CN101493566A - 焦点控制器和使用该焦点控制器的光学设备 - Google Patents

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Abstract

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。所述焦点控制器用于控制光学元件的焦点，包括：焦点状态检测器，用于基于由所述光学元件所形成的图像的对比度值来检测焦点状态；以及驱动机构，用于移动所述光学元件。所述驱动机构包括：电动机；位置传感器，用于检测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电动机中的线圈的通电，所述第二驱动用于根据确定的时间间隔切换对所述线圈的通电。

Description

焦点控制器和使用该焦点控制器的光学设备
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。
图2所示的驱动机构4沿光轴方向移动调焦透镜1a。驱动机构4包括图1所示的电动机5、位置传感器6、电动机驱动器7、驱动开关8、第一驱动器9、第二驱动器10和控制器11。在图2中，透镜保持器41保持调焦透镜1a。与光轴方向平行且相对于调焦透镜1a的光轴对称布置的一对导杆(guide bar)43和44可移动地支撑透镜保持器41。结果，调焦透镜1a仅能够在光轴方向上移动。透镜保持器41配置有螺母部(nut part)42，并且与设置在电动机5中的导螺杆部接合。通过转动电动机5能够使调焦透镜1a在光轴方向上移动。用于焦点控制器的驱动机构不限于图2所示的结构，并且可以使用凸轮和管脚(pin)等能够将电动机在转动方向上的运动转换成透镜在光轴方向上的运动的任何已知结构。
尽管本实施例通过使调焦透镜1a沿光轴方向D移动来控制形成在图像传感器2上的图像的焦点，但驱动机构可以使光学元件1和焦点状态传感器中的一个相对于另一个移动。换言之，代替调焦透镜1a，图像传感器2可以沿光轴方向移动。可以通过改变调焦透镜1a和图像传感器2之间在光轴方向上的相对位置，来控制由光学元件1形成在图像传感器2上的图像的焦点。
电动机5是具有两个线圈，即A相和B相的两相步进电动机，并且能够通过顺次切换对线圈的通电方向使电动机5转动与预定角度相对应的一步。更具体地，电动机5包括具有磁体5a1的转子5a和具有用于向磁体5a1提供转动力的线圈5b1的定子5b。
如图2所示，位置传感器6包括光遮断器61和62以及具有沿转动方向周期地设置的狭缝的转台(turntable)63，位置传感器6根据电动机5中的转子5a的转动位置输出电信号。光遮断器61和62以相位差而彼此分开地布置，以便输出偏移了90°电角度的信号。由此，能够识别转台的转动方向。后面将说明光遮断器61和62的具体位置。位置传感器6可以使用霍尔元件(Hallelement)或MR装置，并且可以读取安装至电动机中的转子的磁体的磁通量。
电动机驱动器7对电动机5通电，并且使得电流能够按预定方向在电动机5的各线圈中流动。驱动开关8根据来自控制器11的指令通过第一驱动器9或第二驱动器10驱动电动机5。
第一驱动器9通过反馈通电切换模式(feedback electrizationswitching mode)驱动电动机5。反馈通电切换模式是根据来自位置传感器6的脉冲信号切换对电动机5中的线圈5b1的通电的模式，是与无刷DC电动机相同的驱动方法。反馈通电切换模式用于使调焦透镜1a以高速(第一速度)沿恒定方向(例如，朝向聚焦点)移动。
第二驱动器10通过步进模式(step mode)驱动电动机5。步进模式是根据确定的时间间隔切换对电动机5中的线圈5b1的通电的模式，是与步进电动机相同的驱动方法。步进模式用于使调焦透镜1a以低速(小于第一速度的第二速度)沿光轴方向D按恒定的周期往复移动(摆动)。
控制器11根据信号处理器3所获得的对比度值向驱动开关8发送切换信号。后面将说明更具体的切换信号生成方法。
驱动开关8和控制器11构成驱动控制器。根据对比度值，驱动控制器在第一驱动器9和第二驱动器10之间切换对电动机5中的线圈的通电。
接着，如下说明作为电动机5的工作模式的反馈通电切换模式和步进模式。
反馈通电切换模式是根据位置传感器6的信号切换对电动机5的通电方向的方法。将参考图3说明光遮断器61和62的具体位置。
