JP2007300308A - 操作装置及びレンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各種の遅れ要素やコントローラの出力特性に起因して生ずる操作性の低下要素などを補う操作性に優れたレンズ装置を得る。
【解決手段】差分演算手段１１はコントローラからのレンズ装置１０に対する指令信号Ｓｄ（レンズ装置の内部ではＶn）を受信し、時系列的に並ぶ１つ前の指令信号Ｖn-1との差分を演算し、この差分演算結果Ｐn＝Ｖn−Ｖn-1を加算手段１２に出力する。制御手段１３は加算結果（Ｖn＋Ｐn）に基づいて駆動信号Ｓｃを出力して、駆動手段１４を介して制御対象を制御する。従って、指令信号Ｖnが急峻に変化すると、差分演算信号Ｐnが大きくなるため、制御手段１３は指令信号Ｖnに急峻さを反映して駆動手段１４を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放送用カメラに用いる操作装置及びレンズ装置に関するものである。

大型の放送用レンズ装置などにおいては、レンズにコントローラを接続し、ズームやフォーカス、アイリスなど、光学レンズの可動部を駆動している。

このような従来技術のレンズ装置においては、制御対象である可動部がコントローラが出力する制御指令信号に対し可能な限り合致するように、レンズ装置の制御手段が制御を行っている。なお、この指令信号は制御対象を制御するために、制御手段に与えられる制御目標値であり、レンズ装置が内包してもよく、この一例は特許文献１に開示されている。

特開２００１−４９０３号公報

しかしながら上記の従来技術のレンズ装置では、あくまでも制御手段が入力する指令信号に対して、可能な限り合致するように制御対象を制御するものである。例えば、レンズ装置の駆動系やコントローラが有する遅れ要素、更には撮影者の操作に起因する各種の遅れ要素などを補う技術ではなく、コントローラの出力特性に起因して生ずる操作性の低下要因を補うことはできない。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、操作性に優れた操作装置及びレンズ装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る操作装置の技術的特徴は、レンズ装置の光学素子を駆動するための操作部を備えた操作装置であって、前記操作部の位置及び操作速度に応じて操作信号を出力する制御手段を有することにある。

また、本発明に係るレンズ装置の技術的特徴は、光学素子と、該光学素子を駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、前記光学素子を操作するための操作部を有するレンズ装置であって、前記制御手段は前記操作部の位置及び操作速度に応じた操作信号に基づいて前記駆動手段を制御することにある。

更に、本発明に係るレンズ装置の技術的特徴は、光学素子と、該光学素子を駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段を有するレンズ装置であって、前記制御手段は、前記光学素子を操作する操作装置からの操作信号と、該操作信号の差分値とに基づいて前記駆動手段を制御することにある。

本発明に係る操作装置の技術的特徴は、レンズ装置の光学素子を駆動するための操作部を備えた操作装置であって、前記操作部の位置信号及び該位置信号の差分値に対応する信号とを出力する制御手段を有することにある。

本発明に係るレンズ装置の技術的特徴は、可動部を有する光学レンズ部と、前記可動部に対する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、制御指令信号中の時系列信号同士の差分を演算する差分演算手段と、該差分演算手段の演算結果と前記制御指令信号を加算する加算演算手段とを有し、前記制御手段は前記加算演算手段の演算結果に基づいて前記駆動手段を制御することにある。

本発明に係る操作装置及びレンズ装置によれば、各種の遅れ要素やコントローラの出力特性に起因して生ずる操作性の低下要素などを補う操作性に優れている。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１はレンズ装置１０の機能ブロック図を示し、レンズ装置１０は主として、差分演算手段１１、加算手段１２、制御手段１３、駆動手段１４、光学レンズ部１５から構成されている。差分演算手段１１はコントローラからのレンズ装置１０に対する指令信号Ｓｄ（：第１の信号、レンズ装置の内部ではＶnと表記する）を受信し、時系列的に並ぶ１つ前の指令信号Ｖn-1との差分を演算する。そして、この差分演算結果Ｐn＝Ｖn−Ｖn-1を加算手段１２に出力する。

この構成により、レンズ装置１０では指令信号Ｖnの差分演算信号Ｐnを加算手段１２で指令信号Ｖnに加算し、制御手段１３は加算結果（Ｖn＋Ｐn）に基づいて駆動信号Ｓｃを出力して、駆動手段１４を介して制御対象を制御する。従って、指令信号Ｖnが急峻に変化すると、差分演算信号Ｐnが大きくなるため、制御手段１３は指令信号Ｖnに急峻さを反映して、駆動手段１４を制御することになる。

駆動手段１４は駆動信号Ｓｃを受信し、機械的に接続された光学レンズ部１５の可動部を駆動する。可動部は駆動手段１４と機械的に接続されたズームレンズ、フォーカスレンズ、アイリスなどに付設されている。

