JPS595214A - Automatic focusing device - Google Patents
Automatic focusing deviceInfo
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- JPS595214A JPS595214A JP11385782A JP11385782A JPS595214A JP S595214 A JPS595214 A JP S595214A JP 11385782 A JP11385782 A JP 11385782A JP 11385782 A JP11385782 A JP 11385782A JP S595214 A JPS595214 A JP S595214A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/30—Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line
- G02B7/32—Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line using active means, e.g. light emitter
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、医療分野、パターン認識分野等における各
種の光学僧ヲ画儂処理する際に要する自動焦点調整装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an automatic focus adjustment device required for processing various optical images in the medical field, pattern recognition field, etc.
近年、医療分野において、顕微鏡によシ得られた染色体
あるいは細胞等についての光学像は、直接に肉眼で観察
することなく、光学像を電気信号に変換した画像を画像
処理装置に導入した後、適宜の表示装置で画像表示した
シ、あるいは、前記画像データを電子計算機によシ輪郭
抽出、画像強調等の解析処理を行なった後、適宜の表示
装置で画像表示したシして、観察されるようになってき
ている。In recent years, in the medical field, optical images of chromosomes or cells obtained using a microscope are not directly observed with the naked eye, but are converted into electrical signals and then introduced into an image processing device. The image is displayed on an appropriate display device, or the image data is subjected to analysis processing such as contour extraction and image enhancement using a computer, and then the image is displayed on an appropriate display device for observation. It's starting to look like this.
この場合、画像を鮮明に表示したシ、正確な各種解析処
理を行なったシするためには、光学像を受像する′際の
焦点不正合が問題となるので、正確な焦点正合全達成す
る仁とが重要である。In this case, in order to display the image clearly and perform various types of accurate analysis processing, it is necessary to achieve accurate focus, as misfocusing when receiving the optical image becomes a problem. Benevolence is important.
かかる重要性は、医用画像に関する各種医療診断装置に
限らず、各種のパターン認識等の画像処理装[において
も同様である。This importance is not limited to various medical diagnostic devices related to medical images, but also applies to image processing devices such as various pattern recognition devices.
ところで、光学at受像する際の焦点を自動調整する自
動焦点調整装置として、従来、画像の高周波成分が最大
となる点を検出し、その点にレンズ位置を調整する所謂
高周波域法を採用するもの、あるいは、USP4,22
0,850に開示されているように焦点面前後に配した
2個の光学的センサの各出力の差分全とシ、さらにその
差分によシレンズ?駆動する方向(焦点の前方または後
方)を決定し、決定した方向にレンズを1ステツプだけ
移動させ、再び前記2個の光学的セ/すの各出力の差分
をとり、前回と同様にして決定した駆動方向にレンズ全
1ステツプだけ移動させ、以後同様の動作を2個の光学
的センサの各出力の差分の符号が変化するまで繰シ返す
方式を採用するもの等がある〇しかしながら、前二者の
いずれにおいても、焦点調整に時間がかかるとの欠点が
ある。また、特に、後者においては、ステップワイズに
焦点を調整しているのであるから、そのステップ距離間
に焦点位置があるときには、正確な焦点正金をとること
ができないとの欠点がある。By the way, conventional automatic focus adjustment devices that automatically adjust the focus when receiving an optical AT image employ a so-called high frequency range method that detects the point where the high frequency component of the image is maximum and adjusts the lens position to that point. , or USP4,22
As disclosed in No. 0,850, the difference between the outputs of two optical sensors placed before and after the focal plane, and the difference between the outputs of the lens and the lens? Determine the driving direction (front or rear of the focal point), move the lens one step in the determined direction, again calculate the difference between the outputs of the two optical units, and determine in the same way as before. Some systems employ a method in which the lens is moved by one step in the specified driving direction, and the same operation is repeated until the sign of the difference between the outputs of the two optical sensors changes. Both methods have the disadvantage that focus adjustment takes time. In addition, especially in the latter method, since the focus is adjusted stepwise, there is a drawback that when the focus position is between the step distances, it is not possible to accurately focus the focus.
この発明は、前記事情に鑑みてなされたものであシ、レ
ンズの移動方向と移動量とを共に決定して正確な焦点正
合全可能にした自動焦点調整装置を提供することを目的
とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an automatic focus adjustment device that enables accurate focusing by determining both the direction and amount of movement of the lens. It is something.
