JPH0785125B2

JPH0785125B2 - 焦点調節装置

Info

Publication number: JPH0785125B2
Application number: JP60090314A
Authority: JP
Inventors: 良一今井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-04-25
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1995-09-13
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: JPS61247157A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は焦点調節装置、特に、マイクロフィルム等の画
像読取りに適した焦点調節装置に関するものである。

〔従来技術〕

マイクロフィルム上の画像を電子的に読み取る装置を第
１図にしたがい説明する。

フィルム１は光源ａからのレンズｂを通った光により露
光され、更にレンズｃを介した後、移動可能な光路切換
えミラーｄによってスクリーンｈと読み取り側３に選択
的に導びかれる。焦点の調整は、ミラーｄをスクリーン
側ｘに倒しレンズ群ｃの焦点を調整することによって行
なっている。この後に読み取り側Ｙに、ミラーｄを倒す
ことによって光路を切換え、モータｇによりCCDfを矢印
方向に動かしCCDfにより入射光の強度を電気信号に変換
する。尚、ｅはミラーである。

ここで、CCDf上で結像されている画像と、スクリーンｈ
上に結像されている画像との焦点の対応は、アダプター
レンズALにより調整されるが、この調整は工場組立て時
に行なわれる。しかしながら、搬送、輸送時の振動や、
温度差による機構（光路長）のぼうちょう、収縮、経年
変化等により、スクリーン上の画像の焦点と読み取り用
CCD側の焦点との対応がつかなくなってしまうという欠
点が生じてしまった。

この調整はユーザのもとに装置を設置後、サービスマン
が、アダプターレンズALを移動させ、対応する様に調整
するが、この作業は非常に時間を費やされ、また高度の
技術が要求された。

また、アダプタレンズAL自体もスクリーンｈ上にフィル
ム画像を鮮明に結像させなければ、操作者が、最良の焦
点状態（以下ジャストピントと呼ぶ）になったかどうか
な状態を認知することが出来ず、アダプタレンズALは、
収差及び歪が非常に小さく、解像力も非常に高いものが
要求され、従って、このアダプタレンズの加工も精密度
を要求され、コストも非常に高くなってしまった。

一方、前記の様にアダプターレンズAL及びスクリーンｈ
上とCCDf上の画像との対応の調整が良いものであって
も、不慣れな操作者では、画像をジャストピント点へセ
ットすることが非常にむずかしかった。

なお、操作者は焦点用レンズを上下移動して、距離を変
えて、マイクロフィルム１上の画像のピントを調整する
が、手動ツマミ又は電動（モータ）よりの動力を歯車な
どにより、減速して移動を行なう機構になっている。し
かし、この種の装置において、ジャストピント点を中心
とすると焦点用レンズの上下移動は、数μｍ〜数十μｍ
の範囲（焦点深度）しかなく、それを越え外へ出ると、
ピンボケ状態になってしまい、画像情報に正確に読み取
ることが出来なくなってしまう。

以上の用にこの種の装置において、スクリーン上だけの
結像よりジャストピント点へセットすることは非常に多
くの問題点があった。

また、近年、文書の電子化が進み、書類などを電子的に
記録する、いわゆる光ディスク電子ファイル・システム
が多く用いられてくる様になってきた。古くから、文書
を記録しファイル化してきた、ユーザーは、今まで、マ
イクロフィルムとして記録、活用してきたことは、言う
までもないが、このマイクロフィルムの文書を光ディス
ク電子ファイルに変換しなければならず、これらを可能
にするのが、マイクロフィルム電子スキャナーであり、
近年、この種の製品の開発が、行なわれはじめた。

しかしながら、前述の様に、マイクロフィルム上の画像
の焦点を調整するには、熟練者の眼により、一コマ、一
コマ、人手で合わせていたので、非常に不便で、手間も
かかった。

一方、前記の欠点を除去すべく使用するフィルムの厚さ
に合わせ、これらのフィルムの厚さを入力することによ
り、工場調整時に設定された位置に焦点調整用レンズが
移動セットされる方式が考えられる。

しかしながら、マイクロフィルムというのは、各メーカ
によりフィルムの厚さが異なったり、また、同じメーカ
ーでもフィルムの種類、例えば銀フィルム、ジアゾフィ
ルムなどと、フィルムの厚さも非常に多くなってしま
い、上記の方式だと、使用可能のフィルムは、限定され
てしまうことになり、非常に不便であった。

