JPS641765B2 - - Google Patents
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- JPS641765B2 JPS641765B2 JP15864478A JP15864478A JPS641765B2 JP S641765 B2 JPS641765 B2 JP S641765B2 JP 15864478 A JP15864478 A JP 15864478A JP 15864478 A JP15864478 A JP 15864478A JP S641765 B2 JPS641765 B2 JP S641765B2
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- image
- output
- outputs
- circuit
- focus position
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- Expired
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は，光学装置における自動焦点調節装置
に関するもので，特に，光学顕微鏡における自動
焦点調節に適用される。
に関するもので，特に，光学顕微鏡における自動
焦点調節に適用される。
光学装置における自動焦点調節，特に光学顕微
鏡の場合，標本物体と対物レンズ間の距離を測定
するか，又は，画像のもつている空間周波数の高
周波成分の大小でもつて，焦点調節における合焦
点位置を検出している。特に，高倍率の顕微鏡に
対しては，画像のもつている空間周波数高周波成
分の大小比較によつているものが多い。
鏡の場合，標本物体と対物レンズ間の距離を測定
するか，又は，画像のもつている空間周波数の高
周波成分の大小でもつて，焦点調節における合焦
点位置を検出している。特に，高倍率の顕微鏡に
対しては，画像のもつている空間周波数高周波成
分の大小比較によつているものが多い。
画像の空間周波数成分を用いる方法は，高い周
波数成分を用いると，合焦点位置からずれた時の
検出感度は大きいが，焦点位置引込み範囲がせま
い。すなわち，大きく合焦点位置からずれると，
検出感度がなくなつてしまう。一方，低い周波数
成分だけでは，逆に，大きく合焦点位置からずれ
ても，検出感度があるが，合焦点位置付近では，
感度の傾斜がゆるやかで合焦点位置が正確に求ま
らない。また，広帯域にすると，高周波成分のた
めに，焦点位置引込み範囲が同じく狭い。
波数成分を用いると，合焦点位置からずれた時の
検出感度は大きいが，焦点位置引込み範囲がせま
い。すなわち，大きく合焦点位置からずれると，
検出感度がなくなつてしまう。一方，低い周波数
成分だけでは，逆に，大きく合焦点位置からずれ
ても，検出感度があるが，合焦点位置付近では，
感度の傾斜がゆるやかで合焦点位置が正確に求ま
らない。また，広帯域にすると，高周波成分のた
めに，焦点位置引込み範囲が同じく狭い。
本発明の目的は，上述したように焦点位置検出
感度が，大きく合焦点位置からずれている場合に
を十分あり，かつ合焦点位置近傍では，感度の変
化具合いが急峻な特性をもつ合焦点位置検出装置
を提供するものである。
感度が，大きく合焦点位置からずれている場合に
を十分あり，かつ合焦点位置近傍では，感度の変
化具合いが急峻な特性をもつ合焦点位置検出装置
を提供するものである。
以下，本発明を図面を用いて説明する。
第１図ａは，本発明の構成を示したものであ
る。図において，１は画像変換装置で，光学像を
電気信号に変換する。変換装置としての具体例
は，TV用撮像装置，固体一次元イメージセン
サ，フライングスポツトスキヤナー等がある。２
は，微分回路で画像信号のコントラストの変化の
大きい部分を強調する。微分回路は，一種の高域
通過フイルターで，画像のもつている高周波成分
を取りだしている。３及び８は，帯域通過フイル
ター，４及び９は絶対値回路，５および１０は可
変抵抗器，６はアナログ加算器，７は積分回路で
ある。帯域通過フイルタ３の帯域は第１図ｂの１
で示したように，微分回路２の出力の比較的低い
周波成分だけを取り出し，帯域通過フイルタ８の
帯域は第１図ｂの２で示したように帯域通過フイ
ルタ３の通過帯域から離れた高周波帯域であり，
微分回路２の出力の高い周波成分を取り出す。帯
域通過フイルタ３，８の出力は，絶対値回路，可
変抵抗器をへて加算され，積分器７で積分され
る。積分器は画像変換装置１の１回分走査期間絶
対値回路出力信号を積分し続け，走査終了時に最
大値に達する。次の走査開始前にこの積分器は十
分放電されているとする。以下，積分器出力は，
上記走査終了時の積分器出力最大値を意味するこ
とにする。もとの画像が合焦点位置からずれるに
従がい，画像の高周波成分が減少し，そのため微
分回路出力，絶対値回路出力も減少し，この積分
器７の最大値出力は次第に減少する。第２図ａ
に，帯域通過フイルタ３，８の効果を示した。図
において１は，帯域通過フイルタ３によるもの
