JPH03183275A - 電子的撮像装置およびその製造装置 - 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］ 本発明は、電子的撮像装置およびその製造装置、詳しく
は、ムービビデオカメラやスチルビデオカメラにおける
距離設定式パワーフォーカスや測距式オートフォーカス
等による焦点設定が可能な電子的撮像装置、および、そ
の撮像装置を製造する装置に関する。

［従来の技術］ 通常、ムービビデオカメラやスチルビデオカメラにおけ
るフォーカシングは、指定の距離情報、あるいは、測距
データに基づき、合焦調節機構を介して撮影レンズの繰
出しを行ない合焦がなされるが、従来は、像の鮮鋭度が
最高となるベストピント位置への繰出し量を得るため、
撮影レンズおよび撮像素子の関係位置が製品毎に厳密に
微調整されていた。その従来例を第８，９図によって詳
細に説明する。

第８図は、上記従来例のパワーフォーカス式電子的撮像
装置６３のブロック構成図であって、まず、レンズアセ
ンブリ６２は撮像光学系を形成する撮影レンズ５１と、
それに対応する撮像素子５２と、それぞれの位置調整機
構６０．６１および上記撮影レンズ５１の合焦調節機構
５９によって構成されている。被写体距離情報指定手段
の可変抵抗器ＶＲ５６により被写体距離ｐを人力し、Ａ
／Ｄ変換回路５７を介してマイクロコンピュータで構成
されるシステムコントローラ５３に入力する。そして、
その距離情報に基づき、ドライバ回路５８によって合焦
調節機構５９を駆動し、距、ｌ１ｆｆｌに対する合焦位
置まで撮影レンズ５１を繰出す。続いて、撮影レリーズ
信号に関連して、上記撮像素子の撮像信号がシステムコ
ントローラ５３によって制御される撮像回路５４に人力
され、映像信号として記録回路５５に出力される。なお
、測光系やホワイトバランス系等の回路はブロック構成
図に図示していない。また、上記被写体距離情報指定手
段を静１距センサとするならば、この撮像装置はオート
フォーカス式のものとなる。

上記被写体距離ｇの逆数（以下、被写体距離情報と称す
）に対して、最適被駆動位置に対応するベストピントの
レンズ繰出しＱｘは設計値として第９図（Ａ）に示され
るように、 ｘ−Ｋ・　（１／ｆｆ）　　・・・・・・（１）なる関
係を有しているものである。ここで、比例定数には撮影
レンズ５１の焦点距離によって定まる値であって、傾き
角αによりｔａｎαで示される。

また、被写体距Ｍｌはレンズの前側主点から被写体まで
の距離で示し、線図の横軸は距離ρの逆数の被写体距離
情報（１／ｌ）で示すので原点０位置は距１ｌＩｌｏｏ
に対応する。なお、ＶＲ５６によって距離情報を入力し
、上記（１〉式の繰出し、Ｗｘを演算してレンズを繰出
す処理、即ち、パワーフォーカシング処理ルーチンは第
１０図に示される。

ところが、上記レンズ繰出ｍｘは標準状態における値で
あって、撮影レンズ５１のレンズ群相互間の間隔のバラ
ツキや、レンズ単体の精度誤差により、製品毎の黒点距
離はバラツキを有し、更に、撮影レンズ５１と撮像索子
５２との相対位置が部品寸法や組立精度によって誤差が
生じる。従って、無限遠被写体に対する結像位置と距離
情報（１／１１）の０に対するレンズ繰出し量の０位置
とは通常合致しない。また、距離情報変化に対する適正
繰出し量変化、即ち、繰出し量線図の勾配も標準のもの
に対して異なってくる。即ち、第９図（Ｂ）に示される
ように被写体距離情報（１／Ｌ）に対するベストピント
のレンズ繰出し量Ｘは、 ｘ−に’　・（１／１）＋ｘｏ　　””・・（２）とな
る。ここで、Ｘｏは距離情報（１／ｊＩりＯにおける撮
像素子のずれ量であって、Ｋ′は該当する撮影レンズ５
１の焦点距離に対応する比例定数であって、上記標準の
比例定数にの値と異なる。

