JPH04100025A - 交換レンズ式カメラ装置 - Google Patents

交換レンズ式カメラ装置

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JPH04100025A
JPH04100025A JP2217941A JP21794190A JPH04100025A JP H04100025 A JPH04100025 A JP H04100025A JP 2217941 A JP2217941 A JP 2217941A JP 21794190 A JP21794190 A JP 21794190A JP H04100025 A JPH04100025 A JP H04100025A
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JP
Japan
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lens
lens unit
camera
speed
aperture
Prior art date
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Application number
JP2217941A
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English (en)
Inventor
Ryunosuke Iijima
龍之介 飯島
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Canon Inc
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Canon Inc
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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、レンズ交換可能なカメラシステムにおいて、
特に使用するレンズにかかわらず、その制御を適正に行
なうことのできるレンズユニットに関するものである。
(従来の技術) 従来より、カメラの分野においては、交換レンズ化が実
施され、撮影の状況や用途に応じて適切なレンズを選択
することができる。
またもう1つの流れとして、カメラを操作する上で必要
な焦点調節、露出調節、ズーム調節等の各種機能の自動
化、操作性の改善等がはかられるとともに、これらの自
動化された機能が標準的に装備されることが必須となっ
ている。
一方、近年、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等の映像
機器の発展は目覚ましく、従来は一部の特殊な機器を除
いて銀塩カメラでのみ行なわれていたような交換レンズ
化がビデオカメラにおいても提案され、実施化が行なわ
れつつある。これによって、撮影状態、用途に応じて最
適なレンズユニットを選択することができ、ビデオカメ
ラの使用範囲を飛躍的に拡張することができる。
(発明の解決しようとする問題点) しかしながら、交換レンズ化に伴い、その特性、性能等
が異なる複数のレンズユニットが取り付けられることに
なるため、取り付けたレンズによって光学特性の変化速
度が異なったり、変化の度合いが異なったりする不都合
を生じやすく、交換レンズ化による機能の拡大の反面、
操作性が劣化するというような問題点を生じている。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上述した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、カメラ本体に
着脱自在のレンズユニットであって、前記レンズユニッ
トの光学特性を可変するための複数の駆動手段と、前記
駆動手段によって駆動された複数の光学ユニットの位置
を検出するための位置検出手段と、前記位置検圧手段か
ら得た相対位置情報を絶対位置情報に変換するための変
換手段と、前記絶対位置情報を前記カメラ本体へ送信す
るための送信手段と、前記カメラ本体側より送信された
制御情報の特性を判別するための判別手段と、前記判別
手段んいよる判別結果に応じて前記駆動手段の駆動特性
を変更するための制御手段とを備えたレンズユニットに