なお、一般的に光学レンズ部１５の可動部には、可動範囲における現在位置を検出するセンサが取り付けられており、制御手段１３にこのセンサの出力である位置信号Ｓｆをフィードバックすることで、フィードバック制御を行っている。このフィードバック制御を行う場合に、可動部の状態を検出する信号は位置信号に限らず、制御方式などに応じて、適宜必要な信号を検出しフィードバック制御を行えばよい。

上述の指令信号Ｓｄは内部データとしてレンズ装置１０が保持しても支障はなく、制御方法に限定はない。また、光学レンズ部１５の可動部はエクステンダレンズであってもよく、その形態は限定されない。

図２は図１のレンズ装置１０に対し差分演算手段１１を差分演算手段２１に置換したレンズ装置２０の機能ブロック図を示している。レンズ装置２０は光学レンズ部１５としてズームレンズ部を制御対象としており、この場合のコントローラからの指令信号Ｓｄは、位置指令信号ではなく速度指令信号とする。

差分演算手段２１は指令信号Ｖnと時間差のある指令信号Ｖn-1との差分を演算し、係数αを乗算した演算結果Ｑn＝α×（Ｖn−Ｖn-1）を加算手段１２に出力する。なお、この係数αを乗算することで、差分演算量を所望の範囲に調整できるという利点がある。

図３は回転型の信号調節手段であるコントローラ３０の斜視図を示し、操作部であるサムリング３１の回転を検知するこの種のコントローラ３０は、一般的にズームデマンドと呼ばれている。主として、サムリング３１、回転を検知するポテンショメータ３２、その出力を受ける速度指令値演算手段３３、ばね係数の大きさを調整するばね係数調整手段３４、デマンドカーブスイッチ３５、信号線であるデマンドケーブル３６により構成されている。

サムリング３１の回転軸には、ポテンショメータ３２の回転軸が機械的に接続されており、ポテンショメータ３２は回転角度信号Ｓｓを速度指令値演算手段３３に出力する。速度指令値演算手段３３はコントローラ３０の最終的な出力である指令信号Ｓｄを決定し、またばね係数調整手段３４はサムリング３１に接続される後述するばねの復元力を調整する。デマンドカーブスイッチ３５は複数のデマンドカーブのうちの１つのカーブを選択し、デマンドケーブル３６は指令信号Ｓｄをレンズ装置２０に送出する。

図４は図３のｇ-ｈ線に沿った断面図であり、サムリング３１は主として、操作部３１ａとばね３１ｂにより構成されている。ばね３１ｂは操作部３１ａの回転軸に機械的に接続され、操作部３１ａは外力に応じて図４のＸ方向や−Ｘ方向に回転し、この外力が取り除かれると、ばね３１ｂの復元力によりセンタ位置Ｏに戻る構成になっている。

なお、ばね３１ｂのばね係数ａは、ばね係数調整手段３４を回転させることで所定の範囲の調整が可能となっている。更に、操作部３１ａの回転軸にはポテンショメータ３２の回転軸が接続されており、このポテンショメータ３２は操作部３１ａの回転角度Ｘを検出し、回転角度信号Ｓｓを出力する。

図５はコントローラ３０の速度指令値演算手段３３の機能ブロック図である。速度指令値決定手段３３は主として、デマンドカーブ記憶手段３３ａ、カーブ選択手段３３ｂ、速度指令値決定手段３３ｃ、フィルタ手段３３ｄにより構成されている。

デマンドカーブ記憶手段３３ａはコントローラ３０の出力特性を決定するテーブルを有し、回転角度信号Ｓｓに対するテーブル信号Ｓｔｂを複数保持しており、カーブ選択手段３３ｂにこのテーブル信号Ｓｔｂを出力する。カーブ選択手段３３ｂには、このテーブル信号Ｓｔｂと、デマンドカーブスイッチ３５が出力するカーブ選択信号Ｓｃｖとが入力される。そして、カーブ選択信号Ｓｃｖにより選択されたテーブル信号Ｓｔｂのうちのテーブル信号を、デマンドカーブ信号Ｓｔｘとして速度指令値決定手段３３ｃに出力する。速度指令値決定手段３３ｃには、ポテンショメータ３２が出力する回転角度信号Ｓｓと、デマンドカーブ信号Ｓｔｘとが入力される。速度指令値決定手段３３ｃはデマンドカーブ信号Ｓｔｘのテーブルうちの回転角度信号Ｓｓに相当するデータを算出し、これを出力信号Ｓｏｔとして出力する。フィルタ手段３３ｄは公知のローパスフィルタであり、出力信号Ｓｏｔを入力し指令信号Ｓｄを出力する。

通常では、速度指令値演算手段３３の出力は、サムリング３１の位置がセンタ位置Ｏで指令信号Ｓｄがゼロ（ズーム停止相当の信号）であり、回転角度Ｘが大きくなるほど出力が大きくなり、ズーム速度が高速化する特性を有する。

このような構成により、コントローラ３０はサムリング３１の回転角度Ｘに相当する指令信号Ｓｄを出力し、操作力を取り除くと指令信号Ｓｄはズーム速度がゼロ相当の信号となる。

