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技術 レンズ装置、撮像装置及び制御プログラム

出願人 キヤノン株式会社
発明者 樋熊一也
出願日 2015年4月2日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2015-076374
公開日 2016年11月24日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2016-197151
状態 特許登録済
技術分野 レンズ鏡筒 カメラ構造、機構 スタジオ装置
主要キーワード 読み込み周期 コンピュータ制御プログラム 交換タイプ タイミングパルス信号 パルス幅変調制御方式 立下がりタイミング ゲイン可変アンプ 読み込みタイミング
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重要な関連分野

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課題

交換レンズに含まれるアクチュエータ駆動制御を適切に行うことにより、アクチュエータの駆動に起因したノイズを低減させることが可能な交換レンズを提供すること。

解決手段

被駆動部材を駆動させるアクチュエータと、PWM制御によりアクチュエータの駆動制御を行うレンズ制御部を有し、光電変換部を有する撮像装置に対して取り外し可能に装着されるレンズ装置において、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期に関する情報や、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期に関する情報等を撮像装置から受信し、撮像装置から受信した情報に基づいて、PWM制御におけるパルス繰り返し周波数を示すキャリア周波数の制御を行う。

概要

背景

CCDやCMOS等の撮像素子を用いた撮像装置において、光学像電気信号に変換する過程で様々なノイズが発生することが知られている。代表的なノイズとしては、画素の製造ばらつきに起因して生じる画素欠陥に基づくノイズや、読み出し回路を構成するアンプ等の部品の製造ばらつきに起因する固定パターンノイズ等が知られている。

これらのノイズを低減させる方法として、S−N動作が知られている。S−N動作においては、画素内のフォトダイオードリセットした後に、露光が行われ、フォトダイオードにおける光電変換電荷蓄積が行われる。露光が終了するタイミングに合わせて、画素内のフォトダイオード後段回路(以下、後段回路と記載する)及び読み出し回路のリセットが行われる。

後段回路及び読み出し回路のリセットが完了すると、リセット時の画素信号が、ノイズ成分として読み出し回路に備えられた第1のラインメモリ転送及び保持される。このときの画素信号の転送をN転送と呼び、保持されたノイズ成分をN信号という。N転送は、フォトダイオードに蓄積された電荷を後段回路に出力していない状態で行われる。

続いて、フォトダイオードに蓄積された電荷が後段回路に出力される。このときの画素信号は、読み出し回路に備えられた第2のラインメモリに、光信号として転送及び保持される。この光信号の転送をS転送と呼び、保持された光信号をS信号という。

さらに、N信号とS信号の差分を画像信号として出力することにより、画素や読み出し回路ごとに異なるノイズ成分が低減された画像信号が得られる。

しかしながら、上述のS−N動作により新たなノイズ成分が発生し、画質の低下を招くおそれがあることが知られている。N転送とS転送の各々のタイミングにおいて撮像素子の電源グラウンドレベルが変動した場合、N転送時の撮像素子の基準電圧とS転送時の撮像素子の基準電圧が変動する。この基準電圧の変動に対応するオフセット誤差に起因して、画像信号に横縞状のパターンノイズが発生する。

特許文献1の撮像装置は、S転送とN転送の少なくとも一方のタイミングが互いに異なる複数の駆動パターンを用意して、ノイズ源電気的な駆動状況に応じた駆動パターンのS−N動作を行っている。これにより、撮像素子の電源電圧の変動が少ないタイミングでS−N動作を行うことができ、横縞状のパターンノイズの発生を抑制することができる。

概要

交換レンズに含まれるアクチュエータ駆動制御を適切に行うことにより、アクチュエータの駆動に起因したノイズを低減させることが可能な交換レンズを提供すること。被駆動部材を駆動させるアクチュエータと、PWM制御によりアクチュエータの駆動制御を行うレンズ制御部を有し、光電変換部を有する撮像装置に対して取り外し可能に装着されるレンズ装置において、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期に関する情報や、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期に関する情報等を撮像装置から受信し、撮像装置から受信した情報に基づいて、PWM制御におけるパルス繰り返し周波数を示すキャリア周波数の制御を行う。

目的

本発明は、交換レンズに含まれるアクチュエータの駆動制御を適切に行うことにより、アクチュエータの駆動に起因したノイズを低減させることが可能な交換レンズを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

入射光電気信号に変換する光電変換部と、該光電変換部において発生する信号成分から、前記光電変換部において発生するノイズ成分を差し引くことで画像信号を取得する信号取得部を有する撮像装置に対して取り外し可能に装着され、前記撮像装置との通信が可能なレンズ装置であって、前記レンズ装置に含まれる被駆動部材を駆動させるアクチュエータと、PWM制御により前記アクチュエータの駆動制御を行うレンズ制御部を有し、前記レンズ制御部は、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期に関する情報と、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期に関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報を前記撮像装置から受信し、前記撮像装置から受信した情報に基づいて、前記PWM制御におけるパルス繰り返し周波数を示すキャリア周波数の制御を行うことを特徴とするレンズ装置。

請求項2

前記レンズ制御部が受信した情報が、前記第1のタイミングに関する情報と前記第2のタイミングに関する情報である場合、前記レンズ制御部は、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差を算出し、該時間差に基づいて前記キャリア周波数の制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のレンズ装置。