で，横軸は対物レンズが合焦点位置からどの程度
ずれたかその距離を，縦軸は積分器出力を示し
た。この場合，画像の比較的低い周波数成分を取
り出すため，この曲線の半値幅は広く，合焦点位
置付近では変化具合いはゆるやかである。一方，
帯域通過フイルタ８による積分出力変化を第２図
ａの２に示した。この場合，帯域通過フイルタ３
の通過帯域から離れた画像の高周波成分を取り出
すため，焦点ボケのため急激に積分出力が小さく
なる。よつて，半値幅は狭まく，合焦点位置近傍
での変化も大きい。これら，特性の異なる２つの
効果を用い，合焦点位置近傍での変化を急峻に，
周辺では，半値幅の広い特性と同程度になるよう
に，重みを付けて加算する。すなわち，低周波成
分による広い半値幅特性のものに，高周波成分に
よる狭い半値幅特性のものを徐々に加算し，合焦
点位置近傍の特性が，目標としている急峻になる
まで重みを変化させる。その結果第２図ｂのよう
な総合特性を得ることが可能である。重み付け
は，第１図の可変抵抗器５，１０にて行ない，加
算はアナログ加算器６で実行する。この場合の，
積分出力特性は，合焦点位置付近では，帯域通過
フイルタ８の影響が大きく，傾斜が急になり，十
分合焦点位置から離れた点では，帯域通過フイル
タ３の影響が大きく，半値幅を広くしている。自
動焦点調節では，積分器７の出力が与えられた画
像に対して最大になるように，対物レンズを調節
する。これには，対物レンズ等を上下に動かし，
山昇り法によつて最大値をさがす方法が従来良く
用いられている。具体的には，対物レンズ，また
は，等価的に，顕微鏡載物台等を上下させ，それ
ぞれの状態における画像を上記合焦点位置検出系
で信号処理し，上記積分器出力の大小比較し，積
分器出力の大きい状態の方が，合焦点位置に近い
ことを利用する。合焦点位置に近い方向へ，対物
レンズを移動させ，上記操作をくりかえす。移動
方向が反転する手前で，この操作を停止させる
と，その位置が合焦点位置で，第２図ｂ特性の頂
点におちつく。
る。図において，１は画像変換装置で，光学像を
電気信号に変換する。変換装置としての具体例
は，TV用撮像装置，固体一次元イメージセン
サ，フライングスポツトスキヤナー等がある。２
は，微分回路で画像信号のコントラストの変化の
大きい部分を強調する。微分回路は，一種の高域
通過フイルターで，画像のもつている高周波成分
を取りだしている。３及び８は，帯域通過フイル
ター，４及び９は絶対値回路，５および１０は可
変抵抗器，６はアナログ加算器，７は積分回路で
ある。帯域通過フイルタ３の帯域は第１図ｂの１
で示したように，微分回路２の出力の比較的低い
周波成分だけを取り出し，帯域通過フイルタ８の
帯域は第１図ｂの２で示したように帯域通過フイ
ルタ３の通過帯域から離れた高周波帯域であり，
微分回路２の出力の高い周波成分を取り出す。帯
域通過フイルタ３，８の出力は，絶対値回路，可
変抵抗器をへて加算され，積分器７で積分され
る。積分器は画像変換装置１の１回分走査期間絶
対値回路出力信号を積分し続け，走査終了時に最
大値に達する。次の走査開始前にこの積分器は十
分放電されているとする。以下，積分器出力は，
上記走査終了時の積分器出力最大値を意味するこ
とにする。もとの画像が合焦点位置からずれるに
従がい，画像の高周波成分が減少し，そのため微
分回路出力，絶対値回路出力も減少し，この積分
器７の最大値出力は次第に減少する。第２図ａ
に，帯域通過フイルタ３，８の効果を示した。図
において１は，帯域通過フイルタ３によるもの
で，横軸は対物レンズが合焦点位置からどの程度
ずれたかその距離を，縦軸は積分器出力を示し
た。この場合，画像の比較的低い周波数成分を取
り出すため，この曲線の半値幅は広く，合焦点位
置付近では変化具合いはゆるやかである。一方，
帯域通過フイルタ８による積分出力変化を第２図
ａの２に示した。この場合，帯域通過フイルタ３
の通過帯域から離れた画像の高周波成分を取り出
すため，焦点ボケのため急激に積分出力が小さく
なる。よつて，半値幅は狭まく，合焦点位置近傍
での変化も大きい。これら，特性の異なる２つの
効果を用い，合焦点位置近傍での変化を急峻に，
周辺では，半値幅の広い特性と同程度になるよう
に，重みを付けて加算する。すなわち，低周波成
分による広い半値幅特性のものに，高周波成分に
よる狭い半値幅特性のものを徐々に加算し，合焦
点位置近傍の特性が，目標としている急峻になる
まで重みを変化させる。その結果第２図ｂのよう
な総合特性を得ることが可能である。重み付け
は，第１図の可変抵抗器５，１０にて行ない，加
算はアナログ加算器６で実行する。この場合の，
積分出力特性は，合焦点位置付近では，帯域通過
フイルタ８の影響が大きく，傾斜が急になり，十
分合焦点位置から離れた点では，帯域通過フイル
タ３の影響が大きく，半値幅を広くしている。自
動焦点調節では，積分器７の出力が与えられた画
像に対して最大になるように，対物レンズを調節
する。これには，対物レンズ等を上下に動かし，
山昇り法によつて最大値をさがす方法が従来良く
用いられている。具体的には，対物レンズ，また
は，等価的に，顕微鏡載物台等を上下させ，それ
