JP2008276131A - カメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】コントラスト方式のオートフォーカス動作の精度を向上できるレンズ交換式のカメラシステムを提供する。
【解決手段】レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０で生成された露光同期信号をカメラボディ１００から取得し、露光同期信号の取得に応じて第１エンコーダ２３１、第２エンコーダ２３２及びカウンタ２４３からなる構成にフォーカスレンズ２３０の位置を検出させ、その検出されたフォーカスレンズ２３０の位置をカメラボディ１００に通知する。カメラコントローラー１４０は、露光同期信号に基づいて、レンズコントローラー２４０から取得したフォーカスレンズ２３０又は機構部材の位置とＡＦ評価値とを関連付け、該関連付けられた位置及びＡＦ評価値に基づいて、カメラシステム１のオートフォーカス動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ交換式のカメラシステムに関する。特に、コントラスト方式のオートフォーカス動作が可能なカメラシステムに関する。

特許文献１は、位相差検出方式とコントラスト方式とを併用するオートフォーカス制御について、開示している。特許文献１に開示する撮像装置は、コントラスト方式により得られた合焦情報に基づいて、位相差検出方式で求めた合焦制御情報を補正する。これにより、高速性に優れた位相差検出方式での検出精度の不十分さを補うための補正情報を、高精度での合焦判定が可能な撮影画像のコントラスト検出を用いた合焦状態を示す情報に基づいて、求めるようにしているので、位相差検出方式による、ハイブリッド方式等に比べてより高速で、かつ十分に高い精度での合焦制御を行うことができる。
特開２００３−２９５０４７号公報

以上のように、特許文献１は、レンズ交換式のカメラシステムの合焦精度の向上について開示している。しかしながら、特許文献１は、コントラスト方式により得られた合焦情報に基づいて、位相差検出方式で求めた合焦制御情報を補正することにより、位相差検出方式の合焦精度を向上させるという発明を開示するのであって、コントラスト方式により得られる合焦情報そのものの精度を向上させることについては開示していない。

本発明は、コントラスト方式のオートフォーカス動作の精度を向上できるレンズ交換式のカメラシステムを提供することを目的とする。

上記の問題点を解決するために、本発明のカメラシステムは、交換レンズとカメラボディとを含むカメラシステムである。カメラボディは、定期的にタイミング信号を生成する信号生成手段と、生成されたタイミング信号と相関のあるタイミングで露光して、画像データを生成する撮像素子と、生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出する評価値算出手段と、カメラボディを制御するボディ制御部と、を備える。交換レンズは、光軸方向に進退することにより、被写体像のフォーカス状態を変化させるフォーカスレンズと、フォーカスレンズを駆動するための駆動手段と、フォーカスレンズ又はフォーカスレンズに連動する機構部材の位置を検出する位置検出手段と、ボディ制御部からの制御信号に応じて、駆動手段を制御するレンズ制御部と、を備える。レンズ制御部は、信号生成手段で生成されたタイミング信号をカメラボディから取得し、タイミング信号の取得に応じて位置検出手段にフォーカスレンズ又は機構部材の位置を検出させ、その検出されたフォーカスレンズ又は機構部材の位置をカメラボディに通知する。ボディ制御部は、信号生成手段で生成されたタイミング信号に基づいて、レンズ制御部から取得したフォーカスレンズ又は機構部材の位置と評価値算出手段で算出された評価値とを関連付け、該関連付けられた位置及び評価値に基づいて、カメラシステムのオートフォーカス動作を制御する。

これにより、カメラ制御部がレンズ制御部に対してタイミング信号を送信し、レンズ制御部はタイミング信号に同期してフォーカスレンズ又は機構部材の位置を取得するので、カメラ制御部は、フォーカスレンズ又は機構部材の位置の取得タイミングを正確に把握できる。また、カメラ制御部は、タイミング信号に同期した評価値を算出できる。そのため、レンズ制御部から取得したフォーカスレンズ又は機構部材の位置と算出した評価値とを正確に対応付けることができる。そのため、コントラスト方式のオートフォーカス動作において、合焦点を正確に求めることができる。以上より、フォーカス状態の良好なカメラシステムを得ることができる。

また、本発明のカメラシステムは、交換レンズとカメラボディとを含む。カメラボディは、画像データを生成する撮像素子と、生成された画像データに基づいて、カメラシステムのオートフォーカス動作を制御するボディ制御部と、を備える。交換レンズは、光軸方向に進退することにより、被写体像のフォーカス状態を変化させるフォーカスレンズと、フォーカスレンズを駆動するための駆動手段と、フォーカスレンズ又はフォーカスレンズに連動する機構部材の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段で検出されたフォーカスレンズ又は機構部材の位置に基づいて、第１制御モード又は第２制御モードで駆動手段を制御するレンズ制御部と、を備える。第１制御モードは、位置検出手段の検出結果のみではフォーカスレンズの駆動方向の反転をレンズ制御部が検出できない制御モードであり、第２制御モードは、位置検出手段の検出結果のみに基づいてフォーカスレンズの駆動方向の反転をレンズ制御部が検出できる制御モードである。レンズ制御部は、カメラボディからのオートフォーカス動作を開始する旨の信号に応じて、制御モードを第１制御モードから第２制御モードに切り替える。

これにより、コントラスト方式のオートフォーカス中においては、フォーカスレンズの駆動方向の反転をより正確に判別することにより、合焦点をより精度良く抽出できる。一方、その他の動作時は、より容易なフォーカスレンズの位置検出方式（第１制御モード）を採用することにより、カメラシステムの制御を容易にすることができる。

本発明によれば、レンズ交換式のカメラシステムにおいて、コントラスト方式のオートフォーカス動作の精度を向上できる。

（実施の形態１）
１ 構成
１−１ 概要
図１は、本発明の実施の形態１に係るカメラシステム１の構成を示すブロック図である。カメラシステム１は、カメラボディ１００とそれに着脱可能な交換レンズ２００とから構成される。カメラシステム１は、ＣＣＤイメージセンサー１１０で生成された画像データに基づいて、コントラスト方式のオートフォーカス動作が可能である。本発明は、本実施の形態１のようなレンズ交換式のカメラシステムにおいて、より精度よくコントラスト方式のオートフォーカス動作を行うためになされた発明である。

１−２ カメラボディの構成
カメラボディ１００は、ＣＣＤイメージセンサー１１０と液晶モニタ１２０とカメラコントローラー１４０とボディマウント１５０と電源１６０とカードスロット１７０とを備える。

カメラコントローラー１４０は、レリーズ釦１３０等の操作部材からの指示に応じて、ＣＣＤイメージセンサー１１０等のカメラシステム１全体を制御する。カメラコントローラー１４０は、垂直同期信号及びをタイミング発生器１１２に送信する。これと並行して、カメラコントローラー１４０は、垂直同期信号に基づいて、露光同期信号を生成する。カメラコントローラー１４０は、生成した露光同期信号を、ボディマウント１５０及びレンズマウント２５０を介して、レンズコントローラー２４０に周期的に繰り返して送信する。カメラコントローラー１４０は、制御動作や画像処理動作の際に、ＤＲＡＭ１４１をワークメモリとして使用する。

ＣＣＤイメージセンサー１１０は、交換レンズ２００を介して入射される被写体像を撮像して画像データを生成する。生成された画像データは、ＡＤコンバーター１１１でデジタル化される。ＡＤコンバーター１１１でデジタル化された画像データは、カメラコントローラー１４０で様々な画像処理が施される。ここで言う様々な画像処理とは、例えば、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、キズ補正処理、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、ＪＰＥＧ圧縮処理等である。

ＣＣＤイメージセンサー１１０は、タイミング発生器１１２で制御されるタイミングで動作する。ＣＣＤイメージセンサー１１０の動作としては、静止画像の撮像動作、スルー画像の撮像動作等である。ここで、スルー画像とは、撮像後、メモリーカード１７１に記録しない画像である。スルー画像は、主に動画像であり、静止画像の撮像のための構図を決めるために液晶モニタ１２０に表示されるものである。

液晶モニタ１２０は、カメラコントローラー１４０で画像処理された表示用画像データが示す画像を表示する。液晶モニタ１２０は、動画像も静止画像も選択的に表示可能である。

カードスロット１７０は、メモリーカード１７１を装着可能である。カードスロット１７０は、カメラコントローラー１４０からの制御に基づいて、メモリーカード１７１を制御する。メモリーカード１７１は、カメラコントローラー１４０の画像処理により生成された画像データを格納可能である。例えば、メモリーカード１７１は、ＪＰＥＧ画像ファイルを格納できる。また、メモリーカード１７１は、内部に格納する画像データ又は画像ファイルを出力できる。メモリーカード１７１から出力された画像データ又は画像ファイルは、カメラコントローラー１４０で画像処理される。例えば、カメラコントローラー１４０は、メモリーカード１７１から取得した画像データ又は画像ファイルを伸張して表示用画像データを生成する。

