JPS63246734A - マイクロフィルムリーダのオートフォーカス方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＣＯＤラインセンサなどのイメージセンサを
用いて合焦判別するオートフォーカス方法に関するもの
である。

（発明の技術的背景） ＣＯＤラインセンサなどのイメージセンサラ用いたオー
トフォーカス装置として、種々のものが提案されている
０例えば位相差検出方式としては投影光を２枚の光路分
割レンズやプリズム等を用いてラインセンサ上の２か所
に入射し、各投影位置の差から合焦位置からのずれを検
出するものがある。しかしこれは光学系が複雑で、特殊
な形態のセンサが必要になるという問題があった。また
この位相差検出方式の一種として合焦位置の前後の投影
光をそれぞれ別のイメージセンサに導き、正規の合焦位
置に対して前側の光が入射するイメージセンサが合焦し
ているのか、後側の光が入射するイメージセンサが合焦
しているのか（いわゆる前ピンか後ピンか）を検出する
方法も考えられている。しかしこの場合はイメージセン
サを複数個用いなければならないうえ、信号を並列処理
するため回路構成も複雑になるという不都合があった。

そこで１個のイメージセンサを用い、その各画素の出力
信号から画像のコントラストを求め、このコントラスト
が最大となる位置を合焦位置とする方式が考えられてい
る０例えば前記出力信号を微分して１画像の鮮鋭さを求
めていた（例えば特開昭５６−１３２３１３号など参照
）、シかしこのように画像コントラストの最大値を求め
る場合には投影レンズを移動させつつ多数のレンズ位置
でコントラストを求めねばならず、コントラスト測定点
数が増える。またコントラストを求める際にはレンズを
停止しなければならないが、この場合レンズの移動と停
止によりレンズが振動するため、レンズが完全に停止す
るまで待ってコントラストを求めねばならない、このた
め合焦位置検出に時間がかかるという問題があった。

（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、コ
ントラスト測定点数か少なく、合焦位置の検出に要する
時間を短くすることができるオートフォーカス方法を提
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×をイメージセン
サにより走査して得られるイメージセンサの出力信号を
用いて、投影レンズを合焦位置に制御するオートフォー
カス方法において、前記投影レンズを移動した時の光学
系の所定空間周波数でのＭＴＦ特性を予め記憶する一方
、前記投影画像に対して前記投影レンズの合焦位置を挟
む少くとも３位置で前記所定空間周波数の成分量を求め
、これらの成分量を用いて投影レンズ位置の前記ＭＴＦ
特性上での対応位置を決定し、この対応位置とＭＴＦ特
性上の合焦位置との偏差を求め、この偏差分だけ前記投
影レンズを移動させることを特徴とするオートフォーカ
ス方法により達成される。

（原理） 一般に周期関数は、フーリエ変換を行って周期的な波動
の空間周波数として表わすことができる０例えばイメー
ジセンサの出力信号に基いて得られる出力電圧Ｖが一走
査の間に第４図のように変化するものとすれば、その出
方電圧υの空間周波数成分は第５図のようになる。ここ
にａ、ｂ。

ｃ、ｄは投影レンズの位置を変化させた場合の各成分量
を示し、非合焦の程度が大きいほど、換言すればコント
ラストが小さいほどその投影画像の空間周波数成分のう
ち高周波成分の量は小さくなる。すなわちａ、ｂ、ｃ、
ｄの順に投影レンズは合焦位置から遠くなっている。

この第５図で一定の空間周波数ｆＯに対して投影レンズ
を移動させた時の成分量の変化は第６図ｅのようになり
、この成分量が最大になる点を投影レンズの合焦位置と
して求めることができる。

ここで第６図ｍはイメージセンサに投影されるまテノ光
学系ｔｙ）　Ｍ　Ｔ　Ｆ　（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　丁
ｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）であり、絞りが一定
であれば使用する投影レンズにそれぞれ固有のＭＴＦ特
性にほとんど依存している。一般には原画の内容により
多少影響を受けるが、これらｅとｍの特性はほとんど投
影レンズの特性と相似となる。従って今レンズの所定空
間周波数でのＭＴＦ特性（ｍ）を既知として、 Ｙ＝Ｆ（Ｘ） とすれば、画像の空間周波数成分（ｅ）はｙ＝ａＦ（χ
）　；ただしａは定数 で表わせる。

