CN109690378B - 透镜装置、相机系统及透镜驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率的透镜装置、相机系统及透镜驱动方法。若因驱动分辨率高且驱动范围宽等原因而将可停止位置的数量多的透镜组设为第1聚焦透镜组,则有时因相机主体与透镜装置的通信上的限制即命令的位长而无法以所需的位置及分辨率来进行驱动。于是,在本发明的第1方式所涉及的透镜装置中,将可停止位置的数量少的透镜作为第1聚焦透镜组并通过通信进行驱动,第2聚焦透镜组通过透镜装置中的运算而不受通信命令的限制地进行驱动。由此能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及一种透镜装置、相机系统及透镜驱动方法,尤其涉及一种驱动多个聚焦透镜组的透镜装置、相机系统及透镜驱动方法。
背景技术
已知有根据来自相机主体的指令而在透镜装置侧进行透镜组的驱动的相机系统。而且,在这种相机系统中,存在透镜装置具备多个透镜组的情况。例如,在专利文献1中,当驱动包括多个透镜组的聚焦透镜时,设为聚焦透镜包括1个透镜组来运算透镜的移动量,并从相机主体(body)对可换镜头命令移动量。而且,根据从相机主体命令的驱动量、表示透镜移动量的关系的图表信息及第1、第2透镜的位置信息,在可换镜头侧求出第1、第2透镜的驱动量。
并且,在专利文献2中记载有如下内容,即,当通过具备多个透镜组的相机系统来驱动透镜组时,根据位置计算用数式计算与第1透镜组的位置对应的第2透镜组的驱动目标位置。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-167526号公报
专利文献2:日本特开平4-63308号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
当根据从相机主体对透镜装置(可换镜头)的指令而驱动透镜时,需要在从相机主体对透镜装置的通信命令的位长的制限内设定位置检测分辨率及行程(移动量)。例如,聚焦透镜的可移动范围(可停止位置的数量)由指定透镜位置的命令的位长决定。因此,当为可以是低分辨率的透镜时,能够加宽移动范围,但当为要求高分辨率的透镜时,导致可移动范围变窄。因此,当在较窄的移动范围内无法对设为对象的被摄体进行对焦时,为了扩大移动范围而不得不降低分辨率。
并且,在微距镜头等中为了兼顾周边分辨性能及像差性能而采用使多组聚焦透镜位移的结构,但当需要用致动器来独立地驱动各透镜组时,若通过来自相机主体的通信来控制各透镜组,则系统变得复杂,并且,各透镜组赋予焦点面的精度不同,因此导致设计变得困难。
关于上述状况,专利文献1中,不考虑第1、第2透镜的驱动精度,并且视为聚焦透镜包括1个透镜组来运算透镜的移动量,因此无法任意指定相对需要以高精度进行驱动的透镜的停止精度(驱动分辨率)。并且,专利文献2中,当进行了镜头更换型系统化时,存在因上述通信命令的位长的限制而无法兼顾透镜的驱动范围及分辨率的情况。
如此,以往技术无法兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率。
本发明是鉴于这种情况而完成的,其目的在于提供一种能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率的透镜装置、相机系统及透镜驱动方法。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的,本发明的第1方式所涉及的透镜装置安装于相机主体,该透镜装置具备:多个聚焦透镜组,包含分别独立地驱动的第1聚焦透镜组及第2聚焦透镜组;目标位置获取部,通过与相机主体的通信并以预先规定的位长获取第1聚焦透镜组的驱动目标位置即第1目标位置;计算部,根据第1目标位置,计算第2聚焦透镜组的驱动目标位置即第2目标位置;及驱动部,按照第1目标位置及第2目标位置驱动第1聚焦透镜组及第2聚焦透镜组,第1聚焦透镜组为可停止位置的数量少于第2聚焦透镜组的聚焦透镜组。
若因驱动分辨率高且驱动范围宽等原因而将可停止位置的数量多的透镜组设为第1聚焦透镜组,则有时因相机主体与透镜装置的通信上的限制(命令的位长)而无法以所需的位置及分辨率来进行驱动。于是,在第1方式中,将可停止位置的数量较少的透镜作为第1聚焦透镜组并通过通信进行驱动,第2聚焦透镜组因透镜装置中的运算而不受通信命令的限制地进行驱动。由此能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率。
另外,在第1方式中,透镜装置可以是装卸于相机主体的可换镜头。并且,第1、第2聚焦透镜组可以由1个以上的任意片数的透镜构成。
第2方式所涉及的透镜装置在第1方式中,第1聚焦透镜组为单独地赋予了相同的位移量时的透镜装置相对于透镜特性的规定的变动少于第2聚焦透镜组的聚焦透镜组。第2方式规定第1聚焦透镜组为哪种透镜组的一方式,并将单独地赋予了相同的位移量时的相对于透镜装置的透镜特性的规定的变动少于第2聚焦透镜组的聚焦透镜组设为“第1聚焦透镜组”,因此即便将第1聚焦透镜组通过与相机主体的通信(对命令的位长具有制限,从而通过驱动量不得不降低分辨率)来进行驱动,作为透镜装置整体的特性的变动也较少。并且,第2聚焦透镜组通过透镜装置中的运算进行驱动,因此不受通信上的限制,而能够兼顾驱动范围及分辨率并以高精度进行驱动。并且,根据第2方式,从相机主体观察,控制一个透镜,因此能够简化控制系统及通信系统等系统。
