JPH0636569B2 - 撮像装置 - Google Patents

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の光学系などに利用できる撮像装
置に関するものである。

従来の技術 従来、この種の撮像装置は第４図または第５図のように
構成されている。第４図において、合焦レンズ群１とズ
ームレンズ群２およびマスターレンズ群３などから構成
される撮像レンズ系４を通過した光は、光路長変動用レ
ンズ５と光学的ローパスフィルタとしての光学フィルタ
６とを介して固体撮像素子７で結像するよう構成されて
いる。前記の光路長変動用レンズ５は薄い円環状の金属
板８を介して保持されており、この金属板８の両面に貼
り合わせられた円環状の圧電素子９ａ，９ｂが発振器10
の信号で駆動されると、光路長変動用レンズ５が撮影レ
ンズ系４の光軸（Ａ）の方向に微少量だけ振動して固体
撮像素子７へ向かう光の光路長が微少量だけ変化を繰り
返す。なお、上記の微動装置の構成は本出願人の出願に
係る特開昭60-179710号公報に詳しい。

固体撮像装置７に得られた出力信号をアンプ11で増幅
し、周波数検出器12で前記圧電素子９ａ，９ｂの振動周
波数の成分を含む高周波信号を検出する。この周波数検
出器12で検出された信号の位相と前記発振器10の出力信
号の位相とを位相比較器13で比較して、制御部14が焦点
のずれ方向を検出し、固体撮像素子７の出力電圧がピー
ク値になるようモータ15で前記合焦レンズ群１を光軸
（Ａ）の方向に移動させて焦点を合わせている。

なお、固体撮像素子７の出力信号に基づいて合焦レンズ
１を駆動する制御系の動作原理については、本出願人の
出願に係る特開昭60-42723号公報に詳しい。

第４図に示した装置では固体撮像素子７が固定されてい
て光路長変動用レンズ５が振動していたが、この他に、
第５図に示すように圧電素子９ａ，９ｂが両面に貼り付
けられた金属板８で固体撮像素子７を保持して構成した
ものがある。第５図では第４図と同様の作用を成すもの
には同一符号が付されている。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成において撮像装置の小型化と軽量
化を図るためには、固体撮像素子７が固定側に配設され
ている第４図の場合も、固定撮像素子７が振動する可動
側に配設されている第５図の場合においても、光学フィ
ルタ６と固体撮像素子７との間隔Ｂを短くし、合焦点の
近い固体撮像素子７の近傍位置、すなわち光束が絞り込
まれた位置で光学フィルタ６が光に作用するようにし
て、光学フィルタ６の小系化と軽量化を行うことが有効
である。被写体側から見たときの光フィルタ６の平面形
状は従来では第６図に示すように四角形であるため、こ
のような光学フィルタ６を上記のように固体撮像素子７
に近づけた場合には光学フィルタ６の平面形状の四角形
を第４図と第５図のように光フィルタ６と固体撮像素子
７とが間隔Ｂで配設されているものよりも小系化できる
ものの、光学フィルタ６のより一層の軽量化が要求され
ているのが現状である。

本発明は光学特性を損うことなく光学フィルタのより一
層の小形化と軽量化を図り、撮像装置をより小型、軽量
化することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明の撮像装置は、被写体を撮影する撮影レンズ系
と、前記撮影レンズ系による光学像を電気信号に変換す
る撮像素子と、前記撮像素子の受光窓の長辺に沿う二辺
が直線状であり、前記撮像素子の受光窓の短辺に沿う残
りの二辺が外拡がりの円弧状の平面形状を有した光学フ
ィルタと、前記撮像素子の受光窓の前面の所定位置に常
に一定の位置を保つように前記光学フィルタを保持する
保持手段と、前記撮影レンズ系の光軸方向に前記撮像素
子と前記光学フィルタとを振動させる振動手段と、前記
撮像素子を前記振動手段に固定する固定手段と、前記振
動手段によって生じる前記撮像素子の出力信号の変化を
用いて焦点のずれを検出する合焦手段とを備えたもので
ある。

作用 この構成によると、平面形状が四角形の光学フィルタの
うちの、撮像素子の受光窓に至る光束の光学特性に作用
しない四隅の部分が除去された形状となるため、光学特
性を損うことなく軽量化でき、確実に被写体の焦点の方
向も検知することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明する。なお、撮影レンズ系とその焦点制御のための電
気回路は第５図と同様であるが、ここでその焦点制御動
作を詳しく説明する。

固体撮像素子７の出力信号はアンプ11で増幅され、周波
数検出器12によりその高周波成分が取り出される。ここ
で発振器10は例えば15Hzで発振しており、周波数検出器
12の出力である高周波成分はその15Hzで変調された形の
波形である。この発振周波数の15Hzは、固体撮像素子７
の出力信号より得られた画像が、人間の目に不自然に映
らないような周波数であればこの値に限られるものでは
ない。前記周波数検出器12の出力と発振器10の出力とを
位相比較器13で位相比較することにより、被写体の前方
または後方のいずれに現在焦点が合っているかという情
報を得、それにもとづいて制御部14、モータ15を介して
合焦レンズ群１の移動方向を決定する。そして位相比較
の結果が固体撮像素子７の振動によりプラスマイナスを
出力するレンズ位置で焦点が合ったことを検出する制御
動作を行なっている。

