JP3968616B2

JP3968616B2 - レンズ操作装置

Info

Publication number: JP3968616B2
Application number: JP27801898A
Authority: JP
Inventors: 浩加藤; 康示桑木野
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: DE19946728A1; DE19946728B4; US6781631B1; JP2000111783A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズ操作装置に係り、特にテレビカメラ等に用いられる撮影用レンズ装置のフォーカシングやズーミング等を電動制御するための操作信号を与えるレンズ操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビカメラ用レンズにおけるズーミングやフォーカシングなどのレンズ操作にはズームレートデマンドやフォーカスポジションデマンドと呼ばれる操作装置が用いられる。通常、操作装置（デマンド）は、操作部材に相当する操作リングを有し、この操作リングを手動で回転（又は回動）操作することにより、操作リングと連動するポテンショメータやロータリーエンコーダ等から操作量に応じた電気信号（操作信号）が出力される。そして、この電気信号に基づいてモータ等の駆動部を制御し、レンズ群を移動させてズーミングやフォーカシングを行うようになっている。
【０００３】
また、予め記憶させておいたフォーカス位置及びズーム位置をボタン操作で瞬時に再現するプリセット機能（ショット機能）を備えたテレビレンズも広く知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、フォーカスデマンドが接続されたレンズ装置において、プリセット機能やオートフォーカス機能がＯＮされた場合、デマンドから出力される信号（位置信号）が断ち切られて、プリセット等の信号に基づいた位置にレンズ（例えば、フォーカスレンズ）が移動する。その後、プリセット機能等を解除すると、フォーカスデマンドの指令する位置にレンズが復帰するが、プリセット位置で被写体にピントが合わせられていた場合には、プリセット機能を解除した途端に画面がボケて放送事故になる可能性がある。
【０００５】
かかる不具合を防止するために、プリセット機能が解除されてもフォーカス位置等のレンズ状態が維持されることが望ましい。この場合、デマンドの操作リングの回転角度（回動位置）を検知する位置センサとしてインクリメンタル型ロータリーエンコーダ等を用い、その回転終端の両端にストッパーを設けたフォーカスデマンドを想定すると、プリセット機能解除によるフォーカス位置の変動を回避できる。
【０００６】
ところが、かかる構成の場合、フォーカスデマンドのストッパー位置と、実際のフォーカスレンズのエンド端との関係がズレてしまい、デマンドの操作リングを操作限界（端）まで回しても、フォーカスレンズがエンド端（至近端又は無限遠端）まで到達せず、ピント調整ができない領域（範囲）が生じてしまうという問題がある。
【０００７】
なお、これと類似する課題は特開平８−３１３７９３号公報において指摘されている。同公報では操作リングを自由回転可能に構成し、レンズ装置に設けたレンズの端認識手段によってレンズがエンド端に到達したことを検知したら、操作リングの回転を強制的に阻止する構造が提案されている。具体的には、操作リングと一体で回転するリング部材の外周に歯車状の歯が設けられ、レンズが端位置に到達した時にモータ等の動力源を駆動してストッパーコマ部材を回動させ、ストッパーコマ部材の先端をリング部材の歯と歯の谷部に係合させて、操作リングの回転を止めるようになっている。
【０００８】