第3方式所涉及的透镜装置在第2方式中,相对于透镜特性的规定的变动为相对于单位位移量的像面的位置变动。第3方式规定因透镜的位移而变动的透镜特性的一方式,因此将相对于单位位移量的像面的位置变动少于第2聚焦透镜组的透镜组设为“第1聚焦透镜组”,因此“第2聚焦透镜组”因透镜装置中的运算而不受通信上的限制,从而能够兼顾驱动范围及分辨率并以高精度进行驱动。
第4方式所涉及的透镜装置在第2或第3方式中,分别独立地设定有第1聚焦透镜组的驱动分辨率及第2聚焦透镜组的驱动分辨率,第1聚焦透镜组的驱动分辨率低于第2聚焦透镜组的驱动分辨率。在第4方式中,通过将驱动分辨率较低的透镜组设为第1聚焦透镜组,驱动分辨率较高的第2聚焦透镜组不受通信上的限制而能够在透镜装置侧以高精度进行驱动,从而能够兼顾驱动范围及分辨率。
第5方式所涉及的透镜装置在第2至第4方式中的任一个透镜装置中,相对于透镜特性的规定的变动为相对于单位位移量的对焦被摄体的摄影距离的变动。第5方式规定因透镜的位移而变动的透镜特性的一方式,因此通过将相对于单位位移量的对焦被摄体的摄影距离的变动较少的透镜组设为第1聚焦透镜组,即便通过与具有由位长而引起的限制的相机主体的通信来驱动第1聚焦透镜组,也能够减少作为透镜装置整体的透镜特性的变动。并且,第2聚焦透镜组通过透镜装置中的运算来进行驱动,不受通信上的限制而能够兼顾驱动范围及分辨率。
第6方式所涉及的透镜装置在第2至第5方式中的任一个透镜装置中,第1聚焦透镜组为从对焦于摄影距离为无限远的被摄体的状态达到对焦于摄影距离为最近的被摄体的状态为止的所需位移量小于第2聚焦透镜组的聚焦透镜组。若将所需位移量较大的透镜组设为第1聚焦透镜组,则有时因通信命令的位长的限制而不得不通过位移量来降低驱动分辨率。于是,在第6方式中,将所需位移量较小的透镜组设为第1聚焦透镜组,所需位移量较大的第2聚焦透镜组通过透镜装置侧的运算来进行驱动。由此不受通信上的限制而能够在透镜装置侧以高精度进行驱动,从而能够兼顾驱动范围及分辨率。
第7方式所涉及的透镜装置在第2至第6方式中的任一个透镜装置中,相对于透镜特性的规定的变动为相对于单位位移量的像倍率变动。第7方式规定因透镜的位移而变动的透镜特性的一方式,通过将相对于单位位移量的像倍率变动较少的透镜组设为第1聚焦透镜组,即便通过与具有由位长而引起的限制的相机主体的通信驱动第1聚焦透镜组,也能够减少作为透镜装置整体的透镜特性的变动。并且,第2聚焦透镜组通过透镜装置中的运算进行驱动,由此不受通信上的限制而能够兼顾驱动范围及分辨率。
第8方式所涉及的透镜装置在第1至第7方式中的任一个透镜装置中,计算部参考预先存储的第1聚焦透镜组的位移量与第2聚焦透镜组的位移量的关系计算第2目标位置。第8方式具体规定第2目标位置计算的处理。
第9方式所涉及的透镜装置在第1至第8方式中的任一个透镜装置中,多个聚焦透镜组包含用于校正由第1聚焦透镜组和/或第2聚焦透镜组的位移而引起的透镜装置的光学像差的像差校正透镜组。在第9方式中,像差校正透镜组可以是第1或第2聚焦透镜组。
第10方式所涉及的透镜装置在第1至第9方式中的任一个透镜装置中,还具备:发送部,对相机主体发送表示第1聚焦透镜组的驱动特性的信息,目标位置获取部将相机主体根据所发送的信息生成的驱动目标位置作为第1目标位置来获取。第10方式具体规定第1目标位置获取的处理(通过通信获取相机主体生成的第1聚焦透镜的目标位置)。
为了实现上述目的,本发明的第11方式所涉及的相机系统具备第1至第10中的任一个所述的透镜装置;及相机主体,安装于透镜装置。根据第11方式,与第1方式相同地能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率。另外,在第11方式中,透镜装置可以作为装卸于相机主体的可换镜头而构成。
为了实现上述目的,本发明的第12方式所涉及的透镜驱动方法为安装于相机主体的透镜装置的透镜驱动方法,该透镜装置具备:多个聚焦透镜组,包含分别独立地驱动的第1聚焦透镜组及第2聚焦透镜组;及驱动部,驱动第1聚焦透镜组及第2聚焦透镜组,该透镜驱动方法具有:目标位置获取工序,通过与相机主体的通信并以预先规定的位长获取第1聚焦透镜组的驱动目标位置即第1目标位置;目标位置计算工序,根据第1目标位置,计算第2聚焦透镜组的驱动目标位置即第2目标位置;及透镜驱动工序,按照第1目标位置及第2目标位置驱动第1聚焦透镜组及第2聚焦透镜组,在目标位置获取工序中,将单独地赋予了相同的位移量时的相对于透镜装置的透镜特性的规定的变动少于第2聚焦透镜组的聚焦透镜组作为第1聚焦透镜组而接收第1目标位置。根据第12方式,与第1方式相同地能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率。另外,在第12方式中,“相对于透镜特性的规定的变动”可以是第3、第5及第7方式所涉及的透镜特性的变动。
第13方式所涉及的透镜驱动方法在第12方式中,还具有:信息发送工序,对相机主体发送表示第1聚焦透镜组的驱动特性的信息,在目标位置获取工序中,将相机主体根据所发送的信息生成的驱动目标位置作为第1目标位置来获取。第13方式与第10方式相同地具体规定第1目标位置获取的处理。另外,也能够将对透镜装置执行第12、第13方式所涉及的透镜驱动方法的程序及记录由这种程序的计算机可读取的代码的非暂时性记录介质作为本发明的一方式来举出。
发明效果
