JP2001174695A - オートフォーカス装置及びその方法 - Google Patents
オートフォーカス装置及びその方法Info
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/024—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original
- H04N1/02409—Focusing, i.e. adjusting the focus of the scanning head
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- H04N1/028—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information pick-up
- H04N1/03—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information pick-up with photodetectors arranged in a substantially linear array
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
- H04N23/675—Focus control based on electronic image sensor signals comprising setting of focusing regions
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
- Focusing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速で位置精度の高いオートフォーカスを実
現する。 【解決手段】 撮像デバイス１１は、２組のプーリ１
３、１４に架け渡された金属ベルト１２に両端部を固定
されている。制御部２５は、まずパルスモータ１５を逆
回転させて撮像デバイス１１を原点位置１１ｃに移動さ
せた後、高さセンサ２４で検出された撮像距離に応じた
パルス数を演算する。次にそのパルス数だけモータ１５
を正方向に回転させ、撮像デバイス１１を原点位置１１
ａから矢印Ａ方向に直線的に移動させることにより、合
焦位置で停止させることができる。従って、フィードフ
ォワード制御によるオートフォーカス動作を実現するこ
とができ、高速制御が可能でかつ合焦位置精度を向上さ
せることができる。
現する。 【解決手段】 撮像デバイス１１は、２組のプーリ１
３、１４に架け渡された金属ベルト１２に両端部を固定
されている。制御部２５は、まずパルスモータ１５を逆
回転させて撮像デバイス１１を原点位置１１ｃに移動さ
せた後、高さセンサ２４で検出された撮像距離に応じた
パルス数を演算する。次にそのパルス数だけモータ１５
を正方向に回転させ、撮像デバイス１１を原点位置１１
ａから矢印Ａ方向に直線的に移動させることにより、合
焦位置で停止させることができる。従って、フィードフ
ォワード制御によるオートフォーカス動作を実現するこ
とができ、高速制御が可能でかつ合焦位置精度を向上さ
せることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置等において
レンズの自動焦点調節を行うためのオートフォーカス装
置及びその方法に関する。
レンズの自動焦点調節を行うためのオートフォーカス装
置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のオートフォーカス装置を図４〜７
を参照して説明する。図４は、微少のフォーカシングを
行うためのものであり、デジタルコピー機等での微少フ
ォーカシング調整に使用されている方法である。図４に
おいて、撮像デバイス１４１は基板１４２上にＣＣＤ等
の撮像素子１４３を搭載してなるものであり、基板１４
２の一端が支点１４０を軸として回動可能に支持されて
いる。レンズ１４４を通過した被写体光が撮像素子１４
３で撮像される。尚、１４５はレンズの無限遠点、１４
６は最近接点である。
を参照して説明する。図４は、微少のフォーカシングを
行うためのものであり、デジタルコピー機等での微少フ
ォーカシング調整に使用されている方法である。図４に
おいて、撮像デバイス１４１は基板１４２上にＣＣＤ等
の撮像素子１４３を搭載してなるものであり、基板１４
２の一端が支点１４０を軸として回動可能に支持されて
いる。レンズ１４４を通過した被写体光が撮像素子１４
３で撮像される。尚、１４５はレンズの無限遠点、１４
６は最近接点である。
【０００３】上記構成において、レンズ１４４に比べて
撮像デバイス１４１の基板１４２は軽量であるので、基
板１４２端の支点１４０を軸として基板１４２の傾きを
変えることにより、フォーカシングすることができる。
撮像デバイス１４１の基板１４２は軽量であるので、基
板１４２端の支点１４０を軸として基板１４２の傾きを
変えることにより、フォーカシングすることができる。
【０００４】図５は、特開平９−３１１９０３号公報に
記載されるもので、撮像デバイス５１に駆動用コイル５
２を設けると共に、駆動用磁石５３を配し、撮像デバイ
ス５１の位置を容量性位置検出センサ５４で検出し、そ
の検出値に応じた電流を駆動用コイル５２に流すことに
より、撮像デバイス５１を電磁力により微小移動５５さ
せるものである。尚、５６は撮像方向を示す。
記載されるもので、撮像デバイス５１に駆動用コイル５
２を設けると共に、駆動用磁石５３を配し、撮像デバイ
ス５１の位置を容量性位置検出センサ５４で検出し、そ
の検出値に応じた電流を駆動用コイル５２に流すことに
より、撮像デバイス５１を電磁力により微小移動５５さ
せるものである。尚、５６は撮像方向を示す。
【０００５】図６は、特開平４−６２５１１号公報に記
載されたもので、可動レンズ６２をヨーク＋コイル部６
７を有する磁石付きベース材６８に取り付け、ヨーク＋
コイル部６７により可動レンズ６２を前方レンズ６１と
後方レンズ６３の間（可動レンズ移動範囲６６）で電磁
力により動かすようにしたものである。これによってカ
