变焦透镜控制装置的制作方法

专利名称：变焦透镜控制装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关变焦透镜控制装置、变焦透镜控制方法、程序以及存储
介质的发明，特别是有关于伴随以可变倍lt改大动作为目的的第1透镜 组的移动，而使以校正焦面为目的第2透镜组移动的变焦透镜控制装置、 适用于该变焦透镜控制装置的变焦透镜控制方法、在电脑上实行该变焦透 镜控制方法所需的程序、以及存储该程序的存储介质。
背景技术：
装载内部聚焦式透镜系统(inner focus type lens system)的揭/[|^几 等摄像装置业已存在。
图3简单地表示出内部聚焦式透镜系统的构成。
在图3中，101是前透镜的固定透镜组，102是进行可变倍数放大的透 镜组的变焦透镜(可变倍数放大透镜)，103是光圏，104是固定透镜组， 105是具备焦点调节功能(聚焦功能)的透镜組的聚焦透镜，106是由CCD 构成的才聂〗象元件。上述的聚焦透镜105兼有修正由变焦透镜102的可变倍 数放大卩1起的焦面的移动的所谓补偿功能。
众所周知，具备图3表示的构成的透镜系统中，因为聚焦透镜105同 时具备补偿和焦点调节功能，所以即使焦距相等，用在对焦于摄像元件106 平面上的聚焦透镜105的位置也会因被摄体的距离而有差异。在各个被摄 体距离上使焦距变化时，如果将对焦于摄像元件106的平面上的聚焦透镜 105的位置连续标绘，则表现出图4所示的特性。在图4中，按照各个被 才聂体距离(例如80cm、 3m、 ~ )，利用轨迹(曲线)将相对焦距的聚焦透 镜位置表示出来。在可变倍数放大中，如果对应,皮摄体距离来选择图4所 示的轨迹，在驱动变焦透镜102移动、焦距变化时，沿着该轨迹使聚焦透 镜105移动，对焦就可以避免虛像出现。
而且，在前透镜式的透镜系统中，相对可变倍数放大透镜，补偿(修 正)透镜被独立设置，而可变倍数放大透镜与补偿透镜通过凸轮环被机械 地结合在一起。因此，比如，在该凸轮环上设置一个手动变焦用的把手， 在要通过手动改变焦距的情况下，无论多么快速地移动把手，凸轮环都会 跟随着旋转，因为可变倍数放大透镜和^M尝透镜沿着凸轮环的凸轮槽移动， 所以只要聚焦透镜调准焦距，上述的一系列动作就不会发生虛像。
另一方面，在具有上述的特征的内部聚焦式透镜系统的控制中， 一般
来讲，将由图4所示的多条的轨迹组成的特性信息通过某种形式存储在控 制用的微机(微型计算机)中，根据被摄体距离选择轨迹，变焦时一边在 选择的轨迹上搜索， 一边修正由于可变倍数放大造成的焦面的移动。这里， 从透镜控制用微型计算机中读W目对变焦透镜102位置(焦距)的聚焦透 镜105的位置而对聚焦透镜105的位置进行控制，因此，驱动聚焦透镜105 的致动性能变成为了问题。就是说，通过图4也可以看清，在相同的被摄 体距离条件下，变焦透镜102以相同的速度或者相近的速度移动的情况下， 聚焦透镜105的移动速度和移动方向在不断变化。换句话说，聚焦透镜105 的致动必须要以1Hz ~数百Hz程度的高精度的速度来应对。
具备这样的性能的驱动装置有步进电机，在内部聚焦式透镜系统的聚 焦透镜105中使用这种步进电机逐渐成为一般的做法。步进电机与透镜控 制用微型计算机等输出的步进脉冲完全同步旋转的同时，因为每个脉冲的 步进角度是一定的，所以得以达到高速的回应性、停止精度和位置精度。 而且，步进电机相对于步进脉沖数的旋转角度为一定，因此可以将步进脉 冲直接当作增量编码使用，具有不必在透镜系统3|>特别的位置编码的优 点。
使用步进电机保持对焦并进行可变倍数放大的情况下，如上所述，将 图4所示的轨迹信息作为轨迹数据表存储在透镜控制用微型计算机等装置 中，根据可变倍数放大透镜的位置或者移动速度读取轨迹信息，并有必要 根据该信息使聚焦透镜移动。另外，也可以使用将被摄体距离和变焦透镜 102的焦距作为变量表示聚焦透镜105的位置的函数。
接着，对使用上述的轨迹数据表时各个轨迹间的插值计算以及聚焦透
镜的标准移动速度的计算方法进行说明。