图3的(A)示出当恒定电流流过线圈时施加至转子5a的转矩。如图所示，当电动机5具有两相线圈5b1时，正反相电流可以在两相线圈5b1中流动，由此形成四种类型的转矩分布A-B-、A+B-、A+B+和A-B+。它们具有几乎相同的正弦形状的相同波形，并且具有电角度为90°的相位差。
图3的(B)示出光遮断器61和62的输出信号。布置光遮断器61，以使得输出在转矩A+B-与A-B-的交点处和转矩A+B+与A-B+的交点处发生变化。布置光遮断器62，以使得输出在转矩A+B+与A+B-的交点处和转矩A-B+与A-B-的交点处发生变化。
图3的(C)示出对A相线圈的通电和对B相线圈的通电。反馈通电切换模式在光遮断器61的输出发生变化时切换对A相线圈的通电，在光遮断器62的输出发生变化时切换对B相线圈的通电。由此，电动机5可以提供如图3的(A)中由T所示的与转子5a的转动角相对应的适当的通电。由于反馈通电切换模式确认电动机5转动了一步，然后切换到下一通电，因此维持了驱动脉冲和电动机的转动之间的同步，并且原理上不可能出现失步。另一方面，由于与电动机5的一步转动相对应的时间根据施加至电动机的负荷而变动，因此在反馈通电切换模式中不能够确定电动机的速度。
步进模式是在经过了预定的时间段后不管电动机5的转动状态如何都改变至下一通电步进的方法。通过在对A相线圈的通电方向和对B相线圈的通电方向之间切换，每次使电动机5转动预定的角度。因此，开环控制能够容易地使电动机转动至目标位置。然而，切换至下一通电而不检测电动机的转动状态可能导致失步。
图4是示出由电动机所生成的转矩和转数之间的关系的图。横轴表示电动机5所生成的转矩，纵轴表示电动机5的相应转数。在反馈通电切换模式下，电动机5总是在该线上运转。例如，假定在图4中的工作点I处驱动电动机5。当在电动机5中负荷变动时，电动机5不失步；如图4中由II所示，当负荷增加时转数减少，并且如图4中由III所示，当负荷减小时转数增大。另一方面，在步进模式下，该曲线表示失步的界限。当输入高于该曲线的驱动脉冲时，电动机5的转动不能跟随通电的切换，从而电动机5将失步。为了避免该问题，在低速侧使用电动机从而维持相对该曲线的宽容度(latitude)(如图4中由IV所示)。由此，电动机能够恒速转动，而与负荷的变动无关。相反，电动机5的速度变为约反馈通电切换模式的速度的一半(如图4中的IV、V和VI所示)。这样，反馈通电切换模式能够以比步进模式更高的速度转动电动机，而步进模式能够提供精确的速度和定位控制。因此，将透镜高速移动长的冲程(stroke)的尝试使用便于高速驱动的反馈通电切换模式，将透镜精确地移动短的冲程的尝试使用步进模式。由此，在聚焦中不发生失步的情况下维持了高精度的定位。
现在将参考图5和6说明第一驱动器9和第二驱动器10的切换方法。图5是用于说明该实施例的驱动方法的图，横轴表示调焦透镜1a的移动距离，纵轴表示被摄体的对比度值。图6是示出控制器11的驱动方法的流程图。
最初，假定调焦透镜1a位于图5所示的A点处。在驱动开始之后(步骤S101)，控制器11选择步进模式(步骤S102)并沿光轴微小地往复移动(摆动)调焦透镜1a(步骤S103)。步进模式能够精确地设置摆动振幅。接着，控制器11判断是否能够识别出聚焦状态(步骤S104)，如果能够识别，则控制器11使调焦透镜1a停止(步骤S112)。当控制器11判断为不能识别出聚焦状态(步骤S104)时，控制器11检查对比度值的信号增大的方向(步骤S105)。当控制器11不能识别出该方向时(步骤S105)，流程返回步骤S103。
为了将摆动振幅设置为等于或小于电动机的一步，进行针对各相切换对电动机5的线圈5b1的通电的1或2相驱动，或者进行逐渐改变到各线圈5b1的电流的比率的微步进驱动(micro stepdriving)。由此，能够使电动机5的振幅等于或小于一步，并且能够以反馈通电切换模式中不可用的小的振幅往复移动电动机。
当控制器11能够识别出该方向时(步骤S105)，控制器11选择反馈通电切换模式(步骤S106)并且使调焦透镜1a沿该方向登山(步骤S107)。反馈通电切换模式能够在高速运转时避免电动机5的失步。在图5中，对比度值从A增加至C。对比度值的最大值C为调焦透镜1a的聚焦点。当对比度值减小至B点时，控制器11判断为透镜已经越过了聚焦点(步骤S108)，并将电动机5的工作模式切换至步进模式(步骤S109)。然后，控制器11反转移动方向，将调焦透镜1a移动至聚焦点(步骤S110和S111)。在步骤S111之后，流程移至步骤S103。由此，当透镜返回作为对比度值的最大值的C点时，控制器11使透镜再次摆动并判断是否能够识别出聚焦状态(步骤S104)。当调焦透镜1a到达聚焦点时，控制器11断开电动机5(步骤S112)。在获得了聚焦状态之后，调焦透镜1a可以在光轴上往复移动。由此，检测到调焦透镜1a从聚焦点的偏移，并且在这种情况下，重复上述操作。
