JPH05164960A - ピント調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ピント調整装置は、結像レンズ系と、結像を
電気信号に変換する撮像手段と、結像レンズ系を調整す
るピント調整手段と、撮像手段からの信号のピーク値を
検出するピーク検出手段と、ピーク検出手段のピーク値
に比例して、閾値を発生させる閾値発生手段と、閾値に
より撮像手段の画像信号を２値化する２値化手段と、２
値化信号中の高値信号の数の計数手段と、計数値を記憶
する計数記憶手段とを備え、閾値発生手段と２値化手段
と計数手段と計数記憶手段を各々、閾値毎に２系列有
し、２系列の計数記憶手段の各カウント値間の差分をと
り、ピント調整評価値としてピント調整手段に送出する
差分手段を有する。 【効果】 処理高速を維持し、簡易にピント調整を可能
とする機能を付加することが可能となるばかりでなく、
装置が小型化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラのピントを自動
調整し、あるいは手動調整を補助するためのピント調整
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラ、例えば、ＣＣＤを受光素
子とするカメラで、面を撮像する際のピント調整は、カ
メラで撮像したテストパターンの画像をモニタテレビに
表示し、最も鮮明な画像を得ることができるように手動
操作によりピントを調整していた。さらに、ファクシミ
リのように線を撮像対象とする場合には、輪郭の鮮明な
テストチャートを撮影し、カメラの出力信号を、例え
ば、オシロスコープで観察し、最も輪郭が鮮明に得るこ
とができる位置を決定していた。しかしながら、この方
法においては調整のためにオシロスコープやモニタテレ
ビが必要となり煩雑であるばかりでなく、黙視により調
整するため安定して最適なピント調整することが困難で
あった。

【０００３】この点を解決するために、特に線を撮像対
象とする場合にはピントの自動調整装置が提案されてい
る。これは線を撮像した画像信号を、 Ｉ（ｍ） ただしｍ＝０、１、２、・・・Ｍ シェーディング画像等から定められた前画素に対する閾
値を、 Ｉｂ 評価関数を、

【数１】 として、評価関数が最大値となるようにピントを調整す
る第一のピント調整装置が提案されている。

【０００４】しかしながら、このものにおいては、全画
像信号に対して同一の閾値をしようしているが、ピント
を鮮明に調整するに従って像の明るさが変化するため、
評価関数Ｊの最大値を探索することが困難である。この
点を解決するために評価関数を、

【数２】 とすることが考えられるが、これでは、画像信号の微細
な変化も評価関数の値の変化となって表れるために、最
適なピント調整位置を決定することが困難である。この
点を解決した第２のピント調整装置として、 ｜Ｉ（ｍ−１）−Ｉ（ｍ）｜≧Ｉｔ を満たす場合のみ評価関数Ｊに加算することによって、
エッジとみなすことのできる画像信号のみによってピン
トを調整するピント調整装置が提案されている。

【０００５】上記第１及び第２のピント調整装置では、
ＣＣＤから出力された画像信号は、アナログ・デジタル
コンバータによって例えば８ビットのデジタル信号に変
換される。シェーディング補正記憶部には、例えば、均
一の白色板をカメラで撮像したときの画像信号のデジタ
ル変換値が基準値として記憶されている。そして、２値
化部において、通常の撮影対象を撮影したときの画像信
号をシェーディング補正メモリに記憶されている基準値
の相対値として決定される閾値により２値化される。ピ
ント調整のための回路は、上記画像信号を処理する回路
とは別の回路として構成される。即ち、第一のピント調
整装置においては、対象の画像信号Ｉ（ｍ）と閾値設定
部に設定された全画素に対する閾値Ｉｂとの偏差の絶対
値を演算する減算部と減算部の演算結果を積算する積算
部から構成される。そしてピント調整部において積算部
の演算結果が最大となるように、カメラの結像レンズ系
を調整する。

