JP2019003065A - レンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
安定した駆動制御を実現しつつ、低消費電力化を可能にしたレンズ装置を提供すること。
【解決手段】
可動光学部材と、前記可動光学部材の位置を検出する位置検出手段と、前記可動光学部材を駆動する駆動手段と、前記可動光学部材の負荷を調整する負荷調整手段と、により構成されるレンズ装置であって、前記可動光学部材の負荷が所定値よりも小さくなるか否かを判断する負荷判断手段を有し、前記負荷調整手段は、前記負荷判断手段により負荷が所定値より小さいと判断した場合に負荷を調整することを特徴とする構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ装置に関し、特にレンズ駆動部を有するレンズ装置に関するものである。

従来、テレビカメラ等に装着されるレンズ装置は、一般にズームレンズを駆動するカム筒のカム溝形状によって、ズーム全域において可動部の負荷が変動する。この可動部負荷の変動は、レンズ装置に姿勢差がある場合に特に顕著となる。図８に、その一例を示す。図８は、カム筒回転角（ズーム位置）と可動部負荷の関係を示した図であり、ワイド端からテレ端に駆動する際の駆動を阻害する方向にかかる負荷を可動部負荷の正とした図である。

ワイド端から所定ズーム位置までは可動部負荷が次第に軽くなり、あるズーム位置を超えると、レンズの自重により、逆方向に力がかかり、テレ端に達する。このように、ズーム全域において、可動部負荷に変動があると、ユーザ（カメラマン）が手動操作する際の操作感が低くなるという課題があった。例えば特許文献１に記載の技術では、カム筒の回転量に応じて発生するカム筒の負荷変動を除去するように、負荷調整手段を制御し、カメラマンが受ける操作感をズーム全域で一定にすることが開示されている。

特開２００２−１０７６０６号公報

しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、カメラマンによる手動操作時の操作感改善を目的としているが、電動駆動の場合も同様に負荷変動による問題は発生する。例えば、可動部負荷がゼロとなる付近においては駆動制御が発振などの不安定な状態になり易いという課題がある。さらに、上述の特許文献では、手動操作時を想定しているため、電動駆動時に適用した場合は、必要以上に消費電力が増大してしまうという課題がある。

そこで、本発明の目的は、安定した駆動制御を実現しつつ、低消費電力化を可能にしたレンズ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、可動光学部材と、前記可動光学部材の位置を検出する位置検出手段と、前記可動光学部材を駆動する駆動手段と、前記可動光学部材の負荷を調整する負荷調整手段と、により構成されるレンズ装置であって、前記可動光学部材の負荷が所定値よりも小さくなるか否かを判断する負荷判断手段を有し、前記負荷調整手段は、前記負荷判断手段により負荷が所定値より小さいと判断した場合に負荷を調整することを特徴とする。

本発明によれば、安定した駆動制御を実現しつつ、低消費電力化を可能にしたレンズ装置を提供することができる。

実施例１における撮影システムの構成を示すブロック図。 実施例１における負荷調整部の構成図。 実施例１における負荷調整処理の流れを示したフローチャート。 実施例１における負荷調整の有無によるズーム可動部負荷を示した図。 実施例１における負荷調整の有無によるズーム可動部負荷の別の例を示した図。 実施例２における撮影システムの構成を示すブロック図。 実施例２における負荷調整処理の流れを示したフローチャート。 従来のレンズ装置におけるズーム可動部負荷を示した図。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
以下、図１〜５を参照して、本発明の第１の実施例による、レンズ装置について説明する。本実施例では、速度指令とズーム位置において、可動部負荷調整の有無を切り替える例について述べる。図１には、本発明の第１の実施例である撮影システムの構成を示している。

本実施例の撮影システムは、レンズ装置１０と、該レンズ装置１０が着脱可能なカメラ装置２０と、レンズ装置１０に接続されるデマンド３０により構成される。レンズ装置１０は、制御手段であるＣＰＵ１１と、ズーム可動部（可動光学部材）であるズームカム筒１２、バリエータレンズ１３、コンペンセータレンズ１４と、ズームカム筒１２の位置を検出する位置検出部１５（位置検出手段）と、ズームカム筒１２を駆動するためのモータ１６（駆動手段）と、ズームカム筒１２の負荷を調整する負荷調整部１７（負荷調整手段）とにより構成される。

