专利名称：更换式镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有通过电动或手动使摄影光学系统的焦距变化的变焦功能的更换式镜头。
背景技术：
在照相机等摄像装置上能够安装、卸下具有变焦功能的更换式镜头。在该更换式镜头的外周设有手动操作用的变焦环。在该更换式镜头上自由拆装地安装有分体的电动变焦装置。在该分体的电动变焦装置上设有使更换式镜头的变焦环旋转的旋转体和变焦按钮。该电动变焦装置可安装在更换式镜头的外周来进行电动变焦。这种电动变焦装置的技术在例如专利文献I中作了公开。
专利文献I日本特开2007-108373号公报然而，专利文献I具有的问题是，为了进行电动变焦，必须将分体的电动变焦装置安装在更换式镜头上，并且，由于将分体的电动变焦装置安装在照相机等摄像装置的更换式镜头上，因而包含摄像装置的装置整体大型化，使用便利性不良。并且，由于具有与照相机等摄像装置分体的电动变焦装置，因而也存在成本上升的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而作出的，本发明的目的是提供ー种小型且低成本、并且具有可简便地变更手动和电动的操作、且操作性良好的变焦功能的更换式镜头。本发明的主要方面涉及的更换式镜头具有为了进行光学变焦而可朝光轴方向移动的至少第I和第2透镜组，该更换式镜头具有变焦操作部，其用于接收操作并进行使所述第I透镜组朝所述光轴方向移动的所述光学变焦的指示；第I透镜组驱动部，其根据针对所述变焦操作部的所述操作使所述第I透镜组朝光轴方向移动；第I透镜组位置检测部，其检测通过所述第I透镜组驱动部移动的所述第I透镜组的位置；存储部，其存储与所述更换式镜头的预定焦距对应的所述第I透镜组和所述第2透镜组的位置信息；以及控制部，其根据由所述位置检测部检测出的所述第I透镜组的位置和存储在所述存储部内的所述位置信息对所述第2透镜组进行移动控制。根据本发明，可提供ー种小型且低成本、并且具有可简便地变更手动和电动的操作、且操作性良好的变焦功能的更换式镜头。
图I是示出本发明涉及的更换式镜头的一个实施方式的框结构图。图2是示出该更换式镜头的电气系统的框结构图。图3是示出该更换式镜头内的镜头系统的结构图。图4是示出该更换式镜头中的第2和第3变焦组的广角(Wide)至望远(Tele)之间的位置关系的图。
图5是使用脉冲数表示该更换式镜头中的第2变焦组(2G)和第3变焦组(3G)的变焦位置的图。图6是示出该更换式镜头的结构图。图7是示出该更换式镜头中的第2组驱动机械机构的电动-手动变焦切换机构的结构图。图8是示出该更换式镜头中的第3组驱动机构 的结构图。图9是示出该更换式镜头中的线性编码器的电路图。图10是示出该更换式镜头中的线性编码器的滞后误差分量的一例的图。图11是用于说明该更换式镜头中的变焦功能切換操作部件的切換作用的图。图12是示出对该更换式镜头中的变焦功能切換操作部件的电动变焦的变焦切換的作用的图。图13是示出该更换式镜头中的变焦功能切換操作部件的切換用的格雷码式编码器的图。图14是示出在该更换式镜头中的线性编码器的分辨率不足的情况下的对焦(FC)偏差与第2变焦组(2G)的分辨率的关系的图。图15是示出在该更换式镜头中的线性编码器的分辨率充分的情况下的对焦(FC)偏差与第2变焦组(2G)的分辨率的关系的图。图16是示出在根据该更换式镜头中的第2变焦组(2G)的变焦(zoom)位置使判定阈值变化的情况下的对焦(FC)偏差与第2变焦组(2G)的分辨率的关系的图。图17是示出该更换式镜头中的线性编码器的结构图。图18是示出该更换式镜头中的第2变焦组(2G)的第I调整的图。图19是示出该更换式镜头中的第2变焦组(2G)的第2调整的图。图20是示出补充了该更换式镜头中的第2调整的输出值后的数据的图。图21是示出该更换式镜头中的补充后的调整数据的一例的图。图22是该更换式镜头中的变焦起动流程图。图23是该更换式镜头中的变焦模式检测流程图。图24是该更换式镜头中的励磁位置校正流程图。图25是用于说明该更换式镜头中的励磁位置校正的示意图。图26是该更换式镜头中的变焦模式处理流程图。图27是该更换式镜头中的机械手动变焦模式处理流程图。图28是该更换式镜头中的电动变焦处理流程图。图29是该更换式镜头中的超微距处理流程图。图30是该更换式镜头中的第2变焦组(2G)的位置检测流程图。图31是该更换式镜头中的电动变焦位置检测流程图。图32是该更换式镜头中的第3变焦组驱动流程图。图33是该更换式镜头中的第2和第3变焦组驱动流程图。图34是示出该更换式镜头中的第2变焦组的移动速度和第3变焦组的移动速度的关系的图。标号说明
