透镜装置和摄像装置的制作方法

本发明涉及透镜装置和摄像装置。

背景技术：

对于包括广播电视照相机、电影照相机、摄像机、数字静态照相机、监视照相机和卤化银胶片照相机的摄像装置，已知一种变焦透镜，其被构造为通过沿光轴移动各种透镜单元来进行聚焦和变焦。

已知一种变焦透镜，其从物侧到像侧依次包括：聚焦透镜单元，其对于变焦是静止的，并且被构造为通过部分或全部移动来进行聚焦；变焦透镜单元，其由倍率改变系统和补偿系统构成；以及用于成像的成像透镜单元。变焦透镜具有最靠近物侧布置的聚焦透镜单元，因此无论变焦状态如何，都确定与物距相对应的聚焦透镜单元的位置。因此，不需要与变焦状态相对应的聚焦控制。

还已知一种变焦透镜，其被构造为通过凸轮的旋转来移动变焦透镜单元，以便能够进行高速手动变焦。

最靠近物侧布置的聚焦透镜单元和通过凸轮机构待移动的变焦透镜单元都适合于手动操作。由于其高可操作性，专业人员优选手动操作类型的变焦透镜，但是难以校正由于制造误差引起的聚焦位置的偏差。

已知一种通过部分地或全部地移动成像透镜单元来校正由于制造误差引起的聚焦位置的偏差(进行聚焦调节)的方法(日本特开平10-186209号公报)。另外，已知一种变焦透镜，其被构造为通过部分地或全部地移动成像透镜单元来进行微距摄像(日本特公昭58-1401号公报)。

在日本特开平10-186209号公报中进行的聚焦位置的偏差的校正涉及部分地移动成像透镜单元，并且在日本特公昭58-1401号公报中进行的微距摄像涉及部分地或全部地移动成像透镜单元。通过包括图像稳定透镜单元和扩展器透镜单元，成像透镜单元可以具有大量功能。在这种情况下，期望通过移动同一透镜单元来进行上述聚焦调节和上述微距摄像。然而，当用于这两个功能的同一透镜单元经受它们各自的控制操作时，可能难以获得在这两个功能中都没有不适感的图片。

技术实现要素：

因此，本公开提供了例如一种有利于通过移动共同的透镜单元来进行聚焦调节和微距摄像的透镜装置。

根据本发明的一个实施例，提供了一种透镜装置，所述透镜装置包括：第一透镜单元，其被布置为最靠近物侧，并且被构造为对于变焦不移动；变焦透镜单元，其被构造为移动进行变焦；孔径光阑；以及最靠近像侧布置的成像透镜单元，其中，第一透镜单元包括被构造为移动进行聚焦的第一聚焦透镜单元，其中，成像透镜单元包括被构造为移动进行聚焦和移动进行微距摄像的第二聚焦透镜单元，并且，其中，透镜装置包括控制器，该控制器被构造为基于第一聚焦透镜单元、变焦透镜单元和孔径光阑中的至少一者的状态，来控制第二聚焦透镜单元的位置以进行微距摄像。

根据下面参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得显而易见。

附图说明

图1是本发明第一实施例的主要部分的示意图。

图2是用于示出第一实施例中的控制的流程图。

图3是本发明第三实施例的主要部分的示意图。

图4是用于示出第三实施例中的控制的流程图。

图5是本发明第四实施例的主要部分的示意图。

图6是用于示出第四实施例中的控制的流程图。

图7是本发明第五实施例的主要部分的示意图。

图8是用于示出第五实施例中的控制的流程图。

具体实施方式

现在，参照附图详细地描述本发明的实施例。

本发明的一个实施例中的变焦透镜包括：对于变焦静止的最靠近物侧布置的第一透镜单元；由倍率改变系统透镜和调节系统透镜形成的变焦透镜单元；孔径光阑；以及最靠近像侧布置的成像透镜单元。第一透镜单元包括第一聚焦透镜单元，该第一聚焦透镜单元被构造为通过部分地或全部地移动来进行聚焦调节，并且成像透镜单元包括第二聚焦透镜单元，该第二聚焦透镜单元被构造为通过部分地或全部地移动来进行聚焦调节。

变焦透镜包括被构造为进行微距摄像的微距操作单元(操作单元)，并且具有用于由变焦、聚焦和孔径光阑的各自的光学参数的变化引起的聚焦偏差中的至少任一者的校正表。

针对各个光学参数的变化，通过基于校正表的第二聚焦透镜单元的位置控制来进行聚焦调节，并且在微距摄像时通过微距操作单元的操作来移动第二聚焦透镜单元。

接下来，描述各个实施例的构造和控制流程。在以下描述中，相同的组件由相同的附图标记表示。

[第一实施例]

