JP5503347B2 - 交換レンズ、カメラボディ及びカメラシステム - Google Patents

Description

本発明は、カメラシステムに関し、特に、動画撮影のオートフォーカス制御に対応可能なカメラシステム並びにそれを構成する交換レンズ及びカメラボディに関する。

特許文献１は、交換レンズ式のカメラ装置を開示する。このカメラ装置のカメラ本体に装着されるレンズユニットは自動焦点調節や自動露出制御のための駆動系を有する。また、レンズユニットは、レンズユニットのステータス情報を有する。このカメラ装置は、カメラ本体とレンズユニットとの間で各種制御情報とステータス情報を通信することによりカメラ本体側からレンズユニットを制御する。

特開平４−２８０２３９号公報

上記特許文献１に開示されているカメラ装置は、動画撮影を行う際に、フォーカスレンズの駆動状況を正確に把握することができない場合があり、そのため、オートフォーカス制御を行う際に誤制御をしてしまうことがあった。

本発明は、動画撮影時のオートフォーカス制御を正確に行うことができるカメラシステム並びにそれを構成する交換レンズ及びカメラボディを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様において、カメラボディに装着可能な交換レンズであって、被写体のフォーカス状態を調節するフォーカスレンズと、フォーカスレンズを光軸に沿って微小進退を繰り返しながら駆動する駆動手段と、駆動手段を駆動するための制御信号をカメラボディから取得するレンズ側取得手段と、制御信号の取得後に生じる次の露光タイミングにおけるフォーカスレンズの微小進退の方向を示す方向情報をカメラボディに送信するレンズ側送信手段とを備える。

本発明の第２の態様において、第１の態様の交換レンズを装着可能なカメラボディであって、方向情報を交換レンズから取得するカメラ側取得手段と、取得した方向情報に応じて制御信号を生成する制御手段と、制御信号を送信するカメラ側送信手段と、を備えるカメラボディが提供される。

上記の態様の交換レンズと上記の態様のカメラボディを適宜組み合わせてカメラシステムを構成することができる。

本発明によれば、カメラシステムにおける動画撮影時のオートフォーカス制御を正確に行うことが可能となる。

カメラシステムの構成ブロック図 ウォブリング制御を説明するための図 カメラシステムの撮像準備動作を説明するための図 シャッタスピード変更時のウォブリング制御における信号の送受信を説明するためのタイミングチャート フォーカス位置変更時のウォブリング制御における信号の送受信を説明するためのタイミングチャート 二倍周期のウォブリング制御時における信号の送受信を説明するためのタイミングチャート

以下、添付の図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。

本実施形態のカメラシステムは動画を撮影可能であり、カメラボディと交換レンズとから構成される。カメラシステム１は、動画撮影時に、フォーカスレンズの動作状態に応じて適切なオートフォーカス制御を行うことができる。

１．カメラシステムの構成
図１を用いて本実施形態のカメラシステムの構成を説明する。カメラシステム１は、カメラボディ１００と交換レンズ２００とから構成される。カメラボディ１００及び交換レンズ２００それぞれの構成について以下に説明する。

１−１．カメラボディの構成
カメラボディ１００は、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０と液晶モニタ１２０とカメラコントローラ１４０とボディマウント１５０と電源１６０とカードスロット１７０とを備える。

カメラコントローラ１４０は、レリーズ釦１３０等の操作部材からの指示に応じて、カメラシステム１全体の動作を制御する。カメラコントローラ１４０は、垂直同期信号をタイミング発生器１１２に送信する。これと並行して、カメラコントローラ１４０は、垂直同期信号に基づいて露光同期信号を生成する。カメラコントローラ１４０は、生成した露光同期信号を、ボディマウント１５０及びレンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００のレンズコントローラ２４０に周期的に繰り返して送信する。カメラコントローラ１４０は、制御動作や画像処理動作時にＤＲＡＭ１４１をワークメモリとして使用する。

ＣＭＯＳイメージセンサ１１０は、交換レンズ２００を介して入射される被写体像を撮像して画像データを生成する。生成された画像データは、ＡＤコンバータ１１１でデジタル化される。ＡＤコンバータ１１１でデジタル化された画像データは、カメラコントローラ１４０で様々な画像処理が施される。様々な画像処理は、例えば、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、キズ補正処理、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、ＪＰＥＧ圧縮処理などの画像圧縮処理を含む。

ＣＭＯＳイメージセンサ１１０は、タイミング発生器１１２で制御されるタイミングで動作する。ＣＭＯＳイメージセンサ１１０の動作としては、静止画像の撮像動作、動画像の撮像動作、スルー画像の撮像動作等である。スルー画像は、液晶モニタ１２０には表示されるが、メモリーカード１７１には記録されない画像である。スルー画像は、主に動画像であり、静止画像の撮像のための構図を決めるために液晶モニタ１２０に表示される。

