变焦透镜控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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专利技术，特别是有关于伴随以可变倍数放大动作为目的的第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。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是光圈，104是固定透镜组，105是具备焦点调节功能(聚焦功能)的透镜组的聚焦透镜，106是由CCD构成的摄像元件。上述的聚焦透镜105兼有修正由变焦透镜102的可变倍数放大引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，按照各个被摄体距离(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，如果对应被摄体距离来选择图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，对焦就可以避免虚像出现。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补偿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虚像。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取相对变焦透镜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冲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追加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Z0、Z1、Z2、…Z6表示可变倍数放大透镜(变焦透镜)的位置，a0、a1、a2、…a6以及b0、b1、b2、…b6是表示不同被摄体距离对应的聚焦位置的代表轨迹。另外p0、p1、p2、…p6是根据上述的2个轨迹计算出的两者中间的轨迹，根据下面的计算公式(1)计算得出。p(n+1)＝|p(n)-a(n)|/|b(n)-a(n)|×|b(n+1)-a(n+1)|+a(n+1)…(1)例如，根据上述的计算公式(1)求点p1，则求出点p0内分线段(b0-a0)的比例，根据该比例内分线段(b1-a1)的点即为p1。因此，聚焦透镜105处于p0点时，可以从该点p1和点p0的位置差(p1-p0)、和变焦透镜102从位置Z0移动到Z1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是为说明可变倍数放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，任意设定可变倍数放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Z0、Z1、…Zk-1、Zk…Zn、分别对应当时被摄体距离的聚焦透镜位置a0、a1、…ak-1、ak…an、b0、b1、…bk-1、bk…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Zx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ax、bx。ax＝ak-(Zk-Zx)×(ak-ak-1)/(Zk-Zk-1)…(2)bx＝bk-(Zk-Zx)×(bk-bk-1)/(Zk-Zk-1)…(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-1、Zk)得出的内分比，对被存储的4个代表轨迹数据(ak、ak-1、bk、bk-1)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ax、bx。接着，在考虑聚焦透镜位置(轨迹)a0、a1、…ak-1、ax、ak…an和聚焦透镜位置(轨迹)b0、b1、…bk-1、bx、bk…bn之间的聚焦透镜位置(轨迹)p0、p1、…pk-1、px、pk…pn时，根据ax、px、bx得出的内分比，将被存储的4个代表轨迹数据(ak、ak-1、bk、bk-1)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、pk-1。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Zx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pk-1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-1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设计出来。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，分散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，无法判断位于收本文档来自技高网...

【技术保护点】
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、和在修正伴随上述第１透镜组的可变倍数放大动作的图像面的变动的同时，还起到聚焦作用的第２透镜组，该装置是根据焦点调节信号驱动上述第２透镜组的变焦透镜控制装置，其包括： 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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大川原裕人，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]