(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フイルム面上の写真画像を撮像レンズを通してイメージセンサで撮像し、このイメージセンサからの撮像信号から写真画像のもつ空間周波数に対応づけられた評価信号を抽出してこの評価信号の積算値に基づいて撮像レンズに含まれるフォーカスレンズを光軸方向に移動してピント合わせを行うフイルムスキャナーの自動焦点調節装置において、
フイルム面内での有効撮像範囲を複数種類の中から選択して指定する画面サイズ指定手段と、前記複数種類の有効撮像範囲ごとに前記評価信号を抽出する評価エリアを対応づけた第１テーブルメモリと、撮像対象となるフイルムの種別を識別する識別手段と、この識別手段によって識別されるフイルムの種別ごとにピント合わせを行う距離範囲を対応づけた第２テーブルメモリとを備え、ピント合わせ処理を行う際には前記第１，第２テーブルメモリを順に参照して有効撮像範囲に対応して決められた評価エリアのもとで、かつフイルムの種別に対応した距離範囲の始点から終点に向かってフォーカスレンズを移動させながら前記評価信号の積算値を逐次にサンプリングし、前記積算値のピークが得られたサンプリング位置を基準にしてフォーカスレンズのセット位置を決めるようにしたことを特徴とするフイルムスキャナーの自動焦点調節装置。
【請求項２】
撮像レンズにはズームレンズが含まれ、前記第１テーブルメモリには画面サイズ指定手段で指定された有効撮像範囲とズームレンズのズーム位置との組み合わせに対応づけて評価エリアが格納されるとともに、ズームレンズのズーム位置を検知するズーム位置検知手段と、このズーム位置検知手段で検知されるズーム位置ごとにフォーカスレンズの初期シフト量を対応づけた第３テーブルメモリを設け、ズーム操作が行われたときには、前記第１，第２テーブルメモリに続いてさらに第３テーブルメモリを参照し、フォーカスレンズをズーム位置に対応した初期シフト量だけ移動させた後に、さらにフォーカスレンズを前記距離範囲の終点に向かって移動させながら評価信号の積算値のサンプリングを開始するようにしたことを特徴とする請求項１記載のフイルムスキャナーの自動焦点調節装置。
【請求項３】
前記識別手段によって識別されるフイルムの種別情報に対応してフォーカスレンズの移動速度を切り換える速度制御手段と、フォーカスレンズを距離範囲の始点から終点に移動させる間に、フォーカスレンズの位置ごとに前記評価信号の積算値をサンプリングして記憶する記憶手段とを備え、フォーカスレンズを低速で移動させてピント合わせを行う際には、フォーカスレンズを距離範囲の終点まで移動させた後に、前記積算値のピークが得られた位置にフォーカスレンズを戻してピント合わせを終了させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載のフイルムスキャナーの自動焦点調節装置。
【請求項４】
フォーカスレンズを高速で移動させてピント合わせを行う際には、フォーカスレンズを前記距離範囲の始点から終点まで移動させる間に、前記記憶手段に記憶された積算値のピーク値がサンプリングされる直前の位置にフォーカスレンズを戻した後、フォーカスレンズを低速で移動させながらフォーカスレンズを距離範囲の終点に向かって再び移動させ、この移動の間に再び評価信号の積算値をサンプリングして読み込むとともに、その変化が負に反転したときに、反転直前の位置にフォーカスレンズを戻してピント合わせを終了させるようにしたことを特徴とする請求項３記載のフイルムスキャナーの自動焦点調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネガフイルムあるいはポジフイルムに撮影された画像を撮像して画像信号を得るフイルムスキャナーに関するもので、詳しくは撮像時のピント合わせを的確かつ迅速に行うことができるようにしたフイルムスキャナーの自動焦点調節装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ネガフイルムやポジフイルムに撮影された写真画像をＣＲＴに表示したり、あるいはビデオプリンタに出力して画像のハードコピーを得ようとする場合には、光学的な写真画像を画像信号に変換するためにフイルムスキャナーが用いられる。フイルムスキャナーはフイルム面に正対して写真画像を撮像するイメージセンサ（固体撮像素子）を内蔵しており、このイメージセンサから得られる撮像信号に適宜の信号処理を施すことによって画像信号が得られる。
【０００３】
フイルム面とイメージセンサとの間には撮像レンズが配置され、写真画像が正しくイメージセンサの光電面上に結像されるようにピント合わせが行われる。フイルムスキャナーでは、撮像対象となるフイルムがフイルムキャリアによって保持され、しかも撮像レンズからほぼ一定の距離位置にセットされるため、一般のビデオカメラや電子スチルカメラなどのように広い距離範囲にわたってピント合わせを行わなくてもよいが、フイルムキャリアを変更したときにフイルム面が移動したり、撮像対象となるフイルムが種別ごとあるいはメーカーごとに厚みが異なることなどを考慮すると、やはりピント合わせを行う必要がある。
【０００４】
フイルムスキャナーにおいて自動的にピント合わせを行うには、例えば特開昭６１−４１２７７号公報，特開昭６３−２１５２６８号公報，特開平１−７７７４号公報に記載されたような自動焦点調節装置を用いることができる。これらの自動焦点調節装置は、基本的には写真画像をスキャンする過程でコントラストの変化分を監視し、その変化量（空間周波数に相当）ごとにそのサンプル数を対応させた評価信号を検出する。そして、フォーカスレンズを移動させながら、評価信号の積算値がピークとなるようにフォーカスレンズをフィードバック制御して合焦点を求めるようにしている。
【０００５】
