JPH0617369Y2 - Imaging device - Google Patents
Imaging deviceInfo
- Publication number
- JPH0617369Y2 JPH0617369Y2 JP1986097385U JP9738586U JPH0617369Y2 JP H0617369 Y2 JPH0617369 Y2 JP H0617369Y2 JP 1986097385 U JP1986097385 U JP 1986097385U JP 9738586 U JP9738586 U JP 9738586U JP H0617369 Y2 JPH0617369 Y2 JP H0617369Y2
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- JP
- Japan
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- image sensor
- lens
- image
- piezoelectric element
- peak value
- Prior art date
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Description
【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ビデオカメラなどに好適に用いられる自動焦
点調節機能を有する撮像装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Industrial Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus having an automatic focus adjustment function, which is preferably used in a video camera or the like.
従来技術 第8図は、従来のビデオカメラなどに用いられているレ
ンズユニット1付近の側面図である。2. Related Art FIG. 8 is a side view of the vicinity of a lens unit 1 used in a conventional video camera or the like.
レンズユニット1は、画角調整を行なうアフォーカルレ
ンズ2および焦点を合わせるマスタレンズ3などを含
み、マスタレンズ3のアフォーカルレンズ2と反対方向
には、光を映像信号に変換する固体撮像素子4が位置す
る。The lens unit 1 includes an afocal lens 2 for adjusting an angle of view, a master lens 3 for focusing, and the like. In a direction opposite to the afocal lens 2 of the master lens 3, a solid-state image sensor 4 for converting light into a video signal is provided. Is located.
第9図は従来技術の自動焦点調節(以下、オートフォー
カスと略称する)の処理手順のフローチャートである。
以下、第8図および第9図を参照して、オートフォーカ
スの処理手順について説明する。FIG. 9 is a flowchart of a processing procedure of automatic focus adjustment (hereinafter, abbreviated as auto focus) according to the related art.
Hereinafter, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, an autofocus processing procedure will be described.
ステップm1においては、固体撮像素子4より出力される
映像信号の搬送波成分から高周波数帯域フィルタ(以
下、HPFと略称する)によって高周波数帯域の信号成
分取出し、この高周波数成分のピーク値aを検出する。In step m1, a high frequency band filter (hereinafter abbreviated as HPF) extracts a high frequency band signal component from the carrier component of the video signal output from the solid-state image sensor 4, and detects the peak value a of this high frequency component. To do.
ステップm2においては、マスタレンズ3を光軸に沿って
任意の方向へ予め定められた距離だけ変位させ、ステッ
プm3において、再度、高周波成分のピーク値bを検出す
る。HPFの出力のピークレベルとレンズの移動量、す
なわち、固体撮像素子4とマスタレンズ3との相対距離
との関係は第10図の曲線l1のようになる。マスタレ
ンズ3の焦点位置が固体撮像素子4の面上にある場合、
HPFの出力のピークレベルは第10図に示すP点にあ
る。In step m2, the master lens 3 is displaced in the arbitrary direction along the optical axis by a predetermined distance, and in step m3, the peak value b of the high frequency component is detected again. The relationship between the peak level of the output of the HPF and the movement amount of the lens, that is, the relative distance between the solid-state image sensor 4 and the master lens 3 is as shown by the curve l1 in FIG. When the focus position of the master lens 3 is on the surface of the solid-state image sensor 4,
The peak level of the HPF output is at point P shown in FIG.
ステップm4においては、ステップm1で求めたピーク値a
とステップm3で求めたピーク値bとの比較を行ない、ス
テップm5では次式 |a−b|≦K……(1) を満たすかどうかを判断する。すなわち、ピーク値a,b
の差が一定範囲(この場合K)内に納まっているかどう
かを判断し、納まっていればステップm6に進む。At step m4, the peak value a obtained at step m1
Is compared with the peak value b obtained in step m3, and in step m5 it is determined whether or not the following equation | ab− | K ... (1) is satisfied. That is, the peak values a, b
It is judged whether or not the difference between is within a certain range (K in this case), and if so, the process proceeds to step m6.
ステップm6においては、aとbの差が一定範囲内にある
ので、マスタレンズ3が焦点位置に位置していると判断
される。これによってマスタレンズ3が停止される。At step m6, since the difference between a and b is within a certain range, it is determined that the master lens 3 is located at the focal position. As a result, the master lens 3 is stopped.
ステップm5において、ピーク値a,bの差が一定範囲を超
えていた場合には、ステップm8に進み、ステップm8では
ピーク値a,bの大きさを比較して、a>bであればステ
ップm9に進む。In step m5, if the difference between the peak values a and b exceeds a certain range, the process proceeds to step m8, and in step m8 the magnitudes of the peak values a and b are compared. Go to m9.