また、使用しているうちに経年変化などにより、上記の
設定がずれてしまい、定期的にサービスマンを呼んで、
めんどうな調整をしてもらわなければならず非常に不便
であった。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の事情に鑑みなされたもので、結像光学
手段により形成される像の一部を拾い出し、前記結像光
学手段により形成される像の予定結像位置での結像状態
を判定するための判定手段と、前記判定手段に従って前
記結像光学手段により形成される像が前記予定結像位置
に結像されるように前記結像光学手段と前記予定結像位
置との距離を調整する調整手段と、前記調整手段の調整
動作に先立って前記結像光学手段が形成する像の中から
前記調整手段の調整動作のために前記判定手段が拾い出
すべき前記判定に適した像を捜し出すサーチ手段と、前
記サーチ手段のサーチ動作に際して前記結像光学手段と
前記予定結像位置との間を所定距離に設定する設定手段
とを備え、適切且つ精度良く焦点調節が行なえる焦点調
節装置を提供しようとするものである。

〔実施例〕

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第２図〜第８図は本発明の好ましい実施例を表わす図で
ある。

第２図において、Ｆは表面もしくは裏面に画像が記録さ
れているマイクロフィルムであり、光源Ｐによりレンズ
Ｂを通した光により照明されている。FCは焦点調整用の
メインレンズでありパルスモータの回転運動を偏心カム
などにより直線運動に変換する駆動機構を用いて上下す
る機構をそなえている。

メインレンズFCにより収束された画像は、複数の受光素
子がライン状に配列された一次元光検知センサCCD上に
結像される。このCCDの受光素子の配列方向を即ち、自
己スキャン（走査）する方向を主走査方向とする。

次に、主走査方向に対して略直角方向（副走査方向）の
スキャン（走査）は、CCDを副走査モータＭ、プーリ
Ｑ、ワイヤＷにより、主走査方向に対して直角な方向に
移動させることにより行なわれる。これによりフィルム
上の画像の一画面分を１ラインずつ順次読み取ることが
出来る。

CCDにより、読み取りされた画像の信号はアンプＧ等に
より所定の処理のなされた後、不図示の画像形成装置、
例えばレーザービームプリンタ、光ディスク装置などに
出力される。

システムコントローラSCはCCDを駆動するための制御信
号CC、副走査モータＭを駆動するための制御信号SM及び
メインレンズFCを移動制御する制御信号FSを出力する。

CCD駆動回路CTは、CCDセンサを駆動するための駆動信号
DSを発生する、また、後述の焦点情報をカウントするた
めのカウンタＫの同期をとるためのリセット信号RSを発
生する。

コンパレータCOMは、CCDよりの出力信号を値設定ボリ
ウムVRで設定された電圧（設定値）と、たえず比較しな
がら、設定値TLより大ならば“H"信号、設定値TLよ
り小ならば“L"信号を焦点情報CSとして出力する様にな
っている。

この“H"又は“L"信号の立ち上り（又は立ち下り）のエ
ッヂの数を焦点情報と呼ぶことにして、カウンタＫによ
り、このエッヂの数を計数する構成となっている。

そして、このエッヂの数が多い方向になる様に前述の焦
点用レンズを移動させる様に制御することにより、オー
トフォーカス動作する。

即ち、このエッヂの数が多くなるほど、焦点が合う方向
に向かうことに着目し、カウンタＫにより計数された値
をシステムコントローラSCに内蔵されCPUにより判断
し、計数値が極大（ピーク点）になる様に焦点調整用レ
ンズFCを移動させる様に制御している。

次に動作について説明する。第３図（ａ）はフィルムＦ
上に記録された画像情報の一部である（マイクロフィル
ムは通常ネガフィルムであり、図中の黒い部分は、光を
通し、白い部分は光を通さない）第４図（ｂ）は第３図（ａ）を拡大したものであり、シ
マ模様F₁,F₂,F₃は中心部より、離れるにともないうすく
なる。この画像情報をl₁−l₂間（主走査方向）を一次元
光センサ（CCD）にて読みとると、第４図（ａ）のよう
な出力波形となる。波形中の階段状はCCDの各セル（受
光素子）に応じた量である。

