JP6119826B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子を搭載するカメラ本体とレンズ鏡筒との間で通信を行う撮像装置に関する。

レンズ交換式のカメラでは、レンズマウントに設けられる接点を通じて、カメラ本体の制御部とレンズ鏡筒の制御部との間で通信が行われる。例えばカメラ本体からは交換レンズの駆動を制御する命令や撮影のタイミングを決定する同期信号がレンズ側の制御部へと送られる。一方、レンズ側の制御部からはフォーカスレンズの位置情報などがカメラ本体側の制御部へと送られる（特許文献１）。

特開２００７−３２２９２２号公報

しかし近年レンズの高機能化にともなってレンズ鏡筒に搭載されるアクチュエータの数が増大され、カメラ本体にリアルタイムで通知しなければならない鏡筒内の情報も増大している。送信データの増大にともないカメラ本体制御部が通信に割かなければならない時間が増大している。これにより撮像素子の駆動は制限され、高いフレームレートでの駆動は困難となってきている。

本発明は、カメラ本体とレンズ鏡筒との間で効率的に通信を行い、高いフレームレートでの撮像素子の駆動を可能にすることを課題としている。

本発明の撮像装置は、撮像素子を備えたカメラ本体と、カメラ本体に着脱自在なレンズ鏡筒と、レンズ鏡筒の情報をカメラ本体へ定期的に送信する鏡筒情報送信手段と、撮像素子を少なくとも第１フレームレートまたはそれよりも高速な第２フレームレートで駆動する撮像素子駆動手段とを備え、鏡筒情報送信手段が、撮像素子が第２フレームレートで駆動されるとき、データ送信量を撮像素子が第１フレームレートで駆動されるときよりも低減することを特徴としている。

第２フレームレートは、コントラスト検出方式のオートフォーカス処理に用いられることが好ましい。また、フレーム毎の情報を送信するため送信はフレームを単位として行われる。第２フレームレートでの送信情報には、コントラストオートフォーカスにおけるフレーム毎にフォーカス位置、フォーカスリング回転位置、フォーカス・モータ・ステータスが含まれる。また第１フレームレートでの送信情報には、フォーカス位置、フォーカスリング回転位置の他、例えばフォーカス・モータ・ステータス、ＡＶ値、焦点距離、絞りモータステータスが含まれる。

本発明のレンズ鏡筒は、撮像素子を備えたカメラ本体に着脱自在なレンズ鏡筒であって、レンズ鏡筒の情報をカメラ本体へ定期的に送信する鏡筒情報送信手段と、カメラ本体において、撮像素子が第１フレームレートまたはそれよりも高速な第２フレームレートの何れで駆動されているかを検知するフレームレート検知手段とを備え、鏡筒情報送信手段が、撮像素子が第２フレームレートで駆動されるとき、データ送信量を撮像素子が第１フレームレートで駆動されるときよりも低減することを特徴としている。

本発明のカメラボディは、レンズ鏡筒が着脱自在に装着されるカメラボディであって、撮像素子と、レンズ鏡筒の情報を定期的に受信する鏡筒情報受信手段と、撮像素子を少なくとも第１フレームレート、またはそれよりも高速な第２フレームレートで駆動する撮像素子駆動手段とを備え、撮像素子が前記第２フレームレートで駆動されるときに鏡筒情報受信手段が受信するデータ量が、撮像素子が第１フレームレートで駆動されるときよりも少ないことを特徴としている。

本発明によれば、カメラ本体とレンズ鏡筒との間で効率的に通信を行い、高いフレームレートでの撮像素子の駆動を可能にすることができる。

本発明の第１の実施形態を適用したレンズ交換式カメラの斜視図である。 図１に示すカメラからレンズ鏡筒を外した状態におけるカメラ本体の斜視図である。 レンズ交換式カメラの電気的構成を示すブロック図である。 電気接点を通したカメラプロセッサとレンズＣＰＵとの間の通信の電気的な構成を示すブロック図である。 カメラプロセッサとレンズＣＰＵの間で送受信される定期通信のシーケンスの一例である。 高速フレームレートで通常定期通信を行うときに発生する問題を説明するための定期通信のシーケンスの一例である。 ライブビューの状態からＣＡＦ処理に移り、合焦の後、再度ライブビューに戻るときの通信シーケンスの一例である。

以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。
図１はレンズ交換式カメラの外観を示し、図２はカメラボディからレンズ鏡筒を外した状態を示している。