メラ部６５の撮像デバイス６４を動かすことなく、電動
オートフォ−カスレンズを実現することができる。
載されたもので、可動レンズ６２をヨーク＋コイル部６
７を有する磁石付きベース材６８に取り付け、ヨーク＋
コイル部６７により可動レンズ６２を前方レンズ６１と
後方レンズ６３の間（可動レンズ移動範囲６６）で電磁
力により動かすようにしたものである。これによってカ
メラ部６５の撮像デバイス６４を動かすことなく、電動
オートフォ−カスレンズを実現することができる。
【０００６】図７は、特開平２−１６７５１３号公報に
記載されたものであり、１眼レフカメラなどのオートフ
ォ−カス機構に使用されている。基本的には図６と類似
しているが、前方レンズ７１と後方レンズ７３の間で可
動レンズ７２を超音波モータ７４により移動させるもの
である。即ち、撮像デバイス７５から得られる画像信号
を用いて合焦位置サーチを行い、合焦位置に応じて超音
波モータ７４を介して可動レンズ７２を可動レンズ移動
範囲７６で駆動するものである。
記載されたものであり、１眼レフカメラなどのオートフ
ォ−カス機構に使用されている。基本的には図６と類似
しているが、前方レンズ７１と後方レンズ７３の間で可
動レンズ７２を超音波モータ７４により移動させるもの
である。即ち、撮像デバイス７５から得られる画像信号
を用いて合焦位置サーチを行い、合焦位置に応じて超音
波モータ７４を介して可動レンズ７２を可動レンズ移動
範囲７６で駆動するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
４に示す方法では、その構造から、合焦範囲が非常に
狭い、１次元ＣＣＤ等のラインセンサに適用不可とい
う問題があった。
４に示す方法では、その構造から、合焦範囲が非常に
狭い、１次元ＣＣＤ等のラインセンサに適用不可とい
う問題があった。
【０００８】また、図５に示す方法では、フィードバ
ック制御を行っているため、容量性位置検出センサ５４
等の位置決めセンサ（何らかのエンコーダ）が必要と云
う問題があった。また、移動量が比較的小さく、近め
の撮像を行うのに必要な移動量を確保しにくいという問
題があった。さらに、撮像デバイス５１の基板は軽く
滑軸で保持されているだけのため、移動後の振動、揺れ
等の影響で、静止するまでの時間がかかるという問題が
あった。
ック制御を行っているため、容量性位置検出センサ５４
等の位置決めセンサ（何らかのエンコーダ）が必要と云
う問題があった。また、移動量が比較的小さく、近め
の撮像を行うのに必要な移動量を確保しにくいという問
題があった。さらに、撮像デバイス５１の基板は軽く
滑軸で保持されているだけのため、移動後の振動、揺れ
等の影響で、静止するまでの時間がかかるという問題が
あった。
【０００９】また、図６に示す方法では、可動レンズ
６２という重い物体を動かすため、応答性不良によりオ
ートフォーカス時間がかかり、またレンズを囲むコイ
ル駆動のため、磁石付きベース材６８を含めた撮像装置
が大型になるという問題があった。
６２という重い物体を動かすため、応答性不良によりオ
ートフォーカス時間がかかり、またレンズを囲むコイ
ル駆動のため、磁石付きベース材６８を含めた撮像装置
が大型になるという問題があった。
【００１０】また、図７に示す方法では、画像信号の
フィードバックが必須であり、このため例えばコンベア
上の物流等をワンショット撮像するような場合には使用
できず、またレンズ送り構造自体が数百万回以上の可
動に耐えることができないという問題があった。
フィードバックが必須であり、このため例えばコンベア
上の物流等をワンショット撮像するような場合には使用
できず、またレンズ送り構造自体が数百万回以上の可
動に耐えることができないという問題があった。
【００１１】本発明は上記〜の問題を解決するため
になされたもので、高速な合焦を行うと共に、合焦後の
焦点も安定するオートフォーカス装置及びその方法を提
供することを目的としている。
になされたもので、高速な合焦を行うと共に、合焦後の
焦点も安定するオートフォーカス装置及びその方法を提
供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明によるオートフォーカス装置においては、
撮像対象物体を撮像する撮像手段を直線的に移動させる
移動手段と、前記移動手段を制御する制御手段とを設け
ている。
めに、本発明によるオートフォーカス装置においては、
撮像対象物体を撮像する撮像手段を直線的に移動させる
移動手段と、前記移動手段を制御する制御手段とを設け
ている。
【００１３】また、本発明によるオートフォーカス方法
においては、撮像対象物体を撮像する撮像手段を直線的
に移動させるようにしている。
においては、撮像対象物体を撮像する撮像手段を直線的
に移動させるようにしている。
【００１４】また、本発明による他のオートフォーカス
方法においては、撮像対象物体を撮像する撮像手段から
撮像対象物体までの撮像距離を検出する検出ステップ
と、検出された撮像距離に応じて撮像手段の移動距離を
演算する演算ステップと、演算された移動距離だけ撮像
手段を直線的に移動させる制御ステップとを設けてい
る。
方法においては、撮像対象物体を撮像する撮像手段から
撮像対象物体までの撮像距離を検出する検出ステップ
と、検出された撮像距離に応じて撮像手段の移動距離を
演算する演算ステップと、演算された移動距離だけ撮像
手段を直線的に移動させる制御ステップとを設けてい
る。
【００１５】また、オートフォーカス装置及びその方法
において、前記制御に際しては、撮像手段を原点位置ま
で移動させた後、その原点位置から所定方向に移動させ
るようにしてよい。
において、前記制御に際しては、撮像手段を原点位置ま
で移動させた後、その原点位置から所定方向に移動させ
るようにしてよい。
【００１６】また、前記演算は、検出された撮像距離と
移動距離とを対応させたテーブルを用いて行うようにし
てよい。
移動距離とを対応させたテーブルを用いて行うようにし
てよい。
【００１７】また、撮像手段を直線的に移動させるの
に、モータで駆動される第１のプーリと、第２のプーリ
と、撮像手段が固定され上記第１、第２のプーリ間に架
け渡されるベルトを用いるようにしてよい。
に、モータで駆動される第１のプーリと、第２のプーリ
