数字静物照相机双区间自动镜头聚焦系统技术方案

一种用在数字静物照相机中的双区间自动聚焦系统，其包括一照片拍摄镜头、一用于将镜头焦点在近距点与远距点之间转换的螺线管。数字静物照相机的ＣＰＵ或电控距离测量系统在探测到对象位置后将激励螺线管，螺线管头部被以非常短的行程拉入螺线管体中，而设在镜头筒上并且与螺线管头部相连的臂也被拉向螺线管体，以将螺线管头部的运动传递到镜头筒上，从而可以将镜头焦点自动设置在远侧位置或近侧位置上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数字静物照相机双区间自动聚焦系统，其能够根据数字静物照相机的CPU或电控距离测量系统所产生和发出的距离判断信号而在两个区间内自动转换镜头焦点，即从近侧区间转换至远侧区间或反向转换。在传统的数字静物照相机自动聚焦过程中，通过检测形成在图像传感器如CCD传感器或C-MOS传感器上的图像而将镜头聚焦在物体上，传感器被提供在照像机中的CPU(中央处理器)控制的。首先，镜头开始从其原位(常设位置)开始前后移动，而且在镜头移动时，CPU将频繁检测通过镜头而形成在图像传感器如CCD或C-MOS传感器上图像，之后，镜头停止在图像最清晰聚焦的位置上。在这种情况下，镜头必须被驱动着以连续的次序沿环形凸轮前后移动，该环形凸轮上设有镜头驱动机构并且被一个步进电机带动着旋转，从而在步进电机旋转时使镜头前后移动。当镜头前后移动时，CPU将探测图像最清晰聚焦的时刻，而在探测到的最佳图像时刻时，CPU将向镜头发送一个信号，以停止运动。之后，镜头将停止在图像最清晰聚焦的这个位置上。在拍摄了一幅照片后，镜头必须返回其原位(常设位置)，而且为了使镜头返回原位，环形凸轮必须再次旋转。当镜头返回原位后，设在镜头筒旁边的光断路器将探测镜头原位，其中一种遮光器设在镜头筒的边缘上，以遮断穿透型光断路器的光线。在光断路器探测到原位的时刻，镜头的运动将停止在该位置即原位。因此，在数字静物照相机自动聚焦系统的普通情况下，镜头必须以连续的次序被驱动，图像探测必须以频繁的次序进行，而且在每次拍摄了一幅照片后镜头必须返回其原位。镜头这些自动聚焦设置步骤会占用时间，并且在很多情况下会失去最佳照片拍摄时机。此外，由步进电机、环形凸轮和光断路器构成的机构的成本相当高。附图说明图1和2中示出了一种用于实现前面描述功能的典型传统自动聚焦系统。当步进电机1接收到一个来自照相机CPU的启动信号后，步进电机将开始旋转，而且与设在环形凸轮4边缘上的环形凸轮轴齿轮3相咬合的步进电机齿轮2也开始旋转。接着，以其环形凸轮轴齿轮3与步进电机齿轮2咬合着的环形凸轮4开始旋转，而位置探测杆5开始沿着环形凸轮4的斜坡表面前后(上下)移动，之后整个镜头组件6开始沿着设在镜头组件6上的导轨7前后移动。镜头筒的一侧被成型为一个套筒状，在套筒上设有一个作为套筒一部分并从套筒伸出的位置探测杆5，在镜头组件6的套筒的最外侧部分上设有能够沿着导轨7前后移动的轴向支承部分8。在镜头筒的另一侧形成了作为套筒一部分的位置稳定叉9，在叉的端部之间(槽中)设有位置稳定销10。轴向支承部分8和导轨7与位置稳定叉9和位置稳定销10一起支承着整个镜头组件6。镜头组件6总是被卷簧12推向图像传感器11，从而使得位置探测杆5的末端总是适宜地接触环形凸轮4的斜坡表面，而不会失误。在数字静物照相机的电源开关接通后，一个图像将通过镜头形成在图像传感器11上。在自动聚焦系统的开关接通的瞬间，图像的聚焦状态即被发送到CPU，从而以频繁的次序检测形成在图像传感器上的图像，而在图像到达最清晰聚焦状态的瞬间，CPU将发出一个信号以停止检测，即导致步进电机1停止。之后，可以释放快门并拍摄图像。在这些步骤之后，镜头组件6必须返回其原位(常设位置)。在环形凸轮4的边缘上设有位置探测遮光叶片13。在拍摄了一幅照片后，环形凸轮4开始再次旋转，以将镜头组件6返回其原位，而当位置探测遮光叶片13到达光断路器14的槽中后，光断路器14的光线(光束)将被位置探测遮光叶片13遮断，而环形凸轮4将立即停止在此，从而使得镜头组件6能够返回并停止在其原位。图2中示出了位于原位的镜头组件。如这个例子中所解释，必须将镜头组件6连续前后移动，以使CPU检测图像状态。这种通过机械式连续镜头运动反复检测图像以搜索最佳聚焦点的方式必然占用很多时间，并且可能导致使用者错过良好拍摄时机。此外，机构本身非常复杂并且必须精确调节，而且机构的组装也很困难。