JPH0265480A

JPH0265480A - レンズ交換可能なカメラ及びレンズユニット及びカメラシステム

Info

Publication number: JPH0265480A
Application number: JP63216933A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Mabuchi; 馬渕　俊昭
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1990-03-06
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2791044B2; US5036399A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、レンズ交換の可能なカメラに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

近年、ビデオカメラを始めとする映像機器の普及は目覚
ましく、たとえばビデオカメラの分野においても機能の
拡大をはかる目的で、レンズを交換可能にした交換レン
ズシステムが民生用機器においても提案されている。

一方、ビデオカメラには自動焦点調節装置を始めとする
多くの機能が備えられている。

たとえば自動焦点調節装置を例にし、その動作原理につ
いて説明する。

ビデオカメラでは、映像信号の高周波成分により撮影画
面の精細度を検出し、その精細度（高周波成分）が最大
によるようにレンズの位置制御を行うことにより、カメ
ラを合焦状態に自動制御する方式が知られている。具体
的には、被写体像のエツジでは映像信号が急激に変化し
、映像信号の高周波成分が増加する。そして、この高周
波成分が増すほど、その被写体像について合焦状態に近
いことになる。また、この場合に合焦状態から非り焦状
態になった場合にフォーカスモーターを動かす方向を判
断する為にレンズ、又は撮像部分にたとえば圧電素子を
とりつけ、その圧電素子に微小な振動を加えることによ
り焦点変調を行い、その振動の位相と映像信号の高周波
成分の変化の位相が同相（前ビン）か逆相（後ビン）か
を判断し、フォーカスモーターの駆動方向を決定する方
式も又知られている（通称変調法と称されている）。

そして、このようなビデオカメラに交換レンズシステム
を適用した場合、上述の自動焦点調節装置を始めとする
各機能は従来の装置と同様に動作可能にする必要がある
ため、交換レンズ化に際しては、レンズ側で行われる機
能及びこれに関する処理、カメラ側で行われる機能及び
これに関する処理の制御、特にタイミングの制御を考慮
しなければならない。

〔発明の解決しようとする問題点〕

しかしながら、現状のビデオカメラシステムを交換レン
ズ化する場合、たとえば自動焦点調節装置においては、
レンズ側のフォーカシングレンズを微小振動する位相と
カメラ側でその位相と同位相で合焦度を表す信号の変化
を検出する必要がある等、レンズ側とカメラ側と特定の
位相、タイミング関係を確保した状態で動作させなけれ
ばならない処理が存在し、単にレンズを着脱式にすると
、これらの処理を正確に行うことができなくなるといっ
た問題が生じる。

これを解決すべく、各機能をレンズ側とカメラ側に分割
して記さず、赤外線等の投射光の反射を受光素子で受け
、三角測量方式を利用することにより焦点調節を行う所
謂アクティブ方式、あるいはレンズを介して入射された
入射光を専用センサに受光させ、同様の考え方で焦点調
節を行う所謂ＴＴＬ方式等の自動焦点調節装置をレンズ
側、またはカメラ側に完結した形で備える方法がある。

しかしこの方法では交換レンズ化を大幅に制限し、且つ
レンズ、カメラ側とも構成、制御に無駄が多く、レンズ
交換の特長を生かすことができない。

またレンズ側の機能とカメラ側の機能の実現に必要なデ
ータの数だけ信号ラインを設けることが考えられるが、
共通信号接続が増え、例えば即に接続信号系が決定され
ており（物理的に）信号数の増加が制限をうける様な場
合には実現が困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した交換レンズ化にともなう問題点を解決
することを目的としてなされたもので、その特徴とする
ところは、カメラユニットとレンズユニットを着脱可能
なカメラであって、前記レンズユニット側における処理
と該レンズユニット側における処理に関連する前記カメ
ラユニット側における処理とを所定の位相関係で行う手
段と、前記所定の位相関係を得るための基準信号を前記
カメラユニットと前記レンズユニットとの間で通信する
手段とを備えたレンズ交換可能なカメラであり、これに
よって、レンズ側で行われる機能、制御の動作と、カメ
ラ側で行われる機能、制御の動作が互いに特定の位相関
係を保持していなければならない場合においても、信号
の数だけ伝送路を設けることなくタイミングを設定する
基準信号のみで、各機能、制御の最適動作を実現するこ
とができるようにしたレンズ交換可能なカメラシステム
を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明におけるレンズ交換可能なカメラを各図を
参照しながら、その一実施例について詳述する。