この出力波形をコンパレータCOMにて、値TLと比較（２
値化）すると第４図（ｂ）の出力信号CSを得る。次にこ
の信号CSは、カウンタＫに入力される。カウンタＫは、
CCD駆動回路CTよりCCDの一走査終了毎にリセット信号RS
を受けとり、リセットがかかる。カウンタＫには、ラッ
チが内蔵されていて、上記リセットに同期しひとつ前の
値が常に記憶されている。

この様に上記カウンタＫの出力は、CCDの主走査方向の
スキャン（走査）を行なうたびに一走査期間内のエッヂ
の数を計数する。

第５図（ａ）は、ジャストピントの状態、（ｂ）は、ピ
ンボケの状態を示している。

第５図（ａ）の（Ｉ）におけるl₁−l₂間を一次元光セン
サCCDにより主走査すると、第５図（ａ）の（II）の様
な波形となる。（実際のCCD出力信号は、階段状になる
が説明を容易とするため略す）ここで値TLで２値化す
ると第５図（ａ）の（III）の様な出力信号CSを得る。
（ジャストピント時）次にピンボケ時第５図（ｂ）について説明する。

第５図（ｂ）の（Ｉ）は、CCDセンサ面での結像である
が、実際には、l₁−l₂間を主走査（スキャン）する。こ
こで、CCDよりの出力信号（II）は、しきい値TLを横切
る数が減り、コンパレータCOMよりの出力信号CSは第５
図（ｂ）の（III）の如く立ち上がりエッヂもｅ′₁,e′
₄,e′_４の３ケとなってしまい、ジャストピント時にお
けるエッヂ数よりも明らかに小となることがわかる。

従って、上記の立ち上りエッヂｅをカウントすることに
より、焦点の状態を知ることが出来る。

上述の焦点情報（カウント値）をシステムコントローラ
SCに内蔵されたCPUにより、極大点（ピーク点）になる
様に焦点調整用レンズFCを移動制御しジャストピント点
JPへセットする。

ここで第６図のfl₁−l₂曲線は、第２図のフィルムＦ上
のl₁−l₂間をCCDで読み取った焦点情報である。この場
合、フィルムＦ上の画像は“ABDFG"という文字の一部を
焦点情報として読み取っている。次に第２図のフィルム
Ｆ上のｌ′_１−ｌ′_２間（破線）を読み取ると“ACF"の
一部を読み取ることになり、第６図の破線曲線fl′_１−
ｌ′_２の様に曲線のレベルが低くなる。

この様にフィルム上の画像を１次元の光センサで読み取
るため、フィルムＦ上の画像を読む位置により、カウン
タ値の最大値は異なる。しかしながらフィルム上の画像
が異なっても、焦点調整用レンズFCの移動位置がJP点と
なるとカウンタＫのカウント値は、常に、極大点（ピー
ク点）となるので、CPUは、極大点（ピーク点）を検知
すれば、ジャストピント点JPを検知することが出来る。

第７図にシステムコントローラSCのオートフォーカス動
作のシーケンスフローチャートを示す。

第７図において、オートフォーカス動作の開始に際し、
まず、ステップS1でレンズFCを移動するためのパルスモ
ータを設定位置にセットする。即ち、焦点調整用のレン
ズFCを予じめ限定された基準位置に位置せしめる。次
に、ステップS2において、CCD副走査用のモータＭを原
点より移動開始するとともに、CCDの主走査読取りを実
行する。

そして、ステップS3で、カウンタＫにおける１ライン走
査毎のカウント値が所定数以上となる点を探す。即ち、
フィルムＦ上のオートフォーカス検出に適した画像ライ
ンを検出するもので、カウント値が所定数以上となった
位置があれば、ステップS4に進みその点で副走査を停止
すべくモータＭを不作動とする。これにより、オートフ
ォーカス検出に適した位置をCCDセンサが読取り可能と
なる。