従って、レンズアセンブリ６２は上記光学系の調整を必
要とすることになり、その調整装置のブロック構成図を
第１１図に示す。レンズアセンブリ６２の被写体側にコ
リメータ装置７０を配し、一方、撮像素子５２の出力を
バイパスフィルタであるＨＰＦ７１を介して調整用コン
トローラ７２に人力する。調整用コントローラ７２は調
整機構５９を介して撮影レンズ５１を駆動する。そして
上記コリメータ装置７０に所定の被写体距離に対応する
チャートをセットし、対応する撮影レンズ５１の繰出し
位置でベストピント状態となるよう位置調整機構６１に
よって撮像素子５２の位置を、更に撮影レンズ５１のレ
ンズ群間距離等を位置側ｍ機構６０によって微調整する
。この調整はコントローラ７２の出力により自動調整さ
れてもよく、また、手動によって行なってもよい。この
ようにして調整された（１）式で示される調整後の特性
（第９図（Ａ）の線図、または第９図（Ｂ）の点線で示
される繰出し線図）を持つ上記レンズアセンブリ６２は
撮像装置６３に組込まれる。

上記コリメータ装置７０は、無限遠被写体等の等偏光束
を与えるもので、システムの小型化の目的で使用される
。しかし、有限距離の被写体光束が要求されるようなと
きには実被写体が用いられる場合もある。

なお、本出願人による特開昭６３−１９８８１８号公報
に開示のものは、測距用結像レンズや測距用素子の位置
調整を行なわず、その測定値に基づいて測距値の補正を
行うことの可能な距離検出装置に関するものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の撮像装置におけるレンズアセンブ
リ６２の撮影レンズ５１と撮像素子５２との位置調整、
更に撮影レンズ５１単体の焦点距離調整は高精度の調整
を必要とするものであり、また、レンズ間の距離とレン
ズ位置は互いの調整位置に相関性を有しているので、か
なりの調整工数を必要とする。更に、それらの調整機構
も必要とするので当然コスト高となると同時に収納スペ
ースも不利となり、大型化は避けらけない。

また、前述の特開昭６３−１９８８１８号公報に開示の
距離検出装置は距離検出手段に関するものであって、撮
像装置に適用する場合、撮影レンズ位置の微調整を不要
とする技術や被写体距離を指定して合焦させるようなパ
ワーフォーカス手段を有するようなもの、あるいは、撮
像素子のイメージヤ出力を利用する技術についての記載
はなされていない。

本発明の第１の目的は、上記の不具合を解決するため、
撮影レンズ、撮像素子の合焦に対する微調整を不要とし
、実測あるいは設定された距離情報に基づいて合焦調節
を行なうことを可能とし、調整工数も少なく、低コスト
であって高精度の合焦動作を行なう電子的撮像装置を提
供するにある。

更に本発明の第２の目的は、上記撮像装置の製造を行な
うため、指定距離に対する光学像生成手段と測定制御手
段を用いる電子的撮像装置用製造装置を提供するにある
。

［課題を解決するための手段および作用コ本発明のうち
第１の発明の電子的撮像装置は、合焦調節用光学要素を
含んでなる撮像光学系と、この撮像光学系に対応する撮
像素子と、制御信号に応答して上記合焦調節用光学要素
を駆動するための合焦調節機構と、１つ、または、複数
の設定距離に対応した上記合焦調節用光学要素の最適被
駆動位置に関する各実測データを保有するデータ保持手
段と、実測または設定によって当該被写体の距離に関す
る距離情報信号を発生する距離情報信号生成手段と、上
記距離情報信号生成手段による距離情報信号および上記
データ保持手段の保有データに基づいて上記合焦調節用
光学要素を最適被駆動位置に駆動すべく上記制御信号を
上記合焦調節機構に供給する演算制御手段とを具備して
なることを特徴とする。

