JPH0548957A - ビデオカメラ - Google Patents

ビデオカメラ

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Publication number
JPH0548957A
JPH0548957A JP3204251A JP20425191A JPH0548957A JP H0548957 A JPH0548957 A JP H0548957A JP 3204251 A JP3204251 A JP 3204251A JP 20425191 A JP20425191 A JP 20425191A JP H0548957 A JPH0548957 A JP H0548957A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
focus
circuit
actuator
signal
focusing
Prior art date
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Pending
Application number
JP3204251A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Henmi
和弘 逸見
Mamoru Izumi
守 泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3204251A priority Critical patent/JPH0548957A/ja
Publication of JPH0548957A publication Critical patent/JPH0548957A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 新たな駆動機構を追加することなく、合焦検
出のために光路長を微小変化させることができ、自動焦
点調節機構を備えたビデオカメラの小型化をはかるこ
と。 【構成】 自動焦点調節機能を備えたビデオカメラにお
いて、レンズ11〜14を介して得られる光学像を撮像
する撮像素子20と、撮像素子20を光学軸方向に移動
させる圧電アクチュエータ30と、撮像素子20を光学
軸方向に前後動させて得られる画像信号から合焦状態を
検出する合焦検出回路42と、合焦検出回路42の出力
に基づき撮像素子20を光学軸方向に移動させて合焦を
行うための駆動信号を発生する第1の駆動回路44と、
撮像素子20を前後動させるための駆動信号を発生する
第2の駆動回路45と、駆動回路44,45からの各駆
動信号を重畳して圧電アクチュエータ30に印加する加
算器46とを設けたもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラに係わ
り、特に自動焦点調節機構の改良をはかったビデオカメ
ラに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ビデオカメラに使用されている自
動焦点調節機構としては、図5に示すようなものが良く
知られている。図5において、ビデオ・カメラのレンズ
系は、被写体側からフォーカス・レンズ1,ズーム・レ
ンズ2,焦点位置補正レンズ3及びリレー・レンズ(又
は結像系レンズ)4を配置して構成されている。これら
のレンズを介して得られる光学像は、CCD等の撮像素
子5に結像される。撮像素子5で得られる映像信号は、
レンズ系の焦点ずれに対応した信号を検出する焦点ずれ
検出回路6に供給され、フォーカス・モータ7にフィー
ドバックされるものとなっている。
【0003】焦点ずれの検出は、次のようにして行う。
撮像素子から得られる映像信号の高周波成分は合焦位置
で最大となり、合焦位置の前後に外れてぼけるのに従い
減少するという山型の特性を示す。図6はこの高周波成
分を抽出する回路の一例を示したもので、図7は映像信
号の高周波成分がフォーカス状態でどのように変化する
かを示したものである。図7に示すように、光学系の光
路長を微小変化させることにより、映像の高周波成分は
合焦位置では変化が最小となり、合焦位置の前後では位
相が180°異なるという特性を示す。従って、この高
周波成分を検出することにより焦点ずれの検出が可能と
なる。先の焦点ずれ検出回路は、このような原理に基づ
き構成されている。
【0004】光路長を微小変化をさせる方法としては、
図5の構成に加え、撮像素子に圧電アクチュエータを取
り付け撮像素子を微小変動するものがあるが、これは駆
動部の構造が複雑になりカメラの小型化に対して不利で
あった。他の方法としては、フォーカスレンズを微小変
動させるものがあるが、フォーカス・モータに微小変動
を連続して行わせるのが困難なため、合焦状態が変化し
たときのみ前後動させて合焦判定を行うため合焦精度,
応答性に劣る。
【0005】一方、ビデオカメラの小型化という観点か
ら、フォーカス・レンズを動かす代わりに、撮像素子を
移動させて合焦を行う方式が注目されている。このよう
な方式において、フォーカス・レンズで光路長を微小変
動させるのでは、レンズ駆動(合焦のためではなく合焦
状態を検出するための微小変動)のための部品が新たに
必要となり、小型化に支障を来たすという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のビ
デオカメラにおいては、合焦状態を検出するために光路
長を微小変化させる手段が必要となるが、これに伴う部
品点数の増加がビデオカメラの小型化を妨げる大きな要
因となっていた。
【0007】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、新たな駆動機構を追加
することなく、合焦状態検出のために光路長を微小変化
させることができ、装置構成の小型化をはかり得るビデ
オカメラを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、撮像素
子を光学軸方向に移動させ合焦を行う駆動手段を有する
ビデオカメラにおいて、撮像素子を移動させて合焦を行
うための駆動手段の駆動信号に、合焦検出に必要な画像
信号を得るための撮像素子を前後動させる動作に相当す
る駆動信号を重畳することにある。
【0009】即ち本発明は、自動焦点調節機能を備えた
ビデオカメラにおいて、レンズ系を介して得られる光学
像を撮像する撮像素子と、この撮像素子を光学軸方向に
移動させる圧電アクチュエータと、撮像素子を光学軸方
向に前後動(微小変動)させて得られる画像信号から合
焦状態を検出する合焦検出回路と、この合焦検出回路の
検出出力に基づき撮像素子を光学軸方向に移動させて合
焦を行うための駆動信号を発生する第1の駆動回路と、
撮像素子を前後動させるための駆動信号を発生する第2
の駆動回路と、第1及び第2の駆動回路からの各駆動信
号を重畳して圧電アクチュエータに印加する手段とを具
備してなることを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明によれば、第1及び第2の駆動回路の各
駆動信号を重畳して圧電アクチュエータに印加している
ので、圧電アクチュエータは合焦のための移動と合焦検
出のための微小変動の両方の動きを果たすことになる。
つまり、合焦のための機構と合焦検出に必要な画像信号
を得るための光路長微小変動の機構が圧電アクチュエー
タ一つで済むため、部品点数が少なくなりビデオカメラ
の小型化をはかることが可能となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
