JP6222967B2 - 撮像装置、レンズ装置及び撮影システム - Google Patents

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Description

本発明は、交換レンズ、交換レンズが取り外し可能なカメラ本体、交換レンズとカメラ本体から構成される撮影システムに関する。
特許文献1は、カメラ本体と交換レンズの間の通信速度(通信クロック周波数)を、対応可能であるかの確認後に、速い通信速度を設定する撮影システムを提案している。また、特許文献2は、受信電圧レベルが低いと通信速度を低く設定し、受信電圧レベルが高いと通信速度を速く設定する無線ファクシミリ装置を提案している。
特開平8−129199号公報 特開平7−203116号公報
特許文献1の方法は、交換レンズとカメラ本体の通信端子の電圧を維持したままで通信速度を速く設定し、特許文献2の方法は、受信電圧レベルが高いと通信速度を速く設定している。このため、通信端子において充放電を行う回数が増加して消費電力や輻射ノイズも増加するという問題が発生する。
本発明の目的は、通信速度を上げつつ消費電力の増加を抑えることが可能な撮像装置、レンズ装置及び撮影システムを提供することである。
本発明の撮像装置は、交換レンズが取り外し可能に装着される撮像装置であって、前記交換レンズと通信を行うカメラ通信手段と、前記カメラ通信手段を制御するカメラ制御手段と、を有し、前記カメラ制御手段は、前記交換レンズとの通信に用いられる通信端子に印加される電圧を変更することができ、前記カメラ制御手段は、前記カメラ通信手段の通信モードと、前記通信端子に印加される電圧を第1の電圧に設定することで第1の通信速度で前記交換レンズと通信する第1の通信モードと、前記通信端子に印加される電圧を前記第1の電圧よりも低い第2の電圧に設定することで、前記第1の通信速度よりも速い第2の通信速度で前記交換レンズと通信する第2の通信モードとの間で切り換え可能であることを特徴とする。
本発明によれば、通信速度を上げても消費電力の増加を抑えることが可能な光学機器を提供することができる。
本発明の実施形態の撮影システムのブロック図である。(実施例1、2) 図1に示す通信手段を示す図である。(実施例1) 図2に示す端子の信号波形図である。(実施例1) 図1に示す撮影システムの動作を示すフローチャートである。(実施例1) 図1に示す通信手段を示す図である。(実施例2) 図5に示す端子の信号波形図である。(実施例2)
図1は、本実施形態の撮影システム(光学機器)のブロック図である。撮影システムは、カメラ本体(撮像装置、光学機器)1と交換レンズ(光学機器、レンズ装置)2から構成される。交換レンズ2は、カメラ本体1に取り外し可能に装着される。カメラ本体1は、一眼レフカメラやミラーレスカメラなどのカメラから構成される。
交換レンズ2がカメラ本体1に装着された時や電源投入時には初期通信が行われる。初期通信によって、カメラ本体1は交換レンズ2の撮影光学系を識別することができる。本実施形態では、初期通信時に交換レンズ2の撮影光学系の収差補正情報をカメラ本体1に送信する。撮影光学系の変倍レンズ、フォーカスレンズ、エクステンダーなどの位置(状態)によって収差補正情報(回折特性、周辺光量の低下、歪曲、色収差等に関する情報)が変化する。撮影光学系の収差補正情報を交換レンズからカメラ本体に送信してカメラ本体側で画像劣化を低減させる画像処理を行うために、初期通信時に収差補正情報を送信している。ここで、収差補正情報は、カメラ本体で画像処理を行う際に必要な情報であり、撮影光学系の回折特性、歪曲収差、色収差等のデータそのものでもよいし、光学伝達関数(OTF)や変調伝達関数(MTF)に関する情報でもよい。しかしながら、収差補正情報はデータ量が大きく、通常の初期通信速度では送信するために多くの時間を要するという問題がある。そこで、本実施形態では、初期通信の通信速度を上げる工夫を行っている。
カメラ本体1は、電気回路部3、制御系電源12、駆動系電源13、スイッチ14を有する。電源回路部3は、撮像素子4、測光部5、焦点検出部6、シャッター制御部7、画像処理部8、カメラCPU9、交換レンズ装着検出部10、通信手段11、画像記録部15を有する。