電源１６０は、カメラシステム１で消費するための電力を供給する。電源１６０は、例えば、乾電池であってもよいし、充電池であってもよい。また、電源コードにより外部から供給される電力をカメラシステム１に供給するものであってもよい。

ボディマウント１５０は、交換レンズ２００のレンズマウント２５０と機械的及び電気的に接続可能である。ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００との間で、データを送受信可能である。ボディマウント１５０は、カメラコントローラー１４０から受信した露光同期信号をレンズマウント２５０を介してレンズコントローラー２４０に送信する。また、カメラコントローラー１４０から受信したその他の制御信号をレンズマウント２５０を介してレンズコントローラー２４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラー２４０から受信した信号をカメラコントローラー１４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、電源１６０から受けた電力をレンズマウント２５０を介して交換レンズ２００全体に供給する。

１−３ 交換レンズの構成
交換レンズ２００は、光学系とレンズコントローラー２４０とレンズマウント２５０とを備える。交換レンズ２００の光学系はズームレンズ２１０、ＯＩＳレンズ２２０、フォーカスレンズ２３０を含む。

ズームレンズ２１０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像の倍率を変化させるためのレンズである。ズームレンズ２１０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。駆動機構２１１は、使用者が操作可能なズームリング等を含み、使用者による操作をズームレンズ２１０に伝え、ズームレンズ２１０を光学系の光軸方向に沿って移動させる。検出器２１２は、駆動機構２１１における駆動量を検出する。レンズコントローラー２４０は、この検出器２１２における検出結果を取得することにより、光学系におけるズーム倍率を把握することができる。

ＯＩＳレンズ２２０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像のぶれを補正するためのレンズである。ＯＩＳレンズ２２０は、カメラシステム１のぶれを相殺する方向に移動することにより、ＣＣＤイメージセンサー１１０上の被写体像のぶれを小さくする。ＯＩＳレンズ２２０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。アクチュエータ２２１は、ＯＩＳ用ＩＣ２２３からの制御を受けて、光学系の光軸に垂直な面内でＯＩＳレンズ２２０を駆動する。アクチュエータ２２１は、例えば、マグネットと平板コイルとで実現可能である。位置検出センサー２２２は、光学系の光軸に垂直な面内におけるＯＩＳレンズ２２０の位置を検出するセンサーである。位置検出センサー２２２は、例えば、マグネットとホール素子で実現可能である。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、位置検出センサー２２２の検出結果及びジャイロセンサーなどのぶれ検出器の検出結果に基づいて、アクチュエータ２２１を制御する。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、レンズコントローラー２４０からぶれ検出器の検出結果を得る。また、ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、レンズコントローラー２４０に対して、光学的像ぶれ補正処理の状態を示す信号を送信する。

フォーカスレンズ２３０は、光学系でＣＣＤイメージセンサー１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させるためのレンズである。フォーカスレンズ２３０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。

フォーカスモータ２３３は、レンズコントローラー２４０の制御に基づいて、フォーカスレンズ２３０が光学系の光軸に沿って進退するよう駆動する。これにより、光学系でＣＣＤイメージセンサー１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させることができる。フォーカスモータ２３３は、本実施の形態１では、ＤＣモータを用いることができる。但し、本発明は、これに限定されず、ステッピングモータやサーボモータ、超音波モータなどによっても実現できる。

第１エンコーダ２３１及び第２エンコーダ２３２は、フォーカスレンズ２３０の駆動状態を示す信号を生成するエンコーダである。第１エンコーダ２３１及び第２エンコーダ２３２は、例えば、フォーカスモータ２３３の回転軸に取り付けられた回転子とフォトカプラーとで実現可能である。ここで、回転子は、所定間隔で孔が開いた円盤体である。フォトカプラーは、回転子の一方面から検出用光を発し、他方面から受光する。そのため、回転子が回転することにより、フォトカプラーのＯＮ／ＯＦＦ状態が相互に切り替わる。レンズコントローラー２４０は、内部にカウンタ２４３を設けており、このカウンタ２４３は、フォトカプラーからのＯＮ／ＯＦＦ状態の切り替え回数をカウントする。第１エンコーダ２３１と第２エンコーダ２３２とは、位相がずれている。そのため、第１エンコーダ２３１の状態がＯＦＦからＯＮに切り替わったときのフォーカスレンズ２３０の移動方向を判別することができる。すなわち、第１エンコーダ２３１の状態がＯＦＦからＯＮに切り替わったときの第２エンコーダ２３２の状態としては、ＯＮの状態とＯＦＦの状態とがある。そこで、カウンタ２４３は、第２エンコーダ２３２の状態がＯＮのときに、第１エンコーダ２３１の状態がＯＦＦからＯＮに切り替わった場合、これを正転と判断して「＋１」とカウントし、第２エンコーダ２３２の状態がＯＦＦのときに、第１エンコーダ２３１の状態がＯＦＦからＯＮに切り替わった場合、これを逆転と判断して「−１」とカウントする。このカウント数を加算することにより、レンズコントローラー２４０は、フォーカスレンズ２３０の移動量を把握できる。

ところで、レンズコントローラー２４０は、第１制御モード又は第２制御モードでフォーカスモータ２３３を制御する。第１制御モードは、フォーカスレンズ２３０の位置に関する位置検出手段の検出結果のみではフォーカスレンズ２３０の駆動方向の反転をレンズコントローラー２４０が検出できない制御モードであり、第２制御モードは、位置検出手段の検出結果のみに基づいてフォーカスレンズ２４０の駆動方向の反転をレンズコントローラー２４０が検出できる制御モードである。具体的には、第１制御モードでは、レンズコントローラー２４０は、第１エンコーダ２３１のみを用いて、フォーカスモータ２３３を制御する。第１エンコーダ２３１を用いた場合、第１エンコーダ２３１の状態がＯＦＦからＯＮに切り替わったことが分かっただけではフォーカスモータ２３３が正転しているのか、逆転しているのかを判断できない。そのため、レンズコントローラー２４０は、第１制御モードでは、フォーカスレンズ２３０の駆動方向が反転したことを検出不能なのである。一方、第２制御モードでは、レンズコントローラー２４０は、第１エンコーダ２３１及び第２エンコーダ２３２を用いて、フォーカスモータ２３３を制御する。第１エンコーダ２３１及び第２エンコーダ２３２を用いた場合、上述したように、第２エンコーダ２３２の状態によって、第１エンコーダ２３１の状態がＯＦＦからＯＮに切り替わったときに正転しているのか、逆転しているのかを判断できる。そのため、レンズコントローラー２４０は、第２制御モードでは、フォーカスレンズ２３０の駆動方向が反転したことを検出可能なのである。

レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０からの制御信号に基づいて、ＯＩＳ用ＩＣ２２３やフォーカスモータ２３３などの交換レンズ２００全体を制御する。また、検出器２１２、ＯＩＳ用ＩＣ２２３、第１エンコーダ２３１、第２エンコーダ２３２などから信号を受信して、カメラコントローラー１４０に送信する。レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０との送受信の際には、レンズマウント２５０及びボディマウント１５０を介して行う。レンズコントローラー２４０は、制御の際、ＤＲＡＭ２４１をワークメモリとして使用する。また、フラッシュメモリ２４２は、レンズコントローラー２４０の制御の際に使用するプログラムやパラメータを保存する。

１−４ 本発明の構成との対応関係
ＣＣＤイメージセンサー１１０は、本発明の撮像素子の一例である。カメラコントローラー１４０は、本発明のボディ制御部の一例である。フォーカスモータ２３３は、本発明の駆動手段の一例である。レンズコントローラー２４０は、本発明のレンズ制御部の一例である。カメラコントローラー１４０は、本発明の信号生成手段の一例である。カメラコントローラー１４０は、本発明の評価値算出手段の一例である。第１エンコーダ２３１及びカウンタ２４３からなる構成は、本発明の第１制御モードにおける位置検出手段の一例である。第１エンコーダ２３１、第２エンコーダ２３２及びカウンタ２４３からなる構成は、本発明の第２制御モードにおける位置検出手段の一例である。

２ 動作
２−１ 撮像準備動作
まず、撮像準備のためのカメラシステム１の動作を説明する。図２は、カメラシステム１の撮像準備動作を説明するための信号送受信を示す図である。