ＣＭＯＳイメージセンサ１１０は、被写体を露光する時間を調節することができる。ＣＭＯＳイメージセンサ１１０における露光時間の調節機能を「電子シャッタ」という。電子シャッタの方式には、グローバルシャッタ方式やローリングシャッタ方式がある。グローバルシャッタ方式では、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０の全画素について同じタイミングでシャッタ動作を行う。ローリングシャッタ方式では、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０の１〜数ラインを一ブロックにしてシャッタ動作を行う。このとき、同ブロック内は同じタイミングでシャッタ動作を行う。そして各ブロックについて順次シャッタ動作を行う。つまりローリングシャッタ方式では、各ブロック間でシャッタ動作に若干の時間差がある。本実施形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０は、ローリングシャッタ方式で電子シャッタを実現するとする。

液晶モニタ１２０は、カメラコントローラ１４０で画像処理された表示用画像データが示す画像を表示する。液晶モニタ１２０は動画像または静止画像を選択的に表示できる。

カードスロット１７０はメモリーカード１７１を装着可能である。カードスロット１７０は、カメラコントローラ１４０からの制御に基づいて、メモリーカード１７１を制御する。メモリーカード１７１は、カメラコントローラ１４０の画像処理により生成された画像データを格納可能である。例えば、メモリーカード１７１は、ＪＰＥＧ画像ファイルを格納できる。また、メモリーカード１７１は、その内部に格納する画像データ又は画像ファイルを出力できる。メモリーカード１７１から出力された画像データ又は画像ファイルは、カメラコントローラ１４０で画像処理される。例えば、カメラコントローラ１４０は、メモリーカード１７１から取得した画像データ又は画像ファイルを伸張して表示用画像データを生成する。

電源１６０は、カメラシステム１を駆動するための電力を供給する。電源１６０は、例えば、乾電池であってもよいし、充電池であってもよい。また、電源コードにより外部から供給される電力をカメラシステム１に供給するものであってもよい。

モードダイヤル１３１は、カメラシステム１のモードを変更するためのダイヤルである。使用者は、モードダイヤル１３１を操作することにより、カメラシステム１のモードを動画撮影モードや静止画撮影モードに切り替えることができる。

ボディマウント１５０は、交換レンズ２００のレンズマウント２５０と機械的及び電気的に接続可能である。ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００との間で、データを送受信可能である。ボディマウント１５０は、カメラコントローラ１４０から受信した露光同期信号を、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、カメラコントローラ１４０から受信したその他の制御信号も、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０から受信した信号をカメラコントローラ１４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、電源１６０からの電力を、レンズマウント２５０を介して交換レンズ２００全体に供給する。

１−２．交換レンズの構成
交換レンズ２００は、光学系と、レンズコントローラ２４０と、レンズマウント２５０とを備える。光学系は、ズームレンズ２１０と、ＯＩＳレンズ２２０と、フォーカスレンズ２３０とを含む。

ズームレンズ２１０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像の倍率を変化させるためのレンズである。ズームレンズ２１０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。駆動機構２１１は、使用者が操作可能なズームリング等を含み、使用者による操作をズームレンズ２１０に伝え、ズームレンズ２１０を光学系の光軸方向に沿って移動させる。検出器２１２は、駆動機構２１１における駆動量を検出する。レンズコントローラ２４０は、この検出器２１２における検出結果を取得することにより、光学系におけるズーム倍率を把握することができる。レンズコントローラ２４０は、この検出器２１２における検出結果を取得することにより、光学系におけるズームレンズ２１０の位置を把握することができる。

ＯＩＳレンズ２２０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像のぶれを補正するためのレンズである。ＯＩＳレンズ２２０は、カメラシステム１のぶれを相殺する方向に移動することにより、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０上の被写体像のぶれを小さくする。ＯＩＳレンズ２２０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。アクチュエータ２２１は、ＯＩＳ用ＩＣ２２３の制御に基づき、光学系の光軸に垂直な面内でＯＩＳレンズ２２０を駆動する。アクチュエータ２２１は、例えば、マグネットと平板コイルとで実現できる。位置検出センサ２２２は、光学系の光軸に垂直な面内におけるＯＩＳレンズ２２０の位置を検出するセンサである。位置検出センサ２２２は、例えば、マグネットとホール素子で実現可能である。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、位置検出センサ２２２の検出結果及びジャイロセンサなどのぶれ検出器の検出結果に基づいて、アクチュエータ２２１を制御する。

フォーカスレンズ２３０は、光学系でＣＭＯＳイメージセンサ１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させるためのレンズである。フォーカスレンズ２３０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。

