JP3450797B2 - 光学装置、光学装置駆動ユニットおよびカメラシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置、特にテ
レビジョン撮影に用いられる撮影レンズに好適な光学装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９には、従来、テレビジョン撮影等に
使用する光学装置の側面図を示している。装置本体１の
外周には操作リング２が回動可能に設けられており、こ
の操作リング２をマニュアル操作により駆動することに
より、又は装置本体１に装着されたドライブユニット４
から電動で駆動（サーボ駆動）することにより筐体３の
内部に配置された不図示の可動レンズ群等の光学調節手
段を駆動することができる。

【０００３】ドライブユニット４の内部には、操作リン
グ２を電動で駆動するためのモータや制御回路が収納さ
れている。そして、ドライブユニット４の外側面に設け
られた電動操作スイッチ５等を操作することにより、モ
ータを駆動し、操作リング２を駆動することができる。

【０００４】ところで、このような可動レンズ群のマニ
ュアル操作駆動と電動駆動とを行うことができる光学装
置において、マニュアル操作駆動と電動駆動との切り換
えは、一般的に切り換えレバーを備えたクラッチ機構を
操作することにより行われる。このようなクラッチ機構
の例として、図１０に示す。このクラッチ機構は、操作
リング２上に形成された操作ギア６とモータ７の出力ギ
ア８との間に、不図示の切り換えレバーの操作で軸１０
の軸方向にスライド可能なアイドルギア９を設けて構成
される。電動駆動時には、切り換えレバーの操作により
アイドルギア９を操作ギア６と出力ギヤ８とに噛み合う
位置にスライドさせ、モータ７の駆動力をアイドルギア
９を介して操作リング２に伝達可能とする。また、マニ
ュアル操作時には、切り換えレバーの操作によりアイド
ルギア９を操作ギア６と出力ギヤ８から離脱する位置に
スライドさせる。このように、従来はクラッチ機構によ
る操作リング２に対するモータ７からの動力伝達経路の
断接によってマニュアル操作駆動と電動駆動とを切り換
える構成となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように切り換えレバーを操作することによってクラッチ
機構にモータ動力の伝達経路を断接させ、マニュアル操
作駆動と電動駆動とを切り換える光学装置では、マニュ
アル操作駆動と電動駆動とを切り換えるたびにクラッチ
機構の切り換えレバーを操作する必要があるので、操作
が煩雑になり、マニュアル操作駆動と電動駆動との迅速
な切り換えが妨げられるという問題がある。

【０００６】また、実際の撮影では、電動駆動を行って
いる最中に撮影者が操作リング２をマニュアル操作し
て、強制的に電動駆動を止めようとしたり逆方向に駆動
しようとしたり電動駆動速度を増速又は減速させようと
したりする場合がある。

【０００７】しかしながら、上記のようなクラッチ機構
では、電動駆動中のマニュアル操作が困難であるという
問題がある。

【０００８】そこで本発明は、光学調節手段のマニュア
ル操作駆動とサーボ駆動とを簡単かつ迅速に切り換える
ことができ、しかもサーボ駆動中のマニュアル操作をス
ムーズに行えるようにした光学装置を提供することを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、レンズその他の光学調節手段に対して
サーボ駆動系からの駆動トルクを伝達することにより光
学調節手段のサーボ駆動を行う光学装置又は光学装置駆
動ユニットにおいて、光学調節手段のサーボ駆動時にこ
の光学調節手段にサーボ駆動系を駆動トルク伝達が可能
に接続する接続手段と、この接続手段の接続トルクを可
変制御する制御手段とを有する。そして、接続手段を、
該接続手段を構成する部材のうちサーボ駆動系により駆
動される入力側部材と光学調節手段を駆動する出力側部
材とを摩擦接触させることにより駆動トルクの伝達が可
能で、電磁力を利用して入力側部材と出力側部材との接
触圧を変化させる電磁クラッチとし、制御手段に、装置
使用条件としての装置内温度および装置姿勢のうち少な
くとも一方を検出させ、記憶手段に予め記憶された演算
式又はテーブルデータその他の情報を用いて、前記検出
した使用条件に基づく前記接続手段の接続トルクを、Ｔｋ’＜Ｔｄ’＜Ｔｍ の関係を満足するように可変制御 させるようにしてい
る。但し、Ｔｍは前記入力側部材に発生する最大の駆動
トルク、Ｔｋ’は前記出力側部材の駆動に要する駆動ト
ルク、Ｔｄ’は前記入力側部材と前記出力側部材との間
の接続トルクである。

【００１０】これにより、接続手段の接続トルクを光学
調節手段をサーボ駆動するのに適した大きさに適宜設定
することが可能となり、例えば、接続手段の接続トルク
が過大に設定されることによる無駄な接続作動エネルギ
ー（電力）の消費を防止したり、サーボ駆動中に光学調
節手段が何らかのトラブルで動かなくなったときに接続
手段が滑ることによりサーボ駆動系を保護したりするこ
とが可能になる。しかも、装置内温度や装置姿勢を検出
させ、これらの使用条件の検出結果に基づいて接続手段
の接続トルクを制御させることにより、上記使用条件に
関わらず、サーボ駆動を確実に行わせることが可能とな
る。

【００１１】また、本発明において、接続手段に、光学
調節手段のサーボ駆動時に、光学調節手段に対するマニ
ュアル操作入力が可能なマニュアル駆動部材に対してサ
ーボ駆動系を駆動トルク伝達が可能に接続させ、制御手
段に、光学調節手段のサーボ駆動を指令する指令手段か
ら指令信号又は所定範囲を超える指令信号が入力されな
いことに応じて接続手段の接続を解除し、指令信号又は
上記所定範囲を超える指令信号が入力されることに応じ
て接続手段を接続させるとともにこの指令信号に応じて
接続手段の接続トルクを可変制御させてもよい。

