透镜控制设备的制作方法

专利名称：透镜控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制变焦透镜和调焦透镜的位置的透镜控 制设备、透镜镜筒、具有该透镜镜筒和该透镜控制设备的摄像 设备、以及光学设备。
背景技术：
传统地，已经广泛使用利用步进马达等驱动部件驱动均包 括透镜单元的变焦透镜和调焦透镜的用于静止照相机和摄像机 的透镜镜筒。
通常，在利用步进马达等驱动部件驱动透镜单元的情况下， 通常使用开环控制方法作为用于驱动和定位透镜单元的控制方 法。这是因为在开环控制方法中，不需要提供用于检测透镜单 元的当前位置的检测装置。另外，这是因为在开环控制方法中， 与闭环控制类型的控制系统相比，控制系统的结构可以更加简 化，并且设备的大小可以相对较小。
然而，在利用使用步进马达的开环控制方法对透镜单元进 行定位控制时，需要进行控制，从而使步进马达的驱动开始位 置与透镜单元的移动开始位置相对应。因此，在这种情况下， 需要为每个透镜单元设置用于在开始定位控制之前将透镜单元 移回预定基准位置以及判断透镜单元是否已经定位回到了基准 位置(复位位置)的基准位置检测单元。
通常，针对调焦透镜的移动轨迹(凸轮轨迹(cam locus))的形 状，正如无限被摄体距离时的凸轮轨迹的情况一样，凸轮轨迹 沿着山形连续曲线前进。更具体地，在这种情况下，凸轮轨迹 从广角端持续上升到中间位置，然后沿着平緩上升的曲线到达中间位置的顶点，并且从中间位置下降到远摄端。
正如公知的那样，作为凸轮轨迹的特征，随着凸轮轨迹越 接近远摄端，凸轮轨迹从中间位置到远摄端所沿的曲线越陡。
同时，近年来，在照相机等光学设备中，透镜镜筒的大小 和固态图像传感器的图像大小已经越来越小。此外，经常使用 塑料材料作为用于透镜镜筒和光学系统的保持部件的材料。
在这点上，因为可以容易地利用模具使保持部件成型，使 用塑料材料作为用于透镜镜筒和光学系统的保持部件的材料是 有益的。此外，在这种情况下，保持部件的形状可以任意地选 择。另外，与制造由金属材料等其它材料制成的保持部件的成 本相比，可以降j氐制造成本。
另一方面，在这种情况下，会引起这样的问题由于对于 温度或者湿度的改变的高度敏感性，由塑料材料制成的保持部 件的物理性质和大小发生显著变化。在这点上，如果使用塑料 材料作为透镜镜筒的构件的材料，则与使用金属材料的情况相 比，焦距和/或聚焦(in-focus)位置发生更显著的变化。在这种情 况下，由于因焦距和聚焦位置的变化而可能引起的散焦现象， 光学性能可能劣化。
为了解决与此类似的问题，日本专利3,581 ，513讨论了用于
根据基于温度变化量计算散焦量的结果来校正调焦透镜的位置 的方法。
如果简单地提高光学倍率并且简单地减小光学系统的大 小，则凸轮轨迹在远摄端附近的上述急剧倾斜可能变得更严重。
因此，当光学倍率高时，在沿着凸轮轨迹控制调焦透镜的 位置的光学系统中，如果变焦透镜在远摄端的位置由于某些特 定原因稍微移动，则需要将调焦透镜移动变焦透镜在远摄端的 位置的移动量的数十倍的量。
6由于温度上升而出现的透镜单元的组成部件的可能热膨胀 是这种散焦的最大原因。如果由于因温度上升而出现的热膨胀， 变焦透镜移动到超出远摄端的位置，则需要将调焦透镜向图像
面(向电荷耦合装置(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS) 等图像传感器)移动变焦透镜超出远摄端的移动距离的数十倍 的距离，从而实现聚焦状态。
在这种情况下，针对透镜镜筒的机械尺寸，需要设置比移 动调焦透镜以实现聚焦状态的上述距离更大的间隙 (clearance)。因此，在这种情况下，透類:4竟筒的整体机械长度 可能变长，并且其大小可能变大。

发明内容
本发明涉及能够减少当调焦透镜的温度和调焦透镜周围的 温度升高时可能出现的调焦透镜的散焦现象的小型的透镜控制 设备、透镜镜筒、摄像设备以及光学设备。
根据本发明的第一方面， 一种透镜控制设备，包括温度 检测单元，用于4全测变焦透镜和调焦透镜附近的温度；变焦透 镜驱动单元，用于驱动所述变焦透镜；以及控制器，用于如 果判断为由所述温度检测单元检测J 'J的所述变焦透镜和所述调 焦透镜附近的当前温度高于基准温度，则获取在所述当前温度 下要设置的所述变焦透镜的远摄端位置，将所述远摄端位置与 所述变焦透镜的当前位置进行比较，并且如果所述变焦透镜的 当前位置在远摄侧超出所述远摄端位置，则使所述变焦透镜驱 动单元将所述变焦透镜移动到所述远摄端位置。
根据本发明的第二方面， 一种透镜控制设备，包括温度 检测单元，用于检测变焦透镜和调焦透镜附近的温度；变焦透 镜驱动单元，用于驱动所述变焦透镜；以及控制器，用于如
7果判断为由所述温度^r测单元^r测到的所述变焦透镜和所述调 焦透镜附近的当前温度是高于基准温度的高温，则获取在所述 高温下要设置的所述变焦透镜的远摄端位置，将所述远摄端位 置与所述变焦透镜的当前位置进行比较，并且如果所述变焦透 镜的当前位置在远摄侧超出所述远摄端位置，则使所述变焦透 镜驱动单元将所述变焦透镜移动到所述远摄端位置，其中，如 果判断为当所述变焦透镜的远摄端位置已经改变为在所述高温 下要设置的远摄端位置时由所述温度4全测单元#r测到的所述变 焦透镜和所述调焦透镜附近的当前温度已经变为低于所述基准 温度的低温，则所述控制器用于如果判断为所述变焦透镜的 当前位置与在所述高温下要设置的远摄端位置相对应，则禁止 将所述变焦透镜的远摄端位置改变为在所述低温下要设置的远 摄端位置。
