JPS63101811A

JPS63101811A - 電子カメラの自動焦点調節装置

Info

Publication number: JPS63101811A
Application number: JP61247893A
Authority: JP
Inventors: Michio Cho; 倫生長
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1986-10-18
Filing date: 1986-10-18
Publication date: 1988-05-06

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、エリア・イメージセンサを用いる電子カメラ
において実装の容易化、簡易化を図った自動焦点調節装
置に関する。

（従来の技術）数年前、レンズで形成された画像を撮像素子により映像
信号に変換してこれを小形の磁気ディスクに記録する電
子スチルカメラが開発され、以来その製品化が急ピッチ
で進められている。銀塩スチルカメラでは不可能であっ
た書き換え記録、映像の即時表示、ケーブルを介しての
遠隔地伝送などが可能となることから、電子スチルカメ
ラは映像分野で大きな波紋を投じている。

この新規なスチルカメラが普及するには、高画質性、携
帯性、経済性の条件が満たされなければならない。画質
に関しては、まだ銀塩スチルカメラに遠く及ばず、撮像
素子の解像度の向上、信号処理方式の改善が待たれる。

携帯性に関しては、現在の電子スチルカメラは３５ミリ
−眼レフの２倍相当の重量、外形であり、１Ｋｇ以下の
８ミリビデオが出現していることからすれば、今後大幅
な小形・軽量化が必要である。しかし、電子スチルカメ
ラの小形・軽量化はシステム的に困難な点が多い。すな
わち、銀塩スチルカメラではフィルムが撮像、記録の両
機能を兼ねるのに対し、電子スチルカメラでは撮像を撮
像素子、記録を磁気ディスクあるいは半導体メモリがそ
れぞれ独立して分担するのでその分カメラの主要部品数
が増え、ひいてはサイズ、重量が増大してしまい、これ
が価格にも影響している。

（発明が解決しようとする間、照点）ところで、最近のカメラは電子制御による自動化が著し
く、特に自動焦点調節（オートフォーカス）機構はコン
パクトカメラだけでなく一眼レフカメラにも搭載されて
おり、これが大変な人気を博している。したがって、電
子スチルカメラも自動焦点調節機構の搭載を迫られよう
。

これまで、自動焦点調節の方式は種々のものが開発され
、中でもコントラスト法９位相法、三角法などがよく使
われているが、各方式とも受光素子またはリニア・イメ
ージセンサを用いている。

そして、このようなセンサはカメラ筐体内の適当な箇所
に配置されるのであるが、そのためのスペースの確保お
よびプリント基板の配役などが必要となり、実装上面倒
な点がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、実装
容易化、簡易化を図った電子カメラの自動焦点調節機構
を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成する本発明の構成は、撮像用のエリア・
イメージセンサと同じ半導体チップ上にそれぞれ設けら
れ、互いに異なる高さの受光面をもつ第１および第２の
リニア・イメージセンサと；撮影レンズを通った被写体
光の一部を所定の第１および第２の方向に分割するビー
ムスプリット手段と；第１および第２の方向に分割され
た被写体光の一部をそれぞれ第１および第２のリニア・
イメージセンサに導き、第１および第２のリニア・イメ
ージセンサのそれぞれの受光面の高さの中間にある仮想
受光面までの光路をリニア・イメージセンサの撮像光路
と光学的に等しくするような第１および第２の光路体と
；第１および第２のリニア・イメージセンサの出力信号
の差に応じて撮影レンズの位置を制御するレンズ位置制
御手段とを具備することを特徴とする。

（作用）撮影レンズを通ってビームスプリット手段に入射した被
写体光の一部は、そこで第１および第２の方向に分割さ
れてから、両光路体を通って両リニア・イメージセンサ
の受光面に入射する。

両リニア・イメージセンサの受光面の高さの中間にある
仮想受光面までの光路がリニア・イメージセンサの撮像
光路と光学的に等しいので、仮想受光面よりも高い受光
面をもつ一方のリニア・イメージセンサは後ピン位置に
、仮想受光面よりも低い受光面をもつ他方のリニア・イ
メージセンサは前ピン位置にそれぞれ配置されることに
なる。