図面はこの発明の一実施例を示す概略ブロック図である
。The drawing is a schematic block diagram showing one embodiment of the present invention.
同図において、1で示すのは被検体であシ、たとえば細
胞診装置におけるプレパラートに塗布された細胞である
。2で示すのはレンズであシ、被検体1に対して光源1
6とは反対側に配置されると共に、レンズ駆動機構14
により光源16から画像処理部15内の図示しない撮像
面までの光路上に沿って移動可能に構成されているo4
で示すのは透過率50チの第1のノ・−7ミラーであシ
、前記光路上に配置されて、ミラー面に到達した光を分
配して一方を前記撮像面に1他方を第1の光電検出器6
に到達させるようになっている0第10光電検出器6は
、第10ノ1−7ミラー4で分配された光を検知し、そ
の光量に応じた電気信号を後述の第1の演算手段たとえ
ば第1の差分和回路9に出力する充電変換器セあシ、被
検体1から第1のハーフミラ−4を経由して第10光電
検出器6までの光路(第1光路)の長さが、被検体1か
ら画像処理部15内の撮像面までの光路長と等しくなる
ように、光電検出器6が第1光路末端に配置されている
。6で示すのは透過率50チの第2のハーフミ2−であ
シ、第1のハーフミラ−4とレンズ2との光路上に配置
されると共にレンズ2を通過して来た光を二方向(一方
は第1のハーフミラ−4への方向)に分配する。第2の
ノ・−7ミラー6によシ他方向に分配された光の進路上
に祉、第6のハーフミラ−5が配置されていて、第3の
ハーフミラ−5によって、第2のハーフミラ−6で分配
された元をさらに第2の光電検出器7と第6の光電検出
器8とに分配するようになっている。In the figure, reference numeral 1 indicates a subject, for example, cells applied to a preparation in a cytodiagnostic apparatus. 2 is a lens, and light source 1 is used for object 1.
6, and the lens drive mechanism 14
O4 is configured to be movable along an optical path from the light source 16 to an imaging surface (not shown) in the image processing unit 15.
A first No.-7 mirror with a transmittance of 50 cm is shown in FIG. photoelectric detector 6
The 10th photoelectric detector 6 detects the light distributed by the 10th 1-7 mirror 4, and sends an electric signal corresponding to the amount of light to a first calculating means, for example, which will be described later. The length of the optical path (first optical path) from the charging converter circuit output to the first difference summation circuit 9 and the object 1 to the tenth photoelectric detector 6 via the first half mirror 4 is as follows. The photoelectric detector 6 is arranged at the end of the first optical path so that the optical path length from the subject 1 to the imaging plane in the image processing unit 15 is equal to the optical path length. Reference numeral 6 indicates a second half mirror 2 with a transmittance of 50 cm, which is placed on the optical path between the first half mirror 4 and the lens 2, and which transmits the light passing through the lens 2 in two directions. (One direction is toward the first half mirror 4). A sixth half mirror 5 is disposed on the path of the light distributed in the other direction by the second half mirror 6, and the third half mirror 5 directs the light to the second half mirror. The elements distributed at step 6 are further distributed to a second photoelectric detector 7 and a sixth photoelectric detector 8.
第2の光電検出器7および第60光電検出器8それぞれ
は、Mlの光電検出器6と同様の光電変換器であシ、そ
れぞれ出力される電気信号は第2の差分和回路10およ
び第5の差分和回路11に入力するようになっている。Each of the second photoelectric detector 7 and the 60th photoelectric detector 8 is a photoelectric converter similar to the photoelectric detector 6 of Ml, and the electric signals outputted respectively are sent to the second difference sum circuit 10 and the 5th photoelectric detector 8. It is designed to be input to a difference sum circuit 11.