しかし、この公報に示されたレンズ操作装置では、レンズの端位置を検出する都度モータ等の動力源を駆動してストッパーコマ部材をリング部材の回転エリアに進出させなければならず、消費エネルギーも比較的大きく、制御系も複雑になる。更に、ストッパーコマ部材が頻繁に回動するため、機械的な故障など、耐久性にも問題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、プリセット機能やオートフォーカス機能などレンズ操作装置以外の制御が働いてその制御が解除された時にもレンズの状態を維持できるとともに、レンズ操作装置における操作部材の操作限界と、レンズ装置側の被制御レンズ（例えば、フォーカスレンズ）の移動限界（エンド端）との関係を保つことができ、被制御レンズの移動限界位置において操作部材の操作限界を実感できるレンズ操作装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、操作部材の変位に応じた信号を出力し、該信号に基づいてレンズを制御するレンズ操作装置において、前記操作部材の操作限界の位置に留まり、前記操作部材の移動によって前記操作部材が衝突することにより前記操作部材を衝止して当該操作部材の操作限界を規定する衝止部材と、前記衝止部材を前記操作部材の移動方向に移動自在に支持する支持機構と、前記衝止部材を前記操作部材の移動方向に移動させる動力を与える動力源と、前記衝止部材の位置を検出する検出手段と、前記動力源を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記レンズの位置を示す信号に基づいて、現在のレンズ位置と前記レンズの作動上の終端位置との関係を把握し、前記検出手段から得られる前記衝止部材の位置を示す信号と、前記操作部材の位置を示す信号とに基づき、現在の操作部材の位置を起点とする当該操作部材の操作限界の位置が前記レンズの終端位置と一致する関係になるように前記衝止部材を移動させることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、プリセット機能などレンズ操作装置以外の制御が働いてレンズが動かされ、操作部材の操作限界の位置とレンズの終端位置との対応関係にズレが生じた場合に、制御部において現在のレンズ位置と該レンズの終端位置との位置関係を把握し、操作部材の現在位置と衝止部材の位置との関係が、現在のレンズ位置とレンズの終端位置との関係と等しくなるように動力源を制御して衝止部材を移動させている。これにより、操作部材の操作限界とレンズの終端位置とを容易に一致させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るレンズ操作装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１には本発明をテレビレンズ用フォーカスデマンドに適用した例が示され、図２には図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図が示されている。図１に示したように、フォーカスデマンド１０は主として、操作部材に相当するツマミ１２と、ツマミ１２の回転を検出するロータリーエンコーダ１４と、前記ツマミ１２に一体的に設けられたストッパー部材１６と衝突してツマミ１２の回動を規制するストッパーピン（衝止部材に相当）１８が植設された歯車２０と、該歯車２０に回転駆動力を与えるモータ（動力源に相当）２２と、前記歯車２０の回転を検出するロータリーエンコーダ２４と、から構成される。
【００１３】
ツマミ１２はロータリーエンコーダ１４を収納するケース２６から延出した円筒部２７に回動自在に支持され、セットビス２８を用いて軸３０に固定される。ツマミ１２の周囲には指掛け部の役割を果たす突起部１２Ａが１つ又は複数（通常は周囲等間隔に３〜４か所程度）設けられる。ロータリーエンコーダ１４はケース２６の内側において前記軸３０の後端（図において左端）部に配置され、固定部材３２及び固定ネジ３３を用いてケース２６に取り付けられる。ツマミ１２が回転（変位）するとツマミ１２と一体に軸３０が回転し、その回転方向及び回転量パルス信号がロータリーエンコーダ１４から出力される。
【００１４】
前記円筒部２７には歯車２０が回動自在に支持されており、この歯車２０の上面（図１において右面）にストッパーピン１８が固設されている。なお、符号３６は歯車２０の軸方向の抜け止め用の止め輪である。ツマミ１２の裏面（図１において左面）にはストッパー部材１６が突設されているため、図２に示すようにツマミ１２が回動してストッパー部材１６がストッパーピン１８に衝突すると、その回転方向（図２において時計回転方向）についてツマミ１２の回動が阻止される。なお、ツマミ１２が逆方向に回動操作されてストッパー部材１６がストッパーピン１８に衝突する場合も同様である。
