JP4407983B2

JP4407983B2 - 光学装置

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Publication number: JP4407983B2
Application number: JP21798499A
Authority: JP
Inventors: 健出村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: FR2797059B1; FR2797059A1; US6788888B1; JP2001042191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン撮影に用いられるレンズ装置等の光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン撮影等に用いられるレンズ装置には、図３および図４に示すようなものがある。このレンズ装置では、手動あるいは電動で装置本体３０の外周に設けられた操作リング３１を回動させ、筐体３９内に保持された可動レンズ群（図示せず）を光軸方向へ移動させたり、絞り（図示せず）を調整したりすることができる。
【０００３】
筐体３９の近傍に設けられたドライブユニット３２の内部には、操作リング３１を電動駆動するためのモータ３５や制御回路（図示せず）等が収納され、またドライブユニット３２の外面には、モータ３５を作動させて可動レンズ群を駆動させるために使用者により操作される電動操作スイッチ３３が設けられている。
【０００４】
そして、このレンズ装置には、図４に示すように、モータ３５の駆動力を操作リング３１に伝達するための駆動力伝達経路を断接するクラッチ機構が設けられている。
【０００５】
具体的には、クラッチ機構は、操作リング３１上に形成された操作ギア部３４とモータ３５の出力ギア３６との間に設けられたアイドラギア３７と、このアイドラギア３７をアイドラ軸３８の軸方向（長手方向）にスライド駆動する不図示のクラッチ操作レバーとから構成される。
【０００６】
電動駆動時には、クラッチ操作レバーを操作してアイドラギア３７を操作ギア部３４と出力ギア３６の双方に噛み合わせることにより駆動力伝達経路を接続状態とし、手動駆動時には、クラッチ操作レバーを切り換え操作してアイドラギア３７を出力ギア３６から離脱させることにより、駆動力伝達経路を切断状態とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなレンズ装置では、操作リングの手動駆動を行う際と電動駆動を行う際とでいちいちクラッチ操作レバーを操作する必要がある。このため、操作が煩雑であり、手動／電動間の迅速な切換えが行えずに、撮影状況の変化に対応できないおそれがある。
【０００８】
また、駆動力伝達経路が接続状態にあるとき、さらには可動レンズ群が電動駆動されている間でも、操作リングの手動駆動を行うことは構造上は可能であるが、モータの負荷によって操作力が非常に重くなり、容易な操作が難しかったり、モータに過大な負荷がかかったりする。さらに、このレンズ装置およびこれが装着されるカメラから離れた位置に配置されたカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）を通じて可動レンズ群等が電動駆動されているときに、カメラ近くにいるカメラマンが優先的に手動で瞬時に操作することは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、切換え手段の伝達状態／非伝達状態の切り換え（言い換えれば、電動駆動源によるレンズ保持部材の駆動と、操作部材の操作に伴うレンズ保持部材の駆動との切り換え）を、特別な操作を必要とすることなく迅速に行うことができる光学装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願発明では、レンズを保持するレンズ保持部材と、レンズ保持部材を光軸方向に移動させるために手動で操作される操作部材と、レンズ保持部材を電動で駆動するための電動駆動源と、電動駆動源の駆動力をレンズ保持部材に伝達させる伝達状態と、電動駆動源の駆動力をレンズ保持部材に非伝達とする非伝達状態との間で切り換える切換え手段と、伝達状態において、操作部材による手動操作が行われたか否かを検出するための検出手段と、検出手段による検出結果に応じて、切換え手段を非伝達状態に切換えるよう制御する制御手段を設けている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施形態であるズームレンズ装置（光学装置）の構成を示している。このズームレンズ装置は、テレビジョン撮影等に用いられるものである。