レンズ交換式カメラ１０において、レンズ鏡筒１１はカメラ本体１２に対して着脱自在である。レンズ鏡筒１１には、フォーカシングレンズの他、例えばズームレンズが搭載され、フォーカシングレンズの位置を調整するためのフォーカシングリング１１Ｆ、およびズームレンズの位置を調整するためのズームリング１１Ｚが設けられる。

カメラ本体１２のレンズマウント１３の内側には、複数の電気接点１４が円弧状に配置され、レンズマウント１３の中央奥には撮像素子ユニット１５が配置される。また、カメラ本体１２の上面にはレリーズボタン１６、電子ダイヤル１７、モード切替ダイヤル１８等のスイッチ類や、ストロボ１９などが配置される。

図３はレンズ交換式カメラ１０の電気的構成を示すブロック図である。カメラ本体１２は、上述した撮像素子ユニット１５、ストロボ１９、レリーズボタン１６などを含むスイッチ群２０の他に、カメラプロセッサ２１、ＤＲＡＭ２２やＳＤカード２３などのメモリ類、モニタ２４、カメラ電源２５、レンズ電源２６、およびバッテリ２７等を備える。

撮像素子ユニット１５は、ＣＭＯＳなどの撮像素子２８と手振れ補正機構２９を備え、その駆動はカメラプロセッサ２１によって制御される。撮像素子２８において撮影された画像は、例えばライブビューとしてモニタ２４に表示される。カメラ電源２５がオンされると、バッテリ２７からカメラ本体１２内の各デバイスへ電力が供給され、レンズ電源２６がオンされると、装着されたレンズ鏡筒１１側の電源へ電力が供給される。なお、図示しないが、図３内の各デバイスは電源ラインやバスなどの信号線を通して従来周知のように相互に接続されている。

撮像素子２８には、カメラ本体１２に装着されたレンズ鏡筒１１の撮像光学系を通して光が入射され被写体像が形成され、撮像光学系は例えばズームレンズ群３０、シャッタ３１、ＮＤフィルタ３２、絞り３３、フォーカスレンズ群３４から構成される。ズームレンズ群３０は、ズームリング１１Ｚの回転操作に連動して移動され、その位置はズームセンサ３５において検出される。

一方、フォーカスレンズ群３４は、カメラ本体１２のレリーズボタン１６の半押しに連動してＡＦモータ３６により駆動されるとともに、フォーカスリング１１Ｆの回転操作にも連動してその位置を調整可能であり、その位置はレンズ位置センサ３８によって検出される。なお、フォーカスリング１１Ｆの位置はフォーカス・リング・センサ３９によって検知され、フォーカスリング操作時には、これに基づきフォーカスレンズ群３４の位置が制御される。

また、シャッタ３１はシャッタモータ４０、ＮＤフィルタ３２はＮＤモータ４１、絞り３３は絞りモータ４２によりそれぞれ駆動され、各モータの駆動はモータドライバ４３を通してレンズ鏡筒１１内に設けられたレンズＣＰＵ４４によって制御される。

レンズＣＰＵ４４は、ＦＬＡＳＨＲＯＭ４５などの不揮発性メモリに記憶されたプログラムに基づき駆動され、レンズ鏡筒１１内の各デバイスにはレンズ鏡筒１１内のレンズ電源４６から電力が供給される。レンズ鏡筒１１内のレンズ電源４６は、レンズ鏡筒１１がカメラ本体１２に装着されると、図２で示される電気接点１４の一部を用いた電源ラインを通してカメラ本体１２内のレンズ電源２６と接続され、カメラ電源２５がオンされるとカメラ本体１２から電力が供給される。

図４は、電気接点１４を通したカメラプロセッサ２１とレンズＣＰＵ４４の間の通信の電気的な構成を示すブロック図である。

カメラプロセッサ２１およびレンズＣＰＵ４４には、それぞれデジタル信号用接地ポートＤ＿ＧＮＤ、汎用入出力ポートＧＰＩＯ、割り込みポートＩＮＴ、シリアルデータ入力ポートＳＩＮ、シリアルデータ出力ポートＳＯＵＴ、クロック信号ポートＳＣＬＫ、垂直駆動信号ポートＬＶＤ等の通信ポートが設けられる。なお、汎用入出力ポートＧＰＩＯは割り込みポートＩＮＴと、シリアルデータ入力ポートＳＩＮはシリアルデータ出力ポートＳＯＵＴとクロスして接続されるが、それ以外の端子は同一端子同士が接続される。

