JP6234294B2 - カメラシステム - Google Patents

Description

本発明は、レンズ交換が可能なカメラシステムのレンズとカメラ本体との間での同期通信、特に、レンズの動作制御を行う際における同期通信に関する。

撮像時のオートフォーカスの制御方法の一つとして、撮像素子の垂直同期信号を用いる方法が提供されている。具体的には、垂直同期信号と同じ周期、または、整数倍の周期の同期信号をカメラ本体から交換レンズに送信して同期通信を行い、上記の同期信号に同期させて焦点調節レンズの駆動開始や停止、駆動速度や駆動方法の変更を行うことで、オートフォーカス時の焦点調節レンズの駆動を制御する（例えば、特許文献１）。

特開２００９−２５８７１８号公報

上記の特許文献１において開示されている技術によれば、カメラ本体から焦点調節レンズの駆動制御命令を受信すると、交換レンズは、その次の同期周期において、カメラ本体から指示された駆動を実行する。しかし、特許文献１においては、この次の同期周期においてカメラ本体から指示された駆動を実行するために必要な準備期間については考慮されていない。

オートフォーカスの高速化のために撮像素子のフレームレートの高速化や同期通信周期の短縮を行った場合には、同期周期中の上記準備期間の占める割合が増大することとなる。このとき、上記の準備期間についての考慮が不十分であると、準備期間を含めた処理に要する時間が、同期周期を超えることとなる。こうして、カメラ本体からの駆動制御指示を受信した次の周期での状態変更が間に合わなくなる、あるいは、次の周期でカメラ本体と交換レンズとの間の通信が行えなくなる等の問題が生じうることとなる。

本発明は、カメラ本体に装着される交換レンズの特性に応じた最適なフレームレート及び同期通信周期で制御を行うことができるカメラシステムを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、交換レンズと、該交換レンズを脱着可能なカメラ本体とを有するカメラシステムであって、上記交換レンズは、上記交換レンズと上記カメラ本体との通信動作に関するデータを記憶する記憶部と、上記カメラ本体と通信を行い、上記カメラ本体からの制御命令に応じて上記交換レンズの動作制御を行うレンズ制御部と、を有し、上記カメラ本体は、上記交換レンズにより撮像素子上に結像された被写体像を所定のフレームレートで撮像して画像データを生成する撮像部と、上記レンズ制御部と通信を行うとともに上記カメラ本体の動作制御を行う本体制御部と、上記フレームレートに応じたタイミング信号を、上記本体制御部を介して上記レンズ制御部に送信するタイミング信号送信部と、を有し、上記本体制御部は、上記レンズ制御部との通信により上記記憶部に記憶されている通信動作に関するデータを取得し、取得したデータに基づいて上記タイミング信号の送信周期を決定し、決定した送信周期に基づいて上記タイミング信号送信部を制御し、上記通信動作に関するデータは、上記タイミング信号の一周期のうちで通信を禁止する期間に関するデータであることを特徴とする。
本発明の別の一態様によれば、交換レンズと、該交換レンズを脱着可能なカメラ本体とを有するカメラシステムであって、上記交換レンズは、上記交換レンズと上記カメラ本体との通信動作に関するデータを記憶する記憶部と、上記カメラ本体と通信を行い、上記カメラ本体からの制御命令に応じて上記交換レンズの動作制御を行うレンズ制御部と、を有し、上記カメラ本体は、上記交換レンズにより撮像素子上に結像された被写体像を所定のフレームレートで撮像して画像データを生成する撮像部と、上記レンズ制御部と通信を行うとともに上記カメラ本体の動作制御を行う本体制御部と、上記フレームレートに応じたタイミング信号を、上記本体制御部を介して上記レンズ制御部に送信するタイミング信号送信部と、を有し、上記本体制御部は、上記レンズ制御部との通信により上記記憶部に記憶されている通信動作に関するデータを取得し、取得したデータに基づいて上記タイミング信号の送信周期を決定し、決定した送信周期に基づいて上記タイミング信号送信部を制御し、上記通信動作に関するデータは、上記本体制御部から上記レンズ制御部へ送信される制御命令の通信に要する時間に関するデータであることを特徴とする。

本発明によれば、カメラ本体に装着される交換レンズの特性に応じた最適なフレームレート及び同期通信周期で制御を行うことが可能となる。

実施形態に係るカメラシステムの構成図である。 実施形態に係るカメラシステムの制御系の構成例を示すブロック図である。 実施形態に係るカメラシステムのカメラ本体と交換レンズとの間の通信シーケンスを示す図である。 実施形態に係るカメラシステムの撮影動作処理の一例を示すフローチャートである。 第１の変形例において採用するオートフォーカス方式について説明するための図である。 第１の変形例に係るカメラシステムのカメラ本体と交換レンズとの間の通信シーケンスを示す図である。 第２の変形例に係るレンズデータのうちの通信禁止期間についてのデータ構造例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係るカメラシステムの構成図である。図１に示すカメラシステム１は、レンズ交換式のカメラシステムであり、カメラ本体１０１と交換レンズ２０１とを有する。

図１に示すカメラシステム１のカメラ本体１０１は、カメラ制御回路１０２、撮像素子１０３、フォーカルプレンシャッタ１０４、表示用モニタ１０５、ストロボ１０７及びバッテリー１０８を含んで構成される。カメラ本体１０１の上部には、レリーズ釦１０６が設けられる。

カメラ制御回路１０２は、カメラシステム１のユーザである撮影者によるレリーズ釦１０６の操作に応じて、撮像素子１０３、フォーカルプレンシャッタ１０４を制御する。また、カメラ制御回路１０２は、後述する交換レンズ２０１のレンズ制御回路２０２を通して交換レンズ２０１に各種の駆動制御の指示を行って、撮像動作を実行させる。また、カメラ制御回路１０２は、撮影者によるカメラシステム１に対する各種の操作に応じて、表示用モニタ１０５の表示制御を行う。

レリーズ釦１０６は、撮影者の操作にしたがって、カメラ本体１０１に交換レンズ２０１を装着したカメラシステム１に測光、オートフォーカス（ＡＦ）、露光等の撮影動作の指示を受け付けるために設けられるボタンである。実施例では、レリーズ釦１０６としては、一般的な２段階スイッチを使用し、半押しで測光やオートフォーカス動作を、全押しで露光の動作指示を受け付ける。