【００１２】これにより、指令手段（サーボ駆動指令の
ために操作されて指令信号を出力する駆動指令操作手段
や自動光学調節駆動のための指令信号を生成出力する指
令信号生成手段）からの指令信号が入力されれば自動的
に接続手段が接続状態となり、指令信号が入力されなけ
れば自動的に接続手段が接続解除状態となる。このた
め、特別な切り換え操作を行うことなく、光学調節手段
のサーボ駆動とマニュアル操作駆動とを行うことが可能
となる。

【００１３】しかも、指令信号値に応じて接続手段の接
続トルクを制御することにより、サーボ駆動系の作動速
度等に対し接続手段の接続トルクが過大に設定されるこ
とによる無駄な接続作動エネルギー（電力等）を消費を
防止したり、サーボ駆動中に常時最大の接続トルクで接
続されている場合に比べてサーボ駆動中のマニュアル操
作を行い易くしたり、サーボ駆動中に光学調節手段が何
らかのトラブルで動かなくなったときに接続手段が滑る
ことによりサーボ駆動系を保護したりすることが可能に
なる。

【００１４】

【００１５】また、本発明において、光学調節手段のサ
ーボ駆動中にマニュアル操作入力されたマニュアル駆動
部材から出力側部材に伝達されるマニュアル駆動トルク
をＴｓｙ’としたときに、 Ｔｄ’＜Ｔｓｙ’ の関係を満足するようにしてもよい。これにより、入力
側部材に発生する最大の駆動トルクＴｍよりも小さく設
定された接続トルクＴｄ’を上回るマニュアル駆動トル
クＴｓｙ’が出力側部材に伝達されるようにマニュアル
駆動部材をマニュアル操作しさえすれば、光学調節手段
のサーボ駆動中におけるマニュアル操作駆動が可能とな
る。このため、サーボ駆動中におけるマニュアル操作駆
動をスムーズに行うことが可能となる。

【００１６】

【００１７】

【００１８】なお、上記各発明における接続手段として
は、この接続手段を構成する部材のうちサーボ駆動系に
より駆動される入力側部材と光学調節手段を駆動する出
力側部材とが摩擦接触することにより駆動トルクの伝達
が可能となるもの（例えば、接続トルクを変更可能な電
磁クラッチ）を用いるのが好ましく、この場合、制御手
段に、上記入力側部材と出力側部材との間の接触圧を変
化させて接続トルクを制御させるようにする。

【００１９】さらに、本発明において、光学調節手段の
サーボ駆動を行わずマニュアル操作駆動のみを行う際
に、接続手段を構成する部材のうち、サーボ駆動時にマ
ニュアル駆動部材を介して光学調節手段を駆動する出力
側部材の駆動に要する駆動トルクをＴｋ’とし、マニュ
アル操作駆動時の接続手段の接続トルクをＴｄ”とした
ときに、制御手段に、 ０≦Ｔｄ”＜Ｔｋ’ の関係を満足するように接続手段の接続トルクを制御さ
せるようにしてもよい。

【００２０】これにより、光学調節手段のマニュアル操
作駆動に必要な操作トルクを使用者の好みに応じて設定
する等の機能を簡単に追加することが可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１には、本発
明の実施形態であるズームレンズ（光学装置）の構成を
示している。このズームレンズは、ズームレンズ本体
（光学装置本体）２１に駆動ユニット（光学装置駆動ユ
ニット）２２が装着又は接続されて構成されており、両
者はアイドルギア２３を介して連結されている。

【００２２】駆動ユニット２２には、所定の位置（中
点）を基準にしてプラス方向とマイナス方向の両方向に
操作可能なシーソースイッチからなる電動操作部材（指
令操作手段）２４が設けられている。この電動操作部材
２４の出力は、ＣＰＵ２５に入力される。

【００２３】また、駆動ユニット２２には、駆動ユニッ
ト２２内の温度を検出する温度センサー３２および駆動
ユニット２２の姿勢（つまりは、ズームレンズの姿勢）
を検出するレンズ姿勢センサー３３が設けられており、
これらセンサー３２，３３からの信号はＣＰＵ２５に入
力される。

【００２４】また、駆動ユニット２２には、外部操作装
置であるデマンド（図示せず）がコネクタ３１を介して
接続可能となっており、デマンドに設けられた電動操作
部材（指令操作手段）からの指令信号もコネクタ３１を
介してＣＰＵ２５に入力可能となっている。

【００２５】一方、ＣＰＵ２５からのクラッチ駆動信号
は、クラッチ駆動回路３０を介して電磁クラッチ（接続
手段）２６に入力される。また、ＣＰＵ２５からのモー
タ駆動信号は、モータ制御回路２７を介してモータ（サ
ーボ駆動系）２８に入力される。なお、ＣＰＵ２５およ
びクラッチ駆動回路３０が請求の範囲にいう制御手段に
相当する。

【００２６】さらに、ズームレンズ本体２１には、マニ
ュアル操作も可能なズーム駆動リング（マニュアル駆動
部材）２９が設けられており、このズーム駆動リング２
９が回転駆動されることにより、ズームレンズ本体２１
内のズームレンズ光学系（図示せず）を光軸方向に駆動
することができる。

【００２７】図２には、電磁クラッチ２６の構成を示し
ている。モータ２８の出力軸４０にはモータ歯車４１が
固定されている。モータ歯車４１には減速のための歯車
４２が噛み合っており、歯車４２と一体の歯車４４がク
ラッチ２６の入力歯車４５に噛み合っている。

【００２８】入力歯車４５が固定されている回転軸４６
は、軸受５５，５６を介して固定筒５２に回転自在に支
持されている。回転軸４６には回転円盤（入力側部材）
４６ａが形成されており、その一部には摩擦材４７がリ
ング状に埋め込まれている。

