JPS6381307A - 合焦点位置検知方法および装置 - 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） この発明は、製版用スキャナやファクシミリなどのよう
に原画からの光を走査ヘッドのピックアップレンズによ
り受光して光電走査する画像走査入力装置において、該
走査ヘッドの合焦点位置を自動的に検知するための方法
および装置に関する。

（従来の技術とその問題点） 従来、例えば製版用スキャナにおいて、走査ヘッドの焦
点合せは作業者が目視にて行なっていた。

第１６図は従来の製版用スキャナにおける走査ヘッドの
入力走査光学系を示す構成図であり、原画シリンダ１に
貼着された原画２からの透過光又は反射光を走査ヘッド
に設けられたピックアップレンズ３により受光して、原
画２の実像を絞り４の位置に結像させ、該絞り４を通過
した光を光電子増倍管５に入光させて電気信号に変換す
るように構成されている。このとき原画２の実像を絞り
４の位置に正しく結ばせる方法として、ピックアップレ
ンズ３と絞り４との間に可動ミラー６を配設するととも
に、較り４と光学距離が同一になる位置にスクリーン７
を配置し、可動ミラー６により反射された光をスクリー
ン７に投影させて、該投影像を作業者が目視にて観察し
ながらピックアップレンズ３の焦点合せを行なうように
している。

すなわち作業者は、図示しないピックアップレンズ駆動
系によりピックアップレンズ３を原画シリンダ１に対し
前後に微動させつつスクリーン７上の前記投影像が最も
鮮明となる位置を探り、当該位置を当該原画２に対する
合焦点位置として製版用スキャナの制御装置（図示せず
）に記憶させる。

このような焦点合せ操作ならびに走査開始／終了位置や
ハイライト点、シャドー点位置などの設定を予め全ての
原画に対して行なっておき、その後の走査に際しては可
動ミラー６を退避させて光を光電子増倍管５に導くとと
もに、各原画の走査に先立ち当該原画に対する合焦点位
置を呼出して前記図示しないピックアップレンズ駆動系
により自動的にピックアップレンズ３を合焦点位置に位
置決めすることで、走査の自動化を図っている。

ところが、上述した従来技術では、作業者が目視にて焦
点合せを行なうものであるため作業者に負担をかけると
ともに、焦点合せの精度にもバラツキを生じてしまうと
いう問題がある。また焦点合せを行なってから実際に走
査を行なうまでの時間が長いため、その間の経時変化、
例えば運転時の温度上昇による原画シリンダの膨張など
により合焦点位置が微妙にずれてしまう可能性があると
いう問題もある。

（発明の目的） そこでこの発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消
し、作業者の目視等によらずに自動的に、しかもバラツ
キなく常に高精度に焦点合せを行なうことができる合焦
点位置検知方法および装置を提供することである。

（目的を達成するための手段） 上記目的を達成するため、この発明によれば、原画から
の光を走査ヘッドのピックアップレンズにより受光して
光電走査する画像走査入力装置において、前記ピックア
ップレンズの結像位置に前記原画の粒子像よりも小さい
微小センサの集合体から成る光電センサを設けるととも
に、合焦点機構を前記原画の走査面に対し垂直方向に移
動させる移動機構を設け、前記微小センサからの出力に
基づき、予め準備された評価関数に従って前記粒子像の
輪郭線付近の濃度分布の急峻度を演算して評価し、該演
算結果が最大評価を示すように前記移動機構を駆動して
前記原画に対ザる合焦点位置に移動させるようにしてい
る。

（実施例） 第２図はこの発明が適用される製版用スキャナ全体の構
成例を示す説明図である。原画シリンダ１の胴表面には
複数の原画２が貼着されており、それと対向するように
走査ヘッド８が配設されている。原画シリンダ１はモー
タ９により、プーリ１０、ベルト１１およびプーリ１２
を介して回転駆動され、これにより原画２の主走査が行
なわれる。原画シリンダ１の回転軸にはロータリエンコ
ーダ１３が取付けられ、その出力パルスは制御回路１４
に取込まれて主走査位置が検知される。−方、走査ヘッ
ド８は、モータ１５の回転が減速されて送りねじ１６に
伝えられることにより矢符号へ方向に移動され、これに
より原画２の副走査が行なわれる。このとき送りねじ１
６に並設されたリニアエンコーダ１７および走査ヘッド
８に取付けられた検知器１８によりパルスが発生し、該
パルスは制御回路１４に取込まれて副走査位置が検知さ
れる。

原画走査により走査ヘッド８から取込まれた画像信号は
公知の色修正や制御回路１４からのパルスにより公知の
倍率変換等を行う修正回路１９を介して記録ヘッド２０
に与えられ、記録シリンダ２１に巻着された未露光フィ
ルム２２に所望の画像が露光記録される。記録シリンダ
２１はモータ２３により、プーリ２４．ベルト２５およ
びプーリ２６を介して回転駆動され、これにより記録主
走査が行なわれる。記録シリンダ２１の回転軸にはロー
タリエンコーダ２７が取付けられ、その出力パルスは制
御回路１４に取込まれて記録主走査位置が検知される。

一方、記録ヘッド２０は、モータ２８の回転が減速され
て送りねじ２９に伝えられることにより矢符号Ｂ方向に
移動され、これにより記録副走査が行なわれる。このと
き送りねじ２９に並設されたリニアエンコーダ３０およ
び記録ヘッド２０に取付けられた検知器３１によりパル
スが発生し、該パルスは制御回路１４に取込まれて記録
副走査位置が検知される。

