KR100991551B1 - Focal point adjusting method in imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
피사체의 목표 위치(P)를 사이에 두고 전후에, 백색과 흑색으로 구획하여 형성되어 있는 촬상 모양을 구비한 제1, 제2의 테스트 차트(CH1, CH2)를 설정하고, 포커스 렌즈(3)를 광축(X) 방향으로 이동시키고, 제1, 제2의 테스트 차트(CH1, CH2)의 각각마다, 포커스 렌즈(3)의 이동량에 대응시켜, 촬상 소자(5)에 결상된 촬상 모양의 초점 평가치를 구하고, 제1의 테스트 차트(CH1)에 있어서의 초점 평가치와 제2의 테스트 차트(CH2)에 있어서의 초점 평가치가 일치하도록, 포커스 렌즈(3)의 위치를 설정한다.The first and second test charts CH1 and CH2 each having an imaging shape formed by dividing the target object P between the subjects into white and black before and after are set, and the focus lens 3 Is focused in the optical axis X direction, and the focus of the imaging shape formed in the imaging device 5 is made in correspondence with the movement amount of the focus lens 3 for each of the first and second test charts CH1 and CH2. The evaluation value is obtained and the position of the focus lens 3 is set so that the focus evaluation value in the first test chart CH1 and the focus evaluation value in the second test chart CH2 coincide with each other.
Description
본 발명은, 촬상 장치에 있어서, 예를 들면 CCD 등의 촬상 소자를 통해 얻어지는 화상 신호를 이용하여, 촬상 렌즈를 포커싱 위치에 설정하는 초점 조정 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a focus adjustment method in which an imaging lens is set at a focusing position by using an image signal obtained through an imaging device such as a CCD, for example.
종래, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 카메라 등의 촬상 장치(201)에 있어서, 촬상되는 화상 투영광의 콘트라스트를 검출하고, 그 콘트라스트가 최대가 되도록 촬상 광학계를 이동하여 초점 조정을 행하는 등산 방식을 이용한 초점 조정 방법이 알려져 있다.Conventionally, as shown in Fig. 1 (a), in an
촬상 장치(201)는, 촬상 렌즈(202)를 통해 피사체(203)상을 CCD 등의 촬상 소자(204)로 이끌어 전기 신호로 변환하고, 초점 검출부(205)에 있어서 콘트라스트를 검출하도록 구성되어 있다.The
등산 방식의 초점 조정 방법은, 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 촬상 렌즈(202) 및 촬상 소자(204) 등의 촬상 광학계가 피사체(203)에 대해서 포커싱점 위치에 있을 때는, 피사체(203)상이 최대의 콘트라스트가 되고, 디포커스(초점 어긋남)가 생기면 콘트라스트가 저하하므로, 콘트라스트 특성의 정점을 목표로 하도록 촬상 렌즈(202)의 위치를 조정하는 것이다. As shown in FIG. 1B, when the imaging optical system such as the
또, 초점을 조정할 때에는, 촬상된 피사체상의 MTF(Modulaion Transfer Function)를 계측하여 초점을 조정하는 방법이 알려져 있다. 자세하게는, 촬상 렌즈의 이동에 수반하는 MTF의 변화를 계측하고, 소정의 공간 주파수의 MTF가 최대가 되도록, 촬상 렌즈의 위치를 설정하는 초점 조정 방법이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 참조).In addition, when adjusting the focus, a method of adjusting the focus by measuring an MTF (Modulaion Transfer Function) on a photographed subject is known. In detail, there is a focus adjustment method that measures the change in the MTF accompanying the movement of the imaging lens and sets the position of the imaging lens so that the MTF of a predetermined spatial frequency is maximum (for example,
[특허 문헌 1:일본국 특허공개소62-284314호 공보][Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 62-284314]
[특허 문헌 2:일본국 특허공개2005-258360호 공보][Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-258360]
그러나, 종래와 같이 등산 방식에 의한 콘트라스트의 최대치나 MTF의 최대치를 구하는 초점 조정 방법에 의하면, 일반적으로, 광축 방향의 포커싱 위치를 사이에 두고 양측에 촬상 렌즈를 왕복 이동시켜 가장 콘트라스트가 양호한 위치를 검출해야 하기 때문에, 초점 조정을 위한 작업성을 해칠 우려가 있다(즉, 촬상 렌즈를 한 방향으로 이동시켜 조정하는 방법에 비교하면, 작업성을 해칠 우려가 있다). 또한, 디포커스량에 대한 콘트라스트 특성이나 MTF 특성이 피크점 근방에 있어서 평탄에 가까워서 피크점이 명확하게 나타나지 않는 경우에는, 촬상 렌즈의 포커싱 위치를 정밀도 좋게 조정하는 것이 곤란해질 우려도 있었다.However, according to the focus adjustment method for finding the maximum value of the contrast and the maximum value of the MTF by the climbing method as in the prior art, generally, the image pickup lens is reciprocated on both sides with the focusing position in the optical axis direction interposed therebetween to obtain the best contrast position. Since it is necessary to detect, there is a possibility that the workability for focus adjustment may be impaired (that is, the workability may be impaired as compared with the method of moving and adjusting the imaging lens in one direction). In addition, when the contrast characteristic and the MTF characteristic with respect to the defocus amount are close to the flatness near the peak point, and the peak point does not appear clearly, it may be difficult to precisely adjust the focusing position of the imaging lens.
