JP2006215310A - 交換レンズシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 一眼レフカメラ用交換レンズをビデオカメラに用いた場合、レンズはアダプタから動作ステップ数を受信する毎に絞りを最高速度で動作させるため、被写体変化に伴う光量変化に対し滑らかな絞り動作とならず円滑なAE制御にならないという問題がある。
【解決手段】 撮像装置に着脱可能で、絞りと、絞りを駆動する駆動部を備えた好感レンズにおいて、撮像装置より駆動量、及び駆動速度を受信し絞りを駆動する交換レンズ。目標の映像信号レベルと検出映像信号レベルの差から駆動量及び駆動速度を決定し交換レンズへ送信する撮像装置(中間アダプタ)で構成する交換レンズ絞り制御方式。
【選択図】 図1

Description

本発明は、交換レンズシステムにおける絞り制御方法に関するものである。
撮像装置本体に着脱可能なレンズから構成されたレンズ交換式撮像装置として一眼レフカメラ、ビデオカメラ等がある。
レンズ交換システムにおいて、交換レンズは撮影のための撮影レンズ、ズーム及びフォーカスのために前記レンズを駆動する駆動部、絞り、絞り駆動部、前記各駆動部の制御とカメラ本体との情報通信を行う制御部(CPU等)、及びマウント部等から構成され、マウント部をカメラ本体のマウント部に機械的に結合することにより交換レンズをカメラ本体に装着するようにしている。また前記マウント部は電気接点を備え同時に電気的に結合がおこなわれ、交換レンズとカメラ本体との間で所定のフォーマットにより各種情報を相互に通信することにより各種制御が行われ、レンズ交換システムが実現されている。
一眼レフカメラにおいては一眼レフカメラ固有のフォーマットに基づき固有の特性を備えた交換レンズが用意され、またビデオカメラにおいてもビデオカメラ固有のフォーマットに基づき固有の特性を備えた交換レンズが用意されている。従って、一眼レフカメラ用の交換レンズをダイレクトにビデオカメラに装着することはできないが、近年、相互のマウントの整合、光路差の整合、及び通信フォーマット、各種データの整合をとることにより、一眼レフカメラ用交換レンズをビデオカメラに用いることを可能とした交換アダプタがある。
一眼レフカメラとビデオカメラでは基本的な機能の差の中で、AE(自動露光)制御方式について説明する。
一眼レフカメラにおけるAE制御方式は、カメラ側から現在の絞りの絶対値情報と目標とする絞りの絶対値情報との差分をレンズ側の駆動手段に応じて変換し、その変換データをレンズ側に送り、レンズ側は指定量だけ絞りを駆動することにより光量制御を行い、最終的に使用者が意図する絞り(光量)になるように制御する方式となっている。従って、一眼レフカメラ用交換レンズの絞り駆動部は、例えばその駆動源としてステップモータを用い、ステップモータの1ステップが絞りの所定段数(例えば1/8段)に相当するよう構成し、前述の所定のフォーマットに基づいた相互通信により、カメラ本体から所定のタイミングでステップ数を受信し、レンズはそのステップ数だけ絞りを動作させる。
ビデオカメラにおけるAE制御方式は、現在の映像信号レベルと所定の基準レベルとの差分値をレンズ側に送り、レンズ側はその差分値に基づき絞りを駆動することにより光量制御を行い最終的に実際の映像信号レベルが基準レベルと等しくなるように制御する方式となっている。このAE制御方式の整合をとる手段として特許公報2873877があり、前述のアダプタにおいて、ビデオカメラ側から映像信号レベルと所定の基準レベルとの差分値を受信し、その差分値を絶対駆動量の情報に変換しレンズ側に送信する。これにより一眼レフカメラ用交換レンズをビデオカメラに用いることを可能としている。
しかし、前述のアダプタにより一眼レフカメラ用交換レンズとビデオカメラとの機械的、電気的及び光学的結合に関しては問題ないが、一眼レフカメラとビデオカメラでは基本的な機能の差により絞り動作特性上次のような問題がある。
一眼レフカメラとビデオカメラでは必要な絞りの特性が異なる。ビデオカメラにおいては連続的に被写体を撮影記録することから、被写体変化に伴う光量変化に対し滑らかな絞り動作により像面光量変化を抑制するAE制御が必要となる。一眼レフカメラにおいては撮影者の意図したタイミングで瞬時に撮影することから、絞り動作には即応性が必要となる。このため一眼レフカメラ用交換レンズでは絞りをその特性上可能な最高速度で動作させる。