I :更换式镜头；2 :照相机机身；2a :摄像元件；3 :MF环；4 :变焦功能切換操作部件；5 :变焦锁定开关(变焦锁定SW) ；6 :第I变焦组；7 :第2变焦组(2G 第I透镜组)；8 第3变焦组(3G :第2透镜组)；9 :第4变焦组；10 :存储部；11 :镜头控制部；12 :第2变焦组驱动机械机构(第2组驱动机械机构)；14 2G用变焦用致动器；15 :变焦镜头用驱动电路；16 :第2变焦组绝对位置检测部(第2组绝对位置检测部)；17 第3变焦组驱动机构(第3组驱动机构)；18 :3G变焦用致动器；19 :第3变焦组基准位置检测部(第3组基准位置检测部)；20 :对焦镜头驱动机构；21 :对焦镜头用致动器；22 :对焦镜头用驱动电路；23 对焦镜头基准位置检测部(对焦镜头位置检测传感器)；24 :光圈基准位置检测用传感器；25 :光圈用驱动电路；26 :变焦锁定SW检测电路；27 :MF用位置检测电路；28 :照相机机身接ロ(Body-IF) ；29 :电动变焦/手动变焦切换检测机构；30 :电动变焦速度切换检测机构；31 :光圈；32 :光圈致动器；SW5 :变焦锁定；40 :2G用螺钉；41 :连接机构；42 :支撑部件；43 旋转支撑部件；44 :轴；45 :增速齿轮；46 :电动机轴齿轮；14a :电动机轴；50 :3 G用螺钉；51 :连接机构；16r :电阻器；16a :电源侧的端子；16b :接地端子；4a :机械切片；60 :电动变焦速度切换用杆；61 :机械切片；62 :电动变焦速度切换片；70 :格雷码编码器按钮；71 :图案检测用切片。
具体实施例方式以下，參照
本发明的一个实施方式。图I示出更换式镜头的框结构图，图2示出电气系统的框结构图。该更换式镜头I在照相机机身2上可拆装。在该照相机机身2上设有摄像元件2a。在更换式镜头I的外装上设有手动对焦(MF)环3、环状的变焦功能切換操作部件4以及变焦锁定开关(变焦锁定SW) 5。变焦功能切換操作部件4可在与光轴P相同的方向(箭头A方向)移动，并可在更换式镜头I的圆周方向(箭头B方向)旋转。在该更换式镜头I的内部设有第I变焦组6、第2变焦组(2G :第I透镜组)7、第3变焦组(3G :第2透镜组)8以及第4变焦组9。图3示出更换式镜头I内的镜头系统的结构图。这些第I至第4变焦组6 9中的第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G) 8在进行变焦动作时被驱动。另外，第4变焦组9是对焦透镜组(以下称为对焦透镜组9)。图4示出第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G) 8的与广角(Wide)至望远(Tele)之间的变焦位置(焦距)对应的位置关系。该图的横轴表示变焦(Zoom)位置(焦距)，纵轴表示变焦组的位置。图5使用从预定的基准位置起的驱动脉冲数来表示图4中的第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G) 8的各变焦位置。该第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G) 8的各变焦位置对应于从镜头控制部11发出的驱动脉冲数。在以将第2变焦组(2G)7和第3变焦组(3G) 8的位置关系保持为图4、图5所示的位置关系的方式驱动该第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G) 8的情况下，维持对焦状态，处于在预定的变焦位置进行了光学变焦的状态。另外，在图4中，为了简化说明，使第2变焦组(2G) 7的轨迹为直线。有时，根据该更换式镜头I的特性，第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G) 8都为非线性的轨迹。该第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G) 8的位置关系数据被存储在存储部10内。在第2变焦组(2G) 7内设有第2变焦组驱动机械机构(第I透镜组驱动部，以下称为第2组驱动机械机构)12。第2组驱动机械机构12使第2变焦组(2G) 7在光轴P的方向上移动。如图2所示，第2组驱动机械机构12由2G用变焦用致动器14和变焦镜头用驱动电路15构成。2G用变焦用致动器14使用例如步进电动机，通过微步驱动进行精度高的位置控制。该第2变焦组(2G) 7通过由变焦功能切換操作部件4切換的切換操作，切換到3种模式，例如超微距、电动变焦、机械手动变焦这3种模式中的任一方。在第2变焦组(2G) 7内设有第2变焦组绝对位置检测部(第I透镜组位置检测部，以下称为第2组绝对位置检测部)16。该第2组绝对位置检测部16检测第2变焦组(2G) 7的绝对位置。该第2组绝对位置检测部16使用例如线性编码器16。在第3变焦组(3G) 8内设有第3变焦组驱动机构(以下称为第3组驱动机构)17。该第3组驱动机构17使第3变焦组(3G)8在光轴P的方向上移动。该第3组驱动部17使第3变焦组(3G) 8进行跟踪动作到与第2变焦组(2G) 7的移动位置对应的位置。如图2所示，第3组驱动机构17由例如3G变焦用致动器18和变焦镜头用驱动电路15构成。3G变焦用致动器18使用例如步进电动机，通过微步驱动进行精度高的位置控制。另外，变焦镜 头用驱动电路15构成为包括第2变焦组(2G) 7的驱动电路和第3变焦组(3G)8的驱动电 路双方。在第3变焦组(3G) 8内设有第3变焦组基准位置检测部(以下称为第3组基准位置检测部)19。该第3组基准位置检测部19检测第3变焦组(3G) 8的基准位置。该第3组基准位置检测部19使用例如光斩波器(PI)。在对焦透镜组9内设有对焦镜头驱动机构20。该对焦镜头驱动机构20使对焦透镜组9在光轴P的方向上移动。如图2所示，该对焦镜头驱动机构20由对焦镜头用致动器21和对焦镜头用驱动电路22构成。对焦镜头用驱动电路22驱动对焦镜头用致动器21。