JP6429485B2 - 撮像装置、通信制御方法および撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、レンズ装置、通信制御方法および撮像システムに関する。

特許文献１は、ワンショット自動焦点調節（ＡＦ）モードが選択されている場合は位相差検出方式ＡＦと山登り方式ＡＦを行い、コンティニュアスＡＦモードが選択されている場合は位相差検出方式ＡＦを行う電子スチルカメラを開示している。

特開平９−１８１９５４号公報

しかしながら、特許文献１の撮像装置では、通信方式によっては単写時にシャッターチャンスを逃したり、連写時の被写体追従性能が低下したりするおそれがある。

本発明は、自動焦点調節の種類と単写および連写の撮影方式に応じた通信方式を選択することが可能な撮像装置、レンズ装置、通信制御方法およびカメラシステムを提供することを例示的な目的とする。

本発明の撮像装置は、レンズ装置が着脱可能に構成された撮像装置であって、前記レンズ装置との通信を制御するカメラ制御手段と、一回の撮影指示により１つの被写体像を撮像する単写モードと、一回の撮影指示により複数の被写体像を撮像する連写モードから撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、自動焦点調節において検出された合焦位置を固定する第１モードと、自動焦点調節において検出された合焦位置を固定せずに合焦位置の検出を継続する第２モードから自動焦点調節モードを選択する自動焦点調節モード設定手段と、を有し、前記カメラ制御手段は、非周期的に前記レンズ装置と通信を行う非周期通信モードと、周期的に前記レンズ装置と通信を行う周期通信モードのいずれかの通信モードを選択して前記レンズ装置との通信を行い、前記カメラ制御手段は、前記自動焦点調節モードとして前記第１モードが選択された場合、通信モードを前記非周期通信モードに設定し、前記自動焦点調節モードとして前記第２モードが選択され、かつ、前記撮影モードとして前記連写モードが選択された場合、通信モードを前記周期通信モードに設定し、前記自動焦点調節モードとして前記第２モードが選択され、かつ、前記撮影モードとして前記単写モードが選択された場合、通信モードを前記非周期通信モードに設定することを特徴とする。

本発明によれば、自動焦点調節の種類と単写および連写の撮影方式に応じた通信方式を選択することが可能な撮像装置、レンズ装置、通信制御方法および撮像システムを提供することができる。

本実施形態のカメラシステムのブロック図である。 図１に示すカメラシステムにおけるカメラ本体と交換レンズとの間の通信方式を示すタイミングチャートである。 図１に示すカメラシステムにおいて実行される通信制御方法を示すフローチャートである。

図１は、本実施形態のカメラシステム（撮像システム）のブロック図である。カメラシステムは、カメラ本体（撮像装置）１と、カメラ本体１に装着された交換レンズ（レンズ装置）２から構成されている。交換レンズ２はカメラ本体１に着脱可能に構成されている。カメラ本体１は、本実施形態では一眼レフカメラ（光学機器）として構成されているが、ミラーレスカメラとして構成されてもよい。また、本発明は、デジタルスチルカメラだけでなくデジタルビデオカメラにも適用可能である。

交換レンズ２は、撮影光学系、操作環８、変倍レンズ位置検出手段９、レンズＣＰＵ（レンズ制御手段）１０、フォーカスレンズ駆動手段１１、リセットスイッチ（ＳＷ）１２、絞り駆動手段１３、レンズ通信回路１４を有する。

撮影光学系は、被写体の光学像を形成し、図中の左側（被写体側）から右側（像面側）に向かって、第１固定レンズ３、変倍レンズ（ズームレンズ）４、絞り５、第２固定レンズ６、フォーカスレンズ７、不図示の補正レンズを有する。

変倍レンズ４は、光軸方向に移動されて焦点距離を変更する。絞り（虹彩絞り）５は、後述する撮像素子２３に入射する光量を調節する。絞り５は、絞り駆動手段１３に含まれるステッピングモータ等の絞りアクチュエータにより駆動される複数の絞り羽根を有する。複数の絞り羽根を駆動してこれら絞り羽根が形成する絞り開口の大きさを変化させることで、絞り羽根を通過する光量が調節される。

