JP2013238745A - 交換レンズ、カメラ及びカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 フォーカスレンズの移動に伴う像倍率変化に対し、交換レンズとカメラ本体とで効率良く情報の受け渡しを行い、初期通信に要する時間を短くする。
【解決手段】 カメラに対して着脱可能な交換レンズであって、光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズと、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りと、前記変倍レンズの位置に関する情報と前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得する取得手段と、前記像倍率変化量を前記カメラに送信するレンズ制御部と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、カメラの交換レンズに関し、特にフォーカスレンズ駆動に関するものである。

従来、動画撮影時のオートフォーカス（以下ＡＦと称する）として、フォーカスレンズを微小振幅動作（ウォブリング）させて撮像信号から合焦状態を判定しながら合焦位置に導くように制御するコントラスト方式のＡＦがある。そして、フォーカスレンズのように光学敏感度の高いレンズを移動させた場合、焦点距離とＦ値の条件により、その移動により像倍率変化を生じることも知られている。そのため、フォーカスレンズのウォブリングによって、像倍率変化が目立ってしまう可能性があった。

そこで、この対策として特許文献１は、ズームレンズの位置の情報と、フォーカスレンズをウォブリング制御させた場合に生じる像倍率の変化率を示す情報とを関連付けた関連付情報を保持し、その情報に基づいてウォブリング制御を変えることを開示している。そして、この関連付情報は、交換レンズをカメラ本体に装着したときの初期通信において、交換レンズからカメラ本体に送信されることを開示している。

特開２０１０−２７１６９６号公報

上述したように、特許文献１では、交換レンズをカメラ本体に装着したときの初期通信において関連付情報を通信している。この関連付情報は、複数の変倍レンズの位置の情報と、それらの変倍レンズの位置においてフォーカスレンズをウォブリング制御した場合に生じる変倍率の情報を記憶しているため、ある程度大容量なデータとなってしまう。そのため、初期通信時にある程度長い転送時間を必要としてしまう。

また、交換レンズ側で記憶している関連付情報を初期通信でカメラ本体側に全て送信するため、カメラシステムで考えると、結果的に重複したデータを保持することになり効率的でない。

そこで、本発明の目的は、フォーカスレンズの移動に伴う像倍率変化に対し、交換レンズとカメラ本体とで効率良く情報の受け渡しを行い、初期通信に要する時間を短くすることを可能にした交換レンズ及びカメラシステムを提供することである。

本発明の第１の側面は、カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズであって、光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズと、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りと、取得した前記変倍レンズの位置に関する情報と前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得する取得手段と、前記像倍率変化量を前記カメラ本体に送信する送信手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明の第２の側面は、カメラ本体に対して着脱可能な単焦点の交換レンズであって、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りと、取得した前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得する取得手段と、前記像倍率変化量を前記カメラ本体に送信する送信手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、フォーカスレンズの移動に伴う像倍率変化に対し、交換レンズとカメラ本体とで効率良く情報の受け渡しを行い、初期通信に要する時間を短くすることが可能となる。

本実施例のカメラシステムを表す図 カメラとレンズの通信と動作タイミングチャート 像倍率変化による画面の影響を表す図 像倍率変化量とフォーカスレンズ位置、変倍レンズ位置、Ｆ値との関係図 本実施例の交換レンズ側のフローチャート 本実施例のカメラ本体側のフローチャート

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に関わる交換レンズとカメラ本体を含むカメラシステムのブロック図である。

以下、図１を参照してカメラシステムの構成について説明する。本発明のカメラシステムは、交換レンズ１００、カメラ本体２００を有する。

交換レンズ１００は、カメラ本体２００に対して着脱可能であり、交換レンズ１００とカメラ本体２００は、互いのマウント部が結合することで互いの電源ピンと通信ピンが接続され双方向の通信が可能となる。

交換レンズ１００は、光学部材とそれを制御する部分に分かれる。光学部材は、光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズ１０１と、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズ１０２、光量調節を行う絞り１０３を含む。これらの光学部材によって適切に光量を調節されつつ、カメラ本体２００の撮像素子２０１に像を結ぶ。

また、光学部材を制御する部分は、カメラマイコン２０２との間で通信を行うためのレンズ通信部１０４、フォーカスレンズ１０２を移動させるフォーカスモータ１０５や絞り１０３の駆動を行う絞りモータ１０６等のアクチュエータがある。フォーカスモータ１０５や絞りモータ１０６にはステッピングモータ等を用いることができる。

ステッピングモータを用いる場合、リセット動作した後の駆動したパルス量をカウントしておくことで、対象物の位置を検知することができる。また、他のアクチュエータの場合は、位置検出手段を別途設けることでフォーカスレンズ位置や絞り位置を検知することができる。

さらに、フォーカスモータ１０５を駆動するためのフォーカス駆動ドライバ１０７や、絞りモータ１０６を駆動するための絞り駆動ドライバ１０８がある。レンズマイコン１０９により、フォーカス駆動ドライバ１０７や絞り駆動ドライバ１０８の制御を行うことで、光学部材を適切に制御することができる。

ズーム操作手段１１０は、変倍レンズ１０１を操作して焦点距離を変更するものであり、例えばズームリング等のメカ部材を通してズーム操作手段１１０と変倍レンズ１０１が連動して動作し、変倍レンズ位置を調節することができる。また、変倍レンズ１０１の位置を検出するポテンションメーターで構成されるズーム位置検出手段１１１があり、変倍レンズ位置を電気信号に変換してレンズマイコン１０９内のＡＤ変換器でデジタルデータとして検出することができる。また、予め変倍レンズ位置と焦点距離との対応データを記憶しておくことで、レンズマイコン１０９がズーム位置検出手段１１１の結果を参照することで焦点距離を取得することができる。

