JP2021196541A - 光学機器、及びこれを備える撮像システム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のレンズ群を駆動させる構成を有しつつ、時間優先、又は精度優先の停止制御を適切に実行可能な光学機器、及びこれを備える撮像システムを提供すること。【解決手段】光学機器は、撮像装置に着脱可能かつ通信可能に装着される光学機器であって、焦点調節を行うために移動する第1フォーカスレンズを含む第1レンズ群と、焦点調節を行うために移動する第2フォーカスレンズを含む第2レンズ群と、第1及び第2レンズ群が駆動中に、撮像装置から焦点調節の停止命令を受信した場合に、第1及び第2レンズ群を最短時間で停止させるための第一の制御、又は、第1レンズ群の停止位置を用いて第2レンズ群の目標停止位置を算出する第二の制御のいずれかを用いて第1及び第2レンズ群を停止させる制御手段とを有する。【選択図】図1
Description
本発明は、光学機器、及びこれを備える撮像システムに関する。
焦点調節(フォーカス動作)を行うために複数のレンズ群を駆動する光学機器が知られている。このような光学機器では、合焦位置における複数のレンズ群の位置が予め決められており、複数のレンズ群ごとに電子カムデータ(以下、単にカムデータという)として記憶されている。合焦位置を移動するには、各レンズ群をカムデータに沿って移動させる必要がある。各レンズ群をカムデータから外れて移動させると、所望の合焦位置から外れたり、光学的な性能が劣化したりする。
また、カメラ本体からの通信により焦点調節を行う光学機器を含むカメラシステムが知られている。このようなカメラシステムでは、光学機器に対して焦点調節中にカメラ本体から焦点調節の停止命令が送信される場合がある。上述した焦点調節を行うために複数のレンズ群を駆動する光学機器がカメラ本体に装着されている際に、焦点調節中にカメラ本体から停止命令を受信した場合、各レンズ群をカムデータから外れないように減速させながら停止させる必要がある。しかしながら、このとき各レンズ群の停止に時間がかかってしまう場合がある。
特許文献1には、合焦に至る駆動を実行している場合は精度を重視してレンズの停止制御を行い、それ以外の場合は時間短縮を重視してレンズの停止制御を行う構成が開示されている。
しかしながら、特許文献1には、一つのレンズ群を駆動する場合の停止制御の方法が開示されているが、複数のレンズ群の駆動する場合の停止制御の方法については開示していない。
本発明は、複数のレンズ群を駆動させる構成を有しつつ、時間優先、又は精度優先の停止制御を適切に実行可能な光学機器、及びこれを備える撮像システムを提供することを目的とする。
本発明の一側面としての光学機器は、撮像装置に着脱可能かつ通信可能に装着される光学機器であって、焦点調節を行うために移動する第1フォーカスレンズを含む第1レンズ群と、焦点調節を行うために移動する第2フォーカスレンズを含む第2レンズ群と、第1及び第2レンズ群が駆動中に、撮像装置から焦点調節の停止命令を受信した場合に、第1及び第2レンズ群を最短時間で停止させるための第一の制御、又は、第1レンズ群の停止位置を用いて第2レンズ群の目標停止位置を算出する第二の制御のいずれかを用いて第1及び第2レンズ群を停止させる制御手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、複数のレンズ群を駆動させる構成を有しつつ、時間優先、又は精度優先の停止制御を適切に実行可能な光学機器、及びこれを備える撮像システムを提供することができる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本発明の実施形態に係るカメラシステム(撮像システム)のブロック図である。カメラシステムは、カメラ本体(撮像装置)100、及びカメラ本体100に着脱可能かつ通信可能に装着される交換レンズ(光学機器)200を有する。
カメラ本体100は、電気回路部107、及びカメラシステムを動作させるための電源108を有する。電気回路部107は、シャッター101、撮像素子102、表示手段103、通信手段104、カメラCPU105、及びメモリー106を備える。シャッター101は、CMOSセンサ等の撮像素子102への露光を制御する。撮像素子102は、本実施形態では焦点検出のための位相差検出機能を有する。表示手段103は、カメラ本体100の各種情報を表示する。通信手段104は、交換レンズ200とシリアル通信を行う。カメラCPU105は、カメラ本体100の内部の制御を行う。メモリー106は、取得された画像や映像を保存する。