图5表示了适用于一边使用步进电机保持对焦一边进行可变倍数放大 的以往的轨迹追踪方法中使用的轨迹特性的一个例子。该轨迹特性被存储
在透镜控制用微型计算机中。
图5中Z。、 Zi、 Z2、…Z6表示可变倍数放大透镜(变焦透镜)的位置，
ao、 a工、&2、 ""a石 以及b。、 、、 b2、…b6是表示不同被摄体距离对应的聚焦
位置的代表轨迹。另夕卜P。、 Pn p2、…P6是根据上述的2个轨迹计算出的两
者中间的轨迹，才艮据下面的计算^^式(1)计算得出。
P(n+i)= I P(n)-a(。 I / I boo-a(n) | x | b(n+i)-a(n+i) | +a(n+i> … (1)
例如，根据上述的计算公式(1 )求点pl，则求出点p0内分线段(bO-a0) 的比例，才艮据该比例内分线段(bl-al)的点即为pl。因此，聚焦透镜105 处于p0点时，可以从该点pl和点p0的位置差(pl-pO )、和变焦透镜102 从位置Z。移动到Zi的所需时间计算出保持对焦的聚焦透镜105的标准移动 速度。
接着，对在变焦透镜102的停止位置不在被存储的代表轨迹数据上的 位置(变焦界限位置)的情况下聚焦透镜105的位置的计算进行说明。
图6是为说明可变倍M大透镜位置方向的内插法的轨迹特性图。该 图是抽出了图5的一部分，任意设定可变倍Wt大透镜位置数据后得出的。 在图6中，纵轴、横轴分别表示聚焦透镜105的位置和变焦透镜102 的位置，以变焦透镜位置Z。、 Zi、…Zh、 Zk."Zn、分别对应当时被才聂体距离 的聚焦透镜位置 ao ai、 …ak-i、 ak""an、 b0、 b:、…b卜i、 V..bn来表示透镜 控制微型计算机中存储的代表轨迹位置(相对离散的变焦透镜102的位置 的聚焦透镜105的离散位置)。现在，变焦透镜的位置不在轨迹数据上的 离散位置(变焦界限位置)而在中间的位置Z,上，此时的分别对应被摄体 距离的轨迹数据上的聚焦透镜位置若为ax、bx，则可以根据下述的公式(2 )、 (3)计算出该聚焦透镜的位置a,、 bx。
ax= ak - (Zk —Zx) x (ak - ) / ( Zk - ) (2)
bx = bk - (Zk —Zx) x (bk - bw) / (Zk — Zh) … (3)
即，根据现在的可变倍数放大透镜的位置Zx和其两侧的2个变焦界限
位置(Zk—i、 Zk)得出的内分比，对被存储的4个代表轨迹数据(ak 、 aw、 bk、 bw)中的相同被摄体距离的数据按照上述的内分比进行内分，可以求 出a, 、 bx。
接着，在考虑聚焦透镜位置(轨迹)a。、 a!、…a卜l、 ax、 a广.an和聚焦 透镜位置(轨迹)b。、 b!、…bw、 bx 、 V..bn之间的聚焦透镜位置(轨迹) Po、仏、…Ph、 Px、 P广'Pn时，根据a,、 Px、 bx得出的内分比，将被存储的 4个代表轨迹数据(ak 、 aw、 bk 、 bM )中具有同一焦距的数据按照公式 (1)根据上述的内分比内分，求出pk 、 Ph。之后，通过在由广角侧向摄 远侧变焦时追踪目标的聚焦位置Pk和现在的聚焦位置Px之间的位置差、和 变焦透镜102从乙移动到Zk的所需时间计算出保持对焦的聚焦透镜105的 移动速度。另外，通过由摄远侧向广角侧变焦时追踪目标的聚焦位置Ph 和现在的聚焦位置Px之间的位置差、和变焦透镜102从Zx移动到Zk—i的所 需时间计算出保持对焦的聚焦透镜105的标准移动速度。上述的轨迹追踪 方法业已被z没计出来。
在变焦透镜102由摄远侧向广角侧移动的情况下，通过图4可以看出， 介狀的各个轨迹朝向收缩的方向，使用上述的轨迹追踪方法可以维持对焦。 但是在由广角侧向摄远侧的方向上，无法判断位于收缩点上的聚焦透镜 102应当沿哪一条轨迹，使用同样的轨迹追踪方法就无法维持对焦。
图7A和图7B，是说明为了解决上述问题而设计的以往的轨迹追踪方 法例子的特性图。图7A和图7B的横轴都表示变焦透镜的位置，纵轴(图 7A)表示AF评价信号电平，(图7B)表示聚焦透镜的位置。AF评价信号 是表示对焦程度的清晰度信号，由图像信号的高频成分构成。
