JP2009294471A - レンズ交換式デジタルカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】カメラ本体と交換レンズユニットとの通信等による時間のずれや変動、マルチＡＦセンサの測距点毎の蓄積時間の違いがあっても、高精度なＡＦ動作を可能とすること。
【解決手段】カメラ本体１０のマルチＡＦセンサ１５で、画面内の複数の測距点におけるデフォーカス量を位相差検出方式で検出し、カメラ本体のカメラマイコン１１から交換レンズユニット２０側に、上記複数の測距点に対応する蓄積期間に同期した蓄積同期パルス信号を同期パルス通信路３１を介して送ると共に、上記複数の測距点のうち選択された測距点における蓄積時間に応じて、上記蓄積同期パルス信号に対する選択点時間補正値をデータ通信路３０を介して送り、交換レンズユニット側のレンズマイコン２１で、上記カメラ本体から送られてきた上記デフォーカス量と上記選択点時間補正値とを用いて選択された上記測距点の蓄積期間に対応するフォーカスレンズ２２の位置を算出し、カメラ本体に送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カメラ本体と、該カメラ本体に対して着脱可能であってフォーカスレンズを有する交換レンズユニットと、からなるレンズ交換式デジタルカメラシステムに関する。

従来、一般的にレンズ交換式の一眼レフレックスタイプ（以下、一眼レフと略記する）のスチルカメラのオートフォーカス（以下、ＡＦと略記する）機構としては、ＴＴＬ（Through the Lens）位相差ＡＦが用いられている。このＴＴＬ位相差ＡＦは、カメラ本体に焦点位置のズレを検出するための専用の機構が設けられ、その機構により検出された焦点ズレ量と方向により、交換レンズユニット内の焦点調節用レンズ（以下、フォーカスレンズと称する）の移動位置を決定している。

ＡＦ連写を行う場合は、撮影露光と撮影露光の間に測距を行って予測した位置へのレンズ駆動を行い、フォーカスレンズが目標位置に達したところでレンズが停止した状態で撮影露光していた。

近づく被写体や遠ざかる被写体を撮影しようとした場合、被写体の速度が増すに従い、また被写体がカメラに接近してくるに従い、被写体の像面移動速度が速くなる。図１３は、高速被写体への追従性を説明するための図である。同図に太い実線のカーブで示すようにレンズを停止した状態で撮影するカメラでは、被写体の像面移動速度が速くなると、撮影期間内に、即ちシャッタ時間とフォーカルプレーンシャッタの幕走り時間とを足した時間内に、被写体の像面は許容焦点深度から外れるようになり、撮影した画像の全体や一部がぼけてしまうという問題があった。このため、撮影可能な被写体が限られていた。

このような問題に対して、図１３に細い実線で示すような被写体像面の移動に合わせて、同図に破線で示すようにレンズを駆動し続ける方法が考えられている。例えば、次の測距や撮影タイミングにおいてレンズの位置を予測し、そこにレンズを移動するだけでなく、被写体像面の移動速度を予測し、予測した位置において予測した速度でレンズを駆動する方法が、特許文献１に記載されている。
特開平９−６８６４４号公報

上記特許文献１では、ＡＦセンサから得られた測距値やエンコーダからのレンズ位置情報を一つのＣＰＵで処理することが記載されている。しかしながら、多くのレンズ交換式のカメラでは、カメラ本体と交換レンズユニットにそれぞれマイコンが組み込まれ、カメラ本体で測距して検出したＡＦ情報を、マイコン間の通信により交換レンズユニット側に伝えフォーカスレンズを駆動する構成が一般的であり、ＡＦセンサで測距した時間におけるレンズの位置を正確に合わせることができない。そのため、従来のレンズ交換式のカメラ構成では、カメラ本体と交換レンズユニットとの通信等による時間のずれや変動により、正確な位置を予測することができなかった。

更に、複数の測距点を持つマルチＡＦセンサが一般的に使用されるようになってきたが、被写体の明るさは画面内で一様ではないため、測距点毎に蓄積時間が異なる。この測距点毎の蓄積時間の違いは測距した時間のずれとなり、被写体像面の移動速度が速いほど位置の予測誤差に影響を及ぼしてＡＦ精度を低下させることが、像面移動速度のより速い条件下での新たな課題として考えられる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、カメラ本体と交換レンズユニットとの通信等による時間のずれや変動、マルチＡＦセンサにおける測距点毎の蓄積時間の違いがあっても、高精度にＡＦ動作が可能になり、被写体移動による像面移動速度が速い条件下でも、また、複数の測距点を有するマルチＡＦセンサの場合でも、不所望のぼけの無い画像を撮影可能なレンズ交換式デジタルカメラシステムを提供することを目的とする。

本発明のレンズ交換式デジタルカメラシステムの一態様は、カメラ本体と、該カメラ本体に対して着脱可能であってフォーカスレンズを有するレンズユニットと、からなるレンズ交換式デジタルカメラシステムにおいて、
上記カメラ本体に設けられ、画面内の複数の測距点におけるデフォーカス量を位相差検出方式で検出するマルチＡＦセンサと、
上記カメラ本体に設けられ、上記マルチＡＦセンサの複数の測距点に対応する蓄積期間に同期した同期パルス信号を、上記カメラ本体から上記レンズユニットに送る同期パルス通信手段と、
上記カメラ本体に設けられ、上記複数の測距点のうち選択された測距点における蓄積時間に応じて、上記同期パルス信号に対する時間補正データと、上記選択された測距点におけるデフォーカス量とを、上記カメラ本体から上記レンズユニットに送るデータ通信手段と、
上記レンズユニットに設けられ、上記カメラ本体から送られてきた上記デフォーカス量と上記時間補正データとを用いて上記測距点の蓄積期間に対応する上記フォーカスレンズの位置を算出し、上記カメラ本体に送信する蓄積時間対応レンズ位置算出通信手段と、
上記レンズユニットに設けられ、上記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、
上記カメラ本体に設けられ、上記蓄積時間対応レンズ位置算出通信手段の出力に基づいて、上記フォーカスレンズ駆動手段に指示を行い、上記フォーカスレンズを移動させ焦点調節を行う焦点調節指示手段と、
を有することを特徴とする。