モータ１６はズームカム筒１２とギア列等により連結され、ＣＰＵ１１からの駆動信号によりズームカム筒１２を回転駆動する。ズームカム筒１２が回転すると、バリエータレンズ１３およびコンペンセータレンズ１４がズームカム筒１２の溝に沿って光軸方向に前後移動し、変倍動作が行われる。また、このズームカム筒１２は、ワイド端から所定回転位置までは負荷が次第に軽くなり、所定回転位置を超えると、バリエータレンズ１３およびコンペンセータレンズ１４の自重により、逆方向に負荷がかかり、テレ端に達する負荷変動特性を有している（図８）。

この場合、テレ端からワイド端方向へは、図８の可動部負荷の正負の極性が反転した負荷変動特性となる。負荷調整部１７は、ＣＰＵ１１からの制御により、ズームカム筒１２に対して物理的に負荷を与える機構を有している。図３に、負荷調整部１７の構成の例を示す。負荷調整部１７は、鉄心１７１とコイル１７２が構成されており、レンズ装置に固定部材で固定されている。コイル１７２に電気を流すことで電磁石として働く。ズームカム筒１２と接続され、磁気を帯びられる部材で構成されている部材１２１と、該電磁石が磁気的な力で引き合うことによりズームカム筒１２を回すのに必要な負荷を増やすことができる。ＣＰＵ１１は、必要な負荷量に対応する電圧をコイル１７２の両端に掛けることで負荷量をコントロールすることができる。

また、レンズ装置１０は可動光学部として、ズーム可動部のほかに、図示しない焦点調整を行うフォーカス可動部や、光量調整を行うアイリス可動部が構成される。

カメラ装置２０は、レンズ装置１０を通過した光を撮像素子２１で結像させ、映像データに変換する装置である。該映像データは、記録装置で記録したり、外部装置へ出力したりする。

デマンド３０は、レンズ装置１０に搭載された図示しない通信部でそれぞれ接続され、ユーザにより操作される操作部を有し、操作部の操作量に基づいたズーム指令信号を出力する。

図３は、本実施例における負荷調整処理の流れを示したフローチャートである。まず、ステップＳ１０では、デマンド３０からズーム駆動の指令信号を取得する。ステップＳ１１では、ステップＳ１０で取得した指令信号が低速駆動を指令するものか否かを判断し、低速駆動であればステップＳ１２に進み、そうでなければステップＳ１７へ進む。ステップＳ１２では、位置検出部１５からズームカム筒１２の位置を取得する。

次にステップＳ１３では、予め記憶している負荷調整部１７が無調整状態におけるズームカム筒位置と負荷の関係を示したデータ（負荷テーブル）からズーム可動部の負荷を算出する。ステップＳ１４では、算出したズーム可動部の負荷が所定値以下かどうかを判断する。該負荷の所定値は、ズーム駆動制御の制御ゲインで、安定して制御が可能な最低限の負荷値（以下、負荷下限値）であり、ゼロ近傍の値となる。負荷が負荷下限値未満であればステップＳ１５へ進み、所定値以上であればステップＳ１７へ進む。ステップＳ１５では、ステップＳ１３で算出した負荷から負荷調整部１７への出力値を算出する。

該出力値は、ズーム可動部の負荷が負荷下限値以上となるのに必要な負荷増加量に相当する出力値である。次にステップＳ１６では、負荷調整部１７にステップＳ１５で算出した出力値を出力し、ズーム可動部に負荷を与える。ステップＳ１１で低速駆動でなかった場合、または、ステップＳ１４でズーム可動部の負荷が負荷下限値以上であった場合、ステップＳ１７では、負荷調整部１７への出力を停止する。

以上により、低速駆動かつ負荷が下限値以下となる条件時のみ、負荷調整部１７による負荷調整が実施される。

図４は、本実施例における負荷調整の有無によるズーム可動部負荷を示した図である。点線Ａで示したグラフは、負荷調整部が無調整状態でのズームカム筒１２の回転位置に対するズーム可動部負荷である。また、実線Ｂで示したグラフは、図３で説明した処理により、負荷調整部により負荷が調整されたズーム可動部負荷となる。矢印は負荷調整部１７による負荷増加量を示している。

図４で示したように、ズーム可動部の負荷が下限値未満となる回転位置においては、負荷調整部１７により負荷が増加され、結果的に負荷が下限値を下回ることはなく、常に安定した駆動制御を実現することができる。

さらには、下限値未満となる場合にのみ負荷調整を行うため、制御上安定している条件においては、不要な負荷増加はなく、従来の可動部全域において負荷変動がないよう負荷調整を行う場合に比べて消費電力を抑えることができる。