一般のビデオカメラに上記方式の自動焦点調節装置を用いる場合、主要被写体のほとんどは撮像画面の中心部に位置することが多いため、ピント合わせの評価エリアを写真画像の中心部を含む限られた範囲に決めることもできるが、フイルムスキャナーが対象とする静止した写真画像の中には、主要被写体が画面の周辺部に位置していることも少なくない。したがってフイルムスキャナーでピント合わせを行うときには、写真画像のほぼ全域をピント合わせの評価エリアにするのが通常である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近では１３５フイルムやアドバンストフォトシステムのフイルムのいずれにおいても、写真画像のサイズが一律ではなくなってきている。例えば１３５フイルムの場合、従来はフイルム上の画面サイズが３６ｍｍ×２４ｍｍのフルサイズ（Ｃサイズ）がほとんどであったのに対し、３６ｍｍ×１３ｍｍのパノラマサイズ、３６ｍｍ×２０ｍｍのハイビジョンサイズのものが混在してきている。したがって、ピント合わせの評価エリアをＣサイズに対応して固定しておくと、他サイズの写真画像に対しては不必要な範囲まで含めてピント合わせをすることになり好ましくない。また、それぞれの画面サイズに応じてフイルムをマスキングすると、ほとんどの場合、マスクの開口エッジ部分でコントラストが最も大きくなり、この部分に対してピント合わせが行われるという誤動作が生じやすい。
【０００７】
さらに、フォーカスレンズを移動しながら評価信号の積算値の変化を監視し、積算値が負に変化したときに合焦と判定してフォーカスレンズの位置を決めるようにすると、真のピークの手前にある偽ピークに応答してフォーカスレンズがセットされることになり、誤動作しやすい。したがって、調節範囲の全域にわたってフォーカスレンズを移動させながら評価信号の積算値を監視し、最終的にピークが得られた位置を識別してからフォーカスレンズを位置決めする手法を採ると正確なピント合わせができるが、従来のようにフォーカスレンズの全調節範囲にわたって評価信号の積算値をサンプリングしたのでは、ピント合わせに時間がかかりすぎて実用的でない。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、画像の取り込み範囲外の画像パターンなどに影響を受けることなく適切なピント合わせが可能であり、またピント合わせを行う距離範囲を適切に設定することによって迅速かつ的確なピント合わせを行うことができるようにしたフイルムスキャナー用の自動焦点調節装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、本発明のフイルムスキャナーの自動焦点調節装置は、フイルム面内での有効撮像範囲を複数種類の中から選択して指定する画面サイズ指定手段と、前記複数種類の有効撮像範囲ごとに前記評価信号を抽出する評価エリアを対応づけた第１テーブルメモリと、撮像対象となるフイルムの種別を識別する識別手段と、この識別手段によって識別されるフイルムの種別ごとにピント合わせを行う距離範囲を対応づけた第２テーブルメモリとを設け、ピント合わせ処理を行う際には前記第１，第２テーブルメモリを順に参照して有効撮像範囲に対応して決められた評価エリアのもとで、かつフイルムの種別に対応した距離範囲の始点から終点に向かってフォーカスレンズを移動させながら前記評価信号の積算値を逐次にサンプリングし、前記積算値のピークが得られたサンプリング位置を基準にしてフォーカスレンズのセット位置を決める構成にしてある。したがって、例えばフイルム上のフルサイズ画面の中にパノラマサイズで撮影された写真画像を撮像するときには、パノラマサイズの指定を行うことによって自動的にピント合わせの評価エリアがパノラマサイズに適した範囲に制限され、余分な領域に対してピント合わせが行われることはない。
【００１０】
また、フイルムの種別に適合した距離範囲を自動的に変更することが可能となる。例えば、ポジフイルム（リバーサルフイルム）はネガフイルムと異なり、スライド用枠にマウントされているのが通常であるため、これをフイルムスキャナーのネガキャリアにセットするとネガフイルムをセットしたときと撮像レンズからの距離が異なる。したがって、撮像対象となるフイルムがネガフイルムであるかポジフイルムであるかに応じ、それぞれピント合わせの距離範囲を適切な範囲に自動設定することによって、効率的にピント合わせ処理を行うことができる。
【００１１】
また、本発明のフイルムスキャナーの自動焦点調節装置を、撮像レンズにはズームレンズが含まれ、前記第１テーブルメモリには画面サイズ指定手段で指定された有効撮像範囲とズームレンズのズーム位置との組み合わせに対応づけて評価エリアが格納されるとともに、ズームレンズのズーム位置を検知するズーム位置検知手段と、このズーム位置検知手段で検知されるズーム位置ごとにフォーカスレンズの初期シフト量を対応づけた第３テーブルメモリを設け、ズーム操作が行われたときには、前記第１，第２テーブルメモリに続いてさらに第３テーブルメモリを参照し、フォーカスレンズをズーム位置に対応した初期シフト量だけ移動させた後に、さらにフォーカスレンズを前記距離範囲の終点に向かって移動させながら評価信号の積算値のサンプリングを開始するようにする構成にする。
【００１２】
また、本発明のフイルムスキャナーの自動焦点調節装置を、前記識別手段によって識別されるフイルムの種別情報に対応してフォーカスレンズの移動速度を切り換える速度制御手段と、フォーカスレンズを距離範囲の始点から終点に移動させる間に、フォーカスレンズの位置ごとに前記評価信号の積算値をサンプリングして記憶する記憶手段とを備える構成にする。ネガフイルムのように撮像レンズに対してフイルム面の位置があまり変動しないような場合には、ピント合わせを行う距離範囲を狭く設定することができる。この場合には、フォーカスレンズを低速で移動させてピント合わせを行う。すなわち、フォーカスレンズを距離範囲の終点まで低速で移動させた後に、前記積算値のピークが得られた位置にフォーカスレンズを戻してピント合わせを終了させるようにする。これにより、処理時間をあまりかけることなく、正確なピント合わせができる。
【００１３】