撮像素子１０３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等で構成され、交換レンズ２０１の光学系により撮像面に結像された被写体像の撮像を行う。

フォーカルプレンシャッタ１０４は、撮影者によるレリーズ釦１０６の操作に応じて、後述するカメラ制御回路１０２からの指示によって開閉動作することで、撮像素子１０３への露光動作を行う。

表示用モニタ１０５は、液晶や有機ＥＬ（electroluminescence）等で構成され、動画撮影時のスルー画像等の表示や、撮影者による図１においては不図示の再生釦や各種設定手段の操作に応じて、再生画像や設定情報等の表示を行う。

ストロボ１０７は、撮影者によるレリーズ釦１０６の操作に応じたカメラ制御回路１０２からの指示にしたがって、図１においては不図示の発光用コンデンサに蓄えられた電荷を用いてフォーカルプレンシャッタ１０４での露光動作と同期して発光動作を行う。

バッテリー１０８は、カメラ本体１０１及び交換レンズ２０１に電源を供給する。
図１に示すカメラシステム１の交換レンズ２０１は、レンズ制御回路２０２、焦点調節レンズ２０３、ズームレンズ２０４、絞り２０５、フォーカス環（図面においてはＭＦ環）２０６及びズーム環（図面においてはＺＭ環）２０７を含んで構成される。

レンズ制御回路２０２は、カメラ制御回路１０２からの指示を受けると、これに応じて焦点調節レンズ２０３や絞り２０５等の駆動制御等、交換レンズ２０１の各部の制御処理を実行する。

焦点調節レンズ２０３は、撮影者によるフォーカス環２０６の操作またはレンズ制御回路２０２からの指示にしたがって、光軸Ｏ方向に移動し、交換レンズ２０１の焦点状態を調節する。オートフォーカス動作においては、レンズ制御回路２０２は、カメラ制御回路１０２からの要求に応じて焦点調節レンズ２０３の駆動制御を行う。

ズームレンズ２０４は、撮影者によるズーム環２０７の操作により、光軸Ｏ方向に移動して、交換レンズ２０１の焦点距離の変更を行う。
絞り２０５は、撮影者による図１においては不図示の絞り環の操作や、カメラ制御回路１０２からの要求に応じたレンズ制御回路２０２からの指示にしたがって、開口面積を変化させてカメラ本体１０１方向に入射する被写体光量を調節する。

図２は、本実施形態に係るカメラシステム１の制御系の構成例を示すブロック図である。
図２に示すカメラシステム１のうち、カメラ本体１０１は、本体ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２１、不揮発性メモリ１２２、メモリ１２３、撮像素子制御回路１２４、画像処理回路１２５、シャッタ制御回路１２６、表示回路１２７、ストロボ制御回路１２８、操作スイッチ検出回路１２９、電源回路１３０及びカメラ本体通信回路１３１を含む。

本体ＣＰＵ１２１は、カメラシステム１全体の制御を司り、また、交換レンズ２０１との間で通信を行う。
不揮発性メモリ１２２は、書き換え可能な不揮発性の半導体メモリ等で構成され、本体ＣＰＵ１２１のプログラム１４０を格納する。本体ＣＰＵ１２１が不揮発性メモリ１２２から読み出したプログラム１４０を実行することで、後述の各フローチャートに例示される動作におけるカメラ本体１０１側の制御動作が実現される。

メモリ１２３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリで構成され、本体ＣＰＵ１２１が使用するプログラムや各種情報を一時格納する。
撮像素子制御回路１２４は、本体ＣＰＵ１２１からの指示に基づきフレームレートを制御して、撮像素子１０３を制御してスルー画表示、露光等の画像データを取得するための動作を実行するときに、被写体像を画像信号に変換する撮像動作を撮像素子１０３に実行させる。

画像処理回路１２５は、撮像素子１０３から出力される画像信号にＡ／Ｄ変換やフィルタ処理等の必要な画像処理を施し、表示用モニタ１０５に表示する画像データや、撮影画像として記憶する画像データの生成等の処理を実行する。

シャッタ制御回路１２６は、フォーカルプレンシャッタの開閉動作の制御を行う。
表示回路１２７は、画像処理回路１２５で生成したスルー画像、撮影画像、その他各種情報やメニュー等を表示用モニタ１０５に表示させる。

ストロボ制御回路１２８は、ストロボ１０７の充電や発光の制御を行う。
操作スイッチ検出回路１２９は、撮影者が操作するカメラ本体１０１のカメラの撮影モードを切り替える図１及び図２においては不図示の切り替えスイッチや、図１のレリーズ釦１０６の操作を検出する。例えば、操作スイッチ検出回路１２９は、第１レリーズスイッチ１３２及び第２レリーズスイッチ１３３等の各種操作スイッチと接続され、これらスイッチの各々の状態を検出する。

第１レリーズスイッチ１３２は、レリーズ釦１０６の半押しでオン状態となる。操作スイッチ検出回路１２９は、第１レリーズスイッチ１３２がオン状態となったことを検出すると、本体ＣＰＵ１２１にその旨を通知する。本体ＣＰＵ１２１は、第１レリーズスイッチ１３２がオン状態となったことを認識すると、測光動作やオートフォーカス動作を実行させる。

第２レリーズスイッチ１３３は、レリーズ釦１０６の全押しでオン状態となる。操作スイッチ検出回路１２９は、第２レリーズスイッチ１３３がオン状態となったことを検出すると、本体ＣＰＵ１２１にその旨を通知する。本体ＣＰＵ１２１は、第２レリーズスイッチ１３３がオン状態となったことを認識すると、フォーカルプレンシャッタ１０４の開閉等の露光動作を実行させる。

カメラ本体通信回路１３１は、交換レンズ２０１側のレンズＣＰＵ２２１と通信するために設けられ、例えば、本体ＣＰＵ１２１の制御により生成されるフレームレートに応じた同期信号を、交換レンズ２０１に送信する等の処理を実行する。
電源回路１３０は、装填されたバッテリー１０８の電圧の平滑化や昇圧等を行い、カメラシステム１の各部に電源を供給するために設けられる回路である。