ステップm9においては、マスタレンズ3が変位された後
のピーク値bが変位前のピーク値aより小さくなってい
るので、マスタレンズ3と撮像素子4との距離は、合焦
距離から更に離間していると判断され、焦点を合わせる
ためにマスタレンズ3をステップm2で変位させた方向と
逆方向に変位させる(第10図の後ピン領域Bのピーク
値(a),(b)参照)。At step m9, the peak value b after displacement of the master lens 3 is smaller than the peak value a before displacement, so that the distance between the master lens 3 and the image sensor 4 is further away from the focusing distance. Therefore, in order to adjust the focus, the master lens 3 is displaced in the direction opposite to the direction displaced in step m2 (see the peak values (a) and (b) of the rear pinned area B in FIG. 10).
ステップm8においてa<bであればステップm10に進
み、ステップm10では、マスタレンズ3を変位させた後
のピーク値bが変位前のピーク値aより大きくなってい
るので、マスタレンズ3は焦点位置に近づく方向に向か
っていると判断され、マスタレンズ3をステップm2で変
位させた方向に向けてさらに変位させる(第10図の前
ピン領域Aのピーク値(a),(b)参照)。If a <b in step m8, the process proceeds to step m10. In step m10, since the peak value b after displacement of the master lens 3 is larger than the peak value a before displacement, the master lens 3 is set at the focal position. The master lens 3 is further displaced in the direction displaced in step m2 (see peak values (a) and (b) of the front pinned area A in FIG. 10).
ステップm9およびステップm10において、マスタレンズ
3を変位させた後には、再びステップm3にもどり前述と
同様の動作を繰返す。この一連の動作の繰返しは、マス
タレンズ3の変位前と変位後のピーク値の差が一定の範
囲内に納まるまで、すなわち、焦点が合うまで行なわれ
る。After displacing the master lens 3 in steps m9 and m10, the process returns to step m3 and the same operation as described above is repeated. This series of operations is repeated until the difference between the peak values of the master lens 3 before and after the displacement falls within a certain range, that is, until the focus is achieved.
考案が解決すべき問題点 このような従来技術では、ステップm2において、マスタ
レンズ3を変位させる際に、その変位方向の決定は偶然
性に支配されており、必然性を伴わない。したがって、
マスタレンズ3の変位方向が合焦方向と同一であれば問
題はないが、逆方向であれば、その時点で変位方向を逆
転させ、合焦方向へ向わさせなければならない。すなわ
ちマスタレンズ3がモータなどの駆動機構によって、合
焦方向と逆の方向に動いたときには、画像が現状より更
にぼけてしまってから合焦方向に向かうことになり、オ
ートフォーカス機能の応答性が劣化するという問題点が
ある。Problems to be Solved by the Invention In such a conventional technique, when displacing the master lens 3 in step m2, the determination of the displacement direction is governed by chance and does not necessarily occur. Therefore,
There is no problem if the displacement direction of the master lens 3 is the same as the focusing direction, but if it is the opposite direction, the displacement direction must be reversed at that time point and directed toward the focusing direction. That is, when the master lens 3 is moved in a direction opposite to the focusing direction by a driving mechanism such as a motor, the image is further blurred from the current state and then moves toward the focusing direction, and the responsiveness of the autofocus function is reduced. There is a problem of deterioration.
本考案の目的は、以上のような問題点を解決して、オー
トフォーカス機能の応答性の良好な撮像装置を提供する
ことである。An object of the present invention is to solve the above problems and provide an image pickup apparatus having a good responsiveness of the autofocus function.