【０００６】一方、第２のピント調整装置においては、
第一のピント調整装置にデジタル変換された画像信号を
１が素分記憶遅延させる画素記憶部と、画素記憶部の出
力信号と、遅延していない画素信号の偏差の絶対値を演
算する第２の減算部が追加されるとともに閾値設定部に
は閾値Ｉｔが設定される。なお上記の装置では、面を線
の集合とみなしてそのまま面の画像に対するピント調整
にも適用できるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来装置においては、評価関数値を演算するために、既
存の画像処理部とは別の演算部を付加する必要があり、
カメラ全体が複雑になることは不可避であり、この結果
カメラを小型化する際の障害ともなる。さらに、面或い
は線を撮影対象とするカメラに対して、上記従来装置を
適用した場合には、面或いは線を点の集合として処理を
行うために処理時間が長くなるという不都合も生じる。

【０００８】本発明は、上述の背景に基づきなされたも
のであり、その目的とするところは、小型化することが
でき、処理高速を維持し、簡易にピント調整を可能とす
るピント調整装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、この発明に
よるピント調整装置により解決される。すなわち、この
発明のピント調整装置は、撮像対象物の像を得るための
結像レンズ系と、結像レンズ系により得られた像を電気
信号に変換する撮像手段と、撮像手段上にピントのあっ
た像を得るために結像レンズ系を調整するピント調整手
段と、撮像手段から出力される電気信号のピーク値を検
出するピーク検出手段と、ピーク検出手段により検出さ
れたピーク値に比例して、閾値を発生させる閾値発生手
段と、閾値発生手段から出力される閾値により撮像手段
から出力される画像信号を２値化する２値化手段と、２
値化手段で２値化された信号中の高値信号の数をカウン
トする計数手段と、計数手段でカウントされたカウント
値を記憶する計数記憶手段とを備え、閾値発生手段と該
２値化手段と計数手段と計数記憶手段を各々、閾値毎に
２系列有し、２系列の計数記憶手段の各カウント値間の
差分をとり、ピント調整評価値としてピント調整手段に
送出する差分手段を有することを特徴とするものであ
る。

【００１０】別の態様のこの発明のピント調整装置は、
撮像対象物の像を得るための結像レンズ系と、結像レン
ズ系により得られた像を電気信号に変換する撮像手段
と、撮像手段上にピントのあった像を得るために結像レ
ンズ系を調整するピント調整手段と、撮像手段から出力
される電気信号のピーク値を検出するピーク検出手段
と、ピーク検出手段により検出されたピーク値に比例し
て、２つの異なる閾値を撮像素子の少なくとも１走査毎
に交互に発生させる閾値発生手段と、閾値発生手段から
出力される閾値により撮像手段から出力される画像信号
を２値化する２値化手段と、２値化手段で２値化された
信号中の高値信号の数をカウントする計数手段とを備
え、計数手段でカウントされたカウント値を記憶する計
数記憶手段を２つの閾値毎に２系列有し、２系列の計数
記憶手段のカウント値の差分をとり、ピント調整評価値
としてピント調整手段に送出する差分手段を有すること
を特徴とするものである。

【００１１】

【作用】上記構成を有するこの発明は、以下のように動
作・作用する。図１及び図２に、本発明に係わる基本構
成例を示す。図１では２つの閾値発生手段１０５に予め
異なる閾値を設定する。撮像手段１０２から出力される
画像信号は、ピーク値検出手段１０６及び２値化手段１
０４に入力される。

【００１２】ピーク値検出手段では、走査毎に入力され
た画像信号の最大値を検出する。また同時に２値化手段
１０４により、閾値発生手段からの閾値によって画像信
号は２値の画像データに変換される。閾値発生手段で
は、予め設定された閾値を基準としてピーク検出手段で
検出された前走査でのピーク値に応じた閾値を出力す
る。計数手段１０７は、２値化手段から出力される２値
の画像信号の高値の画素の計数を行い、その結果を計数
記憶手段に走査毎に交互に記憶する。差分手段１０９
は、２つの計数記憶手段に記憶された計数結果の差分を
とり、ピント調整の評価値としてピント調整手段１０３
に送出する。

