JP2013167895A - 撮像装置及びアクセサリ - Google Patents

Abstract

【課題】 専用の接点を必要とせず、フレームの露光と同期した通信を可能とするレンズ交換式カメラ本体、及び交換レンズを提供すること。
【解決手段】 交換レンズを着脱可能な撮像装置において、制御手段はクロック端子の信号レベルを所定時間一定に制御した後、撮像素子の露光タイミングに同期して信号レベルを変化させる。レンズ側は当該信号レベルの変化タイミングに基づいて光学部材の駆動を制御する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、アクセサリを装着可能で当該アクセサリと通信可能な撮像装置及びその撮像装置に装着可能なアクセサリに関するものである。

近年、フィルムを用いたカメラ本体から撮像素子を用いたデジタルカメラ本体への変化が進み、静止画像のみならずビデオの様な簡易動画撮影を行なうことが可能となった。また、レンズ交換可能なカメラにおいて、静止画撮影モードに加え、動画撮影モードが加わり始めた。ここでカメラは、所謂レフレックスミラーを含む観察光学系を用いて撮影対象を観察するタイプだけではなく、モニター用の液晶画面に表示することにより撮影画像を観察するタイプも含むものとする。

従来、動画撮影時やライブビュー表示時にピントを検出する方式として、フォーカスレンズを前後に微小駆動（所謂、ウォブリング動作）することによりピントを検出するウォブリング方式がビデオカメラなどで知られている。ウォブリング方式では、フォーカスレンズをウォブリングさせながらＡＦ評価値を取り込むことにより、現在合焦しているのかどうかを判断する。特許文献１では、ウォブリング方式で被写体に合焦させる技術が開示されている。

動画撮影時やプレビュー表示時においては、フォーカス合わせや絞り駆動など、交換レンズ内のアクチュエータを連続的に動作させる必要がある。そのため、フォーカスレンズや絞り等の状態を頻繁にモニターしながら前記アクチュエータを駆動制御することが重要である。交換レンズの状態のモニターや、各アクチュエータの駆動制御は、交換レンズとカメラ本体間の通信機能によって実現される。

プレビュー表示時や動画撮影時は、１フレームごとに上記のような駆動制御に関する情報を交換レンズとカメラ本体間で通信する。そのため、交換レンズとカメラ本体には、必要な情報をタイムリーに通信することが求められる。カメラ及びレンズの高性能化に伴い、通信するデータ量は増大しており、通信パフォーマンスの向上が必要となっている。特許文献２では、複数の通信方式を具備したカメラシステムが開示されている。具体的には、通信の効率を上げるために、動画撮影時はレンズからカメラへ高速通信、カメラからレンズへ低速通信となるように２種類の通信方式を使用して通信することが開示されている。

特開平９−２８４６３２号公報 特開２００９−２５８５５８号公報

ウォブリング動作時において、ＡＦ評価値取得のための電荷蓄積や絞りの駆動は、フォーカスレンズの駆動停止中に行われることが望ましい。なぜなら、フォーカスレンズの駆動中にＡＦ評価値取得のための電荷蓄積や絞りの駆動が行われると、ＡＦ評価値が変動してしまい、正しい合焦結果が得られないからである。そこで、カメラは各フレームにおける撮像素子の露光タイミングをレンズ側に通知するため、撮像素子の露光と同期した信号をレンズに通信することが必要になる。カメラがこのような信号をレンズに伝えることで、レンズ側はフォーカスレンズの駆動タイミングを撮像素子の露光タイミングに基づいて制御することができる。その結果、カメラは絞りの駆動やＡＦ評価値の取得をフォーカスレンズの駆動停止中に行うことができる。しかしながら、従来技術ではこのような信号をレンズに通信するためにはカメラとレンズの間に専用の信号線が必要となり、接点数の増加を招いてしまう。