また制御回路１４は、第１図および第４図などに説明す
る走査ヘッド８内に構成したＣＣＤ３４（第１図）の出
力、フォーカスモータ４０（第１図、第４図）の駆動お
よびロータリエンコーダ４５（第４図）の出力などをも
、制御線３２を介して制御している。

第１図はこの発明の一実施例の概略構成を示す説明図で
ある。図示しない透過光源又は反射光源から発し、原画
シリンダ１に貼着された原画２から透過または反射する
光は従来同様ピックアップレンズ３により受光して走査
ヘッド８に取込み、絞り４の位置に原画２の実像を結像
させる。そして絞り４を通過した光を光電子増倍管５に
入射させ、電気信号に変換する。ピックアップレンズ３
と絞り４との間の光路上には従来と同様の可動ミラー６
を配置し、作業者がスクリーン７上の投影像を見ること
により目視にて走査ヘッド８の位置決めが可能なように
しである。

またピックアップレンズ３と絞り４との間の光路上には
上記可動ミラー６と同様の別の可動ミラー３３を配設す
るとともに、絞り４と光学距離が同一となる位置にＣＯ
Ｄ等の光電センサ（以下ＣＯＤという）３４を配置し、
原画２からの光を可動ミラー３３で反射させてＣＣＤ３
４上に原画２の実像を結像させるよう構成しである。こ
のとき、例えば原画２がカラーフィルムの場合、カラー
フィルムは一般的に３つのハロゲン化銀乳剤層によって
構成されており、どの層を結像させるかによって焦点位
置が変化するので、例えば一般的に３層の中間に存在す
る緑色層に焦点を合わせる場合には可動ミラー３３とＣ
ＣＤ３４との間に赤および青のフィルタ３５を挿入する
ことで、合焦点を緑色層に対して行なう。このようにフ
ィルタ３５の色を適宜に選んで挿入することにより、カ
ラ−フィルム、白黒フィルム、印財物等すべての原画に
対して以下に詳述する合焦点位置検知動作を行なうこと
が可能となる。

ところで一般に、製版用スキャナの原画はフィルムや印
画紙が主体である。したがって絵柄を構成する最小単位
はカラー粒子や銀粒子等であり、該粒子の粗密によって
濃淡を表現している。一方、光電センサとして用いてい
るＣＣＤ３４は多数のセルすなわち微小センサの集合体
であり、各微小センサごとに出力を導出することができ
る。この発明では上記カラー粒子や銀粒子がＣＣＤ３４
上に結像するとき、微小センサ１個の大きさがこれら粒
子像１個の大きさよりも小さくなるよう設定しておく。

すなわち１個の粒子像が複数の微小センサで検知される
よう設定しておくわけである。

粒子の径は数μｍ程度であり、一方、一般的に原画２は
ピックアップレンズ３により数倍〜１０数倍程度に拡大
されて絞り４にしたがってＣＣＤ３４上に結像されるの
で、ＣＣＤ３４の微小センサを粒子の結像エリアよりも
小さく設定することは容易である。

第３図はこの様子を模式的に示すものであり、図示のよ
うに原画２からの光がＣＣＤ３４に入光するとき、ピッ
クアップレンズ３により拡大されて、ＣＣＤ３４の入光
面に原画２の実像、より詳しくは原画２の粒子の実像が
結像される。ａｌ。

ａ２．・・・ａｌはＣＣＤ３４のｍ（ｌｌｉｌの微小セ
ンサの各々を表わす符号であり、その各々の大きさは原
画２の粒子１個の実像よりも小さくなるよう設定しであ
る。なお微小センサａ１〜ａ、は、同一人光量に対し同
一出力を導出するよう公知のシェーディング補正を行な
っておくことが好ましい。

第１図に戻って、ＣＣＤ３４の微小センサａ１〜ａ、に
より光電変換された電気信号は演算回路３６に入力され
る。演算回路３６は、ＣＣＤ３４の各微小センサａ１〜
ａｌからの出力に基づいて、予め準備された評価関数に
従って後に詳述するように、原画２の粒子の輪郭線付近
の濃度分布の急峻度を演算して評価する。その演算結果
は一旦ラッチメモリ３７に保持され、次いで比較器３８
により前回と今回の評価の比較が行なわれる。

ここで合焦点機構について説明する。第１図を用いて説
明すると、合焦点方法には以下のものがある。原画２の
走査面の垂直偏位に対して、（Ａ）レンズ３のみを走査
面に対し垂直方向にモータ４０で動かす。

（Ｂ）レンズ３を固定とし、「絞り４．ハーフミラ−３
３，フィルタ３５．ＣＣＤ３４．ハーフミラ−６、スク
リン７」を走査面に対し垂直方向に動かす。

（Ｃ）レンズ３．絞り４．ハーフミラ−３３，フィルタ
３５．ＣＣＤ３４．ハーフミラ−６、スクリン７を走査
面に対し垂直方向に動かす。

各々の方法には各々の特長がある。（Ａ）の方法はレン
ズ３が軽いので、動かし易いが、機械的寸法余裕が小さ
いので、移動機構を狭い場所に設ける必要がある。＜８
）の方法は、レンズ３が動かないので、レンズ３の筒と
シリンダ１又は原画２とが接触することはありえない。

（Ｃ）の方法は原画２．レンズ３．絞り４の相対位置が
常に同一であるので、光学系に変動が生じにくい。以下
は（Ａ）の方法を採用した場合について説明してゆくが
（Ａ）の方法の代わりに（Ｂ）の方法また（Ｃ）の方法
を採用してもよいことはもちろんである。