図６はレンズ装置２０とコントローラ３０の各部信号の状態遷移図を示している。時刻ｔ１において、コントローラ３０のサムリング３１をセンタ位置Ｏから最大速度相当の回転角度に至る操作を開始すると、操作時間Δｔ２で指令信号Ｓｄ（回転角度信号Ｓｓ）はサムリング３１の操作に伴って変化する。そして、遅延時間Δｔ１後の時刻ｔ２から、レンズ装置２０の制御手段１３の制御信号Ｓｃが、操作時間Δｔ２よりも短いΔｔ３の間で急峻に変化する。これは、指令信号ＶnにＱn＝α×（Ｖn−Ｖn-1）、つまり指令信号Ｖnの変化量が加算されるためである。更に、時刻ｔ２以降は光学レンズ部１５に取り付けられたセンサの位置信号Ｓｆが変化し、指令信号Ｓｄ（回転角度信号Ｓｓ）が所望の最大速度で時刻ｔ４で到達した後に、時刻ｔ５で位置信号Ｓｆが最大速度に到達する。

なお、Δｆｎｓ１はサムリング３１を操作してから、ズームレンズが所望の最大速度に到達するまでのトータル所要時間である。遅延時間Δｔ１は主として、制御手段１３の信号処理時間や各種の通信所要時間などに起因している無駄時間である。制御信号Ｓｃの出力が最大速度に到達した時刻ｔ３から、位置信号Ｓｆが最大速度相当の傾きに到達までに要する遅延時間Δｔ４は、主として制御系や制御対象などの駆動能力を含む遅れ要素に起因している場合が多い。

図７は本実施例の効果を明らかにするために、想定した従来技術相当の比較例におけるレンズ装置の機能ブロック図である。このレンズ装置は図１のレンズ装置１０に対して、差分演算手段２１及び加算手段１２を除去した点が異なる。

図８はこの従来技術相当のレンズ装置とコントローラ３０の各部信号の状態遷移図の一例を示している。この比較例では、図６の場合と同様なサムリング操作を行っている。時刻ｔ１においてサムリング３１の操作を開始すると、遅延時間Δｔ１後の時刻ｔ２から、レンズ装置の制御手段１３の制御信号Ｓｃは、操作時間Δｔ２と概略同様の時間Δｔ５を要して、指令信号Ｓｄをなぞるように変化する。これは、制御手段１３が指令信号Ｓｄに可能な限り合致するように、ズームレンズを制御するからである。

更に、時刻ｔ２以降はなだらかにズームの位置信号Ｓｆが変化し、制御信号Ｓｃが所望の最大速度に時刻ｔ６で到達した後に、遅延時間Δｔ６後の時刻ｔ７で、位置信号Ｓｆが最大速度相当の傾きに到達する。

このようにレンズ装置２０では、制御信号Ｓｃが変化して所望の最大速度に到達する時間Δｔ２は、比較例のレンズ装置の時間Δｔ５と比較して短くなる。従って、トータル所要時間Δｆｎｓ１は、従来技術相当のレンズ装置の所要時間Δｆｎｓ２と比較して短縮化されることになる。

従って、レンズ装置２０では、制御系や制御対象などに起因する遅延時間Δｔ１、Δｔ４などの遅れ要素が存在したとしても、これらを補い、より迅速に目標値である所望の速度に到達可能となる。

更に、撮影者の操作性を悪化させる新たな要因を発見し、これも解決できることを見出した。即ち、コントローラ３０のサムリング３１をセンタ位置Ｏから最大速度相当の回転角度まで操作するには、急峻に操作しようとしても、操作者が操作する速度の限界や、サムリング３１の回転摩擦力、或いは回転減衰力つまりダンパ要素などの影響がある。

従って、図６の状態遷移図から明らかなように、トータル所要時間Δｆｎｓ１と比較して、無視できない操作時間Δｔ２を要する。更に、図４に示すように、サムリング３１の操作部３１ａは一般的にばねなどの復元力でセンタ位置Ｏへ自動復帰する機構を有しており、この復元力もサムリング３１の急峻な操作を阻む一因となり、操作時間を延長する要素となっている。

逆に、操作部３１ａをセンタ位置Ｏ方向に戻す場合に、図４に示すように撮影者が戻す方向に力ｆを加えると、ばね３１ｂの復元力Ｆとの合力（Ｆ＋ｆ）で、サムリング３１はセンタ位置Ｏ方向に高速回転しようとする。このため、撮影者はサムリング３１を所望の位置で止めることが難しい。従って、撮影者はばね３１ｂの復元力Ｆに頼って操作部３１ａをセンタ位置Ｏに戻す場合が多く、結果としてセンタ位置Ｏに戻る時間ΔｔＲは、ばね３１ｂの復元力Ｆや回転摩擦力、ダンパ要素などにより決定される時定数が支配的になる場合が多い。