【0012】図1は、本発明の一実施例に係わるビデオ
カメラを示す概略構成図である。このビデオカメラのレ
ンズ系は、被写体側からフォーカス・レンズ11,ズー
ム・レンズ12,焦点位置補正レンズ13及びリレー・
レンズ(又は結像系レンズ)14を配置して4群レンズ
構成となっている。これらのレンズ11〜14を介して
得られる光学像は、CCD等の撮像素子20に結像され
る。
【0013】本実施例は、フォーカスレンズ11をモー
タにより光軸方向に移動させて合焦を行うのではなく、
撮像素子20をアクチュエータ30で光軸方向に移動さ
せて合焦を行っている。従って、ズーム比を変化させる
ときにズームモータ41によりズームレンズ12を動か
して調節するのみで、他のレンズ11,13,14は固
定されている。
【0014】撮像素子20からの映像信号は、焦点ずれ
検出回路42とカメラ回路43とに分配される。焦点ず
れ検出回路(合焦検出回路)42では、映像信号の高周
波成分をバンドパスフィルタにより抽出してこの値から
合焦状態を判定し、これに対応した合焦情報(信号)を
アクチュエータ駆動回路(第1の駆動回路)44に送
る。アクチュエータ駆動回路44では、入力した合焦情
報を対応するアクチュエータ駆動信号に変換し、この駆
動信号を圧電アクチュエータ30に印加する。圧電アク
チュエータ30は、後述するように圧電バイモルフ等に
より構成されており、ストロークは一般的に数mmであ
る。また、微小振動駆動信号発生器(第2の駆動回路)
45からの駆動信号は、加算器46によりアクチュエー
タ駆動回路44からの駆動信号に重畳されて、圧電アク
チュエータ30に印加されるものとなっている。ここ
で、圧電アクチュエータ30の具体的な構成例につい
て、図2,図3を参照して説明する。
【0015】圧電アクチュエータ30は、図2に示すよ
うに、S字駆動のバイモルフ素子31a〜31fで構成
されている。S字駆動のバイモルフ素子は、通常の圧電
バイモルフ素子を長手方向の中心を境に変位方向が逆位
相となるように駆動するもので、例えば図3(a)のよ
うにバイモルフの両主面に分割電極を形成し、図中に示
すように分極処理を行って構成される。なお、図中35
a,35bは圧電体、36はシム材兼挟持電極、37a
〜37dは電極、38は変位取り出し部(自由端)を示
している。
【0016】このようなS字駆動のバイモルフ素子に図
3(b)に示すように電圧を印加すれば、変位の回転成
分が自由端ではキャンセルされるために自由端は常に平
行運動を生じる。このため、同じ変位方向を有するS字
駆動のバイモルフ素子同士をその両端部分を結合するこ
とにより、変位を低下させずに共振周波数,発生力等の
機械的性質を向上させることができる。
【0017】図2の例では、S字駆動のバイモルフ素子
31a,31b,31cと31d,31e,31fを3
枚ずつ両端を結合したもの2つを、片持ちバイモルフと
同じ形態で使用し、自由端同士を結合し変位拡大及び機
械的性質の向上をはかっている。さらに、これらのバイ
モルフ素子31a〜31fを結合したものと同じ構成の
もの2つを、図2(a)に示すように互い違いに設置す
ることにより、機械的性質の向上をはかっている。
【0018】このような構成の圧電アクチュエータ30
を撮像素子20の裏面に設置し、図2図(b)(c)に
示すように駆動すれば合焦動作ができることになる。な
お、図2図(b)は焦点距離が最小の状態(例えば1
m)、図2(c)は焦点距離が無限大の状態を示してい
る。また、図中32は圧電素子20を搭載するフレキシ
ブル・プリント基板、33a,33b,33cはバイモ
ルフ固定部材を示している。
【0019】図4は本発明の一実施例に係わるビデオカ
メラにおける合焦制御用圧電アクチュエータ30の駆動
波形を示したもので、(a)は圧電アクチュエータ30
の合焦動作のための駆動信号であり、(b)は撮像素子
の微小動作を行うための駆動信号であり、(c)は
(a)と(b)の信号を重ね合わせたものである。
【0020】アクチュエータ駆動回路44からのアクチ
ュエータ駆動信号は、図4(a)に示すように合焦位置
まで所定の勾配で電圧が変化し、合焦位置に到達すると
一定値を保持する。そして、被写体が移動するとその合
焦位置まで電圧が変化し、合焦位置に到達後は一定値を
保持する。一方、微小振動駆動信号発生器45からの駆
動信号は、図4(b)に示すように、一定周波数(例え
ば15Hz)の微小信号であり、焦点ずれを検出するた
めに撮像素子20を微小振動させて光路長を微小変動さ
せる。この微小振動駆動信号と先のアクチュエータ駆動
信号を合成したものが図4(c)であり、実際は圧電ア
クチュエータ30にこのような駆動信号が与えられる。
【0021】このように本実施例では、微小振動駆動信
号発生器45からの駆動信号により撮像素子20が微小
振動され、この微小振動における映像信号の高周波成分
から焦点ずれ検出回路42で合焦状態が検出される。そ
して、この検出信号を基に、アクチュエータ駆動回路4
4からの駆動信号により撮像素子20が光軸方向に移動
され、合焦が行われる。そしてこの場合、圧電アクチュ
エータ30が、合焦を行うための機構と合焦検出に必要
な画像信号を得るための光路長微小変動の機構の双方を
兼ねることになり、駆動機構としての部品点数が少なく
なる。即ち、従来に比べ駆動機構が簡略化され、小型化
をはかることができる。また、微小変動は連続して行わ
せることができるので、合焦精度,応答性共に十分高く
することができる。
【0022】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。実施例では、圧電アクチ
ュエータとして積層型のバイモルフ素子を用いたが、こ
れに限らず他の圧電素子を用いることができる。また、
レンズ系は4群レンズ構成に何等限定されるものではな
く、仕様に応じて適宜変更可能である。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、合
焦を行うための第1の駆動回路と合焦状態を検出するた
めの第2の駆動回路の各駆動信号を重畳して圧電アクチ
ュエータに印加しているので、光路長を微小変化をさせ
るために新たな機構を追加する必要がなくなり、装置構
成の小型化をはかることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わるビデオカメラを示す
概略構成図、
【図2】実施例に用いた圧電アクチュエータの具体的構
成を示す断面図、
【図3】圧電アクチュエータに用いるS字駆動バイモル
フ素子の一例を示す断面図、
【図4】実施例における合焦制御用アクチュエータの駆
動信号を示す信号波形図、
【図5】従来のビデオカメラの自動焦点調節装置の概略
構成図、
【図6】焦点ぼけ検出回路の一例を示すブロック図、
【図7】フォーカス状態に対する映像信号の高周波成分
の変化を示す特性図。
【符号の説明】
11…フォーカスレンズ、 12…ズームレンズ、 13…焦点位置補正レンズ、 14…結像系レンズ、 20…撮像素子、 30…圧電アクチュエータ、 31…バイモルフ素子、 32…フレシキブル・プリント基板、 33…バイモルフ固定部材、 41…ズームモータ、 42…焦点ずれ検出回路(合焦検出回路)、 43…カメラ回路、 44…アクチュエータ駆動回路(第1の駆動回路)、 45…微小振動駆動用信号発生器(第2の駆動回路)、 46…加算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03B 13/32 H01L 41/09