また、予めフォーカスレンズ位置と被写体距離との対応データを記憶しておくことで、レンズマイコン１０９がフォーカスレンズ位置から被写体距離を取得することができる。

同様に、予め絞り位置とＦ値（絞り値）との対応データを記憶しておくことで、レンズマイコン１０９が絞り位置からＦ値を取得することができる。
記憶手段であるメモリ１１２には、ある変倍レンズ位置とあるフォーカスレンズ位置でフォーカスレンズ１０２を規定量だけ移動させた場合の像倍率変化量に対応するデータが記憶されている。つまり、変倍レンズ１０１とフォーカスレンズ１０２とがそれぞれ所定位置にあるときに、フォーカスレンズ１０２を所定量移動させた際の像倍率変化量に対応する情報が記憶されている。ここで、規定量は、例えば規定のデフォーカス量（Ｆ＝１、Δ＝規定量）動かした際のフォーカスレンズ１０２の移動量とすることができる。また、Δを交換レンズの光学系の錯乱円形を基準としてとれば、交換レンズの光学系が変わった場合にも同じように規格化することができる。

上述したように変倍レンズ位置と焦点距離、フォーカスレンズ位置と被写体距離とは対応関係にある。そのため、例えば、変倍レンズ位置とフォーカスレンズ位置の代わりに、焦点距離と被写体距離に対応させて像倍率変化量に対応するデータであってもよい。

カメラ本体２００内には、交換レンズ１００を通ってきた光を結像し電気信号に変換する撮像素子２０１が配される。撮像素子２０１で電気信号に変換された映像信号は映像処理部２０３に送られ、適切な映像するために輝度調整、映像サイズ変更、ホワイトバランス調整、色調整等々の映像処理が行われる。映像処理部２０３にて適切な映像処理された映像情報は、出力手段である液晶パネル等の表示装置２０４や半導体記憶装置やハードディスク、磁気テープなどからなる記録手段２０５に送られ、表示や記憶される。また、映像処理部２０３で処理された映像データは、ＡＦ手段２０６やＡＥ手段２０７に送られる。

ＡＦ手段２０６では、映像情報からコントラストのデータを抜き出して、どのくらい合焦しているか判断するフォーカス評価値情報を生成し、交換レンズ１００のフォーカスレンズ１０２を駆動制御するための情報を生成する。また、ＡＥ手段２０７では、映像情報から輝度情報を抜き出して、露出がオーバなのかアンダーなのかを判断するＡＥ評価情報を生成し、交換レンズ１００の絞り２０３を制御するための情報を生成する。また、これらのカメラ本体２００内の制御を行うカメラマイコン２０２が、カメラ通信部２０８を介して交換レンズ１００のレンズ通信部１０４と相互に通信する。カメラ本体２００は、交換レンズ１００内部の情報、例えば現在のフォーカスレンズ位置情報、変倍レンズ位置情報、絞り情報等を受信する。そして、その情報とＡＦ手段２０６、ＡＥ手段２０７、映像処理部２０３の情報を元に、各レンズを制御する情報をカメラ通信部２０８を介して交換レンズ１００側に送信する。そして、交換レンズ１００は、送信された情報を元に各レンズの制御を行う。

次に、図２を用いて交換レンズ１００とカメラ本体２００との通信と各種動作タイミングについて説明する。

図２は、縦に各種動作を並べ、横軸は時間経過を表し、時間経過における各種動作（ａ）〜（ｆ）を模式的に記述してある。

（ａ）のＬＴＣは、交換レンズ１００からカメラ本体２００への通信を表しており、Ｈｉｇｈの期間が交換レンズ１００からカメラ本体２００へデータを送信している期間を表している。同様に、（ｂ）のＣＴＬは、カメラ本体２００から交換レンズ１００への通信を表しており、Ｈｉｇｈの期間がカメラ本体２００から交換レンズ１００へデータを送信している期間を表している。

（ｃ）のＡＦ駆動命令生成は、カメラ本体２００内での交換レンズ１００へのＡＦ駆動命令を生成するタイミングを表しており、その生成期間をそれぞれ四角形で表している。同様に、（ｄ）のＡＦ駆動命令は、カメラ本体２００から受け取ったＡＦ駆動命令に基づいて交換レンズ１００内で実際にフォーカスレンズを駆動させるための処理を表し、フォーカスレンズを駆動させる期間をそれぞれ四角形で表している。ここで、フォーカスレンズを駆動させるための処理とは、フォーカスレンズの目標位置や駆動速度をフォーカス駆動ドライバ１０７に送信して、フォーカスレンズの駆動の準備を行うことである。

（ｅ）の像倍率演算は、像倍率変化量を演算する期間をそれぞれ四角形で表している。

（ｆ）のフォーカスレンズ位置は、（ｄ）のＡＦ駆動命令で指定されたフォーカスレンズの駆動命令によって、どのようにフォーカスレンズ位置が変化するかを模式的に表している。縦方向がフォーカスレンズの位置を表している。

また、交換レンズ１００とカメラ本体２００との通信は、撮像素子の蓄積時間に応じて周期的に行われる。

一連の流れを説明する。ＬＴＣがＨｉｇｈのタイミング（図２中の＜１＞）で交換レンズ１００からカメラ本体２００にフォーカスレンズ位置や像倍率変化量を通信により送信する。カメラ本体２００は、撮像素子２０１で得られた映像データからＡＦ評価値を算出する。