さてモータ駆動制御回路３９は比較器３８の比較結果に
基づいてフォーカスモータ４０を駆動し、ピックアップ
レンズ３を原画シリンダ１の走査面に対し垂直方向に移
動させる。そしてこの動作が、演算回路３６の出力が最
大評価を示すまで繰り返される。演算回路３６の出力が
最大評価となったとき、ピックアップレンズ３は原画２
に対する合焦点位置に来ており、このようにしてピック
アップレンズ３の合焦点位置が自動的に検知される。

第４図はピックアップレンズ３の移動―構の一例を示す
構成図である。ピックアップレンズ３は支持体４１によ
り支持されている。支持体４１は移動ねじ４２に螺合さ
れており、移動ネジ４２の回動に従って原画シリンダ１
の円筒面に対し垂−直方向に前後に移動して、ピックア
ップレンズ３を任意の位置に位置決め可能となっている
。移動ねじ４２は歯車列４３を介してフォーカスモータ
４０と連結されており、フォーカスモータ４０の駆動に
応じて回転駆動される。移動ねじ４２の一端には、カッ
プリング４４を介して、移動ねじ４２の回転数すなわち
ピックアップレンズ３の位置を知るための０−タリエン
コーダ４５が連結されている。支持体４１の周囲からピ
ックアップレンズ３の光軸に向って斜設された光ファイ
バ４６は、原画２が反射原画の場合に図示しない光源か
らの光を原画２表面に導くためのものである。ツマミ８
３は、手動で焦点合せを行う場合に用いる。原画に粒子
がない水彩画等を適用するときに用いる。

又、メインテナンスにも用い得る。

第５図は演算回路３６の一実施例を詳細に示すブロック
図である。この実施例では、ＣＣＤ３４の各微小センサ
ａ１〜ａ、からの出力に基づいて原画２の粒子の輪郭線
付近の濃度分布の急峻度を＊算して評価するための評価
関数として、隣接する微小センサ間の出力差の絶対値の
ｎ乗（ｎ＞１＞の累積和を用いる。これを数式で表わす
と次のよただしｄ、は１番目の微小センサａ、の出力で
あ＋す る。第５図の演算回路３６は上記（１）式を演算してＹ
を算出するよう構成されている。ここでＹはピックアッ
プレンズ３によりとらえられた原画２の粒子の輪郭線付
近の濃度分布の急峻度を定量的に表わす指標であり、こ
の値が最大のときピックアップレンズ３は合焦点位置を
とることとなる。

その理由をまず以下に説明し、その後に第５図の回路に
ついて説明することにする。

一般的に合焦点時には、受光素子（この場合ＣＣＤ３４
）への投影像における１個の粒子濃度が均一でエツジが
シャープであることはよく知られでおり、また非合焦点
時には同じく投影像における１個の粒子濃度が中央に比
べ周辺が薄くなることも同様によく知られている。ここ
で粒子濃度の分布状態を単純化して、粒子領域の最大濃
度（合焦点時の濃度）および粒子以外の領域の濃度がと
もに均一であり、それらの濃度差をｂとすると、１個の
粒子の輪郭線付近における濃度分布はおよそ第６図に示
すようになる。すなわち合焦点に近づくにしたがって、
濃度傾斜が急峻（すなわちエツジがシャープ）となる。

いま第６図の粒子境界を連続するに＋１個の微小センサ
ａ１〜ａｋ＋１で検知し、このときの隣接する微小セン
サａ・、ａ１＋１の間の出力差の絶対値をＣ，（＋−１
〜ｋ）とすると、 ｂ−０１＋０２＋−＋０１（・−（２）が成立する。ま
たこのとき上記（１）式はは Ｙｕ−０１’＋０２　ｎ＋・”＋Ｃｋ’　　・”（４）
となる。一方、合焦点時の典型的な場合には第６図（Ａ
）を参照して容易に理解できるように、Ｃ１のうち１つ
のみがｂで他は０となるので、合焦点時のＹの値ＹＦは Ｙ、−ｂ　　　　　　　　　　　　　　・・・（５）−
（Ｃ＋Ｃ＋・−＋Ｃ）　　　　・・・（６）１２　　　
　　　　　ｋ と表わせる。いまｎ≧２の整数とすると、（６）式を変
形して −Ｙｇ＋Ｑ　　　　　　　　　　　　　・・・（８）と
なる。ここでＣＩ　、Ｃ２，・・・Ｃ（＞Ｏであるので
Ｑ＞Ｏとなり、ｎが２以上の整数であればＹＦ＞Ｙｕ　
　　　　　　　　　　　　　・・・（９）が常に成立す
る。ざらにｎの関数としてＹＦ　（ｎ）　。

−Ｙｕ（ｎ）を考え、ＹＦ　（ｎ）　、　ＹＬＩ　（ｎ
）　（Ｄ差’Ｅ：Ｙｏ（ｎ）　−ＹＦ　（ｎ）　−Ｙ、
　（ｎ）　　　　−（１０）としてこれらＹＦ（ｎ）、
−ＹＵ（ｎ）、Ｙ、（ｎ）を図示すると、 ＹＦ（０）−１・−（ｉｔ） ＹＦ（１）−ｂ　　　　　　　　　　　　　・・・（１
２）−ＹＵ（０）　−−ｋ　　　　　　　　　　　、・
・（１３）−ＹＵ（１）　−−ｂ　　　　　　　　　　
　　・・・（１４）Ｙｏ（０）　−１−ｋ　　　　　　
　　　　・（１５）Ｙ　ｏ（１）　＝　Ｏ・（１６） の条件より第７図に示すようになっている。Ｙ。

