CN102998770A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

一种光学装置，包括：包含聚焦透镜单元的变焦光学系统；被配置为手动地和机械地改变变焦光学系统的焦距的操作部分；以及被配置为控制聚焦透镜单元以便在操作部分的操作中沿着取决于物距的轨迹来移动的控制器。当作为断开电源时的变焦光学系统的焦距的第一焦距与作为再次接通电源时的变焦光学系统的焦距的第二焦距不同时，控制器把聚焦透镜单元移动到与作为断开电源时的聚焦透镜单元的位置的第一位置不同的第二位置。

Description

光学装置

技术领域

本发明涉及一种执行聚焦透镜单元的位置控制的光学装置。

背景技术

常规地，在光学装置（如照相机）中，普遍使用其中变焦操作中的聚焦透镜单元的移动轨迹根据物距而改变的光学系统。为了控制执行这样的复杂操作的光学系统，存在以下方法：事先根据针对每个物距的变焦来存储移动轨迹，以便基于变焦位置和聚焦透镜单元的位置（或物距）的信息来确定聚焦透镜单元的移动。

在这种情况下，为了得到变焦位置以及聚焦透镜单元的位置的正确位置信息，使用作为具有高分辨率的位置检测装置的编码器。作为这种编码器，从成本的角度，经常使用输出与相对于基准位置的移动量成比例的脉冲数量的增量式编码器，但这种编码器有时在重新拍摄图像时不能快速开始拍摄图像。

日本专利公布No.H7-119869公开了以下方法：存储与根据关闭电源开关的透镜位置有关的信息以便在电源开关被再次接通时在把透镜单元驱动到存储位置之前先把透镜单元驱动到基准位置。日本专利公开No.H9-189843公开了以下方法：根据关闭电源开关把透镜单元移动到基准位置以便在电源开关被再次接通时快速开始拍摄图像。

然而，在光学装置（如照相机）中，为了立即改变视角，普遍使用手动执行机械变焦操作的手动变焦。在使用手动变焦的情况下，即使在电源开关关闭时变焦操作也能被执行。因此，当透镜单元被如同日本专利公布No.H7-119869和日本专利公开No.H9-189843公开的常规技术那样驱动时，存在不能执行目标位置上的对焦操作的情况。

发明内容

本发明提供了一种能够根据电源断开的同时通过手动变焦操作而改变的焦距，在接通电源时把聚焦透镜单元移动到目标位置的光学装置。

作为本发明的一方面的光学装置包括：包含聚焦透镜单元的变焦光学系统；被配置为手动和机械地改变变焦光学系统的焦距的操作部分；以及被配置为控制聚焦透镜单元以便在操作部分的操作中沿着取决于物距的轨迹来移动的控制器。当作为断开电源时的变焦光学系统的焦距的第一焦距与作为再次连接电源时的变焦光学系统的焦距的第二焦距不同时，控制器把聚焦透镜单元移动到与作为断开电源时的聚焦透镜单元的位置的第一位置不同的第二位置。

根据参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的更多特征和方面将变得清楚。

附图说明

图1是实施例1中的光学装置的示意图。

图2是示出实施例1中的光学装置的操作的流程图。

图3是实施例2中的光学装置的示意图。

图4是示出实施例2中的光学装置的操作的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图对本发明的示例实施例进行描述。在每个附图中，相同的元件将以相同的附图标记表示并且其重复的描述被省略。

[实施例1]

首先，参照图1，将对本发明的实施例1中的光学装置的配置进行描述。图1是本实施例中的光学装置（照相机系统）的示意图。

在图1中，附图标记1表示可互换式镜头（镜筒），附图标记2表示照相机机身。可互换式镜头1被可互换地安装在照相机机身2上。可互换式镜头1由以下各个元件构成。附图标记3表示被固定在作为外型(exterior)的固定筒4上的第一透镜单元。附图标记5表示被固定在第二透镜保持框6上的第二透镜单元。凸轮随动件6a被提供到第二透镜保持框6的外周上。附图标记7表示被固定在第三透镜保持框8上的第三透镜单元。凸轮随动件8a被提供到第三透镜保持框8的外周上。

附图标记9表示被固定在第四透镜保持框10上的第四透镜单元（聚焦透镜单元）。第四透镜单元9被配置为使得在变焦操作期间沿着取决于物距的轨迹移动。第四透镜保持框10具有与步进电机11的导螺杆11a接合的齿条部分10a，被直线杆（未图示）按直线引导。步进电机11被固定在第三透镜保持框8上。光学系统（变焦光学系统）由第一透镜单元3、第二透镜单元5、第三透镜单元7以及第四透镜单元9构成。