図２に示すカメラシステム１のうち、交換レンズ２０１は、レンズＣＰＵ２２１、不揮発性メモリ２２２、メモリ２２３、焦点調節レンズ駆動回路２２４、焦点調節レンズ位置検出回路２２５、ズームレンズ駆動回路（図２においてはＺＭ駆動回路）２２６、ズームレンズ位置検出回路（図２においてはＺＭ位置検出回路）２２７、絞り駆動回路２２８、フォーカス環操作検出回路（図２においてはＭＦ操作検出回路）２２９及びレンズ通信回路２３１を含む。

レンズＣＰＵ２２１は、本体ＣＰＵ１２１からの指示にしたがって、図２の交換レンズ２０１内の各部の制御を司る。これとともに、レンズＣＰＵ２２１は、本体ＣＰＵ１２１に向けて、交換レンズ２０１のレンズ動作状態や不揮発性メモリ２２２に格納されている光学データ等の送信を行う。

不揮発性メモリ２２２は、書き換え可能な不揮発性の半導体メモリ等で構成され、レンズＣＰＵ２２１のプログラム２４０や、レンズ特性データ２５０を格納する。レンズＣＰＵ２２１が不揮発性メモリ２２２から読み出したプログラム２４０を実行することで、後述の各フローチャートに例示される動作における交換レンズ２０１側の制御動作が実現される。また、レンズ特性データ２５０は、交換レンズ２０１の特性を表すデータであり、交換レンズ２０１の機種を識別するためのレンズ識別データや、その光学的な特性を示す光学データ等を含む。

メモリ２２３は、ＲＡＭ等の半導体メモリで構成され、レンズＣＰＵ２２１が使用するプログラムやレンズ状態データ２６０等の各種情報を一時格納する。
焦点調節レンズ駆動回路２２４は、ステッピングモータ等のアクチュエータやモータドライバ等を含んで構成され、焦点調節レンズ２０３の駆動制御を行う。焦点調節レンズ位置検出回路２２５は、焦点調節レンズ駆動回路２２４に含まれる駆動用モータの回転量をパルス数に変換するフォトインタラプタ（ＰＩ）回路等を含んで構成される。フォトインタラプタ回路は、無限遠端を基準とする焦点調節レンズ２０３の絶対位置をパルス数で表す。焦点調節レンズ位置検出回路２２５は、フォトインタラプタ回路を用いて、焦点調節レンズ駆動回路２２４により駆動される焦点調節レンズ２０３の位置検出を行う。

ズームレンズ駆動回路２２６は、ステッピングモータ等のアクチュエータやモータドライバ等を含んで構成され、ズームレンズ２０４の駆動制御を行う。ズームレンズ位置検出回路２２７は、リニアエンコーダやＡ／Ｄ変換回路等を含んで構成される。ズームレンズ位置検出回路２２７は、エンコーダ値のＡ／Ｄ変換結果に基づいて、ズームレンズ駆動回路２２６によって駆動されるズームレンズ２０４の位置検出を行う。

絞り駆動回路２２８は、ステッピングモータ等のアクチュエータやモータドライバ等を含んで構成され、絞り２０５の開口動作の制御を行う。
フォーカス環操作検出回路２２９は、撮影者によるフォーカス環２０６の操作を検出する。

レンズ通信回路２３１は、交換レンズ２０１の外部に設けられる通信接続端子を有し、カメラ本体１０１側の本体ＣＰＵ１２１と通信するために設けられる。具体的には、レンズ通信回路２３１は、本体ＣＰＵ１２１からの焦点調節レンズ２０３、ズームレンズ２０４や絞り２０５に対する駆動命令等の受信処理や、レンズ位置情報、動作状態、レンズ特性データ２５０等の本体ＣＰＵ１２１への送信処理を行う。

図１及び図２に示す本実施形態に係るカメラシステム１は、撮像素子１０３のフレームレートに同期させて交換レンズ２０１の駆動制御を行う。カメラ本体１０１の本体ＣＰＵ１２１は、オートフォーカス動作を実行する際に必要な光学パラメータ等のレンズ特性データ２５０を、カメラ本体１０１と交換レンズ２０１との間の同期通信により取得する。レンズ特性データ２５０には、交換レンズ２０１の動作制御を実行するために必要な準備期間等の、カメラ本体１０１と交換レンズ２０１との通信動作に関するデータを含む。カメラ本体１０１の本体ＣＰＵ１２１は、交換レンズ２０１側から取得したレンズ特性データ２５０に基づき、フレームレート及び同期通信周期を適切に決定し、決定した通信周期に基づきカメラ本体通信回路１３１から同期信号を送信するよう制御を行う。

図３は、本実施形態に係るカメラシステム１のカメラ本体１０１と交換レンズ２０１との間の通信シーケンスを示す図である。図３を参照して、レンズ特性データ２５０に含まれる「カメラ本体１０１と交換レンズ２０１との間の通信動作に関するデータ」について、具体的に説明する。

カメラシステム１は、設定した所定のフレームレートに応じて、図３の最上段の同期信号を出力する。同期信号により規定される同期周期には、同期信号を出力する前後の通信禁止期間（同期信号出力前の通信禁止期間Ｔ１及び出力後の通信禁止期間Ｔ２）と、通信が可能な期間である通信許可期間（Ｔ３）とがある。

通信許可期間Ｔ３においては、交換レンズ２０１は、交換レンズ２０１の駆動に必要な情報をカメラ本体１０１に向けて送信する処理（レンズ状態通信処理Ｃ１）や、カメラ本体１０１が交換レンズ２０１の駆動指示を交換レンズ２０１に向けて送信する処理（駆動指示通信処理Ｃ２）を実行する。レンズ状態通信処理Ｃ１においては、交換レンズ２０１は、焦点調節レンズ２０３やズームレンズ２０４の位置や、絞り２０５の開口状態等の情報をカメラ本体１０１に送信する。駆動指示通信処理Ｃ２においては、カメラ本体１０１が、交換レンズ２０１から処理Ｃ１で取得した情報に基づき、焦点調節レンズ２０３、ズームレンズ２０４及び絞り２０５等の駆動指示を交換レンズ２０１に送信する。

