CN102385137B - 镜头驱动设备及其控制方法和摄像设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镜头驱动设备及其控制方法和摄像设备及其控制方法。该镜头驱动设备包括：沿着光轴方向驱动的变焦透镜；能够沿着光轴方向驱动的第一和第二校正透镜；存储部件，用于针对各预定焦距，存储变焦透镜与用于校正驱动变焦透镜时的像面偏移的第一和第二校正透镜之间的位置关系；位置检测部件，用于检测第二校正透镜的位置；以及控制部件，用于计算第一校正透镜和第二校正透镜的驱动量，并且控制第一和第二校正透镜的驱动。该控制部件通过移动第一校正透镜，来校正由如下两个位置之间的差所引起的像面位置差：与变焦透镜的位置相对应且存储在存储部件中的第二校正透镜的位置；以及位置检测部件检测到的第二校正透镜的位置。

Description

镜头驱动设备及其控制方法和摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及镜头驱动设备及其控制方法和摄像设备及其控制方法，尤其涉及用于对驱动变焦透镜时像面的偏移进行校正的镜头驱动设备及其控制方法和摄像设备及其控制方法。

背景技术

一些光学设备具有允许进行变焦的变焦光学***作为摄像光学***。特别地，摄像机通常使用被称为后聚焦型的变焦光学***。在后聚焦型变焦光学***中，在通过移动变焦透镜进行变焦时发生像面偏移(散焦)。因而，进行如下控制：通过移动变焦透镜的像面侧上配置的焦点校正透镜以校正像面偏移，来维持聚焦状态。基于表示与变焦透镜的位置相对应的焦点校正透镜的位置的数字凸轮数据(以下简称为凸轮数据)，针对各被摄体距离预先确定该焦点校正透镜的移动位置。

为了在这种变焦光学***中在维持聚焦状态的同时实现变焦，变焦透镜的位置和焦点校正透镜的位置必须精确地保持由凸轮数据所指定的关系。可以通过从预定基准位置起对施加至用于移动变焦透镜的步进马达的驱动脉冲信号的脉冲数进行计数来获得变焦透镜的位置。由于该原因，通过根据驱动脉冲信号的脉冲数(以下称为驱动脉冲数)来控制焦点校正透镜的位置，可以在保持由凸轮数据所指定的关系的同时使变焦透镜和焦点校正透镜移动。

一些光学设备具有以下的驱动机构作为镜头驱动设备，其中该驱动机构包括作为驱动源的步进马达、通过该步进马达进行转动的进给螺杆、以及安装至镜头保持构件且与该进给螺杆啮合的齿条。为了实现具有这种驱动机构的光学设备的小型化，通过降低步进马达的转动速度和输出转矩来减少消耗电力，由此缩小电池的大小，这是有效的。然而，当步进马达的输出转矩降低时，如果镜头驱动负荷变重，则该步进马达容易失步。通常基于施加至步进马达的驱动脉冲信号的脉冲数来控制该步进马达的驱动量。因而，当发生失步(stepping-out)时，步进马达的驱动量和透镜位置之间的对应关系遭破坏，并且不再能够精确地控制透镜位置。

此外，可以减少齿条相对于进给螺杆的啮合压力，从而减少镜头驱动负荷。然而，在这种情况下，容易发生所谓的跳齿(jumping)(齿条跳过进给螺杆的螺纹)，并且不再能够精确地控制透镜位置。

日本特开平05-281449公开了包括位置传感器的镜头驱动设备，其中该位置传感器用于检测步进马达所移动的透镜的位置。在该设备中，当步进马达的失步或驱动机构的跳齿已发生时，根据位置传感器检测到的透镜位置来校正步进马达的控制，由此允许进行精确的透镜位置控制。

此外，日本特开平11-110045公开了以下的镜头驱动设备：利用位置传感器检测步进马达所移动的透镜的位置，并且使用检测结果执行步进马达的反馈控制，从而提高透镜位置控制精度。

然而，在将步进马达的驱动力传递至变焦透镜的驱动机构中、进给螺杆与齿条的啮合部以及用于保持变焦透镜的透镜保持构件与齿条的连接部通常存在松动。进给螺杆和齿条包括诸如螺距误差等的制造误差。此外，步进马达还具有实际驱动量相对于驱动脉冲信号的脉冲数的个体差异。这种松动、制造误差和个体差异导致施加至步进马达的驱动脉冲数和实际变焦透镜位置之间失配。结果，变焦透镜的位置和焦点校正透镜的位置之间的关系相对于由凸轮数据所指定的关系存在偏差，由此在变焦时发生散焦。

此外，为了实现紧凑型广角式的后聚焦型变焦光学***，还可以利用用于沿着光轴方向驱动除了变焦透镜和焦点校正透镜以外的另一校正透镜的透镜类型。对该透镜型进行设计，以使得通过按预定比率移动夹持相对于像面固定的光圈的变焦透镜和该另一校正透镜来进行变焦，并且通过移动焦点校正透镜来校正像面偏移。在这种情况下，除非上述三个或三个以上的透镜被驱动保持预定位置关系，否则无法维持聚焦状态。因此，更加难以在驱动变焦透镜时维持被摄体图像处于聚焦状态。

然而，在日本特开平05-281449和日本特开平11-110045中，通过对步进马达所移动的变焦透镜配置位置传感器，仅提高了变焦透镜自身的位置控制精度。

发明内容

本发明是考虑到以上情况而作出的，并且正确地控制了具有三个以上的驱动***的透镜型变焦光学***中变焦透镜和多个校正透镜之间的位置关系，由此防止了诸如散焦等的性能下降。

根据本发明，提供一种镜头驱动设备，包括：变焦透镜，其中，沿着光轴方向驱动所述变焦透镜；第一校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第一校正透镜；第二校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第二校正透镜；存储部件，用于针对各预定焦距，存储所述变焦透镜与所述第一校正透镜和所述第二校正透镜之间的位置关系，其中，所述第一校正透镜和所述第二校正透镜用于对驱动所述变焦透镜时的像面偏移进行校正；位置检测部件，用于检测所述第二校正透镜的位置；以及控制部件，用于计算所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的驱动量，并且控制所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的驱动，其中，所述控制部件通过移动所述第一校正透镜，来校正由如下两个位置之间的差所引起的像面位置差：与所述变焦透镜的位置相对应且存储在所述存储部件中的所述第二校正透镜的位置；以及所述位置检测部件检测到的所述第二校正透镜的位置。

此外，根据本发明的另一方面，提供一种镜头驱动设备，包括：变焦透镜，其中，沿着光轴方向驱动所述变焦透镜；第一校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第一校正透镜；第二校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第二校正透镜；存储部件，用于存储第一信息和第二信息，其中，所述第一信息针对各预定焦距表示所述变焦透镜与所述第一校正透镜和所述第二校正透镜之间的位置关系，所述第一校正透镜和所述第二校正透镜用于对驱动所述变焦透镜时的像面偏移进行校正，以及所述第二信息表示所述第一校正透镜和所述第二校正透镜各自的每单位移动量的像面偏移量；位置检测部件，用于检测所述第二校正透镜的位置；第一驱动部件，用于驱动所述第一校正透镜；第二驱动部件，用于驱动所述第二校正透镜；以及控制部件，用于计算所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的驱动量，并且控制所述第一驱动部件和所述第二驱动部件的驱动，其中，所述第一驱动部件的分辨率高于所述第二驱动部件的分辨率，以及所述控制部件基于所述第一信息中与所述变焦透镜的位置相对应的所述第二校正透镜的位置与所述位置检测部件检测到的所述第二校正透镜的位置之间的差以及所述第二信息，来计算所述第一校正透镜的校正量。

此外，根据本发明，提供一种镜头驱动设备的控制方法，所述镜头驱动设备包括：变焦透镜，其中，沿着光轴方向驱动所述变焦透镜；第一校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第一校正透镜；第二校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第二校正透镜；存储部件，用于针对各预定焦距，存储所述变焦透镜与所述第一校正透镜和所述第二校正透镜之间的位置关系，其中，所述第一校正透镜和所述第二校正透镜用于对驱动所述变焦透镜时的像面偏移进行校正，所述控制方法包括以下步骤：位置检测步骤，用于检测所述第二校正透镜的位置；以及控制步骤，用于计算所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的驱动量，并且控制所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的驱动，其中，在所述控制步骤中，通过移动所述第一校正透镜，来校正由如下两个位置之间的差所引起的像面位置差：与所述变焦透镜的位置相对应且存储在所述存储部件中的所述第二校正透镜的位置；以及所述位置检测步骤中检测到的所述第二校正透镜的位置。