根据下面参考附图对示例性实施例的说明，本发明的其它 特征及方面将显而易见。


包括在说明书中并且构成说明书的 一部分的附图示出本发 明的示例性实施例、特征以及各方面，并且与说明书一起用于 说明本发明的原理。
图1示出根据本发明第 一 示例性实施例的摄像设备的系统 位置结构的例子。
图2示出根据本发明第 一 示例性实施例的凸轨迹轮、变焦复 位位置和调焦复位位置之间的关系。
图3示出根据本发明第 一 示例性实施例的沿着凸轮轨迹的 变焦透镜的位置和调焦透镜的位置之间的关系。
图4是示出根据本发明第一示例性实施例的与照相机微计
8算机进行的透镜控制操作相关的单元和部件的操作的例子的流 程图。
图5是示出根据本发明第二示例性实施例的与照相机微计
算机进行的透镜控制操作相关的单元和部件的操作的例子的流 程图。
图6示出调焦透镜的凸轮轨迹的例子。
图7示出根据本发明第三示例性实施例的凸轨迹轮、变焦复 位位置和调焦复位位置之间的关系。
图8是示出根据本发明第三示例性实施例的与照相机微计 算机进行的透镜控制操作相关的单元和部件的操作。
具体实施例方式
现在将参考附图在下面详细说明本发明的各个示例性实施 例、特征和方面。应当注意，在这些实施例中阐述的构件的相 对布置、数值表达式和数值不旨在限制本发明的范围。
第一示例性实施例
现在将在下面说明本发明的第 一 示例性实施例。图1示出根 据本发明第 一 示例性实施例的包括透镜控制设备的摄像机等摄 像设备的系统结构的例子。注意，将塑料材料用作用于透镜镜 筒和光学系统的保持部件的材料。
参考图l，摄像设备包括第一固定透镜单元101、作为用于 改变倍率的透镜单元的变焦透镜102、光圈103和第二固定透镜 单元104。调焦透镜105是具有调焦功能和用于补偿由于倍率的 变化导致的焦平面的移动的补偿功能的透镜单元。
变焦透镜驱动源110驱动变焦透镜102。调焦透镜驱动源111
驱动调焦透4竟i05。变焦透#:驱动源110和调焦透#;驱动源ill 均包括步进马达和驱动单元。例如，图像传感器106由CMOS传感器或CCD传感器构成。 照相机信号处理电路107进行用于将来自图像传感器106的信号 转换成记录装置109能够解释和处理的信号的信号处理。记录装 置109记录运动图像和静止图像。可以使用磁带、半导体存储器 或者数字多功能盘(DVD)作为记录介质。
照相机微计算机114控制变焦透镜驱动源110和调焦透镜驱 动源lll。此外，照相机孩i计算机114才艮据变焦开关115的用户操: 作来进行控制。另外，根据用户对AF/MF开关116的按压状态， 照相机微计算机114对驱动调焦透镜105的模式进行用于在自动 调焦模式(AF模式)和手动调焦模式(MF模式)之间切换的控制。
此外，照相机微计算机114根据来自照相机信号处理电路 107的输出信号来进行控制。更具体地，照相机微计算机114计 算变焦透镜102或调焦透镜105的目标位置。此外，照相机微计 算机114将利用在后面详细说明的透镜位置4全测单元112或113 检测到的位置与所计算出的目标位置进行比较。此外，照相机 微计算机114根据比较结果来控制变焦透镜驱动源110或者调焦 透镜驱动源111 ，以沿光轴方向移动变焦透镜10 2或调焦透镜 105。
透镜位置检测单元112检测变焦透镜10 2的位置。透镜位置 检测单元113 #r测调焦透镜10 5的位置。
透镜位置检测单元112和113均包括光传感器(未示出)和遮 光板(未示出)。
在此，光传感器包括光发射部和光接收部。将遮光板固定 到变焦透镜102和调焦透镜105中的每个。当变焦透镜102或者调 焦透镜105沿光轴方向移动时，遮光板随着变焦透镜102或者调 焦透镜105的移动而移动。
当遮光板遮挡光传感器的光发射部和光接收部之间的光路时，来自光接收部的输出信号的电平变低。另一方面，当遮光 板不遮挡光传感器的光发射部和光接收部之间的光路时，来自 光接收部的输出信号的电平变高。
利用上述结构，本示例性实施例可以判断变焦透镜102或者 调焦透镜105是否位于基准位置。在此，基准位置是指来自光接 收部的输出信号改变的位置。
照相机微计算机114可以根据基准位置、透镜移动速度和透 镜移动方向来识别每个透镜的位置。
此外，摄^f象设备包括热敏元件108。热壽文元件108检测包括 第一固定透镜单元101、变焦透镜102、光圏103、第二固定透镜 单元104和调焦透镜105的透镜镜筒附近的部分的温度。热敏元 件10 8将检测的结果输出到照相机微计算才几114,作为温度信息。
用户可以才乘作变焦开关115，从而将变焦透镜102移动到期 望的变焦位置。用户可以操作AF/MF开关116,从而在AF模式 和MF模式之间切换。
在下文中，将从接通照相机的电源到将调焦透镜105设置为 初始位置的操作称为"透镜复位操作"。
图6示出根据本示例性实施例的对每个透镜单元的位置控 制。在图6示出的例子中，横轴表示变焦透镜的焦距位置。纵轴 表示调焦透镜的位置。更具体地，图6的横轴的左端部分表示广 角端，而图6的横轴的右端部分表示远摄端。纵轴的下端表示无 限距离位置，而纵轴的上端表示近距离位置。在下面的说明中， 将图6所示的曲线称为"凸轮轨迹"。