しかして、レンズ位置制御手段は、コントラスト法にし
たがって両リニア・イメージセンサの出力信号の差に応
じて撮像レンズを光軸方向に駆動制御する。

本発明にしたがいエリア・イメージセンサとリニア自イ
メージセンサとが同じ半導体チップ上に設けられるとい
うことは、同じＬＳＩ製造工程で一緒にオンチップ化さ
れることであって、それぞれが別々に製造されるよりも
コストが低くなり、また同じプリント基板に取り付けら
れるので、実装が容易なしい簡易になる。

（実施例）以下、添付図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例による自動焦点調節装置の
光学系の構成を示す。

撮影レンズ１０とエリア・イメージセンサ１２との間の
光軸上にビームスプリット手段として三角形ハーフプリ
ズム２０が配置され、この三角形ハーフプリズム２０の
両斜面２０ａ、２０ｂはガラスもしくはプラスチックな
どからなる断面り字状の光路体２２．２４の一端面２２
ａ、２４ａにそれぞれ接触している。そして、両光路体
２２゜２４の他端面２２ｂ、２４ｂは、同じ半導体チッ
プ１４上にてエリア・イメージセンサ１２の上側および
下側にそれぞれ設けられたリニア・イメージセンサ１６
．１８に偏心レンズ２８．２８を介して対向している。

したがって、撮影レンズ１０を通ってプリズム２０に入
射した被写体光の一部は、そこで上下方向に分割されて
から、両光路体２２．２４内を伝搬してそれらの他端面
２２ｂ、２４ｂを出ると、偏心レンズ２６．２８に入射
しそこで所定角度曲げられてリニア・イメージセンサ１
Ｂ、１Ｂの受光面に入射するようになっている。

これらリニア・イメージセンサ１８，１８の受光面ｌｅ
ａ、１８ａは前者が後者よりも高くなっている。そして
、これと関連し、両光路体２２゜２４の光路長は、リニ
ア・イメージセンサ１６゜１８の受光面ｔｅａｓ　　１
８ａの高さの中間にある仮想受光面ＭＰまでの光路をリ
ニア・イメージセンサ１２の撮像光路と光学的に等しく
するように選ばれる。すなわち、光路体２２．２４の屈
折率は空気中のそれよりも大きいので（約１．４倍）図
示のようにＬ字状の（遠回りの）光路体にすることによ
り、三角形ハーフプリズム２０に入射した被写体光がそ
のまま直進してエリア・イメージセンサ１２の撮像面１
２ａに入射するまでの撮像光路Ｌａと光路体２２．２４
を通って仮想受光面ＭＰに至るまでの光路Ｌｂとを等し
くすることができ、これにより撮影レンズ１０がエリア
・イメージセンサ１２に対してピント位置にあるとき、
同時に仮想受光面ＭＰに対してもピント位置にあるよう
にすることができる。したがって、仮想受光面ＭＰより
も高い受光面ｌｅａをもつリニア・イメージセンサ１６
は後ピン位置に、仮想受光面ＭＰよりも低い受光面１８
ａをもつリニア・イメージセンサ１８は前ビン位置にそ
れぞれ配置されること！こなる。しかして、コントラス
ト法にしたがって両リニア・イメージセンサｔｏ、ｔｓ
の出力信号の差に応じて撮影レンズ１０を光軸方向に移
動させて自動焦点調節を行うことができる。

なお、光路体２２．２４は従来から空いているエリア・
イメージセンサの手前のスペースに設けられるので、特
別な設置スペースを必要とするものではなく、またシャ
ッタや絞りなどは図示されないが光路体２２．２４の前
後に配設可能でありその点に関しての実装上の不具合は
ない。そして両リニア・イメージセンサ１Ｂ、１８はエ
リア番イメージセンサ１２と同じ半導体チップ１４上に
形成されることにより、同じＬＳＩ製造工程で一緒にオ
ンチップ化され、したがうてそれぞれが別々に製作され
るよりも製造コストが低（なるとともに、同じプリント
基板上に取り付けられるので実装が容易ないし簡易にな
り、カメラの小型・軽量化に貢献できる。