ある。
また本発明における他の特徴は、レンズユニットを着脱
自在に備えたカメラであって、前記レンズユニット側に
おいて検出された複数の光学ユニットの絶対位置情報と
光学設計値とを用いて演算した焦点敏感度に応じてフォ
ーカシングレンズ駆動速度を選択する演算手段と、前記
レンズユニットの光学特性を可変制御するための制御情
報を前記レンズユニット側へ送信するための送信手段と
を備えたカメラ装置にある。
(作用) これによって、フォーカシング速度、ズームエリア、ア
イリスエリア等においてなされた定義に基づく各種光学
情報(焦点距離可変範囲、開放絞り値、現在の焦点距離
、現在の絞り値等)をレンズ側より的確に受取り、カメ
ラ側においては、その取り付けられたレンズの位置敏感
度を算出することができるため、レンズの種類によらず
、適切なフォーカシング速度を選択することができ、使
用するレンズにかかわらず常に良好な焦点調節等を行な
うことができる。
(実施例) 以下、本発明におけるレンズユニットを、各図を参照し
ながら、その実施例について詳述する。
第1図は、本発明におけるカメラシステムの構成図であ
り、同図において、Lはレンズユニット、Cはカメラ本
体、Mはカメラ本体CとレンズユニットLとを結合する
マウント部である。
レンズユニットLについて見ると、100は撮影対象と
なる被写体、1は焦点調節を行なうためのフォーカシン
グレンズ ズーム動作を行なうためのズームレンズ、入
射光量を調節する絞り等を備えた光学系、2はフォーカ
シングレンズを光軸方向に移動するためのフォーカスモ
ータ、3は絞りの開口量を変化させる絞り駆動モータ(
あるいはIGメータ)、4はズームレンズを駆動するた
めのズームモータである。また5、6.7はそれぞれ後
述するレンズマイコンの指令にしたがってフォーカスモ
ータ、絞り駆動モータ、ズームモータを駆動するための
駆動回路(ドライバ)である。
また8、9.10はそれぞれフォーカシングレンズ、絞
り、ズームレンズの移動位置情報を検出して後述するレ
ンズマイコンへと供給するフォーカスエンコーダ、絞り
エンコーダ、ズームエンコーダである。
11はカメラ側から送信されてくる制御情報に基づいて
レンズ側のシステム全体を駆動制御するとともに、前記
各エンコーダより得たフォーカスレンズ、絞り、ズーム
レンズ等の駆動情報を所定の形式にしてカメラ側へと返
信するレンズ側マイクロコンピュータ(レンズマイコン
と称す)である。
方、カメラ本体C側について見ると、12はレンズユニ
ット側の光学系lによって結像された被写体像を光電変
換して撮像信号を出力するたとればCCD等の撮像素子
、13は撮像素子12より出力された撮像信号に所定の
処理を施して規格化された映像信号に変換するためのカ
メラ信号処理回路、14は映像信号中の所定の成分に基
づいて色温度補正を行なう自動ホワイトバランス回路(
AWB回路)、15はカメラ信号処理回路4より出力さ
れる映像信号より、自動焦点調節(AF)用の合焦度に
応じたAF倍信号形成するAF信号処理回路、16はカ
メラ信号処理回路より出力される映像信号に基づいて自
動露光制御(AE)を行なうための露光信号(AE倍信
号を形成するAE信号処理回路である。
尚、AF信号処理回路15は、たとえば映像信号中より
合焦度に応じて変化する高周波成分をバンドパスフィル
タで抽出し、そのレベルが最大となる方向にレンズユニ
ット側の光学系のフォーカスレンズを駆動するための制
御信号を出力するものであり、AE信号処理回路16は
映像信号中の輝度信号レベルを検出し、これが一定レベ
ルとなるようにレンズユニット側の絞りを制御するため
の制御信号を出力するものである。
また17はズームレンズを駆動するためのズームスイッ
チ、18はAF信号処理回路15.AE信号処理回路1
6よりそれぞれ出力されたAF倍信号AE倍信号ズーム
スイッチ17からのズーム操作信号およびレンズ側から
の返信情報を取り込んでレンズユニット側のレンズマイ
コン11へと送信するのに適した形式の制御信号に変換
した後レンズ側へと送信するカメラ側マイクロコンピュ
ータ(カメラマイコンと称す)である。
19はカメラ側のカメラマイコン18とレンズユニット
側のレンズマイコン11との間の各種制御信号の授受を
行なう通信路で、19aはレンズ側へと電源(■RAT
)を供給するための電源ライン、19bはレンズマイコ
ン11に通信を行なうタイミングを知らせるためのチッ