该对焦镜头用致动器21使对焦透镜组9在光轴P的方向上移动。在该对焦透镜组9内设有对焦镜头基准位置检测部(对焦镜头位置检测传感器)23。该对焦镜头基准位置检测部23检测对焦透镜组9的基准位置。如图2所示，变焦镜头用驱动电路15、线性编码器16、第3组基准位置检测部19、对焦镜头用驱动电路22以及对焦镜头位置检测传感器23与镜头控制部11连接。该镜头控制部11上连接有光圈基准位置检测用传感器24、光圈用驱动电路25、变焦锁定SW检测电路26、MF用位置检测电路27、照相机机身接ロ(Body-IF) 28、电动变焦/手动变焦切换检测机构29、以及电动变焦速度切换检测机构30。光圈31设在第2变焦组(2G)7和第3变焦组(3G)8之间的光轴P上。该光圈31由作为光圈驱动机构的光圈致动器32驱动。该光圈致动器32由光圈用驱动电路25驱动。该光圈致动器32使用例如步进电动机，通过微步驱动进行高精度的控制。光圈基准位置检测用传感器24检测光圈31的基准位置。在该光圈基准位置检测用传感器24中，使用例如光斩波器(PI)用于基准位置的检测。通过检测光圈31的基准位置，可进行光圈31的光圈位置的相对位置管理。变焦功能切換操作部件4进行超微距、电动变焦、机械手动变焦之间的切換，而且以电气方式进行与这些切换联动的切換位置的检测。该变焦功能切換操作部件4的切换动作通过使变焦切換操作部移动到图I所示的箭头A方向的被摄体侧和照相机机身2侧来进行。
该变焦功能切换操作部件4在机械手动变焦状态时，能在更换式镜头I的圆周方向(箭头B方向)上自由旋转，作为变焦操作部执行功能。当在机械手动变焦状态下变焦功能切換操作部件4在箭头B方向旋转吋，第2变焦组7根据该变焦功能切換操作部件4的旋转移动量，不经由电气控制而在光轴P的方向上移动。此时，线性编码器16检测第2变焦组(2G) 7的绝对位置。镜头控制部11參照存储在存储部10内的第2变焦组(2G)7和第3变焦组(3G) 8的位置关系数据，将第3变焦组(3G) 8跟踪控制到与第2变焦组(2G) 7的移动位置对应的位置。在电动变焦状态时，变焦功能切换操作部件4只能在作为机械机构的更换式镜头I的圆周方向(箭头B方向)的旋转范围内旋转。通过使该变焦功能切換操作部件4在更换式镜头I的圆周方向(箭头B方向)旋转，利用后述的方法进行用户想要驱动的电动变焦速度的检测。并且，在电动变焦状态时，可通过电动变焦速度切换检测机构30切换多个 变焦速度。在超微距状态时，变焦功能切换操作部件4成为不在更换式镜头I的圆周方向(箭头B方向)旋转的机构。另外，镜头控制部11在超微距状态时，将第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G)8电气地驱动控制到预定位置。该第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G) 8的预定位置的数据被预先存储在存储部10内。此时，对焦透镜组9也可以被驱动到预定位置。变焦锁定SW5是例如具有按钮的机械锁定机构。该变焦锁定SW5执行这样的功能在通过变焦功能切換操作部件4的切换动作切換到超微距、电动变焦以及机械手动变焦中的任一模式时，在按下了该变焦锁定SW5的按钮的状态下，许可进行超微距和电动变焦之间的模式切換。因此，执行这样的功能在未按下变焦锁定SW5的按钮的情况下，不能进行超微距和电动变焦之间的模式切換。另外，在本更换式镜头I中，通过变焦功能切换操作部件4进行模式的转移，然而也可以通过变焦锁定SW5进行超微距、电动变焦以及机械手动变焦的切換。本更换式镜头I通过线性编码器16检测第2变焦组(2G) 7的绝对位置，通过第3组基准位置检测部19检测第3变焦组(3G)8的基准位置，根据该基准位置和基于驱动第3变焦组(3G)8的3G用致动器18的步进数的相对位置检测取得第3变焦组(3G)8的绝对位置。这里，绝对位置检测是不断地把握第2变焦组(2G) 7的绝对位置，相对位置检测是把握相对于基准位置的位置。第2组驱动机械机构12的2G用变焦用致动器14和第3组驱动机构17的3G变焦用致动器18使用步进电动机的情况下，能够根据该步进电动机的驱动步进数进行位置管理。由此，只要设置第3组基准位置检测部19内的检测基准位置的元件(例如PI)，就能够进行相对位置的管理。在机械结构和空间上，由于相对位置的检测更节省空间，因而成本低廉。存在这样的情况本更换式镜头I根据由变焦功能切换操作部件4进行的向超微距、电动变焦以及机械手动变焦中的任一模式的切換，即由变焦功能切換操作部件4的朝箭头A方向的操作引起的移动，将第2变焦组(2G)7和第3变焦组(3G) 8双方或一方驱动到适当的位置。例如，在通过机械手动变焦进行了动作的情况下，第2组驱动机械机构12的步进电动机的励磁位置发生偏差。由于机械手动变焦借助由用户等的操作引起的外力进行驱动，因而步进电动机的驱动脉冲计数数也发生偏差。然而，在相对位置检测的情况下，为了校正发生偏差的位置，有必要在每次变焦功能切换时都通过初始驱动检测初始位置。由变焦功能切換操作部件4进行的毎次向超微距、电动变焦以及机械手动变焦中的任一模式的切換的初始驱动产生初始驱动时间的等待，对用户来说引起操作性的退化。因此，通过使一方为绝对位置检测，避免初始驱动。并且，当都通过绝对位置检测了第2组驱动机械机构12和第3组驱动机构17时，也需要空间，成本增高，通过使一方为绝对位置检测，能够实现空间的缩小和低成本。本更换式镜头I通过线性编码器16检测第2变焦组(2G)7的绝对位置。另一方面，通过第3组基准位置检测部19检测第3变焦组(3G)8的基准位置，根据该基准位置和基于驱动第3变焦组(3G)8的3G用致动器18的步进数的相对位置检测取得第3变焦组(3G)8的绝对位置。这样，通过将高价格且尺寸大的线性编码器仅用于ー个组，同时实现了良好操作性、低成本、空间缩小。
