JPH0693057B2 - オ−トフオ−カス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ラインセンサを移動させつつオートフォーカ
ス動作に適する画像を検出するようにしたオートフォー
カス装置に関するものである。

（発明の技術的背景） マイクロ写真原画の投影画像を、スクリーンや感光体等
の画像投影面に結像させるリーダプリンタなどの光学装
置において、オートフォーカス装置を設けることが考え
られている。例えば投影画像の一部をラインセンサに導
き、このラインセンサの出力信号に基づき画像のコント
ラストを求め、このコントラストが最大となるように投
影レンズ位置を制御してオートフォーカスを行うもので
ある。

しかしこのようなオートフォーカス動作には、この動作
に適する画像がラインセンサに入射されていることが前
提となる。例えば明度差の小さい画像や原画の下地部分
あるいは明確な画線が現われていない部分が入射されて
いる場合には、正確なオートフォーカス動作ができな
い。このため適切な画像が入射される位置にくるまでラ
インセンサを移動させることが考えられる。

しかしスクリーンに現れる画像の中には、オートフォー
カスに不適当な像が含まれていることがあり得る。例え
ば原画フィルムの画像がない面にゴミや傷がある場合に
は、このゴミや傷に合焦してしまいフィルムの厚さ分だ
けの焦点のズレが生じる。またマイクロフィッシュのキ
ャリヤの影やブリップマークあるいは複数のコマの間の
下地部分がスクリーンに現われる場合には、画像の白黒
反転回数が不足して高精度なオートフォーカス動作がで
きなくなる。さらに縦長の原画と横長の原画が混在する
場合には、ラインセンサの移動範囲によっては画像を検
出できないこともあり得る。またスクリーンの周辺部で
画像を検出することも有り得るが、この周辺部で正確に
オートフォーカス動作をしてもはレンズの収差の影響で
スクリーンの中央部では合焦していないことも有り得
る。

（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、ラ
インセンサを移動させて画像を検出するにあたり、ゴミ
や傷の影響が受けにくく、オートフォーカスに好適な画
像を高い確率で検出することが可能なオートフォーカス
装置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、投影画像を矩形の画像投影
面に導く一方、この投影画像の一部が入射されるライン
センサを移動させつつオートフォーカス動作に適する画
像を検出するオートフォーカス装置において、前記像投
影面の周縁から一定距離以上離れた領域に対する前記ラ
インセンサの出力信号を用いて画像検出を行うことを特
徴とするオートフォーカス装置により達成される。

一般にゴミや傷はフィルム特にロールフィルムの場合に
は画像の縁付近に着き易く、キャリヤの影やブリップマ
ークあるいはコマ間の下地部分は通常のスクリーン上の
画像の縁付近に現れ易い。また画像が縦または横に長い
場合には、画像の無い空白部分はやはり画像の上下・左
右の縁付近に現れる。

本発明はこのようにオートフォーカスに不適当な画像は
スクリーンの縁付近に現れ易い点に着目し、スクリーン
の周縁付近の画像によるラインセンサの出力は使用せ
ず、スクリーンの中央部付近の画像による出力のみを用
いるようにしたものである。

また本発明は、操作者が見たい画像の中央部付近の画像
を利用してオートフォーカス動作を行うことにより、光
学系の収差の影響を受けないようにしたものである。

（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図はそのラインセンサの移動範囲を示すス
クリーンの正面図、第３図は制御系のブロック図、第４
図と第５図は原画とラインセンサを移動した時の特定画
素の出力波形とを示し第４図はネガ原画に対するものを
第５図はポジ原画に対するものである。また第６図はコ
ントラストを求める過程の各部出力波形図、第７図は画
像検出動作の流れ図である。

第１図において符号10はマイクロフィッシュやロール状
のマイクロ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（投影画
像）は、投影レンズ20、反射鏡22、24、26によって画像
投影面としての透過型スクリーン28に導かれ、このスク
リーン28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CCDラインセンサであり、このラインセンサ40はス
クリーン28の左上角部の外側を支点として回動する回動
アーム42の回動端に取付けられている。この回動アーム
42はモータ44により第２図の斜線範囲内で回動される。
このモータ44すなわち回動アーム42の回動角θはロータ
リエンコーダ46により検出される。

