(57)【要約】【課題】粒子計数装置において計測に最適なフォーカス位置を求める装置を実現する。【解決手段】レンズ１の位置を変化させる。カメラ３より出力した画像を画像処理部４にて取り込む。画像処理部４にて多値画像を２値化する。得られた２値化画像から規定形最大平滑領域の大きさを計測する。計測した大きさが最小となるレンズ１の位置を、最適フォーカス位置であると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ位置を変化させるフォーカス手段と、前記レンズを介して取得した多値画像を２値化し、規定形最大平滑領域の大きさを計測する画像処理部と、変化させたフォーカス位置のうち、前記画像処理部で計測した大きさが最も小さいレンズ位置を最適フォーカス位置であると判定するフォーカス判定部とを備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
レンズ位置を変化させるフォーカス手段と、前記レンズを介して取得した多値画像を２値化し、ある方向に累積加算した後、最大平滑長を計測する画像処理部と、変化させたフォーカス位置のうち、前記画像処理部で計測した長さが最も短いレンズ位置を最適フォーカス位置であると判定するフォーカス判定部とを備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば粒子計数装置に用いられるオートフォーカス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、オートフォーカス装置として、例えば、特開平１１−１６０６１４に示されるように、画像のコントラストを用いて行うものがあった。これは、フォーカスが合った場合は画像のコントラストが最も高くなることを利用し、画像中のある範囲における隣接する各画素との階調差を算出してフォーカス判定を行うものであった。尚、本発明はコントラストを利用していないので特開２００１−０５６４３０、特開平１１−１６０６１４、特開平１０−１１１４４５、特開平０９−１２７４０３、特開平０８−１９００４５、特開平０５−２９２３８１、特許第２７３８３２２号とは類似しません。さらにエントロピー（特開平０５−３００４２１）、ばらつき（特開平０６−３３７３５７）、標準偏差（特開平０８−１６６５３４）、自己相関値（特開平０８−２２３４７０）、孤立領域（特開２００１−０６６４９３）も使用していないので類似しません。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のオートフォーカス装置では、上記のように、コントラスト（画素毎に隣接する画素との階調差）を求めることでフォーカス判定を行っていたため、周囲の光量変化などにより階調差が変わってしまい誤動作してしまうことがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉レンズ位置を変化させるフォーカス手段と、レンズを介して取得した多値画像を２値化し、規定形最大平滑領域の大きさを計測する画像処理部と、変化させたフォーカス位置のうち、前記画像処理部で計測した大きさが最小となるレンズ位置を最適フォーカス位置であると判定するフォーカス判定部とを備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
【０００５】〈構成２〉レンズ位置を変化させるフォーカス手段と、レンズを介して取得した多値画像を２値化し、１次元変換し、最大平滑長を計測する画像処理部と、変化させたフォーカス位置のうち、前記画像処理部で計測した長さが最短となるレンズ位置を最適フォーカス位置であると判定するフォーカス判定部とを備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、具体例を用いて詳細に説明する。
《具体例１》具体例１は、レンズを介して取得した多値画像を２値化し、この２値化画像中で規定形最大平滑領域の大きさを計測することでフォーカス判定を行うようにしたものである。
【０００７】〈構成〉図１は本発明のオートフォーカス装置の具体例１を示す構成図である。図の装置は、レンズ１、フォーカス手段２、カメラ３、画像処理部４、フォーカス判定部５からなる。
また、１００は、被写体である。
【０００８】レンズ１は、カメラ３の光軸方向にフォーカス手段２によって駆動され、ピントを合わせるためのレンズである。尚、図では簡略化のため１枚のレンズとして表しているが、実際は複数枚のレンズ群からなるレンズである。