然后，说明变焦组机构的结构。图6是示出本更换式镜头I的结构图。在本更换式镜头I内，如上所述，设有第I变焦组6、第2变焦组(2G)7、第3变焦组(3G)8以及第4变焦组9。第2组驱动机械机构12使第2变焦组(2G)7在光轴P的方向上移动。第3组驱动机构17使第3变焦组(3G)8在光轴P的方向移动。第2组驱动机械机构12具有例如步进电动机等2G用变焦用致动器14。在该2G用变焦用致动器14内设有2G用螺钉40。在该2G用螺钉40上，经由由螺母等构成的连接机构41设有第2变焦组(2G)7。该第2组驱动机械机构12具有电动手动变焦切換机构。图7是示出第2组驱动机械机构12的电动-手动变焦切换机构的结构图。作为第2组驱动机械机构12中的手动机构，具有设在变焦功能切换操作部件4上的支撑部件42 ;设在该支撑部件42上的旋转支撑部件43 ;经由轴44旋转自如地设在该旋转支撑部件43上的增速齿轮45 ；以及与该增速齿轮45啮合的电动机轴齿轮46。在该手动机构中，当变焦功能切换操作部件4被切换到机械手动变焦的位置时，如图7所示，增速齿轮45以离合方式与电动机轴齿轮46连接。当在该状态下变焦功能切换操作部件4通过用户的操作在更换式镜头I的圆周方向(箭头B方向)旋转时，该变焦功能切換操作部件4克服2G用变焦用致动器14的制动扭矩，使电动机轴齿轮46旋转。由此，第2变焦组(2G)7在光轴P的方向移动。另ー方面，作为电动机构，具有例如步进电动机等2G用变焦用致动器14 ;该2G用变焦用致动器14的电动机轴14a ;以及设在该电动机轴14a上的2G用螺钉40。当变焦功能切换操作部件4被切换到电动变焦的位置时，如图7的虚线所示，作为手动机构的支撑部件42、旋转支撑部件43、增速齿轮45退避，该增速齿轮45与电动机轴齿轮46分离，其连接被解除。在切换到该电动变焦的状态下，当从镜头控制部11向第2组驱动机械机构12发出了电动变焦的指令时，通过2G用变焦用致动器14的驱动使2G用螺钉40旋转，通过该2G用螺钉40的旋转使第2变焦组(2G) 7在光轴P的方向移动。线性编码器16检测第2变焦组(2G) 7的绝对位置。不管超微距、电动变焦以及机械手动变焦中的任ー模式，镜头控制部11总是取入由线性编码器16检测出的第2变焦组(2G)7的绝对位置。图8示出第3组驱动机构17的结构图。第3组驱动机构17具有例如步进电动机等3G变焦用致动器18 ;该3G变焦用致动器18的电动机轴18a ；以及设在该电动机轴18a上的3G用螺钉50。在该3G用螺钉50上，经由由螺母等构成的连接机构51设有第3变焦组(3G)8。第3组驱动机构17检测第3组基准位置检测部19的例如PI等基准位置检测元件检测出的基准位置，检测第3变焦组(3G)8相对于基准位置的相对位置。第3组驱动机构17在手动变焦时，也通过例如步进电动机等3G变焦用致动器18进行相对驱动。第3组驱动机构17不会通过来自外部的操作来驱动第3变焦组(3G) 8。
如上述图4所示，第3组驱动机构17根据存储在存储部10内的第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G) 8的位置关系数据驱动第3变焦组(3G) 8，即跟踪第2变焦组(2G) 7的位置而驱动第3变焦组(3G)8。第3组驱动机构17在电动变焦时，以与当使变焦功能切换操作部件4在更换式镜头I的圆周方向(箭头B方向)上旋转时的速度(速度指示)对应的移动速度驱动第3变焦组(3G)8。镜头控制部11通过电源投入时的初始驱动识别由第3组驱动机构17进行驱动的第3变焦组(3G)8的基准位置，通过例如步进电动机等3G变焦用致动器18的驱动识别第2变焦组(2G)7相对于第3变焦组(3G)8的相对位置。然后，參照图9所示的线性编码器的电路图说明线性编码器16。线性编码器16是例如滑动式电阻等电气部件。该线性编码器16具有电阻器16r ;以及作为该电阻器16r的一端的电源侧端子16a、作为电阻器16r的另一端的接地(GND)端子16b、和输出端子16c这3个端子。输出端子16c在与电阻器16r电气接触的同时机械滑动，与外部机械机构一起被驱动。当输出端子16c的滑动位置变化时，进行了电阻分割后的输出端子16c的输出电压也变化。该输出端子16c的输出电压通过例如AD转换器被转换为数字数据。线性编码器16具有随后的误差，即滞后误差分量、线性误差分量、量化误差分量、以及传感器信号误差分量。图10示出滞后误差分量的一例。该滞后误差分量表示在使输出端子16c在电阻器16r的广角(与Wide相当的B点)侧和望远(与Tele相当的A点)之间滑动往复时的输出端子16c的输出电压的变化。可知，线性编码器16的输出电压在电阻器16r的去路和回路中是不同的。然后，參照图11说明与图2所示的电动变焦/手动变焦切换检测机构29的具体结构相关联的变焦功能切換操作部件4。