图7A和图7B中，假设相对某个被摄体进行变焦时的对焦凸轮轨迹为 604。此处，以变焦位置606 (Z14)为基准，在广角(W)侧对于对焦凸轮 轨迹进行追踪的标准移动速度为正(聚焦透镜向最近方向移动)，在摄远 (T)侧对于对焦凸轮轨迹进行追踪的标准移动速度为负(聚焦透镜向无限 远方向移动)。在一边严格地维持对焦，聚焦透镜105 —边在凸轮轨迹604 上追寻时，上述的AF评价信号的大小维持在最大值601。 一般来讲，维持 对焦的变焦中，AF评价信号电平大致为一个定值。
图7B中，在变焦时，将追寻对焦凸轮轨迹604的聚焦透镜标准移动速 度作为VfO，实际的聚焦透镜105的移动速度为Vf时，如使聚焦透镜移动 速度Vf对于聚焦透镜标准移动速度Vf 0进行加减变焦，其轨迹就会^象轨迹 605 —样变得曲折。此时，图7A所示的AF评伯、信号的电平像曲线603 — 样呈重复的峰和谷状。此处，AF评价信号的电平曲线603在轨迹604与轨 迹605相交叉的位置时(ZO、 Z2、 Z4、…Z16)为最大值601，在轨迹605 的移动方向矢量在切换位置(Zl、 Z3、…Z15)时为最小值602。
而且，将与最小值602同电平的TH1设定于切换点，每当AF评价信号 的电平等于TH1时，如切换轨迹605的移动方向矢量，切换后的聚焦透镜 105的移动方向就可以设定在与对焦轨迹604相接近的方向上。即，对于 只每当AF评价信号电平的最大值601与最小值602 (TH1)之间的差值使 图像呈现虛像，为减少虚像，通过控制聚焦透镜105的移动方向和速度可 进行减少虚# 量的变焦。
使用上述的方法，在图4所示的凸轮轨迹由收缩到发散、由广角侧到 摄远侧进行变焦时，即使维持对焦的标准移动速度Vf 0对于所瞄准的^L摄 体距离不是最合适的，通过对于该标准移动速度(使用根据计算公式(1) 求出的P(N+u计算得出)， 一边控制聚焦透镜移动速度Vf， 一边根据AF评 价信号电平的变化如轨迹605 —样反复进行切换动作，使AF评价信号电平 可以选择不低于最小值602 (TH1)，即选择不会发生一定量以上的虚像的 轨迹。此外，通过虚像量的大小适当地设定电平TH1，这样得以进行肉眼 辨别不出的焦点虚像的变焦。
此处，在正方向补偿速度为Vf+，负方向修正速度为Vf-时，聚焦透镜 105的移动速度Vf可以根据下述公式(4 ) 、 ( 5 )决定。
Vf - VfO + Vf+ …(4)
Vf = VfO + Vf- …(5)
这些修正速度Vf+和Vf-中，根据上述的公式(4 ) 、 ( 5 )得出的移动 速度Vf的2个方向的矢量的内角，由聚焦透镜标准移动速度VfO的方向矢 量2等分而决定，由此，根据上述的变焦方法选择追踪轨迹时的偏向一侧 的情况得以避免。此外，对应被摄体、焦距和被摄景深，使表现为修正速度的修正量大小变化，以此使AF评价信号的增减周期变化，提高追踪轨迹 的选择精度的方法业已存在。
在上述说明的可变倍亂故大的控制中，由于是使用才聂《象元件106的图 像信号进行对焦检测，因此在主透镜系统装载在摄像机上时，可变倍数放 大动作的控制处理一般与垂直同步信号同步进^f亍。
图8是表示在透镜控制用微型计算机内进行的以往的透镜驱动处理的 顺序的流程图。下面，按照步骤进行说明。
在步骤S701，进行微型计算机中的RAM和各种端口的初始化处理。
步骤S702，是与控制相机主体的操作系统的系统控制微型计算机(下 面称为[系统微机])进行相互通信的例行程序，系统微机接受来自摄影者 操作的变焦SW单元的输入的信息，此外，变焦动作正在实行以及变焦透镜 位置等可变倍数放大动作的信息也进入系统微机，将这些信息显示在显示 器上通知:f菱影者。
步骤S703是AF处理例行程序，对应AF评价信号的变化进行自动焦点 调节，
步骤S704是变焦处理例行程序。是在进行可变倍数放大动作时，进行 维持对焦的补偿动作处理的例行程序。用上述的方法，计算出追踪图5所 示的凸轮轨迹的聚焦透镜102的标准驱动方向和标准驱动速度。