と、撮像手段が固定され上記第１、第２のプーリ間に架
け渡されるベルトを用いるようにしてよい。
【００１８】また、ベルトは金属製のものを用いてよ
く、モータはパルスモータを用いてよい。また、ベルト
を第１のプーリに固定するようにしてよい。
く、モータはパルスモータを用いてよい。また、ベルト
を第１のプーリに固定するようにしてよい。
【００１９】また、ベルトに撮像手段の一端部を固定
し、他端部をスライダに慴動可能に取り付けるようにし
てよく、あるいは第１、第２のプーリ及びベルトを２組
用い、撮像手段の両端部を各ベルトに固定するようにし
てよい。
し、他端部をスライダに慴動可能に取り付けるようにし
てよく、あるいは第１、第２のプーリ及びベルトを２組
用い、撮像手段の両端部を各ベルトに固定するようにし
てよい。
【００２０】さらに、撮像手段の前記制御による実際の
移動距離を検出するようにしてよい。
移動距離を検出するようにしてよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。図１は第１の実施の形態によるオート
フォーカス装置を示す構成図である。本実施の形態は、
図１において、プーリ１３、１４の間に架け渡した金属
ベルト１２に撮像デバイス１１を固定すると共に、パル
スモータ１５でプーリ１３をダイレクト駆動することに
より、撮像デバイス１１を直線移動させるようにしたも
のである。
と共に説明する。図１は第１の実施の形態によるオート
フォーカス装置を示す構成図である。本実施の形態は、
図１において、プーリ１３、１４の間に架け渡した金属
ベルト１２に撮像デバイス１１を固定すると共に、パル
スモータ１５でプーリ１３をダイレクト駆動することに
より、撮像デバイス１１を直線移動させるようにしたも
のである。
【００２２】このように構成することにより、撮像デバ
イス１１の位置調整を高速、かつ遊びを抑えて行うこと
ができる。この結果、撮像対象１９までの撮像距離に応
じて撮像デバイス１１をピントの合う位置に移動させ、
高速に安定したオートフォーカシングを実現することが
できる。さらに、安定した位置再現性を有するため、エ
ンコーダフィ−ドバックを省く構成を可能にした。
イス１１の位置調整を高速、かつ遊びを抑えて行うこと
ができる。この結果、撮像対象１９までの撮像距離に応
じて撮像デバイス１１をピントの合う位置に移動させ、
高速に安定したオートフォーカシングを実現することが
できる。さらに、安定した位置再現性を有するため、エ
ンコーダフィ−ドバックを省く構成を可能にした。
【００２３】次に図１を参照して本実施の形態を詳細に
説明する。良く知られているように焦点距離＝ｆのレン
ズに対し合焦位置は、レンズ前主点から撮像対象物まで
の撮像距離＝ａ、レンズ後主点から焦点面（フイルム
面）までの距離＝ｂとすると、１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ
となる。また、そのときの撮像倍率はｂ／ａで与えられ
る。
説明する。良く知られているように焦点距離＝ｆのレン
ズに対し合焦位置は、レンズ前主点から撮像対象物まで
の撮像距離＝ａ、レンズ後主点から焦点面（フイルム
面）までの距離＝ｂとすると、１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ
となる。また、そのときの撮像倍率はｂ／ａで与えられ
る。
【００２４】このことから分かるように、比較的近距離
＝１．０ｍ（最小０．５ｍ程度）〜数ｍ程度の範囲で、
視野サイズ＝数１０ｃｍ〜１ｍ程度を確保して、かつ標
準的な焦点距離（３５〜７０ｍｍ程度）のレンズを使用
して、ＣＣＤ（数ｍｍ〜数ｃｍ）上に焦点を合わせるに
は、焦点面位置ｂを最大でも数１０ｍｍ（実用的には数
ｍｍ程度）移動させれば良いことが分かる。
＝１．０ｍ（最小０．５ｍ程度）〜数ｍ程度の範囲で、
視野サイズ＝数１０ｃｍ〜１ｍ程度を確保して、かつ標
準的な焦点距離（３５〜７０ｍｍ程度）のレンズを使用
して、ＣＣＤ（数ｍｍ〜数ｃｍ）上に焦点を合わせるに
は、焦点面位置ｂを最大でも数１０ｍｍ（実用的には数
ｍｍ程度）移動させれば良いことが分かる。
【００２５】これを実現するオートフォーカス装置の構
成を図１に示す。図１において、撮像デバイス１１はそ
の一端部を伸縮性のないベルト（多くの場合は金属ベル
ト）１２に固定される。ベルト１２はプーリ１３に十分
な張力を掛ける。ベルト１２は駆動側のプーリ１３に固
定ピン１７で固定する。また、非駆動側のプーリ１４は
ベルト１２に十分な張力を与える機構を設ける。また、
レンズ１８は固定されている。ここでプーリ１３の半径
をｒ、プーリ１４の半径をＲとする。
成を図１に示す。図１において、撮像デバイス１１はそ
の一端部を伸縮性のないベルト（多くの場合は金属ベル
ト）１２に固定される。ベルト１２はプーリ１３に十分
な張力を掛ける。ベルト１２は駆動側のプーリ１３に固
定ピン１７で固定する。また、非駆動側のプーリ１４は
ベルト１２に十分な張力を与える機構を設ける。また、
レンズ１８は固定されている。ここでプーリ１３の半径
をｒ、プーリ１４の半径をＲとする。
【００２６】また、撮像デバイス１１のベルト１２への
固定位置によっては必要に応じてスライダ１６を設けて
撮像デバイス１１の他端部を慴動可能に支持し、撮像デ
バイス１１の煽り・傾き・ねじれを防止する。
固定位置によっては必要に応じてスライダ１６を設けて
撮像デバイス１１の他端部を慴動可能に支持し、撮像デ
バイス１１の煽り・傾き・ねじれを防止する。
【００２７】上記構成により、ベルト１２は最大移動可
能距離π・ｒの安定した送りが可能となる。この最大移
動可能距離に対し、実際には固定ピン１７のサイズ・余
裕をみて、水平移動距離ｈ＝（０．５〜０．８）×π・
ｒが最近撮像時の撮像デバイス位置・最遠撮像時の撮像
デバイス位置となる。
能距離π・ｒの安定した送りが可能となる。この最大移
動可能距離に対し、実際には固定ピン１７のサイズ・余
裕をみて、水平移動距離ｈ＝（０．５〜０．８）×π・
ｒが最近撮像時の撮像デバイス位置・最遠撮像時の撮像
デバイス位置となる。
【００２８】また、最大移動範囲を超えると、固定ピン
１７、プーリ１３、１４、ベルト１２が破損する可能性