该变焦功能切换操作部件4在与光轴P相同的方向即箭头A方向移动，进行超微距、电动变焦、机械手动变焦(手动变焦)的各动作模式的切换操作。具体地说，在变焦功能切換操作部件4中设有机械切片4a，通过该切片4a的移动来切換与超微距、电动变焦和机械手动变焦的各电气图案50、51、52中任一方的图案的电气接触，从而能够切换到超微距、电动变焦和机械手动变焦中的任ー模式。镜头控制部11通过读取各电气图案50、51、52的状态，检测朝哪ー模式进行了操作，设定更换式镜头I的动作模式。图12是示出图2所示的电动变焦速度切换检测机构30的更具体的结构的图。并且，在变焦功能切換操作部件4处于电动变焦的位置的情况下，如图12所示，该变焦功能切換操作部件4能够在更换式镜头I的圆周方向(箭头B方向)旋转移动。变焦功能切換操作部件4具有电动变焦速度切换用杆60，在该电动变焦速度切换用杆60上设有机械切片61，通过该切片61的移动而切換在电动变焦速度切换片62上的位置。该电动变焦速度切换片62具有广角(Wide)侧变焦用的3速、望远(Tele)侧变焦用的3速、中性区(N)的各电气图案。镜头控制部11检测设在电动变焦速度切换片62上的各电气图案的状态，读取在广角(Wide)侧变焦的3个速度、中性区(N)、在望远(Tele)侧变焦的3个速度的切換信号。由变焦功能切換操作部件4进行的超微距、电动变焦、机械手动变焦和各模式的 切換，更具体地说，使用例如图13所示的格雷码式编码器。根据变焦功能切換操作部件4的移动，图案检测用切片71在格雷码编码器图案70上沿箭头C方向移动。另ー方面，镜头控制部11具有输入端子ZMENCl 3和输出端子ZMC0M。端子ZMENCl 3通过内部设定与电源上拉连接。切片71与端子ZMCOM连接，格雷码编码器图案70的各电气图案与端子ZMENCl 3连接。在图案检测用切片71与格雷码编码器图案70的电气图案接触的位置的情况下，输入端子ZMENCl 3与端子ZMCOM导通，成为低电平。并且，在图案检测用切片71与格雷码编码器图案70的电气图案不接触的位置的情况下，输入端子ZMENCl 3与端子ZMCOM不导通，成为上拉设定，因而成为高电平。这样，镜头控制部11通过检测与切片71在格雷码编码器图案70上的位置对应的输入端子ZMENCl 3的状态，能够检测变焦功能切換操作部件4的位置。另外，关于电动变焦速度切换检测机构30，也能够采用相同结构。不过，检测第2变焦组(2G)7的绝对位置的线性编码器16的分辨率误差与对焦(FC)偏差有关系，当线性编码器16的分辨率粗、检测分辨率低时，存在由于变焦动作而产生像模糊的问题。图14示出在线性编码器16的分辨率不足的情况下的对焦(FC)偏差与相当于线性编码器16上的位置的线性编码器16的输出的关系，还示出其分辨率。线性编码器16能够每间隔tl就检测第2变焦组(2G)7的绝对位置。镜头控制部11每当检测由线性编码器16输出的第2变焦组(2G) 7的绝对位置的变化量tl时都使第3变焦组(3G) 8在光轴P的方向移动。即，在第2变焦组(2G) 7的位置检测中检测出变化之后，第3变焦组(3G)8根据上述图4所示的相对位置关系移动到与第2变焦组(2G) 7的位置对应的位置。在第2变焦组(2G)7移动的间隔tl的期间中，第3变焦组(3G)8停止。在图14中，E表示在广角(Wide)和望远(Tele)之间的容许误差(容许深度)。在容许深度E更大的广角(Wide)侧的W1，由于由第2变焦组(2G) 7的移动引起的从对焦起的焦点变化量(实线箭头)比容许深度E小，因而不发生对焦(FC)偏差。然而，在容许深度E小的望远(Tele)侧的Tl，由第2变焦组(2G) 7的移动引起的从对焦起的焦点变化量超过容许深度E，发生像模糊。另外，图15示出在线性编码器16的分辨率充分的情况下的对焦(FC)偏差与相当于线性编码器16上的位置的线性编码器16的输出的关系，还示出其检测分辨率。当与第2变焦组(2G) 7的移动对应的线性编码器16的输出的变化量为比间隔tl短的间隔ta、tb、tc (间隔t2)吋，镜头控制部11控制第3变焦组(3G)8的移动。图16示出在根据第2变焦组(2G)7的变焦位置使判定阈值变化的情况下的对焦(FC)偏差与第2变焦组(2G) 7的分辨率的关系。在容许深度大的广角(Wide)侧，每当由线性编码器16检测出的第2变焦组(2G) 7的绝对位置的变化量为间隔tl时都使第3变焦组(3G)8在光轴P的方向移动。在容许深度E小的望远(Tele)侧，每当由线性编码器16检测出的第2变焦组(2G) 7的绝对位置的变化量为间隔t2时都使第3变焦组(3G)8在光轴P的方向移动。另外，间隔tl被设定为比间隔t2长(tl > t2)。图17是示出本更换式镜头I使用的线性编码器16的结构图。线性编码器16具有电源侧的端子16a、接地(GND)端子16b以及输出端子16c。在与线性编码器16的广角(Wide)相当的ー侧和与望远(Tele)相当的一侧之间，关于用于检测第2变焦组(2G) 7的绝对位置的范围，表示出全(Full)行程Sf、与称呼机械广角(Wide)端相当的Smw、与称呼机械望远(Tele)端相当的Smt、机械称呼全(Full)行程Sg、与称呼机械电动广角端相当的Sdw、与称呼机械电动望远端相当的Sdt。然后，说明线性编码器16的控制数据的生成。在线性编码器16的控制数据的生成中，作为第I调整进行机械调整，作为第2调整进行电气调整。