特許 6019615 レンズ鏡筒およびカメラシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6019615

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】レンズ鏡筒およびカメラシステム

(51)【国際特許分類】

   G03B 17/14 20060101AFI20161020BHJP

   G02B 7/28 20060101ALI20161020BHJP

   G02B 7/02 20060101ALI20161020BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20161020BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20161020BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   G03B17/14

   G02B7/28 N

   G02B7/02 E

   G03B13/36

   H04N5/225 D

   H04N5/232 H

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-42129(P2012-42129)

(22)【出願日】2012年2月28日

(65)【公開番号】特開2013-178383(P2013-178383A)

(43)【公開日】2013年9月9日

【審査請求日】2015年2月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】とこしえ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】富田 博之

【審査官】 小倉 宏之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０９６９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３３１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９７９６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ １７／１４

Ｇ０２Ｂ ７／０２

Ｇ０２Ｂ ７／２８

Ｇ０３Ｂ １３／３６

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

Ｇ０２Ｂ ７／３４

Ｇ０２Ｂ ７／３６

Ｇ０２Ｂ ７／０８

Ｇ０２Ｂ ７／０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

焦点調節光学系を移動させる移動部と、
複数に分割された、前記移動部により前記焦点調節光学系が移動する範囲のうち、前記焦点調節光学系がある位置を検出する検出部と、
カメラと通信可能な通信部と、
前記検出部により検出された前記焦点調節光学系の位置の情報、および前記範囲を分割した数の情報または前記範囲の端の位置の情報を圧縮して、前記通信部を介して前記カメラに送信する制御部と、を備えるレンズ鏡筒。

【請求項2】

請求項１に記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記焦点調節光学系の位置の情報、および前記範囲を分割した数の情報または前記範囲の端の位置の情報の量が、所定量以上であると圧縮を行い、所定量未満であると圧縮を行わないレンズ鏡筒。

【請求項3】

請求項１または２に記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記焦点調節光学系の位置の情報、および前記範囲を分割した数の情報または前記範囲の端の位置の情報に基づいて圧縮率を算出するレンズ鏡筒。

【請求項4】

請求項３に記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、算出した圧縮率を、前記通信部を介して前記カメラに送信するレンズ鏡筒。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記範囲の端のうち、至近端および無限遠端の少なくとも一方の位置の情報を、前記通信部を介して前記カメラに送信するレンズ鏡筒。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記範囲を複数に分割して設定された区分のうち、前記焦点調節光学系がある位置に対応する区分の情報、および前記区分の数の情報または前記範囲の端の位置に対応する区分の情報を、前記通信部を介して前記カメラに送信するレンズ鏡筒。

【請求項7】

請求項６に記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記範囲の端の位置に対応する区分をゼロとして、前記区分の数、前記焦点調節光学系がある位置に対応する区分を制御するレンズ鏡筒。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれかに記載のレンズ鏡筒と、カメラと、を備えるカメラシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レンズ鏡筒およびカメラシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、レンズ交換式の撮像装置において、レンズ鏡筒に備えられた焦点検出光学系の位置を、エンコーダなどの位置検出装置により検出し、検出した位置をカメラボディに送信する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１６２４１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来技術では、エンコーダなどの位置検出装置として、位置検出分解能の高い位置検出装置を用いた場合には、位置検出装置により検出される位置データのデータ量が増大してしまい、そのため、レンズ鏡筒とカメラボディとの間における通信の負荷が増大してしまうという問題があった。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、焦点検出光学系の位置情報を、カメラボディに適切に送信可能なレンズ鏡筒を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

【0007】

［１］本発明に係るレンズ鏡筒は、焦点調節光学系を移動させる移動部と、複数に分割された、前記移動部により前記焦点調節光学系が移動する範囲のうち、前記焦点調節光学系がある位置を検出する検出部と、カメラと通信可能な通信部と、前記検出部により検出された前記焦点調節光学系の位置の情報、および前記範囲を分割した数の情報または前記範囲の端の位置の情報を圧縮して、前記通信部を介して前記カメラに送信する制御部と、を備える。