【００２９】出力歯車５０は、回転軸４６に軸受５３，
５４を介して回転自在に支持されており、アイドルギア
２３に噛みあっている。また、出力歯車５０には、板バ
ネ４９を介してアーマチャー（出力側部材）４８が連結
されている。このアーマチャー４８は、出力歯車５０に
対して回転はできないが、軸方向には移動できる構成に
なっている。

【００３０】電磁コイル５１に電流が流れていない時
は、回転円盤４６ａとアーマチャー４８は僅かな間隙を
おいて離れているので、回転円盤４６ａ側とアーマチャ
ー４８側との間で回転が伝達されることはない。

【００３１】固定筒５２の内側には、電磁コイル５１が
保持されて電磁石が形成されている。電磁コイル５１に
電流が流れると、固定筒５２と回転円盤４６ａとアーマ
チャー４８とで磁気回路が構成され、軸方向に移動可能
なアーマチャー４８が回転円盤４６ａに吸着される。こ
れにより、アーマチャー４８と摩擦材４７（つまりは回
転円盤４６ａ）との間で摩擦力が発生し、その摩擦力に
より回転円盤４６ａとアーマチャー４８は一体的に回転
することができる。

【００３２】図３には、駆動ユニット２２の駆動経路の
構成を示している。電動操作部材２４もしくはデマンド
の電動操作部材６０を操作することにより、その操作量
に応じて出力値が変化する指令信号が出力され、その指
令信号はＣＰＵ２５内部の電動操作判別部２５ａおよび
接続トルク演算部２５ｂに入力される。

【００３３】電動操作判別部２５ａは、電動操作部材２
４，６０からの指令信号の出力値に応じて電動（サー
ボ）駆動かマニュアル操作駆動かの判別を行う。

【００３４】ここで、図４には、電動操作部材２４，６
０からの指令信号の出力値変化を示している。電動操作
部材２４，６０からの指令信号は、操作量に応じて出力
値が図のように変化する。すなわち、電動操作部材２
４，６０を操作していないときは、基準出力値Ｖ０の指
令信号が出力される。また、電動操作部材２４，６０の
操作中点を挟んでプラス側とマイナス側の中央部には、
微少の操作量では出力値が変化しない部分が設けてあ
る。つまり、基準出力値Ｖ０を挟んでＶ２からＶ１の間
は、モーター２８の最小起動電圧やレンズの負荷等のた
めにモータ２８が駆動しない不感帯部分である。電動操
作判別部２５ａは、指令信号の出力値がＶ２からＶ１の
間にあるとき（すなわち、請求の範囲にいう所定範囲を
超える指令信号が入力されないとき）は、マニュアル操
作駆動と判別する。また、指令信号の出力値がＶ２以下
若しくはＶ１以上のとき（すなわち、請求の範囲にいう
所定範囲を超える指令信号が入力されたとき）は、電動
駆動と判別する。

【００３５】また、電動操作部材２４，６０からの指令
信号、温度センサー３２およびレンズ姿勢センサー３３
からの出力は、ＣＰＵ２５の接続トルク演算部２５ｂに
入力される。接続トルク演算部２５ｂは、クラッチ２６
が必要とする接続トルク（伝達力）を算出しそれに応じ
た指示を駆動回路３０を介してクラッチ２６に出力す
る。

【００３６】電動操作判別部２５ａは、電動駆動と判断
したときは、モータ制御回路２７を介してモータ２８に
電動操作部材２４，６０からの指令信号の出力値に応じ
たモータ駆動のための電圧を出力し、モータ２８を作動
させる。

【００３７】このとき、クラッチ２６は接続トルク演算
部２５ｂからの出力に応じた接続トルクで連結されてお
り、モータ２８の回転はズーム駆動リング２９を介して
ズームレンズ光学系に伝達される。

【００３８】一方、電動操作判別部２５ａは、マニュア
ル操作駆動と判断したときは、モータ２８への出力を停
止させるとともに、接続トルク演算部２５ｂにクラッチ
２６に通電しない指示を出す。これにより、クラッチ２
６が切断状態となり、モータ２８とズームレンズ２１と
は切り離され、ズーム駆動リング２９がマニュアル操作
可能となる。

【００３９】図７には、ユニット内温度と、ズームスピ
ードとレンズを駆動するのに必要な駆動トルクとの関係
を示している。各温度において、ズームスピードが遅い
ときは駆動トルクは少ないが、ズームスピードが速くな
ると駆動トルクが大きくなる。また、同じズームスピー
ドでも温度が低くなると、レンズ内部に使用しているグ
リース等の影響により駆動トルクは大きくなる。例え
ば、ズームスピードがＶｓの時、常温時は駆動トルクは
Ｔｋであるが、０℃になると駆動トルクはＴｋ′（Ｔｋ
＜Ｔｋ′）になり、−２０℃になると更に上がってＴ
ｋ″になる。

【００４０】このような構成において、電動操作部材２
４，６０のいずれかも操作されていない場合（又は不感
帯の範囲で操作されている場合）のＣＰＵ２５の動作
を、図５のフローチャートを用いて説明する。

【００４１】まず、ステップ１０１では、電動操作部材
２４からの指令信号の出力値（Ｖｓ）を電動操作判別部
２５ａに取り込む。

【００４２】そしてステップ１０２では、指令信号Ｖｓ
についてＶ１＞Ｖｓ＞Ｖ２の関係が成り立つか否かを判
別するが、図４にて説明したように、この場合はＶ１＞
Ｖｓ＞Ｖ２が成り立つため、次のステップ１０３に進
む。