如以上进行的说明,根据本发明的透镜装置、相机系统及透镜驱动方法,能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的摄像装置的外观立体图。
图2是表示第1实施方式所涉及的摄像装置的结构的框图。
图3是表示第1聚焦透镜组的驱动量与第2聚焦透镜组的移动量的关系的图。
图4是表示第1聚焦透镜组及第2聚焦透镜组的位移量与像面的位置变动的关系的示意图。
图5是表示聚焦控制的处理的流程图。
图6是表示第1聚焦透镜组的驱动分布的示意图。
图7是表示第2聚焦透镜组的驱动分布的示意图。
图8是表示第1聚焦透镜组及第2聚焦透镜组的位移量与对焦被摄体的摄影距离的关系的示意图。
图9是表示第1聚焦透镜组及第2聚焦透镜组的位移量与像倍率变动的关系的示意图。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明所涉及的透镜装置、相机系统及透镜驱动方法的实施方式进行说明。
<第1实施方式>
<摄像装置的结构>
图1是本发明的第1实施方式所涉及的镜头更换型相机即摄像装置100(相机系统)的正面立体图,图2是表示摄像装置100的主要部分结构的框图。摄像装置100由相机主体200(相机主体)及可更换地安装于相机主体200的可换镜头300(透镜装置)构成。相机主体200与可换镜头300安装成通过设置于相机主体200的卡口256和与卡口256对应的可换镜头300侧的卡口346结合而能够更换。
在相机主体200的正面除了卡口256以外,还设置有取景窗241及取景切换杆214等。若向箭头SW方向转动取景切换杆214,则通过取景器能够视觉辨认的像在光学像与电子像之间被切换。另外,取景器的光轴L2为与可换镜头300的光轴L1不同的光轴。并且,在相机主体200的上表面主要设置有释放按钮211及摄影模式设定用转盘212。在相机主体200的背面主要设置有取景器目镜部及显示器213(参考图2)以外,还设置有Q按钮(Quick菜单显示用按钮)、十字键,旋转转盘、菜单(MENU)/确定(OK)键、显示(DISP)/返回(BACK)按钮(DISP:Display(显示))及播放按钮等构成操作部220的操作部件。
显示器213除了使用于摄影模式时的实时取景图像显示及播放模式时的播放图像显示以外,还使用于以二维矩阵状配置了用于设定各种参数的图表的一览画面的显示。
取景器除了取景窗241、液晶快门243、取景器变倍透镜244及液晶面板248以外,还由未图示的取景器目镜部、物镜、棱镜、目镜透镜及液晶面板用透镜等构成。
图2是表示摄像装置100的主要部分结构的框图。摄像装置100的动作由相机主体200的主CPU251(CPU:Central Processing Unit(中央处理器))及可换镜头300的透镜CPU340(目标位置获取部、计算部、驱动部、发送部)统一控制。
主CPU251将存储于闪存ROM231(ROM:Read Only Memory(只读存储器))中的相机控制程序(包含与可换镜头300的驱动相关的程序)展开于SDRAM232(SDRAM:SynchronousDynamic Random Access Memory(同步动态随机存储器)),并且一边将SDRAM232用作工作存储器,一边执行各种处理。在闪存ROM231中存储有主CPU251执行的控制程序及控制中所需的各种数据等。在ROM228中存储有用户设定信息等与摄像装置100的动作相关的各种设定信息等。SDRAM232用作主CPU251的运算操作用区域,并且也用作图像数据的暂存区域。并且,透镜CPU340将存储于ROM344(非暂时性记录介质)中的透镜控制程序展开于RAM342(RAM:Random Access Memory(随机存取存储器)),并且一边将RAM342用作工作存储器,一边执行各种处理。存储于ROM344中的透镜控制程序包含用于使可换镜头300执行本发明的透镜驱动方法的程序,并且在ROM344中存储聚焦透镜组的数量、各聚焦透镜组的驱动特性、哪一聚焦透镜组为“第1聚焦透镜组”、第1聚焦透镜组FL1的驱动量与第2聚焦透镜组FL2的驱动量的关系(参考图3)等。
若由用户对操作部220进行操作,则来自操作部220的信号输入于主CPU251,主CPU251根据输入信号控制相机主体200的各电路,并且如后述,经由卡口256及卡口通信部250在与可换镜头300之间收发信号。
在卡口256中设置有端子257,在卡口346中设置有端子347,若将可换镜头300安装于相机主体200,则所对应的端子257与端子347接触而能够进行通信(另外,图1及图2中的端子257、端子347为示意地示出的端子,本发明中的端子的位置、个数并不限定于此)。在相机主体200与可换镜头300之间进行聚焦透镜组的驱动指令、各种控制状态(透镜驱动开始/结束通知等)及聚焦透镜组的驱动特性等的通信。在上述端子中例如包含接地用端子、同步信号用端子、串行通信用端子、控制状态通信用端子及从相机主体200的电池252向可换镜头300各部的电源供给用端子。
<可换镜头的结构>
可换镜头300主要由变焦镜头ZL、第1聚焦透镜组FL1(第1聚焦透镜组)、第2聚焦透镜组FL2(第2聚焦透镜组)、光圈I及透镜CPU340等构成。另外,也能够将可换镜头300设为微距镜头,但并不限定于此。