カメラボディ１００に交換レンズ２００を装着した状態で、使用者が、カメラボディ１００の電源をＯＮすると、電源１６０は、ボディマウント１５０及びレンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００に電力を供給する（Ｓ１１）。次に、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、交換レンズ２００の認証情報を要求する（Ｓ１２）。ここで、交換レンズ２００の認証情報には、交換レンズ２００が装着されているか否かに関する情報及びアクセサリーが装着されているか否かに関する情報が含まれる。レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０からのレンズ認証要求に応答する（Ｓ１３）。

次に、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、初期化動作をするよう要求する（Ｓ１４）。これを受けて、レンズコントローラー２４０は、絞りのリセット、ＯＩＳレンズ２２０のリセット等の初期化動作を行う。そして、レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０に対して、レンズ初期化動作が完了した旨を返信する（Ｓ１５）。

次に、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、レンズデータを要求する（Ｓ１６）。レンズデータは、フラッシュメモリ２４２に格納されている。そこで、レンズコントローラー２４０は、フラッシュメモリ２４２からレンズデータを読み出して、カメラコントローラー１４０に返信する（Ｓ１７）。ここで、レンズデータとは、レンズ名称、Ｆナンバー、焦点距離等の交換レンズ２００特有の特性値である。

カメラコントローラー１４０が、カメラボディ１００に装着されている交換レンズ２００のレンズデータを把握すると、撮像可能な状態になる。この状態では、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、交換レンズ２００の状態を示すレンズ状態データを定期的に要求する（Ｓ１８）。レンズ状態データは、例えば、ズームレンズ２１０によるズーム倍率情報、フォーカスレンズ２３０の位置情報、絞り値情報などが含まれる。この要求に応えて、レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０に対して、要求されたレンズ状態データを返信する（Ｓ１９）。

また、この状態では、カメラシステム１は、ＣＣＤイメージセンサー１１０で生成した画像データが示す画像をスルー画像として液晶モニタ１２０に表示する制御モードで動作し得る。この制御モードをライブビューモードという。ライブビューモードでは、スルー画像が動画で液晶モニタ１２０に表示されるので、使用者は、液晶モニタ１２０を見ながら静止画像を撮像するための構図を決めることができる。ライブビューモードとするかどうかは使用者が選択可能である。ライブビューモードの他に、使用者が選択できる制御モードとしては、交換レンズ２００からの被写体像を光学ビューファインダー（図示省略）に導く制御モードもある。この制御モードを実現するためには、被写体像を光学ビューファインダー（図示省略）に導くための可動ミラー等が必要である。ライブビューモードにおけるオートフォーカス動作の方式としては、コントラスト方式が適している。ライブビューモードでは、定常的に、ＣＣＤイメージセンサー１１０で画像データを生成しているので、その画像データを用いたコントラスト方式のオートフォーカス動作をするのが容易だからである。

コントラスト方式のオートフォーカス動作を行う際には、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、コントラストＡＦ用データを要求する（Ｓ２０）。コントラストＡＦ用データは、コントラスト方式のオートフォーカス動作の際に必要なデータであり、例えば、フォーカス駆動速度、フォーカスシフト量、像倍率、コントラストＡＦ可否情報などが含まれる。

２−２ コントラスト方式のオートフォーカス動作
以上により、撮像準備が完了したカメラシステム１におけるオートフォーカス動作について、図３及び図４を用いて説明する。ここでは、コントラスト方式のオートフォーカス動作について説明する。図３は、オートフォーカス動作を説明するためのフローチャートである。図４は、オートフォーカス動作の際のタイミングチャートである。

カメラコントローラー１４０は、ライブビューモードで動作しているとする。この状態で、カメラコントローラー１４０は、図４Ａに示すように、垂直同期信号を定期的に生成する。また、カメラコントローラー１４０は、これと並行して、垂直同期信号に基づいて、図４Ｃに示すように、露光同期信号を生成する。これは、カメラコントローラー１４０が垂直同期信号を基準にして、露光開始タイミングと露光終了タイミングとを予め把握しているために、露光同期信号を生成できるのである。カメラコントローラー１４０は、垂直同期信号をタイミング発生器１１２に出力し、露光同期信号をレンズコントローラー２４０に出力する。レンズコントローラー２４０は、露光同期信号に同期して、フォーカスレンズ２３０の位置情報を取得する。この点については、後述する。

タイミング発生器１１２は、垂直同期信号に基づいて、ＣＣＤイメージセンサー１１０の読み出し信号と図４Ｂに示すように電子シャッター駆動信号とを定期的に生成する。タイミング発生器１１２は、読み出し信号及び電子シャッター駆動信号に基づいて、ＣＣＤイメージセンサー１１０を駆動する。

すなわち、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、読み出し信号に応じて、ＣＣＤイメージセンサー１１０内に多数存在する光電変換素子（図示省略）で生成された画素データを垂直転送部（図示省略）に読み出す。本実施の形態１では、読み出し信号と垂直同期信号とは一致しているが、本発明を実施する上で、このことは必須事項ではない。つまり、垂直同期信号と読み出し信号とがずれていてもよい。要するに、垂直同期信号と読み出し信号との同期がとれていればよい。

また、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、電子シャッター駆動信号に応じて、電子シャッター動作を行う。これにより、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、不要電荷を外部に掃き出すことができる。電子シャッター駆動信号は、短時間の間に定期的に発信される複数の信号の群からなる。例えば、１０個の信号を一群として発信する。ＣＣＤイメージセンサー１１０は、一群の電子シャッター駆動信号が発信されている間、一つの信号に対して、一回の電子シャッター動作を行う。一群の電子シャッター駆動信号に含まれる信号数を増やせば、ＣＣＤイメージセンサー１１０内に蓄積した電荷を確実に掃き出すことができる。しかし、ＣＣＤイメージセンサー１１０の駆動方法が煩雑になる。

従って、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、電子シャッター駆動信号により電荷を掃き出し、読み出し信号により画素データを垂直転送部（図示省略）に読み出すので、一群の電子シャッター駆動信号の最後の信号から垂直同期信号までの期間、スルー画像用の画像データのために露光動作を行うことになる（図４Ｃ参照）。

以上の状態で、カメラコントローラー１４０は、レリーズ釦１３０が半押しされるかどうかを監視する（Ｓ３１）。今、図４において、時間ｔ１にレリーズ釦１３０が半押しされたとする。すると、カメラコントローラー１４０は、図４Ｄに示すように、レンズコントローラー２４０に対して、ＡＦ開始コマンドを発信する。ＡＦ開始コマンドは、コントラスト方式のオートフォーカス動作を開始する旨を示すコマンドである。

これを受けて、レンズコントローラー２４０は、フォーカスモータ２３３の制御モードを第１制御モードから第２制御モードに変更する（Ｓ３２）。第１制御モードは、レンズコントローラー２４０が意図しないフォーカスレンズ２３０の駆動方向の反転について相対的に検出精度が劣る制御モードであり、第２制御モードは、レンズコントローラー２４０が意図しないフォーカスレンズ２３０の駆動方向の反転について相対的に検出精度が優れる制御モードである。より具体的には、第１制御モードは、第１エンコーダ２３１の検出結果のみに基づいて、フォーカスモータ２３３を制御する制御モードであり、第２制御モードは、第１エンコーダ２３１及び第２エンコーダ２３２の検出結果に基づいて、フォーカスモータ２３３を制御する制御モードである。

なお、第１制御モードにおいても第２制御モードにおいても、フォーカスレンズ２３０の駆動方向を反転させると、フォーカスレンズ２３０の駆動機構のバックラッシュのために、一方向に駆動し続ける場合に比べて、位置検出精度は悪くなる。従って、本発明の第１制御モードと第２制御モードとを判別する上では、反転の際のバックラッシュは本質的ではない。そこで、ある制御モードが、上述の第１制御モードに該当するのか第２制御モードに該当するのかについては、反転の際のバックラッシュの影響を差し引いた上で、判断する必要がある。

また、レンズコントローラー２４０は、第２制御モードに変更したときのカウンタ２４３の数値（パルス数）をＤＲＡＭ２４１に記憶しておく。そして、レンズコントローラー２４０は、この値を基準にして、フォーカスモータ２３３を制御する。