此外，根据本发明的又一方面，提供一种摄像设备，包括：变焦透镜，其中，沿着光轴方向驱动所述变焦透镜；校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述校正透镜；摄像部件，用于对入射光进行光电转换并且输出电信号，其中能够沿着所述光轴方向驱动所述摄像部件；存储部件，用于针对各预定焦距，存储所述变焦透镜与所述校正透镜和所述摄像部件之间的位置关系，其中，所述校正透镜和所述摄像部件用于对驱动所述变焦透镜时的像面偏移进行校正；位置检测部件，用于检测所述摄像部件的位置；以及控制部件，用于计算所述校正透镜和所述摄像部件的驱动量，并且控制所述校正透镜和所述摄像部件的驱动，其中，所述控制部件通过移动所述校正透镜，来校正由如下两个位置之间的差所引起的像面位置差：与所述变焦透镜的位置相对应且存储在所述存储部件中的所述摄像部件的位置；以及所述位置检测部件检测到的所述摄像部件的位置。

此外，根据本发明，提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括：变焦透镜，其中，沿着光轴方向驱动所述变焦透镜；校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述校正透镜；摄像部件，用于对入射光进行光电转换并且输出电信号，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述摄像部件；存储部件，用于针对各预定焦距，存储所述变焦透镜与所述校正透镜和所述摄像部件之间的位置关系，其中，所述校正透镜和所述摄像部件用于对驱动所述变焦透镜时的像面偏移进行校正，所述控制方法包括以下步骤：位置检测步骤，用于检测所述摄像部件的位置；以及控制步骤，用于计算所述校正透镜和所述摄像部件的驱动量，并且控制所述校正透镜和所述摄像部件的驱动，其中，在所述控制步骤中，通过移动所述校正透镜，来校正由如下两个位置之间的差所引起的像面位置差：与所述变焦透镜的位置相对应且存储在所述存储部件中的所述摄像部件的位置；以及所述位置检测步骤中检测到的所述摄像部件的位置。

通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它方面将变得明显。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并和说明书一起用来解释本发明的原理。

图1是示出根据第一实施例的摄像机的结构的框图；

图2A和2B是示出步进马达的构造的图；

图3是示出根据第一实施例的变焦控制的流程图；

图4是示出在图3所示的处理中执行的第一焦点校正透镜的目标位置确定处理的详细内容的流程图；

图5是示出在图3所示的处理中执行的变焦透镜和焦点校正透镜的位置控制的流程图；

图6是示出在图3所示的处理中执行的第二焦点校正透镜的目标位置确定处理的详细内容的流程图；

图7是用于解释第一焦点校正透镜的速度设置的图；

图8是示出处于变焦停止状态的第一焦点校正透镜的校正方法的图；

图9是示出变焦期间的第一焦点校正透镜的校正方法的图；

图10是示出根据第二实施例的摄像机的结构的框图；

图11是示出根据第二实施例的变焦控制的流程图；

图12是示出在图11所示的处理中执行的第一焦点校正透镜的目标位置确定处理的详细内容的流程图；

图13是示出在图11所示的处理中执行的变焦透镜、焦点校正透镜和摄像元件的位置控制的流程图；以及

图14是示出在图11所示的处理中执行的摄像元件的目标位置确定处理的详细内容的流程图。

具体实施方式

将根据附图来详细说明本发明的典型实施例。

第一实施例

图1是示出作为具有根据本发明第一实施例的镜头驱动设备的摄像设备的示例的摄像机的结构的框图。注意，本实施例将解释摄像机。然而，本发明不限于摄像机，并且例如可应用于诸如数字静态照相机等的其它摄像设备。

参考图1，附图标记101表示第一固定透镜；附图标记102表示变焦透镜，其中变焦透镜102沿着光轴方向移动以实现变焦；并且附图标记103表示光圈。附图标记104和105表示焦点校正透镜，其中焦点校正透镜104和105具有校正变焦时的焦平面偏移的功能和调焦功能这两者，并且沿着光轴方向可驱动。以下将透镜104称为“第二焦点校正透镜”并且将透镜105称为“第一焦点校正透镜”。第一固定透镜101、变焦透镜102、光圈103、第二焦点校正透镜104和第一焦点校正透镜105构成了摄像光学***。

在第一实施例中，通过开环控制方法来控制第一步进马达110a和第二步进马达119a。更具体地，微处理器116在摄像机的电源接通时，经由第一步进马达驱动电路110b驱动第一步进马达110a，以使变焦透镜102移动至预定基准位置。该操作被称为变焦复位操作。基准位置传感器(未示出)可以检测变焦透镜102移动至基准位置的状态。该基准位置传感器例如包括光遮断器。在这种情况下，变焦透镜102(实际上为保持该透镜的透镜保持构件)所设置的遮光部进入光遮断器的发光单元和光接收单元之间，并且该光遮断器从光接收状态切换至遮光状态。因而，检测到变焦透镜102移动至基准位置的状态。

在变焦复位操作之后，微处理器116驱动第一步进马达110a以使变焦透镜102移动至摄像开始位置(在这种情况下为广角端；该位置还可以是远摄端)。将要施加至第一步进马达110a的用以使变焦透镜102从基准位置移动至广角端的驱动脉冲数预先存储在包括于微处理器116内的存储器117中。

同样，还进行第二焦点校正透镜104的复位操作。如变焦透镜102一样，经由第二步进马达驱动电路119b驱动步进马达119a，以使第二焦点校正透镜104移动至预定基准位置。在该复位操作之后，微处理器116驱动第二步进马达119a，以使第二焦点校正透镜104移动至摄像开始位置。作为摄像开始位置，根据存储在包括于微处理器116内的存储器117中的信息来计算与变焦透镜102的位置相对应的位置。然后，摄像机的摄像操作准备开始。

当用户操作变焦操作构件118以使变焦透镜102从广角端移动至任意位置时，微处理器116计算要施加至第一步进马达110a的驱动脉冲信号的脉冲数(以下称为“驱动脉冲数”)。以下将该计算结果称为目标驱动脉冲数(目标驱动量)。然后，微处理器116将该驱动脉冲信号经由第一步进马达驱动电路110b施加至第一步进马达110a，直到实际驱动脉冲数(实际驱动量)与目标驱动脉冲数一致为止。

同时，微处理器116根据存储在存储器117中的信息计算要施加至第二步进马达119a的目标驱动脉冲数，从而根据变焦透镜102的目标驱动脉冲数来驱动第二焦点校正透镜104。然后，微处理器116将驱动脉冲信号经由第二步进马达驱动电路119b施加至第二步进马达119a，直到实际驱动量与目标驱动脉冲数一致为止。

这样，第一实施例对变焦透镜102和第二焦点校正透镜104采用开环控制方法。因而，与使用反馈控制方法的情况相比，可以利用更加简单的结构来实现对变焦透镜102和第二焦点校正透镜104的驱动控制。

以下将参考图2A和2B来说明步进马达110a的机械构造。

图2A是示出图1所示的摄像机的结构中、驱动变焦透镜102所需的第一步进马达110a的构造的示例的图。进给螺杆直接螺接到第一步进马达110a的转动轴109上。轴承110d容纳转动轴109，并且构件110c使轴承110d和步进马达110a一体化。附图标记121表示导杆。当第一步进马达110a使转动轴109转动时，导杆121防止变焦透镜102在垂直于光轴的平面内转动。然后，安装至变焦透镜102的齿条102a与光轴平行地移动，相应地，透镜102也与光轴平行地移动。

如图2B所示，齿条102a具有被弹簧构件(未示出)的回弹力下压以使进给齿与进给螺杆啮合的构造。然后，在转动轴109转动时，进给螺杆将进给齿推出，从而使齿条102a沿着光轴方向移动。图2B示出在进给齿和进给螺杆之间未形成间隙。然而，实际上，由于例如制造时的偏差和老化等而在进给螺杆和进给齿之间形成了间隙，由此经常产生松动。

可以使用第一步进马达110a的驱动脉冲数的计数值来获得变焦透镜102的位置信息作为相对于基准位置的位置变化。然而，如上所述，当产生松动时，根据驱动脉冲数的计数值所获得的变焦透镜102的位置与变焦透镜102的实际位置不一致。

因而，在第一实施例中，为了检测变焦透镜102的实际位置(真实位置)，配置有变焦位置传感器114a。将位置刻度尺114b安装至变焦透镜102(实际上为保持该透镜的透镜保持构件)，并且将变焦位置传感器114a固定至与该位置刻度尺114b相对的位置处。

位置刻度尺114b形成有沿着光轴方向改变的诸如磁图案或光反射图案等的刻度图案。当变焦位置传感器114a读取根据位置刻度尺114b上的刻度图案而改变的磁信号或光信号时，可以检测到变焦透镜102在光轴方向上的真实位置。将变焦位置传感器114a的检测信号输入至微处理器116，并且用于变焦操作时的第一焦点校正透镜105和第二焦点校正透镜104的驱动控制。

