ（ｌ　ｄｖ／ｄｔ　ｌ）　Ｖ＊ｖｌ＝ｌａｉ＋Ｉ
ｂ’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４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４図Ｂに示す曲線は振
幅が増大し、また第５図の微分ヒストグラムの最大値は
大きくなる。この第５図でα、β、γの順に非合焦の度
合が大きくなる。

従って、この第５図から明らかなように、投影レンズの
位置を変化させた時の微分ヒストグラムの最大値をフォ
ーカス信号Ｆ（α）、Ｆ（β　）、Ｆ（γ）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
位置を求めればそこが合焦位置となる。

しかしこの場合には投影レンズの各位置における微分ヒ
ストグラムの最大値（フォーカス信号）だけでなく、フ
ォーカス信号の最大値も演算しなければならない、これ
ら最、大値の演算は”山のぼり法”、”半値幅法”、”
全スキャン法”など種々の方法が有るがいずれにしても
演算が複雑で時間がかかり、オートフォーカス動作が遅
くなる。

本発明は第５図に示すように投影レンズの位置を変化さ
せた際に微分ヒストグラムが互いに交わることがないと
いう性質を利用し、微分ヒストグラムの限られた一定範
囲内の様子のみに注目して合焦位置を求めるものである
。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例であるリーグプリン亀 りの全体概略図、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２０１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、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５Ｂ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７４
はＣＰＵ７２の制御プログラム等を記憶するＲＯＭ、７
６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５８
．８０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Ｚｏｏ）、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６６ρ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）０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。

まずＣＰＵ７２は投影レンズ２０をｘｌの位置に置く、
そして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（ｌｄｖ／ｄｔｌ）を同時に算出してＲＡ
Ｍ７６にＶと（ｌ　ｄｖ／ｄｔ　ｌ）を−組として順次
記憶する（ステップ１１６）、この微分値（ｌｄｖ／ｄ
ｔ　ｌ）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の一定範囲文内
において一定値・ｖｌに対する微分値（ｌｄｖ／ｄｔｌ
）の総和Ｓｔを算出しくステップ１２０）、この出力信
号電圧Ｖをこの一定範囲文内でｖ２、ｖ３・・・と変化
させた時の微分値の総和３２．５３・・・を求めてＲＡ
Ｍ７Ｂにレンズ位置Ｘと共に記憶する（ステップ１２２
）。

この動作は所定の投影レンズ位置ＸＩに対し第５図の一
定範囲文内で繰り返され（ステップ１２４）微分ヒスト
グラムが求めめられる。

ＣＰＵ７２は投影レンズ２０を所定量移動させて（ステ
ップ１２６）レンズ２０ｄ可動範囲内で上記の動作が終
了するまで前記と同様の動作を繰り返す（ステップ１２
８）、ＣＰＵ７２は次に投影レンズ２０の各位置に対し
て記憶された総和Ｓｌ、Ｓｚ・・・の最大値を求め、こ
の最大値Ｓ（Ｍａｘ）となる時の位置Ｘ（α）を求めこ
の位置を合焦位置とする（ステップ１３０）。

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ノ＼−トコビーが得られる。

以上の実施例では出力信号電圧Ｖの範囲党内で、投影レ
ンズ２０を移動させた時の総和Ｓとレンズ位置Ｘとの組
合せ（ｘ　、　Ｓ）をＲＡＭ７６に記憶し、Ｓの最大値
を求めたが、本発明はこれに限られるものではない０例
えば所定のレンズ位置Ｘでの微分ヒストグラムの面積（
ｆＳｄｘ）を範囲文について求め、この面積が最大とな
るレンズ位置を合焦としてもよい、また範囲立を最小と
する極限として一定の出力信号電圧ｖ１に対する微分ヒ
ストグラムＳを求めこの微分ヒストグラムＳが最大とな
るレンズ位置を合焦としてもよい。

また範囲文はレンズ位置変化ΔＸに対する微分ヒストグ
ラムの変化が十分に大きくなる範囲に決定するのが望ま
しい。

第６図はこの範囲文を決定する種々の方法の説明図であ
る。同図（Ａ）は、ラインセンサ５６の出力信号電圧Ｖ
の最大値と最小値の算術平均ｖ１の前後出立／２とする
ものである。

同図（Ｂ）は、最初のレンズ位置ＸＩに対する微分ヒス
トグラムの総和Ｓが最大となる出力信号電圧ｖ１を求め
、この前後　１／２とするものである。

同図（Ｃ）は、出力信号電圧Ｖを一走査に亘って積分し
、その時の平均面積となる電圧Ｖ！を求めてその前後出
立／２とするものである。

同図（Ｄ）は、出力信号電圧Ｖの極大値と極小値と算術
平均電圧ｖ１の前後出立／２とするものである。

また同図（Ｅ）は前記第３図のステップ１０２で説明し
たようにラインセンサ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検出し、この電圧Ｖ
Ｑに一定値を加算した電圧をｖｌとしくネガフィルムの
場合）、またはこの電圧ｖ（１から一定値を減算した電
圧ｖｌとして（ポジフィルムの場合）、その前後出立／
２とするものである。

これらのように範囲文の決定方法は種々可能であり１画
像の特徴などに応じて適宜の方法を選択すればよい。

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、ＭＯ５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の微
分ヒストグラムを求め、出力信号電圧の一定範囲内でこ
の微分ヒストグラムが最大となる投影レンズ位置を合焦
とするものであるから、光学系が簡単である。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５図は微分ヒストグラム図、また第
６図は範囲文の種々の決定方法を説明するための図であ
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 １＾ 第４図 第５図 ｒＡ） ！ （Ｄ）（Ｅ） 手続補正書彷式） ％式％ １、事件の表示 昭和６１年特許願第１５１４２５号 ２、発明の名称 オートフォーカス方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 所在地　神奈川県南足柄市中沼２１０番地名称　（５２
０）富士写真フィルム株式会社代表者　　大　西　賞 ４、代理人

Claims (2)

【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、前記出力信号電圧の
   一定範囲内でこの微分ヒストグラムが最大となる投影レ
   ンズの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）前記出力信号電圧の一定値に対する前記微分ヒス
   トグラムが最大となる投影レンズ位置を合焦位置とする
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のオートフ
   ォーカス方法。