プセレクト信号(C3)を供給するチップセレクトライ
ン、19Cは通信データΦシリアル通信タイミングをと
るクロック信号を供給するシリアルクロックライン、1
9dはカメラマイコン18よりレンズマイコン11へと
伝達する各種制御情報を送信するためのCT L (C
amera to Lens)ライン、19eはレンズ
マイコン11よりカメラマイコン18へと各エンコーダ
の検出情報等を返信するためのLTC(Lens to
 Camera)ライン、19fはGND(アース)ラ
インである。カメラ本体とレンズユニット間の情報の授
受はすべてこれらの通信ライン19によって行なわれる
本発明における交換レンズ式カメラシステムの構成は以
上のようになっており、次にその制御動作について順を
追って説明する。
光学系1によって撮像素子12の撮像面に結像された被
写体像は、この撮像素子によって光電変換されて撮像信
号として出力される。この信号はカメラ信号処理回路1
3によって規格化された映像信号に変換され、図示しな
いモニタ、ビデオレコーダ等へと供給される。
カメラ信号処理回路13より出力された映像信号はAW
B信号処理回路14.AF信号処理回路15、AE信号
処理回路16へとそれぞれ供給される。
AWB信号処理回路14は映像信号中の所定の色信号成
分から適当なホワイトバランスとなるよう、カメラ信号
処理回路に色温度補正を行なう。
AF信号処理回路15は映像信号中より合焦度に応じて
変化するたとえば高周波成分のレベル等の合焦判断に用
いられるAF倍信号カメラマイコン18へと出力する。
またAE信号処理回路16は映像信号中の輝度レベルが
所定の値に一定に保たれて適正露光となるよう絞りを制
御するAF倍信号カメラマイコン18へと出力する。
カメラマイコン18は、前記AF信号、レンズマイコン
11よりLTCライン19eを介して送られてきたズー
ムレンズの移動位置すなわち焦点距離を示すズームエン
コーダ情報、同じくレンズマイコン11よりLTCライ
ン19eを介して送られてきた絞り値を示す絞りエンコ
ーダ情報に基づいて、後述する如(被写界深度を考慮し
たフォーカスレンズ制御情報を演算する。また前記AE
倍信号ら絞り制御信号を演算する。さらにズームスイッ
チ17より出力されるズーム制御信号を演算する。
そしてカメラマイコン18は、これらのフォーカシング
レンズ制御信号、絞り制御信号、ズーム制御信号を所定
の通信フォーマットに準じたデータ形式に変換し、通信
路19のCTLライン19dを介してレンズユニット内
のレンズマイコン11へと送信する。
一方、レンズマイコン11は、通信路19を介して送信
されてきた通信データを受信して、フォーカシングレン
ズ、絞り、ズーム制御信号を解読し、各駆動回路5,6
.7へとそれぞれ供給し、光学系を制御する。
そしてフォーカシングレンズ、絞り、ズームレンズそれ
ぞれの状態、変位量はそれぞれフォーカスエンコーダ8
.絞りエンコーダ9.ズームエンコーダ10で検出され
、レンズマイコン11へ供給され、所定の通信形式に変
換された後、カメラマイコン18へと通信路19のLT
Cライン19eを介して返信される。
以上が本発明におけるカメラシステムの動作の概略であ
り、次に各種情報の具体的な処理及び演算について説明
する。
第2図は本発明における交換レンズシステムに用いられ
る各エンコーダの検出領域の分割及び速度分割の定義を
示すもので、同図(a)は絞りエンコーダの分割エリア
と検出絞り値の関係を表わし、同図(b)はズームレン
ズの焦点距離を検出するズームエンコーダのエリア分割
状況を示すものであり、焦点距離の光学設計値に基づき
、焦点距離5mmからルート2倍系列でたとえばエリア
O〜エリア15に16分割されている。
同図(a)に示すアイリスエンコーダも同様に、Fナン
バー(FNo)の光学設計値に基づき、Fl、Oからル
ート2倍系列で16分割されている。
またフォーカシングレンズの駆動速度4こついて見ると
、同図(c)に示すように、各速度とも錯乱円径の変化
速度によって定義されている。これは同じボケ量である
にもかかわらず、使用する光学系によって駆動速度が変
化してしまう不都合を防止するためであり、使用するレ
ンズユニットの光学系の仕様に関係な(実際のボケ量の
変化に応じた速度で光学系を制御するようにしているた
めである。
そして、実際の各レンズにおけるフォーカシングレンズ
の回転時間(無限端から至近端まで駆動するのに要する
