CN104104848A - 照相机、透镜单元和图像拾取系统 - Google Patents

Abstract

公开了照相机、透镜单元和图像拾取系统。照相机通信单元被配置成改变施加到用于与透镜单元通信的通信端子的电压。照相机通信单元被配置成使用第一通信模式与第二通信模式中的一者与透镜单元通信，第一通信模式将施加到通信端子的电压设置到第一范围并使用具有第一通信速度的通信方法来使能与透镜单元的通信，第二通信模式将施加到通信端子的电压设置到第二范围并使用具有第二通信速度的通信方法来使能与透镜单元的通信，第二范围相比于第一范围位于较低电压侧，且第二通信速度高于第一通信速度。

Description

照相机、透镜单元和图像拾取系统

技术领域

本发明涉及可互换式透镜（透镜单元），可互换式透镜能附接到其并且可互换式透镜能从其拆卸的照相机，和包括可互换式透镜和照相机的图像拾取系统。

背景技术

日本专利特开No.（“JP”）8-129199提出一种图像拾取系统，被配置成在确认可互换式透镜与高通信速度或通信时钟频率兼容之后，在照相机和可互换式透镜之间设置该速度。JP7-203116提出一种无线电传真机器，被配置成在所接收电压电平低时设置低通信速度，并在所接收电压电平高时设置高通信速度。

JP8-129199中公开的方法在维持可互换式透镜和照相机的通信端子的电压的同时设置高通信速度，且JP7-203116中公开的方法在所接收电压电平高时设置高通信速度。因此，通信端子中的充电/放电次数增多，且功耗和辐射噪声增大。

发明内容

本发明提供能够在增大通信速度的同时节省功耗的照相机、透镜单元和图像拾取系统。

一种透镜单元能附接到其并且透镜单元能从其拆卸的照相机包括：照相机通信单元，被配置成与透镜单元通信；以及，照相机控制器，被配置成控制照相机通信单元。照相机通信单元被配置成改变施加到用于与透镜单元通信的通信端子的电压。照相机通信单元被配置成使用第一通信模式和第二通信模式中的一者与透镜单元通信。第一通信模式将施加到通信端子的电压设置到第一范围，并使用具有第一通信速度的通信方法来使能与透镜单元的通信。第二通信模式将施加到通信端子的电压设置到第二范围，并使用具有第二通信速度的通信方法来使能与透镜单元的通信，其中，第二范围相比于第一范围位于较低电压侧，第二通信速度高于第一通信速度。

从以下参照附图对示例性实施例的介绍中，将会明了本发明的进一步的特征。

附图说明

图1是根据本发明第一和第二实施例的图像拾取系统的框图。

图2示出根据第一实施例的图1所示的通信单元。

图3示出根据第一实施例的图2所示的端子的信号波形。

图4是根据第一实施例的图1所示的图像拾取系统的操作的流程图。

图5示出根据第二实施例的图1所示的通信单元。

图6示出根据第二实施例的图5所示的端子的信号波形。

具体实施方式

图1是根据此实施例的图像拾取系统（光学装置）的框图。图像拾取系统包括照相机（光学系统）1和可互换式透镜（光学装置或透镜单元）2。可互换式透镜2能拆卸地附接到照相机1。照相机1是例如单反照相机或无反射镜照相机的照相机。

初期通信在可互换式透镜2附接到照相机1或电力接通时开始。由于初期通信，照相机1可识别可互换式透镜2中的图像拾取光学系统。在初期通信中，此实施例将可互换式透镜2中的图像拾取光学系统的像差校正信息发送到照相机1。像差校正信息是关于衍射特性、周边光量下降、畸变、色差等的信息，并依赖于图像拾取光学系统中变倍透镜、聚焦透镜以及增距镜（extender）的位置或状态。在初期通信中，图像拾取光学系统的像差校正信息被从可互换式透镜发送到照相机，用于减小或缓和照相机侧图像劣化的图像处理。这里，像差校正信息是照相机中的图像处理必需的信息。像差校正信息可以是图像拾取系统的衍射特性、畸变、色差等的数据本身，或者可以是与光学传输函数（“OTF”）和调制传递函数（“MTF”）有关的信息。然而，像差校正信息具有大的数据大小，并在正常的初期通信速度下花费长的传输时间。因此，此实施例设计一种改进初期通信的通信速度的方法。