本实施例使用两种电动机驱动模式，即反馈通电切换模式和步进模式。由于即使在反馈通电切换模式下高速驱动电动机时电动机也不失步，因此能够提高电动机的速度从而缩短获得聚焦状态所需的时间。另外，由于转矩比步进模式下的转矩小，因此反馈通电切换模式可以使用较小的电动机进行驱动并促进了整个设备的小型化。另一方面，步进模式通过开环控制能够容易地确定速度和位置。另外，1或2相通电驱动或微步进驱动能够以比反馈通电切换模式的分辨率高的分辨率提供电动机位置。因此，在反馈通电切换模式和步进模式之间的切换能够提供精确的定位且在聚焦操作时电动机不会失步，从而缩短聚焦时间。
第二实施例
现在将参考图7说明根据本发明第二实施例的驱动方法。将由相同的附图标记表示图7中与图6中的相应元素相同的那些元素，并且省略对其的说明。第一实施例选择步进模式进行摆动驱动并选择反馈通电切换模式进行其它驱动。与之相对，第二实施例根据对比度值的变化率的值选择反馈通电切换模式或步进模式。
在驱动调焦透镜1a时，调焦透镜1a在与第一实施例类似的步进模式下摆动，以得出对比度值增加的方向。因此，步骤S101～S105的流程(包括步骤S104到S112)与图6所示的流程类似。一旦确定了从当前位置到聚焦点的方向(步骤S105)，则控制器11使调焦透镜1a沿该方向登山(步骤S206)。此时，控制器11获得各预定时间段的对比度值的变化量，将该值除以移动距离，并获得对比度值相对于透镜位置的梯度(gradient)。当判断为梯度值等于或大于阈值时(步骤S207)，控制器11从步进模式切换至反馈通电切换模式(步骤S208)，当判断为该梯度值小于阈值时，控制器11选择或维持步进模式(步骤S209)。
根据图10所示的对比度值与透镜位置之间的关系，在聚焦点附近梯度趋于减小。因此，当梯度等于或大于阈值时，可以判断为透镜位置远离聚焦点。此时，便于高速驱动的反馈通电切换模式是有效的。当梯度小于阈值时，可以判断为接近聚焦位置。然后，将驱动模式切换为能够便于位置控制的步进模式。
当检测到峰点时(步骤S210)，控制器11选择步进模式(步骤S211)。另外，在具有滞后特性时工作模式的这种选择对调焦透镜1a的防振(antihunting)也是有效的。另外，当相对电动机5的负荷变动足够小并且电动机5的速度几乎无变化时，工作模式切换的判断标准可以使用对比度值的时间变化量是否大于预定值，来代替对比度值相对于透镜位置的梯度。由于不必将对比度值的变化量除以移动距离，因此能够减轻计算负荷。
除第一实施例的效果以外，第二实施例还提供了缩短聚焦时间的效果。换言之，在画面的对比度值一旦超过峰点时，第一实施例就从反馈通电切换模式切换为步进模式，由此有可能在透镜经过聚焦点很远时才获得聚焦状态，这需要长的时间。另一方面，本实施例能够使透镜不离开聚焦点太远。当画面的对比度值接近作为聚焦点的峰点时，对比度值的变化量变小。由于在对比度值的变化量变小时可以将反馈通电切换模式切换为步进模式，因此在聚焦点前开始减速并有效地缩短聚焦时间。
第三实施例
现在将参考图8说明根据本发明第三实施例的驱动方法。该实施例根据摆动振幅在反馈通电切换模式和步进模式之间切换。当调焦透镜1a摆动时，所形成的图像从焦点偏移，并且摆动振幅需要在图像变化可检测的范围内且与眼不易察觉的量一样小。该值与光学元件1的景深(depth of the field，DOF)有关。当DOF浅时，除非将调焦透镜1a的移动量限制为小，否则图像的变化变的明显。另一方面，当DOF深时，除非使调焦透镜1a的移动量大，否则不能检测出图像的变化。
在驱动开始之后(步骤S301)，计算摆动振幅(步骤S302)。DOF紧密地依赖于光学元件1的焦距和光圈的F值，并且最深的DOF与最浅的DOF之间的比率约为数十倍。因此，在步骤S302中计算出的摆动振幅也变为最小值与最大值之间的数十倍的差。
