JP6153324B2 - 交換レンズおよび撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、交換レンズと、交換レンズとそれが着脱可能なカメラ本体からなる撮影システムに関する。

特許文献１は、ズームレンズの像側にエクステンダーを光路に挿入および退避可能に設け、ズームレンズのみの変倍範囲とは異なる範囲での変倍を行わせる撮影システムを開示している。特許文献２は、エクステンダーの倍率が切り替えを検出すると、切り替え前後で焦点距離が一致するようにズームレンズを移動させると共にズームレンズがワイド端又はテレ端に到達したときにエクステンダー倍率を自動で切り替える撮影システムを開示している。

特開平０２−０７９８１０号公報 特開２００１−５１１８３号公報

しかしながら、エクステンダー内蔵の交換レンズがその装着を想定していないカメラ本体に装着されると、カメラ本体はエクステンダーの有無や挿抜のタイミングを正確に把握できず、自動焦点調節（ＡＦ）に不具合が発生するおそれがある。これは、エクステンダーの光路への挿入により明るさが減少し、焦点検出が可能な明るさではなくなるためである。

本発明は、エクステンダー内蔵の交換レンズがその装着を想定していないカメラ本体に装着された場合に焦点調節の不具合を防止することが可能な交換レンズおよび撮影システムを提供することを例示的な目的とする。

本発明の交換レンズは、自動焦点調節を行うことができるカメラ本体に着脱可能であり、前記カメラ本体と通信を行う制御手段と撮影光学系を有する交換レンズであって、前記撮影光学系は、該撮影光学系のＦナンバーを変化させる光学ユニットを含み、前記光学ユニットは、前記カメラ本体から前記交換レンズを取り外すことなく、前記撮影光学系の光路中に挿入された位置と前記光路から退避された位置の間を移動することで前記撮影光学系のＦナンバーを変化させることが可能であり、前記カメラ本体が、前記カメラ本体に前記交換レンズが装着された状態で前記光学ユニットが移動することにより生じる前記Ｆナンバーの変化を認識するように構成されていないカメラであり、かつ、前記光学ユニットの移動によって前記Ｆナンバーが変化したことにより前記カメラ本体が自動焦点調節を行うことができなくなることに応じて、前記制御手段は、前記交換レンズに前記自動焦点調節を実行させるための第１の信号が前記カメラ本体から送信されないようにする第２の信号を前記カメラ本体に送信することを特徴とする。

本発明によれば、エクステンダー内蔵の交換レンズがその装着を想定していないカメラ本体に装着された場合に焦点調節の不具合を防止することが可能な撮影システムを提供することができる。

本実施形態の撮影システムのブロック図である。 図１に示すエクステンダーが挿抜された際のレンズ内ＣＰＵ１０２の動作を説明するフローチャートである。（実施例１） 図１に示すエクステンダーが挿抜された際のレンズ内ＣＰＵ１０２の動作を説明するフローチャートである。（実施例２）

図１は、本実施形態の撮影システムのブロック図である。撮影システムは、交換レンズ１０１と一眼レフデジタルカメラ（以下、「カメラ本体１１５」という）から構成されている。

交換レンズ１０１は、焦点検出機能を備えたカメラ本体１１５に不図示のマウントを介して着脱可能に構成され、カメラ本体１１５と交換レンズ１０１は、通信端子１１７、１０４を介して情報を通信することができる。また、交換レンズ１０１はカメラ本体１１５から通信端子１１７、１０４を介して電源供給も受ける。

例えば、交換レンズ１０１はレンズ固有の光学情報（現在の焦点距離、Ｆ値、フォーカス敏感度、ピント補正量等の情報）、特性情報、その他の情報をカメラ本体１１５に送信する。同様に、交換レンズ１０１はカメラ本体１１５の固有情報、例えば、カメラ本体１１５の種類、カメラ本体１１５の名称、カメラ本体１１５の制御プログラムのバージョンを受信する。