【００１３】本発明によれば、画像信号のピーク値が一
定値以上であれば、２つの異なる閾値により２値化され
た各々の高値の画素数を計数し、その差分値が最小とな
るように結像レンズ系を調整することによって鮮明なピ
ントを得ることが可能となる。また、閾値を画像信号の
ピーク値に追従させることにより、ピントを鮮明に調整
するに従い像の明るさが変化することにも対応すること
が可能となる。

【００１４】この発明の別の態様を示す図２の構成で
は、上記作用において２値化手段を１系列とする。閾値
発生手段に予め２つの異なる閾値を設定し、１走査毎或
いは数走査毎に閾値を切り替え、その閾値を基準として
ピーク検出手段で検出された前走査でのピーク値に応じ
た閾値を出力する。計数手段は、２値化手段から出力さ
れる２値の画像信号の高値の画素の計数を行いその結果
を２系列の計数記憶手段に２つの閾値の切り替え毎に交
互に記憶する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を、その実施例を示す図面に基
づき詳述する。図３は、本実施例に基づく２値画像処理
装置に付加したピント調整装置のブロック図である。２
値画像処理回路２１０は、画像処理を行うために２値の
画像信号に対する処理を行う回路である。撮影対象物
は、凸レンズから構成される結像レンズ系２０２によっ
てＣＣＤが使用される撮像素子上に結像される。この凸
レンズ２０１は、サーボモータで駆動されるピニオン２
１４と噛み合わされたラック２１５上に取り付けられ、
サーボモータを回転することにより矢印Ｙの方向に移動
でき、ピントを調整することが可能な構造となってい
る。また駆動回路２０９は、一定の走査周期で撮像素子
を駆動する。

【００１６】予め、閾値発生回路２０４に２つの異なる
閾値を閾値レジスタ１及び２（２０７および２０８）に
設定する。撮像素子により得られた画像信号は、ピーク
検出回路２０５及び２値化回路２０３に入力される。ピ
ーク値検出回路２０５によって画像信号は、走査周期毎
にその画像信号のピークを検出する。閾値発生回路２０
４は、２つの閾値レジスタのどちらかを選択しており、
選択する閾値レジスタは、１走査終了毎に切り替わる。
選択されている閾値レジスタの内容をピーク値が最大の
時の基準値として、現在のピーク値の割合に応じた閾値
を出力する。

【００１７】図６は、画像信号とピーク値と閾値の関係
を示す。縦軸が画像信号の出力レベルであり、横軸が画
素位置となる。最大値は画像信号がとり得る最大の値で
あり、設定閾値１及び２は閾値レジスタ１及び２に設定
された値である。ピーク値は、ピーク検出回路によって
検出される画像信号のピーク値であり、この場合、最大
値に対して７０％の出力を得ている。設定閾値１及び２
はピーク値が１００％の場合の閾値なので、２値化回路
２０３に出力される２値化閾値１及び２はそれぞれ５６
％及び２４％となる。画像信号は、２値化回路２０３で
閾値発生回路２０４から出力される閾値によって２値の
画像信号に変換され、計数回路２０６で２値の画像信号
中の高値の画素数を計数する。

【００１８】ＣＰＵ２１１は、走査終了毎に計数回路２
０６からその結果を読みだし、２走査（異なる２つの閾
値による計数結果の読みだし）毎に、画像信号の出力が
一定値以上であり、かつ２つの計数結果の差分が最小に
なるようにＤ／Ａ変換回路２１３を通してサーボモータ
を駆動し、ピントを調整する。また、ＣＰＵの処理時間
に余裕がある（走査周期に対しプログラムの実行時間が
十分に速い）場合や数走査分の画像信号を無視しても良
い場合は、図３の閾値発生回路、ピーク値検出回路およ
び閾値レジスタを含む部分２１７を、図４に置き換える
ことにより回路構成をより小さくすることが可能であ
る。これはＣＰＵがピーク値検出回路２０５により検出
されたピーク値を読み込み、その値から次の２値化する
閾値を決定し閾値レジスタ２１６に書き込む。２値化回
路は閾値レジスタ２１６の値によって撮像素子からの画
像信号を２値化する。