また、本実施形態において電気接点１４は１０個の端子から構成され、上記７端子の他、残る３端子は、それぞれ電源端子（５．０Ｖ電源端子）、デジタルグランド（検知用）端子ＤＧＮＤ（ＬＤＥＴ）、およびパワーグランド端子３３であり、カメラ本体１２側のレンズ電源２６およびレンズ鏡筒１１側のレンズ電源４６間の接続に用いられる。

すなわち、カメラプロセッサ２１は、検知端子ＬＤＥＴを通して、レンズ電源４６のデジタルグランドＤＧＮＤの接続を検知し、レンズ鏡筒１１の装着を確認する。そしてレンズ電源２６を駆動して５．０Ｖ電源端子を通してレンズ電源４６に電力を供給するとともにレンズ電源４６をオン状態としてレンズ鏡筒１１内の各デバイスに電力を供給する。

図５は、カメラプロセッサ２１とレンズＣＰＵ４４の間で送受信される定期通信のシーケンスの一例である。図４、５を参照して、カメラ本体１２とレンズ鏡筒１１との間での通信の基本シーケンスについて説明する。

カメラプロセッサ２１とレンズＣＰＵ４４間の通信は、カメラプロセッサ２１から垂直駆動信号ポートＬＶＤを通して出力される撮像素子２８（図３）の垂直駆動信号を単位に行われ、図５のシーケンスは、６０ｆｐｓのフレームレートで通常のライブビュー画像が撮影される際の定期通信に対応し、図５には１フレーム期間内の通信シーケンスの一部が例示される。

通信は、カメラプロセッサ２１側とレンズＣＰＵ４４側から１フレーム期間に亘り複数回交互に行われる。図５では、カメラプロセッサ２１側からの送信区間がＡ、レンズＣＰＵ４４側からの送信区間がＢで示される。また、図５（ａ）はカメラプロセッサ２１の汎用入出力ポートＧＰＩＯの出力、図５（ｂ）はカメラプロセッサ２１のシリアルデータ出力ポートＳＯＵＴの出力を表し、図５（ｃ）はレンズＣＰＵ４４の汎用入出力ポートＧＰＩＯの出力、図５（ｄ）はレンズＣＰＵ４４のシリアルデータ出力ポートＳＯＵＴの出力を表す。また、図５（ｅ）はクロック信号ポートＳＣＬＫを通してカメラプロセッサ２１からレンズＣＰＵ４４へと送られるクロック信号である。

本実施形態において、汎用入出力ポートＧＰＩＯおよび割り込みポートＩＮＴは、ハンドシェイクに用いられる。すなわち、データ送信側の汎用入出力ポートＧＰＩＯの信号の立ち上がりは通信要求に対応し（例えば図５（ａ）の区間Ａの立ち上がり）、データ受信側の汎用入出力ポートＧＰＩＯの信号の立ち上がりは通信許可に対応する（例えば図５（ｃ）の区間Ａの立ち上がり）。また、データ受信側の汎用入出力ポートＧＰＩＯの信号の立ち下がりは受信完了に対応し（例えば図５（ｃ）の区間Ａの立ち下がり）、データ送信側の汎用入出力ポートＧＰＩＯの信号の立ち下がりは通信終了に対応する（例えば図５（ａ）の区間Ａの立ち下がり）。

一方、データの送受信には、カメラプロセッサ２１およびレンズＣＰＵ４４のそれぞれに設けられたシリアルデータ出力ポートＳＯＵＴおよびシリアルデータ入力ポートＳＩＮが用いられる。データ送信側は、受信側からの通信許可信号を受信するとシリアルデータ出力ポートＳＯＵＴからシリアルデータを送信し、データ受信側のシリアルデータ入力ポートＳＩＮにおいて受信される。

図５の例では、初めの区間Ａでカメラプロセッサ２１からレンズＣＰＵ４４へ定期通信コマンドが送信され、次の区間ＢではレンズＣＰＵ４４からカメラプロセッサ２１へ受領したコマンドにて要求されたレンズデータが送られる。

通常ライブビューに用いられる６０ｆｐｓのフレームレートでのフレーム期間は、レンズ鏡筒１１側の状態を表す各種情報をカメラ本体１２側へと送信するのに十分な長さを有する。すなわち、撮像素子２８（図３）を６０ｆｐｓのフレームレートで駆動して例えば通常のライブビューをモニタ２４（図３）に表示しているときには、レンズＣＰＵ４４からは、フォーカス・モータ・ステータス、フォーカス位置、フォーカスリング回転情報、絞りモータステータス、ＡＶ値、焦点距離、画像補正データ、温度、動作モードなどのレンズ鏡筒情報が、各フレーム毎にカメラプロセッサ２１へ送られる。