また、本発明のレンズ交換式デジタルカメラシステムの別の態様は、カメラ本体と、該カメラ本体に対して着脱可能であってフォーカスレンズを有するレンズユニットと、からなるレンズ交換式デジタルカメラシステムにおいて、
上記カメラ本体に設けられ、画面内の複数の測距点におけるデフォーカス量を位相差検出方式で検出するマルチＡＦセンサと、
上記カメラ本体に設けられ、上記マルチＡＦセンサの複数の測距点に対応する蓄積期間に同期した同期パルス信号を、上記カメラ本体から上記レンズユニットに送る同期パルス通信手段と、
上記レンズユニットに設けられ、上記カメラ本体から送られてきた上記同期パルスに関連するレンズ情報を、上記レンズユニットから上記カメラ本体に送信するレンズ制御手段と、
上記カメラ本体に設けられ、上記マルチＡＦセンサの測距情報に基づき複数の測距点より測距点を選択するとともに、上記レンズユニットから送られてきた上記レンズ情報を受信して焦点調節に係る制御パラメータを求めて、上記レンズ制御手段に該制御パラメータを送信する制御手段と、
を有し、
上記レンズ制御手段は、上記カメラ本体から送られてきた上記制御パラメータを用いて上記フォーカスレンズを移動させ焦点調節を行うことを特徴とする。

本発明によれば、カメラ本体と交換レンズユニットとの通信等による時間のずれや変動、マルチＡＦセンサにおける測距点毎の蓄積時間の違いがあっても、高精度にＡＦ動作が可能になり、被写体移動による像面移動速度が速い条件下でも、また、複数の測距点を有するマルチＡＦセンサの場合でも、不所望のぼけの無い画像を撮影可能なレンズ交換式デジタルカメラシステムを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムの構成を示す図である。

本実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムは、カメラ本体１０と、該カメラ本体１０に対して着脱可能でカメラ本体１０側と通信可能な交換レンズユニット２０とからなる。カメラ本体１０と交換レンズユニット２０とは、データ通信路３０及び同期パルス通信路３１を介して通信を行う。

ここで、上記交換レンズユニット２０は、レンズマイコン２１、フォーカスレンズ２２、モータ２３、レンズ駆動回路２４及びフォーカスエンコーダ２５を有している。

レンズマイコン２１は、通信回路２１Ａ、メモリ２１Ｂ、第１タイマ（タイマ１）２１Ｃ及び第２タイマ（タイマ２）２１Ｄを有する。通信回路２１Ａは、上記データ通信路３０及び同期パルス通信路３１を介して上記カメラ本体１０側と通信を行う。メモリ２１Ｂは、上記通信によって取得したデータや、フォーカスエンコーダ２５で検出したデータを一時記憶する機能に加えて、当該交換レンズユニット２０の特性データ、例えば上記フォーカスレンズ２２の光軸方向の移動量に対する像面の移動量を表す像面感度等のデータを予め記憶している。第１及び第２タイマ２１Ｃ，２１Ｄはそれぞれ独立にクリア及びカウントされるカウンタである。このような構成を備えるレンズマイコン２１は、レンズ制御手段として機能するもので、上記データ通信路３０を介して送信されてくる上記カメラ本体１０で測距して得られた焦点調節に係る制御パラメータを受信し、上記レンズ駆動回路２４により上記モータ２３を駆動して、上記フォーカスレンズ２２を光軸方向に移動させて焦点調節を行う機能を有する。また、上記フォーカスエンコーダ２５は、上記フォーカスレンズ２２の位置を検出して出力する機能を持つ。

なお、交換レンズユニット２０がズームレンズである場合には、ズームリング２６及びズームエンコーダ２７を有する。ズームリング２６を回動操作することでズーム倍率が変化し、ズームエンコーダ２７は上記ズームリング２６の位置を検出して出力する機能を持つ。また、ズーム倍率は、カメラ本体１０のズームボタン操作に応じてカメラ本体１０よりデータ通信路３０を介して与えられるズーム指示に従って、レンズマイコン２１がレンズ駆動回路２４を介してズーム用のモータ（図示せず）を駆動して、ズーミングを行うものであっても良く、そのズーミングに連動して上記ズームリング２６が動くように構成されていても良い。

一方、上記カメラ本体１０は、カメラマイコン１１、メインミラー１２、サブミラー１３、ファインダ光学系１４、マルチＡＦセンサ１５及び撮像素子１６を有している。

カメラマイコン１１は、通信回路１１Ａ、メモリ１１Ｂ及びタイマ１１Ｃを有する。通信回路１１Ａは、上記データ通信路３０及び同期パルス通信路３１を介して上記交換レンズユニット２０側と通信を行う。メモリ１１Ｂは、上記通信によって取得したデータや、マルチＡＦセンサ１５で検出したデータを一時記憶する。タイマ１１ＣはマルチＡＦセンサ１５の蓄積時間を計時するものである。このような構成を備えるカメラマイコン１１は、電源スイッチ、レリーズボタンをはじめとする各種ボタン及びスイッチを含む図示しないカメラ操作ＳＷのユーザ操作に応じて、当該カメラ本体１０内の各部を制御する制御手段として機能するものである。例えば、２段押しのボタンとなっているレリーズボタンの１段階目の操作、所謂１ｓｔレリーズ操作に応じてＡＦ動作を行い、２段階目の操作、所謂２ｎｄレリーズ操作に応じて実際の撮影動作を行う。

メインミラー１２は、上記交換レンズユニット２０からの光束の一部を透過してサブミラー１３に入射させると共に、残りの光束を反射してファインダ光学系１４に入射させて、ユーザによる被写体像の観察を行えるようにするものである。サブミラー１３は、メインミラー１２を透過してきた光束をマルチＡＦセンサ１５に向けて反射する。