このため、前述のアダプタにより従来の一眼レフカメラ用交換レンズをビデオカメラに用いた場合、レンズはアダプタから動作ステップ数を受信する毎に絞りを最高速度で動作させるため、被写体変化に伴う光量変化に対し滑らかな絞り動作とならず円滑なAE制御にならないという問題がある。
また、一眼レフカメラ用交換レンズでは前述のとおり必要な絞り停止分解能を得つつ高速性を維持する設計とするためステップモータの1ステップが絞りの所定段数(例えば1/8段)に相当するよう構成しているため、所定段数毎のステップ動作となり滑らかな絞り動作とならないことに加え微細な光量変化に対応できないという問題がある。
上記目的を達成するために、本発明交換レンズシステムにおいては、映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号に基づいてビデオカメラ用レンズユニット側の絞り駆動手段を制御し前記映像信号レベルが前記基準レベルに等しくなるように自動露光制御を行うビデオカメラと、絞りと、絞りを駆動するモータと、モータを駆動する駆動回路と、前記絞りを制御する制御手段とを具備した一眼レフカメラ用交換レンズと、前記一眼レフカメラ用交換レンズを前記ビデオカメラに装着するための交換アダプタとからなる交換レンズシステムにおいて、前記一眼レフカメラ用交換レンズは、カメラ側から供給する動作数情報及び駆動速度情報を基に前記絞りを動作させ、前記アダプタは前記ビデオカメラより出力された映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号を前記動作数情報及び駆動速度情報に変換する信号変換手段を備える。
また、本発明交換レンズシステムにおいては、映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号に基づいてビデオカメラ用レンズユニット側の絞り駆動手段を制御し前記映像信号レベルが前記基準レベルに等しくなるように自動露光制御を行うビデオカメラと、絞りと、絞りを駆動するモータと、モータを駆動する駆動回路と、前記絞りを制御する制御手段とを具備した一眼レフカメラ用交換レンズと、前記一眼レフカメラ用交換レンズを前記ビデオカメラに装着するための交換アダプタとからなる交換レンズシステムにおいて、前記一眼レフカメラ用交換レンズは、カメラ側から供給する動作分解能情報、動作数情報、及び駆動速度情報を基に前記絞りを動作させ、前記アダプタは前記ビデオカメラより出力された映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号を前記動作分解能情報、動作数情報及び駆動速度情報に変換する信号変換手段を備える。
本発明により、一眼レフカメラ用交換レンズをビデオカメラに用いた場合、被写体変化に伴う光量変化に対し滑らかな絞り動作を行い円滑なAE制御を可能とする。
(第一実施例)
図1から図5を用い本発明実施例を説明する。
本第一実施例は、一眼レフカメラ用交換レンズの絞り動作において動作ステップ数に加え駆動速度を設定可能とするものである。
図1は本発明における交換レンズシステム形態に係るブロック図である。図1において、1は一眼レフカメラ用交換レンズ、2はアダプタ、3は交換レンズ式ビデオカメラのカメラ本体である。4はレンズマイコン、5はアダプタマイコン、6はカメラマイコンであり、レンズマイコン4は通信用の電気接点7a(クロック信号用)、7b(アダプタ→レンズ信号伝達用)、7c(レンズ→アダプタ信号伝達用)を通じてアダプタマイコン5と通信を行う。またカメラマイコン6は通信用の電気接点8a(クロック信号用)、8b(アダプタ→レンズ信号伝達用)、8c(レンズ→アダプタ信号伝達用)を通じてアダプタマイコン5と通信を行う。9はフォーカスモータで例えば振動型モータであり、レンズマイコン4により駆動回路10を介し制御され焦点調節用のレンズ11を駆動してフォーカシングを行う。12は絞りモータでステップモータであり、レンズマイコン4により駆動回路13を介し制御され絞り14を設定された位置まで絞る又は開放状態に復帰させるという動作を行う。