第２図は、この実施例の回路部および電子スチルカメラ
の主要部の構成を示す。

上述のように、１つの半導体チップ１４にエリア・イメ
ージセンサ１２と２つのリニア会イメージセンサ１Ｂ、
１８とが含まれる。

この例のエリアΦイメージセンサ１２はインターライン
転送方式で、受光部フォトダイオードＰＤ、読出ゲー）
ＲＧ、垂直転送ＣＣＤ（ｖＣＣＤ）で１ピクセルが構成
される。そして、垂直ブランキング期間中に各フォトダ
イオードＰＤからの信号電荷が続出ゲー）ＲＧを介して
全部同時に垂直転送ＣＣＤ　（ｖＣＣＤ）に移され、次
いで水平ブランキング期間中に一走査線分の信号電荷が
水平転送ＣＣＤ　（ＨＣＣＤ）に−斉に移されるととも
に他の信号電荷も一走査線分だけ上方に移され、水平転
送ＣＣＤ　（ＨＣＣＤ）に移された信号電荷は順次増幅
器３４を介して出力端子３０ａより映像信号ＶＳとして
取り出される。この映像信号ｖＳは、カメラプロセス回
路４２で補正と変調を受けたのち記録増幅器４４を介し
て映像ヘッド４６より磁気ディスり４８のトラックに記
録される。なお、エリア・イメージセンサ駆動回路３８
より、垂直転送用パルスφＶｌ〜φｖ４が各垂直転送Ｃ
ＯＤ　（ｖＣＣＤ）に供給されるとともに、水平転送用
パルスφ旧、φＨ２が水平転送ＣＯＤ　（■ＣＣＤ　）
に供給される。

リニア・イメージセンサ１６，１８は普通のＣＯＤでよ
いが、そのピッチは自動焦点調節の精度を高めるために
小さいのが好ましく、例えばエリア拳イメージセンサ１
２のピクセルピッチの１／２以下に選ばれる。これらリ
ニア・イメージセンサｉｅ、ｔｓはリニアΦイメージセ
ンサ駆動回路４０から同じ転送用パルスφａ、φｂを受
け、それぞれの出力電荷信号ＱＳａ、ＱＳｂは増幅器３
２，３６を介して出力端子３０ａ、３０ｂに送られる。

出力端子３０ａより取り出された電荷信号ＱＳａは、差
動増幅器６０の一方の入力端子に直接供給されるととも
に１ビクセル遅延回路６４を介して差動増幅器６０の他
方の入力端子に供給される。

これにより、差動増幅器６ｏの出力端子には隣接するピ
クセル間の明るさの差（正負）を表す一種の微分信号が
得られ、この信号は絶対値回路６８に供給される。しか
して、絶対値回路６８の出力端子には、リニアのイメー
ジセンサ１６が受けた被写体（部分）像のコントラスト
を表すコントラスト出力信号ＫＳａが得られる。同様に
して、絶対値回路７０の出力端子には、リニア・イメー
ジセンサ１８が受けた被写体（部分）像のコントラスト
を表すコントラスト出力信号ＫＳｂが得られる。

第３図は、撮影レンズ１０の繰り出し量に対する両コン
トラスト出力信号ＫＳａ、ＫＳｂのレベルの変化を示す
。図示のように、ピント位置の左右に対象な山形の特性
になり、ピント位置では両コントラスト出力信号ＫＳａ
、ＫＳｂのレベルが等シくなる。

再び第２図において、コントラスト出力信号ＫＳ　ａ、
Ｋ　Ｓ　ｂはコンパレータ７２で比較されてその比較結
果が制御部７４に与えられる。制御部７４は、両コント
ラスト出力信号ＫＳａ、ＫＳｂのレベルが一致するよう
に、すなわち撮影レンズ１０がピント位置に位置決めさ
れるようにレンズ駆動部７６を制御する。