照相机1包括电路单元3、控制系统（“控制”）电源12、驱动系统（“驱动”）电源13和开关14。电路单元3包括图像传感器4、测光单元5、聚焦检测器6、快门控制器7、图像处理器8、照相机CPU9、可互换式透镜（“透镜”）附接检测器10、通信单元11和图像记录器15。

图像传感器4是被配置成对由可互换式透镜2形成的光学图像进行光电转换的光电转换元件。测光单元5测量已经通过可互换式透镜2中的图像拾取光学系统的光量。聚焦检测器6使用相位差检测方法来检测可互换式透镜2的聚焦状态。聚焦检测器6可使用不同于图像传感器4的其它AF传感器，或使用设置在图像传感器4的图像拾取平面上的聚焦检测像素。

快门控制器7控制快门（未示出）的开闭以便暴露图像传感器4达合适的时间段。图像传感器8提供适当的处理，例如显影图像传感器4的输出。特别地，此实施例的图像处理器8基于在初期通信中发送的像差校正信息以及图像拾取光学系统的位置信息来校正所捕获图像中的像差。

照相机CPU9是CPU或微计算机，并用作被配置成对照相机1中的各个部件进行控制的第一控制器。例如，照相机CPU9通过通信单元11中的电压改变器或将在后面介绍的电压检测范围改变电路41来控制电压改变。照相机CPU9与可互换式透镜2中的透镜CPU26通信，并将多种指令发送到透镜CPU26。这些指令包含要求改变通信模式（例如通信速度、工作电压和通信线路）的指令。更具体而言，当增大通信速度时，照相机CPU9产生要求减小用于通信的电压的指令。

透镜附接检测器10使用开关、光检测器等检测可互换式透镜2到照相机1的附接。通信单元11是被配置成使得照相机CPU9能与透镜CPU26通信的第一通信单元。通信单元11的结构的细节将在后面介绍，且通信单元11包括被配置成改变工作电压的第一电压改变器。

控制电源12向控制系统电路供给电力，该控制系统电路要求具有用于图像传感器4、测光单元5、聚焦检测器6和图像处理器8的相对小的功耗量的稳定的输出电压。驱动电源13向驱动系统电路供给电力，该驱动系统电路要求可互换式透镜2的相对大的功耗量。

当释放按钮半按下时开关14接通，并向照相机CPU9发送开始捕获准备（例如AF和测光）的SW1信号。图像记录器15可以为非易失性存储器。

可互换式透镜2包括：被配置成形成物体的光学图像的图像拾取光学系统，以及电路单元20。

图像拾取光学系统包括变倍透镜21、聚焦透镜22、图像稳定透镜23、光阑24和增距镜。变倍透镜21在光轴方向上移动并改变焦距。聚焦透镜22在光轴方向上移动以便聚焦。图像稳定透镜23在与光轴正交的方向上移动并对图像进行稳定。“与光轴正交的方向”可具有与光轴正交的分量，且图像稳定透镜23可相对于光轴倾斜地移动。光阑24调节入射到照相机1的图像传感器4上的光量。

电路单元20包括通信单元25、透镜CPU26、变倍透镜（“变焦”）驱动控制器27、聚焦透镜（“聚焦”）驱动控制器28、图像稳定透镜（“IS”）驱动控制器29、光阑控制器30以及像差校正信息存储器31。

通信单元25是使得透镜CPU26能够与照相机CPU9通信的第二通信单元。通信单元25的结构的细节将在后面介绍，且通信单元25包括被配置成改变工作电压的第二电压改变器。

透镜CPU26是CPU或微计算机，并用作被配置成与照相机CPU9通信并控制可互换式透镜2中的各个部件的第二控制器。例如，透镜CPU26控制通信单元25的电压改变器或将在后面介绍的电压改变电路49的电压改变。另外，在初期通信中，透镜CPU26向照相机CPU9发送存储在像差校正信息存储器31中的图像拾取光学系统的像差校正信息以及例如图像拾取光学系统的类型的正常信息。另外，响应于来自照相机CPU9的指令，透镜CPU26改变通信模式，例如通信速度、工作电压和通信线路。像差校正信息存储器31存储像差校正信息，该像差校正信息依赖于变倍透镜21、聚焦透镜22、图像稳定透镜23和光阑24的位置。