（ｎ）は指数関数の和として表わされ、Ｙ□（ｎ）は増
加関数である。したがって第７図からｎ〉１のとき Ｙｏ（ｎ）　＞Ｏ”（１７） となり、ｎが１より大きければ ＹＦ＞Ｙｕ　　　　　　　　　　　　　・・・（９）が
常に成立する。すなわち合焦点時のＹの値が最大である
ことがわかる。

第８図および第９図は第５図の回路の動作タイミングを
示すタイミングチャートである。以下第８図および第９
図を参照しつつ第５図の回路を説明する。ＣＣＤ３４の
各微小センサａ１〜ａｆｆｌのアナログ出力は第８図（
Ａ）のクロック信号ＣＫ１の立上りに同期して逐一サン
プルホ、−ルドされ、演算回路３６のＡ／Ｄ変換器４７
で、ディジタル信号に変換されて、第８図（Ｂ）に示す
ようにラッチ回路４８にラッチされる。図示を省略した
が、必要があれば公知のシェーディング補正回路をＡ／
Ｄ変換器４７とラッチ回路４８の間に挿入する。

ここで隣接する微小センサ出力間の差分を求めるためラ
ッチ回路４８の出力を２系統に分け、一方をクロック信
号ＣＫ１の立上りに応答して第８図（Ｄ）に示すように
再び別のラッチ回路４９にラッチして１クロック分遅延
させる。他方は第８図（Ｃ）に示すように補数器５０で
２の補数をとって負の数とする。このとき補数計算のた
めの微小時間の遅延が生じる。次いで２系統のデータを
加算器５１で加算することにより、隣接する微小センサ
出力間の差分を求める。この差分値は第８図（Ｅ）に示
すように、クロック信号ＣＫ１の立下り（すなわちクロ
ック信号ＣＫ１の立上り）に同期してラッチ回路５２に
ラッチ゛され、さらに第８図（Ｆ）に示すように乗算器
５３でｎ乗される。

このときｎ乗計算のため微小時間の遅延が生じる。

次いでこのデータはクロック信号ＣＫ１の立上りに同期
して、第８図（Ｇ）に示すようにラッチ回路５４にラッ
チされる。

加算器５５はラッチ回路５４に順次ラッチされるデータ
をＣＣＤ３４のｍ個の微小センサの数−１つまり（ｍ−
１）回、順次加算して累算していく。このとき加算計環
のため微小時間の遅延が生じる。ラッチ回路５６は累算
の目的で設けられており、第８図（１）に示すようにク
ロック信号ＣＫ１の立上りに応答して加算器５５の出力
をラッチして、加算器５５の入力側にフィードバックす
る。加算器５５はラッチ回路５６の出力にラッチ回路５
４の出力を加算することで累算を行なう。

そしてＣＣＤ３４のｍ個の微小センサａ１〜ａｍに対す
る処理が終了すると、加算器５５の出力からは（１）式
のＹの値が得られる。このとき第８図（Ｊ）に示すクロ
ック信号ＣＫ２の立上りに応答して、上記求まったＹの
値は第８図（Ｋ）に示すようにラッチ回路５７（第１図
のラッチメモリ３７に相当）にラッチされる。第８図で
はｊ＋１番目に求まったＹの値のデータＹ、　として示
され」＋１ ている。その後加算器５５には第８図（Ｌ）に示すリセ
ットパルスＲ８Ｔが与えられ、このリセットパルスＲ８
Ｔは次のＣＣＤ３４のｍ個の微小センサに対する最初の
データがラッチ回路５４から出力されるまで継続し、加
算器５５の内容はＯに保持される。

このようにしてクロック信号ＣＫ２の１パルスごとに１
つずつＹの値が求まってラッチ回路５７から順次出力さ
れる。第９図（Ａ）〜（Ｃ）はこの様子を示すものであ
り、クロック信号ＧＫ、のｍ＋１パルス（ＣＣＤ３４の
ｍ個の微小センサに対する処理に要するパルス数）に対
しクロック信号ＣＫ２が１パルスずつ発生され、上述の
ようにして求まったＹの値が順次ラッチ回路５７にラツ
チされる。

以上の処理はフォーカスモータ４０を駆動してピックア
ップレンズ３を移動させながら行ない、２か所の焦点位
置での出力データＹの比較を行なう。このとき上述した
Ｙの演算に要する時間に対して、フォーカスモータ４０
の回転速度すなわちピックアップレンズ３の移動速度を
十分遅く設定しておくことによって、フォーカスモータ
４０をステップ駆動しなくても十分な精度を得ることが
できる。もちろんステップ駆動してもよい。

２か所の焦点位置でのＹの比較の目的でラッチ回路５７
の出力を２系統に分け、一方はクロック信号ＣＫ２の立
上りに応答して第９図（Ｄ）に示すように再び別のラッ
チ回路５８にラッチして１クロック分遅延させた後、比
較器５９（第１図の比較器３８に相当）に入力する。他
方はそのまま比較器５９に入力するとともに、閾値検出
回路６０にも入力する。比較器５９は両人力を比較して
、Ｙｊ＋１−Ｙｊが、“−”または“−”のとき信号Ｆ
　ＣＯＮを出力する。この信号は第９図（Ｅ）に示すよ
うに、クロック信号ＣＫ２の立下りに応答してラッチ回
路６１にラッチされた後、モータ駆動制御回路３９に与
えられる。