また、前記レンズマイコン4は、レンズ内の状態(ズーム位置、フォーカス位置、絞り値の状態など)や、レンズに関する情報(開放絞り値、焦点距離、測距演算に必要なデータなど)を前記通信用ライン7cよりカメラ側に伝達することも行う。前述のレンズマイコン4、フォーカス駆動回路10、絞り駆動回路13から、レンズ電気系が構成される。そして、このレンズ電気系に対しては、不図示の電気接点(信号処理系電源、信号処理系グランド、駆動系電源、駆動系グランド)を通じてカメラ内電源からアダプタを介し電源供給が行われる。
図2にレンズマイコン4、絞りモータ12であるところの2相パルスモータ、及びその駆動回路13を示す。21,22はドライバ回路、23,24は2相パルスモータ12のモータ巻線、25は2相パルスモータ12のマグネット(ロータ)である。レンズマイコン4は、デューティ比(PWM周期に対するHレベルの比)を設定可能なPWM出力機能(信号IN1,IN2)と、励磁パターンを所定時間ごとに切換えるためのタイマ機能と、励磁パターンに対応したデューティ比データを具備している。図3は前記ドライバ回路21,22の内部構成図であり、26,27はPNPトランジスタ、28,29はNPNトランジスタ、30,31,32,33はダイオード、34,35,36,37は抵抗、38,39はANDゲート、40はNOTゲートである。図3においてEN1が“H”レベルで入力IN1が“H”レベルの時、トランジスタ26(以下Trと称す)及びTr29はON状態となり、Tr27,Tr28はOFF状態となる。従ってモータ巻線23にはOUT1からOUT2の方向に電流が流れる。入力EN1が“H”レベルで入力IN1が“L”レベルの時、トランジスタ27(以下Trと称す)及びTr28はON状態となり、Tr26,Tr29はOFF状態となる。従ってモータ巻線23にはOUT2からOUT1の方向に電流が流れる。また入力EN1が“L”レベルの時は入力IN1の入力レベルに関わらずTr26,Tr27,Tr28,Tr29はOFF状態となりOUT1,OUT2はハイインピーダンス状態となる。図4はこれら入力と出力の関係を示すものであり、IN2,EN2,OUT3,OUT4も同一である。
次にPWM信号(IN1,IN2)によるモータ巻線電流の制御方法を説明する。レンズマイコン3は一定の周波数(例えば人間の可聴周波数より高い周波数)のPWM信号をドライバ回路21,22に入力する。このPWM信号の“H”“L”により前述の論理でモータ巻線23,24は駆動されるが、PWM周波数が高いためモータ巻線のインダクタンスの影響でモータ巻線にはそのデューティ比に応じた電流が流れる。
次に前記駆動回路により2相パルスモータを1−2相励磁駆動する方法を図5を用い説明する。まず図5に示す1−2相励磁パターンのデューティ比データ(Dn12)をROMに格納しておく。上列は便宜的につけたデューティ比データ(Dn12)のアドレスであり1−2相励磁パターンであることから一周期に8つのパターンが存在する(0〜7)。下列の数値は各アドレスに格納されたデューティ比データ(16進表記)である。デューティ比データは、最大値をH‘FF、最小値をH’00とし、H‘FFのときIN1は常時“H”、H‘00のときIN1は常時“L”となり、H’80のときデューティ比50%となる。このデューティ比データをレンズマイコン4のタイマ割り込みにより順次読み出し設定し出力する。またIN2の読み出しデータアドレスをIN1の読み出しデータアドレスに対し2だけずらすことにより、2相パルスモータの1−2相励磁パターンを実現する。また前記タイマ割り込みの時間(Tt)を操作することによりモータ回転速度を操作することができ、絞り14は前記アドレスの1ステップが所定段数(例えば1/8段)に相当するよう構成し、前述の通信によりアダプタから所定のタイミングで駆動速度、及び駆動ステップ数を受信し、レンズは受信した速度で受信したステップ数だけ絞りを動作させる。
本発明一眼レフカメラ用交換レンズ1の絞り駆動フォーマットは、駆動ステップ数情報に加え駆動速度情報を備える。例えば前記各情報は8ビットデータとし、駆動ステップ数情報は最上位ビットが符号を示す2の補数データとし(符号が正のとき絞り込み方向、負の時開放方向とし、1ステップは所定段数(例えば1/8段)に相当する)、駆動速度情報は1パルスあたりの駆動時間とする。
