JPS6242249B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、テレビジヨンカメラ等の比較的大型
な光学系のレンズ移動に好適なレンズ駆動装置に
関する。

＜従来技術＞ 従来より、一般的なレンズ駆動機構として移動
レンズを、直線カム筒及び回転カム筒の各カム溝
を通して、ボールベアリング等の摺動部材により
カム筒内に移動可能に支持し、更に回転カム筒を
歯車機構を介してサーボモータにより駆動するよ
うにしている。しかして、外部から一定の速度指
令信号あるいは位置指令信号に基づきサーボ増幅
器を経てサーボモータに加え、回転カム筒を速度
指令信号に応じた量だけ回転させ、移動レンズを
移動させている。

そして、移動レンズを第一位置から所望の第二
位置へ移動させる場合に、従来は移動レンズを一
定の移動速度で移動させ、所定の位置から第二位
置までの間にわたつては速度零にまで漸減する収
束速度で減束を行なつている。

しかしながら、前記第二位置が、所謂機械端で
あり、移動レンズの十分な減速が行なわれない場
合には、急停止による機械的なゆすれや機械的ノ
イズ等、更には電気的ノイズが発生し、滑らかな
レンズ駆動及び停止動作が出来ず十分とは言えな
かつた。

また、所望の第二位置を機械端直前とすること
で、直接的な移動レンズの衝突は避けられるが、
位置指令器の様に頻繁に使用する装置ではどうし
ても経年変化で信号に誤差が加わつたり、初めか
ら調整誤差があるため、レンズが所望とする機械
端直前を行き過ぎる事態も発生することがあつ
た。

更に、レンズが機械端直前にあり、位置指令信
号あるいは速度要求信号が出力されていない状態
でレンズ鏡筒を傾けた場合に、自重でレンズが移
動し機械端へ衝突することもあつた。

＜発明の目的＞ 本発明は、上述の問題を解決すべく、速度と方
向を指令する設置部材を設け、設定部材に基づき
機械端ではない所定の移動範囲内でレンズを可動
させる様にし、そして前記範囲の一端に近づくに
つれ移動速度を減速させるとともに、仮にレンズ
が範囲を越えたら指令電圧にかかわらず自動的に
範囲内へレンズを戻す様にしたレンズ駆動装置を
提供することにある。

＜実施例＞ 以下、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説
明する。まず、本発明のレンズ駆動装置をズーム
レンズ鏡筒に適用した場合の一例を第１図に示
す。

第１図において、ズームレンズはフオーカシン
グレンズ１、バリエータレンズ２、コンペンセイ
ターレンズ３及びリレーレンズ４により構成さ
れ、バリエータレンズ２及びコンペンセイターレ
ンズ３はそれぞれボールベアリング等の摺動部材
５及び６により直線カム筒７と回転カム筒８の各
カム溝を介して直線カム筒７内に移動可能に支承
される。回転カム筒８の外周面上には歯車９を固
着し、この歯車９には中間歯車１０を介して駆動
歯車１１を係合させる。駆動歯車１１をサーボモ
ータ１２に結合する。更に、上述した歯車９には
他の歯車１３を歯合させ、この歯車１３にはポテ
ンシヨメータ１４を結合する。従つて、サーボモ
ータ１２により回転カム筒８が駆動されて回転す
るにつれ、レンズ２及び３の位置が移動すると共
に、その移動位置に対応した位置検出信号LDが
ポテンシヨメータ１４から取り出される。

第２図は第１図に示す制御回路１５をはじめと
する具体的な駆動回路を示す。この制御回路１５
には、上述したポテンシヨメータ１４から位置検
出信号LD及びズームデマンド１６による速度と
方向を示す指令信号SIが入力される。この指令信
号SIを位置検出信号LDにより制御して速度指令
出力CSIを取り出す。この速度指令信号CSIによ
り第１図に示す出力増幅器１７を駆動して上述し
たサーボモータ１２の速度制御を行なう。なお、
フオーカシングレンズ１を駆動する場合には、そ
のヘリコイド機構をサーボモータ１２により駆動
すればよい。

ズームデマンド１６は直列接続された２個の直
流電圧源２１と２２及びこれら電圧源２１と２２
の両端に接続され撮影者が任意に電圧を設定でき
るポテンシヨメータ２３を含み、このポテンシヨ
メータ２３の可変端子から、移動レンズの移動速
度及び移動方向を表わす正負両方向の可変電圧を
指令信号SIとして取り出す。尚、このズームデマ
ンド１６は、第１図にも示す通り、鏡筒外にあ
り、撮影者が自在に所望の速度要求を設定できる
装置である。撮影者が設定した、この指令信号SI
は増幅器２４を介して可変電圧制御回路２５に与
えられ、後述する通り指令信号SIが可変電圧制限
回路２５により設定した所定レベル以上のときに
は速度指令信号SIのレベルをかかる所定レベルに
制限し、他方、指令信号SIのレベルが所定レベル
より低いときにはこの指令信号SIをそのまま出力
として取り出すようにする。従つて、本発明では
指令信号SIの設定にあたり、誤つて上述の所定レ
ベル以上に設定してしまつたとしてもこの所定レ
ベルに移動速度が制限されるので、レンズ移動が
不所望の過大速度で行なわれることなく安全に行
なわれる。