また、第２の発明の電子的撮像装置用製造装置は、当該
電子的撮像装置に対し複数の設定距離の被写体からの各
光束、または、それ等と実質的に等価な各光束を生成し
投射するための光学像生成手段と、上記光学像生成手段
による複数の各設定距離に対応して当該電子的撮像装置
の合焦調節用要素を駆動して同電子的撮像装置の撮像素
子の出力画像信号を評価し、画像の鮮鋭度が最適となる
上記合焦調節用要素の被駆動位置を検出し、この検出被
駆動位置に対応するデータを同電子的撮像装置用のデー
タ保持手段に格納せしめるための測定制御手段とを具備
してなることを特徴とする。

［実　施　例コ 以下図示の実施例によって本発明を説明する。

第１図は、本発明のうち第１の発明の一実施例のパワー
フォーカス式電子的撮像装置１２のブロツク構成図を示
すものである。

まず、レンズアセンブリ１１は合焦調節用光学要素を含
む撮像光学系を形成する撮影レンズ１と、それに対応す
る撮像素子２とおよび上記撮影レンズ１の合焦調節機構
９、更にデータ保持手段である補正データ記憶用のＥ２
ＰＲＯＭ１０によって構成され、上記撮像素子２から撮
像信号を出力する。そして、距離情報信号生成手段であ
って、パワーフォーカスの距離指定用の可変抵抗器ＶＲ
６により被写体距離情報（１／！Ｉ）は人力され、Ａ／
Ｄ変換回路７を介して演算制御手段であってマイクロコ
ンピュータで構成されるシステムコントローラ３に人力
される。その距離情報と、上記Ｅ２ＦＲＯＭＩＯに記憶
する補正データに基づき、ドライバ回路８によって合焦
調節機構９を駆動し、撮影レンズ１を繰出す。続いて、
撮影レリーズ信号に関連して、上記撮像素子２の撮像信
号がシステムコントローラ３によって制御される撮像回
路４に入力され、映像信号として記録回路５に出力され
る。なお、測光系やホワイトバランス系等の回路はブロ
ック構成図に図示していない。

以上のように構成された撮像装置１２において、Ｅ２Ｆ
ＲＯＭＩＯに記憶される補正データについて説明する。

前述の従来例の説明で述べたように、各被写体距離情報
（１／ｌ）に対する撮影レンズの最適被駆動位置である
ベストピント位置への繰出しｍｘは、その組立状態にお
いて第２図の線図に示される。本実施例は、この繰出し
量特性を第９図（Ａ）に示されるような設計上の繰出し
量に合致させるための調整は行わず、第２図に示す無調
整時の繰出し量ｘの特性線に合わせて繰出しを行わせる
ものである。

上記無調整時の繰出し量ｘの特性線を直線式で示すと、 ｘ−Ａ・（１＃）十Ｂ　　・・・・・・（３）となる。

ここで、レンズアセンブリ１１固有の値である補正デー
タＡ、　Ｂは（２）式で示す値に′およびＸ。に対応す
るものである。そして、第２図において、被写体距離情
報（１／Ｊ？１）。

（１７ｇ２）に対する最適被駆動位置のための繰出し量
をそれぞれＸ　ｔ　、Ｘ　２とすると、上記値Ａ。

製造装置によって、該当する個々のレンズアセンブリ１
１についてＸ　ｓ　Ｉ　Ｘ　２を測定し、補正データＡ
、Ｂを演算してレンズアセンブリ１１に内蔵するＥ２Ｆ
ＲＯＭＩＯに実測データとして書き込まれる。そのデー
タに基づいて撮影レンズ１のフォーカシングが行われる
。なお、上記補正データＡ、Ｂに対して距［１１１，、
Ｑ２のデータをカメラ本体に予め格納しておき、値Ｘ　
ｔ　＝　Ｘ　２をＥ２ＰＲＯＭＩＯに記憶しておき、使
用時に演算するようにしてもよい。