なお本実施例においては、可動部負荷が下限値以下（可動部負荷が負方向もすべて含む）の場合に、負荷調整を行う例について述べたが、これに限られる訳ではない。駆動制御が不安定となるのは、絶対値として可動部負荷が小さい場合（ゼロ付近の場合）である。よって、負方向の可動部負荷においても、絶対値として所定値以上（−上限値以下）の負荷である場合は、負荷調整を行わなくても安定した駆動制御が可能である。ゆえに、絶対値として下限値以下の場合（＋下限値以下、かつ−上限値以上の場合）のみ、負荷調整を行うとしても良い。

図５に、絶対値として下限値以下の場合に、負荷調整を行う場合の負荷調整の有無によるズーム可動部負荷を示す。負荷調整無効状態の点線Ａの可動部負荷に対して、絶対値として下限値以下の場合にのみ負荷調整が行われる（実線Ｃ）。よって、可動部負荷がゼロ付近の場合にのみ負荷調整が行わるため、この場合においても、従来よりも消費電力を低減することができる。以上により、安定した駆動制御を実現しつつ、低消費電力化が可能となる。

また、本実施例においては、負荷調整を行う条件として、低速駆動であり、かつ、可動部負荷が所定値以下の場合に実施する例について説明したが、これに限られる訳ではない。低速駆動か否かのみでも良いし、可動部負荷が所定値以下となるか否かのみでも良い。または、可動部負荷は、レンズ装置の姿勢差や駆動方向によって変化するため、姿勢差や駆動方向毎に負荷テーブルを保持し、姿勢差や駆動方向により負荷調整の有効無効を切り替えるなどしても良い。

また、本実施例においては、負荷調整部としてコイルを用いた電磁力により可動部に負荷を与える構成について説明したが、これに限られる訳ではない。可動部に物理的に負荷を与えられれば良く、例えば、アクチュエータを駆動し、摩擦部材を押し当てる構成などでも良い。また、本実施例においては、ズーム可動部に関して説明したが、これに限られる訳ではなく、フォーカス可動部やアイリス可動部であっても良い。

［実施例２］
以下、図６〜７を参照して、本発明の第２の実施例による、レンズ装置について説明する。本実施例では、ズーム可動部に対して２つの駆動部を有するレンズ装置において、負荷調整を行う例について述べる。

図６には、本発明の第２の実施例である撮影システムの構成を示している。図１で説明した内容と同様の構成要素は、同一符号で示し、説明を省略する。レンズ装置１０は、ズームカム筒１２を駆動するための駆動手段としてモータ１６（以下、第１のモータ１６）の他に、もうひとつの駆動手段としてモータ１８（以下、第２のモータ１８）が構成される。

第２のモータ１８はズームカム筒１２とギア列等により連結され、ＣＰＵ１１からの駆動信号によりズームカム筒１２を回転駆動する。ズームカム筒１２に対して、第１のモータ１６と第２のモータ１８の２つのモータを構成することにより、１つの場合よりも高速にズームカム筒１２を駆動可能としている。

本実施例では、２つのモータ（駆動手段）を有するレンズ装置において、第１のモータ１６、または第２のモータ１８のいずれかを負荷調整用に用いる例について説明する。

図７は、本実施例における負荷調整処理の流れを示したフローチャートである。第１の実施例で説明した図３と同一符号で示されたステップは同様のため、説明を省略する。

ステップＳ１５で、負荷調整出力が算出されると、ステップＳ２１に進み、ステップＳ２１では、駆動方向がテレ方向か、またはワイド方向かを判断する。駆動方向がテレ方向の場合は、ステップＳ２２に進み、ワイド方向の場合はステップＳ２４に進む。ステップＳ２２では、駆動指令に対するテレ方向の駆動出力を第１のモータ１６に出力し、ステップＳ２３に進み、ステップＳ２３では負荷調整出力を第２のモータ１８に第１のモータ１６とは逆方向のワイド方向に出力する。よって、第１のモータ１６でズームカム筒１２をテレ方向に駆動すると同時に、第２のモータ１８によりズームカム筒１２に負荷が加えられる。

駆動方向がワイド方向の場合は、ステップＳ２４で、駆動指令に対するワイド方向の駆動出力を第２のモータ１８に出力し、ステップＳ２５に進み、ステップＳ２５では負荷調整出力を第１のモータ１６に第２のモータ１８とは逆方向のテレ方向に出力する。よって、第２のモータ１８でズームカム筒１２をワイド方向に駆動すると同時に、第１のモータ１６によりズームカム筒１２に負荷が加えられる。ステップＳ１１で、高速駆動の指令である場合、または、ステップＳ１４で可動部負荷が下限値以上の場合は、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、駆動指令に対する駆動出力を第１のモータ１６に出力し、ステップＳ２７に進み、ステップＳ２７ではステップＳ２６と同様に駆動指令に対する駆動出力を第２のモータ１８に出力する。よって、負荷調整が必要ない場合は、同一方向にモータを駆動させるため、不要な負荷を増加させることはない。