变焦驱动控制器27控制变倍透镜21在光轴方向上的驱动。聚焦驱动控制器28控制聚焦透镜22在光轴方向上的驱动。IS驱动控制器29控制图像稳定透镜23在与光轴正交的方向上的驱动。光阑驱动控制器30控制光阑片的驱动。

第一实施例

图2示出根据第一实施例的CPU9、照相机侧的通信单元11、可互换式透镜侧的通信单元25以及透镜CPU26。参考标号32表示时钟信号端子CLK，参考标号33表示从照相机1到可互换式透镜2的数据传输端子DCL，且参考标号34表示从可互换式透镜2到照相机1的数据通信端子DLC。

参考标号35表示被配置成在输出电路断开（open）时稳定通信端子电压的上拉电阻器。参考标号36表示被配置成在输出电路37断开输出达预定时间段时检测FET46是接通还是关断的输入电路。参考标号38和40是被配置成在输出电路错误接触电源端子或接地端子时限流以防止输出电路受损的限流电阻器。参考标号39是被配置成从照相机1向可互换式透镜2发送信息的输出电路。

参考标号41是电压检测范围改变电路，其被配置成根据来自照相机CPU9的信号改变输入电路42的输入电压检测范围并变化用于通信的电压。当通信端子电压减小时，输入电压检测范围被设置为适合于使用该电压的检测。电压检测范围改变电路41在工作电压是5V时管理2.5V的中心电压以及从中心电压起的一范围（±2.5V），并在工作电压是3V时管理1.5V的中心电压以及从中心电压起的一范围（±1.5V）。

参考标号43和44表示上拉电阻器。参考标号45表示被配置成从输出电路37接收时钟信号的输入电路。参考标号46表示用于在输出电路37断开输出的同时向照相机CPU9通知来自透镜CPU26的多种状态的FET。参考标号47表示上拉电阻器，且参考标号48表示输入电路。

参考标号49表示电压改变电路，其被配置成根据来自透镜CPU26的信号改变输出电路50的输出电压，并用作被配置成改变用于通信的电压的电压改变器。

图3是根据第一实施例的时钟信号端子CLK32、数据传输端子DCL33和数据通信端子DLC34的信号波形图。

在初期通信中，使用数据传输端子DCL33和数据通信端子DLC34与在时钟信号端子CLK32中流动的CLK信号（时钟）同步地进行三导线同步通信。在这种状态下，从可互换式透镜2经由数据通信端子DLC34到照相机1的通信速度是第一通信速度（与CLK信号同步的第一时钟频率），且第一电压被施加到数据通信端子DLC34。

接着，通信模式变为初期通信中的高速低电压通信。于是，在时钟信号端子CLK32中流动的CLK信号与在数据传输端子DCL33中流动的DCL信号相同，但是，经由数据通信端子DLC34的通信模式改变为设置第二通信速度和第二电压。第二通信速度高于第一通信速度，且第二电压低于第一电压。

经由数据通信端子DLC34的通信与CLK信号异步，且时钟频率对于低电压通信而言是快的。这种配置能够以高速从可互换式透镜2向照相机1发送大量像差校正信息（几兆字节），并缩短初期通信时间段。例如，即使在去除用于异步通信的冗余性的增加量以及通信的开始与结束数据时，对于1M字节的像差校正信息和1MHz的CLK信号时钟频率，通信时间段也是8秒。由于这一时间段影响照相机的快照（snapshot），所以通过将DLC通信时钟设置为100MHz以增大通信速度，使通信时间段缩短到80ms。

通过降低电压（例如从5V到3V），能减小功耗和辐射噪声。由于此实施例在通信端子电压下降时遭遇传入噪声，所以对导线布置进行调节并在透镜筒上设置屏蔽元件。

图4是图像拾取系统的流程图，且“S”代表步骤。图4所示的流程图可作为使得计算机能够实现各个步骤的功能的程序实现。S1到S13代表照相机1（照相机CPU9）的操作，S21到S28代表可互换式透镜2（透镜CPU26）的操作。