步骤S705是选择驱动方向、速度的例行程序。对应AF和可变倍数放 大动作时等，在步骤S703和S704的处理例行程序中计算出的变焦透镜102 和聚焦透镜105的驱动方向和驱动速度中，选择使用其中的任意一项，设 定不驱动透镜由摄远端到摄远侧，由广角端到广角側，由最近端到最近侧， 由无限远端到无限远侧。这些摄远端、广角端、最近端和无限远端在软件 中被设定使各个透镜不会接触到透镜结构上的动作端部。
图9是表示设置在聚焦透镜软件中的各端的一个例子的特性图。
例如，如最近摄影距离在广角端(W)为lcm,在全焦距上确保为lm， 作为透镜控制用微型计算机存储的代表轨迹，准备好被摄体距离5咖的轨 迹801和净皮摄体距离90cm的轨迹802。之后，焦距在位置804到位置805 之间的焦距范围内，将5咖轨迹801作为最近端，在位置805到位置806
之间的焦距范围内，将与90cm轨迹802上的最近位置相等的固定值807 作为最近端，在位置806到摄远側的焦距范围内，将90cm轨迹802设定为 最近端。
另一方面，对于无限远端，求出从无限远的轨迹803在无限远方向上 相距一定距离的轨迹808,作为无限远端。
为了可以在由无限远到最近的摄影距离中保持清晰对焦，有必要将聚 焦透镜的最近端和无限远端设定得比上述的最近端和无限远端的范围更 宽。其理由在于，例如对处于无限远的主被摄体进行对焦时，有必要确认 将聚焦透镜驱动至超无限远位置，AF信号电平比在无限远位置时有所减 少。同样，在最近侧，例如将聚焦透镜105移动超过处于^L摄体距离为lm 的主被摄体位置至90cm的被摄体距离，开始确认AF评价信号电平的减少， 则可以清晰对焦于被摄体距离lm。此外，即使对应光圏的状态被才聂景深和 焦深变深时，为了易于调节焦点，也可以将聚焦透镜从最近端到最远端的 焦距范围设定得比可以对焦的摄影距离更宽。而且，考虑到由于环境温度 等因素造成的透镜筒的伸缩而出现虛像，因此要将最近端到无限远端的焦 距范围设定得宽一些。
回到图8，在步骤S706中，对应步骤S705中决定的变焦透镜和聚焦
透镜用的驱动方向、驱动速度信息，向电机驱动器输出控制信号，控制各 透镜的驱动/停止。
步骤S706的处理结束后，回到步骤S702。而且，在主变焦透镜被装
载在揭^4^上的情况下，图8所示的一系列的处理与摄#4几的垂直同步期 间同步进行。即，在步骤S702的处理中，要等待输入垂直同步信号后再进 行处理。
但是，在上迷的以往的内部聚焦式的透镜系统中，在适用参照图7说 明的轨迹追踪方法的情况下，参照AF评价信号进行变焦动作时，由于被摄 体移动、相机工作、手振动引起AF评价信号变动，而无法很好地进行修正 速度方向的切换。在这种情况下，轨迹追踪有可能在比对焦轨迹更远的方 向进行。
特别是在对无限远位置的被摄体进行拉近对焦时，修正速度加算到无
卩Hi^位置方向上，会M过无限远位置到达超无限远位置，因为无限远端 如上所述被设定得较深，在直至再次返回最近方向这个期间中虛像量会很 大，因而存在通过取景器或监视器提供给摄影者的图像的质量低下的问题。 此外，聚焦透镜位置处于只距无限远对焦位置规定量的最近方向的位 置上的情况下(前聚焦状态)，只有画面中的无限远位置的被摄体是虛像， 其他的位置上的被摄体不会发生这样的虚像，而在聚焦透镜位置处于只距 无限远端规定量的超无限远侧的超无限远区域的情况下，画面中的所有被 摄体都成为虛像，而且，^该超无限远区域后AF评价信号电平急速下降 而无法正确进行对焦方向的判断，而聚焦透镜位置再回到无限远被摄体位 置要花费时间，因此，存在着造成摄影者感到虚像严重的印象的问题。

发明内容
本发明就是相对上述这样的问题而提出的，并以防止可变倍数放大动 作时的虚像发生，提供可以进行顺利的摄影的变焦透镜控制装置、变焦透 镜控制方法、程序、以及存储介质为目的。
本发明的特征在于
具有实施可变倍数放大的第1透镜组、和在修正伴随上述第1透镜组 的可变放大倍数动作发生的图像面的变动并同时起到聚焦作用的笫2透镜 组，才艮据焦点调节信号驱动上述第2透镜組的变焦透镜控制装置具有
设定伴随上述第1透镜组的移动的上述第2透镜组的第1移动范围的 第1设定电路；
设定伴随上述第1透镜组的移动的上述第2透镜组的与上述移动范围 不同的第2移动范围的第2设定电路。