如变焦透镜102一样，可以使用第二步进马达119a的驱动脉冲数的计数值来获得第二焦点校正透镜104的相对于基准位置的位置信息。然而，在构成第二焦点校正透镜104的驱动机构的进给螺杆121和齿条104a之间经常产生松动。此外，进给螺杆121和齿条104a可能存在制造误差，并且步进马达119a的与驱动脉冲数相对应的驱动量可能存在个体差异。在这些情况下，根据驱动脉冲数的计数值所获得的第二焦点校正透镜104的位置与第二焦点校正透镜104的实际位置不一致。

因而，在第一实施例中，如变焦透镜102一样，第二焦点位置传感器120a被配置为检测第二焦点校正透镜104的真实位置。将位置刻度尺120b安装至第二焦点校正透镜104(实际上为保持该透镜的透镜保持构件)，并且将第二焦点位置传感器120a固定至与该位置刻度尺120b相对的位置处。

位置刻度尺120b形成有沿着光轴方向改变的诸如磁图案或光反射图案等的刻度图案。当第二焦点位置传感器120a读取根据位置刻度尺120b上的刻度图案而改变的磁信号或光信号时，可以检测到第二焦点校正透镜104在光轴方向上的真实位置。将第二焦点位置传感器120a的检测信号输入至微处理器116，并且用于变焦操作时的第一焦点校正透镜105的校正驱动控制。

附图标记111表示包括作为第一焦点校正透镜105的驱动源的调焦马达(调焦致动器)的调焦驱动电路，并且根据来自微处理器116的控制信号驱动该调焦马达。

附图标记115a表示第一焦点位置传感器，其中第一焦点位置传感器115a用于检测第一焦点校正透镜105的真实位置。将位置刻度尺115b安装至第一焦点校正透镜105(实际上为保持该透镜的透镜保持构件)，并且将第一焦点位置传感器115a固定至与该位置刻度尺115b相对的位置处。

位置刻度尺115b形成有沿着光轴方向改变的诸如磁图案或光反射图案等的刻度图案。当第一焦点位置传感器115a读取根据位置刻度尺115b上的刻度图案而改变的磁信号或光信号时，可以检测到第一焦点校正透镜105在光轴方向上的真实位置。将第一焦点位置传感器115a的检测信号输入至微处理器116，并且用于在校正伴随着变焦的像面偏移时以及在调焦时第一焦点校正透镜105的位置的反馈控制。

如上所述，微处理器116利用与变焦操作构件118的操作相对应的移动量来控制第一步进马达110a、第二步进马达119a和调焦马达的驱动。此外，微处理器116根据来自各种开关的输入来控制整体摄像机的操作。此外，微处理器116具有用于对第一步进马达110a和第二步进马达119a的驱动脉冲数进行计数的计数器。

存储器117保持校正变焦时的像面偏移所需的三类数据。

首先，针对各预定被摄体距离存储表示与变焦透镜102的位置相对应的第一焦点校正透镜105的位置的数字凸轮数据(以下称为“第一凸轮数据”)。该第一凸轮数据还被称为变焦追踪数据，并且表示在通过变焦操作移动了变焦透镜102时、为了维持聚焦状态而要使第一焦点校正透镜105移动至的位置(轨迹)。

接着，存储表示根据变焦透镜102的位置而唯一确定的第二焦点校正透镜104的位置的数字凸轮数据(以下称为“第二凸轮数据”)。该第二凸轮数据表示在通过变焦操作移动了变焦透镜102时、为了维持聚焦状态而要使第二焦点校正透镜104移动至的位置(轨迹)。

最后，存储包括与变焦透镜102的位置相对应的第一灵敏度和第二灵敏度的第一光学特性数据，其中第一灵敏度和第二灵敏度分别表示第一焦点校正透镜105和第二焦点校正透镜104的每单位移动量的像面移动量。该第一光学特性数据假定为通过将与变焦透镜102的位置相对应的第二灵敏度除以第一灵敏度所获得的值。然后，当第二焦点校正透镜104的目标驱动量和真实位置偏离时，该第一光学特性数据用于计算第一焦点校正透镜105要进行校正的量，以维持聚焦状态。注意，后面将参考图4来详细说明该计算方法。

微处理器116使用如下数据来控制用于移动第一焦点校正透镜105的调焦马达的驱动：变焦位置传感器114a对变焦透镜102移动之后的真实位置的检测结果、第一步进马达110a的目标驱动量、第二焦点位置传感器120a对第二焦点校正透镜104移动之后的真实位置的检测结果、第二步进马达119a的目标驱动量、第一凸轮数据和第二凸轮数据、以及第一光学特性数据。

光圈103通过在利用检电型光圈致动器(未示出)打开/关闭多个光圈叶片时改变开口大小来调节光量。附图标记113表示根据来自微处理器116的控制信号驱动光圈致动器的光圈驱动电路。附图标记112表示诸如霍尔元件等的检测光圈叶片的打开/关闭状态(光圈值)的光圈位置检测元件。将光圈位置检测元件112的检测信号输入至微处理器116，并且用于对光圈值的控制。

附图标记106表示摄像元件，其中摄像元件106例如包括CCD传感器或CMOS传感器，并且用作用于将入射光转换成电信号的光电转换元件。附图标记107表示CDS/AGC电路，其中CDS/AGC电路107对来自摄像元件106的输出进行采样并且调整增益。附图标记108表示照相机信号处理电路，其中照相机信号处理电路108对来自CDS/AGC电路107的输出信号应用各种信号处理以生成视频信号。将所生成的视频信号发送至记录装置115。记录装置115将该视频信号转换成预定记录格式，并且将转换得到的视频信号记录在诸如磁带、半导体存储器或光盘等的记录介质上。

还将视频信号输入至微处理器116。微处理器116从输入视频信号中提取亮度成分，并且经由光圈驱动电路113控制光圈103，以使得该亮度成分具有适当值(预定范围内的值)。在这种情况下，微处理器116接收来自光圈位置检测元件112的检测信号，并且基于该检测信号执行光圈103的光圈值的反馈控制。

以下将参考图3所示的流程图来说明具有前述结构的摄像机的变焦控制。根据存储在微处理器116中的计算机程序来执行该变焦控制。在这种情况下，假定变焦透镜102在变焦复位操作之后位于作为摄像开始位置的广角端与远摄端之间的任意位置处。

在步骤S201中，微处理器116从内部计数器读出第一步进马达110a的当前驱动脉冲数的计数值(以下称为“驱动脉冲计数值”)Pstp。然后，微处理器116将驱动脉冲计数值Pstp存储在其内部RAM(未示出)中。驱动脉冲计数值Pstp与根据驱动脉冲数转换得到的变焦透镜102的当前位置相对应。

在步骤S202中，微处理器116读取变焦操作构件118的操作量。接着，在步骤S203中，微处理器116根据步骤S202中读取的变焦操作构件118的操作量(以下称为“变焦操作量”)，确定变焦速度作为第一步进马达110a的驱动速度。

接着，在步骤S204中，微处理器116判断步骤S203中确定出的变焦速度是否为0。如果变焦速度不为0，则微处理器116判断出继续进行变焦的状态，并且处理进入步骤S205。如果变焦速度为0，则微处理器116判断出不进行变焦的状态，并且处理进入步骤S207。

在步骤S205中，微处理器116计算目标驱动脉冲数ΔPstp作为第一步进马达110a的目标驱动量。在第一实施例的摄像机中，按视频信号的垂直同步信号的周期(例如，NTSC制式为1/60秒；PAL制式为1/50秒)为单位来执行该变焦控制计算机程序。由于该原因，假定目标驱动脉冲数ΔPstp与步进马达110a在垂直同步信号的一个周期内以步骤S203中确定出的变焦速度所驱动的量相对应。之后，处理进入步骤S206。

在步骤S206中，微处理器116根据变焦方向(远摄方向或广角方向)，将步骤S201中存储在RAM中的驱动脉冲计数值Pstp与步骤S205中计算出的目标驱动脉冲数ΔPstp相加或者从目标驱动脉冲数ΔPstp减去驱动脉冲计数值Pstp。因而，微处理器116计算步进马达110a、即变焦透镜102的目标驱动位置Ptrgt，并且将该目标驱动位置Ptrgt存储在RAM中。之后，处理进入步骤S208。

另一方面，在步骤S207中，由于不进行变焦，因此微处理器116将步进马达110a的当前驱动脉冲计数值Pstp设置为目标驱动位置Ptrgt。之后，处理进入步骤S208。

在步骤S208中，微处理器116计算与变焦透镜102的目标驱动位置Ptrgt相对应的第二焦点校正透镜104的目标位置。在这种情况下，微处理器116可以使用存储在存储器117中的第二凸轮数据来唯一确定与变焦透镜102的位置相对应的第二焦点校正透镜104的目标位置。微处理器116基于计算出的目标位置，计算为了驱动第二焦点校正透镜104而要施加至第二步进马达119a的目标驱动脉冲数。注意，后面将参考图6来说明步骤S208中执行的目标位置确定处理。