그래서, 본 발명은, 촬상 장치에 있어서 광축 방향으로 촬상 렌즈를 이동시켜 포커싱 위치를 조정할 때에, 촬상된 콘트라스트 특성이나 MTF 특성에 있어서의 초점 평가치의 피크점이 불명료해도 정밀도 좋게 포커싱 위치를 조정할 수 있음과 더불어, 그 조정을 용이하게 할 수 있는 초점 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, in the imaging device, when adjusting the focusing position by moving the imaging lens in the optical axis direction, the focusing position can be precisely adjusted even if the peak point of the focus evaluation value in the captured contrast characteristic or MTF characteristic is not clear. Moreover, it aims at providing the focus adjustment method which can make the adjustment easy.
이러한 목적을 달성하기 위해서 이루어진 청구의 범위 제1항에 기재된 발명은, 피사체상을 촬상 소자로 이끄는 촬상 렌즈와, 상기 촬상 렌즈를 통해 이끌어진 상기 피사체상을 광전 변환하고, 화상 신호를 출력하는 상기 촬상 소자를 이용한 촬상 장치에 있어서, 상기 피사체와 상기 촬상 소자를 연결하는 광축 상을 따라 상기 피사체의 목표 위치를 사이에 두고 전후에, 백색과 흑색으로 구획하여 형성된 촬상 모양을 가지는 제1, 제2의 테스트 차트를 설정하고, 상기 촬상 렌즈를 상기 광축 방향으로 이동시키고, 상기 제1, 제2의 테스트 차트의 각각 마다, 상기 촬상 렌즈의 이동량에 대응시켜, 상기 촬상 소자에 결상된 상기 촬상 모양의 초점 평가치를 구하고, 상기 제1의 테스트 차트에 있어서의 초점 평가치와 상기 제2의 테스트 차트에 있어서의 초점 평가치가 일치하도록, 상기 촬상 렌즈의 위치를 설정하는 초점 조정 방법으로서, 상기 광축에 직교하는 직교선을 통해, 상기 제1의 테스트 차트와 상기 제2의 테스트 차트를 대칭으로 배치하고, 각각이 포개지지 않는 위치에 배치함과 더불어, 상기 제1의 테스트 차트의 촬상 모양의 백색과 흑색의 엣지 부분과, 상기 제2의 테스트 차트의 촬상모양의 백색과 흑색의 엣지 부분을 대칭으로 배치하고, 상기 촬상 모양의 엣지가, 상기 촬상 소자의 화소의 배치 방향에 대해서 경사 각도가 형성되고, 상기 화소 배치의 하나의 방향을 주주사 방향으로 하고 그 주주사 방향에 직교하는 방향을 부주사 방향으로 했을 때에, 상기 경사 각도에 근거해, 상기 촬상 소자의 화소 배치의 주주사 방향에 대한 주사의 기본이 되는 샘플링 수가, 상기 경사 엣지가 상기 부주사 방향으로 약 1 화소분만큼 변위하는데 필요로 하는 상기 주주사 방향의 화소의 변위수가 되도록, 상기 주주사 방향의 샘플링수를 구하고, 그 다음에, 상기 주주사 방향에 대해서는 상기 샘플링수를 가지고 1 라인 분의 주사로 하도록 하여 상기 촬상 소자에 촬영된 화상을 화소마다 스캔해, 1 라인 분의 스캔이 종료하면 부주사 방향으로 1 화소씩 스캔 위치를 어긋나게 하여 주주사 방향의 스캔을 반복하고, 각 스캔 위치의 화소치를 취득함으로써 상기 엣지의 스텝 응답을 구하고, 그 다음에, 상기 스텝 응답을 미분함으로써 임펄스 응답을 구하여, 그 임펄스 응답을 푸리에 변환함으로써 MTF(Modulation Transfer Function)를 구하고, 상기 MTF를 상기 초점 평가치의 지표로 하는 것을 특징으로 한다.The invention according to
청구의 범위 제1항에 기재된 촬상 장치에 있어서의 초점 조정 방법에 의하면, 광축 상에 있어서, 피사체의 목표 위치를 사이에 두고 전후에, 백색과 흑색으로 구획하여 형성되어 있는 촬상 모양을 구비한 제1, 제2의 테스트 차트를 설정하고, 촬상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키고, 제1, 제2의 테스트 차트의 각각마다, 촬상 렌즈의 이동량에 대응시켜, 촬상 소자에 결상된 촬상 모양의 초점 평가치를 구하고, 제1의 테스트 차트에 있어서의 초점 평가치와 제2의 테스트 차트에 있어서의 초점 평가치가 일치하도록 촬상 렌즈의 위치를 설정하므로, 촬상 렌즈를 통해 촬상한 피사체상의 초점 평가치의 피크점이 불명료해도 정밀도 좋게 포커싱 위치를 조정할 수 있음과 더불어, 그 조정을 용이하게 할 수 있다.According to the focus adjustment method in the imaging device according to
즉, 촬상 렌즈를 광축 상을 따라 이동시키고, 제1의 테스트 차트의 초점 평가치와 제2의 테스트 차트의 초점 평가치가 일치할 때의 촬상 렌즈의 위치를 포커싱 위치로 하면 되므로, 종래의 등산 방식에 비해 정밀도 좋게 포커싱 위치를 구할 수 있음과 더불어, 그 조정 시간을 단축할 수 있다.That is, it is only necessary to set the position of the imaging lens when the imaging lens is moved along the optical axis and the focus evaluation value of the first test chart and the focus evaluation value of the second test chart are the focusing positions. Compared with this, the focusing position can be obtained with high accuracy, and the adjustment time can be shortened.
