JPS61190309A - オ−トフオ−カス装置 - Google Patents

オ−トフオ−カス装置

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Publication number
JPS61190309A
JPS61190309A JP60030153A JP3015385A JPS61190309A JP S61190309 A JPS61190309 A JP S61190309A JP 60030153 A JP60030153 A JP 60030153A JP 3015385 A JP3015385 A JP 3015385A JP S61190309 A JPS61190309 A JP S61190309A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical lens
solid
state image
image sensor
focus
Prior art date
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Pending
Application number
JP60030153A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidemichi Sumiya
住舎 秀通
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP60030153A priority Critical patent/JPS61190309A/ja
Publication of JPS61190309A publication Critical patent/JPS61190309A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

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) 本発明はビデオカメラ、ディスクカメラ等、固体撮像素
子を使用したカメラに使用できるオートフォーカス装置
に関するものである。
(従来の技術) 近年、オートフォーカス装置は、例えば、ビデオカメラ
の普及にともない、だれでも容易に自動的に焦点を合わ
せる装置として、ビデオカメラに組み込まれ、製品とし
て実用化されている。
以下、図面を参照しながら、上述した従来のオートフォ
ーカス装置の一例について説明する。
第6図は従来のオートフォーカス装置の構成を示すもの
である。
@6図において、1は光学レンズ、2は発光レンズ、3
は赤外LED、4は赤外LED 3より出力された赤外
光、5は受光レンズ、6は反射光、7はフォトディテク
タ、8は回路、9はフォーカスモータ、10は固体撮像
素子、11はフォーカスリングである。
赤外LED 3の出力光は、発光レンズ2により集束さ
れて赤外光4となり、図示していないが、被写体によっ
て反射され、反射光6となり受光レンズ5によってフォ
トディテクタ7に集光される。
フォトディテクタ7によって反射光6の集光位置が電気
信号に変換され、回路8によって光学レンズ1と被写体
の距離を割り出しフォーカスモータ9を回路8で駆動し
、光学レンズ1が装着されたフォーカスリング11は最
適フォーカス位置まで回動することによシ、自動的に固
体撮像素子10に最適なフォーカスを設定するものであ
る。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上記のような構成では、発光レンズ2と赤
外LED 3の位置精度、受光レンズ5とフォトディテ
クタ7の位置精度、また、発光レンズ2と受光レンズ5
の光軸精度等の機械的位置は微少な変位によって距離を
測定するため高精度が要求されるものである。
また、温度、湿度、振動等による精度低下も考えられる
。通常上記の光学部品は、細かい調整によって精度を保
証できるものであり作業工数も大変多く高価となる。さ
らに、実際の撮映条件としては反射式であるため赤外L
ED 3の赤外光4を反射しない被写体、例えば黒っぽ
い服などに対しては反射光6は非常に微弱になりオート
フォーカスの機能をはたさないことになる。また、外観
としては光学レンズ1の周囲に発光レンズ2と受光レン
ズ5が位置するため大変大きな形状となる。
以上のごと〈従来のオートフォーカス装置では種々の問
題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、固体撮像素子を光学レンズ
の光軸に対して垂直に保つと共に、光学レンズの光軸方
向に振動させ、固体撮像素子にデケを発生させ、ゲケ検
出回路により微少鮮鋭度を検出し、画像が最もシャープ