【００１７】
図１において、１はズームレンズであり、ズーム鏡筒２に保持されて、光軸方向（図１の左右方向）に移動可能となっている。ズーム鏡筒２には、少なくとも３個以上のコロ部材３が径方向外方に突出するように設けられており、それぞれのコロ部材３は筐体としての固定筒４に形成された直線溝４ａと回転筒５に形成された曲線溝５ａに係合している。
【００１８】
回転筒５には、連結ピン６が径方向外方に突出するように設けられており、固定筒４に形成された溝４ｂを通してズーム操作リング７に係合している。
【００１９】
このような構成において、ズーム操作リング７を回転させると、回転筒５がズーム操作リング７と一体的に回転し、ズーム鏡筒２に設けられたコロ部材３が固定筒４の直線溝４ａと回転筒５の曲線溝５ａに沿って移動する。これにより、ズームレンズ１は固定筒４内で光軸方向に移動する。なお、ズーム操作リング７およびズームレンズ１の動作端は、固定筒４の溝４ｂを通して光軸を中心に回動する連結ピン６の動作範囲で決定される。
【００２０】
また、固定筒４の近傍には、ドライブユニット８が配置されており、その内部には、制御回路（主たる制御手段）２２、ズームモータ（電動駆動源）９、ズームレンズ位置検出用のポテンショメータ１０、各駆動回路１７，２４および操作モード判別回路２１等が収納されている。
【００２１】
ポテンショメータ１０の入力軸には、ズーム操作リング７上に設けられた操作ギア部７ａに噛み合う位置検出用ギヤ１１が取り付けられている。このため、ズーム操作リング７が回転するとその回転量に応じたポテンショメータ１０の入力回転が得られ、このポテンショメータ１０からの検出信号によりズームレンズ１の位置を検出することができる。なお、ポテンショメータ１０を通じた位置検出により、ズームレンズ１の電動駆動時に、ズームレンズ１（ズーム鏡筒２）がその動作端に当たった場合の衝撃力や衝撃音を緩和するため、動作端近傍でズームレンズ１を減速することが可能となる。
【００２２】
ズームモータ９の駆動力は、ギアヘッド１２およびモータ出力ギヤ１３を介して中間ギヤ１４へと伝達される。中間ギヤ１４の端面にはフェイスギア部１４ａが形成されており、このフェイスギア部１４ａに対向して連結ギヤ１５のフェイスギア部１５ａが位置している。連結ギヤ１５は、ズーム操作リング７上に設けられた操作ギア７ｂに噛み合っている。ズームモータ９は、制御回路２２から位置制御信号を受けたモータ駆動回路２４により駆動制御される。
【００２３】
また、連結ギヤ１５の支軸１５ｂにおける中間ギヤ１４と反対側の位置には、電磁クラッチ１６が取り付けられている。この電磁クラッチ１６をＯＮ−ＯＦＦ制御することで、連結ギヤ１５が支軸１５ｂの軸方向（長手方向）にスライドし、中間ギヤ１４のフェイスギア部１４ａと連結ギヤ１５のフェイスギア部１５ａの噛合いと離脱を切り換えることができる。
【００２４】
連結ギヤ１５はズーム操作リング７の操作ギア７ｂに噛み合っているので、電磁クラッチ１６をＯＮ制御することで、中間ギヤ１４と連結ギヤ１５とを連結させて一体的に回転させることができ、ズームモータ９の駆動力をズーム操作リング７に伝達してこれを回転駆動することができる。これにより、ズームレンズ１（ズーム鏡筒２）は光軸方向に電動駆動される。なお、本実施形態の説明では、このようにズームレンズ１を電動駆動させるための上記駆動機構の状態を、電動ズームモードという。
【００２５】
また、電磁クラッチ１６をＯＦＦ制御することで、中間ギヤ１４と連結ギヤ１５とを離脱させ、ズームモータ９の駆動力がズーム操作リング７に伝達されないようにすることができる。この場合、ズーム操作リング７を手動で回転操作したときは、ズームモータ９の負荷がかかることなく快適にズームレンズ１をマニュアル駆動することができる。なお、本実施形態の説明では、このようにズームレンズ１をマニュアル駆動させるための上記駆動機構の状態を、マニュアルズームモードという。
【００２６】
電磁クラッチ１６のＯＮ−ＯＦＦ制御は、制御回路２２からの信号を受けたクラッチ駆動回路１７により行われる。
【００２７】
なお、ズーム操作リング７には、ズームレンズ１の位置を示す目盛りが刻まれており、複雑な構造を持たなくても、外部から目視でズーム位置を確認することができる。
【００２８】
次に、ズームレンズ１を駆動する上記駆動機構のモード設定について、図２のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２９】