图1是与本发明第一实施例有关的变焦透镜的主要部分的构造图。变焦透镜100具有包括聚焦部分uf、变焦部分uz和孔径光阑ui的透镜部。变焦透镜100包括：聚焦获得单元101，其被构造为获得聚焦透镜的位置；变焦获得单元102，其被构造为获得变焦透镜的位置；以及光圈获得单元103，其被构造为获得孔径光阑的位置(状态)。获得单元101至103均由编码器、电位计、光电传感器或其他这样的检测器形成。

计算单元110是被构造为对变焦透镜进行不同种类的控制的计算电路(cpu)(校正单元)。移动控制器120是被构造为控制第二聚焦透镜单元的驱动的控制器，并且，第二聚焦驱动单元150是被构造为驱动第二聚焦透镜单元的驱动单元。微距操作单元130是被构造为在微距摄像和散景摄像(散景成像，模糊摄像，模糊成像)时操作第二聚焦透镜单元的驱动的操作单元。存储器单元111存储与第二聚焦透镜单元的移动量有关的校正表，该校正表是校正由聚焦、变焦和孔径光阑的各个光学参数的变化引起的聚焦偏差所需的。

在第一实施例中，基于式(1)确定微距操作中的第二聚焦可移动透镜单元的移动量f2，其中“m”表示微距操作单元要使用的移动量，并且“mp”表示完全校正由变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数的变化引起的聚焦偏差所需的移动量。

f2＝m+mp1...(1)

在这种情况下，实际移动量mp1满足条件式(2)。

0.5<mp1/mp<1.5...(2)

利用式(1)，即使在微距摄像期间，当各个光学参数发生变化时，也进行校正由各个光学参数的变化引起的聚焦偏差所需的移动。

更优选的是，条件式(2)是条件式(2a)。

0.8<mp1/mp<1.2...(2a)

进一步更优选的是，条件式(2)是条件式(2b)。

mp1/mp＝1.0...(2b)

在本发明的一个实施例中，理想的是，通过校正由变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数的变化引起的聚焦偏差所需的移动量“mp”，来校正微距操作单元要使用的移动量“m”。然而，即使通过用于校正由变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数的变化引起的聚焦偏差所需的移动量“p”的80％或50％来校正微距操作单元要使用的移动量“m”，也可以充分享受本发明的效果。

接下来，描述第一实施例的控制流程。

图2是与第一实施例中的变焦透镜的第二聚焦可移动透镜单元的驱动有关的流程图。处理从步骤10开始。

首先，计算单元110从聚焦获得单元101、变焦获得单元102和光圈获得单元103分别获得包括聚焦、变焦和孔径光阑的位置和状态的不同种类的光学参数(步骤11)。

随后，计算单元110从存储在存储器单元111中的校正表中读取与各种光学参数相对应的校正量，该校正量与第二聚焦可移动透镜单元的驱动有关(步骤12)。此时，将关于离散值的数据存储在校正表中。因此，可以原样采用最接近表内的各种光学参数的邻近值，或者可以采用通过根据邻近值附近的值适当地进行的内插处理而获得的内插值。

随后，计算单元110将与校正量相对应的第二聚焦透镜单元的移动量输出到移动控制器120。第二聚焦驱动单元150驱动第二聚焦透镜单元沿光轴移动，从而进行聚焦调节(步骤13)。

随后，移动控制器120读取微距操作单元130的信号(步骤14)。

当变焦透镜处于微距操作下时，移动第二聚焦透镜单元以满足式(1)和条件式(2)(步骤15)：

f2＝m+mp1......(1)，

其中：

0.5<mp1/mp<1.5......(2)。

本过程返回到步骤11以继续该流程。

以上述方式控制第二聚焦透镜单元的驱动，从而即使在自从微距开始之前变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数都已改变的情况下，也能够在从微距摄像恢复到正常摄像时平滑地开始正常摄像而不会离焦。

[第二实施例]

在本发明的第二实施例中，当进行微距操作时，停止第二聚焦可移动透镜单元。

利用该构造，即使在微距操作时变焦透镜的各个光学参数发生变化的情况下，也不进行校正由各个光学参数的变化引起的聚焦偏差所需的移动。在进行微距摄像或有意散景摄像的情况下，在微距操作下进行的用于聚焦调节的移动可能使得聚焦透镜以与摄影者的意图不同的方式移动，这会给摄影者带来不适感。因此，通过避免在微距操作时从除微距操作单元以外的单元接收用于驱动第二聚焦可移动透镜单元的任何指令，可以在微距操作和微距摄像期间进行不给摄影者带来不适感的聚焦控制。