このような理由で、サムリング３１を素早くセンタ位置Ｏに戻そうとしても、撮影者が意図する操作速度が得られず、サムリング３１が戻る時間が無用に長くなる。特に、このような操作上の止め難さは、サムリング３１を最大回転角度からセンタ位置Ｏ付近に戻す時などの場合に、顕在化することが多い。

このように、広く用いられている上記のコントローラを使用する場合に、図７に示す従来のレンズ装置では、制御手段や駆動手段、或いは可動部の指令信号Ｓｄに対する追従性を向上させたとしても、撮影者にとって操作性の改善効果には限界がある。

一方で、レンズ装置２０では指令信号Ｓｄにその変化量を加算するため、サムリング３１の操作が意図した通りに迅速に操作できなかったとしても、これを補い撮影者の意図に合致するように、制御対象が急峻に動作することを可能としている。なお、サムリング３１を徐々に操作すれば、デマンドカーブに沿った速度制御も可能である。

図９は実施例２のレンズ装置４０の機能ブロック図を示している。レンズ装置４０は実施例１のレンズ装置２０と比較して、係数決定手段４１を追加した点と、差分演算手段２１を差分演算手段４２に変更した点が異なる。

係数決定手段４１は指令信号Ｖnの関数である係数βを決定する手段であり、指令信号Ｖnを入力し係数βを差分演算手段４２に出力する。差分演算手段４２は差分演算手段２１と同様に、指令信号の差分（Ｖn−Ｖn-1）を演算し、更に係数βを乗算して、演算結果Ｒn＝β×（Ｖn−Ｖn-1）を加算手段１２に出力する。

図１０は係数決定手段４１において決定される係数βと指令信号Ｓｄの関係を示すグラフ図である。係数βは指令信号Ｖnの逆数にパラメータｋ１を乗算した値に、更にパラメータｋ２を加算した値である。従って、係数βは指令信号Ｖnが小さい場合には非常に大きな値となり、逆に指令信号Ｖnが大きい場合にはパラメータｋ２に収束する特性を有している。

このような係数βを乗算することで、指令信号Ｖnが小さい場合でも演算信号Ｒnは大きくなる。従って、指令信号Ｖnが小さい場合でも、指令信号Ｖnと演算信号Ｒnの和Ｖn＋Ｒnの変化率が均一化される効果を生じ、特に放送用のコントローラを接続する場合には、この効果は顕著である。

一般的に、放送用テレビカメラレンズにおいては、大きな画角調整や特殊な撮影効果などの必要性から、電動のズームレンズ部は非常に広い速度領域を有している。具体的には、例えばＷ端（広角端）からＴ端（望遠端）までに要する時間が、数１００秒以上という極低速域から１秒を下回る超高速域まで、広範囲に及ぶことも珍しくない。このように、非常に広い速度領域を実現するためには、レンズ装置４０に接続するコントローラも、同様に広い速度領域をカバーしなければならないという本質的な課題を抱えている。

図１１はサムリング３１の操作位置Ｘに対する指令信号Ｓｄの関係を示すグラフ図である。なお、操作位置Ｘｎにおいてズームレンズ部が実際に動作する速度をＹｎとする。操作位置Ｘに対して指令信号Ｓｄが比例関係の場合に、同じ操作量ΔＸであれば、当然ズーム速度変化量ΔＶも同一である。

しかし、例えば低速域（Ｘ１〜Ｘ２）と高速域（Ｘ３〜Ｘ４）で、同一の操作量ΔＸを操作しても、低速域での速度変化率Ｙ２／Ｙ１と高速域での速度変化率Ｙ４／Ｙ３は大きく異なる。仮に、Ｗ端からＴ端までの所要時間が、Ｙ１＝１００１［秒］、Ｙ２＝１０００［秒］、Ｙ３＝２［秒］、Ｙ４＝１［秒］の場合に、（Ｙ２／Ｙ１）≒０．１［％］、（Ｙ４／Ｙ３）＝５０［％］の速度変化率となる。

従って、サムリング３１の操作量が同一であっても、操作位置によって得られる速度変化率が大きく異なることになる。即ち、撮影者にとっては操作位置によってズームの速度変化に大きな差異があるように感ずることになり、ズームの操作性が劣ると感ずることにつながる場合が多い。

更に、放送用のズームデマンドのカーブは、低速を出し易くすることなどの目的から、図１２に示すように低速域の傾き（＝Ｙ／Ｘ）が小さく設定されている場合が一般的である。このような場合には、図１１の線形カーブ以上に、遅い速度領域の速度変化率が一層低下し、ズームの速度変化率の差異が顕在化してしまう。

一方で、レンズ装置４０では速度領域が低速域程、係数βが大きくなるため、サムリング３１の操作量が同一であれば、操作位置に拘らず得られる速度変化率を同一レベルにすることができる。従って、レンズ装置４０はサムリング３１の操作位置に拘らず、良好な操作性を可能とすると云える。