マニュアルズームモードと電動ズームモードは前述した電磁クラッチ１６をＯＮ／ＯＦＦ制御することで切り換えられるが、どちらのモードに設定するかは電動駆動を行わせるために、ドライブユニット８の外装面に設けられたズーム電動操作部材１８や、このレンズ装置およびカメラ装置２０を支持する三脚に備えられるズームデマンド１９や、さらにこのレンズ装置を遠隔から操作するためのカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）や、このＣＣＵによって操作されるカメラ装置２０から入力される指令信号を基に決定される。
【００３０】
ズーム電動操作部材１８とズームデマンド１９は速度指令信号を、またカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）やカメラ装置２０は位置指令信号を本レンズ装置に入力する。
【００３１】
これらの指令信号は、制御回路２２に送られるとともに、操作モード判別回路２１に送られ、さらに速度指令信号は速度指令判別回路２１ａへ、また位置指令信号は位置指令判別回路２１ｂへ送られる。
【００３２】
ズーム電動操作部材１８およびズームデマンド１９は、何ら操作されていない時は基準信号を出力し、操作されたときにその操作量に応じて基準信号からシフトした信号値を本レンズ装置の制御回路２２および位置指令判別回路２１ｂに入力する。
【００３３】
速度指令判別回路２１ａは、ズーム電動操作部材１８およびズームデマンド１９から基準信号近傍の信号が出力されているときは、ズームレンズ１の駆動機構をマニュアルズームモードに設定させるため、制御回路２２に信号を送る。ステップ（図２ではＳと略す）５１で、この信号を受けた制御回路２２は、ステップ５２又はステップ５３で、ズーム電動操作部材１８およびズームデマンド１９が操作されてないものと判別し、ステップ５４に進む。
【００３４】
また、速度指令判別回路２１ａは、基準信号近傍以外の信号が出力されているときは、ズームレンズ１の駆動機構を電動ズームモードに設定させるため、制御回路２２に信号を送る。ステップ５１で、この信号を受けた制御回路２２は、ステップ５２又はステップ５３で、ズーム電動操作部材１８又はズームデマンド１９が操作されたものと判別し、ステップ５９に進んで、クラッチ駆動回路１７に信号を送り、電磁クラッチ１６をＯＮさせる。
【００３５】
また、カメラ装置２０等から位置指令信号が送られた場合、位置指令判別回路２１ｂは、所定時間内にその信号値に変化がないときは、ズームレンズ１の駆動機構をマニュアルズームモードに設定させるため、制御回路２２に信号を送る。ステップ５１でこの信号を受けた制御回路２２は、ステップ５２，５３を経てステップ５４にてカメラ装置２０等からも位置指令信号（操作信号）が入力されていないと判別し、ステップ６３に進んで、クラッチ駆動回路１７に信号を送り、電磁クラッチ１６をＯＦＦさせる。
【００３６】
また、位置指令判別回路２１ｂは、所定時間内に信号値に変化があったときは、ズームレンズ１の駆動機構を電動ズームモードに設定させるため、制御回路２２に信号を送る。ステップ５１にてこの信号を受けた制御回路２２は、ステップ５２，５３を経てステップ５４にてカメラ装置２０等から位置指令信号（操作信号）が入力されたものと判別し、ステップ５５に進んで、クラッチ駆動回路１７に信号を送り、電磁クラッチ１６をＯＮさせる。
【００３７】
このようにしてステップ５５，５９に進んだ制御回路２２は、それぞれステップ５６，６０に進み、ステップ５１にて読み込んだ指令信号に基づいて、ズームモータ９を駆動制御させるため、この駆動制御が完了するまで（ステップ５８，６２）、モータ駆動回路２４に信号を送る。
【００３８】
このように、本実施形態では、入力された指令信号に基づいてズームレンズ１の駆動機構のモード切り換えが行われるので、従来のようにモード切換レバー等の特別な操作を行わせることなく、駆動機構の迅速なモード切換えが可能となる。
【００３９】
次に、ズームレンズ１の駆動機構が電動ズームモードに設定された状態、さらにはズームレンズ１が電動駆動されているときにズーム操作リング７がマニュアル操作された場合の動作について、引き続き図２のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００４０】
本実施形態では、ズームレンズ１の電動駆動中にズーム操作リング７がマニュアル操作されたときには、このマニュアル操作を優先し、電磁クラッチ１６をオフにして、電動ズームモードからマニュアルズームモードへと切り換えるように構成している。