照相机CPU9开始照相机1的操作（S1），并且当基于透镜附接检测器10的输出检测到可互换式透镜2的附接时（S2的是）经由控制电源12和驱动电源13向可互换式透镜2供给电力。由此，透镜CPU26开始可互换式透镜2的操作（S21）。

照相机CPU9使用第一通信速度和第一电压开始与透镜CPU26的初期通信（S3和S22），并指示透镜CPU26发送关于通信方法的对应信息、图像拾取光学系统的类型、焦距、各个透镜的位置以及像差校正信息等的信息（第一数据）。另外，CPU9向透镜CPU26发送对各个致动器的驱动指令。透镜CPU26向照相机CPU9发送必需的信息。

接着，基于在S3中接收的通信模式的对应信息，照相机CPU9判断可互换式透镜2是否与高速低电压通信兼容（S4）。当透镜CPU26与高速低电压通信兼容时（S4的是），照相机CPU9要求透镜CPU26改变通信（S5，S23）。另外，照相机CPU9改变通信单元11的电压检测范围改变电路41的设置，以便将数据通信端子DLC34的通信时钟设置为100MHz，并将电压检测范围设置为3V。透镜CPU26设置电压改变电路49，以便将DLC信号的频率设置为100MHz，并将电压检测范围设置为3V。

接着，照相机CPU9要求透镜CPU26发送像差校正信息（S6）。透镜CPU26使用如下通信模式发送像差校正信息存储器31的像差校正信息，所述通信模式使用比第一通信速度快的第二通信速度和比第一电压低的第二电压（S24）。像差校正信息是第二数据，且第二数据的大小大于第一数据的大小。这种通信是异步通信，因为其具有与时钟信号端子CLK32的时钟频率不同的频率。异步通信可使用例如8b/10b通信和NRZ通信的通信方法。另外，在通信的开始和结束时，发送代表通信的开始或结束的数据以及纠错码。在切换时，接收另一电压信号，并设置足够的空闲时间段。

当像差校正信息的接收完成时，照相机CPU9要求透镜CPU26返回到原始DLC通信模式（S8，S25），并将通信单元11的设置改变到原始状态。更具体而言，照相机CPU9改变电压检测范围改变电路41的设置，以便将数据通信端子DLC34的通信时钟复位到1MHz，并将电压检测范围复位到5V。透镜CPU26设置电压改变电路49，以便符合1MHz的通信时钟和5V的电压检测范围。在切换时接收另一电压，并设置足够的空闲时间段。结果，DLC通信采用第一通信速度和第一电压。

另一方面，当透镜CPU26不与高速低电压通信兼容时（S4的否），照相机CPU9要求透镜CPU26根据如下通信模式发送像差校正信息，所述通信模式使用第一通信速度和第一电压，且透镜CPU26根据该通信模式发送像差校正信息（S8，S24）。

在S7或S8之后，当开关14接通时，照相机9基于在初期通信（S4）中接收的信息和聚焦检测器6的输出来确定聚焦透镜22的驱动方向和驱动速度，并将其传送到透镜CPU26（S9）。透镜CPU26接收聚焦透镜驱动指令并经由聚焦驱动控制器28驱动聚焦透镜22（S26）。

接着，照相机CPU9基于测光单元5的输出来控制快门控制器7和光阑24，对图像传感器4曝光，并捕获图像（S10，S27）。接着，图像处理器8使用在S7或S8中从透镜CPU26接收的像差校正信息来处理由图像传感器4摄取的图像，并在图像记录器15中记录结果得到的图像。

当图像记录器15具有足以用于继续图像拾取的存储容量和电源余量时（S11的是），流程返回到S2。当图像拾取将要结束时（S11的否），致动器驱动停止指令被发送到透镜CPU26（S12），并结束处理（S13）。作为响应，透镜CPU26停止驱动致动器（S28）。

第二实施例

图5示出根据第二实施例的照相机CPU9、照相机侧的通信单元11、可互换式透镜侧的通信单元25以及透镜CPU26。图5中作为图2中的对应元件的那些元件被用相同的参考标号指定。参考标号51表示断开输出电路39的输出的输出电路切换电路。参考标号52表示输入电压切换电路，且参考标号53表示差动输入电路。参考标号54是输出电路切换电路，且参考标号55表示输出电路。图6是根据第二实施例的时钟信号端子CLK32、数据传输端子DCL33和数据通信端子DLC34的信号波形图。