しかも、第20光電検出器7は、被検体1から第2のハ
ーフミラ−6および第6のハーフミラ−5を経由して第
2の光電検出器7までの光路(第2光路)の長さが、被
検体1から画像処理部15内の撮像面までの光路長よシ
短かくなるように、第2光路に配置されておシ、また、
第6の光電検出器8は、被検体1から第2のハーフミラ
−6および第6のハーフミラ−5を経由して第3の光電
検出器8までの光路(第6光路)の長さが、被検体1か
ら画像処理部15内の撮像面までの光路長よル長くなる
ように5第3光路に配置されている0第1、第2および
第3の演算手段は焦点正合の評価を演算する回路であっ
て、たとえば、画像境界での微分値は焦点が正合する#
1ど大きくなるのに対し画像境界内ではそれ程変化もせ
ずに小さな値であることを利用した所謂差分和法による
演算を行なう差分和回路であシ、次の(1)式で与えら
れる量Ff計算し、第1、第2および第6の差分和回路
よシ後述の演算処理手段12に計算結果である’t e
Fz p’s を示すデジタル信号を出力するように
構成されている。Moreover, the length of the optical path (second optical path) from the subject 1 to the second photoelectric detector 7 via the second half mirror 6 and the sixth half mirror 5 is , is arranged in the second optical path so that the optical path length from the subject 1 to the imaging surface in the image processing unit 15 is shorter, and
The sixth photoelectric detector 8 has a length of the optical path (sixth optical path) from the subject 1 to the third photoelectric detector 8 via the second half mirror 6 and the sixth half mirror 5. The first, second, and third calculation means arranged in the fifth optical path so as to be longer than the optical path length from the subject 1 to the imaging plane in the image processing unit 15 evaluate focus accuracy. It is a circuit that calculates, for example, the differential value at the image boundary is focused correctly.
This is a difference sum circuit that performs calculations based on the so-called difference sum method, which takes advantage of the fact that the value within the image boundary is small and does not change that much, whereas the value increases by 1, and the amount Ff given by the following equation (1) The first, second, and sixth difference sum circuits send the calculation results to the arithmetic processing means 12, which will be described later.
It is configured to output a digital signal indicating Fz p's.
ここで、第(1)式において、 Vhは時間りにおける
ビデオ信号であF)、Vh十Δは時間ルよシもΔだけ遅
延したビデオ信号であシ、Uはユニット関数であってノ
イズの影響を防止するために挿入されておシ、rhは閾
値である。また、第(1)式によシ計算されるFは、一
画面において、横方向(水平方向、A方向)にΔだけ離
れた2点間のビデオ信号の差分の二乗の累積和である。Here, in Equation (1), Vh is the video signal in time (F), Vh + Δ is the video signal delayed by Δ in time, and U is the unit function of noise. It is inserted to prevent the influence, and rh is a threshold value. Further, F calculated according to equation (1) is the cumulative sum of squares of differences in video signals between two points separated by Δ in the horizontal direction (horizontal direction, A direction) on one screen.
なお、第1、第2および第3の差分和回路9,10.1
1における演算は、第1、第2および第3の光電検出器
6,7゜8の構成に応じて適宜に変更することができる
ものであシ、たとえば光電検出器が一次元的に配列され
たものであるならば、前記第(1)式を次の第(2)式
で置きかえることができる。Note that the first, second and third difference sum circuits 9, 10.1
The calculation in 1 can be changed as appropriate depending on the configuration of the first, second, and third photoelectric detectors 6, 7, 8. For example, if the photoelectric detectors are arranged one-dimensionally, If so, the above equation (1) can be replaced with the following equation (2).
