CN1231783C - 光学驱动单元、光学装置和摄像系统 - Google Patents

Abstract

提供一种光学驱动单元、光学装置和摄像系统，该光学驱动单元具有通过伺服驱动使光学调节构件移动到存储的位置的功能，在该功能的工作中手控驱动后光学调节构件不会进行违背摄影者的意图的移动。该光学驱动单元用来驱动光学调节构件，其特征在于包括：进行光学调节构件的伺服驱动和手控驱动的驱动机构，进行预置驱动控制的控制电路；以及检测光学调节构件的驱动状态的检测器，其特征在于，上述控制电路，在预置驱动控制中设定的驱动状态和由检测器检测的驱动状态不同时，检测为在预置驱动控制中进行了手控驱动，并基于检测结果中止预置驱动控制，且存储在存储电路中的驱动速度是光学调节构件在从广角端至远距端的全部变焦区域中以5秒以上移动的速度。

Description

光学驱动单元、光学装置和摄像系统

技术领域

本发明涉及电视摄像机、视频摄像机等光学装置中使用的光学驱动单元。

背景技术

迄今，对变焦操作的伺服驱动及手控驱动的变更，是通过手动操作机械式的离合器的切换机构进行的，但最近不需要由该手动进行的离合器切换，而能采用伺服驱动和手控驱动两者(日本专利特开1999-287944号公报)。

另外，在电视或视频摄影中，有变更聚焦位置，然后再返回原来的同一聚焦位置继续摄影的摄影方法，以及如特开2001-124977号公报、特开2001-124978号公报、特开2001-124979号公报所述的预置功能。这是一种预先将任意的变焦位置和速度作为预置信息存储起来，在摄影过程中通过接通预置开关，使变焦透镜光学系统移动到该变焦位置，按照存储的速度移动变焦透镜光学系统的摄影方法。

为了采用这种摄影方法，有如下构成的具有变焦操作功能的驱动单元，即，在称为驱动单元的镜头驱动单元中设有按钮式开关，如果操作该开关，变焦透镜便向远距端(或广角端)方向移动，如果解除开关的操作，变焦透镜便返回原来的变焦位置。

另外，作为另一种摄影方法，有摄影者能任意地设定变焦位置的方法。即，在镜头驱动单元中设有摄影者设定欲移动的变焦位置(从远距端至广角端全部区域)用的电位器，通过操作该电位器，能设定变焦的移动目标。

然后，如果同样地操作按钮式开关，则变焦透镜被伺服驱动到用电位器设定的变焦位置，如果解除该开关的操作，边返回原来的变焦位置。以下，将其称为预置变焦往复功能。

另外，还有这样一种方式：通过操作按钮式的操作构件(开关)，将欲设定的变焦位置存储在镜头驱动单元的内部存储电路中。

另外，还有这样一种具有变焦操作功能(预置功能)的驱动单元：设有多个按钮式的操作构件(开关)，通过操作这些操作构件，存储变焦位置，另外，沿着存储的变焦位置的某一方向进行变焦工作，一旦到达存储的位置便停止。即，摄影者预先使变焦透镜移动到想要预置的位置，通过接通MEMO开关，将这时的变焦位置作为预置位置存储。这样进行预置工作：通过接通启动开关，变焦透镜电动地移动到预置位置。这时的变焦驱动速度是设定变焦速度的变焦速度可变电位器的设定位置(对应的速度)、或者是最高速度或用与后面所述的速度预置功能相同的方法存储的预置速度。

还有这样一种速度预置功能：为了进行预置速度的设定，摄影者预先调整成为想要预置的速度的变焦控制开关1的操作量，移动变焦透镜，在该移动中通过接通MEMO开关，将这时的变焦速度和移动方向作为预置速度存储。预置工作这样进行：通过接通启动开关，变焦透镜按照存储的预置速度、方向电动地移动到变焦端为止。