在步骤S209中，微处理器116执行用于确定第一焦点校正透镜105的目标位置的处理。后面还将参考图4来说明该处理。

在步骤S210中，微处理器116向着步骤S206中计算出的目标驱动位置Ptrgt驱动第一步进马达110a。此外，微处理器116驱动第二步进马达119a，从而使第二焦点校正透镜104移动至步骤S208中确定出的目标位置。此外，微处理器116驱动调焦马达，从而使第一焦点校正透镜105移动至步骤S209中确定出的目标位置。注意，当在步骤S207中Pstp＝Ptrgt时，不驱动变焦透镜102、第一焦点校正透镜105和第二焦点校正透镜104。在对各个透镜的驱动完成时，处理结束。

以下将参考图6的流程图来说明图3的步骤S208中执行的第二焦点校正透镜104的目标位置的确定处理。

在步骤S501中，微处理器116从内部计数器读出第二步进马达119a的当前驱动脉冲计数值Pf2stp。接着，在步骤S 502中，微处理器116从变焦位置传感器114a读出变焦透镜102的位置检测数据Psens，并且将该位置检测数据Psens存储在RAM中。

在步骤S503中，微处理器116使用变焦透镜102的移动目标位置和第二凸轮数据来确定第二焦点校正透镜104要追踪至的目标位置。在这种情况下，步骤S201中检测到的变焦透镜102的驱动脉冲计数值Pstp是通过将脉冲计数与基准位置相加所获得的相对变焦位置，但存在例如由驱动机构的松动和螺距偏差所引起的误差。由于该原因，由通过将脉冲计数与变焦透镜102的基准位置相加或从该基准位置减去该脉冲计数所获得的驱动脉冲计数值Pstp所表示的位置与由变焦位置传感器114a检测到的位置检测数据Psens所表示的位置不总是一致。因此，当仅基于驱动脉冲计数值Pstp来控制焦点实际要被追踪至的聚焦位置时，产生了偏离，结果被摄体图像保持散焦，从而导致摄像设备的性能下降。

因而，在步骤S503中，微处理器116根据以下等式，将步骤S205中确定出的目标驱动脉冲数ΔPstp与表示变焦透镜102的当前位置的位置检测数据Psens相加。

Pstgt＝Psens+ΔPstp    ...(1)

然后，微处理器116将所获得的变焦位置确定为用于追踪焦点的变焦透镜102的目标位置Pstgt，并且将该目标位置Pstgt存储在RAM中。

在步骤S504中，微处理器116读出当前要追踪的第二凸轮数据。使用该第二凸轮数据，可以计算出维持当前聚焦状态所需的、并且与变焦透镜102的位置相对应的第二焦点校正透镜104的位置。

在步骤S505中，微处理器116确定第二焦点校正透镜104的目标位置。在这种情况下，微处理器116使用存储在存储器中的第二凸轮数据来确定与变焦透镜102的目标位置Pstgt相对应的第二焦点校正透镜104的目标位置。在确定了该目标位置之后，处理进入步骤S209。

以下将参考图4的流程图来说明图3的步骤S209中执行的第一焦点校正透镜105的目标位置的确定处理。

在步骤S301中，微处理器116从第一焦点位置传感器115a读出第一焦点校正透镜105的位置检测数据Pfsens，并且将该位置检测数据Pfsens存储在RAM中。在第一实施例中，由于第一焦点校正透镜105假定了诸如VCM等的伺服马达，因此配置有位置传感器。当使用步进马达作为第一焦点校正透镜105的致动器时，使用脉冲计数值作为焦点位置数据。

在步骤S302中，微处理器116从第二焦点位置传感器120a读出第二焦点校正透镜104的位置检测数据Pf2sens，并且将该位置检测数据Pf2sens存储在RAM中。微处理器116从内部计数器读出第二步进马达119a的当前驱动脉冲计数值Pf2stp。在第一实施例中，步进马达用于驱动第二焦点校正透镜104，并且在这种情况下要检测的位置表示的不是脉冲计数值而是实际透镜位置。

在步骤S303中，微处理器116从变焦位置传感器114a读出变焦透镜102的位置检测数据Psens，并且将该位置检测数据Psens存储在RAM中。

在步骤S304中，微处理器116读出当前要追踪的第一凸轮数据。使用该第一凸轮数据，可以计算出维持当前聚焦状态所需的、并且与变焦透镜102的位置相对应的第一焦点校正透镜105的位置。

在后续处理中，微处理器116使用变焦透镜102的移动目标位置和第一凸轮数据来确定第一焦点校正透镜105要追踪至的目标位置。在这种情况下，步骤S201中检测到的变焦透镜102的驱动脉冲计数值Pstp是通过将脉冲计数与基准位置相加所获得的相对变焦位置，并且存在例如实际由驱动机构的松动和螺距偏差所引起的误差。由于该原因，由通过将脉冲计数与变焦透镜102的基准位置相加或从该基准位置减去该脉冲计数所获得的驱动脉冲计数值Pstp所表示的位置与变焦位置传感器114a检测到的位置检测数据Psens所表示的位置不总是一致。因此，当仅基于驱动脉冲计数值Pstp来控制焦点实际要被追踪至的聚焦位置时，产生了偏离，结果被摄体图像保持散焦，从而导致摄像设备的性能下降。

因而，在步骤S305中，如步骤S503一样，微处理器116根据以上的等式(1)，将步骤S205中确定出的目标驱动脉冲数ΔPstp与表示变焦透镜102的当前位置的位置检测数据Psens相加。然后，微处理器116将所获得的变焦位置确定为用于追踪焦点的变焦透镜102的目标位置Pstgt，并且将该目标位置Pstgt存储在RAM中。

然后，在步骤S306中，微处理器116检查用于驱动变焦透镜102的第一步进马达110a是否处于驱动停止状态。如果第一步进马达110a处于驱动中，则处理进入步骤S307。在步骤S307中，微处理器116计算第二焦点校正透镜104停止时的偏离量ΔPf2gap。可以根据以下等式基于驱动脉冲计数值Pf2stp和位置检测数据Pf2sens之间的差来计算偏离量ΔPf2gap。

ΔPf2gap＝Pf2stp-Pf2sens    ...(2)

在步骤S308中，微处理器116根据后面要说明的等式(5)，计算对步骤S307中计算出的第二焦点校正透镜104的偏离量ΔPf2gap进行校正所需的第一焦点校正透镜105的校正量。注意，该校正方法是本发明的典型特征，并且在变焦期间利用第一焦点校正透镜105校正第二焦点校正透镜104的偏离的情况下执行变焦驱动，从而有助于提高变焦期间的聚焦性能。以下将详细说明该方法。

该校正方法的特征在于使用灵敏度。灵敏度是镜头移动了预定量时的像面变化。通过以下等式来计算由于第二焦点校正透镜104的偏离所引起的像面的偏移量ΔDf2。

ΔDf2＝ΔPf2gap×第二焦点校正透镜的灵敏度    ...(3)

随后，微处理器116使用第二焦点校正透镜104的像面偏移量ΔDf2来计算第一焦点校正透镜105进行校正所需的校正量ΔPfcmp。在这种情况下，根据以下等式，将第二焦点校正透镜104的偏离量ΔPf2gap转换成第一焦点校正透镜105的校正量。

ΔPfcmp＝ΔDf2÷第一焦点校正透镜的灵敏度    ...(4)

通过组合以上等式，得出如下等式。

ΔPfcmp＝ΔPf2gap×(第二焦点校正透镜的灵敏度÷第一焦点校正透镜的灵敏度)＝ΔPf2gap×K    ...(5)

即，通过将第二焦点校正透镜的偏离量ΔPf2gap乘以根据变焦位置而不同的校正系数K，可以将第二焦点校正透镜的偏离转换成第一焦点校正透镜的校正量ΔPfcmp。

在步骤S309中，微处理器116参考存储在存储器117中的第一凸轮数据，计算与变焦透镜102的目标位置Pstgt相对应的第一焦点校正透镜105的对应位置。如果设Pfsens′为第一焦点校正透镜105的对应位置，则将第一焦点校正透镜105的目标位置Pftgt′确定为如下。

Pftgt′＝Pfsens′+ΔPfcmp    ...(6)