【0008】

［２］本発明に係るレンズ鏡筒において、前記制御部は、前記焦点調節光学系の位置の情報、および前記範囲を分割した数の情報または前記範囲の端の位置の情報の量が、所定量以上であると圧縮を行い、所定量未満であると圧縮を行わないように構成することができる。

【0009】

［３］本発明に係るレンズ鏡筒において、前記制御部は、前記焦点調節光学系の位置の情報、および前記範囲を分割した数の情報または前記範囲の端の位置の情報に基づいて圧縮率を算出するように構成することができる。

【0010】

[４]本発明に係るレンズ鏡筒において、前記制御部は、算出した圧縮率を、前記通信部を介して前記カメラに送信するように構成することができる。

【0011】

[５]本発明に係るレンズ鏡筒において、前記制御部は、前記範囲の端のうち、至近端および無限遠端の少なくとも一方の位置の情報を、前記通信部を介して前記カメラに送信するように構成することができる。

【0012】

[６]本発明に係るレンズ鏡筒において、前記制御部は、前記範囲を複数に分割して設定された区分のうち、前記焦点調節光学系がある位置に対応する区分の情報、および前記区分の数の情報または前記範囲の端の位置に対応する区分の情報を、前記通信部を介して前記カメラに送信するように構成することができる。

【0013】

[７]本発明に係るレンズ鏡筒において、前記制御部は、前記範囲の端の位置に対応する区分をゼロとして、前記区分の数、前記焦点調節光学系がある位置に対応する区分を制御するように構成することができる。

【0016】

[８]本発明のカメラシステムは、上記レンズ鏡筒と、カメラと、を備える。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、焦点検出光学系の位置情報を、カメラボディに適切に送信可能なレンズ鏡筒を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。

【図2】図２は、フォーカスレンズが駆動可能な駆動範囲と、エンコーダにより検出可能なフォーカスレンズの位置（区分位置）との関係を示す図である。

【図3】図３は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。

【図4】図４は、図３のIV部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。

【図5】図５は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。

【図6】図６（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図６（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。

【図7】図７は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。

【図8】図８（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図８（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。

【図9】図９は、図４のIX-IX線に沿う断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0020】

図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。

【0021】

レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。

【0022】

レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。

【0023】

このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。

【0024】

上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。

【0025】

フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。

【0026】

本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターン（電極パターン）に、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。

【0027】

フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。

【0028】

ここで、図２は、フォーカスレンズ３２が駆動可能な駆動範囲と、エンコーダ３５により検出可能なフォーカスレンズ３２の位置（区分位置）との関係を示す図である。本実施形態では、図２に示すように、フォーカスレンズ３２の駆動範囲が、たとえば、Ｄ_０〜Ｄ_４９９の５００の区分に分割されている。すなわち、本実施形態では、エンコーダ３５により検出可能なフォーカスレンズ３２の区分位置の数である分割区分数Ｎが５００とされており、各区分Ｄ_０〜Ｄ_４９９は、至近側から無限遠側に向かって順に、区分番号Ｎ_Ｄが０〜４９９に設定されている。すなわち、至近端の区分Ｄ_０は、区分番号Ｎ_Ｄ＝０とされ、その無限遠側の隣の区分Ｄ_１は、区分番号Ｎ_Ｄ＝１とされる。また、無限遠端の区分Ｄ_４９９は、区分番号Ｎ_Ｄ＝４９９とされ、その至近側の隣の区分Ｄ_４９８は、区分番号Ｎ_Ｄ＝４９８とされる。なお、図２においては、フォーカスレンズ３２の現在位置が、Ｄ_３００（区分番号Ｎ_Ｄ＝３００）内に位置する場面を例示している。

【0029】

そして、本実施形態では、エンコーダ３５は、フォーカスレンズ３２が現在位置する区分の位置を検出し、フォーカスレンズ３２が現在位置する区分の区分番号Ｎ_Ｄ（たとえば、図２に示す例では、区分番号Ｎ_Ｄ＝３００）をレンズ制御部３７に送信する。

【0030】

絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。

【0031】

レンズメモリ３８は、図２に示すエンコーダ３５により検出可能なフォーカスレンズ３２の位置の情報として、分割区分数Ｎ（たとえば、図２に示す例では、分割区分数Ｎ＝５００）、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ（たとえば、図２に示す例では、分割区分数Ｎ_Ｄ＿Ｎ＝０）および無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ（たとえば、図２に示す例では、分割区分数Ｎ_Ｄ＿Ｆ＝４９９）の情報を記憶している。