問題点を解決するための手段 本考案は、レンズ11と、 レンズ11による被写体の光学像が結像され、電気的な
映像信号に変換する撮像素子12と、 レンズ11と撮像素子12とを相対的に光軸方向に変位
させるモータ25と、 撮像素子12を光軸方向に往復微小変位させる圧電素子
16と、 撮像素子12の出力から高周波数帯域のみを取出すフィ
ルタ20と、 フィルタ20からの出力のピーク値c,dを検出するピ
ーク値検出器21と、 ピーク値検出器21の出力に応答し、撮像素子12の前
記往復微小変位による2つの各位置におけるピーク値
c,dの差が予め定める値K以下であるとき、モータ2
5の駆動を停止し、ピーク値c,dの差が前記予め定め
る値Kを超えるとき、レンズ11の焦点が撮像素子12
に合う光軸方向の変位方向を決めて、モータ25を駆動
して焦点を合わせる制御手段22,24と、 撮像素子12の画面走査の帰線期間を検出するととも
に、その期間中に圧電素子16を駆動する電圧を発生す
る手段とを含み、 前記圧電素子16の微小変位動作は、撮像素子12の画
面走査の帰線期間中に行なうことを特徴とする撮像装置
である。MEANS TO SOLVE THE PROBLEMS The present invention relates to a lens 11, an image pickup element 12 on which an optical image of a subject formed by the lens 11 is formed, and which is converted into an electrical video signal, and the lens 11 and the image pickup element 12 are relatively arranged. A motor 25 that displaces the image sensor 12 in the optical axis direction, a piezoelectric element 16 that reciprocally displaces the image sensor 12 in the optical axis direction, a filter 20 that extracts only a high frequency band from the output of the image sensor 12, and an output from the filter 20. In response to the output of the peak value detector 21 and the peak value detector 21 for detecting the peak values c and d, the difference between the peak values c and d at each of the two positions due to the reciprocal small displacement of the image pickup device 12 is determined in advance. When the value is less than the specified value K, the motor 2
5 is stopped, and when the difference between the peak values c and d exceeds the predetermined value K, the focus of the lens 11 is the image sensor 12
The control means 22 and 24 for deciding the displacement direction of the optical axis direction which matches with, and driving the motor 25 to focus, and the blanking period of the screen scanning of the image sensor 12 are detected, and the piezoelectric element 16 is detected during that period. And a means for generating a voltage for driving the piezoelectric element 16, and the minute displacement operation of the piezoelectric element 16 is performed during a blanking period of screen scanning of the image sensor 12.
作用 本考案に従えば、モータ25を駆動してレンズ11と撮
像素子12とを相対的に変位させるに先立ち、撮像素子
12を圧電素子16によって光軸方向に往復微小変位さ
せ、これによって2つの各位置における撮像素子12か
ら高周波数帯域のみを取出すフィルタ20を介する出力
のピーク値c,dをピーク値検出器21によって検出
し、これらの2つの各位置におけるピーク値c,dの差
が、予め定める値Kであるときには、焦点が合っている
ものとしてモータ25の駆動を停止し、前記差が前記予
め定める値Kを超えるときには、前記各位置におけるピ
ーク値c,dに基づいて、レンズ11の焦点が撮像素子
12に合う光軸方向の変位方向を決め、次にモータ25
を駆動する。こうしてオートフォーカス機能の応答性を
向上することが可能になる。Operation According to the present invention, before the motor 25 is driven to relatively displace the lens 11 and the image pickup device 12, the image pickup device 12 is reciprocally slightly displaced in the optical axis direction by the piezoelectric element 16, and two A peak value detector 21 detects the peak values c and d of the output through the filter 20 that extracts only the high frequency band from the image sensor 12 at each position, and the difference between the peak values c and d at these two positions is When the value is a predetermined value K, the driving of the motor 25 is stopped assuming that the lens is in focus, and when the difference exceeds the predetermined value K, the lens 11 is determined based on the peak values c and d at the respective positions. Determines the displacement direction in the optical axis direction in which the focal point of the
To drive. In this way, the responsiveness of the autofocus function can be improved.
特に本考案に従えば、圧電素子16の微小変位動作は、
撮像素子12の画面走査の帰線期間中に行ない、これに
よって撮像素子12の変位量が大きくても、画像がボケ
ることは全く発生せず、その間に前記高周波成分の比較
が可能となる。In particular, according to the present invention, the small displacement operation of the piezoelectric element 16 is
This is performed during the blanking period of the screen scanning of the image sensor 12, and even if the displacement amount of the image sensor 12 is large, the image does not blur at all, and the high frequency components can be compared during that time.
実施例 第1図は、本考案の一実施例である撮像装置10の基本
的構成を示す系統図である。撮像装置10はレンズユニ
ット11および、レンズユニット11に対向して配置さ
れ、CCD(電荷結合デバイス)などによって実現され
る撮像素子12などを含む。レンズユニット11は画角
調整を行なうアフォーカルレンズ13および、焦点を合
わせるためのマスタレンズ14を含み、アフォーカルレ
ンズ13、マスタレンズ14および前記撮像素子12
は、この順序に従ってそれぞれの中心が光軸に一致する
ように配置される。Embodiment FIG. 1 is a system diagram showing a basic configuration of an image pickup apparatus 10 which is an embodiment of the present invention. The image pickup apparatus 10 includes a lens unit 11, an image pickup element 12 arranged facing the lens unit 11, and realized by a CCD (charge coupled device) or the like. The lens unit 11 includes an afocal lens 13 for adjusting an angle of view and a master lens 14 for focusing, and the afocal lens 13, the master lens 14 and the image pickup device 12 are provided.
Are arranged so that their centers coincide with the optical axis in this order.