このように、コントラスト方式のオートフォーカス動作中において、フォーカスモータ２３３の制御モードを第２制御モードとするのは、コントラスト方式のオートフォーカス動作の場合、合焦点を算出する途中でフォーカスモータ２３３が反転してしまう場合があり、そのような反転を正確に把握する必要があるからである。フォーカスレンズ２３０の駆動の反転は、フォーカスモータ２３３に印加している駆動電力の正負を判別することにより、ある程度は把握することができる。しかし、フォーカスレンズ２３０を駆動しているときには、フォーカスモータ２３３に印加する駆動電力の正負状態は変わらないのに、フォーカスレンズ２３０の駆動方向が反転してしまう場合がある。このような場合に第１制御モードで制御していたのでは、レンズコントローラー２４０は、フォーカスレンズ２３０の駆動方向が反転したことを把握できない。そのため、フォーカスレンズ２３０の駆動方向の反転について相対的に検出精度が劣ることになる。これに対して、第２制御モードで制御すれば、レンズコントローラー２４０は、逆転中のパルス数の変化を減算することにより、現在のパルス数を正確に算出できる。つまり、フォーカスレンズ２３０の駆動方向の反転について相対的に検出精度が優れることになる。この精度の優劣は、フォーカスレンズ２３０の移動方向の反転のうち、レンズコントローラー２４０が意図しない反転について、レンズコントローラー２４０が把握できるかどうかによって、決定される。

次に、コントラスト方式のオートフォーカス動作を開始する前に第１制御モードで制御しておく理由を説明する。端的に説明すれば、このようなコントラスト方式のオートフォーカス動作を開始する前の状態では、レンズコントローラー２４０は、意図しないフォーカスモータ２３３の反転を把握する必要がないからである。必要がない場合に、第２制御モードで制御すると、単にシステムを複雑化してしまうだけなので、このような場合には第１制御モードで制御するのである。コントラスト方式のオートフォーカス動作をしない場合には、ある位置から一方向についてあるパルス数を移動させれば十分なのである。言い換えれば、コントラスト方式のオートフォーカス動作では、フォーカスモータ２３３の反転を考慮した絶対的な位置制御が必要なのに対し、それ以外の動作では、フォーカスモータ２３３の反転を考慮しない相対的な位置制御で十分なのである。

また、絶対的な位置制御を続けていると、カウンタ２４３でカウントされているパルス数と実際の位置とが乖離してくる場合がある。これは、反転の際のフォーカスモータ２３３等のバックラッシュが蓄積するからである。これに対して、コントラスト方式のオートフォーカス動作開始の前後で、制御モードを第１制御モードから第２制御モードに変更するようにすると、コントラスト方式のオートフォーカス動作中のフォーカスレンズ２３０の位置制御を正確に行うことができる。制御モードを第１制御モードから第２制御モードに変更するようにすると、その変更の際に、基準となるパルス数を記憶する必要があり、コントラスト方式のオートフォーカス動作においてその動作開始直前のパルス数を基準にしてフォーカスレンズ２３０の位置制御を行うからである。コントラスト方式のオートフォーカス動作開始直前のパルス数を基準にすることで、絶対的な位置制御の基準パルス値とフォーカスレンズ２３０の実際の位置との乖離を小さくできるのである。基準パルス値を把握した時点からのコントラスト方式のオートフォーカス動作までの時間を短くでき、その時間が短いということは、フォーカスモータ２３３の反転回数も少ないということが言えるからである。

その後、カメラコントローラー１４０は、時間ｔ２に、レンズコントローラー２４０に対して、山登り開始点移動コマンドを送信する。このコマンドは、コントラスト方式のオートフォーカス動作を開始する際に、フォーカスレンズ２３０をどの位置に移動し、ＡＦ評価値を検出中にどの方向にフォーカスレンズ２３０を移動させるかを示すコマンドである。レンズコントローラー２４０は、これを受けて、フォーカスモータ２３３を制御する。フォーカスモータ２３３は、レンズコントローラー２４０の制御により、山登り開始点移動コマンドが示す位置にフォーカスレンズ２３０を移動させる（Ｓ３３）。

次に、カメラコントローラー１４０は、時間ｔ３に、レンズコントローラー２４０に対して、山登り開始コマンドを発信する（Ｓ３４）。レンズコントローラー２４０は、フォーカスレンズ２３０の位置情報の周期的な送信を開始する。

この期間では、図４Ｈに示すように、レンズコントローラー２４０は、フォーカスモータ２３３をカメラコントローラー１４０からの指示に応じて駆動すると共に、露光同期信号がＯＦＦからＯＮに切り替わったときのカウンタ２４３のパルス数と露光同期信号がＯＮからＯＦＦに切り替わったときのカウンタ２４３のパルス数とを順次ＤＲＡＭ２４１に保存する（Ｓ３５）。

次に、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、周期的に、レンズ位置情報取得コマンドを送信する。これを受けて、レンズコントローラー２４０は、ＤＲＡＭ２４１に保存されたパルス数を露光同期信号と関連付けた状態でカメラコントローラー１４０に送信する（Ｓ３６）。

一方、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、露光期間中に露光され、生成された画像データをＡＤコンバーター１１１を介してカメラコントローラー１４０に送信する（Ｓ３７）。

カメラコントローラー１４０は、受信した画像データに基づいて、オートフォーカス動作用の評価値（以下、便宜上、ＡＦ評価値という）を算出する。具体的には、ＣＣＤイメージセンサー１１０で生成された画像データから輝度信号を求め、輝度信号の画面内における高周波成分を積算して、ＡＦ評価値を求める方法が知られている。この算出したＡＦ評価値は、露光同期信号と関連付けた状態でＤＲＡＭ１４１に保存される。そして、レンズコントローラー２４０から取得したレンズ位置情報も露光同期信号と関連付けられている。そのため、カメラコントローラー１４０は、ＡＦ評価値をレンズ位置情報と関連付けて保存することができる（Ｓ３８）。例えば、図４Ｃ中の期間ｂにおいて露光された画像データを用いて算出されたＡＦ評価値は、時間ｔ４におけるフォーカスレンズ２３０の位置と時間ｔ５におけるフォーカスレンズ２３０の位置との平均値と関連付けられて保存される。そのようにして、図４Ｃ中の期間ｂにおいて露光された画像データを用いて算出されたＡＦ評価値は、時間ｔ６にＤＲＡＭ１４１に保存される。

次に、カメラコントローラー１４０は、ＤＲＡＭ１４１に保存されたＡＦ評価値に基づいて、合焦点を抽出できたかどうかを監視する（Ｓ３９）。具体的には、ＡＦ評価値が極大値となるフォーカスレンズ２３０の位置を合焦点として抽出する。合焦点を抽出できなかった場合には、ステップＳ３５に戻る。そして、合焦点を抽出できるまで、ステップＳ３５〜ステップＳ３９までの動作を繰り返す。

ステップＳ３９において、合焦点を抽出できると、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、合焦位置移動コマンドを送信する。合焦位置移動コマンドは、どの方向からどの位置にフォーカスレンズ２３０を移動させるかを示すコマンドである。レンズコントローラー２４０は、この合焦位置移動コマンドに従って、フォーカスモータ２３３を駆動する。カメラコントローラー１４０は、合焦点への移動が完了すると、レンズコントローラー２４０に対して、ＡＦ完了コマンドを送信する（時間ｔ８、Ｓ４０）。レンズコントローラー２４０は、これを受けて、図４Ｅに示すように、フォーカスモータ２３３の制御方法を、第２制御モードから第１制御モードに戻す。以上により、コントラスト方式でオートフォーカス動作を完了し、ライブビューモードでの制御に戻る（Ｓ４０）。

３ 本実施の形態のまとめ
以上のように、本発明の実施の形態１に係るカメラシステム１は、交換レンズ２００とカメラボディ１００とを含む。カメラボディ１００は、定期的にタイミング信号を生成するカメラコントローラー１４０と、生成されたタイミング信号と相関のあるタイミングで露光して、画像データを生成するＣＣＤイメージセンサー１１０と、生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出するカメラコントローラー１４０と、カメラボディ１００を制御するカメラコントローラー１４０と、を備える。交換レンズ２００は、光軸方向に進退することにより、被写体像のフォーカス状態を変化させるフォーカスレンズ２３０と、フォーカスレンズ２３０を駆動するためのフォーカスモータ２３３と、フォーカスレンズ２３０又はフォーカスレンズ２３０に連動する機構部材の位置を検出する第１エンコーダ２３１、第２エンコーダ２３２及びカウンタ２４３からなる構成と、カメラコントローラー１４０からの制御信号に応じて、フォーカスモータ２３３を制御するレンズコントローラー２４０と、を備える。レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０とタイミング発生器１１２とからなる構成で生成されたタイミング信号をカメラボディ１００から取得し、タイミング信号の取得に応じて第１エンコーダ２３１、第２エンコーダ２３２及びカウンタ２４３からなる構成にフォーカスレンズ２３０の位置を検出させ、その検出されたフォーカスレンズ２３０の位置をカメラボディ１００に通知する。カメラコントローラー１４０は、カメラコントローラー１４０とタイミング発生器１１２とからなる構成で生成されたタイミング信号に基づいて、レンズコントローラー２４０から取得したフォーカスレンズ２３０又は機構部材の位置とカメラコントローラー１４０で算出された評価値とを関連付け、該関連付けられた位置及び評価値に基づいて、カメラシステム１のオートフォーカス動作を制御する。