一般に、サムリング３１を徐々に操作した場合に、デマンドカーブと等しい速度でズームレンズ部が動作することが望まれている。そこで、このゆっくりとした操作、即ち指令信号の差分演算信号（Ｖn−Ｖn-1）が小さい場合には、係数をゼロか、ゼロに近い値に設定することが好ましい。また、超低速領域におけるズーム動作を安定化させる目的で、指令信号Ｖnが非常に小さい場合、例えば１００秒以下の移動速度に相当する指令信号Ｓｄの場合などにおいても、適宜に係数βをゼロか、ゼロに近い値に設定することが好ましい。

更に、サムリング３１をセンタ位置Ｏに戻す際に、ばね３１ｂの復元力などにより、不時にセンタ位置Ｏを越えてしまい、コントローラ３０がそれまでとは極性が異なる反転信号を出力する場合がある。このような場合に、本実施例２のように、演算結果Ｒn＝β×（Ｖn−Ｖn-1）をそのまま指令信号Ｖnに加算してしまうと、ズームレンズが停止する直前にオーバーシュートするなどの不都合が生ずる。そこで、指令信号ＶnとＶn-1の符号が異なる場合も、係数βをゼロにするとよい。また、演算結果Ｒnが加算する指令信号Ｓｄと比較して、非常に大きくなる場合などでも、上述のオーバーシュートを含む好ましくない動作が発生することがある。この場合は、適宜に演算結果Ｒnや係数βなどに上限値を設けることが好ましい。

また係数βの設定方法は、図１０に示すような係数βの関係式に限られず、例えば上記の差分演算信号（Ｖn−Ｖn-1）に対する係数βのテーブルを予め用意してもよい。更に、差分を演算する制御指令信号は、必ずしも時系列上に隣り合わなくともよく、指令信号Ｓｄの一定時間に渡る平均値の差分でも支障はなく、或いは一定間隔を飛ばした指令信号Ｓｄでもよい。

要は、時間軸における指令信号Ｓｄの変化を検出して、この変化を指令信号Ｓｄに加算し、制御手段１３がこの加算結果に基づいて、制御対象を制御する構成であればよい。

図１３は本実施例３のレンズ装置５０の機能ブロック図を示し、図９に示すレンズ装置４０と比較して、係数決定手段４１を係数決定手段５１に変更した点と、パラメータ決定手段５２を追加した点が異なっている。

係数決定手段５１は実施例２の係数決定手段４１と比較して、パラメータｋ１、ｋ２をパラメータ決定手段５２から入力している点が異なり、パラメータ決定手段５２はパラメータｋ１、ｋ２を決定する手段である。詳細には、指令信号Ｖnを入力し、絶対値｜Ｖn｜、｜Ｖn-1｜の差分（｜Ｖn｜−｜Ｖn-1｜）が＞０の場合と、（｜Ｖn｜−｜Ｖn-1）｜か＜０の場合にはパラメータｋ１、ｋ２の値を変更する。

なお本実施例３では、（｜Ｖn｜−｜Ｖn-1｜）＝０の場合は、サムリング３１の操作が急峻ではないと判断し、ｋ１＝ｋ２＝０（β＝０）とする。また、指令信号ＶnとＶn-1の符号が異なる場合はセンタ位置Ｏを越えたと判断し、同様にｋ１＝ｋ２＝０（β＝０）とする。従って、本実施例においては、差分演算を行うＶnとＶn-1は、実質的に同一符号となる。

このパラメータ決定手段５２を有する本実施例３のレンズ装置５０は、（｜Ｖn｜−｜Ｖn-1｜）が＞０の場合と、（｜Ｖn｜−｜Ｖn-1｜）が＜０の場合、即ちサムリング３１の操作が、加速状態と減速状態で係数βが変更される。従って、例えば加速は鋭く立ち上げ、減速は緩やかにするように、加速と減速で異なる操作性を得られる。

図１４は実施例３のレンズ装置５０の状態遷移図を示す。レンズ装置５０では、パラメータｋ１、ｋ２の設定値によって、図１４に示すように目標速度への到達時や停止時などにおいて、可動部が大きなオーバーシュート１や２を起こすことがある。

しかし、実験やフィールドテストの結果から、発明者はこのようなオーバーシュートのうち、撮影者にとっては、停止時に発生するオーバーシュート２が、最も懸念される問題として認識されることを発見した。そこで上記のように、減速状態では加速状態よりもパラメータｋ１、ｋ２を小さく設定するようにすることで、加速状態の鋭い立ち上がりを維持しながら、停止する際のオーバーシュートを排除するという、大きな利点を新たに生むことを見出した。