また、撮像素子12のマスタレンズ14の反対側には、
平板状の素子ベース15が設けられており、撮像素子1
2と素子ベース15との間には圧電素子16が挿入さ
れ、複数のねじ17および、ねじ17の回りに巻回され
たばね18によって、撮像素子12および圧電素子16
が素子ベース15に固定されている。なお、複数のばね
18は後述されるように、圧電素子16が膨張して撮像
素子12が変位しても、撮像素子12の面が光軸に対し
て常に垂直になるように、それらのばね力の均一なもの
が選ばれる。Further, on the side opposite to the master lens 14 of the image sensor 12,
An image pickup device 1 is provided with a flat plate-shaped element base 15.
The piezoelectric element 16 is inserted between the element 2 and the element base 15, and the imaging element 12 and the piezoelectric element 16 are provided by the plurality of screws 17 and the spring 18 wound around the screws 17.
Are fixed to the element base 15. As will be described later, the plurality of springs 18 are arranged so that even if the piezoelectric element 16 expands and the imaging element 12 is displaced, the surface of the imaging element 12 is always perpendicular to the optical axis. Those with uniform power are selected.
第2図は、撮像装置10の電気的構造を示すブロック図
である。前記撮像素子12は、増幅器19、高周波数帯
域フィルタ(以下、HPFと略称する)20およびピー
ク値検出器21を介してCPU22に接続されている。
CPU22は、圧電素子駆動回路23を介して前記圧電
素子16に接続される一方、モータ駆動回路24を介し
てモータ25に接続される。モータ25は、マスタレン
ズ3を光軸方向に変位させるように配置されている。FIG. 2 is a block diagram showing the electrical structure of the imaging device 10. The image pickup device 12 is connected to the CPU 22 via an amplifier 19, a high frequency band filter (hereinafter abbreviated as HPF) 20 and a peak value detector 21.
The CPU 22 is connected to the piezoelectric element 16 via a piezoelectric element drive circuit 23, and is connected to a motor 25 via a motor drive circuit 24. The motor 25 is arranged so as to displace the master lens 3 in the optical axis direction.
被写体で反射された光はレンズユニット11を介して撮
像素子12上に結像され、この撮像素子12で光の映像
情報が電気的な映像信号に変換される。前記映像信号は
増幅器19で電圧増幅された後、HPF20に入力され
る。HPF20では、増幅された映像信号の高周波数帯
域のみを取出し、この高周波数成分のピーク値を検出器
21で検波してCPU22に与える。CPU22は前記
情報に応じて、圧電素子駆動回路23またはモータ駆動
回路24を能動化させる。これによって、圧電素子16
は膨張して撮像素子12を押上げ、モータ25はマスタ
レンズ3を変位させる。The light reflected by the subject is imaged on the image pickup element 12 via the lens unit 11, and the image information of the light is converted into an electric image signal by the image pickup element 12. The video signal is voltage-amplified by the amplifier 19 and then input to the HPF 20. The HPF 20 takes out only the high frequency band of the amplified video signal, detects the peak value of this high frequency component by the detector 21, and gives it to the CPU 22. The CPU 22 activates the piezoelectric element drive circuit 23 or the motor drive circuit 24 according to the information. As a result, the piezoelectric element 16
Expands and pushes up the image sensor 12, and the motor 25 displaces the master lens 3.
第3図は、圧電素子16が膨張した状態を示す系統図で
ある。圧電素子16は、前記圧電素子駆動回路23から
電力付勢されることにより、その体積が膨張し、光軸方
向の厚さD1(第1図参照)から厚さD2に変化する
(D1<D2)。これによって圧電素子16にねじ17
およびばね18で一体的に固定されている撮像素子12
は、ばね18のばね力に抗してマスタレンズ14に向け
て微小変位する。この状態で前記電力付勢を消勢すれ
ば、圧電素子12は元の体積に縮小し、撮像素子12
は、ばね18のばね付勢によって元の位置にもどる(第
1図参照)(以下、この元の位置を基準位置と呼ぶ)。
これによって撮像素子12は任意に一定範囲内を微小変
位させることが可能となる。FIG. 3 is a system diagram showing a state where the piezoelectric element 16 has expanded. The piezoelectric element 16 expands in volume by being energized by the piezoelectric element drive circuit 23, and changes from the thickness D1 in the optical axis direction (see FIG. 1) to the thickness D2 (D1 <D2. ). This allows the piezoelectric element 16 to be screwed 17
And image pickup element 12 integrally fixed by a spring 18
Is slightly displaced toward the master lens 14 against the spring force of the spring 18. If the power supply is deenergized in this state, the piezoelectric element 12 is reduced to its original volume, and the image pickup element 12
Is returned to its original position by the spring bias of the spring 18 (see FIG. 1) (hereinafter, this original position is referred to as a reference position).