附图标记12表示作为固定部分的导向筒。导向筒12具有与凸轮随动件6a和凸轮随动件8a接合的并且在光轴OA的方向（光轴方向）延伸的纵向槽。附图标记13表示凸轮筒。相对于导向筒12，凸轮筒13的移动被限制在光轴方向，并且凸轮筒13被围绕着光轴OA可旋转保持。凸轮筒13具有与凸轮随动件6a和凸轮随动件8a接合的凸轮槽。

附图标记14表示变焦操作环（操作部分）。变焦操作环14被配置为使得光学系统的焦距能被手动地并且机械地改变。相对于固定筒4，变焦操作环14的移动被限制在光轴方向，并且变焦操作环14被围绕着光轴OA可旋转保持。变焦操作环14耦接到凸轮筒13。附图标记15表示定位传感器。定位传感器15是被固定在固定筒4上并且根据变焦操作环14的旋转而输出特定值的绝对编码器。附图标记16表示微型计算机（控制器）。微型计算机16控制与照相机机身2的通信并且还执行对可互换式透镜1的各种控制。微型计算机16包括存储器（存储部分），存储器如以下描述那样存储例如在电源断开时的第四透镜单元9的位置（第一位置）以及光学系统的焦距（第一焦距）。

随后，将对可互换式镜头1中的每个透镜单元的操作进行描述。当旋转变焦操作环14时，根据导向筒12的纵向槽与凸轮筒13的凸轮槽的相互作用，与这两个槽中的每一个接合的凸轮随动件6a和凸轮随动件8a移动。因此，第二透镜单元5和第三透镜单元7在光轴方向前后而不旋转地移动以便改变焦距。

在这种情况下，步进电机11被固定在第三透镜保持框8上。因此，第四透镜单元9根据变焦操作环14的旋转而前后移动，并且还被步进电机11驱动。在本实施例中，根据定位传感器15的输出以及来自步进电机11的基准位置（未示出）的脉冲数量，第四透镜单元9基于事先存储在微型计算机16中的针对每个物距的变焦移动轨迹而移动。在这样的操作中，本实施例的光学装置具有如同所谓的其中即使当焦距改变时物距也不发生改变的变焦透镜的功能。

在本实施例的光学装置（照相机系统）中，当可互换式镜头1被配置为使得从照相机机身2供给电源时，第四透镜单元9被通过电源操作的步进电机11驱动。因此，当电源断开时，基于第四透镜单元9的驱动的聚焦操作不能被执行。另一方面，焦距可通过用户对变焦操作环14的旋转操作（即通过手动操作可互换式镜头1）而被机械地改变。因此，当电源断开时，本实施例的光学装置不能执行基于针对每个物距的变焦移动轨迹的操作并且处于所谓的在改变焦距时改变物距的变焦距镜头的状态。

接着，参照图2，将对本实施例中的光学装置的操作进行描述。图2是示出光学装置的操作的流程图。图2的流程图是基于微型计算机16的命令而被执行的。

在断开电源的过程中，首先，在步骤S100中，可互换式镜头1接收来自照相机机身2的电源断开信号。随后，在步骤S101中，微型计算机16（存储部分）存储光学系统的焦距（第一焦距）以及第四透镜单元9的位置（第一位置）。在本实施例中，定位传感器15的输出值被存储为光学系统的焦距。此外，来自步进电机11的预定基准位置的脉冲数量被存储为第四透镜单元9的位置。然后，在步骤S102中，电源被断开。

然后，在步骤S103中，当电源开关被接通以便再次供电时（当电源接通时），在步骤S104中，照相机机身2向可互换式镜头1发出供电开始信号。随后，在步骤S105中，微型计算机16把第四透镜单元9驱动到预定基准位置。

接着，在步骤S106中，微型计算机16把在步骤S101中存储的定位传感器15的输出值（光学系统的第一焦距）与步骤S106中的定位传感器15的输出值（光学系统的第二焦距）进行比较。在步骤S106中，当微型计算机16确定光学系统的第二焦距与第一焦距相同、即焦距未发生改变时，流程进入步骤S107。在步骤S107中，微型计算机16根据在步骤S101中存储的脉冲数量来驱动第四透镜单元9以便把第四透镜单元9移动到恰好在断开电源前的位置（第一位置）。

另一方面，在步骤S106中，当微型计算机16确定第二焦距与第一焦距不同、即焦距发生改变时，流程进入步骤S108。在这种情况下，微型计算机16控制第四透镜单元9以便移动到第二位置，并且在本实施例中，光学装置被配置为使得第二位置根据以下设定状态而不同。