作为该线性编码器16的控制数据的生成，为了使第2变焦组(2G)7与第3变焦组(3G) 8的位置误差(相对关系位置)最小化，进行与第2变焦组(2G) 7的线性编码器16的输出值相关的调整。图18示出第2变焦组(2G)7的第I调整涉及的线性编码器16的位置与输出的关系。在该第I调整中，使第2变焦组(2G) 7处于手动变焦状态，调整称呼机械广角(Wide)端Smw和称呼机械望远(Tele)端Smt。即，使线性编码器16的输出端子16c分别对应于称呼机械广角(Wide)端Smw和称呼机械望远(Tele)端Smt，取得与手动变焦时的称呼机械广角(Wide)端Smw和称呼机械望远(Tele)端Smt对应的线性编码器16的输出Qw、Qt,分别作为调整值存储在存储部10内。图19示出第2变焦组(2G)7的第2调整涉及的线性编码器16的位置与输出的关系。在该第2调整中，在电动变焦状态下，进行调整点的去路、回路的调整。即，电气驱动第2变焦组(2G) 7，取得调整值。根据通过上述第I调整所取得的称呼机械广角(Wide)端Smw和称呼机械望远(Tele)端Smt的各调整值Qw、Qt (绝对位置)计算电动变焦时的称呼机械电动广角端Sdw和称呼机械电动望远端Sdt。使第2变焦组(2G) 7的步进电动机等2G用变焦用致动器14相对驱动来取得输出值(第2调整数据)F1、F2、. . . Fn。图20示出补充了第2调整数据FI、F2、. . . Fn后的调整数据在曲线上的点F10、F11、. . . Fm。图21示出补充后的调整数据的一例。补充后的调整数据被存储在存储部10内。另外，作为第2组绝对位置检测部16，也可以使用格雷码式编码器、光斩波器(フォ卜ラプタ)和梳齿的结构的编码器等其它编码器来取代线性编码器。然后，说明按上述构成的更换式镜头的动作。首先，镜头控制部11根据图22所示的变焦起动流程图起动变焦动作。 镜头控制部11在步骤SI中进行变焦模式的检测，在步骤S2中进行变焦模式处理。之后，镜头控制部11在步骤S3等待(Wait)，之后在步骤S4中判定是否是异常状态。在不是异常状态的情况下，镜头控制部11回到步骤SI，在是异常状态的情况下，结束变焦起动。然后，根据图23所示的变焦模式检测流程图说明上述步骤SI的变焦模式检测。镜头控制部11在步骤SlO中，从变焦功能切換操作部件4的格雷码式编码器读入编码值，在步骤Sll中判定变焦模式是否是机械手动变焦模式。在该判定结果为变焦模式是机械手动变焦模式的情况下，镜头控制部11结束变焦模式检測。在变焦模式不是机械手动变焦模式的情况下，镜头控制部11在步骤S12中判定是否是电动变焦模式。在该判定结果为不是电动变焦模式的情况下，镜头控制部11在步骤S13中将变焦模式设定为超微距模式。另ー方面，在是电动变焦模式的情况下，镜头控制部
11在步骤S14中判定上次是否是机械手动变焦模式。在该判定结果为不是机械手动变焦模式的情况下，镜头控制部11结束变焦模式检測。在是机械手动变焦模式的情况下，镜头控制部11在步骤S15中校正励磁位置。然后，根据图24所示的励磁位置校正流程图说明上述步骤S15的励磁位置校正。2G用变焦用致动器14和3G变焦用致动器18使用例如步进电动机。该步进电动机使用2-2相步进电动机。该2-2相步进电动机如图18所示，A相有+A、_A的励磁位置。并且，B相有+B、_B的励磁位置。在2-2相励磁驱动的情况下，当通过(A相、B相)的组合表现励磁时，有(+A、+B)、(-A> -B)、(+A、-B)、(-A> +B)这4个励磁图案,各励磁图案是I个脉冲，4个脉冲为励磁图案的I周。在虚线所示的范围的位置有步进电动机的情况下，通过将励磁图案设定为+A :+B，在R点的位置步进电动机吸附。并且，在实线所示的范围内的位置有步进电动机的情况下，通过将励磁图案设定为-A :+B，在B点的位置步进电动机吸附。在励磁位置校正流程图中，镜头控制部11在步骤S20中进行+A相+B相的励磁，在步骤S21中等待(Wait)。之后，镜头控制部11在步骤S22中，进行-A相+B相的励磁，在步骤S23中等待(Wait)。由此，进行励磁位置的校正。各步骤S21、S23中的等待(Wait)时间是预先设定的。另外，在步进电动机的驱动方向是相反的情况下，也可以将G点作为励磁图案的中心，而不是B点。并且，为了缩短恢复时间，不在全部励磁图案中等待(Wait)。然后，根据图26所示的变焦模式处理流程图说明上述步骤S2的变焦模式处理。镜头控制部11在步骤S30中读取变焦功能切換操作部件4的切換位置，判定是否是机械手动变焦模式。在该判定结果为是机械手动变焦模式的情况下，镜头控制部11在步骤S31中进行机械手动变焦的处理。在不是机械手动变焦模式的情况下，镜头控制部11在步骤S32中判定是否是电动变焦模式。在该判定结果为是电动变焦模式的情况下，镜头控制部11在步骤S33中进行电动变焦处理。在不是电动变焦模式的情况下，镜头控制部11在步骤S34中进行超微距处理。然后，根据图27所示的机械手动变焦模式处理流程图说明上述步骤S31的机械手动变焦模式处理。镜头控制部11在步骤S40中，通过线性编码器16检测第2变焦组(2G) 7的绝对位置。