本発明の目的は、撮像素子の露光と同期した信号を通知するための専用の接点を必要とせずに、レンズに撮像素子の露光タイミングを通知する通信を可能とすることである。

上記目的を達成するために、第１の本発明は、被写体像を電気信号に変換する撮像手段を備え、アクセサリを着脱可能な撮像装置であって、前記撮像手段の露光タイミングに同期する垂直同期信号を生成して出力する信号生成手段と、前記垂直同期信号に基づき、前記アクセサリとの通信を制御する制御手段と、前記制御手段で生成されたクロック信号を前記アクセサリに送信する第１の端子と、前記クロック信号に基づいて前記アクセサリとデータを通信する第２の端子とを有し、前記制御手段は、データの通信が終了したら、前記第１の端子の信号レベルを所定のレベルに制御し、その後、前記垂直同期信号の出力に同期させて当該信号レベルを変化させることを特徴とする撮像装置である。

第２の本発明は、光学部材を備え、撮像装置に着脱可能なアクセサリであって、前記撮像装置からクロック信号を受信する第１のアクセサリ側端子と、前記クロック信号に基づいて前記撮像装置とデータを通信する第２のアクセサリ側端子と、前記撮像装置から受信したデータに基づいて前記光学部材の駆動を制御するアクセサリ側制御手段とを有し、前記アクセサリ側制御手段は、前記第１のアクセサリ側端子の信号レベルが所定のレベルを維持して所定時間経過した後で当該信号レベルが変化するタイミングに基づいて、前記光学部材の駆動を制御することを特徴とするアクセサリである。

本発明によれば、接点を増やすことなく、レンズにフレームの露光タイミングを通知する通信が可能になる。

カメラと交換レンズのブロック図 カメラとレンズ間の接点部 Ｂｕｓｙ通信における通信波形 初期通信のフローチャート ウォブリング動作を行う際の通信タイミング ウォブリング動作を行う際の通信波形

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本実施例では、ライブビュー撮影が可能で、レンズ交換可能なカメラを例に説明を行なう。

＜カメラとレンズのシステム構成＞
図１は、アクセサリとしての交換レンズ及びカメラ本体のブロック図である。交換レンズ１は、カメラ本体９に着脱可能である。光学部材としてのフォーカスレンズ２は、光軸方向に移動することにより、被写体にピントを合わせることができる。また、フォーカスモータユニット３は、フォーカスレンズ２を移動させるためのフォーカスモータ及びその減速機構である複数のギア列を含むモータユニットである。フォーカスドライバ回路４は、フォーカスモータユニット３のモータを駆動する。絞り１８は、撮像素子１０に入射する光量を調整する。絞りモータユニット１９は、絞り１８を駆動するための絞りモータ及びその減速機構である複数のギア列を含むモータユニットである。絞りドライバ回路２０は、絞りモータユニット１９を駆動する。交換レンズ１の制御を司るレンズマイコン５は、カメラ本体９との通信を行うためのシリアル通信ユニット（通信手段）、タイマー機能、ＤＡＣ機能、入出力ポート、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリー機能を有する。移動量検出ユニット６は、フォーカスモータの回転に同期して回転する小さな円板とフォトインタラプタ素子で構成され、フォーカスモータの回転量を検出する。円板は、円周上を略等ピッチで切り欠かれている。

レンズマイコン５は、移動量検出ユニット６からの検出結果に基づいて、フォーカスモータの制御を行う。また、レンズマイコン５は、前述したフォトインタラプタ素子からの信号の１ピッチごとの時間間隔を計測し、フォーカスモータ、フォーカスレンズ２の速度を検出する。