变焦镜头ZL、第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2在相同的光轴L1(参考图1)上前后移动,并进行变焦及聚焦。变焦镜头ZL通过变焦镜头控制部310驱动而变更摄影倍率。第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2分别由第1聚焦透镜组控制部320及第2聚焦透镜组控制部322驱动。变焦镜头控制部310、第1聚焦透镜组控制部320及第2聚焦透镜组控制部322分别具有用于驱动变焦镜头ZL、第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2的马达及检测这些透镜及透镜组的光轴方向的当前位置的位置传感器。另外,在第1实施方式中,将相机主体200侧的聚焦透镜组设为第1聚焦透镜组FL1,将被摄体侧的聚焦透镜组设为第2聚焦透镜组FL2,但该关系可以是相反。
光圈I控制向成像元件202入射的光量,并进行快门速度与曝光的控制。光圈I例如包括5片光圈叶片,并且从光圈值F1.4~F11以1AV(Aperture Value(光圈值))步长并以6个阶段进行光圈控制。光圈I由光圈控制部330驱动,而调整开口量。
透镜CPU340根据通过上述位置传感器检测到的变焦镜头ZL的光轴方向的当前位置及透镜目标位置,决定变焦镜头ZL的移动量。并且,透镜CPU340根据通过上述位置传感器检测到的第1聚焦透镜组FL1的光轴方向的当前位置及从相机主体200接收的第1聚焦透镜组FL1的透镜目标位置,决定第1聚焦透镜组FL1的驱动量。而且,透镜CPU340根据通过上述位置传感器检测到的第2聚焦透镜组FL2的光轴L1方向的当前位置及第1聚焦透镜组FL1的驱动量与第2聚焦透镜组FL2的驱动量的关系(预先存储于可换镜头300的ROM344;参考图3),决定第2聚焦透镜组FL2的驱动量。对第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2的特性以及这些聚焦透镜组的驱动的详细说明将进行后述。
变焦镜头控制部310按照来自透镜CPU340的指令,使变焦镜头ZL沿光轴L1方向移动而改变摄影倍率。并且,第1聚焦透镜组控制部320(驱动部)及第2聚焦透镜组控制部322(驱动部)按照来自透镜CPU340的指令,分别独立地使第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2沿光轴方向前后移动而对焦于被摄体。光圈控制部330按照来自透镜CPU340的指令,变更光圈I的光圈值。
<受光及拍摄>
成像元件202配置于变焦镜头ZL、第1聚焦透镜组FL1、第2聚焦透镜组FL2及光圈I的后段,并接收透射了变焦镜头ZL、第1聚焦透镜组FL1、第2聚焦透镜组FL2及光圈I的被摄体光。成像元件202具备多个受光元件排列成矩阵状的受光面。透射了变焦镜头ZL、第1聚焦透镜组FL1、第2聚焦透镜组FL2及光圈I的被摄体光成像于该成像元件202的受光面上,并通过各受光元件转换为电信号。另外,作为成像元件202,能够使用CMOS(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor(互补金属氧化物半导体))及CCD(Charge Cou pled Device(电荷耦合器件))等各种光电转换元件。主CPU251控制成像元件控制部201而控制成像元件202的驱动。
另外,各像素的电荷积蓄时间(曝光时间)由从成像元件控制部201赋予的电子快门驱动信号决定。主CPU251对成像元件控制部201命令电荷积蓄时间。
并且,若摄像装置100设定为摄影模式,则为了在显示器213中显示实时取景图像而开始图像信号的输出。关于该实时取景图像用图像信号的输出,若发出正式摄影的命令,则暂时停止,若结束正式摄影,则再度开始。
从成像元件202输出的图像信号为模拟信号,该模拟图像信号读入于模拟信号处理部203。模拟信号处理部203构成为包含相关双采样电路(CDS:Corr elated DoubleSampling)及自动增益控制电路(AGC:Automatic Gain Cont rol)。CDS进行图像信号中所包含的噪声的去除,AGC以规定的增益来放大去除了噪声的图像信号。通过该模拟信号处理部203实施了所需的信号处理的模拟图像信号读入于A/D转换器204(A/D:Analog toDigital(模拟/数字))。
A/D转换器204将所读入的模拟图像信号转换为具有规定的比特的色调宽度的数字图像信号。该图像信号为所谓的RAW数据,且按每个像素具有表示R(红)、G(绿)、B(蓝)的浓度的色调值。另外,当成像元件202为MOS型成像元件(MOS:Metal-Oxide Semiconductor(金属氧化半导体))时,A/D转换器204内置于成像元件202内的情况较多,并且不需要上述相关双采样。
图像输入控制器205内置有行缓冲区,且积蓄从A/D转换器204输出的1帧份的图像信号。积蓄于该图像输入控制器205的1帧份的图像信号存储于SDRAM232。
存储于SDRAM232的1帧份的图像信号以点顺序(像素的顺序)读入于数字信号处理部206。数字信号处理部206对以点顺序读入的R、G、B的各颜色的图像信号实施信号处理,并生成由亮度信号Y及色差信号Cr、Cb构成的图像信号(Y/C信号)。
作为第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2的控制方式,能够使用相位差方式。当进行相位差方式的AF处理(AF:Automatic Focus(自动聚焦))时,以由使用图像数据中具有聚焦区域内的多个相位差的像素而计算出的相位差数据求出的散焦量成为0的方式,控制可换镜头300内的第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2。另外,当使用相位差方式时,也可以另行配设相位差AF用成像元件,并使用通过相位差AF用成像元件检测到的相位差来进行AF处理。另外,对基于所谓的对比度AF方式的聚焦控制将进行后述。
