[發明專利]透鏡控制設備、光學設備和透鏡控制方法

有效

• 申請號: 201010001632.1
• 申請日: 2010-01-14
• 公開（公告）號: CN101782675A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 本宮英育
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G02B7/28
• 分類號: G02B7/28;H04N5/232
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所 11277
• 代理人: 劉新宇;陳立航

技術領域

本發明涉及在例如攝像機等的光學設備中進行的透鏡控制處理。?

背景技術

通常是以下情況：包括內對焦(inner?focus)型光學系統的光學設備具有用于在移動變焦用透鏡單元時基于預先存儲在存儲器中的電子凸輪跟蹤數據移動調焦用透鏡單元的功能，以對伴隨變焦的像平面變化進行校正。該功能便于在維持對焦狀態的情況下進行變焦。?

圖8示出傳統的內對焦型鏡頭系統的結構。在該圖中，附圖標記901表示固定前透鏡，附圖標記902表示變焦用的變倍透鏡(變焦透鏡)，附圖標記903表示光圈，附圖標記904表示固定透鏡，并且附圖標記905表示用于進行調焦且具有針對伴隨變焦的像平面變化的校正功能(補償功能)的調焦透鏡。附圖標記906表示攝像面。?

在這種內對焦型鏡頭系統中，即使鏡頭系統具有相同的焦距，不同的被攝體距離也改變用于聚焦在作為聚焦目標的被攝體上的調焦透鏡905的對焦位置。當被攝體距離在各焦距處變化時，連續描繪在攝像面906上形成對焦被攝體圖像的調焦透鏡905的對焦位置，提供了如圖9所示針對各個被攝體距離的多個電子凸輪軌跡。?

在通過移動變焦透鏡902進行變焦期間，移動調焦透鏡905以跟蹤根據被攝體距離從多個電子凸輪軌跡中選擇出的凸輪軌跡，這使得能夠在維持對焦狀態的情況下進行變焦。?

如圖9所示，當使變焦透鏡902從遠攝側向廣角側移動時，多個凸輪軌跡從其間間隔具有一定寬度的狀態起彼此接近(會聚)。因而，容易根據被攝體距離選擇一個凸輪軌跡。然而，當使變焦透鏡902從廣角側向遠攝側移動時，難以從其間間隔窄的多個凸輪軌跡中精確地選擇調焦透鏡要跟蹤的一個凸輪軌跡。?

日本專利2901116公開了使用以下TV-AF方法的光學設備，該TV-AF方法在變焦期間使用AF評價值來確定調焦透鏡要跟蹤的凸輪軌跡。該設備將變焦期間通過使調焦透鏡沿近方向和無限遠方向微小移動所獲得的AF評價值(焦點信號)進行相互比較，來判斷對焦位置所在的方向(在下文，稱為“對焦方向”)。然后，該設備使調焦透鏡微小移動的中心位置沿判斷出的對焦方向移動預定量以重復該微小移動，由此確定變焦期間調焦透鏡要跟蹤的一個凸輪軌跡。?

然而，如圖9所示，隨著變焦透鏡接近遠攝側，凸輪軌跡之間的間隔變寬。因而，對于日本專利2901116所公開的通過在使調焦透鏡微小移動的情況下使用AF評價值來判斷對焦方向的設備來說，難以在限定的變焦時間段內確定調焦透鏡要跟蹤的凸輪軌跡。?

此外，用于獲得針對多個凸輪軌跡的AF評價值的調焦透鏡的大移動量可能大大超過焦深，這引起離焦(defocusing)。?

此外，在TV-AF方法中，獲得AF評價值的周期與垂直同步信號的周期相對應，因而隨著變焦速度變高，確定凸輪軌跡的精度下降。結果，錯誤地確定凸輪軌跡的頻率增加。?

在這些情況下，日本專利2795439公開了在不依賴于拍攝場景或攝影技巧的情況下進行變焦并且即使在高速變焦期間也能夠維持對焦狀態的光學設備。該設備檢測到聚焦目標被攝體的距離(被攝體距離)，并基于檢測到的距離限制用于校正凸輪軌?跡(即，用于獲得AF評價值)的調焦透鏡的可移動范圍。?

然而，日本專利2795439沒有說明在調焦透鏡的限制的可移動范圍內應當如何校正要跟蹤的凸輪軌跡。因此，在實際的攝像環境中，單純限制調焦透鏡的可移動范圍引起以下問題。?

首先，日本專利2795439所公開的設備基于距離檢測結果及其檢測精度限制調焦透鏡的可移動范圍。然后，該設備從可移動范圍內的凸輪軌跡中確定要跟蹤的一個凸輪軌跡。然而，如圖2所示，可移動范圍朝向遠攝側變得更寬。結果，在通過重復調焦透鏡圍繞一個凸輪軌跡沿無限遠方向和近方向的微小移動來確定調焦透鏡要跟蹤的凸輪軌跡的情況下，可能在沒有確定凸輪軌跡的情況下完成變焦。?

如上所述，在TV-AF方法中，獲得AF評價值的周期與垂直同步信號的周期相對應，因而隨著變焦速度增加，獲得AF評價值的次數減少。結果，微小移動的中心位置移動的次數減少。換言之，由于在可移動范圍內以移動的中心位置的少次數移動來確定調焦透鏡要跟蹤的凸輪軌跡，因此可能經常錯誤地確定凸輪軌跡，這降低了凸輪軌跡的確定精度。?

同樣，在例如所謂的低速快門等的長時間曝光期間，即使變焦速度不高，獲得AF評價值的周期也與曝光周期相對應。結果，凸輪軌跡的確定精度降低。?