そして、交換レンズ１００から送られてきたフォーカスレンズ１０２の位置と算出したＡＦ評価値とによって、次にフォーカスレンズを移動させる位置もしくは、方向、量、速度をＡＦ駆動命令生成の期間（図２中の＜２＞）に演算する。そこで演算された情報（位置もしくは方向、量、速度）をＡＦ駆動命令として、ＬＴＣがＨｉｇｈのタイミング（図２中の＜３＞）でカメラ本体２００から交換レンズ１００に送信する。

交換レンズ１００は、それを受けてＡＦ駆動命令の期間（図２中の＜４＞）で、実際にフォーカスレンズ１０２を動作させる処理を行う。そして、ＬＴＣの次のＨｉｇｈのタイミング（図２中の＜５＞）がくる前に、ＬＴＣの次のＨｉｇｈのタイミングでフォーカスレンズ１０２が到達すると予想される位置（予想位置）を演算する。また、ズーム位置検出手段１１１により現在のズームレンズ位置を取得する。そして、交換レンズ１００は、予めメモリ１１２に記憶しておいた像倍率変化量に対応するデータの中から、現在の変倍レンズ位置、フォーカスレンズ位置に対応したデータを選び出す。そして、選び出したデータと現在のＦ値とを用いて、現在の交換レンズ１００のＦ値に対応した像倍率変化量を取得する。Ｆ値に対応した像倍率変化量とは、現在の変倍レンズ位置、フォーカスレンズ位置に対応したデータに現在のＦ値を単純に掛けたものでもよいし、さらに何か係数を掛けたものでもよい。上述したように、Ｆ値は絞り位置と対応関係にある。そのため、ここではＦ値の代わりに絞り位置を用いてもよい。そして、ＬＴＣの次のＨｉｇｈのタイミング（図２中の＜５＞）で、演算したフォーカスレンズ１０２の予想位置や像倍率変化量の情報を交換レンズ１００からカメラ本体２００に対して送信する。

このような一連の動作を繰り返すことで、フォーカスレンズを所定量移動させた場合の、現在の交換レンズ１００の状態に応じた像倍率変化量の情報を周期的に（例えばＶ周期で）カメラ本体２００側に知らせることができる。

また、例えば図２中の＜６＞の期間で演算した像倍率変化量が所定の大きさを超えている場合、ウォブリング動作による画角変化が大きくなってしまうと考えられる。そのため、この場合は、図２中のｔ１のタイミングでカメラ本体２００側にて、フォーカスレンズ１０２を微小振幅動作させるウォブリングＡＦから、フォーカスレンズ１０２を微小振幅動作させない非ウォブリングＡＦに変更する。これにより、画角変化を少なくした適切なフォーカス制御を行うことができる。ここで、非ウォブリングＡＦは、フォーカスレンズを微小振幅動作させずに被写体に合焦させるＡＦ方式であれば、光軸方向にフォーカスレンズを走査させながらコントラストのピーク値を探すＡＦ方式でもよいし、位相差ＡＦ方式のようなものでもよい。

ここで、像倍率変化とはどのようなものかを説明する。一般に像倍率変化とは、レンズの光学系を変化させたときに生じる像の変化であり、例えば変倍レンズを光軸方向に動かした際の画角の変化率を像倍率変化量とする。例えばＷｉｄｅ側に変倍レンズを移動させれば、図３（ａ）のように移動させる前の画角に対して大きくなり、Ｔｅｌｅ側に移動させれば、図３（ｂ）のように移動させる前の画角に対して小さくなる。このように、光学系の変化をさせる前後で、どの程度画角が変化するかを表したものが像倍率変化量になる。像倍率変化量は、例えば画面全体の変化率でも良いし、対角方向の変化率でもよい。その基準は定義が同じであれば映像の変化率で規定することができる。

次に、この像倍率変化量と各種光学系との対応について図４を用いて説明する。

図４（ａ）は、横軸にフォーカスレンズ位置をとり、縦軸に像倍率変化量をとり、フォーカスレンズ位置に対する像倍率変化量を示したものである。ここでは、変倍レンズ位置及び絞り位置は固定として考えている。図から分かるように、被写体距離が無限側から至近側に変化するようにフォーカスレンズを移動するにつれて、像倍率変化量は小さくなっている。

図４（ｂ）は、横軸に変倍レンズ位置をとり、縦軸に像倍率変化量をとり、変倍レンズ位置に対する像倍率変化量を示したものである。ここで、フォーカスレンズ位置及び絞り位置は固定として考えている。図から分かるように、焦点距離がＷｉｄｅ側からＴｅｌｅ側に変化するように変倍レンズを移動するにつれて、像倍率変化量は大きくなっている。

図４（ｃ）は、横軸にＦ値をとり、縦軸に像倍率変化量をとり、Ｆ値に対する像倍率変化量を示したものである。ここで、変倍レンズ位置は固定とし、被写体距離をＬ１、Ｌ２、Ｌ３（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）と変化させている。図から分かるように、絞りをＯｐｅｎ側からＣｌｏｓｅ側へ絞る（Ｆ値を大きくする）につれて、像倍率変化量は大きくなっている。また、被写体距離が短くなるにつれて、像倍率変化量の変化が急になっている。

このように、変倍レンズ位置、フォーカスレンズ位置、Ｆ値が変化することで像倍率変化量も変化する。

そのため、交換レンズ１００側では現在の変倍レンズ位置、フォーカスレンズ位置に対応する錯乱円形Δ当りの像倍率変化量データに対して、現在の実効Ｆ値をかけたＦΔ当たりの像倍率変化量をカメラ本体２００側に送る。

カメラ本体２００は、フォーカスレンズ１０２がウォブリン動作を行う際のウォブリング振幅量を計算する。この計算されたウォブリング振幅量が例えば１／４ＦΔであれば、１／４ＦΔに対する像倍率変化量を計算する。この像倍率変化量が所定値よりも大きい場合には、上述したようにＡＦ駆動方法を変更したり、ウォブリング振幅量を小さくすることで、画角変化を少なくすることができる。