制御部７４はマイクロコンピュータからなり、カメラプ
ロセス回路４２やサーボ回路５４などに対しても制御信
号を与える。サーボ回路５４は、磁気ディスク４８を回
転駆動するスピンドルモータ５０の回転速度および位相
を制御するもので、基準クロック信号発生回路５８から
６０Ｈｚの基準信号ＣＬ５、ＰＧヘッド５６から磁気デ
ィスク４８の回転位相を表すＰＧパルスｐｇ１およびス
ピンドルモータ５０に同期した周波数発生器５２から周
波数信号ＦＳを受は取る。基準クロック信号発生回路５
８は、サーボ回路５４のほかにエリア・イメージセンサ
駆動回路３８．リニア０イメージセンサ駆動回路４０．
カメラプロセス回路４２、制御部７４などにもそれぞれ
所定周波数の基準クロック信号ＣＬＩ−ＣＬ４を供給す
る。

ツク信号ＣＬＩ〜ＣＬ４を供給する。

以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明の技術的
思想の範囲内で種々の変形、変更が可能である。

例えば、ビームスプリット手段および、光路体の材料、
形状などは上述したものに限定されず、適宜変形、変更
が可能である。

また、本発明のエリア・イメージセンサはインターライ
ン転送方式に限定されず、フレーム転送方式も可能であ
り、またＣＯＤだけでなくＭＯＳやＣＰＤなどの他の固
体撮像素子も勿論可能であり、同様なことがリニア・イ
メージセンサについてもいえる。なお、本発明によれば
同じ半導体チップにエリア拳イメージセンサとリニア・
イメージセンサが一緒に設けられるので、１チツプ当た
りのピン端子数が増えるが、これはパッケージに従来の
デュアル・インライン形（Ｄ　Ｉ　Ｐ）に替えてフラッ
トパック形（Ｆ　Ｉ　Ｃ）を採用することで容易に解決
できる。

また、本発明は、電子スチルカメラのほかビデオカメラ
などにも適用可能である。

（発明の効果）以上のように、本発明によれば、撮像用のエリア・イメ
ージセンサと同じ半導体チップ上に自動焦点調節用のリ
ニア・イメージセンサを配設するようにしたので、自動
焦点調節機構の実装が容易ないし簡易であり、ひいては
電子スチルカメラの小形・軽量化を図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による自動焦点調節機構の
光学系の構成を示す略側面図、第２図は、上記実施例の
回路部および電子スチルカメラの主要部の構成を示すブ
ロック図、および、第３図は、撮影レンズの繰り出し量に対する両コントラ
スト出力信号のレベルの変化を示す図である。図面において、１０・・・・撮影レンズ、１２・・・・エリア・イメージセンサ、１４・・・・半
導体基板、１６・・・・リニア令イメージセンサ、１８・・・・リ
ニア・イメージセンサ、２０・・・・三角形ハーフプリ
ズム、２２・・・・光路体、２４・・・・光路体、２８・・・・偏心レンズ、２８・・・・偏心レンズ、３８・・・・エリアΦイメージセンサ駆動回路、４０・
・・・リニア舎イメージセンサ駆動回路、６０・・・・
差動増幅器、６２・・・・差動増幅器、ｅ４・・・・ピクセル遅延回路、６６・・・・ビクセル遅延回路、６８・・・・絶対値回路、７０・・・・絶対値回路、７２・・・・コンパレータ、７４・・・・制御部、７６・・・・レンズ駆動部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮像用のエリア・イメージセンサと同じ半導体チ
ップ上にそれぞれ設けられ、互いに異なる高さの受光面
をもつ第１および第２のリニア・イメージセンサと、撮影レンズを通った被写体光の一部を所定の第１および
第２の方向に分割するビームスプリット手段と、前記第１および第２の方向に分割された被写体光の一部
をそれぞれ前記第１および第２のリニア・イメージセン
サに導き、前記第１および第２のリニア・イメージセン
サのそれぞれの受光面の高さの中間にある仮想受光面ま
での光路を前記リニア・イメージセンサの撮像光路と光
学的に等しくするような第１および第２の光路体と、前記第１および第２のリニア・イメージセンサの出力信
号の差に応じて前記撮影レンズの位置を制御するレンズ
位置制御手段と、を具備することを特徴とする電子カメラの自動焦点調節
装置。
（２）前記ビームスプリッタ手段はハーフプリズムから
なる特許請求の範囲第１項に記載の自動焦点調節装置。