【００４３】ステップ１０３では、デマンドの電動操作
部材６０からの指令信号の出力値（Ｖｓ′）を電動操作
判別部２５ａに取り込む。

【００４４】そしてステップ１０４では、指令信号Ｖ
ｓ′についてＶ１＞Ｖｓ′＞Ｖ２の関係が成り立つか否
かを判別するが、この場合もＶ１＞Ｖｓ′＞Ｖ２が成り
立つため、ズームレンズ光学系のマニュアル操作駆動と
判断する。マニュアル操作駆動と判断したときは、モー
ター制御回路２７に出力をしないので、モーター２８は
回転作動しない。また、マニュアル操作駆動と判断した
ときは、接続トルク演算部２５ｂでは接続トルクを
“０”（切断）に設定する。このため、クラッチ２６に
は電圧がかからず、クラッチはＯＦＦのままである。

【００４５】すなわち、図２において、電磁コイル５１
には電気が流れないので、アーマチャー４８は回転円盤
４６ａに吸引されず、バネ４９の力により回転円盤４６
ａから離れたままとなる。この状態で、ズーム駆動リン
グ２９をマニュアルで回転操作すると、これに噛み合っ
ているアイドルギア２３が回転し、更に出力ギア５０お
よびアーマチャー４８が一緒に回転する。このとき、出
力ギア５０とアーマチャー４８は回転軸４６に軸受を介
して回転自在に支持されているため、殆ど負荷無く自由
に回転することができる。よって、マニュアル操作の操
作感を殆ど損なうことなく、ズーム駆動リング２９をマ
ニュアル操作することができる。

【００４６】次に、レンズの電動操作部材２４もしくは
デマンドの電動操作部材６０が操作された場合の動作を
図５および図６のフローチャートで説明する。なお、レ
ンズの電動操作部材２４が操作された場合もデマンドの
電動操作部材６０が操作された場合も動作は同じである
ので、ここでは、レンズの電動操作部材２４が操作され
た場合について説明する。また、図５および図６におい
て丸囲みの１が付された部分は互いにつながっているこ
とを示す。

【００４７】まず、図５のステップ１０１で電動操作部
材２４から指令信号の出力値（Ｖｓ）を取り込むが、こ
のとき電動操作部材２４が操作されていると（ここで
は、図４の＋側に操作されたものとする）、ステップ１
０２で、電動操作部材２４の指令信号の出力値ＶｓはＶ
１より大きくなるので、Ｖ１＞Ｖｓ＞Ｖ２が成り立たな
い。このため、電動操作判別部２５ａでは電動駆動と判
別され、図６のステップ２０１に進む。

【００４８】ステップ２０１では、ズームレンズの姿勢
が水平かそれとも下向きか上向きかを判別するために、
レンズ姿勢センサ３３からの出力に基づいてズームレン
ズ姿勢（θ）を検出し、その値を取り込む。

【００４９】同様にステップ２０２では、現在のユニッ
ト内温度（Ｔ）を温度センサー３２からの出力に基づい
て検出し、取り込む。

【００５０】次にステップ２０３では、レンズの姿勢、
温度およびすでに取り込まれている電動操作部材２４か
らの指令信号の出力値（Ｖｓ）に基づいて、ズームレン
ズを駆動するのに必要とされる駆動トルクを求める。

【００５１】駆動トルクの求め方としては、図７に示す
ように、予め各状態でのレンズの駆動トルクを測定し、
その数値をテーブルデータとして図１に示すメモリ３４
に記憶しておく。若しくは、測定した駆動トルクを近似
式で表し、その係数データをメモリ３４に記憶してお
く。そして、これらメモリデータより、現在の温度、レ
ンズの姿勢および電動操作部材２４の出力に応じた必要
駆動トルクを、テーブルデータや近似式を用いて求め
る。

【００５２】例えば、図８に示すように、各温度、各レ
ンズ姿勢に応じてズームスピードと駆動トルクのカーブ
を記憶しておき、現在の温度およびレンズ姿勢に応じた
カーブを用いてズームスピード（指令信号の出力値）Ｖ
ｓに応じた必要駆動トルクＴｋを求める。

【００５３】次に、ステップ２０４では、図８に示すよ
うに、必要駆動トルクＴｋに応じて、電磁クラッチ２６
の必要伝達トルクＴｄを計算する。具体的には、必要駆
動トルクＴｋに対し、余裕を付けてある安全係数α（例
えばα＝１．２とか１．４）を乗じて必要伝達トルクＴ
ｄを求める。

【００５４】さらに、ステップ２０５では、必要伝達ト
ルクＴｄを発生させるために必要な電磁クラッチ２６の
接続トルクＴｄ′を求める。ここで、電磁クラッチ２６
内の出力歯車５０からズームリング２９までの減速比を
Ｚ１とすると、 Ｔｄ′＝Ｔｄ／Ｚ１／β となる（ここで、βは出力歯車５０からズームリング２
９までの伝達効率である）。

【００５５】続いてステップ２０６では、接続トルクＴ
ｄ′を発生させるのに必要な電磁クラッチ電圧（Ｖｄ）
を求め、その電圧を電磁クラッチ２６に出力する。

【００５６】電磁クラッチ２６に電圧Ｖｄが出力される
と、図２に示すようにコイル５１に電流が流れ、固定筒
５２に矢印のような磁界が発生する。発生した磁界は、
固定筒５２の内径部を通り、それとごく僅かな間隙で配
置されている回転円盤４６ａの中心側を通り、さらにア
ーマチャー４８を通り、また回転円板４６ａの外側に戻
り、さらに固定筒５２に外周に戻って、図中に矢印で示
したような磁気回路が形成される。

【００５７】回転円盤４６ａの中心側と外側との間に
は、リング状の非磁性体である摩擦材４７が形成されて
いるので、回転円盤４６ａの中心側を通った磁界は、直
ぐに外側にいくことはなく、アーマチャー４８の方へ行
くことになる。これにより、板バネ４９の付勢力に抗し
て、アーマチャー４８は回転円盤４６ａに吸着力Ｎで吸
着される。この結果、回転円盤４６ａとアーマチャー４
８の間の摩擦係数μにより、 Ｔｄ′＝μ＊Ｎ＊ｒ （ｒは回転円板４６ａとアーマチャー４８との接触部の
平均半径）の伝達力（接続トルク）で接続されることに
なる。