上記Ｅ２ＦＲＯＭＩＯのデータを用いたフォーカシング
処理を第３図のフローチャートによって説明する。

まず、ＶＨ２によって距離情報（１／１）を人力し、Ａ
／Ｄ変換回路７によってＡ／Ｄ変換された値がシステム
コントローラ３に人力される。システムコントローラ３
において、Ｅ２ＦＲＯＭｌ口に記憶されている補正デー
タＡ、Ｂを読出し、演算部３ａによって、（３）式の演
算を行なって、繰出しｍｘを求める。そしてドライバ回
路８および合焦調節機構９を介して、撮影レンズ１の繰
出しを行なう。

以上のような合焦手段によれば、レンズアセンブリ毎の
撮影レンズと撮像素子の微調整を行なうことなく、また
微調整のための構造も必要とせず、１　度のパワーフォ
ーカスによる合焦動作を行なうことができる。なお、パ
ワーフォーカスに対する上記信号生成手段を測距手段に
置き換えるならば、オートフォーカス（ＡＦ）式の電子
的撮像装置を実現することが可能となる。

なお、上記の測定点はどのような点を採用してもよいが
、例えば、被写体距Ｍｆ１１．１１２のうち、１つの点
を無限遠距離のに、あるいは、最至近距離に該当させる
ならば従来のレンズ調整との対応が容易となる。また、
特異的な中点を該当させてもシステムによっては好適と
なることもある。また、上記の実施例では距離Ｒ１，ｉ
ｔ２の２点を測定点として採用したが、レンズ位置のオ
フセット誤差（Ｘｏ）あるいは特性の傾き誤差（α′）
のいずれかを補正する場合であれば簡易的には、１点の
みの測定値によりＢまたはＡの補正データを求めること
も可能である。即ち、距離囚でのデータ測定することに
よってオフセットＱ　（Ｂ）のみを適用する場合、また
、焦点距離のみを対象にするには、中位の距離に対する
７４１１定データにより傾斜を示す値（Ａ）のみを求め
る場合が考えられる。

また、実施例において補正データＡ、Ｂはレンズアセン
ブリ１１に内蔵するＥ２ＦＲＯＭ１０に書込まれていた
が、これらのデータはカメラ内のシステムに格納しても
よい。

更に、上記実施例の変形例としてレンズアセンブリがズ
ーム機構を有する電子的撮像装置に適用した場合を第４
図によって説明する。

レンズアセンブリ１４はズームレンズ１′と、合焦駆動
機構９′と、ズームエンコーダ１３と、撮像素子２およ
びＥ２ＰＲＯＭＩＯ’によって構成されている。そして
、ズーミングを行なった場合のズーム値は上記ズームエ
ンコーダ１３によってシステムコントローラ（図示せず
）に人力される。ソノ他の撮像回路やシステムコントロ
ーラは特に図示しないが、上述の実施例のものと同一で
ある。

上記変形例のレンズアセンブリ１４の場合、その設定ズ
ーム値（焦点距Ｍ）によって補正データＡ、Ｂが変化す
ることがある。そこで、各ズーム値（Ｚ、〜Ｚｎ）に対
して、上記実施例の補正データＡ、Ｂを演算し、各ズー
ム値に対する補正データＡ１〜ＡｎおよびＢ１〜Ｂｎを
求め、同様にＥ２ＰＲＯＭ１０′に格納する。第１表は
上記各ズーム値に対応する補正データを示したものであ
る。

そして、合焦調節に際しては、ズームエンコーダ１３で
検出されたズーム値Ｚに対する補正データＡ、ＢをＥ２
ＰＲＯＭＩＯ’　より読出し、同様に（３〉式によって
繰出し量Ｘを求める。

第１表 ところで、ズームレンズは連続的な焦点距離をとるので
、これらのデータは基本的には無限の個数用意しなけれ
ばならないということになるが、実際にはＺｎの数を十
分多くとればそれで実用になる。あるいは、Ｚｎの数を
少なくするためには、各Ｚｎに対してそれぞれ求められ
ているＡｎ。