图2示出当根据本示例性实施例沿着凸轮轨迹控制(驱动) 变焦透镜102和调焦透镜105时的变焦透4竟102和调焦透4竟105的 位置。在图2所示的例子中，横轴表示变焦透镜102在广角端到 远摄端之间的位置。纵轴表示调焦透镜105在无限距离到近距离之间的位置。
参考图2，曲线70表示无限被摄体距离时的变焦透镜102和 调焦透镜105的控制位置。曲线71表示被摄体距离为1000mm时 的变焦透镜102和调焦透4竟105的控制位置。
来自透镜位置检测单元112的输出72根据变焦透镜102的遮 光板的状态("外"("高")状态或者"内"("低")状态)而改变。来自 透镜位置检测单元113的输出7 3根据调焦透镜10 5的遮光板的状
态("外"("高")状态或者"内"("低")状态)而改变。
将变焦透4竟102或者调焦透镜105的遮光板的状态从高状态 改变为低状态的位置(变焦复位位置或者调焦复位位置)用作用 于对驱动变焦透镜102或者调焦透镜105的步进马达进行计数的 基准位置。
在本示例性实施例中，驱动变焦透镜102的变焦透镜驱动源 110和驱动调焦透#]的105的调焦透^i驱动源lll两者都使用步 进马达。然而，如果通过音圈马达(VCM)等其它驱动部件来构
成变焦透镜驱动源no和调焦透镜驱动源iii之一也是可用的。
在此，假定在包括上述透镜镜筒的摄像设备中，用户已经 按下(接通)了电源开关(未示出)，并且已经进行了透镜复位操
作，然后温度已经上升到了高温。在这种情况下，如图3所示， 由于温度变化，无限距离时的变焦透镜10 2在远摄端的位置移动 了等于移动量DXt(透镜可移动范围A和B之间的差)的值。
在这种情况下，由于移动量DXt,针对调焦透镜105出现散 焦DYt的现象。同时，远摄端处的焦距变得比合适的焦距长。
在此，为了利用调焦透镜105校正散焦DYt,需要将调焦透 镜105往回移动等于散焦DYt的量。
在这点上，为了将调焦透镜105移回到适当的位置，需要预 先为调焦透镜105设置比散焦DYt更大的间隙。因此，在这种情况下，透镜镜筒的末端部分可能变长。此外，在这种情况下，
可能不能适当地设置等于或大于散焦DYt的间隙。
为了解决这些问题，需要校正散焦DYt。替代利用调焦透 镜105校正散焦DYt，可以通过将变焦透镜102向广角端移动等 于移动量DXt的量来校正散焦DYt。同时，将远摄端处的焦距设 置为合适的焦距。
也就是说，如果由于温度改变为高温或者超过预定温度基 准值而在远摄端和无限距离处出现散焦，则需要将变焦透镜102 在远摄端的位置向广角端移动等于散焦量的量。
为了实现该操作，本示例性实施例包括并且使用设置在透 镜镜筒附近的热敏元件108。热敏元件108是温度传感器，用于 在用户已经按下了电源开关并且已经完成了透镜复位操作之 后，检测温度是否已经上升到等于或高于预定基准温度的水平。
然后，根据来自热敏元件108的温度信息，照相机微计算机 114将变焦透镜102在远摄端的位置向广角端移动等于移动量 DXt的量。
也就是说，在透镜镜筒中的温度上升到超过预定基准温度 的情况下，照相积J鼓计算才几114通过变焦透4竟驱动源1 IO将变焦 透镜102在远摄端的位置向广角端移动等于由于温度上升而导 致的变焦透4竟102的移动量DXt的量。因此，可以将变焦透镜102 移动到远摄端的正确的焦点位置。另外，在这种情况下，针对 调焦透镜105没有出现散焦DYt。
现在，以下将参考图4的流程图说明与照相机微计算机114 的透镜控制有关的操作。
参考图4，在步骤S101中，当用户按下照相机的电源开关 以接通照相机的电源时，照相机微计算机114开始以步骤S102 开始的操作。
13在步骤S102中，照相机微计算机114读取作为基准温度的 温度tO。基准温度tO是常规室温时透镜附近的温度(透镜附近温 度)。此外，将基准温度t0预先存储在照相机微计算机114中的 闪速只读存储器(ROM)上。在步骤S102中将基准温度tO加载到 照相机主体的随机存取存储器(RAM)上。然后，处理进入步骤 S103。
在步骤S103中，照相机微计算机114进行透镜复位操作， 更具体地，照相积J鼓计算机114将变焦透4竟102和调焦透镜105 移动到它们的初始位置。此外，照相积^效计算4几114一全测变焦透 镜102和调焦透镜105各自的基准位置。
在步骤S104中，照相机微计算机114经由A/D转换器读取热 敏元件108检测到的当前温度。然后，照相机微计算机114基于 预先存储的温度转换表，将所读取的当前温度转换成当前温度 tc。在步骤S105中，照相机微计算机114计算当前温度tc和基准 温度tO之间的温度差，从而获得温度差At。
在步骤S106中，照相机微计算机114判断在步骤S105中计 算出的温度差At是否大于O。也就是说，在步骤S106中，照相机 微计算机114判断在步骤S104中检测到的当前温度是否高于作 为常规室温时的透镜附近温度的基准温度10 。
如果在步骤S106中判断为温度差At不大于0(步骤S106中的 "否")，则处理返回步骤S104。在步骤S104中，照相机微计算机 114重复上述操作。
另 一方面，如果在步骤S106中判断为温度差At大于0(步骤 S106中的"是")，则处理进入步骤S107。在步骤S107中，照相机 微计算机114获取在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2。