位置検出ユニット７は、フォーカスレンズ２が無限―至近間のどの位置に存在するかを検出する。

次に、カメラ本体９の構成について説明する。カメラ本体９の制御を司るカメラマイコン１１は、レンズマイコン５と通信を行なうためのシリアル通信ユニット（通信手段）、タイマー機能、ＤＡＣ機能、入出力ポート、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリー機能を有する。撮像素子１０は、光学系のレンズを通過した光を光電変換するＣＭＯＳセンサなどである。増幅器１２は、撮像素子１０で光電変換された信号を電気的に増幅する。カメラ信号処理回路１４は、増幅器１２からの出力信号に対して各種の画像処理を施し映像信号を生成する。また、カメラ信号処理回路１４は、撮像素子１０の露光タイミングに同期する垂直同期信号を生成しカメラマイコン１１に出力する。モニタ装置１５は、ＬＣＤ等からなり、カメラ信号処理回路１４からの映像信号を表示する。ＡＦ評価値処理回路１３は、増幅器１２の出力信号から焦点評価用のＡＦ評価値を生成する。ＡＦ評価値処理回路１３には、ＡＦ評価値を生成するために映像信号の所定部分のみをサンプリングするゲート回路やフィルタが含まれている。カメラマイコン１１はＡＦ評価値処理回路１３の出力信号に基づいて、焦点調節、撮像素子１０の露光時間の制御を実行する。

レリーズスイッチ１６は、カメラ本体の使用者がピント合わせ及びレリーズすることを指示するためのスイッチである。レリーズスイッチ１６は、半押し（ＳＷ１）でピント合わせ、全押し（ＳＷ２）で撮影の指示を出すよう２段階に構成される。モード切替えスイッチ（選択手段）１７は、カメラ本体９の撮影モードとして、静止画撮影モードまたは動画撮影モードの一方を選択するためのスイッチである。

接点ユニット８は、カメラマイコン１１とレンズマイコン５との間で通信を行なうための接点ユニットである。接点ユニット８として、カメラ本体９側には複数の金属突起があり、交換レンズ１側にはその突起と接触させるための複数の金属片が埋め込まれている。交換レンズ１がカメラ本体９に装着されると、カメラマイコン１１とレンズマイコン５が電気的に接続され相互に通信可能になる。

図２は、カメラ本体と交換レンズ間の接点部を模式的に表す図である。図２において、左側がレンズマイコン５の通信端子、右側がカメラマイコン１１の通信端子である。

カメラマイコン１１とレンズマイコン５は、図１にて説明した接点ユニット８により接続される。レンズマイコン５では、Ｌｏｕｔが同期クロック通信によるレンズデータの出力端子、Ｌｉｎが同期クロック通信によるカメラ本体からのデータの入力端子、Ｌｃｌｋが同期クロック信号の入出力端子である。

一方、カメラマイコン１１では、Ｃｉｎが同期クロック通信によるレンズデータの入力端子、Ｃｏｕｔが同期クロック通信によるカメラ本体データの出力端子、Ｃｃｌｋが同期クロック通信による同期クロック入出力端子である。

クロック同期通信の特徴として、基本的に基準クロックによる同期通信であるため、比較的通信クロックレートを早くできる。

本実施例では、クロック同期のみの通信方式を採用した場合を例に説明を行う。

＜ウォブリング動作時における通信＞
次に、本発明の要旨であるカメラと交換レンズ間の通信方式について説明する。本実施例では、モニタ装置１５でプレビュー表示を行いながら静止画撮影する場合、または動画撮影する場合を想定している。

図５にフォーカスレンズ２がウォブリング動作を行なう際の通信タイミングとフォーカスレンズの駆動タイミングを示す。カメラマイコン１１は、撮像素子１０への露光が終了すると、直ちにレンズマイコン５へフォーカスレンズ駆動制御についてのデータを伝える通信を開始する。本実施例では６４バイトの固定長のデータを通信する。通信するデータの例として、１バイト目には通信コマンドを示す値が格納されている。データの２バイト目には、駆動期間が格納される。レンズ側は、この駆動期間情報が示す期間内にウォブリングの駆動を完了しなければならない。よって、図５におけるフォーカスレンズの駆動期間はこの通信内容によって決まる。データの３バイト目から６２バイト目までは、フォーカスレンズ駆動、絞り駆動に関する様々な情報を含んでいる。データの６３バイト目には、静止画撮影モードと動画撮影モードを切り替えるための切り替え情報が格納されている。データの６４バイト目には、誤り検出のためのチェックサムが格納されている。レンズマイコン５はデータを受け取ると、フォーカスレンズ２を駆動期間内に片方向へウォブリング駆動量分移動させ停止する。ここでフォーカスレンズ２の駆動期間についての情報は、上記説明したようにカメラマイコン１１から受信するデータの中に含まれている。