なお、「光学情報」は、ズームやフォーカス、絞り羽等の状態に応じて変化する光学的な固有情報を意味する。「特性情報」は、基本的には状態によって変化しないような固有情報、例えば、交換レンズ１０１の名称（機種を特定するためのＩＤ情報）、最大通信速度、開放Ｆ値、ズームレンズか否か、ＡＦ可能な像高等の情報を意味する。その他の情報は、動作状態、設定状態、各種情報の要求命令（送信要求）および駆動命令等の情報を含む。

交換レンズ１０１に固有の特性情報や光学情報をカメラ本体１１５が取得することで、カメラ本体１１５は、ＡＦやオートエクスポージャ（ＡＥ）、画像補正等を適切に行うことができる。

交換レンズ１０１は、撮影光学系、各種駆動手段、レンズ内ＣＰＵ１０２、スイッチ（ＳＷ）１２５を有する。

撮影光学系は、物体（被写体）の光学像を形成し、物体側から順に光軸ＯＡに沿って、フォーカスレンズ１０５、変倍レンズ（ズームレンズ）１０３、絞り１０７、手振れ補正レンズ１１０を含む。なお、各レンズは一または複数のレンズを有してユニット化されているが、図１には簡単のため単レンズとして図示されている。

フォーカスレンズ１０５は、不図示の駆動手段（例えば、ステッピングモータ）によって光軸ＯＡの方向に移動されて焦点調節を行う。ＡＦ時には駆動手段はフォーカス駆動回路１０６によって駆動され、フォーカスレンズ駆動回路１０６による駆動レンズ内ＣＰＵ１０２によって制御される。また、フォーカスレンズ１０５は、手動焦点調節（マニュアルフォーカス(ＭＦ)）時にはフォーカスリングなどのＭＦ駆動部１２６をユーザが手動で操作することによって駆動される。

変倍レンズ１０３は、不図示の駆動手段によって光軸方向に移動されて焦点距離を変更する。

絞り１０７は、カメラ本体１１５の撮像素子１２１に入射する光量を調節し、絞り駆動回路１０８によって開口径（絞り径）の大きさを変更する絞り羽根が駆動される。

手振れ補正レンズ１１０は、手振れ補正駆動回路１１２によって光軸ＯＡに直交する方向に移動されて像ぶれを補正する。なお、「直交する方向」は光軸ＯＡに直交する成分があれば足り、光軸ＯＡに対して斜めに移動されてもよい。

また、撮影光学系には、図示しない挿抜操作部材により撮影者が手動でエクステンダー１１３が撮影光学系の光路中に挿入および退避可能に設けられている。エクステンダー１１３は交換レンズ１０１に内蔵される内蔵エクステンダーである。挿抜検出手段１１４は、エクステンダー１１３が撮影光学系の光軸ＯＡに対して挿抜されたことを検出し、検出結果をレンズ内ＣＰＵ１０２に送信する。

エクステンダー１１３は、交換レンズ１０１とカメラ本体１１５の着脱なしに撮影光学系の光路中に挿入および退避が可能で、撮影光学系の焦点距離を変更する光学ユニットである。エクステンダー１１３を光軸に対して挿抜すると撮影光学系の明るさ（Ｆナンバー）も変化する。図１は、エクステンダー１１３が光路中から退避した状態を示している。エクステンダー１１３を駆動する駆動回路を設けて、光路中に自動でエクステンダー１１３を挿抜することも可能である。

この他、交換レンズ１０１とカメラ本体１１５の着脱なしに撮影光学系の光路中に挿抜されて明るさを異ならせる光学ユニットとして光学フィルタがある。このような光学フィルタとしては、偏光フィルタ、ＮＤフィルタ、シャープカットフィルタ、紫外線フィルタなどを含む。