在步骤S108中，微型计算机16确认第四透镜单元9的位置设定状态。本实施例的光学装置包括选择两个不同的位置作为第四透镜单元9的第二位置的选择部分（未示出）。因此，根据用户对被提供到可互换式镜头1上或照相机机身2上的选择部分的操作，第四透镜单元9的位置能够被预先设定以使得在电源断开前后之间物距相同。

当第四透镜单元9被设定以使得被驱动为与在步骤S101中存储的脉冲数量相同的物距时，流程进入步骤S109。在步骤S109中，微型计算机16基于预先存储的针对每个物距的变焦轨迹以及在步骤S101中存储的脉冲数量来获得物距。然后，微型计算机16根据定位传感器15的输出值来驱动第四透镜单元9。在这种情况下，第四透镜单元9的第二位置为这样的位置：在该位置获得与第四透镜单元9位于第一位置（已存储的位置）时获得的物距相同的物距。

另一方面，在步骤S108中，当第四透镜单元9的位置没有被设定为使得在电源断开前后之间物距相同时，流程进入步骤S110。在步骤S110中，微型计算机16把第四透镜单元9驱动到预定的设置位置。预定的设置位置是指，例如，第四透镜单元9保持如同没有移动的位置（基准位置）的情况、第四透镜单元9移动以使得聚焦到无限远（无限远位置）的情况、或第四透镜单元9移动以使得聚焦到预定物距（预定物距的位置）的情况等等。因此，由于当电源再次接通时第四透镜单元9的位置能够根据用户偏好而被设定，所以用户能够继续拍摄图像而不感到紧张。

[实施例2]

接着将参照图3对本发明的实施例2中的光学装置的配置进行描述。图3是本实施例中的光学装置（照相机系统）的示意图。在图3中，每个与图1中的元件相同的元件被相同的符号表示并且其描述被省略。

在图3中，附图标记17表示定位传感器。定位传感器17是固定在第三透镜保持框8上并且输出取决于第四透镜保持框10的位置的特定值的绝对编码器。在本实施例中，使用作为绝对编码器的定位传感器17，检测第四透镜保持框10的位置。因此，与实施例1不同的是，不必需存储步进电机11的脉冲数量（计数值）。当电源开关再次接通时（再次连接电源时），也不必需把第四透镜保持框10驱动到预定的基准位置，因此可以更快速重新开始拍摄图像。

附图标记18表示被提供在照相机机身2内的确定光学装置的状态的状态确定部分。状态确定部分18是例如全球定位系统接收器（GPS接收器）、温度传感器、图像识别部分、时间存储部分等等，但并不限于这些。

接着将参照图4对本实施例中的光学装置的操作进行描述。图4是示出光学装置的操作的流程图。图4的流程图是基于微型计算机16（控制器）的命令而被执行的。在图4中，每个与图2中的元素相同的元素被相同的符号表示并且其描述被省略。

在断开电源的过程中，首先，在步骤S100中，可互换式镜头1接收来自照相机机身2的电源断开信号。随后，在步骤S111中，微型计算机16（存储部分）存储焦距（第一焦距）、第四透镜单元9的位置（第一位置）以及状态确定部分18的输出值（第一输出值）。在本实施例中，定位传感器15的输出值被存储为焦距，并且定位传感器17的输出值被存储为第四透镜单元9的位置。状态确定部分18的输出值为例如，GPS接收器的纬度/经度信息、温度传感器的环境温度、图像识别部分的图像或时间存储部分的时间。然后，在步骤S102中，电源断开。

然后，在步骤S103中当电源开关接通以使得再次供电时，在步骤S104中照相机机身2向可互换式镜头1发送供电开始信号。随后，在步骤S106中，微型计算机16把在步骤S111中存储的定位传感器15的输出值（光学系统的第一焦距）与在步骤S106中的定位传感器15的输出值（光学系统的第二焦距）进行比较。在步骤S106中，当微型计算机16确定光学系统的第二焦距与第一焦距相同、即焦距未改变时，流程进入步骤S112。

在步骤S112中，微型计算机16把在步骤S111中存储的状态确定部分18的输出值（第一输出值）与在步骤S112中的状态确定部分18的输出值（第二输出值）进行比较。

在步骤S112中，当微型计算机16确定第一输出值与第二输出值相同时，微型计算机16认为外围环境未改变并且流程进入步骤S113。微型计算机16执行对第四透镜单元9的驱动控制以使得在步骤S113中定位传感器17的输出值变为与在步骤S111中存储的定位传感器17的输出值（第一位置）相等或接近。