ぞれの状態における画像を上記合焦点位置検出系
で信号処理し，上記積分器出力の大小比較し，積
分器出力の大きい状態の方が，合焦点位置に近い
ことを利用する。合焦点位置に近い方向へ，対物
レンズを移動させ，上記操作をくりかえす。移動
方向が反転する手前で，この操作を停止させる
と，その位置が合焦点位置で，第２図ｂ特性の頂
点におちつく。
もう一つの実施例を第３図に示す。図において
第１図と同一符号は，同一又は均等部分を示し，
１１は絶対値回路，１２，１３はスライス増幅回
路である。微分回路２の出力は，画像のコントラ
ストが大きく，かつ濃度の変化が急峻な程、つま
りは画像の空間周波数の高い部分ほど、波高値が
高く鋭いピーク状の波形が現われる。したがつて
微分回路２の出力の絶対値を取り、その出力のあ
るレベル以下をスライス増巾器で切り落すと、微
分出力がそのレベルを越えるだけの空間周波数成
分を抽出したことになる。また、画像が合焦点位
置に近い程，コントラストが大きくなり、画像中
に高い空間周波数の部分が多くなる。したがつて
この微分回路２の出力の絶対値を絶対値回路１１
で取り，適当なレベル（低レベル）以下をスライ
ス増幅回路１２で切落とし積分すると，第１図と
同様に，積分出力ある比較的低い空間周波数成分
の積分値と同じになるので焦点位置のズレに対し
て、第２図ａの１の形になる。一方，スライス増
幅回路１３において，スライスレベルを高くと
り，高空間周波数の部分に対応する鋭いピーク状
の微分器出力の部分のみだけを取りだすと，積分
出力における焦点位置のズレの影響は，第２図ａ
の２のように，半値幅が狭くなる。よつて，これ
ら２つのスライスレベルを前実施例の重み付けと
同じ方法で設定することにより，第１図の場合と
同じように，合焦点位置検出特性を改善すること
ができる。
第１図と同一符号は，同一又は均等部分を示し，
１１は絶対値回路，１２，１３はスライス増幅回
路である。微分回路２の出力は，画像のコントラ
ストが大きく，かつ濃度の変化が急峻な程、つま
りは画像の空間周波数の高い部分ほど、波高値が
高く鋭いピーク状の波形が現われる。したがつて
微分回路２の出力の絶対値を取り、その出力のあ
るレベル以下をスライス増巾器で切り落すと、微
分出力がそのレベルを越えるだけの空間周波数成
分を抽出したことになる。また、画像が合焦点位
置に近い程，コントラストが大きくなり、画像中
に高い空間周波数の部分が多くなる。したがつて
この微分回路２の出力の絶対値を絶対値回路１１
で取り，適当なレベル（低レベル）以下をスライ
ス増幅回路１２で切落とし積分すると，第１図と
同様に，積分出力ある比較的低い空間周波数成分
の積分値と同じになるので焦点位置のズレに対し
て、第２図ａの１の形になる。一方，スライス増
幅回路１３において，スライスレベルを高くと
り，高空間周波数の部分に対応する鋭いピーク状
の微分器出力の部分のみだけを取りだすと，積分
出力における焦点位置のズレの影響は，第２図ａ
の２のように，半値幅が狭くなる。よつて，これ
ら２つのスライスレベルを前実施例の重み付けと
同じ方法で設定することにより，第１図の場合と
同じように，合焦点位置検出特性を改善すること
ができる。
これまでの説明では，互いに通過帯域の離れた
２つの周波数成分抽出特性をもつ回路系を２系統
もつことで説明したが，一般に２系統以上もつ場
合に拡張することができる。
２つの周波数成分抽出特性をもつ回路系を２系統
もつことで説明したが，一般に２系統以上もつ場
合に拡張することができる。
以上述べてきたように，光学系における合焦点
検出回路において，回路系中に２つの互いに離れ
た帯域の空間周波数成分をそれぞれ抽出する抽出
手段を設け、これらの出力を加算することによ
り，合焦点検出感度を，合焦点位置近傍で急峻
で，かつ，合焦点位置から十分離れた位置でも十
分検出感度があるように特性改善することが可能
である。これにより，焦点調節引込み範囲を広く
し，かつ，焦点調節精度を大きく改善できる。
検出回路において，回路系中に２つの互いに離れ
た帯域の空間周波数成分をそれぞれ抽出する抽出
手段を設け、これらの出力を加算することによ
り，合焦点検出感度を，合焦点位置近傍で急峻
で，かつ，合焦点位置から十分離れた位置でも十
分検出感度があるように特性改善することが可能
である。これにより，焦点調節引込み範囲を広く
し，かつ，焦点調節精度を大きく改善できる。
第１図ａ及び第１図ｂは、本発明における一実
施例の構成を示す図、第２図ａ及び第２図ｂは、
合焦点位置検出特性の改善を説明する検出感度曲
線例、第３図は本発明における他の実施例の構成
を示す図、である。
施例の構成を示す図、第２図ａ及び第２図ｂは、
合焦点位置検出特性の改善を説明する検出感度曲
線例、第３図は本発明における他の実施例の構成
を示す図、である。
Claims (1)
- １ 焦点合せ手段を有する光学系にて結像した画
像を走査して電気信号に変換する画像変換手段
と、上記電気信号を入力して上記画像の第１の周
波数領域の空間周波数成分のみを抽出する第１の
抽出手段と、上記電気信号を入力して上記第１の