カメラマイコン１１が露光終了時に送信する通信とウォブリング駆動を同期する仕組みについて図６を用いて説明する。図６はＣｏｕｔ、Ｃｉｎ、Ｃｃｌｋの通信端子の信号を表す波形図である。

カメラ信号処理回路１４は、撮像素子１０の露光タイミングに同期する垂直同期信号を生成し、カメラマイコン１１に出力する。カメラマイコン１１は当該垂直同期信号に基づいてＣｃｌｋからクロック信号を出力し、撮像素子１０の露光が終了するごとにカメラからレンズへの通信が行なわれる。レンズマイコン５では同期クロック入出力端子であるＣｃｌｋの信号レベルがＬｏからＨｉに切り変わるとカメラマイコン１１からのデータを内部レジスタに取り込む。

このやり取りを合計８回（８ｂｉｔ）繰り返し、カメラおよびレンズは８ｂｉｔ分を１バイトデータとして記憶し、内部処理に使用する。さらにこのやり取りを繰り返し、カメラマイコン１１とレンズマイコン５は合計６４バイトの連続通信を行う。

この連続通信が完了するとカメラマイコン１１はＣｃｌｋの信号レベルをＨｉの状態に保ち、次の露光終了タイミングで再び通信を開始する時にＣｃｌｋをＨｉからＬｏに引き下げる。レンズ側ではＣｃｌｋ（Ｌｃｌｋ）の信号レベルを監視し、Ｃｃｌｋ（Ｌｃｌｋ）の信号レベルがＨｉになってから所定時間Ｔが経過した後でＣｃｌｋ（Ｌｃｌｋ）の信号レベルがＨｉからＬｏに引き下がると、そのタイミングをカメラの露光と同期するタイミングとして扱う。この同期タイミングと、カメラ側から受信した駆動期間のデータに基づいて、レンズマイコン５はフォーカスレンズ２の駆動及び停止動作を制御する。その後、Ｃｃｌｋ（Ｌｃｌｋ）の信号レベルがＬｏからＨｉに切り替わると、レンズマイコン５は、カメラがＣｏｕｔを介して送信したデータを内部レジスタに取り込み、前回の通信と同様に合計６４バイトの連続通信を行なう。ここで前記所定時間Ｔとは、６４バイト連続通信中の１バイト分の通信と次の１バイト分の通信との間でＣｃｌｋレベルがＨｉになる時間Ｔ１より十分長い時間である。また、６４バイト連続通信が終了してから次の連続通信が始まるまでの時間をＴ２とすると、所定時間ＴはＴ２より短く設定される。すなわち、Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２となる。

なお、本実施例ではフレームの露光開始時から終了時までレンズを停止させるようにしたが、これに限らず、ＡＦ評価値の取得タイミングでレンズを停止させるようにすればよい。

＜レンズが装着されたときの初期通信＞
次に、本発明を実施したカメラに交換レンズが装着されたときの設定動作について説明する。図４は本発明を実施したカメラと交換レンズとからなるカメラシステムの通信に関する設定動作フローチャートである。

交換レンズがカメラに装着されると、Ｓ５０１に進む。Ｓ５０１では、カメラマイコンとレンズマイコンとの間でＢｕｓｙ通信を用いて初期通信を行う。

ここで、Ｂｕｓｙ通信について説明する。図３はＢｕｓｙ通信においてＣｏｕｔ、Ｃｉｎ、Ｃｃｌｋの通信端子の信号を表す波形図である。

カメラ側は、Ｃｃｌｋクロックの立ち上がり信号に同期して、Ｃｏｕｔを介してレンズにデータを送信している。また、Ｃｃｌｋクロックの立ち上がり信号に同期して、Ｃｉｎを介してレンズからデータを受信している。