請求項3

前記レンズ制御部は、前記キャリア周波数が前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差の逆数整数倍となるように、前記キャリア周波数の制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ装置。

請求項4

前記レンズ制御部は、前記キャリア周波数が前記第1の周期の逆数の整数倍となるように、前記キャリア周波数の制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のレンズ装置。

請求項5

前記レンズ制御部は、前記キャリア周波数が前記第2の周期の逆数の整数倍となるように、前記キャリア周波数の制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のレンズ装置。

請求項6

前記レンズ装置に含まれるアクチュエータごとに前記キャリア周波数の初期値が設定されており、前記レンズ制御部は、駆動時の消費電力所定値以上のアクチュエータに対しては、前記撮像装置から受信した情報に基づいて、前記キャリア周波数の制御を行い、駆動時の消費電力が所定値よりも小さいアクチュエータに対しては、前記キャリア周波数を前記初期値に設定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のレンズ装置。

請求項7

前記レンズ制御部は、前記撮影装置において設定されたISO感度に関する情報を前記撮像装置から受信し、前記ISO感度に関する情報に基づいて前記キャリア周波数の制御を行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のレンズ装置。

請求項8

前記キャリア周波数は、初期値が設定されており、前記レンズ制御部は、前記ISO感度が所定値以上の場合には、前記撮像装置から受信した情報に基づいて、前記キャリア周波数の制御を行い、前記ISO感度が所定値よりも小さい場合には、前記キャリア周波数を前記初期値に設定することを特徴とする請求項7に記載のレンズ装置。

請求項9

前記レンズ制御部は、露光を開始することを示す露光開始信号と露光を終了することを示す露光終了信号を、前記撮像装置から受信し、前記露光開始信号を受信してから前記露光終了信号を受信するまでの間、前記撮像装置から受信した情報に基づいて前記キャリア周波数の制御を行うことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のレンズ装置。

請求項10

入射光を電気信号に変換する光電変換部を有し、前記光電変換部において発生する信号成分から、前記光電変換部において発生するノイズ成分を差し引くことで画像信号を取得する撮像装置に対して取り外し可能に装着され、前記撮像装置との通信が可能なレンズ装置であり、該レンズ装置に含まれる被駆動部材を駆動させるアクチュエータをPWM制御方式により制御するレンズ装置のコンピュータに、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期に関する情報と、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期に関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報を、前記撮像装置から受信する処理と、前記撮像装置から受信した情報に基づいて、前記PWM制御におけるパルスの繰り返し周波数を示すキャリア周波数を決定する処理を行わせることを特徴とするレンズ装置の制御プログラム

請求項11

入射光を電気信号に変換する光電変換部と、該光電変換部において発生する信号成分から、前記光電変換部において発生するノイズ成分を差し引くことで画像信号を取得する信号取得部を有する撮像装置と、前記撮像装置に対して取り外し可能に装着され、前記撮像装置との通信が可能なレンズ装置を備える撮像ステムであって、前記レンズ装置は、前記レンズ装置に含まれる被駆動部材を駆動させるアクチュエータと、PWM制御により前記アクチュエータの駆動制御を行うレンズ制御部を有し、前記撮像装置は、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期に関する情報と、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期に関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報を前記レンズ制御部に送信するカメラ制御部を有し、前記レンズ制御部は、前記撮像装置から受信した情報に基づいて、前記PWM制御におけるパルスの繰り返し周波数を示すキャリア周波数の制御を行うことを特徴とする撮像システム。

請求項12

被駆動部材を駆動させるアクチュエータと、PWM制御により前記アクチュエータの駆動制御を行うレンズ制御部を有するレンズ装置が取り外し可能に装着され、前記レンズ装置との通信が可能な撮像装置であって、入射光を電気信号に変換する光電変換部と、該光電変換部において発生する信号成分から、前記光電変換部において発生するノイズ成分を差し引くことで画像信号を取得する信号取得部と、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期に関する情報と、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期に関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報を前記レンズ制御部に送信することで、前記レンズ装置に対して前記PWM制御におけるパルスの繰り返し周波数を示すキャリア周波数の制御を行わせることを特徴とする撮像装置。

請求項13

被駆動部材を駆動させるアクチュエータと、PWM制御により前記アクチュエータの駆動制御を行うレンズ制御部を有するレンズ装置が取り外し可能に装着され、前記レンズ装置との通信が可能な撮像装置であって、入射光を電気信号に変換する光電変換部と、該光電変換部において発生する信号成分から、前記光電変換部において発生するノイズ成分を差し引くことで画像信号を取得する信号取得部と、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期に関する情報と、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期に関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報に基づいて、前記PWM制御におけるパルスの繰り返し周波数を示すキャリア周波数を決定するカメラ制御部を有し、前記カメラ制御部は、前記キャリア周波数に関する情報を前記レンズ装置に送信することを特徴とする撮像装置。

請求項14

前記カメラ制御部は、前記撮影装置において設定されたISO感度に関する情報に基づいて前記キャリア周波数を決定することを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。