このうち、レンズ状態通信処理Ｃ１に要する時間Ｔ４には、交換レンズ２０１のレンズＣＰＵ２２１において、焦点調節レンズ２０３、ズームレンズ２０４、絞り２０５の状態検出等を行い、カメラ本体１０１に送信するデータを用意する処理（以下においては、「状態データ送信準備処理Ｌ１」という）に必要な時間を考慮する。駆動指示通信処理Ｃ２に要する時間Ｔ５についても、カメラ本体１０１と交換レンズ２０１との間の通信処理に必要な時間が考慮されている。

すなわち、時間Ｔ４、Ｔ５については、通信規格等で予め定められている標準通信仕様（例えば、転送レートが２ＭＨｚでのシリアル通信）での通信所要時間がそれぞれ設定されている。

また、通信禁止期間Ｔ１、Ｔ２においては、交換レンズ２０１のレンズＣＰＵ２２１は、期間Ｔ５でカメラ本体１０１から受信した駆動指示に基づき、焦点調節レンズ２０３、ズームレンズ２０４、絞り２０５の動作状態を変更するための準備処理（以下においては、「動作変更準備処理Ｌ２」という）を実行する。通信禁止期間（Ｔ１＋Ｔ２）は、動作変更準備処理Ｌ２に要する時間（Ｔ６＋Ｔ７）に基づき定められる。すなわち、動作変更準備処理Ｌ２が、通信禁止期間（Ｔ１＋Ｔ２）を超えて通信許可期間（Ｔ３）にまでかかってしまうことのないようにするためである。

交換レンズ２０１の駆動は、同期信号の出力から、動作変更準備処理Ｌ２に要する時間を考慮して所定の時間（Ｔ８）経過すると開始される。
状態データ送信準備処理Ｌ１に要する時間Ｔ４や駆動指示通信処理Ｃ２に要する時間Ｔ５、通信禁止期間（Ｔ１、Ｔ２）等を考慮してどのようにフレームレートや同期通信周期を適切に決定するかについて、図４を参照して更に詳しく説明する。

図４は、本実施形態に係るカメラシステム１の撮影動作処理の一例を示すフローチャートである。カメラ本体１０１の本体ＣＰＵ１２１は、カメラシステム１の電源がオンされてカメラシステム１の起動処理が完了したことを認識すると、図４に示す一連の処理を開始する。

まず、ステップＳ１０１で、本体ＣＰＵ１２１は、交換レンズ２０１が装着されているか否かを判定する。交換レンズ２０１が装着されているか否かの判定は、図２の本体操作スイッチ検出回路１２９が、図２においては不図示のマウントスイッチの状態を検出することにより行う。交換レンズ２０１が装着されている場合は、処理をステップＳ１０２へと移行させ、未装着の場合は、交換レンズ２０１が装着されるまで、定期的に交換レンズ２０１の装着の検出等の待機動作を行う。

ステップＳ１０２で、本体ＣＰＵ１２１は、装着された交換レンズ２０１に関する情報を取得するために、カメラ本体通信回路１３１及びレンズ通信回路２３１を介し、レンズＣＰＵ２２１との通信を開始する。

ステップＳ１０３で、本体ＣＰＵ１２１は、レンズＣＰＵ２２１との通信を行って、動作パラメータや光学データ等のレンズ特性データ２５０を取得すると、メモリ１２３に記憶する。

本実施形態においては、ステップＳ１０３でレンズＣＰＵ２２１から取得するデータには、次のステップＳ１０４から開始する同期通信に関するデータを含む。具体的には、同期信号の出力タイミング前後の通信禁止期間Ｔ１、Ｔ２、レンズ状態通信処理Ｃ１に要する通信時間Ｔ４、駆動指示通信処理Ｃ２に要する通信時間Ｔ５を含む。

本体ＣＰＵ１２１は、メモリ１２３に記憶した標準通信時間Ｔ４、Ｔ５と、本体ＣＰＵ１２１における処理時間とから、同期通信の１周期中に必要な通信許可期間Ｔ３を算出する。そして、本体ＣＰＵ１２１は、更に、メモリ１２３に記憶した通信禁止期間Ｔ１、Ｔ２と、算出した通信許可期間Ｔ３と、撮像素子１０３の設定可能なフレームレートとから、同期通信の通信周期を決定する。

例えば、通信禁止期間Ｔ１、Ｔ２がそれぞれ０．５ｍｓ、通信時間Ｔ４、Ｔ５がそれぞれ０．５ｍｓ、０．３ｍｓで、撮像素子１０３のフレームレートが６０ｆｐｓ単位で５４０ｆｐｓまで設定可能であるとする。この場合、本体ＣＰＵ１２１は、時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５の合計時間（１．８ｍｓ）が１フレーム内に収まる範囲でもっとも高速なフレームレートである４８０ｆｐｓを、フレームレートとして選択し、その１フレーム（１／４８０ｓｅｃ＝２．０８ｍｓ）同期通信周期として設定する。

このように同期通信の周期を設定した場合は、通信許可期間Ｔ３は、通信周期（２．０８ｍｓ）から通信禁止期間Ｔ１、Ｔ２（０．５ｍｓ＋０．５ｍｓ＝１．０ｍｓ）を除く１．０８ｍｓとなる。以降においては、本体ＣＰＵ１２１は、求めた通信許可期間Ｔ３内で通信処理Ｃ１、Ｃ２を実行する。

図４の説明に戻ると、ステップＳ１０４で、本体ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１０３において同期通信周期を設定すると、カメラ本体通信回路１３１及びレンズ通信回路２３１を介して同期通信を開始して、同期通信モードに移行する。同期通信を開始した後は、本体ＣＰＵ１２１は、交換レンズ２０１の焦点調節レンズ２０３等の動作状態、ズームレンズ２０４の位置等の「レンズ状態データ２６０」を、レンズＣＰＵ２２１を介して取得し、取得したレンズ状態データ２６０が表すレンズ状態に応じた制御動作を実行する。