になる様にフォーカスモータを駆動して最適フォーカス
を自動的に得る装置であり、簡単な構成で温度、湿度等
の変化に左右されることなく正確に最適フォーカスを自
動的に得ることができ、しかも上記従来例の発光レンズ
、受光レンズ等が不用となるため小型、軽量、低コスト
を実現できるオートフォーカス装置を提供するものであ
る。
(問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するために本発明のオートフォーカス
装置は、光学レンズと、光学レンズを通過した光を電気
信号に変換する固体撮像素子と、その固体撮像素子の撮
像面を前記光学レンズの光軸に対して垂直に位置させた
状態で固体撮像素子を光学レンズの光軸方向に任意の振
幅で移動可能とする移動手段と、前記光学レンズを前記
固体撮像素子に対し遠近自在に移動可能とする光学レン
ズ駆動手段と、前記固体撮像素子の移動時の出力信号を
検出し前記光学レンズ駆動手段の駆動方向及び駆動量を
検出する検出手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
また、本発明のオートフォーカス装置は、好適な具体的
態様としては、光学レンズと、光学レンズ全通過した光
を電気信号に変換する固体撮像素子と、固体撮像素子の
撮像面を光学レンズの光軸に対して垂直に保ち、光学レ
ンズの光軸方向に自在に固体撮像素子を移動できるガイ
ド部材と、固体撮像素子を光学レンズの光軸方向に任意
の振幅で振動させる振動子と、光学レンズのフォーカス
調整部材を駆動するフォーカスモータと、上記振動子を
駆動する駆動回路と、上記固体撮像素子の微少鮮鋭度信
号を検出し画像がもっともシャープになるようにフォー
カスモータを駆動する?ケ検出回路とよりなる構成を備
えたものである。
(作用) 本発明は上記した構成によって振動子は振動子駆動回路
により任意の振幅で振動し、振動子に係合したガイド部
材は光学レンズの光軸方向に振動し、ガイド部材に取シ
付けられた固体撮像素子は光学レンズの光軸方向で光軸
に対して固体撮像素子の撮像面を垂直に保った状態で振
動することによシ映像にがケを発生させ、固体撮像素子
に電気的に結合された?ケ検出回路によって微少鮮鋭度
信号を検出し画像が最もシャープになる様にフォーカス
モータを駆動して自動的に最適フォーカスに制御するこ
とができるもので、従来例に記した・様な発光レンズ、
赤外IJD、受光レンズ、フォトディテクタなど光学レ
ンズ以外の光学系をまったく不用としシンプルな構成で
小型軽量、安価であり、しかも直接固体撮像素子の映像
の鮮鋭度を測定する方式であるため従来例の様に間接的
に距離を測定する方式と比較して温度、湿度、振動等に
よる影響を受けない。
また、従来例では黒っぽい被写体、遠方の被写体に対し
ては反射光が微弱になるため距離の測定が不可能であっ
たが、前述したように固体撮像素子の映像の鮮鋭度を直
接測定する方式であるため被写体による影響をうけない
で距離を測定することができる。
(実施例) 以下本発明の実施例のオートフォーカス装置について、
図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の一実施例のオートフォーカス装置を示
すブロック図で機構部と回路部の関係を示したものであ
る。
第1図において、21は光学レンズ、22は固体撮像素
子、23は固体撮像素子22を取り付けるガイド、24
.25はガイド23を案内するガイドポスト、26はバ
イモルフ支持アーム、27はバイモルフ支持アーム26
に一端を固定されたバイモルフ、28はフォーカスモー
タ、29はフォーカスモータ28の先端に取り付けられ
たモータギア、30はモータギア29と噛合したフォー
カスリングギア、31はバイモルフ27を駆動するバイ
モルフ駆動回路、32は固体撮像素子22のボケを検出
するボケ検出回路である。
第1図をもちいて機構部と回路部の関係を説明する。バ
イモルフ駆動回路31の交流電源でバイモルフ27は駆
動され光学レンズ21の光軸方向に振動する。
バイモルフ27は一端をバイモルフ支持アーム26に支
持されているためバイモルフ27の他端に係合したガイ
ド23は2本のガイドポスト24゜25に案内されて、
光学レンズ21の光軸方向と平行に振動する。当然、ガ
イド23に取り付けられた固体撮像素子22も光学レン
ズ21の光軸方向と平行に振動する。
固体撮像素子22が振動すれば光学レンズ21を通過し
た光は固体撮像素子22上において振動に同期したフォ
ーカスが合わない、いわゆるピケを発生することになる
。固体撮像素子22に接続したピケ検出回路32は固体
撮像素子22の鮮鋭度信号を検出し、光学レンズ21の
フォーカス位置がどこにあるのかを割り出し、フォーカ
スモータ28に駆動信号を送る。