第１図は本発明のレンズ交換可能なカメラをビデオカメ
ラに適用した場合について説明する。

第１図において、１はレンズユニット、２はカメラユニ
ットであり、−点鎖線で示すマウンン部Ｍで分離可能な
ものである。

両者が組み合わされた場合、機構的にはレンズの光軸と
撮像素子の光軸が一致する様に配慮されており、電気的
には１０１で示す電源ライン、１０２で示すアース（Ｇ
　Ｎ　Ｄ　）ライン、１０３で示すチップセレクト信号
（以下Ｃ５と称す）ライン、１０４で示すシリアルクロ
ック信号（以下５ＣＬＫと称す）ライン、１０５で示す
シリアルデータ信号（以下ＤＡＴＡと称す）ラインの５
本の信号ラインで接続され各種情報の通信が行われる。

２０１は光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカス
用のレンズであり、焦点変調するための圧電素子２０２
が取り付けられている。２０３はフォーカスレンズを動
作させるフォーカスレンズ駆動用のモーターであり、２
０４はその駆動回路である。２０５は圧電素子２０２を
駆動する為の駆動回路である。

又２０６はモーター駆動回路２０４．圧電素子２０２の
駆動回路２０５の制御を始めとするレンズ側の動作の全
体を制御するマイクロコンピュータ（以下レンズ側マイ
コンと称す）であって、ライン１０３のＣＳ信号、ライ
ン１０４の５ＣＬＫ信号、ライン１０５のＤＡＴＡ信号
により、カメラ側から例えばモーター駆動用の信号を受
けとり、実際のモーター駆動回路２０４に指令を行う。

なお、レンズ側マイコン２０６は自動焦点調節の処理の
みならず、例えばズームやアイリス等の処理も同時に行
う場合があるが、本図では説明の簡略の為に省略し、自
動焦点調節の処理について説明する。また２０７はフォ
ーカスレンズ２０１の移動位置を検出するエンコーダで
ある。

３０１はカメラ側のＣＣＤ等の撮像素子、３０２は撮像
素子３０１より得られた電気信号を所定のレベルに増幅
する増幅回路、３０３は増幅回路３０２より出力された
映像信号をうけ所定の信号処理を行って標準ＴＶ信号（
ビデオ信号）として出力するプロセス回路、３０５はこ
のビデオ信号より垂直同期信号（以下Ｖ−５ｙｎｃと称
す）を分離する為の同期分離回路であり、そのＶ−５ｙ
ｎｃはカメラ側の動作を制御する後述するカメラ側マイ
クロコンピュータ３０８に供給される。

３０４は増幅回路３０２より出力された映像信号中より
、合焦度を検出するのに必要な所定の高周波成分を抽出
するためのバンドパスフィルタである。

尚バンドパスフィルタより出力された高周波成分は、フ
ォーカスレンズ２０１が圧電素子２０２によって光軸方
向に微小振動されることによって光路変調されているの
で、その焦点変調の周波数成分を含んでいる。

３０６はバンドパスフィルタ３０４を通過した信号を検
波して、そのピーク値を検出するピーク検波回路で、ｌ
フィールド周期でバンドパスフィルタ３０４を通過した
高周波成分をサンプルホールドし、そのピークレベルを
出力する。３０７はピーク検波回路３０６の出力をＡ／
Ｄ変換してカメラ側マイクロコンピュータ３０８へ合焦
情報３０９として供給するＡ　／’　Ｄ変換器である。