Ｂｎの値を使って補間演算を行なうことで任意のＺに対
するＡ、Ｂを算出し、それを使用することも好適な実施
例になる。

なお、上記補間演算方法を具体的に説明すると、求めよ
うとするズーム値Ｚに対する補正値をＡ。

Ｂとする。そして、ズーム値Ｚがズーム値ＺｋとＺ、＋
１間に存在するものとし、また、ズーム値Ｚｋ、Ｚｋ＋
１に対応する補正値をそれぞれＡｋ。

ＢｋおよびＡ　　　、Ｂ　　　とする。ズーム値Ｚはに
＋１　　　ｋ＋１ ＺｋくＺくＺｋ＋１であって、 Ｚ−ｔ−Ｚｋ　＋　（１−ｔ）　　・Ｚｋ＋１で示され
る。但し、ｔは１＞ｔ＞０とする。そして補正値Ａ、Ｂ
は上記ｔの値を用いて次式で算出することができる。即
ち、 Ａ−ｔ・Ａｋ＋（１−ｉ）　　◆Ａｋ＋１Ｂ−ｔ◆Ｂｋ
　＋　（１−ｔ）・Ｂｋ＋１となる。

なお、上記Ｅ２ＦＲＯＭＩ０．１０’は必ずしもレンズ
アセンブリ１１．１４内に内蔵される必要はなく、撮像
装置に配設されてもよい。

次に、本発明のうち第２の発明の一実施例を示す電子的
撮像装置用製造装置について、第５．６゜７図によって
説明する。

第５図は、上記製造装置のブロック構成図を示し、被測
定物は前述の実施例に用いられたレンズアセンブリ１１
とし、その前方に光学像生成手段であるコリメータ装置
２０を配し、撮像索子２から出力される撮像信号をバイ
パスフィルタのＨＰＦ２１を介して測定制御手段である
測定用コントローラ２２にフォーカス情報として出力す
る。また、上記コントローラ２２は合焦調節機構９を介
して撮影レンズ１を合焦位置まで駆動し、更に、その測
定結果に基づいて、補正データＡ、　　Ｂをデータ保持
手段であるＥ２ＦＲＯＭＩＯへの書き込み作用を行なう
。

以上のように構成された本実施例の動作を第６図のフロ
ーチャートによって説明する。まず、コリメータ装置２
０においてチャートを被写体距離Ｒ１位置にセットし、
サフィックスｎに１を代入する。そして、第７図に示さ
れる合焦繰出し量測定のサブルーチンがコールされる。

そのサブルーチンにおいては、既に設定されている被写
体位置ｐ０からの光束についての合焦点検出処理が行わ
れる。まず測定用コントローラ２２の制御により、撮影
レンズ１を基準位置、例えば、■対応位置へ移動した後
、全駆動範囲を繰出し、各位置での鮮鋭度を示すコント
ラスト情報を記憶する。そしてコントラスト情報のピー
クを示す、即ち、鮮鋭度が最適となる位置の繰出し量を
Ｘ　として記憶しで、本ルーチンに戻る。従って、この
場合は、繰出し量にＸｔが代入されて本ルーチンに戻る
ことになる。

続いて、サフィックスｎに２を代入しコリメータ装置の
チャートを距離ｇ２にセットし、同様に合焦繰出し量測
定のサブルーチンの処理が行なわれ、合焦繰出し量をｘ
２として記憶する。そして、補正データＡ、　　Ｂを（
４）、（５）式に基づいて演算し、その値をＥ２ＰＲＯ
Ｍ１０に書き込み測定処理を終了する。このようにして
本製造装置により、各レンズアセンブリ１１個別の補正
データＡ、ＢをＥ２ＦＲＯＭＩ　Ｏに書き込むことがで
きる。

なお、上記コリメータ装置２０は前記従来例と同様に、
有限被写体光束に対しては実被写体を用いてもよい。ま
た、本発明の実施例において被写体距離情報として距Ｍ
ｆｌの逆数を用いたが、勿論、それに限定されるもので
はない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明のうち、第１の発明である電
子的撮像装置は、撮影レンズと撮像素子の合焦に対する
微調整を行なわず、実測あるいは設定された距離情報に
基づいて合焦調節を行なうようにしたものであって、本
節１の発明によれば、部品コストも低く、調整工数も少
なく抑えられ、更に省スペースも可能であって、高精度
の合焦動作を可能とするなど顕著な特徴を有する電子的
撮像装置を提供することができる。