しかし、例えばレリーズボタン１６（図１）が半押しされて、コントラスト方式のオートフォーカス（ＣＡＦ）が実行されるとき、撮像素子２８は高速フレームレートで駆動する必要が発生し、例えば１２０ｆｐｓで駆動される。フレームレートが高くなると、１フレーム期間はそれに反比例して短くなるので、同一のクロックに基づく通信では、通常のフレームレート（例えば６０ｆｐｓ）のときのようにレンズ鏡筒１１の情報全てを各フレーム期間中にメラ本体１２側へと送信することはできない。

例えば図６に示されるように、ＣＡＦが実行されフレームレートが１２０ｆｐｓになると、例えば時点ｔ１では、通常フレームレートで送信される上述したレンズ鏡筒情報Ｎが複数のフレームを跨いで送信され、その情報がどのフレームの情報であるかが不明となる。また、例えば時点ｔ２では、本来前のフレームで送られるべき制御コマンドＥ（例えばフォーカス駆動コマンド、絞り駆動コマンド、ＮＤ操作コマンド、初期化コマンド）が次のフレームで送られることになりコマンドが実行されるフレームがずれてしまう。更に例えば時点ｔ３では定期通信が間に合わず、１フレーム分抜けてしまう。

以上のことから、本実施形態では、ＣＡＦ処理が開始され、通常のフレームレートから高速なフレームレートへとフレームレートが相対的に高められると、レンズ鏡筒１１からカメラ本体１２へと送信されるレンズ鏡筒１１の情報をそのフレーム期間内に送信できる量にまで低減する。例えば、送信されるレンズ鏡筒情報をＣＡＦ処理に必要な情報、例えばフォーカス・モータ・ステータス、フォーカス位置、フォーカスリング回転情報に制限し、ＣＡＦ用定期通信として送信する。すなわち、ＣＡＦ処理中は利用されないＡＶ値、焦点距離、画像補正データ、温度、動作モードのレンズ鏡筒情報が送信されない代わりに、フレームレートを高くしてＣＡＦ処理に必要な情報を送信する頻度を高めて、ＣＡＦ処理の高速化を図っている。

図７に、ライブビューの状態（６０ｆｐｓ）からレリーズボタンが半押しされて、ＣＡＦ処理に移り（１２０ｆｐｓ）、合焦の後、再度ライブビュー（６０ｆｐｓ）に戻るときの通信シーケンスを垂直駆動信号ＶＤとともに示す。なお図７において、破線Ｌ１、Ｌ２で囲まれる区間がライブビューが行われている区間（６０ｆｐｓ）であり、破線Ｃで囲まれる区間がＣＡＦ処理が行われている区間（１２０ｆｐｓ）である。

ライブビュー区間Ｌ１では、通常のカメラ鏡筒情報（通常定期通信）Ｎが各フレームにおいてレンズ鏡筒１１からカメラ本体１２へと出力されている。例えばライブビュー区間Ｌ１内のあるタイミングで、レリーズボタン１６（図１）が半押されたことがカメラプロセッサ２１（図３）で検知されると、次のフレームで絞り制御命令をＣＡＦ用の絞り値に変更するコマンドがカメラ本体１２からレンズ鏡筒１１へと出力される。そしてその次のフレームからＣＡＦ用の相対的に高いフレームレート（１２０ｆｐｓ）での撮像素子２８の駆動が開始される。

ＣＡＦ区間Ｃでは、フレーム毎にレンズ鏡筒１１からカメラ本体１２へ通常定期通信時の情報よりも少ないＣＡＦ用定期通信が行われるとともに、例えば、高速フレームレートの最初のフレームでは、カメラ本体１２からレンズ鏡筒１１へ、コントラストの山を見つけるためのサーチ命令が出力される。ＣＡＦ区間Ｃのある時点で、コントラスト（ピント）の山が見つかると、カメラ本体１２からレンズ鏡筒１１へピント位置への移動命令が送信され、レンズ鏡筒１１においてフォーカスレンズ群３４（図３）の移動が終了し合焦されると、次のフレームでカメラ本体１２側からライブビュー用の絞り値に変更するように絞り制御命令が出力され、その次のフレームからフレームレートが通常のレート（６０ｆｐｓ）へと変更され、ライブビュー区間Ｌ２へと移行する。