在初期通信中，在数据传输端子DCL33和数据通信端子DLC34之间与在时钟信号端子CLK32中流动的时钟信号（时钟）同步地进行三导线同步通信。在这种状态下，从可互换式透镜2到照相机1经由数据通信端子DLC34的通信速度是第一通信速度，且施加到数据通信端子DLC34的电压是第一电压。

接着，通信方法变为初期通信中的高速低电压通信。尽管在时钟信号端子CLK32中流动的CLK信号与在数据传输端子DCL33中流动的从照相机1到可互换式透镜2的DCL信号相同，但是经由数据通信端子DLC34的通信模式被切换到差动通信模式。在差动通信模式中，DLC信号通过通信端子二者（例如数据传输端子DCL33和数据通信端子DLC34）从可互换式透镜2流动到照相机1。

在图6中，DLC1代表在数据通信端子DLC34中流动的DLC信号，且DLC2代表在数据传输端子DCL33中流动的DLC信号。在发送DLC2信号时，透镜CPU26将通信方向切换到相反的方向。其在DLC1和DLC2的通信模式使用第二通信速度和第二电压并与CLK信号异步的方面类似于第一实施例。差动信号的传输可减小辐射噪声。

由于数据传输端子DCL33在高速低电压通信中接收DLC2信号，所以输出电路切换电路51断开输出电路39的输出。另外，通信单元25中的输出电路切换电路54断开初期通信中的输出电路55的输出。

尽管此实施例改变用于DLC信号的通信端子的通信模式，但是用于DCL信号的通信端子的通信模式可在从照相机1发送到可互换式透镜2的数据大小大时改变。

本发明能提供能够在增大通信速度的同时抑制功耗的照相机、透镜单元和图像拾取系统。

本发明可适用于可互换式透镜，可互换式透镜能附接到其的照相机，和包括可互换式透镜和照相机的图像拾取系统。

本发明的实施例也可通过读出并执行记录在存储介质（例如非瞬时性计算机可读存储介质）上的计算机可执行指令以执行本发明的一个或更多个上述实施例的功能的系统或装置的计算机实现，并且也可通过由例如读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行一个或更多个上述实施例的功能的系统或装置的计算机执行的方法实现。计算机可包括一个或更多个中央处理单元（CPU）、微处理单元（MPU）或其他电路，并可包括分立计算机或分立计算机处理器的网络。计算机可执行指令可从例如网络或存储介质提供给计算机。存储介质可包括，例如，硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、分布计算系统的存储器、光盘（例如压缩盘（CD）、数字多功能盘（DVD）或蓝光盘（（BD）^TM）、闪存设备、存储卡等等中的一个或更多个。

尽管已经参照示例性实施例介绍本发明，将会明了，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围将被赋予最广义的解释，以包括所有这类修改和等同结构以及功能。

Claims (16)

1.一种照相机，透镜单元能附接到该照相机并且透镜单元能从该照相机拆卸，该照相机包括：

照相机通信单元，被配置成与透镜单元通信；以及

照相机控制器，被配置成控制照相机通信单元，

其中，照相机通信单元被配置成改变施加到用于与透镜单元通信的通信端子的电压，且

其中，照相机通信单元被配置成使用第一通信模式和第二通信模式中的一者与透镜单元通信，第一通信模式将施加到通信端子的电压设置到第一范围并且使用具有第一通信速度的通信方法来使能与透镜单元的通信，第二通信模式将施加到通信端子的电压设置到第二范围并且使用具有第二通信速度的通信方法来使能与透镜单元的通信，第二范围相比于第一范围位于较低电压侧，且第二通信速度高于第一通信速度。