カメラ側マイクロコンピュータ（以下カメラ側マイコン
と称す）３０８は、合焦情報３０９を用い合焦判断を行
い、フォーカスモーターを動作させる量、方向を演算し
、レンズ側マイコン２０６に向け、シリアルデータとし
てデータ信号用ライン１０５を用いて通信する。なお、
カメラ側マイコン３０８はフォーカスの処理のみならず
、例えばズームやアイリス等の処理も同時に行う場合が
あるが、本図では説明の簡略の為に省略しである。

カメラ側とレンズ側の通信は、例えばカメラ側からレン
ズ側に対してはフォーカスモーター２０３の駆動量、方
向等が送られ、レンズ側からカメラ側には、例えばエン
コーダ２０７によって検出されたフォーカスモーターの
位置、実際の駆動量等が送られる。この通信は周期的に
行われ、その繰り返し周期は、ビデオ信号を対象とする
信号処理にもとづく動作が行われる為、映像のＶ−３ｙ
ｎｃ信号に同期している事が望ましい。すなわち、フィ
ールド周期で画面が変化するため、自動焦点調節動作も
このフィールド周期で検出、制御が行われるからである
。その為、カメラ側マイコン３０８には同期分離回路３
０５より出力されるＶ−３ｙｎｃ信号が入力されている
。

したがって、レンズ２０１により撮像素子３０１の撮像
面に被写体像が形成され該撮像素子３０１によってそれ
が電気信号に変換され増幅回路３０２を介してカメラプ
ロセス回路３０３、及びバンドパスフィルタ３０４に加
えられる。バンドパスフィルタ３０４は電気信号の高周
波成分のみを通過させ、ビーり検波器３０６．Ａ／Ｄ変
換器３０７を通じて合焦情報３０９としてカメラ側マイ
コン３０８にそのピーク値が与えられる。カメラ側マイ
コン３０８は、今回の合焦情報を１サンプル期間前の（
ｌフィールド前）の合焦情報と比較する事により合焦状
態か否かを判定し、フォーカスモーターを駆動すべきデ
ータ（動作量、動作方向）をレンズ側マイコン２０６に
シリアルデータライン１０３．　１０４．　１０５を通
じて供給する。レンズ側マイコン２０６はカメラ側マイ
コン３０８より与えられたデータをもとに、モーター駆
動回路２０４に対し指令を出し、その情報により、フォ
ーカスモーター２０３が動作し、フォーカスレンズ２０
１が移動される。この場合にフォーカスモーター２０３
の駆動方向をすばやく判断する為に圧電素子２０２を用
いてフォーカスレンズ２０１を微小振動する所謂変調法
が用いられている。第２図は圧電素子を用いた場合の変
調法の動作原理を示す。圧電素子を微少振幅で移動させ
た場合この振動周波数で映像信号が変調され、後ピン、
合焦、前ピンのそれぞれの位置において、映像信号のレ
ベルが微少振幅で振動し、圧電素子の振動と焦点変調信
号の位相が同相であるのか逆相であるのかによって前ピ
ン、後ピンを判定できる訳である。そして通常のカメラ
レンズ一体型カメラでは、カメラ側マイコン（合焦情報
を受ける）３０８とレンズ側マイコン（圧電素子を振動
させる）２０６が同一マイコンで行われ、その位相関係
は単純であるが、本願の第１図に示すように、レンズと
カメラを着脱可能とした交換レンズシステムの場合には
、レンズ側のレンズ駆動系とカメラ側の検出系とを分離
すると、レンズ側では所定の位相で圧電素子２０２を駆
動してフォーカスレンズ２０１を振動させ、カメラ側で
はフォーカスレンズの振動周期に応じて映像信号中の高
周波成分の変化量を検出することによって、第２図に示
すような合焦情報を得なければならない。

