[发明专利]焦点控制器和使用该焦点控制器的光学设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种焦点控制器和使用该焦点控制器的光学设备。

背景技术

传统上，日本特开平05-150154和05-064056号公报公开了作为用于摄像机或TV照相机等光学设备的自动调焦(“AF”)的登山驱动(mountain climbing driving)。登山驱动是如下方法：根据从摄像镜头所获得的视频信号中的高频分量来检测拍摄画面的清晰度并控制调焦透镜在光轴方向上的位置，从而使清晰度能够最大化。传统的位置控制使用步进电动机通过开环控制使调焦透镜以恒定的周期沿光轴方向微小地往复移动(摆动)。

然而，在高速转动时或在过大负荷的情况下，步进电动机失去控制脉冲与电动机的转动之间的同步(失步(step out))。为了解决该问题，日本特开平10-150798号公报提出了使用无刷DC电动机来代替步进电动机。由于无刷DC电动机通过使用传感器检测转子的位置，因此其在维持指令信号与转子的位置之间的同步方面以及在防止失步方面具有优势。

然而，使用无刷DC电动机的开环控制不能够控制透镜的位置，并且具有摆动振幅(wobbling amplitude)变得不精确的问题。为了利用无刷DC电动机进行精确的定位控制需要闭环，但由此导致电路变得复杂的问题。

发明内容

本发明提供一种用于利用相对简单的结构来防止失步并提供高精确的定位的焦点控制器和光学系统。

根据本发明的一个方面的焦点控制器，用于控制光学元件的焦点，所述焦点控制器包括：传感器，用于检测由所述光学元件所形成的图像并输出图像信号；焦点状态检测器，用于基于根据从所述传感器输出的所述图像信号而获得的图像的对比度值来检测焦点状态；以及驱动机构，用于在控制所述焦点时使所述光学元件或所述传感器相对于对方移动，其中，所述驱动机构包括：电动机，其包括具有磁体的转子和具有用于向所述磁体提供转动力的线圈的定子；位置传感器，用于检测所述转子在所述电动机中的位置；以及驱动控制器，用于根据所述对比度值选择第一驱动或第二驱动，所述第一驱动用于根据所述位置传感器的输出切换对所述线圈的通电，所述第二驱动用于根据确定的时间间隔切换对所述电动机中的所述线圈的通电。

根据本发明的另一方面的光学设备，包括：光学元件；以及上述焦点控制器，用于控制所述光学元件的焦点。

根据下面参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是根据第一实施例的数字照相机(光学设备)的框图。

图2是图1所示的驱动机构的立体图。

图3的(A)～(C)是示出作为无刷DC电动机的图1所示的电动机的驱动原理的图。

图4是示出由图1所示的电动机所生成的转矩与转数之间的关系的图。

图5是用于说明根据第一实施例的驱动方法的图。

图6是用于说明根据第一实施例的驱动方法的流程图。

图7是用于说明根据第二实施例的驱动方法的流程图。

图8是用于说明根据第三实施例的驱动方法的流程图。

图9是用于说明根据第四实施例的驱动方法的流程图。

图10是示出在登山驱动时调焦透镜的位置与对比度值之间的关系的图。

具体实施方式

现在将参考附图说明根据本发明的焦点控制器以及使用该焦点控制器的光学设备。

第一实施例

图1是根据第一实施例的光学设备100的框图。图2是用于光学设备100中的焦点控制器的驱动机构4的立体图。光学设备100包括光学元件1和光学元件1的焦点控制器。焦点控制器控制光学元件1的焦点，并且包括焦点状态检测器和驱动机构4。

光学元件1是透镜组等，包括调焦透镜(或透镜组)1a。即使在调焦透镜1a沿光轴方向D微小地往复移动或摆动时，图像倍率也几乎不改变，只有焦距发生变化。因此，通过使调焦透镜1a沿光轴方向D移动，能够控制形成在图像传感器2上的图像的焦点。

焦点状态检测器基于由光学元件1所形成的图像的对比度值来检测焦点状态。焦点状态检测器包括图像传感器2和信号处理器3。图像传感器2包括CCD或C-MOS传感器等将通过了光学元件的光转换成电信号的光电转换元件。信号处理器3基于由图像传感器2转换成了电信号的信号，来检测画面的对比度值。由此，能够识别调焦透镜1a的焦点状态。焦点状态检测器通过检测由图像传感器2所获得的电信号的高频分量来获得由光学元件1所形成的图像的对比度值，并基于该对比度值检测焦点状态。