在确定出第一焦点校正透镜105的目标位置之后，处理进入步骤S210。

另一方面，如果在步骤S306中判断为用于驱动变焦透镜102的第一步进马达110a处于驱动停止状态，则处理进入步骤S310。在这种情况下，尽管变焦透镜102停止，但如上所述，变焦透镜102的位置检测数据Psens与变焦目标位置Ptrgt不总是一致，并且变焦透镜102停止在误差等于或小于阈值的位置处。另一方面，在至此为止所执行的处理中，计算出调焦目标位置作为与变焦目标位置Ptrgt相对应的凸轮数据上的位置。由于该原因，当变焦透镜102的实际位置与变焦目标位置Ptrgt不一致时，该实际位置相对于维持聚焦状态所需的凸轮数据偏离。特别地，当摄像设备处于手动调焦模式时，该摄像设备无法进行任何自动调焦操作，并且被摄体图像相对于凸轮数据保持了大小为偏离量的散焦，从而导致摄像设备的性能下降。为了防止该情况，在步骤S310中，微处理器116使用第一凸轮数据来计算与来自变焦位置传感器114a的变焦透镜102的位置检测数据Psens相对应的第一调焦目标位置，并且将该第一调焦目标位置设置为第一焦点校正透镜105的目标位置。然后，处理进入步骤S311。

在步骤S311中，由于与以上相同的原因，微处理器116使用第二凸轮数据来计算与来自变焦位置传感器114a的变焦透镜102的位置检测数据Psens相对应的第二调焦位置，并且将该第二调焦位置设置为第二调焦目标位置。然后，处理进入步骤S312。

在步骤S312中，微处理器116计算第二焦点校正透镜104停止时的偏离量ΔPf2gap。如果假定步骤S311中计算出的第二调焦目标位置为Pf2stp，则根据等式(2)，基于第二调焦目标位置Pf2stp与第二焦点校正透镜104的位置检测数据Pf2sens之间的差来计算偏离量ΔPf2gap。

在步骤S313中，微处理器116根据以上的等式(5)，计算对步骤S312中计算出的第二焦点校正透镜104的偏离量ΔPf2gap进行校正所需的第一焦点校正透镜105的校正量ΔPfcmp。注意，该校正方法是本发明的第二典型特征。在变焦停止状态下，在变焦停止之后利用第一焦点校正透镜105来校正变焦透镜102和第二焦点校正透镜104的偏离，由此有助于提高变焦停止状态下的聚焦性能。

在步骤S314中，微处理器116根据以下等式，使用第一焦点校正透镜105的校正量ΔPfcmp和步骤S310中计算出的被假定为Pfsens的第一调焦目标位置来确定第一焦点校正透镜105的目标位置Pftgt。

Pftgt＝Pfsens+ΔPfcmp    ...(7)

在步骤S315中，微处理器116确定第一焦点校正透镜105的目标速度。在第一实施例的摄像机中，按视频信号的垂直同步信号的周期(例如，NTSC制式为1/60秒；PAL制式为1/50秒)为单位来执行该变焦控制计算机程序。由于该原因，在变焦期间设置允许透镜在一个周期内到达目标位置的速度。然而，当在变焦停止状态下进行校正时，如图7所示，以比正常速度高的速度来驱动第一焦点校正透镜105。因而，可以缩短由于停止偏离而引起的散焦发生时间段。

当第一焦点校正透镜105停止在图7的第一焦点停止位置(A)处时，如由实线所示，在作为一个周期的1v内利用第一焦点校正量(C)驱动第一焦点校正透镜105以到达第一焦点校正位置(B)。然而，由于在到达位置(B)之前没有设置聚焦位置，因此用户不必要地观察到散焦状态。因而，如由虚线所示，在比一个周期短的时间段d内利用第一焦点校正量(C)驱动第一焦点校正透镜105以到达第一焦点校正位置(D)，由此极大地缩短了散焦发生时间段。因而，目标速度假定为通过将第一焦点校正量(C)除以时间段d所获得的值(虚线的斜率)。然而，随着该速度(虚线的斜率)变高，容易发生相对于调焦目标位置的过冲(overshoot)。因而，假定充分测量时间段d，并且设置即使发生过冲也未被识别为散焦状态的速度。在设置了该目标速度之后，处理进入步骤S210。

以下将参考图5的流程图来说明图3的步骤S210中执行的变焦透镜102、第一焦点校正透镜105和第二焦点校正透镜104的驱动控制。

在步骤S401中，微处理器116判断变焦透镜102的位置与焦点追踪用变焦目标位置Pstgt是否一致。如果这两者不一致，则处理进入步骤S403，并且微处理器116驱动第一步进马达110a以使变焦透镜102移动至焦点追踪用变焦目标位置Pstgt。然后，处理进入步骤S404。如果变焦透镜102的位置与焦点追踪用变焦目标位置Pstgt一致，则处理进入步骤S402以停止驱动第一步进马达110a。然后，处理进入步骤S404。

在步骤S404中，微处理器116判断第一焦点校正透镜105的位置(第一焦点位置传感器115a的检测位置)与图4所示的处理所确定出的目标位置是否一致。如果这两者不一致，则处理进入步骤S406，并且微处理器116驱动调焦马达以使第一焦点校正透镜105移动至目标位置。然后，处理进入步骤S407。另一方面，如果判断为第一焦点校正透镜105的位置与目标位置一致，则处理进入步骤S405以停止驱动调焦马达。然后，处理进入步骤S407。

在步骤S407中，微处理器116判断第二焦点校正透镜104的位置(第二焦点位置传感器120a的检测位置)与图6所示的处理所确定出的目标位置是否一致。如果这两者不一致，则处理进入步骤S409，并且微处理器116驱动第二步进马达119a以使第二焦点校正透镜104移动至目标位置，由此结束该处理。另一方面，如果判断为第二焦点校正透镜104的位置与目标位置一致，则处理进入步骤S408以停止驱动第二步进马达119a，由此结束该处理。

以下将说明第一焦点校正透镜105的校正方法。

以下将参考图8和9来详细说明图4的步骤S306以及后续步骤中执行的、在变焦期间和变焦停止状态下对变焦透镜102、第一焦点校正透镜105和第二焦点校正透镜104的驱动控制。

当变焦透镜102停止时，第一焦点校正透镜105和第二焦点校正透镜104在由第一凸轮数据和第二凸轮数据所表示的凸轮轨迹上停止，由此允许维持聚焦状态。然而，如上所述，停止位置由于马达的停止精度而偏离。因而，本发明通过开环控制来控制变焦透镜102和第二焦点校正透镜104。然后，本发明的特征在于：执行反馈控制，以使得通过利用使用灵敏度的校正系数K所计算出的校正量来驱动第一焦点校正透镜105，以校正由于这些透镜的停止偏离所引起的像面偏移。

首先将说明变焦停止状态下的校正。如图8所示，假定变焦透镜102停止在位置Psens处，并且第二焦点校正透镜104停止在位置Pf2sens处。在这种情况下，由基于第一步进马达110a的脉冲计数的目标驱动位置Ptrgt与变焦透镜102的停止位置Psens之间的差ΔPgap来表示变焦透镜102的偏离量。在这种情况下，通过将第一焦点校正透镜105的第一凸轮数据上的Pfsens设置为目标位置来校正变焦透镜102的偏离量ΔPgap。

接着，由基于第二步进马达119a的脉冲计数的目标位置Pf2stp与位置Pf2sens之间的差ΔPf2gap来表示第二焦点校正透镜104的偏离量。由第二焦点校正透镜104的偏离量ΔPf2gap与根据变焦位置而不同的校正系数K相乘所得到的ΔPfcmp来表示对该偏离量ΔPf2gap进行校正所需的校正量。因而，通过在变焦停止之后控制第一焦点校正透镜105以比正常速度高的速度从第一凸轮数据上的位置Pfsens起移动了ΔPfcmp、并最终到达位置Pftgt，来校正散焦。

如上所述，可以利用第一焦点校正透镜105来校正变焦透镜102和第二焦点校正透镜104的偏离。

以下将参考图9来说明从第二焦点校正透镜104停止在位置Pf2sens处的状态起开始变焦的情况。在这种情况下，由基于第一步进马达110a的脉冲计数的目标驱动位置Ptrgt与变焦透镜102的停止位置Psens之间的差来表示变焦透镜102的偏离。然而，在变焦期间，通过在将目标驱动量ΔPstp与位置Psens相加所获得的位置Pstgt处将第一凸轮数据上的Pfsens′设置为目标位位置来校正变焦透镜102的偏离。

接着，由第二步进马达119a的目标位置Pf2stp与第二焦点校正透镜104的停止位置Pf2sens之间的差ΔPf2gap来表示第二焦点校正透镜104的偏离量。由第二焦点校正透镜104的停止偏离量ΔPf2gap与根据变焦位置而不同的校正系数K相乘得到的ΔPfcmp来表示对该停止偏离量ΔPf2gap进行校正所需的校正量。因而，在变焦期间，将从第一凸轮数据上的Pfsens起移动了与变焦位置相对应的校正量ΔPfcmp的点Pftgt设置为目标位置。即，将从第一焦点校正透镜的目标位置Pfsens′起移动了ΔPfcmp′的Pftgt′设置为第一焦点校正透镜105的目标位置。