【００１５】
モータ２２はケース２６の外側（図１において上面）に取り付けられており、該モータ２２の回転軸には前記歯車２０と噛合する歯車３８が固着される。このモータ２２の回転駆動力が歯車３８を介して歯車２０に伝達されることにより、歯車２０が回転しストッパーピン１８が円軌道Ｃs に沿って位置が移動する。なお、モータ２２と歯車２０との間をウォームギヤにすることも可能である。
【００１６】
こうして、ツマミ１２のストッパー部材１６がストッパーピン１８に衝突する位置が変更され、ツマミ１２の衝止位置（操作限界位置）が可変する。ストッパーピン１８が目標の位置に到達した時点でモータ２２の端子を短絡することにより、ストッパーピン１８が停止し、その位置が維持される。なお、ストッパーピン１８を移動させる動力源として超音波モータを用いることも可能であり、かかる場合は通電の状態で停止が維持される。
【００１７】
ロータリーエンコーダ２４は図１においてケース２６の下面に取り付けられており、前記歯車２０に噛合される歯車４０の回転を検出し、その回転方向及び回転量に応じたパルス信号を出力するようになっている。このロータリーエンコーダ２４の出力信号に基づいてストッパーピン１８の位置を把握することができ、モータ２２の駆動が制御される。なお、ストッパーピン１８の位置を制御する方法について詳しくは後述する。
【００１８】
図３はテレビレンズのフォーカス制御系の構成を示すブロック図である。同図では説明の便宜上１枚のフォーカスレンズのみを示すが、一般にテレビレンズ５０は、固定フォーカスレンズ群、移動フォーカスレンズ群（符号５２に相当）、変倍レンズ群、補正レンズ群、マスターレンズ群、など複数のレンズ群を有しており、各レンズ群は複数枚のレンズで構成される。
【００１９】
フォーカスレンズ５２のレンズ枠５３はネジ棒５４に螺合連結されており、フォーカス駆動用のモータ５６の回転駆動力が歯車５７、５８を介してネジ棒５４に伝達されることによってネジ棒５４が回転し、フォーカスレンズ５２が光軸に沿って前後（図３において左右方向）に移動する構造になっている。なお、レンズ枠５３はフォーカスレンズ５２と一体に成形されていてもよく、フォーカスレンズ５２を移動させる構造（手段）は、図３に示すものに限らず様々な形態が可能であり、周知の手段を適宜選択して適用することができる。
【００２０】
フォーカス駆動用のモータ５６は、図１で説明したフォーカスデマンド１０の指令信号に基づいて駆動されるのみならず、プリセット機能やオートフォーカス機能を働かせた場合などには図示せぬレンズ制御装置によって自動的に制御される。
フォーカスレンズ５２は予め定められた至近側のエンド端Ｅ1 と、無限遠側のエンド端Ｅ2 との間で移動可能であり、図示せぬ適当な衝止部材等の規制手段によって、かかる可動範囲を超えてフォーカスレンズ５２は移動することができない構造になっている。
【００２１】
また、テレビレンズ５０にはフォーカスレンズ５２の位置（フォーカス位置）を検出するための手段としてロータリーエンコーダ６０が設けられている。勿論、ロータリーエンコーダ６０に代えてポテンショメータ等の他の検出手段を用いることも可能である。
ロータリーエンコーダ６０は歯車６１、５８を介してネジ棒５４の回転方向及び回転量を検出し、その検出に応じたパルス信号を出力する。かかるパルス信号のパルス数をカウントすることによってフォーカスレンズ５２の絶対的な位置、即ち、エンド端Ｅ1 、Ｅ2 とフォーカスレンズ５２の位置との関係を把握することができる。
【００２２】
ロータリーエンコーダ６０から出力される信号はフォーカスレンズ５２の位置を示す信号に相当しており、このフォーカスレンズ位置信号６４がフォーカスデマンド１０のストッパー位置制御回路（以下、ストッパー制御回路と略記する。）６６に加えられる。