또, 청구의 범위 제1항에 기재된 촬상 장치에 있어서의 초점 조정 방법은, 청구의 범위 제2항에 기재된 발명과 같이, 상기 제1의 테스트 차트 및 제2의 테스트 차트에는, 상기 촬상 모양이 복수로 나란히 설치됨으로써, 광축 상을 따라 이간한 제1의 테스트 차트와 제2의 테스트 차트를 동시에 촬상할 수 있고, 초점 조정이 용이하고, 또한, 정밀도 좋게 촬상 렌즈의 포커싱 위치를 검출할 수 있다.Moreover, the focus adjustment method in the imaging device of
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본 발명의 촬상 장치에 있어서의 초점 조정 방법에 의하면, 광축 상에 있어서, 피사체의 목표 위치를 사이에 두고 전후에, 백색과 흑색으로 구획하여 형성되어 있는 촬상 모양을 구비한 제1, 제2의 테스트 차트를 설정하고, 촬상 렌즈를 광축 방향으로 이동시키고, 제1, 제2의 테스트 차트의 각각마다, 촬상 렌즈의 이동량에 대응시켜, 촬상 소자에 결상된 촬상 모양의 초점 평가치를 구하고, 제1의 테스트 차트에 있어서의 초점 평가치와 제2의 테스트 차트에 있어서의 초점 평가치가 일치하도록 촬상 렌즈의 위치를 설정하므로, 촬상 렌즈를 통해 촬상한 피사체상의 초점 평가치의 피크점 근방이 불명료해도 정밀도 좋게 포커싱 위치를 조정할 수 있음과 더불어, 그 조정을 용이하게 할 수 있다.According to the focus adjustment method in the imaging device of the present invention, on the optical axis, first and second images having an imaging shape formed by dividing white and black in front and rear with the target position of the subject interposed therebetween. A test chart is set, the imaging lens is moved in the optical axis direction, and each of the first and second test charts corresponds to the movement amount of the imaging lens to obtain a focus evaluation value of the imaging shape formed in the imaging device, and the first Since the position of the imaging lens is set so that the focus evaluation value in the test chart and the focus evaluation value in the second test chart coincide with each other, the accuracy is good even if the vicinity of the peak point of the focus evaluation value on the subject captured by the imaging lens is unclear. In addition to adjusting the focusing position, the adjustment can be facilitated.
또, 본 발명의 촬상 장치에 있어서의 초점 조정 방법에 의하면, 광축상을 따라 이간한 제1의 테스트 차트와 제2의 테스트 차트를 동시에 촬상할 수 있고, 초점 조정을 위한 작업성이 양호하고, 또한, 정밀도 좋게 촬상 렌즈의 포커싱 위치를 검출할 수 있다.Moreover, according to the focus adjustment method in the imaging device of this invention, the 1st test chart and the 2nd test chart spaced apart along the optical axis can be imaged simultaneously, and workability for focus adjustment is favorable, In addition, the focusing position of the imaging lens can be detected with high accuracy.
도 1은, 종래의 초점 조정 방법의 설명도이다.1 is an explanatory diagram of a conventional focus adjustment method.
도 2는, 본 발명의 일실시예의, 촬상 장치에 있어서의 초점 조정 방법을 나 타낸 대략도로서, (a)도에 제1, 제2의 테스트 차트의 설치예를 나타내고, (b)도에 검출되는 MTF 특성을 나타내고 있다.FIG. 2 is a schematic view showing a focus adjustment method in an imaging device according to one embodiment of the present invention, (a) shows an example of installation of the first and second test charts, and (b) in FIG. The MTF characteristic to be detected is shown.
도 3은, 그 실시예에 있어서의, 촬상 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the imaging device in the embodiment.
도 4는, 그 실시예에 있어서의, MTF의 측정 방법을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a method of measuring MTF in the example.
도 5는, 그 실시예에 있어서의, 초점 조정 방법의 순서를 나타낸 플로차트이다. 5 is a flowchart showing a procedure of a focus adjustment method in the embodiment.
도 6은, 도 2(a)에 나타낸 테스트 차트의 변형예이다.FIG. 6 is a modification of the test chart shown in FIG. 2A.