撮像素子4は、交換レンズ2が形成した光学像を光電変換する光電変換素子である。測光部5は、交換レンズ2の撮影光学系を通った光量を測定する。焦点検出部6は、位相差検出方式によって交換レンズ2の焦点状態を検出する。焦点検出部6は撮像素子4とは別体のAFセンサを利用してもよいし、撮像素子4の撮像面に設けられた焦点検出用画素を利用してもよい。
シャッター制御部7は、撮像素子4を適当な時間露光するために、不図示のシャッターの開閉を制御する。画像処理部8は、撮像素子4の出力に対して現像等の適当な処理を施す画像処理手段である。特に、本実施形態では、画像処理部8は、初期通信で送信された収差補正情報と撮影光学系の位置情報に基づいて撮影画像に収差補正を施す。
カメラCPU9は、CPUなどのマイクロコンピュータから構成され、カメラ本体1の各部を制御する第1の制御手段である。例えば、カメラCPU9は、通信手段11の電圧変更手段(後述する電圧検出範囲変更回路41)による電圧変更を制御する。また、カメラCPU9は、交換レンズ2のレンズCPU26と通信し、レンズCPU26に対して各種の命令を送信する。これらの命令には、通信方式(通信速度、使用電圧、通信回線)の変更を要求する命令も含む。具体的には、カメラCPU9は、通信速度を速くすると通信に使用される電圧を低くする命令を生成する。
交換レンズ装着検出部10はスイッチや光検出器等により、交換レンズ2のカメラ本体1への装着を検出する。通信手段11は、カメラCPU9がレンズCPU26と通信を行うことを可能にする第1の通信手段である。通信手段11の構成の詳細は各実施例において後述するが、使用電圧を変更する第1の電圧変更手段を含む。
制御系電源12は、撮像素子4、測光部5、焦点検出部6、画像処理部8等、電力消費量が比較的少なく安定した出力電圧を必要とする制御系回路に電力を供給する。駆動系電源13は、シャッター制御部7、交換レンズ2の電力消費量を比較的多く必要とする駆動系回路に電力を供給する。
スイッチ14は不図示のレリーズボタンの半押しによってオンになってカメラCPU9に撮影準備動作(AFや測光等)を開始させるSW1信号を送信する。画像記録部15は、不揮発性メモリ等より構成される。
交換レンズ2は、物体(被写体)の光学像を形成する撮影光学系と電気回路部20を有する。
撮影光学系は、変倍レンズ21、フォーカスレンズ22、振れ補正レンズ23、絞り24、エクステンダーなどを有する。変倍レンズ21は、光軸方向に移動されて焦点距離を変更する。フォーカスレンズ22は光軸方向に移動されて焦点調節を行う。振れ補正レンズ23は光軸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」は光軸に直交する成分があれば足り、光軸に対して斜めに移動されてもよい。絞り24はカメラ本体1の撮像素子4に入射する光量を調節する。
電気回路部20は、通信手段25、レンズCPU26、変倍レンズ駆動制御部27、フォーカスレンズ駆動制御部28、振れ補正レンズ駆動制御部29、絞り制御部30、収差補正情報記憶部31を有する。
通信手段25は、レンズCPU26がカメラCPU9と通信を行うことを可能にする第2の通信手段である。通信手段25の構成の詳細は各実施例において後述するが、使用電圧を変更する第2の電圧変更手段を含む。
レンズCPU26は、CPUなどマイクロコンピュータから構成され、カメラCPU9と通信を行うと共に交換レンズ2の各部を制御する第2の制御手段である。例えば、レンズCPU26は、通信手段25の電圧変更手段(後述する電圧変更回路49)による電圧変更を制御する。また、レンズCPU26は、初期通信において(撮影光学系の種類などの)通常の情報だけでなく、収差補正情報記憶部31に記憶された撮影光学系の収差補正情報をカメラCPU9に送信する。また、レンズCPU26は、カメラCPU9からの命令に応答して、通信方式(通信速度、使用電圧、通信回線)を変更する。収差補正情報記憶部31は、変倍レンズ21、フォーカスレンズ22、振れ補正レンズ23、絞り24の位置における収差補正情報を記憶する。
変倍レンズ駆動制御部27は、変倍レンズ21の光軸方向の駆動を制御する。フォーカスレンズ駆動制御部28は、フォーカスレンズ22の光軸方向の駆動を制御する。振れ補正レンズ駆動制御部29は、振れ補正レンズ23の光軸に直交する方向の駆動を制御する。絞り駆動制御部30は、絞り羽根の駆動を制御する。