这样，即使在变焦期间，也可以利用第一焦点校正透镜105来校正变焦透镜102和第二焦点校正透镜104的偏离。

如上所述，根据第一实施例，即使当由于驱动机构的松动和螺距偏差而导致预测驱动量与透镜的实际驱动量不一致时，也可以获得以下的效果。即，通过反馈位置传感器信息，即使在后聚焦镜头型的透镜中也可以使校正透镜位置移动以维持聚焦位置关系。因而，可以防止被摄体图像散焦，并且可以确保摄像设备的性能高。

此外，当驱动多个校正透镜时，将除分辨率最高的马达以外的所有马达都作为开放式控制***来处理，由此简化了驱动控制。然后，根据各开放式控制的透镜的预测驱动量和该透镜的实际驱动量之间的偏离量来计算焦点校正驱动量，并且利用具有分辨率最高的马达的透镜(在第一实施例中为第一焦点校正透镜105)来进行该焦点校正驱动量的校正。这样，可以维持聚焦状态。即，即使在驱动多个校正透镜时，也可以实现维持聚焦状态的变焦操作，由此防止了性能下降。

第二实施例

以下将说明本发明的第二实施例。图10是示出作为根据第二实施例的摄像设备的示例的摄像机的结构的框图。注意，图10所示的结构中相同附图标记表示与图1相同的部件，并且将不重复对这些部件的说明。

与参考图1所述的第一实施例的摄像机不同，根据第二实施例的摄像机通过驱动摄像元件106来执行调焦控制。为此，配置沿着光轴方向驱动摄像元件106所需的第二步进马达125a、以及构成驱动机构的进给螺杆124和齿条106a。此外，向摄像元件106添加摄像元件位置传感器123a和位置刻度尺123b。此外，在图10中，代替图1所示的第二焦点校正透镜104，***了第二固定透镜126，并且省略了沿着光轴方向驱动第二焦点校正透镜104所需的驱动机构和检测该透镜的位置所需的传感器机构。

在参考图1所述的第一实施例的情况下，第二焦点校正透镜104和第一焦点校正透镜105沿着光轴方向独立经过驱动控制。相反，在第二实施例中，变焦透镜102、光圈103和第二固定透镜126经由凸轮环接合，并且在驱动变焦透镜102时进行连动。与沿着光轴方向驱动第二焦点校正透镜104的第一实施例不同，在第二实施例中，沿着光轴方向驱动摄像元件106。

通常，为了在变倍透镜中在维持高变焦倍率的同时实现小型化，仅需提高透镜组的折射力。然而，在这种变焦透镜中，变焦时的像差增大，并且难以获得高的光学性能。因而，如图10所示，在第一固定透镜101保持不动的情况下，在驱动变焦透镜102时光圈103和第二固定透镜126按特定比率连动，并且驱动摄像元件106，以使得从第一固定透镜101到摄像元件106的光学长度在远摄端比在广角端长。然后，可以实现视场角宽且变焦倍率高的紧凑型摄像设备。

以下将说明摄像元件106的操作。微处理器116在例如摄像机的电源接通时，经由第二步进马达驱动电路125b驱动第二步进马达125a，以使摄像元件106移动至预定基准位置。该操作被称为传感器复位操作。基准位置传感器(未示出)可以检测摄像元件106移动至基准位置的状态。该基准位置传感器例如包括光遮断器。在这种情况下，摄像元件106(实际上为保持该元件的保持元件)所设置的遮光部进入光遮断器的发光单元和光接收单元之间，并且该光遮断器从光接收状态切换至遮光状态。因而，检测到摄像元件106移动至基准位置的状态。

在传感器复位操作之后，微处理器116驱动第二步进马达125a以使摄像元件106移动至摄像开始位置(在这种情况下为广角端的聚焦位置；还可以是远摄端的聚焦位置)。将要施加至第二步进马达125a的用以使摄像元件106从基准位置移动至广角端的聚焦位置的驱动脉冲数预先存储在包括于微处理器116内的存储器117中。

位置刻度尺123b形成有沿着光轴方向改变的诸如磁图案或光反射图案等的刻度图案。当摄像元件位置传感器123a读取根据位置刻度尺123b上的刻度图案而改变的磁信号或光信号时，可以检测到摄像元件106在光轴方向上的真实位置。将摄像元件位置传感器123a的检测信号输入至微处理器16，并且用于变焦操作时的摄像元件106的驱动控制。

存储器117存储对变焦时的像面偏移进行校正所需的三类数据。

首先，针对各预定被摄体距离存储表示与变焦透镜102的位置相对应的第一焦点校正透镜105的位置的数字凸轮数据(以下称为“第一凸轮数据”)。该第一凸轮数据还被称为变焦追踪数据，并且表示在通过变焦操作移动了变焦透镜102时、为了维持聚焦状态而要使第一焦点校正透镜105移动至的位置(轨迹)。

接着，存储表示根据变焦透镜102的位置而唯一确定的摄像元件106的位置的数字凸轮数据(以下称为“第三凸轮数据”)。该第三凸轮数据表示在通过变焦操作移动了变焦透镜102时、为了维持聚焦状态而要使摄像元件106移动至的位置(轨迹)。

最后，存储第一灵敏度的倒数作为第二光学特性数据，其中该第一灵敏度表示与变焦透镜102的位置相对应的第一焦点校正透镜105的每单位移动量的像面偏移量。当产生了摄像元件的目标驱动量和实际位置之间的偏离时，该第二光学特性数据用于计算第一焦点校正透镜105要进行校正的量，以维持聚焦状态。注意，后面将参考图14来详细说明该计算方法。

以下将参考图11所示的流程图来说明具有上述结构的摄像机中的变焦控制。根据存储在微处理器116中的计算机程序来执行该变焦控制。在响应于变焦操作构件118的操作而驱动变焦透镜102时，使经由凸轮环接合的光圈103和第二固定透镜126进行连动。然而，为了简便，将仅说明变焦透镜102的移动，并且将不说明协同进行连动的透镜。

在图11中，步骤S201～S207的处理与使用图3所述的步骤S201～S207的处理相同，并且将不重复对这些处理的说明。

在步骤S1008中，微处理器116计算与变焦透镜102的目标驱动位置Ptrgt相对应的摄像元件106的目标位置。在这种情况下，使用存储在存储器117中的第三凸轮数据，可以根据变焦透镜102的位置而唯一地确定摄像元件106的目标位置。微处理器116基于计算出的目标位置来计算驱动摄像元件106所需的要施加至第二步进马达125a的目标驱动脉冲数。注意，后面将参考图14来说明步骤S1008中执行的目标位置确定处理。

在步骤S1009中，微处理器116执行用于确定第一焦点校正透镜105的目标位置的处理。后面将参考图12来说明该处理。

在步骤S1010中，微处理器116向着步骤S206中计算出的目标驱动位置Ptrgt驱动第一步进马达110a。此外，微处理器116驱动第二步进马达125a以使摄像元件106移动至步骤S1008中确定出的目标位置。此外，微处理器116驱动调焦马达以使第一焦点校正透镜105移动至步骤S1009中确定出的目标位置。注意，当在步骤S207中Pstp＝Ptrgt时，不驱动摄像元件106和第一焦点校正透镜105。在各个透镜的驱动完成时，该处理结束。

以下将参考图14的流程图来说明图11的步骤S1008中执行的摄像元件1006的目标位置的确定处理。

在步骤S1301中，微处理器116从内部计数器读出第二步进马达125a的当前驱动脉冲计数值Pcstp。接着，在步骤S1302中，微处理器116从变焦位置传感器114a读出变焦透镜102的位置检测数据Psens，并且将该位置检测数据Psens存储在RAM中。

在步骤S1303中，微处理器116使用变焦透镜102的移动目标位置和第三凸轮数据来确定摄像元件106要追踪至的目标位置。在这种情况下，步骤S201中检测到的变焦透镜102的驱动脉冲计数值Pstp是通过将该计数值与基准位置相加所获得的相对变焦位置，但存在实际例如由驱动机构的松动和螺距偏差所引起的误差。由于该原因，由通过将脉冲计数与变焦透镜102的基准位置相加或从该基准位置减去脉冲计数所获得的驱动脉冲计数值Pstp所表示的位置与由变焦位置传感器114a检测到的位置检测数据Psens所表示的位置不总是一致。因此，当仅基于驱动脉冲计数值Pstp来控制焦点实际要被追踪至的聚焦位置时，产生了偏离，结果被摄体图像保持散焦，从而导致摄像设备的性能下降。

因而，在步骤S1303中，微处理器116根据以下等式，将步骤S205中确定出的目标驱动脉冲数ΔPstp与表示变焦透镜102的当前位置的位置检测数据Psens相加。

Pstgt＝Psens+ΔPstp    ...(1)