があるので動作リミットを設け、以下のような範囲を設
定する。 最大移動範囲⊃動作リミット範囲⊃水平移動範囲 水平移動範囲＝撮像対象物体１９の近距離側１９ａ、遠
距離側１９ｂに対応した撮像デバイス１１の移動範囲
１７、プーリ１３、１４、ベルト１２が破損する可能性
があるので動作リミットを設け、以下のような範囲を設
定する。 最大移動範囲⊃動作リミット範囲⊃水平移動範囲 水平移動範囲＝撮像対象物体１９の近距離側１９ａ、遠
距離側１９ｂに対応した撮像デバイス１１の移動範囲
【００２９】駆動側プーリ１３はモータ１５で直接駆動
される。使用するモータ１５としては、「絶対値エンコ
ーダ付きモータ」か、一度の原点出し後は位置が決まる
「パルスモータ」、「ロータリエンコーダ内蔵サーボモ
ータ」等を使用する。
される。使用するモータ１５としては、「絶対値エンコ
ーダ付きモータ」か、一度の原点出し後は位置が決まる
「パルスモータ」、「ロータリエンコーダ内蔵サーボモ
ータ」等を使用する。
【００３０】尚、撮像デバイス１１を撮像対象物体１９
に対応した位置に移動する際に、一度原点位置に戻して
から片方向送りで行うことで「位置再現精度を向上させ
る場合」は、パルス脱調によるズレ発生の可能性が低い
ため、コストなどからモータにパルスモータを使用する
ことが多い。
に対応した位置に移動する際に、一度原点位置に戻して
から片方向送りで行うことで「位置再現精度を向上させ
る場合」は、パルス脱調によるズレ発生の可能性が低い
ため、コストなどからモータにパルスモータを使用する
ことが多い。
【００３１】上記構成において、レンズ１８から撮像対
象物体１９までの撮像距離＝ａが与えられると、レンズ
焦点距離＝ｆやレンズ１８のフランジバック距離＝Ｌ
（無限遠に対する適正な撮像デバイス距離）から、適正
な撮像デバイス位置＝ｌが演算により求まる。これに応
じてモータ１５を回転させることにより、撮像デバイス
１１を適正な位置に移動させることができる。 １／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ ｂ＝（Ｌ＋ｌ）
象物体１９までの撮像距離＝ａが与えられると、レンズ
焦点距離＝ｆやレンズ１８のフランジバック距離＝Ｌ
（無限遠に対する適正な撮像デバイス距離）から、適正
な撮像デバイス位置＝ｌが演算により求まる。これに応
じてモータ１５を回転させることにより、撮像デバイス
１１を適正な位置に移動させることができる。 １／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ ｂ＝（Ｌ＋ｌ）
【００３２】尚、レンズ１８の収差・ピント設定（無限
遠点に合焦していない場合）によっては、ａに対しｌを
与えるテーブルをピント状態により実測して作成し、こ
れを用いる場合もある。これは、撮像対象物体１９の遠
距離側１９ａを無限遠点として、レンズ１８のピントを
無限遠点に合わせた状態での、レンズ１８から適正にピ
ントが合う面が、フランジバック距離Ｌ（＝理論上はこ
こを原点とすれば最も分かりやすい）であり、理論的に
は一番計算が簡単となるため、無限遠を基準にしてい
る。
遠点に合焦していない場合）によっては、ａに対しｌを
与えるテーブルをピント状態により実測して作成し、こ
れを用いる場合もある。これは、撮像対象物体１９の遠
距離側１９ａを無限遠点として、レンズ１８のピントを
無限遠点に合わせた状態での、レンズ１８から適正にピ
ントが合う面が、フランジバック距離Ｌ（＝理論上はこ
こを原点とすれば最も分かりやすい）であり、理論的に
は一番計算が簡単となるため、無限遠を基準にしてい
る。
【００３３】しかし、実際の撮像距離はせいぜい数ｍの
範囲であり、この場合、最適なレンズのピント位置も異
なり、必ずしも上記の演算式が適用できるとはかぎら
ず、実測によるテーブルの方が精度が高くなる場合が多
い。実際、実測によるテーブルを用いる方が、プーリ１
３、１４の偏心・モータ１５の軸ブレ等もこのテーブル
に吸収されるため合焦性能は向上する。
範囲であり、この場合、最適なレンズのピント位置も異
なり、必ずしも上記の演算式が適用できるとはかぎら
ず、実測によるテーブルの方が精度が高くなる場合が多
い。実際、実測によるテーブルを用いる方が、プーリ１
３、１４の偏心・モータ１５の軸ブレ等もこのテーブル
に吸収されるため合焦性能は向上する。
【００３４】次に、図２を参照して本実施の形態の全体
の動作について詳細に説明する。図２は、カメラをコン
ベアの上方に設置し、真下（図２では左方向）のコンベ
ア上を流れる撮像対象物体の上面を撮像するカメラに適
用した場合のオートフォーカス装置の構成図である。
の動作について詳細に説明する。図２は、カメラをコン
ベアの上方に設置し、真下（図２では左方向）のコンベ
ア上を流れる撮像対象物体の上面を撮像するカメラに適
用した場合のオートフォーカス装置の構成図である。
【００３５】図２ではプーリ１３、１４、ベルト１２を
２組用いている。また、撮像デバイス１１は基板１９、
ＣＣＤ等の撮像素子２０、ＣＣＤ放熱板２１等からな
る。矢印Ｂは撮像方向を示す。
２組用いている。また、撮像デバイス１１は基板１９、
ＣＣＤ等の撮像素子２０、ＣＣＤ放熱板２１等からな
る。矢印Ｂは撮像方向を示す。
【００３６】コンベア上を撮像対象物体が流れて来る
と、まずパルスモータ等のモータ１５を逆転させてプー
リ１３、１４を逆転させる。撮像デバイス１１が所定位
置にくると遮光センサ等からなる原点センサ２２が働
き、モータ１５の回転を停止させる。これにより撮像デ
バイス１１を原点位置１１ｃに持ってくる。この原点位
置１１ｃは、撮像デバイス１１が図１のレンズ１８から
最も遠く、即ち、図２では最も右側、実際には最も上方
の位置にある。
と、まずパルスモータ等のモータ１５を逆転させてプー
リ１３、１４を逆転させる。撮像デバイス１１が所定位
置にくると遮光センサ等からなる原点センサ２２が働
き、モータ１５の回転を停止させる。これにより撮像デ
バイス１１を原点位置１１ｃに持ってくる。この原点位
置１１ｃは、撮像デバイス１１が図１のレンズ１８から
最も遠く、即ち、図２では最も右側、実際には最も上方
の位置にある。
【００３７】次に、何らかの高さセンサ２４によりコン
ベア上を流れてくる撮像対象物体の高さ（撮像距離）を