次に、図５、図６のフローチャートを用いて、交換レンズとカメラ本体の動作フローを説明する。図５のフローチャートは、交換レンズの動作を表したものである。図６のフローチャートは、カメラ本体の動作を表したものである。

まず、図５を用いて交換レンズの動作を説明する。交換レンズの動作はＳ５０１から始まり、Ｓ５０２でカメラ本体からＡＦ駆動命令を受信しフォーカスレンズを制御する。そして、ＡＦ駆動命令に基づいてフォーカスレンズを駆動した後、Ｓ５０３で交換レンズ内の光学部材の各種状態を検出、演算する。各種状態とは変倍レンズ位置やフォーカスレンズ位置、Ｆ値等である。そして、Ｓ５０４で各種状態に基づいて像倍率変化量を演算し、Ｓ５０５で演算した像倍率変化量をカメラ本体に送信する。これにより、カメラ本体に現在の交換レンズの状態での像倍率変化量を送信することができる。

次に、図６を用いてカメラ本体の動作を説明する。カメラ本体の動作はＳ６０１から始まり、まずＳ６０２では、現在の交換レンズの状態での像倍率変化量を交換レンズから受信する。次にＳ６０３でカメラ本体はウォブリング振幅量を計算し、Ｓ６０４では、Ｓ６０３で計算したウォブリング振幅量とＳ６０２で取得した像倍率変化量を用いて、ウォブリング振幅量を動かした場合の像倍率変化量を計算する。次にＳ６０５では、Ｓ６０４で計算された像倍率変化量が所定値より大きいか否かを判断する。もし所定値より大きい場合は、画角変化の影響が大きいと判断し、Ｓ６０６の処理に進みＡＦモードを非ウォブリングＡＦに設定する。また、Ｓ６０５で所定値より小さい場合はＳ６０７に進み、Ｓ６０７でＡＦモードをウォブリングＡＦに設定する。次にＳ６０６またはＳ６０７で設定されたＡＦで、Ｓ６０８にて交換レンズに対するＡＦ駆動命令を送信する。このように、カメラ本体では、像倍率変化量に応じてＡＦ動作の方式を判断する。

このように、交換レンズのフォーカスレンズ位置と変倍レンズ位置の状態に応じた像倍率変化量の情報を周期的にカメラ本体へ送信することで、画角変化の影響を低減したＡＦ駆動ができる。そして、初期通信時に像倍率変化量の情報を交換レンズからカメラ本体へ全て送るのではなく、必要なときに必要な像倍率変化量の情報のみを送っている。そのため、初期通信に要する時間を短縮することが可能となる。また、同じデータを交換レンズとカメラ本体の両方で持つ必要がないため、カメラ本体が必要とするメモリ容量を減らすことが可能となる。

上述した実施例では交換可能なズームレンズについて説明したが、交換可能な単焦点レンズについても同様に実施可能である。この場合、変倍レンズが存在しないので、あるフォーカスレンズ位置で規定フォーカスレンズ移動量を移動させた場合の像倍率変化量に対応するデータを持てばよい。

１００ 交換レンズ
１０１ 変倍レンズ
１０２ フォーカスレンズ
１０３ 絞り
１０４ レンズ通信部
１０９ レンズマイコン
１１２ メモリ

本発明は、交換レンズ、カメラ及びカメラシステムに関し、特にフォーカスレンズ駆動に関するものである。

従来、動画撮影時のオートフォーカス（以下ＡＦと称する）として、フォーカスレンズを微小振幅動作（ウォブリング）させて撮像信号から合焦状態を判定しながら合焦位置に導くように制御するコントラスト方式のＡＦがある。そして、フォーカスレンズのように光学敏感度の高いレンズを移動させた場合、焦点距離とＦ値の条件により、その移動により像倍率変化を生じることも知られている。そのため、フォーカスレンズのウォブリングによって、像倍率変化が目立ってしまう可能性があった。

そこで、この対策として特許文献１は、ズームレンズの位置の情報と、フォーカスレンズをウォブリング制御させた場合に生じる像倍率の変化率を示す情報とを関連付けた関連付情報を保持し、その情報に基づいてウォブリング制御を変えることを開示している。そして、この関連付情報は、交換レンズをカメラに装着したときの初期通信において、交換レンズからカメラに送信されることを開示している。

特開２０１０−２７１６９６号公報

上述したように、特許文献１では、交換レンズをカメラ本体に装着したときの初期通信において関連付情報を通信している。この関連付情報は、複数の変倍レンズの位置の情報と、それらの変倍レンズの位置においてフォーカスレンズをウォブリング制御した場合に生じる変倍率の情報を記憶しているため、ある程度大容量なデータとなってしまう。そのため、初期通信時にある程度長い転送時間を必要としてしまう。

また、交換レンズ側で記憶している関連付情報を初期通信でカメラ本体側に全て送信するため、カメラシステムで考えると、結果的に重複したデータを保持することになり効率的でない。

そこで、本発明の目的は、フォーカスレンズの移動に伴う像倍率変化に対し、交換レンズとカメラ本体とで効率良く情報の受け渡しを行い、初期通信に要する時間を短くすることを可能にした交換レンズ及びカメラシステムを提供することである。