【０００９】フォーカス手段２は、モータ等からなり、レンズ１をカメラ３の光軸方向に移動させるための駆動手段である。カメラ３は、ＣＣＤ等からなり、レンズ１を介して映像を取得し、多値画像の電気信号として出力する機能を有している。
【００１０】画像処理部４は、カメラ３で取得された多値の画像を２値化処理し、この２値化画像において、規定形最大平滑領域、即ち、規定形の大きさと位置を変化させてその中に変化点を含まない最大の領域、例えば円形の大きさと位置を変化させ中が黒又は白で塗りつぶされる領域で最大となる大きさを計測する機能を有している。
【００１１】フォーカス判定部５は、画像処理部４で計測した大きさに基づき、その大きさが最も小さい時点のフォーカス手段２のレンズ１位置を、最適フォーカス位置であると判定する判定部である。
【００１２】〈動作〉図２は、具体例１の動作フローチャートである。具体例１では、レンズ１を初期位置に移動した後（ステップＳ１１）、レンズ１を終了位置まで定速で移動する（ステップＳ１２）。
【００１３】次にカメラ３により画像を取得する。（ステップＳ１３）
【００１４】次に、画像処理部４は、カメラ３で取得された多値の画像を２値化処理し（ステップＳ１４）、この２値化画像中の規定形最大平滑領域の大きさを計測する（ステップＳ１５）。また、このときのレンズ１の位置と規定形最大平滑領域の大きさは対応させてフォーカス判定部５で記憶しておく。尚、２値化処理する際の閾値は、予めフォーカスの対象となる被写体に合わせて設定しておく。
【００１５】次に、フォーカス判定部５はステップＳ１５で得られたレンズ１の位置と規定形最大平滑領域の大きさに基づき最適フォーカス位置であるか判定する（ステップＳ１６）。まだ最適フォーカス位置では無いと判定した場合、上記ステップＳ１３からの処理を繰り返す。
【００１６】次に、最適フォーカス位置と判定した場合レンズの定速移動を停止し、判定した最適フォーカス位置に移動し、レンズ位置を決定する（ステップＳ１７）。
【００１７】尚、本具体例を説明する上での前提条件として、レンズ１は初期位置と終了位置最の間でピントが合うとする。
【００１８】次に、最適なフォーカスの判定方法について更に詳細に説明する。図３は、レンズ位置による２値化画像の説明図である。尚、図中の円は規定形を円形とした時の最大平滑領域である。
【００１９】レンズ１の位置を初期位置にしたとき取得した画像はフォーカスが合っていないためぼけている。よって、この画像を２値化すると、一部の粒子しか表示されずこの状態では規定形最大平滑領域の大きさは大きくなる（図３の（ａ）に示す状態）。
【００２０】次に、レンズ１の位置を終了位置まで定速で移動させながら同様の処理を行う。この処理を行うと、フォーカスが合っていくにつれて粒子数が増加し、規定形最大平滑領域の大きさは減少する。図３の（ｂ）に示す状態が最もフォーカスが合った状態である。
【００２１】フォーカスが合ったレンズ位置から、更にレンズ１の位置を定速で移動させると、再度画像はぼけていくため、規定形最大平滑領域の大きさは増加する（図３（ｃ）に示す状態）。
【００２２】つまり、規定形最大平滑領域の大きさは、レンズ１の位置が移動するにつれて、（ａ）の状態＞（ｂ）の状態＜（ｃ）の状態の関係があり、これをグラフに表すと次のようになる。
【００２３】図４は、規定形最大平滑領域の大きさとレンズ位置との関係を示す説明図である。図から明らかなように、図中のｂ点のレンズ位置が最適なフォーカスであると判定することができる。
【００２４】〈効果〉以上のように具体例１によれば、取得した多値画像から２値化処理を行い、この２値化画像の規定形最大平滑領域の大きさ最も小さい場合のフォーカス位置を最適なフォーカス位置であると判定するようにしたので、画像のコントラストを利用してフォーカス判定をするのに比べて、
周囲の光量変化等の影響を受けにくく安定して動作する効果がある。
【００２５】《具体例２》具体例２は、レンズを介して取得した多値画像を２値化し、この２値化画像を１次元変換し、最大平滑長を計測することでフォーカス判定を行うようにしたものである。
【００２６】〈構成〉図１は本発明のオートフォーカス装置の具体例２を示す構成図である。具体例１と同様である。
【００２７】画像処理部４は、カメラ３で取得された多値の画像を２値化処理し、ある方向、例えば縦・横方向等にそれぞれ累積加算し、最大平滑長、即ち、変換したデーターが変化せず一定になっている部分の長さを計測する機能を有している。尚、複数の方向で１次元変換した場合、それぞれ計測した長さを加算もしくは乗算した値を用いる。