周波数領域と離れた第２の周波数領域の空間周波
数成分のみを抽出する第２の抽出手段と、上記第
１、第２の抽出手段の出力にそれぞれ所定の重み
付けをする第１、第２の出力調整手段と、該第
１、第２の出力調整手段の出力を加算する加算手
段と画像の走査中の上記加算手段の出力を積分す
る積分回路と、前記光学系の焦点位置を変更して
上記走査及び積分の操作をくり返えし、前記積分
回路の出力の比較により合焦点位置を検出する手
段とを有する合焦点位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15864478A JPS5587114A (en) | 1978-12-25 | 1978-12-25 | Focus position detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15864478A JPS5587114A (en) | 1978-12-25 | 1978-12-25 | Focus position detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5587114A JPS5587114A (en) | 1980-07-01 |
| JPS641765B2 true JPS641765B2 (ja) | 1989-01-12 |
Family
ID=15676203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15864478A Granted JPS5587114A (en) | 1978-12-25 | 1978-12-25 | Focus position detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5587114A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH052063Y2 (ja) * | 1988-03-12 | 1993-01-19 | ||
| JPH0534297A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-09 | Bridgestone Corp | 浸透探傷検査装置 |
| JPH0522050Y2 (ja) * | 1988-02-12 | 1993-06-07 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57158819A (en) * | 1981-03-27 | 1982-09-30 | Olympus Optical Co Ltd | Method for focusing detection |
| JPS57158820A (en) * | 1981-03-27 | 1982-09-30 | Olympus Optical Co Ltd | Method for focusing detection |
| DE69221929T2 (de) * | 1991-05-02 | 1998-02-19 | Canon Kk | Automatische Fokussierungsvorrichtung |
| US5475429A (en) * | 1991-07-25 | 1995-12-12 | Olympus Optical Co., Ltd. | In-focus sensing device for sensing an in-focus condition using a ratio of frequency components at different positions |
| JP4491722B2 (ja) * | 2004-08-26 | 2010-06-30 | 住友電気工業株式会社 | フィルムの検査装置 |
| JP4828571B2 (ja) * | 2008-05-13 | 2011-11-30 | 日本電信電話株式会社 | 光スイッチ制御方法および装置 |
-
1978
- 1978-12-25 JP JP15864478A patent/JPS5587114A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0522050Y2 (ja) * | 1988-02-12 | 1993-06-07 | ||
| JPH052063Y2 (ja) * | 1988-03-12 | 1993-01-19 | ||
| JPH0534297A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-09 | Bridgestone Corp | 浸透探傷検査装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5587114A (en) | 1980-07-01 |
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