マルチＡＦセンサ１５は、画面内の複数（Ｎ点）の測距点におけるデフォーカス量を位相差検出方式で検出するものである。図２（Ａ）は、画面１５Ａ内に測距点１５Ｂを３点配置した例を示しており、また、図２（Ｂ）は、画面１５Ａ内に測距点１５Ｂを１１点配置した例を示している。測距点１５Ｂの数（Ｎ）はこれに限定されないことは勿論である。

カメラマイコン１１は、ユーザの１ｓｔレリーズ操作に応じて、詳細は後述するように、上記マルチＡＦセンサ１５の複数の測距点１５Ｂに対応する蓄積期間に同期した蓄積同期パルスを同期パルス通信路３１を介して上記交換レンズユニット２０に送り、また、上記複数の測距点１５Ｂのうち選択された測距点における蓄積時間に応じて、上記蓄積同期パルスに対する時間補正データとしての選択点時間補正値をデータ通信路３０を介して上記交換レンズユニット２０に送るよう構成されている。即ち、カメラマイコン１１は、同期パルス通信手段及びデータ通信手段として機能する。

そして、上記交換レンズユニット２０のレンズマイコン２１は、上記カメラ本体１０から送られてきた上記デフォーカス量と上記選択点時間補正値とを用いて選択された上記測距点の蓄積期間に対応する上記フォーカスレンズ２２の位置を算出し、上記カメラ本体に送信するように構成されている。即ちレンズマイコン２１は蓄積時間対応レンズ位置算出通信手段として機能する。

また、レンズマイコン２１は上記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段としても機能する。

さらに、カメラマイコン１１は、上記蓄積時間対応レンズ位置算出通信手段の出力に基づいて、上記フォーカスレンズ駆動手段に指示を行い、上記フォーカスレンズを移動させ焦点調節を行う焦点調節指示手段としても機能する。

そして、ユーザの２ｎｄレリーズ操作がなされると、実際の撮影動作が行われる。即ち、上記メインミラー１２及びサブミラー１３を図１中に点線で示すように撮像素子１６前面から退避させて上記交換レンズユニット２０からの光束を撮像素子１６に入射させる。そして、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１６で、上記交換レンズユニット２０を通して入ってきた被写体像をアナログ映像信号に変換し、図示しない画像処理回路で該アナログ映像信号のデジタル画像信号への変換やＪＰＥＧ等の所定の圧縮方式での圧縮を含む所定の画像処理を施して、得られた画像データが内蔵若しくは着脱自在なメモリ等の図示しない記録媒体に記録される。

また、ＡＦ連写を行う場合には、２ｎｄレリーズ操作が解除されるまで、若しくは所定回数の撮影動作が終了するまで、連続的なＡＦ動作（以下、連続ＡＦと称する）が行われる。

次に、カメラ本体１０側から交換レンズユニット２０側に、上記同期パルス通信路３１を介して送られる上記蓄積同期パルス、及び、上記データ通信路３０を介して送られる上記選択点時間補正値について説明する。

被写体の明るさは画面内で一様ではないため、マルチＡＦセンサ１５では、測距点１５Ｂ毎に蓄積時間が異なるものであり、この蓄積時間を予め知ることはできない。そこで、カメラマイコン１１は、図３（Ａ）に示すように、マルチＡＦセンサ１５に蓄積開始指令を出した時点Ｔｓで、同期パルス通信路３１を介して交換レンズユニット２０側に出力している蓄積同期パルスを立上げる。そして、マルチＡＦセンサ１５の全ての測距点１５Ｂで蓄積が終わったことを認識した時点Ｔｅで、上記蓄積同期パルスを立下げる。このようにして、マルチＡＦセンサ１５の複数の測距点１５Ｂに対応する蓄積期間（Ｔｓ〜Ｔｅ、この例では蓄積時間Ｔｃ４）に同期した蓄積同期パルスが得られる。

その後、カメラマイコン１１は、この複数の測距点１５Ｂのうちの何れの測距点を実際のＡＦに用いるかを、測距データの信頼性の高い測距点を選択するとか、最至近の測距データが得られた測距点を選択する等の、既知の選択方法により選択する。そして、その選択した測距点１５Ｂの蓄積時間から、例えば選択した測距点が測距点３であればタイマ１１Ｃで計時した蓄積時間Ｔｃ３から、選択点時間補正値を算出して、その算出した選択点時間補正値と上記選択測距点で測距したデフォーカス量とを、同期パルス演算コマンドとして上記データ通信路３０を介して交換レンズユニット２０側に送信する。

即ち、蓄積同期パルスが示す蓄積期間（Ｔｓ〜Ｔｅ、この例では蓄積時間Ｔｃ４）は、実際に選択された測距点（この例では測距点３）の蓄積時間（Ｔｃ３）とは異なるので、正確なＡＦを行うためには、交換レンズユニット２０側では、実際の測距時点つまり選択測距点の蓄積時間重心を知る必要がある。選択点時間補正値は、そのための補正値である。この選択点時間補正値は、次の（１）式に示すように、全測距点の最大蓄積時間（この例ではＴｃ４）に対する選択測距点の蓄積時間（この例ではＴｃ３）の比に、所定の係数を乗じたものとなる。

また、上記蓄積同期パルスは、図３（Ｂ）に示すようなものであっても良い。即ち、蓄積開始と同時に立上がって第１所定時間経過後に立下がり、また、蓄積終了と同時に立上がって第２所定時間経過後に立下がるというものであっても良い。この場合、蓄積開始時と蓄積終了時とを区別可能なように、第１所定時間と第２所定時間とを異なる時間、つまりパルス幅を変える必要がある。

なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）の何れの場合も、ハイレベルとローレベルが逆、つまり立上げと立下げが逆であっても構わないことは勿論である。