レンズ内ＣＰＵ１０２は、マイクロコンピュータから構成されて交換レンズ１０１の各部を制御すると共に、カメラ内ＣＰＵ１１６と通信可能な制御手段である。レンズ内ＣＰＵ１０２は、不図示の内部メモリに、交換レンズ１０１に固有の特性情報や光学情報、図２または図３の制御方法に関するプログラムやそれに必要な値を格納し、交換レンズ１０１の各部を制御する制御手段である。「光学情報」には、フォーカスレンズ１０５の位置、変倍レンズ１０３の位置、絞り１０７の状態等のマトリクスで得られる、フォーカスレンズ１０５の敏感度情報やピント補正量の情報等が含まれる。

スイッチ（ＳＷ）１２５は、自動焦点調節（ＡＦ）または手動焦点調節（ＭＦ）を選択する選択手段である。ＳＷ１２５の状態も通信端子１０４、１１７を介して通信される。

カメラ本体１１５は、カメラ内ＣＰＵ１１６、メインミラー１１９ａ、サブミラー１１９ｂ、ファインダ光学系、シャッター１２０、撮像素子１２１、表示部１２４を有する。

メインミラー１１９ａとサブミラー１１９ｂは、図１に示すミラーダウン状態と不図示のミラーアップ状態の間を変位可能に構成されている。メインミラー１１９ａとサブミラー１１９ｂは、ミラーダウン状態では、光軸ＯＡ上に配置され、ミラーアップ状態では、光軸ＯＡから退避して物体からの光が撮像素子１２１に到達するようにする。

メインミラー１１９ａはハーフミラーから構成され、ミラーダウン状態では、物体からの光の一部をファインダ光学系に反射してユーザに観察可能にし、残りの光を透過してサブミラー１１９ｂに透過する。サブミラー１１９ｂは、ミラーダウン状態では、物体からの光をＡＦセンサ１１８に反射する。本実施形態は、メインミラー１１９ａとサブミラー１１９ｂがないミラーレスカメラにも適用可能である。ファインダ光学系は、ペンタプリズム１２２とファインダ１２３を有し、ユーザが被写体を観察することを可能にする。

ＡＦセンサ１１８は、一対の被写体像の信号の位相差を検出することによって焦点検出をするいわゆる位相差方式の焦点検出を行い、カメラ内ＣＰＵ１１６はＡＦセンサ１１８の検出結果に基づいてＡＦを行う（位相差ＡＦ）。位相差ＡＦでは、撮影光学系のＦ値によっては焦点検出に用いる光束にケラレが生じ、焦点検出精度が低下して位相差ＡＦに不具合が生じる場合がある。

本実施例のカメラ本体１１５では、撮像素子１２１とは別のＡＦセンサ１１８を有している。但し、撮像素子の一部の画素を利用して位相差ＡＦを行う方式や、撮像素子で得られた像のコントラスト情報を利用してＡＦを行う方式もカメラ本体の焦点検出機能を実現するための方式として用いることができる。

カメラ内ＣＰＵ１１６は、マイクロコンピュータから構成されてカメラ本体１１５の各部を制御すると共に、レンズ内ＣＰＵ１０２と通信をし、レンズ内ＣＰＵ１０２に各種の命令を送信する制御手段である。

カメラ内ＣＰＵ１１６は、原則としてスイッチ１２５がＡＦを選択している場合には、ＡＦセンサ１１８の検出結果に基づいて、合焦状態を得るためのフォーカスレンズ１０５の駆動量を算出する。カメラ内ＣＰＵ１１６は、算出したフォーカスレンズ１０５の駆動量をレンズ内ＣＰＵ１０２に送信し、レンズ内ＣＰＵ１０２は、これに応じてレンズ駆動回路１０６を制御してフォーカスレンズ１０５を合焦位置に駆動する。スイッチ１２５がＭＦを選択している場合には、ユーザが駆動手段１２６を操作してフォーカスレンズ１０５を所定の位置に駆動させる。なお、後述するように、スイッチ１２５がＡＦを選択している場合であってもカメラ内ＣＰＵ１１６はＡＦを行わない場合がある。