ポジフイルムのように、マウントの仕方によって撮像レンズまでの距離が様々に変わる可能性が高いフイルムに対しては、ピント合わせの距離範囲を広くとる必要があり、ネガフイルムのときと同様にピント合わせの距離範囲の全域にわたってフォーカスモータを低速で駆動するとピント合わせの処理時間が長くなる。この場合には、フォーカスレンズを高速で移動させてピント合わせを行う。すなわち、フォーカスレンズを前記距離範囲の始点から終点まで高速で移動させる間に、前記記憶手段に記憶された積算値のピーク値がサンプリングされる直前の位置にフォーカスレンズを戻した後、フォーカスレンズを低速で移動させながらフォーカスレンズを距離範囲の終点に向かって再び移動させ、この移動の間に再び評価信号の積算値をサンプリングして読み込むとともに、その変化が負に反転したときに、反転直前の位置にフォーカスレンズを戻してピント合わせを終了させようにする。これにより、処理時間をあまりかけることなく、正確なピント合わせができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明を用いたフイルムスキャナーの外観を示す。フイルムスキャナーは、テーブル２，キーボード及びマウスからなるコントローラ３，モニタＣＲＴ４，撮像ユニット５，フイルムキャリア６，光源ユニット７，ディスクドライブユニット８からなる。ディスクドライブユニット８には基本プログラムが記録されたシステムディスクが装填され、コントローラ３からの起動コマンドにしたがって基本プログラムが立ち上がり、後述する各種の処理が行われる。
【００１６】
撮像対象となるフイルムはフイルムキャリア６に装填される。ネガフイルムが対象となるときには、例えば６コマずつに分断されたシート形態、あるいは長尺形態のままネガフイルムホルダに挿入され、このネガフイルムホルダがフイルムキャリア６で保持される。ポジフイルムが対象となるときには、１コマずつマウントされたポジフイルムを数コマ分並べて保持するマウントホルダが用いられ、このマウントホルダがフイルムキャリア６で保持される。これらのネガフイルムホルダ，マウントホルダの形状の相違がフイルムキャリア６に組み込まれたマイクロスイッチなどのセンサで検知され、これにより装填の有無を表す装填完了信号及びフイルムの種別情報が得られる。この種別情報はフイルムＩＤ情報の一部として撮像ユニット５に送信される。
【００１７】
一方、コントローラ３からは撮像対象となるフイルムがネガフイルムであるかポジフイルムであるかの指示入力が行われる。この指示入力はＩ／Ｏポートを介して撮像ユニット５に送信され、ＣＲＴモニタ４に写真画像の表示を行う際にネガ／ポジ反転処理が必要であるか否かが決められ、またフイルムキャリア６からの種別情報との対照確認が行われる。光源ユニット７には、照明ランプ，光量調節用の絞り，色温度調整用のカラーフィルタが内蔵され、コントローラ３からの入力により適宜の調節が可能となっている。撮像ユニット５は、ズーム機能をもった撮像レンズ１０，イメージセンサを含む撮像部１１，光源ユニット７及び撮像レンズ１０の制御やイメージセンサで取り込まれた撮像信号に適宜の信号処理を行う回路部１２とからなる。
【００１８】
撮像ユニット５は基本的にマイクロコンピュータで構成され、その構成の概略を図２に示す。フイルムキャリア６に装填されたフイルム１５（ネガフイルム）は光源ユニット７と撮像レンズ１０との間にセットされる。光源ユニット７からの照明光によってフイルム１５は背後から照明される。撮像レンズ１０は、変倍レンズ１０ａとフォーカスレンズ１０ｂとから構成され、各々のレンズを光軸方向に移動させることによってズーミングとフォーカシングが行われる。各々のレンズを移動させるために、ズームドライバ１６，フォーカスドライバ１７が用いられ、それぞれステッピングモータ１６ａ，１７ａの駆動により移動制御が行われる。変倍レンズ１０ａにはズーム位置検知手段としてポテンショメータ１８が併設されており、ポテンショメータ１８は変倍レンズ１０ａの移動に連動してその抵抗値が変化してズーム位置と一対一に対応した電圧信号を出力する。
【００１９】
撮像レンズ１０の結像面にはイメージセンサ２０が設けられている。イメージセンサ２０の光電面には微少な赤，緑，青のカラーフィルタがマトリクス状に配列されており、これらのカラーフィルタを透過した光がピクセルごとに光電変換され、信号電荷の蓄積が行われる。なお、イメージセンサ２０には多くＣＣＤ固体撮像素子が用いられるが、もちろん他の固体撮像素子を用いることも可能である。イメージセンサ２０を駆動するためにセンサドライバ２１が用いられており、イメージセンサ２０からはピクセルごとの信号電荷が時系列に読み出され、撮像信号として出力される。
【００２０】
イメージセンサ２０からの撮像信号は、所定のサンプリング周波数のもとでＡ／Ｄコンバータ２２によりデジタル変換される。デジタル化された撮像信号はデジタル信号処理回路２４に時系列に入力される。デジタル信号処理回路２４は、入力された撮像信号を色ごとに読み込んでマトリクス演算を行い、ＲＧＢ画像信号とコンポジット画像信号との２種類の画像信号を生成する。なお、デジタル信号処理回路２４ではγ補正や信号レベルの調整，カラーバランスの調整も行われる。こうして得られたＲＧＢ画像信号は、オペレータが画像信号の取り込み入力を行った時点で、デジタル信号のままＲＧＢ出力端子に出力され、またコンポジット画像信号はＤ／Ａコンバータ２５でアナログ変換の後にコンポジット出力端子に出力される。なお、コンポジット画像信号はＣＲＴモニター４に逐次に送られるようになっており、フイルムスキャナーを作動させている期間中、オペレータはフイルム１５の写真画像を観察することができる。
【００２１】
Ａ／Ｄコンバータ２２からの撮像信号はバンドパスフィルタ２８にも入力される。バンドパスフィルタ２８はカスケード接続された２つのプログラマブルデジタルフィルタ２８ａ，２８ｂとからなる。前段のプログラマブルデジタルフィルタ２８ａは、概念的には時系列で入力されてくる撮像信号相互間の差を求め、その差が設定値ＫH 以下のものを評価信号として出力する。また、後段のプログラマブルデジタルフィルタ２８ｂは前段から入力されてくる評価信号のうち、その値が設定値ＫL 以上のものを出力する。この結果、バンドパスフィルタ２８からは、撮像信号相互間の差が一定範囲内の差分データが出力される。