上記データ通信路３０を介して送られてきた同期パルス演算コマンドに応じて、交換レンズユニット２０のレンズマイコン２１は、その同期パルス演算コマンドとして送られてきた上記選択点時間補正値及び上記デフォーカス量と、上記同期パルス通信路３１を介して送られてきている上記蓄積同期パルスとに基づいて、当該選択測距点で測距した時点での理想レンズ位置を演算し、その演算した理想レンズ位置を示す理想レンズ位置データを上記データ通信路３０を介して上記カメラ本体１０側に返送する。

即ち、レンズマイコン２１は、上記蓄積同期パルスに基づいて、図４に示すように、上記マルチＡＦセンサ１５が蓄積開始した時点Ｔｓにフォーカスエンコーダ２５が検出したレンズ位置Ｐｓと、全測距点１５Ｂの蓄積が終了した時点Ｔｅにおけるレンズ位置Ｐｅとをメモリ２１Ｂに記憶するよう構成されている。

そして、上記選択点時間補正値で示される選択測距点の蓄積時間重心Ｔｘ、具体的には、蓄積開始時点Ｔｓから選択測距点の蓄積時間の１／２（図３（Ａ）の例ではＴｃ３／２）を割り出し、その蓄積時間重心Ｔｘにあったであろうレンズ位置を、上記記憶しているレンズ位置Ｐｓ，Ｐｅに基づいて算出する。その後、上記選択測距点のデフォーカス量をメモリ２１Ｂに予め記憶してある像面感度で割り算することで、どちらにどれだけレンズ駆動を行えば理想レンズ位置に設定されるのかを求め、それを上記算出した蓄積時間重心Ｔｘにおけるレンズ位置（レンズ位置＠Ｔｘ）に加算することで、理想レンズ位置Ｐｘが算出される。

この理想レンズ位置ｐｘの演算法を式で表せば、以下の（２）式のようになる。なおここでは、像面感度はレンズ位置によって変わるので、レンズ位置Ｐｓ時の像面感度（像面感度＠レンズ位置Ｐｓ）とレンズ位置Ｐｅ時の像面感度（像面感度＠レンズ位置Ｐｅ）との平均値を取ることで、より正確な理想レンズ位置Ｐｘを求めることができる。

こうして求められた理想レンズ位置Ｐｘを示す理想レンズ位置データは、データ通信路３０を介してカメラマイコン１１に送られ、カメラマイコン１１のメモリ１１Ｂに記憶される。

カメラマイコン１１は、メモリ１１Ｂに記憶している過去の理想レンズ位置データと新たに受信してメモリ１１Ｂに記憶した最新の理想レンズ位置データとに基づく予測演算を行う。即ち、図５に示すように、横軸を時間、縦軸をレンズ位置としたグラフにプロットし、例えば最小二乗法によって２次曲線となる理想的レンズ位置予測曲線を算出する。そして、その理想レンズ位置予測曲線の係数を、レンズ曲線駆動コマンドとしてデータ通信路３０を介して交換レンズユニット２０側に送信する。

交換レンズユニット２０のレンズマイコン２１では、図６（Ａ）に示すように、レンズ曲線駆動コマンドによるカメラ本体１０側との通信で更新された上記理想レンズ位置予測曲線の係数（Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ）と、後述するようにその更新に対応して切り替えられる駆動制御用タイマとしてそのとき設定されている第１タイマ２１Ｃ又は第２タイマ２１Ｄのカウント値とから、駆動制御用タイマの現在のタイマカウント値におけるフォーカスレンズ２２の目標位置を計算する。そして、フォーカスエンコーダ２５から取得した現在のレンズ位置と、この計算で求めた目標位置との差を小さくするように、レンズ駆動回路２４に対してレンズ駆動制御値をフィードバック制御する。フィードバック制御においては、レンズ駆動用のモータ２３などの周波数応答特性を考慮して、適当なゲインや位相補償特性を設定し、位置偏差や、速度偏差が少なく且つ安定した制御が行えるようにする。

これにより、常に理想レンズ位置に近い位置にフォーカスレンズ２２を動かすことが可能となる。

図７は、連続ＡＦ動作のタイミングチャートを示す図である。
同図において、「蓄積同期パルス」は、同期パルス通信路３１を介してカメラ本体１０側から交換レンズユニット２０側に送られる蓄積同期パルスの波形を示し、「レンズ通信」は、データ通信路３０を介してカメラ本体１０側から交換レンズユニット２０側に送られるコマンドのタイミングを示している。ここで、上述したように、「レンズ通信」における「同期パルス演算コマンド」は選択点時間補正値とデフォーカス量とを含み、「レンズ曲線駆動コマンド」は理想レンズ位置予測曲線の係数を含む。

また、「基準タイマ切り替え」及び「駆動制御用タイマ切り替え」は、それぞれ、交換レンズユニット２０のレンズマイコン２１が備える２つのタイマ、つまり第１タイマ（タイマ１）２１Ｃと第２タイマ（タイマ２）２１Ｄの切り替え処理を示している。ここで、「基準タイマ」とは、図４を参照して説明したような蓄積同期パルスに基づく理想レンズ位置Ｐｘの算出のために、蓄積開始時点Ｔｓからの経過時間を計数するためのものである。また、「駆動制御用タイマ」とは、図６（Ａ）を参照して説明したような駆動制御用タイマの現在のタイマカウント値におけるフォーカスレンズ２２の目標位置の計算のために、理想レンズ位置予測曲線の係数の更新からの経過時間を係数するためのものである。

例えば、レンズマイコン２１は、蓄積同期パルスの立上がりで、一方のタイマ、ここでは第２タイマ（タイマ２）２１Ｄを基準タイマとして、それをクリアした後カウントを開始させる。そして、蓄積同期パルスが立下がった後、カメラ本体１０側から同期パルス演算コマンドが送られて来ると、図４を参照して説明したように、それに含まれる選択点時間補正値及びデフォーカス量に基づいて理想レンズ位置を演算して、カメラ本体１０側に返す。この時点以降の上記第２タイマ２１Ｄのタイマカウント値は使用されない。