机构中所用的部件和元件相当昂贵。因此，优选采用极大简化的机构，其具有数量更少而且价格更低的部件和元件，而且自动聚焦的处理时间更短。因此，本专利技术的一个目的是提供一种数字照相机自动聚焦系统，其能够缩短自动聚焦的总体处理时间。本专利技术的另一个目的是提供一种数字照相机自动聚焦系统，其机构被简化并尽可能采用价格更低且数量更少的部件和元件。在本专利技术中，以下面描述的方式构造了双区间自动聚焦系统，以缩短自动聚焦的总体处理时间，并且以价格更低且数量更少的部件和元件取代昂贵的部件和元件，从而节省空间和时间。本专利技术的双区间自动聚焦系统(为简化，以下称作2区间AF系统)包括一个照片拍摄镜头、一个螺线管、一个镜头位置稳定装置和一个导轨。在本专利技术中，与图1和2所示系统的不同之处在于，采用了低价格螺线管以取代昂贵的步进电机，而带有齿轮的精确成型的环形凸轮被省略，昂贵的光断路器被省略，而且总体而言其结构和机构在组装时远比图1和2所示系统简单和容易。本专利技术的2区间AF系统基于数字静物照相机的非常深的视场焦深、非常小的尺寸、非常轻的重量和非常短的调焦行程。与传统静物照相机如35mm格式照相机完全不同的是，数字照相机的镜头具有非常短的焦距。在很多情况下，焦距在4mm至15mm之间。理论上讲，焦距越短则视场焦深越深。例如，如果在漫射圈(图像圈)为0.1mm的情况下计算F2.5f-9mm(焦距)镜头的焦深，则计算结果显示出，如果镜头焦点被设置在距离照相机3米处，在距离1.6米至无穷远之间的所有对象均位于良好焦点上。而且还显示出，如果镜头焦点被设置在1米的距离处，则在距离0.8米至1.6米之间的所有对象均位于良好焦点上。这意味着，如果根据照相机与对象之间的距离而将镜头焦点设置在两个位置中的一个上，即一方面，对于距离在0.8米至1.6米之间的对象，镜头焦点设置为大约1米，另一方面，对于距离在1.6米至无穷远之间的对象，镜头焦点设置为大约3米，则距离照相机0.8米至无穷远之间的所有对象均能够位于良好焦点上。因此，如果镜头只在这两个焦点之间移动，则这种2区间AF系统实际上可以覆盖所有对象。在传统照相机镜头的情况下，通常焦距非常的长，因此视场焦深非常浅，而且难以只将这种浅视场焦深用于两个区间的聚焦，除非镜头焦距极短，或镜头速度非常慢如F11或更慢。利用每个数字照相机的F数(镜头速度)和焦距，可以计算出近侧和远侧焦点的距离。通过数字照相机镜头的这种较深的焦深，用于将镜头焦点只在两个点之间转换即由近至远或由远至近转换的2区间自动聚焦系统可以被设计得使在很近距离如0.8mm至无穷远之间的所有对象均位于良好焦点上。此外，对于如0.8mm至无穷远之间的对象，数字照相机镜头的聚焦运行距离极短，即小于1mm左右。借助于镜头的短调焦行程这一优点，本专利技术的2区间AF系统可以利用螺线管的力直接驱动镜头，而不需要借助于任何复杂的增力机构如杠杆，而且行程是在螺线管头部的非常短的驱动行程内。数字静物照相机的非常小的尺寸和轻质也有利于利用螺线管直接驱动镜头。在本专利技术中，采用了低价格的螺线管移动镜头组件。镜头组件本体在其一侧具有一个作为导轨轴向支承部分的长孔，该孔用作轴向支承并且在导轨上滑动。导轨在图像传感器部分旁边固定在组件底座上，而镜头组件的轴向支承部分套在导轨上，以便利用支承本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字静物照相机双区间自动聚焦系统，其可以将镜头焦点在两个位置即远聚焦位置和近聚焦位置之间转换，该系统包括：一个组件底座，其上组装着上述双区间自动聚焦系统；一个螺线管，其用于将镜头焦点在两个点即远聚焦位置和近聚焦位置之间转换；一个照片 拍摄镜头，其作为一个镜头组件组装在一个镜头筒中；一个轴向支承部分，其设在上述镜头筒的一侧并且具有一个轴向孔；一个导轨，其固定在上述组件底座上并且插入轴向支承部分的上述孔中；一个卷簧，其套在上述导轨上，以将上述镜头筒组件推向图象传感器并将上述镜头筒组件保持在原位即远侧位置；一个连接臂，其设在上述镜头组件上；一个稳定叉，其设在上述镜头筒上；以及一个稳定销，其固定在组件底座上并且安置在上述叉的端部之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：大岛繁，
申请(专利权)人：雅客设计有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]