本発明の第１の側面は、カメラに対して着脱可能な交換レンズであって、光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズと、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りと、前記変倍レンズの位置に関する情報と前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得する取得手段と、前記像倍率変化量を前記カメラに送信するレンズ制御部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の第２の側面は、カメラに対して着脱可能な単焦点の交換レンズであって、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りと、取得した前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得する取得手段と、前記像倍率変化量を前記カメラに送信するレンズ制御部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の第３の側面は、交換レンズが取り外し可能に装着され、該交換レンズとの通信が可能なカメラであって、前記交換レンズは、光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズと、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りと、前記変倍レンズの位置に関する情報と前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得する取得手段と、前記像倍率変化量を前記カメラに送信するレンズ制御部とを有し、前記カメラは、カメラ制御部を有し、該カメラ制御部は、前記レンズ制御部から受信した前記像倍率変化量に基づいて定められる、前記フォーカスレンズに対する駆動命令を前記レンズ制御部に送信することを特徴とする。

また、本発明の第４の側面は、光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズと、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りを有する交換レンズであり、カメラに取り外し可能に装着され、該カメラと通信が可能な交換レンズの制御方法であって、前記変倍レンズの位置に関する情報と前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得するステップと、該像倍率変化量を前記カメラに送信するステップを有することを特徴とする。

また、本発明の第５の側面は、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りを有する交換レンズであり、カメラに取り外し可能に装着され、該カメラと通信が可能な単焦点の交換レンズの制御方法であって、前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得するステップと、該像倍率変化量を前記カメラに送信するステップを有することを特徴とする。

また、本発明の第６の側面は、光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズと、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りを有する交換レンズが取り外し可能に装着され、該交換レンズとの通信が可能なカメラの制御方法であって、前記交換レンズから、前記変倍レンズの位置に関する情報と前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を受信し、該像倍率変化量に基づいて定められる、前記フォーカスレンズに対する駆動命令を前記交換レンズに送信するステップを有することを特徴とする。

また、本発明の第７の側面は、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りを有する交換レンズが取り外し可能に装着され、該交換レンズとの通信が可能なカメラの制御方法であって、前記交換レンズから、前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を受信し、該像倍率変化量に基づいて定められる、前記フォーカスレンズに対する駆動命令を前記交換レンズに送信するステップを有することを特徴とする。

また、本発明の第８の側面は、カメラと、該カメラに対して着脱可能な交換レンズを含むカメラシステムであって、前記交換レンズは、光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズと、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りと、前記変倍レンズの位置に関する情報と前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得する取得手段と、前記像倍率変化量を前記カメラに送信するレンズ制御部と、を有し、前記カメラは、前記レンズ制御部から受信した前記像倍率変化量に基づいて定められる、前記フォーカスレンズに対する駆動命令を前記レンズ制御部に送信するカメラ制御部を有することを特徴とする。

また、本発明の第９の側面は、カメラと、該カメラに対して着脱可能な単焦点の交換レンズを含むカメラシステムであって、前記交換レンズは、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、光量調節を行う絞りと、前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得する取得手段と、前記像倍率変化量を前記カメラに送信するレンズ制御部と、を有し、前記カメラは、前記レンズ制御部から受信した前記像倍率変化量に基づいて定められる、前記フォーカスレンズに対する駆動命令を前記レンズ制御部に送信するカメラ制御部を有することを特徴とする。

本発明によれば、フォーカスレンズの移動に伴う像倍率変化に対し、交換レンズとカメラとで効率良く情報の受け渡しを行い、初期通信に要する時間を短くすることが可能となる。

本実施例のカメラシステムを表す図 カメラとレンズの通信と動作タイミングチャート 像倍率変化による画面の影響を表す図 像倍率変化量とフォーカスレンズ位置、変倍レンズ位置、Ｆ値との関係図 本実施例の交換レンズ側のフローチャート 本実施例のカメラ側のフローチャート

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に関わる交換レンズとカメラを含むカメラシステムのブロック図である。

以下、図１を参照してカメラシステムの構成について説明する。本発明のカメラシステムは、交換レンズ１００、カメラ２００を有する。

交換レンズ１００は、カメラ２００に対して着脱可能であり、交換レンズ１００とカメラ２００は、互いのマウント部が結合することで互いの電源ピンと通信ピンが接続され双方向の通信が可能となる。

交換レンズ１００は、光学部材とそれを制御する部分に分かれる。光学部材は、光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズ１０１と、光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズ１０２、光量調節を行う絞り１０３を含む。これらの光学部材によって適切に光量を調節されつつ、カメラ２００の撮像素子２０１に像を結ぶ。

また、光学部材を制御する部分は、カメラマイコン２０２との間で通信を行うためのレンズ制御部１０４、フォーカスレンズ１０２を移動させるフォーカスモータ１０５や絞り１０３の駆動を行う絞りモータ１０６等のアクチュエータがある。フォーカスモータ１０５や絞りモータ１０６にはステッピングモータ等を用いることができる。

ステッピングモータを用いる場合、リセット動作した後の駆動したパルス量をカウントしておくことで、対象物の位置を検知することができる。また、他のアクチュエータの場合は、位置検出手段を別途設けることでフォーカスレンズ位置や絞り位置を検知することができる。

さらに、フォーカスモータ１０５を駆動するためのフォーカス駆動ドライバ１０７や、絞りモータ１０６を駆動するための絞り駆動ドライバ１０８がある。レンズマイコン１０９により、フォーカス駆動ドライバ１０７や絞り駆動ドライバ１０８の制御を行うことで、光学部材を適切に制御することができる。

ズーム操作手段１１０は、変倍レンズ１０１を操作して焦点距離を変更するものであり、例えばズームリング等のメカ部材を通してズーム操作手段１１０と変倍レンズ１０１が連動して動作し、変倍レンズ位置を調節することができる。また、変倍レンズ１０１の位置を検出するポテンションメーターで構成されるズーム位置検出手段１１１があり、変倍レンズ位置を電気信号に変換してレンズマイコン１０９内のＡＤ変換器でデジタルデータとして検出することができる。また、予め変倍レンズ位置と焦点距離との対応データを記憶しておくことで、レンズマイコン１０９がズーム位置検出手段１１１の結果を参照することで焦点距離を取得することができる。