【００２２】
撮像信号相互間の差は、時系列に出力されてくる撮像信号のもつ空間周波数に対応し、その差が大きいほど空間周波数が高いことを意味する。したがって、バンドパスフィルタ２８の上記作用は、撮像信号に含まれる空間周波数を低域カット周波数ｆL と高域カット周波数ｆH でフィルタリングし、これらのカット周波数で挟まれた周波数帯域内の変化幅データ（＋，−の双方がある）を評価信号として出力することに対応する。
【００２３】
高域カット周波数ｆH は前段のプログラマブルデジタルフィルタ２８ａにタップ係数として入力される設定値ＫH に対応して決まり、低域カット周波数ｆL は後段のプログラマブルデジタルフィルタ１８ｂにタップ係数として入力される設定値ＫL に対応して決まる。なお、上記プログラマブルデジタルフィルタ２８ａ，２８ｂには例えばＬＯＧＩＣ社製の「１２×１０ビット  マトリクス  マルチプライヤ  ＬＦ２２５０」（商品名）などを用いることができ、さらに高度なフィルタリング演算を行わせことによって、より高精度の評価信号を得ることも可能である。
【００２４】
絶対値変換回路２９は、バンドパスフィルタ２８から送られてくる評価信号の絶対値をとって順次にタイミング制御回路３０に入力する。タイミング制御回路３０は、絶対値変換回路２９から順次に送られてくる評価信号の積算値を、その入力タイミングに応じて選別して一部を積算回路３１に入力する。イメージセンサ２０は、フイルム１５上の写真画像を二次元的に走査して撮像信号を出力し、こうして出力されてくる撮像信号に基づいて評価信号及びその積算値が求められるから、シリアルに入力されてくる積算値をその入力のタイミングによって選別することによって、フイルム１５に記録された写真画像のうちの一部の範囲から得られた評価信号の積算値を取り出すことができる。
【００２５】
この結果、例えば図３に示すように、フイルム１５上に記録されたフルサイズ画面３２ａを撮像して得られた撮像信号に基づいて評価信号を得たときに、破線で示す評価エリア３２ｂに属する評価信号だけを積算回路３１に入力することが可能となる。同様に、パノラマ画面３３ａに対しては評価エリア３３ｂ、ハイビジョン画面３４ａに対しては評価エリア３４ｂを設定することができる。これらの評価エリア３２ｂ〜３４ｂの選択は、それぞれの画面サイズに応じてオペレータがコントローラ３を操作して有効撮像範囲の指定を行ったときに、ＣＰＵ３５がその指定入力に相当する画面サイズ情報を読み取って自動的に行われる。
【００２６】
このため、それぞれの評価エリアごとのタイミングデータはデータＲＯＭ３８の所定アドレス域に確保された第１テーブルメモリ３８ａに格納されており、画面サイズ指定手段として機能するコントローラ３からの入力に応じて適宜のタイミングデータを読み出してバスライン３６を経由してタイミング制御回路３０に入力するようになっている。なお、図３に示す評価エリア３２ｂ〜３４ｂの切換えは、撮像レンズ１０のズーム位置が広角端で固定されているときにはそのままでよいが、前述のように撮像レンズ１０がズーミング機能を備えていることに対応し、前記評価エリア３２ｂ〜３４ｂは変倍レンズ１０ａの位置によっても自動的に調節されるようになっている。
【００２７】
例えば、図４(A) に示すように、撮像レンズ１０を広角端にして撮像するときには、イメージセンサ２０の光電面上にパノラマ画面３３ａが結像され、その内側に評価エリア３３ｂが設定されるが、撮像レンズ１０をズーミング操作して画像の拡大が行われると、図４(B) に示すように、イメージセンサ２０の光電面上には拡大されたパノラマ画面３３ａ’が結像される。これに対応し、同図(A) に示す評価エリア３３ｂも拡大された評価エリア３３ｂ’に変更される。
【００２８】
このような調節のために、前記第１テーブルメモリ３８ａには、画面サイズ情報と、撮像レンズ１０のズーム範囲を複数ステップに区画したそれぞれのズームステップ位置との組み合わせごとに、評価エリアの左上端の座標データＳと、幅データＷ，高さデータＨとがタイミングデータとして割り当てられている。これらの各データは、イメージセンサ２０の光電面上に配列されたピクセルの座標，配列個数に対応している。そして、画面サイズ情報がパノラマ画面に対応し、かつ撮像レンズ１０を広角端に設定して撮像を行うときには、座標Ｓ０（ＳＸ０，ＳＹ０）と、幅Ｗ０、高さＨ０の各データが第１テーブルメモリ３８ａから読み出され、ＣＰＵ３５はこれらのデータに基づいて、図４(A) に破線で示すように、評価エリア３３ｂの設定を行う。
【００２９】
また、ズーミング操作を行った場合には、図４(B) に示すようにイメージセンサ２０には拡大されたパノラマ画面３３ａ’が結像され、拡大率によっては広角端のときのパノラマ画面の一部がイメージセンサ２０の光電面から外れることもある。しかし、ズーミング操作が行われたときには、そのズーム位置が第１テーブルメモリ３８ａのズームステップ位置のいずれに属するかによって、そのときのズーム位置に応じた座標Ｓｎ（ＳＸｎ，ＳＹｎ）、幅Ｗｎ、高さＨｎの各データが読み出され、これらのデータによって破線で示すように有効撮像範囲よりもわずかに狭い評価エリア３３ｂ’に自動的に変更される。
【００３０】
なお、フイルム１５上では全てフルサイズ画面で撮影しておいても、バノラマ画面用，ハイビジョン画面用のトリミング信号をコマ位置ごとに光学記録あるいは磁気記録しておけば、このトリミング信号をフイルムキャリア６に組み込まれたセンサで読み取って、これに対応した適切な評価エリアを設定することも可能であり、またこの評価エリアに対応した画面サイズ内の画像信号をＲＧＢ出力端子やコンポジット出力端子に出力することもできる。この場合、前記トリミング信号に対応して有効撮像範囲を決める標準的な使用形態では、必ずしもコントローラ３から有効撮像範囲の指定を行わなくても済むようになる。したがって、フイルムキャリア６が画面サイズ指定手段としての機能をもつことになり、前述したフイルムの種別情報とともにトリミング信号（画面サイズ情報）をフイルムＩＤ情報として撮像ユニット５に入力する。