特别是，在上述第2移动范围比上述第l移动范围狭窄，而由广角側 向才聂远侧变焦时，上述第2移动范围祐i殳定，当由摄远侧向广角侧变焦时， 上述的第1移动范围净皮i殳定。
而且，当由广角侧向摄远侧变焦时，根据上述的焦点调节信号上述的 第2透镜组被驱动时，上述的第2移动范围被设定，而不根据上述的焦点 调节信号上述的第2透镜组被驱动时，上述的第1移动范围被i殳定。
此外，上述的第l移动范围，与在进行从最近被摄体到无P艮远的被摄
体的焦点调节时的第2透镜组的移动范围所包围的区域相比，超过上述无
限远的#皮才聂体而更宽，上述的笫2移动范围相比上述的第1移动范围更接
近于无限远的被摄体侧为较狭窄范围，
另外，上述的第1和第2的设定电路是孩￡型计算机。
此外，控制上述的装置的程序也具有本发明的特征。详细的特征通过
下面的附图和说明将更为清楚。
附图的筒单说明
图l表示本发明的摄像装置的一实施方案构成的框图。 图2表示本发明实施方案中透镜控制微型计算机执行透镜驱动处理顺 序的一部分的流程图。
图3为内部聚焦式透镜系统构成的简略示图。
图4表示相对各个被摄体距离(变焦透镜位置)的聚焦透镜位置的轨 迹(曲线)图。
图5是在使用步进电机保持对焦并进行可变倍lt改大的情况下，表示 适用以往的轨迹追踪方法中被使用的轨迹特性的例子的示图。
图6是为说明可变倍数放大透镜位置方向的内插法的轨迹特性图。 图7A、图7B是+兌明以往的轨迹追踪方法的一例的特性图。 图8表示透镜控制用微型计算机中进行的以往的透镜驱动处理顺序的 流程图。
图9表示聚焦透镜的软件设置的各个端点的特性图。
具体实施例方式
图l是表示本发明的摄像装置一实施方案的构成的框图。此实施方案 的摄影装置为具有内部聚焦式透镜系统的摄像机。


图1中的内部聚焦式透镜系统具有与图3所示的内部聚焦式透镜系统 同样的构成，因此在图1中，对与图3所示构成的相同部分附上相同的参 照符号并省略说明。
透过透镜系统图像光束在摄像元件106面上结合成像，通过光电变换 变换成为图像信号。该图像信号通过放大器107放大至最佳电平后，输入 摄像机信号处理电路108，被变换成为标准电视信号。
另一方面，在放大器107被放大的图像信号被送到光圏控制电路121 和AF信号处理电路109。在光圏控制电路121，对应图像信号的输入电平， 驱动光圏驱动器123和IG测量4义122，控制光圏103，进行光量的调节。 AF信号处理电路109从AF帧生成电路110选通信号，只选取摄Y象画面规 定区域帧的AF帧内的图傳_信号的高频成分，进行信号处理。AF帧生成电 路IIO，根据定时发生器111传送来的垂直同步、电平同步信号，产生用 于选取上述AF帧内的摄像画面的选通信号。
112为透镜控制用的微型计算机(透镜控制微型计算机)，具备对应 AF评价信号的强度进行焦点调节的AF程序113、追踪凸轮轨迹维持对焦状 态的变焦控制程序114、追踪凸轮轨迹时参照的透镜凸轮数据115、 AF和 变焦时沿着光轴分别独立驱动聚焦透镜105与变焦透镜102的电才几控制程 序116。并为透镜的驱动控制以及变更测距区域而进行AF帧的控制。
此外，透镜控制微型计算机112还与系统控制微型计算机(系^控制 孩t型计算机)124间进行通信联系，从变焦SW单元125和AF/MF切换SW 单元126输出的信号被从系统控制微型计算机124传送到透镜控制微型计 算机112，变焦时的变焦方向和焦距等倍数调整动作信息等，被从透镜控 制微型计算机112传送到系统控制微型计算机124。变焦SW单元125是由 摄影者操作的单元化的变焦控制开关，将对应操作部件旋转角度的电压进 行A/D转换并向系统控制微型计算机124输出。对应该输出信号可变速变 焦得以实现。AF/MF切换SW单元126是为摄影者选择自动调焦模式(AF) 和手动调焦模式(MF)中任一而设的操作开关，该开关的输出信号被进行 A/D转换并向系统控制微型计算机124输出。
118、 120是电机驱动器，各自根据透镜控制微型计算机112输出的变 焦透镜102和聚焦透镜105的驱动命令，将驱动动力向驱动变焦透镜102 用的变焦电机117和驱动聚焦透镜105用的聚焦电机119分别输出。变焦 电机117和聚焦电机119各自与变焦透镜102和聚焦透镜105相连接，并 对其进行驱动。