当电动机5的移动量小时，由于步进模式具有良好的可控性，因此是有利的。当电动机5的移动量大时，通过使用反馈通电切换模式能够高速驱动电动机5。当根据由调焦透镜1a的DOF所确定的摆动振幅，该振幅等于或大于预定值时(步骤S303)，使用反馈通电切换模式进行驱动(步骤S304)。另一方面，当该振幅小于预定值时(步骤S303)，使用步进模式进行驱动(步骤S305)。由此，摆动变得更快(步骤S306)。
之后，控制器11判断是否能够识别出聚焦状态(步骤S307)，并且如果能够识别，则使调焦透镜1a停止(步骤S313)。当判断为控制器11不能够识别聚焦状态时(步骤S307)，控制器11检查用于检测对比度值的信号增大的方向(步骤S308)。当控制器11不能识别出该方向时(步骤S308)，流程返回步骤S303。
当控制器11能够识别出该方向时(步骤S308)，控制器11使调焦透镜1a沿该方向登山(步骤S309)。接着，控制器11基于对比度值是否越过峰点判断出透镜经过了聚焦点(步骤S310)，反转移动方向，并将调焦透镜1a移动至聚焦点(步骤S311和S312)。在步骤S312之后，流程进入步骤S303或S311。
该实施例不限制摆动结束之后的登山驱动时(步骤S309)的驱动模式。可以总是通过步进模式驱动透镜，或者与在其它实施例中一样，可以在某些条件下在步进模式和反馈通电切换模式之间切换。
第四实施例
现在将参考图9说明根据本发明第四实施例的驱动方法。将由相同的附图标记来表示图9中与图6中的相应元素相同的那些元素，并且省略对其的说明。该实施例根据在登山驱动时对比度值的绝对值而在反馈通电切换模式和步进模式之间切换。
在驱动调焦透镜1a时，调焦透镜1a在与第一实施例类似的步进模式下摆动，从而得出对比度值增大的方向。因此，步骤S101～S105的流程(包括步骤S104到步骤S112)与图6所示的流程类似。在确定了从当前位置至聚焦点的方向时(步骤S105)，控制器11使调焦透镜1a沿该方向登山(步骤S406)。当判断为对比度值等于或大于预定值时(步骤S407)，则控制器11维持步进模式(步骤S408)。另外，当判断为对比度值小于预定值时(步骤S407)，控制器11将步进模式切换至反馈通电切换模式(步骤S409)。
如图10所示，调焦透镜1a离聚焦位置越远，对比度值越低。随着调焦透镜1a接近于聚焦位置，对比度值变高。因此，当对比度值小于阈值时，为调焦透镜1a设置大的移动量并使用反馈通电切换模式是有利的。当对比度值超过阈值时，透镜需要在步进模式下开始减速。
接着，控制器11基于对比度值是否已越过了峰点判断出透镜已经过了聚焦点(步骤S410)，并且控制器11选择步进模式(步骤S109)。在步骤S109之后的流程与第一实施例的流程类似。
由于该实施例检测到在透镜越过峰点之前该透镜接近聚焦点，选择步进模式并开始减速，因此该实施例能够缩减透镜远离聚焦点的量。
对比度值的绝对值紧密地依赖于被摄体和调焦透镜1a的DOF。因此，阈值紧密地依赖于被摄体和透镜的DOF。更具体地，阈值根据调焦透镜1a的焦距、光圈量和被摄体的亮度中的至少一个而变化。此时的阈值可以在聚焦位置处的对比度值的50％和90％之间的范围内变化。另外，通过利用滞后特性设置模式之间的切换，此时还可以维持电动机的防振效果。
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以及等同结构和功能。

Claims (10)

1.一种焦点控制器，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。
2.根据权利要求1所述的焦点控制器，其特征在于，所述焦点控制器具有反馈通电切换模式和步进模式，所述反馈通电切换模式通过使用所述第一驱动使所述光学元件以第一速度沿预定方向移动，所述步进模式通过使用所述第二驱动使所述光学元件以小于所述第一速度的第二速度沿光轴方向按预定的周期往复移动，并且
所述驱动控制器根据所述对比度值在所述反馈通电切换模式与所述步进模式之间进行切换。
3.根据权利要求2所述的焦点控制器，其特征在于，当在所述步进模式下在往复移动的范围内未获得聚焦状态时，所述驱动控制器从所述步进模式切换至所述反馈通电切换模式并将所述光学元件移动至聚焦点，并且
当检测到作为所述聚焦点的所述对比度值的峰点时，所述驱动控制器从所述反馈通电切换模式切换至所述步进模式并将所述光学元件移动至所述聚焦点。
4.根据权利要求2所述的焦点控制器，其特征在于，当在所述步进模式下在往复移动的范围内未获得聚焦状态时，所述驱动控制器将所述光学元件移动至聚焦点，