求め、その高さ情報から制御部２５においてテーブルを
検索し、撮像デバイス１１の移動距離（＝移動パルス
数）を求める。次に制御部２５によりモータ１５をその
パルス数だけ正転させ、撮像デバイス１１を１１ｂと１
１ａの間の位置に矢印Ａ方向に移動させる。
ベア上を流れてくる撮像対象物体の高さ（撮像距離）を
求め、その高さ情報から制御部２５においてテーブルを
検索し、撮像デバイス１１の移動距離（＝移動パルス
数）を求める。次に制御部２５によりモータ１５をその
パルス数だけ正転させ、撮像デバイス１１を１１ｂと１
１ａの間の位置に矢印Ａ方向に移動させる。
【００３８】この場合、撮像デバイス１１の移動は矢印
Ａの片方向送り（実際には上から下方向）であり、これ
に実測したテーブルを用いることで、撮像デバイス位置
の再現性を確保する。このように片方向送りを行うこと
により、フィードバック制御を行うことなく、オートフ
ォーカシングを行うことができる。
Ａの片方向送り（実際には上から下方向）であり、これ
に実測したテーブルを用いることで、撮像デバイス位置
の再現性を確保する。このように片方向送りを行うこと
により、フィードバック制御を行うことなく、オートフ
ォーカシングを行うことができる。
【００３９】また、上下方向に安定して撮像デバイス１
１を煽りなく安定移動させるために、プーリ１３、１
４、ベルト１２は２連とし、共通の駆動軸２３で各プー
リを同時にモータ１５によりダイレクトドライブするよ
うにしている。尚、撮像デバイス１１の撮像素子２０に
ＣＣＤを用いる場合、その発熱対策としてＣＣＤ放熱板
２１を取り付る場合もある。
１を煽りなく安定移動させるために、プーリ１３、１
４、ベルト１２は２連とし、共通の駆動軸２３で各プー
リを同時にモータ１５によりダイレクトドライブするよ
うにしている。尚、撮像デバイス１１の撮像素子２０に
ＣＣＤを用いる場合、その発熱対策としてＣＣＤ放熱板
２１を取り付る場合もある。
【００４０】以上説明した本実施の形態による第１の効
果は、フィードバック制御することなくオートフォーカ
スができることである。その理由は、撮像デバイス１１
の位置再現性が高く、原点位置に対して撮像距離に応じ
てフィードフォワードで撮像デバイス１１の移動を行え
ば良いためである。
果は、フィードバック制御することなくオートフォーカ
スができることである。その理由は、撮像デバイス１１
の位置再現性が高く、原点位置に対して撮像距離に応じ
てフィードフォワードで撮像デバイス１１の移動を行え
ば良いためである。
【００４１】また、第２の効果は、２次元ＣＣＤ等の撮
像に影響の大きい煽りの発生を抑えて撮像デバイスを移
動させることが可能であり、２次元カメラのオートフォ
カスに利用しやすいことである。その理由は、撮像デバ
イスをベルトで直接リニア駆動するためである。
像に影響の大きい煽りの発生を抑えて撮像デバイスを移
動させることが可能であり、２次元カメラのオートフォ
カスに利用しやすいことである。その理由は、撮像デバ
イスをベルトで直接リニア駆動するためである。
【００４２】第３の効果は、高速なフォーカシングが可
能なことである。その理由は、モータ１５の回転角が少
なく、かつ重量の大きなものを駆動しない構成になって
いるためである。
能なことである。その理由は、モータ１５の回転角が少
なく、かつ重量の大きなものを駆動しない構成になって
いるためである。
【００４３】第４の効果は、遊びが少ない位置決めが可
能なことである。その理由は、ダイレクトドライブによ
る高張力ベルト駆動を行っているためである。
能なことである。その理由は、ダイレクトドライブによ
る高張力ベルト駆動を行っているためである。
【００４４】第５の効果は、機構的寿命が長く、かつメ
ンテナンスフリーのモータ１５を選定すれば、メンテナ
ンスすることなく装置稼働が可能なことである。その理
由は、駆動機構が簡単であり、センサ類もあまり使用し
ていないためである。
ンテナンスフリーのモータ１５を選定すれば、メンテナ
ンスすることなく装置稼働が可能なことである。その理
由は、駆動機構が簡単であり、センサ類もあまり使用し
ていないためである。
【００４５】第６の効果は、撮像デバイスを長い距離移
動させることができると共に、精度良く移動させること
ができることである。その理由は、撮像デバイスを移動
させる手段として、ベルトが架け渡された２つのプーリ
を用い、ベルトに撮像デバイスを固定するようにしたた
めである。これにより、従来の駆動コイルを用いたもの
の移動距離に比較して長い距離を精度良く移動させるこ
とができる。
動させることができると共に、精度良く移動させること
ができることである。その理由は、撮像デバイスを移動
させる手段として、ベルトが架け渡された２つのプーリ
を用い、ベルトに撮像デバイスを固定するようにしたた
めである。これにより、従来の駆動コイルを用いたもの
の移動距離に比較して長い距離を精度良く移動させるこ
とができる。
【００４６】次に、本発明の第２の実施の形態について
図３を参照して説明する。図３は、評価機能付きの実験
機としてのオートフォーカス装置の構成を示すものであ
る。撮像デバイス３１の一端部はリニアエンコーダ兼用
のスライダ３６に慴動可能に支持され、そのリニアエン
コーダ値はエンコーダ処理部３８に入力される。
図３を参照して説明する。図３は、評価機能付きの実験
機としてのオートフォーカス装置の構成を示すものであ
る。撮像デバイス３１の一端部はリニアエンコーダ兼用
のスライダ３６に慴動可能に支持され、そのリニアエン
コーダ値はエンコーダ処理部３８に入力される。
【００４７】また、撮像デバイス３１の他端部は金属ベ
ルト３２に固定され、金属ベルト３２はプーリ３３、３
４に架け渡されると共に、プーリ３３に固定ピン３７で
固定されている。またプーリ３３はパルスモータ３５に
直結されると共に、ロータリエンコーダ３９にも直結し
ている。ロータリエンコーダ３９のエンコーダ値はエン
コーダ処理部３８に入力される。
ルト３２に固定され、金属ベルト３２はプーリ３３、３
４に架け渡されると共に、プーリ３３に固定ピン３７で
固定されている。またプーリ３３はパルスモータ３５に
直結されると共に、ロータリエンコーダ３９にも直結し
ている。ロータリエンコーダ３９のエンコーダ値はエン