다음에, 본 발명의 촬상 장치에 있어서의 초점 조정 방법의 일 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. Next, an embodiment of a focus adjustment method in the imaging device of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2는, 본 실시예의 촬상 장치에 있어서의 초점 조정 방법을 나타낸 개략도로서, (a)도에 제1, 제2의 테스트 차트의 설치예를 나타내고, (b)도에 그 때에 검출되는 MTF 특성을 나타내고 있다. 또, 도 3이 그 실시예에 있어서의 촬상 장치의 구성을 나타내는 블럭도, 도 4가 그 실시예에 있어서의 MTF의 측정 방법을 나타내는 도면, 도 5가 그 실시예에 있어서의 초점 조정 방법의 순서를 나타낸 플로차트, 도 6이 도 2(a)에 있어서의 테스트 차트의 변형예를 나타낸 도면이다. Fig. 2 is a schematic diagram showing a focus adjustment method in the imaging device of this embodiment, in which (a) shows an example of installation of the first and second test charts, and (b) shows the MTF characteristics detected at that time. Indicates. 3 is a block diagram showing the configuration of the imaging device in the embodiment, FIG. 4 shows the MTF measurement method in the embodiment, and FIG. 5 shows the focus adjustment method in the embodiment. The flowchart which showed the procedure, and FIG. 6 are the figures which showed the modification of the test chart in FIG.
도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 촬상 장치에 있어서의 초점 조정 방법은, 촬상 장치(1)에, 광축(X) 방향으로 이동 가능하게 구성된 포커스 렌즈(소위, 본 발명에 있어서의 촬상 렌즈이다)(3)와, 포커스 렌즈(3)를 통해 이끌어진 피사체상을 광전 변환하여 화상 신호를 출력하는 촬상 소자(5)가 구비되고, 피사 체(P)와 촬상 소자(5)를 잇는 광축(X) 상을 따라, 피사체(P)의 목표 위치를 사이에 두고 전후에, 백색과 흑색으로 구획하여 형성되어 있는 촬상 모양을 구비한 제1의 테스트 차트(CH1)와 제2의 테스트 차트(CH2)를 설정하고, 포커스 렌즈(3)를 광축(X)을 따라 이동시키고, 초점 조정 장치(21)를 통해, 촬상 소자(5)에 결상하는 피사체(P)상의 초점이 맞도록, 포커스 렌즈(3)의 위치를 조정한다.As shown in Fig. 2A, the focus adjustment method in the imaging device of this embodiment is a focus lens (so-called in the present invention) configured to be movable in the optical axis X direction in the
도 2(a) 중에 있어서, M이 포커스 렌즈(3)로부터 피사체(P)까지의 거리, N이 포커스 렌즈(3)로부터 제1의 테스트 차트(CH1)까지의 거리, F가 포커스 렌즈(3)로부터 제2의 테스트 차트(CH2)까지의 거리이며, 제1의 테스트 차트(CH1)와 제2의 테스트 차트(CH2)가, 피사체(P)의 목표 위치에 대해서, 대략 같은 거리만큼 이간하여 배치되어 있다. 또, 제1의 테스트 차트(CH1) 및 제2의 테스트 차트(CH2)의 위치에 대해서는, 각각, 포커스 렌즈(3)의 촛점 거리나 F값 등의 광학 정보로부터 미리 MTF를 산출하고, 산출된 MTF가 동일해지도록 구해도 되고, 또한, 튜닝된 렌즈를 이용하여 실험적으로 구해도 된다. In FIG. 2A, M is the distance from the
자세하게는, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 포커스 렌즈(3)를 광축(X) 방향으로 이동시키고, 제1의 테스트 차트(CH1)와 제2의 테스트 차트(CH2)의 각각마다, 포커스 렌즈(3)의 이동량에 대응시켜 촬상 소자(5)에 결상되는 촬상 모양의 초점 평가치를 구하고, 제1의 테스트 차트(CH1)에 있어서의 초점 평가치와 제2의 테스트 차트(CH2)에 있어서의 초점 평가치가 일치하도록, 포커스 렌즈(3)의 위치를 설정한다.In detail, as shown in FIG.2 (b), the
다음에, 도 3에 나타낸 바와 같이, 촬상 장치(1)에는, 전방부 렌즈(2), 포커 스 렌즈(3), 유해한 적외선 및 유해한 반사광 등을 제거하는 필터(적외선 제거 필터나 광학 필터이다)(4), 촬상 소자(CCD:Charge Coupled Devices)(5), 촬상 소자(5)로부터 출력되는 아날로그 화상 신호를 디지털 화상 신호(C)로 변환하여 출력하는 AFE(Analog Front End)(6), 촬상소자(5) 및 AFE(6)를 소정의 주기로 제어하는 TG(Timing Generator)(13), 포커스 렌즈(3)의 광축 방향의 슬라이드 구동을 행하는 포커스 구동부(12), 센서(11)를 통해 포커스 렌즈(3)의 슬라이드량을 검출하는 포커스 검출부(10) 등이 구비되어 있다.Next, as shown in FIG. 3, the
촬상 소자(5)는, 복수의 광전 변환 소자가 나란히 설치되어 구성되고, 각각의 광전 변환 소자마다 촬상 신호(S)를 광전 변환하여 아날로그 화상 신호를 출력하도록 구성되어 있다.The