在此，可以通过参考预先存储在照相机微计算机114的存储 单元中的表数据来获取在当前温度tc下要设置的远摄端位置
14P2。在此，表数据包括与透镜镜筒的温度和远摄端位置之间的
关系相关的信息。在这点上，例如，如图3所示，与在基准温度 tO下要设置的远摄端位置Pl相比，在当前温度tc下要设置的远 摄端位置P2更靠近广角端。
注意，作为在常^L室温(基准温度tO)下要设置的远摄端位置 Pl与在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2之间的远摄端位置 差的远摄端位置差AP与温度差At大致成比例。因此，在步骤 S107中可以通过以下表达式计算与将透镜向广角端移动的量 相等的远4聂端位置差AP。
△P = a x At (1)
其中，"a"表示比例因子。针对照相机使用的透镜镜筒唯一 地确定比例因子a。
此外，可以使用通过上述表示式(l)计算出的远摄端位置差 △P,通过以下表达式计算在当前温度tc下要设置的远摄端位置 P2。
P2 = Pl - AP (2) 在步骤S108中，照相机微计算机114判断变焦透镜102的当 前位置在远摄侧是否超出在当前温度tc下要设置的远摄端位置 P2。如果在步骤S108中判断为变焦透4竟102的当前位置在远才聂 侧没有超出在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2(步骤S108 中的"否")，则处理返回步骤S104。在步骤S104中，照相机樣史计 算机114重复上述操作。
另 一方面，如果在步骤S108中判断为变焦透镜102的当前 位置在远摄侧超出在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2(步 骤S108中的"是，，)，则处理进入步骤S109。在步骤S109中，照相 机微计算机114使用变焦透镜驱动源110将变焦透镜10 2驱动到 远摄端位置P2。根据本示例性实施例的照相机(摄像设备)的透镜控制设备 包括以下构件。
根据本示例性实施例的照相机(摄像设备)包括变焦透镜
102和调焦透镜105。另外，摄像设备包括4企测变焦透镜102和调 焦透镜105附近的温度的热敏元件108。此外，搨J象设备包括驱 动变焦透4竟10 2的变焦透4竟驱动源110 。
另外，摄像设备包括上述照相机微计算机114。如果判断为 上述热敏元件108检测到的当前温度tc高于基准温度(常规室温 时的透镜附近温度)tO，则照相机微计算机114获取在当前温度tc 下要设置的变焦透镜102的远摄端位置P2。
在获取了远摄端位置P2之后，照相机微计算机114将变焦 透镜102的当前实际位置与远摄端位置P2进行比较。如果作为 比较的结果，判断为变焦透镜102的当前位置在远摄侧超出远摄 端位置P 2,则照相机微计算机114使变焦透镜驱动源110将变焦 透镜102向广角侧移动到上述远摄端位置P2。
照相机微计算机114存储表数据。在此，表数据包括与温度 信息和变焦透镜102的远摄端位置P2之间的关系相关的信息。 照相机微计算机114根据热敏元件10 8检测到的温度信息和表数 据来获取变焦透镜102的远摄端位置P2。
此外，上述照相机微计算机114计算基准温度和热敏元件 108检测到的当前温度tc之间的温度差(预定温度值以上的高 温)At。此外，照相机微计算机114使用温度差At和预定计算系 数(即，使用上述表示式(1)和(2))来计算变焦透镜102的远摄端 位置P2。
利用上述结构，将变焦透镜102移动到合适的远摄端位置。 此外，在本示例性实施例中，当调焦透镜105位于无限距离时的 聚焦位置时，可以确保用于透镜镜筒的适当的间隙。因此，可以有效缩短透镜镜筒的整体机械长度。
也就是说，根据本示例性实施例，即使当透镜附近温度已 经上升到高于基准温度的温度时，也不需要移动用于调焦的调 焦透镜105。因此，可以有效缩小根据本示例性实施例的透镜镜 筒的大小。
此外，根据具有上述结构的本示例性实施例，在透镜附近 温度已经上升时，可以防止实际焦距由于透镜镜筒的热膨胀而 超出预定设置值。也就是说，本示例性实施例可以实现由于高
温而导致的调焦透镜10 5的散焦减少的小型摄像设备。 第二示例性实施例
以下将说明本发明的第二示例性实施例。在使用步进马达 驱动变焦透镜102的情况下，由于滞后现象或者停止变焦透镜 102的停止精确度(步进马达的分辨率)，变焦透镜102不能总是 停止在期望的变焦透镜位置。
特别地，在移动调焦透镜105的移动量比移动变焦透镜102 的移动量大的远摄端位置附近，调焦透镜105可能散焦。在这种 情况下，在拍摄图像中可能出现轻微模糊的现象。在这点上， 在AF模式的情况下，即使由于上述原因出现了轻微模糊的现 象，本示例性实施例也可以立即将调焦透4竟10 5驱动到聚焦位 置。然而，在MF模式的情况下，不能容易地解决上述问题。在 本发明的第二示例性实施例中，说明了 一种用于解决摄像设备 的AF模式和MF模式两者中的上述问题的方法。
在第二示例性实施例中，摄像设备的结构与图l中所示的类
似。在这点上，只有本示例性实施例中的照相机微计算机114 进行的处理的内容与第 一 示例性实施例中的不同。现在将参考 图5的流程图在下面详细说明照相机微计算机114进行的处理的 内容。参考图5，在步骤S201中，当用户按下照相机的电源开关 以接通照相机的电源时，照相机微计算机114开始以步骤S202 开始的操作。