フォーカスモータ２３３は、レンズコントローラ２４０の制御に基づいて、フォーカスレンズ２３０が光学系の光軸に沿って進退するよう駆動する。これにより、光学系でＣＭＯＳイメージセンサ１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させることができる。また、フォーカスモータ２３３は、レンズコントローラ２４０の制御に基づいて、フォーカスレンズ２３０を光学系の光軸に沿って微小進退するよう駆動する。これにより、動画撮影を行う場合においても、オートフォーカス制御を行うことができる。フォーカスモータ２３３は、本実施例１では、ステッピングモータを用いることができる。但し、フォーカスモータ２３３はこれに限定されず、サーボモータ、超音波モータなどによっても実現できる。

レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からの制御信号に基づいて、交換レンズ２００全体の動作を制御する。レンズコントローラ２４０は、検出器２１２、ＯＩＳ用ＩＣ２２３などから信号を受信して、カメラコントローラ１４０に送信する。レンズコントローラ２４０は、レンズマウント２５０及びボディマウント１５０を介してカメラコントローラ１４０と通信を行う。

レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からウォブリング動作の指示を受けて、フォーカスレンズ２４０のウォブリング動作を制御する。ウォブリング制御は、フォーカスレンズ２３０を光軸に沿って微小進退させることにより、動画撮影時においてオートフォーカス制御を継続的に行う制御である。レンズコントローラ２４０は、次の露光タイミングにおけるウォブリング方向の情報と、ウォブリング動作可否の情報をカメラコントローラ１４０に通知する（詳細は後述）。レンズコントローラ２４０は、制御の際、ＤＲＡＭ２４１をワークメモリとして使用する。

フラッシュメモリ２４２は、レンズコントローラ２４０の制御に使用するプログラムやパラメータを格納する。例えば、フラッシュメモリ２４２は、フォーカスレンズ２３０のウォブリング制御のための制御プログラムや、静止画撮影時のオートフォーカス制御（いわゆる山登りオートフォーカス制御）を実現するためのプログラムを格納する。

２．ウォブリング制御
フォーカスレンズ２３０のウォブリング制御について説明する。ウォブリング制御とは、フォーカスレンズ２３０を光軸に沿って微小進退を繰り返しながら、徐々に被写体側（Far側）またはＣＭＯＳイメージセンサ１１０側（Near側）に移動させ、フォーカス位置を検出する制御である。図２を参照してウォブリング制御を具体的に説明する。

図２は、フォーカスレンズ２３０の進行方向を被写体側（Far側）としてウォブリング制御を行っている場合のフォーカスレンズ２３０の軌跡を説明した図である。図２において、縦軸は、光軸上におけるフォーカスレンズ２３０の位置を示し、横軸は時間軸を表している。

図２に示すように、フォーカスレンズ２３０は、光軸に沿って微小進退を繰り返しながら、徐々に被写体側（Far側）へと移動している。ウォブリング制御を行う場合、カメラコントローラ１４０は、１フレームの画像を撮像するごとにフォーカスレンズ２３０を光軸に沿って進退させる。カメラコントローラ１４０は、１フレームの画像を撮像し、画像データを生成するごとに、生成した画像データのオートフォーカス動作用の評価値（以下「ＡＦ評価値」という）を算出する。ＡＦ評価値を求める方法として、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０で生成された画像データから輝度信号を求め、輝度信号の画面内における高周波成分を積算することによりＡＦ評価値を求める方法が知られている。

このように、カメラコントローラ１４０は、２フレームの画像データを生成する毎に、フォーカスレンズ２３０を光軸方向に沿って被写体側（Far側）に移動させた状態と、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０側（Near側）に移動させた状態とのそれぞれの状態においてＡＦ評価値を算出する。この２つのＡＦ評価値を比較することにより、カメラコントローラ１４０は、後の周期でのフォーカスレンズ２３０の進行方向を決定する。すなわち、カメラコントローラ１４０は、２つのＡＦ評価値に基づき、後の周期で、フォーカスレンズ２３０を被写体側に移動すればよいのか、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０側に移動すればよいのかを判断する。カメラコントローラ１４０は、以上の判断に基づきフォーカスレンズ２３０の制御信号を生成する。カメラコントローラ１４０は、このようにフォーカスレンズ２３０を光軸に沿って進退させることで、動画像を撮像する際に被写体像に継続的に焦点を合わせ続けることができる。

なお、レンズコントローラ２４０は、フォーカスレンズ２３０の移動方向、移動量、振幅等の指示を示す制御信号をカメラコントローラ１４０からレンズマウント２５０を介して取得する毎に、フォーカスモータ２３３を制御する。なお、フォーカスレンズ２３０の進退は一定速度では行われない。カメラコントローラ１４０は、フォーカスレンズ２３０の進行方向を変化させる付近では、フォーカスレンズ２３０の移動速度を減速する。これにより、撮影時間全体を通じて同等レベルのフォーカス具合の動画像を撮像することができる。

３．動作
３−１．撮影準備動作
撮像準備のためのカメラシステム１の動作を説明する。図３は、本実施形態のカメラシステム１の撮像準備動作を説明するための信号送受信を示す図である。

