光学设备以及镜头控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有多个对焦镜头组和能够对多个对焦镜头组分别独立驱动的驱动部的光学设备以及镜头控制方法。
【背景技术】
[0002]数字相机和数字摄像机等摄像装置通常具有自动对焦功能。通过该自动对焦功能，进行位置控制以使得摄影光学系统内的对焦镜头的位置成为对焦点位置。此外，为了抑制对焦时的像差的发生，在对焦时多个对焦镜头组分别进行不同动作的所谓浮动形式的摄像装置得以增加。进而，在日本国公开公报平4-14005号(以下，称作“在先技术文献I”)中，提出了一种在多个对焦镜头组中的每个组上分别设置独立的致动器的镜头镜框。
[0003]在先技术文献I所述的对焦系统由进行变倍的变焦镜头和由第1、第2对焦镜头组成的多个对焦镜头组构成，并且通过独立的致动器驱动各对焦镜头组。该对焦系统在进行摄影动作时，以一定时间间隔进行各对焦镜头组的位置控制，能够将焦点对准到期望的被摄体。在该位置控制中，需要对第1、第2对焦镜头分别独立地运算目标位置并进行驱动，使得运算各对焦镜头的目标位置的运算量变多。另外，随着运算量的增加，无法迅速驱动各对焦镜头组。
[0004]此外，在先技术文献I所述的可变焦距镜头的情况下，在变焦镜头位置移动而焦点距离发生变化时，即使被摄体距离相同，焦点对准到被摄体像的对焦镜头组的位置也会发生变化。进而，在具备由第I对焦镜头和第2对焦镜头构成的浮动对焦的结构的情况下，会发生第I对焦镜头和第2对焦镜头各自的焦点对准到与焦距对应的被摄体像的位置分别不同的状况。
[0005]因此，在摄影中进行变倍操作的情况下，需要与变倍操作一致地追随对焦镜头组的对焦位置进行位置控制。该位置控制被称作变焦跟踪动作。在进行变焦跟踪时，首先以一定时间间隔，在根据第I对焦镜头被指示的位置和焦点距离而确定的位置处，对第I对焦镜头以外的对焦镜头组进行指示(第I控制)。而且，在进行了变倍操作时，第I对焦镜头以外的对焦镜头组的位置成为与根据变倍操作后的第I对焦镜头的位置和焦点距离确定的位置不同的其他位置。
[0006]在进行了上述的变倍操作后，对焦镜头组的焦点对准到被摄体上的位置会变得不稳定。随之，在恢复位置同步之前的期间，摄像图像会产生焦点偏离的状态。此外，变倍操作前后的第2对焦镜头的目标位置会剧烈变化并移动。因此，在根据伴随变倍操作的第2对焦镜头的目标位置的移动，使第2对焦镜头的位置进行追随移动的情况下，施加给第2对焦镜头的移动加速度会剧烈地变化。因此，在使第2对焦镜头移动时，会产生由移动时的反作用引起的噪声和振动。
【发明内容】
[0007]本发明就是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种在具有多个对焦镜头的光学设备中能够迅速驱动对焦镜头，此外，在具有变焦镜头和多个对焦镜头的光学设备中，在使变焦镜头移动以进行变倍操作的情况下，能够在抑制噪声和振动的情况下使对焦镜头迅速移动的光学设备以及镜头控制方法。
[0008]本发明的光学设备包括:多个对焦镜头组，它们包括能够在光轴方向上移动的第I和第2对焦镜头；多个对焦驱动部，它们包括分别独立地驱动上述多个对焦镜头中的上述第I和第2对焦镜头的第I和第2对焦驱动部；存储部，其存储规定的被摄体距离和表示上述多个对焦镜头组成为对焦状态的位置关系的第I和第2对焦位置特性数据；第I对焦镜头移动目标位置确定部，其确定上述第I对焦镜头的移动目标位置和移动期间；第I对焦镜头控制位置确定部，其根据上述第I对焦镜头的上述移动目标位置和上述移动期间，参照存储于上述存储部中的第I对焦位置特性数据，确定每隔一定周期的控制目标位置；以及第2对焦镜头控制位置确定部，其根据由上述第I对焦镜头位置确定部确定的控制目标位置，参照存储于上述存储部中的第2对焦位置特性数据，确定每隔一定周期的控制目标位置，其中，上述多个对焦驱动部根据由上述第I对焦镜头控制位置确定部和第2对焦镜头控制位置确定部确定的每隔一定周期的控制目标位置，进行对上述第I和第2对焦镜头的驱动。