【００４１】
ズームレンズ１の電動駆動中にズーム操作リング７がマニュアル操作されたことを検出するために、本実施形態では、マニュアル検知回路２３によって、ズームモータ９を駆動するモータ駆動回路２４からのズームモータ９への駆動電流値の変化を検出している。
【００４２】
具体的には、マニュアル検知回路２３は、モータ駆動回路２４からの駆動電流値を所定時間ごとにサンプリングし、初期あるいは所定時間前にサンプリングした電流値と現時点でサンプリングした電流値との変動幅が所定値以上の場合（つまり、ズームモータ９が過負荷状態になったときは）は、ズームレンズ１の電動駆動中にマニュアル操作が行われたとみなして、制御回路２２に信号を送る。
【００４３】
こうして、ステップ５６〜５８又はステップ６０〜６２のルーチンが繰り返されているズームレンズ１の電動駆動中に、ステップ５７又はステップ６１にてマニュアル検知回路２３からの信号によりズームモータ９が過負荷状態になった（ズーム操作リング７のマニュアル操作が行われた）と判別した制御回路２２は、ステップ６３にジャンプして、電磁クラッチ１６をＯＦＦさせる。これにより、ズームレンズ１の電動駆動中にこのズームレンズ１に対するマニュアル操作力が作用したときは、自動的に電動ズームモードからマニュアルズームモードへと切り換わる。
【００４４】
なお、他のマニュアル操作の検出手段としては、ズームモータ９に生じた逆起電圧の変化を検出し、初期あるいは所定時間前にサンプリングした逆起電圧と現時点でサンプリングした逆起電圧との変動幅が所定値以上の場合に、ズームレンズ１の電動駆動中にマニュアル操作が行われたとみなすようにしてもよい。
【００４５】
さらに、ポテンショメータ１０を用いて、ズームレンズ１の位置データを検出し、この検出結果と位置指令信号に対応するズーム位置との差分演算をサンプリングごとに行い、差分演算の結果が急激に変化した場合に、ズームレンズ１の電動駆動中にマニュアル操作が行われたとみなすようにしてもよい。
【００４６】
また、ポテンショメータ１０が検出した位置データの微分演算から速度データを演算し、演算した速度データと速度指令信号に対応する駆動速度の差分演算をサンプリングごとに行い、差分演算の結果が急激に変化した場合に、ズームレンズ１の電動駆動中にマニュアル操作が行われたとみなすようにしてもよい。
【００４７】
このように本実施形態によれば、前述したように特別なモード切換え操作をすることなく、マニュアルズームモードと電動ズームモード間でのモード切り換えを行うことができるだけでなく、センサ部品を別途設けることなく、ズームレンズ１の電動駆動中におけるマニュアル操作を検出して、電動ズームモードをマニュアルズームモードに切り換えることができる。このため、ズームレンズ１の電動駆動中においてマニュアル操作を行えば、適度な操作力でのマニュアル操作を電動駆動に優先させることができる。
【００４８】
なお、ここでは、ズームレンズ１の電動駆動中にズーム操作リング７がマニュアル操作された場合に、ズームレンズ１の駆動機構が電動ズームモードからマニュアルズームモードに切り換わることについて説明したが、駆動機構が電動ズームモードに設定されているが、ズームレンズ１の電動駆動が行われていない（ズームレンズ１が停止中である）ときにマニュアル操作が行われた場合も、ズームモータ９に生じた逆起電圧を検出する等してマニュアル操作を検出し、駆動機構を電動ズームモードからマニュアルズームモードに切り換えるようにしてもよい。
【００４９】
これにより、使用者に駆動機構のモード切換えのための特別な操作を行わせることなく、迅速にかつ快適にズームレンズ１のマニュアル操作を開始することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、マニュアルズームモードと電動ズームモードとの切り換えを電磁クラッチ１６を用いて行うようにした場合について説明したが、電磁クラッチ以外でも、ソレノイド等、電動で駆動力伝達経路の断接を行える手段を用いることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、ズーム電動操作部材１８とズームデマンド１９を速度指令源とし、カメラ装置２０およびＣＣＵを位置指令源として説明したが、それぞれの指令形態は速度あるいは位置に特定されるものではない。
【００５２】