ステップＳ１０５では、本体ＣＰＵ１２１は、撮像素子制御回路１２４により撮像素子１０３を同期周期毎に動作させ、受光面上に結像された被写体像の光電変換出力である撮像信号を得る。本体ＣＰＵ１２１は、画像処理回路１２５に対し、得られた撮像信号に対してスルー画表示用の画像処理を施させ、表示用データを生成させる。本体ＣＰＵ１２１は、表示回路１２７により、スルー画の表示用モニタ１０５への表示を開始させる。

ステップＳ１０６で、本体ＣＰＵ１２１は、交換レンズ２０１が装着されているか否かを判定する。ステップＳ１０６における判定は、上記のステップＳ１０１と同様の方法により行う。ステップＳ１０６において交換レンズ２０１が取り外されたと判定した場合には、ステップＳ１０１に戻る。交換レンズ２０１が装着されていると判定した場合には、処理をステップＳ１０７へと移行させる。

ステップＳ１０７では、本体ＣＰＵ１２１は、電源がオンされているか否かを判定する。電源がオンからオフに切り替えられた場合には、ステップＳ１０８に進み、電源がオンされている場合には、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０８においては、本体ＣＰＵ１２１は、各種データのメモリ１２３への退避や、リセット動作及び電源系統の切断処理等の所定の終了処理を実行し、処理を終了する。

ステップＳ１０９においては、本体ＣＰＵ１２１は、第１レリーズスイッチ１３２がオンされたか否かを判定する。図２を参照して説明したとおり、第１レリーズスイッチ１３２がオン状態となった場合には、操作スイッチ検出回路１２９がこれを検出し、その旨を本体ＣＰＵ１２１に通知する。第１レリーズスイッチ１３２がオンされた場合には、ステップＳ１１０に進み、オフ状態のままである場合には、ステップＳ１０６に戻る。

ステップＳ１１０では、本体ＣＰＵ１２１は、以降に実行するオートフォーカス動作中の同期通信の周期を設定する。ここでは、先のステップＳ１０３において最速且つ最適なフレームレートが設定されている場合には、ここでの同期通信周期の設定変更は不要である。一方、通信禁止期間（Ｔ１、Ｔ２）や処理時間Ｔ４、Ｔ５等から受ける時間的な制約からすると、余裕があるにもかかわらず、消費電力の低減等のため、ステップＳ１０３では低速のフレームレートが設定されている場合がある。このような場合には、ステップＳ１０３で説明した方法と同様の方法により、最速のフレームレートを選択し、同期通信周期を設定変更する。これにより、以降のステップにおいて実行するオートフォーカス動作に要する時間が短縮される。

ステップＳ１１１では、本体ＣＰＵ１２１は、オートフォーカス動作を実行する。本実施形態においては、撮像素子１０３から取得した撮像信号より、画像の高周波成分が最も大きくなるときの焦点調節レンズ２０３の位置を判定し、その位置を合焦位置として検出する、いわゆる「山登りＡＦ」動作を行う。

山登りＡＦにおいては、具体的には、まず、本体ＣＰＵ１２１は、焦点調節レンズ２０３のスキャン駆動を開始するよう、レンズＣＰＵ２２１に指示する。ステップＳ１１０（またはステップＳ１１０において設定変更していない場合にはステップＳ１０３）で設定したフレームレートで、撮像素子１０３より撮像信号が出力される。本体ＣＰＵ１２１は、撮像素子１０３より出力される撮像信号に対して信号の高周波成分を抽出する処理を実行し、抽出した高周波成分からＡＦ評価値を算出するよう画像処理回路１２５に指示する。また、これとともに、本体ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１１０において設定した周期での同期通信により、同期周期毎にレンズＣＰＵ２２１から焦点調節レンズ２０３の位置情報を取得して、各フレームで算出したＡＦ評価値と関連付けてメモリ１２３に記憶する。先に説明したとおり、焦点調節レンズ２０３の位置情報は、「レンズ状態データ２６０」に含まれる。また、本体ＣＰＵ１２１が同期周期毎にレンズＣＰＵ２２１から焦点調節レンズ２０３の位置情報等のデータを取得する処理は、図３においては「レンズ状態通信処理Ｃ１」がこれに相当する。

こうして、本体ＣＰＵ１２１においては、各フレームにつきＡＦ評価値を取得する毎に、前回取得したＡＦ評価値が極大値をとるか否かを判定する。前回取得したＡＦ評価値が極大値をとる場合には、その前後のＡＦ評価値と関連付けられている焦点調節レンズ２０３の位置情報をメモリ１２３から読み出す。読み出した焦点調節レンズ２０３の位置情報を用いて補間演算を行い、合焦位置を算出する。そして、本体ＣＰＵ１２１は、算出した合焦位置を表す合焦位置情報をレンズＣＰＵ２２１に送信し、焦点調節レンズ２０３を指定した位置に駆動するよう指示する。本体ＣＰＵ１２１が合焦位置情報をレンズＣＰＵ２２１に送信して、焦点調節レンズ２０３を指定した位置に駆動するよう指示をする処理は、図３においては「駆動指示通信処理Ｃ２」がこれに相当する。

駆動指示通信処理Ｃ２において、本体ＣＰＵ１２１から焦点調節レンズ２０３の駆動指示を受信したレンズＣＰＵ２２１は、指示された駆動方向及び駆動速度にて、焦点調節レンズ２０３のスキャン駆動制御を行う。これとともに、レンズＣＰＵ２２１は、焦点調節レンズ位置検出回路２２５に対し、同期周期毎に焦点調節レンズ２０３の位置を検出させ、検出された焦点調節レンズ２０３の位置情報を本体ＣＰＵ１２１へと送信する。焦点調節レンズ位置検出回路２２５において焦点調節レンズ２０３の位置を検出する処理は、図３においては「状態データ送信準備処理Ｌ１」がこれに相当する。

本体ＣＰＵ１２１から合焦位置への焦点調節レンズ２０３の駆動を指示されると、レンズＣＰＵ２２１は、焦点調節レンズ駆動回路２２４に対し、スキャン駆動を停止して指定された合焦位置への駆動するよう設定させる。レンズＣＰＵ２２１が本体ＣＰＵ１２１により指定された合焦位置への駆動の設定を行わせる処理は、図３においては「動作変更準備処理Ｌ２」がこれに相当する。