更に、指令信号Ｓｄが速度指令信号ではなく、位置指令信号の場合も実験を行った。図１５は指令信号Ｓｄが位置指令信号と仮定した場合の実施例２のレンズ装置４０の状態遷移図の一例を示す。図１５に示すように、指令信号Ｓｄが位置信号Ｓｆの場合には、本実施例３のように指令信号Ｓｄ自体に加速や減速といった概念はない。従って、この場合に本実施例３のように、｜Ｖn ｜− ｜Ｖn-1｜の演算結果により、係数βを変更する必要はなく、逆に、常にオーバーシュートが発生しないようなパラメータｋ１、ｋ２を選択する必要がある。

図１６は実施例４のレンズシステム６０の機能ブロック図を示し、このレンズシステム６０はコントローラ７０及びレンズ装置８０で構成され、図１７はコントローラ７０に搭載された速度指令値演算手段７１の機能ブロック図である。

コントローラ７０は実施例１〜３で用いたコントローラ３０と比較して、速度指令値演算手段３３の代りに、速度指令値演算手段７１を用いた点が異なる。また、速度指令値演算手段７１は図５に示す速度指令値演算手段３３と比較して、サムリング特性データ７１ａ、ばね係数検出手段７１ｂ、固有特性算出手段７１ｃを追加した点が異なっている。更に、フィルタ手段３３ｄの代りにフィルタ手段７１ｄが用いられている。

サムリング特性データ７１ａはサムリング３１の機械的な動作特性に関する各種データを備え、例えばサムリング３１の動／静止摩擦係数や、減衰要素、センタ位置Ｏに戻る時定数などのデータＳｄｔを出力する。ばね係数検出手段７１ｂは実施例１の図３に示すばね係数調整手段３４の回転角度を検出する手段であり、ばね係数調整手段３４の回転軸に接続されたポテンショメータ３２により構成され、ばね調整角度信号Ｓｐを固有特性算出手段７１ｃに出力する。

フィルタ手段７１ｄはフィルタ手段３３ｄと同様のローパスフィルタであり、指令信号Ｓｄを後述のレンズ装置８０に送出すると共に、カットオフ周波数Ｓｆｉを固有特性算出手段７１ｃに出力する。固有特性算出手段７１ｃはサムリング特性データＳｄｔやばね調整角度信号Ｓｐ、選択されているデマンドカーブＳｔｘ、カットオフ周波数Ｓｆｉを入力し、サムリング３１を実際に動作した際に推測される指令信号Ｓｄを概略算出する。そして、例えば実施例３の図１４で説明したように、ズームレンズ部が停止する際にオーバーシュートが発生しないようなパラメータｋ１、ｋ２を固有特性信号Ｓ２として算出し、レンズ装置８０に出力する。

図１８は実施例４のレンズ装置８０の機能ブロック図を示している。実施例３のレンズ装置５０と比較して、パラメータ決定手段５２をパラメータ決定手段８１に変更した点と、パラメータ選択手段８２を追加した点が異なっている。パラメータ選択手段８２はパラメータｋ１、ｋ２の値を選択する手段であり、主としてレンズ装置８０上に設置された可変抵抗などで構成され、パラメータｋ１、ｋ２の値を、選択結果信号Ｓ１としてパラメータ決定手段８１に出力する。

パラメータ決定手段８１はパラメータ選択手段８２が出力する選択結果信号Ｓ１と、コントローラ７０が出力する固有特性信号Ｓ２を入力し、固有特性信号Ｓ２のパラメータｋ１、ｋ２を第１優先として、係数決定手段５１に出力する。パラメータ選択手段８２からの選択結果信号Ｓ１が変更された場合には、選択結果信号Ｓ１のパラメータｋ１、ｋ２を係数決定手段５１に出力する。なお、優先順位は上記に限定されず、また固有特性信号Ｓ１とＳ２の一方の信号を選択可能としてもよい。

このように、本実施例４のレンズシステム８０は外部コントローラ７０に固有の動作特性を反映したパラメータｋ１、ｋ２の値を設定可能になる。また、例えば実際のズームの動作を見ながら、撮影者自らが最適なパラメータを設定可能としている。

発明者はズーム動作を観察して、パラメータｋ１、ｋ２を設定した結果などから、実際のサムリング３１の操作の際に発生する様々な問題を見い出し、これに対応した望ましい固有特性信号Ｓ２の設定方法を実施した。

コントローラ７０のばね係数ａが大きい場合や、サムリング３１の動／静止摩擦係数や減衰要素が小さい場合など、サムリング３１が勢い良くセンタ位置Ｏに戻るような条件下などでは、サムリング３１がセンタ位置Ｏを不時に越えてしまうことがある。これにより、コントローラ７０が意図しない逆極性の信号を出力したり、フィルタ手段７１ｄのカットオフ周波数が高い場合やデマンドカーブの傾き（＝Ｖ／Ｘ）が非常に大きい場合などでは、指令信号Ｓｄが極めて急峻な変化を起こすことがある。