図1中、15は像を光電変換して映像信号を出力する撮像素子、16は撮像素子15より出力された映像信号にガンマ補正等を行うとともに輝度信号Y、色信号Cとに分離するカメラ信号処理回路、17はカメラ信号処理回路16より出力された輝度信号Y、色信号Cを入力してテレビジョン信号に変換出力するカメラエンコーダ回路、18は積分器でありカメラ信号処理回路16より出力された輝度信号Yを1フィールド期間積分しAE制御用信号としてカメラマイコン6に入力される。カメラマイコン6は前記AE制御用信号の他に不図示の自動焦点検出回路を介し自動焦点制御用信号等を取り込みレンズ側における制御情報を演算しアダプタへその情報を送信する。カメラマイコン6に取り込まれたAE制御用信号は、カメラマイコン6内で適正露出を所定値と比較されその差分をレンズ側におけるAE制御情報として送信される。
図1中、アダプタマイコン5は前述のカメラマイコン6より受信する制御情報を一眼レフカメラ用交換レンズ1へ所定の情報変換を行った後送信する。
ここでアダプタマイコン5におけるAE制御情報の変換方法について説明する。前述のカメラマイコン6が送信するAE制御情報はカメラマイコン6に取り込まれたAE制御用信号と適正露出を表す所定値との差分であり、例えば具体的に式(1)により求められる。
DCA=(Y−YB)/(YR−YB)×DR 式(1)
DCA:AE制御用データ
Y:AE制御用信号
YB:撮像素子遮光時のYレベル
YR:AE制御用信号(Y)の基準レベル
DR:基準レベル時のAE制御用データ
このAE制御用データ(DCA)は、DRより大きければ露光オーバーであり、DRより小さければ露光アンダーを示し、DRとの差分値が露光差レベル(段数)を示す。露光差レベルはDCAとDRとの差分値に対し所定の関数で表され、その関数をF(DCA−DR)とする。このAE制御用データ(DCA)は前述の説明のとおり、積分器18により輝度信号Yを1フィールド期間積分した信号から求められるものでありカメラマイコン6から略1フィールド期間毎に送信される。アダプタマイコン5は受信したAE制御用データ(DCA)を前述の一眼レフカメラ用交換レンズ1の絞り駆動フォーマットに変換する。駆動ステップ数情報は、関数F(DCA−DR)と、絞りステップ数と段数の関係(1ステップは所定段数(例えば1/8段)に相当する)から式(2)により求める。
PAL=F(DCA−DR)/ (1/8) 式(2)
PAL:駆動ステップ数情報(2の補数)
駆動速度情報は例えば式(3)により求める。
TAL=(TV×1000)/PAL 式(3)
TAL:駆動速度情報[msec]
TV:カメラの1フィールド時間(カメラのテレビジョン方式がNT SCであればTV=1/60[sec])
駆動速度情報を式(3)により求めることにより、カメラの1フィールド時間(TV)に同期した滑らかな絞り動作を行うことができる。しかし駆動ステップ数情報、駆動速度情報については式(2)式(3)に限定するものではない。別の例として、駆動ステップ数情報(PAL)はDCAとDRとの差分値に対し、及び駆動速度情報(TAL)は駆動ステップ数情報(PAL)に対しテーブルデータ化し、駆動ステップ数情報(PAL)、及び駆動速度情報(TAL)を得る方法もある。さらに前記駆動速度情報テーブルデータは駆動ステップ数情報(PAL)が小さい時には駆動速度情報(TAL)をより大きく(遅く)し、駆動ステップ数情報(PAL)が大きい時には駆動速度情報(TAL)をより小さく(速く)することによりAE動作にともなう絞りのハンチングを防止し、かつスムーズなAE動作とすることができる。
本第一実施例においては、アダプタにより一眼レフカメラ用交換レンズをビデオカメラに用いた場合、アダプタはビデオカメラから受信するAE制御情報(カメラに取り込まれたAE制御用信号と適正露出を表す所定値との差分)を適切な動作ステップ数、及び駆動速度に変換しレンズに送信し、レンズは受信した動作ステップ数だけ受信した駆動速度で絞りを動作させることにより、被写体変化に伴う光量変化に対し滑らかな絞り動作を行い円滑なAE制御を可能とする。