AFE(6)는, 촬상 소자(5)를 통해 출력된 아날로그 화상 신호에 대해서 노이즈를 제거하는 상관 이중 샘플링 회로(CDS:Corelated Double Sampling)(7), 상관 이중 샘플링 회로(7)로 상관 이중 샘플링된 화상 신호를 증폭하는 가변 이득 증폭기(AGC:Automatic Gain Control)(8), 가변 이득 증폭기(8)를 통해 입력된 촬상 소자(5)로부터의 아날로그 화상 신호를 디지털 화상 신호로 변환하는 A/D 변환기(9), 등에 의해 구성되고, 촬상 소자(5)로부터 출력된 화상 신호를, 소정의 샘플링 주파수로 디지털 화상 신호로 변환하고, 초점 조정 장치(15)에 출력한다.The AFE 6 is correlated double sampling with a correlated double sampling circuit (CDS) 7 and a correlated double sampling circuit 7 which remove noise from an analog image signal output through the
초점 조정 장치(15)는, 촬상 장치(1)로부터 출력된 디지털 화상 신호(C)를 처리하여 제1의 차트(CH1) 및 제2의 차트(CH2)에 있어서의 촬상 모양의 MTF를 연산하는 MTF 연산부(16), 제1의 차트(CH1)의 MTF치와 제2의 차트(CH2)의 MTF가 일치하 는지의 여부를 비교하는 MTF 비교부(25), ROM(Read Only Memory)(23), CPU(Central Processing Unit)(24), AFE(6)로부터 출력된 화상 데이터를 일시적으로 기억하는 버퍼(26) 등을 구비하고, CPU(24)가, ROM(23)에 저장된 제어용 프로그램에 따라서, 초점 조정 장치(15)의 각 처리를 제어한다.The
또한, 본 발명에 있어서의 초점 평가치가 MTF에 의해 그 기능이 발현한다.In addition, the function of the focus evaluation value in this invention is expressed by MTF.
또, MTF 연산부(16)는, 제1의 테스트 차트(CH1)의 MTF를 연산하는 제1 연산부(17)와, 제2의 테스트 차트(CH2)의 MTF를 연산하는 제2 연산부(18)에 의해 구성되어 있다.In addition, the
다음에, 도 4에 기초하여, 본 실시예에 있어서의 MTF의 측정 방법을 설명한다. 우선, MTF를 구할 때는, 제1의 테스트 차트(CH1) 및 제2의 테스트 차트(CH2)를 포커스 렌즈(3)를 통해 촬상 소자(5)에 결상시키고, AFE(6)로부터 화상 데이터(디지털 신호(C))를 출력한다.Next, the measuring method of MTF in a present Example is demonstrated based on FIG. First, when obtaining the MTF, the first test chart CH1 and the second test chart CH2 are imaged on the
그리고, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 제1 연산부(17) 및 제2 연산부(18)에 있어서, 촬영한 제1의 테스트 차트(CH1) 및 제2의 테스트 차트(CH2)의 촬상 모양의 엣지의 경사 각도에 기초하여 샘플링수를 산출하고, 다음에, 산출된 샘플링수를 이용하여, 화상 데이터를 주사하여 화소치를 취득함으로써 엣지의 스텝 응답을 구하고, 다음에, 스텝 응답을 미분함으로써 엣지의 임펄스 응답을 구하고, 다음에, 임펄스 응답을 푸리에 변환하여 MTF를 구한다.And as shown in FIG.4 (a), the imaging form of the 1st test chart CH1 and the 2nd test chart CH2 which were taken in the
자세하게는, 우선, 도 4(a)(b)에 나타낸 바와 같이, 샘플링수 산출부(17a, 18a)에 있어서, 제1의 테스트 차트(CH1) 및 제2의 테스트 차트(CH2)에 있어서의 엣지의 경사 각도(α)를 산출하고 화상의 한 방향의 주사의 기본 단위가 되는 샘플링수(P)를 산출한다.In detail, first, as shown to Fig.4 (a) (b), in the sampling
다음에, 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 화상의 한 방향을 주주사 방향, 다른 방향을 부주사 방향으로 하고(본 실시예에서는, 수직 방향을 주주사 방향, 수평 방향을 부주사 방향으로 한다), 촬상 소자(5)로 촬영된 화상을 스캔한다. 이 때, 주주사 방향에 대해서는, 샘플링수(P)를 1라인분의 주사로 하도록 하여, 화상을 순차적으로 스캔한다. 그리고, 도 4(d)에 나타낸 바와 같이, 각 스캔 위치의 화소치를 취득함으로써, 엣지의 스텝 응답을 구한다.Next, as shown in Fig. 4C, one direction of the image is the main scanning direction and the other direction is the sub scanning direction (in this embodiment, the vertical direction is the main scanning direction and the horizontal direction is the sub scanning direction). The image picked up by the
도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 테스트 차트(CH1, CH2)의 촬상 모양의 엣지가 수직 방향에 대해서 조금 경사져 있는 경우, 주주사 방향을 수직 방향으로 하고, 엣지 라인이 수직 방향으로 1화소분만큼 변위하도록 샘플링수(P)를 설정한다. 도 4(b)는, 촬상하여 얻어진 화상 데이터를 나타내고 있고, 사각형 테두리의 하나 하나가 화소를 나타내고, 화소 내의 △, □, ●, ○ 등이 화소치를 나타내고 있다.As shown in Fig. 4B, when the edges of the imaging shapes of the test charts CH1 and CH2 are slightly inclined with respect to the vertical direction, the main scanning direction is vertical, and the edge lines are vertically divided by one pixel. Set the sampling number P to displace. Fig. 4B shows image data obtained by imaging, one by one of the rectangular edges represents the pixel, and Δ, □, ●, ○ and the like in the pixel represent the pixel values.
