(57)【要約】【課題】  本発明はレンズ交換可能な撮像装置においてレンズと本体間のデータ通信を光で行った場合の撮像用の光と通信用の光との本体側の光路を撮像用の光学系で兼用し、その構成のシンプル化、小型化、コストダウンを図るものである。【解決手段】  本体側に設けられた光学系は色分離の手段を含み、その光学系を通信用の光の光路として兼用し、その光路上に設けられた発光、受光部は通信光をレンズ側に設けられた受光、発光ユニットに向け発光、受光しそれを手段として本体側のマイクロプロセッサはレンズ側のマイクロプロセッサと電気的に非接触でデータ通信を行い、レンズ側に設けられたアクチュエータを動作させ、アイリス、フォーカシング、ズーミングなどの制御を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を用いてレンズユニットと本体間でデータ通信を非接触で行い、撮像用光とデータ通信用の光の光路を兼用する場合において、本体側の光学系は撮像光の色分離用に設けられた複数の光路を持ち、データ通信に使用する光の波長により、通信に使用する光路を選択決定することを特徴とした、レンズ交換可能な撮像装置。
【請求項２】
光の色分離手段としてダイクロイックミラーとプリズムを使用する、請求項１の撮像装置。
【請求項３】
撮像装置本体とレンズユニット間の光によるデータ通信を映像信号の帰線消去（ブランキング）期間に行うことを特徴とした請求項１の撮像装置。
【請求項４】
撮像装置本体とレンズユニット間の光通信に、不可視光を使用する請求項１の撮像装置。
【請求項５】
本体側の受光素子として映像撮像用の撮像素子を兼用することを特徴とした請求項１の撮像装置。
【請求項６】
光を用いてレンズユニットと本体間でデータ通信を非接触で行い、撮像用光とデータ通信用の光の光路を兼用する場合において、本体側のデータ通信用の発光及び受光ユニットを撮像素子の近傍に配置することを特徴とした、レンズ交換可能な撮像装置。
【請求項７】
本体側の通信用の発受光ユニットを、光学系の有効像円内で且つ、撮像素子の撮像エリア外に、配置したことを特徴とする請求項６の撮像装置。
【請求項８】
光の色分離手段としてダイクロイックミラーとプリズムを使用する。請求項６の撮像装置。
【請求項９】
撮像装置本体とレンズユニット間の光通信を映像信号の帰線消去（ブランキング）期間に行うことを特徴とした請求項６の撮像装置。
【請求項１０】
撮像装置本体とレンズユニット間の光通信に、不可視光を使用する請求項６の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置、特にレンズと本体とが分離可能で、様々な種類のレンズあるいはそれに準ずる光学装置（これらをまとめて以下レンズユニットと呼称する）を交換装着可能な、レンズ交換式撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置本体とレンズユニットが分離できるシステムでは、本体とレンズユニットの間にはデータ授受手段が必要である。
【０００３】
例えば、シャッター優先モードを例に挙げれば、撮像装置本体側は、装着されているレンズを通過した被写体輝度を測定の上、選択されたシャッター時間とレンズの最大開口値との演算を実行して、適正露光となるレンズの絞り値を決定する。このような作動に必要なデータとしては、撮像装置本体からレンズに伝達すべきデータとして制御すべき絞り値データ、逆にレンズからカメラ本体に伝達すべきデータとしてレンズの最大開口値を示すデータがその代表的なものである。
【０００４】
現在においては、以上のデータの授受はレンズユニット内及び、撮像装置本体内に設けられたマイクロプロセッサ（以下マイコンと称す）間で行うのが一般的である。
【０００５】
そのほかにも本体側のマイコンはレンズ側のマイコンとデータ通信を行い、レンズ側に設けられたアクチュエータを動作させ、アイリス、フォーカシング、ズーミングなどの制御を行う。
【０００６】
このようなシステムの場合には、カメラ本体内に充填された電池から接点を介してレンズ側マイコンに電源を給電することが必要である。
【０００７】
そして本体とレンズユニット双方のマイコンに給電が行われているのと同時に、別の接点を介してのデータ通信により情報の授受が行われている。
【０００８】
しかしながら、上述の例にあっては、電気接点にてデータ通信の受け渡しをしているため、レンズユニットの脱着を頻繁に繰り返すと接触不良を起こすという問題があった。
【０００９】
そして従来よりこのデータ通信用の接点の無接触化については様々な試みがされている。
【００１０】