また本実施例においてはアダプタによりビデオカメラから受信するAE制御情報(カメラに取り込まれたAE制御用信号と適正露出を表す所定値との差分)を適切な動作ステップ数、及び駆動速度に変換する例を記載したが、レンズあるいはカメラ本体が変換することもできる。
また一眼レフカメラ用交換レンズとビデオカメラの光学的、メカ的、電気的なフォーマットを一致させアダプタを使用せず本発明を用いることもできる。
(第二実施例)
図6から図8を用い本発明実施例を説明する。
図6に本第二実施例における交換レンズシステム形態を示す。図6において第一実施例と同符号は同一であるのでその説明は省略する。
本第二実施例は、一眼レフカメラ用交換レンズの絞り駆動において動作ステップ数、駆動速度に加え駆動分解能を設定可能とするものである。
本第二実施例における絞り駆動モータである2相パルスモータの駆動方法は、その駆動分解能を選択設定可能とするために正弦波磁駆動方法を用いる。正弦波磁駆動する方法を図7を用い説明する。
図7は正弦波励磁パターンのデューティ比データ(DnS)でありROMに格納しておく。上列は便宜的につけたデューティ比データ(DnS)のアドレスでありここでは一周期を32分割した例を示す(0〜31)。下列の数値は各アドレスに格納されたデューティ比データ(16進表記)である。このデューティ比データをレンズマイコン4のタイマ割り込みにより順次読み出し設定し出力する。またIN1とIN2は読み出しデータのアドレスを8だけずらすことにより、2相パルスモータの正弦波励磁パターンを実現する。また前記タイマ割り込みの時間(Tt)を操作することによりモータ回転速度を操作することができる。絞り14は前記アドレスの8ステップが所定段数(例えば1/8段)に相当するよう構成する。図8に前述の方法で駆動した場合の各モータ巻線駆動電流を示す。図7中横軸は前記デューティ比データアドレスであり、アダプタから送信される駆動ステップ数1に対し前述のアドレスステップ数8を対応づければ絞りを1/8段きざみに停止させることができ、アダプタから送信される駆動ステップ数1に対し前述のアドレスステップ数1を対応づければ絞りを1/32段きざみに停止させることができる。
本実施例一眼レフカメラ用交換レンズ1の絞り駆動フォーマットは、駆動ステップ数情報、駆動速度情報に加え絞り停止分解能情報を備える。例えば前記各情報は8ビットデータとし、絞り停止分解能情報は駆動ステップ数情報1での絞り動作段数の逆数(1ステップ=1/32段であれば32)、駆動ステップ数情報は最上位ビットが符号を示す2の補数データとし(符号が正のとき絞り込み方向、負の時開放方向とし、1ステップは前記絞り停止分解能情報による所定段数に相当する)、駆動速度情報は1パルスあたりの駆動時間とする。
あらかじめアダプタからレンズへ絞り停止分解能情報を送信し、レンズはその絞り停止分解能に応じて受信する駆動ステップ数に対し操作するアドレスステップ数を対応させることにより駆動分解能を設定可能とでき、その後第一実施例と同様に受信した動作ステップ数だけ受信した駆動速度でデータアドレスを操作し絞りを動作させる。
本第二実施例においては、アダプタにより一眼レフカメラ用交換レンズをビデオカメラに用いた場合、前述のとおり一眼レフカメラ用交換レンズの絞り駆動において動作ステップ数、駆動速度に加え駆動分解能を設定可能とすることにより、絞り駆動機構(メカ)を変更することなく微細な絞り動作を可能とし、被写体変化に伴う光量変化に対し滑らかな絞り動作を行い円滑なAE制御を可能とする。
また本実施例においてはアダプタによりビデオカメラから受信するAE制御情報(カメラに取り込まれたAE制御用信号と適正露出を表す所定値との差分)を適切な動作ステップ数、及び駆動速度に変換する例を記載したが、レンズあるいはカメラ本体が変換することもできる。
また一眼レフカメラ用交換レンズとビデオカメラの光学的、メカ的、電気的なフォーマットを一致させアダプタを使用せず本発明を用いることもできる。
第一実施例の交換レンズブロック図 絞りモータ駆動構成図 ドライバ回路21,22の内部構成図 ドライバ回路21,22の入出力論理表 第一実施例励磁パターンのデューティ比データ 第二実施例の交換レンズブロック図 第二実施例励磁パターンのデューティ比データ 第二実施例モータ巻線駆動電流変化図