フォーカスレンズ７は、一点鎖線で示す光軸方向に移動されて焦点調節を行う。フォーカスレンズ７は、変倍レンズ４を移動させて変倍を行う際に生じる像面変動を補正し、合焦状態を維持することもできる。本実施形態ではインナーフォーカスの構成であるが、フォーカスレンズ７の位置は限定されない。補正レンズは、光軸に直交する方向に移動されて像ぶれ（手振れ）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、光軸に斜めに移動されてもよい。

操作環８は、不図示の伝達機構を介して変倍レンズ４に機械的に連結されている。ユーザが操作環８を手動で回転操作することにより、その回転が伝達機構によって変倍レンズ４に伝達され、変倍レンズ４が光軸方向に移動する。

変倍レンズ４の光軸方向の位置は、変倍レンズ位置検出手段９によって検出される。レンズ位置検出手段９としては、変倍レンズ４の位置に応じて出力電圧が変化するボリウムエンコーダや、変倍レンズ４の所定の移動量ごとにパルス信号を出力するパルスエンコーダ等を用いることができる。

フォーカスレンズ７は、フォーカスレンズ駆動手段１１に含まれるフォーカスアクチュエータ（補正アクチュエータ）により光軸方向に移動される。フォーカスアクチュエータとしては、ステッピングモータやボイスコイルモータ等を用いることができる。フォーカスレンズ駆動手段１１には、フォーカスアクチュエータを駆動するドライバも含まれている。

フォーカスレンズ７の光軸方向での移動量は、フォーカスアクチュエータに印加される駆動パルス信号のパルス数をカウントすることで得られる。リセットＳＷ１２は、フォーカスレンズ７が光軸方向での基準位置に位置したことを検出する。絞り駆動手段１３には、絞りアクチュエータを駆動するドライバも含まれる。

レンズＣＰＵ１０は、この基準位置からの駆動パルス信号のパルス数をカウントすることでフォーカスレンズ７の光軸方向での位置を検出する。レンズＣＰＵ１０は、通信手段としてのレンズ通信回路１４およびカメラ通信回路２１を介してカメラＣＰＵ２０と情報やデータのやり取りを行うとともに、交換レンズ２内の各種の動作を制御する。また、レンズＣＰＵ１０およびカメラＣＰＵ２０は、レンズ通信回路１４とカメラ通信回路２１との間で行う通信の方式を選択する通信制御手段としての動作も行う。カメラ本体１と交換レンズ２との間で自動焦点調節（ＡＦ）や絞りの制御あるいは画像補正に使用するデータを相互に通信する場合、これらの通信はシャッターレリーズを行う前に終わらせる必要がある。

カメラ本体１は、カメラＣＰＵ２０、カメラ通信回路２１、プリズム２２、撮像素子２３、ペンタプリズム２４、ファインダ光学系２５、ＡＦ処理回路２６、測光回路２７、レリーズＳＷ回路２８、表示回路２９、設定ＳＷ回路３０、電源３１を有する。

プリズム２２は、ハーフミラー面を有し、光束を分割する。撮像素子２３は、撮影光学系が形成した光学像を光電変換し、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等から構成される。

被写体からの光は撮影光学系を通り、撮影光としてカメラ１内のプリズム２２に入射する。プリズム２２に設けられたハーフミラー面を透過した撮影光は撮像面上に被写体像を形成する。また、ハーフミラー面は、入射した撮影光の一部を上方に反射する。

ペンタプリズム２４とハーフミラー面は倒立逆像を正立正像に変換する。ペンタプリズム２４にて反射された光は、ファインダ光学系２５を介してユーザに被写体像を観察させる。

撮像素子２３から出力されるアナログ電気信号は、不図示のアンプにより増幅され、不図示のＡ／Ｄ変換器にてデジタル信号（撮像信号）に変換されてカメラＣＰＵ２０に入力される。カメラＣＰＵ２０は、撮像信号に対して各種画像処理を行って映像信号を生成する。映像信号は、表示回路２９を通じて不図示の背面モニタに表示されたり、動画像または静止画像として不図示の記録媒体に記録されたりする。