図１はレンズ交換式の撮像装置の一例であり、この撮像装置は、レンズユニット１、撮像装置本体２とから構成され、レンズユニット１はカメラ本体２に対してレンズ側マウント３、本体側マウント４を介し着脱可能となっている。
【００１１】
図２は従来の、図１に示したレンズ交換式の撮像装置におけるデータ通信の無接触化の試みの一例であって、この装置は、前記撮像装置本体に配置されたレンズユニットからの信号を非接触で受信する第１の信号受信手段（例えば、図２の５）と、信号を非接触で送信する。レンズユニットに配された第１の信号送信手段（例えば、図２の７）と、前記レンズユニットに配置された前記第１の信号送信手段から送信された信号を非接触で受信する第２の信号受信手段（例えば、図２の８）と、信号を非接触で前記第１の信号受信手段に送信する第２の信号送信手段（例えば、図２の６）とを備え、そして前記第１、第２の信号送信手段は電気信号を光に変換する発光ダイオード等の発光手段であり、第１、第２の信号受信手段は光を電気信号に変換する、フォトダイオードなどの光電変換手段変換であり、前記送信、受信の各手段のペアが、前記撮像装置本体２とレンズユニット１とが結合されるマウント３及び４に、レンズユニットが撮像装置本体に装着されているときに互いに対向して配設されている。
【００１２】
この撮像装置では、レンズ側の信号が、第２の信号送信手段から非接触で送信され、撮像装置本体側の第１の信号受信手段に非接触で受信される。
【００１３】
一方、本体側の信号が、第１の信号送信手段から非接触で送信され、レンズ側の第２の信号受信手段に非接触で受信される。これらは第１、第２の信号送信手段および第１、第２の信号受信手段において、それぞれ電気光変換により信号の変換が行われる。
【００１４】
図３は上述従来例の回路ブロック図であって、被写体１１からの光はレンズユニット１に入り、被写体側レンズ群９、ズーム制御用レンズ群１２、アイリス（絞り）１４、撮像素子側レンズ群１０、フォーカス制御用レンズ群１３を通り、カメラ本体２の色分解用プリズム１５に入り、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に分離されて各色はＲ（赤）用ＣＣＤ撮像素子１８、Ｇ（緑）用ＣＣＤ撮像素子１７、Ｂ（青）用ＣＣＤ撮像素子１６上に像を結ぶ。
【００１５】
各ＣＣＤ撮像素子で被写体からの光は電気信号に変換され、カメラ信号処理回路１９で増幅、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、ホワイトクリップ補正などを行い、最終的な出力映像信号３０を得る。
【００１６】
ここで、カメラ信号処理回路からは各チャンネルの映像信号のレベル、鮮鋭度などの各種データすなわち映像信号評価値データ５１が本体マイコン２０に入力される。
【００１７】
本体マイコン２０はこの情報により、レンズユニット１に内蔵されるレンズマイコン３１とデータ通信を行う。
【００１８】
本体マイコン２０からのデータは光送信手段６より光に変換されてレンズ側の光受信手段８に入り、再び電気信号に変換されてレンズマイコン３１に入る。
【００１９】
レンズマイコン３１はこのデータを基にズーム制御の場合はモータドライバ２４を駆動してズームモータ２３を動作させてズームレンズ群１２を動かし、アイリス制御の場合はアイリスドライバ２６を駆動してＩＧメーター２５を駆動させ、アイリス１４を動かす。フォーカス制御の場合はモータドライバ２９を駆動してフォーカスモータ２８を動作させ、フォーカスレンズ群１３を動かす。
【００２０】
一方でアイリスの位置情報はアイリスエンコーダ２７で検出されて、レンズマイコン３１に入力され、またズーム、フォーカスのステッピングモータの駆動方向と駆動パルス数のデータなどの情報はレンズマイコン３１より光送信手段７で光に変換され、光受信手段５により再び電気信号に変換されて本体マイコン２０に入力され、これにより本体マイコンは絞り値、ズーム位置、フォーカス位置、オートフォーカス、自動露出補正（ＡＥ）の入り、切りなどの情報を表示手段３２に出力すると共に、前記オートフォーカス、ＡＥなどのサーボ制御をレンズマイコンを通して行う。なお、ズーム制御のスイッチであり、２２はオートフォーカス入り切りのスイッチである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上述従来例においては、レンズユニットと撮像装置本体間のデータ通信は非接触になった為、接点の接触不良等による不具合は解消するが、通信用の信号を非接触で双方向通信するため、信号の授受のための回路、部品素子と、その通信用の光路の設定が必要であり、構造の複雑化、スペースの増大、コストの増大などの問題が発生した。