すなわちこの変調法は、合焦、非合焦の判定だけでなく
、非合焦の場合ボケの方向すなわち前ピンか後ピンかの
情報をも得ることができるため、有効な方法であるが、
フォーカスレンズの振動位相（焦点変調位相）、すなわ
ちフォーカスレンズ２０１が前ピン側に移動したときと
後ピン側に移動したとき及び移動中心に位置していると
きとで、撮像素子３０１の出力映像信号中の高周波成分
のピーク値の変化を見て合焦判定を行っているため、現
在のフォーカスレンズ２０１の位相を常にカメラ側マイ
クロコンピュータ３０８において知る必要がある。

しかしながら、レンズとカメラを別体にすると、レンズ
側におけるフォー力シングスレンズ２０１の振動の位相
と、カメラ側の検出の位相関係が決定されない為に、正
確な合焦情報を得ることができず、合焦判定を行えない
ばかりか、各種制御を効率よく行うことができない。本
願はこの点を以下のように解決している。

すなわち、レンズ側における圧電素子２０２の振動の位
相と、カメラ側において圧電素子２０２の振動にもとづ
く映像信号中の高周波成分の変化を検出する位相とをタ
イミング的に同期させるため、カメラ側よりタイミング
信号をレンズ側に供給する手段を用いている。

これによって、レンズ側の焦点変調と、カメラ側におけ
る焦点変調位相のタイミングに応じた高周波成分のレベ
ル検出を常に一致したタイミングで行うことができ、レ
ンズ側とカメラ側とで、互いに所定の位相関係を確保し
たまま別個に制御することができる。

第３図は本発明におけるレンズ側とカメラ側との制御タ
イミングを示すタイミングチャートである。

カメラ側マイコン３０８は、同期分離回路３０５より与
えられるＶｓｙｎｃ信号に同期して、ｃｓ倍信号出力す
る。同時にカメラ側マイコン３０８内部のタイムリファ
レンスカウンタをイニシャライズ（クリア）する。この
カウンタはＶｓｙｎｃ信号の次の立ち上りが来るまでカ
ウントアツプされ続けている。

Ｃ８信号はカメラ−レンズ間の通信が終了するまで出力
されている。レンズ側マイコン２０６はｃｓ倍信号入力
により通信用データの受信の準備を行うと同時に内部の
タイムリファレンスカウンタをイニシャライズ（クリア
）する。このカウンタはｃｓ倍信号次の立ち上り、すな
わち実質的にＶｓｙｎｃ信号の立上りがくるまでカウン
トアツプされ続けている。

レンズ側マイコン２０６は、その内部のタイムリファレ
ンスカウンタのカウント値に応じて圧電素子２０２の駆
動タイミング、すなわち振動の周期を制御する。カウン
ト値は時間に対応しているから、カウント値に応じて圧
電素子２０２の駆動方向、すなわちフォーカスレンズ２
０１の駆動方向をシ制御することにより、レンズの振動
周期１位相を設定することができる。

一方、カメラ側マイコン３０８では、その内部のりファ
レンスカウンタのカウント値に応じて圧電素子２０２が
今どちらの位相で振られているか、すなわちフォーカス
レンズ２０１が前ピン方向に振られているか、後ビン方
向に振られているかが判断され、そのときの合焦情報３
０９がどのような意味（すなわち合焦か非合焦か、非合
焦なら前ピンか後ピンか）を持つかが判定され、フォー
カスレンズ駆動用のモータ２０３の駆動方向が決定され
る。

そしてカメラ側マイコン３０８のタイムリファレンスカ
ウンタは、Ｖｓｙｎｃ信号の立上りでカウントを開始し
、レンズ側マイコン２０６のタイムリファレンスカウン
タは、カメラ側よりＶｓｙｎｃの立上りタイミングで出
力されるＯ８信号の立上りに同期してカウントを開始す
るので、レンズ側とカメラ側のタイムリファレンスカウ
ンタのカウント動作は全く同一タイミングで行われる。

したがって、レンズ側のカウント値あるいはレンズ側の
フォーカスレンズの位相をカメラ側へと別途に送信しな
くても、レンズ側とカメラ側とでずれを生じることなく
、それぞれレンズの振動動作の制御とその振動位相の検
出を行うことができる。