优选的是，当从微距摄像转移到正常摄像时，第二聚焦透镜单元返回到微距操作开始时的位置，并且针对各个光学参数的变化进行聚焦调节。利用这种构造，可以容易地在微距摄像中涉及的移动和聚焦调节中涉及的移动之间清楚地区分第二聚焦透镜单元的移动，并且可以更容易控制对于各个光学参数的变化的聚焦调节。

[第三实施例]

图3是与本发明第三实施例有关的变焦透镜的主要部分的构造图。与第一实施例中的变焦透镜不同，第三实施例中的变焦透镜包括能够插入变焦透镜100的透镜部和从变焦透镜100的透镜部移除的扩展器部分ue、以及用于插入和移除扩展器的扩展器获得单元155。第三实施例中的变焦透镜还包括：温度获得单元(温度检测器)156，其被构造为检测温度变化；以及姿势获得单元157，其被构造为检测变焦透镜相对于重力方向的布置的姿势(姿势差异)。

进一步优选的是，变焦透镜包括扩展器透镜单元，扩展器透镜单元能够插入光路中并从光路移除并且被构造为使焦距偏移，变焦透镜包括至少一个温度检测单元，并且变焦透镜包括用于检测变焦透镜的姿势的至少一个检测单元。变焦透镜可以包括用于校正由各个光学参数对聚焦偏差施加的影响的校正表，从而根据各个光学参数的变化，基于校正表移动第二聚焦可移动透镜单元，所述光学参数包括扩展器透镜单元插入光路/从光路移除的状态、其温度和其姿势。

还优选的是，当第二聚焦可移动透镜单元通过适于利用各个当前设置的光学参数的聚焦调节的位置时，从微距摄像转移到正常摄像以开始聚焦调节。也就是说，还优选的是，第二聚焦可移动透镜单元从微距摄像的状态恢复，以到达在正常摄像中已经进行了聚焦调节的位置，从而从已经进行了聚焦调节的位置开始正常摄像，而无需在正常摄像位置在聚焦调节量返回到零状态之后开始聚焦调节。利用这种构造，即使在微距摄像期间变焦透镜的各个光学参数发生变化时，也可以平滑地从微距摄像切换到正常摄像而不会在恢复到正常摄像时离焦。

接下来，描述第三实施例的控制流程。

图4是与第三实施例有关的流程图。处理从步骤20开始。

首先，移动控制器120从微距操作单元130读取微距操作单元的信号(步骤21)。

随后，当变焦透镜处于微距操作下时，移动控制器120基于微距操作单元的信号驱动第二聚焦驱动单元150，以沿着光轴移动第二聚焦透镜单元，从而进行微距摄像或散景摄像(步骤22和步骤23)。然后，本过程返回到步骤21以继续该流程。

同时，当在步骤22中变焦透镜不在微距操作下时或者在微距操作完成之后，在第二聚焦透镜单元已经从微距操作开始之前的位置移动的情况下，移动控制器120将第二聚焦透镜单元移动到开始位置(步骤24)。

随后，各个获得单元101至103和155分别读取聚焦、变焦、孔径光阑和扩展器透镜单元的光学参数。另外，各个获得单元156和157分别读取变焦透镜的温度和姿势差异的光学参数，并将所获得的信息输出到计算单元110(步骤25)。此时，温度检测装置可以组合使用多个装置来进行适合于摄像环境的调节，例如，通过从一个方向处理热源或即使在相同温度的情况下也检测温度是稳定的还是过渡的。关于姿势差异，也可以使用多个检测装置来提高精度。

随后，计算单元110从存储在存储器单元111中的校正表中读取与各种光学参数相对应的校正量(步骤26)。

随后，计算单元110将对应于校正量的第二聚焦透镜单元的移动量发送到移动控制器120，并使移动控制器120驱动第二聚焦驱动单元150以沿光轴移动第二聚焦透镜单元，从而进行聚焦调节(步骤27)。

本过程返回到步骤21以继续该流程。

通过以这种方式构造变焦透镜，可以考虑到扩展器透镜单元插入光路或从光路移除的状态的变化、摄像期间的温度的变化以及摄像期间的姿势差异的变化的影响，来进行聚焦调节。

[第四实施例]

图5是与本发明第四实施例有关的变焦透镜的主要部分的构造图。与第一实施例中的变焦透镜不同，第四实施例中的变焦透镜包括on/off切换操作单元140，其被构造为在对于各个光学参数的变化的聚焦调节的开(on)和关(off)之间切换。