This allows the image sensor 12 to be arbitrarily displaced within a fixed range.
またマスタレンズ14は、モータ25(第3図には図示
せず)によって光軸と平行に撮像素子12に向う方向お
よび、その逆方向に任意に変位させることができる。こ
れらの撮像素子12およびマスタレンズ14を、それぞ
れ任意に変位させることによって、焦点を合わせること
が可能となる。Further, the master lens 14 can be arbitrarily displaced by a motor 25 (not shown in FIG. 3) in a direction parallel to the optical axis toward the image sensor 12 and in the opposite direction. Focusing can be achieved by arbitrarily displacing the image pickup device 12 and the master lens 14.
第4図は、本実施例に従うオートフォーカス方式のフロ
ーチャートであり、第5図、第6図、第7図はマスタレ
ンズ14および撮像素子12の合焦、前ピン、後ピンの
状態をそれぞれ模式的に表わした図である。以下、この
フローチャートに沿って、本実施例のオートフォーカス
方式について説明する。FIG. 4 is a flow chart of the autofocus system according to this embodiment, and FIGS. 5, 6, and 7 are schematic views showing the states of focus, front focus, and rear focus of the master lens 14 and the image sensor 12, respectively. FIG. The autofocus method of this embodiment will be described below with reference to this flowchart.
ステップn1においては、撮像素子12からの映像信号を
増幅器19およびHPF20を介して、増幅された映像
信号の高周波成分を取り出す。この高周波成分のピーク
値cをピーク値検出器21で検出して、CPU22に与
え記憶する。なお、ステップn1では、撮像素子12は基
準位置にあるものとする。In step n1, the video signal from the image sensor 12 is extracted through the amplifier 19 and the HPF 20 to obtain the high frequency component of the amplified video signal. The peak value c of this high-frequency component is detected by the peak value detector 21 and given to the CPU 22 for storage. In step n1, the image sensor 12 is assumed to be at the reference position.
ステップn2においては、圧電素子16を駆動させて撮像
素子12を、マスタレンズ14に向けて予め定められた
微小距離だけ変位させ、ステップn3において、再び、高
周波成分のピーク値dを検出して、CPU22で一時記
憶した後に、ステップn4で、撮像素子12を基準位置に
もどす。なお、前記微小距離とは、映像上、ボケが視認
できない程度に選ばれる。また第5図〜第7図の各図
(1)は、ステップn1の状態であり、各図(2)はステップn3
の状態である。In step n2, the piezoelectric element 16 is driven to displace the image pickup element 12 toward the master lens 14 by a predetermined minute distance, and in step n3, the peak value d of the high frequency component is detected again, After being temporarily stored by the CPU 22, the image sensor 12 is returned to the reference position in step n4. It should be noted that the minute distance is selected so that the blur cannot be visually recognized in the image. Moreover, each figure of FIG. 5 to FIG.
(1) shows the state of step n1, and each figure (2) shows the state of step n3.
Is the state of.
ステップn5においては、前記ピーク値c,dを比較して次
式、 |c−d|≦k……(2) を満たしているかどうかを判断する。すなわち、ピーク
値cとピーク値dとの差が一定値k以下かどうかを判断
し、その差が一定値Kより小さければステップn6に進
む。In step n5, the peak values c and d are compared with each other to determine whether or not the following expression | c−d | ≦ k (2) is satisfied. That is, it is determined whether the difference between the peak value c and the peak value d is less than or equal to the constant value k, and if the difference is smaller than the constant value K, the process proceeds to step n6.
ステップn6においては、撮像素子12の微小変位量に対
するピーク値の変化量が、一定値kより小さいので、合
焦されたと判断する(第5図参照)。In step n6, the amount of change in the peak value with respect to the small amount of displacement of the image sensor 12 is smaller than the constant value k, so it is determined that the image is in focus (see FIG. 5).
ステップn7では、ステップn1およびステップn3において
記憶したピーク値c,dを消去してステップn1にもどる。
すなわち、被写体が動くか、あるいはビデオカメラ10
を動かせば、焦点が合わなくなるので再びステップn1か
らステップn5までの動作を繰返すようにする。なお被写
体およびビデオカメラ10が動かなければ、ステップn1
からステップn7まで進み、再びステップn1にもどるとい
うループを繰返すのみである。At step n7, the peak values c and d stored at step n1 and step n3 are erased and the process returns to step n1.
That is, the subject moves or the video camera 10
If is moved, the focus is lost, so the operations from step n1 to step n5 are repeated. If the subject and the video camera 10 do not move, step n1
From step n7 to step n1 again.