50は制御手段であり、ラインセンサ40を移動させつつこ
のラインセンサ40の特定の画素の出力に基づいて画像検
出のためのスライスレベルを変化させ、これと平行して
適切な画像の有無を判別する画像検出動作を行う。また
この制御手段50はラインセンサ48の出力信号に基づいて
合焦判別を行い、投影レンズ20をモータ51（第１図）に
よって合焦位置に移動させるオートフォーカス動作や、
プリンタ34の制御、反射鏡22、24、30の移動等を行うも
のである。

この制御手段50を含む制御系は第３図に示すように構成
される。すなわちCPU52は適当な周波数を指令する信号
ａをクロック発生器54へ送り、このクロック発生器54は
この指令された周波数の駆動パルスｂをラインセンサ40
に送る。ラインセンサ40はこの駆動パルスｂによって各
画素の出力信号ｃを順次増幅器56へ送出する。このよう
にしてラインセンサ40の主走査が行われる。この出力信
号ｃは増幅器56で増幅され出力信号ｄとされる（第６図
（Ｉ）参照）。

この出力信号ｄはバンドパスフィルタ58により第６図
（II）に示す信号ｅとされた後、ピークホールド回路60
に入力されて第６図（III）に示すコントラスト信号Ｃ
とされる。この信号Ｃの最大値がこの一回の主走査にお
けるコントラストとなる。なお第６図で横軸にはライン
センサ40の画素順を示す。

出力信号ｄはまたサンプルホールド回路62に入力され、
このサンプルホールド回路62はクロック発生器54が特定
の画素の出力信号に同期して出力する同期信号ｂ′に基
づき、この特定画素の出力信号ｄ′のみを一時記憶す
る。64は切換スイッチであり、このスイッチ64はCPU52
の指令により主走査の途中でサンプルホールド回路62に
記憶された出力信号ｄ′をA/D変換器66を介してCPU52に
読込む一方、主走査終了時にはピークホールド回路60に
記憶されたコントラストＣをA/D変換器66を介してCPU52
に読込む。CPU52は出力信号ｄ′のピーク値Ｄ（max）と
ミニマム値Ｄ（mim）とを求めて一時記憶する一方、コ
ントラストＣも一時記憶する。

出力信号ｄはまたブルーミング検出用の比較器68の非反
転入力端に入力される。この比較的68の反転入力端には
設定器70で設定されたブルーミングが発生する出力レベ
ルにより僅かに小さいレベルが入力される。従って比較
器68はブルーミングが発生すると必ず論理“1"となるブ
ルーミング信号ｆをCPU52に入力する。CPU52はこの時に
はラインセンサ40の露光量を減らすためにラインセンサ
40の駆動周波数を高くしてラインセンサ40の蓄積時間を
短かくするように信号ａを変更する。出力信号ｄはさら
に比較器72、74の非反転入力端に入力される。比較器72
はネガ原画に対するスライスレベルS_nを決定するために
用いられ、その反転入力端にはCPU52が記憶した前記出
力信号ｄ′のミニマム値Ｄ（min）に所定値αを換算し
た（Ｄ（min）＋α）がD/A変換器76を介して入力され
る。この（Ｄ（min）＋α）はネガ原画に対するスライ
スレベルS_nを示す。比較器74はポジ原画に対するスライ
スレベルS_pを決定するために用いられ、その反転入力端
にはCPU52が記憶した前記出力信号ｄ′のピーク値Ｄ（m
ax）から所定値βを減算した（Ｄ（max）−β）がD/A変
換器78を介して入力される。この（Ｄ（max）−β）は
ポジ原画に対するスライスレベルS_pを示す。比較器72、
74は、出力信号ｄがそれぞれスライスレベルS_n、S_p以上
になると論理“1"の信号をカウンタ80、82に送出し、カ
ウンタ80、82は比較器72、74の出力が論理“1"になる回
数をカウントしてCPU52に送出する。すなわちラインセ
ンサ40をその主走査方向（長手方向）に直交する副走査
方向へ移動させつつ以上の動作を繰り返せば、出力信号
ｄがスライスレベルS_n、S_pを越える度にカウンタ80、82
には１が加算される。このカウント値が一定数以上にな
れば画像があったものとする。このカウント値の一定数
は、フィルム原画に付着したゴミにより誤ってカウント
することがあることを考慮して、「１」、「２」と設定
するのは望ましくなく、例えば「４」以上に設定するの
がよい。