更に、上述した可変電圧制御回路２５には、正
負両方向にそれぞれ正側リミツタ回路２６及び負
側リミツタ回路２７を接続し、上記出力回圧ｖ０
の電圧制限を後述する位置検出信号LDに基いて
行なう。正側リミツタ回路２６はダイオードＤ２
とＤ５〜Ｄ７及び抵抗Ｒ２を有し、ダイオードＤ
２とＤ５及びＤ６とＤ７をそれぞれ直列に接続
し、これら直列接続を並列接続する。ダイオード
Ｄ５とＤ６との接続点には増幅器２８より電圧ｖ
１を印加し、ダイオードＤ６とＤ７との接続点に
抵抗Ｒ２を介して電圧−Ｖを印加する。同様に、
負側リミツタ回路２７はダイオードＤ４とＤ８〜
Ｄ１０及び抵抗Ｒ２を有し、ダイオードＤ４とＤ
８及びＤ９とＤ１０をそれぞれ直列に接続し、こ
れら直列接続を並列に接続する。ダイオードＤ８
とＤ１０との接続点には増幅器２９から電圧ｖ４
を印加し、ダイオードＤ９とＤ１０との接続点に
抵抗Ｒ２を介して電圧＋Ｖを印加する。

そして、極性が異なる基準電圧＋Ｖと−Ｖとの
間に抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６そしてＲ７を直列接続
し、抵抗Ｒ５とＲ６との接続点にポテンシヨメー
タ１４からの位置検出信号LDを供給している。

尚ポテンシヨメータ１４の電源電圧の絶対値は
少なくとも基準電圧Ｖの絶対値より大きく、後述
する様に、信号LDが基準電圧より大きい電圧を
出力した場合、つまりレンズが設定された移動範
囲を越えた場合には、増幅回路２８、あるいは２
９の出力極性を反転させ、レンズを移動範囲内へ
戻す様機能するものである。

今この位置検出信号LDの電圧をｖ９とし、抵
抗Ｒ４とＲ５との接続点の電圧をｖ７、抵抗Ｒ６
とＲ７と接続点の電圧をｖ８とする。

更に、ダイオードＤ５とＤ２との接続点の電圧
をｖ３、ダイオードＤ６とＤ７との接続点の電圧
をｖ２、ダイオードＤ４とＤ８との接続点の電圧
をｖ６、及びダイオードＤ９とＤ１０との接続点
の電圧をｖ５とする。

次に、以上の構成のもとで、動作を説明する。

今レンズ位置が移動範囲の略中央部に位置して
いる。つまり位置検出信号LDが略零出力である
とすると、ｖ１＞ｖ３及びｖ４＜ｖ６となり、ダ
イオードＤ５，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９はいずれも逆バ
イアスされカツトオフの状態となる。すなわち、
リミツタ回路２６及び２７は可変電圧制限回路２
５から切り離されており、このときの指令信号SI
は増幅器２４を通り、指令信号SIが十分多いと、
抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１〜Ｄ４によつてのみ
制限を受ける。このときの制限電圧vLは次式で
与えられる。

vL＝±（Ｖ−ＶＦ）Ｒ３／Ｒ１＋Ｒ３ （但し、vFはダイオードの順方向電圧） なお、指令信号SIが上記制限電圧より小さいと
きにはその信号SIがそのまま出力電圧ｖ０として
取り出される。

このようにして、指令信号SIは制限電圧以下で
はそのまま増幅器３０を通つて速度指令出力とな
る。

次にレンズがワイド端側あるいはテレ端側に近
づくにつれ、つまり位置検出信号LDが基準電圧
Ｖ、あるいは−Ｖに近づくにつれて、増幅回路２
８と２９の出力電圧ｖ１またはｖ４はレンズ位置
に比例した電圧を発生するようになる。この場合
にも電圧ｖ１は正電圧で、また電圧ｖ４は負電圧
であるから、ダイオードＤ６またはＤ１０が導通
状態にある。しかしながらダイオードＤ７には電
圧（ｖ０−ｖ１）が印加され、ダイオードＤ９に
は電圧（ｖ４−ｖ０）が印加されており、位置検
出信号LDと基準電圧Ｖとの関係でｖ０＞ｖ１ま
たはｖ４＞ｖ０となつたときに各ダイオードＤ７
またはＤ９が導通し、出力電圧ｖ０は零に近づく
方のいづれかの電圧ｖ１またはｖ４の電圧制限を
受けることになる。

つまり、指令信号SIが、例え一定の電圧を出力
され続けたとしても、レンズが移動端へ近づくに
つれ、自動的に速度が零に収速する様になる。

更に、レンズが設定された移動範囲を僅かに行
き過ぎかけたり、あるいはまたレンズが移動範囲
の端に位置し速度指令が零となつてレンズが停止
している状態で、例えば鏡筒を傾けてレンズが自
重で機械的にずれだして移動範囲を僅かに越えた
としても、指令信号SIの有無にかかわらず、レン
ズを移動範囲内へ戻す様にしている。