また、映像信号はＡＦ処理回路２６にも出力される。ＡＦ処理回路２６は、映像信号の高周波成分を抽出して、被写体像のコントラスト状態、つまりは撮影光学系の焦点状態を示すＡＦ評価値を生成する。カメラＣＰＵ（カメラ制御手段）２０は、ＡＦ評価値が最大となるようにレンズＣＰＵ１０を通じてフォーカスレンズ７を移動させる。つまり、カメラＣＰＵ２０は、フォーカスレンズ７の駆動を制御する。これにより、コントラスト検出方式によるＡＦが行われる。このように、撮像素子２３、ＡＦ処理回路２６およびカメラＣＰＵ２０が焦点調節手段としての一連の動作を行う。

さらに、映像信号は測光回路２７にも出力される。測光回路２７は、映像信号の輝度を示す測光情報をカメラＣＰＵ２０に伝達する。カメラＣＰＵ２０は、測光情報に基づいて、レンズＣＰＵ１０を通じて絞り５を制御したり、撮像素子２３のシャッタ速度（電荷蓄積時間）を制御したりする。

設定ＳＷ回路３０は、各種撮影条件および撮影モード等を設定するためのスイッチやボタンから構成され、それらの状態はカメラＣＰＵ２０に入力される。設定ＳＷ回路３０は、ＡＦモード設定手段（自動焦点調節モード設定手段）として機能すると共に撮影モード設定手段としても機能するが、ＡＦモード設定手段と撮影モード設定手段は別々の設定手段から構成されてもよい。

本実施形態のＡＦモード設定手段は、ワンショットＡＦモード（第１モード）とコンティニュアスＡＦモード（第２モード）と、を少なくとも設定（選択）することができる。ワンショットＡＦモードは、カメラ本体１の上部に設けられた不図示のレリーズボタンを半押しすると焦点が合い、検出された合焦位置が固定されるモードであり、通常は停止している被写体の撮影に使用される。コンティニュアスＡＦモードは、検出された合焦位置を固定せずに合焦位置の検出を継続するモードで、通常は動いている被写体の撮影に使用される。

撮影モード設定手段は、一回の撮影動作（レリーズボタンの全押し）で一枚の被写体像を撮像する単写モードと、一回の撮影動作の期間中に複数の被写体像を撮像する連写モードと、を少なくとも設定（選択）することができる。

レリーズＳＷ回路２８は、レリーズボタンの第１ストローク操作（半押し操作）によりオンする第１スイッチと、レリーズボタンの第２ストローク操作（全押し操作）によりオンする第２スイッチと、を有する。カメラＣＰＵ２０は、第１スイッチのオン（ＳＷ１−ＯＮ）に応じて測光およびＡＦを行い、第２スイッチのオン（ＳＷ２−ＯＮ）に応じて撮像素子２３からの出力信号に基づく記録用画像（動画像または静止画像）の生成と記録媒体への記録を行う。

図２（Ａ）は、レンズ通信回路１４とカメラ通信回路２１との間で行われる周期通信のタイミングチャートである。周期通信は予め決められた一定周期Ｔで周期的に通信を行う方式である。各周期に行う通信の内容と順番は予め決められている。

近年、カメラシステムの高機能化、高精度化に伴い、通信するデータ量は増加する傾向にあり、コンティニュアスＡＦモードで連写撮影する場合は、撮影コマ毎にデータの通信を行う必要がある。通信データ量の増加のため通信に要する時間が増え、そのためＡＦ演算の周期が長くなって被写体追従性能に影響が出たり、コマ速向上の弊害となったりする。カメラ本体と交換レンズ間で周期通信を行うことにより、単位時間当たりの通信データ量を増やすことができるので通信に要する時間を短縮することができ、コンティニュアスＡＦの被写体追従性能とコマ速を向上させることができる。