請求項15

前記キャリア周波数は、初期値が設定されており、前記カメラ制御部は、前記ISO感度が所定値以上の場合には、前記第1の周期に関する情報と前記第2の周期に関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報に基づいて、前記キャリア周波数の制御を行い、前記ISO感度が所定値よりも小さい場合には、前記キャリア周波数を前記初期値に設定することを特徴とする請求項14に記載の撮像装置。

請求項16

前記カメラ制御部は、露光を開始することを示す露光開始信号と、露光を終了することを示す露光終了信号を前記レンズ装置に送信し、前記露光開始信号を送信してから前記露光終了信号を送信するまでの間、前記第1の周期に関する情報と前記第2の周期に関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報に基づいて、前記キャリア周波数の制御を行うことを特徴とする請求項13乃至15のいずれか1項に記載の撮像装置。

請求項17

被駆動部材を駆動させるアクチュエータを有し、該アクチュエータをPWM制御方式により制御するレンズ装置が取り外し可能に装着され、前記レンズ装置との通信が可能な撮像装置であり、入射光を電気信号に変換する光電変換部と、該光電変換部において発生する信号成分から、前記光電変換部において発生するノイズ成分を差し引くことで画像信号を取得する撮像装置のコンピュータに、前記光電変換部において発生する信号成分を読み込む第1のタイミングに関する情報と、前記光電変換部において発生するノイズ成分を読み込む第2のタイミングに関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報に基づいて、前記PWM制御におけるパルスの繰り返し周波数を示すキャリア周波数を決定する処理と、前記決定されたキャリア周波数に関する情報を前記レンズ装置に送信する処理を行わせることを特徴とする撮像装置の制御プログラム。

請求項18

被駆動部材を駆動させるアクチュエータと、PWM制御により前記アクチュエータの駆動制御を行うレンズ制御部を有するレンズ装置と、該レンズ装置が取り外し可能に装着され、前記レンズ制御部との通信を行うカメラ制御部を有する撮像装置を備える撮像システムであって、前記撮像装置は、入射光を電気信号に変換する光電変換部と、該光電変換部において発生する信号成分から、前記光電変換部において発生するノイズ成分を差し引くことで画像信号を取得する信号取得部を有し、前記カメラ制御部は、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期と、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報に基づいて、前記PWM制御におけるパルスの繰り返し周波数を示すキャリア周波数を決定し、前記キャリア周波数に関する情報を前記レンズ制御部に送信し、前記レンズ制御部は、前記カメラ制御部から受信した前記キャリア周波数に関する情報に基づいて前記キャリア周波数の制御を行うことを特徴とする撮像システム。

請求項19

入射光を電気信号に変換する光電変換部と、該光電変換部において発生する信号成分から、前記光電変換部において発生するノイズ成分を差し引くことで画像信号を取得する信号取得部を有する撮像装置に対して取り外し可能に装着され、前記撮像装置との通信が可能なレンズ装置であって、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期に関する情報と、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期に関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報に基づいて決定された、前記PWM制御におけるパルスの繰り返し周波数を示すキャリア周波数に関する情報を前記撮像装置から受信し、前記キャリア周波数に関する情報に基づいて前記キャリア周波数の制御を行うことを特徴とするレンズ装置。

技術分野

0001

本発明は、撮像装置から送信された情報に基づいてアクチュエータ駆動制御を行う交換タイプレンズ装置に関する。

背景技術

0002

CCDやCMOS等の撮像素子を用いた撮像装置において、光学像電気信号に変換する過程で様々なノイズが発生することが知られている。代表的なノイズとしては、画素の製造ばらつきに起因して生じる画素欠陥に基づくノイズや、読み出し回路を構成するアンプ等の部品の製造ばらつきに起因する固定パターンノイズ等が知られている。

0003

これらのノイズを低減させる方法として、S−N動作が知られている。S−N動作においては、画素内のフォトダイオードリセットした後に、露光が行われ、フォトダイオードにおける光電変換電荷蓄積が行われる。露光が終了するタイミングに合わせて、画素内のフォトダイオード後段回路(以下、後段回路と記載する)及び読み出し回路のリセットが行われる。

0004

後段回路及び読み出し回路のリセットが完了すると、リセット時の画素信号が、ノイズ成分として読み出し回路に備えられた第1のラインメモリ転送及び保持される。このときの画素信号の転送をN転送と呼び、保持されたノイズ成分をN信号という。N転送は、フォトダイオードに蓄積された電荷を後段回路に出力していない状態で行われる。

0005

続いて、フォトダイオードに蓄積された電荷が後段回路に出力される。このときの画素信号は、読み出し回路に備えられた第2のラインメモリに、光信号として転送及び保持される。この光信号の転送をS転送と呼び、保持された光信号をS信号という。

0006

さらに、N信号とS信号の差分を画像信号として出力することにより、画素や読み出し回路ごとに異なるノイズ成分が低減された画像信号が得られる。

0007

しかしながら、上述のS−N動作により新たなノイズ成分が発生し、画質の低下を招くおそれがあることが知られている。N転送とS転送の各々のタイミングにおいて撮像素子の電源グラウンドレベルが変動した場合、N転送時の撮像素子の基準電圧とS転送時の撮像素子の基準電圧が変動する。この基準電圧の変動に対応するオフセット誤差に起因して、画像信号に横縞状のパターンノイズが発生する。