その後、カメラ本体１０のカメラマイコン１１において図５を参照して説明したような予測演算の処理が実施され、レンズ曲線駆動コマンドとして理想レンズ位置予測曲線の係数が送られてくる。

交換レンズユニット２０側では、この時点まで、他方のタイマである第１タイマ（タイマ１）２１Ｃを駆動制御用タイマとしてフォーカスレンズ２２の駆動制御を行っている。そして、上記レンズ曲線駆動コマンドで新たな理想レンズ位置予測曲線の係数が送られてきたならば、駆動制御用タイマを上記第２タイマ２１Ｄに切り替えて、フォーカスレンズ２２の駆動制御を始める。

そして、次の蓄積同期パルスの立上がりに同期して、基準タイマを第１タイマ２１に切り替えて、それをクリアした後カウントを開始させる。

このように、２つのタイマを交互に基準タイマ及び駆動制御用タイマとして切り替え使用して、常に新しい理想レンズ位置予測曲線に従ってフォーカスレンズ２２を駆動できる。

なお、蓄積同期パルスが立上がって基準タイマをクリア及びカウント開始しても、例えば全ての測距点が信頼性が無い等のＡＦＮＧという状態であれば、カメラ本体１０側では同期パルス演算コマンドを発行せずに、引き続き蓄積を開始して、蓄積同期パルスを立上げることとなる。従って、基準タイマ及び駆動制御用タイマの切り替えも行われず、前回と同じ基準タイマの再度のクリア及びカウント開始が行われる。

図８は、この連続ＡＦ動作に関するフローチャートを示す図である。同図において、左側がカメラ本体１０のカメラマイコン１１の処理であり、右側が交換レンズユニット２０のレンズマイコン２１の処理である。

即ち、カメラマイコン１１は、ユーザの１ｓｔレリーズ操作に応じて連続ＡＦを開始すると、マルチＡＦセンサ１５の各測距点での蓄積を開始する（ステップＳ１０１）。また、蓄積同期パルスの出力を開始、例えば蓄積同期パルスをＨレベルとすると共に、タイマ１１Ｃをクリア・スタートして、メモリ１１Ｂに開始時間（Ｔｓ）を記録する（ステップＳ１０２）。そして、その後は、マルチＡＦセンサ１５の全測距点の蓄積が終了するまで待つ（ステップＳ１０３）。なお、この全測距点とは、マルチＡＦセンサ１５が備える全ての測距点１５Ｂであっても良いし、その内のユーザが指定した測距点であっても良い。即ち、例えば図２（Ｂ）に示すような１１点の測距点１５Ｂの内、ユーザが上方の３点のみを指定したのであれば全測距点とはその３点を指し、ユーザが真ん中の１点のみを指定したのであれば全測距点とはその１点のみを指すこととなる。

上記蓄積同期パルスの出力開始を受けたレンズマイコン２１は、エッジ割り込み処理により、フォーカスエンコーダ２５で検出しているその時点でのフォーカスレンズ２２のレンズ位置（Ｐｓ）をメモリ２１Ｂに記録すると共に、基準タイマとしての第１タイマ（タイマ１）２１Ｃと第２タイマ（タイマ２）２１Ｄの切り替を行って、基準タイマのカウントを開始する（ステップＳ２１）。なお、連続ＡＦ開始後の最初の切り替えは、タイマ２を基準タイマとするものと決めておく。

また、レンズマイコン２１は、当該レンズ交換式デジタルカメラシステムの電源投入時に、動作を開始しレンズ位置制御ルーチンを繰り返し実行している（ステップＳ２２）。このレンズ位置制御ルーチンについては、後述する。

マルチＡＦセンサ１５の全測距点の蓄積が終了したならば（ステップＳ１０３）、カメラマイコン１１は、蓄積同期パルスの出力を停止、例えば蓄積同期パルスをＬレベルとすると共に、タイマ１１Ｃのタイマカウント値を終了時間（Ｔｅ）としてメモリ１１Ｂに記録する（ステップＳ１０４）。

上記蓄積同期パルスの出力停止を受けたレンズマイコン２１は、エッジ割り込み処理により、フォーカスエンコーダ２５で検出しているその時点でのフォーカスレンズ２２のレンズ位置（Ｐｅ）をメモリ２１Ｂに記録する（ステップＳ２３）。

一方、カメラマイコン１１は、測距データをマルチＡＦセンサ１５から読み出して（ステップＳ１０５）、ＡＦがＯＫであったかＮＧであったかを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、ＡＦがＮＧであれば、上記ステップＳ１０１に戻って、またマルチＡＦセンサ１５の蓄積を開始する。

これに対して、ＡＦがＯＫであれば、既知の手法により測距点を選択して（ステップＳ１０７）、その選択した測距点の選択点時間補正値を計算する（ステップＳ１０８）。そして、レンズ通信により、その計算した選択点時間補正値を選択測距点のデフォーカス量と共に、同期パルス演算コマンドとしてレンズマイコン２１に送信し、その結果としてレンズマイコン２１から送られてくる理想レンズ位置を受信する（ステップＳ１０９）。

即ち、上記同期パルス演算コマンドを受信したレンズマイコン２１では、コマンド受信処理により、図４を参照して説明したような蓄積同期パルスに基づいて理想レンズ位置を算出する同期パルス演算処理を行って、理想レンズ位置を算出し、それを返信する（ステップＳ２４）。

カメラマイコン１１は、その返信されてきた理想レンズ位置をメモリ１１Ｂに予測演算用データとして記録して（ステップＳ１１０）、図５を参照して説明したような予測演算の処理を実施し、理想レンズ位置予測曲線の係数である２次曲線係数を算出する（ステップＳ１１１）。そして、レンズ通信により、その２次曲線係数をレンズ曲線駆動コマンドとしてレンズマイコン２１に送信する（ステップＳ１１２）。