当所述对比度值相对于所述光学元件的位置的梯度等于或大于阈值时，所述驱动控制器从所述步进模式切换至所述反馈通电切换模式并将所述光学元件移动至所述聚焦点，
当所述梯度小于所述阈值时，所述驱动控制器维持选择所述步进模式并将所述光学元件移动至所述聚焦点，并且
当检测到作为所述聚焦点的所述对比度值的峰点时，所述驱动控制器维持选择所述步进模式并将所述光学元件移动至所述聚焦点。
5.根据权利要求2所述的焦点控制器，其特征在于，当在所述步进模式下在往复移动的范围内未获得聚焦状态时，所述驱动控制器将所述光学元件移动至聚焦点，
当所述对比度值相对于所述光学元件的位置的时间变化量等于或大于阈值时，所述驱动控制器从所述步进模式切换至所述反馈通电切换模式并将所述光学元件移动至所述聚焦点，
当所述对比度值的所述时间变化量小于所述阈值时，所述驱动控制器维持选择所述步进模式并将所述光学元件移动至所述聚焦点，并且
当检测到作为所述聚焦点的所述对比度值的峰点时，所述驱动控制器维持选择所述步进模式并将所述光学元件移动至所述聚焦点。
6.根据权利要求2所述的焦点控制器，其特征在于，当所述光学元件的往复移动的振幅等于或大于阈值时，所述驱动控制器选择所述反馈通电切换模式，当所述光学元件的往复移动的振幅小于所述阈值时，所述驱动控制器选择所述步进模式。
7.根据权利要求2所述的焦点控制器，其特征在于，当所述对比度值等于或大于阈值时，所述驱动控制器选择所述步进模式，当所述对比度值小于所述阈值时，所述驱动控制器选择所述反馈通电切换模式。
8.根据权利要求7所述的焦点控制器，其特征在于，所述驱动控制器基于所述光学元件的焦距、光圈量和被摄体的亮度中的至少一个来改变所述阈值。
9.根据权利要求7所述的焦点控制器，其特征在于，所述阈值可以在所述聚焦点处的对比度值的50％至90％的范围内变化。
10.一种光学设备，包括：
光学元件；以及
根据权利要求1～9中任一项所述的焦点控制器，用于控制所述光学元件的焦点。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110392200A (zh) * 2018-04-20 2019-10-29 杭州海康威视数字技术股份有限公司 自动聚焦的方法和装置
CN113437922A (zh) * 2021-07-27 2021-09-24 上海莘汭驱动技术有限公司 有限转角力矩电动机的驱动控制方法和系统

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5100400B2 (ja) * 2008-01-08 2012-12-19 キヤノン株式会社 焦点調節装置、それを用いた光学機器
US8126322B2 (en) * 2009-03-13 2012-02-28 Panasonic Corporation Interchangeable lens, camera body, and camera system
US8081874B2 (en) * 2009-03-13 2011-12-20 Panasonic Corporation Interchangeable lens and camera body
US8767119B2 (en) * 2009-03-13 2014-07-01 Panasonic Corporation Interchangeable lens, camera body, and camera system
JP5704810B2 (ja) * 2009-12-11 2015-04-22 キヤノン株式会社 撮像装置
JP2011154142A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Sigma Corp 撮像装置
JP6145822B2 (ja) * 2012-10-12 2017-06-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
US9288379B2 (en) * 2014-03-12 2016-03-15 Omnivision Technologies, Inc. System and method for continuous auto focus within camera module