Claims (4)

  1. 映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号に基づいてビデオカメラ用レンズユニット側の絞り駆動手段を制御し前記映像信号レベルが前記基準レベルに等しくなるように自動露光制御を行うビデオカメラと、
    絞りと、絞りを駆動するモータと、モータを駆動する駆動回路と、前記絞りを制御する制御手段とを具備した一眼レフカメラ用交換レンズと、
    前記一眼レフカメラ用交換レンズを前記ビデオカメラに装着するための交換アダプタと
    からなる交換レンズシステムにおいて、
    前記一眼レフカメラ用交換レンズは、カメラ側から供給する動作数情報及び駆動速度情報を基に前記絞りを動作させ、
    前記アダプタは前記ビデオカメラより出力された映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号を前記動作数情報及び駆動速度情報に変換する信号変換手段を備えたことを特徴とする交換レンズシステム。
  2. 映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号に基づいてビデオカメラ用レンズユニット側の絞り駆動手段を制御し前記映像信号レベルが前記基準レベルに等しくなるように自動露光制御を行うビデオカメラと、
    絞りと、絞りを駆動するモータと、モータを駆動する駆動回路と、前記絞りを制御する制御手段とを具備した一眼レフカメラ用交換レンズと
    からなる交換レンズシステムにおいて、
    前記一眼レフカメラ用交換レンズは、カメラ側から供給する動作数情報及び駆動速度情報を基に前記絞りを動作させ、
    前記ビデオカメラは映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号を前記動作数情報及び駆動速度情報に変換する信号変換手段を備えたことを特徴とする交換レンズシステム。
  3. 映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号に基づいてビデオカメラ用レンズユニット側の絞り駆動手段を制御し前記映像信号レベルが前記基準レベルに等しくなるように自動露光制御を行うビデオカメラと、
    絞りと、絞りを駆動するモータと、モータを駆動する駆動回路と、前記絞りを制御する制御手段とを具備した一眼レフカメラ用交換レンズと、
    前記一眼レフカメラ用交換レンズを前記ビデオカメラに装着するための交換アダプタと
    からなる交換レンズシステムにおいて、
    前記一眼レフカメラ用交換レンズは、カメラ側から供給する動作分解能情報、動作数情報、及び駆動速度情報を基に前記絞りを動作させ、
    前記アダプタは前記ビデオカメラより出力された映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号を前記動作分解能情報、動作数情報及び駆動速度情報に変換する信号変換手段を備えたことを特徴とする交換レンズシステム。
  4. 映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号に基づいてビデオカメラ用レンズユニット側の絞り駆動手段を制御し前記映像信号レベルが前記基準レベルに等しくなるように自動露光制御を行うビデオカメラと、
    絞りと、絞りを駆動するモータと、モータを駆動する駆動回路と、前記絞りを制御する制御手段とを具備した一眼レフカメラ用交換レンズと
    からなる交換レンズシステムにおいて、
    前記一眼レフカメラ用交換レンズは、カメラ側から供給する動作分解能情報、動作数情報、及び駆動速度情報を基に前記絞りを動作させ、
    前記ビデオカメラは映像信号レベルと所定の基準レベルとのレベル差に関する露光制御信号を前記動作分解能情報、動作数情報及び駆動速度情報に変換する信号変換手段を備えたことを特徴とする交換レンズシステム。
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