一方、例えば原画２が存在しない場合やピックアップレ
ンズ３の位置が全くでたらめで焦点が著しく狂っている
場合などには、Ｙの値はほぼ零に近い値を示し続けるが
、この場合でもノイズ成分等によりＹの値が上下に多少
変動することは十分考えられる。このような上下変動を
とらえてモータ駆動制御回路３９が合焦点位置を誤判定
することを避けるため、閾値検出回路６０が設けられて
いる。閾値検出回路は入力されたＹｊの値が所定の閾値
を越えるまで“し”の信号ＴＨＲＥをモータ駆動制御回
路３９に出力し続ける。モータ駆動ＩＩＩ　ｍ回路３９
はこの信号ＴＨＲＥを受けている間は比較回路５９の比
較結果にかかわらずフォー力　。

スモーク４０を一方向（正転方向）にのみ駆動し続ける
ことで、以下に詳述するように上記した誤動作を回避す
るように構成されている。

第１０図はモータ駆動制御回路３９の一実施例を詳細に
示すブロック図であり、第１１図はその動作のアルゴリ
ズムを示すフローチャートである。

自動合焦点位置検知動作の開始信号５ＴＡＰ　（“Ｌ　
ＩＩの短時間幅パルス）の付与により動作は開始される
（ステップ８１）。この開始信号５ＴＡＰは、第２図の
制御回路１４内において所要タイミングにて自動的に、
または作業者の手動操作に応じて必要なときに与えられ
る。

゛　開始信号５ＴＡＰの立下りエツジはインバータ６２
で反転されてＯＲゲート６３を介してラッチ回路６４に
クロックを与え、ラッチ回路６４には開始信号５ＴＡＰ
　（すなわち°Ｌ”）がラッチされる。これを受けて逆
転用ドライバ６５が能動化され、リレー系６６を介して
フォーカスモータ４０に逆転駆動信号ＢＷＤを与える。

これによりフォーカスモータ４０は原点位置に向う方向
へ逆転駆動され、ピックアップレンズ３は所定の原点位
置（例えば原画シリンダ１の円筒面から最も離れた位置
）まで移動される。このときラッチ回路６４にラッチさ
れた“Ｌ　ＩＩの信号がインバータ６７で反転されてゲ
ート６８の反転入力に与えられることにより、ゲート６
８からは他の一方入力にかかわらず“Ｈ”の信号が出力
され、これにより正転用ドライバ６９は不能化されて正
転駆動信号ＦＷＤは禁止されている。

ピックアップレンズ３が所定の原点位置に到達したこと
を例えば図示しないマイクロスイッチが検知すると、信
号０ＲＧＰ　（Ｈ”から“Ｌ″への状態変化）が与えら
れる（ステップ８２）。この信号の立下りエツジはイン
バータ７０で反転されてＯＲゲート６３を介してラッチ
回路６４にクロックを与え、このとき開始信＠５ＴＡＰ
はすでに“Ｈ”に立上っているので、ラッチ回路６４の
内容は“し”からＨ”に変化する。したがって逆転用ド
ライバ６５は不能化され、逆転駆動信号ＢＷＤは禁止さ
れる。またこのとき、信号０ＲＧＰの立下りエツジはイ
ンバータ７３により反転されてラッチ回路７４にクロッ
クを与えるので、ラッチ回路７４には信号０ＲＧＰ　（
すなわち“Ｌ”）がラッチされる。ゲート６８の一方の
入力には、ラッチ回路６４にラッチされた“ＨＴＨの信
号がインバータ６７で反転されて“Ｌ”が与えられ、他
方の入力にはラッチ回路７４にラッチされたＬ　ＩＴの
信号がそのまま与えられるので、ゲート６８の出力は“
し”となる。これを受けて正転用ドライバ６９は能動化
され、リレー系６６を介してフォーカスモータ４０に正
転駆動信号ＦＷＤを与える。

これによりフォーカスモータ４０は正転駆動され、ピッ
クアップレンズ３は原点位置から原画シリンダ１の円筒
面に徐々に近づいて行く。

このとき上述したように、比較器５９（第５図）からは
、ＹｊとＹ　ｊ＋１の大小関係に応じた信号ＦＣＯＮが
出力される。またＹの値そのものの大きさに応じ、これ
が閾値以下であるときに閾値検出回路６０から信号ＴＨ
ＲＥが出力される（ステップＳ４）。ピックアップレン
ズ３が原点位置付近にあるときには、一般的に合焦点位
置からはかなり外れているのでＹの値は小さく、閾値を
越えておらず、したがってフォーカスモータ４０の正転
駆動の当初において閾値検出回路６０から“Ｌ”の信号
ＴＨＲＥが出力され続ける。この“Ｌ　ＩＩの信号はイ
ンバータ７５で反転されてゲート７６の一方の入力に与
えられ、これにより伯の一方入力すなわち信号ＦＣＯＮ
の状態にかかわらずゲート７６からは“Ｈ”の信号が出
力される。すなわちＹの値が閾値以下で信号ＴＨＲＥが
“Ｌ′′の間は比較器５９からの出力信号ＦＣＯＮは無
視され、この間におけるＹの上限変動（多分にノイズ成
分等に起因するものと考えられる）に応じて比較器５９
から出力される信号ＦＣＯＮにより誤ってラッチ回路６
４．７４がリセットされるのを防止している。

Ｙの値が増加を続けている間、すなわち合焦点位置に近
づきつつある間ラッチ回路７４は“Ｌ　１１状態の保持
を続け、フォーカスモータ４０は正転駆動され続ける（
ステップ８５）。このときＹの値が閾値を越えることな
くピックアップレンズ３が原点位置と反対の所定の終了
位置まで到達してしまうと、図示しないマイクロスイッ
チ等によりこれを検知して“Ｌ”の信号ＥＮＤＰを出力
する。