こうして、レンズＣＰＵ２２１は、本体ＣＰＵ１２１からの駆動の変更指示を受信した直後の同期信号を受信したタイミングから所定の時間が経過した後に、指定された位置への焦点調節レンズ２０３の駆動を開始させる。本体ＣＰＵ１２１からの変更指示を受信した直後の同期信号を受信してから指定された位置への焦点調節レンズ２０３の駆動を開始させるまでの時間は、図３においては「時間Ｔ８」がこれに相当する。

時間Ｔ８は、動作変更準備処理Ｌ２に要する時間（Ｔ６＋Ｔ７）、特に同期信号を出力した後の当該処理Ｌ２に要する時間Ｔ７（及び、当該時間Ｔ７に基づき定められる通信禁止期間Ｔ２）を考慮して定める。すなわち、時間Ｔ７（やＴ２）よりも長い期間をとるように時間Ｔ８を定める。この時間Ｔ８を用いて焦点調節レンズ２０３の駆動開始を制御することで、動作変更準備処理Ｌ２が次の同期周期の通信期間にかかってしまうことなく、また、確実に、次の同期周期において焦点調節レンズ２０３の駆動を開始することができる。

図４の説明に戻ると、ステップＳ１１２で、本体ＣＰＵ１２１は、撮像素子制御回路１２４に対し、撮像素子１０３で撮像を行わせる。本体ＣＰＵ１２１は、画像処理回路１２５に対し、撮像素子１０３より出力される撮像信号を輝度データに変換させ、所定のプログラム線図に基づいて露出演算を行わせる。

ステップＳ１１３で、本体ＣＰＵ１２１は、第１レリーズスイッチ１３２がオフされたか否かを判定する。上記のステップＳ１０９と同様に、本体ＣＰＵ１２１は、操作スイッチ検出回路１２９の検出結果に基づき判定を行う。第１レリーズスイッチ１３２がオン状態のままである場合には、ステップＳ１１４に進み、第１レリーズスイッチ１３２がオフされた場合には、特に処理を行わず、処理をステップＳ１１８へと移行させる。

ステップＳ１１４においては、本体ＣＰＵ１２１は、更に第２レリーズスイッチ１３３がオンされたか否かを判定する。第２レリーズスイッチ１３３がオン／オフのいずれの状態であるかについては、第１レリーズスイッチ１３２と同様に、操作スイッチ検出回路１２９の検出結果に基づき本体ＣＰＵ１２１が判定する。第２レリーズスイッチ１３３がオンされた場合には、ステップＳ１１５に進み、第２レリーズスイッチ１３３がオフ状態のままである場合には、ステップＳ１１３に戻り、第２レリーズスイッチ１３３がオンされるまで、上記の処理を繰り返す。

ステップＳ１１５で、本体ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１１２における露出演算結果に基づいて、レンズＣＰＵ２２１に絞り２０５を指定した絞り値にまで駆動するように指示する。そして、レンズＣＰＵ２２１は、絞り駆動回路２２８に対し、本体ＣＰＵ１２１が指示する絞り値まで絞り２０５を駆動させ、駆動処理が完了すると、本体ＣＰＵ１２１にその旨を通知する。

本体ＣＰＵ１２１は、レンズＣＰＵ２２１から絞り駆動完了通知を受信すると、シャッタ制御回路１２６に対してフォーカルプレンシャッタ１０４の駆動制御を行わせる。また、本体ＣＰＵ１２１は、撮像素子制御回路１２４に対し、撮像素子１０３の制御を行わせ、画像処理回路１２５に対し、撮像素子１０３から出力される撮像信号に記憶画像用の画像処理を施して撮像データを生成させる。

ステップＳ１１６で、本体ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１１５において生成された撮像データをメモリ１２３や、あるいは、コンパクトフラッシュ等の外部記憶手段に記憶する。

ステップＳ１１７で、本体ＣＰＵ１２１は、画像処理回路１２５に対し、ステップＳ１１６で記憶した撮像データから再生表示用データを生成させ、表示回路１２７に対し、生成された再生表示データに基づき、表示用モニタ１０５に撮影画像を表示させる。

ステップＳ１１８で、本体ＣＰＵ１２１は、ステップＳ１０５と同様に、スルー画の表示用モニタ１０５への表示を再開させる。スルー画を表示用モニタ１０５に表示させる方法については、先にステップＳ１０５の説明において記載したとおりである。なお、ステップＳ１１０においてフレームレート及び同期通信周期の設定変更を行っている場合は、ステップＳ１０３において設定した元の値に戻してから、上記の処理を行う。

こうして、本実施形態に係るカメラシステム１によれば、予め、交換レンズ２０１ごとに適した通信禁止期間（Ｔ１、Ｔ２）や通信処理時間（Ｔ４、Ｔ５）を交換レンズ２０１のメモリ２２３に記憶しておく。カメラ本体１０１の本体ＣＰＵ１２１は、オートフォーカス動作等の交換レンズ２０１の駆動制御を行う際には、交換レンズ２０１との通信によりそのメモリ２２３から取得したこれらの情報、すなわちレンズ特性データ２５０を用いて決定される。レンズ特性データ２５０は、交換レンズ２０１の種類ごとの特性に応じて設定されている。このレンズ特性データ２５０を用いてフレームレート及び同期通信周期を決定することにより、カメラシステム１は、最適なフレームレート、同期通信周期でオートフォーカス動作等の交換レンズ２０１の動作制御を行うことが可能となる。すなわち、フレームレート及び同期通信周期には、交換レンズ２０１の駆動の準備（動作変更準備処理Ｌ２）に必要な時間等も考慮した適切な値が設定されている。このため、次の同期周期の通信期間にかかってしまうことなく、通信禁止期間内において確実に動作変更準備処理Ｌ２が実行され、また、確実に、当該処理を実行した次の同期周期において交換レンズ２０１の駆動を開始することが可能となる。
＜第１の変形例＞