交換レンズ200は、焦点調節を行うために光軸方向へ移動可能な第1フォーカスレンズを含む第1レンズ群201、焦点調節を行うために光軸方向へ移動可能な第2フォーカスレンズを含む第2レンズ群202、及び電気回路部209を有する。電気回路部209は、第1フォーカスエンコーダ203、第1駆動手段204、第2フォーカスエンコーダ205、第2駆動手段206、レンズCPU(制御手段)207、及び通信手段208を備える。第1フォーカスエンコーダ203は、第1レンズ群201の位置を検出する。第1駆動手段204は、第1レンズ群201を駆動する。第2フォーカスエンコーダ205は、第2レンズ群202の位置を検出する。第2駆動手段206は、第2レンズ群202を駆動する。レンズCPU207は、交換レンズ200の内部の制御を行うと共に、第1及び第2レンズ群201,202の駆動を制御する。また、レンズCPU207は、被写体距離と第1レンズ群201の位置との関係を示す第1カムデータと、被写体距離と第2レンズ群202の位置との関係を示す第2カムデータとを記憶している。通信手段208は、カメラ本体100とシリアル通信を行う。
図2は、第1及び第2カムデータを示す図である。実際のカム軌跡は実線で示されるように曲線で構成されるが、本実施形態ではレンズCPU207には予め決められた複数の被写体距離ごとの位置データが記憶されている。記憶されている位置データ以外の位置データは、レンズCPU207にて補間演算によって求められる。第1及び第2カムデータで示された被写体距離と第1及び第2レンズ群201,202の位置との関係が保たれた状態のときに合焦状態となり、光学収差が小さく良好な画像を得ることができる。
本実施例では、図3乃至図6を参照して、焦点調節中に焦点調節の停止命令を受信した場合の複数のレンズ群の停止制御について説明する。図3は、焦点調節中にカメラ本体100から焦点調節の停止命令を受信した場合の第1及び第2レンズ群201,202の停止制御の選択方法を示すフローチャートである。本フローは、カメラ本体100によるオートフォーカス動作の実行に伴い、開始される。
ステップS101では、レンズCPU207は、カメラ本体100から焦点調節の停止命令を受信したかどうかを判定する。焦点調節の停止命令を受信したと判定した場合、ステップS102に進み、そうでない場合、本ステップの処理を繰り返す。本実施例では、レンズCPU207は、時間を優先(速度を優先)してレンズ群を停止させる停止命令(以下、第1の焦点調節の停止命令)、又は、精度を優先してレンズ群を停止させる停止命令(以下、第2の焦点調節の停止命令)のいずれかを受信する。
ステップS102では、レンズCPU207は、焦点調節中であるかどうか(第1及び第2レンズ群201,202の少なくとも一方が駆動中であるかどうか)を判定する。焦点調節中である場合、ステップS103に進み、そうでない場合、ステップS101に戻る。
ステップS103では、レンズCPU207は、ステップS102で第1の焦点調節の停止命令を受信したかどうかを判定する。第1の焦点調節の停止命令を受信したと判定した場合、ステップS104に進み、そうでない場合、すなわち第2の焦点調節の停止命令を受信したと判定した場合、ステップS105に進む。
ステップS104では、レンズCPU207は、時間優先の停止制御(第一の制御)を実行して第1及び第2レンズ群201,202を停止させる。
ステップS105では、レンズCPU207は、精度優先の停止制御(第二の制御)を実行して第1及び第2レンズ群201,202を停止させる。
時間優先の停止制御は、各レンズ群を最短時間で停止させるための制御である。精度優先の停止制御は、各レンズ群をカムデータの関係を維持した状態で停止させるための制御である。時間優先の停止制御では、カムデータの関係が崩れてしまう可能性があるため、精度優先の停止制御に比べて、各レンズ群が合焦位置から外れたり、光学収差が大きくなってしまったりする可能性がある。一方、精度優先の停止制御では、合焦状態を保ちつつ、光学収差が小さく良好な画像を得ることが可能であるが、時間優先の停止制御に比べて第1及び第2レンズ群201,202を停止させるまでの時間が長くなってしまう。本実施例では、カメラ本体100は、このような特性を考慮した上で焦点調節の停止命令を送信する。