時間)はテレ端、絞り開放時のズームエンコーダ及びア
イリスエンコーダの代表値を使用して算出する。
この代表値とは各レンズのフォーカス速度の計算に使用
する数値である。
たとえば、焦点距離が10mm  〜 59.8mmの
公称6倍のズームレンズを考えた場合、そのズームエン
コーダの焦点距離代表値は、第2図(b9より、焦点距
離59.8mmの属するエリア8の最大値をとって80
mmとなり、開放Fナンバー1.45の絞り値を持つレ
ンズの絞り代表値は、第2図(a)より、1.45の属
するエリア2の最小値(開放側の境界値)をとってFl
41となる。
すなわち焦点距離に関してはテレ端の焦点距離のエリア
の最大値をとり、絞りに関してはテレ端開放Fナンバー
の最小値をとる。
ここで一般敵な前玉フォーカスレンズを想定した場合の
フォーカス速度の算出方法を示す。
前玉繰り出し量y (mm)と像面移動量の関係は次式
で表すことができる。
b/yr = (f/l、)”  ・・・・・・ ■こ
こで、fはレンズ全体の焦点距離(mm)、f、は前玉
レンズの焦点距離(mm)、y、は無限遠から至近端R
(m)までの前玉繰り出し量(mm)、bは像面移動量
(mm)である。
またFナンバーをF、錯乱円径変化量(mm)をd、ま
た無限遠から至近端R(mm)までを移動するのに要す
る時間をtr  (sec)とすると、錯乱円径変化速
度v(mm/5ec)は、v = d / t r =b/(t、 ・F) = (f/f、) 2 ・y、/ (t、−F)・・・
・・・ ■ ここで、上式において、前玉レンズが無限遠から至近1
.2mまでを移動するのに要する時間をt+z。。(s
 e c)として、fには焦点距離代表値を、Fには絞
り代表値を、ftx3’rには光学設計値をそれぞれ代
入し、Vとt1□。。の関係式を求めると、 v = K / t + to。
すなわち t1□。。= K / v       ・・・・・・
 ■となる。尚、Kは(f/ft)2 ・ (yr−F
)で各レンズによって異なる定数である。
そしてVに先に述べた速度分割に基づ(錯乱円径の変化
速度を代入すると、各速度(錯乱円径変化速度)に対す
るフォーカシングレンズの実際の回転時間が求まること
になる。そして、レンズは各フォーカス速度に対する回
転時間を実現できるよう、ROMにモータのデユーティ
比のテーブルを持っていなければならない。
第3図にZ−ニレベルを格納したテーブルを示す。2レ
ベルは(テレ端ズームエリア)−(現在のズームエリア
)を示すデータであり、ニレベルは(テレ端絞り開放エ
リア)−(現在の絞りエリア)を表すデータである。こ
こでニレベルが一定の時、ニレベルが1増えるとテーブ
ル内の値は2増え、1減ると2減る。
同様に、2レベルが一定の時、ニレベルが1増えるとテ
ーブル内の値は1増え、1減ると1減る。そして、この
テーブル内の値をZIニレベル呼び、この値を用いてフ
ォーカシングレンズの速度制御を行う。
すなわち、ZIニレベル1増えると敏感度が12倍にな
り、ZIニレベル1減ると敏感度が1/I2倍になる。
第4図にZI−V表を示す。この図よりZIニレベルマ
イコン内の論理フォーカス速度(ボケ状態によって選択
される速度)によって、実際にレンズマイコン16に送
る物理速度(錯乱円径変化速度)が選択される。ここで
、テーブル内の物理速度はZIニレベル1増加したなら
ば物理速度を1増やせばよいわけであるが、焦点距離、
絞り値により、AF測距枠内の映像状態が変化するため
、単にZIニレベル1増化すれば、物理速度を1増加す
れば良いことにはならない。したがってその状況に応じ
て任意に物理速度を設定し得るようにする必要がある。
第5図に、カメラマイコン9による制御動作を説明する
ためのフローチャートを示す。
同図において、制御フローをスタートすると、5tep
 1でカメラ本体にレンズユニットが装着されているか
否を判別し、レンズユニットが装着されていなければレ
ンズか装着されるまで待機する。
5tep 1でレンズが装着されていた場合には、5t
ep2へ進み、レンズユニットとの間の初期通信により
初期データがカメラマイコン内に取り込まれたか否かを
判別する。5tep2で初期データが取り込まれていな
ければ、5teploへと進み、取り込まれていないレ
ンズからの初期データをレンズユニットに要求するコマ
ンドをセットし、5tepl 1で初期通信を行い、5
tep12でレンズユニットの初期データの取り込みを