AE/AWB检测部229(AE:Automatic Exposure(自动曝光)、AWB:Autom atic WhiteBalance(自动白平衡))读取存储于SDRAM232的R、G、B的图像信号,且累计整个画面的G信号,或累计在画面中央部及周边部进行了不同的加权的G信号,并将该AE控制中所需的累计值输出至主CPU251。主CPU251由累计值计算亮度值,并由亮度值求出曝光值。并且,由曝光值按照程序线图决定光圈值及快门速度。
并且,AE/AWB检测部229作为AWB控制中所需的物理量,将1个画面分割为多个区域(例如,16×16),并对所分割的每个区域按R、G、B的图像信号的颜色计算平均累计值。主CPU251由所得到的R的累计值、B的累计值及G的累计值按每个分割区域求出R/G及B/G之比,并根据求出的R/G、B/G的值的R/G、B/G的颜色空间上的分布等进行光源种类判别。而且,按照适合于判别出的光源种类的白平衡调整值,例如以各比值大约成为1(即,1个画面上RGB的累计比率为R:G:B=1:1:1)的方式,决定相对于白平衡调整电路的R、G、B信号的增益值(白平衡校正值)。AE/AWB检测部229通过对存储于SDRAM232的1帧份的图像信号施加与光源种类相应的数字增益来进行白平衡调整,并且进行伽马(色调特性)处理及清晰度处理并生成R、G、B信号。
压缩/扩展处理部208按照来自主CPU251的指令对由数字信号处理部206生成的图像数据实施压缩处理,并生成压缩图像数据。并且,对被压缩的图像数据实施扩展处理,并生成非压缩的图像数据。
介质控制部234按照来自主CPU251的指令,将通过拍摄获得的图像数据存储于存储卡236,并且,从存储卡236读出已存储的图像。显示控制部210按照来自主CPU251的指令控制对显示器213及液晶面板248的显示。取景器控制部238驱动取景器变倍透镜244而进行取景器变倍透镜244向光轴上的插入和拔出。液晶快门控制部239控制液晶快门243的遮光及非遮光状态。
相机主体200及可换镜头300经由相机主体200的卡口256及卡口通信部250、可换镜头300的卡口346及卡口通信部350(目标位置获取部、发送部)以及设置于卡口256及卡口346的端子257、347进行通信,并收发透镜移动指令或光圈变更指令等各种指令及其响应、各种控制状态、透镜信息发送指令及与其相依的透镜信息等。
<聚焦透镜组的特性>
在第1实施方式中,将第1聚焦透镜组FL1的驱动分辨率设为1.0μm/LS B(LSB:Least Significant Bit(最低有效位)),将指定目标位置的命令的位长设为16比特。在该情况下,可停止位置的数量为65536,行程(可移动的距离)成为-32.768mm~+32.767mm。另一方面,将第2聚焦透镜组FL2的驱动分辨率设为0.5μm/LSB(第2聚焦透镜组FL2的分辨率高),且与第1聚焦透镜组FL1的分辨率独立地设定。在该情况下,第2聚焦透镜组FL2的可停止位置的数量为131072,行程成为与第1聚焦透镜组FL1相同的-32.768mm~+32.767mm。另外,第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2可以由1个以上的任意片数的透镜构成。
图4是表示分别对第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2单独地赋予了相同的位移量(单位位移量)时的像面的位置变动(相对于透镜特性的规定的变动的一例)的示意图。在第1实施方式中,如图4所示,第1聚焦透镜组FL1相对于单位位移量(位移量“1”)的像面的位置变动低于第2聚焦透镜组FL2。
<聚焦透镜的驱动方法>
接着,对上述结构的摄像装置100中的聚焦透镜的驱动方法(透镜驱动方法)进行说明。图5是表示第1实施方式中的聚焦透镜的驱动方法的流程图。
若通过未图示的电源按钮ON等启动摄像装置100,则进行初始设定(步骤S10)。在步骤S10中,从相机主体200对可换镜头300发送第1聚焦透镜组FL1的驱动特性获取请求,根据该请求,第1聚焦透镜组FL1的驱动特性从可换镜头300发送至相机主体200(信息发送工序),并且第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2驱动至初始位置(原位置)。发送至相机主体200的第1聚焦透镜组FL1的驱动特性例如包含对焦于无限远的被摄体的透镜位置、对焦于最近的被摄体的透镜位置、焦深信息及向对焦位置的驱动速度。
另外,在步骤S10的信息发送工序中,发送至相机主体200的信息仅为第1聚焦透镜组FL1的信息,相机主体200不识别第2聚焦透镜组FL2的存在及其驱动特性而视为仅存在第1聚焦透镜组FL1来生产驱动指令。第2聚焦透镜组FL2通过由可换镜头300中的运算而获得的驱动量驱动(参考步骤S20及步骤S22)。
若步骤S10的初始设定结束,则转到步骤S12,相机主体200(主CPU251)判断是否开始聚焦控制。聚焦控制可以在初始设定结束后自动开始,也可以根据实时取景模式设定时等用户操作开始。若判断为肯定(步骤S12中为“是”),则转到步骤S14。