F = 5(Vh−Vh+1照IVh−Vh+AI−T
h)dh・・・・・・・・・ (2)
第1、第2、第3の差分和回路9,10,11よシそれ
ぞれ出力されるFl、 F!、 F、のデジタル信号を
入力する演算処理手段12は、レンズ2の移動方向およ
び移動景ヲ算出し、その算出結果ヲVA変換器13でア
ナログ値に変換した後、レンズ駆動機構14によシレン
ズ2t−駆動して、焦点の適正な正金を行なうように構
成されている。レンズ2の移動方向および移動量の算出
は、友とえば次のようにして行なう。すなわち、第1の
差分和回路9の出力F1にレンズ位置Zにおける焦点止
金の合い具合(評価)f:表わす量とすると、第1の光
電検出器6よシも前に配置されていることに寿る第20
光電検出器7に接続される第2の差分和回路10の出力
F、は、レンズ位置Z十αにおける焦点正金の合い具合
を表わす量となり、また、第1の光電検出器6よシも後
に配置されていることになる第6の光電検出器8に接続
される第3の差分和回路11の出力Fsは、レンズ位置
Z+βにおける焦点正合の合い具合を表わす量と々る。F = 5 (Vh-Vh+1 light IVh-Vh+AI-T
h) dh... (2) Fl, F! output from the first, second, and third difference sum circuits 9, 10, and 11, respectively. The arithmetic processing means 12 inputting the digital signals of , F, calculates the moving direction of the lens 2 and the moving scene, converts the calculated results into analog values by the VA converter 13, and then converts the calculated results to analog values by the lens drive mechanism 14. 2t-drive to perform proper focusing. The direction and amount of movement of the lens 2 are calculated as follows. That is, if the output F1 of the first difference summation circuit 9 is a quantity representing the degree of fit (evaluation) of the focus stopper at the lens position Z, f: then the first photoelectric detector 6 is also placed in front of it. 20th to live
The output F of the second difference summation circuit 10 connected to the photoelectric detector 7 is a quantity representing the degree of alignment of the focal spot at the lens position Z0α, and is also the same as that of the first photoelectric detector 6. The output Fs of the third difference summation circuit 11 connected to the sixth photoelectric detector 8, which will be disposed later, has an amount representing the degree of correct focusing at the lens position Z+β.
ここで、aおよびβは第2光路およびWc6光路の光路
喪の差により決定される定数である。ところで、前記第
(1)式のFと2とは、第(3)式に示すように2次の
関数関係にあることが知られている。Here, a and β are constants determined by the difference in optical path loss between the second optical path and the Wc6 optical path. Incidentally, it is known that F and 2 in equation (1) have a quadratic functional relationship as shown in equation (3).
F=−α(Z−b ) ” +c ・・・・・・・
・・ (3)(ただし、α#’i’それぞれは被写体、
光電検出器によシ定まる定数である。)
そこで、第1.第2および第3の差分和回路9゜10.
11によシ(Fl、Z) −(7’鵞、Z+α)。F=-α(Z-b) ” +c ・・・・・・・・・
... (3) (However, α#'i' is the subject,
This is a constant determined by the photoelectric detector. ) So, first. Second and third difference sum circuits 9°10.
11 Yoshi (Fl, Z) - (7' goose, Z + α).
(Fs、Z+h)の情報を同時に得ることができるので
、演算処理手段12は第(3)式に従ってFの最大値す
なわち焦点正金位置すを求める。bの符号によシレンズ
の移動方向’1−1hの絶対値によシレンズの移動量を
決定することができ、その結果、演算処理手段12の出
力によシレンズ2が焦点正合をとるようにレンズ2が駆
動されることになる〇前記演算をする演算処理手段12
として、たとえばマイクロコンピュータを使用すること
ができる0以上のように自動焦点調整装置を構成してい
るので、被検体からレンズを介して画像処理部15中の
撮像面に至る光t1第1..M2.第3の光路に分配し
、それぞれの光路に配置されている第1゜第2.第3の
光電検出器6.7.8で検出した光量から第1.第2.
第3の差分和回路によシ焦点正合の評価全行ない、焦点
正金に関する6種のデータからレンズの移動量および移
動方向を決定することによシ、高速で正確な自動焦点の
調整全行なうことができる。Since the information of (Fs, Z+h) can be obtained simultaneously, the arithmetic processing means 12 calculates the maximum value of F, that is, the focal spot position, according to equation (3). The amount of movement of the lens 2 can be determined based on the absolute value of the moving direction '1-1h of the lens 2 according to the sign of b, and as a result, the output of the arithmetic processing means 12 causes the lens 2 to be in focus. The lens 2 will be driven 〇 Arithmetic processing means 12 that performs the above calculation
Since the automatic focus adjustment device is configured as 0 or more, which can use a microcomputer, for example, light t1 reaches the imaging surface in the image processing unit 15 from the subject through the lens. .. M2. The 1st, 2nd, . From the amount of light detected by the third photoelectric detector 6.7.8, the first. Second.
The third difference sum circuit performs all evaluations of focus accuracy, and determines the amount and direction of movement of the lens from six types of data regarding focus accuracy, allowing for fast and accurate automatic focus adjustment. can be done.