在步骤S202中，照相机微计算机114读取作为基准温度的 温度t0。基准温度tO是常规室温时的透镜附近温度。此外，将 基准温度t0预先存储在照相机微计算机114中的闪速ROM上。在 步骤S 2 02中将基准温度10加载到照相机主体的R A M上。然后， 处理进入步骤S203。
在步骤S203中，照相机微计算机114进行透镜复位操作。 更具体地，如第一示例性实施例中一样，照相机微计算机114 将变焦透镜102和调焦透镜105移动到它们的初始位置。此外， 照相机微计算机114检测变焦透镜102和调焦透镜105各自的基 准位置。
在步骤S204中，照相机微计算机114经由A/D转换器读取热 敏元件108检测到的当前温度。然后，照相机微计算机114基于 ^Jb^傳^^显^^^t奐表，将所读取的当前温度转换成当前温度 tc。
在步骤S205中，照相机微计算机114计算当前温度tc和基准 温度tO之间的温度差，从而获得温度差At。
在步骤S206中，照相机微计算机114判断在步骤S205中计 算出的温度差At是否大于O。
也就是说，在步骤S206中，照相机微计算机114判断在步 骤S 204中检测到的当前温度t c是否高于作为常规室温时的透镜 附近温度的基准温度tO。如果在步骤S206中判断为温度差At不 大于0(步骤S206中的"否，，)，则处理返回步骤S204。在步骤S204 中，照相机微计算机114重复上述操作。
另 一方面，如果在步骤S206中判断为温度差At大于0(步骤
18S206中的"是")，则处理进入步骤S207。在步骤S207中，照相机 微计算机114获取在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2。
在此，可以通过参考预先存储在照相机微计算机114的存储 单元中的表数据来获取在当前温度tc下要设置的远摄端位置 P2。在此，表数据包括与透镜镜筒的温度和远摄端位置之间的 关系相关的信息。在这点上，例如，如图3所示，如第一示例性 实施例中一样，与在基准温度tO下要设置的远4聂端位置Pl相比， 在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2更靠近广角端。
注意，作为在常规室温(基准温度10)下要设置的远摄端位置 Pl与在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2之间的远摄端位置 差的远摄端位置差AP与温度差At大致成比例。因此，在步骤 S207中可以通过以下表达式计算与将透镜向广角端移动的量 相等的远摄端位置差AP。
△P = a x At (1)
其中，"a，，表示比例因子。针对照相机使用的透镜镜筒唯一 地确臭比鲁掛丰etT
此外，可以使用通过上述表示式(l)计算出的远摄端位置差 △P,通过以下表达式计算在当前温度tc下要设置的远摄端位置 P2。
P2 = PI - AP (2) 在步骤S208中，照相机微计算机114判断变焦透镜102的当 前位置在远摄侧是否超出在当前温度tc下要设置的远摄端位置 P2。如果在步骤S208中判断为变焦透镜102的当前位置在远摄 侧没有超出在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2(步骤S208 中的"否")，则处理返回步骤S204。在步骤S204中，照相机微计 算机114重复上述操作。
另 一方面，如果在步骤S208中判断为变焦透镜102的当前位置在远摄侧超出在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2(步 骤S208中的"是")，则处理进入步骤S209。在步骤209中，照相 机微计算机114判断用户是否为调焦模式设置了 A F模式。
如果在步骤S209判断为用户没有为调焦模式设置AF模式 (为调焦模式设置了 MF模式)(步骤S209中的"否")，则处理返回 步骤S204。在步骤S204中，照相机微计算机114重复上述操作。
另 一方面，如果在步骤S209中判断为用户为调焦模式设置 了 AF模式(步骤S209中的"是")，则处理进入步骤S210。在步骤 S210中，照相机-微计算机114使用变焦透镜驱动源IIO将变焦透 镜102驱动到远摄端位置P2。
在本示例性实施例中，如果为驱动调焦透镜105的驱动模式 设置了 AF模式，则照相机微计算机114进行与第 一 示例性实施 例类似的操作。
然而，在设置了MF模式的情况下，尤其在移动调焦透镜105 的移动量大于移动变焦透镜102的移动量的远摄端位置附近，调 焦透镜105可能散焦。在这种情况下，在拍摄图像中可能出现轻 微模糊的现象。
为了处理该问题，即使在变焦透4竟102位于在远4聂侧超出远 摄端位置P2的位置的情况下，本示例性实施例也禁止使用变焦 透镜驱动源110将变焦透镜10 2移动到远摄端位置P 2 。