【００１９】図５は、上記実施例に使用されるプログラ
ムの１例を示すフローチャートである。このルーチン
は、ピント調整を実行するためのルーチンであり、ピン
ト調整が必要となる度に実行される。またフローチャー
トに付記された*1は、図３に示す実施例１の場合に実行
され、*2は、図４に示す実施例２の場合に実行される。
まず、ステップ３０１において実施例１の場合には、閾
値レジスタ１及び２に適当な閾値を設定し、実施例２の
場合には、２値化回路への閾値を閾値１に設定する。ま
た、計数結果を処理するための走査フラグをクリアす
る。計数の差分値は２回の走査終了後に算出されるため
走査フラグがクリアされていれば第１回目の走査であ
り、セットされていれば第２回目の走査であるとする。
次に、ある程度の画像信号の出力（Ｐｔ）が得られるよ
うにピントを調整する。ステップ３０２で走査終了を待
ち、ステップ３０３でピーク値検出回路で検出されたピ
ーク値を読み込む。ステップ３０４で読み込んだピーク
値（Ｐｃ）が一定値以上であるかどうか（即ち、ある程
度の画像信号の出力信号が得られているかどうか）を判
定する。ステップ３０４で否定判定された場合、前走査
とのピーク値（Ｐｂ）の差からＤ／Ａ変換回路に出力す
る値（ＰＳ）を求める関数（ｆp-p）を用いて算出し、
（Ｐｂ）に現在のピーク値（Ｐｃ）を代入する。ステッ
プ３０６で（ＰＳ）を用いてＤ／Ａ変換回路に対して制
御信号を出力する。

【００２０】ステップ３０４で肯定判定された場合、計
数値の差分を最小にするようにピントを調整する。ステ
ップ３０７で走査終了を待ち、ステップ３０８で走査フ
ラグを調べる。走査フラグが０の場合、第１回目の走査
としてステップ３０９で計数結果を（ＣＯＵＮＴ）に読
み込み、走査フラグをセットする。また、実施例２の場
合は、ここで２値化回路への閾値を閾値２に設定する。
この後、ステップ３０７へ戻り次の走査終了を待つ。ス
テップ３０８で走査フラグが１の場合、第２回目の走査
としてステップ３１０で評価値（Ｊｃ）を第１回目の走
査での計数結果（ＣＯＵＮＴ）と現在（第２回目の走
査）の計数結果の差の絶対値として算出する。また走査
フラグをクリアし、実施例２の場合には、２値化回路へ
の閾値を閾値１に設定する。ステップ３１１において、
ステップ３１０で算出した評価値（Ｊｃ）と前評価値
（Ｊｂ）との差が一定値（Ｊｔ）以下であるかどうか判
定する。ステップ３１１で否定判定されると、ステップ
３１０で算出した評価値（Ｊｃ）と前評価値（Ｊｂ）と
の差をもとにＤ／Ａ変換回路に出力する値（ＰＳ）を求
める関数（ｆj-p）を用いて算出し、（Ｊｂ）に現在の
評価値（Ｊｃ）を代入する。ステップ３０６で（ＰＳ）
を用いてＤ／Ａ変換回路に対して制御信号を出力する。
ステップ３１１で肯定判定された場合、ピント調整は終
了したものとして処理を終了する。

【００２１】なお本発明にかかるピント調整装置の構成
は上記の実施例に制限されることはない。またデジタル
素子を使用して構成した場合のプログラムも上記のもの
に制限されるものではなく、同一の機能を有するもので
あれば別のアルゴリズムを使用してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来から使用されている画像処理回路を大きく変更するこ
となく、ピーク値検出手段、閾値発生手段、計数手段、
計数記憶手段及び差分算出手段を用いることにより、処
理高速を維持し、簡易にピント調整を可能とする機能を
付加することが可能となるばかりでなく、装置が小型化
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明によるピント調整装置の基本構
成図である。