これにより、カメラコントローラー１４０がレンズコントローラー２４０に対して露光同期信号を送信し、レンズコントローラー２４０は露光同期信号に同期してフォーカスレンズ２３０の位置情報を取得するので、カメラコントローラー１４０は、フォーカスレンズ２３０の位置情報の取得タイミングを正確に把握できる。また、カメラコントローラー１４０は、露光同期信号に同期したＡＦ評価値を算出できる。そのため、レンズコントローラー２４０から取得したフォーカスレンズ２３０の位置情報と算出したＡＦ評価値とを正確に対応付けることができる。そのため、コントラスト方式のオートフォーカス動作において、合焦点を正確に求めることができる。以上より、フォーカス状態の良好なカメラシステム１を得ることができる。

ここで、本実施の形態１では、本発明のタイミング信号として、ＣＣＤイメージセンサー１１０の露光同期信号を用いた。露光同期信号は、ＣＣＤイメージセンサー１１０における露光の開始を示す信号とＣＣＤイメージセンサー１１０における露光の終了を示す信号とからなる信号である。すなわち、露光同期信号が立ち上がりは、ＣＣＤイメージセンサー１１０における露光の開始を示し、露光同期信号が立ち下がりは、ＣＣＤイメージセンサー１１０における露光の終了を示す。

また、本実施の形態１のカメラシステムにおいて、レンズコントローラー２４０は、第１エンコーダ２３１、第２エンコーダ２３２及びレンズコントローラー２４０からなる構成で検出されたフォーカスレンズ２３０の位置に基づいて、第１制御モード又は第２制御モードでフォーカスモータ２３３を制御するとした。ここで、第１制御モードは、第１エンコーダ２３１及びカウンタ２４３からなる構成の検出結果のみではフォーカスレンズ２３０の駆動方向の反転をレンズコントローラー２４０が検出できない制御モードであり、第２制御モードは、第２制御モードは、第１エンコーダ２３１、第２エンコーダ２３２及びカウンタ２４３からなる構成の検出結果のみに基づいてフォーカスレンズ２３０の駆動方向の反転をレンズコントローラー２４０が検出できる制御モードである。そして、レンズコントローラー２４０は、カメラボディ１００からのオートフォーカス動作を開始する旨の信号に応じて、制御モードを第１制御モードから第２制御モードに切り替える。

これにより、コントラスト方式のオートフォーカス中においては、フォーカスレンズ２３０の駆動方向の反転をより正確に判別することにより、合焦点をより正確に抽出ができる。一方、その他の動作時は、より容易なフォーカスレンズ２３０の位置検出方式を採用することにより、カメラシステム１の制御を容易にすることができる。

より詳細には、本実施の形態１では、交換レンズ２００は、フォーカスモータ２３３の駆動量を検出するための第１エンコーダ２３１及び第２エンコーダ２３２を、さらに備える。レンズコントローラー２４０は、第１制御モードでは、第１エンコーダ２３１からの信号に基づいて、フォーカスモータ２３３を制御する一方、第２制御モードでは、第１エンコーダ２３１及び第２エンコーダ２３２からの信号に基づいて、フォーカスモータ２３３を制御するとした。

（実施の形態２）
上述したように、本実施の形態１では、カメラコントローラー１４０で生成されるタイミング信号として、ＣＣＤイメージセンサー１１０の露光同期信号を用いた。これに対して、本実施の形態２では、カメラコントローラー１４０で生成されるタイミング信号として、ＣＣＤイメージセンサー１１０の垂直同期信号を用いる。なお、本発明の実施の形態２に係るカメラシステムは、実施の形態１に係るカメラシステム１と同様の構成であるため、図１に示すブロック図を用いて以下説明する。

図５は、実施の形態２に係るカメラシステム１のコントラスト方式のオートフォーカス動作におけるタイミングチャートである。

カメラコントローラー１４０は、図５Ａに示すように、タイミング発生器１１２に対して垂直同期信号を送信するとともに、レンズコントローラー２４０に対しても垂直同期信号を送信する。

ＣＣＤイメージセンサー１１０は、図５Ｂに示すように、実施の形態１と同様に、タイミング発生器１１２の制御に基づいて、ＡＦ評価値算出用の画像データを垂直同期信号に同期して生成する。

一方、レンズコントローラー２４０は、図５Ｇに示すように、垂直同期信号を受けたタイミングでフォーカスレンズ２３０の位置情報を取得する。つまり、垂直同期信号を受けたタイミングでカウンタ２４３のパルス数を取得する。

これにより、カメラコントローラー１４０は、ＡＦ評価値とフォーカスレンズ２３０の位置情報とを関連付けて保存する。例えば、図５Ｂに示すように、期間ｂに露光された画像データ（時間ｔ１４の垂直同期信号に同期して生成された画像データ）に基づいて算出されたＡＦ評価値と、時間ｔ１４の垂直同期信号に同期して取得されたフォーカスレンズ２３０の位置情報とを、互いに関連付けた状態で、ＤＲＡＭ１４１に記憶する（図５Ｊにおける期間ｂ参照）。

このようにして、ＡＦ評価値をフォーカスレンズ２３０の位置情報と関連付けて順次保存することができる。その他の点は、実施の形態１に示すのと同様である。

なお、本実施の形態２では、ＡＦ評価値を、垂直同期信号に同期して取得したフォーカスレンズ２３０の位置情報と関連付けることとしたが、これには限らない。例えば、垂直同期信号に同期して取得したフォーカスレンズ２３０の位置情報を補間処理することにより、ＣＣＤイメージセンサー１１０の露光期間におけるフォーカスレンズ２３０の平均位置を求め、この平均位置をＡＦ評価値と関連付けるようにしてもよい。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態１では、撮像素子として、ＣＣＤイメージセンサー１１０を用いたが、ＭＯＳイメージセンサーを用いてもよい。ＭＯＳイメージセンサーを用いる場合、ＣＣＤイメージセンサーと異なって、一画面内において、露光タイミングが異なるので、その点を考慮して、ＡＦ評価値とフォーカスレンズ２３０の位置情報とを対応付ける必要がある。そのため、ＭＯＳイメージセンサーを用いる場合には、一画面内の露光タイミングの遅延時間（以下、便宜上、露光遅延時間という）を把握し、露光遅延時間にも同期してフォーカスレンズ２３０の位置情報を取得するのが望ましい。

なお、ＭＯＳイメージセンサーを用いた場合のカメラシステムは、図１において、ＣＣＤイメージセンサー１１０をＭＯＳイメージセンサーに入れ替えた構成に等しい。そのため、ＭＯＳイメージセンサーを用いたカメラシステム（以下、カメラシステム３という）の構成の詳細な説明は省略する。

図６は、カメラシステム３の露光タイミングを示すタイミングチャートである。カメラシステム３においても、カメラコントローラー１４０は、垂直同期信号を生成する。また、カメラコントローラー１４０は、露光同期信号を生成する。図６Ｂに示すように、露光同期信号は、図６Ａに示す垂直同期信号と同期する。

露光同期信号が立ち上がると、図６Ｃに示すように、ＭＯＳイメージセンサーの第１ラインの露光が開始される（時間ｔ２１）。次に、少し遅延した時間に第２ラインの露光が開始される。このようにして、各ラインごとに露光開始時間が少しずつずれて、最終ラインは、時間ｔ２２に露光が開始される。
その後、時間ｔ２３に第１ラインの露光が完了し、時間ｔ２４に最終ラインの露光が完了する。

ここで、時間ｔ２１と時間ｔ２２との間の遅延時間又は時間ｔ２３と時間ｔ２４との間の遅延時間を露光遅延時間という。この露光遅延時間は、各ＭＯＳイメージセンサー特有の値であり、カメラボディ１００の製造時にメーカーが予め入力することにより、カメラコントローラー１４０が把握できる値である。露光遅延時間は、露光時間の長短に影響を受けることのないほぼ一定の値である。

したがって、カメラコントローラー１４０は、露光同期信号に基づいて、最終ラインの露光終了時間を算出できる。そこで、カメラコントローラー１４０は、露光同期信号の立ち上がり時、立ち下り時、及び最終ラインの露光終了時に、それぞれ対応する位置検出同期信号を生成する（図６Ｄ参照）。

カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して位置検出同期信号を送信する。これを受信したレンズコントローラー２４０は、位置検出同期信号に同期して、カウンタ２４３のパルス値を読み出す。そして、読み出したパルス値をカメラコントローラー１４０に送信する。