以上のように本実施形態によれば、カメラの操作状態に応じて、カメラ本体とレンズ鏡筒間の情報通信の周期およびそのデータ内容を変化させ、カメラ本体とレンズ鏡筒との間で、フレームレートに合わせ効率的に通信を行い、より高いフレームレートでの撮像素子の駆動が可能になる。

１０ レンズ交換式カメラ
１１ レンズ鏡筒
１１Ｆ フォーカスリング
１１Ｚ ズームリング
１２ カメラ本体
１４ 電気接点
１６ レリーズボタン
２０ スイッチ群
２１ カメラプロセッサ
２４ モニタ
２８ 撮像素子
３０ ズームレンズ群
３４ フォーカスレンズ群
３９ フォーカス・リング・センサ
４４ レンズＣＰＵ

Claims (8)

1. 撮像素子を備えたカメラ本体と、
   前記カメラ本体に着脱自在なレンズ鏡筒と、
   前記レンズ鏡筒の情報を前記カメラ本体へ送信する鏡筒情報送信手段と、
   前記撮像素子を少なくとも第１フレームレート、およびそれよりも高速な第２フレームレートで駆動する撮像素子駆動手段とを備え、
   前記鏡筒情報送信手段は、前記第１フレームレートで駆動される間前記カメラ本体へそのフレーム期間内に送信する前記レンズ鏡筒の情報の項目数に対して、前記第２フレームレートで駆動される間前記カメラ本体へそのフレーム期間内に送信する前記レンズ鏡筒の情報の項目数を減ずることによって、データ送信量を低減する
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記第２フレームレートが、コントラスト検出方式のオートフォーカス処理に用いられることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記送信がフレームを単位として行われる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２フレームレートでの送信情報の項目に、少なくともフォーカス位置、フォーカスリング回転位置、フォーカス・モータ・ステータスが含まれることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の撮像装置。
5. 前記第１フレームレートでの送信情報の項目に、少なくともフォーカス位置、フォーカスリング回転位置、フォーカス・モータ・ステータス、ＡＶ値、焦点距離、絞りモータステータスが含まれることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の撮像装置。
6. 撮像素子を備えたカメラ本体に着脱自在なレンズ鏡筒であって、
   前記レンズ鏡筒の情報を前記カメラ本体へ送信する鏡筒情報送信手段と、
   前記カメラ本体において、前記撮像素子が第１フレームレート、およびそれよりも高速な第２フレームレートの何れで駆動されているかを検知するフレームレート検知手段とを備え、
   前記鏡筒情報送信手段は、前記第１フレームレートで駆動される間前記カメラ本体へそのフレーム期間内に送信する前記レンズ鏡筒の情報の項目数に対して、前記第２フレームレートで駆動される間前記カメラ本体へそのフレーム期間内に送信する前記レンズ鏡筒の情報の項目数を減ずることによって、データ送信量を低減する
   ことを特徴とするレンズ鏡筒。
7. レンズ鏡筒が着脱自在に装着されるカメラボディであって、
   撮像素子と、
   前記レンズ鏡筒の情報を受信する鏡筒情報受信手段と、
   前記撮像素子を少なくとも第１フレームレート、およびそれよりも高速な第２フレームレートで駆動する撮像素子駆動手段とを備え、
   前記撮像素子が前記第２フレームレートで駆動されるときにそのフレーム期間内に前記鏡筒情報受信手段が受信する前記レンズ鏡筒の情報の項目数が、前記撮像素子が前記第１フレームレートで駆動されるときにそのフレーム期間内に前記鏡筒情報受信手段が受信する前記レンズ鏡筒の情報の項目数よりも少なくデータ受信量が少ない
   ことを特徴とするカメラボディ。
8. 撮像素子を備えたカメラ本体に着脱自在なレンズ鏡筒であって、
   前記レンズ鏡筒の情報を前記カメラ本体へ送信する鏡筒情報送信手段を備え、
   前記カメラ本体において、前記撮像素子が第１フレームレートよりも高速な第２フレームレートで駆動されると、前記鏡筒情報送信手段は、前記第１フレームレートで駆動される間前記カメラ本体へそのフレーム期間内に送信する前記レンズ鏡筒の情報の項目数に対して、前記第２フレームレートで駆動される間前記カメラ本体へそのフレーム期間内に送信する前記鏡筒の情報の項目数を減ずることによって、データ送信量を低減する
   ことを特徴とするレンズ鏡筒。

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