フォーカスモータ28はモータギア29を介してフォー
カスギア30を光学レンズ21のフォーカスの合う方向
に回転させる。ピケ検出回路32は再度、固体撮像素子
22の鮮鋭度信号全検出しバイモルフ駆動回路31にバ
イモルフ27のm1llを小さくする様に信号を送る。
以上の動作をくりかえすことにより光学レンズ21のフ
を一カス位置は最適となシ、バイモルフ27の振幅も停
止もしくは非常に小さな振幅になり固体撮像素子22は
最適の画像を得ることができる。
第2図は、固体撮像素子22のピーク出力と光学レンズ
21の光学レンズ距離の関係を示した図であり、ピケ検
出回路32のピケ検出の方式を説明する。
第2図において、光学レンズ21のフォーカスが最適と
なるジャストフォーカス点61でピーク出力は最大とな
り・、フォーカスがずれるに従い固体撮像素子22のピ
ーク出力は低下する曲線を描く。
前ビン位置41に光学レンズ距離があるとき、固体撮像
素子22’i−Jイモルフ27によって振幅44で振動
させると振幅44の両端42と43に45の出力差を生
じる。ピケ検出回路32で固体撮像素子22の振動に同
期させて出力差45を検出、出力差45の傾き方向によ
りピケの方向を検出することができ、フォーカスモータ
28を矢印46の方向に駆動させジャストフォーカス点
61に近づけることができる。
後ピン位置51の場合も同様、振幅54で固体撮像素子
22を振動させ、ピケ検出回路32で振幅54の両端5
2と53の出力差55を検出、出力差55の傾き方向に
よりピケの方向を検出しフォーカスモータ28を矢印5
6の方向に駆動させジャストフォーカス点61に近づけ
ることができる。
上記の様にジャストフォーカス点61に近づけてゆくと
ジャストフォーカス点61をほぼ中心として振幅64、
振幅64の両端62.63のピーク出力のレベルが同一
となる図示の位置になる。
この位置からしだいに振幅64を小さくしてゆき振幅6
4の両端62.63のピーク出力レベルを同一になる様
にフォーカスモータ28を駆動することによりジャスト
フォーカス点61に光学レンズ21のフォーカスを最適
にすることができる。
第3図は本発明の実施例の機構部の断面図であり、第4
図は本発明の実施例の機構部で光学レンズの後方より見
た図面である。
第3図、第4図に基づいて機構部の説明を行なう。
光学レンズ21の後端にはマスターレンズ34があり、
マスターレンズ枠33に固定されている。光学レンズ2
1の外周にはバイモルフ支持アーム26がネジ42で取
り付けられバイモルフ27はバイモルフ押、t35.!
:ネジ43でバイモルフ支持アーム26に固定されてい
る。バイモルフ27の他端はガイド23のバイモルフ取
付スリツ)23bに挿入されている。
ガイド23は、光学レンズ21に植設されたガイドポス
ト24で光学レンズ21の光軸方向に対して平行な方向
にのみ移動可能に規制され、ガイドポスト25にはガイ
ド溝23mが係合して、ガイ1230回転を規制してい
る。
したがって、ガイド23にネジ41で取り付けられた固
体撮像素子22は、バイモルフ27の振動によって振動
しても常に光学レンズ210光軸に対して垂直に撮像面
を保持することができる。
第3図、第5図によってバイモルフ27の構成と動きを
説明するとバイモルフ27の中央には薄い金属板27b
があシ金属板27bの両面には圧電セラミック27a、
27eが接着されている°。
中央の金属板27bを電極として圧電セラミック27m
、27cにそれぞれ異なった方向の電荷を加えると一方
の圧電セラミックは収縮し、他方の圧電セラミックは伸
びる。したがってバイモルフ27は屈曲する。
バイモルフ27を交流で駆動すると第5図に示したごと
く、バイモルフは271の位置と272の位置の間で振
動する。当然ガイド23も231と232の位置を往復
し固体撮像素子22も221と222の間を往復する。
なお、バイモルフ27は電圧に比例して振幅が変化する
ため電圧制御で振幅を調整できる。
以上の様に本実施例によれば、光学レンズを通過した光
を電気信号に変換する固体撮像素子の撮像面を光学レン
ズの光軸に対して垂直に保ち、光学レンズの光軸方向て
自在に固体撮像素子を移動できるガイド部材と、固体撮
像素子を光学レンズの光軸方向に任意の振幅で振動させ
るバイモルフと、バイモルフを駆動するバイモルフ駆動
回路と、固体撮像素子の微少鮮鋭度信号を検出し画像が
もっともシャープになるようにフォーカスモータを駆動
するボケ検出回路とを設けることによシ、従来のオート
フォーカス装置と比較して、被写体までの距離を測定す
る光学系が不要であるため、小型、軽量で6Dしかも部
品点数を大幅に減少させることかできる。
また固体撮像素子の微少鮮鋭度を直接検出して光学レン
ズのフォーカスを合わせる方式であるため被写体の反射