【００２２】
本発明は上述した従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、接点の非接触化による上記問題をできる限り軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために本発明においては、データ通信の媒体として同様に光を用いるが、データ通信光の光路として専用の光学系を用意せず、撮像用の光路を兼用する。
【００２４】
レンズ側においては一例として通信用発光受光素子とハーフミラーの構成として１つの光路に撮像光と通信光を多重する。
【００２５】
次に本体側は、撮像光の光学系として、３枚のＣＣＤを赤、緑、青の３原色に１枚ずつ配する３ＣＣＤタイプを使用する。近年、１枚の撮像素子でカラー映像信号を得るいわゆる単板式ビデオカメラの台頭が著しいが、現在のところ、本発明のような、レンズを交換するなどの、業務用あるいはハイアマチュアクラス以上を対象とする撮像装置においては、前述の３ＣＣＤ方式は、現存するビデオカメラの分野ではもっとも一般的なものである。
【００２６】
ところでこの光学系は図に示すようにプリズムと、その一部にダイクロイック膜と呼ばれる、光の干渉膜をコーティングしてある特定の波長範囲の光のみを透過あるいは反射される構造の組み合わせにより赤、緑、青の光の三原色を分離する動作を行う。
【００２７】
ここで通信に使用する光を赤外光か紫外光とすると、これらは上記の３原色分離光学系を通した場合、当然赤外光は赤ＣＣＤに多く通信情報が含まれた形で映像信号が出力され、一方紫外光は青ＣＣＤに多くのそれが含まれて出力される。また可視光を使用した場合はその波長により自と最適な光路が決定する。
【００２８】
そして、上記赤または青色又は緑色のＣＣＤ等撮像素子近傍に通信用の発受光センサーを配置することにより本体側では何らかの通信光を撮像光との特別の分離、混合手段を設けずに、あるいは特別なデータ信号授受のための光路を設けずに通信と撮像を両立させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
以上詳述したように本発明によれば交換レンズ式の撮像装置において、レンズユニットと本体間の通信に光を利用して、非接触で行う場合に、本体側の、データ通信用の光と、撮像光の分離を、ダイクロイックミラー付きプリズムなど撮像光分解処理用の光学系で兼用し、その通信光の波長により最適な光路を選択、使用することにより、本体側の光路構成のシンプル化、小型化、コストダウンを実現する事が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
【００３１】
（第一の実施形態）
図４は本発明の一実施例で、被写体１１よりの光はレンズユニット１に入り、被写体側レンズ群９、ズーム制御用レンズ群１２、アイリス（絞り）１４、撮像素子側レンズ群１０、フォーカス制御用レンズ群１３を通り、レンズユニット側マウント３、本体側マウント４を経由してカメラ本体２の色分解用プリズム１５に入り、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色に分離されて各色はＲ（赤）用ＣＣＤ撮像素子１８、Ｇ（緑）用ＣＣＤ撮像素子１７、Ｂ（青）用ＣＣＤ撮像素子１６上に像を結ぶ。
【００３２】
そして各ＣＣＤ撮像素子で被写体からの光は電気信号に変換され、カメラ信号処理回路１９で増幅、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、ホワイトクリップ補正などの処理を行い、最終的な出力映像信号３０を得る。
【００３３】
ここで、カメラ信号処理回路１９からは各チャンネルの映像信号のレベル、鮮鋭度などの各種の映像信号評価値データ５１及び信号処理回路の増幅率などの状態の情報が本体マイコン（マイクロプロセッサ）２０に入力される。
【００３４】
本体マイコン２０は一方でレンズユニット１に内蔵されるレンズマイコン３１とデータ通信を双方向で行う。
【００３５】
本体マイコン２０からのデータ５２はＲ（赤）ＣＣＤ１８近傍に配置された光送信手段５より光に変換される。この通信光は撮像光と逆の経路をたどり、レンズマウント３，４を経てレンズに至り、ハーフミラー３８により反射されてレンズ側の光受光手段８に入り、データ信号に変換されてレンズマイコン３１に入力される。
【００３６】
また一方で、レンズマイコンからの通信用データ信号５０はレンズ側の光送信手段７に入力されて光に変換され、ハーフミラー３８を経て本体２のプリズム１５に入り、撮像光と同じ経路をたどって本体側受光素子６に入力し、データ信号５０に変換される。そして本体マイコン２０に入力される。