一方、図１で説明したロータリーエンコーダ１４の出力信号はツマミ１２の位置を示す信号に相当しており、このツマミ位置信号６８はストッパー制御回路６６に入力される。同様に、図１で説明したロータリーエンコーダ２４の出力信号はストッパーピン１８の位置を示す信号に相当しており、このストッパー位置信号７０はストッパー制御回路６６に入力される。
【００２３】
更に、プリセット機能のＯＮ／ＯＦＦスイッチ７２の操作に応じて作動するプリセット制御回路７４からプリセット動作の開始／終了を示す信号がストッパー制御回路６６に加えられている。なお、オートフォーカス機能を有する場合には、オートフォーカス動作の開始／終了を示す信号もストッパー制御回路６６に入力される。
【００２４】
ストッパー制御回路６６は、受入した各位置信号（６４、６８、７０）及びプリセット制御回路７４等から受入した信号に基づいて、ストッパー移動用のモータ、即ち図１で説明したモータ２２を制御する。
次に、上記の如く構成されたレンズ操作装置の作用について、モータ２２の制御方法と共に説明する。
【００２５】
図４はフォーカスレンズの位置とフォーカスデマンドのツマミの位置との関係を示す概念図である。同図（ａ）〜（ｃ）の各図において上段はフォーカスレンズ位置を示すもので、至近側エンド端（Ｎ）から無限側エンド端（∞）までの可動範囲において図中黒丸で示す位置がフォーカスレンズ５２の現在の位置を表している。他方、その下段はフォーカスデマンド位置を示すもので、ストッパーピン１８によって規定されるツマミ１２の回動限界位置をＳN ，ＳF で表し、至近方向の回動限界位置（ＳN ）から無限遠方向の回動限界位置（ＳF ）までの回動範囲におけるツマミ１２の相対的な位置を図中黒丸で表している。
【００２６】
プリセット機能やオートフォーカス機能などフォーカスデマンド以外の制御機能を使用しない場合には図４（ａ）に示すように、フォーカスレンズ５２の両エンド端とフォーカスデマンドのツマミ１２の回動限界位置とはそれぞれ一致しており、ツマミ１２を回すことにより至近側エンド端（Ｎ）から無限側エンド端（∞）までの全領域においてフォーカスレンズ１２を制御できる。
【００２７】
ところが、図４（ｂ）に示すように、プリセット機能などフォーカスデマンド以外の制御機能が働いてフォーカスレンズ５２が動かされた後、その制御が解除された場合には、その移動量分だけフォーカスデマンド１０のツマミ１２の回転位置がズレることになる。同図（ｂ）のようにプリセット機能等によってフォーカスレンズ５２が無限遠側に移動した場合、そのフォーカスレンズ位置が現在のフォーカスデマンド位置に対応づけられることになるので、結果的にフォーカスデマンド１０のツマミ１２の回動限界位置とフォーカスレンズ５２の両エンド端との関係がズレてしまう。
【００２８】
このままでは、フォーカスデマンド１０のツマミ１２を至近側に回しても、フォーカスレンズ５２がエンド端（Ｎ）に到達する手前の回動限界位置ＳN でツマミ１２の回動が阻止されてしまい、それ以上ツマミ１２を回すことができない。このため、図４（ｂ）の符号Ｒｘで示す領域においてフォーカスレンズ５２の制御が不可能になる。
【００２９】
また、フォーカスデマンド１０のツマミ１２を無限遠側に回す場合を考察すると、フォーカスレンズ５２を無限遠のエンド端（∞）まで制御することは可能であるが、エンド端（∞）に到達した時でもフォーカスデマンド１０のツマミ１２の回動が阻止されないので、操作者がエンド端到達を実感できない。
そこで、このような不具合を解決するために、本例のフォーカスデマンド１０においては、図４（ｃ）に示すように、プリセット機能等によってずれ分だけフォーカスデマンド１０の回動限界位置（ＳN ，ＳF ）を移動させて、フォーカスレンズ５２の両エンド端とフォーカスデマンド１０の回動限界位置との関係を一致させるようにしている。即ち、プリセット機能などフォーカスデマンド以外の制御が働いてフォーカスレンズ５２が動かされた時には、現在のフォーカスレンズ位置と両エンド端との関係と、フォーカスデマンド１０のツマミ１２の現在位置と両回動限界位置との関係とが等しくなるように、フォーカスデマンド１０のストッパーピン１８の位置を移動させる。このような衝止位置の変更動作を実現すべく、ストッパー制御回路６６はモータ２２を制御する。
【００３０】