図３を参照し、カメラボディ１００に交換レンズ２００を装着した状態で、使用者が、カメラボディ１００の電源をＯＮすると、電源１６０はボディマウント１５０及びレンズマウント２５０を介して交換レンズ２００に電力を供給する（Ｓ１１）。次に、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、交換レンズ２００の認証情報を要求する（Ｓ１２）。交換レンズ２００の認証情報は、交換レンズ２００が装着されているか否かに関する情報及びアクセサリが装着されているか否かに関する情報を含む。レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からのレンズ認証要求に応答する（Ｓ１３）。

次に、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、初期化動作をするよう要求する（Ｓ１４）。これを受けて、レンズコントローラ２４０は、絞りのリセット、ＯＩＳレンズ２２０のリセット等の初期化動作を行う。そして、レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０に対して、レンズ初期化動作が完了した旨を返信する（Ｓ１５）。

次に、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、レンズデータを要求する（Ｓ１６）。レンズデータはフラッシュメモリ２４２に格納されている。そこで、レンズコントローラ２４０は、フラッシュメモリ２４２からレンズデータを読み出して、カメラコントローラ１４０に返信する（Ｓ１７）。レンズデータは、レンズ名称、Ｆナンバー、焦点距離等の交換レンズ２００特有の特性値である。

カメラコントローラ１４０がカメラボディ１００に装着されている交換レンズ２００のレンズデータを認識すると、カメラシステム１は撮影可能な状態になる。この状態では、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、交換レンズ２００の状態を示すレンズ状態データを定期的に要求する（Ｓ１８）。レンズ状態データは、例えば、ズームレンズ２１０によるズーム倍率情報、フォーカスレンズ２３０の位置情報、絞り値情報、ウォブリング方向の情報、ウォブリング動作可否の情報を含む。この要求に応えて、レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０に対して、要求されたレンズ状態データを返信する（Ｓ１９）。

３−２．ウォブリング方向の情報とウォブリング動作可否の情報
ウォブリング方向の情報とウォブリング動作可否の情報について説明する。ウォブリング方向の情報は、フォーカスレンズ２３０の微小振動の方向がＣＭＯＳイメージセンサ１１０側（Near側）か被写体側（Far側）かのいずれであるかを示す情報であり、例えば「０」か「１」のフラグ情報である。ウォブリング方向の情報はレンズコントローラ２４０からカメラコントローラ１４０に送信される。本実施形態では、フォーカスレンズ２３０の微小振動の方向がFar側である場合、フラグ情報を「０」とし、Near側である場合、フラグ情報を「１」とする。

ウォブリング動作可否情報は、カメラボディ１００からのウォブリング指示に対して、次の露光タイミングでレンズ２００側においてウォブリング動作が可能か否かを示す情報である。ウォブリング動作可否情報も「０」か「１」のフラグ情報であり、レンズコントローラ２４０からカメラコントローラ１４０に送信される。本実施形態では、ウォブリング指示に対して次の露光タイミングで動作不可のときはフラグ情報を「０」とし、動作可能のときはフラグ情報を「１」とする。

このように、本実施形態のカメラシステム１は、ウォブリング方向の情報及びウォブリング動作可否の情報をレンズ状態データにおいてレンズコントローラ２４０からカメラコントローラ１４０に送信する。これにより、カメラボディ１００は、フォーカスレンズ２３０の駆動を正確に制御することができる。

３−３．動画撮影時のウォブリング動作制御
動画撮影時のウォブリング動作制御について説明する。ウォブリングはレンズ同期信号に従って動作する。フォーカス位置での被写体像の露光タイミングは、シャッタスピードの変更等に伴い変更される。そのため、レンズ同期信号は、カメラコントローラ１４０から送信された露光タイミング情報および露光同期信号に基づきレンズコントローラ２４０により生成される。これにより、レンズ同期信号は、ウォブリングの振動端のタイミングがフォーカス位置の露光のタイミングに合うように生成される。

図４を用いて、ウォブリング制御時におけるカメラコントローラ１４０とレンズコントローラ２４０間の通信およびＡＦ評価値とウォブリング方向の関連付けを説明する。ここでは例として、シャッタスピード変更時におけるウォブリング動作制御について説明する。また、フォーカスレンズ２３０の焦点位置方向への移動はないものとする。すなわち、ウォブリング動作においてフォーカスレンズ２３０は同じ位置で微小振動するものとする。

図４は、ウォブリング制御時におけるカメラコントローラ１４０とレンズコントローラ２４０間の信号の送受信を説明するためのタイミングチャートである。図４において、横軸は時間軸である。なお、図４（ａ）においては、露光同期信号に重ねて、ローリングシャッタ方式による露光の様子（ドット・ハッチング部）も示している。ローリングシャッタ方式による露光の様子について、縦軸は画面の垂直方向、横軸は露光時間を表す。また、図４（ａ）において示す黒丸および白丸はＡＦ評価値が算出される画面垂直方向の位置および露光タイミングを示している。図４では、ＡＦ評価値を、画面中央付近および露光時間の中間付近で算出する例を説明している。また、図４（ｂ）において、レンズ同期信号に重ねて、ウォブリング制御におけるフォーカスレンズ２３０の位置の変化の様子も破線で示している。

