JPH11352383A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動手段自身が十分な保持トルクを持たない
場合においても、駆動手段のバックドライブを防止し、
特別な切換え操作なしに手動操作と駆動手段による駆動
を可能にする光学装置を提供すること。 【解決手段】 伝達力制限手段Ｓより光学手段１側の手
動操作手段Ｈを駆動するのに要するトルクをＴL、該伝
達力制限手段Ｓが伝達できる限界トルクをＴF、駆動手
段９から該伝達力制限手段Ｓまでの該駆動系Ｇを駆動力
の出力側から駆動するのに要するトルクをＴMとしたと
き、ＴL＜ＴF＜ＴMを満足するように該手動操作手段と
該伝達力制限手段と該駆動系を設定し、特に該トルクＴ
Mは該駆動手段９にサーボをかけることで所望の値に設
定している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮影装置、特にテレ
ビジョン撮影等に用いられる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で用いられる光学装
置は、手動あるいは電動で図３に示す装置本体３３の外
周に設けた操作リング３１を操作し、レンズ筐体３４内
に保持したフォーカスレンズやズームレンズ等の不図示
の移動レンズ群を光軸方向へ移動したり、あるいは絞り
を駆動したりして、光学調整を行っている。光学装置の
レンズ筐体３４の近傍にあるドライブユニット３２の内
部には操作リング３１を駆動する不図示の駆動モータや
その制御回路が格納されている。

【０００３】操作リングの手動操作と電動駆動を切り換
える際には、切換えレバーを備えたクラッチ装置を操作
することが一般的であるが、中には切換え操作なしで手
動操作と電動駆動が可能な光学装置もある。その動作原
理は、駆動モータから移動レンズ群までの動力伝達経路
中にスリップ可能な伝達力制限機構を設け、電動駆動中
はこの伝達力制限機構ではスリップせずに駆動モータの
駆動力が直接移動レンズ群に伝達するようにする。また
手動操作時は操作リング側から駆動モータが駆動（バッ
クドライブ）できないように設定し、手動操作中は伝達
力制限手段がスリップして手動による駆動力が駆動モー
タ側には伝達せず、移動レンズ群のみに動力が伝達する
仕組みになっている。

【０００４】この様な光学装置は特別な切換え操作なし
に手動と電動の迅速な切換えを可能にすることに加え、
クラッチ機構を操作することで生じるレンズの微動作や
クラッチ操作音の発生を防ぐをことができるため、操作
性と映像品質に優れた撮影が可能となる。この動作原理
のもとで機能する光学装置では、駆動モータが手動操作
時にバックドライブできない構造であることが必要であ
り、その手段として例えば駆動モータに振動波モータを
用い、振動波モータの持つ保持トルクを利用してモータ
側がバックドライブできないように構成する方法が考え
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら駆動モー
タに振動波モータを用いることは光学装置のレンズ筐体
の大径化を招くことや、制御回路が複雑になる点、また
は振動波モータ自体の耐久性能が長時間の使用に耐えら
れない等の問題点があり、必ずしも振動波モータを光学
装置に搭載できるとは限らない。また振動波モータ以外
で、モータ自身が保持トルクを持つモータは極めて希で
あり、光学装置の駆動用モータとして使用することは現
実的に困難なものである。さらに駆動モータとしてモー
タ自身が保持トルクを持たないモータを使用し、手動操
作時はモータのバックドライブを防止するために特別な
操作部材を設けることは、従来の手動／電動の切換えレ
バー操作と同様に迅速な切換えを不可能とするものであ
る。

【０００６】本発明の目的は上記課題を解決するもの
で、駆動手段自身が十分な保持トルクを持たない場合に
おいても、駆動手段のバックドライブを防止し、特別な
切換え操作なしに手動操作と駆動手段による駆動を可能
にする光学装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光学装置は、 （１）：筐体内に保持した光学手段を手動により駆動さ
せる手動操作手段と、駆動手段からの駆動力を伝達力制
限手段を介して該手動操作手段に伝達させて該光学手段
を駆動させる駆動系とを有し、該伝達力制限手段より該
光学手段側の該手動操作手段を駆動するのに要するトル
クをＴL、該伝達力制限手段が伝達できる限界トルクを
ＴF、該駆動手段から該伝達力制限手段までの該駆動系
を駆動力の出力側から駆動するのに要するトルクをＴM
としたとき、ＴL＜ＴF＜ＴMを満足するように該手動操
作手段と該伝達力制限手段と該駆動系を設定し、特に該
トルクＴMは該駆動手段にサーボをかけることで所望の
値に設定していることを特徴としている。