図２（Ａ）の例では、ステータス通信、ＡＦ制御通信、絞り制御通信、手振れ制御通信の順にデータの送信を行う。周期通信には、送信するデータの順番が決まっておりデータ送信を要求するコマンドが不要であるため、コマンド通信時間およびコマンドのデコード時間を省くことができ、単位時間当たりの通信データ量を増やすことができるという長所がある。

しかしながら、周期通信には、ある通信を行いたい場合に、その通信が行われるタイミングまで待機する必要あるという短所がある。図２（Ａ）においてレリーズボタンの第２ストローク操作（全押し操作）のタイミングをｔ１、ｔ２、ｔ３とし、シャッターレリーズのタイミングをｔ４とする。レリーズ動作を行うためには絞りの駆動が必要であるため、各通信周期の絞り制御通信が実行されるのを待たなければならない。そのため、レリーズボタンの全押し操作のタイミングによって、レリーズタイムラグがケース１（ｔ１〜ｔ４）、ケース２（ｔ２〜ｔ４）、ケース３（ｔ３〜ｔ４）のようにばらつき、ケース１のようにタイムラグが長くなればシャッターチャンスを逃すおそれがある。

図２（Ｂ）は、レンズ通信回路１４とカメラ通信回路２１との間で行われる非周期通信のタイミングチャートである。非周期通信は、データが必要なタイミング、あるいはフォーカスや絞りの駆動が必要なタイミングでコマンドを発行し、データの送受信や各アクチュエータの駆動をすることができる方式である。非周期通信には、通信の順番やタイミングが決まっていないため、必要なデータを直ぐに送受信したり、アクチュエータを直ちに駆動開始したりすることができるという長所がある。そのため、図２（Ｂ）のケース４（ｔ５〜ｔ６）、ケース５（ｔ７〜ｔ８）で示すように、レリーズボタンの全押し操作のタイミングによって全押しレリーズタイムラグがばらつくことはない。

表１は、本実施形態の、ＡＦモードと撮影モードの各設定時における、通信制御手段が選択するレンズ通信回路１４とカメラ通信回路２１の通信方式を示している。

カメラＣＰＵ２０は、設定ＳＷ回路３０においてワンショットＡＦモードが設定されている場合、撮影モードに拘わらず通信方式としてレンズＣＰＵ１０と非周期的に通信を行うための非周期通信モードを設定する。これは、ワンショットＡＦでは、撮影者はレリーズボタンの半押し操作によってＡＦが完了している状態でシャッターチャンスを待っており、レリーズボタンの全押し操作後には最小のレリーズタイムラグで撮影できる方が良いためである。

カメラＣＰＵ２０は、設定ＳＷ回路３０において、コンティニュアスＡＦモードと単写モードが設定されている場合、非周期通信モードを設定する。これは、ワンショットＡＦモードの場合と同様に、撮影者はレリーズボタンの半押し操作によってＡＦが完了している状態でシャッターチャンスを待っており、レリーズボタンの全押し操作後には最小のレリーズタイムラグで撮影できる方が良いためである。

カメラＣＰＵ２０は、設定ＳＷ回路３０において、コンティニュアスＡＦモードと連写モードが設定されている場合、レンズＣＰＵ１０と周期的に通信を行うための周期通信モードを設定する。これは、コンティニュアスＡＦで連写をする場合、各撮影コマ間にＡＦ制御に使用するデータの送信を完了させるために高速な通信を行う必要があるためである。なお、周期通信の短所としてレリーズタイムラグがばらつくことを上述したが、連写モード時はレリーズボタンの全押し状態を保持しておくと所定時間毎に連続撮影されるため、レリーズタイムラグのばらつきは考慮しなくても良い。

カメラＣＰＵ２０は、非周期通信モードを設定すると、レンズＣＰＵ１０に非周期通信モードの設定を命令する信号を送信し、周期通信モードを設定すると、レンズＣＰＵ１０に周期通信モードの設定を命令する信号を送信する。レンズＣＰＵ１０は、非周期通信モードの設定を命令する信号をカメラＣＰＵ２０から受信すると非周期通信モードを設定し、周期通信モードの設定を命令する信号をカメラＣＰＵ２０から受信すると周期通信モードを設定する。