図３において、Ｃｃｌｋ端子で一定時間Ｌｏ出力となっている部分は、レンズ側がＬｃｌｋの信号レベルをＬｏに引き下げて、通信不能としている（Ｂｕｓｙ）状態を表す。Ｂｕｓｙ状態において、レンズマイコンはカメラマイコンから受信したデータを解析し、それに対応する処理を行う。レンズマイコンは通信処理が終了すると、Ｌｃｌｋの信号レベルをＨｉに戻す処理を行う。本実施例において、Ｂｕｓｙ通信では、レンズマイコンは１バイト通信するごとにＢｕｓｙ状態を設ける。

Ｓ５０２では、初期通信により、カメラマイコンはレンズマイコンからレンズＩＤを取得する。

Ｓ５０３では、カメラマイコンは、ステップ５０２で取得したレンズＩＤより、装着されたレンズが新しい通信方式に対応可能かどうかを判定する。装着されたレンズが新しい通信方式に対応可能であればＳ５０４へ、対応可能でなければＳ５０６へ進む。ここで、新しい通信方式とは、上記説明したように、一定時間経過後のＣｃｌｋ端子の信号レベル変化をフレーム露光の同期タイミングとして扱う通信方式である。

Ｓ５０４では、装着されたレンズが新しい通信方式に対応可能であれば、カメラマイコンはレンズマイコンに通信の切り換えを通知する。その後、Ｓ５０５に進み、６４バイトの連続通信を開始する。一方、装着されたレンズが新しい通信方式に対応可能でなければ、ステップＳ５０６でそのままＢｕｓｙ通信を継続する。

以上説明したように、本発明によれば、接点数を増やすことなく、撮像素子の露光タイミングをカメラマイコンからレンズマイコンに通知する通信が可能となる。

なお、本実施例では、撮像素子１０の露光が終了するごとにカメラマイコンからレンズマイコンへ同期タイミングを通知して連続通信を開始するが、同期タイミングの通知は撮像素子１０の露光終了時に限られない。カメラマイコンは、同期タイミングを撮像素子１０の露光と同期してレンズマイコンへ通知すればよく、例えば、撮像素子１０の露光開始時に通知してもよい。

なお、本実施例では、初期通信において、装着されたレンズが新しい通信方式に対応可能であるとカメラマイコンが判断したらただちに通信方式を切り換えているが、これに限るものではない。例えば、レンズマイコンから、新しい通信方式に対応可能であることを示すＩＤに加えて、新しい通信方式で実際に通信を行うことを示すＩＤが通知された場合のみ、カメラマイコンが通信方式を切り換えるようにしても良い。ここで、新しい通信方式で実際に通信を行うことを示すＩＤは、例えばレンズの収差情報など、レンズマイコンから大量のデータをカメラマイコンに送る場合に通知するようにしてもよい。

なお、本実施例では光学部材としてフォーカスレンズの駆動を制御する場合について説明したが、これに限るものではない。光学部材として、絞りや、レンズに入る光量を減少させるＮＤフィルタ、赤外カットフィルタの駆動についても本発明を適用できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

実施例１では、レンズ側でＣｃｌｋ（Ｌｃｌｋ）の信号レベルを監視し、Ｃｃｌｋ（Ｌｃｌｋ）の信号レベルがＨｉになってから所定時間が経過した後でＣｃｌｋ（Ｌｃｌｋ）の信号レベルがＨｉからＬｏに最初に引き下がるタイミングを同期タイミングとしたが、これに限るものではない。連続通信終了後、所定時間が経過した後で、カメラ側は露光に同期して所定の信号をＣｃｌｋから出力し、レンズ側でその信号を検知して同期タイミングとみなすことができればよい。例えば、Ｃｃｌｋ（Ｌｃｌｋ）の信号レベルがＨｉになってから所定時間経過後、ＨｉとＬｏが所定回数連続して変化した直後の信号レベル変化タイミングを同期タイミングとしてもよい。このようにすることで、ノイズ等によりＣｃｌｋの信号レベルが変化した場合に、レンズ側で同期タイミングと誤検知するのを防ぐことができる。