以上により、負荷の大きい可動部を高速駆動するために、２つのモータ（駆動手段）を持つレンズ装置において、高速指令の場合は、２つのモータを同一方向に駆動することで高速駆動を可能としている。高速駆動時は、負荷がゼロ付近の領域においても、高速で通過するため、制御が不安定になることはないが、低速駆動の場合は、負荷がゼロ付近の領域では制御が不安定となる。また、低速駆動の場合は、１つのモータでも可動部を作動させることが可能である。よって、低速指令の場合は、一方のモータを指令に対して駆動させ、もう一方のモータを負荷調整用に駆動することにより、負荷がゼロ付近の領域においても、安定した低速駆動が可能となる。

さらに、上記フローチャートで説明したように、本実施例では、テレ方向とワイド方向の駆動により、駆動用モータと負荷調整用モータを切り替えている。モータ１６およびモータ１８はズームカム筒１２とギア列により接続されるため、モータ１６、１８とズームカム筒１２間にはバックラッシュが存在する。通常１つのモータで駆動する際は、反転動作時にこのバックラッシュが影響し、駆動の伝達が遅れ、違和感のある動き出しになってしまう。本実施例においては、例えば、モータ１６でテレ側に駆動している際は、モータ１８は負荷調整用に駆動しているため、ワイド方向にバックラッシュが詰まっている。したがって、反転動作時に、モータ１８を駆動用に切り替えることで、ワイド方向へはバックラッシュの影響がなく駆動を開始でき、動き出しの違和感をなくすことができる。

以上、本実施例において、２つの駆動手段を有するレンズ装置において、低速駆動時は、一方の駆動手段を駆動用に使用し、もう一方は負荷調整用に使用することで、特別な負荷調整用の機構を追加することなく、安定した制御が可能となる。さらには、駆動方向により、駆動用と負荷調整用の駆動部を切り替えることにより、反転動作時の違和感を解消することができる。

なお、本実施例においては、駆動方向により駆動用と負荷調整用のモータを切り替える例について説明したが、これに限られる訳ではない。どちらか一方を駆動用、もう一方を負荷調整用と固定しても、本実施例の目的である安定した制御の効果は得られる。また、２つの駆動部がそれぞれギア比の異なる粗調用駆動部、微調用駆動部であるレンズ装置においては、微調用駆動部の方が低速駆動に有利なため、微調用駆動部を駆動用とし、粗調用駆動部を負荷調整用とするなどしても良い。

さらに、本実施例においては、２つの駆動部を有するレンズ装置の例について説明したが、これに限られる訳ではなく、２つ以上の駆動部を有するレンズ装置においては、１つ以上の駆動部を負荷調整用として使用することで、同様の効果がえられる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１１ ＣＰＵ
１２ ズームカム筒
１５ 位置検出部
１６ モータ
１７ 負荷調整部
１７１ 鉄心
１７２ コイル
１８ モータ

Claims (5)

1. 可動光学部材と、
   前記可動光学部材の位置を検出する位置検出手段と、
   前記可動光学部材を駆動する駆動手段と、
   前記可動光学部材の負荷を調整する負荷調整手段と、
   により構成されるレンズ装置であって、
   前記可動光学部材の負荷が所定値よりも小さくなるか否かを判断する負荷判断手段を有し、
   前記負荷調整手段は、
   前記負荷判断手段により負荷が所定値より小さいと判断した場合に負荷を調整する
   ことを特徴とするレンズ装置。
2. 前記所定値は、
   可動光学部材の駆動制御において安定した制御が行える
   可動光学部材の負荷範囲の下限値である
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記負荷判断手段は、
   前記可動光学部材の位置に対する負荷情報、駆動方向、駆動速度、
   前記レンズ装置の姿勢差の少なくとも１つにより、
   負荷が所定値より小さいか否かを判断する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
4. 前記可動光学部材を駆動する駆動手段を複数有するレンズ装置において、
   少なくとも１つの駆動手段を前記負荷調整手段とする
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記複数の駆動手段のうち、
   前記負荷調整手段としての駆動手段を
   前記可動光学部材の駆動方向により変更する
   ことを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置。