この信号ＥＮＤＰの立下りエツジはゲート７７を介して
ラッチ回路７４をリセットし、モータ駆動制御回路３９
は初期状態に戻ってフォーカスモータ４０は停止すると
ともに、信号ＥＮＤＰがエラー信号ＥＲＲＯＲとして用
いられて、作業者にエラー状態の発生を知らせる（ステ
ップＳ３）。

Ｙの値が閾値を越えると閾値検出回路６０からの出力信
号ＴＨＲＥは“Ｈ”に転じ、この“Ｈ″の信号はインバ
ータ７５で反転されてゲート７６の入力に与えられるの
で、ゲート７６の出力は信号ＦＣＯＮの状態に依存する
ことになる。すなわちこの時点からモータ駆動制御回路
３９は、比較器５９の比較結果すなわち信号ＦＣＯＮに
基づいた動作を開始する（ステップ８７）。Ｙが増加を
続けている間はＹｊ＋１−Ｙｊは“十″であって信号Ｆ
ＣＯＮは“Ｈ１１であり、ゲート７６の出力はＨＩＩの
ままであるのでラッチ回路７４はリセットされることな
く、フォーカスモータ４０は正転駆動され続ける（ステ
ップ８８）。そしてこのままＹｊ＋１−Ｙｊが“−”ま
たは“−″に転じることなくピックアップレンズ３が終
了位置に到達すると、上述と同様にして信号ＥＮＤＰが
与えられてエラー処理が行なわれる（ステップ８６）。

Ｙの値が増加から減少に転じてＹｊ＋、−Ｙｊが“−”
または“−”となると、この点がＹの値の最大値であり
、信号ＦＣＯＮは“Ｌ”に転じる。

この“Ｌ”の信号ＦＣＯＮはゲート７６の入力に与えら
れ、他方の入力には“Ｈ”の信号ＴＨＲＥがインバータ
７５により反転されて“し”が与え・られているので、
ゲート７６の出力は“Ｈ″から“Ｌ”に立下る。この立
下りエツジはゲート７７の入力を介してラッチ回路７４
をリセットし、ラッチ回路７４の出力は“Ｈ”の状態と
なってモータ駆動制御回路３９はフォーカスモータ４０
を停止させる（ステップ８９）。これと同時に“Ｌ”に
立下ったゲート７６の出力信号は合焦点位置検知処理の
終了信号ＥＮＤＦとして用いられ、この終了信号ＥＮＤ
Ｆにより例えば作業者に合焦点位置検知処理の終了を知
らせたり、第４図のロータリエンコーダ４５の出力カウ
ント値からピックアツブレンズ３の合焦点位置を読取っ
て記憶する等の動作を行なう。

以上の合焦点位置検知動作は自動走査開始前に、原画シ
リンダ１に貼着された複数の原画２の各々に対し所定位
置で予め行なっておくことができる。

この場合、従来のように作業者の目視による必要がない
ので、合焦点位置の精度にばらつきが生じることはなく
常に正確な焦点合せを行なうことができる。得られた合
焦点位置のデータは走査開始／終了位置やキャリブレー
ション量などの他のセットアツプデータとともに各原画
２ごとに図示しないセットアツプメモリに記憶させて、
セットアツプ作業を行なう。このとき走査開始位置と走
査終了位置で指定した入カニリア内の任意の位置（ハイ
ライトキャリブレーション位置、シャドーキャリブレー
ション位置などを含む）及び焦点位置が実質的に同じに
なる近傍の位置で自動的に合焦点位置検知動作が行なわ
れるように指定しておけば、該位置でのセットアツプ時
に合焦点位置の検出およびそのセットアツプが自動的に
行なわれることになるので、作業能率が向上する。その
後の自動走査においては、各原画２ごとにセットアツプ
データを読出しつつその内容に従ってすべての原画２に
対する走査が連続して行なわれるが、各原画２に対する
焦点合せ動作は第４図のロータリエンコーダ４５のカウ
ント値が図示しないセットアツプメモリから読出された
合焦点位置データに一致するまでフォーカスモータ４０
を駆動することで達成される。

また上述の合焦点位置検知動作は、自動走査中に各原画
２ごとにその走査の直前に所定位置で自動的に行なうよ
うにすることもできる。所定位置としては上述したよう
に走査開始位置、走査終了位置で指定されたエリア内の
任意の位置（ハイライトキャリブレーション位置、シャ
ドーキャリブレーション位置など）及び近傍のいずれか
の位置　“と併用させるようにしてもよい。いずれにし
てもこの場合には、各原画２の走査の前に−Ｈ原画シリ
ンダ１を停止させて指定された位置にて上述の合焦点位
置検知動作を行ない、しかる後当該原画２に対する走査
を行なうことになる。したがって、走査時間は多少長く
なるが、焦点合せと走査とが連続して行なわれるので経
時変化による焦点誤差が回避できるという利点がある。

第１２図は演算回路３６の別の実施例を詳細に示すブロ
ック図である。この実施例ではＣＣＤ３４の各微小セン
サａ１〜ａｌからの出力に基づいて原画２の粒子の輪郭
線付近の濃度分布の急峻度を演算して評価するための評
価関数として、各微小センサａ１〜ａ１の出力のｎ乗（
ｎ＞１）の累積和を用いる。これを数式で表わすと次の
ようになる。

