[发明专利]透镜控制设备、光学设备和透镜控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及在例如摄像机等的光学设备中进行的透镜控制处理。 

背景技术

通常是以下情况：包括内对焦(inner focus)型光学系统的光学设备具有用于在移动变焦用透镜单元时基于预先存储在存储器中的电子凸轮跟踪数据移动调焦用透镜单元的功能，以对伴随变焦的像平面变化进行校正。该功能便于在维持对焦状态的情况下进行变焦。 

图8示出传统的内对焦型镜头系统的结构。在该图中，附图标记901表示固定前透镜，附图标记902表示变焦用的变倍透镜(变焦透镜)，附图标记903表示光圈，附图标记904表示固定透镜，并且附图标记905表示用于进行调焦且具有针对伴随变焦的像平面变化的校正功能(补偿功能)的调焦透镜。附图标记906表示摄像面。 

在这种内对焦型镜头系统中，即使镜头系统具有相同的焦距，不同的被摄体距离也改变用于聚焦在作为聚焦目标的被摄体上的调焦透镜905的对焦位置。当被摄体距离在各焦距处变化时，连续描绘在摄像面906上形成对焦被摄体图像的调焦透镜905的对焦位置，提供了如图9所示针对各个被摄体距离的多个电子凸轮轨迹。 

在通过移动变焦透镜902进行变焦期间，移动调焦透镜905以跟踪根据被摄体距离从多个电子凸轮轨迹中选择出的凸轮轨迹，这使得能够在维持对焦状态的情况下进行变焦。 

如图9所示，当使变焦透镜902从远摄侧向广角侧移动时，多个凸轮轨迹从其间间隔具有一定宽度的状态起彼此接近(会聚)。因而，容易根据被摄体距离选择一个凸轮轨迹。然而，当使变焦透镜902从广角侧向远摄侧移动时，难以从其间间隔窄的多个凸轮轨迹中精确地选择调焦透镜要跟踪的一个凸轮轨迹。 

日本专利2901116公开了使用以下TV-AF方法的光学设备，该TV-AF方法在变焦期间使用AF评价值来确定调焦透镜要跟踪的凸轮轨迹。该设备将变焦期间通过使调焦透镜沿近方向和无限远方向微小移动所获得的AF评价值(焦点信号)进行相互比较，来判断对焦位置所在的方向(在下文，称为“对焦方向”)。然后，该设备使调焦透镜微小移动的中心位置沿判断出的对焦方向移动预定量以重复该微小移动，由此确定变焦期间调焦透镜要跟踪的一个凸轮轨迹。 

然而，如图9所示，随着变焦透镜接近远摄侧，凸轮轨迹之间的间隔变宽。因而，对于日本专利2901116所公开的通过在使调焦透镜微小移动的情况下使用AF评价值来判断对焦方向的设备来说，难以在限定的变焦时间段内确定调焦透镜要跟踪的凸轮轨迹。 

此外，用于获得针对多个凸轮轨迹的AF评价值的调焦透镜的大移动量可能大大超过焦深，这引起离焦(defocusing)。 

此外，在TV-AF方法中，获得AF评价值的周期与垂直同步信号的周期相对应，因而随着变焦速度变高，确定凸轮轨迹的精度下降。结果，错误地确定凸轮轨迹的频率增加。 

在这些情况下，日本专利2795439公开了在不依赖于拍摄场景或摄影技巧的情况下进行变焦并且即使在高速变焦期间也能够维持对焦状态的光学设备。该设备检测到聚焦目标被摄体的距离(被摄体距离)，并基于检测到的距离限制用于校正凸轮轨 迹(即，用于获得AF评价值)的调焦透镜的可移动范围。 

然而，日本专利2795439没有说明在调焦透镜的限制的可移动范围内应当如何校正要跟踪的凸轮轨迹。因此，在实际的摄像环境中，单纯限制调焦透镜的可移动范围引起以下问题。 

首先，日本专利2795439所公开的设备基于距离检测结果及其检测精度限制调焦透镜的可移动范围。然后，该设备从可移动范围内的凸轮轨迹中确定要跟踪的一个凸轮轨迹。然而，如图2所示，可移动范围朝向远摄侧变得更宽。结果，在通过重复调焦透镜围绕一个凸轮轨迹沿无限远方向和近方向的微小移动来确定调焦透镜要跟踪的凸轮轨迹的情况下，可能在没有确定凸轮轨迹的情况下完成变焦。 

如上所述，在TV-AF方法中，获得AF评价值的周期与垂直同步信号的周期相对应，因而随着变焦速度增加，获得AF评价值的次数减少。结果，微小移动的中心位置移动的次数减少。换言之，由于在可移动范围内以移动的中心位置的少次数移动来确定调焦透镜要跟踪的凸轮轨迹，因此可能经常错误地确定凸轮轨迹，这降低了凸轮轨迹的确定精度。 

同样，在例如所谓的低速快门等的长时间曝光期间，即使变焦速度不高，获得AF评价值的周期也与曝光周期相对应。结果，凸轮轨迹的确定精度降低。