【００３１】
積算回路３１は、イメージセンサ２０の垂直同期期間内にタイミング制御回路３０から送られてくる評価信号を積算する。図５は、タイミング制御回路３０から出力される評価信号強度の分布を示す概念図で、実線がピント合わせ開始前、一点鎖線でピント合わせの途中、破線が合焦したときの様子を示す。評価信号の積算値は、それぞれの特性線で囲まれた領域の面積に相当する。ピント合わせが行われてゆくにしたがって高周波領域の評価信号も得られるようになり、結果的にピントが合うほど評価信号の積算値も大きくなることが分る。したがって、フォーカスレンズ１０ｂを光軸方向に移動させながら評価信号の積算値を読み込み、その値がピークに達したことをもって合焦判定を行うことができる。
【００３２】
図６はフォーカスレンズ１０ｂの移動と評価信号の積算値との相関を示す概念図である。一般に、写真画像にコントラストの変化が乏しい場合には評価信号の積算値は破線で示すようになだらかに変化し、写真画像の絵柄パターンが細かくてコントラスト変化が多い場合には一点鎖線で示すように鋭敏に変化する。破線で示すような変化をするときには積算値のピークが識別しにくい。また、一点鎖線で示すような変化をするときには、フォーカスレンズ１０ｂを移動してゆく過程で評価信号の積算値がマイナス側に変化したことをもってピークとして判定すると、偽ピークによる誤検出のおそれが高くなる。
【００３３】
したがって、図６に実線で示すような変化が得られるようにバンドパスフィルタ２８のカット周波数ｆL ，ｆH を決めることが好ましいが、写真画像のもつパターンは種々様々であるため、一律にカット周波数ｆL ，ｆH を決めることはできない。こうした事情を考慮し、写真画像のもつ絵柄パターンに応じてオペレータがカット周波数ｆL ，ｆH を調節できるようにしておくことが上記弊害を軽減する上で有利である。この点、このフイルムスキャナーの場合、バンドパスフィルタ２８をプログラマブルデジタルフィルタ２８ａ，２８ｂで構成してあるので、これらのタップ係数をコントローラ３から入力し、Ｉ／０ポート３７，ＣＰＵ３５を介して変更することによって対応可能である。
【００３４】
ただし、どのような写真画像に対しても、評価信号の積算値の変化が図６に実線で示すように変化させることは困難である。しかも、撮像レンズ１０はズーム機能をもっており、ズーミングによって写真画像のもつ空間周波数成分自体が変化するようになる。本発明ではこのような要因をも考慮し、偽ピークに影響されることなく的確かつ迅速なピント合わせができるように後述するアルゴリズムを採用している。
【００３５】
撮像レンズ１０は２群構成のズームレンズからなり、ズーミングを行うと変倍レンズ１０ａの移動に連動してフォーカスレンズ１０ｂも移動し、ズーミングに伴う焦点面の移動を補正する。したがって、撮像距離が一定であったとしても、ズーミングを行うとフォーカスレンズ１０ｂは光軸方向に移動する。そして、仮にフイルム１５を設計値どおりのセット位置に装填されたとすると、この基準撮像距離に対して合焦が得られるフォーカスレンズ１０ｂのオフセット位置は、それぞれのズーム位置に応じて予め光学計算で求めておくことができる。
【００３６】
基準撮像距離に対するフォーカスレンズ１０ｂのオフセット位置は、撮像レンズ１０のズーム範囲を複数ステップに区画したそれぞれのズームステップ位置ごとに、初期位置からの駆動パルス数として第２テーブルメモリ３８ｂに格納されている。この駆動パルス数はステッピングモータ１７ａの回転角、すなわちフォーカスレンズ１０ｂの移動量に対応する。これによれば、変倍レンズ１０ａの位置をポテンショメータ１８，Ａ／Ｄコンバータ３９を介して読み込んで、そのズーム位置が第２テーブルメモリ３８ｂのいずれのズームステップ位置に相当しているかを識別した後、該当するズームステップ位置から駆動パルス数を読み込んで、これに基づいてフォーカスドライバ１７，ステッピングモータ１７ａを駆動すれば、初期位置にあるフォーカスレンズ１０ｂをズーム位置に応じたオフセット位置に一義的にセットすることができるようになる。なお、第２テーブルメモリ３８ｂに用意されたズームステップ位置を、第１テーブルメモリ３８ａで用いられているズームステップ位置と一致させておいてもよいが、これらのステップ数はメモリ容量を考慮して適宜に変えておいてもよい。
【００３７】
一方、フォーカスレンズ１０ｂをオフセット位置に移動させたとしても、必ずしも実際にフイルムキャリア６に装填されたフイルム１５に対して最適のピント合わせが行われるとは限らない。というのは、フイルム１５がネガフイルムである場合、フイルム１５のセット位置は撮像レンズ１０からほぼ一定の距離位置になるとは言え、フイルム１５の厚みやそのセット位置には多少の相違が生じてくる。また、フイルム１５がポジフイルムである場合には、上記の要因に加え、スライド用枠の種類やマウントの仕方によって、ネガフイルムのときよりも撮像距離にバラツキが生じてくる。したがって、ネガ／ポジの別に関わらず、フイルム１５をセットした後にはピント合わせを行う必要がある。
【００３８】
ただし、上述したようにネガフイルムとポジフイルムとでは撮像距離のバラツキに相違がある。これを考慮し、このフイルムスキャナーはフイルム１５の種別を表すＩＤ情報に対応し、ピント合わせを行う距離範囲をネガフイルムとポジフイルムとで自動的に変更する機能をもっている。すなわち、データＲＯＭ３８に用意された第３テーブルメモリ３８ｃには、ネガフイルムに対しては狭い距離範囲、ポジフイルムに対しては広い距離範囲でピント合わせが行われるように、フォーカスレンズ１０ｂの移動範囲の始点及び終点を決める位置データが書き込まれている。そして、ＣＰＵ３５がコントローラ３あるいはフイルムキャリア６から得られるＩＤ情報を識別する識別手段となり、さらにＣＰＵ３５と第３テーブルメモリ３８ｃとがＩＤ情報に応じてそれぞれの距離範囲を設定する距離範囲設定手段となる。