为了防止以下问题，本示例性实施例被配置成在MF模式中 禁止使用变焦透镜驱动源nO将变焦透镜102移动到远摄端位置 P2。也就是说，在远摄端附近，移动调焦透镜105的移动量大 于移动变焦透镜102的移动量。因此，在这种情况下，变焦透镜 102和调焦透镜105的光学性能的变化以及针对调焦透镜105可 能出现的散焦严重影响整个摄像设备的光学性能。也就是说， 在这种情况下，即使根据设置值来驱动调焦透镜105,也可能不能保持适当的焦点位置。
另一方面，如果用户设置了AF模式，则可以保持适当的焦 点位置，因为即使由于上述原因出现了轻微模糊的现象，本示 例性实施例也可以立即将调焦透镜105驱动到聚焦位置。
根据具有上述结构的本示例性实施例，防止了由于滞后现 象或者停止变焦透镜102的停止精确度(步进马达的分辨率)而 不能将变焦透镜102驱动到期望焦点位置。因此，可以防止在拍 摄操作期间可能出现的轻微模糊的现象。
第三示例性实施例
以下将说明本发明的第三示例性实施例。图7示出当沿着凸 轮轨迹控制变焦透4竟10 2和调焦透4竟10 5时变焦透4竟10 2和调焦 透镜105各自的示例性位置。在图7所示的例子中，横轴表示变 焦透镜102在广角端和远摄端之间的位置。纵轴表示调焦透镜 105在无限距离和近距离之间的位置。
参考图7，曲线770表示无限被摄体距离时的变焦透镜102 和调焦透镜105的控制位置。曲线771表示被摄体距离为1000mm 时的变焦透镜10 2和调焦透4竟10 5的控制位置。
来自透镜位置检测单元112的输出772根据变焦透镜102的 遮光板(未示出)的状态("外"("高")状态或者"内"("低")状态)而 改变。来自透镜位置检测单元113的输出773根据调焦透镜105 的遮光板(未示出)的状态("外"("高，，)状态或者"内"("低")状态) 而改变。
将变焦透镜102或者调焦透镜105的遮光板的状态从高状态 改变为低状态的位置(变焦复位位置或者调焦复位位置)用作用 于对驱动变焦透镜102或者调焦透镜105的步进马达进行计数的 基准位置。
在本示例性实施例中，驱动变焦透镜102的变焦透镜驱动源
21110和驱动调焦透镜的105的调焦透镜驱动源lll两者都使用步 进马达。然而，如果通过VCM等其它驱动部件来构成变焦透镜 驱动源IIO和调焦透镜驱动源lll之一也是可用的。
在此，假定在包括上述透镜镜筒的摄像设备中，用户已经 按下(接通)了电源开关(未示出)，并且已经进行了透镜复位操 作，然后温度已经上升到了高温。在这种情况下，如图3所示， 由于温度改变，无限距离时的变焦透镜10 2在远摄端的位置移动 了等于移动量DXt(透镜可移动范围A和B之间的差)的值。
在这种情况下，由于移动量DXt，针对调焦透镜105出现散 焦DYt的现象。在这种情况下，为了确保等于或大于散焦DYt 的空隙，本示例性实施例将位于远摄端的变焦透镜10 2向广角端 移动等于移动量DXt的量。此外，调焦透镜105进行焦点调节操 作。
在此，假定在本示例性实施例中，在透镜附近温度已经从 基准温度以上的高温下降到基准温度以下的低温的情况下，将 变焦透镜102在远摄端的位置向远摄端驱动等于移动量DXt的 量。在这种情况下，将在温度下降前位于远:f聂端和无限距离位 置的变焦透镜102从远摄端位置向广角端稍微移动。因此，如果 用户操作变焦开关115以向远摄端调整变焦透镜10 2的位置，则 可以将变焦透镜102移动到超出作为远4聂侧上的变焦透镜102的 适当位置的远摄端位置P2的位置。
此外，在通过判断变焦透镜10 2是否位于适当的远摄端位置 而进行的特定处理中，也就是说，在用于从光学变焦切换到电 子变焦的处理中，如果移动了变焦透镜102在远摄端的位置，则 不能正确地进行判断。在这种情况下，取消电子变焦模式。
为了解决上述问题，如果在透镜附近温度从基准温度以上 的高温下降到基准温度以下的低温时，变焦透镜102位于远摄
22端，则本示例性实施例不改变变焦透镜102在远才聂端的位置。因 此，本示例性实施例可以防止在变焦透镜102位于远才聂端时可能 出现的上述问题。
注意，如果变焦透镜102位于接近广角端的位置而不是远4聂 端位置，则可能不会出现上述问题。因此，如果将变焦透镜102 在远摄端的位置改变为低温时的变焦透镜10 2的位置是有用的。
现在，以下将参考图8的流程图说明与照相机孩i计算机114 的透镜控制相关的操作。
参考图8，在步骤S801中，当用户按下照相机的电源开关 以接通照相机的电源时，照相机微计算机114开始以步骤S802 开始的操作。
在步骤S802中，照相机樣i计算机114读取作为基准温度的 温度tO。基准温度tO是常规室温时的透镜附近温度。此外，将 基准温度10预先存储在照相机微计算机114中的闪速R 0 M上。在 步骤S802中将基准温度tO加载到照相机主体的RAM上。然后， 处理进入步骤S803。
在步骤S803中，照相机微计算机114进行透镜复位操作。 更具体地，照相才;M鼓计算机114将变焦透镜102和调焦透镜105 移动到它们的初始位置。此外，照相积4殷计算才几114纟全测变焦透 镜102和调焦透镜105各自的基准位置。
在步骤S804中，照相机微计算机114经由A/D转换器读取热 敏元件108检测到的当前温度。然后，照相机微计算机114基于 预先存储的温度转换表，将所读取的当前温度转换成当前温度 tc。
在步骤S805中，照相机微计算机114计算当前温度tc和基准 温度tO之间的温度差，从而获得温度差At。
在步骤S806中，照相机微计算机114获取在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2。