以上により、カメラコントローラー１４０は、最終ラインの露光完了時のフォーカスレンズ２３０の位置情報も得ることができるので、ＡＦ評価値とフォーカスレンズの位置との対応付けをより正確に行うことができる。

なお、本実施の形態３では、最終ラインの露光完了時のフォーカスレンズ２３０の位置情報を取得するとしたが、これには限らない。例えば、最終ラインの露光開始時のフォーカスレンズ２３０の位置情報を取得するようにしてもよい。要するに、ＭＯＳイメージセンサーを用いることにより生じる露光遅延時間に関係するタイミングで、フォーカスレンズ２３０の位置情報を取得するようにすればよい。

また、本実施の形態３では、カメラコントローラー１４０が露光遅延時間に関係するタイミングで位置検出同期信号を生成し、これをレンズコントローラー２４０に送信するとしたが、これには限らない。例えば、カメラコントローラー１４０が露光遅延時間を予めレンズコントローラー２４０に送信しておくようにしてもよい。この場合、図２に示す撮像準備動作において、カメラコントローラー１４０からレンズコントローラー２４０に露光遅延時間を通知するようにすればよい。また、この場合、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、露光同期信号を送信し、レンズコントローラー２４０が受信した露光同期信号と通知された露光遅延時間とに基づいて、位置検出同期信号に相当する信号を生成して、この信号に同期してフォーカスレンズ２３０の位置情報を取得するようにすればよい。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態１〜３においては、主に静止画撮像の際のコントラスト方式のオートフォーカス動作について説明した。本実施の形態４では、動画撮像の際のコントラスト方式のオートフォーカス動作について説明する。なお、本実施の形態４では、「動画撮像」というときは、スルー画像用の動画撮像であってもよいし、メモリーカード１７１への記録用の動画撮像であってもよい。

本実施の形態４のカメラシステムの構成は、図１に示す本発明の実施の形態１のカメラシステム１の構成と同様であるため、説明を省略する。

カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、露光同期信号を送信する。この送信は、静止画撮像の際だけでなく、動画撮像の際にも行われる。そして、レンズコントローラー２４０は、露光同期信号に同期してウォブリング制御を行う。ここで、ウォブリング制御とは、レンズコントローラー２４０が行う制御である。ウォブリング制御モードにおいて、レンズコントローラー２４０は、フォーカスレンズ２３０を微小距離だけ周期的に進退させるようフォーカスモータ２３３を制御する。これにより、動画撮像中に、被写体がカメラに対して移動した場合に、フォーカス状態を被写体に合わせるため、どの方向にフォーカスレンズ２３０を移動させればよいのかを、カメラコントローラー１４０は迅速に把握できる。

本発明は、ウォブリング制御を露光同期信号に同期させることを主眼とするものである。これにより、ＣＣＤイメージセンサー１１０による動画撮像とフォーカスレンズ２３０のウォブリング制御とを簡単に同期させることができる。これにより、簡単な方法でウォブリングの影響を最小限に抑えることができるため、良好な動画を撮像できる。また、カメラコントローラー１４０からレンズコントローラー２４０に対して送信されるウォブリングに必要な情報の種類を少なくできるので、カメラシステム１の制御を簡単なものにできる。

以下、図７を用いて、本実施の形態４のウォブリング動作を詳細に説明する。図７は、ウォブリング動作中のタイミングチャートである。

カメラコントローラー１４０は、図７Ａに示すように、レンズコントローラー２４０に対して、露光同期信号を送信する。また、カメラコントローラー１４０は、ウォブリング動作を始める際に、ウォブリング動作を開始する旨を示すウォブリング開始コマンドをレンズコントローラー２４０に対して送信する。ここでは、時間ｔ３１に、カメラコントローラー１４０がウォブリング開始コマンドを送信したとする。このウォブリング開始コマンドは、ウォブリングの振幅と移動量を含むコマンドである。振幅とは、フォーカスレンズ２３０の微小振動の振幅である。移動量とは、微小振動の一周期における初めと終わりとの振幅差である。移動量が０でなく、正又は負の値を有する場合、フォーカスレンズ２３０は、ウォブリングしながら一方方向に移動していることを示す。これに対して、移動量が０の場合、フォーカスレンズ２３０は、一定位置においてウォブリングしていることを示す。

レンズコントローラー２４０は、ウォブリング開始コマンドを受信すると、露光同期信号の次の立下りに同期して、ウォブリング制御を開始する（時間ｔ３２）。ウォブリング制御において、レンズコントローラー２４０は、露光同期信号がＨｉｇｈのときは、フォーカスレンズ２３０を一定位置に保持するようフォーカスモータ２３３を制御する一方、露光同期信号がＬｏｗのときは、フォーカスレンズ２３０を移動するようフォーカスモータ２３３を制御する。露光同期信号がＨｉｇｈのとき、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、動画の１フレームを撮像するのであるが、この期間はフォーカスレンズ２３０を動かさないようにして、動画撮像に対するウォブリング動作の影響が最小限になるようにしているのである。従って、図７Ｄに示すように、時間ｔ３２〜ｔ３３及び時間ｔ３４〜ｔ３５の間（この期間を停止期間という）はフォーカスレンズ２３０を移動し、時間ｔ３３〜ｔ３４及び時間ｔ３５〜ｔ３７の間（この期間を露光期間という）はフォーカスレンズ２３０の位置を一定位置に保つ。なお、図７Ａ及び図７Ｄに示す通り、露光同期信号の２周期分で、ウォブリング動作の１周期分に相当する。

レンズコントローラー２４０は、ウォブリング開始コマンドに含まれる振幅及び移動量に従って、フォーカスレンズ２３０を、時間ｔ３２〜ｔ３３の期間は振幅分だけ負方向に移動させ、時間ｔ３３〜ｔ３４の期間は一定位置に保持させ、時間ｔ３４〜ｔ３５の期間は振幅と移動量を加算した分だけ正方向に移動させ、時間ｔ３５〜ｔ３７の期間は一定位置に保持させる。

次に、時間ｔ３６に、カメラコントローラー１４０が新たなウォブリング開始コマンドを送信したとする。すると、レンズコントローラー２４０は、新たなウォブリング開始コマンドに含まれる振幅及び移動量に従って、ウォブリング制御を更新する（時間ｔ３７）。

そして、最後に、カメラコントローラー１４０は、ウォブリング動作を終了させる際に、レンズコントローラー２４０に対して、ウォブリング終了コマンドを送信する（時間ｔ３８）。これを受けて、レンズコントローラー２４０は、ウォブリング制御を終了する（時間ｔ３９）。

以上のように、本発明の実施の形態４にかかるカメラシステム１は、交換レンズ２００とカメラボディ１００とを含むカメラシステムである。カメラボディ１００は、定期的に露光同期信号を生成するカメラコントローラー１４０と、生成された露光同期信号と相関のあるタイミングで露光して、画像データを生成するＣＣＤイメージセンサー１１０と、生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出し、また、カメラボディ１００を制御するカメラコントローラー１４０と、を備える。交換レンズ２００は、光軸方向に進退することにより、被写体像のフォーカス状態を変化させるフォーカスレンズ２３０と、フォーカスレンズ２３０を駆動するためのフォーカスモータ２３３と、カメラコントローラー１４０からの制御信号に応じて、フォーカスモータ２３３を制御するレンズコントローラー２４０と、を備える。そして、レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０で生成された露光同期信号をカメラボディ１００から取得し、取得した露光同期信号に同期してフォーカスレンズ２３０を微小距離だけ周期的に進退させるようフォーカスモータ２３３を制御する。

これにより、簡単な構成で、ＣＣＤイメージセンサー１１０による動画撮像とフォーカスレンズ２３０のウォブリング制御とを簡単に同期させることができる。これにより、簡単な方法でウォブリングの影響を抑えることができるため、良好な動画を撮像できる。

また、本発明の実施の形態４に示すように、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、フォーカスレンズ２３０を微小距離だけ周期的に進退させる際の振幅と移動量は送信するが、周波数又は停止期間の少なくとも一方は送信しないようにしてもよい。これにより、カメラボディ１００から交換レンズ２００への送信情報の種類を少なくできる。そのため、カメラボディ１００と交換レンズ２００との間の通信を簡単化できる。