率、距離などによる影響はうけないで正確にフォーカス
を得ることができる。
なお、本発明の実施例では振動子としてバイモルフを使
用しているが、ディスコイルなど、振幅を調整できる振
動子であれば良い。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、固体撮像素子を光学レン
ズの光軸に対して垂直に保って振動させ、固体撮像素子
の微少鮮鋭度信号を検出し、光学レンズのフォーカスを
自動的に調整できる装置であるため、被写体までの距離
を測定するための光学系がまり九<不要であり、小型、
軽量化できるとともに、オートフォーカス装置の付いそ
いない光学レンズにオートフォーカスモータを付属すせ
るだけで良いためわずかな改造でオートフォーカス装置
付きのレンズを得ることができる。
また、固体撮像素子の映像の微少鮮鋭度を直接検出する
ため従来例の様に被写体までの距離を測定する光学系の
調整など不用であり、固体撮像素子の撮像面を光学レン
ズの光軸と垂直に保つのみでよいためオートフォーカス
装置のない光学レンズとまったく同じ調整をするだけで
よい。
しかも、被写体の映像を直接検出するため被写体の反射
率、距離等の影響をうけない。
以上の様に本発明のオートフォーカス装置はすぐれた効
果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の構成図、第2図は第1図の機
構部の断面図、第3図は第2図の右側面図、第4図は動
作を示した機構部の正面図、第5図はその要部側面図、
第6図は従来のオートフォーカス装置の構成図である。 21・・・光学レンズ、22・・・固体撮像素子、23
・・・ガイド、24.25・・・ガイドポスト、26・
・・バイモルフ支持アーム、27・・・バイモルフ、2
8・・・フォーカスモータ、29・・・モータギア、3
0・・・フォーカスギア、31・・・バイモルフ駆動回
路、32・・・ゲケ検出回路、41・・・前ピン位置。 第1図 第2図 第3図 2しtTしシス“      14 ’7−イド爪スト
第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光学レンズを通過した光を電気信号に変換する固体撮像
    素子と、その固体撮像素子の撮像面を前記光学レンズの
    光軸に対して垂直に位置させた状態で固体撮像素子を光
    学レンズの光軸方向に任意の振幅で移動可能とする移動
    手段と、前記光学レンズを前記固体撮像素子に対し遠近
    自在に移動可能とする光学レンズ駆動手段と、前記固体
    撮像素子の移動時の出力信号を検出し前記光学レンズ駆
    動手段の駆動方向及び駆動量を検出する検出手段とを備
    えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
JP60030153A 1985-02-20 1985-02-20 オ−トフオ−カス装置 Pending JPS61190309A (ja)

Priority Applications (1)

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JP60030153A JPS61190309A (ja) 1985-02-20 1985-02-20 オ−トフオ−カス装置

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JP60030153A JPS61190309A (ja) 1985-02-20 1985-02-20 オ−トフオ−カス装置

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JPS61190309A true JPS61190309A (ja) 1986-08-25

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JP60030153A Pending JPS61190309A (ja) 1985-02-20 1985-02-20 オ−トフオ−カス装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6356622A (ja) * 1986-08-27 1988-03-11 Fuji Photo Film Co Ltd 電子カメラの自動焦点調節装置
JPS6490676A (en) * 1987-09-30 1989-04-07 Olympus Optical Co Video end scope device with automatic focussing
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