在此，例如，可以通过参考照相机;微计算才几114的存储单元
预先存储的表示温度信息和远摄端位置之间的关系的表数据来
获取在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2。
注意，作为在常规室温(基准温度tO)下要设置的远才聂端位置 Pl与在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2之间的远才聂端位置 差的远摄端位置差AP与温度差At大致成比例。因此，在步骤 S806中可以通过以下表达式计算与将透镜向广角端移动的量 相等的远摄端位置差AP。
△P = a x At (1)
其中，"a"表示比例因子。针对照相机使用的透镜镜筒唯一 地确定比例因子a。
此外，可以使用通过上述表示式(l)计算出的远摄端位置差 △P,通过以下表达式计算在当前温度tc下要设置的远摄端位置 P2。
P2 = Pl - AP (2) 在步骤S807中，照相机微计算机114判断在步骤S805中获 得的温度差At是否小于O。更具体地，在步骤S807中，照相机微 计算机114判断在步骤S 8 0 4中检测到的当前温度t c是否低于作 为常规室温时的透镜附近温度的基准温度10 。
如果在步骤S807中判断为温度差At不小于O(不低于基准温 度tO)(步骤S807中的"否")，则处理进入步骤S810。在步骤S810 中，照相机微计算机114将远摄端位置P1改变为在当前温度tc 下要设置的远摄端位置P2(P1 — P2)。然后，处理进入步骤S811。 在步骤S811中，照相机孩i计算机114判断变焦透镜102的当 前位置在远摄侧是否超出在当前温度tc下要设置的远摄端位置 P2。如果在步骤S811中判断为变焦透镜102的当前位置在远摄
24侧超出在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2(步骤S811中的 "是")，则处理进入步骤S812。在步骤S812中，照相机微计算机 114将变焦透镜102移动到在步骤S810中已经改变的远摄端位 置P1(-远摄端位置P2)。
利用上述结构，本示例性实施例可以防止变焦透镜10 2移动 到超出适当的远才聂端位置。因此，本示例性实施例可以确保相 对透镜镜筒的机械尺寸的足够空隙。
另 一方面，如果在步骤S811中判断为变焦透镜102的当前 位置在远摄侧没有超出在当前温度tc下要设置的远摄端位置 P2(步骤S811中的"否，，)，则处理返回步骤S804。在步骤S804中， 照相机微计算机114重复上述操作。
另 一方面，如果在步骤S807中判断为温度差At小于0(低于 基准温度tO)(步骤S807中的"是")，则处理进入步骤S808。在步 骤S808中，照相机微计算机114判断变焦透镜102的当前位置是 否与当前的远摄端位置P1相对应。
如果在步骤S808中判断为变焦透镜102的当前位置与当前 的远摄端位置Pl相对应(步骤S808中的"是")，则照相机微计算 机114返回步骤S804,而不改变远摄端位置。在步骤S804中， 照相机微计算机114重复上述操作。
另 一方面，如果在步骤S808中判断为变焦透4竟102的当前 位置与当前远摄端位置P1不对应(步骤S808中的"否")，则处理 进入步骤S809。在步骤S809中，照相机微计算机114将远摄端 位置P1改变为在当前温度tc下要设置的远摄端位置P2(Pl — P2)。
也就是说，在本示例性实施例中，当变焦透4竟102位于远揭: 端位置P1时，即使透镜附近温度已经下降到低于预定基准温度 的温度，也禁止改变变焦透镜102的远摄端位置。由于以下原因，本示例性实施例禁止改变变焦透镜10 2的远 摄端位置。也就是说，如果在一度上升到高于预定基准温度的 温度以上的高温并且变焦透镜102从其远摄端位置向广角端移 动之后，透镜附近温度下降到低于预定基准温度的温度，则恢 复变焦透镜102的适当的可移动范围。在这种情况下，需要将变 焦透镜102的已经 一度改变为接近广角端的位置的远摄端位置 复位为接近远摄端的位置。
在变焦透镜10 2位于远摄端的情况下，如果将远摄端位置复 位为适当位置，则可能引起上述问题。因此，在这种情况下禁 止改变远摄端位置。另一方面，除这种情况之外，本示例性实 施例将变焦透镜10 2的远摄端位置改变为接近远摄端的位置。
根据具有上述结构的本示例性实施例，变焦透镜102的当前 实际位置可以精确地与向用户显示的变焦透镜102的当前位置 相对应。另外，根据具有上述结构的本示例性实施例，可以减 少在变焦透镜102位于远摄端位置时进行的特定处理(用于切换 为电子变焦模式的处理)期间可能出现的上述问题。
另一方面，在本示例性实施例中，当根据变焦开关115的用 户操作将变焦透镜102向广角端移动，从而变焦透镜102不位于 远摄端位置P2时，照相机微计算机114进行控制，从而使变焦 透镜102的远摄端位置从远摄端位置P2改变为远摄端位置P1。
另外，根据上述示例性实施例中的各示例性实施例的摄像 设备包括检测变焦透镜102和调焦透镜105附近的温度的热敏元 件108。此外，如果基准温度t0时的变焦透镜102的远摄端位置 位于远摄端位置P1并且如果当前透镜附近温度为高于基准温 度10的当前温度t c时，则照相机纟鼓计算机114将变焦透镜10 2的 远摄端位置改变为远摄端位置P2。