【０００８】特に、 （１−２）：前記（１）の光学装置において、前記駆動
手段にサーボをかける方法は速度制御であること、 （１−３）：前記（１）又は（１−２）の光学装置にお
いて、前記手動操作手段により前記光学手段を駆動する
際、前記速度制御の指令速度をゼロに設定すること、 （１−４）：前記（１）の光学装置において、前記駆動
手段にサーボをかける方法は位置制御であること、 （１−５）：前記（１）の光学装置において、前記伝達
力制限手段として前記手動操作手段と前記駆動伝達手段
とを磁力結合により一体的に結合させる磁気結合手段を
用いていることなどを特徴としている。

【０００９】また本発明の光学装置は、 （１−６）：筐体内に保持した光学手段に連結した手動
操作手段に駆動手段からの駆動力を伝達力制限手段を介
して伝達させて該光学手段を駆動させる光学装置であっ
て、該駆動手段を駆動制御する駆動制御手段を有し、該
光学手段の手動操作時には該駆動制御手段は該駆動手段
の動作をゼロにするように制御することを特徴としてい
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る光学装置の一実施形
態例を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。なお、
本実施形態例では光学装置としてテレビジョン撮影等に
用いられる撮影レンズを例示している。

【００１１】図１は本実施形態例の光学装置に用いられ
るレンズ駆動機構の概略構成図、図２はレンズ駆動機構
のモータを制御する制御回路図である。

【００１２】図１において、１は光学手段としてのフォ
ーカスレンズやズームレンズなどの移動レンズ群であ
り、レンズ鏡筒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。レンズ鏡筒２には少なく
とも３個以上のコロ部材３が突設され、それぞれのコロ
部材３は撮影レンズのレンズ筐体Ｂを構成する固定筒４
に設けられた直線溝４ａと回転筒５に設けられた曲線溝
５ａに係合している。回転筒５には連結ピン６が突設さ
れ、固定筒４に設けた溝部４ｂを通して操作リング７に
係合している。

【００１３】このような構成において、操作リング７を
回転操作すると回転筒５が操作リング７と一体的に回転
し、レンズ鏡筒２のコロ部材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とにより、
移動レンズ群１は固定筒４内で光軸方向に移動する。こ
の時、操作リング７及び移動レンズ群１の動作端は、溝
部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。

【００１４】このように本実施形態例では、移動レンズ
群１を手動により駆動する手動操作手段Ｈを、レンズ鏡
筒２、コロ部材３、回転筒５、連結ピン６及び操作リン
グ７により構成している。

【００１５】また、レンズ筐体Ｂの近傍にはレンズ電動
駆動装置や駆動回路が格納されたドライブユニット８が
あり、内部には電動により駆動する電動駆動手段として
のレンズ駆動用モータ（以下モータと称す）９とレンズ
位置検出用のポテンショメータ１０がある。ポテンショ
メータ１０は操作リング７に噛合う位置検出歯車１１を
介してレンズ位置を検出している。

【００１６】一方、モータ９の駆動力はギヤヘッド１
２、モータ出力歯車１３、中間歯車１４を介してレンズ
筐体Ｂ内の駆動歯車１５へと伝達される。１６は駆動歯
車１５のスラスト位置を決めると同時に駆動歯車１５を
外表面から隠す固定リングである。本実施形態例では、
モータ９、モータ出力歯車１３、中間歯車１４、駆動歯
車１５及び後述するスリップ機構Ｓとで駆動系としての
電動駆動系Ｇを構成している。

【００１７】駆動歯車１５と操作リング７の間には、操
作リング７からモータ９へ伝達するトルクを制限する伝
達力制限手段としてのスリップ機構Ｓが設けられてい
る。スリップ機構Ｓは、マグネット１７と１８のヨーク
１、１９のヨーク２及びマグネット１７と１９のヨーク
２の間に配置したスペーサ２０とから構成される。１８
のヨーク１は操作リング７に固定し、さらにマグネット
１７は１８のヨーク１に固定している。また１９のヨー
ク２は駆動歯車１５に固定し、マグネット１７と１９の
ヨーク２の間がスリップ可能な状態にあると同時に、磁
力による所定のスリップトルクが発生するように設定し
ている。