또, 제1의 차트(CH1)에서는, 화상 데이터의 엣지를 통해 좌측의 휘도가 어둡고, 우측의 휘도가 밝게 발현하고, 제2의 차트(CH2)에서는, 제1의 차트와 대칭으로 나타나고, 엣지를 통해 우측의 휘도가 어둡고, 좌측의 휘도가 밝게 발현한다.In the first chart CH1, the brightness of the left side is dark and the brightness of the right side is brightly expressed through the edge of the image data, and in the second chart CH2, the first chart CH1 appears symmetrically with the first chart, and the edge Through the brightness of the right side is dark, the brightness of the left side is expressed brightly.
또, 경사 각도(α)를 구할 때는, 도 4(e)에 나타낸 바와 같이, 제1의 테스트 차트(CH1), 제2의 테스트 차트(CH2)의 엣지에 대해서, y방향(수직 방향)으로 S개의 윈도우(w)를 배치한다. 이 때, 1개의 윈도우는, x방향(수평 방향)으로 복수의 단위 요소를 가지며, 각 단위 요소의 높이는 화소 1개분과 같은 값, 폭은 화소 1개분보다 작은 값으로 한다. In addition, when obtaining the inclination angle (alpha), as shown to Fig.4 (e), it is the y direction (vertical direction) with respect to the edge of the 1st test chart CH1 and the 2nd test chart CH2. S windows w are arranged. At this time, one window has a plurality of unit elements in the x direction (horizontal direction), and the height of each unit element is equal to one pixel, and the width is smaller than one pixel.
다음에, (식 1)을 이용하여, 각 윈도우(w) 내에서 2차 미분을 행한다. Next, using (Equation 1), the second derivative is performed in each window w.
Lw(x)=2*Pw(x)-Pw(x-1)-Pw(x+1) …(식 1)L w (x) = 2 * P w (x) -P w (x-1) -P w (x + 1). (Equation 1)
(식 1)에 있어서, Pw(x)가 윈도우(w) 내의 점(x, Eyw)에 있어서의 화소치이며, Lw(x)가 그 점에 있어서의 2차 미분치이다. 또, 점(x, Eyw)은, 1개의 단위 요소를 x좌표 및 y좌표의 일 눈금으로 한 경우의 위치로서, Eyw가 도 4(e) 중의 1, 2, 3, ......, S에 상당한다.In Formula (1), P w (x) is the pixel value at the point (x, Ey w ) in the window w, and L w (x) is the second derivative at that point. In addition, the point (x, Ey w ) is a position in the case where one unit element is set to one scale of x coordinate and y coordinate, and Ey w is 1, 2, 3, ... in FIG. ... which is equivalent to S.
다음에, 각 윈도우(w) 내에 있어서, 2차 미분치(Lw(x))의 최대치(Lmaxw)와 최소치(Lminw)를 구하고, 그들 점의 x좌표(Xmaxw, Xminw)를 구하고, (식 2)를 이용해, 윈도우(w) 내에서의 엣지점의 x좌표(Exw)를 구한다. Next, in each window w, the maximum value Lmax w and the minimum value Lmin w of the second derivative L w (x) are obtained, and the x coordinates Xmax w and Xmin w of those points are obtained. It calculates | requires and calculates x coordinate Ex w of the edge point in the window w using Formula (2).
Exw=(Xminw*|Lmaxw|+Xmaxw*|Lminw|)/(|Lmaxw|+|Lminw|) …(식 2)Ex w = (Xmin w * | Lmax w | + Xmax w * | Lmin w |) / (| Lmax w | + | Lmin w |). (Equation 2)
다음에, (식 2)로부터 얻어진 엣지점군으로부터 엣지 라인의 경사 각도(α)를 구하고, 이 때의 cotα를 사사오입하여 얻어진 정수치를 샘플링수(P)로 한다.Next, the angle of inclination α of the edge line is obtained from the group of edge points obtained from Expression (2), and the integer value obtained by rounding off cotα at this time is set as the sampling number P.