【００３９】
図７に第２テーブルメモリ３８ｂ，第３テーブルメモリ３８ｃの作用を概念的に示す。ズーム位置が決まると、第２テーブルメモリ３８ｂを参照することによって、フォーカスレンズ１０ｂを初期位置からオフセット位置まで移動させるのに必要な駆動パルス数Ａ1 が分る。さらに第３テーブルメモリ３８ｃには、フイルム１５の種別に応じ、ピント合わせを行う距離範囲ΔＳN ，ΔＳP を決めるためのデータが書き込まれている。この距離範囲ΔＳN ，ΔＳP は、一方がネガフイルムが存在する範囲、他方がポジフイルムが存在する範囲を表し、それぞれ減算パルス数，加算パルス数の一対によって決められている。
【００４０】
ピント合わせ処理を行うにあたっては、までズーム位置に対応してフォーカスレンズ１０ｂをオフセット位置に移動させる駆動パルス数Ａ1 が決まる。さらにフイルム１５がネガフイルムであると、駆動パルスＡ1 から距離範囲ΔＳN の下限を決めるパルス数が減算され、フォーカスレンズ１０ｂを移動させるときの始点に対応する駆動パルス数ＡN1が決まり、さらに距離範囲ΔＳN の上限を決めるパルス数が加算されフォーカスレンズ１０ｂの移動の終点に対応する駆動パルス数ＡN2が決まる。なお、ズーム位置に応じて前記距離範囲ΔＳN ，ΔＳP を変更することも可能で、この場合にはフォーカスレンズ１０ｂのオフセット位置ごとにそれぞれ個別に距離範囲ΔＳN ，ΔＳP の始点及び終点を決めるためのデータを用意しておけばよい。
【００４１】
ピント合わせが開始されると、まず初期位置にあるフォーカスレンズ１０ｂがＡN1個の駆動パルスにより距離範囲の始点に移動され、以後は１画面ごとに撮像信号の読み込みを行いながら、フォーカスレンズ１０ｂを光軸方向に移動させフォーカススキャンが行われる。そして、フォーカスレンズ１０ｂを移動させるための駆動パルス数がＡN2個に達した時点でフォーカススキャンが終了する。また、フイルム１５がポジフイルムであるときには、フォーカスレンズ１０ｂにＡS1個〜ＡS2個の駆動パルスが供給される間で撮像信号の読み込みが行われ、ネガフイルムよりも広い距離範囲ΔＳP でフォーカススキャンが行われる。
【００４２】
ＲＡＭ４１は、フォーカススキャンが行われる間に、逐次に積算回路３１を介してサンプリングされる評価信号の積算値を書き込むための記憶手段として用いられる。その外に、ＲＡＭ４１はピント合わせ処理を行う過程で得られるデータ，フラグ類の一時的保管を行うためのワークエリアにもなる。また、ＣＰＵ３５は、バスライン３６，Ｄ／Ａコンバータ４２，光源制御回路４３により光源ユニット７の作動を制御する。例えば、デジタル信号処理回路２４による信号レベルの調整やカラーバランスの調整では対応しきれないときには、光源ユニット７の光量調節用の絞りを制御したり、あるいは色温度補正用のカラーフィルタを切り換える。このフイルムスキャナーによって行われる上述の基本的なシーケンスプログラム、あるいはシーケンスプログラムの実行過程で適宜に読み出される基準データはＲＯＭ４５に格納されている。
【００４３】
以下、上記フイルムスキャナーのピント合わせ作用について説明する。図８のフローチャートに示すように、フイルム１５の装填の有無の確認と、フイルムＩＤ情報とズーム位置情報との読み込みとが実行される。フイルムＩＤ情報には、図３で説明したように撮像対象となる写真画像の画面サイズ情報と、フイルム１５の種別がネガ／ポジのいずれであるかを表す種別情報とが含まれる。これらの情報はオペレータがコントローラ３から入力するようになっているが、前述したように、フイルム１５に記録されたトリミング信号をフイルムキャリア６で自動読み取りする構成にした場合には、画面サイズ情報についてはコントローラ３からの入力を省略することもできる。また、種別情報はコントローラ３からの入力の外にフイルムキャリア６によって読み取られ、コントローラ３からの入力と不一致であるときには、訂正入力待ちとなる。
【００４４】
ＩＤ情報が適切なものであると、データＲＯＭ３８の第１テーブルメモリ３８ａが参照され、写真画像がパノラマ画面３３ａであると、評価エリア３３ｂを設定するタイミングデータがＣＰＵ３５，バスライン３６を介してタイミング制御回路３０に入力される。この評価エリア３３ｂはパノラマ画面３３ａよりもわずかに狭い範囲になっているから、例えばパノラマ画面３３ａの周囲の未露光部分からの光が撮像されてもピント合わせには何の影響もない。同様に、パノラマ画面３３ａの周囲を覆うようなマスキングを行ったとしても、写真画像とマスク開口の境界部分からの光がピント合わせに用いられることはない。
【００４５】
撮像レンズ１０をズーミング操作した場合には、第１テーブルメモリ３８ａに用意されたタイミングデータに基づき、ズーム位置に応じた評価エリアの設定がなされる。ズーミング操作はコントローラ３からの入力により、ズームドライバ１６，ステッピングモータ１６ａを介して行われるため、コントローラ３，Ｉ／Ｏポート３７によりズーム位置を読み込むことも可能であるが、実際の変倍レンズ１０ａの位置をポテンショメータ１８を介して読み込むようにしている。
【００４６】
ズーム位置が読み込まれると、さらに第２テーブルメモリ３８ｂが参照され、初期位置にあるフォーカスレンズ１０ｂを、そのズーム位置に対応したオフセット位置まで移動させるのに必要な駆動パルスの個数Ａ1 （図７参照）が読み込まれる。この駆動パルスの個数Ａ1 は一旦ＲＡＭ４１に保存される。引続き、コントローラ３から入力された種別情報の確認が行われ、第３テーブルメモリ３８ｃが参照される。これにより、フイルム１５がネガフイルムであった場合には、図７に示す距離範囲ΔＳN に対応して決められた減算パルス数，加算パルス数と、ＲＡＭ４１に保存されていた駆動パルスの個数Ａ1 とから演算が行われる。そして、図７に示す距離範囲ΔＳN の始点及び終点に対応する駆動パルスの個数ＡN1，ＡN2が求められ、ＲＡＭ４１に書き込まれる。
【００４７】