另一方面，在步骤S112中，当微型计算机16确定第一输出值与第二输出值不同时，微型计算机16认为外围环境已经改变并且流程进入步骤S108。在步骤S108中，微型计算机16确认第四透镜单元9的位置设定状态。本实施例的光学装置被配置为可根据用户对可互换式镜头1或照相机机身2的操作而预先设定以使得在断开电源前后之间第四透镜单元9的位置具有彼此相同的物距。

当第四透镜单元9被设定以使得被驱动为与在步骤S111中存储的第四透镜单元9的物距相同的物距时，流程进入步骤S109。在步骤S109中，微型计算机16基于预先存储的针对每个物距的变焦移动轨迹以及在步骤S111中存储的定位传感器17的输出值来获得物距。随后，微型计算机16根据定位传感器15的输出值来驱动第四透镜单元9。在这种情况下，第四透镜单元9的第二位置为这样的位置：在该位置上，获得与第四透镜单元9位于第一位置（存储位置）的情况下获得的物距相同的物距。

另一方面，在步骤S108中，当断开电源前后之间第四透镜单元9的位置未被设定为相同的物距时，流程进入步骤S110。在步骤S110中，微型计算机16把第四透镜单元9驱动到预定的设置位置（第二位置）。在本实施例中，预定的设置位置如实施例1中所描述的那样。因此，由于当电源再次接通时第四透镜单元9的位置能够根据用户偏好而被设定，所以用户能够重新开始拍摄图像而不感到紧张。

根据上述每个实施例，可以提供在接通电源时能够把通过手动操作而移动的第四透镜单元（聚焦透镜单元）驱动到目标位置的光学装置。

虽然参照示例实施例描述了本发明，但是应当理解本发明并不限于所公开的示例实施例。所附权利要求的范围要被赋予最广泛的解释以包含所有此类修改以及等同结构和功能。

例如，上述每个实施例的光学装置被配置为使得可互换式镜头被可拆卸地安装在照相机机身上，但是实施例也能够适用于被配置为使得透镜被一体地安装在照相机机身上的光学装置（图像拾取装置）。

Claims (11)

1.一种光学装置，包括：

包含聚焦透镜单元的变焦光学系统；

操作部分，被配置为手动地和机械地改变变焦光学系统的焦距；以及

控制器，被配置为控制聚焦透镜单元以便在操作部分的操作中沿着取决于物距的轨迹来移动，

其中，当作为断开电源时的变焦光学系统的焦距的第一焦距与作为重新连接电源时的变焦光学系统的焦距的第二焦距不同时，所述控制器把聚焦透镜单元移动到与作为断开电源时的聚焦透镜单元的位置的第一位置不同的第二位置。

2.根据权利要求1的光学装置，还包括被配置为存储第一位置和第一焦距的存储部分。

3.根据权利要求2的光学装置，其中，所述控制器在接收到电源断开信号之后把第一位置和第一焦距存储在所述存储部分中。

4.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，其中，当第一焦距与第二焦距相同时，聚焦透镜单元被移动到第一位置。

5.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，还包括被配置为确定光学装置的状态的状态确定部分，

其中，当控制器确定第二焦距与第一焦距相同并且作为断开电源时的状态确定部分的输出值的第一输出值与作为重新连接电源时的状态确定部分的输出值的第二输出值相同时，控制器把聚焦透镜单元移动到第一位置，以及

其中，当控制器确定第二焦距与第一焦距不同时或第二输出值与第一输出值不同时，控制器把聚焦透镜单元移动到第二位置。

6.根据权利要求5的光学装置，所述存储部分还被配置为存储第一输出值。

7.根据权利要求6的光学装置，其中，所述控制器在接收到电源断开信号之后把第一输出值存储在所述存储部分中。

8.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，其中，聚焦透镜单元的第二位置为以下位置：在该位置处，获得与断开电源时的物距相同的物距。

9.根据权利要求1-3中任一项的光学装置，其中，控制器把设定的物距中的与第二焦距相对应的聚焦透镜单元的位置设定为第二位置，并且把聚焦透镜单元移动到该第二位置。

10.根据权利要求9的光学装置，还包括选择部分，所述选择部分被配置为选择以下位置中的任一个作为聚焦透镜单元的第二位置：获得与在聚焦透镜单元位于第一位置的情况下获得的物距相同的物距的位置；或是预定的设置位置。

11.根据权利要求10的光学装置，其中，与断开电源时的物距不同的物距被获得的位置，能够被选择部分选为聚焦透镜单元的第二位置。

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