[发明专利]镜头设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有自动焦点调整功能的镜头设备，该镜头设备用于例如电视镜头和视频镜头的光学设备。本发明还涉及一种包括该镜头设备的图像拾取系统。

背景技术

按照惯例，已提出了作为例如照相机和摄像机的图像摄取设备中所采用的自动聚焦(AF)技术的各种提议。例如，以下自动焦点调整方法是众所周知的。也就是说，来自某一对象的穿过图像摄取镜头的不同出射光瞳区域的光束被成像到一对线传感器上，并通过对对象图像执行的光电转换获得一对图像信号，从而确定如此获得的这对图像信号的相对位置位移量。基于该位移量，计算对象的散焦量，从而驱动图像摄取镜头。

在采用相位差检测的AF系统中，可确定基于对象距离的聚焦透镜的对焦位置，因此，此AF系统具有这样的特征，即，可比对比度(contrast)AF系统更快速地获得对焦状态。

日本专利申请公开No.2005-292779公开了一种自动聚焦系统，其中，基于对象图像的对比度移动聚焦透镜。该自动聚焦系统包括能手动设置聚焦透镜的驱动速度和用于检测对比度的滤波器的截至频率的聚焦需求。以根据聚焦需求指定的速度将聚焦透镜驱动到对焦位置。

日本专利申请公开No.2009-145645公开了在聚焦透镜的可移动范围内的两个区域中以不同的驱动速度驱动聚焦透镜，其中，就相对于焦点状态的改变量的聚焦透镜的移动量而言，这两个区域彼此不同。视场(field)深度(特别是视场的近端深度(near-side depth))在就对象距离而言的接近端(close side)比在无穷远端(infinity side)浅(小)，因此，当以相同速度驱动聚焦透镜时，图像模糊量在无穷远端缓慢变化，而在接近端快速变化。因此，图像模糊量的变化方式存在差异。为了防止上述图像模糊量的变化方式根据对象距离而不同的现象，根据聚焦范围在两个阶段中改变聚焦透镜的驱动速度。

通常，当焦深被定义为散焦量程度D(在D内，可确定获得了对焦状态)时，可将焦深表达为2×Fno×δ，其中，Fno表示f数，δ表示容许弥散圆(circle of confusion)。因此，即使在任何焦距和对象距离处焦深也都是恒定的。然而，视场深度(其指示对象可被确定为实际上对焦的范围)被表达为以下表达式(1)和(2)，其中，d1和d2分别表示视场的近端深度和视场的远端深度(far-side depth)，f表示镜头的焦距，L表示对象距离。

d1＝δ×Fno×L²/(f²-δ×Fno×L)         (1)

d2＝δ×Fno×L²/(f²+δ×Fno×L)         (2)

从上述表达式可知，当对象距离L较小时，视场深度d1和d2较小，当镜头的焦距L较大时，视场深度还是较小。

图6显示指示对焦程度的散焦量与对象距离之间以及散焦量与镜头的焦距之间的关系。图6显示相同的聚焦透镜的驱动量处的散焦量变化。在镜头的焦距小的广角端，相对于聚焦透镜的驱动量变化的散焦量变化极其小。换句话讲，在相同的散焦量的情况下，当镜头的焦距较小时，获取对焦状态所需的聚焦透镜的驱动量较大。

图7显示变焦位置在望远端的情况下的聚焦透镜驱动轨迹的示例。横轴表示时间，纵轴表示聚焦透镜的位置。在图7中，焦深D和散焦量阈值2D分别指示与其对应的聚焦透镜的位置。同样的术语应用于后面参照图3、图4和图8给出的描述。

在从时间t0至时间t1的时间段期间，朝散焦量为零的方向以高速驱动聚焦透镜。即使在聚焦透镜的驱动期间，必要时也对对焦状态进行监测，并且当散焦量达到预定值(与正/负焦深对应的阈值)时，将聚焦透镜的驱动速度变换为低速。在从时间t1至时间t2的时间段(在该时间段内散焦量落在阈值范围内)期间，以低速驱动聚焦透镜，并在散焦量为零的对焦点处停止。通过如上所述驱动聚焦透镜，也就是说，通过以高速快速驱动聚焦透镜、并在对焦点附近以低速驱动聚焦透镜，以高精度获得对焦状态，而不通过对焦点。