这样，有一种不需要机械式的离合器切换而能进行变焦的伺服驱动及手控驱动，同时还具有预置变焦往复功能等变焦功能的镜头装置。

在变焦部分中使用的虽然不是功能、但具有自动聚焦功能的摄像机中，在该自动聚焦的特性上，拍摄活动快的被拍摄体或难以进行自动聚焦的被拍摄体时，用自动聚焦有时不能跟踪。因此，在跟踪活动快的被拍摄体、或者对难以聚焦的被拍摄体进行聚焦的情况下，希望切换到手控聚焦、继续摄影。因此，有一种具有这样功能的例：在用开关等不能进行自动聚焦和手控聚焦的切换、且检测到了手控聚焦操作的情况下，瞬时取消自动聚焦，优先进行手控聚焦操作(例如，参照特开1993-14793号公报)。

可是，在变焦操作时不进行机械式的离合器切换而能瞬时地变更伺服驱动和手控驱动的镜头装置中安装了上述预置变焦往复功能、或预置功能、速度预置功能的情况下，在该预置变焦往复功能的工作中，摄影者能进行手控变焦操作。例如，拿鸟或动物等被拍摄体来说，摄影时，最好从广角状态开始，采用一定速度的慢(低速)变焦逐渐地到快速变焦，直到对全部画面进行摄影。在此情况下，在现有例中，说明过的各种预置变焦功能非常有效。可是，鸟或动物不能保证聚集到一点。在快速变焦过程中，经常活动。在此情况下，有必要跟踪该被拍摄体。

在这样的情况下，摄影者为了跟踪该被拍摄体，虽然在预置变焦功能(预置变焦往复功能、预置功能、速度预置功能)的工作中存在，但有必要取消该功能，有意地进行变焦操作，按照自己的意思决定画面，在进行手控驱动的手离开的瞬间或其后，不希望由于继续进行预置变焦功能的工作而移动变焦位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在不进行机械式的离合器切换而进行伺服驱动和手控驱动、安装了在伺服驱动中使光学调节单元使用存储位置和存储速度的预置变焦功能的光学装置中，能防止同一功能工作中的手控操作后光学调节单元违反摄影者的意图的移动的光学装置。

为了达到上述目的，本发明的代表性方案如下：

(1)一种光学驱动单元，用来驱动通过移动产生光学作用的光学调节构件，其特征在于包括：能进行上述光学调节构件的伺服驱动和手控驱动的驱动机构，该驱动机构不需要切换操作就能在伺服驱动中进行上述光学调节构件的手控驱动；存储上述光学调节构件的驱动速度的存储电路；用上述存储电路中存储的驱动速度伺服驱动上述光学调节构件的进行预置驱动控制的控制电路；以及检测上述光学调节构件的驱动状态的检测器，其特征在于，上述控制电路，在上述预置驱动控制中设定的上述光学调节构件的规定的驱动状态和由上述检测器检测的上述光学调节构件的驱动状态不同时，检测为在上述预置驱动控制中上述光学调节构件被进行了手控驱动，并基于上述手控驱动的检测结果中止上述预置驱动控制，且存储在上述存储电路中的驱动速度是上述光学调节构件在从广角端至远距端的全部变焦区域中以5秒以上移动的速度。

(2)一种光学装置，其特征在于包括：通过移动产生光学作用的光学调节构件，以及(1)所述的光学驱动单元。

(3)一种摄像系统，其特征在于包括：(1)所述的光学装置，以及安装了上述光学装置的摄像机。

通过参照附图进行的对以下具体实施例的说明，本发明的光学驱动单元的特征就会更加明确。

附图说明

图1是本发明的实施形态1的镜头装置的结构图。

图2是表示构成上述镜头装置的镜头驱动单元的工作(变焦位置的存储工作)的流程图。

图3是表示上述镜头驱动单元的工作(预置变焦往复功能工作)的流程图。

图4是表示上述镜头驱动单元的工作(预置变焦往复功能工作的中止工作)的流程图。

图5是将上述镜头装置安装在摄像机中的摄像系统的概略图。

图6是本发明的实施形态5的镜头系统的结构图。

图7是表示构成实施形态5的镜头系统的镜头驱动单元的工作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施形态。