第１、３図において84は投影レンズ20の種類を検出する
センサであり、CPU52はこのセンサ84の出力に基づき投
影レンズ20の倍率を検知する。一般にスクリーン28上の
照度は光軸から遠くなるほど低下し、この照度ムラは投
影レンズ20の倍率によりほぼ一義的に決まる。第３図の
メモリ86にはこのレンズ毎の照度ムラに対する補正曲線
が予め記憶され、CPU52はラインセンサ40の回動位置θ
に対してコントラストＣおよび出力信号ｄ′あるいはス
ライスレベルS_n、S_pを補正する。

またメモリ88には、レンズ20の倍率に対して露光量がほ
ぼ適正となるラインセンサ40の駆動周波数が記憶されて
いる。この周波数はラインセンサ40のラフな露光量を決
めれば足り、特にこの実施例では前記した比較器68がブ
ルーミングを検出して露光量を減少するブルーミング防
止機能を持つから、このメモリ88にはややブルーミング
気味の露光量となるように駆動周波数を記憶しておくの
が望ましい。

これは小さなコントラストしか持たないネガフィルムで
も蓄積時間を長くすることによりセンサの出力振幅が大
きくとれるので高精度になるためである。

なお、この実施例では蓄積時間を変えるために駆動周波
数を可変にしているが本発明はこれに限られるものでは
なく、駆動周波数を一定にしそのパルス数を変えて蓄積
時間を変化させてもよい。こうすることによりコントラ
ストを検出しているバンドパスフィルタが単一特性であ
っても常に同じ空間周波数帯域を検出することができ
る。

メモリ90はセンサ84が検出したレンズ20毎の過去の合焦
位置を記憶している。CPU52は、レンズ20の交換の度に
センサ84の出力に基づいて判別したレンズの過去のレン
ズ合焦位置をこのメモリ90から読出し、画像検出動作お
よびオートフォーカス動作に先行してレンズ20をこの過
去の合焦位置に移動させる。これによりレンズ20が合焦
位置から著しく離れ投影像が著しくボケることによる動
作不能状態の発生を防止する。

次に本実施例の動作を説明する。使用者はまず反射鏡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。CPU52はレンズセン
サ84の出力信号に基づいて、投影レンズ20の倍率を判別
する（ステップ100、第７図）。またCPU52はレンズセン
サ84の出力信号に基づいて、投影レンズ20の過去の合焦
位置をメモリ90から読出し、レンズ20をこの合焦位置に
移動させるようにモータ51を制御する。CPU52はさらに
このレンズ20の倍率に対するラインセンサ40の駆動周波
数をメモリ88から読出し、クロック発生器54にこの周波
数を指令する信号ａを出力する（ステップ102）。CPU52
はまたレンズ20の倍率に従って照度ムラの補正曲線をメ
モリ86からCPU52内のメモリに読込み、オートフォーカ
ス動作の準備が整う。

使用者はスイッチ（図示せず）によりオートフォーカス
モードを選択すれば（ステップ104）、CPU52はラインセ
ンサ40を第２図に実線で示すスクリーン28の上方外側の
位置からスクリーン28内へ移動させるようにモータ44を
始動する（ステップ106）。このラインセンサ40の回動
角度θはエンコーダ46で検出され、この実施例において
は第２図の範囲Θ内に入ると画像検出動作が始まるよう
に構成されている（ステップ108）。

本実施例ではラインセンサ40は回動アーム42により円弧
軌跡上を移動するので、画像検出が確実になる。すなわ
ちラインセンサを直線上に沿って移動させると画像中の
罫線や表中の直線に乗ってラインセンサが移動すること
があり、この時には画像検出が不可能となるのに対し、
ラインセンサを円弧上を移動させればそのようなことが
無いからである。

また本実施例における範囲Θはスクリーン28の中央部の
矩形の範囲Ｘと重なる範囲でもある。この矩形の範囲Ｘ
は、例えば一辺300mmの正方形のスクリーン28を用いる
場合には、この範囲Ｘはスクリーン28の各周縁から50mm
内側の正方形とするのが望ましく、この場合範囲Ｘはス
クリーン28の中央に縦および横向きにA4サイズの拡大像
を投影した場合に重なる範囲にほぼ相当し、原画が縦向
きか横向きかに関係なく常に画像が存在する可能性が非
常に高い範囲でもある。多数の原画を縦横に配列したマ
イクロフィッシュを用いる場合には、手動のキャリヤに
このマイクロフィッシュを装填し、このキャリヤの移動
によって原画の移動を行うが、この時キャリヤの影Ｙが
第４図（Ａ）に示すようにスクリーン28の縁付近に現わ
れることがある。またフィルムのはじに位置するコマで
フィルムの無い部分が投影されていることもある。さら
にロールフィルムなどでは特にフィルムの縁にゴミや傷
が付き易く、ブリップマークなどの識別マークは同様に
フィルムの縁に負されるから、これらの像はスクリーン
28の縁付近に現われる。