【００３７】
以上の通信内容は、本体マイコンからはカメラ信号処理回路からの映像信号評価値データ５１と、オートフォーカス（以下ＡＦ）入り、切りのスイッチ４４の状態、ズームスイッチ４３の状態を送信し、レンズマイコン３１はそれを受けて、ズーム制御が入りの場合はモータドライバ２４を駆動してズームモータ２３を動作させてズームレンズ群１２を動かし、アイリス制御の場合は映像信号評価値データ５１に含まれる映像信号レベル情報より、アイリスドライバ２６を駆動してＩＧメーター２５を駆動させ、アイリス１４を動かし自動露出補正（ＡＥ）を行う。ＡＦ制御の場合はモータドライバ２９を駆動してフォーカスモータ２８を動作させ、フォーカスレンズ群１３を動かす。
【００３８】
一方でアイリスの位置情報はアイリスエンコーダ２７で検出されて、レンズマイコン３１に入力され、またズーム、フォーカスのステッピングモータの駆動方向と駆動パルス数のデータなどの情報はレンズマイコン３１より光送信手段７で光に変換され、やはりＲ（赤）ＣＣＤ１８近傍に配置された光受信手段５により再び電気信号に変換されて本体マイコン２０に入力され、これにより本体マイコンは絞り値、ズーム位置、フォーカス位置、オートフォーカス、自動露出補正（ＡＥ）の入り、切りなどの情報を表示手段３２に出力する。
【００３９】
図８は撮像装置本体マイコン２０の動作フローチャート、図９にレンズユニット内マイコン３７の動作フローチャートであって、追って説明する。
【００４０】
図８において１０１でまず最初にレンズユニットからのデータを受信する。次に１０６で状態表示手段４１にＡＦ入り切り、ズーム位置などの情報の表示をシステム制御プログラム３９が行い、１０２でカメラ信号処理回路から映像信号評価データ５１を、図４における評価値データ受信プログラム４０により受信、取得する。次に１０３でそれが変更があったかどうかを判断し変更があれば１０５へ、変更がない場合は１０４でＡＦ、ズームの操作キーの情報を取得して１０５へ進む。１０４で操作キー状態に変更がなければ１０１へ戻る。
【００４１】
１０５に於いては変更があったデータをレンズユニットにデータ送受プログラム３８により送信し、最初に戻る事を繰り返す。
【００４２】
図９に於いては２０１でまず最初に撮像装置本体よりのデータを受信し、２０２でデータからアイリスの動作が有るときは２０３でＩＧ制御プログラム３４によりＩＧメータ２５でアイリス１４を動作する。
【００４３】
次にそのデータからＡＦの動作があるときは２０５でＡＦ動作プログラム３３によりフォーカスレンズ１３を動かしＡＦ動作を行う。次に２０６でそのデータにズーミング動作の指示がある時はあらかじめ搭載されたレンズカムデータ３６を２０７で読み込んで２０８でズーミング動作を行う。
【００４４】
次に２０９でレンズ内のデータ、具体的にはフォーカス、ズーミングのステッピングモータの動作パルス数、アイリスの状態すなわちアイリスエンコーダ２７の出力データ等を、レンズユニット内マイコンが取得し２１０でそれを撮像装置本体へ送信し、２０１へ戻る事を繰り返す。
【００４５】
以上のように、本実施例ではＲ（赤）ＣＣＤ１８の近傍に撮像装置本体とレンズユニット間のマイコン通信のための本体側の光送信、受信部を配置したが、この場合通信に使用する光の波長は赤色または近赤外光が最適である。
【００４６】
図１０は３ＣＣＤカメラ用の分光プリズムの分光特性の一例であり、この図において、データ通信用に使用する光の波長により、光通信送受信用の素子を最適なＣＣＤ撮像素子の近傍に配置することで、通信用に特別な光路を設定する必要が無く、またスペース的、コスト的にも有利に非接触によるレンズユニットと撮像装置本体との通信が可能になる。つまり、通信に赤色光または赤外光を使用するときはＲ（赤）ＣＣＤの、また緑色光を使用するときはＧ（緑）ＣＣＤの、青色光または紫外光を使用するときはＢ（青）ＣＣＤのそれぞれ近傍に配置することが最適かつ合理的である。
【００４７】
また図７は光学系の有効像円の図であり、レンズにより光路は円形であり、それに対しＣＣＤ撮像素子の撮像範囲は長方形が普通である。そのため、本体側のレンズユニットとの間の光通信のための発光および受光素子を、光学有効像円の中、すなわち、撮像素子の近傍に、配置することにより、撮像に必要な光路と光通信のための光路を兼用することが容易となる。
【００４８】
（第二の実施形態）
図５は本発明の第二の実施例であり、上述の第一の実施例との違いの部分のみを説明する。
【００４９】