KR102176284B1 (ko) * 2015-04-08 2020-11-09 삼성전기주식회사 디지털 촬영시스템 및 그 제어방법
US10574914B2 (en) 2017-10-27 2020-02-25 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and apparatus for actuator control
CN111712182B (zh) * 2018-02-09 2023-07-14 爱尔康公司 用于激光扫描系统的系统反相控制器

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2737945B2 (ja) * 1988-08-29 1998-04-08 ソニー株式会社 フォーカス制御装置
JPH03285467A (ja) * 1990-03-30 1991-12-16 Sharp Corp オートフォーカス装置
JPH0564056A (ja) 1991-08-30 1993-03-12 Canon Inc 合焦装置
JP2977979B2 (ja) * 1991-11-28 1999-11-15 キヤノン株式会社 自動焦点調節装置
JP3093057B2 (ja) * 1992-10-23 2000-10-03 京セラ株式会社 自動焦点検出装置
JP2912778B2 (ja) * 1992-11-20 1999-06-28 シャープ株式会社 オートフォーカス装置
KR0156128B1 (ko) 1994-02-16 1998-11-16 구자홍 렌즈 어셈블리
JPH1010413A (ja) * 1996-06-20 1998-01-16 Canon Inc 撮像装置
JPH1062679A (ja) * 1996-08-14 1998-03-06 Canon Inc 光学装置及びカメラ
JP4165915B2 (ja) 1996-09-20 2008-10-15 松下電器産業株式会社 ステッピングモータ制御装置
JP4006213B2 (ja) * 2001-10-18 2007-11-14 キヤノン株式会社 撮像装置及びその合焦制御方法、並びにプログラム
JP2003289469A (ja) * 2002-03-28 2003-10-10 Minolta Co Ltd 撮像装置
JP2006301032A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Sony Corp オートフォーカス装置とオートフォーカス方法およびプログラム
JP2007108584A (ja) * 2005-10-17 2007-04-26 Fujifilm Corp 撮像装置及び制御プログラム
JP2007133277A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Nidec Copal Corp デジタルカメラ用自動合焦装置
JP2007148249A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Canon Inc 自動焦点調整装置
JP2008160900A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Oki Data Corp ステッピングモータ制御装置および印刷装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110392200A (zh) * 2018-04-20 2019-10-29 杭州海康威视数字技术股份有限公司 自动聚焦的方法和装置
US11350023B2 (en) 2018-04-20 2022-05-31 Hangzhou Hikvision Digital Technology Co., Ltd. Automatic focusing method and device
CN113437922A (zh) * 2021-07-27 2021-09-24 上海莘汭驱动技术有限公司 有限转角力矩电动机的驱动控制方法和系统

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