ここで画像の空間周波数成分（ｅ）上で等間隔Δχで連
続する３点Ａ、Ｂ、Ｃの成分量をそれぞれＶ＋　　１７
２．１３として求めれば、ｙ＋／ｙ２＝Ｆ（χ＋）／Ｆ
（χ２）・・・（１）Ｙ２　／３Ｆ３　＝Ｆ　（χ２）
／Ｆ（χ３）・・・（２）一方これらＡ、Ｂ、Ｃ点に対
応するレンズのＭＴＦ特性（ｍ）上で等間隔Δχで連続
する点Ａ’、Ｂ’、Ｃ’（７）Ｌ／７ズ位置をＸ＋、Ｘ
２゜ｘ３とすれば、 Ｙｌ　／Ｙ２　＝Ｆ　（Ｘ＋　）　／Ｆ　（Ｘ２　）＝
Ｙ＋／ｙ２・・・（３） −Ｙ２／Ｙ３　＝Ｆ　（Ｘ２　）　／Ｆ　（Ｘ３　）＝
　ｙ２／ｙ３・・・（４） 従って既知のレンズＭＴＦ特性（ｍ）上で間隔Δχの３
点が（３）、（４）式の値を満足するようなｘ、、ｘ２
’、ｘ３は求め得る。特性（ｍ）上で例えばｘ３が求ま
れば、特性（ｍ）が最大となるレンズ位置Ｘ。との偏差
（Ｘｎ　　Ｘ３）が求まる。

そこで画像の空間周波数成分（ｅ）上のレンズ位置χ３
に対応するレンズのＭＴＦ特性（ｍ）上の位置Ｘ３を求
め、前記偏差分（Ｘｎ　　Ｘ３）分だけ投影レンズをχ
３の位置から移動させれば投影レンズは合焦位置にくる
。

しかしながらレンズの移動に対する画像の空間周波数成
分は、第６図に示すように、非合焦の程度に対応して漸
減するから、レンズが合焦位置から大きくズしている場
合には”ｙｌ　１７２　１７３の差が極端に小さくなり
正しい動作が期待できなくなる。

またレンズ位置χ１、χ２、χ３が接近しているとｙｌ
、７２．７３の僅かな誤差が合焦位置の大きな誤差とな
り、制御精度が低下するという問題が生じる。

本発明は空間周波数成分ｅを求めるレンズ位置のうち少
くとも一つをレンズ合焦位置に対して一側に、他の少く
とも２つを他側にすることにより、精度を高めるもので
ある。

なお前記（１）〜（４）式に代えて、 （ｙｌ　−ｙｚ　）／　（７２−７３）＝（Ｆ（χ＋）
−Ｆ（χ２）） ／（Ｆ（χ２）−Ｆ（χ３）） のように分母、分子を差の形として対応点を求めること
も可能である。この場合３点の相互の差を用いてもよい
し、４点の差を用いてもよい。

（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図はそのオートフォーカス制御装このブロ
ック図、第３図は動作の流れ図である。

第１．２図において符号ｌＯはマイクロフィッシュやマ
イクロロール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
て透過型スクリーン２８に導かれ、このスクリーン２８
に原画ｌＯ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はゾーン設定手段であり、フォーカスゾーンを示す
マーク４２と、このマーク４２をスクリーン２８上で移
動させるための手動のつまみ４４とを備える。ゾーンの
位置ａは位置検出部４６で検出されて制御手段４８に送
出される。

５０はフォーカス制御用光学系であり、画像投影光の光
軸上に配置された半透鏡５２と、投影レンズ５４と、イ
メージセンサとしてのＣＣＤラインセンサ５６と、サー
ボモータ５８とを備える。

投影レンズ２０を通過した投影光の一部は半透鏡５２に
より投影レンズ５４を通してラインセンサ５６に導かれ
る。ラインセンサ５６はモータ５８により光軸に直交す
る方向へ移動可能となっている。また投影レンズ５４は
、投影光がスクリーン２８あるいは感光ドラム３６の投
影面上に合焦する位置に投影レンズ２０を置いた時に、
ラインセンサ５６の受光面上にも正確に結像するように
、その焦点距離が決められている。

オートフォーカス機構は投影レンズ２０を光軸方向に進
退動させるサーボモータ６０を備え、投影光がスクリー
ン２８あるいは感光ドラム３６の投影面上に正しく結像
するように制御手段４８により焦点制御される。