另 一方面，如果变焦透镜102的当前位置与远摄端位置P2相对应，则照相机微计算机114禁止将变焦透镜102的远摄端位
置改变为远摄端位置P1。
利用上述结构，本示例性实施例可以防止用户进行向在远 摄侧超出远摄端位置的位置的变焦。另外，根据具有上述结构
的本示例性实施例，变焦透镜102的当前实际位置可以精确地与 向用户显示的变焦透镜102的当前位置相对应。此外，根据具有 上述结构的本示例性实施例，可以减少在变焦透镜10 2位于远摄 端位置时进行的特定处理(用于切换为电子变焦模式的处理)期 间可能出现的上述问题。
在以上说明中，本发明应用于摄像设备。然而，本发明不 限于此。也就是说，本发明可以应用于透镜控制设备。此外， 本发明可以应用于包括上述透镜控制设备的双筒望远镜等光学 设备。
尽管参考示例性实施例说明了本发明，但是应该理解，本 发明不局限于所公开的示例性实施例。所附权利要求书的范围 符合最宽的解释，以包含所有修改、等同结构和功能。
2权利要求
1. 一种透镜控制设备，包括温度检测单元，用于检测变焦透镜和调焦透镜附近的温度；变焦透镜驱动单元，用于驱动所述变焦透镜；以及控制器，用于如果判断为由所述温度检测单元检测到的所述变焦透镜和所述调焦透镜附近的当前温度高于基准温度，则获取在所述当前温度下要设置的所述变焦透镜的远摄端位置，将所述远摄端位置与所述变焦透镜的当前位置进行比较，并且如果所述变焦透镜的当前位置在远摄侧超出所述远摄端位置，则使所述变焦透镜驱动单元将所述变焦透镜移动到所述远摄端位置。
2. 根据权利要求l所述的透镜控制设备，其特征在于，还 包括存储单元，所述存储单元用于存储表示所述变焦透镜和所 述调焦透镜附近的温度与所述变焦透镜的远摄端位置之间的关 系的表数据，其中，所述控制器用于基于所述表数据，根据由所述温 度检测单元检测到的温度来获取所述变焦透镜的远摄端位置。
3. 根据权利要求l所述的透镜控制设备，其特征在于，所 述控制器用于计算所述基准温度和由所述温度检测单元检测 到的温度之间的温度差，并且通过使用所述温度差进行计算来 获取所述变焦透镜的远摄端位置。
4. 根据权利要求l所述的透镜控制设备，其特征在于，所 述控制器用于在驱动所述调焦透镜的模式是手动调焦模式而 不是自动调焦模式的情况下，即使所述变焦 透镜的当前位置在 所述远摄侧超出所述远摄端位置，也禁止所述变焦透镜驱动单 元将所述变焦透镜移动到所述远摄端位置。
5. —种透镜控制设备，包括温度4全测单元，用于4全测变焦透镜和调焦透镜附近的温度；变焦透镜驱动单元，用于驱动所述变焦透4竟；以及 控制器，用于如果判断为由所述温度检测单元检测到的 所述变焦透镜和所述调焦透镜附近的当前温度是高于基准温度 的高温，则获取在所述高温下要设置的所述变焦透镜的远摄端 位置，将所述远摄端位置与所述变焦透镜的当前位置进行比较， 并且如果所述变焦透镜的当前位置在远摄侧超出所述远摄端位 置，则使所述变焦透镜驱动单元将所述变焦透镜移动到所述远 摄端位置，其中，如果判断为当所述变焦透镜的远摄端位置已经改变 为在所述高温下要设置的远摄端位置时由所述温度检测单元检 测到的所述变焦透镜和所述调焦透镜附近的当前温度已经变为 低于所述基准温度的低温，则所述控制器用于如果判断为所 述变焦透镜的当前位置与在所述高温下要设置的远摄端位置相 对应，则禁止将所述变焦透镜的远摄端位置改变为在所述低温 下要设置的远摄端位置。
6. 根据权利要求5所述的透镜控制设备，其特征在于，如 果判断为当所述变焦透镜的远摄端位置已经改变为在所述高温 下要设置的远才聂端位置时由所述温度检测单元4企测到的所述变 焦透镜和所述调焦透镜附近的当前温度已经变为低于所述基准 温度的低温，则所述控制器用于如果判断为所述变焦透镜的 当前位置与在所述高温下要设置的远摄端位置不对应，则将所 述变焦透镜的远摄端位置改变为在所述低温下要设置的远摄端 位置。
7. 根据权利要求5所述的透镜控制设备，其特征在于，还 包括存储单元，所述存储单元用于存储表示所述变焦透镜和所 述调焦透镜附近的温度与所述变焦透镜的远摄端位置之间的关 系的表数据，其中，所述控制器用于基于所述表数据，根据由所述温 度检测单元检测到的温度来获取所述变焦透镜的远摄端位置。
8.根据权利要求5所述的透镜控制设备，其特征在于，所 述控制器用于计算所述基准温度和由所述温度检测单元检测 到的温度之间的温度差，并且通过使用所述温度差进行计算来 获取所述变焦透镜的远摄端位置。
全文摘要
本发明提供一种透镜控制设备，所述透镜控制设备包括温度检测单元，用于检测变焦透镜和调焦透镜附近的温度；变焦透镜驱动单元，用于驱动所述变焦透镜；以及控制器，用于如果判断为由所述温度检测单元检测到的所述变焦透镜和所述调焦透镜附近的当前温度高于基准温度，则获取在所述当前温度下要设置的所述变焦透镜的远摄端位置，将所述远摄端位置与所述变焦透镜的当前位置进行比较，并且如果所述变焦透镜的当前位置在远摄侧超出所述远摄端位置，则使所述变焦透镜驱动单元将所述变焦透镜移动到所述远摄端位置。
文档编号G02B7/28GK101470247SQ20081017843
公开日2009年7月1日 申请日期2008年11月26日 优先权日2007年12月26日
发明者友定俊彦, 石川大介 申请人:佳能株式会社