図4は、時間優先の停止制御の方法を示すフローチャートである。
ステップS201では、レンズCPU207は、第1及び第2駆動手段204,206を介して第1及び第2レンズ群201,202に対するブレーキ処理を行う。ブレーキ処理は、使用しているアクチュエータの種類に応じて異なる。例えば、ステッピングモータを使用している場合、現在の駆動速度から脱調せずに止まれる減速ステップ数を算出し、算出された減速ステップ数で第1及び第2レンズ群201,202を減速させつつ停止させる。また、超音波モータ等の振動体を用いたアクチュエータを使用している場合、振動体への通電を切ると振動体と駆動体とが摩擦力で保持されるため、振動体への通電を切ることで第1及び第2レンズ群201,202を停止させる。ただし、通電を切ると、衝撃音が発生する場合があるため、通電の電圧を徐々に落としたり、駆動周波数を徐々に変化させたりして停止させてもよい。
ステップS202では、レンズCPU207は、第1及び第2レンズ群201,202が停止しているかどうかを判定する。具体的には、レンズCPU207は、第1及び第2フォーカスエンコーダ203,205から出力される信号に所定時間、変化が起きない場合、第1及び第2レンズ群201,202が停止していると判定する。第1及び第2レンズ群201,202が停止していると判定した場合、本フローを終了する。第1及び第2レンズ群201,202の少なくとも一方が停止していない場合、本ステップの処理を繰り返す。
図5は、精度優先の停止制御の方法を示すフローチャートである。
ステップS301では、レンズCPU207は、第1及び第2駆動手段204,206を介して駆動中の第1及び第2レンズ群201,202に対するブレーキ処理を行う。
ステップS302では、レンズCPU207は、第1レンズ群201が停止したかどうかを判定する。具体的には、レンズCPU207は、第1フォーカスエンコーダ203から出力される信号に所定時間、変化が起きない場合、第1レンズ群201が停止していると判定する。第1レンズ群201が停止していると判定した場合、ステップS303に進み、そうでない場合、本ステップの処理を繰り返す。
ステップS303では、レンズCPU207は、カムデータを用いて第2レンズ群202の目標停止位置を取得する。ここで、図6を参照して、第2レンズ群202の目標停止位置の取得方法について説明する。図6は、第2レンズ群202の停止位置を取得する方法を説明する図である。第1レンズ群201が位置L1P1で停止した場合、レンズCPU207はまず、第1レンズ群201のカムデータを用いて位置L1P1に対応する被写体距離OP1を取得する。レンズCPU207が記憶しているカムデータは離散的な値となっているため、レンズCPU207は位置L1P1に対応するデータの前後のデータを用いて補間演算を行うことで被写体距離OP1を算出する。続いて、レンズCPU207は、第2レンズ群202のカムデータを用いて被写体距離OP1に対応する第2レンズ群202の位置L2P1を取得する。レンズCPU207が記憶しているカムデータは離散的な値となっているため、レンズCPU207は被写体距離OP1に対応するデータの前後のデータを用いて補間演算を行うことで位置L2P1を算出する。
ステップS304では、レンズCPU207は、第2フォーカスエンコーダ205から第2レンズ群202の現在の位置を取得し、位置L2P1までの第2レンズ群202の駆動量を算出する。
ステップS305では、レンズCPU207は、ステップS304で算出された駆動量だけ第2レンズ群202を駆動する。
ステップS306では、レンズCPU207は、第2レンズ群202が停止したかどうかを判定する。具体的には、レンズCPU207は、第2フォーカスエンコーダ205から出力される信号に所定時間、変化が起きない場合、第2レンズ群202が停止していると判定する。第2レンズ群202が停止していると判定した場合、本フローを終了し、そうでない場合、本ステップの処理を繰り返す。