制御手段４８は第２図に示すように構成される。すなわ
ちクロック６２が出力するクロックパルスに同期してＣ
ＯＤドライバ６４はラインセンサ５６を駆動する。この
ラインセンサ５６はその一走査毎に各画素の入射光量に
対応して変化するパルス信号を出力する。このパルス信
号は、各画素の特性のバラツキなどのために同じ光量が
投影されていても各画素毎に変動する。信号処理回路６
６は各画素の特性のバラツキを補正し、かつ波形整形お
よび整流して第４図の出力信号電圧υとする。

このように信号処理された出力信号電圧υは帯域通過フ
ィルタ６８に入力され、出力信号電圧υの所定の空間周
波数成分をアナログ信号ｇとして求める。すなわちフィ
ルタ６８は空間周波数ｆＯでゲインが大きく、この周波
数ｆｏが離れると急激にゲインが減少し、例えば少なく
とも一６ｄＢ１０ＣＴ、望ましくは一１２ｄＢ１０ＣＴ
程度の減衰特性を持つものを用いる。

このアナログ信号ｇはＡ／Ｄ変換器７０でデジタル信号
に変換され、入力インターフェース７２を介してＣＰＵ
７４に入力される。

第２図で７６はＲＯＭ、７８はＲＡＭ、８０は出力イン
ターフェース、８２および８４はＤ／Ａ変換器、８６．
８８はそれぞれモータ５８．６０を駆動するドライバで
ある。

ＲＯＭ７６にはＣＰＵ７４の制御プログラムの他に、投
影レンズ２０．５４の空間周波数のＭＴＦ特性（第６図
の特性（ｍ）に相ち）が記憶されている。一般にＭＴＦ
は投影レンズだけでなく反射鏡、原画支持用ガラス板、
あるいはラインセンサ自身等のそれぞれのＭＴＦの積で
表わされるが、投影レンズのＭＴＦの影響が他に比べて
大きいので投影レンズの絞りが一定に固定されている場
合にはそのＭＴＦだけで精度よく近似することができる
。すべてのＭＴＦを厳格に求めこれらの積を用いてもよ
いのは勿論である。本実施例では投影レンズ２０．５４
の全体のＭＴＦが記憶されている。

次に本実施例の動作を説明する。制御手段４８は、まず
ゾーン設定手段４０で設定されたゾーンの位置ａを読込
んで、このゾーンに対応する領域の投影光がラインセン
サ５６に入射するようにサーボモータ５８を制御する。

使用者は反射鏡２４を第１図実線位置においたり−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
（ステップ１ｏｏ）、この投影光の一部は半透鏡５２に
よってラインセンサ５６に導かれる。

制御手段４８は次にラインセンサ５６の出力に基づいて
露光量測定を行う（ステップ１０２）。

すなわち信号処理回路６６の出力信号電圧υはフィルタ
６８、Ａ／Ｄ変換器７ｏ、インターフェース７２を介し
てＣＰＵ７４に読込まれ、ＣＰＵ７４で露光量制御が行
われる。露光量が適正でなければ（ステップ１０４）光
量を変更しくステップ１０６）、再度露光量測定を行う
、この露光量の調整は、例えばラインセンサ５６の各画
素の出力電圧のうち、バックグラウンド領域に対応する
画素の電圧を選んでこれが所定電圧になるように光源１
２の光量を調整することにより行われる。

次に制御７段４８はラインセンサ５６に入力された投影
光に画像が含まれるか否かを判断する（ステップ１０８
）、この判断は、例えば画像の白黒の反転回数が所定値
以上であるか否かにより行なわれ、所定値以上であれば
画像有りと判断する（ステップ１１０）、画像無しと判
断した時には、制御手段４８はブザーやランプなどの警
報を発しフォーカスゾーンの変更を要求する（ステップ
１１２）。使用者はスクリーン２８を見ながらつまみ４
４を操作し、投影像の画像が有る位置にマーク４２が重
なるようにマーク４２を移動する。