[0009]本发明的光学设备包括:多个对焦镜头组，它们包括能够在光轴方向上移动的第I和第2对焦镜头；变倍镜头组，其能够在上述光轴方向上移动，并且通过移动而使焦点距离改变，使被摄体像的像倍率改变；多个对焦驱动部，它们包括分别独立地驱动上述多个对焦镜头中的上述第I和第2对焦镜头的第I和第2对焦驱动部；变焦驱动部，其驱动上述变倍镜头组；变焦操作输入部，其赋予对上述变焦驱动部的操作量；变倍镜头位置检测部，其检测上述变倍镜头组在光轴方向上的位置；存储部，其按照上述变倍镜头组的每个位置，存储规定的被摄体距离以及表示上述多个对焦镜头组成为对焦状态的位置关系的第I和第2对焦位置特性数据；第I对焦控制部，其根据针对由上述变倍镜头位置检测部检测出的上述变倍镜头的位置，而基于存储于上述存储部中的上述第I和第2对焦位置特性数据所确定的第I和第2对焦指示位置，对上述对焦驱动部分别输出第I和第2驱动量；第2对焦控制部，其根据针对由上述变倍镜头位置检测部检测出的上述变倍镜头的位置，而基于存储于上述存储部中的上述第I和第2对焦位置特性数据所确定的第I和第2对焦指示位置，对上述对焦驱动部分别计算第I和第2驱动量，并通过不同于上述第I对焦控制部的方法求出第2对焦指示位置，对上述多个对焦驱动部输出第3驱动量；以及镜头控制部，其具有选择上述第I和第2对焦控制部中的任意一方的选择部，其中，在上述镜头控制部中，在上述变倍镜头组的焦点距离根据通过上述变焦操作输入部输入的操作量而发生变化的情况下，上述选择部选择上述第2对焦控制部，另一方面，在上述变倍镜头组的焦点距离未根据通过上述变焦操作输入部输入的操作量而发生变化的情况下，上述选择部选择上述第I对焦控制部。
[0010]本发明的光学设备的镜头控制方法中，该光学设备具有:多个对焦镜头组，它们包括能够在光轴方向上移动的第I和第2对焦镜头；变倍镜头组，其能够在上述光轴方向上移动，以使被摄体像的焦点距离改变；多个对焦驱动部，它们包括分别独立地驱动上述多个对焦镜头中的上述第I和第2对焦镜头的第I和第2对焦驱动部；变焦驱动部，其驱动上述变倍镜头组；变焦操作输入部，其赋予对上述变焦驱动部的操作量；变倍镜头位置检测部，其检测上述变倍镜头组在光轴方向上的位置；以及存储部，其按照上述变倍镜头组的每个位置，存储规定的被摄体距离以及表示上述多个对焦镜头组成为对焦状态的位置关系的第I和第2对焦位置特性数据，该镜头控制方法包括:第I对焦控制步骤，根据针对由上述变倍镜头位置检测部检测出的上述变倍镜头的位置，基于存储于上述存储部中的上述第I和第2对焦位置特性数据而确定的第I和第2对焦指示位置，对上述对焦驱动部分别输出第I和第2驱动量；以及第2对焦控制步骤，根据针对由上述变倍镜头位置检测部检测出的上述变倍镜头的位置，基于存储于上述存储部中的上述第I和第2对焦位置特性数据而确定的第I和第2对焦指示位置，对上述对焦驱动部分别计算第I和第2驱动量，并通过不同于上述第I对焦控制步骤的方法求出第2对焦指示位置，对上述多个对焦驱动部输出第3驱动量，其中，在上述变倍镜头组的像倍率根据通过上述变焦操作输入部输入的操作量而发生变化的情况下，执行上述第2对焦控制步骤，另一方面，在上述变倍镜头组的像倍率未根据通过上述变焦操作输入部输入的操作量而发生变化的情况下，执行上述第I对焦控制步骤。