本発明はこのようなキャリヤの影Ｙやフィルムの非画像
領域、ゴミや傷あるいはブリップマーク等の像がスクリ
ーン28に現われても、スクリーン28の中央付近の一定範
囲Ｘ内の画像を用いて画像検出動作を行うから、誤動作
が非常に少なくなり、適切な画像を高い確立で検出でき
るのである。

ラインセンサ40がΘの範囲に入るとその出力信号ｄや他
の信号やメモリの内容等を用いて所定の動作を行う。こ
の出力信号ｄは比較器68においてブルーミングが発生す
る出力レベルの設定値と比較され（ステップ110）、ブ
ルーミングが発生していればその出力信号ｆが"1"とな
るので、CPU52はラインセンサ40の駆動周波数を上げて
露光量を減少するように指令する信号ａをクロック発生
器54に送出する（ステップ112）。

ブルーミングが発生していなければ、ラインセンサ40の
１または複数の特定画素の出力信号ｄ′はクロック発生
器54の出力信号ｂ′によってサンプルホールド回路62に
一時記憶される一方、一回の主走査によるコントラスト
Ｃはピークホールド回路60に記憶される。スイッチ64の
切換えにより出力信号ｄ′およびコントラストＣが一回
の主走査毎にCPU52に読込まれる。

またブルーミングが発生した場合には、前記の方法によ
りラインセンサの蓄積時間を短くする。ラインセンサの
出力はその蓄積時間に比例するから、この時記憶してい
るミニマム値とピーク値とを蓄積時間を変えた分だけ補
正する。こうすることにより、蓄積時間を変えても過去
のデータを有効に利用できる。

CPU52なライセンサ40が移動している間この１または複
数の特定画素の出力信号ｄ′の変化を監視し、そのピー
ク値Ｄ（max）とミニマム値Ｄ（min）とを求め続ける
（ステップ114）。

第４図（Ａ）はネガ原画に対するこの特定画素の移動軌
跡を示し同図（Ｂ）はその時の出力信号ｄ′の変化を移
動距離ｌに対して示している。また第５図（Ａ）、
（Ｂ）は同じくポジ原画に対するものである。なおｌ＝
l₀以上の範囲が前記第２図における範囲Ｘに対応し、CP
U52はそれ以後の出力信号ｄ′を用いてピーク値、ミニ
マム値を求める。

CPU52はこれらミニマム値、ピーク値から所定値α、β
をそれぞれ加・減算し、 S_n＝Ｄ（min）＋α S_p＝Ｄ（max）−β をそれぞれネガおよびポジ原画に対するスライスレベル
とする（ステップ116）。

この場合ミニマム値、ピーク値の検出に際しては次の点
を考慮するのが望ましい。すなわちネガ原画の場合には
原画に傷やゴミが付着しているとこれらが以上に濃い像
となり、この像に基づいてミニマム値はベース部分の正
しいミニマム値より小さくなる。そこでミニマム値はラ
インセンサ40の所定距離移動中継続している時のみ正し
いミニマム値として採用する。例えばフィルム原画上で
0.5mm以上続く場合のミニマム値を採用してホールドす
ればこれら傷やゴミの悪影響を受けなくなる。

これに反してポジ原画の場合には、一般に実際のベース
部分より明るくなることはないから、ピーク値をそのま
ま採用してホールドすればよい。

また前記所定値α、βは、透過光束F₀と入射光束Ｆとの
比F/F₀の対数で表わされる光学濃度で表わした場合、ミ
ニマム値およびピーク値の0.1〜0.6、好ましくは0.2〜
0.4程度に設定しておくのが望ましい。

CPU52はこれらスライスレベルS_n、S_pをD/A変換器76、78
に送出する。比較器72、74は出力信号ｄがスライスレベ
ルS_n、S_pを越える際に"1"を出力し、カウンタ80、82が
この回数をカウントする。すなわち第４、５図の（Ｂ）
に示すように、ラインセンサ40の移動につれてミニマム
値Ｄ（min）、ピーク値Ｄ（max）およびスライスレベル
S_n、S_pは変化し続け、画像があればその時の主走査によ
る出力信号ｄが大きく変化するため、ネガ原画であれば
カウンタ80のカウント値がまたポジ原画であればカウン
タ82のカウント値が増加する。CPU52はこれらカウント
値が所定値（例えば４）以上になればその時のスライス
レベルS_n，S_pは適切であり、画像有りと判断し（ステッ
プ118）、ラインセンサ40を停止する（ステップ120）。
以上のステップ108〜118の動作を範囲Ｘの内側で繰返し
（ステップ122）、画像有りと判断できなければ（ステ
ップ118、122）、異常ありとしてレンズの移動等を指令
するかオートフォーカス動作を停止する（ステップ12
4）。