カメラ内ＣＰＵ１１６は、カメラ本体１１５に設けられた不図示のレリーズスイッチの半押し操作に応じて、不図示の測光センサによる測光結果またはユーザが設定した絞り値に応じた絞り１０７の駆動量を算出し、レンズ内ＣＰＵ１０２に送信する。レンズ内ＣＰＵ１０２は、これに応じて絞り駆動回路１０８を制御することにより、絞り１０７を駆動する。

カメラ内ＣＰＵ１１６は、レリーズスイッチの半押し操作に応じて、手ブレ補正開始命令をレンズ内ＣＰＵ１０２に送信する。レンズ内ＣＰＵ１０２は、手ブレ補正開始命令を受信すると、手振れ補正駆動回路１１２を制御して手振れ補正レンズ１１０を制御中心位置に保持し、続いてロック駆動回路１１１を制御してメカロック１０９を駆動させてロック状態を解除する。その後、不図示の手振れ検出回路の検出結果に従って手振れ補正駆動回路１１２を制御して手振れ補正レンズ１１０を駆動し、手振れを補正する。

カメラ内ＣＰＵ１１６は、レリーズスイッチの全押し操作に応じて、メインミラー１１９と撮像素子１２１の前に設置されたシャッター１２０を駆動し、撮影光学系からの光束を撮像素子１２１に導き、撮影を行う。

撮像素子１２１は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成されている。カメラ内ＣＰＵ１１６は、撮像素子１２１からの出力に基づいて画像データを生成し、記録媒体に記録する。ここで、撮影される画像は、図示しないモード選択スイッチによって静止画撮影モードが選択されていれば静止画、動画撮影モードが選択されていれば動画となる。または、動画撮影用の録画開始ボタンを別に設けておき、そちらが押されたら動画の録画が開始されるように構成してもよい。

表示部１２４は、静止画、動画、その他の情報を表示する。本実施形態では、表示部１２４は、スイッチ１２５がＡＦを選択しているにも拘らず、レンズ内ＣＰＵ１０２がＭＦを表す信号を送信した場合にはその旨を表示する。

図２は、エクステンダー１１３が挿抜された際のレンズ内ＣＰＵ１０２の動作を説明する実施例１のフローチャートであり、「Ｓ」はステップを表す。図２に示すフローチャートはコンピュータに各ステップの機能を実行させるためのプログラムとして具現化が可能である。

まず、レンズ内ＣＰＵ１０２は、挿抜検出手段１１４の検出結果により、エクステンダー１１３が撮影光学系の光軸ＯＡに対して挿抜されたかどうかを判断する（Ｓ１０１）。エクステンダー１１３が挿抜されていなければ（Ｓ１０１のＮ）、Ｓ１０１を繰り返し行い確認する。

一方、エクステンダー１１３が挿抜されていれば（Ｓ１０１のＹ）、明るさが変化するのでレンズ内ＣＰＵ１０２は現在の光学系の状態を確認し、ＡＦが可能かどうかを判断する（Ｓ１０２）。判断基準としては、エクステンダー１１３が挿抜されることにより、交換レンズ１０１の開放Ｆ値が所定値（例えば、Ｆ８）を超えているかどうかで判断する。即ち、レンズ内ＣＰＵ１０２は、開放Ｆ値が所定値を超えていればＡＦができないと判断し、開放Ｆ値が所定値以下であればＡＦができると判断する。その他、ＡＦセンサ１１８への光線のケラレ具合に関する情報を、レンズ内ＣＰＵ１０２に格納されているデータにより確認して判断する方法も考えられる。