[0011]根据本发明，在具有多个对焦镜头的光学设备中能够迅速地驱动对焦镜头。另外，可提供一种在具有变焦镜头和多个对焦镜头的光学设备中，即使在使变焦镜头移动以进行变倍操作的情况下，也能够在抑制了噪声和振动的情况下使对焦镜头迅速地移动的光学设备以及镜头控制方法。
【附图说明】
[0012]图1是表示本发明第I实施方式的照相机系统的镜头镜筒部的主要电气结构的框图。
[0013]图2是表示本发明第I实施方式的照相机系统的主体部的主要电气结构的框图。
[0014]图3是表示本发明第I实施方式的照相机系统的镜头控制部及其周边部的具体电气结构的框图。
[0015]图4是表示本发明第I实施方式的照相机系统的从组镜头控制目标位置确定部及其周边部的具体电气结构的框图。
[0016]图5是表示本发明第I实施方式的照相机系统的主要动作的流程图。
[0017]图6是表示本发明第I实施方式的照相机系统的初始处理的动作的流程图。
[0018]图7是表示本发明第I实施方式的照相机系统的移动控制的动作的流程图。
[0019]图8是表示本发明第I实施方式的照相机系统的从组镜头控制目标位置计算的动作的流程图。
[0020]图9A和图9B是说明在本发明第I实施方式的照相机系统的移动控制的方式的图，图9A是用于说明对焦镜头的移动的镜头镜筒内的内部剖视图，图9B是表示对焦镜头的移动的曲线图。
[0021]图10是表示在本发明第I实施方式的照相机系统中，焦点距离未发生变化的情况下，进行对焦镜头组的移动控制时的主组镜头与从组镜头的位置关系的曲线图。
[0022]图11是表示在本发明第I实施方式的照相机系统中，在焦点距离发生了变化的情况下进行的对焦镜头控制中的主组镜头与从组镜头的位置关系的曲线图。
[0023]图12是表示本发明第2实施方式的照相机系统的从组镜头控制目标位置确定部及其周边部的具体的电气结构的框图。
[0024]图13是表示本发明第2实施方式的照相机系统的初始处理的动作的流程图。
[0025]图14是表示本发明第2实施方式的照相机系统的从组镜头控制目标位置计算的动作的流程图。
[0026]图15是表示本发明第2实施方式的照相机系统的校正量相减值运算的动作的流程图。
[0027]图16是表示在本发明第2实施方式的照相机系统中，在焦点距离发生变化的情况下，进行对焦镜头组的移动控制时的主组镜头与从组镜头的位置关系的曲线图。
[0028]图17是表示本发明第2实施方式的照相机系统的校正量相减值运算的动作的变形例的流程图。
[0029]图18是表示在本发明第2实施方式的变形例的照相机系统中，实施了校正量相减值运算的变形例的情况下的主组镜头和从组镜头位置的变化的曲线图。
[0030]图19是表示在本发明第2实施方式的变形例的照相机系统中，主组镜头和从组镜头的位置的时间变化的曲线图。
【具体实施方式】
[0031]以下，作为本发明的优选实施方式而说明应用于照相机系统中的示例。该照相机系统通过摄像部将利用镜头镜筒对被摄体像成像而得到的光学像作为图像数据取得。镜头镜筒具有驱动部和位置控制部，其分别驱动多个对焦镜头组并控制对焦镜头在光轴方向上的位置，在被摄体上对准焦点。
[0032]本发明的优选实施方式的一例中示出了具有应用于摄像装置中的多个对焦镜头组的镜头镜筒中的驱动部的位置控制单元。这里所述的镜头镜筒的驱动部和位置控制单元指的是多个对焦镜头组的各对焦镜头组的驱动部，表示的是控制该对焦镜头在镜头镜筒中的光轴方向的位置，并使摄像装置的焦点对准被摄体的单元。进而，这里所示的示例的摄像装置应用了构成为将通过光学镜头镜筒对被摄体像成像而得到的光学像作为图像数据取得的数字照相机等(以下，简称为照相机、参照图1、2)。
[0033]图1和图2是表示照相机系统的主要电气结构的框图。该照相机