行い、再び5tep 1へと戻り、レンズの装着を確認
し、5tep2でレンズ初期データがすべて取り込まれ
たことが確認されるまで、5tepl m5tep2 
m5tepl Om5tepl 1 m5tep12 
m 5tep 1の処理を繰り返し行う。
なお、ここで5tepl 2から5tep 1へ戻らず
、5tep2へ移行するようにしてもよいが、より確実
な制御を考えて、5tep 1へと戻ってレンズの装着
を再度確認するように構成されている。
またこの初期通信においては、レンズユニットの構成、
属性等を初めとする各種情報が取り込まれ、開放絞り値
、焦点距離等の情報も含まれている。
5tep 2においてレンズユニットの初期データの取
り込みが終了したことが確認されると、5tep 3へ
と進み、制御データの通信が開始される。そして、5t
ep4において、5tep 3で取り込んだレンズ側か
らの制御情報からズームエンコーダ情報を、5tep 
5でアイリスエンコーダ情報を、5tep 6でフォー
カスエンコーダ情報をそれぞれカメラマイコンに読み込
み、5tep 7で各エンコーダの情報に基づき、第3
図に示すZI子テーブルらZIレベルの演算が行われる
。これによって被写界深度情報を考慮したフォーカシン
グレンズ駆動速度の演算が可能となる。
次に5tep 8へと進み、第4図に示すZI−Vテー
ブルを用い、ZIレベルと論理フォーカス速度によって
物理速度を選択し、5tep 9でレンズユニットへと
送信するフォーカシングレンズの物理速度を送信制御デ
ータとしてセットし、次の制御通信でレンズユニット側
へと送信する。この情報は、現在のボケ量及び被写界深
度、すなわち敏感度を考慮したフォーカシングレンズ駆
動速度情報を意味する。
すなわち第3図に示すZIレベル演算テーブル及び第4
区に示すZI−V演算テーブルは、カメラマイコン内に
格納されている。
そしてレンズユニットが外れるか、カメラマイコンがリ
セットされるまで5tep 1 m 5tep 3 m
 5tep4 m5tep5 m5tep6 m5te
p7 m5tep8 m5tep9 m5tep 1の
処理を繰り返し行う。
カメラ本体側で行われる動作は、以上のようになってお
り、次にレンズユニット側における制御動作について説
明する。
第6図はレンズユニット側におけるレンズマイコンで行
われる処理を説明するためのフローチャートである。
第6図において、フローをスタートすると、5tep2
1でカメラ側との通信を行う。カメラ、レンズ間におけ
る通信は、カメラ側をマスターにレンズ側をスレーブと
して行われる。
5tep21で通信が行われると、5tep22で行な
われた通信が初期通信であるか否かが判定され、初期通
信であった場合は、5tep28に進み、レンズ初期デ
ータコマンドの解読を行い、5tep29へと進んで要
求されたレンズ初期データをセットし、5tep21へ
と戻って、通信を行い、カメラ側へとレンズ初期データ
を送信するとともにカメラ側からの次の通信データを待
機する。
5tep22において、カメラ側からの通信が初期通信
でなければ、5tep23へと進んでレンズ制御コマン
ドの解読を行い、5tep24に進み、カメラマイコン
に指定されたフォーカス速度でフォーカシングレンズの
制御を行う。また絞り、ズームレンズ等の他のユニット
についてもカメラ側より指定されたデータに基づいて制
御される。
次に5tep25において、ズームエンコーダ、アイリ
スエンコーダ、フォーカスエンコーダの検出値を読み取
り、6tep26において各エンコーダ情報を第2図に
示す情報変換用のテーブルを用いてエリア変換する。た
だし、同じ絞り開口径でも、焦点距離によってFナンバ
ーが変化する場合、これを考慮してエリア変換する必要
がある。
そして5tep27において、各エンコーダのエリア変
換データをセットし、5tep22に戻って再度通信を
行う。以後レンズ制御中はリセットがかかるまで5te
p21 m5tep22 m5tep23 m5tep
24m5tep25 m5tep26 m5tep27
 m5tep21の処理を繰り返し行う。
前述の第5図に示すフローチャートにおいて特に効果的
なのは、異なるレンズユニットが装着された場合でも敏
感度に見合ったフォーカス速度を選択することができる
ため、絞りや焦点距離が変化し、敏感度が変化した場合
でも適切なフォーカス速度を選択することができ、操作