【図２】図２は、本発明による別の態様のピント調整装
置の基本構成図である。

【図３】図３は、本発明の一実施例を表すブロック図で
ある。

【図４】図４は、本発明の別の一実施例の一部を表すブ
ロック図である。

【図５】図５は、実施例におけるプログラムの一例のフ
ローチャートである。

【図６】図６は、は、画像信号とピーク値と閾値の関係
を示す線図である。

【符号の説明】

１０１・・・ 結像レンズ系 １０２・・・ 撮像手段 １０３・・・ ピント調整手段 １０４・・・ ２値化手段 １０５、１１０・・・閾値発生手段 １０６・・・ ピーク値検出手段 １０７、１１１・・・計数手段 １０８・・・ 計数記憶手段 １０９・・・ 差分演算手段 ２０１・・・ 凸レンズ ２０２・・・ ＣＣＤ撮像素子 ２０３・・・ ２値化回路 ２０４、２１６・・・閾値発生回路 ２０５・・・ ピーク値検出回路 ２０６・・・ 計数回路 ２０７、２０８・・・閾値レジスタ ２０９・・・ ＣＣＤ駆動回路 ２１０・・・ ２値画像処理回路 ２１１・・・ ＣＰＵ ２１２・・・ メモリ ２１３・・・ Ｄ／Ａ変換回路 ２１４・・・ サーボモータのピニオン ２１５・・・ ラック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/36 // Ｈ０４Ｎ 5/232 Ａ 9187−5Ｃ 7811−2Ｋ Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ (72)発明者 池田 徳之 神奈川県川崎市多摩区登戸3816番地三菱レ イヨン株式会社東京研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像対象物の像を得るための結像レンズ
   系と、 該結像レンズ系により得られた像を電気信号に変換する
   撮像手段と、 該撮像手段上にピントのあった像を得るために該結像レ
   ンズ系を調整するピント調整手段と、 該撮像手段から出力される電気信号のピーク値を検出す
   るピーク検出手段と、 該ピーク検出手段により検出されたピーク値に比例し
   て、閾値を発生させる閾値発生手段と、 該閾値発生手段から出力される閾値により該撮像手段か
   ら出力される画像信号を２値化する２値化手段と、 該２値化手段で２値化された信号中の高値信号の数をカ
   ウントする計数手段と、 該計数手段でカウントされたカウント値を記憶する計数
   記憶手段とを備え、 該閾値発生手段と該２値化手段と該計数手段と該計数記
   憶手段を各々、閾値毎に２系列有し、 ２系列の該計数記憶手段の各カウント値間の差分をと
   り、ピント調整評価値としてピント調整手段に送出する
   差分手段を有することを特徴とするピント調整装置。
2. 【請求項２】 撮像対象物の像を得るための結像レンズ
   系と、 該結像レンズ系により得られた像を電気信号に変換する
   撮像手段と、 該撮像手段上にピントのあった像を得るために該結像レ
   ンズ系を調整するピント調整手段と、 該撮像手段から出力される電気信号のピーク値を検出す
   るピーク検出手段と、 該ピーク検出手段により検出されたピーク値に比例し
   て、２つの異なる閾値を該撮像素子の少なくとも１走査
   毎に交互に発生させる閾値発生手段と、 該閾値発生手段から出力される閾値により該撮像手段か
   ら出力される画像信号を２値化する２値化手段と、 該２値化手段で２値化された信号中の高値信号の数をカ
   ウントする計数手段とを備え、 該計数手段でカウントされたカウント値を記憶する計数
   記憶手段を２つの閾値毎に２系列有し、 ２系列の該計数記憶手段のカウント値の差分をとり、ピ
   ント調整評価値としてピント調整手段に送出する差分手
   段を有することを特徴とするピント調整装置。