使用者は、モードダイヤル１３１を操作することにより、カメラシステム１を動画撮影モードに設定することができる。動画撮影モードに設定されると、カメラコントローラ１４０は、使用者から動画撮影開始指示を受け付けるまで待機する。この時点において、カメラコントローラ１４０と、レンズコントローラ２４０とは同期をとっている。

使用者から動画撮影開始指示を受け付け、フォーカスレンズ２３０をウォブリング制御する必要があると判断すると、カメラコントローラ１４０は、ウォブリング指示を示すウォブリング指示コマンドを、ボディマウント１５０を介してレンズコントローラ２４０に送信する（ｔ１）。ウォブリング指示コマンドは、フォーカスレンズ２３０のウォブリング時の移動量、移動方向、振幅等および、シャッタスピードの変更等に伴って変更された露光タイミング情報を指示するコマンドである。レンズコントローラ２４０は、ウォブリング指示コマンドを受信すると、そのコマンド内容に従ってフォーカスレンズ２３０を駆動するようにフォーカスモータ２３３を制御する。

ウォブリング指示コマンドを交換レンズ２００に送信した後に、次の露光タイミングになると、カメラコントローラ１４０は要求信号をレンズコントローラ２４０に送信する（ｔ２）。要求信号を受信すると、レンズコントローラ２４０は、ウォブリング方向の情報とウォブリング動作可否の情報とを、カメラボディ１００に送信する（ｔ３）。タイミングｔ３では、次のウォブリング方向がFar側であるため、フラグ情報を「０」に設定し、送信する。また、タイミングｔ１のウォブリング指示に対して、次の露光タイミングでウォブリング動作可能であるため、タイミングｔ３ではウォブリング動作可否情報として「１」のフラグ情報を送信する。

このとき、フォーカスレンズ２３０は、タイミングｔ１でのウォブリング指示コマンドに従って、Far側へ破線Ｔ１のようにウォブリング動作する。ここで、Far側への移動に関するウォブリング動作Ｔ１は、フォーカスレンズ２３０の開始位置からFar側振動端（終端）への移動（Ｔ1a）と、Far端側振動端から開始位置への移動（Ｔ1b）とを含む。

そして、Far側のウォブリング振動端Ｐ０において、取得した画像データのＡＦ評価値を算出する。カメラコントローラ１４０は、算出したＡＦ評価値と、ウォブリング方向フラグ情報「０」とを関連付ける。

次の露光タイミングでも上述と同様に、カメラコントローラ１４０は、要求信号をレンズコントローラ２４０に送信する（ｔ４）。要求信号を受信すると、レンズコントローラ２４０は、ウォブリング方向の情報と、ウォブリング動作可否の情報とを、カメラボディ１００に送信する（ｔ５）。タイミングｔ５では、次のウォブリング方向がNear側であるため、Near側を示すフラグ情報「１」を送信する。また、次の露光タイミングでウォブリング動作が可能であるため、タイミングｔ５ではウォブリング動作可否情報としてフラグ情報「１」を送信する。

このとき、フォーカスレンズ２３０は、タイミングｔ１でのウォブリング指示コマンドに従って、Near側へ破線Ｔ´１に示すようにウォブリング動作する。この場合、Near側のウォブリング振動端Ｐ１において、取得した画像データのＡＦ評価値を算出する。カメラコントローラ１４０は、この算出したＡＦ評価値と、ウォブリング方向フラグ情報「１」とを関連付ける。なお、Near側への移動に関するウォブリング動作Ｔ´１も、フォーカスレンズ２３０の開始位置からNear側振動端（終端）への移動（Ｔ´1a）と、Near端側振動端から開始位置への移動（Ｔ´1b）とを含む。以上のように本実施形態では、１つのウォブリング指示コマンドに対して、フォーカスレンズ２３０をFar側振動端へ移動させる動作（例えばＴ１）と、フォーカスレンズ２３０をNear側振動端へ移動させる動作（例えばＴ´１）とが実行される。

ここで、タイミングｔ５の後にシャッタスピードが変更されたとする。例えば１／６０secから１／１２０secにシャッタスピードが変更されたとする。カメラコントローラ１４０は、シャッタスピードの変更に伴い、新たなウォブリング指示コマンドをレンズコントローラ２４０に送信する（ｔ６）。シャッタスピードの変更に伴い、フォーカス位置の露光のタイミングが変化する。このとき、レンズ同期信号は、ウォブリングの振動端Ｐのタイミングがフォーカス位置の露光のタイミングに合致するように設定される。レンズ側の応答性能によるが、ここではシャッタスピードの変更に従い、次の露光タイミングにおいてもウォブリング動作ができるとする。