ステップn5においてピーク値c,dの差が一定値kより大
きければ、焦点が合っていないと判断されるのでステッ
プn8に進み、ステップn8ではピーク値c,dの大小相性関
係を比べて、c<dであればステップn9に進む。If the difference between the peak values c and d is larger than the constant value k in step n5, it is determined that the focus is not achieved, so the process proceeds to step n8, and in step n8, the magnitude correlation between the peak values c and d is compared, and c If <d, proceed to step n9.
ステップn9においては、撮像素子12をマスタレンズ1
4に近づく方向に微小変位させた結果、ピーク値が大き
くなったと判断されたから(第10図前ピン領域A参
照)、この状態は第6図に示すように、合焦位置Fはマ
スタレンズ14と撮像素子12の間にあると判別され
る。以下、この状態を前ピンと呼ぶ。In step n9, the image sensor 12 is set to the master lens 1
As a result of the slight displacement in the direction approaching 4, it was determined that the peak value had increased (see the front pinned area A in FIG. 10), so this state is as shown in FIG. Is determined to be between the image pickup device 12 and the image pickup device 12. Hereinafter, this state is called a front pin.
ステップn10においては、前ピン、すなわち、焦点位置
Fがマスタレンズ14と撮像素子12との間にあると判
別されたので、マスタレンズ14を撮像素子12に近づ
く方向に向けて移動させる。すなわち、合焦位置Fが撮
像素子12上にくるようにマスタレンズ14を変化させ
る。In step n10, since it is determined that the front focus, that is, the focus position F is between the master lens 14 and the image sensor 12, the master lens 14 is moved toward the image sensor 12. That is, the master lens 14 is changed so that the focus position F is on the image sensor 12.
ステップn8において、c>dであればステップn11に進
む。If c> d in step n8, the process proceeds to step n11.
ステップn11においては、撮像素子12をマスタレンズ
14に近づく方向に微小変位させた結果、ピーク値が小
さくなったと判断されたから(第10図後ピン領域B参
照)、この状態は第7図に示すように、合焦位置Fは撮
像素子12のマスタレンズ14と反対側にあると判別さ
れる。以下、この状態を後ピンと呼ぶ。In step n11, it is determined that the peak value has decreased as a result of the slight displacement of the image sensor 12 in the direction approaching the master lens 14 (see pin area B after FIG. 10), and this state is shown in FIG. Thus, the focus position F is determined to be on the opposite side of the image sensor 12 from the master lens 14. Hereinafter, this state is called a rear pin.
ステップn12においては、後ピンであると判別されたの
で、マスタレンズ14を撮像素子12から遠ざかる方向
に向けて移動させる。すなわち、焦点位置Fが撮像素子
12上にくるように、マスタレンズ14を変位させる。In step n12, since it is determined to be the rear pin, the master lens 14 is moved in the direction away from the image sensor 12. That is, the master lens 14 is displaced so that the focus position F is on the image sensor 12.
ステップn13においては、ステップn10あるいはステップ
n12でマスタレンズ14を移動させた後に、改めて各画
素の高周波成分のピーク値eを検出し、CPU22に一
時記憶させる。In step n13, step n10 or step
After moving the master lens 14 at n12, the peak value e of the high frequency component of each pixel is detected again and is temporarily stored in the CPU 22.
ステップn14においては、ステップn3で求めたピーク値
dと前ステップで求めたピーク値eとの差が一定値Kよ
り小さいかを調べ、小さければステップn6へ進み、合焦
されたと判別される。ピーク値d,eの差がKより大きけ
ればステップn15に進む。In step n14, it is checked whether or not the difference between the peak value d obtained in step n3 and the peak value e obtained in the previous step is smaller than a constant value K. If smaller, the process proceeds to step n6 and it is determined that focusing is achieved. If the difference between the peak values d and e is larger than K, the process proceeds to step n15.
ステップn15においては、マスタレンズ14を一度移動
させた結果、まだ焦点が十分に合っていないと判断され
たので、マスタレンズ14をステップn13に至るまでに
移動させた方向と同方向にさらに移動させ、その後にス
テップn13にもどる。こうしてピーク値d,eの差が一定値
Kより小さくなるまでこのループの動作が続けられ、一
定値Kより小さくなれば、ステップn6に進み合焦された
と判断する。In step n15, as a result of moving the master lens 14 once, it is determined that the focus is not sufficient yet. Therefore, the master lens 14 is further moved in the same direction as the one moved to step n13. , And then return to step n13. In this way, the operation of this loop is continued until the difference between the peak values d and e becomes smaller than the constant value K, and when it becomes smaller than the constant value K, the process proceeds to step n6 and it is determined that the focus is achieved.