变焦电机117和聚焦电机119由步进电机构成。下面对该变焦电机117 和聚焦电机119的驱动方法进行说明。
透镜控制微型计算机112根据程序处理决定变焦电机117和聚焦电机 119的驱动速度，作为各个步进电机的旋转频率信号，向驱动变焦电机117 用的电机驱动器118和驱动聚焦电机119用的电机驱动器12 0输出.此外， 还将驱动/停止变焦电机117和聚焦电机119的驱动/停止信号、以及指示 各个电枳旋转方向的旋转方向信号向电机驱动器118、 120输出。该驱动/ 停止信号和旋转方向信号，对于变焦电机117主要是对应对焦SW单元125 的状态而生成，对于聚焦电机119主要是对应AF时和变焦时由透镜控制微 型计算机112内的处理所决定的驱动命令而生成。
电机驱动器118、 120，各自对应旋转方向信号将4相的电机励磁相的 相位设定为顺转或者逆转的相位，而且，对应接收到的旋转频率信号使4 个电机励磁相的外加电压(或电流)发生变化并输出，这样来控制电机的 旋转方向和旋转频率。此外，电机驱动器118、 120，各自对应驱动/停止 信号向电机执行/停止输出外加电压(或电流)。
图2是表示透镜控制微型计算机112内实施透镜驱动处理的顺序的一 部分的流程图。在本发明的实施方案中的透镜控制微型计算机112，基本 上进行与图8所示的透镜驱动处理同样的处理。但是，本发明的实施方案 中的透镜控制微型计算机112，在图8所示的透镜驱动处理的步骤S705中， 实行不同内容的处理。图2是表示本发明实施方案中透镜控制微型计算机 112实施的相当于图8的步骤S705实施的处理的说明图。而且，图2中， 省略了速度设定、方向设定、和变焦端的处理部分，只对本发明的特征的 聚焦端的处理进行说明。
在图2的步骤S901中，对应变焦透镜102设定最近端nend。该最近 端nend与参照图9说明的设定方法一样，按照每个焦距范围，被设定在规 定的被摄体距离的凸轮轨迹(例如，焦距范围804 ~ 805的轨迹801，焦距 范围806 ~T的轨迹802 )以及聚焦透镜固定位置(例如，焦距805 ~ 806 的最近端807 )。
在步骤S902,判断从系统控制微型计算机124传来的AF/MF切换SW 单元126中的设定模式是否是AF模式。在步骤S903，判断变焦SW单元125 输出的信号是否是表示从变焦透镜102的广角侧(W,短焦距)向摄远侧(T, 长焦距)移动。这些判断的结果，如果设定的是AF模式而且从广角侧向摄 远侧变焦中时，即进入步骤S910，此外的情况，进入步骤S904。
在步骤S904,对应变焦透镜102设定第1无限远端fendl。该无限远 端fendl与参照图9说明的无PHi^端808 —样地设定，对应焦距设定在由 无限远的凸轮轨迹(以图9所示的例子则是无限远轨迹803 )赵适过无限 远轨迹移动一定量的位置。
接着，判断聚焦透镜105的现在的位置是否在无限远端fendl以下(无 限远方向，图9中下部区域)(S905 )，如果在无限远端fendl以下，则 判断聚焦透镜105的驱动方向是否被设定在无限远方向(S906 )。如果设 定为无P艮远方向，则ii^步骤S907,进行使聚焦停止的聚焦透镜105的移 动停止命令的设定。之后，进入图8的步骤S706,实行聚焦透镜105的移 动停止。在步骤S906，如果判断聚焦透镜105的驱动方向设定为最近方向， 则直接进入图8的步骤S706。
另一方面，在步骤S905，如果判断聚焦透镜105处于比无限远端fendl 更靠近最近端的位置上，则ii7v步骤S908，判断聚焦透镜105的现在位置 是否处于最近端nend以上(最近方向上)，如果在最近端nend以上，则 要判断聚焦透镜105的驱动方向是否被i殳定在最近方向上(S909 )。如果 被设定在最近方向上，进入步骤S907，进行使聚焦透镜105停止聚焦的聚 焦透镜105停止移动命令的设定。接着，进入图8的步骤S706，实行聚焦 透镜105停止移动的命令。在步骤S909，如果判断聚焦透镜105的驱动方 向被设定为无限远，则直接进入图8的步骤S706。