このような場合、レンズの制御系の応答性を超える周波数の指令信号が、制御手段に入力される等が発生し、停止する際のオーバーシュートなどの望ましくない動作が発生し易くなる。逆に、サムリング３１が勢い良くセンタ位置Ｏに戻らないような条件下、例えばばね係数ａが小さく、サムリング３１の動／静止摩擦係数や減衰要素が大きい場合などがある。このようなサムリング３１が徐々にセンタ位置Ｏに戻るような条件下では、ズームレンズ部の減速率が悪く、止まる際の制動がきかない所謂画が流れるといった現象が発生する。

これらの問題を踏まえ、減速時でかつ前者のようにオーバーシュートが発生し易い条件では、指令信号Ｓｄの変化率を抑制するために、パラメータｋ１、ｋ２を小さくなるように設定するとよい。また後者の条件では、指令信号Ｓｄの変化率を拡大するために、大きくなるように設定するとよい。

なお、加速時も同様に急峻な操作を妨げる条件、例えばコントローラ７０のばね係数ａが大きい場合や、サムリング３１の動／静止摩擦係数や減衰要素が大きい場合などでは、指令信号Ｓｄの変化率を拡大する。従って、パラメータｋ１、ｋ２を大きくなるように設定すればよい。このような条件設定の際には、実際の動作を確認しながら、各条件下でのパラメータを設定すると、更に細かく設定が可能となる。

更に、撮影者のサムリング３１の操作上の癖などを考慮するために、実際のサムリング３１の指令信号Ｓｄを固有特性算出手段７１ｃが取り込み、自動的にパラメータｋ１、ｋ２を決定するような構成にすると、設定作業を省くことができる。例えば、操作位置によってサムリング３１を回転させる速さが異なる場合に、この速さの違いを考慮するようにしてもよい。また、ズームレンズ部の動作と撮影者の意図がより近付くように、このような癖を学習する学習機能を付与することもできる。なお、駆動手段の駆動能力や、可動部の駆動トルク、電源電圧や電流などの電源事情など、レンズ装置側の各種特性・特徴などを上記と同様にパラメータｋ１、ｋ２の設定に考慮することも可能である。

なお、本実施例４のレンズシステム６０においては、図１７、図１８の機能ブロック図に示すように、コントローラ７０やレンズ装置８０に機能を分散したシステムを記載したが、これに限定されることはない。特に、信号処理を担う手段などは、何れか一方にまとめて配置しても問題なく、システム全体として、上記と同様の機能を有する構成であればよい。

なお、実施例においては、指令信号Ｖnの差分演算結果に乗算する係数を、条件によって変更する構成を記載した。例えば実施例３においては、減速時は加速時と比較して、この係数を小さく設定したが、差分演算結果に上限値を設けて、これを同様に小さく設定しても、同様の効果が得られる。つまり、条件によって指令信号Ｓｄに加算する差分演算結果Ｒnを変更できる構成であればよい。

図１９は実施例５のレンズシステム９０の外観図である。このレンズシステム９０は一般的にハンディレンズを呼ばれるレンズ装置とコントローラが一体型とされており、光学レンズ９１、ドライブユニット９２から構成されている。

光学レンズ９１はレンズシステム９０に備えたレンズ装置であり、ドライブユニット９２は制御手段、駆動手段などを内蔵しており、シーソポテンショメータ９３を押すことで、ズーム速度を制御することができる。

以上の各実施例では、差分演算手段１１、４２、加算手段１２、係数決定手段４１、５１、パラメータ決定手段５２、８１、パラメータ選択手段８２を、レンズ装置１０、２０、４０、５０、８０側に配置したが、コントローラ３０、７０側に配置してもよい。この構成によって、レンズ装置１０、２０、４０、５０、８０はコントローラ３０、７０側から操作信号Ｖn＋Ｐn 、Ｖn＋Ｑn、Ｖn＋Ｒnの何れかを受けて、光学レンズ部１５を駆動することができる。なお、コントローラ３０、７０がＣＰＵ（制御手段）を有し、ＣＰＵが差分演算手段及び加算手段として機能する構成であってもよい。

また、各実施例の操作信号はレンズ装置に接続されるコントローラから出力される構成としたが、レンズ装置が操作部を有する構成であって、操作部の操作位置及び操作速度に応じた操作信号に基づいて制御手段が駆動手段を制御する構成とすることもできる。

以上の説明では、本発明の好ましい実施例について述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。従って、上記した実施例においては、コントローラは全て指令信号が速度信号である速度制御用であったが、一般的に用いられる指令信号が位置信号である位置制御用であっても支障はない。

実施例１のレンズ装置の機能ブロック図である。 実施例１の変形例のレンズ装置の機能ブロック図である。 実施例１のコントローラの斜視図である。 図３のｇ-ｈ線に沿った断面図である。 実施例１のコントローラに搭載される速度指令値演算手段の機能ブロック図である。 実施例１のレンズ装置及びコントローラの状態遷移図である。 従来技術相当の比較例のレンズ装置の機能ブロック図である。 比較例のレンズ装置及びコントローラの状態遷移図である。 実施例２のレンズ装置の機能ブロック図である。 実施例２のレンズ装置で用いる係数βの特性グラフ図である。 サムリングの操作位置に対する指令信号のグラフ図である。 サムリングの操作位置に対する指令信号のグラフ図である。 実施例３のレンズ装置の機能ブロック図である。 実施例３のレンズ装置の状態遷移図である。 実施例２のレンズ装置の状態遷移図である。 実施例４のレンズシステムの機能ブロック図である。 実施例４のコントローラに搭載される速度指令値演算手段の機能ブロック図である。 実施例４のレンズ装置の機能ブロック図である。 実施例５のレンズシステムの外観図である。