镜头控制部11在步骤S41中，根据由线性编码器16检测出的第2变焦组(2G) 7的位置依次更新当前位置信息。镜头控制部11在步骤S42中，例如如图16所示根据第2变焦组(2G)7的变焦(ZOOM)位置更新判定阈值。镜头控制部11在步骤S43中求出第2透镜组(2G) 7的当前位置与第2变焦组(2G)7的过去位置(例如图16所示的间隔tl、t2之前的位置)的差异的绝对值，判定该差异的绝对值是否大于预先设定的判定阈值与图10所示的滞后量的相加量。在该判定结果为差异的绝对值大于相加量的情况下，镜头控制部11在步骤S44中读取存储在存储部10内的图4所示的第2变焦组(2G) 7与第3变焦组(3G)8的位置关系，在步骤S45中，跟踪第2变焦组(2G) 7的位置驱动第3变焦组(3G)8。另外，在差异的绝对值小于相加量的情况下，镜头控制部11结束机械手动变焦处理。 然后，根据图28所示的电动变焦处理流程图说明步骤S33的电动变焦处理。镜头控制部11在步骤S50中检测被设定为电动变焦位置的变焦功能切換操作部件4通过在更换式镜头I的圆周方向(箭头B方向)旋转移动而设定的电动变焦速度。镜头控制部11在步骤S51中，通过线性编码器16检测第2变焦组(2G)7的位置。镜头控制部11在步骤S52中，根据由线性编码器16检测出的第2变焦组(2G) 7的位置依次更新当前位置信息。镜头控制部11在步骤S53中使第2变焦组(2G) 7被驱动，并在步骤S54中读取存储在存储部10内的图4所示的第2变焦组(2G)7与第3变焦组(3G)8的位置关系，跟踪第2变焦组(2G) 7的位置驱动第3变焦组(3G)8。然后，根据图29所示的超微距处理流程图说明上述步骤S34的超微距处理。镜头控制部11在步骤S60中将第2变焦组(2G) 7驱动到预先设定的超微距位置，在步骤S61中将第3变焦组(3G)8驱动到预先设定的超微距位置。然后，根据图30所示的第2变焦组(2G)7的位置检测流程图说明上述步骤S40、S51的第2变焦组(2G)7的位置检测。镜头控制部11在步骤S70中，对检测第2变焦组(2G) 7的位置的线性编码器16的输出信号进行AD转换，在步骤S71中对该AD转换的次数进行计数。镜头控制部11重复步骤S70、S71，依次对线性编码器16的输出信号进行AD转换，对该AD转换的次数进行计数，当预定次数的AD转换结束吋，计算所读入的AD转换值的平均值。镜头控制部11在步骤S72中根据线性编码器16的输出值(平均值)參照存储在存储部10内的上述图21所示的补充后的调整数据，计算第2变焦组(2G) 7的脉冲位置。镜头控制部11在步骤S73中求出第2透镜组(2G) 7的当前位置与第2变焦组(2G)7的过去位置(例如图16所示的间隔tl、t2之前的位置)的差异的绝对值，通过将该差异的绝对值除以测定了当前位置的时刻与測定了过去位置的时刻之差也就是说除以时间，计算第2变焦组(2G) 7的速度。然后，根据图31所示的电动变焦速度检测流程图说明上述步骤S50的电动变焦速度检测。镜头控制部11在步骤S80中检测第2变焦组(2G) 7的速度设定状态。如上所述，当变焦功能切換操作部件4是电动变焦状态时，电动变焦速度切换检测机构30可在广角(Wide)方向和望远(Tele)方向的变焦动作中设定多个速度。镜头控制部11对电动变焦速度切换检测机构30的输出信号进行AD转换，在步骤S81中对该AD转换的次数进行计数。镜头控制部11重复步骤S80、S81，依次对电动变焦速度切换检测机构30的输出信号进行AD转换，对该AD转换的次数进行计数。然后，当预定次数的AD转换结束吋，镜头控制部11计算所读入的AD转换值的平均值。镜头控制部11在步骤S82中，根据电动变焦速度切换检测机构30的输出值(平均值)，判断设定为中性区速度、广角(Wide)方向的各自不同的第I至第3速度、望远(Tele)方向的各自不同的第I至第3速度中的哪ー个。然后，根据图32所示的第3变焦组驱动流程图说明上述步骤S45的第3变焦组(3G)8的驱动。 镜头控制部11在步骤S90中，根据第2变焦组(2G) 7的移动速度决定第3变焦组 (3G)8的分布，计算第3变焦组(3G)8的速度。在该情况下，在机械手动变焦驱动中，为了使第2变焦组(2G)7和第3变焦组(3G)8的跟踪性良好，也可以根据第2变焦组(2G)7的当前位置和过去位置以及其间的时间计算第2变焦组(2G)7的速度，伴随第2变焦组(2G)7的移动速度使第3变焦组(3G)8的加减速分布和最高速度变更，提高第2变焦组(2G)7和第3变焦组(3G)8的跟踪性(图34)。镜头控制部11在步骤S91中对第3变焦组(3G) 8进行初始励磁，在步骤S92中，根据在步骤S90所決定的分布进行加速驱动，在步骤S93中，当达到在步骤S90计算出的速度时以一定速度驱动预定量，在步骤S94中，根据在步骤S90所決定的分布进行减速驱动，在步骤S95中进行励磁保持。然后，根据图33所示的第2和第3变焦组驱动流程图说明上述步骤S53、S54的第2变焦组(2G) 7和第3变焦组(3G) 8的驱动。镜头控制部11在步骤SlOO中，根据电动变焦的检测速度决定第2变焦组(2G) 7的速度。镜头控制部11在步骤SlOl中对第2变焦组(2G) 7进行初始励磁，在步骤S102中进行加速驱动，在步骤S103中以一定速度进行驱动，在步骤S104中进行减速驱动，在步骤S105中进行励磁保持。并且，镜头控制部11在步骤S106中，根据在步骤SlOO所決定的第2变焦组(2G) 7的速度的移动速度决定第3变焦组(3G)8的分布。根据以下決定的分布进行控制。镜头控制部11在步骤S107中对第3变焦组(3G) 8进行初始励磁，在步骤S108中进行加速驱动，在步骤S109中以一定速度进行驱动，在步骤SllO中进行减速驱动，在步骤Slll中进行励