図2は、実施例1のカメラCPU9、カメラ本体側の通信手段11、交換レンズ側の通信手段25、レンズCPU26を示す図である。32はクロック信号端子CLK、33はカメラ1から交換レンズ2へのデータ送信端子DCL、34は交換レンズ2からカメラ1へのデータ通信端子DLCである。
35はプルアップ抵抗であり、出力回路が開放となっている間に通信端子電圧が不定となるのを防止する。36は入力回路であり、出力回路37が予め決められた時間出力を開放としている間にFET46がONかOFFであるかを検出する。38、40は電流制限抵抗であり、出力回路が電源端子やグランド端子に誤って触れた時に出力回路が破壊しないように電流を制限する。39は出力回路であり、カメラ1から交換レンズ2への情報を伝える。
41はカメラCPU9からの信号により入力回路42の入力電圧検出範囲を切替える電圧検出範囲変更回路であり、通信に使用される電圧を変更する電圧変更手段である。通信端子電圧を低くした場合に、その電圧で検出するのに最適な入力電圧検出範囲とする。電圧検出範囲変更回路41は、例えば、使用電圧が5Vの時は中心電圧である2.5Vと中心電圧からの範囲(±2.5V)を管理し、使用電圧が3Vの時は中心電圧である1.5Vと中心電圧からの範囲(±1.5V)を管理する。
43、44は共にプルアップ抵抗である。45は入力回路であり、出力回路37からのクロック信号を受信する。46はFETであり、出力回路37が出力を開放としている間に、レンズCPU26からの状態をカメラCPU9に伝えるのに使用する。47はプルアップ抵抗、48は入力回路である。
49は、レンズCPU26の信号により、出力回路50の出力電圧を変更する電圧変更回路であり、通信に使用される電圧を変更する電圧変更手段である。
図3は、実施例1のクロック信号端子CLK32、データ送信端子DCL33、データ通信端子DLC34を流れる信号波形図である。
初期通信において、クロック信号端子CLK32を流れるCLK信号(クロック)に同期して、データ送信端子DCL33とデータ通信端子DLC34で3線同期通信を行う。この状態では交換レンズ2からカメラ本体1へのデータ通信端子DLC34を介した通信速度は第1の通信速度(CLK信号に同期した第1のクロック周波数)であり、データ通信端子DLC34に印加される電圧は第1の電圧である。
次に、初期通信中に通信方式を高速低電圧通信に変更する。すると、クロック信号端子CLK32を流れるCLK信号と、データ送信端子DCL33を流れるDCL信号は同じであるが、データ通信端子DLC34を介した通信方式が第2の通信速度と第2の電圧に変更される。第2の通信速度は第1の通信速度よりも速く、第2の電圧は第1の電圧よりも低い。
データ送信端子DLC34を介した通信だけCLK信号とは非同期であり、クロック周波数が速く低電圧の通信を行う。これにより、大容量の収差補正情報(数Mbyte)を高速で交換レンズ2からカメラ本体1へ送信することができるので、初期通信時間を短縮することができる。例えば、収差補正情報を1Mbyteとし、CLK信号のクロック周波数を1MHzとすると、通信の開始と終了部のデータと非同期通信の冗長性を持たせる増加分を除いても、通信時間は8秒となる。この時間は、カメラの速写性に影響する量であるので、通信速度を上げるためDLCの通信クロックを100MHzとし、通信時間を80mSに短縮する。
また、電圧を(例えば、5Vから3Vに)下げることによって消費電力と輻射ノイズを低減することができる。本実施例では、通信端子電圧を低下させることによって外来ノイズの影響を受け易くなるので、配線の引き廻しを改善したり、レンズ鏡筒にシールド部材を配置したりしている。
図4は、撮影システムの動作を示すフローチャートであり、「S」はステップ(工程)の略である。図4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現させるためのプログラムとして具現化が可能である。S1〜S13はカメラ本体1(カメラCPU9)の動作を表し、S21〜S28は交換レンズ2(レンズCPU26)の動作を表している。
カメラCPU9は、カメラ本体1の動作を開始し(S1)、交換レンズ装着検出部10の出力により、交換レンズ2が装着されたことを検出すると(S2のYes)、制御系電源12、駆動系電源13を介して、交換レンズ2に電源を供給する。これにより、レンズCPU26が交換レンズ2の動作を開始する(S21)。