上記レンズ曲線駆動コマンドを受信したレンズマイコン２１では、コマンド受信処理により、２次曲線係数設定更新処理を実施して、レンズ位置制御ルーチンに更新した２次曲線係数を渡すことで、制御用タイマの切り替えを行わせる（ステップＳ２５）。

また、カメラマイコン１１は、上記レンズ通信の終了後、ＡＦ終了か否かを判別し（ステップＳ１１３）、ＡＦ終了でなければ、上記ステップＳ１０１に戻って、またマルチＡＦセンサ１５の蓄積から繰り返す。ここで、ＡＦ終了は、ユーザによる１ｓｔレリーズの解除、またはＡＦ連写における所定枚数の撮影終了に応じたものである。

そして、ＡＦ終了となったならば、レンズ通信によりレンズ停止コマンドをレンズマイコン２１に送って（ステップＳ１１４）、該連続ＡＦを終了する。

上記レンズ停止コマンドを受信したレンズマイコン２１では、コマンド受信処理により、レンズ停止指令を発生して、レンズ制御ルーチンに渡すことで、フォーカスレンズ２２の駆動を停止させる（ステップＳ２６）。

図９は、上記ステップＳ２２のレンズ位置制御ルーチンのフローチャートを示す図である。

レンズマイコン２１では、電源が投入された時点で、まず、駆動制御用タイマを第１タイマ（タイマ１）２１Ｃに設定する（ステップＳ２２Ａ）。

その後、上記ステップＳ２５のコマンド受信処理の結果としての２次曲線係数の更新、つまり、レンズ曲線駆動コマンドによってカメラマイコン１１から２次曲線係数が送られてくるのを待つ（ステップＳ２２Ｂ）。

そして、２次曲線係数の更新がなされたならば、現在フォーカスレンズ２２を駆動中であるか否かをチェックして（ステップＳ２２Ｃ）、まだ駆動が行われていない即ち停止中であれば、フォーカスレンズ２２の駆動を開始すると共に、駆動制御用タイマのカウントを開始する（ステップＳ２２Ｄ）。これに対して、駆動中であれば、駆動制御用タイマを切り替える（ステップＳ２２Ｅ）。

その後、図６（Ａ）を参照して説明したような駆動制御用タイマのタイマカウント値と２次曲線係数とからレンズ目標位置を算出する（ステップＳ２２Ｆ）。そして、フォーカスエンコーダ２５で検出している現在のレンズ位置と上記算出した目標位置との差に応じてレンズ駆動制御値を算出し（ステップＳ２２Ｇ）、その算出したレンズ駆動制御値をレンズ駆動回路２４に設定してフォーカスレンズ２２を駆動する（ステップＳ２２Ｈ）。

その後、上記ステップＳ２６のコマンド受信処理の結果としてのレンズ停止指令の有無、つまり、レンズ停止コマンドによってカメラマイコン１１から停止コマンドが送られて来たか否かを判別して（ステップＳ２２Ｉ）、レンズ停止指令がなければ、上記ステップＳ２２Ｂに戻って、上記の動作を繰り返す。

以上の動作により、被写体像面の移動に合わせてレンズを駆動し続けることが可能となる。

そして、レンズ停止指令が与えられたならば、フォーカスレンズ２２の駆動を停止して（ステップＳ２２Ｊ）、上記ステップＳ２２Ａに戻る。これにより、次回の１ｓｔレリーズ操作によって連続ＡＦが開始され、２次曲線係数が更新されるのを待つこととなる。

なお、本実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムにおいて実際に撮影を行う場合、撮影時にはメインミラー１２及びサブミラー１３が図１に点線で示すようなアップ位置に退避されるため、測距を行うことができない。

そこで、図６（Ｂ）に示すように、カメラ本体１０側で測距を行って黒丸で示す理想レンズ位置を算出していき、これを基に理想レンズ位置予測曲線が同図に実線で示すような２ｎｄレリーズｏｎ直前のレンズ駆動目標カーブとして求められ、その係数が交換レンズユニット２０側に渡される。

そして、カメラ本体１０側では、２ｎｄレリーズｏｎとなった時点で測距を停止して、ミラーアップやシャッタチャージを行った後、撮像素子１６による実際の撮影動作を行う。その間、交換レンズユニット２０側は、上記２ｎｄレリーズｏｎ直前のレンズ駆動目標カーブに従ってレンズ駆動をし続けることとなる。

そして、撮像素子１６による撮影が終わった後に、ミラーダウンして、同図に白丸で示すように測距が再開される。これにより、また新たに理想レンズ位置予測曲線が同図に破線線で示すような測距再開直後のレンズ駆動目標カーブとして求められ、その係数が交換レンズユニット２０側に渡される。そして、交換レンズユニット２０側は、この測距再開直後のレンズ駆動目標カーブに従ってレンズ駆動を行い、そうして駆動されている状態で、撮像素子１６による次の撮影が始められる。

このように、実際の撮像素子１６による撮影の時点での誤差をできるだけ少なくするように、過去の理想レンズ位置のデータを使う。

以上のように、本第１実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムによれば、カメラ本体１０側から交換レンズユニット２０側に、マルチＡＦセンサ１５の複数の測距点１５Ｂに対応する蓄積期間に同期した蓄積同期パルスを通信すると共に、それら複数の測距点のうち選択された測距点における蓄積時間に応じて、上記蓄積同期パルスに対する選択点時間補正値を通信して、交換レンズユニット２０側で、それら蓄積同期パルスと選択点時間補正値とを用いてフォーカスレンズ２２を移動させ焦点調節を行うようにしたので、カメラ本体１０側と交換レンズユニット２０側との通信等による時間のずれや変動、マルチＡＦセンサ１５における測距点１５Ｂ毎の蓄積時間の違いがあっても、高精度にＡＦ動作が可能になり、被写体移動による像面移動速度が速い条件下でも、また、複数の測距点を有するマルチＡＦセンサの場合でも、不所望のぼけの無い画像を撮影可能となる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムは、理想レンズ位置を交換レンズユニット２０側ではなくてカメラ本体１０側で算出するようにしたものである。