在步骤S14中,相机主体200对可换镜头300请求第1聚焦透镜组FL1的当前位置,并根据该请求,从可换镜头300向相机主体200发送第1聚焦透镜组FL1的当前位置(信息发送工序)。接着,在步骤S16中,相机主体200通过上述相位差方式的AF处理计算第1聚焦透镜组FL1的驱动目标位置(第1目标位置)及驱动分布。驱动目标位置以16位长的命令来表示,驱动分布例如以位置、速度、加速度的分布(分别参考图6的(a)部分、(b)部分及(c)部分)来表示。
在步骤S18中,相机主体200将包含在步骤S16中计算出的第1聚焦透镜组FL1的驱动目标位置及驱动速度分布的驱动指令发送至可换镜头300,可换镜头300从相机主体200接收驱动指令(目标位置获取工序)。
在步骤S20中,透镜CPU340计算第2聚焦透镜组FL2的目标位置(目标位置计算工序)。具体而言,根据在步骤S18中接收的第1聚焦透镜组FL1的驱动量,并参考预先存储于ROM344的第1聚焦透镜组FL1的驱动量与第2聚焦透镜组FL2的驱动量的关系(参考图3),计算第2聚焦透镜组FL2的驱动量。能够由第2聚焦透镜组FL2的驱动量及当前位置计算第2聚焦透镜组FL2的目标位置(第2目标位置)。将与第1聚焦透镜组FL1的驱动分布对应地计算出的第2聚焦透镜组FL2的驱动分布的例子示于图7中。当驱动第2聚焦透镜组FL2时,与第1聚焦透镜组FL1相同地控制加减速。另外,图3所示的关系成为具有一阶系数及截矩的一阶函数或二阶函数等根据透镜特性而不同的关系。这种关系可以以函数形式存储,也可以以表格形式存储并根据需要进行插值。
在步骤S22中,通过第1聚焦透镜组控制部320及第2聚焦透镜组控制部322,将第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2独立地驱动至各自的目标位置(透镜驱动工序)。
在步骤S24中,相机主体200判断是否结束聚焦控制。若得到肯定,则结束聚焦控制,若得到否定,则返回步骤S14并继续进行控制。聚焦控制的开始及结束可以根据释放按钮211的操作来进行。例如能够根据向实时取景图像显示模式的转移而开始聚焦控制,并根据释放按钮211的S1操作(将释放按钮211按至途中而锁定AE条件及AF条件的操作)而结束聚焦控制。在进行S1操作之后,进行S2操作(将释放按钮211按至最底而用S1操作进行了锁定的条件下获取图像的操作)而获取图像(静态图像),当所获取的图像显示于显示器213时,能够结束图像的显示而恢复到实时取景图像显示模式时重新开始聚焦控制。另外,当拍摄动态图像时,在获取动态图像的期间,进行上述聚焦控制。
<第1实施方式的效果>
如以上进行的说明,在第1实施方式中,由于驱动分辨率较低,因此可停止位置的数量少于第2聚焦透镜组FL2,并且根据来自相机主体200的通信命令驱动单独地赋予了相同的位移量(单位位移量)时的像面的位置变动高于第2聚焦透镜组FL2的第1聚焦透镜组FL1,由于一方的驱动分辨率较高,因此可停止位置的数量多于第1聚焦透镜组FL1,并且单独地赋予了相同的位移量(单位位移量)时的像面的位置变动高于第1聚焦透镜组FL1的第2聚焦透镜组FL2通过可换镜头300中的运算计算驱动量后进行驱动。因此,能够对第2聚焦透镜组FL2进行所需量的驱动,而不会因通信命令的位长的限制而损失驱动分辨率。
另外,如以往技术,在可换镜头300中,当通过来自相机主体200的命令(位长:16比特)驱动第2聚焦透镜组FL2时,可停止位置的数量为与第1聚焦透镜组FL1相同的65536,由此将驱动分辨率设为0.5μm/LSB时,行程成为-16.384mm~+16.3835mm。因此,例如,当用于对焦于被摄体的移动量为-32.768mm时,不得不将驱动分辨率降低至1.0μm/LSB以下,从而无法兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率。
如此,根据第1实施方式所涉及的摄像装置100、相机主体200及可换镜头300,能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率。并且,从相机主体200观察,仅控制一个透镜(第1聚焦透镜组FL1)便可完成,因此能够简化系统。
另外,可换镜头300所具有的多个聚焦透镜组可以包含用于校正由第1聚焦透镜组FL1和/或第2聚焦透镜组FL2的位移(驱动)而引起的可换镜头300的光学像差的像差校正透镜组。并且,也可以将这种像差校正透镜组当作第1聚焦透镜组FL1或第2聚焦透镜组FL2。
并且,在第1实施方式中,聚焦透镜组并不限于2个,可以是3个以上。当聚焦透镜组为3个以上时,可以将相对于单位位移量的像面的位置变动最少的透镜组设为第1聚焦透镜组FL1,也可以将位置变动第2、第3少的或其以上少的透镜组设为第1聚焦透镜组FL1。若将相对于单位位移量的像面的位置变动多于第1聚焦透镜组FL1的透镜组作为第2聚焦透镜组FL2并根据透镜侧的运算进行驱动,则能够获得与上述方式相同的效果。
<基于对比度AF方式的聚焦透镜控制>