ただしｄ、は１番目の微小センサａ、の出力であ■ る。第１２図の演算回路３６は上記（１８）式を演算し
てＹを算出するよう構成されている。このＹは上述した
ようにピックアップレンズ３によりとらえられた原画２
の粒子の輪郭線付近の濃度分布の急峻度を定量的に表わ
す指標であり、この値が最大のとき以下に説明するよう
にピックアップレンズ３の合焦点位置となる。

第１３図は１個の粒子境界近傍をｋＩａの微小センサａ
”ａｋでとらえた場合の、各微小センサの出力変化の典
型的な場合を平面座標上に示す図であり、ｙｌは合焦点
時、ｙ２は非合焦点時のものを示す。ここでｂは上述し
たように、粒子領域の最大濃度（合焦点時の濃度）およ
び粒子以外の領域の１１度がともに均一であるとした場
合のそれらの濃度差である。なお後に説明するように、
第１３図において、−に／２＜ｘ＜ｋ／２という条件で
微小セ゛ンサａ　　＝ａ１．の出力の総和は、合焦点時
と非合焦点時で変化しないものとする。したがりて （ｋ／２）ｂ−ｄ１＋ｄ２＋・・−＋ｄｋ　・・・（１
９）が成立する。

また１つの粒子境界において、（１８）式のＹの値は、
合焦点時には ０　　　　　　　・・・（２０） ＹＦ−（ｋ／２）ｂ となり、非合焦点時には Ｙ　　−ｄ　　ｎ＋ｄ　　ｎ＋・＋ｄｋ０−（２１）Ｄ
　　　１　　２ となる。（１９）式を（２０）式に代入してＹ、−与［
−’１（ｄ１＋ｄ２＋・・・＋ｄｋ）］’−（ｄ１＋ｄ
２＋・・・＋ｄｈ）ｘ ［工（ｄ１＋ｄ２＋・・・＋ｄｋ）コ ＝（ｄ１＋ｄ２＋・・・＋ｄｋ）ｂ ｎ−Ｉ　　　　　ｎ−１ −ｂ　　　ｄ＋ｂ　　　ｄ２＋・・・ ＋ｂ　　　ｄｋ・・・（２２） を得る。ここで（２１）式、　（２２）式よりｎ−Ｉ　
　　　ｎ−１ ＹＦ−Ｙ、−ｄｌ　（ｂ　　　−ｄ　　　　）＋ｎ−１
ｎ−１、＋ ｄ２　（ｂ　　−ｄ２ ・・・（２３） となる。いま ０＜ｄφ　＜ｂ　　　　　　　　　　　　　　−（２４
）であるので、ｎ＞１のとき ｎ−１ｎ−１ ｄ・　（ｂ　　　−ｄ、　　　）＞Ｑ　　　　・・・（
２５）となり、（２３）式および（２５）式よりＹ、−
ＹＯ＞Ｏ・・・（２６） が成立する。すなわちｎが１より大きければ常にＹ、＞
Ｙｏ　　　　　　　　　　　　　−（２７）となり、合
焦点時のＹの値が最大であることがわかる。

第１２図の回路構成は第５図の回路構成と比較して、隣
接する微小センサａ・、ａｉ＋１間の出力の差分を求め
るためのラッチ回路４９、補数器５０および加算器５１
、ならびに求まった差分をラッチするためのラッチ回路
５２が省略されているのみで、その他の構成は全く同一
である。したがってラッチ回路４８にラッチされた各微
小センサの出力は直ちに乗算器５３でｎ乗され、ラッチ
回路５４にラッチされた後、加算器５５において順次加
算されて累算されていく。このようにして（１８）式の
Ｙの値が求まり、ラッチ回路５７にラッチされた後、ラ
ッチ回路５８以下において上述の実施例と同様に最大の
Ｙの値を求めるための比較に供される。このような動作
は上述の実施例において既に述べたものであり、ここで
は省略する。

最後に、第１３図を用いた上述の説明において、−に／
２＜ｘ＜ｋ／２という条件で微小センサａ１〜ａ（の出
力の総和が合焦点と非合焦点時で変化しないとした理由
について説明しておく。第１４図は原画２上の点０〜０
３から出る光束がピックアップレンズ３に入光して、そ
の後結像平面ＳＯに再び１点０゜′〜０３′で集光する
様子を示す図である。図中の記号は次のものを表わして
いる。

φ０〜φ３：原画２上の点０６−０３よりピックアップ
レンズ３に入光する光束 の立体角。ただし第１４図ではφ ３のみ例示している。

ｖ　　−ｖ３　：結像平面Ｓ。における点Ｏ６′〜０３
′への結像光束の立体角。

ａ　　−ａ３　（ｂｏ−ｂ３）：ピックアラプレンズ３
の最大入光掻上の点Ａ（Ｂ） から結像平面Ｓ。に向う光線を、 結像平面ＳｏよりΔｌ離れた平面 ＄１で切った時、前記光線が通過 する点。

Ｑ　−Ｑ３：結像平面Ｓ。上の線分０゜′ｏ１′の中点
をＱｌ、線分ｏ１　’　ｏ２　’の中点を０１線分０２
′０３′ の中点を０３とする。

Ｐ１〜Ｐ３：線分Ｘ′Ｑ１と平面Ｓ１との交点をＰ　、
線分ｘ０２と平面＄１との 交点をＰ２、線分Ｘ０３と平面Ｓ １との交点をＰ３とする。

また、原画２は第１５図に示すように、０ｏＯ１は黒、
０１０２は白、０２０３は黒にストライプ状に着色され
ているものとする。したがって以下の説明では、第１４
図の紙面に垂直な方向については濃度傾斜を考慮しない
。いま結像平面Ｓ。