タイミングｔ６のウォブリング指示コマンドを交換レンズ２００に送信した後に、次の露光タイミングに達すると、カメラコントローラ１４０は、要求信号をレンズコントローラ２４０に送信する（ｔ７）。要求信号を受信すると、レンズコントローラ２４０は、ウォブリング方向の情報と、ウォブリング動作可否の情報とを、カメラボディ１００に送信する（ｔ８）。タイミングｔ８では、次のウォブリング方向はFar側であるため、フラグ情報「０」を送信する。また、タイミングｔ６のウォブリング指示に対して、次の露光タイミングでウォブリング動作が可能であるため、タイミングｔ８ではウォブリング動作可否情報としてフラグ情報「１」を送信する。

タイミングｔ９およびｔ１０においても、タイミングｔ４とｔ５と同様に、レンズコントローラ２４０とカメラコントローラ１４０の間で情報をやり取りする。このとき、フォーカスレンズ２３０は、タイミングｔ６でのウォブリング指示コマンドに従って、破線Ｔ６、Ｔ´６に示すようにウォブリング動作する。また、カメラコントローラ１４０は、それぞれのウォブリング振動端Ｐ２、Ｐ３におけるＡＦ評価値と、ウォブリング方向フラグ情報とを関連付ける。

ここでまた、タイミングｔ１０の後において、シャッタスピードが例えば１／１２０secから１／６０secに変更されたとする。カメラコントローラ１４０は、シャッタスピードの変更に伴い、新たなウォブリング指示コマンドをレンズコントローラ２４０に送信する（ｔ１１）。このシャッタスピードの変更に伴い、フォーカス位置の露光のタイミングは変化するため、レンズ同期信号は、ウォブリングの振動端のタイミングが、フォーカス位置の露光のタイミングに合うように設定される。なお、レンズ側の応答性能によるが、図４の例では、シャッタスピードの変更に伴い、次の露光タイミングではウォブリング動作ができないとする。

タイミングｔ１１でのウォブリング指示コマンドを交換レンズ２００に送信した後に、次の露光タイミングに達すると、カメラコントローラ１４０は、要求信号をレンズコントローラ２４０に送信する（ｔ１２）。要求信号を受信すると、レンズコントローラ２４０は、ウォブリング方向の情報と、ウォブリング動作可否の情報とを、カメラボディ１００に送信する（ｔ１３）。タイミングｔ１１のウォブリング指示に対して、次の露光タイミングではウォブリング動作ができないため、タイミングｔ１３では、ウォブリング動作可否情報としてフラグ情報「０」を送信する。なお、このときはウォブリング方向が定まらないので、ウォブリング方向の情報に仮情報として「０」が設定されて送信される。このとき、カメラコントローラ１４０は、ＡＦ評価値を算出するが、ＡＦ評価値とウォブリング方向の情報との関連付けは行わない。

タイミングｔ１１のウォブリング指示コマンドによるウォブリング動作は、更に次の露光タイミングになるまで見送られる。ここで、カメラコントローラ１４０は再び、要求信号をレンズコントローラ２４０に送信する（ｔ１４）。要求信号を受信すると、レンズコントローラ２４０は、ウォブリング方向の情報と、ウォブリング動作可否の情報とを、カメラボディ１００に送信する（ｔ１５）。この時点で、タイミングｔ１１のウォブリング指示に対して、次の露光タイミングでウォブリング動作が可能であるため、タイミングｔ１５ではウォブリング動作可否情報としてフラグ情報「１」を送信する。またタイミングｔ１５では、次のウォブリング方向がFar側であるため、フラグ情報「０」を送信する。また上記と同様に、カメラコントローラ１４０は、算出したＡＦ評価値とウォブリング方向を示すフラグ情報とを関連付ける。

以上のように、ウォブリングの振動端付近で算出したＡＦ評価値と、Far側とNear側とのいずれの振動端で算出したかを示す情報とを確実に関連付けられる。そのため、Far側とNear側の二つのＡＦ評価値を比較することにより、カメラコントローラ１４０は、後の周期でフォーカスレンズ２３０をどちらの方向に移動させればよいのかを正確に判断できる。また、レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からのウォブリング指示コマンドに従って次の露光タイミングでウォブリング動作できるか否かを示す情報を送信する。そのため、カメラコントローラ１４０は、フォーカスレンズ２３０が次の露光タイミングでウォブリング動作していないのにもかかわらずウォブリング動作したと誤認識しない。このような制御を繰り返すことにより、カメラシステム１は、ウォブリングによるオートフォーカス制御を正確に実行する。