다음에, 스텝 응답 산출부(17b, 18b)로 옮기고, 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 우선, 1열째의 화소를 수직 방향을 따라 샘플링수(P)의 분만큼 스캔하고, 1열 째의 스캔이 종료하면, 수평 방향으로 스캔 위치를 옮기고, 다시 수직 방향을 따라 샘플링수(P)의 분만큼 스캔하고, 순차적으로, 화상 데이터를 수직 방향을 따라 샘플링수씩 스캔한다. Next, transfer to the step
다음에, 도 4(d)에 나타낸 바와 같이, 각 스캔 위치의 화소치를 일원적으로 늘어놓고, 엣지의 스텝 응답을 얻는다. 도 4(d)에 있어서, 종축에 휘도치, 횡축에는, 각 스캔 위치를 일원적으로 전개한 경우의 위치를 나타내고 있다. 즉, 스텝 응답 산출부(17b, 18b)에 있어서, 엣지 부근의 화소치를 수직 방향으로 샘플링수(P)씩 스캔하여, 스캔한 순서대로 화소치를 늘어놓음으로써, 엣지의 스텝 응답을 얻을 수 있다. Next, as shown in Fig. 4 (d), the pixel values of the respective scan positions are arranged in a circle to obtain the step response of the edge. In FIG.4 (d), the brightness value is shown on the vertical axis | shaft, and the position at the time of unfolding each scan position unitarily is shown on the horizontal axis | shaft. In other words, the step
다음에, 임펄스 응답 산출부(17c, 18c)로 옮기고, 스텝 응답 산출부(17b, 18b)에서 얻어진 스텝 응답을 미분함으로써 임펄스 응답으로 변환한다. 여기서 행하는 미분은, 예를 들면, 스텝 응답의 인접하는 화소간의 차분을 취함으로써 행할 수 있다. Next, it transfers to the impulse response calculation parts 17c and 18c, and converts into the impulse response by differentiating the step response obtained by the step
다음에, MTF 산출부(17d, 18d)로 옮기고, 임펄스 응답 산출부(17c, 18c)에 의해 구해진 임펄스 응답을 푸리에 변환함으로써 MTF를 구한다. 이 때, 푸리에 변환함으로써, 주파수마다 실수 부분과 허수 부분이 얻어지고, 이 실수 부분과 허수 부분을 가산하여 MTF를 취득한다. 또, MTF의 산출 방법에 대해서는, 이것에 한정하지 않고, 예를 들면, ISO12233에 기재된 해상도 측정 방법을 이용해도 된다. Next, the MTF is determined by Fourier transforming the impulse response obtained by the impulse response calculating units 17c and 18c to the
다음에, 도 5에 기초하여, 제1의 테스트 차트(CH1)와 제2의 테스트 차트(CH2)를 이용하여, 포커스 렌즈(3)의 포커싱 위치를 구할 때의 순서를 설명한다. 이 순서는, CPU(24)가 ROM(23)에 저장된 프로그램에도 기초하여, 각 기능부에 지령 신호를 부여하여 실행한다. 또, 도 5에 있어서의 S는 스텝을 나타내고 있다.Next, the procedure at the time of obtaining the focusing position of the
우선, 이 순서는, 오퍼레이터에 의해 초점 조정 장치(15)에 기동 신호가 입력되었을 때에 스타트한다.First, this procedure starts when the start signal is input to the
다음에, S101에 있어서, 포커스 렌즈(3)를 소정의 초기 위치로 이동시키고 S102로 옮긴다.Next, in S101, the
다음에, S102에 있어서, 제1의 차트(CH1) 및 제2의 테스트 차트(CH2)의 촬영을 개시하고, S103에 있어서, AFE(6)를 통해 출력된 화상 데이터를 초점 검출 장치(15)에 출력한다.Next, in S102, photographing of the first chart CH1 and the second test chart CH2 is started, and in S103, the
그 다음에, S104에 있어서, 제1 연산부(17)에 있어서 제1의 테스트 차트(CH1)에 있어서의 촬상 모양의 MTF를 연산하여 구함과 더불어, 제2 연산부(18)에 있어서 제2의 테스트 차트(CH2)에 있어서의 촬상 모양의 MTF를 연산하여 구하고, 그 후, S105로 옮긴다.Next, in S104, the MTF of the imaging shape in the 1st test chart CH1 is calculated and calculated | required in the
다음에, S105에 있어서, 제1 연산부(17)에서 산출한 소정 주파수에 있어서의 MTF와 제2 연산부(18)에서 산출한 소정 주파수에 있어서의 MTF의 차를 산출하고, 그 후, S106으로 옮긴다. 이 때, MTF는, 주파수 성분마다의 산출이 가능하므로, 미리 정해진 고역의 주파수 성분에 대응하는 MTF를 비교하면 된다.Next, in S105, the difference between the MTF at the predetermined frequency calculated by the
다음에, S106에 있어서, 제1 연산부(17)에서 산출된 MTF와 제2 연산부(18)에서 산출된 MTF의 차가 제로인지의 여부를 판정하고(소위, 제1의 테스트 차트(CH1)를 촬영하여 얻어진 MTF와 제2의 테스트 차트(CH2)를 촬영하여 얻어진 MTF가 일치 하는지의 여부를 판정한다), S106에 있어서, 양자의 차가 제로인(Yes) 경우에는, 포커스 렌즈(3)가 포커싱 위치에 있다고 하여 본 처리를 종료(END)하고, 양자의 차가 제로가 아닌(No) 경우에는, S107로 옮긴다.Next, in S106, it is determined whether or not the difference between the MTF calculated by the
다음에, S107에 있어서, 포커스 렌즈(3)를 광축(X)을 따라 소정량분만큼 이동시키고, 그 후, S103으로부터 S106을 반복하고, S106에 있어서 양자의 차가 제로에 이르렀을 때에 본 처리를 종료한다.Next, in S107, the