【００５８】一方、電動駆動と判断された場合は、電動
操作部材２４からの指令信号が電動操作判別部２５ａか
らモーター制御回路２７へ出力され、モーター２８はこ
の指令信号の出力値に応じたスピードで回転する。

【００５９】これにより、図２において、指令信号の出
力値に応じたスピードで回転するモーター２８の回転
は、減速のための歯車列４２，４４を介して、入力歯車
４５に伝わり、入力軸４６を介して回転円盤４６ａを回
転させる。そして、上述したように電磁力により回転円
盤４６ａに吸着接続されているアーマチャー４８も回転
し、板バネ４９，出力ギア５０およびアイドルギア２３
を介してズーム駆動リング２９が回転駆動される。こう
して、電動操作部材２４の操作量（指令信号値）に応じ
たスピードで、ズーム駆動リング２９さらにはズームレ
ンズ光学系が電動駆動される。

【００６０】次に、電動操作部材２４が操作されている
状態で、ズーム駆動リング２９をマニュアル操作した場
合（ここでは、ズーム駆動リング２９を電動駆動方向と
逆方向に回転操作した場合を例とする）について説明す
る。

【００６１】電動操作部材２４が操作され電動でズーム
リングが駆動されるところまでは、前に述べたのと同じ
である。

【００６２】レンズの操作リング２９が電動で駆動され
ている状態で、モーター２８の駆動に逆らってマニュア
ルでもってズーム駆動リング２９を逆方向に回転させる
と、まず、ズーム操作リング２９のマニュアル操作を検
出するセンサー等は装備されていないので、電動操作判
別部２５ａでは通常の電動駆動と判断し、先に述べたよ
うにモーター２８を回転させ、かつ電磁クラッチ２６を
必要な接続トルクで接続する。

【００６３】ここで、駆動トルクＴｄより大きなトルク
Ｔｓｙで無理矢理、ズーム駆動リング２９がマニュアル
で逆方向に回転されようとすると、ズーム駆動リング２
９はアイドルギア２３、出力ギア５０および板バネ４９
を介してアーマチャー４８に回転方向が連結されている
ので、アーマチャー４８が大きなマニュアル操作トルク
Ｔｓｙ′で逆方向に回転しようとする。ここで、 Ｔｓｙ’＝Ｔｓｙ／Ｚ１／β である。

【００６４】一方、回転円盤４６ａは回転軸４６および
歯車列４１，４２を介してモーター２８に連結されて、
モーター２８により回転駆動されているので、電磁クラ
ッチ２６の接続部分では回転円盤４６ａとアーマチャー
４８はが相互に逆方向に回転しようとする。

【００６５】ここで、トルク関係を見てみると、モータ
ー２８の発生できる最大トルクにより回転円盤４６ａが
回転駆動されるトルクをＴｍとすると、一般に、 Ｔｍ＞Ｔｄ′ であり、かつ前述のように、 Ｔｄ′＞Ｔｋ′ であるので、 Ｔｍ＞Ｔｄ′＞Ｔｋ′ の関係が成立する。また、 Ｔｓｙ′＞Ｔｄ′ であるので、最終的に、電磁クラッチ２６の接続部分で
は、回転円盤４６ａとアーマチャー４８とに滑りが生じ
て互いに逆方向に回転することになる。

【００６６】すなわち、電動駆動している状態のまま、
電動操作部材２４を中点に戻さなくてもズーム駆動リン
グ２９のマニュアル操作が可能になる。このときに必要
なマニュアル操作トルクは、接続トルクＴｄ′よりも若
干大きな値になる。接続トルクＴｄ′は、必要駆動トル
クＴｋ’に所定の余裕を付けて求めらているため、それ
ほど大きな値にはならず、これによりマニュアル操作時
に必要なトルクもそれほど大きな値にはならない。

【００６７】したがって、モーター２８の発生できる最
大トルクにより回転円盤４６ａが回転駆動されるトルク
Ｔｍよりも大きな接続トルクで電磁クラッチ２６が接続
されている場合に対して、程良い操作感を得ることがで
きる。

【００６８】また、電動駆動状態において何かのトラブ
ルにより、ズーム駆動リング２９が急に動かなくなって
しまった場合やアイドルギア２３が急に動かなくなって
しまった場合でも、アーマチャー４８と回転円板４６ａ
の間で滑りが生じることにより、モーター２８減速歯車
列等がに過度の負荷がかかるのを防ぐこともできる。

【００６９】なお、ここでは電動駆動方向とは逆方向に
ズーム駆動リング２９をマニュアル操作した場合につい
て説明したが、電動駆動中に、マニュアル操作でズーム
駆動リング２９を無理矢理停止させる場合や、マニュア
ル操作でズーム駆動リング２９に制動をかけてズームス
ピードを遅くする場合や、電動操作方向と同じ方向に電
動駆動より速いスピードでマニュアル操作してズーム駆
動リング２９を増速させる場合も同様である。

【００７０】（第２実施形態）また、上記実施形態で
は、電動操作判別部２５ａでマニュアル操作駆動と判別
された場合、接続トルク演算部２５ｂで電磁クラッチ２
６の接続トルクが“０”と演算され、電磁クラッチ２９
は切断状態とされる場合について説明したが、マニュア
ル操作駆動と判別された場合に、電磁クラッチ２９を通
じてわずかなトルクをズーム駆動リング２９に付与する
ようにしてもよい。