在上述的例子中,对作为第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2的控制方式使用相位差AF方式的情况进行了说明,但聚焦透镜组的控制可以通过所谓的对比度AF方式进行。当使用对比度AF方式时,AF检测部227按照主CPU251的指令读取存储于SDRAM232的R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的图像信号,并计算AF(Automatic Focus(自动聚焦))控制中所需的焦点评价值。AF检测部227包含仅使G信号的高频成分通过的高通滤波器、绝对值化处理部、截取设定于画面上的聚焦区域(以下,称为AF区域)内的信号的AF区域提取部及累计AF区域内的绝对值数据的累计部,并将通过该累计部累计的AF区域内的绝对值数据作为焦点评价值而输出至主CPU251。
作为基于这种焦点评价值的第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2的控制方式,能够使用搜索焦点评价值变最大的位置并使聚焦透镜移动至该位置的方式,或使第1聚焦透镜组FL1和/或第2聚焦透镜组FL2向焦点评价值增加的方向移动,若检测到焦点评价值开始减少的点则在该位置上设定第1聚焦透镜组FL1和/或第2聚焦透镜组FL2的爬山方式。关于基于这些方式的AF搜索(用于检测上述焦点评价值变最大的位置或开始减少的位置的驱动),根据聚焦透镜侧的焦深信息等决定搜索速度(第1聚焦透镜组FL1的驱动速度)而控制速度,并在确定了对焦位置之后,从相机主体200对可换镜头300通知向对焦位置移动用的速度分布。
另外,当使用对比度AF方式时,不仅进行向对焦位置的驱动控制,在进行AF搜索时,也与上述说明相同地第1聚焦透镜组FL1根据从相机主体200接收的目标驱动位置进行驱动,第2聚焦透镜组FL2根据在透镜侧计算出的驱动量进行驱动。
<第2实施方式>
在上述第1实施方式中,将单独地赋予了相同的位移量(单位位移量)时的像面的位置变动高于第2聚焦透镜组FL2的聚焦透镜组作为第1聚焦透镜组FL1并根据来自相机主体200的通信命令进行了驱动,但本发明中的第1聚焦透镜组并不限定于这种透镜组。也可以将从对焦于摄影距离为无限远的被摄体的状态达到对焦于摄影距离为最近的被摄体的状态为止的所需位移量小于第2聚焦透镜组的聚焦透镜组设为第1聚焦透镜组FL1,即单独地赋予了相同的位移量(单位位移量)时的对焦被摄体的摄影距离的变动(相对于透镜特性的规定的变动的一例)小于第2聚焦透镜组FL2的聚焦透镜组(参考图8)设为第1聚焦透镜组FL1。另外,在第2实施方式中,能够将第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2的驱动分辨率、可停止位置的数量设为与第1实施方式相同的值。
通过将这种透镜组设为第1聚焦透镜组FL1,能够在可换镜头300侧以高精度控制从对焦于摄影距离为无限远的被摄体的状态达到对焦于最近端的被摄体的状态为止的所需位移量(行程)较大的第2聚焦透镜组FL2。由此,在第2实施方式中,也与第1实施方式相同地,不会受通信命令的限制而能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率。并且,从相机主体200观察,仅控制一个透镜(第1聚焦透镜组FL1)便可完成,因此能够简化系统。
另外,在第2实施方式中,摄像装置、相机主体、可换镜头的结构及透镜驱动方法能够与上述第1实施方式相同地实施,因此省略详细的说明(参考图1~7及相对应的记载)。
<第3实施方式>
除了上述的第1、第2实施方式以外,也可以将相对于单位位移量的像倍率变动(参考图9)小于第2聚焦透镜组FL2的透镜组设为第1聚焦透镜组FL1。另外,在第3实施方式中,第1聚焦透镜组FL1及第2聚焦透镜组FL2的驱动分辨率、可停止位置的数量能够设为与第1、第2实施方式相同的值。
通过将这种透镜设为第1聚焦透镜组FL1,能够在可换镜头300侧以高精度控制相对于单位位移量的像倍率变动(相对于透镜特性的规定的变动的一例)较大的第2聚焦透镜组FL2。由此,在第3实施方式中,也与第1、第2实施方式相同地,不会受通信命令的限制而能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率,并且能够降低呼吸(伴随聚焦控制的视角变动)的影响。而且,从相机主体200观察,仅控制一个透镜(第1聚焦透镜组FL1)便可完成,因此能够简化系统。
另外,在第3实施方式中,摄像装置、相机主体、可换镜头的结构及透镜驱动方法能够与上述的第1、第2实施方式相同地实施,因此省略详细的说明(参考图1~8及相对应的记载)。
<第4实施方式>
在上述的第1~第3实施方式中,对将“当单独地赋予了相同的位移量(单位位移量)时,像面的位置变动、对焦被摄体的摄影距离的变动及像倍率变动中的任一个少于第2聚焦透镜组FL2的聚焦透镜组”设为第1聚焦透镜组FL1的情况进行了说明,但也可以将“关于像面的位置变动、对焦被摄体的摄影距离的变动及像倍率变动中的2个以上少于第2聚焦透镜组FL2聚焦透镜组”设为第1聚焦透镜组FL1。并且,例如,也可以将“像面的位置变动、对焦被摄体的摄影距离的变动及像倍率变动均少于第2聚焦透镜组FL2的聚焦透镜组”设为第1聚焦透镜组FL1。在这种情况下,摄像装置、相机主体、可换镜头的结构及透镜驱动方法也能够与上述的第1~第3实施方式相同地实施,由此能够兼顾聚焦透镜的驱动范围及分辨率,从而能够简化系统。
<其他>
如上述实施方式,本发明不仅适用于均以电子方式进行的聚焦控制的情况,还能够适用于开始聚焦控制的契机为调焦环转动等手动操作,而实际聚焦控制通过电子控制来进行的情况。例如,当开始聚焦控制的契机为基于用户的调焦环的转动时,根据调焦环的旋转量或速度,在相机主体200侧计算第1聚焦透镜组FL1的目标驱动位置及驱动速度。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式,在不脱离本发明的精神的范围内,能够进行各种变形。