スライスレベルS_n、S_pの精度は、ラインセンサ40の移動
回数および主走査回数が多くなるほど高くなるが、一般
には10〜20開程度のラインセンサ40の移動と主走査を行
えば十分な精度になる。

次に制御手段50はこのラインセンサ40の出力信号ｄに基
いてオートフォーカス制御を行う。この制御には種々の
アルゴリズムが可能である。例えば、投影レンズ20の或
る位置でラインセンサ40の各画素の出力電圧から求めた
輝度Ｉの最大、最小Ｉ（Ｍ）,I（ｍ）を求め、次式 Ｖ＝（Ｉ（Ｍ）−Ｉ（ｍ））／（Ｉ（Ｍ）＋Ｉ（ｍ）） で定義される可視度Ｖが最大となる投影レンズ20の位置
を投影レンズ20を順次移動させながら検出する”山登り
法”が用いられる。また合焦点を横断するように投影レ
ンズ20を一度移動させ、その時の輝度の変化特性曲線の
半値幅から合焦点を求めたり（半値幅法）、一度全範囲
に亘って投影レンズ20を移動させ、輝度Ｉが最大となる
位置を求めてもよい（全スキャン法）。

このようにしてオートフォーカス制御が完了すると制御
手段50はモータ44を逆方向に駆動してラインセンサ40を
スクリーン28の外に退出させる。ラインセンサ40が取付
けられた回動アーム42は、スクリーン28の各部外側を中
心とするので、ラインセンサ40はスクリーン28外へ退出
させれば回動アーム42およびラインセンサ40はスクリー
ン28の上辺と平行になり、収まりが良い。

スクリーン28に現われた拡大投影像を見た後、プリンタ
モードにすれば、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。

この実施例ではラインセンサはスクリーン28の矩形の範
囲Ｘ内を円弧を描きながら移動するので、画像が罫線な
どの直線からなる場合でもほぼ確実に画像を検出でき誤
動作が少なくなるが、本発明は範囲Ｘ内を直線移動する
ものも含む。

また一般にブリップマークなどはスクリーン28に向って
左側の上方または下方に位置するから、本実施例のよう
に左上の角部あるいは左下の角部に回動アームの回動中
心を位置させれば、ラインセンサはブリップマークなど
に重なることがなく都合が良い。

（発明の効果） 本発明は以上のように、画像投影面の周縁から一定距離
以上離れた領域に対するラインセンサの出力信号を用い
て画像検出を行うものであから、画像投影面の周縁に現
れ易いフィルムのゴミや傷による影響を受けにくくで
き、またキャリヤの影やブリップマークあるいはコマ間
の下地部分を画像と間違えるおそれが少なく、さらに縦
や横に長い原画に対してもラインセンサが画像の内部分
のみを移動し続けるというようなことが無くなる。この
ためオートフォーカスに適する画像を高い確立で検出で
き、誤動作が少なくなる。

【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ダプリンタの全体
概略図、第２図はそのラインセンサの移動範囲を示すス
クリーンの正面図、第３図は制御系のブロック図、第４
図と第５図は原画とラインセンサを移動した時の特定画
素の出力波形とを示し第４図はネガ原画に対するものを
第５図はポジ原画に対するものでる。また第６図はコン
トラスト信号を求める過程の各部出力波形図、第７図は
画像検出動作の流れ図である。 10……原画、 20……投影レンズ、 28……画像投影面としてのスクリーン、 40……ラインセンサ、 42……回動アーム、 Ｘ……画像検出する一定範囲。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】投影画像を矩形の画像投影面に導く一方、
   この投影画像の一部が入射されるラインセンサを移動さ
   せつつオートフォーカス動作に適する画像を検出するオ
   ートフォーカス装置において、 前記画像投影面の周縁から一定距離以上離れた領域に対
   する前記ラインセンサの出力信号を用いて画像検出を行
   うことを特徴とするオートフォーカス装置。