而在被i殳定为AF ^=莫式并且处于由广角侧到^^^侧的变焦中的情况下， 进入步骤S910,进行第2无P艮远端fend2的设定。第2无限远端fend2被 设定在对应焦距由无限远的凸轮轨迹向无限远方向移动了 一定量ot (=焦深 *P )的位置上。焦深才艮据对应光圏开口直径的光学透镜群的F值、和对应 摄像元件106像素大小的允许错乱圆直径5 、和聚焦透镜105的位置敏感
度，按照(错乱圆直径5，F值/位置敏感度)而决定的。就是说，第2无 限远端fend2的位置比第1无限远端fendl的808更接近无P艮远轨迹803。
而且，P为包含小数点的增益数据，实际上通过n/m(n， m皆为整数) 决定。通过使该P为可变，可以对第2无P艮远端fend2进行调整使其对应 变焦时的轨迹特性。
这样，通过将笫2无限远端fend2和第1无限远端fendl的位置关系 设定为fend2>fendl (最近方向为大的值)，在处于AF模式时由广角侧 向摄远侧变焦中，使摄影画面全体成为虚像的聚焦透镜105的位置状态， 即，聚焦透镜105处于超无限远区域的状态的发生频率得到减轻。这样， 不仅可以防止变焦中的焦点虛像的发生，而且对于由于变焦操作中摄^^几 工作和被摄体的变化而使AF评价信号值变动，引起错误动作之类的摄影情 况，也可以维持稳定的变焦性能。
在步骤S911，判断聚焦透镜105的现在位置是否在第2无限远端fend2 以下(无P艮远方向)，如果在第2无限远端fend2以下，ii7v步骤S912， 按照上述的公式(4 )将聚焦移动速度Vf设定为(凸轮追踪基准速度Vf 0+ 最近方向修正速度Vf+)，使聚焦透镜105可以从第2无限远端fend2脱 出。同时，对应聚焦移动速度Vf的符号，再次设定聚焦透镜105的驱动方 向。
而在步骤S911，如果判断聚焦透镜105位于比第2无限远端fend2更 靠近最近侧的位置，则进入步骤S908。
以上说明的本发明的实施方案中，在第1无F^J逸端fendl以外，在比 第1无限远端fendl更靠近最近侧的位置"&定一个第2无限远端fend2， 在参照AF评价信号进行变焦动作中，通过该第2无限远端fend2限制聚焦 透镜105的可动范围，这样，即佳发生由于被j聂体移动或損MI^工作以及 手的振动等造成的使AF评价信号变动之类的摄影情景，也可以防止聚焦透 镜105从对焦轨迹中脱出，避免了给摄影者带来画面内的全体被摄体变成 虚像这类的焦点严重模糊的印象。
而且，不用说，本发明将存储有实现上述实施方案的功能的程序编码 的存储M提供给系统或者装置，该系统或者装置的电脑(或者CPU或MPU)读取保存在存储媒质中的程序编码并执行程序，从而实施本发明。
在这种情况下，从存储^被读出的程序编码本身将实现上述实施方
案的功能，存储了该程序编码的存,质也是构成本发明的一部分。
作为供给程序编码的存皿质，例如，可以使用软盘(注册商标)、
硬盘、光盘、光磁盘、CD-R0M、 CD-R、磁带、非挥发性的存储卡和ROM等。
此外，通过执行电脑读取的程序编码，不仅仅可以实现上述实施方案 的功能，根据该程序编码的指示，在电脑上工作中的OS等进行一部分或者 全部的实际处理，通过该处理实现上述的实施方案的功能，这种情况当然 也包括在本发明中。
而且，从存储介质读取的程序编码在被写入具备插入电脑的功能扩展 板或与电脑连接的功能扩展部件的存储器后，根据该程序编码的指示，具 备该功能扩展板和功能扩展部件的CPU等实施一部分或者全部处理，根据 该处理而实现上迷实施方案的功能的情况当然也包括在本发明中。
如上所述，根据本发明，伴随着进行倍数调整动作的第1透镜组的移 动，在驱使笫2透镜组移动修正焦面的变焦透镜控制装置中，对于伴随上 述笫1透镜组的移动的上述第2透镜组的移动，至少要i殳定笫1可动范围 及与第l可动范围不同的第2可动范围。