上記の実施形態においては、オートフォーカス方式として、いわゆる「山登りＡＦ」を採用する。すなわち、上記の実施形態では、山登りＡＦにおいては、焦点調節レンズ２０３を駆動しながら所定のフレームレートで撮像素子１０３から取得した被写体像の信号の高周波成分が極大値をとる位置を合焦位置として検出しているが、これに限定されるものではない。本変形例においては、上記以外の方式を使用する点で異なる。

以下、本変形例について、上記の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、本変形例に係るカメラシステムの構成、カメラ本体と交換レンズとの間の通信シーケンス及びカメラシステムの撮影動作処理については上記において説明したとおりであり、図１〜図４に示すとおりであるので、ここでは説明を省略する。

図５は、本変形例において採用するオートフォーカス方式について説明するための図である。図５に示すように、撮像素子のマイクロレンズ光軸からずれた位置に、焦点検出画素受光部１５０を設けている。

本変形例においては、像面位相差方式により合焦位置を検出する。具体的には、焦点検出画素受光部１５０の焦点検出画素により、瞳分割された被写体像を取得し、その視差からデフォーカス量を求めることにより、合焦位置を求める。像面位相差ＡＦについては、公知の技術であるので、詳細な説明は省略する。

本変形例の撮像フレームレート、及び、同期通信周期の設定を以下に説明する。本変形例は、コンティニュアスＡＦモードにおける連写動作（以下、コンティニュアスＡＦ連写と称す）の例であり、コンティニュアスＡＦ連写動作中の撮像フレームレート、同期通信周期は、連写速度や動体予測ＡＦ精度の向上のためにより高速化が求められる。
図６に示すように、コンティニュアスＡＦ連写動作中においては、撮像動作Ｉ１で示す各撮影コマの間では、本体ＣＰＵ１２１の駆動指示通信Ｃ２に応じた絞り開放駆動処理Ａ１の後に、非同期通信状態から同期通信開始通信処理Ｃ３により同期通信状態Ｔ９に移行する。そして、本体ＣＰＵ１２１は、測距用撮像処理Ｉ２、レンズ状態通信処理Ｃ１を繰り返し実行して、測距用撮像処理Ｉ２によりデフォーカス量を取得し、レンズ状態通信処理Ｃ１によりレンズＣＰＵ２２１から焦点調節レンズ２０３の位置を取得する。そして、上記動作を所定回数実行後に同期通信終了通信処理Ｃ４で同期通信状態Ｔ９を終了する。なお、本体ＣＰＵ１２１より以前の動体予測結果に基づいて指定する速度で焦点調節レンズ２０３の駆動を行う動体追従駆動処理をＦ１で示す。
同期通信状態Ｔ９の終了後、本体ＣＰＵ１２１は各測距用撮像処理Ｉ２、レンズ状態通信処理Ｃ１で取得したデフォーカス量と焦点調節レンズ２０３の位置に基づいて動体予測演算を行う。そして、算出した予測合焦位置への焦点調節レンズ２０３の駆動を駆動指示通信処理Ｃ２により指示する。また、測距用撮像データ等から求めた絞り制御位置への絞り２０５の駆動も、駆動指示通信処理Ｃ２により指示する。次にレンズＣＰＵ２２１は、指定された焦点調節レンズ２０３の位置へ予測合焦駆動処理Ｆ２を実行する。また、レンズＣＰＵ２２１は指定された絞り２０５の位置へ絞込み駆動処理Ａ２を実行する。
図６に示すコンティニュアスＡＦ連写動作中の同期通信では、図３に示す通信禁止期間Ｔ１、Ｔ２を設けない設定に変更する。そして、同期通信周期中では、レンズＣＰＵ２２１からレンズ状態データを本体ＣＰＵ１２１へ送信する状態通信処理Ｃ１だけを実行し、本体ＣＰＵ１２１からの駆動指示通信Ｃ２を行わない制御に変更する。このように、レンズ状態通信処理Ｃ１に要する通信時間Ｔ４のみに応じて同期通信周期を設定する。このように、コンティニュアスＡＦモードかつ連写モードに設定された際のコンティニュアスＡＦ連写動作では、他の動作モードに比較して同期通信周期を短縮して通信動作を高速化させている。また、撮影待機中や１Ｒオン中の同期通信周期が、例えば２４０Ｈｚである場合、連写動作中の同期通信周期を２倍の４８０Ｈｚとする設定変更も行う。
本変形例のように、像面位相差ＡＦを採用した場合には、動体追尾を行う際に上述の方法で通信方法を変更することにより、交換レンズ２０１の状態取得を高速で行うことが可能となり、連写速度、動体予測ＡＦ精度を向上させることが可能となる。
＜第２の変形例＞

上記の実施形態においいては、交換レンズ２０１からカメラ本体１０１に送信する通信が禁止される通信禁止期間（Ｔ１、Ｔ２）や通信処理時間（Ｔ４、Ｔ５）を表すデータを交換レンズ２０１において保持し、カメラ本体１０１に保持するデータを送信しているが、これに限定されるものではない。本変形例においては、交換レンズ２０１においては所定の範囲を持った時間を表す情報を保持しており、カメラ本体１０１が、当該情報を交換レンズ２０１から取得すると、これに基づき通信禁止期間等を決定する点で異なる。

図７は、本変形例に係るレンズ特性データ２５０のうちの通信禁止期間についてのデータ構造例を示す図である。図７に示すように、本変形例によれば、通信禁止期間は範囲を持ったデータであり、それぞれのデータを識別するための「通信禁止期間データ」が対応付けられる。

本変形例によれば、交換レンズ２０１のレンズＣＰＵ２２１は、カメラ本体１０１の本体ＣＰＵ１２１に対し、図４のステップＳ１０３においてレンズ特性データ２５０を送信するときに、通信禁止期間を表す情報としては、図７の「通信禁止期間データ」を送信する。カメラ本体１０１のメモリ１２３には、予め図７のテーブルが記憶されている。カメラ本体１０１の本体ＣＰＵ１２１は、受信した通信禁止期間データに対応する通信禁止期間をメモリ１２３から読み出し、読み出した範囲を持った期間の中から所定の値を通信禁止期間（Ｔ１、Ｔ２）として設定することができる。このように、カメラ本体１０１と交換レンズ２０１との間の通信量を削減しつつ、範囲をもった時間の情報の中から状況等に応じてより適切な値を選択することが可能となり、適切にフレームレートや同期通信周期を設定することが可能となる。例えば、連写撮影の時に連写速度が高速の場合には、この範囲の最小値を採用してその時間分を他の処理に割り当てて、全体の処理を最適化することが可能である。

