JPS61239780A - オ−トフオ−カス装置 - 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４図は従来のオートフォーカス装置の構底を示すもの
である。

第４図において、１は光学レンズ、２は発光レンズ、３
は赤外ＬＩＣＤ、４ｉｊ赤外ＬＩＥＩ）３より出力され
た赤外光、６は受光レンズ、６は反射光、７は７オトデ
イテクタ、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ＬＩＣＤ３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。

そしてフォトディテクタ７によって反射光６の集光位置
が電気信号に変換δ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１
１は最適フォーカス位置まで回動することにより、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ｌ４ｆ）３の位置精度、受光レンズ６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６
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めるため赤外ＬＫ
Ｄ３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は非常に微弱になシオートフォ
ーカスの機能をはたざないことになる。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、固体撮像素子にボケを発生させ、ボケ検
出回路により微少鮮鋭度を検出し、画像が最もシャープ
になるよう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
移動可能とすべく両端をレンズフレームに固定し、略中
央に固体撮像素子を取り付けた振動子と、光学レンズの
フォーカス位置を遠近自在に駆動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制御する
回路（例えば、前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最っとも
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
検出回路を含めてなるもの）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、振動子に直接取り付けられ
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
ことにより映像にボケを発生させ、固体撮像素子に電気
的に結合されたボ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ようにフォーカスモー
タを駆動して自動的に最適フォーカスに制御するこ七が
できるもので、従来例に記し北ような発光レンズ、赤外
Ｉ４Ｄ、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ように間接的
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、従来例では黒っぽム被写体、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めっ
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る
る。

第１図において、２１は光学レンズ、３０はフレーム取
付ネジ３７で光学レンズ２１に取り付けたレンズフレー
ム、２３はバイモルフ、２２ｆ−４固体撮像素子でめる
。３２はフォーカスギア３４に係合してフォーカスリン
グ３Ｂを駆動するフォーカスモータでるる。

ハイモルフ２ｓｔｖ上下ｆｍ部は、レンズフレーム３ｏ
にバイモルフ押え２４とバイモルフ押えネジ２６により
取付けられており、バイモルフ２３のほぼ中央部には、
固体撮像素子取付はペース２６１　　　　　　が、ペー
ス取付板２７とペース取付ネジ２８でバイモルフ２３に
取付けられている。また固体撮像素子取付ペース２６に
固体撮像素子２２が固体撮像素子取付ネジ２９でもって
固定されている。

以上の構成により、固体撮像素子２２の撮像面は、光学
レンズ２１の光軸４ｏに対して垂直に取付けることがで
きる。次にフォーカスモータ３２のモータギア３３はフ
ォーカスリングギア３４に係合しており、フォーカスリ
ング３８を駆動する。

第１図を用いて機構部の動きと回路部の説明を行ないオ
ートフォーカスの原理を説明する。

バイモルフ駆動回路３６の交流電源でバイモルフ２３は
駆動され光学レンズ２１の光軸４ｏの方向に振動する。

当然バイモルフ２３のほぼ中央に取付けられた固体撮像
素子２２は、光学レンズ２１の光軸４ｏの方向で、光軸
４０に対して垂直に固体撮像素子２２の撮像面を保持し
ながら振動することになる。

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の撮像面において振動に同期し
たフォーカスが合わない、いわゆるボケを発生すること
になる。

固体撮像素子２２に接続したボケ検出回路３６は固体撮
像素子２２のボケすなわち鮮鋭度信号を検出し、最適フ
ォーカス位置の方向を割り出し、フォーカスモータ３２
に駆動信号を送る。フォーカスモータ２８はモータギア
３３を介してフォーカスギア３４を駆動しフォーカスリ
ング３８をフォーカスの合う方向に回転させる。

さらにボケ検出回路３２は再度、固体撮像素子２２の鮮
鋭度信号を検出しバイモルフ駆動回路３１にバイモルフ
２３の振幅の制御を行なう。

以上の動作をくり返すことにより、動く被写体に対して
も常に光学レンズ２１のフォーカス位置は最適となり、
バイモルフ２７の振幅も停止もしくは非常に小さな振幅
となり固体撮像素子２２は最適の画像を得ることができ
る。

なお、バイモルフ２３の振幅の条件だが、図示してない
が、光学レンズ２１の絞りの値、フォーカスリング３８
の位置などをボケ検出回路３６が検知し固体撮像素子２
２の画像にバイモルフ２３の振動によるボケが実用上め
だたない範囲にバイモルフ２３の駆動電圧を制御してい
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、ボケ検
出回路３６のボ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。

４１の前ピン位置に光学レンズ距離がめるとき。

固体撮像素子２２をバイモルフ２３によっテ振幅４４で
振動させると振幅４４の両端４２と４３に４６の出力差
を生じる。ボケ検出回路３６で固体撮像素子２２の振動
に同期嘔せて出力差４５を検出、出力差４６の傾き方向
によりボケの方向を検出することができ、フォーカスモ
ータ３２’に矢印４６の方向に駆動δせジャストフォー
カス点６１に近づけることができる。

後ビン位置６１の場合も同様、振幅６４で固体撮像素子
２２を振動させ、ボケ検出回路３６で振幅６４の両端６
２と６３の出力差６６を検出、出力差５５の傾き方向に
よりボケの方向を検出しフォーカスモータ３２を矢印６
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。

上記のよう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よ
うにフォーカスモータ３２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、第１図の右側面図でるる。

図示のごとくバイモルフ２３はたて長の長方形をしてお
り、その両端をバイモルフ押え２４とバｊ　　　　イ、
ヤ、ユえオワ２．アッ、８７ツー、３６４付ケチある。

バイモルフ２３にはほぼ中央に横長の固体撮像素子顎付
ベース２６がペース取付プレート２７とペース取付ネジ
２８によって取付けである。

固体撮像素子２２には図示していないが取付は用の穴が
２ケ所めり、固体撮像素子顎付ネジ２９により直接固体
撮像素子取付ペースに取付けてるる。

以上のよう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両端をレンズフ
レームに固定シタバイモルフト、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り
、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るるため、小型・軽量
でありしかも部品点数を大幅に減少させることができる
。

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。

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ｉ　　−るため、被写体ま
での距離を測定するための光学系がまったく不要となり
小型、軽量化できるとともにオートフォーカス装置の付
いていない光学レンズにオートフォーカスモータを付属
嘔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
ため従来例のように被写体までの距離を測定する光学系
の調整など不用でめり、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。しがも、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。消費電力の面で
も従来例のようなＬＩＥＤの発光部のような大きな出力
を必要としないため極めて少ない消費電力で構成可能で
ある。

以上のように、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７オーカス
検出説明用グラフ、第３図は第１図の右側面図、第４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・・・・・・バイモルフ、２６・・・・・・固体撮
像素子取付ペース、３ｏ・・・・・・レンズフレーム、
３２・・・・・・フォー１スモータ、３８・・・・・・
フォーカスリング。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ネ 第２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べく両
   端をレンズフレームに固定し、略中央に固体撮像素子を
   取り付けた振動子と、前記光学レンズのフォーカス位置
   を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制御する回路とを
   備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。