第１図は本発明の一実施例における要部の縦断面図であ
る。第１図において、撮像素子としての固体撮像素子７
は可動側ホルダー16にビス 17a，17bで取り付けられ、
可動側ホルダー16は円環状圧電素子９ａ，９ｂｂが両面
に貼り付けられた円環状金属板８を介してホルダー18に
取り付けられている。19は可動側ホルダー16の先端の外
周部にねじ込ませるリングで、リング19と可動側ホルダ
ー16とで金属板８の内周部を挟持している。20はホルダ
ー18の内周部にねじ込まれるリングで、リング20とホル
ダー18とで前記金属板８の外周部を挟持している。撮影
レンズ系４と固体撮像素子７との間に介装された光学フ
ィルタ21は固体撮像素子７に接着などの手段で密着させ
てあり、圧電素子９ａ，９ｂで可動側ホルダー16を振動
させることによって固体撮像素子７と光学フィルタ21と
が光軸（Ａ）の方向に一体に振動する。

第２図において22は被写体側から光学フィルタ21を通し
て見た固体撮像素子７の受光窓を表わしており、光学フ
ィルタ21の前記受光窓22の長辺(a)(b)に沿う辺(c)(d)は
それぞれ長辺(a)(b)に平行な直線状で、受光窓22の短辺
(e)(f)に沿う残りの二辺(g)(h)は外拡がりの円弧状に形
成されている。

このように第２図に仮想線で示したような平面形状が四
角形の従来の光学フィルタ６に対して、本実施例の光学
フィルタ21は、固体撮像素子７の光学特性に作用しない
隅部(i)〜(l)を除去した平面形状であるため、四角形の
光学フィルタ６に比べてより小形、軽量化でき、しかも
光学特性を損うようなこともない。

上記実施例では、第５図のように固体撮像素子７を振動
させて光路長を変動させて焦点を合わせる場合を例に挙
げて説明したが、光学フィルタ21は第４図のように光路
変動用レンズ５を振動させて焦点を合わせている撮像装
置においても小型、軽量化に同様に有効である。

特に、固体撮像素子７を振動させて光路長を変動させて
焦点を合わせている第１図の場合においては、質量の小
さい光学フィルタ21を使用することによって圧電素子９
ａ，９ｂに加わる負荷を軽減できる。たとえば光軸
（Ａ）を鉛直方向に向ける撮影姿勢をとった場合と水平
線方向に向ける撮影姿勢をとった場合との圧電素子９
ａ，９ｂに加わる負荷変動を小さくすることができ、撮
影姿勢にかかわらず固体撮像素子７の振動幅を安定に保
つことができるなど、特に最近の小形化されたビデオカ
メラにおいては有効である。

さらに、固体撮像素子７と光学フィルタ21の相対的な位
置関係を常に一定に保つことによって、固体撮像素子７
を振動させても光学フィルタ21のフィルタ特性を劣化さ
せることがないため、合焦のための映像信号を確実に得
ることができる。

上記の各実施例では、光学フィルタと撮像素子を撮影レ
ンズ系４の光軸（Ａ）の方向に振動させる振動装置23と
して、金属板８と圧電素子９ａ，９ｂとから構成したも
のを例に挙げて説明したが、振動装置23としては磁性体
の板とこれに向かい合ったコイルとの組み合せで、磁性
体の板とコイルの一方を撮像素子と光学フィルタに結合
した構成や、永久磁石とコイルとの組み合わせて、永久
磁石とコイルの一方を撮像素子と光学フィルタに結合し
た構成のものでも同様に使用できる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、撮像素子と光学フィルタ
の相対的な位置関係を常に一定に保つことによって、撮
像素子を振動させても光学フィルタのフィルタ特性を劣
化させることがないため、合焦のための映像信号を確実
に得ることができる。また、撮像素子の受光窓に至る光
束の光学特性に作用しない四隅の部分が除去された形状
の光学フィルタとなるため、光学フィルタの重畳を提言
させることができる。したがって撮影レンズを真上に向
けた時と真下に向けた時の重力による振動手段の姿勢差
が減少し（すなわち、振動手段によって振動させる物体
が軽いほど姿勢差が減少する。）、撮像素子の姿勢差に
よるピント変化を少なくすることができるとともに、振
動手段の消費電力も少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動焦点調節装置の一実施例の撮像素
子の取り付け部分の縦断面図、第２図は第１図における
撮像素子を被写体側から見たときの拡大平面図、第３図
は第１図の撮像素子と光学フィルタとの分解斜視図、第
４図は光路長変動用レンズを振動させて光路長を変動さ
せる従来の自動焦点調節装置の構成図、第５図は撮像素
子を振動させて光路長を変動させる従来の自動焦点調節
装置の構成図、第６図は第４図と第５図における光学フ
ィルタと撮像素子の取り付け位置を示す斜視図である。 ４……撮影レンズ系、７……固体撮像素子〔撮像素
子〕、21……光学フィルタ、22……受光窓、Ａ……光
軸、ａ，ｂ……長辺、ｃ，ｄ……長辺ａ，ｂに沿う光学
フィルタ21の辺、ｅ，ｆ……短辺、ｇ，ｈ……短辺ｅ，
ｆに沿う光学フィルタ21の辺。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体を撮影する撮影レンズ系と、前記撮
   影レンズ系による光学像を電気信号に変換する撮像素子
   と、前記撮像素子の受光窓の長辺に沿う二辺が直線状で
   あり、前記撮像素子の受光窓の短辺に沿う残りの二辺が
   外拡がりの円弧状の平面形状を有した光学フィルタと、
   前記撮像素子の受光窓の前面の所定位置に常に一定の位
   置を保つように前記光学フィルタを保持する保持手段
   と、前記撮影レンズ系の光軸方向に前記撮像素子と前記
   光学フィルタとを振動させる振動手段と、前記撮像素子
   を前記振動手段に固定する固定手段と、前記振動手段に
   よって生じる前記撮像素子の出力信号の変化を用いて焦
   点のずれを検出する合焦手段とを備えたことを特徴とす
   る撮像装置。