よりΔｌたけピックアップレンズ３側に離れた平面Ｓ１
において、例えば０１′へ集光する全光束は、第１４図
の線分ａ１ｂ１を通過する。また線分ｂｏａ１は黒、線
分ｂ１ａ２は白となる。一方、結像平面Ｓ。においては
、線分Ｏ６′０１′は黒、全光束は同一となり、範囲を
限れば合焦点時と非合焦点時とで光聞の総和が変化しな
いことがわかる。このことは結像平面Ｓ０よりΔｌだけ
ピックアップレンズ３から遠ざかる方向に離れた平面Ｓ
２についても同様である。

なお評価関数は上述の（１）式および（１８）式のもの
に限らず、原画２の粒子の輪郭線付近の濃度分布の急峻
度を評価できるものであればどの様なものであってもよ
い。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、作業者の目視
等によることなく自動的に、しかもバラツキなく高精度
に焦点合せを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はこ
の発明が適用される製版用スキャナの全体構成を示す説
明図、第３図はＣ５０上への結像の様子を模式的に示す
図、第４図はピックアップレンズ移動機構の構成図、第
５図は演算回路の一実施例を示すブロック図、第６図は
粒子の輪郭線付近における濃度分布の説明図、第７図は
評価関数Ｙを示す図、第８図および第９図は第５図の回
路の動作を示すタイミングチャート、第１０図はモータ
駆動制御回路の一実施例を示すブロック図、第１１図は
その動作のアルゴリズムを示すフローチャート、第１２
図は演算回路の別の実施例を示すブロック図、第１３図
は粒子境界近傍の濃度傾斜の典型的な場合を平面座標上
に示す図、第１４図はピックアップレンズによる結像の
様子を模式的に示す図、第１５図は白黒ストライプ状の
原画を示す図、第１６図は従来の製版用スキャナにおけ
る走査ヘッドの入力走査光学系を示す図である。 １・・・原画シリンダ、　　　　２・・・原画、３・・
・ピックアップレンズ、　３４・・・ＣＣＯ。 ３６・・・演算回路、　３９・・・モータ駆動制御回路
、４０・・・フォーカスモータ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）原画からの光を走査ヘッドのピックアップレンズ
   により受光して光電走査する画像走査入力装置において
   、前記走査ヘッドの合焦点位置を自動的に検知するため
   の方法であって、前記ピックアップレンズの結像位置に
   前記原画の粒子像よりも小さい微小センサの集合体から
   成る光電センサを設けるとともに、前記原画の走査面に
   対し垂直方向に移動しうる合焦点機構を設け、前記微小
   センサからの出力に基づき、予め準備された評価関数に
   従つて前記粒子の輪郭線付近の濃度分布の急峻度を演算
   して評価し、該演算結果が最大評価を示すように前記合
   焦点機構を駆動して前記原画に対する合焦点位置に合わ
   せることを特徴とする合焦点位置検知方法。
2. （２）評価関数は隣接する微小センサ間の出力差の絶対
   値のｎ乗（ｎ＞１）の累積和である、特許請求の範囲第
   １項記載の合焦点位置検知方法。
3. （３）評価関数は各微小センサ出力のｎ乗（ｎ＞１）の
   累積和である、特許請求の範囲第１項記載の合焦点位置
   検知方法。
4. （４）複数原画の各々に対し焦点合せを行なう走査位置
   を予め指定しておき、各原画の走査の直前に当該原画に
   対し指定された前記走査位置にて合焦点位置検知動作を
   行ないつつ前記複数原画を自動走査する、特許請求の範
   囲第１項記載の合焦点位置検知方法。
5. （５）焦点合せを行なう走査位置は走査開始位置、走査
   終了位置で指定されたエリア内の任意の位置及び近傍位
   置である、特許請求の範囲第４項記載の合焦点位置検知
   方法。
6. （６）複数原画の各々に対して合焦点位置検知動作を予
   め行なって各合焦点位置を記憶しておき、該合焦点位置
   を順次呼出して焦点合せを行ないつつ前記複数原画を自
   動走査する、特許請求の範囲第１項記載の合焦点位置検
   知方法。
7. （７）原画からの光を走査ヘッドのピックアップレンズ
   により受光して光電走査する画像走査入力装置において
   、前記走査ヘッドの合焦点位置を自動的に検知するため
   の装置であって、 前記ピックアップレンズの結像位置に設けられ、前記原
   画の粒子像よりも小さい微小センサの集合体から成る光
   電センサと、 前記微小センサからの出力に基づき、予め準備された評
   価関数に従って前記粒子の輪郭線付近の濃度分布の急峻
   度を演算して評価する演算回路と、合焦点機構を前記原
   画の走査面に対し垂直に移動させる移動機構と、 前記演算回路の出力が最大評価を示すように前記移動機
   構を駆動して前記原画に対する合焦点位置に移動させる
   駆動制御装置とを備える合焦点位置検知装置。
8. （８）複数原画の各々に対し焦点合せを行なう走査位置
   を予め指定しておく手段と、各原画の走査の直前に当該
   原画に対し指定された前記走査位置にて駆動制御装置を
   作動させて当該原画に対する合焦点位置検知動作を行な
   いつつ前記複数原画を自動走査する制御手段とをさらに
   備える、特許請求の範囲第７項記載の合焦点位置検知装
   置。
9. （９）複数原画の各々に対して合焦点位置検知動作を行
   なった結果を記憶しておく記憶手段と、該記憶を順次呼
   出し駆動制御装置を作動させて焦点合せを行ないつつ前
   記複数原画を自動走査する制御手段とをさらに備える、
   特許請求の範囲第７項記載の合焦点位置検知装置。