また、予めフォーカスレンズ位置と被写体距離との対応データを記憶しておくことで、レンズマイコン１０９がフォーカスレンズ位置から被写体距離を取得することができる。

同様に、予め絞り位置とＦ値（絞り値）との対応データを記憶しておくことで、レンズマイコン１０９が絞り位置からＦ値を取得することができる。
記憶手段であるメモリ１１２には、ある変倍レンズ位置とあるフォーカスレンズ位置でフォーカスレンズ１０２を規定量だけ移動させた場合の像倍率変化量に対応するデータが記憶されている。つまり、変倍レンズ１０１とフォーカスレンズ１０２とがそれぞれ所定位置にあるときに、フォーカスレンズ１０２を所定量移動させた際の像倍率変化量に対応する情報が記憶されている。ここで、規定量は、例えば規定のデフォーカス量（Ｆ＝１、Δ＝規定量）動かした際のフォーカスレンズ１０２の移動量とすることができる。また、Δを交換レンズの光学系の錯乱円径を基準としてとれば、交換レンズの光学系が変わった場合にも同じように規格化することができる。

上述したように変倍レンズ位置と焦点距離、フォーカスレンズ位置と被写体距離とは対応関係にある。そのため、例えば、変倍レンズ位置とフォーカスレンズ位置の代わりに、焦点距離と被写体距離に対応させて像倍率変化量に対応するデータであってもよい。

カメラ２００内には、交換レンズ１００を通ってきた光を結像し電気信号に変換する撮像素子２０１が配される。撮像素子２０１で電気信号に変換された映像信号は映像処理部２０３に送られ、適切な映像するために輝度調整、映像サイズ変更、ホワイトバランス調整、色調整等々の映像処理が行われる。映像処理部２０３にて適切な映像処理された映像情報は、出力手段である液晶パネル等の表示装置２０４や半導体記憶装置やハードディスク、磁気テープなどからなる記録手段２０５に送られ、表示や記憶される。また、映像処理部２０３で処理された映像データは、ＡＦ手段２０６やＡＥ手段２０７に送られる。

ＡＦ手段２０６では、映像情報からコントラストのデータを抜き出して、どのくらい合焦しているか判断するフォーカス評価値情報を生成し、交換レンズ１００のフォーカスレンズ１０２を駆動制御するための情報を生成する。また、ＡＥ手段２０７では、映像情報から輝度情報を抜き出して、露出がオーバなのかアンダーなのかを判断するＡＥ評価情報を生成し、交換レンズ１００の絞り２０３を制御するための情報を生成する。また、これらのカメラ２００内の制御を行うカメラマイコン２０２が、カメラ制御部２０８を介して交換レンズ１００のレンズ制御部１０４と相互に通信する。カメラ２００は、交換レンズ１００内部の情報、例えば現在のフォーカスレンズ位置情報、変倍レンズ位置情報、絞り情報等を受信する。そして、その情報とＡＦ手段２０６、ＡＥ手段２０７、映像処理部２０３の情報を元に、各レンズを制御する情報をカメラ制御部２０８を介して交換レンズ１００側に送信する。そして、交換レンズ１００は、送信された情報を元に各レンズの制御を行う。

次に、図２を用いて交換レンズ１００とカメラ２００との通信と各種動作タイミングについて説明する。

図２は、縦に各種動作を並べ、横軸は時間経過を表し、時間経過における各種動作（ａ）〜（ｆ）を模式的に記述してある。

（ａ）のＬＴＣは、交換レンズ１００からカメラ２００への通信を表しており、Ｈｉｇｈの期間が交換レンズ１００からカメラ２００へデータを送信している期間を表している。同様に、（ｂ）のＣＴＬは、カメラ２００から交換レンズ１００への通信を表しており、Ｈｉｇｈの期間がカメラ２００から交換レンズ１００へデータを送信している期間を表している。ＬＴＣ、ＣＴＬの通信は第１の周期で行われる。

（ｃ）のＡＦ駆動命令生成は、カメラ２００内での交換レンズ１００へのＡＦ駆動命令を生成するタイミングを表しており、その生成期間をそれぞれ四角形で表している。同様に、（ｄ）のＡＦ駆動命令は、カメラ２００から受け取ったＡＦ駆動命令に基づいて交換レンズ１００内で実際にフォーカスレンズを駆動させるための処理を表し、フォーカスレンズを駆動させる期間をそれぞれ四角形で表している。ここで、フォーカスレンズを駆動させるための処理とは、フォーカスレンズの目標位置や駆動速度をフォーカス駆動ドライバ１０７に送信して、フォーカスレンズの駆動の準備を行うことである。ＡＦ駆動命令の通信は第２の周期で行われ、この第２の周期は第１の周期よりも長く、例えば第１の周期の２倍の長さの周期である。

（ｅ）の像倍率演算は、像倍率変化量を演算する期間をそれぞれ四角形で表している。

（ｆ）のフォーカスレンズ位置は、（ｄ）のＡＦ駆動命令で指定されたフォーカスレンズの駆動命令によって、どのようにフォーカスレンズ位置が変化するかを模式的に表している。縦方向がフォーカスレンズの位置を表している。

また、交換レンズ１００とカメラ２００との通信は、撮像素子の蓄積時間に応じて周期的に行われる。

一連の流れを説明する。ＬＴＣがＨｉｇｈのタイミング（図２中の＜１＞）で交換レンズ１００からカメラ２００にフォーカスレンズ位置や像倍率変化量を通信により送信する。カメラ２００は、撮像素子２０１で得られた映像データからＡＦ評価値を算出する。