【0032】

レンズ制御部３７は、エンコーダ３５から現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ（フォーカスレンズ３２の現在位置の区分番号Ｎ_Ｄ）を受信し、受信した現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄを、レンズメモリ３８に記憶されている分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆとともに、フォーカスレンズ３２の位置情報として、レンズ通信部３９を介して、カメラ本体２のカメラ通信部２９へと送信し、これらの情報を、最終的に後述するカメラ制御部２１へと送信する。なお、この際において、レンズ制御部３７は、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄについて、所定の圧縮処理が必要か否かの判断を行ない、圧縮処理が必要な場合には、所定の圧縮処理を実行する。なお、圧縮処理については後述する。

【0033】

また、レンズ制御部３７は、上記データの送信に加えて、カメラ制御部２１からの指令に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動、絞り３４による開口径の調節などレンズ鏡筒３全体の制御を実行する。

【0034】

レンズ通信部３９は、カメラ制御部２１とマウント部４に設けられた電気信号接点部４１を介して、カメラ本体２のカメラ通信部２９と、互いに信号の授受が可能に構成されている。レンズ通信部３９は、レンズ鏡筒３の通信インターフェースであり、また、カメラ通信部２９はカメラ本体２の通信インターフェースであり、レンズ鏡筒３のレンズ制御部３７と、カメラ本体２のカメラ制御部２１は、これら通信インターフェースを使用して、互いにデータ通信を実行する。なお、本実施形態においては、通信インターフェースであるレンズ通信部３９とカメラ通信部２９との間においては、ホットライン通信と、コマンドデータ通信との２種類のデータ通信が併用して実行される。そのため、構造上は、ホットライン通信を行なう通信ラインと、コマンドデータ通信を行なう通信ラインとは別個に設けられている。

【0035】

ホットライン通信は、コマンドデータ通信を行なう周期よりも短い第１の所定周期（本実施形態においては、たとえば、１ミリ秒）ごとに実行される通信である。本実施形態においては、上述したフォーカスレンズ３２の位置データ（分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ）など、レンズ鏡筒３の現在の状況を示すデータについては、通常、ホットライン通信によりデータの送受信が実行される。

【0036】

一方、コマンドデータ通信は、ホットライン通信を行なう周期よりも長い第２の所定周期（（本実施形態においては、たとえば、１６ミリ秒）ごとに実行される通信である。本実施形態においては、通常、フォーカスレンズ３２の駆動指令など、レンズ鏡筒３を制御するためのデータについては、コマンドデータ通信によりデータの送受信が実行される。

【0037】

一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。なお、カメラメモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。

【0038】

カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。

【0039】

カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、カメラ通信部２９およびレンズ通信部３９を介して、レンズ制御部３７から、フォーカスレンズ３２の位置情報（すなわち、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ）などの各種レンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

【0040】

また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。

【0041】

操作部２８は、シャッターレリーズボタンなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

【0042】

次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。

【0043】

図３は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図４は、図３のIV部分を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。

【0044】

本実施形態の撮像素子２２は、図４に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。

【0045】

なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。

【0046】

図５は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図７は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図７の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。

【0047】

また、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。そして、図４に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ，２２ｃ，２２ｃ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。

【0048】

なお、図３に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出エリアとして選択することもできる。

【0049】

図６（Ｄ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図８（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図６（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図８（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図６（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図８（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図６（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図８（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図４に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図３に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。

【0050】

なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。

【0051】

また、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。

【0052】

ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。

【0053】

図９は、図４のIX-IX線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図９においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図９に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。

【0054】

ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。

【0055】

なお、図９において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。

【0056】

また、図９に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。

【0057】

すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。

【0058】

図９に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

【0059】

また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

【0060】

そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図４に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。

【0061】

そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出エリアにおける焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。

【0062】

なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。

【0063】

また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出することでも求めることができる。

【0064】

そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に駆動信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。