【００１８】このスリップ機構Ｓは、移動レンズ群１の
手動操作と電動駆動を切換え操作なしに切換えることを
可能にしている。即ち、このスリップ機構Ｓより移動レ
ンズ群１までの部材、つまり前述の手動操作手段Ｈの構
成部材（レンズ鏡筒２、コロ部材３、回転筒５、連結ピ
ン６及び操作リング７）を駆動するのに要するトルクを
ＴL、スリップ機構Ｓのスリップトルク（スリップ機構
Ｓが伝達できる限界トルク）をＴFとした時、ＴL＜ＴF
となるように設定すると、電動時にはスリップ機構Ｓで
はスリップせずに駆動歯車１５と操作リング７は一体的
に回転するので、モータ９の駆動力は直接移動レンズ群
に伝達される。また、スリップ機構Ｓからモータ９まで
の電動駆動系Ｇをスリップ機構Ｓ側から、つまり駆動力
の出力側から駆動するのに要するトルクをＴMとし、ＴF
＜ＴMとなるように設定すると、操作リング７を手動操
作した時は駆動歯車１５は駆動せず、スリップ機構Ｓが
スリップする。これによりマニュアル操作によるモータ
側の電動駆動系Ｇのギアトレインの損傷を防止してい
る。またスリップ機構Ｓのスリップ面、即ち、マグネッ
ト１７と１９のヨーク２とのスペーサ２０側の面にはグ
リスが塗布され、粘りのある良好なマニュアル操作感を
実現している。操作リング７と回転筒５は連結ピン６に
より直結されているので、マニュアル操作時はスリップ
機構Ｓがスリップした状態で移動レンズ群１が移動する
ことになる。

【００１９】以上を整理すると、電動駆動系Ｇの駆動歯
車１５と手動操作手段Ｈの間にスリップ機構Ｓを設け、
前述した各部のトルクがＴL＜ＴF＜ＴMを満足するよう
に手動操作手段Ｈ及びスリップ機構Ｓ及び電動駆動系Ｇ
の各構成要素を設定することにより、特別な切換え操作
なしに移動レンズ群１の手動操作と電動駆動が可能とな
る。

【００２０】このような構成のレンズ駆動機構を有する
撮影レンズは、移動レンズ群１の電動駆動中に手動操作
することも可能であり、この場合、操作リング７が移動
レンズ群１に直結しているため、操作リング７の操作量
で移動レンズ群１のレンズ位置は決定される。また特別
な差動機構を有していないため、操作リング７が動作端
を持つこともこの機構の特徴の一つである。

【００２１】本実施形態例では、モータ９にＤＣモータ
を使用し、前記トルクＴＭを所望の値に設定するために
図２に示すように、手動操作時、電動時共にモータ９に
サーボをかけた状態にして常時モータ９側が操作リング
７側からバックドライブできないように設定している。

【００２２】図２は電動駆動系Ｇに速度制御をかけた状
態を表している。なお、図２において、前記ＤＣモータ
９をモータ２４とし、前記移動レンズ群１をレンズ２５
としている。

【００２３】電動時には指令部２１が出力する駆動指令
（駆動指令速度）に基づいてモータ２４をモータ制御部
としてのモータ制御要素２３が駆動し、モータ２４に付
随したタコジェネレータを用いた速度センサ２２の検出
結果と指令部２１の駆動情報とを比較演算してモータ９
に制御をかけている。モータ９の出力トルクは前述した
トルクＴFよりも大きいので、電動時にマニュアル操作
した場合においても、スリップ機構Ｓがスリップしてモ
ータ側がバックドライブすることはない。一方、手動操
作時においては、指令部２１の駆動指令はゼロである
が、マニュアル操作によりモータ９には出力側から駆動
される力が作用するため速度センサ２２からはその速度
値が検出される。そして指令値（ゼロ）と検出速度の比
較演算によりモータ制御要素２３はモータ２４に対し
て、出力側からの駆動力とは反対方向のトルクを発生す
るように駆動し、その結果、モータ９の回転を阻止する
ように作用する。この時のモータ９の保持トルクが前述
したトルクＴFよりも大きくなるようにモータ制御要素
２３を設定することにより、手動操作時にもスリップ機
構Ｓがスリップし、モータ９側がバックドライブするこ
とはない。

【００２４】即ち、本実施形態例では、指令部２１と速
度センサ２２とモータ制御要素２３とで駆動制御手段Ｃ
を構成し、手動操作時、電動時共にモータ２４にサーボ
をかけることで手動操作中は常にスリップ機構Ｓがスリ
ップし、モータ９はバックドライブしない仕組みになっ
ている。

【００２５】このように手動操作時においてもモータ２
４にサーボをかけた状態にしておくことで、ＤＣモータ
２４のようにモータ自身が保持トルクを持たない場合で
も所望の保持トルクを設定している点が本実施例の大き
な特徴である。これにより手動操作時においてもＴF＜
ＴMのトルク関係が成り立ち、スリップ機構Ｓがスリッ
プして良好なマニュアル操作を実現している。特に速度
制御をかけることにより、マニュアル操作でレンズ２５
を移動した場合でもレンズ２５が電動で元の位置に復帰
するようなことはない。また、スリップ機構Ｓのスリッ
プ面にグリス等を塗布することによりマニュアルの操作
感触をより粘りのあるものにしている。