そして、交換レンズ１００から送られてきたフォーカスレンズ１０２の位置と算出したＡＦ評価値とによって、次にフォーカスレンズを移動させる位置もしくは、方向、量、速度をＡＦ駆動命令生成の期間（図２中の＜２＞）に演算する。そこで演算された情報（位置もしくは方向、量、速度）をＡＦ駆動命令として、ＬＴＣがＨｉｇｈのタイミング（図２中の＜３＞）でカメラ２００から交換レンズ１００に送信する。

交換レンズ１００は、それを受けてＡＦ駆動命令の期間（図２中の＜４＞）で、実際にフォーカスレンズ１０２を動作させる処理を行う。そして、ＬＴＣの次のＨｉｇｈのタイミング（図２中の＜５＞）がくる前に、ＬＴＣの次のＨｉｇｈのタイミングでフォーカスレンズ１０２が到達すると予想される位置（予想位置）を演算する。また、ズーム位置検出手段１１１により現在のズームレンズ位置を取得する。そして、交換レンズ１００は、予めメモリ１１２に記憶しておいた像倍率変化量に対応するデータの中から、現在の変倍レンズ位置、フォーカスレンズ位置に対応したデータを選び出す。そして、選び出したデータと現在のＦ値とを用いて、現在の交換レンズ１００のＦ値に対応した像倍率変化量を取得する。Ｆ値に対応した像倍率変化量とは、現在の変倍レンズ位置、フォーカスレンズ位置に対応したデータに現在のＦ値を単純に掛けたものでもよいし、さらに何か係数を掛けたものでもよい。上述したように、Ｆ値は絞り位置と対応関係にある。そのため、ここではＦ値の代わりに絞り位置を用いてもよい。そして、ＬＴＣの次のＨｉｇｈのタイミング（図２中の＜５＞）で、演算したフォーカスレンズ１０２の予想位置や像倍率変化量の情報を交換レンズ１００からカメラ２００に対して送信する。

このような一連の動作を繰り返すことで、フォーカスレンズを所定量移動させた場合の、現在の交換レンズ１００の状態に応じた像倍率変化量の情報を周期的に（例えばＶ周期で）カメラ２００側に知らせることができる。

また、例えば図２中の＜６＞の期間で演算した像倍率変化量が所定の大きさを超えている場合、ウォブリング動作による画角変化が大きくなってしまうと考えられる。そのため、この場合は、図２中のｔ１のタイミングでカメラ２００側にて、フォーカスレンズ１０２を微小振幅動作させるウォブリングＡＦから、フォーカスレンズ１０２を微小振幅動作させない非ウォブリングＡＦに変更する。これにより、画角変化を少なくした適切なフォーカス制御を行うことができる。ここで、非ウォブリングＡＦは、フォーカスレンズを微小振幅動作させずに被写体に合焦させるＡＦ方式であれば、光軸方向にフォーカスレンズを走査させながらコントラストのピーク値を探すＡＦ方式でもよいし、位相差ＡＦ方式のようなものでもよい。

ここで、像倍率変化とはどのようなものかを説明する。一般に像倍率変化とは、レンズの光学系を変化させたときに生じる像の変化であり、例えば変倍レンズを光軸方向に動かした際の画角の変化率を像倍率変化量とする。例えばＷｉｄｅ側に変倍レンズを移動させれば、図３（ａ）のように移動させる前の画角に対して大きくなり、Ｔｅｌｅ側に移動させれば、図３（ｂ）のように移動させる前の画角に対して小さくなる。このように、光学系の変化をさせる前後で、どの程度画角が変化するかを表したものが像倍率変化量になる。像倍率変化量は、例えば画面全体の変化率でも良いし、対角方向の変化率でもよい。その基準は定義が同じであれば映像の変化率で規定することができる。

次に、この像倍率変化量と各種光学系との対応について図４を用いて説明する。

図４（ａ）は、横軸にフォーカスレンズ位置をとり、縦軸に像倍率変化量をとり、フォーカスレンズ位置に対する像倍率変化量を示したものである。ここでは、変倍レンズ位置及び絞り位置は固定として考えている。図から分かるように、被写体距離が無限側から至近側に変化するようにフォーカスレンズを移動するにつれて、像倍率変化量は小さくなっている。

図４（ｂ）は、横軸に変倍レンズ位置をとり、縦軸に像倍率変化量をとり、変倍レンズ位置に対する像倍率変化量を示したものである。ここで、フォーカスレンズ位置及び絞り位置は固定として考えている。図から分かるように、焦点距離がＷｉｄｅ側からＴｅｌｅ側に変化するように変倍レンズを移動するにつれて、像倍率変化量は大きくなっている。

図４（ｃ）は、横軸にＦ値をとり、縦軸に像倍率変化量をとり、Ｆ値に対する像倍率変化量を示したものである。ここで、変倍レンズ位置は固定とし、被写体距離をＬ１、Ｌ２、Ｌ３（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）と変化させている。図から分かるように、絞りをＯｐｅｎ側からＣｌｏｓｅ側へ絞る（Ｆ値を大きくする）につれて、像倍率変化量は大きくなっている。また、被写体距離が短くなるにつれて、像倍率変化量の変化が急になっている。

このように、変倍レンズ位置、フォーカスレンズ位置、Ｆ値が変化することで像倍率変化量も変化する。

そのため、交換レンズ１００側では現在の変倍レンズ位置、フォーカスレンズ位置に対応する錯乱円径Δ当りの像倍率変化量データに対して、現在の実効Ｆ値をかけたＦΔ当たりの像倍率変化量をカメラ２００側に送る。