【0065】

次いで、カメラ制御部３７により実行される圧縮処理（分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄの圧縮処理）について、図２に示す場面例に基づいて詳細に説明する。図２に示す場面例においては、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄは、表１に示すとおりとなっており、レンズ制御部３７は、まず、これらが所定の閾値α以下であるか否かの判定を行なう。なお、この際における閾値αとしては特に限定されないが、圧縮後の値を１バイト（２５５）以内とするとすることができるという点より、閾値α＝２５５とすることができる。そして、閾値α＝２５５とした場合には、図２に示す場面例においては、表１からも確認できるように、分割区分数Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄが、閾値αを超えることとなるため、圧縮処理が実行される。

【表1】

【0066】

本実施形態において、圧縮処理の実行に際しては、まず、レンズ制御部３７により、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄが、全て閾値α以下となるような圧縮係数Ｃの設定が行なわれる。なお、圧縮係数Ｃの設定方法としては特に限定されないが、たとえば、下記式（１）に従って算出することができる。なお、下記式（１）において、「最大値」とは、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄのうち、最も大きな値を示すものを意味する。
圧縮係数Ｃ＝１／（「最大値／閾値α」の整数部＋１） ・・・（１）
すなわち、図２に示す例においては、最も値が大きなものは分割区分数Ｎ＝５００であり、分割区分数Ｎ／閾値α＝５００／２５５＝１．９６であり、そのため、圧縮係数Ｃ＝１／（１＋１）＝０．５と求めることができる。

【0067】

そして、レンズ制御部３７は、上記方法にしたがって算出した圧縮係数Ｃを、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄに乗じることで、表２に示すように、圧縮後の分割区分数Ｎ’、圧縮後の至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ’、圧縮後の無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ’、および圧縮後の現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ’を算出する。なお、圧縮後の値が、少数点以下の値を有するものである場合には、少数点以下については、切り捨ててもよいし、切り上げてもよいし、あるいは四捨五入してもよい（表２に示す例では、切り捨てている。）。

【表2】

そして、レンズ制御部３７は、このような圧縮処理を実行した場合には、圧縮前のフォーカスレンズ３２の位置データに代えて、圧縮後のフォーカスレンズ３２の位置データ（圧縮後の分割区分数Ｎ’、圧縮後の至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ’、圧縮後の無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ’、および圧縮後の現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ’）を、レンズ通信部３９およびカメラ通信部２９を介して、カメラ制御部２１へと送信する。なお、圧縮後のフォーカスレンズ３２の位置データについても、圧縮前のフォーカスレンズ３２の位置データと同様に、ホットライン通信により送信されることとなる。

【0068】

本実施形態によれば、このような手法を採用することにより、これらのフォーカスレンズ３２の位置データを構成する各データの値を、所定の閾値α以下とすることができ、これらを、カメラ本体２のカメラ制御部２１に送信する際における通信負荷を低減することができる。特に、本実施形態によれば、閾値α＝２５５とすることにより、送信データを１バイト（２５５）以内とすることが可能となる。

【0069】

なお、たとえば、図２（表１、表２）に示す場面例と異なる場面例、たとえば、下記の表３に示すような場面例について説明すると、表３に示す場面例においては、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄのいずれも閾値α＝２５５以下であるため、レンズ制御部３７は、圧縮処理を実行せずに、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄをそのまま、カメラ本体２のカメラ制御部２１に送信することとなる。

【表3】

【0070】

あるいは、下記の表４に示すような場面例においては、分割区分数Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄが、閾値α＝２５５を超えるため、図２（表１、表２）に示す場面例と同様に、圧縮処理が実行される。具体的には、表４に示す例において、最も値が大きなものは分割区分数Ｎ＝１０００であり、分割区分数Ｎ／閾値α＝１０００／２５５＝３．９２であり、そのため、圧縮係数Ｃ＝１／（３＋１）＝０．２５と求めることができる。そして、求めた圧縮係数Ｃ＝０．２５を、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄに乗じることで、表４に示すように、圧縮後の分割区分数Ｎ’、圧縮後の至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ’、圧縮後の無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ’、および圧縮後の現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ’が算出されることとなる。