【００２６】以上の実施形態例ではレンズ２５に速度制
御をかけた場合について述べてきたが、指令部２１から
の駆動指令としてレンズ２５の位置情報を利用してレン
ズ２５に位置制御をかけるように構成してもモータ２４
に所望の保持トルクを得ることができる。ただし、位置
制御の場合はマニュアル操作後にレンズ位置が元の位置
に復帰するように制御されるので、マニュアル操作が終
了した直後にモータ２４の制御を停止するか、もしくは
レンズ２５の指令位置を変更する必要がある。

【００２７】以上説明したように、本実施形態例による
撮影レンズは、モータ自身が保持トルクを有していなく
とも、電動時ならびに手動時共に、モータ２４にサーボ
をかけた状態にすることにより、モータ側の保持トルク
を所望の値に設定することが可能となり、特別な切換え
操作なしに手動と電動の迅速な切換えを可能にすること
に加え、クラッチ機構を操作することで生じるレンズ２
５の微動作やクラッチ操作音の発生を防ぐことができる
ため、操作性と映像品質に優れた撮影を可能とする光学
装置を提供することができる。

【００２８】前述実施形態例の撮影レンズのレンズ駆動
機構は、フォーカス、ズームのみならず、アイリス等、
さらには雲台装置等いかなる光学装置にも好適に適用で
きる。また前述実施形態例のスリップ機構Ｓにはマグネ
ットを利用した磁力結合手段を用いたが、バネ等による
押圧手段やグリスや流体のせん断力を利用して所定のス
リップトルクを設定しても構わない。さらに、前述実施
形態例ではスリップ機構Ｓをレンズ筐体Ｂ内に設けてい
るが、ドライブユニット８の内部に設けることも十分可
能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学装置
によれば、十分な保持トルクを持たない駆動手段を使用
した場合でも、駆動手段のバックドライブを防止するこ
とができ、特別な切換え操作なしに手動操作と駆動手段
による駆動を可能とし、手動と駆動手段による駆動の迅
速な切換えを可能にすることに加え、従来クラッチ機構
を操作することで生じるレンズの微動作やクラッチ操作
音の発生を防ぐことができるため、操作性と映像品質に
優れた撮影が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態例の光学装置のレンズ駆動機構の概
略構成図である。

【図２】レンズ駆動機構のモータを制御する制御回路図
である。

【図３】従来の光学装置の外観図である。

【符号の説明】

１，２５ 移動レンズ群（光学手段） ９，２４ モータ（駆動手段） Ｂ レンズ筐体（筐体） Ｃ 駆動制御手段 Ｇ 電動駆動系（駆動系） Ｈ 手動操作手段 Ｓ スリップ機構（伝達力制限手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体内に保持した光学手段を手動により
   駆動させる手動操作手段と、駆動手段からの駆動力を伝
   達力制限手段を介して該手動操作手段に伝達させて該光
   学手段を駆動させる駆動系とを有し、該伝達力制限手段
   より該光学手段側の該手動操作手段を駆動するのに要す
   るトルクをＴL、該伝達力制限手段が伝達できる限界ト
   ルクをＴF、該駆動手段から該伝達力制限手段までの該
   駆動系を駆動力の出力側から駆動するのに要するトルク
   をＴMとしたとき、 ＴL＜ＴF＜ＴM を満足するように該手動操作手段と該伝達力制限手段と
   該駆動系を設定し、特に該トルクＴMは該駆動手段にサ
   ーボをかけることで所望の値に設定していることを特徴
   とする光学装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段にサーボをかける方法は速
   度制御であ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】 前記手動操作手段により前記光学手段を
   駆動する際、前記速度制御の指令速度をゼロに設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 【請求項４】 前記駆動手段にサーボをかける方法は位
   置制御であることを特徴とする請求項１に記載の光学装
   置。
5. 【請求項５】 前記伝達力制限手段として前記手動操作
   手段と前記駆動伝達手段とを磁力結合により一体的に結
   合させる磁気結合手段を用いていることを特徴とする請
   求項１に記載の光学装置。
6. 【請求項６】 筐体内に保持した光学手段に連結した手
   動操作手段に駆動手段からの駆動力を伝達力制限手段を
   介して伝達させて該光学手段を駆動させる光学装置であ
   って、該駆動手段を駆動制御する駆動制御手段を有し、
   該光学手段の手動操作時には該駆動制御手段は該駆動手
   段の動作をゼロにするように制御することを特徴とする
   光学装置。