【００７１】すなわち、電動操作判別部２５ａでマニュ
アル操作駆動と判別された場合に、電磁クラッチ２６を
接続トルクＴｄ″（０≦Ｔｄ″＜Ｔｋ′＜Ｔｄ′）で接
続する。マニュアルでズーム駆動リング２９を回転操作
すると、アイドルギア２３および出力歯車５０を介して
アーマチャー４８が回転するが、このときアーマチャー
４８が接続トルクＴｄ″で回転円盤４６ａに接続されて
いることにより、アーマチャー４８は回転円盤４６ａに
対し滑りながら回転することになり、ズーム駆動リング
２９のマニュアル操作に必要なトルクが、接続トルクＴ
ｄ″に比例した分だけ増加する。これにより、ズーム駆
動リング２９のマニュアル操作に対してある程度の重さ
を付与することができ、マニュアル操作にある程度の重
さが感じられることを好む撮影者に良好なマニュアル操
作感を感じさせることができる。

【００７２】さらに、電磁クラッチ２６の接続トルクＴ
ｄ″を変更設定可能とすることにより、ズーム駆動リン
グ２９のマニュアル操作時の重さを様々な撮影者の好み
に応じて設定することが可能となる。

【００７３】なお、上記各実施形態では、ズームレンズ
本体２１に駆動ユニット２２が装着等されて使用される
ズームレンズについて説明したが、本発明は、ズームレ
ンズ本体部分と駆動系部分とが一体の外装内に収容され
て（但し、外部からズーム駆動リング２９に相当する部
材をマニュアル操作可能なもの）、カメラに装着される
ズームレンズにも適用することができる。

【００７４】また、上記各実施形態では、ズームレンズ
光学系のサーボ駆動およびマニュアル操作駆動を行う場
合について説明したが、本発明は、ズームレンズ光学系
以外の光学調節手段（フォーカスレンズ光学系や光量調
節系）をサーボ駆動およびマニュアル操作駆動する場合
についても適用することができる。

【００７５】また、上記各実施形態では、レンズやデマ
ンドの電動操作部材を指令手段として説明したが、本発
明における指令手段はこれらに限られるものではない。
例えば、自動変倍機能や自動合焦機能（ＡＦ）を有する
光学装置においては、これら自動光学調節機能によるサ
ーボ駆動のための指令信号を生成して指令信号を出力す
る信号生成回路等の指令手段であってもよい。すなわ
ち、本発明は、自動合焦機能によるフォーカスレンズ系
のサーボ駆動中にマニュアル操作駆動が行われた場合に
も有効である。そして、このような場合は、上記各実施
形態のように所定範囲を超える指令信号が入力されたか
否かではなく、単に指令信号が入力されたか否かによっ
て接続手段（クラッチ）を接続・接続解除するようにし
てもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接続手段の接続トルクを光学調節手段をサーボ駆動する
のに適した大きさに適宜設定することが可能となるの
で、接続手段の接続トルクが過大に設定されることによ
る無駄な接続作動エネルギー（電力）の消費を防止した
り、サーボ駆動中に光学調節手段が何らかのトラブルで
動かなくなったときに接続手段が滑ることによりサーボ
駆動系を保護したりすることができる。しかも、装置内
温度や装置姿勢を検出し、これら使用条件の検出結果に
基づいて接続手段の接続トルクを制御することにより、
上記使用条件に関わらず、サーボ駆動を確実に行わせる
ことができる。

【００７７】また、接続手段により、光学調節手段のサ
ーボ駆動時に、光学調節手段に対するマニュアル操作入
力が可能なマニュアル駆動部材に対してサーボ駆動系を
駆動トルク伝達が可能に接続させ、制御手段に、光学調
節手段のサーボ駆動を指令する指令手段から指令信号又
は所定範囲を超える指令信号が入力されないことに応じ
て接続手段の接続を解除し、指令信号又は上記所定範囲
を超える指令信号が入力されることに応じて接続手段を
接続させるとともにこの指令信号に応じて接続手段の接
続トルクを可変制御させるようにすれば、指令手段（サ
ーボ駆動指令のために操作されて指令信号を出力する駆
動指令操作手段や自動光学調節駆動のための指令信号を
生成出力する指令信号生成手段）からの指令信号が入力
されれば自動的に接続手段が接続状態となり、指令信号
が入力されなければ自動的に接続手段が接続解除状態と
なるので、特別な切り換え操作を行うことなく、光学調
節手段のサーボ駆動とマニュアル操作駆動とを行うこと
ができる。

【００７８】しかも、指令信号値に応じて接続手段の接
続トルクを制御することにより、サーボ駆動系の作動速
度等に対し接続手段の接続トルクが過大に設定されるこ
とによる無駄な接続作動エネルギー（電力等）を消費を
防止したり、サーボ駆動中に常時最大の接続トルクで接
続されている場合に比べてサーボ駆動中のマニュアル操
作を行い易くしたり、サーボ駆動中に光学調節手段が何
らかのトラブルで動かなくなったときに接続手段が滑る
ことによりサーボ駆動系を保護したりすることができ
る。

【００７９】また、光学調節手段のサーボ駆動中にマニ
ュアル操作入力されたマニュアル駆動部材から出力側部
材に伝達されるマニュアル駆動トルクをＴｓｙ’とした
ときに、Ｔｄ’＜Ｔｓｙ’の関係を満足するようにすれ
ば、Ｔｄ’＜Ｔｓｙ’の関係を満足するマニュアル駆動
トルクＴｓｙ’が出力側部材に伝達されるようにマニュ
アル操作することにより、サーボ駆動中におけるマニュ
アル操作駆動をスムーズに行うことができる。

【００８０】

【００８１】さらに、光学調節手段のサーボ駆動を行わ
ずマニュアル操作駆動のみを行う際に、接続手段を構成
する部材のうち、サーボ駆動時にマニュアル駆動部材を
介して光学調節手段を駆動する出力側部材の駆動に要す
る駆動トルクをＴｋ’、マニュアル操作駆動時の接続手
段の接続トルクをＴｄ”としたときに、０≦Ｔｄ”＜Ｔ
ｋ’の関係を満足するように接続手段の接続トルクを制
御すれば、光学調節手段のマニュアル操作駆動に必要な
操作トルクを使用者の好みに応じて設定する等の機能を
簡単に（新たな機構を追加することなく）追加すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるズームレンズの構
成図である。