さらに、ズームレンズ１の代わりに、フォーカスレンズ、アイリス（絞り）、マクロ、フィルターディスク等、光学系を構成するいずれの可動部に本発明を適用してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、操作部材の手動操作が行われたときに、自動的に切換え手段が非伝達状態に切り換わるので、使用者に切換え手段の状態を切り換えるための特別な操作を行わせることなく、迅速に非伝達状態に切り換えることができる。しかも、電動駆動源の負荷によって手動操作力が重くなることを防止でき、快適な手動操作を行わせることができる。
【００５４】
また、切換え手段が伝達状態に設定されているときに、操作部材の手動操作が行われたことに応じて、非伝達状態に自動的に切り換わるようにすることで、レンズ保持部材の電動駆動が可能な状態においても容易にかつ適度に操作力で手動操作を行うことが可能となり、例えば、ＣＣＵ等、離れた位置からの電動駆動制御が行われていても、身近にいるカメラマンの手動操作を優先することができる。
【００５５】
そして、本発明により、様々な撮影状況で良好な操作性が得られる光学装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるズームレンズ装置のレンズ駆動機構を表わす概略構成図である。
【図２】上記ズームレンズ装置の制御回路の動作フローチャートである。
【図３】従来のレンズ装置の外観図である。
【図４】従来のレンズ装置における駆動機構のモード切換えの説明図である。
【符号の説明】
１ズームレンズ
２ズーム鏡筒
３コロ部材
４固定筒
４ａ直線溝
４ｂ溝部
５回転筒
５ａ曲線溝
６連結ピン
７操作リング
７ａ位置検出用ギア部
７ｂ操作ギア部
８ドライブユニット
９ズームモータ
１０ポテンショメータ
１４中間ギヤ
１４ａ，１５ａフェイスギア
１５連結ギヤ
１５ｂ支軸
１６電磁クラッチ
１７クラッチ駆動回路
１８ズーム電動操作部材
１９ズームデマンド
２０カメラ装置
２１操作モード判別回路
２１ａ速度指令判別回路
２１ｂ位置指令判別回路
２２制御回路
２３マニュアル検知回路
３０レンズ装置
３１操作リング
３２ドライブユニット
３３電動操作スイッチ
３１操作ギア部
３５モータ
３７アイドラギア

Claims

レンズを保持するレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を光軸方向に移動させるために手動で操作される操作部材と、前記レンズ保持部材を電動で駆動するための電動駆動源と、
前記電動駆動源の駆動力を前記レンズ保持部材に伝達させる伝達状態と、前記電動駆動源の駆動力を前記レンズ保持部材に非伝達とする非伝達状態との間で切り換える切換え手段と、
前記伝達状態において、前記操作部材による手動操作が行われたか否かを検出するための検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、前記切換え手段を前記非伝達状態に切換えるよう制御する制御手段を有することを特徴とする光学装置。
前記制御手段は、前記切換え手段が前記伝達状態に設定されているときに、前記検出手段による前記操作部材の手動操作の検出に応じて、前記切換え手段を前記非伝達状態に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
前記電動駆動源を駆動するモータ駆動回路と、
前記検出手段は、前記モータ駆動回路から前記電動駆動源への駆動電流値の変化に基づいて、前記操作部材の手動操作が行われたことを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
レンズを保持するレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を光軸方向に移動させるために手動で操作される操作部材と、前記レンズ保持部材を電動で駆動するための電動駆動源と、
前記電動駆動源の駆動力を前記レンズ保持部材に伝達させる伝達状態と、前記電動駆動源の駆動力を前記レンズ保持部材に非伝達とする非伝達状態との間で切り換わる切換え手段と、
前記操作部材の手動操作を検出するための検出手段と、
前記検出手段による前記操作部材の手動操作の検出に応じて、前記切換え手段を前記非伝達状態に切換えるよう制御する制御手段と、を有し、
前記検出手段は、前記レンズの駆動指令に対応する駆動状態とこのレンズの実駆動状態との差に基づいて、前記操作部材の手動操作が行われたことを検出することを特徴とする光学装置。
前記切換え手段が、前記レンズ保持部材と前記電動駆動源との間の駆動力伝達を断接するクラッチ手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学装置。