然后，微处理器16将所获得的变焦位置确定为用于追踪焦点的变焦透镜102的目标位置Pstgt，并且将该目标位置Pstgt存储在RAM中。

在步骤S1304中，微处理器116读出当前要追踪的第三凸轮数据。使用该第三凸轮数据，可以计算出维持当前聚焦状态所需的并且与变焦透镜102的位置相对应的摄像元件106的位置。

在步骤S1305中，微处理器116确定摄像元件106的目标位置。在这种情况下，微处理器116使用存储在存储器中的第三凸轮数据来计算与变焦透镜102的目标位置Pstgt相对应的摄像元件106的目标位置。在确定出该目标位置之后，处理进入步骤S1009。

以下将参考图12的流程图来说明图11的步骤S1009中执行的第一焦点校正透镜105的目标位置的确定处理。

在步骤S1101中，微处理器116从第一焦点位置传感器115a读出第一焦点校正透镜105的位置检测数据Pfsens，并且将该位置检测数据Pfsens存储在RAM中。在步骤S1102中，微处理器116从摄像元件位置传感器123a读出摄像元件106的位置检测数据Pcsens，并且将该位置检测数据Pcsens存储在RAM中。微处理器116从内部计数器读出第二步进马达125a的当前驱动脉冲计数值Pcstp。在第二实施例中，步进马达用于驱动摄像元件106，并且在这种情况下要检测的位置表示的不是脉冲计数值而是实际透镜位置。

在步骤S1103中，微处理器116从变焦位置传感器114a读出变焦透镜102的位置检测数据Psens，并且将该位置检测数据Psens存储在RAM中。

在步骤S1104中，微处理器116读出当前要追踪的第一凸轮数据。使用该第一凸轮数据，可以计算出维持当前聚焦状态所需的并且与变焦透镜102的位置相对应的第一焦点校正透镜105的位置。

在后续处理中，微处理器116使用变焦透镜102的移动目标位置和第一凸轮数据来确定第一焦点校正透镜105要追踪至的目标位置。在这种情况下，步骤S201中检测到的变焦透镜102的驱动脉冲计数值Pstp是通过将脉冲计数与基准位置相加所获得的相对变焦位置，并且存在实际例如由实际驱动机构的松动和螺距偏差所引起的误差。由于该原因，由通过将脉冲计数与变焦透镜102的基准位置相加或从该基准位置减去脉冲计数所获得的驱动脉冲计数值Pstp所表示的位置与由变焦位置传感器114a检测到的位置检测数据Psens所表示的位置不总是一致。因此，当仅基于驱动脉冲计数值Pstp来控制焦点实际要被追踪至的聚焦位置时，产生了偏离，结果被摄体图像保持散焦，从而导致摄像设备的性能下降。

因而，在步骤S1105中，如步骤S1303一样，微处理器116根据以上的等式(1)，将步骤S205中确定出的目标驱动脉冲数ΔPstp与表示变焦透镜102的当前位置的位置检测数据Psens相加。然后，微处理器116将所获得的变焦位置确定为用于追踪焦点的变焦透镜102的目标位置Pstgt，并且将该目标位置Pstgt存储在RAM中。

然后，在步骤S1106中，微处理器116检查用于驱动变焦透镜102的第一步进马达110a是否处于驱动停止状态。如果第一步进马达110a处于驱动中，则处理进入步骤S1107。在步骤S1107中，微处理器116计算摄像元件106停止时的偏离量ΔPcgap。可以根据以下等式，基于驱动脉冲计数值Pcstp和位置检测数据Pcsens之间的差来计算偏离量ΔPcgap。

ΔPcgap＝Pcstp-Pcsens    ...(8)

在步骤S1108中，微处理器116根据后面要说明的等式(9)，计算对步骤S1107中计算出的摄像元件106的偏离量ΔPcgap进行校正所需的第一焦点校正透镜105的校正量。注意，该校正方法是本发明的典型特征，并且在变焦期间利用第一焦点校正透镜105校正摄像元件106的偏离的情况下执行变焦驱动，由此有助于提高变焦期间的聚焦性能。以下将详细说明该方法。注意，由于驱动了摄像元件106，因此校正量计算公式不同于第一实施例的校正量计算公式。

校正方法的特征在于使用灵敏度。灵敏度是透镜移动了预定量时的像面变化。通过以下等式来计算由于摄像元件106的偏离而引起的第一焦点校正透镜105的焦点校正量ΔPfcmp。

ΔPfcmp＝ΔPcgap÷焦点校正透镜的灵敏度...(9)

在步骤S1109中，微处理器116参考存储在存储器117中的第一凸轮数据来计算与变焦透镜102的目标位置Pstgt相对应的第一焦点校正透镜105的对应位置。如果设Pfsens′为第一焦点校正透镜105的对应位置，则可以将第一焦点校正透镜105的目标位置Pftgt′确定为如下。

Pftgt′＝Pfsens′+ΔPfcmp    ...(6)

在确定出第一焦点校正透镜105的目标位置之后，处理进入步骤S1010。

另一方面，如果步骤S1106中判断为用于驱动变焦透镜102的第一步进马达110a处于驱动停止状态，则处理进入步骤S1110。在这种情况下，尽管变焦透镜102停止，但如上所述，变焦透镜102的位置检测数据Psens与变焦目标位置Ptrgt不总是一致，并且变焦透镜102停止在误差等于或小于阈值的位置处。另一方面，在至此为止所执行的处理中，计算出调焦目标位置作为与变焦目标位置Ptrgt相对应的凸轮数据上的位置。由于该原因，当变焦透镜102的实际位置与变焦目标位置Ptrgt不一致时，该实际位置相对于维持聚焦状态所需的凸轮数据偏离。特别地，当摄像设备处于手动调焦模式时，该摄像设备无法进行任何自动调焦操作，并且被摄体图像相对于凸轮数据保持了大小为偏离量的散焦，从而导致摄像设备的性能下降。为了防止该情况，在步骤S1110中，微处理器116使用第一凸轮数据来计算与来自变焦位置传感器114a的变焦透镜102的位置检测数据Psens相对应的调焦目标位置，并且将该调焦目标位置设置为第一焦点校正透镜105的目标位置。然后，处理进入步骤S1111。

在步骤S1111中，由于与以上相同的原因，微处理器116使用第三凸轮数据来计算与来自变焦位置传感器114a的变焦透镜102的位置检测数据Psens相对应的摄像元件106的对应位置，并且将该对应位置设置为摄像元件106的目标位置。然后，处理进入步骤S1112。

在步骤S1112中，微处理器116计算摄像元件106停止时的偏离量ΔPcgap。该偏离量ΔPcgap是根据等式(8)、基于驱动脉冲计数值Pcstp和位置检测数据Pcsens之间的差而计算出的。

在步骤S1113中，微处理器116根据以上的等式(9)，计算对步骤S1112中计算出的摄像元件106的偏离量ΔPcgap进行校正所需的第一焦点校正透镜105的校正量ΔPfcmp。注意，该校正方法是本发明的第三典型特征。在变焦停止状态下，在变焦停止之后利用第一焦点校正透镜105来校正变焦透镜102和摄像元件106的偏离，由此有助于提高变焦停止状态下的聚焦性能。

在步骤S1114中，微处理器116根据以上的等式(7)，使用第一焦点校正透镜105的校正量ΔPfcmp和步骤S1110中计算出的被假定为Pfsens的调焦目标位置来确定第一焦点校正透镜105的目标位置Pftgt。

在步骤S1115中，如图4的步骤S315一样，微处理器116确定第一焦点校正透镜105的目标速度。在确定出该目标速度之后，处理进入步骤S1010。

以下将参考图13的流程图来说明图11的步骤S1010中执行的变焦透镜102、第一焦点校正透镜105和摄像元件106的驱动控制。

在步骤S1201中，微处理器116判断变焦透镜102的位置与焦点追踪用变焦目标位置Pstgt是否一致。如果这两者不一致，则处理进入步骤S1203，并且微处理器116驱动第一步进马达110a以使变焦透镜102移动至焦点追踪用变焦目标位置Pstgt。然后，处理进入步骤S1204。如果变焦透镜102的位置与焦点追踪用变焦目标位置Pstgt一致，则处理进入步骤S1202以停止驱动第一步进马达110a。然后，处理进入步骤S1204。

在步骤S1204中，微处理器116判断第一焦点校正透镜105的位置(第一焦点位置传感器115a的检测位置)与图12所示的处理所确定出的目标位置是否一致。如果这两者不一致，则处理进入步骤S1206，并且微处理器116驱动调焦马达以使第一焦点校正透镜105移动至目标位置。然后，处理进入步骤S1207。另一方面，如果判断为第一焦点校正透镜105的位置与目标位置一致，则处理进入步骤S1205以停止驱动调焦马达。然后，处理进入步骤S1207。