(实施形态1)

图1表示本发明的实施形态1的镜头装置(光学装置)的结构。在该图中，1是摄影镜头，1a是作为光学调节构件的变焦透镜1b的施加手控驱动力及伺服驱动力的变焦驱动环。变焦驱动环1a通过图中未示出的凸轮机构等机械地连接在变焦透镜1b上，通过旋转该变焦驱动环1a，变焦透镜1b沿光轴方向移动。

20是安装在摄影镜头1上的镜头驱动单元(光学驱动单元)。在该镜头驱动单元20中，2是与变焦透镜1b在广角端和远距端之间移动而连动、输出对应于其位置的信号的变焦位置检测器。3是驱动变焦驱动环1a的变焦电动机，4是安装在变焦位置检测器2的旋转轴上，与摄影镜头1上的变焦驱动环1a啮合，随着其旋转而连动地旋转的空转齿轮。

9是为了伺服驱动变焦透镜1b，输出对应于其操作量和操作方向的指令信号的变焦操作开关。6是由CPU等构成的控制电路，根据来自变焦操作开关9的指令信号，将控制信号输出给驱动电路10。驱动电路10根据输入的控制信号，驱动变焦电动机3。除此以外，控制电路6进行镜头驱动单元20内的所有的功能的控制。

5是以电磁离合器为代表的连接机构，利用摩擦等将连接在变焦电动机3上的输入侧的构件(图中未示出)的旋转传递给与变焦驱动环1a啮合的输出侧的构件(图中未示出)。

另外，通过使电磁离合器的通电通/断，能进行上述输入侧构件和输出侧构件的连接的通/断，同时通过改变通电的电信号的值，来改变输入侧构件和输出侧构件的压接力，还能变更连接力矩。

例如，在使连接机构5呈连接的状态下，通过驱动变焦电动机3，变焦电动机3的驱动力通过变焦驱动环1a传递给变焦透镜1b，进行伺服变焦驱动。

在该伺服变焦驱动中，如果由使用者手控操作变焦驱动环1a，控制电路6便判断变焦透镜1b的移动速度(由变焦位置检测器2检测的变焦透镜1b的位置变化率)是否与用变焦电动机3驱动时的速度和方向不同，在不同的情况下，在伺服驱动中进行手控驱动，使连接机构5的连接断开，变焦透镜1b的手控驱动成为可能。

然后，如果再操作变焦操作开关9，控制电路6使连接机构5进行连接，变焦透镜1b的伺服驱动成为可能。

7是使后面所述的预置变焦往复功能进行的变焦透镜1b的伺服驱动开始用的启动开关，8是使用者将任意的变焦位置预先记录在控制电路6内设置的存储器6a中用的MEMO开关。

如上构成的镜头驱动单元20安装在摄影镜头1中，另外如图5所示，通过将摄影镜头1安装在视频摄像机30上，能作为摄像系统使用。

其次，用图1和从图2至图4的流程图，说明镜头驱动单元20的工作。

这里，本实施形态的镜头驱动单元20(控制电路6)具有预置变焦往复驱动控制功能(以下简称预置变焦往复功能)，该预置变焦往复功能包括：对应于作为预置指令构件的启动开关7的操作，将变焦透镜1b伺服驱动到预先根据MEMO开关8的操作而存储在存储器6a中的第一变焦位置的第一驱动控制；以及将启动开关7操作时刻的变焦位置作为第二变焦位置存储在上述存储器6a中，对应于启动开关7的操作解除，将变焦透镜1b从第一变焦位置伺服驱动到第二变焦位置的第二驱动控制。