コーダ処理部３８に入力される。
【００４８】全体処理部４０は、エンコーダ処理部３８
からのカウント値を読み込むためのカウンタボード４
１、撮像デバイス３１からの画像を取り込むための画像
取込ボード４２、モータドライバ４６を介してモータ３
５を制御するためのモータ制御ボード４３、高さセンサ
（距離センサ）４５からのデータを取り込むための高さ
センサＩ／Ｆボード４４を内蔵する。
からのカウント値を読み込むためのカウンタボード４
１、撮像デバイス３１からの画像を取り込むための画像
取込ボード４２、モータドライバ４６を介してモータ３
５を制御するためのモータ制御ボード４３、高さセンサ
（距離センサ）４５からのデータを取り込むための高さ
センサＩ／Ｆボード４４を内蔵する。
【００４９】上記構成において、撮像距離に応じてフィ
ードフォワードにより撮像デバイス３１を動かしたとき
のモータ３５の実際の回転角をロータリエンコーダ３９
から、撮像デバイス３１の実際の位置をスライダ３６の
リニアエンコーダからエンコーダ処理部３８を介して全
体処理部４０に読み込むことによって、フィードフォワ
ードによる位置決めの精度確認を行うことができる。
ードフォワードにより撮像デバイス３１を動かしたとき
のモータ３５の実際の回転角をロータリエンコーダ３９
から、撮像デバイス３１の実際の位置をスライダ３６の
リニアエンコーダからエンコーダ処理部３８を介して全
体処理部４０に読み込むことによって、フィードフォワ
ードによる位置決めの精度確認を行うことができる。
【００５０】実験によれば、精度確認の結果、１０μ程
度の精度を出すには、上下駆動では片方向送りが必須で
あること、偏心の等の影響で、演算で求めたモータ回転
角では必ずしも適正な合焦状態にならないことが判明し
た。このため、図３の実施の形態では、図２と同様に
「毎回の原点復帰による片方向送り」と「撮像距離に対
する回転角（パルス数）テーブル使用」を採用した。
度の精度を出すには、上下駆動では片方向送りが必須で
あること、偏心の等の影響で、演算で求めたモータ回転
角では必ずしも適正な合焦状態にならないことが判明し
た。このため、図３の実施の形態では、図２と同様に
「毎回の原点復帰による片方向送り」と「撮像距離に対
する回転角（パルス数）テーブル使用」を採用した。
【００５１】これにより、高さセンサ４５で撮像対象物
体の高さを検出してから、１０ｍｓｅｃ以内に１０μの
精度で安定して撮像デバイス３１を動かすことを実現す
ることができた。
体の高さを検出してから、１０ｍｓｅｃ以内に１０μの
精度で安定して撮像デバイス３１を動かすことを実現す
ることができた。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撮
像デバイス等の撮像手段を直線的に移動させるように構
成したことにより、フィードバック制御することなく、
フィードフォワード制御によりオートフォーカスを行う
ことができる。このため、移動後の振動や揺れ等がな
く、高速で移動範囲の比較的大きい、かつ位置精度の高
い安定したオートフォーカスを実現することができる。
また、撮像手段を原点位置から片方向駆動させることに
より、さらに精度の高いオートフォーカスを実現するこ
とができる。
像デバイス等の撮像手段を直線的に移動させるように構
成したことにより、フィードバック制御することなく、
フィードフォワード制御によりオートフォーカスを行う
ことができる。このため、移動後の振動や揺れ等がな
く、高速で移動範囲の比較的大きい、かつ位置精度の高
い安定したオートフォーカスを実現することができる。
また、撮像手段を原点位置から片方向駆動させることに
より、さらに精度の高いオートフォーカスを実現するこ
とができる。
【００５３】また、撮像手段をベルトに固定し、ベルト
をプーリ等で直接リニア駆動することにより、２次元Ｃ
ＣＤ等の撮像に影響の大きい煽りの発生を抑えることが
でき、これによって撮像手段を長い距離でしかも精度良
く移動させることができ、２次元カメラのオートフォー
カスに利用しやすい。
をプーリ等で直接リニア駆動することにより、２次元Ｃ
ＣＤ等の撮像に影響の大きい煽りの発生を抑えることが
でき、これによって撮像手段を長い距離でしかも精度良
く移動させることができ、２次元カメラのオートフォー
カスに利用しやすい。
【００５４】また、モータの回転角が少なく、かつレン
ズ等の重量の大きなものを駆動せず、比較的軽い撮像デ
バイスを移動させる構成となっているので、高速なフォ
ーカシングを行うことができる。
ズ等の重量の大きなものを駆動せず、比較的軽い撮像デ
バイスを移動させる構成となっているので、高速なフォ
ーカシングを行うことができる。
【００５５】また、金属製の高張力ベルトによるダイレ
クト駆動を行っているため、遊びが少ない位置決めが可
能である。
クト駆動を行っているため、遊びが少ない位置決めが可
能である。
【００５６】さらに、駆動機構が簡単であり、センサ類
もあまり使用していないため、機構的寿命を長くするこ
とができる。またメンテナンスフリーのモータを選定す
ることにより、特にメンテナンスすることなく耐久性の
良い装置稼働が可能となる。
もあまり使用していないため、機構的寿命を長くするこ
とができる。またメンテナンスフリーのモータを選定す
ることにより、特にメンテナンスすることなく耐久性の
良い装置稼働が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態によるオートフォー
カス装置を示す構成図である。
カス装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるオートフォー
カス装置を実際に使用する場合の動作を説明するための
構成図である。
カス装置を実際に使用する場合の動作を説明するための
構成図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態によるオートフォー
カス装置を示す構成図である。
カス装置を示す構成図である。
【図４】従来のオートフォーカス装置を示す構成図であ
る。
る。
【図５】従来の他のオートフォーカス装置を示す構成図
である。
である。
【図６】従来の他のオートフォーカス装置を示す構成図