在步骤S1207中，微处理器116判断摄像元件106的位置(摄像元件位置传感器123a的检测位置)与图14所示的处理所确定出的目标位置是否一致。如果这两者不一致，则处理进入步骤S1209，并且微处理器116驱动第二步进马达125a以使摄像元件106移动至目标位置，由此结束该处理。另一方面，如果判断为摄像元件106的位置与目标位置一致，则处理进入步骤S1208以停止驱动第二步进马达125a，由此结束该处理。

如上所述，根据第二实施例，当代替第二焦点校正透镜104，通过驱动摄像元件106来实现焦点校正时，可以获得与前述第一实施例的效果相同的效果。

注意，第一实施例和第二实施例已解释了包括使用进给螺杆和齿条的变焦透镜驱动机构的情况。可选地，代替使用进给螺杆和齿条的变焦透镜驱动机构，可以使用利用齿轮系的另一驱动机构。

如上所述，第二实施例已解释了通过驱动摄像元件106来实现焦点校正的情况。可选地，可以采用沿着光轴方向移动光圈机构或其它光学元件的结构。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (9)

1.一种镜头驱动设备，包括：

变焦透镜，其中，沿着光轴方向驱动所述变焦透镜；

第一校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第一校正透镜；

第二校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第二校正透镜；

存储部件，用于存储如下信息，其中该信息针对各预定焦距表示所述变焦透镜与所述第一校正透镜和所述第二校正透镜之间的位置关系，所述第一校正透镜和所述第二校正透镜用于对驱动所述变焦透镜时的像面偏移进行校正；

第一位置检测部件，用于检测所述变焦透镜的位置；

第二位置检测部件，用于检测所述第二校正透镜的位置；以及

控制部件，用于计算所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的驱动量，并且控制所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的驱动，

其中，所述控制部件使用所述第一位置检测部件检测到的所述变焦透镜的位置以及存储在所述存储部件中的所述信息来计算所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的目标位置，以及

当所述变焦透镜移动时，所述控制部件计算对由如下两个位置之间的差所引起的像面位置差进行校正所需的所述第一校正透镜的校正量，并且使用所述校正量来控制所述第一校正透镜的驱动，所述两个位置为：基于所述第二校正透镜的目标位置的所述第二校正透镜的位置；以及所述第二位置检测部件检测到的所述第二校正透镜的位置。

2.根据权利要求1所述的镜头驱动设备，其特征在于，还包括：

第一驱动部件，用于驱动所述第一校正透镜；以及

第二驱动部件，用于驱动所述第二校正透镜，

其中，所述第一驱动部件的分辨率高于所述第二驱动部件的分辨率。

3.根据权利要求1或2所述的镜头驱动设备，其特征在于，所述控制部件将所述变焦透镜停止时所述第一校正透镜的驱动速度设置得高于所述变焦透镜移动时所述第一校正透镜的驱动速度。

4.一种镜头驱动设备，包括：

变焦透镜，其中，沿着光轴方向驱动所述变焦透镜；

第一校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第一校正透镜；

第二校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第二校正透镜；

存储部件，用于存储第一信息和第二信息，其中，所述第一信息针对各预定焦距表示所述变焦透镜与所述第一校正透镜和所述第二校正透镜之间的位置关系，所述第一校正透镜和所述第二校正透镜用于对驱动所述变焦透镜时的像面偏移进行校正，以及所述第二信息表示所述第一校正透镜和所述第二校正透镜各自的每单位移动量的像面偏移量；

第一位置检测部件，用于检测所述变焦透镜的位置；

第二位置检测部件，用于检测所述第二校正透镜的位置；

第一驱动部件，用于驱动所述第一校正透镜；

第二驱动部件，用于驱动所述第二校正透镜；以及

控制部件，用于计算所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的驱动量，并且控制所述第一驱动部件和所述第二驱动部件的驱动，

其中，所述控制部件使用所述第一位置检测部件检测到的所述变焦透镜的位置以及存储在所述存储部件中的所述第一信息来计算所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的目标位置，

所述第一驱动部件的分辨率高于所述第二驱动部件的分辨率，以及

当所述变焦透镜移动时，所述控制部件计算对由如下两个位置之间的差以及所述第二信息所引起的像面位置差进行校正所需的所述第一校正透镜的校正量，并且使用所述校正量来控制所述第一校正透镜的驱动，所述两个位置为：基于所述第二校正透镜的目标位置的所述第二校正透镜的位置；以及所述第二位置检测部件检测到的所述第二校正透镜的位置。

5.一种摄像设备，包括：

变焦透镜，其中，沿着光轴方向驱动所述变焦透镜；

校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述校正透镜；

摄像部件，用于对入射光进行光电转换并且输出电信号，其中能够沿着所述光轴方向驱动所述摄像部件；

存储部件，用于存储如下信息，其中该信息针对各预定焦距表示所述变焦透镜与所述校正透镜和所述摄像部件之间的位置关系，所述校正透镜和所述摄像部件用于对驱动所述变焦透镜时的像面偏移进行校正；

第一位置检测部件，用于检测所述变焦透镜的位置；

第二位置检测部件，用于检测所述摄像部件的位置；以及

控制部件，用于计算所述校正透镜和所述摄像部件的驱动量，并且控制所述校正透镜和所述摄像部件的驱动，

其中，所述控制部件使用所述第一位置检测部件检测到的所述变焦透镜的位置以及存储在所述存储部件中的所述信息来计算所述校正透镜和所述摄像部件的目标位置，以及

当所述变焦透镜移动时，所述控制部件计算对由如下两个位置之间的差所引起的像面位置差进行校正所需的所述校正透镜的校正量，并且使用所述校正量来控制所述校正透镜的驱动，所述两个位置为：基于所述摄像部件的目标位置的所述摄像部件的位置；以及所述第二位置检测部件检测到的所述摄像部件的位置。

6.根据权利要求5所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

第一驱动部件，用于驱动所述校正透镜；以及

第二驱动部件，用于驱动所述摄像部件，

其中，所述第一驱动部件的分辨率高于所述第二驱动部件的分辨率。

7.根据权利要求5或6所述的摄像设备，其特征在于，所述控制部件将所述变焦透镜停止时所述校正透镜的驱动速度设置得高于所述变焦透镜移动时所述校正透镜的驱动速度。

8.一种镜头驱动设备的控制方法，所述镜头驱动设备包括：变焦透镜，其中，沿着光轴方向驱动所述变焦透镜；第一校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第一校正透镜；第二校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述第二校正透镜；存储部件，用于存储如下信息，其中该信息针对各预定焦距表示所述变焦透镜与所述第一校正透镜和所述第二校正透镜之间的位置关系，所述第一校正透镜和所述第二校正透镜用于对驱动所述变焦透镜时的像面偏移进行校正，所述控制方法包括以下步骤：

第一位置检测步骤，用于检测所述变焦透镜的位置；

第二位置检测步骤，用于检测所述第二校正透镜的位置；以及

控制步骤，用于计算所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的驱动量，并且控制所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的驱动，

其中，在所述控制步骤中，使用所述第一位置检测步骤中检测到的所述变焦透镜的位置以及存储在所述存储部件中的所述信息来计算所述第一校正透镜和所述第二校正透镜的目标位置，以及

当所述变焦透镜移动时，在所述控制步骤中，计算对由如下两个位置之间的差所引起的像面位置差进行校正所需的所述第一校正透镜的校正量，并且使用所述校正量来控制所述第一校正透镜的驱动，所述两个位置为：基于所述第二校正透镜的目标位置的所述第二校正透镜的位置；以及所述第二位置检测步骤中检测到的所述第二校正透镜的位置。

9.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括：变焦透镜，其中，沿着光轴方向驱动所述变焦透镜；校正透镜，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述校正透镜；摄像部件，用于对入射光进行光电转换并且输出电信号，其中，能够沿着所述光轴方向驱动所述摄像部件；存储部件，用于存储如下信息，其中该信息针对各预定焦距表示所述变焦透镜与所述校正透镜和所述摄像部件之间的位置关系，所述校正透镜和所述摄像部件用于对驱动所述变焦透镜时的像面偏移进行校正，所述控制方法包括以下步骤：

第一位置检测步骤，用于检测所述变焦透镜的位置；

第二位置检测步骤，用于检测所述摄像部件的位置；以及

控制步骤，用于计算所述校正透镜和所述摄像部件的驱动量，并且控制所述校正透镜和所述摄像部件的驱动，

其中，在所述控制步骤中，使用所述第一位置检测步骤中检测到的所述变焦透镜的位置以及存储在所述存储部件中的所述信息来计算所述校正透镜和所述摄像部件的目标位置，以及

当所述变焦透镜移动时，在所述控制步骤中，计算对由如下两个位置之间的差所引起的像面位置差进行校正所需的所述校正透镜的校正量，并且使用所述校正量来控制所述校正透镜的驱动，所述两个位置为：基于所述摄像部件的目标位置的所述摄像部件的位置；以及所述第二位置检测步骤中检测到的所述摄像部件的位置。

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