图2中示出了在使用变焦往复功能之前将第一变焦位置存储在存储器6a中时控制电路6的工作。

如果镜头驱动单元20的电源接通(例如，如果从视频摄像机供给电源)，则本流程开始。使用者首先操作变焦开关9，将变焦透镜1b移动到从远距端至广角端之间所希望的变焦位置。

然后，在步骤1中，控制电路6判断MEMO开关8是否被接通。接通时进入步骤2，读入由变焦位置检测器2检测到的变焦位置，在下一个步骤3中将该变焦位置(第一变焦位置)存储在存储器6a中。

图3表示执行变焦往复功能时控制电路6的工作。如果镜头驱动单元20的电源接通，则本流程开始。

首先，在步骤11中，控制电路6判断启动开关7是否接通。接通时进入步骤12，将在启动开关7被接通的时刻由变焦位置检测器2检测到的变焦位置(第二变焦位置)存储在存储器6a中。

接着，进入步骤13，按照图2中的流程，读入存储在存储器6a中的第一变焦位置的数据，通过驱动电路10驱动变焦电动机3，将变焦透镜1b以规定的速度移动到该第一变焦位置。

其次在步骤14中，判断启动开关7是否被断开。在变焦透镜1b到达第一变焦位置前启动开关7被断开时，转移到步骤18，从该时刻开始驱动变焦电动机3，以便变焦透镜1b朝向在步骤12中存储在存储器6a中的第二变焦位置移动。启动开关7仍然接通时，进入步骤15，判断由变焦位置检测器2检测到的变焦位置是否到达第一变焦位置，在还未到达时，继续进行变焦电动机3的驱动。到达了第一变焦位置时，进入步骤16，使变焦电动机3(也就是使变焦透镜1b)停止。然后，使用者能在获得了对应于该第一变焦位置的视场角的状态下进行摄影。另外，这时使用者还维持使启动开关7接通的状态。

其次，在步骤17中，控制电路6判断启动开关7是否被断开。被断开时，进入到步骤18，驱动变焦电动机3，以便朝向在步骤12中存储在存储器6a中的第二变焦位置移动。

然后，在步骤19中，判断由变焦位置检测器2检测到的变焦位置是否到达第二变焦位置，在还未到达时，继续进行变焦电动机3的驱动。到达了第二变焦位置时，进入步骤20，使变焦透镜1b停止。因此，使用者能用与使用预置变焦往复功能前(将启动开关7接通前)相同的视场角进行摄影。

图4中示出了在上述的预置变焦往复功能的执行中，用手操作(手控操作)了变焦驱动环1a时控制电路6的工作。如果镜头驱动单元20的电源接通，则本流程开始。

首先，在步骤21中，控制电路6判断现在是否正在进行预置变焦往复功能的工作。如果未进行预置变焦往复功能工作，则返回步骤21的判断。在此情况下，能自由地进行通常的变焦透镜1b的伺服驱动及手控驱动(包括通常的伺服驱动中的手控驱动)。

另一方面，现在预置变焦往复功能正在工作时，进入步骤22。在步骤22中，将作为变焦位置(1)对应于MEMO开关8的操作预先存储在存储器6a中的第一变焦位置的数据或者在启动开关7的操作时刻存储在存储器6a中的第二变焦位置的数据代入变焦位置(2)，再存储起来。

在步骤23中，控制电路6用变焦位置检测器2检测现在的变焦位置，作为变焦位置(1)存储。

其次，在步骤24中，用变焦位置(1)和变焦位置(2)的数据计算变焦位置的移动速度，同时根据来自变焦位置检测器2的信号，确认变焦透镜1b(变焦驱动环1a)的移动方向、停止状态。然后，在步骤25中，比较在预置变焦往复功能中设定的变焦透镜1b的规定的变焦移动速度、移动方向或停止状态(图3中的步骤16的状态)和在步骤24中获得的实际的移动速度、移动方向或停止状态是否相等。