以上の処理により、画面サイズ情報及びズーム位置に応じたフォーカススキャン用の評価エリアが決まり、またズーム位置及び種別情報に応じたフォーカスレンズ１０ｂの移動範囲が決まる。そして、フォーカスレンズ１０ｂをピント合わせの距離範囲の始点位置に移動させた後、撮像信号から評価信号を抽出し、かつ評価信号の積算値をフォーカスレンズ１０ｂの移動とともに取り込んで合焦位置を探るフォーカススキャンが開始される。
【００４８】
フォーカススキャンは、図９に示すフローチャートにしたがって行われる。フォーカススキャン処理は、まず種別情報の確認によってフイルム１５がネガ／ポジのいずれであるかによって分岐する。フイルム１５がネガフイルムであるときには、ピント合わせの距離範囲ΔＳN が狭いので、フォーカスレンズ１０ｂを低速で光軸方向に移動させながら評価信号の積算値をサンプリングしてゆく。フォーカスレンズ１０ｂの移動速度は、ＣＰＵ３５からバスライン３６を経てフォーカスドライバ１７に供給される駆動パルスの周波数を小さくすることで対応することができる。
【００４９】
フォーカスレンズ１０ｂに供給された駆動パルスが個数ＡN2に達した時点でフォーカスドライバ１７の作動が停止し、評価信号の積算値のサンプリングも終了する。ＲＡＭ４１には、フォーカススキャンの間にサンプリングされた多数の評価信号の積算値が書き込まれているが、ＣＰＵ３５はその中で最も大きい積算値をピーク値として識別するとともに、このピーク値が何番目にサンプリングされたものであるかを読み取る。積算値のサンプリングはフォーカスレンズ１０ｂの移動に同期して行われるから、ピーク値が何番目にサンプリングしたものであるかを確認することによって、そのときのフォーカスレンズ１０ｂの位置を識別することができる。
【００５０】
こうしてピーク値が得られたときのフォーカスレンズ１０ｂの位置が識別されると、ＣＰＵ３５はフォーカスドライバ１７，ステッピングモータ１７ａによりフォーカスレンズ１０ｂをその位置まで戻してネガフイルムに対するピント合わせ処理が終了する。なお、ピーク値の検出が不可能であった場合には、モニタＣＲＴ４の画面に警告表示が行われ、フォーカスレンズ１０ｂを初期位置に戻して異常処理の終了となる。
【００５１】
ＣＲＴモニタ４の画面には単に写真画像が表示されるだけでなく、ピント合わせ処理の過程で得られる評価信号の積算値がデジタル表示され、あるいは図６に示すピント合わせ曲線がシミュレーション表示される。したがって、異常処理の終了時には、オペレータはこの表示を確認した上で例えばプログラマブルデジタルフィルタ２８ａ，２８ｂのタップ係数補正などの入力の後に、再度ピント合わせ処理を行えばよい。
【００５２】
こうしてフォーカスレンズ１０ｂを合焦位置に移動させると、ＣＲＴモニタ４には鮮明な写真画像が表示されるから、オペレータはコントローラ３を介して画像信号の取り込み入力を行う。これにより、デジタル信号処理回路２４からピント合わせ後の画像信号がＲＧＢ出力端子あるいはコンポジット出力端子から出力され、またディスクドライブユニット８に装填された記録媒体には画像信号の記録が行われる。なお、ネガフイルムの場合にはフイルムキャリア６に設けられたフイルム送りキーを操作して次コマの撮像を行うときにもピント面の変動はほとんどないから、最初の１コマ目に対して上記のピント合わせ処理を行うだけで充分である。もちろん、フイルムキャリア６にセットするフイルム１５を変えたときには、上記のピント合わせが行われる。
【００５３】
フイルム１５がポジフイルムであるときには、ピント合わせの距離範囲が図７に示すΔＳP の範囲となり、フォーカスレンズ１０ｂは駆動パルスの個数ＡS1〜ＡS2の範囲で移動される。ポジフイルムの場合には、ネガフイルムの場合と比較して撮像距離範囲の変動が大きいことが予想されるから、距離範囲ΔＳP は広く設定される。したがって、この距離範囲ΔＳP をフォーカススキャンする際に、フォーカスレンズ１０ｂを低速で移動させたのではピント合わせに時間を要するようになることから、ポジフイルムに対してはまず高速でフォーカスレンズ１０ｂの移動が行われる。高速でフォーカスレンズ１０ｂを移動させるには、逆にフォーカスドライバ１７に供給される駆動パルスの周波数を高くすればよい。
【００５４】
フォーカスレンズ１０ｂを高速で移動させる間に、同様に評価信号の積算値のサンプリングが行われる。前述したように、評価信号の積算値はイメージセンサ２０の駆動に同期して出力されてくるから、フォーカスレンズ１０ｂが距離範囲ΔＳP を移動する間の評価信号の積算値のサンプリング間隔は、ネガフイルムのときよりも粗くなる。こうしてサンプリングされた積算値はＲＡＭ４１に順次に書き込まれる。フォーカスレンズ１０ｂの移動が完了した時点でＣＰＵ３５はその中で最も大きい積算値をピーク値として識別し、このピーク値が何番目にサンプリングされたものであるかを読み取る。これにより、ピーク値が得られたときのフォーカスレンズ１０ｂの位置が識別されると、ＣＰＵ３５はフォーカスドライバ１７，ステッピングモータ１７ａによりフォーカスレンズ１０ｂをピーク値が得られた位置よりも一つ前の位置に戻す。
【００５５】
次にＣＰＵ３５は、フォーカスレンズ１０ｂを再び距離範囲ΔＳP の終点に向かって移動させるが、このときにはフォーカスレンズ１０ｂの移動速度が低速に切り換えられる。こうしてフォーカスレンズ１０ｂを移動させる間に、再び評価信号の積算値のサンプリングが開始され、ＣＰＵ３５は読み込んだ積算値を次々と前回に読み込んだ積算値と比較する。そして、新たに読み込んだ積算値が前回の積算値よりも小さくなったとき、すなわち積算値が負に変化したことが検知されたときに、フォーカスレンズ１０ｂを前回の積算値を得た位置に戻してピント合わせを終了する。
【００５６】
上記の処理は、ピント合わせの距離範囲ΔＳP の全域にわたって粗くフォーカススキャンを行って評価信号の積算値がピークになるフォーカスレンズ１０ｂの位置を求めた後、その位置よりも遡った位置までフォーカスレンズ１０ｂを戻してから、真のピークが得られる位置を細かいフォーカススキャンで求めることに相当する。したがって、距離範囲ΔＳP の全域にわたって細かくフォーカススキャンを行う場合よりも短時間でフォーカスレンズ１０ｂの合焦位置を求めることができるようになる。高速でのフォーカススキャンを行った後、積算値のピークが識別できなかった場合には、ネガフイルムのときと同様に異常処理状態で終了する。