カメラCPU9は、レンズCPU26と第1の通信速度と第1の電圧で初期通信を開始し(S4、S22)、通信方法の対応情報、撮影光学系の種類、焦点距離、各レンズの位置、収差補正情報等に関する情報(第1のデータ)の送信を命令する。また、カメラCPU9は、レンズCPU26に各アクチュエータの駆動命令を送信する。レンズCPU26は、必要な情報をカメラCPU9に送信する。
次に、カメラCPU9は、S3で受信した通信方式の対応情報に基づいて、交換レンズ2が高速低電圧通信に対応しているかどうかを判断する(S4)。レンズCPU26が高速低電圧通信に対応している場合(S4のYes)、カメラCPU9は、レンズCPU26に通信方式を変更するように要求する(S5、S23)。これに合わせて、カメラCPU9は、データ通信端子DLC34の通信クロックを100MHzかつ電圧検知範囲を3Vに対応するように、通信手段11の電圧検出範囲変更回路41の設定を変更する。レンズCPU26は、DLC信号の周波数を100MHzにすると共に電圧検知範囲を3Vに対応するように電圧変更回路49を設定する。
次に、カメラCPU9は、レンズCPU26に収差補正情報の送信要求を行う(S6)。レンズCPU26は、収差補正情報記憶部31の収差補正情報を第1の通信速度よりも速い第2の通信速度と第1の電圧よりも低い第2の電圧を用いた通信方法で送信する(S24)。収差補正情報は、第1のデータよりも大容量の第2のデータである。この通信は、クロック信号端子CLK32のクロック周波数とは異なる周波数であるため、非同期通信となる。非同期通信には、8b/10b通信、NRZ通信等の通信方法を使うことができる。また、通信の開始と終了は、その旨のデータを通信し、誤り訂正データも通信する。切替え時には、違う電圧の信号を受けることとなるので、電圧が所望の値となるのに十分な空き時間を設定している。
収差補正情報の受信が終了すると、カメラCPU9は、レンズCPU26にDLC通信方式を元に戻し(S8、S25)、通信手段11の設定を元の状態に変更する。具体的には、カメラCPU9は、データ通信端子DLC34の通信クロックを1MHzかつ電圧検知範囲を5Vに対応するように、電圧検出範囲変更回路41の設定を変更する。レンズCPU26は、1MHzかつ電圧検知範囲を5Vに対応するように、電圧変更回路49を設定する。切替え時には、違う電圧の信号を受けることになるので、十分な空き時間を設定している。この結果、DLC通信には第1の通信速度と第1の電圧が使用される。
一方、レンズCPU26が高速低電圧通信に対応していない場合(S4のNo)、カメラCPU9は、第1の通信速度と第1の電圧の通信方式で収差補正情報の送信要求を行い、レンズCPU26は、収差補正情報をその通信方式で送信する(S8、S24)。
S7またはS8の後で、スイッチ14がONになるとカメラCPU9は、焦点検出部6の出力に基づいて初期通信(S4)で受信した情報からフォーカスレンズ22の駆動方向と駆動速度を決め、レンズCPU26に送信する(S9)。レンズCPU26は、フォーカスレンズ駆動命令を受信し、フォーカスレンズ駆動制御部28を介してフォーカスレンズ22を駆動する(S26)。
次に、カメラCPU9は、測光部5の出力に基づいてシャッター制御部7と絞り24を制御し、撮像素子4に露光し、撮像する(S10、S27)。次に、画像処理部8では撮像素子4に取込んだ画像を、S7またはS8でレンズCPU26から受信した収差補正情報を用いて処理し、画像記録部15に記録する。
画像記録部15の記憶容量や電源の余裕があり、撮影を継続可能であれば(S11のYes)、フローはS2に戻る。一方、撮影を終了する場合は(S11のNo)、アクチュエータ駆動停止命令をレンズCPU26に送信し(S12)、処理を終了し(S13),これに応答して、レンズCPU26は、アクチュエータの駆動を停止する(S28)。
図5は、実施例2のカメラCPU9、カメラ本体側の通信手段11、交換レンズ側の通信手段25、レンズCPU26を示す図であり、図2と同一の部材には同一の参照符号を付している。51は出力回路39の出力を開放とする出力回路切替え回路であり、52は入力電圧切替え回路、53は差動入力回路である。54は出力回路切替え回路であり、55は出力回路である。図6は、実施例2のクロック信号端子CLK32、データ送信端子DCL33、データ通信端子DLC34を流れる信号波形図である。