这里，如果两者相等，则作为没有进行来自外部的变焦驱动环1a的手控操作(即，变焦透镜1b的手控操作)而返回步骤21。另一方面，在两者不同的情况下，进入步骤26，作为不是由预置变焦往复功能进行的伺服驱动，而是通过变焦驱动环1a进行变焦透镜1b的手控驱动(或停止操作)，进入步骤27。

在步骤27、28中，为了使预置变焦往复功能中止，通过驱动电路10切断对变焦电动机3的电压施加，另外，断开连接机构5的连接，切断与变焦电动机3的连接，不传递动力。使变焦电动机3及变焦透镜1b停止。因此，使用者将手离开变焦驱动环1a后，由于预置变焦往复功能继续执行，所以变焦透镜1b不移动。

另外，在本实施形态中，说明了作为第一变焦位置只将一个变焦位置存储在存储器6a中的情况，但作为第一变焦位置也可以将多个变焦位置存储在存储器6a中，通过开关操作能选择所使用的一个第一变焦位置。

(实施形态2)

在具有上述实施形态1中说明的预置变焦往复功能以外的预置变焦往复功能的情况下，也能适用本发明。

例如，即使具有下述的预置变焦往复功能，也能适用本发明，即，对应于作为预置指令构件的启动开关7的操作，进行将变焦透镜1b伺服驱动到规定的可动端(远距端或广角端)的第一驱动控制，同时将该启动开关7操作时刻的变焦位置存储在存储器6a中，对应于启动开关7的操作的解除，进行将变焦透镜1b从上述可动端伺服驱动到上述存储的变焦位置的第二驱动控制。

在此情况下，在图3中的步骤13中，控制电路6将变焦透镜1b向规定的可动端驱动，来代替第一变焦位置，在步骤15、16中到达该可动端时，停止变焦透镜1b的驱动。

另外，这时的预置变焦往复功能工作中的用手控驱动检测进行的预置变焦往复功能工作的中止控制及手控驱动的检测方法，与在实施形态1中说明的相同。

{实施形态3)

在上述实施形态1、2中，虽然说明了变焦透镜1b的驱动，但本发明也能适用于聚焦透镜或光圈单元(通过光圈叶片的移动来调节光量)等其他光学调节构件的驱动。

(实施形态4)

另外，在实施形态1中，虽然说明了安装在摄影镜头1中的包括伺服驱动系统的镜头驱动单元20，但本发明也能适用于摄影镜头和伺服驱动系统被收容在一个框体内(就是说，在上述实施形态中说明的镜头驱动单元与摄影镜头一起被收容在框体内)的、能连接请求等的伺服操作单元的大型的摄影镜头装置(光学装置)。

(实施形态5)

图6中示出了本发明的实施形态5的镜头系统(光学装置系统)的结构。在该图6中，与图1相同的部分，标以与图1相同的标记。11是输出对应于变焦透镜的驱动速度的速度信号的速度信号检测单元，12是指示速度预置工作的开始、结束的速度预置操作开关。

用图6及图7所示的流程，说明如上构成的本实施形态的镜头驱动单元20的预置功能、以及速度预置功能安装时的控制工作。

这里，本实施形态的镜头系统具有通过作为使预置工作开始的操作单元的开关的操作，根据预先对应于MEMO开关8的操作存储在控制电路6内的存储器6a中的信息，能实施预置功能、速度预置功能的功能。

控制电路6判断现在是否正在进行预置工作或速度预置工作(正在进行预置功能工作)(步骤201)。如果不是正在进行预置功能工作，则返回步骤201的判断。这时，能自由地进行通常的变焦透镜的伺服驱动及手控驱动(包括通常的伺服驱动中的手控驱动)。