なお、本実施例では、レンズCPU207は、第1レンズ群201の停止後、第2レンズ群202の停止位置を取得しているが、第2レンズ群202の停止後、第1レンズ群201の停止位置を取得してもよい。
図7は、精度優先の停止制御の別の方法を示すフローチャートである。
ステップS401、S403からS406の処理はそれぞれ、図5のステップS301、S303からS306までの処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
ステップS402では、レンズCPU207は、第1レンズ群201が停止したかどうかを判定する。具体的には、レンズCPU207は、第1フォーカスエンコーダ203から出力される信号に所定時間、変化が起きない場合、第1レンズ群201が停止していると判定する。第1レンズ群201が停止していると判定した場合、ステップS403に進み、そうでない場合、ステップS407に進む。
ステップS407では、レンズCPU207は、第2レンズ群201が停止したかどうかを判定する。具体的には、レンズCPU207は、第2フォーカスエンコーダ205から出力される信号に所定時間、変化が起きない場合、第2レンズ群202が停止していると判定する。第2レンズ群202が停止していると判定した場合、ステップS408に進み、そうでない場合、ステップS402に戻る。
ステップS408では、レンズCPU207は、カムデータを用いて第1レンズ群201の目標停止位置を取得する。ここで、図6を参照して、第1レンズ群202の目標停止位置の取得方法について説明する。第2レンズ群202が位置L2P1で停止した場合、レンズCPU207はまず、第2レンズ群202のカムデータを用いて位置L2P1に対応する被写体距離OP1を取得する。レンズCPU207が記憶しているカムデータは離散的な値となっているため、レンズCPU207は位置L2P1に対応するデータの前後のデータを用いて補間演算を行うことで被写体距離OP1を算出する。続いて、レンズCPU207は、第1レンズ群201のカムデータを用いて被写体距離OP1に対応する第1レンズ群201の位置L1P1を取得する。レンズCPU207が記憶しているカムデータは離散的な値となっているため、レンズCPU207は被写体距離OP1に対応するデータの前後のデータを用いて補間演算を行うことで位置L1P1を算出する。
ステップS409では、レンズCPU207は、第1フォーカスエンコーダ203から第1レンズ群201の現在の位置を取得し、位置L1P1までの第1レンズ群201の駆動量を算出する。
ステップS410では、レンズCPU207は、ステップS409で算出された駆動量だけ第1レンズ群201を駆動する。
ステップS411では、レンズCPU207は、第1レンズ群201が停止したかどうかを判定する。具体的には、レンズCPU207は、第1フォーカスエンコーダ203から出力される信号に所定時間、変化が起きない場合、第1レンズ群201が停止していると判定する。第1レンズ群201が停止していると判定した場合、本フローを終了し、そうでない場合、本ステップの処理を繰り返す。
図7の精度優先の停止制御では、第1及び第2レンズ群201,202のうち先に停止した一方のレンズ群の停止位置を用いて他方のレンズ群を駆動する。そのため、図5の精度優先の停止制御に比べて第1及び第2レンズ群201,202を早く停止させることができる。
以上説明したように、本実施例の構成によれば、複数のレンズ群を駆動する構成を有しつつ、時間優先、又は精度優先の停止制御を適切に実行可能である。
実施例1では、カメラ本体100からの焦点調節の停止命令に応じて停止制御を選択するが、本実施例では、焦点調節の停止命令を受信した際の光学収差によって停止制御を選択する。
図8は、焦点調節中にカメラ本体100から焦点調節の停止命令を受信した場合の第1及び第2のレンズ群201,201の停止制御の選択方法を示すフローチャートである。本フローは、カメラ本体100によるオートフォーカス動作の実行に伴い、開始される。
ステップS501では、レンズCPU207は、カメラ本体100から焦点調節の停止命令を受信したかどうかを判定する。停止命令を受信したと判定した場合、ステップS502に進み、そうでない場合、本ステップの処理を繰り返す。