である。
である。
【図７】従来の他のオートフォーカス装置を示す構成図
である。
である。
１１、３１ 撮像デバイス １２、３２ ベルト １３、１４、３３、３４ プーリ １５、３５ モータ １６ スライダ １７、３７ 固定ピン １８ レンズ １９ 撮像対象物体 ２２ 原点センサ ２４、４５ 高さセンサ ２５ 制御部 ３６ リニアエンコーダ兼用スライダ ３８ エンコーダ処理部 ３９ ロータリーエンコーダ ４０ 全体処理部 ４１ カウンタボード ４３ モータ制御ボード ４４ 高さセンサＩ／Ｆボード
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H011 AA06 BA51 CA11 CA19 CA21 2H051 BA60 BB35 CB22 CB27 CE24 FA04 FA19 FA40 FA76 GB12 GB15 GB19
Claims (24)
- 【請求項１】 撮像対象物体を撮像する撮像手段を直線
的に移動させる移動手段と、 前記撮像手段が移動するように前記移動手段を制御する
制御手段とを設けたことを特徴とするオートフォーカス
装置。 - 【請求項２】 前記撮像手段から上記撮像対象物体まで
の撮像距離を検出する検出手段と、前記検出された撮像
距離に応じて前記撮像手段の移動距離を演算する演算手
段とを設け、前記制御手段は、前記演算された移動距離
だけ上記撮像手段が移動するように前記移動手段を制御
することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス
装置。 - 【請求項３】 前記制御手段は、前記撮像手段を原点位
置まで移動させた後、その原点位置から所定方向に移動
させることを特徴とする請求項１記載のオートフォーカ
ス装置。 - 【請求項４】 前記制御手段は、前記撮像手段を原点位
置まで移動させた後、その原点位置から所定方向に前記
移動距離だけ移動させることを特徴とする請求項２記載
のオートフォーカス装置。 - 【請求項５】 前記演算手段は、前記検出された撮像距
離と前記移動距離とを対応させたテーブルを用いること
を特徴とする請求項２記載のオートフォーカス装置。 - 【請求項６】 前記移動手段は、モータで駆動される第
１のプーリと、第２のプーリと、前記撮像手段が固定さ
れ前記第１、第２のプーリ間に架け渡されるベルトから
なることを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス
装置。 - 【請求項７】 前記ベルトは金属からなることを特徴と
する請求項６記載のオートフォーカス装置。 - 【請求項８】 前記モータはパルスモータであることを
特徴とする請求項６記載のオートフォーカス装置。 - 【請求項９】 前記ベルトは前記第１のプーリに固定さ
れることを特徴とする請求項６記載のオートフォーカス
装置。 - 【請求項１０】 前記ベルトに前記撮像手段の一端部を
固定し、他端部をスライダに慴動可能に取り付けたこと
を特徴とする請求項６記載のオートフォーカス装置。 - 【請求項１１】 前記第１、第２のプーリ及びベルトを
２組用い、前記撮像手段の両端部を各ベルトに固定した
ことを特徴とする請求項６記載のオートフォーカス装
置。 - 【請求項１２】 前記撮像手段の前記移動手段による実
際の移動距離を検出する距離検出手段を設けたことを特
徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。 - 【請求項１３】 撮像対象物体を撮像する撮像手段を直
線的に移動させることを特徴とするオートフォーカス方
法。 - 【請求項１４】 撮像対象物体を撮像する撮像手段から
前記撮像対象物体までの撮像距離を検出する検出ステッ
プと、 前記検出された撮像距離に応じて前記撮像手段の移動距
離を演算する演算ステップと、 前記演算された移動距離だけ前記撮像手段を直線的に移
動させる制御ステップとを設けたことを特徴とするオー
トフォーカス方法。 - 【請求項１５】 前記撮像手段を移動させるに際し、前
記撮像手段を原点位置まで移動させた後、その原点位置
から所定方向に移動させることを特徴とする請求項１３
記載のオートフォーカス方法。 - 【請求項１６】 前記制御ステップは、前記撮像手段を
原点位置まで移動させた後、その原点位置から所定方向
に前記移動距離だけ移動させることを特徴とする請求項
１４記載のオートフォーカス方法。 - 【請求項１７】 前記演算ステップは、前記検出された
撮像距離と前記移動距離とを対応させたテーブルを用い
ることを特徴とする請求項１４記載のオートフォーカス
方法。 - 【請求項１８】 モータで駆動される第１のプーリと、
第２のプーリと、前記撮像手段が固定され前記第１、第
２のプーリ間に架け渡されるベルトを用いて前記撮像手
段を移動させることを特徴とする請求項１３又は１４記
載のオートフォーカス方法。 - 【請求項１９】 前記ベルトは金属からなることを特徴
とする請求項１８記載のオートフォーカス方法。 - 【請求項２０】 前記モータはパルスモータであること
を特徴とする請求項１８記載のオートフォーカス方法。 - 【請求項２１】 前記ベルトは前記第１のプーリに固定
されることを特徴とする請求項１８記載のオートフォー
カス方法。 - 【請求項２２】 前記ベルトに前記撮像手段の一端部を
固定し、他端部をスライダに慴動可能に取り付けること
を特徴とする請求項１８記載のオートフォーカス方法。 - 【請求項２３】 前記第１、第２のプーリ、ベルトを２
組用い、前記撮像手段の両端部を各ベルトに固定したこ
とを特徴とする請求項１８記載のオートフォーカス方
法。 - 【請求項２４】 前記撮像手段の実際の移動距離を検出
することを特徴とする請求項１３又は１４記載のオート
フォーカス方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36349099A JP2001174695A (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | オートフォーカス装置及びその方法 |