【表4】

【0071】

なお、本実施形態において、圧縮係数Ｃを算出する際には、上記手法に代えて、下記式（２）を満足する正数ｎのうち最小のものｎ（ｍｉｎ）を算出し、算出したｎ（ｍｉｎ）を用いて、下記式（３）に従って、圧縮係数Ｃを求めるような構成としてもよい。なお、下記式（２）においても、「最大値」は、上記式（１）と同様に、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄのうち、最も大きな値を示すものを意味する。
ｎ＞ｌｏｇ_２（最大値／閾値α） ・・・（２）
圧縮係数Ｃ＝１／２^{ｎ（ｍｉｎ）} ・・・（３）
すなわち、図２（表１、表２）に示す例においては、最も値が大きなものは分割区分数Ｎ＝５００であり、ｌｏｇ_２（最大値／閾値α）＝ｌｏｇ_２（５００／２５５）＝１．２３であり、ｎ（ｍｉｎ）＝２となり、この場合には、圧縮係数Ｃ＝１／２^{ｎ（ｍｉｎ）}＝１／２^２＝０．２５となる。このような手法によれば、ビットシフトにより圧縮処理を実行することが可能となる。

【0072】

本実施形態によれば、フォーカスレンズ３２の位置を特定するためのデータとして、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄを、カメラ本体２のカメラ制御部２１に送信するものであり、そのため、本実施形態によれば、比較的少ないデータ量で、フォーカスレンズ３２の位置を特定するための情報を、カメラ本体２のカメラ制御部２１に送信することができる。

【0073】

加えて、本実施形態においては、このようにフォーカスレンズ３２の位置データ（分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ）を送信する際に、これらのデータが所定の閾値を超える場合に、圧縮処理を行い、圧縮処理により所定の閾値以下として、カメラ本体２のカメラ制御部２１に送信するものであるため、データ送信時の通信負荷の低減が可能となる。特に、エンコーダなどのフォーカスレンズ３２のレンズ位置を検出するための検出装置の検出精度が向上した場合には、それに伴い、データ送信時の通信負荷が高くなるという問題が生じてしまうが、本実施形態によれば、このような問題を有効に解決するものである。

【0074】

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

【0075】

たとえば、上述した実施形態においては、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄのいずれかが閾値αを超えている場合に、圧縮処理を実行するような構成としたが、このような判断をせずに、一律に圧縮処理を実行するような構成としてもよい。

【0076】

この場合においては、表３に示す場面例のように、分割区分数Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄが、いずれも閾値α＝２５５以下である場合においては、たとえば、上記式（１）にしたがって、最も値が大きな値を有する分割区分数Ｎ＝２０を用い、分割区分数Ｎ／閾値α＝２０／２５５＝０．０７８と算出され、そして、圧縮係数Ｃ＝１／（０＋１）＝１と算出されることとなる。そのため、この場合においては、下記の表５に示すように、圧縮係数Ｃ＝１であるため、圧縮前後でデータが変化しないこととなる。

【表5】

【0077】

また、上述した実施形態においては、フォーカスレンズ３２の位置データとして、分割区分数Ｎ、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎ、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆ、および現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ（圧縮後のものも含む）をカメラ本体２のカメラ制御部２１に送信するような構成を例示したが、分割区分数Ｎおよび現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ（圧縮後のものも含む）のみを送信するような構成としてもよいし、あるいは、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎがゼロであるため、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆおよび現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ（圧縮後のものも含む）のみを送信するような構成としてもよい。また、無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆをゼロとして、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎおよび現在レンズ位置の区分番号Ｎ_Ｄ（圧縮後のものも含む）のみを送信するような構成としてもよい。このように送信するデータ数を削減することで、データ送信時の通信負荷をより低減することが可能となる。また、上述した実施形態では、至近端の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｎおよび無限遠側の区分番号Ｎ_Ｄ＿Ｆのいずれか一方をゼロとするような構成としたが、このような構成に特に限定されるものではない。

【0078】

また、上述した実施例においては、電極パターンと、電極パターンに対して摺動するブラシとを有するエンコーダを用いて説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、光学的に検出を行なうエンコーダ、磁気的に検出を行なうエンコーダ等であってもよい。また、エンコーダを用いないで、光軸方向に設定された所定数の区分のうち焦点調節光学系が存在する区分を検出するものであってもよい。

【符号の説明】

【0079】

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２９…カメラ通信部
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
３８…レンズメモリ
３９…レンズ通信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】