【００５７】
なお、細かいフォーカススキャンを行う際には最初に積算値が負に変化した時点でピント合わせ処理が終了するため、この間に偽ピークが存在している場合にはこれに応答してピント合わせ処理が終了することもあり得るが、現実的にはきわめて稀であり、例えこれが偽ピークであったとしても真のピークはかなり接近した位置に存在するはずであるから、撮像レンズの深度によってカバーし得る範囲である。また、これが懸念される場合には、フォーカスレンズ１０ｂを低速で移動させる範囲を、粗いフォーカススキャンによって得られたピーク値を挟む２位置間に設定し、その間で得られた積算値のピーク値に対応する位置にフォーカスレンズ１０ｂを戻してピント合わせ処理を終了させればよい。
【００５８】
フォーカスレンズ１０ｂを合焦位置に移動させた後には、同様にコントローラ３からの入力を待って画像信号の取り込み処理が行われる。なお、ポジフイルムを対象にする場合には、例え同種のスライド用枠を使っているとしても、スライド用枠とフイルムとのマウント状態が一律ではなく、撮像レンズ１０からフイルム面までの間の撮像距離が変動しやすいため、ポジフイルムに対しては上記のピント合わせ処理は１コマごとに行われる。したがって、フイルムキャリア６あるいはコントローラ３からコマ送り入力を行ったときには、フォーカスレンズ１０ｂは自動的に初期位置に戻される。
【００５９】
以上、添付した図面をもとに本発明について説明してきたが、本発明を実施するにあたっては適宜の変更が可能である。例えば、ズーム位置を読み込む際に、変倍レンズ１０ａの位置をポテンショメータ１８で検出する代わりに、変倍レンズ移動用のステッピングモータ１６ａに供給した駆動パルスの数を監視することによってズーム位置を検出することもできる。また、本発明は必ずしも２群構成のズームレンズのみならず、３群構成以上のズームレンズに対しても適用可能であることはもちろんである。
【００６０】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば写真画像を撮像して得られる撮像信号中の空間周波数成分に基づいてピント合わせを行うにあたり、撮像対象となる有効撮像範囲に対応してピント合わせの評価エリアを決めるようにしてあるから、撮像対象範囲から外れた部分からの撮像信号に悪影響を受けることなく、正確なピント合わせを行うことができる。また、フイルムのセット位置と撮像レンズとの間の撮像距離がフイルムの種別によっては大きくことなることを考慮し、フイルムの種別を表すＩＤ情報に応じてピント合わせを行う距離範囲を変更するようにしたから、フイルムの種別ごとに適切かつ迅速なピント合わせを行うことができる。
【００６１】
さらに、本発明ではピント合わせの距離範囲をフイルムの種別に対応して所定の範囲に設定し、この距離範囲の全域にわたってフォーカススキャンを行って評価信号の積算値のピークを求めるようにしてあるから、偽ピークに応答してピント合わせが完了するという誤動作を防ぐことができる。特に、撮像距離にバラツキが出やすいフイルムを対象とする際には、ピント合わせの距離範囲を広めに設定する必要が生じるが、この場合には距離範囲の全域にわたって高速でフォーカススキャンを行って評価信号の積算値のピークを粗く検出し、しかる後にこのピークの周辺で低速でフォーカススキャンを行って真の合焦位置を識別する構成であるから、距離範囲を広めに設定してもピント合わせ処理を短時間で行うことが可能となる。また、撮像レンズをズームレンズで構成することを考慮し、ズーム位置ごとにフォーカスレンズのオフセット位置を設定しておき、このオフセット位置を基準にしてピント合わせの距離範囲を設定する構成にしたので、ズーム位置によらず高速かつ確実なピント合わせができるようになる。
【００６２】
そして、上述した評価エリアの設定、フイルムの種別に対応したピント合わせの距離範囲の設定、さらにズーム位置によるオフセット位置の設定の各々については、それぞれテーブルメモリを用いて即座に対応できるようにしてあるから、マイクロコンピュータによる高速処理が可能となるとともに、各々の設定値の変更も容易であるから様々な種類のフイルムに対しても即応性に優れたピント合わせができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いたフイルムスキャナーの外観図である。
【図２】図１に示すフイルムスキャナーの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図３】画面サイズに応じて設定される評価エリアの説明図である。
【図４】ズーム位置に応じて設定される評価エリアの説明図である。
【図５】空間周波数に対する評価信号の分布特性を示す説明図である。
【図６】評価信号の積算値の変化を示す説明図である。
【図７】フォーカスレンズの移動制御を示す説明図である。
【図８】フォーカススキャン開始前の処理を示すフローチャートである。
【図９】フォーカススキャン開始後の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３  コントローラ
５  撮像ユニット
６  フイルムキャリア
１０  撮像レンズ
１０ａ  変倍レンズ
１０ｂ  フォーカスレンズ
１５  フイルム
２４  デジタル信号処理回路
２８  バンドパスフィルタ
３０  タイミング制御回路
３１  積算回路
３５  ＣＰＵ
３８  データＲＯＭ
３８ａ  第１テーブルメモリ
３８ｂ  第２テーブルメモリ
３８ｃ  第３テーブルメモリ
４１  ＲＡＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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