[发明专利]控制变焦透镜的设备

说明书

本发明涉及一种用于视频摄像机的变焦透镜设备，例如用于一体化视频摄录机的变焦透镜设备。

对于用在例如一体化，视频摄录机上的视频摄象机的变焦透镜设备而言，可以利用一种叫做无补偿镜内聚焦透镜(compensator-less inner-focus lens)。

附图的图1表示了一种含有无补偿镜内聚焦透镜的变焦透镜设备的结构。

在图1中，参考数字1表示一个固定的前置部件。一个所谓聚束器透镜(Variator lens)2放在固定的前置部件1的后面，用于确定变焦位置。用于把物体正确聚焦的聚焦透镜与通过一个可变光阑3及一个固定透镜4放在聚束器透镜2的后面。参考数字6表示一个成象装置，例如CCD(电荷耦合器件)。

在上述的变焦透镜设备中，当聚束器透镜2的位置从A(广角透镜方式)直线移动到B(望远透镜方式)以实现所谓连续变焦时，聚焦透镜5的位置沿着图1所示的预定的曲线30和31的轨迹而移动。这样，当摄象人员通过把聚束器透镜2设在广角透镜方式(A)和望远透镜方式(B)之间的任选位置上，对以任选距离远离摄象机的物体摄象时，聚焦透镜5的位置是这样来决定的，即它能使物体被稳定地正确聚焦。曲线30表示聚焦透镜5设在物体附近的情况，而曲线31则表示聚焦透镜5远距物体的情况。

为了确定聚焦透镜5沿着曲线30和31的轨迹上的位置，使用了一个微计算机(未示出)，它包括一个存储器，其中存放着曲线30和31的数据(偏心轮操作数据)。与表明聚束器透镜2的位置信息相关的、用以表示聚焦透镜5的位置的数据从微计算机的存储器读出。此外，表明有关从摄象机到物体距离的若干个距离(例如从最短距离到最长距离(无穷远))的曲线的数据也存在微计算机的存储器中。对于这些距离，微计算机把表示若干个距离的数据按比例进行划分以确定聚焦透镜5的位置。关于相关的技术，有属于本申请同一受让人的美国专利5,212,593号和5,335,282号。

当上述的变焦透镜设备用于一体化的摄录象机的视频摄象机时，如果变焦镜头设备装在摄象机的密闭的外壳中时，由于从基板或类似部件产生的热而使摄象机内部温度升高，这样就会引起透镜镜筒和透镜本身被高温所加热的危险。

另一方面，在变焦透镜设备中，当变焦透镜设备的使用环境温度变化时，经常可观察到透镜的聚焦位置(聚焦位置)会移动，这取决于受环境温度影响的组合部件的温度特性，例如透镜镜筒的膨胀或收缩以及透镜本身的曲率的变化。

具体地说，在上述变焦透镜设备中，当物体与摄象机相距一任意距离时，假定聚焦透镜5的位置(纵轴)沿着某一曲线相对于聚束器透镜2的位置(横轴)而移动，该曲线由图2中的一条曲线a来表示。表明该曲线a的数据是在该变焦透镜设计和制造时的某个特定环境温度下取得的，并存储在上述的微计算机的存储器中。

假定在另一方面，透镜镜筒材料随着环境温度的变化而膨胀或收缩，且透镜的曲率也随温度而变化，则曲线a在水平方向移动而呈现出图2中所表示的曲线b。在这种情况下，当聚束器透镜2处在望远透镜端的情况下，如果聚焦透镜5的位置相对于任意物体移动时，则任意物体就正确地聚焦在图2的B位置上。

如果在聚焦透镜5位于位置B的情况下聚束器透镜2从望远透镜一端移动到广角透镜一端，则聚焦透镜5的位置应该如曲线b所示那样进行移动。但是在上述例子中，微计算机按比例地划分从存放在存储器中的、表明由某个任意的物体距离所得的曲线a的数据、和表明下一个物体距离的曲线a的数据，其结果是透镜5的位置将被移到由所得结果的曲线d所表明的位置上。

其结果是，由于曲线b和d的纵轴的位移，任意距离上的物体将不能正确聚焦。因此，当聚束器透镜2的位置(连续变焦位置)从望远透镜一端移到广角透镜一端时，由于聚束器透镜2的位置的移动而使位于任意距离的物体将不能正确聚焦。当物体不能正确聚焦时，变焦透镜设备的性能被降低。此外，当变焦透镜设备和自动对焦调节设备一起使用时，自动对焦调节设备就必须对焦点的移动进行调节，而不是调节变焦透镜设备。

因此，由于环境温度的变化使物体不能正确聚焦时所引起的焦点的移动是必须校正的。但是，在变焦透镜设备中，曲线a不仅在垂直和水平方向平行地变动，而且也随着各个透镜的特性(例如曲率的膨胀和收缩以及透镜镜筒的结构和透镜的倍率)而有各式各样的变化。因此，很难预测曲线a的变化。此外，为了要按曲线b而校正曲线a，需要进行复杂的处理，而这种复杂的处理是不可能很方便地实现的。