在第四实施例中，基于式(3)确定微距操作中的第二聚焦可移动透镜单元的移动量f2，其中“m”表示从正常摄像位置到微距操作单元要进行的微距摄像位置的移动量，并且“mf”表示基于对由变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数的变化引起的f数的变化的校正的移动量。

f2＝m+mf......(3)

在这种情况下，以下面的方式确定基于对由孔径光阑的各个光学参数的变化引起的f数的变化的校正量的移动量p2。

假设在微距操作时存在变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数的变化之前表现出的f数由fno0表示，并且在存在各个光学参数的变化之后表现出的f数由fno1表示，基于在微距操作时变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数的变化的f数的变化率δfno被表达为如下。

δfno＝fno1/fno0......(4)

为了避免由于基于在微距操作时的变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数的变化引起的f数的变化而改变散景质量，可以改变焦距以保持散景直径(模糊直径)在固定的水平，其被表达为：

(散景直径)＝(焦距)/(f数)......(5)

也就是说，通过改变焦距以满足：

(焦距的变化率)/(f数的变化率)＝1......(6)，

即使当f数由于微距操作时的变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数的变化而改变时，也可以保持散景质量。由光学参数的变化引起的第二聚焦可移动透镜单元的移动量的变化率δf2(其对应于焦距的变化率)，由式(7)表示，其中“m”表示第二聚焦透镜单元从正常摄像位置到微距操作单元130要进行的微距摄像位置的移动量，并且“mf”表示基于对由变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数的变化引起的f数的变化的校正的移动量。

δf2＝(m+mf)/m......(7)

确定用于补偿由各个光学参数的变化引起的f数的变化对散景直径的影响的移动量“mf”，以满足条件式(8)。

0.5<δf2/δfno<1.5......(8)

也就是说，确定移动量“mf”以满足以下条件式：

0.5<{(m+mf)/m}/δfno<1.5,

从而能够产生本发明的效果。优选的是，条件式(8)满足以下条件式。

0.8<δf2/δfno<1.2......(8a)

在这种情况下，可以产生更优选的效果。更优选的是，驱动第二聚焦透镜单元，使得条件式(8a)满足以下条件式。

δf2/δfno＝1......(8b)

在这种情况下，可以产生更优选的效果。

条件式(2)定义f数与第二聚焦可移动透镜单元的移动量之间的关系。通过满足条件式(2)，当有意地进行离焦摄像时，可以将散景直径保持在基本固定的水平。

还优选的是，当第二聚焦可移动透镜单元通过适于利用各个当前设置的光学参数的聚焦调节的位置时，从微距摄像恢复到正常摄像以开始聚焦调节。也就是说，还优选的是，第二聚焦可移动透镜单元从微距摄像的状态恢复，以到达在正常摄像中已经进行了聚焦调节的位置，从而从已经进行了聚焦调节的位置开始正常摄像，而无需在正常摄像位置在聚焦调节量返回到零状态之后开始聚焦调节。利用这种构造，即使在微距摄像期间变焦透镜的各个光学参数发生变化时，也可以平滑地从微距摄像切换到正常摄像而不会在恢复到正常摄像时离焦。

进一步优选的是，切换装置被构造为开启或关闭要提供给变焦透镜、变焦操作装置或聚焦操作装置的聚焦调节，以开启或关闭通过移动第二聚焦可移动透镜单元进行的聚焦调节。这可以防止由于增加的噪声和摄影者的无意移动而导致的错误操作。

图6是与第四实施例有关的流程图。处理从步骤30开始。

首先，计算单元110读取on/off切换操作单元140的信号，并确定是否进行聚焦调节(步骤31)。

当进行聚焦调节时，各个获得单元101至103分别读取聚焦、变焦和孔径光阑的光学参数，并将读取的光学参数发送至计算单元110(步骤32)。

随后，计算单元110从存储在存储器单元111中的校正表中读取与各种光学参数相对应的校正量(步骤33)。

随后，计算单元110将对应于校正量的第二聚焦透镜单元的移动量发送到移动控制器120，并使移动控制器120驱动第二聚焦驱动单元150以沿光轴移动第二聚焦透镜单元，从而进行聚焦调节(步骤34)。

随后，移动控制器120读取微距操作单元130的信号以确定变焦透镜是否处于微距操作下(步骤35)。

当变焦透镜处于微距操作下时，移动控制器120移动第二聚焦透镜单元以满足下式(步骤36)。

0.5<δf2/δfno<1.5......(8)