以上説明したように、本実施形態によれば、選択されているＡＦモードに応じて、カメラ本体と交換レンズ間の通信を最適な方式に変更する。これにより、ワンショットＡＦモード時におけるレリーズタイムラグの安定と、コンティニュアスＡＦモード時における被写体追従性能およびコマ速の向上とを両立させることができる。

なお、本実施例では、カメラ本体のＡＦ方式としてコントラスト方式の例を示したが、位相差検出方式のＡＦを行うカメラに応用することも可能である。位相差検出方式のＡＦは一対の被写体像の位相差を検出することによって焦点検出を行う方式である。

本発明は、カメラＣＰＵ２０とレンズＣＰＵ１０のそれぞれが行う通信制御方法とカメラ本体１および交換レンズ２から構成されるカメラシステムにも適用できる。通信制御方法は、撮像装置において、非周期通信と、周期通信と、を選択的に実行する。レンズＣＰＵ１０とカメラＣＰＵ２０はそれぞれマイクロコンピュータから構成され、上記通信制御方法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。また、本発明は、かかるプログラムを格納する記憶媒体（あるいは一時的ではない有形の媒体）にも適用可能である。

図３は、カメラシステムで実行される通信制御方法を示すフローチャートであり、「Ｓ」はステップ（工程）を表す。通信制御方法は、カメラＣＰＵ２０が実行する第１通信制御方法と、レンズＣＰＵ１０が実行する第２通信制御方法に分かれる。

第１通信制御方法では、まず、カメラＣＰＵ２０は、設定ＳＷ回路３０がワンショットＡＦを設定しているかコンティニュアスＡＦを設定しているかを判断する（Ｓ４０）。カメラＣＰＵ２０は、ワンショットＡＦが設定されていると判断すると非周期通信モードを設定し（Ｓ４２）、レンズＣＰＵ１０に非周期通信モードの設定を命令する信号を送信する（Ｓ４４）。一方、カメラＣＰＵ２０は、設定ＳＷ回路３０がコンティニュアスＡＦを設定していると判断すると、設定ＳＷ回路３０が単写モードを設定しているか連写モードを設定しているかを判断する（Ｓ４６）。カメラＣＰＵ２０は、単写モードが設定されていると判断するとＳ４２に移行する。一方、カメラＣＰＵ２０は、連写モードが設定されていると判断すると周期通信モードを設定し（Ｓ４８）、レンズＣＰＵ１０に周期通信モードの設定を命令する信号を送信する（Ｓ５０）。

第２通信制御方法では、レンズＣＰＵ１０は、カメラＣＰＵ２０から通信モードの設定を命令する信号を受信したかを判断する（Ｓ６０）。受信していない場合には受信するまで待機する。受信した場合には、レンズＣＰＵ１０は、それが周期通信モードの設定を命令する信号か非周期通信モードの設定を命令する信号であるかを判断する（Ｓ６２）。レンズＣＰＵ１０は、非周期通信モードの設定を命令する信号を受信したと判断すると非周期通信モードを設定し（Ｓ６４）、周期通信モードの設定を命令する信号を受信したと判断すると周期通信モードを設定する（Ｓ６６）。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は、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、コンティニュアスＡＦモードが設定された状態で、単写と連写の撮影モードに応じて通信制御を行うだけでもよい。

本発明は、カメラの用途に適用することができる。

１…撮像装置、２…交換レンズ（レンズ装置）、７…フォーカスレンズ、１０…レンズＣＰＵ（レンズ制御手段）、２０…カメラＣＰＵ（カメラ制御手段）

Claims (5)