【図２】上記ズームレンズにおける電磁クラッチの断面
図である。

【図３】上記ズームレンズのマニュアル操作駆動および
電動駆動の駆動経路図である。

【図４】上記ズームレンズにおける電動操作部材の出力
信号のグラフ図である。

【図５】上記ズームレンズにおける電動操作判別部の動
作フローチャートである。

【図６】上記ズームレンズの電動駆動時の動作フローチ
ャートである。

【図７】必要駆動トルクとズームスピードとの関係を表
すグラフ図である。

【図８】必要伝達トルクとズームスピードとの関係を表
すグラフ図である。

【図９】従来の光学装置の側面図である。

【図１０】従来のクラッチ機構の構成図である。

【符号の説明】

２１ ズームレンズ本体 ２２ 駆動ユニット ２３ アイドルギア ２４ 電動操作部材 ２５ ＣＰＵ ２６ 電磁クラッチ ２７ モーター制御回路 ２８ モーター ２９ ズーム駆動リング ３０ 駆動回路 ３１ コネクター ３２ 温度センサー ３３ レンズ姿勢センサー ３４ メモリ ４０ 出力軸 ４１ モーター歯車 ４２ 歯車 ４３ 軸 ４４ 歯車 ４５ 入力歯車 ４６ 回転軸 ４７ 摩擦材 ４８ アーマチャー ４９ 板バネ ５０ 出力歯車 ５１ 電磁コイル ５２ 固定筒 ５３〜５６ 軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｇ０２Ｂ 7/04 Ａ (56)参考文献 特開2000−258678（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−38307（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−352378（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−221588（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−319295（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−326739（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−268177（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−319301（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−319303（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−319304（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−352380（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/02 - 7/16 H04N 5/222 - 5/257