0008

特許文献1の撮像装置は、S転送とN転送の少なくとも一方のタイミングが互いに異なる複数の駆動パターンを用意して、ノイズ源電気的な駆動状況に応じた駆動パターンのS−N動作を行っている。これにより、撮像素子の電源電圧の変動が少ないタイミングでS−N動作を行うことができ、横縞状のパターンノイズの発生を抑制することができる。

先行技術

0009

特開2012−257025号公報

発明が解決しようとする課題

0010

特許文献1は、撮像装置に含まれるノイズ源を起因としたノイズの低減に関する技術内容を開示しているが、撮像装置に取り外し可能なレンズ等のアクセサリに含まれるノイズ源に対しての対策は十分でない。

0011

撮像装置に対しては様々なアクセサリを取り付けることができるため、各アクセサリに含まれるノイズ源の駆動状況に応じたS−N動作の駆動パターンをそれぞれ用意することは困難である。

0012

本発明は、交換レンズに含まれるアクチュエータの駆動制御を適切に行うことにより、アクチュエータの駆動に起因したノイズを低減させることが可能な交換レンズを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

本発明のレンズ装置は、入射光を電気信号に変換する光電変換部と、該光電変換部において発生する信号成分から、前記光電変換部において発生するノイズ成分を差し引くことで画像信号を取得する信号取得部を有する撮像装置に対して取り外し可能に装着され、前記撮像装置との通信が可能なレンズ装置であって、前記レンズ装置に含まれる被駆動部材を駆動させるアクチュエータと、PWM制御により前記アクチュエータの駆動制御を行うレンズ制御部を有し、前記レンズ制御部は、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期に関する情報と、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期に関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報を前記撮像装置から受信し、前記撮像装置から受信した情報に基づいて、前記PWM制御におけるパルス繰り返し周波数を示すキャリア周波数の制御を行うことを特徴とする。

0014

本発明の撮像装置は、被駆動部材を駆動させるアクチュエータと、PWM制御により前記アクチュエータの駆動制御を行うレンズ制御部を有するレンズ装置が取り外し可能に装着され、前記レンズ装置との通信が可能な撮像装置であって、入射光を電気信号に変換する光電変換部と、該光電変換部において発生する信号成分から、前記光電変換部において発生するノイズ成分を差し引くことで画像信号を取得する信号取得部と、前記光電変換部において発生する信号成分の読み込み周期を示す第1の周期に関する情報と、前記光電変換部において発生するノイズ成分の読み込み周期を示す第2の周期に関する情報の少なくとも一方に関する情報、または、前記信号成分の読み込みタイミングを示す第1のタイミングに関する情報と前記ノイズ成分の読み込みタイミングを示す第2のタイミングに関する情報、または、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの時間差に関する情報に基づいて、前記PWM制御におけるパルスの繰り返し周波数を示すキャリア周波数を決定するカメラ制御部を有し、前記カメラ制御部は、前記キャリア周波数に関する情報を前記レンズ装置に送信することを特徴とする。

発明の効果

0015

本発明によれば交換レンズに含まれるアクチュエータの駆動に起因したノイズを低減させることが可能な交換レンズが得られる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の実施例である交換レンズとカメラ本体により構成される撮像ステムの構成を示すブロック図。
実施例におけるPWM制御の概要を示す図。
S−N動作とアクチュエータの駆動制御の関係を示す図。
交換レンズにおけるアクチュエータの駆動制御フローを示すフローチャート
カメラ本体においてアクチュエータの駆動条件を決定するフローを示すフローチャート。

実施例

0017

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

0018

図1は、本発明の実施例であるレンズ装置(以下、交換レンズという)200と、この交換レンズ200が取り外し可能に装着される撮像装置(以下、カメラ本体という)100とを含む撮像システムの構成を示している。

0019

カメラ本体100内に設けられた電気回路部101は、シャッター102と、光電変換部としての撮像素子103と、画像信号を取得する信号取得部としての撮像信号処理部104を含む。さらに、電気回路部101は、アナログ−デジタル(A/D)変換部105と、信号処理部106と、画像記録部107と、タイミングジェネレータ108と、カメラCPU(カメラ制御部)109と、表示部110を含む。

0020

シャッター102は、撮像素子103の露光量を制御するために開閉動作を行う。撮像素子103は、交換レンズ200を通過した光により形成された被写体像を光電変換する光電変換素子であり、CCDセンサCMOSセンサ等により構成される。

0021

撮像素子103から出力された画像信号(撮像信号ともいう)は撮像信号処理部104に供給される。撮像信号処理部104は画像信号を増幅するゲイン可変アンプ部とそのゲイン値補正するためのゲイン補正回路部を有している。画像信号処理部104は、撮像素子103から得られた信号成分から、撮像素子103において発生するノイズ成分を差し引くことにより、撮像信号のノイズ成分を低減させている。撮像信号処理部104から出力された画像信号は、A/D変換部105によってA/D変換されて、画像データとして信号処理部106に供給される。