2.根据权利要求1所述的照相机，其中，在第二通信模式中传送的数据大小大于在第一通信模式中传送的数据大小。

3.根据权利要求1所述的照相机，其中，照相机通信单元在透镜单元与照相机之间的初期通信中使用第二通信模式来与透镜单元通信。

4.根据权利要求1所述的照相机，其中，在第一通信模式中与时钟信号同步地进行通信，在第二通信模式中与时钟信号异步地进行通信。

5.根据权利要求1所述的照相机，其中，通信端子是供照相机用来从透镜单元接收数据的通信端子。

6.根据权利要求1所述的照相机，其中，透镜单元包括被配置成形成物体的光学图像的图像拾取光学系统，且在第二通信模式中传送的数据包含图像拾取光学系统的像差校正信息，且

其中，照相机进一步包括：图像传感器，被配置成对由图像拾取光学系统形成的光学图像进行光电转换；以及，图像处理器，被配置成基于像差校正信息来处理来自图像传感器的输出。

7.根据权利要求1所述的照相机，其中，照相机通信单元使用差动通信方法来执行第二通信模式的通信，差动通信方法使用供照相机用来向透镜单元发送信息的通信端子和供照相机用来从透镜单元接收信息的通信端子二者。

8.一种能附接到照相机并且能从照相机拆卸的透镜单元，该透镜单元包括：

透镜通信单元，被配置成与照相机通信；以及

透镜控制器，被配置成控制透镜通信单元，

其中，透镜通信单元被配置成改变施加到用于与照相机通信的通信端子的电压，且

其中，透镜通信单元被配置成使用第一通信模式和第二通信模式中的一者与照相机通信，第一通信模式使用具有第一通信速度的通信方法来使能与照相机的通信，第二通信模式使用具有第二通信速度的通信方法来使能与照相机的通信，第二通信速度比第一通信速度快，第一通信模式将施加到通信端子的电压设置到第一范围，第二通信模式将施加到通信端子的电压设置到第二范围，第二范围相比于第一范围位于较低电压侧。

9.根据权利要求8所述的透镜单元，其中，透镜通信单元根据从照相机接收的如下信号来改变施加到通信端子的电压范围，所述信号指示改变施加到通信端子的电压。

10.根据权利要求8所述的透镜单元，其中，在第二通信模式中传送的数据大小大于在第一通信模式中传送的数据大小。

11.根据权利要求8所述的透镜单元，其中，透镜通信单元在照相机与透镜单元之间的初期通信中根据第二通信模式与照相机通信。

12.根据权利要求8所述的透镜单元，其中，在第一通信模式中通信与时钟信号同步，在第二通信模式中通信与时钟信号异步。

13.根据权利要求8所述的透镜单元，其中，通信端子是供透镜单元用来向照相机发送数据的通信端子。

14.根据权利要求8所述的透镜单元，进一步包括配置成形成物体的光学图像的图像拾取光学系统，且在第二通信模式中传送的数据包含图像拾取光学系统的像差校正信息。

15.根据权利要求8所述的透镜单元，其中，透镜通信单元使用差动通信方法执行第二通信模式的通信，差动通信方法使用供透镜单元用来向照相机发送信息的通信端子以及供透镜单元用来从照相机接收信息的通信端子二者。

16.一种图像拾取系统，包括透镜单元和透镜单元能拆卸地附接到的照相机，照相机包括照相机通信单元和照相机控制器，照相机通信单元被配置成与透镜单元通信，且照相机控制器被配置成控制照相机通信单元，透镜单元包括透镜通信单元和透镜控制器，透镜通信单元被配置成与照相机通信，且透镜控制器被配置成控制透镜通信单元，

其中，照相机通信单元被配置成改变施加到用于与透镜单元通信的第一通信端子的电压，

其中，照相机通信单元被配置成使用第一通信模式和第二通信模式中的一者与透镜单元通信，第一通信模式将施加到第一通信端子的电压设置到第一范围并使用具有第一通信速度的通信方法来使能与透镜单元的通信，第二通信模式将施加到第一通信端子的电压设置到第二范围并使用具有第二通信速度的通信方法来使能与透镜单元的通信，第二范围相比于第一范围位于较低电压侧，且第二通信速度高于第一通信速度，

其中，透镜通信单元被配置成改变施加到用于与照相机通信的第二通信端子的电压，且

其中，透镜通信单元被配置成在第一通信模式中将施加到第二通信端子的电压设置到第一范围，且在第二通信模式中将施加到第二通信端子的电压设置到第二范围。