初期通信において、クロック信号端子CLK32を流れるCLK信号(クロック)に同期して、データ送信端子DCL33とデータ通信端子DLC34で3線同期通信を行う。この状態では交換レンズ2からカメラ本体1へのデータ通信端子DLC34を介した通信速度は第1の通信速度であり、データ通信端子DLC34に印加される電圧は第1の電圧である。
次に、初期通信中に通信方式を高速低電圧通信に変更する。すると、クロック信号端子CLK32を流れるCLK信号と、データ送信端子DCL33を流れるカメラ本体1から交換レンズ2へのDCL信号は同じであるが、データ通信端子DLC34を介した通信方式が差動通信方式に変更される。差動通信方式では、交換レンズ2からカメラ本体1へのDLC信号はデータ送信端子DCL33とデータ通信端子DLC34の両方の通信端子を流れる。
図6では、データ通信端子DLC34を流れるDLC信号をDLC1、データ送信端子DCL33を流れるDLC信号をDLC2と表している。レンズCPU26によって、DLC2信号を送信するときは通信方向が反対方向に切り替えられる。DLC1とDLC2の通信方式が第2の通信速度と第2の電圧を使用する点、CLK信号と非同期である点は実施例1と同様である。差動信号として送信することにより、輻射ノイズを減らすことができる。
データ送信端子DCL33で、高速低電圧通信時にDLC2信号を受信するため、出力回路切替え回路51は出力回路39の出力を開放する。また、通信手段25において、出力回路切替え回路54により、初期通信時に出力回路55の出力を開放とする。
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。例えば、本実施例では、DLC信号用の通信端子の通信方式を変更しているが、カメラ本体1から交換レンズ2に送信するデータ量が大きければ、DCL信号用の通信端子の通信方式を変更してもよい。
本発明は、交換レンズ、交換レンズが取り外し可能なカメラ本体、交換レンズとカメラ本体から構成される撮影システムに適用することができる。
1…カメラ本体、2…交換レンズ、9…カメラCPU(制御手段)、11、25…通信手段、26…レンズCPU(制御手段)、41、49…電圧変更手段

Claims (17)

  1. 交換レンズが取り外し可能に装着される撮像装置であって、
    前記交換レンズと通信を行うカメラ通信手段と、
    前記カメラ通信手段を制御するカメラ制御手段と、
    を有し、
    前記カメラ制御手段は、前記交換レンズとの通信に用いられる通信端子に印加される電圧を変更することができ、
    前記カメラ制御手段は、前記カメラ通信手段の通信モードを、前記通信端子に印加される電圧を第1の電圧に設定することで第1の通信速度で前記交換レンズと通信する第1の通信モードと、前記通信端子に印加される電圧を前記第1の電圧よりも低い第2の電圧に設定することで、前記第1の通信速度よりも速い第2の通信速度で前記交換レンズと通信する第2の通信モードとの間で切り換え可能であることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記第2の通信モードで通信されるデータの最大容量は、前記第1の通信モードで通信されるデータの最大容量よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記カメラ通信手段は、前記交換レンズと前記撮像装置との間の初期通信において、前記第2の通信モードで前記交換レンズとの通信を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  4. 前記第1の通信モードではクロック信号に同期して通信が行われ、前記第2の通信モードでは前記クロック信号に非同期に通信が行われることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。
  5. 前記通信端子は、前記撮像装置が前記交換レンズからデータを受信する際に用いられる通信端子であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