また、仮に、カメラコントローラー１４０からレンズコントローラー２４０に対して露光同期信号を送信しない場合には、次のような動作が考えられる。第１に、カメラコントローラー１４０が、露光同期信号に同期させた状態で、ウォブリングに関する制御信号を、レンズコントローラー２４０に対して送信する動作が考えられる。第２に、レンズコントローラー２４０が露光同期信号と一致する信号を自ら生成して、その信号に同期してウォブリング制御を行う。これらは、いずれにしても、カメラボディ１００と交換レンズ２００との通信を煩雑にし、又は、露光タイミングとウォブリング制御との同期が取れ難いものとなる。従って、本発明のように、カメラコントローラー１４０がレンズコントローラー２４０に対して露光同期信号を送信し、レンズコントローラー２４０が露光同期信号に同期してウォブリング制御するよう構成することにより、カメラボディ１００と交換レンズ２００との通信を簡素化でき、又は、露光タイミングとウォブリング制御との同期を取り易くできるのである。そのため、簡単な方法で、ウォブリングの影響を抑えた良好な動画を撮像できるのである。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態４のカメラシステムにおいては、交換レンズ式のカメラシステムにおいて、カメラボディ１００と交換レンズ２００との通信に露光同期信号を用いて、露光タイミングとフォーカスレンズ２３０を光軸方向にウォブリングさせる動作タイミングとを同期させることによって、簡単な方法で、ウォブリングの影響を抑えた良好な動画を撮像する例を示した。

本実施の形態５では、本実施の形態４の上記効果に加えて、ウォブリングの影響をさらに低減する方式について説明する。なお、本実施の形態５のカメラシステム構成は、図１に示す本発明における実施の形態１のカメラシステム１の構成と同様であるため、説明を省略する。

図８は、本発明の実施の形態５に係るカメラシステムのカメラコントローラーの詳細ブロック図である。カメラコントローラー１４０は、ＣＰＵ１６１、映像信号処理部１６２、評価値算出部１６３、フレーム間引き処理部１６４で構成される。ＣＰＵ１６１は、レリーズ釦１３０等の操作部材からの指示に応じて、ＣＣＤイメージセンサー１１０等のカメラシステム１全体を制御する。映像信号処理部１６２はＣＰＵ１６１からの指示に応じて、ＣＣＤイメージセンサー１１０への垂直同期信号をタイミング発生器１１２を介して送信する。ＣＣＤイメージセンサー１１０に撮像された映像信号はＡＤコンバーター１１１にてデジタル化された信号として映像信号処理部１６２で受信される。映像信号処理部１６２はＤＲＡＭ１４１を用いて、液晶モニタ（表示部）１２０へ表示させる画像とカードスロット１７０を介してメモリーカード（記録部）１７１へ記録させる画像の処理動作を行う。映像信号処理部１６２はＣＣＤイメージセンサー１１０が撮像するタイミングと同期を取ってフォーカスレンズ２３０の光軸方向へのウォブリング動作させるために、ボディマウント１５０、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラー２４０へ同期信号を送信する。またＣＰＵ１６１は、ボディマウント１５０、レンズマウント２５０を介して、レンズコントローラー２４０とコマンドの送信やレンズ位置情報等の受信を行う。評価値算出部１６３では、フォーカスレンズ２３０をレンズコントローラー２４０にて光軸方向へ動作させることにより変化する撮影画像のコントラストを評価値として検出する。この評価値であるコントラストが最も高くなるフォーカスレンズ２３０の位置が合焦位置となる。

次に、図９を用いてカメラコントローラー１４０の具体的な動作について説明する。図９は、本発明の実施の形態５に係るカメラシステムのウォブリング動作のタイミングを示すタイミングチャートである。図９Ａの垂直同期信号は、ＣＰＵ１６１からの指令に応じて映像信号処理部１６２からＣＣＤイメージセンサー１１０へタイミング発生器１１２を介して送信される信号であり、ＣＣＤイメージセンサー１１０に映像を露光するタイミングを制御する信号である。この垂直同期信号に同期して、ＣＣＤイメージセンサー１１０への露光が開始される。図９Ｇに露光状態を斜線部で示している。図９Ｂの露光同期信号は映像信号処理部１６２からＣＣＤイメージセンサー１１０が映像を露光するタイミングと同期を取ってフォーカスレンズ２３０の光軸方向へのウォブリング動作させるために、ボディマウント１５０、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラー２４０へ送信される信号である。図９Ｅのレンズ位置情報取得については、レンズコントローラー２４０にて取得するフォーカスレンズ２３０の位置情報に基づいて、レンズコントローラー２４０からレンズマウント２５０、ボディマウント１５０を介してカメラコントローラー１４０へ送信され、ＣＰＵ１６１にて取得されるタイミングを示す。図９Ｆのフォーカスレンズ位置は、レンズコントローラー２４０からの指令により位置制御されるフォーカスレンズ２３０の位置情報を示し、一点鎖線のフォーカスレンズ位置を現在位置としてフォーカスレンズ２３０をＣＣＤイメージセンサー１１０側へのシフト（繰り戻し）と被写体側へのシフト（繰り出し）させる例を示している。ここでは、フォーカスレンズ２３０をＣＣＤイメージセンサー１１０側へシフトしている状態から現在位置の状態→被写体側へシフトしている状態→現在位置の状態→ＣＣＤイメージセンサー１１０側へシフトしている状態・・・という用に位置の状態を推移していく例を示している。フォーカスレンズ２３０のシフト動作については、図９Ｂの露光同期信号におけるパルスの立下りに同期して、次の位置の状態へ推移するようにしている。図９Ｃのウォブリング開始コマンドは、ＣＰＵ１６１からボディマウント１５０、レンズマウント２５０を介して、レンズコントローラー２４０へ送信されるコマンドであり、ここではフォーカスレンズ２３０の現在位置（一点鎖線）からＣＣＤイメージセンサー１１０側へシフトさせ現在位置に戻す動作、あるいは、フォーカスレンズ２３０の現在位置（一点鎖線）から被写体側へシフトさせ現在位置に戻す動作を促すコマンドである。なお、図９Ｄのウォブリング終了コマンドをＣＰＵ１６１からボディマウント１５０、レンズマウント２５０を介して、レンズコントローラー２４０へ送信することにより、レンズコントローラー２４０ではフォーカスレンズ２３０のシフト動作を終了させ、現在位置を保持する。

評価値算出部１６３では、図９Ｆの露光状態（破線部分）が終了した後、撮像された映像のコントラストを算出して、ＣＰＵ１６１でその算出した評価値を取得するタイミングを示す。ＣＰＵ１６１が評価値を取得するタイミングは、ＣＣＤイメージセンサー１１０、ＡＤＣ１１１、映像信号処理部１６２、評価値算出部１６３の処理時間を考慮して、ここでは図９Ｆの露光状態終了から垂直同期信号の周期分遅れて取得するものとする。図９Ｉのモニタ画像出力タイミングは、ＣＣＤイメージセンサー１１０、ＡＤＣ１１１、映像信号処理部１６２、評価値算出部１６３の処理時間を考慮して、図９Ｆの露光状態終了から垂直同期信号の周期分遅れて液晶モニタ１２０へ出力させるタイミングを示す。図９Ｊの記録画像出力タイミングは、ＣＣＤイメージセンサー１１０、ＡＤＣ１１１、映像信号処理部１６２、フレーム間引き処理部１６４の処理時間を考慮して、図９Ｆの露光状態終了から垂直同期信号の周期分遅れてカードスロット１７０を介してメモリーカード１７１へ記録するタイミングを示す。フレーム間引き処理部１６４では、レンズ映像信号処理部１６２から出力された映像信号のうち、図９Ｆのフォーカスレンズ位置が現在位置の状態で露光された映像信号のみを選択して、カードスロット１７０を介してメモリーカード１７１へ記録する。

従来方式では、動画撮影の際に、ウォブリング動作によりフォーカスレンズを光軸方向に動作させながら映像の記録を行うために、ピントが合ったりボケたりする画像を記録する可能性があった。本実施の形態５によれば、フォーカスレンズが現在位置を中心にフォーカスレンズを光軸方向にウォブリング動作させているが、フォーカスレンズが現在位置のときに露光された画像を動画撮影の際にメモリに記録させるようにしているので、従来方式のように、ピントが合ったりボケたりする画像を記録するといった問題点を解消することができる。

また、本実施の形態５によれば、液晶モニタに出力する画像はメモリに記録する画像と異なり、露光されば画像を間引かず表示させるようにしているので、カメラシステムの最大のフレームレートでモニタすることが可能で、撮影者が被写体を追いやすい、撮影開始のタイミングをとりやすいなどの効果がある。

なお、一例として、液晶モニタをＱＶＧＡ（３２０画素×２４０画素）として、動画記録用の画像をフルＨＤ（１９２０画素×１０８０画素）とした場合に、液晶モニタ画像の方がメモリに記録する画像に比べて、画素ピッチが粗いため、液晶モニタへの表示はウォブリング動作による影響がないように、フォーカスレンズのシフト量を制限することで、液晶モニタへの表示ならびに動画記録画像にはウォブリング動作によるピントが合ったりボケたりすることを解消することができる。