違いはレンズユニット１と、撮像装置本体２間の光データ通信における撮像装置本体２側のデータ受信手段が異なり、受信手段６は削除し、それをＲ（赤）ＣＣＤ１８で兼用し、その出力信号を通信信号分離手段３２により、受信データ５０のみを抽出するところにある。
【００５０】
通信信号分離パルス発生手段４５は垂直同期信号４６を入力して通信信号分離パルス４９を出力する。
【００５１】
通信信号分離パルス４９は通信信号分離手段３２に入力されるが、一方でＲ（赤）ＣＣＤ１８の出力信号は通信信号分離手段３２に入り、通信信号分離パルス４９により通信信号５０とＲ（赤）信号に分離される。
【００５２】
図６はこのときの各パルス間の関係を示すタイミングチャートであって、垂直同期信号４６から通信光分離パルス４９が通信信号分離パルス発生手段４５により生成される。ＣＣＤからの出力信号４８はレンズユニットから撮像装置本体への通信データ５０を含み、それは通信信号分離手段３２で通信光分離パルス４９によりゲートされて分離し、独立したものとなる。
【００５３】
なおこの通信データ５０はブランキングパルス４７で示されるようにいわゆる映像信号ブランキング期間内にあり、出力信号としては現れないものである。このため、たとえ、光路内の乱反射あるいは多チャンネルへの通信信号の漏れ込みがあった場合でも、本来必要な映像信号に影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】レンズ交換式撮像装置の一例。
【図２】従来のレンズユニット、撮像装置本体間のデータ通信の無接触化の一例。
【図３】従来の回路ブロック図。
【図４】本発明の第一の実施例。
【図５】本発明の第二の実施例。
【図６】通信光と撮像光の分離の説明タイミングチャート（垂直同期）。
【図７】有効像円の説明図。
【図８】撮像装置本体内マイコン動作フローチャート例。
【図９】レンズユニット内マイコン動作フローチャート例。
【図１０】色分離用プリズム分光特性の一例。
【符号の説明】
【００５５】
１  レンズユニット
２  撮像装置本体
３  レンズ側マウント
４  本体側マウント
５  撮像装置本体に配置されたレンズユニットからの通信信号の受信手段
６  撮像装置本体に配置されたレンズユニットへの通信信号の送信手段
７  レンズユニットに配置された撮像装置本体からの通信信号の受信手段
８  レンズユニットに配置された撮像装置本体への通信信号の送信手段
９  レンズユニット内の被写体側のレンズ群
１０  レンズユニット内の撮像素子側のレンズ群
１１  被写体（風景など）
１２  ズーミングレンズ群
１３  フォーカシングレンズ群
１４  アイリス（絞り）
１５  色分離用プリズム
１６  Ｂ（青）チャンネルＣＣＤ撮像素子
１７  Ｇ（緑）チャンネルＣＣＤ撮像素子
１８  Ｒ（赤）チャンネルＣＣＤ撮像素子
１９  カメラ信号処理回路
２０  撮像装置本体側マイクロプロセッサ（マイコン）
２１  ズーミングスイッチ
２２  オートフォーカス（ＡＦ）スイッチ
２３  ズーミングモータ
２４  ズーミングモータドライバ
２５  アイリス駆動用ＩＧメータ
２６  アイリス駆動用ＩＧメータドライバ
２７  アイリス位置エンコーダ
２８  フォーカスモータ
２９  フォーカスモータドライバ
３０  撮像装置出力映像信号
３１  レンズユニット内マイクロプロセッサ（マイコン）
３２  通信信号分離手段
３３  オートフォーカス（ＡＦ）プログラム
３４  ＩＧメーター（アイリス）制御プログラム
３５  ズーム制御（コンピューターズーム）プログラム
３６  レンズカムデータ
３７  撮像装置本体側とのデータ送受プログラム
３８  撮像装置本体側マイコンデータ送受信プログラム
３９  撮像装置本体側システム制御プログラム
４０  撮像装置本体側評価値データ受信プログラム
４１  状態表示手段
４５  通信信号分離パルス発生手段
４６  垂直同期信号（ＶＤ）
４９  通信信号分離パルス
５０  レンズユニットから本体への通信信号
５１  撮像信号評価値データ
５２  レンズユニット側の通信信号光と撮像光を合成するためのハーフミラー
【図１】
2006217202.tif 000003
【図２】
2006217202.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006217202.tif 000006
【図５】
2006217202.tif 000007
【図６】
2006217202.tif 000008
【図７】
2006217202.tif 000009
【図８】
2006217202.tif 000010
【図９】
2006217202.tif 000011
【図１０】
2006217202.tif 000012