なお、上記ではシャッタスピード変更が生じた場合のウォブリング制御の例を説明した。フォーカス位置の露光のタイミングは、シャッタスピードの変更だけではなく、画像内のフォーカスを合わせる領域を示す枠であるＡＦ枠位置の変更や、顔検出位置の変更等によっても変化する。これは、ＡＦ枠位置の変更や顔検出位置の変更に伴い、画像におけるフォーカス位置が変化するからである。この場合も、レンズ同期信号が、ウォブリングの振動端のタイミングがフォーカス位置の露光のタイミングに合うように生成される。図５に、ＡＦ枠位置が画像の垂直方向に変化した場合の、ウォブリング制御時におけるカメラコントローラ１４０とレンズコントローラ２４０との信号の送受信を説明するためのタイミングチャートを示す。図５に示す動作は、図４を用いて説明したシャッタスピード変更時におけるウォブリング制御の動作と同様である。

４．まとめ
以上のように、本実施形態の交換レンズ２００は、被写体の合焦状態を変化させるフォーカスレンズ２３０と、フォーカスレンズ２３０を光軸に沿ってウォブリングさせながら駆動するフォーカスモータ２３３と、フォーカスモータ２３３を駆動するための制御信号を取得する、レンズマウント２５０およびレンズコントローラ２４０からなる構成と、制御信号を取得した後に、フォーカスレンズ２３０のウォブリングに関する情報を通知する、レンズマウント２５０およびレンズコントローラ２４０からなる構成とを備える。これにより、交換レンズ２００は、フォーカスレンズ２３０のウォブリングに関する情報を、カメラボディ１００に送信することができる。

また、本実施形態のカメラボディ１００は、交換レンズ２００が装着可能であり、フォーカスレンズ２３０のウォブリングに関する情報を取得する、ボディマウント１５０およびカメラコントローラ１４０からなる構成と、取得したフォーカスレンズ２３０のウォブリングに関する情報に応じて制御信号を生成するカメラコントローラ１４０と、制御信号を送信するカメラコントローラ１４０およびボディマウントからなる構成とを備える。これにより、カメラコントローラ１４０は、取得したウォブリング２３０のウォブリングに関する情報に応じて制御信号を生成することができる。

また、本実施形態のカメラボディ１００は、被写体像を撮像して画像データを生成するＣＭＯＳイメージセンサ１１０と、画像データからフォーカスレンズ２３０の位置におけるＡＦ評価値を求めるカメラコントローラ１４０とを更に備える。カメラコントローラ１４０およびボディマウントからなる構成は、フォーカスレンズ２３０のウォブリングに関する情報として、ウォブリングの進退方向に関する情報を取得する。カメラコントローラ１４０は、ウォブリングの進退方向における各終端付近にて取得したそれぞれの評価値と、各評価値に対応するウォブリングの進退方向に関する情報とを関連付け、関連づけられた情報に応じて制御信号を生成する。これにより、ウォブリングの振動の両端付近にて算出したそれぞれのＡＦ評価値が、ウォブリング動作のFar側とNear側のいずれで算出されたものかを確実に把握することが可能となる。そのため、この二つのＡＦ評価値を比較することにより、カメラコントローラ１４０は、後の周期でフォーカスレンズ２３０をFar側とNear側のいずれの方向に移動させればよいのかを正確に判断できる。

また、本実施形態のカメラボディ１００は、被写体像を撮像して画像データを生成するＣＭＯＳイメージセンサ１１０を更に備える。カメラコントローラ１４０およびボディマウント１５０からなる構成は、フォーカスレンズ２３０のウォブリングに関する情報として、レンズコントローラ２４０およびレンズマウント２５０からなる構成が制御信号を取得した直後の画像データ生成タイミングにおける制御信号に基づくウォブリング動作の可否に関する情報を取得する。カメラコントローラ１４０は、ウォブリング動作の可否に関する情報に応じて制御信号を生成する。これにより、カメラコントローラ１４０は、フォーカスレンズ２３０が次の露光タイミングでウォブリング動作していないのにもかかわらずウォブリング動作したと誤認識することを防止できる。

５．他の実施形態
上記の例では、CMOSイメージセンサ１１０の電子シャッタ動作をローリングシャッタ方式で実現する例を説明したが、電子シャッタ動作をグローバルシャッタ方式で実現してもよい。

上記の例では撮像素子をCMOSイメージセンサ１１０で構成したが、NMOSイメージセンサやCCDイメージセンサで構成してもよい。但し、CCDイメージセンサの場合の電子シャッタ動作はグローバルシャッタ方式による。