0022

信号処理部106はA/D変換部105から出力された画像データに対して各種の補正を行うとともに、必要に応じてデータ圧縮を行う。また、撮像素子103、撮像信号処理部104、A/D変換部105、および信号処理部106に対してタイミングジェネレータ108から各種のタイミングパルスが供給される。

0023

カメラCPU109は、撮像素子103や上述した各部(102〜108)の動作を制御する。画像記録部107には画像データが記憶される。カメラCPU109はカメラ通信部111を含み、カメラ通信部111は、レンズCPU(レンズ制御部)212に設けられたレンズ通信部213を介して交換レンズ200との通信が可能である。表示部110は、撮影に関する情報や生成された画像の表示等を行う。

0024

また、カメラCPU109は、タイミングジェネレータ108のタイミングパルス信号出力操作の制御を行い、タイミングパルスの周期や位相を変更することが可能である。

0025

交換レンズ200は、フォーカスレンズ204、変倍レンズ205および絞り206を含む撮影光学系と、フォーカスブラシ201と、ズームブラシ202と、開放検知スイッチ203を有する。また、交換レンズ200は、フォーカスエンコーダ207と、被駆動部材としてのフォーカスレンズ204を駆動させるためのフォーカス駆動アクチュエータ208を有する。さらに、交換レンズ200は、被駆動部材としての絞り206を駆動させるための絞り駆動アクチュエータ209、電気回路部215、A/Mスイッチ216を有する。

0026

フォーカスレンズ204は、光軸方向に移動して焦点調節を行う。変倍レンズ205は、光軸方向に移動して撮像レンズ系焦点距離を変化させる。絞り206は、その開口径(絞り値)が可変であり、開口径を変化させることで撮影光学系への入射光量を調節する。

0027

フォーカスブラシ201は、グレーコードが配された不図示のコード板上を移動して、その位置に応じた電気信号を出力する。これにより、フォーカスレンズ204の位置を検出することができる。ズームブラシ202は、フォーカスブラシ201と同様に、グレーコードが配された不図示のコード板上を移動して、その位置に応じた電気信号を出力する。これにより、変倍レンズ205の位置を検出することができる。

0028

開放検知スイッチ203は、絞り206が開放状態か否かを判定するためのスイッチである。フォーカスエンコーダ207は、フォーカスブラシ201よりも高い分解能でフォーカスレンズ204の位置を検出するためのエンコーダである。A/Mスイッチ216はフォーカスモードオートフォーカスモードマニュアルフォーカスモードとの間で切り換えるためのスイッチである。

0029

電気回路部215は、レンズCPU212と、フォーカス駆動制御部210と、絞り駆動制御部211とを含む。レンズCPU212は、前述したレンズ通信部213を含み、カメラ通信部111を介してカメラCPU109から受信したフォーカス駆動命令に応じて、フォーカス駆動制御部210にフォーカス駆動信号を出力する。

0030

フォーカス駆動制御部210は、レンズCPU212からのフォーカス駆動信号に基づいて、フォーカス駆動アクチュエータ208の駆動制御を行う。フォーカス駆動アクチュエータ208は、ステッピングモータ振動型モータまたはボイスコイルモータ等から構成される。

0031

また、レンズCPU212は、絞り駆動命令に応じて、絞り駆動制御部211に絞り駆動信号を出力する。絞り駆動制御部209は、レンズCPU212からの絞り駆動信号に基づいて、絞り駆動アクチュエータ209の駆動制御を行う。絞り駆動アクチュエータ209は、ステッピングモータ、振動型モータまたはボイスコイルモータ等から構成される。

0032

続いて、交換レンズ200に含まれるアクチュエータの駆動制御について説明する。アクチュエータとしては、ステッピングモータや振動型モータ等の種々のモータを用いることができるが、ここでは一例として、ステッピングモータを1−2相励磁方式により駆動させる場合の制御に関して説明する。

0033

駆動部からモータに対して、図2上段に示すような位相の異なる駆動信号(A、B、/A、/B)が出力され、各信号の切り換えタイミングを制御することで、モータの回転速度を制御することができる。

0034

また、図2下段に示すように、駆動信号をパルス幅変調制御方式(PWM制御方式)により制御することで、電力消費量を低減させ、マイクロステップ駆動を実現することができる。PWM制御とは、電源電圧をパルス信号で入力する際に、デューティ比によって平均電圧を調節する制御である。デューティ比とは、パルス幅パルス周期で除した値である。PWM制御におけるパルスの繰り返し周波数をキャリア周波数という。

0035

このキャリア周波数を適切に設定することで、交換レンズ200に含まれるアクチュエータの駆動に起因して生じるノイズの発生を低減させることができる。キャリア周波数と交換レンズ200に含まれるアクチュエータの駆動に起因するノイズの関係に関しては、後述する。

0036

図2の下段の上部は、デューティ比が75パーセントのパルス信号を示し、下部は、デューティ比が15パーセントのパルス信号を示している。2つのパルス信号においてパルス周期は同一である。デューティ比を異ならせることで、駆動電圧を変化させている。

0037

続いて、上述したS転送及びN転送のタイミングや周期と、交換レンズ200に含まれるアクチュエータのPWM制御におけるキャリア周波数の関係について図3を用いて説明する。