磁保持。图34示出电动变焦时的第2变焦组(2G) 7的移动速度和第3变焦组(3G)8的移动速度的关系。通过根据基于电动变焦的检测速度的第2变焦组(2G)7的移动速度(1-3速)，按照图34设定第3变焦组(3G) 8的移动速度(1-3速)，可改善第3变焦组(3G) 8对第2变焦组(2G)7的跟踪性，可改善变焦的操作感。这样根据上述一个实施方式，通过变焦功能切換操作部件4的操作进行使第2变焦组(2G) 7在光轴P的方向移动的光学变焦，检测该第2变焦组(2G) 7的移动位置，根据存储在存储部10内的图4所示的第2变焦组(2G)7与第3变焦组(3G)8的位置关系数据，跟踪第2变焦组(2G)7的位置并驱动第3变焦组(3G) 8，因而是小型且低成本，并且能够具有可简便地变更手动和电动的操作、且操作性良好的变焦功能。在线性编码器16的控制数据的生成中，为了进行第2变焦组(2G)7的编码器16的调整，进行作为第I调整的机械调整和作为第2调整的电气调整，从而可使第2变焦组(2G) 7与第3变焦组(3G) 8的位置误差(相对关系位置)最小化。如图4所示，只要保持针对第2变焦组(2G) 7的变焦(Zoom)位置的该第2变焦组(2G) 7的位置的线性，就能相对于通过电动变焦速度检测所检测出的第2变焦组(2G)7的速度，预测所需要的第3变焦组(3G) 8的速度并进行驱动。另外，如图34所示，能够针对第2变焦组(2G) 7应对第I 第3速度(实线)，针对第3变焦组(3G) 7应对第I 第3速度(虚线)。另外，本发明并不限定于上述实施方式，可在实施阶段中在不脱离本发明主旨的范围内对构成要素进行变型来具体化。并且，通过将上述实施方式公开的多个构成要素适当组合，可形成各种发明。例如，可以从实施方式所示的全部构成要素中删除若干构成要 素。而且，可以将不同实施方式中的构成要素适当组合。
权利要求
1.一种更换式镜头，所述更换式镜头具有为了进行光学变焦而能够在光轴方向移动的至少第I透镜组和第2透镜组，所述更换式镜头的特征在于，所述更换式镜头具有 变焦操作部，其用于接受操作并进行使所述第I透镜组在所述光轴方向移动的所述光学变焦的指示； 第I透镜组驱动部，其根据针对所述变焦操作部的所述操作使所述第I透镜组在光轴方向移动； 第I透镜组位置检测部，其检测通过所述第I透镜组驱动部而移动的所述第I透镜组的位置； 存储部，其存储与所述更换式镜头的预定焦距对应的所述第I透镜组和所述第2透镜组的位置信息；以及 控制部，其根据由所述第I透镜组位置检测部检测出的所述第I透镜组的位置和存储在所述存储部内的所述位置信息对所述第2透镜组进行移动控制。
2.根据权利要求I所述的更换式镜头，其特征在于，所述存储部存储与用于判定所述第I透镜组的移动量的判定阈值相关的信息， 所述控制部将所述第I透镜组的移动量与和存储在所述存储部内的所述第I透镜组的所述位置信息对应的所述判定阈值进行比较，当判定为所述第I透镜组的移动量超过所述判定阈值时，根据存储在所述存储部内的所述位置信息对所述第2透镜组进行移动控制。
3.根据权利要求2所述的更换式镜头，其特征在于，所述判定阈值根据由所述第I透镜组位置检测部检测出的所述第I透镜组的位置而变化。
4.根据权利要求3所述的更换式镜头，其特征在于，在所述第I透镜组位干与更靠广角侧对应的位置的情况下，与位于和更靠望远侧对应的位置的情况相比，所述判定阈值表现为更大的数值。
5.根据权利要求I所述的更换式镜头，其特征在于，所述更换式镜头具有速度检测部，所述速度检测部根据由所述第I透镜组位置检测部检测出的所述第I透镜组的位置求出所述第I透镜组的移动速度， 所述控制部根据由所述速度检测部求出的所述第I透镜组的移动速度控制所述第2透镜组的移动速度。
6.根据权利要求5所述的更换式镜头，其特征在于，所述速度检测部根据由所述第I透镜组位置检测部检测出的多个第I透镜组的位置、和由所述第I透镜组位置检测部检测出所述多个第I透镜组的位置的时间差，求出所述第I透镜组的移动速度。
7.根据权利要求I所述的更换式镜头，其特征在于，所述第I透镜组位置检测部检测所述第I透镜组的绝对位置。
全文摘要
本发明的更换式镜头是小型且低成本，且具有可简便地变更手动和电动的操作、操作性良好的变焦功能。该更换式镜头具有为了进行光学变焦而能够在光轴方向移动的至少第1和第2透镜组，该更换式镜头具有变焦操作部，其用于接受操作并进行使第1透镜组在光轴方向移动的光学变焦的指示；第1透镜组驱动部，其根据针对变焦操作部的操作使第1透镜组在光轴方向移动；第1透镜组位置检测部，其检测通过第1透镜组驱动部移动的第1透镜组的位置；存储部，其存储与更换式镜头的预定焦距对应的第1透镜组和第2透镜组的位置信息；控制部，其根据由位置检测部检测出的第1透镜组的位置和存储在存储部内的位置信息对第2透镜组进行移动控制。
文档编号G02B7/08GK102692692SQ20121008051
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月23日 优先权日2011年3月25日
发明者大川聪 申请人:奥林巴斯映像株式会社