例えばワイド端について説明すると、出力電圧
ｖ１は正電圧から負電圧と極性が逆転し、出力電
圧ｖ０として負電圧、すなわちレンズを移動範囲
内へ押し戻す方向の信号が発生する。同様にテレ
端では電圧ｖ４は正電圧となり、出力電圧ｖ０と
して逆方向へサーボモータを回転させる正電圧が
発生する。すなわち、本発明では、可動範囲内の
設定された位置を越えかけると、直ちに逆回転の
速度指令出力CSIは発生してレンズを押し戻すの
で、停止位置が可動範囲内の設定された位置を越
えることがない。

正側リミツタ回路２６を例にとつて更に具体的
に動作を説明すると、位置検出信号LDの電圧ｖ
９が電圧−Ｖ側、つまりレンズがワイド端側へ近
づくにつれて、電圧ｖ７は零に近づくようにな
る。この電圧ｖ７は増幅器２８を介して増幅され
て電圧ｖ１となる。ここで、v1≧（Ｖ−ＶＦ）Ｒ３／Ｒ
１＋Ｒ３の ときにはダイオードＤ５及びＤ７は逆バイアスさ
れており、電圧ｖ１は電圧ｖ０に影響しないが
v1＜（Ｖ−ＶＦ）Ｒ３／Ｒ１＋Ｒ３が成立するようにな
ると、出力 電圧ｖ０は電圧ｖ１に依存するようになり、出力
電圧ｖ０の最大値が電圧ｖ１に抑えられる。つま
りレンズが移動範囲を行き過ぎた場合には出力電
圧ｖ０でもある電圧ｖ１は負電圧を発生するの
で、サーボ系としては一端収束することになる。

以上に述べたように、移動範囲内の移動開始点
から移動範囲の一端まで、ある安全限界の移動速
度を越えることなしに、一定の移動速度でレンズ
を移動させ、移動端に近づくにつれてそれに比例
した制限電圧を発生させて速度制限を行ない、し
かも移動範囲を越えて行き過ぎようとするときに
は逆方向の移動速度指令が発生してレンズを押し
戻すので、指令信号SIの大小に拘らず停止位置が
自動的に定まる。しかも速度を徐々に低下させる
ことによつて、機械的慣性はサーボ系に吸収さ
れ、機械的ゆすれや機械的ノイズ等が発生せず、
全体としてなめらかでかつ静かなレンズ駆動を行
なうことができる。

なお、本発明は上述したズームレンズの場合の
電動ズームに限られるものではなく、電動フオー
カスの場合等各種移動レンズにも同様に適用して
極めて有効なものであること勿論である。さらに
また、以上ではレンズ駆動用部材として回転カム
筒、直線カム筒及びヘリコイド機構を用いた場合
について述べたが、その他の駆動部材、たとえば
歯車を用いた駆動機構についても本発明は適用可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明レンズ駆動装置の構成の一例を
示す線図、及び第２図はその速度制御回路の回路
配置の一例を示すブロツク線図である。 １……フオーカシングレンズ、２……バリエー
タレンズ、３……コンペンセイターレンズ、４…
…リレーレンズ、５，６……摺動部材、７……直
線カム筒、８……回転カム筒、９，１０，１１，
１３……歯車、１４……ポテンシヨメータ、１５
……速度制御回路、１６……ズームデマンド、１
７……出力増幅器、２１，２２……電圧源、２３
……ポテンシヨメータ、２４，２８，２９，３０
……増幅器、２５……可変電圧制限回路、２６，
２７……リミツタ回路、Ｄ１〜Ｄ１０……ダイオ
ード、Ｒ１〜Ｒ７……抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動レンズの速度と方向を示す指令電圧を出
   力する単一の設定部材と、 前記移動レンズの位置に応じた位置検出電圧を
   出力する検出回路と、 前記移動レンズの移動に伴う前記検出回路の電
   圧変動に応じて変化し、前記移動レンズが移動す
   べき範囲の両端に近づくにつれ前記移動レンズの
   位置に応じた電圧を夫々出力し、前記移動レンズ
   が移動すべき範囲を越えると、極性の反転した電
   圧を夫々出力する第１と第２の出力回路と 前記移動レンズを駆動する駆動回路とさらに、 前記移動レンズが前記範囲内に在る場合は前記
   指令電圧に応じた出力を前記駆動回路へ印加する
   が、前記移動レンズが前記範囲の一端に近づくに
   つれ前記出力回路の１つの出力電圧が前記指令電
   圧より零電圧に近づくと、前記移動レンズを前記
   一端で速度が零になる様収束させるため、該出力
   回路の出力を前記駆動回路へ印加し、前記移動レ
   ンズが前記移動範囲を越えた場合は前記指令電圧
   の有無にかかわらず前記移動レンズを前記範囲内
   へ戻す様に移動させるため前記極性の反転した出
   力回路の出力を前記駆動回路へ印加する様に作動
   するリミツト回路とを具備することを特徴とする
   可動位置の制限付レンズ駆動装置。