符号说明
100-摄像装置,200-相机主体,201-成像元件控制部,202-成像元件,203-模拟信号处理部,204-A/D转换器,205-图像输入控制器,206-数字信号处理部,208-压缩/扩展处理部,210-显示控制部,211-释放按钮,212-转盘,213-显示器,214-取景切换杆,220-操作部,227-AF检测部,228-ROM,229-AE/AWB检测部,231-闪存ROM,232-SDRAM,234-介质控制部,236-存储卡,238-取景器控制部,239-液晶快门控制部,241-取景窗,243-液晶快门,244-取景器变倍透镜,248-液晶面板,250-卡口通信部,251-主CPU,252-电池,256-卡口,257-端子,300-可换镜头,310-变焦镜头控制部,320-第1聚焦透镜组控制部,322-第2聚焦透镜组控制部,330-光圈控制部,340-透镜CPU,342-RAM,344-ROM,346-卡口,347-端子,350-卡口通信部,Cb-色差信号,Cr-色差信号,FL1-第1聚焦透镜组,FL2-第2聚焦透镜组,I-光圈,L1-光轴,L2-光轴,S10~S24-透镜驱动方法的各步骤,SW-箭头,Y-亮度信号,ZL-变焦镜头。
Claims (13)
1.一种透镜装置,其安装于相机主体,所述透镜装置具备:
多个聚焦透镜组,包含分别独立地驱动的第1聚焦透镜组及第2聚焦透镜组;
目标位置获取部,通过与所述相机主体的通信,以预先规定的位长获取所述第1聚焦透镜组的驱动目标位置即第1目标位置;
计算部,根据所述第1目标位置,计算所述第2聚焦透镜组的驱动目标位置即第2目标位置;及
驱动部,按照所述第1目标位置及所述第2目标位置驱动所述第1聚焦透镜组及所述第2聚焦透镜组,
所述第1聚焦透镜组为可停止位置的数量少于所述第2聚焦透镜组的聚焦透镜组。
2.根据权利要求1所述的透镜装置,其中,
所述第1聚焦透镜组为单独地赋予了相同的位移量时的相对于所述透镜装置的透镜特性的规定的变动少于所述第2聚焦透镜组的聚焦透镜组。
3.根据权利要求2所述的透镜装置,其中,
相对于所述透镜特性的规定的变动为相对于单位位移量的像面的位置变动。
4.根据权利要求2或3所述的透镜装置,其中,
分别独立地设定有所述第1聚焦透镜组的驱动分辨率及所述第2聚焦透镜组的驱动分辨率,
所述第1聚焦透镜组的驱动分辨率低于所述第2聚焦透镜组的驱动分辨率。
5.根据权利要求2或3所述的透镜装置,其中,
相对于所述透镜特性的规定的变动为相对于单位位移量的对焦被摄体的摄影距离的变动。
6.根据权利要求2或3所述的透镜装置,其中,
所述第1聚焦透镜组为从对焦于摄影距离为无限远的被摄体的状态达到对焦于所述摄影距离为最近的被摄体的状态为止的所需位移量小于所述第2聚焦透镜组的聚焦透镜组。
7.根据权利要求2或3所述的透镜装置,其中,
相对于所述透镜特性的规定的变动为相对于单位位移量的像倍率变动。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的透镜装置,其中,
所述计算部参考预先存储的所述第1聚焦透镜组的位移量与所述第2聚焦透镜组的位移量的关系计算所述第2目标位置。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的透镜装置,其中,
所述多个聚焦透镜组包含用于校正由所述第1聚焦透镜组和/或所述第2聚焦透镜组的位移而引起的所述透镜装置的光学像差的像差校正透镜组。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的透镜装置,其还具备:
发送部,对所述相机主体发送表示所述第1聚焦透镜组的驱动特性的信息,
所述目标位置获取部将所述相机主体根据所述发送的信息生成的驱动目标位置作为所述第1目标位置来获取。
11.一种相机系统,其具备:
权利要求1至10中任一项所述的透镜装置;及
所述相机主体,安装所述透镜装置。
12.一种透镜驱动方法,其为安装于相机主体的透镜装置的透镜驱动方法,所述透镜装置具备:多个聚焦透镜组,包含分别独立地驱动的第1聚焦透镜组及第2聚焦透镜组;及驱动部,驱动所述第1聚焦透镜组及所述第2聚焦透镜组,所述第1聚焦透镜组为可停止位置的数量少于所述第2聚焦透镜组的聚焦透镜组,
所述透镜驱动方法具有:
目标位置获取工序,通过与所述相机主体的通信,以预先规定的位长获取所述第1聚焦透镜组的驱动目标位置即第1目标位置;
目标位置计算工序,根据所述第1目标位置,计算所述第2聚焦透镜组的驱动目标位置即第2目标位置;及
透镜驱动工序,按照所述第1目标位置及所述第2目标位置驱动所述第1聚焦透镜组及所述第2聚焦透镜组,
在所述目标位置获取工序中,将单独地赋予了相同的位移量时的相对于所述透镜装置的透镜特性的规定的变动少于所述第2聚焦透镜组的聚焦透镜组作为所述第1聚焦透镜组而接收所述第1目标位置。
13.根据权利要求12所述的透镜驱动方法,其还具有:
信息发送工序,对所述相机主体发送表示所述第1聚焦透镜组的驱动特性的信息,
在所述目标位置获取工序中,将所述相机主体根据所述发送的信息生成的驱动目标位置作为所述第1目标位置来获取。
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