次に制御手段４８はこのラインセンサ５６の出力に基づ
いてオートフォーカス制御を行う。

ＣＰＵ７４はまず投影レンズ２０の位置をχ１としてＲ
ＡＭ７８に記憶し、この位置χ１のＡ点においてライン
センサ５６を走査する。

ＣＰＵ７４はレンズの合焦位置χｎに対してこのＡ点と
同側にあってＡ点からΔχ移動したＢ点の位置χ２にお
いて、同様に成分量ｙ２を求める。

ＣＰＵ７４はさらに合焦位置χｎに対してＡ、Ｂ点と反
対側のＤ点の位置χ４にレンズを移動し、同様に成分量
ｙ４を求める（ステップ１１４）。

ＣＰＵ７４はこれらＡ、Ｂ、Ｄ点に対して次に前記（１
）、（２）式と同様の演算を行い（ステップ１１６）　
、　（３）、（４）式が成立するレンズＭＴＦ特性（ｍ
）上の対応点Ａ’、　　′、Ｄ′を求める（ステップ１
１８）。この場合対応点を求める方法は種々あるが１例
えばＲＯＭ７６には特性（ｍ）のデータが表の形で記憶
されている場合には、（Ｙｌ／Ｙ２）等が所定値（ｙ＋
／ｙ２）等に一致する位置ｘ、、ｘ２　、ｘ４を求める
。一致する位置がない時には最も近い位置を求めて補正
を行う。また特性（ｍ）を関数Ｆ　（Ｘ）の形で記憶し
た時にはこの関数を用いて位置ｘ、、ｘ２　。

Ｘ４が求められる。

ＣＰＵ７４は次に特性（ｍ）の最大となるレンズ位置ｘ
ｎをＲＯＭ７Ｂから読出し、投影レンズ２０の位置例え
ばｘ４との偏差ΔＸ＝　（Ｘｎ−Ｘ４）を求める（ステ
ップ１２０）、そしてその時の投影レンズ２０の位置χ
４から投影レンズ２０を偏差ΔＸだけ移動する（ステッ
プ１２２）。この結果投影レンズ２０を合焦位置に合わ
せることができる。

この合焦状態でプリンタモードにすれば（ステップ１２
４）、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。

以りの実施例では、光学系のＭＴＦ特性をＲＯＭ７６に
記憶したが、このＭＴＦ特性はレンズ毎にそれぞれ異な
るものであるから、例えばレンズを交換する際の便を考
慮して、レンズの鏡筒にそのレンズのＭＴＦ特性を記憶
したメモリを内蔵させる一方、レンズの着脱に伴って装
置本体側と断続する電気接点を設け、レンズを装着した
際にこの電気的接点を介してメモリの内容を読出すよう
にしてもよい。

（発明の効果） 本発明は以上のように、イメージセンサの出力に基づき
光学系の少くとも３つの位置における所定空間周波数の
成分量を求め、予め記憶した光学系のＭＴＦ特性上の対
応点を求め、この光学系のＭＴＦ特性上での対応点と最
大となる点との偏差を求め、投影レンズをこの偏差分だ
け移動させて投影レンズを合焦位置に移動させるもので
あるから、周波数成分を演算するレンズ位置が少なくな
り、レンズの停止回数も少なくなる。このためレンズの
振動が停止するまでの待ち時間も少なく。

合焦位置検出までの所要時間が短縮できる。また少くと
も３つの位置のうち１つの位置は他の位置とは合焦位置
を挾んで反対側にあるので制御精度が向上する。

【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、１ｌＴ２図はそのオートフォーカス制御装置の
ブロック図、第３図は動作の流れ図である。また第４図
はイメージセンサ出力を示す図、第５図は空間周波数成
分を示す図、また第６図は本発明の原理説明図である。 ２０．５４・・・投影レンズ、 ５６・・・ラインセンサ。 ６８・・・空間周波数用フィルタ、 ｍ・・・ＭＴＦ特性。 ｅ・・・空間周波数成分。 特許出願人　富士写真フィルム株式会社代　理　人　弁
理士　山　１）文　雄 第１図 ７Ａ 第３図 第４図 第５図 ｆｏ　　　　　　　　　　　　ｆ 第す図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 投影画像をイメージセンサにより走査して得られるイメ
   ージセンサの出力信号を用いて、投影レンズを合焦位置
   に制御するオートフォーカス方法において、 前記投影レンズを移動した時の光学系の所定空間周波数
   でのＭＴＦ特性を予め記憶する一方、前記投影画像に対
   して前記投影レンズの合焦位置を挟む少くとも３位置で
   前記所定空間周波数の成分量を求め、これらの成分量を
   用いて投影レンズ位置の前記ＭＴＦ特性上での対応位置
   を決定し、この対応位置とＭＴＦ特性上の合焦位置との
   偏差を求め、この偏差分だけ前記投影レンズを移動させ
   ることを特徴とするオートフォーカス方法。