0038

図3において、PTS信号は、S転送のタイミングを表す信号であり、PTN信号は、N転送のタイミングを表す信号である。左から右へ順に、n行目の画素に対するS転送及びN転送のタイミング、n+1行目の画素に対するS転送及びN転送のタイミング、n+2行目の画素に対するS転送及びN転送のタイミングを示している。

0039

各行に配置された画素ごとに、PTS信号の立下りのタイミングでS転送が行われ、PTN信号の立下りのタイミングでN転送が行われる。

0040

ここで、アクチュエータ1をパルス信号1に基づいて駆動した場合のノイズについて説明する。撮像素子の基準電位は、基準電位1に示すように、PWM制御におけるパルス変化に同期して変動する。パルス信号1のパルス周期は、PTS信号の立下りタイミングとPTN信号の立下がりタイミングの差分と略同一となるように定められている。

0041

このようにパルス信号1のパルス周期を設定することにより、PTS信号の立下りタイミングにおける基準電位1の値と、PTN信号の立下りタイミングにおける基準電位1の値が略同一となる。このとき、基準電位のオフセット成分がほとんど存在しないため、アクチュエータ1の駆動に起因する横縞状のノイズがほとんど生じない。以上のようにパルス信号1に基づいてアクチュエータ1を駆動させることで、本発明の効果を得ることができる。

0042

次に、アクチュエータ2をパルス信号2に基づいて駆動した場合のノイズについて説明する。アクチュエータ1の駆動と同様に、各行に配置された画素ごとに、PTS信号の立下りのタイミングでS転送が行われ、PTN信号の立下りのタイミングでN転送が行われる。ここで、パルス信号2のパルス周期は、PTS信号の立下りタイミングとPTN信号の立下がりタイミングの差分よりも長い。

0043

このとき、図3中の矢印に示すように、PTS信号の立下りタイミングにおける基準電位2の値と、PTN信号の立下りタイミングにおける基準電位2の値の差分が生じる。この基準電位のオフセット成分に起因して、撮像信号に横縞状のノイズが発生する。以上のようにパルス信号2に基づいてアクチュエータ1を駆動させると、本発明の効果を得ることができない。

0044

続いて、アクチュエータ3をパルス信号3に基づいて駆動した場合のノイズについて説明する。パルス信号3のパルス周期は、N転送の周期に基づいて定められる。具体的には、パルス周期がN転送の周期と略同一となるように、パルス信号3のパルス周期が決定される。

0045

ここで、S転送のタイミングとN転送のタイミングの時間差は予め決められており、撮影中に変化しないことが一般的である。そのため、N転送の周期に対応するようにパルス信号3のパルス周期を設定することで、図3に示すように、PTN信号の立下りタイミングにおける基準電位3の値と、PTS信号の立下りタイミングにおける基準電位3の値の差分は略一定となる。これにより、各行の画素の読み出しにおける、PTN信号の立下りタイミングの基準電位とPTS信号の立下りタイミングの基準電位との差分の変動を抑制することができ、横縞状のノイズを低減させることができる。以上のようにパルス信号3に基づいてアクチュエータ1を駆動させることで、本発明の効果を得ることができる。

0046

なお、本実施例では、パルス信号3のパルス周期を、N転送の周期に基づいて定めたが、S転送の周期に基づいて定めても同様の効果を得ることができる。

0047

上述したように、交換レンズ200に含まれるアクチュエータのパルス信号の周期を適切に設定することで、アクチュエータの駆動に起因した横縞状のノイズの発生を効果的に抑制することができる。

0048

[第1の実施形態]
続いて、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態においては、レンズCPU212が、S転送やN転送の周期を示す情報やS転送やN転送のタイミングを示す情報を受信する。以降、S転送の周期を第1の周期、S転送のタイミングを第1のタイミングと記載し、N転送の周期を第2の周期、N転送のタイミングを第2のタイミングと記載する。具体的には、レンズCPU212は以下のいずれかの情報をカメラ本体100から受信する。(A)第1の周期に関する情報と第2の周期に関する情報の少なくとも一方の情報、(B)第1のタイミングに関する情報と第2のタイミングに関する情報、(C)第1のタイミングと第2のタイミングの時間差に関する情報。

0049

そして、レンズCPU212が、カメラ本体100から受信した情報に基づいて、交換レンズ200に含まれるアクチュエータをPWM制御する際のキャリア周波数を決定する。

0050

図4は、本発明の第1の実施形態における交換レンズ200の制御フローを示している。図4のフローチャートを用いて、レンズCPU212が行うアクチュエータの駆動制御のための処理について説明を行う。この処理は、コンピュータとしてのレンズCPU212が、コンピュータ制御プログラムに従って実行するものである。

0051

テップS101において、カメラ本体100に交換レンズ200が取り付けられ、カメラ本体100の電源がオンになると、ステップS102において、カメラ本体100と交換レンズ200の間で初期通信が開始される。なお、初期通信に限らず、カメラ本体100と交換レンズ200の間の通信は、カメラ通信部111とレンズ通信部213の間で行われる。