ステップS502では、レンズCPU207は、焦点調節中であるかどうか(第1及び第2レンズ群201,202が駆動中であるかどうか)を判定する。焦点調節中である場合、ステップS503に進み、そうでない場合、ステップS501に戻る。
ステップS503では、レンズCPU207は、光学収差が所定値MaxAOLより小さいかどうかを判定する。レンズCPU207は本実施例では、交換レンズ200のズームポジションや、第1及び第2レンズ群201,202の現在位置等に対応する光学収差を記憶しており、現在の状態における光学収差を取得する。また、レンズCPU207は、交換レンズ200の各状態において光学収差が所定値MaxAOLより小さいかどうかのフラグデータを記憶していてもよい。光学収差が所定値MaxAOLより小さい場合、ステップS504に進み、そうでない場合、ステップS505に進む。なお、光学収差が所定値MaxAOLと等しい場合にどちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
ステップS504では、レンズCPU207は、時間優先の停止制御を実行して第1及び第2レンズ群201,202を停止させる。
ステップS505では、レンズCPU207は、精度優先の停止制御を実行して第1及び第2レンズ群201,202を停止させる。
本実施例では、光学収差が所定値よりも小さい場合は時間優先で停止制御を行い、所定値より大きい場合は精度優先の停止制御を行う。これにより、停止時の画像の光学収差を所定量より小さく保ちつつ、合焦速度も保持することが可能となる。
本実施例では、焦点調節の停止命令を受信した際の第1及び第2レンズ群201,202のバックラッシュによって停止制御を選択する。
図9は、本実施例のカメラ本体100からの焦点調節の停止命令を受信した場合の第1及び第2レンズ群201,202の停止制御の選択方法を示すフローチャートである。本フローは、カメラ本体100によるオートフォーカス動作の実行に伴い、開始される。
ステップS601では、レンズCPU207は、カメラ本体100から焦点調節の停止命令を受信したかどうかを判定する。停止命令を受信したと判定した場合、ステップS602に進み、そうでない場合、本ステップの処理を繰り返す。
ステップS602では、レンズCPU207は、焦点調節中であるかどうか(第1及び第2レンズ群201,202が駆動中であるかどうか)を判定する。焦点調節中である場合、ステップS603に進み、そうでない場合、ステップS601に戻る。
ステップS603では、レンズCPU207は、第1及び第2レンズ群201,202のバックラッシュが所定値MaxBKLより小さいかどうかを判定する。レンズCPU207は本実施例では、ズーム位置や、レンズ群位置をパラメータとしたテーブルデータとして各レンズ群のバックラッシュを記憶しており、現在の状態におけるバックラッシュを取得する。第1及び第2レンズ群のバックラッシュが所定値MaxBKLより小さい場合、ステップS604に進む。第1及び第2レンズ群201,202のバックラッシュの少なくとも一方が所定値MaxBKLより大きい場合、ステップS605に進む。なお、バックラッシュが所定値MaxBKLと等しい場合にどのような判定をするかは任意に設定可能である。
ステップS604では、レンズCPU207は、時間優先の停止制御を実行して第1及び第2レンズ群201,202を停止させる。
ステップS605では、レンズCPU207は、精度優先の停止制御を実行して第1及び第2レンズ群201,202を停止させる。
本実施例では、各レンズ群のバックラッシュが所定値より小さい場合は時間優先で停止制御を行い、所定値より大きい場合は精度優先の停止制御を行う。これにより、停止時のバックラッシュによる影響を小さく保ちつつ、合焦速度も保持することが可能となる。
本実施例では、焦点調節の停止命令を受信した際の第1及び第2レンズ群201,202の駆動速度によって停止制御を選択する。
図10は、本実施例のカメラ本体100から焦点調節の停止命令を受信した際の第1及び第2レンズ群201,202の停止制御の選択方法を示すフローチャートである。本フローは、カメラ本体100によるオートフォーカス動作の実行に伴い、開始される。
ステップS701では、レンズCPU207は、カメラ本体100から焦点調節の停止命令を受信したかどうかを判定する。停止命令を受信したと判定した場合、ステップS702に進み、そうでない場合、本ステップの処理を繰り返す。