このようにして、マスタレンズ14を移動させる前に撮
像素子12を微小変位させることにより、撮像素子12
上の結像状態が前ピンであるか後ピンであるかを判断し
た後に、マスタレンズ14の移動させるべき方向を決定
することができる。したがって、マスタレンズ14を確
実に合焦する方向に変位させることが可能となる。In this way, by slightly displacing the image sensor 12 before moving the master lens 14, the image sensor 12
The direction in which the master lens 14 should be moved can be determined after determining whether the upper imaging state is the front focus or the rear focus. Therefore, it becomes possible to displace the master lens 14 in the direction in which it is reliably focused.
なお、圧電素子16の膨張率は加える電圧に比例するこ
とから、現状のレンズの絞り値から焦点深度(撮像面で
合焦状態と見なせる範囲)を計算することにより、ボケ
を感知できない量である前記微小変化量を変化させるこ
とが可能である。Since the expansion coefficient of the piezoelectric element 16 is proportional to the applied voltage, the amount of blurring cannot be detected by calculating the depth of focus (the range that can be regarded as the in-focus state on the imaging surface) from the aperture value of the current lens. It is possible to change the minute change amount.
また、圧電素子16による撮像素子12の微小変位動作
(一往復)を画面走査の帰線期間中に行なうようにして
もよい。こうすれば、撮像素子12の変位量が大きくて
も画像がボケることは全く発生せず、その間に高周波成
分の比較が可能となる。Further, the minute displacement operation (one reciprocation) of the image sensor 12 by the piezoelectric element 16 may be performed during the blanking period of the screen scanning. In this way, even if the amount of displacement of the image sensor 12 is large, the image does not blur at all, and it becomes possible to compare the high frequency components during that time.
撮像素子12は、たとえば前述のようにCCDから成
り、シリコン基板上に多数の独立した画素がモザイク状
に形成されたものである。そして、これらの画素に、回
路的に走査パルスを加えて、画素に蓄積された光電荷を
次々に読み出すことにより、画面走査を行なうものであ
る。このようなCCDの構成は、当業者によく知られて
いる。圧電素子16によってCCDである前記撮像素子
12の微小変位動作を行なうには、たとえばその撮像素
子12の画面走査のための走査パルスに反転同期させて
その画面走査の帰線期間中に圧電素子16に前述のステ
ップn2において電圧を与えてその圧電素子16を電力付
勢し、また電圧を与えないようにして電力付勢を消勢す
ることによって、その圧電素子16の微小変位動作を行
なうことができる。The image pickup device 12 is composed of, for example, a CCD as described above, and has a large number of independent pixels formed in a mosaic pattern on a silicon substrate. Screen scanning is performed by applying a scanning pulse to these pixels in a circuit manner and reading out the photocharges accumulated in the pixels one after another. Such CCD configurations are well known to those skilled in the art. In order to perform a minute displacement operation of the image pickup device 12, which is a CCD, by the piezoelectric element 16, for example, the piezoelectric element 16 is inverted and synchronized with a scan pulse for screen scanning of the image pickup device 12 and during the blanking period of the screen scan. In step n2, a voltage is applied to the piezoelectric element 16 to energize the piezoelectric element 16, and the voltage is not applied to deenergize the power to perform a minute displacement operation of the piezoelectric element 16. it can.
効果 以上のように本考案に従えば、駆動手段によって、撮像
手段と光学系との相対距離を変化させた後に、撮像手段
が出力する撮像手段における光学像の結像状態に関する
レベルの信号と、前記変化する前に撮像手段が出力する
前記レベルの信号との比較をすることにより、撮像手段
における結像状態を識別することができる。これによっ
て、その識別された結像状態に対応した動作を速やかに
実行することが可能となる。As described above, according to the present invention, after changing the relative distance between the image pickup means and the optical system by the drive means, a signal of a level relating to the image formation state of the optical image in the image pickup means output by the image pickup means, By comparing with the signal of the level output from the image pickup unit before the change, the image formation state in the image pickup unit can be identified. This makes it possible to quickly execute the operation corresponding to the identified image formation state.
また撮像手段と光学系との相対距離の変化は微小量であ
るために、この動作は撮像装置の結像作用にはほとんど
影響を及ぼさない。Further, since the change in the relative distance between the image pickup means and the optical system is minute, this operation has almost no influence on the image forming action of the image pickup apparatus.