また、焦点距離や撮影画像のコントラストのレベルに応じて移動量を変更するカメラシステムとしてもよい。

また、モニタ画像の出力タイミングを記録画像出力タイミングに合わせるようにしてもよい。この場合には、モニタ画像を一部拡大してピンとの合い具合を確認する場合には効果的である。

また、フォーカスレンズのシフト動作については、停止している期間を可変するようにしてもよいし、シフト動作中の速度あるいは加速度を可変するように構成してもよい。
また、フォーカスレンズの停止時に露光状態とする例で説明したが、移動中に露光状態となってもかまわない。

また、現在位置（合焦点）を中心にピントを前後させるウォブリング動作を例に説明したが、現在位置がピントの合っていない状態であれば、徐々に現在位置を変えながらピント位置をサーチする動作を行ってもよい。

また、周波数を２倍にあげても、見かけ上の周波数が変化しないので、補助振動による動作音を低く抑えることができる。

さらに、３値の焦点電圧を２次曲線に近似して、２次曲線が上に凸ならピーク位置の近傍にあると判定して、近似結果から直ちにピーク位置を予測することができ、合焦速度を大幅に改善することができる。さらにまた、３値の焦点電圧を２次曲線に近似して、２次曲線が下に凸ならピーク位置から離れていると判定するので、正しい方向にレンズを移動でき合焦速度が速くなる。

（その他の実施の形態）
以上により、本発明の実施の形態として、実施の形態１〜５を説明した。しかし、本発明は、これらには限定されない。そこで、本発明の他の実施の形態を本欄にまとめて説明する。

本発明の実施の形態１では、第２制御モードとして、第１エンコーダ２３１及び第２エンコーダ２３２を用いる制御モードを例示した。しかし、本発明の第２制御モードはこれには限定されない。例えば、１つのエンコーダと線状の位置検出センサーとを用いた場合でも第２制御モードを実現できる。線状の位置検出センサーとは、例えば、フォーカスレンズ２３０の駆動範囲と同じ長さの線状の抵抗体と、その抵抗体の上を接触しつつ、フォーカスレンズ２３０の駆動と連動して移動する接触子とによって実現できる位置センサーである。要するに、第２制御モードは、第１制御モードに比べて、レンズコントローラー２４０が意図しないフォーカスレンズ２３０の駆動方向の反転について相対的に位置検出精度が優れる制御モードであればよい。

本発明の実施の形態１〜３では、ズームレンズ２１０及びＯＩＳレンズ２２０を有する構成を例示したが、これらは、本発明に必須の構成ではない。すなわち、ズーム機能を有することのない単焦点レンズを装着したカメラシステムにも本発明は適用可能であるし、手振れ補正機能を有することのない交換レンズを装着したカメラシステムにも本発明は適用可能である。

本発明の実施の形態１〜３では、可動ミラーを備えないカメラボディを例示したが、本発明はこれには限定されない。例えば、カメラボディ内に可動ミラーを備えてもよいし、被写体像を分けるためのプリズムを備えてもよい。また、カメラボディ内ではなく、アダプター内に可動ミラーを備える構成でもよい。

本発明の実施の形態１〜３では、フォーカスレンズ２３０の位置を直接検出せず、フォーカスモータ２３３の回転軸の回転角を検出することにより、間接的に検出した。このように、本発明においては、フォーカスレンズ２３０の位置を直接的に検出してもよいし、フォーカスレンズ２３０に連動する機構部材の位置を検出することによって間接的に検出してもよい。要するに、結果として、フォーカスレンズの位置を特定できればよい。

本発明の実施の形態１〜３では、位相差検出センサーを搭載しないカメラシステムを例示した。しかし、本発明はこのような実施例には限定されない。位相差検出センサーを搭載して、位相差方式のオートフォーカス動作とコントラスト方式のオートフォーカス動作を選択的に実行できるようにしてもよい。この場合、コントラスト方式のオートフォーカス動作を実行しているときに、本発明は適用可能である。

本発明の実施の形態１では、本発明のタイミング信号として、ＣＣＤイメージセンサー１１０の露光同期信号を用いた。しかし、本発明はこれには限らない。例えば、ＣＣＤイメージセンサー１１０のための垂直同期信号と電子シャッター駆動信号とを、タイミング信号としてレンズコントローラー２４０に送信するようにしてもよい。これにより、カメラコントローラー１４０は、露光同期信号を送信する必要がないので、制御を容易にすることができる。ただし、この場合、電子シャッター駆動信号の仕様（１群内における発信間隔や発信数等）を予め、カメラコントローラー１４０からレンズコントローラー２４０に通知しておく必要がある。レンズコントローラー２４０は、通知された仕様に従って、電子シャッター駆動信号と垂直同期信号とに基づいて、カウンタ２４３のパルス値を読み出す。

本発明の実施の形態４では、カメラコントローラー１４０からレンズコントローラー２４０に対して露光同期信号を送信し、ウォブリング動作を露光同期信号に同期させるようにしたが、本発明はこれには限定されない。例えば、カメラコントローラー１４０からレンズコントローラー２４０に対して垂直同期信号を送信し、ウォブリング動作を垂直同期信号に同期させるようにしてもよい。但し、この場合、垂直同期信号と露光期間とのタイミングが分かる情報をカメラコントローラー１４０からレンズコントローラー２４０に対して送信するようにしなければならない。レンズコントローラー２４０は、ウォブリング動作期間中の一定位置保持期間は、垂直同期信号だけでは特定できないからである。垂直同期信号と露光期間とのタイミングが分かる情報としては、例えば、停止期間を特定する情報が挙げられる。反対に言えば、本発明の実施の形態４では、カメラコントローラー１４０からレンズコントローラー２４０に対して露光同期信号を送信し、ウォブリング動作を露光同期信号に同期させるようにしたため、停止期間を特定するための情報等を通信する必要がないので、通信を簡単化することができる。

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本発明は、レンズ交換式のカメラシステムに適用できる。具体的には、デジタルスチルカメラやムービーなどに適用可能である。

本発明の実施の形態１及び２に係るカメラシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１及び２に係るカメラシステムの撮像準備動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係るカメラシステムのコントラスト方式のオートフォーカス動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るカメラシステムのコントラスト方式のオートフォーカス動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２に係るカメラシステムのコントラスト方式のオートフォーカス動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態３に係るカメラシステムの露光タイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態４に係るカメラシステムのウォブリング動作のタイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態５に係るカメラシステムのカメラコントローラーの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態５に係るカメラシステムのウォブリング動作を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１ カメラシステム
１００ カメラボディ
１１０ ＣＣＤイメージセンサー
１１２ タイミング発生器
１３０ レリーズ釦
１４０ カメラコントローラー
２００ 交換レンズ
２３０ フォーカスレンズ
２３１ 第１エンコーダ
２３２ 第２エンコーダ
２３３ フォーカスモータ
２４０ レンズコントローラー

Claims (2)

1. 交換レンズとカメラボディとを含むカメラシステムであって、カメラボディは、定期的にタイミング信号を生成する信号生成手段と、前記生成されたタイミング信号と相関のあるタイミングで露光して、画像データを生成する撮像素子と、前記生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出する評価値算出手段と、前記カメラボディを制御するボディ制御部と、を備え、
   交換レンズは、光軸方向に進退することにより、被写体像のフォーカス状態を変化させるフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動するための駆動手段と、前記フォーカスレンズ又は前記フォーカスレンズに連動する機構部材の位置を検出する位置検出手段と、前記ボディ制御部からの制御信号に応じて、前記駆動手段を制御するレンズ制御部と、を備え、前記レンズ制御部は、前記信号生成手段で生成されたタイミング信号を前記カメラボディから取得し、前記タイミング信号の取得に応じて前記位置検出手段に前記フォーカスレンズ又は前記機構部材の位置を検出させ、その検出されたフォーカスレンズ又は機構部材の位置を前記カメラボディに通知し、前記ボディ制御部は、前記信号生成手段で生成されたタイミング信号に基づいて、前記レンズ制御部から取得した前記フォーカスレンズ又は前記機構部材の位置と前記評価値算出手段で算出された評価値とを関連付け、該関連付けられた位置及び評価値に基づいて、カメラシステムのオートフォーカス動作を制御する、カメラシステムにおいて、
   前記レンズ制御部は、前記タイミング信号に同期して、前記フォーカスレンズを現在位置での停止状態、繰り出し位置での停止状態、繰り戻し位置での停止状態の３値でウォブリング動作させることを特徴とするカメラシステム。
2. 前記カメラシステムには、撮像画像を記録する記録部を備え、前記フォーカスレンズが現在位置の状態でのみ前記撮像素子に撮像された映像を前記記録部に記録させることを特徴とする請求項１記載のカメラシステム。

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