更に、本発明のうち第２の発明の電子的撮像装置用製造
装置は、上記電子的撮像装置の合焦位置を測定し、デー
タ保持手段にそのデータを格納せしめるＭ１定制御手段
を具備するものであって、従来例のもののように多くの
工数の要する撮影レンズのレンズ間距離や撮像素子間と
の距離の微調整を行なう必要がないなど顕著な特徴を有
する電子的撮像装置用製造装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のうち第１の発明の一実施例を示す電
子的撮像装置のブロック構成図、第２図は、上記第１図
の電子的撮像装置の距離情報に対する無調整時のレンズ
繰出し量の線図、第３図は、上記第１図の電子的撮像装
置のフォーカシング処理ルーチンのフローチャート、第
４図は、上記第１図の実施例の変形例を示す電子的撮像
装置のレンズアセンブリのブロック構成図、 第５図は、本発明のうち第２の発明の一実施例を示す電
子的撮像装置用製造装置のブロック構成図、 第６図は、上記第５図の電子的撮像装置用製造装置によ
る補正データ書込み処理のフローチャート、 第７図は、上記第６図の補正データ書込み処理に用いら
れる合焦繰出し量測定のサブルーチンのフローチャート
、 第８図は、従来例の電子的撮像装置のブロック構成図、 第９図（Ａ）は、電子的撮像装置の距離情報に対する設
計上、あるいは調整後のレンズ繰出し量の線図、 第９図（Ｂ）は、電子的撮像装置の距離情報に対する無
調整時のレンズ繰出し量の線図、第１０図は、上記第８
図の電子的撮像装置のフォーカシング処理のフローチャ
ート、 第１１図は、上記第８図の電子的撮像装置用の製造装置
のブロック構成図である。 １・・・・・・・・・撮影レンズ（合焦調節用光学要素
を含む撮像光学系） ２・・・・・・・・・撮像索子 ３・・・・・・・・・システムコントローラ（演算制御
手段）９・・・・・・・・・合焦調節機構 １０・・・・・・データ保持手段 １２・・・・・・電子的撮像装置 ２０・・・・・・コリメータ装置 （光学像生成手段） ２２・・・・・・測光用コントローラ （測定制御手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）合焦調節用光学要素を含んでなる撮像光学系と、 この撮像光学系に対応する撮像素子と、 制御信号に応答して上記合焦調節用光学要素を駆動する
   ための合焦調節機構と、 １つ、または、複数の設定距離に対応した上記合焦調節
   用光学要素の最適被駆動位置に関する各実測データを保
   有するデータ保持手段と、 実測または設定によって当該被写体の距離に関する距離
   情報信号を発生する距離情報信号生成手段と、 上記距離情報信号生成手段による距離情報信号および上
   記データ保持手段の保有データに基づいて上記合焦調節
   用光学要素を最適被駆動位置に駆動すべく上記制御信号
   を上記合焦調節機構に供給する演算制御手段と、 を具備してなることを特徴とする電子的撮像装置。
2. （２）当該電子的撮像装置に対し複数の設定距離の被写
   体からの各光束、または、それ等と実質的に等価な各光
   束を生成し投射するための光学像生成手段と、 上記光学像生成手段による複数の各設定距離に対応して
   当該電子的撮像装置の合焦調節用要素を駆動して同電子
   的撮像装置の撮像素子の出力画像信号を評価し、画像の
   鮮鋭度が最適となる上記合焦調節用要素の被駆動位置を
   検出し、この検出被駆動位置に対応するデータを同電子
   的撮像装置用のデータ保持手段に格納せしめるための測
   定制御手段と、 を具備してなることを特徴とする電子的撮像装置用製造
   装置。