以下、上記第１実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムと異なる部分のみを説明する。

レンズマイコン２１はレンズ制御手段として機能し、カメラマイコン１１は制御手段として機能する。

図１０は、本実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムにおける連続ＡＦ動作に関するフローチャートを示す図である。

即ち、本実施形態においては、ＡＦがＯＫであった場合（ステップＳ１０６）、測距点を選択した後（ステップＳ１０７）、レンズ通信により、同期データ要求コマンドをデータ通信路３０を介してレンズマイコン２１に送信して、その結果としてレンズマイコン２１から送られてくる上記蓄積同期パルスに関連するレンズ情報を受信する（ステップＳ１２１）。

即ち、上記同期データ要求コマンドを受信したレンズマイコン２１では、コマンド受信処理により、上記ステップＳ２１及びＳ２３でメモリ２１Ｂに記録したレンズ位置（Ｐｓ，Ｐｅ）のデータと、メモリ２１Ｂに記憶してあるそれらレンズ位置に対応する像面感度のデータとを読み出して、それらを返信する（ステップＳ２７）。

カメラマイコン１１は、選択した測距点の選択点時間補正値を計算した後（ステップＳ１０８）。選択測距点のデフォーカス量と上記レンズマイコン２１から送られてきた上記レンズ位置データ及び像面感度データとに基づいて理想レンズ位置を算出し（ステップＳ１２２）、その算出した理想レンズ位置をメモリ１１Ｂに予測演算用データとして記録する（ステップＳ１１０）。以降の動作は上記第１実施形態と同様である。

このような本第２実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムによれば、カメラマイコン１１は、マルチＡＦセンサ１５の複数の測距点１５Ｂに対応する蓄積期間に同期した蓄積同期パルスをレンズマイコン２１に送信すると共に、マルチＡＦセンサ１５の測距情報に基づき複数の測距点より測距点を選択し、上記レンズマイコン２１から送られてきた上記蓄積同期パルスに関連するレンズ情報を受信して理想レンズ位置予測曲線の係数である２次曲線係数を焦点調節に係る制御パラメータとして求めて、レンズマイコン２１に送信し、レンズマイコン２１は、その制御パラメータを用いてフォーカスレンズ２２を移動させ焦点調節を行うようにしたので、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

更に、上記第１実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムに比して通信量は増えるが、処理能力の高いカメラマイコン１１で理想レンズ位置を算出するので、処理能力の低いレンズマイコン２１の負荷を軽くすることができる。

即ち、上記交換レンズユニット２０から上記カメラ本体１０側に、上記レンズマイコン２１に上記カメラ本体１０からの蓄積同期パルス信号が入力した時の上記フォーカスレンズ２２の位置情報と、上記フォーカスレンズ２２の光軸方向の移動量に対する像面の移動量を表す像面感度と、を含むレンズ情報を送信するだけで、カメラマイコン１１は、理想レンズ位置を算出して予測演算の処理を実施し、理想レンズ位置予測曲線の係数である２次曲線係数を算出することができる。

そして、その算出した２次曲線係数を、制御パラメータとしてレンズマイコン２１に送信すれば、レンズマイコン２１は、その制御パラメータを用いてフォーカスレンズ２２を移動させ焦点調節を行うことができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムは、メインミラー１２及びサブミラー１３といった可動ミラーに代えて、固定のハーフミラーを使用するようにしたものである。

以下、上記第１実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムと異なる部分のみを説明する。

図１１は、本発明の第３実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムの構成を示す図である。

本実施形態においては、交換レンズユニット２０からの光束は、光束分割素子であるハーフミラー１７によって分割されて、マルチＡＦセンサ１５と撮像素子１６に入射されるようになっている。そして、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１６で上記交換レンズユニット２０を通して入ってきた被写体像をアナログ映像信号に変換し、画像処理回路１８で該アナログ映像信号のデジタル画像信号への変換やＪＰＥＧ等の所定の圧縮方式での圧縮を含む所定の画像処理を行う。この画像処理回路１８からの画像信号は、カメラ本体１０の背面に配された液晶モニタ等の表示素子１９に表示され、ユーザによる被写体像の観察つまりフレーミングが行えるようになっている。

また、ハーフミラー１７によって、交換レンズユニット２０からの光束は上記撮像素子１６と同時にマルチＡＦセンサ１５にも入射されるため、上記第１実施形態又は第２実施形態で説明したような連続ＡＦ動画を行うことができる。

また、本実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムにおいて実際に撮影を行う場合には、図１２に示すように、２ｎｄレリーズがｏｎになっても測距とレンズ駆動が常に行えるので、レンズ駆動目標カーブは測距する度に更新される１本のカーブとなり、常に理想的なカーブに従ってフォーカスレンズ２２を駆動しながら撮影することができる。

なお、図１２中の撮影準備とは、例えばメカシャッタを撮像素子１６の前に配置した場合、表示素子１９でフレーミングする際には開放としているが、撮影する際にはそれを一旦閉じて、撮影して、また開放するという制御がなされるため、開け閉めの動作を言う。また、電子シャッタを用いる場合には、この撮影準備の時間は、動作の切替だけなので、ほぼ不要となる。

以上のように、本第３実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムによれば、上記第１実施形態又は第２実施形態と同様の効果を奏することができる。

更に、本第３実施形態では、常に理想的なレンズ駆動目標カーブに従ってフォーカスレンズ２２を駆動するので、上記第１実施形態又は第２実施形態に比べて、よりＡＦの精度を向上でき、撮影時の予測誤差を非常に小さくすることができる。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