レンズ内ＣＰＵ１０２は、ＡＦが可能であると判断すると（Ｓ１０２のＹ）、カメラ内ＣＰＵ１１６にスイッチ１２５の状態を送信する（Ｓ１０３）。カメラ内ＣＰＵ１１６はスイッチ１２５がＡＦを選択していればＡＦ動作を開始し、ＭＦを選択していれば待機して（フォーカスレンズ１０５の駆動シーケンスを開始せずに）ユーザによるＭＦを可能にする。

一方、レンズ内ＣＰＵ１０２は、ＡＦができないと判断すると（Ｓ１０２のＮ）、スイッチ１２５の状態に拘らず、スイッチ１２５がＭＦを選択していることを表す信号をカメラ内ＣＰＵ１１６に送信する（Ｓ１０４）。カメラ内ＣＰＵ１１６は、スイッチ１２５がＭＦを選択していると認識するため、待機する（フォーカスレンズ１０５の駆動シーケンスを開始しない）。これにより、カメラ内ＣＰＵ１１６は交換レンズ１０１のエクステンダー１１３の挿抜により撮影光学系の特性が変化したことを検知しなくても、ＡＦの不具合を防止することができる。

表示部１２４は現在の焦点調節状態（ＡＦかＭＦか）を表示するが、特にＳ１０４においては、ユーザはスイッチ１２５による設定（ＡＦ）と実際の設定（ＭＦ）の不一致を知ることができる。

なお、ＡＦができない場合でも（Ｓ１０２のＮ）、スイッチ１２５がＭＦを選択している場合にはＳ１０３に移行しても同様の結果となるから問題はない。また、Ｓ１０４で送信する信号は、ＭＦが選択されていることを表す信号に限られず、カメラ本体１１５から交換レンズ１１１への自動焦点調節を行うための信号の送信をカメラ本体１１５が停止する信号であれば良い。なお、本実施例において「カメラ本体１１５から交換レンズ１１１への自動焦点調節を行うための信号」は、ＡＦセンサ１１８の検出結果に基づいて算出したフォーカスレンズ１０５の駆動量に対応する信号である。

レンズ内ＣＰＵ１０２は、通信によって取得するカメラ本体１１５の情報に基づいてカメラ本体１１５がエクステンダー１１３に対応していないと判断した場合に図２に示すフローを実行してもよい。カメラ本体１１５がエクステンダー１１３に対応している場合には、Ｓ１０２のＮの場合のＳ１０４の設定をカメラ本体１１５が行うことができる。

図３は、エクステンダー１１３が挿抜された際のレンズ内ＣＰＵ１０２の動作を説明する実施例２のフローチャートであり、「Ｓ」はステップを表す。図２と同様のステップには同様の参照符号を付している。図３に示すフローチャートはコンピュータに各ステップの機能を実行させるためのプログラムとして具現化が可能である。レンズ内ＣＰＵ１０２は、通信によって取得するカメラ本体１１５の情報に基づいてカメラ本体１１５がエクステンダー１１３に対応していないと判断した場合に図３に示すフローを実行してもよい。

エクステンダー１１３が挿抜されていれば（Ｓ１０１のＹ）、レンズ内ＣＰＵ１０２はカメラ内ＣＰＵ１１６より取得したカメラ本体１１５の情報によって異なる値をＡＦが可能かどうかを判断する閾値（所定値）に使用する（Ｓ２０１）。ここでは、所定値としてＦ８とＦ５．６の２種類を用いているが、３種類以上であってもよい。カメラ本体１１５の情報は通信によって取得するカメラ本体１１５の固有情報であり、例えば、カメラ本体の種類、カメラ本体の名称、カメラ本体の制御プログラムのバージョンを含む。