| US09/741,423 US20010004270A1 (en) | 1999-12-21 | 2000-12-21 | Autofocus device and autofocus method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36349099A JP2001174695A (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | オートフォーカス装置及びその方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001174695A true JP2001174695A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18479453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36349099A Pending JP2001174695A (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | オートフォーカス装置及びその方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20010004270A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001174695A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007219189A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Fujinon Corp | レンズ装置 |
| US7778443B2 (en) | 2002-03-08 | 2010-08-17 | Nec Corporation | Image focusing device with motor |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3020579B1 (fr) * | 2014-05-05 | 2016-05-27 | Total Raffinage Chimie | Dispositif d'injection, notamment pour injecter une charge d'hydrocarbures dans une unite de raffinage. |
| CN109459441A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-03-12 | 南京中禧智能科技有限公司 | 一种检测装置、系统及方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4751376A (en) * | 1985-04-12 | 1988-06-14 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Image reader with focus and magnification detection control |
| US5168369B1 (en) * | 1985-05-22 | 1997-07-29 | Minolta Camera Kk | Image reader having electrical and optical means for varying magnification |
| JPH02208646A (ja) * | 1989-02-08 | 1990-08-20 | Fuji Xerox Co Ltd | フイルム画像読取装置の濃度補正方式 |
| US5838374A (en) * | 1994-11-25 | 1998-11-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Autofocus video camera that can compensate for variation in the amount of load on a mobile unit of a linear motor in a focus operation |
| US5969760A (en) * | 1996-03-14 | 1999-10-19 | Polaroid Corporation | Electronic still camera having mechanically adjustable CCD to effect focus |
| JPH11326744A (ja) * | 1998-05-18 | 1999-11-26 | Minolta Co Ltd | オートフォーカスカメラ |
| EP0984319B1 (en) * | 1998-07-08 | 2004-01-02 | Hewlett-Packard Company, A Delaware Corporation | Camera with keystone distortion correction |
-
1999
- 1999-12-21 JP JP36349099A patent/JP2001174695A/ja active Pending
-
2000
- 2000-12-21 US US09/741,423 patent/US20010004270A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7778443B2 (en) | 2002-03-08 | 2010-08-17 | Nec Corporation | Image focusing device with motor |
| JP2007219189A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Fujinon Corp | レンズ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20010004270A1 (en) | 2001-06-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020730 |