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レンズ系を介して得られる光学像を撮像す
    る撮像素子と、この撮像素子を光学軸方向に移動させる
    圧電アクチュエータと、前記撮像素子を光学軸方向に前
    後動させて得られる画像信号から合焦状態を検出する合
    焦検出回路と、この合焦検出回路の検出出力に基づき前
    記撮像素子を光学軸方向に移動させて合焦を行うための
    駆動信号を発生する第1の駆動回路と、前記撮像素子を
    前後動させるための駆動信号を発生する第2の駆動回路
    と、第1及び第2の駆動回路からの各駆動信号を重畳し
    て前記圧電アクチュエータに印加する手段とを具備して
    なることを特徴とするビデオカメラ。
JP3204251A 1991-08-14 1991-08-14 ビデオカメラ Pending JPH0548957A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3204251A JPH0548957A (ja) 1991-08-14 1991-08-14 ビデオカメラ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3204251A JPH0548957A (ja) 1991-08-14 1991-08-14 ビデオカメラ

Publications (1)

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JPH0548957A true JPH0548957A (ja) 1993-02-26

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ID=16487363

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JP3204251A Pending JPH0548957A (ja) 1991-08-14 1991-08-14 ビデオカメラ

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7088018B2 (en) 2003-04-03 2006-08-08 Olympus Corporation Electromagnetic drive type actuator
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