符号の説明

１０、２０、４０、５０、８０ レンズ装置
１１、２１、４２ 差分演算手段
１２ 加算手段
１３ 制御手段
１４ 駆動手段
１５ 光学レンズ部
３０、７０ コントローラ
３１ サムリング
３１ａ 操作部
３１ｂ ばね
３２ ポテンショメータ
３３ 速度指令値演算手段
３３ａ デマンドカーブ記憶手段
３３ｂ カーブ選択手段
３３ｃ 速度指令値決定手段
３３ｄ、７１ｄ フィルタ手段
３４ ばね係数調整手段
３５ デマンドカーブスイッチ
３６ デマンドケーブル
４１、５１ 係数決定手段
５２、８１ パラメータ決定手段
６０、９０ レンズシステム
７１ａ サムリング特性データ
７１ｂ ばね係数検出手段
７１ｃ 固有特性算出手段
８２ パラメータ選択手段
９１ 光学レンズ
９２ ドライブユニット
９３ シーソポテンショメータ

Claims (21)

1. レンズ装置の光学素子を駆動するための操作部を備えた操作装置であって、前記操作部の位置及び操作速度に応じて操作信号を出力する制御手段を有することを特徴とする操作装置。
2. 前記操作信号は、前記操作部の位置に応じた第１の信号と、該第１の信号の差分値に応じた第２の信号を加算して出力されることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. 前記第２の信号は、前記第１の信号の差分値に係数を乗じて得られる信号であることを特徴とする請求項２に記載の操作装置。
4. 前記係数は前記第１の信号の関数であることを特徴とする請求項３に記載の操作装置。
5. 前記係数は前記第１の信号の差分値の正負によって異なることを特徴とする請求項４に記載の操作装置。
6. 前記差分値が正のときの前記係数は、前記差分値が負のときの前記係数よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の操作装置。
7. 前記第１の信号の正負が変化するときは、前記係数をゼロとすることを特徴とする請求項３〜６の何れか１つの請求項に記載の操作装置。
8. 前記係数を設定する設定手段を有することを特徴とする請求項３〜７の何れか１つの請求項に記載の操作装置。
9. 請求項１〜８の何れか１つの請求項の操作装置と、該操作装置からの前記操作信号に基づいて前記光学素子を駆動するレンズ装置を有するレンズシステム。
10. 光学素子と、該光学素子を駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、前記光学素子を操作するための操作部を有するレンズ装置であって、前記制御手段は前記操作部の位置及び操作速度に応じた操作信号に基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とするレンズ装置。
11. 前記操作信号は、前記操作部の位置に応じた第１の信号と、該第１の信号の差分値に応じた第２の信号を加算して出力されることを特徴とする請求項１０に記載のレンズ装置。
12. 前記第２の信号は、前記第１の信号の差分値に係数を乗じて得られる信号であることを特徴とする請求項１１に記載のレンズ装置。
13. 前記係数は前記第１の信号の関数であることを特徴とする請求項１２に記載のレンズ装置。
14. 前記係数は前記第１の信号の差分値の正負によって異なることを特徴とする請求項１３に記載のレンズ装置。
15. 前記差分値が正のときの前記係数は、前記差分値が負のときの前記係数よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載のレンズ装置。
16. 前記第１の信号の正負が変化するときは、前記係数をゼロとすることを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１つの請求項に記載のレンズ装置。
17. 前記係数を設定する設定手段を有することを特徴とする請求項１２〜１６の何れか１つの請求項に記載のレンズ装置。
18. 光学素子と、該光学素子を駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段を有するレンズ装置であって、前記制御手段は、前記光学素子を操作する操作装置からの操作信号と、該操作信号の差分値とに基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とするレンズ装置。
19. 前記制御手段は、前記操作信号と前記操作信号の差分値に応じた信号とを加算して得られる信号に基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１８に記載のレンズ装置。
20. レンズ装置の光学素子を駆動するための操作部を備えた操作装置であって、前記操作部の位置信号及び該位置信号の差分値に対応する信号とを出力する制御手段を有することを特徴とする操作装置。
21. 可動部を有する光学レンズ部と、前記可動部に対する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、制御指令信号中の時系列信号同士の差分を演算する差分演算手段と、該差分演算手段の演算結果と前記制御指令信号を加算する加算演算手段とを有し、前記制御手段は前記加算演算手段の演算結果に基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とするレンズ装置。

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