同时，当变焦透镜不在微距操作下时，本过程返回到步骤31以继续该流程。

随后，移动控制器120确定第二聚焦透镜单元的位置是否已通过适合于聚焦调节量的位置(步骤37)。当第二聚焦透镜单元的位置已通过适合于聚焦调节量的位置时，第二聚焦驱动单元150停止驱动以停止第二聚焦透镜单元的移动(步骤38)。然后，本过程返回到步骤31以继续该流程。同时，当第二聚焦透镜单元的位置尚未通过适合于聚焦调节量的位置时，本过程返回到步骤35以继续该流程。

当在步骤31中未进行聚焦调节时并且当变焦透镜处于微距操作下时，移动控制器120基于微距操作单元的信号驱动第二聚焦驱动单元150以沿光轴移动第二聚焦透镜单元，从而进行微距摄像或散景摄像(步骤37和步骤38)。然后，本过程返回到步骤31以继续该流程。

同时，当变焦透镜不在微距操作下时，本过程返回到步骤31以继续该流程。

利用这种构造，即使在微距摄像期间变焦透镜的各个光学参数发生变化时，也可以平滑地从微距摄像切换到正常摄像而不会在恢复到正常摄像时离焦。另外，当有意地进行离焦摄像时，即使在微距摄像和正常摄像之间的切换期间，也可以继续摄影者想要的散景摄像，同时将散景直径保持在基本固定的水平。

[第五实施例]

图7是与本发明第五实施例有关的变焦透镜的主要部分的构造图。与第一实施例中的变焦透镜不同，第五实施例中的变焦透镜包括：第二聚焦获得单元104，其被构造为获得第二聚焦部分uf2的位置；以及模式切换单元115，其被构造为能够在针对各个光学参数的变化的聚焦调节的不同种类的调节模式之间进行切换。

在第五实施例中，针对由微距操作时的变焦、聚焦和孔径光阑的各个光学参数的变化引起的聚焦偏差，可以在三种调节模式之间切换以控制第二聚焦可移动透镜单元的驱动。第五实施例中的变焦透镜包括切换装置，该切换装置被构造为在调节模式之间切换。

在第一模式中，移动第二聚焦可移动透镜单元以满足第一实施例中的式(1)。也就是说，微距操作中的第二聚焦可移动透镜单元的移动量f2被控制为微距操作单元要使用的移动量“m”和对于各个光学参数的变化的聚焦调节中所涉及的移动量“p”的总和。在第二模式中，与第二实施例中一样，当进行微距操作时，不进行校正由各个光学参数的变化而引起的聚焦偏差所需的第二聚焦可移动透镜单元的移动。在第三模式中，移动第二聚焦可移动透镜单元以满足上面描述的第四实施例中的式(8)。

这使得摄影者能够选择适合于摄像条件的更优选的调节模式。也就是说，使得能够在正常摄像和微距摄像之间切换时进行平滑过渡的第一模式适合于，涉及频繁切换的摄像条件。避免在微距摄像期间进行聚焦调节的第二模式适合于，继续特写摄像的情况、进行散景摄像的情况、以及在一定程度上固定摄像条件的其他这样的情况。在第三模式中，当有意地进行离焦摄像时，可以将散景直径保持在基本固定的水平，这使得摄像更适合于摄影者的意图。

通过以上述方式设置各个组件，各个实施例提供了能够适当地控制聚焦调节和微距摄像的变焦透镜和摄像装置，从而能够进行不给摄影者带来不适感的控制。

图8是与第五实施例有关的流程图。处理从步骤50开始。

首先，计算单元110读取模式切换单元115的信号以在调节模式之间切换，并确定调节模式(步骤51和步骤52)。

随后，当确定调节模式是第一模式时，进行图2所示的步骤11至步骤15的第一实施例中的处理(步骤53)。当确定调节模式是第二模式时，进行图4所示的步骤21至步骤27的第二实施例中的处理(步骤54)。随后，当确定调节模式是第三模式时，进行图6所示的步骤32至步骤38的第四实施例中的处理(步骤55)。

在任何一种情况下，本过程返回到步骤51以继续该流程。

还可以通过构造包括本发明的一个实施例中的变焦透镜和布置在该变焦透镜的像平面中的固态摄像元件的摄像装置，来构造能够享受本发明的效果的摄像装置。

以上描述了本发明的示例性实施例，但是不用说，本发明不限于这些实施例，并且可以在不脱离本发明的实质的情况下对其进行各种变型和改变。

虽然针对示例性实施例描述了本发明，但是，应该理解，本发明不限于公开的示例性实施例。上述权利要求的范围应当被赋予最宽的解释，以便涵盖所有这类变型以及等同的结构和功能。