0052

初期通信において、カメラ本体100から交換レンズ200に対して、前述した(A)、(B)、(C)のいずれかの情報が送信される。なお、第1の周期に関する情報と第2の周期に関する情報の双方を交換レンズ200が受信した場合、交換レンズ200は、第1の周期に関する情報と第2の周期に関する情報のいずれかの情報に基づいてキャリア周波数を決定する。一般的に第1の周期と第2の周期は同一であるため、第1の周期と第2の周期のいずれの情報を用いてもキャリア周波数を適切に設定することができる。

0053

また、第1のタイミングに関する情報と第2のタイミングに関する情報の双方を受信した場合、交換レンズ200において第1のタイミングと第2のタイミングの時間差を算出する。また、初期通信以降の通信において、(A)、(B)、(C)のいずれかの情報が通信されるようにしても良い。

0054

さらに、本実施形態では、カメラ本体100から交換レンズ200に対して、(A)、(B)、(C)のいずれかの情報を直接送信しているが、これらの情報を予め交換レンズ200に記憶させておいても良い。例えば、初期通信により、交換レンズ200がカメラのID情報をカメラ本体100から受信し、カメラのID情報に基づいて、適切なタイミング情報周期情報を選択するような構成としても良い。

0055

続いて、ステップS103において、レンズCPU212は、アクチュエータをPWM制御する際のキャリア周波数を決定する。キャリア周波数の決定方法に関しては後述する。

0056

さらに、ステップS104において、ステップS103で決定されたキャリア周波数に基づいて各アクチュエータの駆動制御を行う。

0057

以下、ステップS103におけるキャリア周波数の決定方法について詳しく説明する。

0058

レンズCPU212は、カメラ本体100で得られる撮像信号に大きなノイズが生じないように、各アクチュエータのキャリア周波数を決定する。アクチュエータの駆動に起因するノイズを低減させるためには、第1のタイミングと第2のタイミングの時間差と、アクチュエータのPWM制御におけるパルス周期が同一となるように、アクチュエータの駆動制御を行うことが好ましい。なお、アクチュエータのPWM制御におけるキャリア周波数が、第1のタイミングと第2のタイミングの時間差の逆数整数倍となるようにキャリア周波数を設定することでも、ノイズ低減の効果が得られる。

0059

このような制御を実行することにより、アクチュエータの駆動に起因した撮像信号のノイズを効果的に低減させることが可能となる。

0060

また、前述したように、第1の周期や第2の周期と、アクチュエータのPWM制御におけるパルス周期が同一となるように、アクチュエータの駆動制御を行うことによっても撮像信号のノイズを低減させることができる。なお、アクチュエータのPWM制御におけるキャリア周波数が、第1の周期や第2の周期の逆数の整数倍となるようにキャリア周波数を設定することでも、ノイズ低減の効果が得られる。

0061

さらに、レンズCPU212において以下のような制御を実行することで、アクチュエータの駆動に伴う制御負担を過度に増大させることなく、撮像信号のノイズを効果的に低減させることができる。

0062

(1)アクチュエータの特性に応じたキャリア周波数の制御
レンズCPU212は、各アクチュエータの特性に基づいてキャリア周波数の設定を行ってもよい。各アクチュエータには、駆動時のキャリア周波数として、所定の初期値が予め設定されている。レンズCPU212は、キャリア周波数として予め設定された初期値を用いるか、キャリア周波数の変更を行うか、を決定する。キャリア周波数として初期値を用いるか否かは、アクチュエータごとに決定される。

0063

ここで、各アクチュエータにおいて設定された初期値は、カメラ本体100の撮像信号への影響を考慮したものではないため、初期値に基づいてアクチュエータを駆動させると、撮像信号に大きなノイズが生じるおそれがある。そこで、本実施形態では、駆動により撮像信号に大きな影響を与えるアクチュエータに対しては、初期値を変更させる制御を行う。

0064

具体的には、レンズCPU212は、アクチュエータを駆動する際の消費電力に応じて、キャリア周波数の制御を異ならせる。駆動時の消費電力が大きいアクチュエータを駆動させると電磁波が多く発生し、撮像信号にノイズが生じやすくなる。そのため、駆動時の消費電力が所定値以上のアクチュエータに対しては、上述したようにキャリア周波数を初期値から変更する制御を行う。

0065

一方、駆動時の消費電力が所定値より小さいアクチュエータに対しては、撮像信号への影響がそれほど大きくないため、キャリア周波数の変更を行わず、初期値をそのまま用いる。

0066

このように、駆動時の消費電力の大きいアクチュエータのみに対して、キャリア周波数を変更する制御を行わせることで、アクチュエータ制御を必要以上に複雑にすることなく、撮像信号に含まれるノイズを低減させることができる。

0067

(2)ISO感度に応じたキャリア周波数の制御
レンズCPU212は、カメラ本体100において設定されたISO感度に基づいてキャリア周波数の設定を行ってもよい。交換レンズ200に含まれる各アクチュエータには、駆動時のキャリア周波数として、所定の初期値が予め設定されている。カメラ本体100において設定されたISO感度が所定値以上の場合は、前述したように、ノイズを低減させるためにキャリア周波数を初期値から変更する制御を行う。一方、ISO感度が所定値より小さい場合は、キャリア周波数の変更を行わず、初期値をそのまま用いる。