カメラ２００は、フォーカスレンズ１０２がウォブリング動作を行う際のウォブリング振幅量を計算する。この計算されたウォブリング振幅量が例えば１／４ＦΔであれば、１／４ＦΔに対する像倍率変化量を計算する。この像倍率変化量が所定値よりも大きい場合には、上述したようにＡＦ駆動方法を変更したり、ウォブリング振幅量を小さくすることで、画角変化を少なくすることができる。

次に、図５、図６のフローチャートを用いて、交換レンズとカメラの動作フローを説明する。図５のフローチャートは、交換レンズの動作を表したものである。図６のフローチャートは、カメラの動作を表したものである。

まず、図５を用いて交換レンズの動作を説明する。交換レンズの動作はＳ５０１から始まり、Ｓ５０２でカメラからＡＦ駆動命令を受信しフォーカスレンズを制御する。そして、ＡＦ駆動命令に基づいてフォーカスレンズを駆動した後、Ｓ５０３で交換レンズ内の光学部材の各種状態を検出、演算する。各種状態とは変倍レンズ位置やフォーカスレンズ位置、Ｆ値等である。そして、Ｓ５０４で各種状態に基づいて像倍率変化量を演算し、Ｓ５０５で演算した像倍率変化量をカメラに送信する。これにより、カメラに現在の交換レンズの状態での像倍率変化量を送信することができる。

次に、図６を用いてカメラの動作を説明する。カメラの動作はＳ６０１から始まり、まずＳ６０２では、現在の交換レンズの状態での像倍率変化量を交換レンズから受信する。次にＳ６０３でカメラはウォブリング振幅量を計算し、Ｓ６０４では、Ｓ６０３で計算したウォブリング振幅量とＳ６０２で取得した像倍率変化量を用いて、ウォブリング振幅量を動かした場合の像倍率変化量を計算する。次にＳ６０５では、Ｓ６０４で計算された像倍率変化量が所定値より大きいか否かを判断する。もし所定値より大きい場合は、画角変化の影響が大きいと判断し、Ｓ６０６の処理に進みＡＦモードを非ウォブリングＡＦに設定する。また、Ｓ６０５で所定値より小さい場合はＳ６０７に進み、Ｓ６０７でＡＦモードをウォブリングＡＦに設定する。次にＳ６０６またはＳ６０７で設定されたＡＦで、Ｓ６０８にて交換レンズに対するＡＦ駆動命令を送信する。このように、カメラでは、像倍率変化量に応じてＡＦ動作の方式を判断する。

このように、交換レンズのフォーカスレンズ位置と変倍レンズ位置の状態に応じた像倍率変化量の情報を周期的にカメラへ送信することで、画角変化の影響を低減したＡＦ駆動ができる。そして、初期通信時に像倍率変化量の情報を交換レンズからカメラへ全て送るのではなく、必要なときに必要な像倍率変化量の情報のみを送っている。そのため、初期通信に要する時間を短縮することが可能となる。また、同じデータを交換レンズとカメラの両方で持つ必要がないため、カメラが必要とするメモリ容量を減らすことが可能となる。

上述した実施例では交換可能なズームレンズについて説明したが、交換可能な単焦点レンズについても同様に実施可能である。この場合、変倍レンズが存在しないので、あるフォーカスレンズ位置で規定フォーカスレンズ移動量を移動させた場合の像倍率変化量に対応するデータを持てばよい。

１００ 交換レンズ
１０１ 変倍レンズ
１０２ フォーカスレンズ
１０３ 絞り
１０４ レンズ制御部
１０９ レンズマイコン
１１２ メモリ

Claims (9)

1. カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズであって、
   光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズと、
   光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、
   光量調節を行う絞りと、
   取得した前記変倍レンズの位置に関する情報と前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得する取得手段と、
   前記像倍率変化量を前記カメラ本体に送信する送信手段と、を有することを特徴とする交換レンズ。
2. 前記変倍レンズと前記フォーカスレンズとがそれぞれ所定位置にあるときに、前記フォーカスレンズを所定量移動させた際の像倍率変化量に対応する情報を記憶する記憶手段を有し、
   前記取得手段は、前記記憶された像倍率変化量に対応する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに基づいて前記像倍率変化量を取得することを特徴とする請求項１に記載の交換レンズ。
3. 前記送信手段は、前記像倍率変化量を所定の周期で前記カメラ本体に送信することを特徴とする請求項１または２に記載の交換レンズ。
4. 前記記憶した像倍率変化量に対応する情報は、前記交換レンズの光学系の錯乱円形を基準とした情報であることを特徴とする請求項２に記載の交換レンズ。
5. カメラ本体に対して着脱可能な単焦点の交換レンズであって、
   光軸方向に移動して被写体像の合焦状態を変更するフォーカスレンズと、
   光量調節を行う絞りと、
   取得した前記フォーカスレンズの位置に関する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに対応する像倍率変化量を取得する取得手段と、
   前記像倍率変化量を前記カメラ本体に送信する送信手段と、を有することを特徴とする交換レンズ。
6. 前記フォーカスレンズを所定位置で所定量移動させた際の像倍率変化量に対応する情報を記憶する記憶手段を有し、
   前記取得手段は、前記記憶した像倍率変化量に対応する情報と前記絞りの絞り値に関する情報とに基づいて前記像倍率変化量を取得することを特徴とする請求項５に記載の交換レンズ。
7. 前記送信手段は、前記像倍率変化量を所定の周期で前記カメラ本体に送信することを特徴とする請求項５または６に記載の交換レンズ。
8. 前記記憶した像倍率変化量に対応する情報は、前記交換レンズの光学系の錯乱円形を基準とした情報であることを特徴とする請求項６に記載の交換レンズ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の交換レンズと、
   撮像素子を有するカメラ本体と、を含むカメラシステム。

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