上記の例では、カメラコントローラ１４０からレンズコントローラ２４０への一つのウォブリング指示コマンドに対して、フォーカスレンズ２３０をFar側およびNear側への移動を含む一周期分のウォブリング動作（Ｔ１とＴ'１、Ｔ６とＴ'６、Ｔ１１とＴ'１１、・・・）を実行した。例えば、図４（ｂ）に示すように、一つのウォブリング指示コマンドに対して、フォーカスレンズ２３０をFar側へ移動させ（Ｔ１、Ｔ６、Ｔ１１、・・・）、その後、Near側へ移動させている（Ｔ'１、Ｔ'６、Ｔ'１１、・・・）。しかしウォブリング動作の方法はこれに限定されない。すなわち、一回のウォブリング指示コマンドが、Far側またはNear側のいずれか一方へのウォブリング動作のみを指示するようにしてもよい。この場合、一周期分のウォブリング動作を実行するためには、カメラコントローラ１４０は二回のウォブリング指示コマンドを送信する必要がある。

上記の例では、カメラコントローラ１４０からレンズコントローラ２４０へのウォブリング指示コマンドに対して、フォーカスレンズ２３０を先にFar側へ移動させてウォブリング動作を開始した。しかし本実施形態の思想はこれに限定されない。すなわち、カメラコントローラ１４０からレンズコントローラ２４０へのウォブリング指示コマンドに対して、フォーカスレンズ２３０を先にNear側へ移動させてもよい。この場合であっても、ウォブリング動作方向と、ウォブリング動作に伴って画像データから算出されるＡＦ評価値とは関連付けられる。そのため、カメラコントローラ１４０は、ウォブリング動作を正確に制御することができる。

上記の例では、露光時間が１／６０secまたは１／１２０secの場合を説明したが、露光時間はこれに限定されない。図６に示すように、露光同期信号の同期信号の間隔ｔｅを越えるような長秒露光でもよい（図６の例では露光同期信号に対応するレンズ同期信号が３０Ｈｚの場合を示している）。この場合、各露光同期信号のタイミングでカメラコントローラ１４０からレンズコントローラ２４０に要求信号を送信すると、同じウォブリング方向の情報が連続してレンズコントローラ２４０からカメラコントローラ１４０に返信される。このときは、カメラコントローラ１４０は、長秒露光の設定に従って、何回連続して同じウォブリング方向の情報がレンズコントローラ２４０から返信されるかを対応付けておく。そして、レンズコントローラ２４０から連続して返信されてきた複数の同一のウォブリング方向の情報を一つの情報として、算出したＡＦ評価値と関連付ける。これにより、カメラシステム１は、露光同期信号の同期信号の間隔を越えるような長秒露光であっても、ウォブリング動作を正確に制御することができる。

本発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の交換レンズ、カメラボディ、カメラシステムに適用可能である。

１ カメラシステム
１００ カメラボディ
１１０ ＣＭＯＳイメージセンサ
１１２ タイミング発生器
１３０ レリーズ釦
１４０ カメラコントローラ
２００ 交換レンズ
２３０ フォーカスレンズ
２３１ 第1エンコーダ
２３２ 第2エンコーダ
２３３ フォーカスモータ

Claims (4)

1. カメラボディに装着可能な交換レンズであって、
   被写体のフォーカス状態を調節するフォーカスレンズと、
   前記フォーカスレンズを光軸に沿って微小進退を繰り返しながら駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段を駆動するための制御信号を前記カメラボディから取得するレンズ側取得手段と、
   前記制御信号の取得後に生じる次の露光タイミングにおける前記フォーカスレンズの微小進退の方向を示す方向情報を前記カメラボディに送信するレンズ側送信手段と、を備えた、
   交換レンズ。
2. 請求項１に記載の交換レンズを装着可能なカメラボディであって、
   前記方向情報を前記交換レンズから取得するカメラ側取得手段と、
   前記取得した前記方向情報に応じて前記制御信号を生成する制御手段と、
   前記制御信号を送信するカメラ側送信手段と、を備えた、
   カメラボディ。
3. 被写体像を撮像して画像データを生成する撮像手段と、
   前記画像データから前記フォーカスレンズのフォーカス状態の評価値を求める評価手段と、を更に備え、
   前記制御手段は、前記フォーカスレンズの微小進退の各方向における終端付近にて取得したそれぞれの評価値と、前記評価値に対応するそれぞれの方向情報とを関連付け、関連付けられた評価値と方向情報に基づいて前記制御信号を生成する、
   請求項２に記載のカメラボディ。
4. 交換レンズと、前記交換レンズが装着可能なカメラボディとから構成されるカメラシステムであって、
   前記交換レンズは、
   被写体のフォーカス状態を調節するフォーカスレンズと、
   前記フォーカスレンズを光軸に沿って微小進退を繰り返しながら駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段を駆動するための制御信号を前記カメラボディから取得するレンズ側取得手段と、
   前記制御信号の取得後に生じる次の露光タイミングにおける前記フォーカスレンズの微小進退の方向情報を送信するレンズ側送信手段と、を備え、
   前記カメラボディは、
   前記方向情報を前記交換レンズから取得するカメラ側取得手段と、
   前記取得した方向情報に応じて前記制御信号を生成する制御手段と、
   前記制御信号を前記交換レンズに送信するカメラ側送信手段と、を備えた、
   カメラシステム。

Images