1. レンズ装置が着脱可能に構成された撮像装置であって、
   前記レンズ装置との通信を制御するカメラ制御手段と、
   一回の撮影指示により１つの被写体像を撮像する単写モードと、一回の撮影指示により複数の被写体像を撮像する連写モードから撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、
   自動焦点調節において検出された合焦位置を固定する第１モードと、自動焦点調節において検出された合焦位置を固定せずに合焦位置の検出を継続する第２モードから自動焦点調節モードを選択する自動焦点調節モード設定手段と、
   を有し、
   前記カメラ制御手段は、非周期的に前記レンズ装置と通信を行う非周期通信モードと、周期的に前記レンズ装置と通信を行う周期通信モードのいずれかの通信モードを選択して前記レンズ装置との通信を行い、
   前記カメラ制御手段は、
   前記自動焦点調節モードとして前記第１モードが選択された場合、通信モードを前記非周期通信モードに設定し、
   前記自動焦点調節モードとして前記第２モードが選択され、かつ、前記撮影モードとして前記連写モードが選択された場合、通信モードを前記周期通信モードに設定し、
   前記自動焦点調節モードとして前記第２モードが選択され、かつ、前記撮影モードとして前記単写モードが選択された場合、通信モードを前記非周期通信モードに設定することを特徴とする撮像装置。
2. 前記カメラ制御手段は、前記自動焦点調節モードとして前記第１モードが選択された場合、撮影モードに関わらず、通信モードを前記非周期通信モードに設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記連写モードにおいて、レリーズボタンが全押しされている期間中に、複数の被写体像を撮像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. レンズ装置が着脱可能に構成され、前記レンズ装置との通信を制御する撮像装置であって、一回の撮影指示により１つの被写体像を撮像する単写モードと、一回の撮影指示により複数の被写体像を撮像する連写モードから撮影モードを選択可能であり、自動焦点調節において検出された合焦位置を固定する第１モードと、自動焦点調節において検出された合焦位置を固定せずに合焦位置の検出を継続する第２モードから自動焦点調節モードを選択可能な撮像装置の通信制御方法であって、
   前記撮影モードとして前記連写モードが選択された場合、周期的に前記レンズ装置と通信を行い、前記撮影モードとして前記単写モードが選択された場合、非周期的に前記レンズ装置と通信を行う
   前記自動焦点調節モードとして前記第１モードが選択された場合、非周期的に前記レンズ装置と通信を行い、
   前記自動焦点調節モードとして前記第２モードが選択され、かつ、前記撮影モードとして前記連写モードが選択された場合、周期的に前記レンズ装置と通信を行い、
   前記自動焦点調節モードとして前記第２モードが選択され、かつ、前記撮影モードとして前記単写モードが選択された場合、非周期的に前記レンズ装置と通信を行うことを特徴とする撮像装置の通信制御方法。
5. レンズ装置と、該レンズ装置が着脱可能に構成された撮像装置と、を有する撮像システムであって、
   前記撮像装置は、
   前記レンズ装置との通信を制御するカメラ制御手段と、
   一回の撮影指示により１つの被写体像を撮像する単写モードと、一回の撮影指示により複数の被写体像を撮像する連写モードから撮影モードを選択する撮影モード設定手段と、
   自動焦点調節において検出された合焦位置を固定する第１モードと、自動焦点調節において検出された合焦位置を固定せずに合焦位置の検出を継続する第２モードから自動焦点調節モードを選択する自動焦点調節モード設定手段と、
   を有し、
   前記カメラ制御手段は、非周期的に前記レンズ装置と通信を行う非周期通信モードと、周期的に前記レンズ装置と通信を行う周期通信モードのいずれかの通信モードを選択して前記レンズ装置との通信を行い、
   前記カメラ制御手段は、
   前記自動焦点調節モードとして前記第１モードが選択された場合、通信モードを前記非周期通信モードに設定し、
   前記自動焦点調節モードとして前記第２モードが選択され、かつ、前記撮影モードとして前記連写モードが選択された場合、通信モードを前記周期通信モードに設定し、
   前記自動焦点調節モードとして前記第２モードが選択され、かつ、前記撮影モードとして前記単写モードが選択された場合、通信モードを前記非周期通信モードに設定し、
   前記レンズ装置は、前記カメラ制御手段によって設定された通信モードにより前記撮像装置との通信を行うことを特徴とする撮像システム。