0068

ISO感度が大きいときには、ノイズ成分が増幅され、撮像信号がノイズ成分の影響を受けやすくなるため、キャリア周波数を適切に変更することによりノイズを低減させる。一方、ISO感度がそれほど大きくない場合には、アクチュエータの駆動による撮像信号への影響は比較的小さい。そのため、アクチュエータの駆動制御が複雑になることを防ぐため、キャリア周波数の変更を行わない。

0069

(3)撮影状態に応じたキャリア周波数の制御
また、レンズCPU212は、カメラ本体100が露光中であるか否かによってキャリア周波数の制御を変更してもよい。カメラ本体100の露光中に、交換レンズ200に含まれるアクチュエータの駆動が行われると、撮像信号にノイズが発生するおそれが大きくなる。

0070

そこで、レンズCPU212は、カメラ本体から露光を開始することを示す露光開始信号を受信すると、キャリア周波数を変更する。そして、カメラ本体から露光を終了することを示す露光終了信号を受信すると、キャリア周波数を初期値に戻す。このように、ノイズの影響を受けやすい期間はキャリア周波数の変更を行い、ノイズの影響を受けにくい期間はキャリア周波数を初期値に設定するような制御を行う。

0071

ノイズの影響を受けにくい期間は、初期値を用いた通常のアクチュエータ駆動を行わせることで、アクチュエータの駆動に伴う制御負担を軽減させることができる。

0072

以上、本実施形態では、交換レンズに含まれるフォーカスレンズ204や絞り206の駆動に用いられるアクチュエータの駆動制御に本発明を適用する場合について説明した。本発明はフォーカスレンズ204や絞り206に限らず、交換レンズに含まれるブレ補正装置を駆動するアクチュエータ等の駆動制御にも同様に適用することができる。

0073

本実施形態では、カメラ本体100から交換レンズ200に対して、S転送やN転送のタイミングを示す情報や、S転送やN転送の周期に関する情報が送信される。そして、交換レンズ200において、PWM制御におけるキャリア周波数を適切に設定することで、撮像素子から出力される画像信号に含まれるノイズ成分を効果的に低減させることができる。

0074

交換レンズ200側でアクチュエータの駆動制御を適切に行うことで、カメラ本体100で特別な制御を実行することなく、撮像信号に含まれるノイズ成分を低減させることができる。

0075

[第2の実施形態]
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態においては、カメラCPU109が、交換レンズ200に含まれるアクチュエータをPWM制御する際のキャリア周波数を決定する。キャリア周波数は、上述した(A)、(B)、(C)のいずれかの情報に基づいて決定される。なお、第1の実施形態における記載と同様に、第1のタイミングはS転送のタイミングを示し、第2のタイミングはN転送のタイミングを示している。また、第1の周期はS信号の周期を示し、第2の周期はN信号の周期を示す。

0076

図5は、本発明の第2の実施形態におけるカメラ本体100の制御フローを示している。図5のフローチャートを用いて、交換レンズ200に含まれるアクチュエータの駆動条件をカメラCPU109が決定するための処理について説明する。この処理は、コンピュータとしてのカメラCPU109が、コンピュータ制御プログラムに従って実行するものである。

0077

ステップS201において、カメラ本体100の電源がオンになると、ステップS202において、カメラ本体100に交換レンズ200が取り付けられたか否かの判定が行われる。交換レンズ200が取り付けられていない場合、ステップS205に進み、カメラ本体100に交換レンズ200が取り付けられるまで待機する。

0078

一方、ステップS202において、交換レンズ200が取り付けられたと判定された場合、ステップS203に進み、交換レンズ200に含まれるアクチュエータを駆動する際のキャリア周波数を決定する。そして、決定されたキャリア周波数に関する情報を、ステップS204において交換レンズ200に送信する。ステップS205では、ISO感度の設定変更や露光が開始されるまで待機する。

0079

なお、ステップS203におけるキャリア周波数の決定方法は、第1の実施形態のステップS103における決定方法と同一である。

0080

また、第1の実施形態と同様に、カメラCPU109は、カメラ本体100において設定されたISO感度に基づいてキャリア周波数を決定してもよい。ISO感度に応じたキャリア周波数の決定方法に関しては、第1の実施形態と同一であるため、詳細な説明は省略する。

0081

また、第1の実施形態と同様に、カメラCPU109は、カメラ本体100において設定された撮影状態に基づいてキャリア周波数を決定してもよい。つまり、カメラCPU109は、カメラ本体100が露光中のときには、上記(A)、(B)、(C)のいずれかの情報に基づいてキャリア周波数を決定し、カメラ本体100が露光中でないときには、キャリア周波数を初期値に設定する。

0082

本実施形態では、カメラ本体100側で、交換レンズ200に含まれるアクチュエータの駆動条件を適切に設定することで、交換レンズ200側で特別な制御を実行することなく、撮像信号に含まれるノイズ成分を低減させることができる。

0083

なお、以上説明した各実施例は代表的な例に過ぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

0084

100カメラ本体
103撮像素子
200交換レンズ
208フォーカス駆動アクチュエータ
209絞り駆動アクチュエータ
212レンズCPU

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