１ 交換レンズ
２ フォーカスレンズ
３ フォーカスモータユニット
４ フォーカスドライバ回路
５ レンズマイコン
６ 移動量検出ユニット
７ 位置検出ユニット
８ 接点ユニット
９ カメラ本体
１０ 撮像素子
１１ カメラマイコン
１３ ＡＦ評価値処理回路
１４ カメラ信号処理回路
１７ モード切換スイッチ
１８ 絞り
１９ 絞りモータユニット
２０ 絞りドライバ回路

Claims (12)

1. 被写体像を電気信号に変換する撮像手段を備え、アクセサリを着脱可能な撮像装置であって、
   前記撮像手段の露光タイミングに同期する垂直同期信号を生成して出力する信号生成手段と、
   前記垂直同期信号に基づき、前記アクセサリとの通信を制御する制御手段と、
   前記制御手段で生成されたクロック信号を前記アクセサリに送信する第１の端子と、
   前記クロック信号に基づいて前記アクセサリとデータを通信する第２の端子とを有し、
   前記制御手段は、データの通信が終了したら、前記第１の端子の信号レベルを所定のレベルに制御し、その後、前記垂直同期信号の出力に同期させて当該信号レベルを変化させることを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、データの通信が終了したら、前記第１の端子の信号レベルを所定のレベルに制御し、その後、前記垂直同期信号の出力に同期させて前記クロック信号の出力を開始することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記アクセサリは、光学部材を備え、
   前記制御手段は、前記第２の端子を介して前記光学部材の駆動タイミングについてのデータを前記アクセサリに通信することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記撮像手段の露光中に前記光学部材を停止させるように、前記光学部材の駆動タイミングを制御することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記第１の端子から出力される信号の信号レベル変化に基づいて前記光学部材の駆動を制御可能なアクセサリが装着された場合、データの通信が終了したら、前記第１の端子の信号レベルを所定のレベルに制御し、その後、前記垂直同期信号の出力に同期させて当該信号レベルを変化させることを特徴とする請求項３又は４に記載の撮像装置。
6. 前記光学部材は、フォーカスレンズ、絞り、ＮＤフィルタのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 光学部材を備え、撮像装置に着脱可能なアクセサリであって、
   前記撮像装置からクロック信号を受信する第１のアクセサリ側端子と、
   前記クロック信号に基づいて前記撮像装置とデータを通信する第２のアクセサリ側端子と、
   前記撮像装置から受信したデータに基づいて前記光学部材の駆動を制御するアクセサリ側制御手段とを有し、
   前記アクセサリ側制御手段は、前記第１のアクセサリ側端子の信号レベルが所定のレベルを維持して所定時間経過した後で当該信号レベルが変化するタイミングに基づいて、前記光学部材の駆動を制御することを特徴とするアクセサリ。
8. 前記アクセサリ側制御手段は、前記第１のアクセサリ側端子の信号レベルが所定のレベルを維持して所定時間経過する前に当該信号レベルが変化した場合、当該変化のタイミングに基づいて前記光学部材の駆動を制御しないことを特徴とする請求項７に記載のアクセサリ。
9. 前記アクセサリ側制御手段は、前記第２のアクセサリ側端子を介して前記光学部材の駆動タイミングについてのデータを受信し、当該駆動タイミングについてのデータ、及び、前記第１のアクセサリ側端子の信号レベルが所定のレベルを維持して所定時間経過した後で当該信号レベルが変化するタイミングに基づいて、前記光学部材の駆動を制御することを特徴とする請求項７又は８に記載のアクセサリ。
10. 前記撮像装置は、被写体像を電気信号に変換する撮像手段を備え、
    前記第１のアクセサリ側端子の信号レベルが所定のレベルを維持して所定時間経過した後で当該信号レベルが変化するタイミングは、前記撮像手段の露光タイミングに同期することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のアクセサリ。
11. 前記アクセサリ側制御手段は、前記撮像手段の露光中に前記光学部材を停止させることを特徴とする請求項１０に記載のアクセサリ。
12. 前記光学部材は、フォーカスレンズ、絞り、ＮＤフィルタのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のアクセサリ。

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