【００２８】フォーカス判定部５は、画像処理部４で計測した長さに基づき、その長さが最も短い時点のフォーカス手段２のレンズ１位置を、最適フォーカス位置であると判定する判定部である。
【００２９】〈動作〉図５は、具体例２の動作フローチャートである。具体例１では、レンズ１を初期位置に移動した後（ステップＳ２１）、レンズ１を終了位置まで定速で移動する（ステップＳ２２）。
【００３０】次にカメラ３により画像を取得する。（ステップＳ２３）
【００３１】次に、画像処理部４は、カメラ３で取得された多値の画像を２値化処理し（ステップＳ２４）、この２値化画像をある方向に累積加算し（ステップＳ２５）、最大平滑長を計測する（ステップＳ２６）。また、このときのレンズ１の位置と最大平滑長は対応させてフォーカス判定部５で記憶しておく。尚、２値化処理する際の閾値は、予めフォーカスの対象となる被写体に合わせて設定しておく。
【００３２】次に、フォーカス判定部５はステップＳ２６で得られたレンズ１の位置と最大平滑長に基づき最適フォーカス位置であるか判定する（ステップＳ２７）。まだ最適フォーカス位置では無いと判定した場合、上記ステップＳ２３からの処理を繰り返す。
【００３３】次に、最適フォーカス位置と判定した場合レンズの定速移動を停止し、判定した最適フォーカス位置に移動し、レンズ位置を決定する（ステップＳ２８）。
【００３４】尚、本具体例を説明する上での前提条件として、レンズ１は初期位置と終了位置最の間でピントが合うとする。
【００３５】次に、最適なフォーカスの判定方法について更に詳細に説明する。図６は、レンズ位置に対する最大平滑長の説明図である。尚、この図は図３を縦方向に累積加算したものである。
【００３６】レンズ１の位置を初期位置にしたとき取得した画像はフォーカスが合っていないためぼけている。よって、この画像を２値化すると、一部の粒子しか表示されずこの状態では最大平滑長は長くなる（図６の（ａ）に示す状態）。
【００３７】次に、レンズ１の位置を終了位置まで定速で移動させながら同様の処理を行う。この処理を行うと、フォーカスが合っていくにつれて粒子数が増加し、最大平滑長は短くなる。図６の（ｂ）に示す状態が最もフォーカスが合った状態である。
【００３８】フォーカスが合ったレンズ位置から、更にレンズ１の位置を定速で移動させると、再度画像はぼけていくため、最大平滑長は長くなる（図３（ｃ）に示す状態）。
【００３９】つまり、最大平滑長は、レンズ１の位置が移動するにつれて、（ａ）の状態＞（ｂ）の状態＜（ｃ）の状態の関係があり、これをグラフに表すと次のようになる。
【００４０】図７は、最大平滑長とレンズ位置との関係を示す説明図である。図から明らかなように、図中のｂ点のレンズ位置が最適なフォーカスであると判定することができる。
【００４１】〈効果〉以上のように具体例２によれば、取得した多値画像から２値化処理を行い、ある方向に累積加算し、計測した最大平滑長の最も短い場合のフォーカス位置を最適なフォーカス位置であると判定するようにしたので、画像のコントラストを利用してフォーカス判定をするのに比べて、計算量が少なくて済み、高性能な処理装置を必要としない、あるいは従来と同等な性能を持った処理装置であれば高速な処理が行え、周囲の光量変化等の影響を受けにくく安定して動作する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオートフォーカス装置の構成図である。
【図２】本発明のオートフォーカス装置の具体例１の動作フローチャートである。
【図３】本発明のオートフォーカス装置の具体例１におけるレンズ位置による２値化画像の説明図である。
【図４】本発明のオートフォーカス装置の具体例１における規定形最大平滑領域の大きさとレンズ位置との関係を示す説明図である。
【図５】本発明のオートフォーカス装置の具体例２の動作フローチャートである。
【図６】本発明のオートフォーカス装置の具体例２におけるレンズ位置による最大平滑長の説明図である。
【図７】本発明のオートフォーカス装置の具体例２における最大平滑長とレンズ位置との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１レンズ
２フォーカス手段
３カメラ
４画像処理部
５フォーカス判定部
【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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