이상과 같이, 실시예에 기재된 촬상 장치(1)에 있어서의 초점 조정 방법 및 초점 조정 장치에 의하면, 피사체(P)의 목표 위치를 통해 광축(X) 상의 전후에, 백색과 흑색으로 구획하여 형성되어 있는 촬상 모양을 구비한 제1의 테스트 차트(CH1) 및 제2의 테스트 차트(CH2)를 설정하고, 포커스 렌즈(3)를 광축(X) 방향으로 이동시키고, 제1의 테스트 차트(CH1) 및 제2의 테스트 차트(CH2)의 각각마다, 포커스 렌즈(3)의 이동량에 대응시켜, 촬상 소자(5)에 결상된 촬상 모양의 MTF를 구하고, 제1의 테스트 차트(CH1)에 있어서의 MTF와 제2의 테스트 차트(CH2)에 있어서의 MTF가 일치하도록 포커스 렌즈(3)의 위치를 설정하므로, 초점 평가치의 피크점이 불명료해도 정밀도 좋게 포커싱 위치를 조정할 수 있음과 더불어, 그 조정을 용이하게 할 수 있다.As described above, according to the focus adjusting method and the focus adjusting device in the
또, 본 발명의 실시예에 기재된 촬상 장치(1)에 있어서의 초점 조정 방법 및 초점 조정 장치에 의하면, 광축(X) 상을 따라 이간한 제1의 테스트 차트(CH1)와 제2의 테스트 차트(CH2)를 동시에 촬상할 수 있고, 초점 조정을 위한 작업이 용이하고, 또한, 정밀도 좋게 포커스 렌즈(3)의 포커싱 위치를 검출할 수 있다.Moreover, according to the focus adjustment method and the focus adjustment apparatus in the
이상, 본 발명의 하나의 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 각종의 형태를 취할 수 있다.As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, A various form can be taken.
예를 들면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1의 테스트 차트(CH1) 및 제2의 테스트 차트(CH2)에 있어서, 각각, 경사 엣지를 가지는 복수의 촬상 모양을 구비해도 된다. 이로 인해, 촬상 모양이 단수인 것보다도, 노이즈의 영향을 저감할 수 있어 정밀도 좋게 초점 평가치를 얻을 수 있다. 또, 복수의 촬상 모양을 복수의 위치에 배치함으로써, 용도에 따라, 화상에 있어서의 초점 위치를 설정할 수 있고, 부가가치를 향상할 수 있다.For example, as shown in FIG. 6, in the 1st test chart CH1 and the 2nd test chart CH2, you may have a some imaging form which has inclination edge, respectively. For this reason, the influence of noise can be reduced rather than single image pick-up, and a focus evaluation value can be obtained with high precision. In addition, by arranging a plurality of picked-up images at a plurality of positions, the focus position in the image can be set according to the use, and the added value can be improved.
또, 본 실시예에서는, 제1의 테스트 차트(CH1)의 MTF치와 제2의 테스트 차트(CH2)의 MTF치의 차가 제로가 되는 위치를 포커싱 위치로 했지만, 제로 대신 미리 정해진 소정치의 범위에 이르렀을 때에, 포커싱 위치로 하도록 해도 된다. In this embodiment, the position where the difference between the MTF value of the first test chart CH1 and the MTF value of the second test chart CH2 is zero is set as a focusing position. When it reaches, you may make it into a focusing position.
또, 본 실시예에서는, 백색과 흑색의 촬상 모양을 가지는 차트를 이용했지만, 그 외의 색(예를 들면, 적색, 녹색, 청색)을 가지는 차트를 이용하고, 특정색 성분에 대한 포커싱 조정을 행해도 된다. In addition, in this embodiment, although the chart which has the imaging image of white and black was used, the chart which has other colors (for example, red, green, blue) is used, and the focusing adjustment with respect to a specific color component is performed. You may also
또, 본 실시예에서는, 포커스 렌즈(3)의 구동부(12)(전동)를 가지는, 소위 오토 포커스 기능을 구비한 촬상 장치에 대해서 기재했지만, 본 발명은, 오토 포커스 기능을 구비한 촬상 장치에 한정되는 것은 아니며, 포커스 렌즈(3)의 위치를 수동으로 조정하는 촬상 장치에도 적용할 수 있다. 또, 그 때에는, 예를 들면, 포커스 렌즈(3)를, 광축(X)을 따라 나사 결합시켜 포커싱 위치에서 나사 고정해도 된다. In addition, in the present embodiment, the so-called autofocus function, which has a drive unit 12 (electric) of the
또, 본 발명을 오토 포커스를 가지는 촬상 장치에 적용할 때에는, 본 발명을 이용하여 포커스 렌즈(3)의 포커싱점을 구하고, 그것들을 ROM(23)에 기억하여 오토 포커스의 파라미터로 해도 된다. In addition, when applying this invention to the imaging device which has autofocus, you may obtain the focusing point of the
본 발명은, 촬상 장치가 구비하는 CCD 등의 촬상 소자를 통해 얻어지는 화상 신호를 이용하여, 촬상 렌즈를 포커싱 위치에 설정하는데 유용하다.The present invention is useful for setting an imaging lens to a focusing position by using an image signal obtained through an imaging device such as a CCD included in the imaging device.
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