第1図は本考案の一実施例の基本的構成を示す系統図、
第2図は撮像装置10の電気的構造を示すブロック図、
第3図は圧電素子が膨張した状態を示す系統図、第4図
は本実施例に従うオートフォーカス方式を説明するため
のフローチャート、第5図はマスタレンズ14および撮
像素子12の合焦状態を模式的に表わす図、第6図はマ
スタレンズ14および撮像素子12の前ピン状態を示す
図、第7図はマスタレンズ14および撮像素子12の後
ピン状態を示す図、第8図は従来技術の側面図、第9図
は従来技術のオートフォーカス方式を説明するためのフ
ローチャート、第10図はHPFの出力とマスタレンズ
14(3)および撮像素子16(4)との相対距離との
関係を示すグラフである。 10……撮像装置、11……レンズユニット、12……
撮像素子、13……アフォーカルレンズ、14……マス
タレンズ、16……圧電素子FIG. 1 is a system diagram showing the basic configuration of an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a block diagram showing the electrical structure of the image pickup apparatus 10,
FIG. 3 is a system diagram showing the expanded state of the piezoelectric element, FIG. 4 is a flow chart for explaining the autofocus system according to this embodiment, and FIG. 5 is a schematic view of the in-focus state of the master lens 14 and the image sensor 12. 6 is a diagram showing the front pinned state of the master lens 14 and the image sensor 12, FIG. 7 is a diagram showing the rear pinned state of the master lens 14 and the image sensor 12, and FIG. 8 is a diagram showing the prior art. FIG. 9 is a side view, FIG. 9 is a flow chart for explaining the conventional autofocus method, and FIG. 10 shows the relationship between the output of the HPF and the relative distance between the master lens 14 (3) and the image sensor 16 (4). It is a graph. 10 ... Imaging device, 11 ... Lens unit, 12 ...
Image sensor, 13 ... Afocal lens, 14 ... Master lens, 16 ... Piezoelectric element
Claims (1)
映像信号に変換する撮像素子(12)と、 レンズ(11)と撮像素子(12)とを相対的に光軸方向に変位
させるモータ(25)と、 撮像素子(12)を光軸方向に往復微小変位させる圧電素子
(16)と、 撮像素子(12)の出力から高周波数帯域のみを取出すフィ
ルタ(20)と、 フィルタ(20)からの出力のピーク値(c,d)を検出するピ
ーク値検出器(21)と、 ピーク値検出器(21)の出力に応答し、撮像素子(12)の前
記往復微小変位による2つの各位置におけるピーク値
(c,d)の差が予め定める値K以下であるとき、モータ(2
5)の駆動を停止し、ピーク値(c,d)の差が前記予め定め
る値Kを超えるとき、レンズ(11)の焦点が撮像素子(12)
に合う光軸方向の変位方向を決めて、モータ(25)を駆動
して焦点を合わせる制御手段(22,24)と、 撮像素子(12)の画面走査の帰線期間を検出するととも
に、その期間中に圧電素子(16)を駆動する電圧を発生す
る手段とを含み、 前記圧電素子(16)の微小変位動作は、撮像素子(12)の画
面走査の帰線期間中に行なうことを特徴とする撮像装
置。1. A lens (11), an image pickup device (12) for forming an optical image of a subject by the lens (11) and converting it into an electric image signal, a lens (11) and an image pickup device (12). A motor (25) that relatively displaces the and (a) in the direction of the optical axis, and a piezoelectric element that reciprocally displaces the image sensor (12) in the direction of the optical axis.
(16), a filter (20) that extracts only the high frequency band from the output of the image sensor (12), and a peak value detector (21) that detects the peak value (c, d) of the output from the filter (20) In response to the output of the peak value detector (21), the peak value at each of the two positions due to the reciprocal small displacement of the image sensor (12)
When the difference between (c, d) is less than a predetermined value K, the motor (2
When the driving of 5) is stopped and the difference between the peak values (c, d) exceeds the predetermined value K, the focus of the lens (11) is the image sensor (12).
The control means (22, 24) that drives the motor (25) to focus by deciding the displacement direction of the optical axis direction that matches the optical axis direction and the blanking period of the screen scanning of the image sensor (12), and And a means for generating a voltage for driving the piezoelectric element (16) during the period, the micro-displacement operation of the piezoelectric element (16) is performed during the blanking period of the screen scanning of the image sensor (12). Image pickup device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1986097385U JPH0617369Y2 (en) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | Imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1986097385U JPH0617369Y2 (en) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | Imaging device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS633670U JPS633670U (en) | 1988-01-11 |
JPH0617369Y2 true JPH0617369Y2 (en) | 1994-05-02 |
Family
ID=30964254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1986097385U Expired - Lifetime JPH0617369Y2 (en) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | Imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0617369Y2 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6042723A (en) * | 1983-08-17 | 1985-03-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Automatic focus adjusting device |
DE3469498D1 (en) * | 1984-06-27 | 1988-04-07 | Meyer & Burger Ag Maschf | Cutting machine with measuring device and utilization of this measuring device |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP1986097385U patent/JPH0617369Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS633670U (en) | 1988-01-11 |
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