另一方面，当正在进行预置功能工作时，从速度检测器11取得变焦速度及变焦方向(步骤202)。然后，比较所取得的作为变焦方向的移动方向和设定的预置方向是否相等(步骤203)。在相等的情况下，断定变焦方向无变化，进入速度判断。如果不相等时，则断定从外部施加负载，由手控进行变焦透镜的驱动操作，进入预置功能中止工作。在速度判断中，判断作为预置驱动用的速度设定的速度和在步骤202中获得的变焦速度是否相等(步骤204)。在相等的情况下，作为来自外部的负载、就是说未进行用变焦驱动环1a进行的手控操作，返回步骤201。另一方面，在不相等的情况下，断定进行了手控操作(步骤205)，通过使预置功能、速度预置功能中止的驱动电路10，切断对驱动用电动机3的电压施加(步骤206)，另外，使连接机构5的连接断开，切断与驱动用电动机3的连接，不传递动力。使驱动用电动机3停止(步骤207)。因此，摄影者将手离开变焦驱动环1a后，变焦位置不移动。

本实施形态5在以下的摄影状况下是特别有效的形态。例如，拿鸟或动物等被拍摄体来说，摄影时，最好从广角状态开始，采用一定速度的慢(低速)变焦逐渐地到快速变焦，直到对全部画面进行摄影。在此情况下，在现有例中，说明过的各种预置变焦功能非常有效。可是，鸟或动物不能保证聚集到一点。在快速变焦过程中，经常活动。在此情况下，有必要跟踪该被拍摄体，有必要执行本实施形态的图7所示的流程。

这里，所谓慢(低速)变焦，被定义为：与通常的伺服(电动)变焦功能的最高速度相比，用慢速使变焦透镜在全部区域(从广角端至远距端)中移动5秒以上的变焦。

如以上所述，如果采用上述各实施形态，则在不需要机械式的离合器切换操作、能进行光学调节构件的伺服驱动和手控驱动的光学装置中，在安装了通过对光学调节构件进行伺服驱动而进行往复动作等的预置驱动控制功能的情况下，在检测到该驱动控制中的手控驱动时，中止该驱动控制，同时能避免此后由光学调节构件的伺服驱动引起的移动(由预置驱动控制的继续进行引起的移动)。

如上所述，如果采用本发明，则在不需要机械式的离合器切换操作、能进行伺服驱动和手控驱动的光学装置中，在安装了用存储了变焦的位置和存储的速度进行伺服驱动的预置变焦功能(预置功能、速度预置功能)的情况下，在该功能的工作中，在进行了手控操作的情况下，通过使该功能中途停止，能防止手控操作后由光学调节单元的伺服驱动引起的移动。

Claims (3)

1.一种光学驱动单元，用来驱动通过移动产生光学作用的光学调节构件，其特征在于包括：

能进行上述光学调节构件的伺服驱动和手控驱动的驱动机构，该驱动机构不需要切换操作就能在伺服驱动中进行上述光学调节构件的手控驱动；

存储上述光学调节构件的驱动速度的存储电路；

用上述存储电路中存储的驱动速度伺服驱动上述光学调节构件的进行预置驱动控制的控制电路；以及

检测上述光学调节构件的驱动状态的检测器，

其特征在于，上述控制电路，在上述预置驱动控制中设定的上述光学调节构件的规定的驱动状态和由上述检测器检测的上述光学调节构件的驱动状态不同时，检测为在上述预置驱动控制中上述光学调节构件被进行了手控驱动，并基于上述手控驱动的检测结果中止上述预置驱动控制，且

存储在上述存储电路中的驱动速度是上述光学调节构件在从广角端至远距端的全部变焦区域中以5秒以上移动的速度。

2.一种光学装置，其特征在于包括：

通过移动产生光学作用的光学调节构件，以及

权利要求1所述的光学驱动单元。

3.一种摄像系统，其特征在于包括：

权利要求2所述的光学装置，以及

安装了上述光学装置的摄像机。

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