这样，即使出现因为被摄体移动或摄像机工作、手的抖动等使对焦信 号(AF评价信号)变化之类的摄影情况，也可以减轻画面内所有被摄体变 成虛像这样的第2透镜组(聚焦透镜)位于超无限远区域的频率，在第2 透镜组(聚焦透镜)变得不会轻易脱出对焦轨迹的同时，因处于超无限远 区域中AF评价值电平低下，可以防止调整对焦的第2透镜组(聚焦透镜) 迷失移动方向，实现总是稳定的可变倍数放大性能，提供更优良的摄像装 置。
权利要求
1.一种变焦透镜控制装置，具有实施可变倍数放大的第1透镜组、和具有修正伴随上述第1透镜组的可变倍数放大动作的图像面变动的作用的第2透镜组，在可变倍数放大动作中，使第2透镜组偏离焦点地由焦点对准位置向无限远方向及最近方向移动，根据焦点调节信号反复进行向焦点对准方向的切换移动的控制，该控制装置包括在处于最无限远侧的状态下，伴随上述第1透镜组的移动使上述第2透镜组以与上述无限远端相比的最近侧为中心，偏离焦点地在无限远方向及最近方向移动的设定电路。
2. 如权利要求l所述的装置，其中由上述设定电路设定的最无限远侧 的透镜组的移动中心，是与上述设定电路设定的无限远端相比的最近侧， 当由广角侧向4聂远侧放大倍数变动时，进行上述设定电路中的上述第l透 镜组的移动，当由摄远侧向广角侧放大倍数变动时，进行根据上述设定电 路的设定。
3. 如权利要求2所述的装置，其中当由广角侧向才聂远侧放大倍数变动 时，根据上述的焦点调节信号上述的第2透镜组被驱动时，根据上述设定 电路的最无限远侧的透镜组的移动中心被设定，而当不根据上述焦点调节 信号上述笫2透镜组被驱动时，进行根据上述设定电路的设定。
4. 如权利要求l所述的装置，其中由上述设定电路设定的无限远端， 与在进行对从最近被摄体到无限远被摄体的焦点调节时，由上述第2透镜 组的移动范围所包围的区域相比，超过上述无限远,皮才聂体并更宽，与根据 上述设定电路的最无P艮远侧的透镜组的移动中心相比，离无限远被摄体近 并且范围窄。
5. 如权利要求l所述的装置，其中上述设定电路是微型计算机。
6. —种变焦透镜控制装置的控制方法，具有实施可变倍lt故大的第l透镜 组、和具有修正伴随上述第l透镜组的可变倍数放大动作的图像面变动的 作用的第2透镜组，在可变倍数放大动作中，使第2透镜组偏离焦点地由 焦点对准位置向无限远方向及最近方向移动，根据焦点调节信号反复进行 向焦点对准方向的切换移动的控制，该控制方法包括在处于最无P艮远侧的状态下，伴随上述第1透镜组的移动使上述第2 透镜组以与上述无限远端相比的最近侧为中心，偏离焦点地在无限远方向 及最近方向移动的设定步骤。
7. 如权利要求6所述的方法，其中由上述设定步骤设定的最无限远侧 的透镜组的移动中心，是与上述设定步骤设定的无限远端相比的最近侧， 当由广角侧向摄远侧放大倍数变动时，进行上述设定步骤中的上述第l透 镜组的移动，当由摄远侧向广角侧放大倍数变动时，进行根据上述设定步 骤的设定。
8. 如权利要求7所述的方法，其中当由广角侧向摄远侧放大倍数变动 时，根据上述的焦点调节信号上述的第2透镜组被驱动时，根据上述设定 步骤的最无限远侧的透镜组的移动中心被设定，而当不根据上述焦点调节 信号上述第2透镜组被驱动时，进行根据上述设定步骤的设定。
9. 如权利要求6所述的方法，其中由上述设定步骤设定的无限远端， 与在进行对从最近被摄体到无限远被摄体的焦点调节时由上述第2透镜组 的移动范围所包围的区域相比，超过上述无限远被才聂体并更宽，与根据上 述设定步骤的最无限远侧的透镜组的移动中心相比，离无限远被摄体近并 且范围窄。
全文摘要
本发明公开一种变焦透镜控制装置，其具有实施可变倍数放大的第1透镜组、和在修正伴随上述第1透镜组的倍数变化发生的影像的变动并同时起到聚焦作用的第2透镜组，是根据上述的第2透镜组的焦点调节信号而驱动变焦透镜的控制装置，并且具有设定伴随上述第1透镜组的移动的上述第2透镜组的第1移动范围的第1设定电路、和设定伴随上述第1透镜组的移动的上述第2透镜组的与上述的移动范围不同的第2移动范围的第2设定电路。
文档编号G03B13/36GK101369044SQ20081012727
公开日2009年2月18日 申请日期2002年8月7日 优先权日2001年8月10日
发明者大川原裕人 申请人:佳能株式会社