あるいは、他の変形例として、交換レンズ２０１のレンズＣＰＵ２２１は、図７の右側の列、すなわち、範囲を持った通信禁止期間そのものをカメラ本体１０１の本体ＣＰＵ１２１に送信する構成としてもよい。

図７においては、通信禁止期間を例に挙げているが、これに限定されるものではなく、通信時間Ｔ４、Ｔ５等についても、同様の構成とすることができる。本変形例のように、レンズ特性データ２５０が時間的に範囲をもつ構成としても、上記実施形態と同様の効果を得る。

本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることはもちろんである。

１ カメラシステム
１０１ カメラ本体
１０２ カメラ制御回路
１０３ 撮像素子
１０４ フォーカルプレンシャッタ
１０５ 表示用モニタ
１０６ レリーズ釦
１０７ ストロボ
１０８ バッテリー
１２１ 本体ＣＰＵ
１２２ 不揮発性メモリ
１２３ メモリ
１２４ 撮像素子制御回路
１２５ 画像処理回路
１２６ シャッタ制御回路
１２７ 表示回路
１２８ ストロボ制御回路
１２９ 操作スイッチ検出回路
１３０ 電源回路
１３１ カメラ本体通信回路
１３２ 第１レリーズスイッチ
１３３ 第２レリーズスイッチ
１４０ プログラム
２０１ 交換レンズ
２０２ レンズ制御回路
２０３ 焦点調節レンズ
２０４ ズームレンズ
２０５ 絞り
２０６ フォーカス環（ＭＦ環）
２０７ ズーム環（ＺＭ環）
２２１ レンズＣＰＵ
２２２ 不揮発性メモリ
２２３ メモリ
２２４ 焦点調節レンズ駆動回路
２２５ 焦点調節レンズ位置検出回路
２２６ ズームレンズ駆動回路
２２７ ズームレンズ位置検出回路
２２８ 絞り駆動回路
２２９ フォーカス環操作検出回路
２３１ レンズ通信回路
２４０ プログラム
２５０ レンズ特性データ
２６０ レンズ状態データ
Ｃ１ レンズ状態通信処理
Ｃ２ 駆動指示通信処理
Ｌ１ 状態データ送信準備処理
Ｌ２ 動作変更準備処理
Ｔ１、Ｔ２ 通信禁止期間
Ｔ３ 通信許可期間
Ｔ４ レンズ状態通信処理所要時間
Ｔ５ 駆動指示通信処理所要時間
Ｔ６、Ｔ７ 動作変更準備処理所要時間
Ｔ８ 交換レンズ駆動開始タイミング

Claims (5)

1. 交換レンズと、該交換レンズを脱着可能なカメラ本体とを有するカメラシステムであって、
   上記交換レンズは、
   上記交換レンズと上記カメラ本体との通信動作に関するデータを記憶する記憶部と、
   上記カメラ本体と通信を行い、上記カメラ本体からの制御命令に応じて上記交換レンズの動作制御を行うレンズ制御部と、
   を有し、
   上記カメラ本体は、
   上記交換レンズにより撮像素子上に結像された被写体像を所定のフレームレートで撮像して画像データを生成する撮像部と、
   上記レンズ制御部と通信を行うとともに上記カメラ本体の動作制御を行う本体制御部と、
   上記フレームレートに応じたタイミング信号を、上記本体制御部を介して上記レンズ制御部に送信するタイミング信号送信部と、
   を有し、
   上記本体制御部は、上記レンズ制御部との通信により上記記憶部に記憶されている通信動作に関するデータを取得し、取得したデータに基づいて上記タイミング信号の送信周期を決定し、決定した送信周期に基づいて上記タイミング信号送信部を制御し、
   上記通信動作に関するデータは、上記タイミング信号の一周期のうちで通信を禁止する期間に関するデータである
   ことを特徴とするカメラシステム。
2. 上記通信を禁止する期間は、上記タイミング信号を送信する時刻の前後に設けられることを特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
3. 上記本体制御部は、上記タイミング信号を送信する時刻から所定の期間の経過後に上記交換レンズの動作制御を開始させ、
   上記所定の期間は、上記交換レンズの動作状態を変更するための準備処理に要する時間に基づき設定されることを特徴とする請求項２記載のカメラシステム。
4. 交換レンズと、該交換レンズを脱着可能なカメラ本体とを有するカメラシステムであって、
   上記交換レンズは、
   上記交換レンズと上記カメラ本体との通信動作に関するデータを記憶する記憶部と、
   上記カメラ本体と通信を行い、上記カメラ本体からの制御命令に応じて上記交換レンズの動作制御を行うレンズ制御部と、
   を有し、
   上記カメラ本体は、
   上記交換レンズにより撮像素子上に結像された被写体像を所定のフレームレートで撮像して画像データを生成する撮像部と、
   上記レンズ制御部と通信を行うとともに上記カメラ本体の動作制御を行う本体制御部と、
   上記フレームレートに応じたタイミング信号を、上記本体制御部を介して上記レンズ制御部に送信するタイミング信号送信部と、
   を有し、
   上記本体制御部は、上記レンズ制御部との通信により上記記憶部に記憶されている通信動作に関するデータを取得し、取得したデータに基づいて上記タイミング信号の送信周期を決定し、決定した送信周期に基づいて上記タイミング信号送信部を制御し、
   上記通信動作に関するデータは、上記本体制御部から上記レンズ制御部へ送信される制御命令の通信に要する時間に関するデータであることを特徴とするカメラシステム。
5. 上記制御命令の通信に要する時間は、上記交換レンズの駆動に必要な情報を上記レンズ制御部が上記本体制御部に向けて送信する処理に要する時間、及び上記本体制御部が上記交換レンズの駆動指示を上記レンズ制御部に向けて送信する処理に要する時間が、上記カメラ本体と上記交換レンズとの間の通信が許可されている期間に含まれるよう設定されることを特徴とする請求項４記載のカメラシステム。