なお、レンズ装置の電源投入時には、初期動作としてフォーカスレンズ５２を一方のエンド端まで強制移動すると共に、エンド端に到達するまでの間フォーカスデマンド１０のモータ２２をフリーにして（ブレーキを解除して）おく。そして、フォーカスレンズ５２がエンド端に到達したらモータ２２を制御して、該エンド端に対応するストッパーピン１８の位置を設定する。かかる初期設定によって、フォーカスレンズ５２のエンド端と、フォーカスデマンド１０の操作部材の操作限界とが対応づけられ、以後プリセット機能等の制御を行った場合にも上述の如く両者の対応関係が保持される。
【００３１】
本例のフォーカスデマンド１０によれば、プリセット機能などデマンド以外の制御が働いてその制御が解除された時にもレンズの状態を維持できるとともに、ツマミ１２の操作限界と、レンズ装置側のフォーカスレンズ５２の移動限界（エンド端）との関係を保つことができ、エンド端においてツマミ１２の操作限界を実感できる。
【００３２】
また、ストッパーピン１８の位置を一旦修正すれば、その後は次にプリセット機能等が働くまでストッパーピン１８の位置制御が不要になるので制御負担も少なく、機械的な耐久性にも優れるという利点がある。
上記実施の形態のストッパー部材１６とストッパーピン１８の関係を逆にしてストッパー部材１６側を移動させる構造とすることも可能である。
【００３３】
上記実施の形態では、フォーカスレンズの制御系を例に説明したが、位置制御されるレンズであれば、どのレンズを対象としてもよく、本発明を適用して上述と同様のレンズ操作装置を実現することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るレンズ操作装置によれば、操作部材の操作限界を規定する衝止部材を移動可能な構造とし、現在の操作部材位置を起点とする操作部材の操作限界の位置がレンズの終端位置に対応するように前記衝止部材を移動させるようにしたので、プリセット機能などレンズ操作装置以外の制御が働いてその制御が解除された時にもレンズの状態を維持できるとともに、操作部材の操作限界と、レンズの終端位置との対応関係を保つことができ、終端位置において操作部材の操作限界を実感できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るフォーカスデマンドの断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図
【図３】本発明が適用されるテレビレンズのフォーカス制御系の構成を示すブロック図
【図４】フォーカスレンズの位置とフォーカスデマンドのツマミの位置との関係を説明するために用いた概念図
【符号の説明】
１０…フォーカスデマンド（レンズ操作装置）
１２…ツマミ（操作部材）
１４、２４、６０…ロータリーエンコーダ
１６…ストッパー部材
１８…ストッパーピン（衝止部材）
２０…歯車（支持機構）
２２…モータ（動力源）
２６…ケース
２７…円筒部（支持機構）
５０…テレビレンズ
５２…フォーカスレンズ
５６…モータ
６６…ストッパー位置制御回路（制御部）
Ｅ1 、Ｅ2 …エンド端（終端位置）

Claims

操作部材の変位に応じた信号を出力し、該信号に基づいてレンズを制御するレンズ操作装置において、
前記操作部材の操作限界の位置に留まり、前記操作部材の移動によって前記操作部材が衝突することにより前記操作部材を衝止して当該操作部材の操作限界を規定する衝止部材と、
前記衝止部材を前記操作部材の移動方向に移動自在に支持する支持機構と、
前記衝止部材を前記操作部材の移動方向に移動させる動力を与える動力源と、
前記衝止部材の位置を検出する検出手段と、
前記動力源を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記レンズの位置を示す信号に基づいて、現在のレンズ位置と前記レンズの作動上の終端位置との関係を把握し、前記検出手段から得られる前記衝止部材の位置を示す信号と、前記操作部材の位置を示す信号とに基づき、現在の操作部材の位置を起点とする当該操作部材の操作限界の位置が前記レンズの終端位置と一致する関係になるように前記衝止部材を移動させることを特徴とするレンズ操作装置。