  6. 前記交換レンズは、物体の光学像を形成する撮影光学系を含み、前記第2の通信モードにおいて通信されるデータは前記撮影光学系の収差補正情報を含み、
    前記撮像装置は、前記撮影光学系が形成した前記光学像を光電変換する撮像素子と、
    前記収差補正情報に基づいて前記撮像素子からの出力を処理する画像処理手段と、を更に有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
  7. 前記カメラ通信手段は、前記撮像装置から前記交換レンズに情報を送信する際に用いられる通信端子と、前記撮像装置が前記交換レンズから情報を受信する際に用いられる通信端子の両方を使用した差動通信方式によって、前記第2の通信モードによる通信を行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。
  8. 撮像装置に取り外し可能に装着されるレンズ装置であって、
    前記撮像装置と通信を行うレンズ通信手段と、
    前記レンズ通信手段を制御するレンズ制御手段と、
    を有し、
    前記レンズ制御手段は、前記撮像装置との通信に用いられる通信端子に印加される電圧を変更することができ、
    前記レンズ制御手段は、前記レンズ通信手段の通信モードを、前記通信端子に印加される電圧を第1の電圧に設定することで第1の通信速度で前記撮像装置と通信する第1の通信モードと、前記通信端子に印加される電圧を前記第1の電圧よりも低い第2の電圧に設定することで、前記第1の通信速度よりも速い第2の通信速度で前記撮像装置と通信する第2の通信モードとの間で切り換え可能であることを特徴とするレンズ装置。
  9. 前記レンズ制御手段は、前記撮像装置から、前記通信端子に印加される電圧を変更すること示す信号を受信したことに応じて、前記通信端子に印加される電圧を変更することを特徴とする請求項8に記載のレンズ装置。
  10. 前記第2の通信モードで通信されるデータの最大容量は、前記第1の通信モードで通信されるデータの最大容量よりも大きいことを特徴とする請求項8または9に記載のレンズ装置。
  11. 前記レンズ通信手段は、前記撮像装置と前記レンズ装置との間の初期通信において、前記第2の通信モードによって前記撮像装置との通信を行うことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  12. 前記第1の通信モードではクロック信号に同期して通信が行われ、前記第2の通信モードでは前記クロック信号に非同期に通信が行われることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  13. 前記通信端子は、前記レンズ装置が前記撮像装置データを送信する際に用いられる通信端子であることを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1項に記載の撮像装置。
  14. 前記レンズ装置は、物体の光学像を形成する撮影光学系を含み、前記第2の通信モードにおいて通信されるデータは前記撮影光学系の収差補正情報を含むことを特徴とする請求項8乃至13のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  15. 前記レンズ通信手段は、前記撮像装置から前記レンズ装置に情報を送信する際に用いられる通信端子と、前記レンズ装置からの情報を前記撮像装置が受信する際に用いられる通信端子の両方を使用した差動通信方式によって、前記第2の通信モードによる通信を行うことを特徴とする請求項8乃至14のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  16. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置と、該撮像装置に取り外し可能なレンズ装置を含むことを特徴とする撮影システム。
  17. 請求項8乃至15のいずれか1項に記載のレンズ装置と、該レンズ装置が取り外し可能な撮像装置を含むことを特徴とする撮影システム。
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