以上、この発明の一実施例について詳述したが、この発
明は前記実施例に限定される本のではなく、この発明の
要旨全変更しない範囲内で適宜に変形して実施すること
ができる〇
たとえば画像処理部15の撮像面のかわJNC顕微鏡に
装着したカメラのフィルム面(撮像面)t−用いたもの
であってもよい。Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of not changing the gist of the invention. For example, the film surface (imaging surface) of a camera attached to the JNC microscope may be used instead of the imaging surface of the image processing section 15.
この発明によると、光路上に6個の光電検出器を備えた
簡単表構成によシレンズの移動量と移動方向とを同時に
決定して迅速かつ正確に自動的に焦点正合全達成するこ
とができる。According to this invention, it is possible to simultaneously determine the amount and direction of movement of the lens by using a simple table configuration with six photoelectric detectors on the optical path, and to quickly, accurately and automatically achieve full focus. can.
図面はこの発明の一実施例を示す概略ブロック図である
。
2・・・レンズ、 6・・・Mlの光電検出器、 7
・・・第2の光電検出器、 8・・・第3の光電検出器
、9・・・第1の演算手段(差分和回路)、 10・
・・第2の演算手段(差分和回路)、 11・・・第
6の演算手段(差分和回路)、 12・・・演算処理
手段。The drawing is a schematic block diagram showing one embodiment of the present invention. 2...Lens, 6...Ml photoelectric detector, 7
... second photoelectric detector, 8... third photoelectric detector, 9... first calculation means (difference sum circuit), 10.
... second calculation means (difference sum circuit), 11 ... sixth calculation means (difference sum circuit), 12 ... calculation processing means.
Claims (1)
しい光路長を有する第1光路に配置された第10光電検
出器、前記光路長よシも短かい光路長の第2光路に配置
された第2の光電検出器および前記光路長よシも長い光
路長の第6光路に配置された第30光電検出器と、前記
第1、第2および第6の光電検出器それぞれの出力値に
より焦点正合の評価を演算する第1、第2および第6の
演算手段と、前記第1、第2および第6の演算手段の各
出力を入力してレンズの移動方向および移動量を算出す
る演算処理手段とを具備し、前記演算処理手段よシの出
力により前記撮像面に焦点゛が正合する位置へレンズ?
移動可能としたことを特徴とする自動焦点調整装置。a tenth photoelectric detector disposed in a first optical path having an optical path length equal to the optical path length from a lens movable on the optical path to the imaging surface; a tenth photoelectric detector disposed in a second optical path having an optical path length shorter than the optical path length; and a 30th photoelectric detector disposed in the sixth optical path having a longer optical path length than the optical path length, and the output values of each of the first, second, and sixth photoelectric detectors. first, second, and sixth calculation means for calculating the evaluation of focus accuracy; and inputting each output of the first, second, and sixth calculation means to calculate the moving direction and amount of movement of the lens. and an arithmetic processing means, and the lens is moved to a position where the focal point is aligned with the imaging surface by the output of the arithmetic processing means.
An automatic focus adjustment device characterized by being movable.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11385782A JPS595214A (en) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | Automatic focusing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11385782A JPS595214A (en) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | Automatic focusing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS595214A true JPS595214A (en) | 1984-01-12 |
Family
ID=14622811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11385782A Pending JPS595214A (en) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | Automatic focusing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS595214A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08152550A (en) * | 1994-11-28 | 1996-06-11 | Nec Corp | Automatic focusing device of microscope |
US10877258B2 (en) | 2014-10-06 | 2020-12-29 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Microscope |
US10928618B2 (en) | 2014-10-06 | 2021-02-23 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Microscope |
US10928619B2 (en) | 2014-10-06 | 2021-02-23 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Microscope |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP11385782A patent/JPS595214A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08152550A (en) * | 1994-11-28 | 1996-06-11 | Nec Corp | Automatic focusing device of microscope |
US10877258B2 (en) | 2014-10-06 | 2020-12-29 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Microscope |
US10928618B2 (en) | 2014-10-06 | 2021-02-23 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Microscope |
US10928619B2 (en) | 2014-10-06 | 2021-02-23 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Microscope |
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