者は、どのようなレンズを装着しても、レンズによって
焦点調節時のボケ量の変化の度合いが変わることがなく
、感覚的に常に一定の焦点調節動作を行うことができる
ことである。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明のおける交換レンズ式カメ
ラ装置によれば、焦点距離可変範囲、開放絞り値等の光
学設計値の異なるレンズユニットが装着されても、レン
ズ側より送信される初期データ及び現在の各エンコーダ
のエリア値により、ZIレベルを算出し、常に敏感度に
合わせた適切なフォーカス速度を選択できるようにした
ので、レンズユニットによって特性、仕様が異なってい
ても、ハンチングや応答の遅れなどを生じることなく、
同様の制御を行うことができる。
また、カメラ側で装着されたレンズユニットに応じた制
御情報をレンズ側へと送信するように構成したので、レ
ンズ側々に速度選択テーブルを持つ必要がな(、将来ど
の様なレンズが出来ても1つの制御アルゴリズムで対応
可能であり、ROMの容量の節約にもなる等、交換レン
ズシステムにおいて、その効果はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における交換レンズ式カメラシステムの
構成を示すブロック図、 第2図は各エンコーダのエリア分割及びフォーカシング
レンズ駆動速度の速度定義を説明するための図、 第3図はzTレベルを求めるためのZ−Iテーブルを示
す図、 第4図はZIレベルと速度■との関係を示す2I−Vテ
ーブルを示す図、 第5図はカメラマイコンの動作を示すフローチャート、 第6図はレンズマイコンの動作を示すフローチャートで
ある。 第2図(a) (絞り値エリア分割図) (焦点距離分割図) エワグ15 (速度定義 錯乱円径変化速度) r乱 ・・上達度(mm/5) 11コート 0 。 0 。 0 。 0 。 0 。 0 。 0 。 0 。 0 。 2 。 4 。 5 。 03 l 3 ■    O ■I ■    4 ■5 ■    6 ■    7 ■   8 IO ll V  ]、   5 ノr、八− 弔 図 理 速 度 ■ × 各 数 値 は 物 理 速 度 を 小 す

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カメラ本体に着脱自在のレンズユニットであつて
    、前記レンズユニットの光学特性を可変するための複数
    の駆動手段と、前記駆動手段によつて駆動された複数の
    光学ユニットの位置を検出するための位置検出手段と、
    前記位置検出手段から得た相対位置情報を絶対位置情報
    に変換するための変換手段と、前記絶対位置情報を前記
    カメラ本体へ送信するための送信手段と、前記カメラ本
    体側より送信された制御情報の特性を判別するための判
    別手段と、前記判別手段んいよる判別結果に応じて前記
    駆動手段の駆動特性を変更するための制御手段とを備え
    たことを特徴とするレンズユニット。
  2. (2)レンズユニットを着脱自在に備えたカメラであつ
    て、前記レンズユニット側において検出された複数の光
    学ユニットの絶対位置情報と光学設計値とを用いて演算
    した焦点敏感度に応じてフォーカシングレンズ駆動速度
    を選択する演算手段と、前記レンズユニットの光学特性
    を可変制御するための制御情報を前記レンズユニット側
    へ送信するための送信手段とを備えたことを特徴とする
    カメラ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000162489A (ja) * 1998-11-30 2000-06-16 Canon Inc 光学装置
US6867809B1 (en) 1998-11-30 2005-03-15 Canon Kabushiki Kaisha Speed control device for optical system

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JP2000162489A (ja) * 1998-11-30 2000-06-16 Canon Inc 光学装置
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