カメラ本体１１５用の所定値がＦ８であれば、レンズ内ＣＰＵ１０２は現在の光学系の状態を確認し、ＡＦが可能かどうかを開放Ｆ値がＦ８を超えているかどうかで判断する（Ｓ２０２）。カメラ本体１１５用の所定値がＦ５．６であれば、レンズ内ＣＰＵ１０２は現在の光学系の状態を確認し、ＡＦが可能かどうかを開放Ｆ値がＦ５．６を超えているかどうかで判断する（Ｓ２０３）。もちろん、ＡＦセンサ１１８への光線のケラレ具合に関する情報を、レンズ内ＣＰＵ１０２に格納されているデータにより確認して判断するなど、他の方法を使用してもよい。

レンズ内ＣＰＵ１０２は、ＡＦが可能であると判断すると（Ｓ２０２のＹ、Ｓ２０３のＹ）、カメラ内ＣＰＵ１１６にスイッチ１２５の状態を送信する（Ｓ１０３）。一方、レンズ内ＣＰＵ１０２は、ＡＦができないと判断すると（Ｓ２０２のＮ、Ｓ２０３のＮ）、スイッチ１２５の状態に拘らず、スイッチ１２５がＭＦを選択していることを表す信号をカメラ内ＣＰＵ１１６に送信する（Ｓ１０４）。これにより、カメラ内ＣＰＵ１１６は交換レンズ１０１のエクステンダー１１３の挿抜により撮影光学系の特性が変化したことを検知しなくても、ＡＦの不具合を防止することができる。

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

本発明の光学機器は、交換レンズまたは、交換レンズとそれが着脱可能なカメラ本体からなる撮影システムに適用可能である。

１０１…交換レンズ、１０２…レンズ内ＣＰＵ（制御手段）、１０５…フォーカスレンズ（撮影光学系）、１０３…変倍レンズ（撮影光学系）、１１３…エクステンダー、１１５…カメラ本体、１２４…光軸、１２５…スイッチ（選択手段）

Claims (8)

1. 自動焦点調節を行うことができるカメラ本体に着脱可能であり、前記カメラ本体と通信を行う制御手段と撮影光学系を有する交換レンズであって、
   前記撮影光学系は、該撮影光学系のＦナンバーを変化させる光学ユニットを含み、
   前記光学ユニットは、前記カメラ本体から前記交換レンズを取り外すことなく、前記撮影光学系の光路中に挿入された位置と前記光路から退避された位置の間を移動することで前記撮影光学系のＦナンバーを変化させることが可能であり、
   前記カメラ本体が、前記カメラ本体に前記交換レンズが装着された状態で前記光学ユニットが移動することにより生じる前記Ｆナンバーの変化を認識するように構成されていないカメラであり、かつ、前記光学ユニットの移動によって前記Ｆナンバーが変化したことにより前記カメラ本体が自動焦点調節を行うことができなくなることに応じて、前記制御手段は、前記交換レンズに前記自動焦点調節を実行させるための第１の信号が前記カメラ本体から送信されないようにする第２の信号を前記カメラ本体に送信することを特徴とする交換レンズ。
2. 前記制御手段は、前記撮影光学系の開放Ｆナンバーが所定値を超えているときに、前記第２の信号を前記カメラ本体に送信すること特徴とする請求項１に記載の交換レンズ。
3. 前記制御手段は、前記カメラ本体との通信によって前記カメラ本体の固有情報を受信し、前記固有情報に応じて前記所定値を異ならせることを特徴とする請求項２に記載の交換レンズ。
4. 前記固有情報には、前記カメラ本体の種類、前記カメラ本体の名称、前記カメラ本体の制御プログラムのバージョンの少なくとも１つに関する情報が含まれることを特徴とする請求項３に記載の交換レンズ。
5. 前記第２の信号は、手動焦点調節を選択していることを表す信号であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の交換レンズ。
6. 前記光学ユニットは、前記撮影光学系の焦点距離を変化させるエクステンダーであることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の交換レンズ。
7. 前記光学ユニットは、光学フィルタであることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の交換レンズ。
8. 請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の交換レンズと、自動焦点検出動作を行うカメラ本体と、を有することを特徴とする撮影システム。