ステップS702では、レンズCPU207は、焦点調節中であるかどうか(第1及び第2レンズ群201,202が駆動中であるかどうか)を判定する。焦点調節中である場合、ステップS703に進み、そうでない場合、ステップS701に戻る。
ステップS703では、レンズCPU207は、第1及び第2レンズ群201,202の駆動速度が所定値MaxSPDより小さいかどうかを判定する。レンズCPU207は本実施例では、各フォーカスエンコーダの所定時間当たりの出力変化を検出することで各レンズ群の駆動速度を取得する。第1及び第2レンズ群201,202の駆動速度が所定値MaxBKLより小さい場合、ステップS605に進む。第1及び第2レンズ群201,202の駆動速度の少なくとも一方が所定値MaxBKLより大きい場合、ステップS705に進む。なお、駆動速度が所定値MaxSPDと等しい場合にどのような判定をするかは任意に設定可能である。
ステップS704では、レンズCPU207は、時間優先の停止制御を実行して第1及び第2レンズ群201,202を停止させる。
ステップS705では、レンズCPU207は、精度優先の停止制御を実行して第1及び第2レンズ群201,202を停止させる。
本実施例では、各レンズ群の駆動速度が所定値より小さい場合は時間優先で停止制御を行い、所定値より大きい場合は精度優先の停止制御を行う。これにより、停止時の位置精度を保ちつつ、合焦速度も保持することが可能となる。
以上説明したように、各実施例の構成によれば、複数のレンズ群を駆動する構成を有しつつ、時間優先、又は精度優先の停止制御を適切に実行可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
100 カメラ本体(撮像装置)
200 交換レンズ(光学機器)
201 第1レンズ群
202 第2レンズ群
207 レンズCPU(制御手段)
200 交換レンズ(光学機器)
201 第1レンズ群
202 第2レンズ群
207 レンズCPU(制御手段)
Claims (6)
- 撮像装置に着脱可能かつ通信可能に装着される光学機器であって、
焦点調節を行うために移動する第1フォーカスレンズを含む第1レンズ群と、
焦点調節を行うために移動する第2フォーカスレンズを含む第2レンズ群と、
前記第1及び第2レンズ群が駆動中に、前記撮像装置から焦点調節の停止命令を受信した場合に、前記第1及び第2レンズ群を最短時間で停止させるための第一の制御、又は、前記第1レンズ群の停止位置を用いて前記第2レンズ群の目標停止位置を算出する第二の制御のいずれかを用いて前記第1及び第2レンズ群を停止させる制御手段とを有することを特徴とする光学機器。 - 前記制御手段は、前記撮像装置から第1の焦点調節の停止命令を受信した場合に前記第一の制御を使用し、前記撮像装置から第2の焦点調節の停止命令を受信した場合に前記第二の制御を使用することを特徴とする請求項1に記載の光学機器。
- 前記制御手段は、光学収差が所定量より小さい場合、前記第一の制御を使用し、前記光学収差が前記所定量より大きい場合、前記第二の制御を使用することを特徴とする請求項1に記載の光学機器。
- 前記制御手段は、前記第1フォーカスレンズを駆動するための第1駆動手段及び前記第2フォーカスレンズを駆動するための第2駆動手段のバックラッシュが所定量より小さい場合に前記第一の制御を使用し、前記第1駆動手段及び前記第2駆動手段のバックラッシュの少なくとも一方が前記所定量より大きい場合に前記第二の制御を使用することを特徴とする請求項1に記載の光学機器。
- 前記制御手段は、前記第1フォーカスレンズを駆動するための第1駆動手段及び前記第2フォーカスレンズを駆動するための第2駆動手段の駆動速度が所定量より小さい場合に前記第一の制御を使用し、前記第1駆動手段及び前記第2駆動手段の駆動速度の少なくとも一方が前記所定量より大きい場合に前記第二の制御を使用することを特徴とする請求項1に記載の光学機器。
- 請求項1乃至5の何れか一項に記載の光学機器と、
前記光学機器が着脱可能かつ通信可能に装着される撮像装置とを有することを特徴とする撮像システム。
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