これによって、レンズユニットとカメラユニットを着脱
自在に構成し、その組み合せが種々考えられるシステム
でも、レンズ側とカメラ側とで常に制御、検出位相のタ
イミングの一致した自動焦点調節を行うことができる。

これによって、レンズユニット内のフォーカシングレン
ズ２０１の圧電素子２０２による変動位置の情報を直接
カメラ側マイコン３０８に送信して取り込まな（でも、
カメラ側ではフォーカシングレンズ２０１の駆動位相を
正確に検出することができる。

また、レンズユニットとカメラユニットとの間はタイミ
ング信号の通信だけでよく、汎用性を向上する意味でも
有効である。

尚、上述方式は通信のＣ８信号のスタート位置のみを規
定する事であり、実際の通信処理（ＳＣＬＫ。

ＤＡＴＡが出力されるタイミング）を規定するものでは
なく、通信作業に悪影響を及ぼす事もない。

尚、上述の実施例において、例えばフォーカスモーター
にパルスモータ−等を用いフォ−カシングレンズの動作
に加え、微少にモーターを前後にふり、圧電素子２０２
を省くこともできるが、その場合にも、そのモーター２
０３を振る位相関係は、本発明による方法をとる必要が
ある。

又、本実施例は通信手段としてクロック同期式について
説明を述べたが、非同期式通信（ＵＡＲＴ等）の場合に
おいても、そのスタートビットをＶｓｙｎｃに同期させ
るという手段により、レンズ側カメラ側の制御を同期し
て行うことが可能となる。

尚、上述の実施例では、レンズ側とカメラ側との間の通
信により、自動焦点調節動作におけるレンズ側での駆動
（変調周期１位相）及びカメラ本体側におけるレンズ移
動周期１泣相の検出を互いに同期して且つレンズとカメ
ラの異なる位置において行い得るようにした場合につい
て説明したが、自動焦点調節に限ることはなく、レンズ
側とカメラ側とで互いに同期するタイミングあるいは位
相で別個に、且つリアルタイムに駆動制御する必要のあ
るものなら、どのようなものでも本発明を適用すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明におけるレンズ交換可能なカ
メラによれば、レンズ側とカメラ側とでそれぞれ互いに
特定の位相関係を保った状態で行われなければならない
処理を、共通のタイミング信号の通信のみで確実に行い
得るように構成したので、レンズ側とカメラ側とに分か
れている機能。

処理をレンズ側またはカメラ側にまとめてレンズ交換の
自由度を失わせることがなく、且つデータ通信用の信号
ラインの数を増加させることなく必要最小限でよ（、レ
ンズ、カメラ側の処理の特定位相関係を容易に得ること
ができる。すなわちレンズ側、カメラ側それぞれにおけ
る制御を分担させて負担を軽減するとともに、レンズ、
カメラ間の電気接点等を削減して交換レンズ化を容易と
し、信頼性を向上すること・ができる等、交換レンズ化
においてきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるレンズ交換可能なカメラの一実
施例を示すブロック図、第２図は本発明の実施例で用いられる自動焦点調節装置
の一例の動作を説明するための特性図、第３図は本発明
のカメラシステムの制御動作を示すタイミングチャート
である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）カメラユニットとレンズユニットを着脱可能なカ
メラであって、前記レンズユニット側における処理と該
レンズユニット側における処理に関連する前記カメラユ
ニット側における処理とを所定の位相関係で行う手段と
、前記所定の位相関係を得るための基準信号を前記カメ
ラユニットと前記レンズユニットとの間で通信する手段
とを備えたことを特徴とするレンズ交換可能なカメラ。
（２）特許請求の範囲第（１）項において、前記レンズ
ユニット側における処理は、所定の周期で焦点変調する
ための信号処理であり、前記カメラユニット側における
処理は、前記焦点変調の位相を判断するための信号処理
であり、前記各信号処理はそれぞれ独立して行われ、前
記通信する手段は前記各信号処理の位相を同期させる基
準信号であることを特徴とするレンズ交換可能なカメラ
。