図１は、本発明の第１実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムの構成を示す図である。 図２（Ａ）は、３点の測距点を有するマルチＡＦセンサの測距点配置の例を示す図であり、図２（Ｂ）は、１１点の測距点を有するマルチＡＦセンサの測距点配置の例を示す図である。 図３（Ａ）は、蓄積同期パルスの発生タイミングの例を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、蓄積同期パルスの発生タイミングの別の例を説明するための図である。 図４は、理想レンズ位置の算出法を説明するための図である。 図５は、予測演算を説明するための図である。 図６（Ａ）は、タイマカウント値を使ったレンズ制御を説明するための図であり、図６（Ｂ）は、２ｎｄレリーズｏｎ時の動作を説明するための図である。 図７は、連続ＡＦ動作のタイミングチャートを示す図である。 図８は、連続ＡＦ動作に関するフローチャートを示す図である。 図９は、レンズ位置制御ルーチンのフローチャートを示す図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムにおける連続ＡＦ動作に関するフローチャートを示す図である。 図１１は、本発明の第３実施形態に係るレンズ交換式デジタルカメラシステムの構成を示す図である。 図１２は、第３実施形態での２ｎｄレリーズｏｎ時の動作を説明するための図である。 図１３は、高速被写体への追従性を説明するための図である。

符号の説明

１０…カメラ本体、 １１…カメラマイコン、 １１Ａ，２１Ａ…通信回路、 １１Ｂ，２１Ｂ…メモリ、 １１Ｃ…タイマ、 １２…メインミラー、 １３…サブミラー、 １４…ファインダ光学系、 １５…マルチＡＦセンサ、 １５Ａ…画面、 １５Ｂ…測距点、 １６…撮像素子、 １７…ハーフミラー、 １８…画像処理回路、 １９…表示素子、 ２０…交換レンズユニット、 ２１…レンズマイコン、 ２１Ｃ…第１タイマ（タイマ１）、 ２１Ｄ…第２タイマ（タイマ２）、 ２２…フォーカスレンズ、 ２３…モータ、 ２４…レンズ駆動回路、 ２５…フォーカスエンコーダ、 ２６…ズームリング、 ２７…ズームエンコーダ、 ３０…データ通信路、 ３１…同期パルス通信路。

Claims (5)

1. カメラ本体と、該カメラ本体に対して着脱可能であってフォーカスレンズを有するレンズユニットと、からなるレンズ交換式デジタルカメラシステムにおいて、
   上記カメラ本体に設けられ、画面内の複数の測距点におけるデフォーカス量を位相差検出方式で検出するマルチＡＦセンサと、
   上記カメラ本体に設けられ、上記マルチＡＦセンサの複数の測距点に対応する蓄積期間に同期した同期パルス信号を、上記カメラ本体から上記レンズユニットに送る同期パルス通信手段と、
   上記カメラ本体に設けられ、上記複数の測距点のうち選択された測距点における蓄積時間に応じて、上記同期パルス信号に対する時間補正データと、上記選択された測距点におけるデフォーカス量とを、上記カメラ本体から上記レンズユニットに送るデータ通信手段と、
   上記レンズユニットに設けられ、上記カメラ本体から送られてきた上記デフォーカス量と上記時間補正データとを用いて上記測距点の蓄積期間に対応する上記フォーカスレンズの位置を算出し、上記カメラ本体に送信する蓄積時間対応レンズ位置算出通信手段と、
   上記レンズユニットに設けられ、上記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、
   上記カメラ本体に設けられ、上記蓄積時間対応レンズ位置算出通信手段の出力に基づいて、上記フォーカスレンズ駆動手段に指示を行い、上記フォーカスレンズを移動させ焦点調節を行う焦点調節指示手段と、
   を有することを特徴とするレンズ交換式デジタルカメラシステム。
2. カメラ本体と、該カメラ本体に対して着脱可能であってフォーカスレンズを有するレンズユニットと、からなるレンズ交換式デジタルカメラシステムにおいて、
   上記カメラ本体に設けられ、画面内の複数の測距点におけるデフォーカス量を位相差検出方式で検出するマルチＡＦセンサと、
   上記カメラ本体に設けられ、上記マルチＡＦセンサの複数の測距点に対応する蓄積期間に同期した同期パルス信号を、上記カメラ本体から上記レンズユニットに送る同期パルス通信手段と、
   上記レンズユニットに設けられ、上記カメラ本体から送られてきた上記同期パルスに関連するレンズ情報を、上記レンズユニットから上記カメラ本体に送信するレンズ制御手段と、
   上記カメラ本体に設けられ、上記マルチＡＦセンサの測距情報に基づき複数の測距点より測距点を選択するとともに、上記レンズユニットから送られてきた上記レンズ情報を受信して焦点調節に係る制御パラメータを求めて、上記レンズ制御手段に該制御パラメータを送信する制御手段と、
   を有し、
   上記レンズ制御手段は、上記カメラ本体から送られてきた上記制御パラメータを用いて上記フォーカスレンズを移動させ焦点調節を行うことを特徴とするレンズ交換式デジタルカメラシステム。
3. 上記レンズユニットから上記カメラ本体に送信される上記レンズ情報は、上記レンズ制御手段に上記カメラ本体からの上記同期パルス信号が入力した時の上記フォーカスレンズの位置情報と、上記フォーカスレンズの光軸方向の移動量に対する像面の移動量を表す像面感度と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のレンズ交換式デジタルカメラシステム。
4. 上記カメラ本体から上記レンズユニットに送信される上記制御パラメータは、被写体が合焦となる上記フォーカスレンズの位置を予測するための、時間を変数とする近似式の係数であることを特徴とする請求項２に記載のレンズ交換式デジタルカメラシステム。
5. 上記カメラ本体は、
   上記レンズユニットからの光束を分割する光束分割素子と、
   被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、
   を更に備え、
   上記光束分割素子で分割された光束は、上記撮像素子と上記マルチＡＦセンサに同時に入射することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のレンズ交換式デジタルカメラシステム。

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