次にステップS5でレンズFC移動用のパルスモータを駆動
し、レンズFCを始点SPにセットする。そして、ステップ
S6でCCDセンサの主走査を行なう。尚このときはCCDセン
サの副走査移動は行なわない。CCDセンサの一ラインの
主走査毎にカウンタＫのカウント値（焦点情報の数）を
取込み内蔵メモリに格納する。尚、このとき、パルスモ
ータのステップ数も一緒に記憶する。そして、ステップ
S7でレンズFCが終点EPにあるか否かを判断する。終点EP
に達していなければステップS8に進み、レンズFC移動用
のパルスモータを１ステップ動作し、レンズを始点から
終点の方向へ１ステップ移動せしめる。そして、再びス
テップS6においてCCDセンサを主走査せしめ、焦点情報
をカウントしメモリに記憶する。これを、レンズFCが終
点EPに達する迄燥返し行なうと、レンズFCが始点から終
点迄移動する各ステップにおける複数回の主走査の夫々
におけるカウンタＫのカウント値がメモリに記憶され
る。

レンズFCが終点迄達したならば、ステップS9に進み、メ
モリに主走査毎に記憶されているカウント値の最大値を
探し、また、その最大値に対応したパルスモータのステ
ップ数を認識する。そして、認識したステップ数の位置
にレンズFCを移動すべく、パルスモータを駆動する。こ
れにより、レンズFCはジャストピント位置にセットされ
ることになる。

第８図は、焦点検知用光センサ及び画像読み取り用の光
センサに２次元の光検知センサ（CCD−２）を用いた例
である。焦点調節の原理は、前述の一次元（列状）光セ
ンサーを用いた例と同じであるが、この方式の場合は、
画像を読み取る場合、及び焦点を検知する場合におい
て、副走査及び主走査を電子的（各素子を電子的に切替
る）に行なえるため、第２図の如く副走査モータによ
り、機械的に走査しないでも良くなる。

この場合の焦点検知動作も、２次元センサCCD−２の全
面あるいは、特定の領域部分を読みこみ、そのエッヂの
数を計数することにより、焦点の状態を検知することが
出来る。

なお、本実施例の場合、一次元光検知センサ（ラインセ
ンサ）には、5000素子のものを使用し、２次元センサの
ものは500素子×500素子のものを使用した。

尚、本実施例ではマイクロフィルムの読取り装置を例に
説明したが、通常の35mmフィルムの読取り装置にも適用
可能なことは言う迄もない。また、フォーカス合せを人
手によらず可能となるので、ピント合せのためにモニタ
用のスクリーンを設ける必要もなくなる。

また、フィルム画像の読取りの他、本、書類等をその反
射光により読取る方式の画像読取りのオートフォーカス
としても適用可能である。

また、一次元光センサ及び２次元光センサーでも使用す
ることが出来るので、撮像管、特にビデオカメラにも応
用することが出来、かつ、ビデオカメラに応用した時
は、別に焦点検知用のセンサを設けることなく、供用す
ることが可能なので、既製のカムラにも応用することが
出来る。

〔実施例と発明との対応〕

以上の実施例において、システムコントローラSCのステ
ップS5〜S9が本発明の判定手段に、システムコントロー
ラSCのステップS10が本発明の調整手段に、システムコ
ントローラSCのステップS2〜S5が本発明のサーチ手段
に、システムコントローラSCのステップS1が本発明の設
定手段に、それぞれ相当する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、適切且つ精度良く
焦点調節が行なえる焦点調節装置を提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマイクロフィルム読取り装置の構成を示
す図。第２図は本発明によるマイクロフィルム読取り装
置の構成例を示す図、第３図はマイクロフィルムの画像
を示す図、第４図、第５図はセンサの出力状態を示す
図、第６図はカウント値の分布を示す図、第７図はシス
テムコントローラの制御手順を示すフローチャート図、
第８図は本発明の他の実施例の構成を示す図であり、Ｐ
は光源、FCは焦点調整レンズ、Ｆはマイクロフィルム、
CCDは一次元センサ、COMはコンパレータ、Ｋはカウン
タ、SCはシステムコントローラである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結像光学手段により形成される像の一部を
拾い出し、前記結像光学手段により形成される像の予定
結像位置での結像状態を判定する判定手段と、前記判定
手段に従って前記結像光学手段により形成される像が前
記予定結像位置に結像されるように前記結像光学手段と
前記予定結像位置との距離を調整する調整手段と、前記
調整手段の調整動作に先立って前記結像光学手段が形成
する像の中から前記調整手段の調整動作のために前記判
定手段が拾い出すべき前記判定に適した像を捜し出すサ
ーチ手段と、前記サーチ手段のサーチ動作に際して前記
結像光学手段と前記予定結像位置との間を所定距離に設
定する設定手段とを有することを特徴とする焦点調節装
置。