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズその他の光学調節手段に対してサ
   ーボ駆動系からの駆動トルクを伝達することにより前記
   光学調節手段のサーボ駆動を行う光学装置において、 前記光学調節手段のサーボ駆動時にこの光学調節手段に
   前記サーボ駆動系を駆動トルク伝達が可能に接続する接
   続手段と、 前記接続手段の接続トルクを可変制御する制御手段とを
   有し、前記接続手段は、該接続手段を構成する部材のうち前記
   サーボ駆動系により駆動される入力側部材と前記光学調
   節手段を駆動する出力側部材とを摩擦接触させることに
   より駆動トルクの伝達が可能で、電磁力を利用して前記
   入力側部材と前記出力側部材との接触圧を変化させる電
   磁クラッチであり 、前記制御手段は 、装置使用条件としての装置内温度および装置姿勢のうち
   少なくとも一方を検出し、記憶手段に予め記憶された演
   算式又はテーブルデータその他の情報を用いて、前記検
   出した使用条件に基づく前記接続手段の接続トルクを 、Ｔｋ’＜Ｔｄ’＜Ｔｍ の関係を満足するように可変制御する ことを特徴とする
   光学装置。但し、Ｔｍは前記入力側部材に発生する最大
   の駆動トルク、Ｔｋ’は前記出力側部材の駆動に要する
   駆動トルク、Ｔｄ’は前記入力側部材と前記出力側部材
   との間の接続トルクである。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記光学調節手段のサ
   ーボ駆動を指令する指令手段から入力される指令信号に
   応じて前記接続手段の接続トルクを可変制御することを
   特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 【請求項３】 前記指令手段が、前記光学調節手段のサ
   ーボ駆動を指令するために操作されて指令信号を出力す
   る駆動指令操作手段であることを特徴とする請求項２に
   記載の光学装置。
4. 【請求項４】 前記サーボ駆動系は、前記駆動指令操作
   手段の操作量に応じて変化する指令信号の値に応じた速
   度で作動することを特徴とする請求項３に記載の光学装
   置。
5. 【請求項５】 前記指令手段が、前記光学調節手段の自
   動光学調節駆動のための指令信号を生成出力する指令信
   号生成手段であることを特徴とする請求項２に記載の光
   学装置。
6. 【請求項６】 前記接続手段は、前記光学調節手段のサ
   ーボ駆動時に、前記光学調節手段に対するマニュアル操
   作入力が可能なマニュアル駆動部材に対して前記サーボ
   駆動系を駆動トルク伝達が可能に接続し、前記制御手段は 、前記光学調節手段のサーボ駆動を指令
   する指令手段から指令信号又は所定範囲を超える指令信
   号が入力されないことに応じて前記接続手段の接続を解
   除し、指令信号又は前記所定範囲を超える指令信号が入
   力されることに応じて前記接続手段を接続させるととも
   にこの指令信号に応じて前記接続手段の接続トルクを可
   変制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか
   １つに記載の光学装置。
7. 【請求項７】 前記光学調節手段のサーボ駆動中にマニ
   ュアル操作入力された前記マニュアル駆動部材から前記
   出力側部材に伝達されるマニュアル駆動トルクをＴｓ
   ｙ’としたときに、 Ｔｄ’＜Ｔｓｙ’ の関係を満足することにより前記光学調節手段のサーボ
   駆動中におけるマニュアル操作駆動が可能となることを
   特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学
   装置。
8. 【請求項８】 前記光学調節手段のサーボ駆動を行わず
   マニュアル操作駆動のみを行う際に、前記制御手段は、 前記接続手段を構成する部材のうち、サーボ駆動時に前
   記マニュアル駆動部材を介して前記光学調節手段を駆動
   する出力側部材の駆動に要する駆動トルクをＴｋ’と
   し、マニュアル操作駆動時の前記接続手段の接続トルク
   をＴｄ”としたときに、 ０≦Ｔｄ”＜Ｔｋ’ の関係を満足するように前記接続手段の接続トルクを制
   御することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つ
   に記載の光学装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、前記光学調節手段のサ
   ーボ駆動を行わずマニュアル操作駆動のみを行う際に、
   接続トルクの設定操作に応じて前記接続手段の接続トル
   クを可変設定することを特徴とする請求項８に記載の光
   学装置。
10. 【請求項１０】 レンズその他の光学調節手段を備えた
    光学装置本体に装着又は接続され、前記光学調節手段に
    対してサーボ駆動系からの駆動トルクを伝達することに
    より前記光学調節手段のサーボ駆動を行う光学装置駆動
    ユニットにおいて、 前記光学調節手段のサーボ駆動時にこの光学調節手段に
    前記サーボ駆動系を駆動トルク伝達が可能に接続する接
    続手段と、 前記接続手段の接続トルクを可変制御する制御手段とを
    有し、前記接続手段は、該接続手段を構成する部材のうち前記
    サーボ駆動系により駆動される入力側部材と前記光学調
    節手段を駆動する出力側部材とを摩擦接触させることに
    より駆動トルクの伝達が可能で、電磁力を利用して前記
    入力側部材と前記出力側部材との接触圧を変化させる電
    磁クラッチであり 、前記制御手段は 、装置使用条件としての装置内温度および装置姿勢のうち
    少なくとも一方を検出し、記憶手段に予め記憶された演
    算式又はテーブルデータその他の情報を用いて、前記検
    出した使用条件に基づく前記接続手段の接続トルクを 、Ｔｋ’＜Ｔｄ’＜Ｔｍ の関係を満足するように可変制御する ことを特徴とする
    光学装置駆動ユニット。但し、Ｔｍは前記入力側部材に
    発生する最大の駆動トルク、Ｔｋ’は前記出力側部材の
    駆動に要する駆動トルク、Ｔｄ’は前記入力側部材と前
    記出力側部材との間の接続トルクである。
11. 【請求項１１】 前記制御手段は、前記光学調節手段の
    サーボ駆動を指令する指令手段から入力される指令信号
    に応じて前記接続手段の接続トルクを可変制御すること
    を特徴とする請求項１０に記載の光学装置駆動ユニッ
    ト。
12. 【請求項１２】 前記指令手段が、前記光学調節手段の
    サーボ駆動を指令するために操作されて指令信号を出力
    する駆動指令操作手段であることを特徴とする請求項１
    １に記載の光学装置駆動ユニット。
13. 【請求項１３】 前記サーボ駆動系は、前記駆動指令操
    作手段の操作量に応じて変化する指令信号の値に応じた
    速度で作動することを特徴とする請求項１２に記載の光
    学装置駆動ユニット。
14. 【請求項１４】 前記指令手段が、前記光学調節手段の
    自動光学調節駆動のための指令信号を生成出力する指令
    信号生成手段であることを特徴とする請求項１１に記載
    の光学装置駆動ユニット。
15. 【請求項１５】 前記接続手段は、前記光学調節手段の
    サーボ駆動時に、前記光学調節手段に対するマニュアル
    操作入力が可能なマニュアル駆動部材に対して前記サー
    ボ駆動系を駆動トルク伝達が可能に接続し、前記制御手段は 、前記光学調節手段のサーボ駆動を指令
    する指令手段から指令信号又は所定範囲を超える指令信
    号が入力されないことに応じて前記接続手段の接続を解
    除し、指令信号又は前記所定範囲を超える指令信号が入
    力されることに応じて前記接続手段を接続させるととも
    にこの指令信号に応じて前記接続手段の接続トルクを可
    変制御することを特徴とする請求項１０から１４のいず
    れか１つに記載の光学装置駆動ユニット。
16. 【請求項１６】 前記光学調節手段のサーボ駆動中にマ
    ニュアル操作入力された前記マニュアル駆動部材から前
    記出力側部材に伝達されるマニュアル駆動トルクをＴｓ
    ｙ’としたときに、 Ｔｄ’＜Ｔｓｙ’ の関係を満足することにより前記光学調節手段のサーボ
    駆動中におけるマニュアル操作駆動が可能となることを
    特徴とする請求項１０から１５のいずれか１つに記載の
    光学装置駆動ユニット。
17. 【請求項１７】 前記光学調節手段のサーボ駆動を行わ
    ずマニュアル操作駆動のみを行う際に、前記制御手段
    は、 前記接続手段を構成する部材のうち、サーボ駆動時に前
    記マニュアル駆動部材を介して前記光学調節手段を駆動
    する出力側部材の駆動に要する駆動トルクをＴｋ’と
    し、マニュアル操作駆動時の前記接続手段の接続トルク
    をＴｄ”としたときに、 ０≦Ｔｄ”＜Ｔｋ’ の関係を満足するように前記接続手段の接続トルクを制
    御することを特徴とする請求項１０から１６のいずれか
    １つに記載の光学装置駆動ユニット。
18. 【請求項１８】 前記制御手段は、前記光学調節手段の
    サーボ駆動を行わずマニュアル操作駆動のみを行う際
    に、接続トルクの設定操作に応じて前記接続手段の接続
    トルクを可変設定することを特徴とする請求項１７に記
    載の光学装置駆動ユニット。
19. 【請求項１９】 請求項１から９のいずれかに記載の光
    学装置と、この光学装置が装着されるカメラとを有する
    ことを特徴とするカメラシステム。
20. 【請求項２０】 請求項１０から１８のいずれかに記載
    の光学装置駆動ユニットと、この駆動ユニットが装着又
    は接続される光学装置本体とを有して構成されることを
    特徴とする光学装置。
21. 【請求項２１】 請求項１０から１８のいずれかに記載
    の光学装置駆動ユニットと、この駆動ユニットが装着又
    は接続される光学装置本体と、この光学装置本体が装着
    されるカメラとを有して構成されることを特徴とするカ
    メラシステム。