JP3893611B2

JP3893611B2 - ズームレンズ装置

Info

Publication number: JP3893611B2
Application number: JP2001321848A
Authority: JP
Inventors: 博行河村; 弘水村; 明信平川
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP2002244016A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズ装置に係り、特に操作棒の押し引き操作やズームリングの回動操作によってズーム動作させる手動（マニュアル）操作方式と、ズームレートデマンド等の操作用コントローラからのズーム指令信号に基づいてズーム動作させるサーボ方式の両方式を選択的に利用可能なズームレンズ装置における機械的カム機構の形状等による負荷変動を除去し得る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放送用テレビカメラに使用される箱型のズームレンズ装置（ＥＦＰレンズ）において、ズーム操作等のレンズ操作を手動で行うものと電動で行うものとがある。手動で行うものとしては、一軸二操作式と呼ばれる操作方式が知られている。一軸二操作式は、ズームレンズ装置から延設された操作棒の押し引きでズーム操作を行い、操作棒の回転駆動力でフォーカス操作を行うようにしたものである。一軸二操作式の操作は、操作棒の押し引き位置によってズーム位置の見当がつき、また、迅速なズーム操作が可能であるためスポーツ中継等のように瞬時の画角調整が要求される撮影において多く使用されている。
【０００３】
一方、レンズ操作を電動で行うものとしては、ズームレートデマンド等の専用のコントローラからの指令信号によりサーボモータを駆動し、その駆動力によってズームレンズを駆動させるサーボ方式と呼ばれる操作方式が知られている。ドラマ撮影のようにスローなズーム操作が要求される撮影の場合には、このサーボ方式が多く使用されている。また、サーボ方式の場合には、ズームレンズをスムーズに止めたり、元のズーム位置に戻したりする場合に有利である。
【０００４】
上述した一軸二操作式の手動操作方式及びサーボ方式のいずれの方式でも撮影状況やカメラマンの好みに応じて選択できるようにするため、１台のズームレンズ装置に手動操作方式とサーボ方式の両方の駆動機構を設けるようにしたものが提案されている（実公昭６０−２７３６６号公報）。
【０００５】
また、特公昭６３−６５１２５号公報には、機械的カム機構の形状による負荷変動をモータ駆動によって除去する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公昭６３−６５１２５号公報には、サーボ方式のズーム操作についての開示がない。仮に、実公昭６０−２７３６６号公報に示されているズームレンズ装置に特公昭６３−６５１２５号公報の技術を適用すると、構造が複雑になり、レンズ装置も大型化する。
【０００７】
また、従来、一軸二操作式の操作によりサーボモータを駆動し、その駆動力によりズームレンズを駆動するものが提案されており（特開平６−２３０２６６号公報等）、この場合には、カム形状による負荷変動などはないが、撮影方向を上向き、下向きに動かしてレンズを向きを変更した場合等に操作棒の傾きが変わると、操作棒の自重によって操作棒の押し引き操作に対して生じる負荷も変動する問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、手動操作方式とサーボ方式の選択的切り替えが可能なズームレンズ装置が現有する構成を活用しつつ、機械的カム機構の形状やレンズの傾き、温度変化による負荷変動を除去してスムーズなズーム操作を実現し得るズームレンズ装置を提供することを目的とする。また、一軸操作式の操作棒をサーボ方式の操作部材として採用した場合に、レンズの傾き（操作棒の傾き）による負荷変動を除去してスムーズなズーム操作を実現し得るズームレンズ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、操作棒の押し引き操作によりズームレンズを電動により移動させるズームレンズ装置において、前記操作棒に対して軸方向への力を発生させる動力発生手段と、前記動力発生手段により発生させる力を制御して前記操作棒の押し引き操作に対する負荷を調整する負荷調整手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、一軸操作式の操作棒をサーボ式の操作部材として採用する場合において、操作棒の押し引き操作に対する負荷を調整することができるようになる。
【００１８】
また、請求項２に示した態様によれば、前記負荷調整手段は、ズーム可動範囲においてテレ端及びワイド端の少なくとも一方のズーム端の近傍でそれ以外のズーム可動域よりも前記負荷を重くするように作動することを特徴としている。操作棒の操作時にズーム端の近傍で付加が重くなれば、カメラマンはズーム端の到達を容易に認識でき、ズーム端でのスムーズな停止操作が可能である。
【００１９】
この場合、請求項３に示したように、前記操作棒の押し引き操作によるズーム速度が予め定められている判定基準速度よりも速い場合に、前記ズーム端の近傍において負荷を重くするように作動させ、前記ズーム速度が前記判定基準速度よりも遅い場合には、前記ズーム端の近傍において負荷を重くする調整を実行しないという態様も好ましい。いわゆるクイック操作している場合には、ズーム端の手前でブレーキをかけ、スロー操作している場合には、そのような制御を必要としない。
【００２２】
更に、請求項４に示すように、本発明のズームレンズ装置に、傾き角度を検出する角度検出手段を設け、前記角度検出手段で検出された角度に応じてレンズ傾け時の負荷変動を補正する態様が好ましい。
【００２３】
請求項５に示すように、前記負荷の調整を行うための調整データは、ズームレンズ装置に内蔵されているメモリに格納されており、負荷調整手段が必要に応じてメモリ内のデータを参照する。
【００２４】
調整データは、工場出荷時の出荷調整時に取得してもよいし、電源投入時に自動的に負荷調整データ測定の動作を実行して調整データを更新してもよい。また、必要に応じてユーザ指示に基づいて負荷調整データの取得動作を行うようにしてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るズームレンズ装置の好ましい実施の形態について詳述する。
【００２６】
図１及び図２に示す本発明の実施形態に係るズームレンズ装置は、撮影状況やカメラマンの好みで一軸操作式のマニュアル方式と、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等のコントローラによるサーボ方式のいずれかを選択し、その選択した操作方式によりズーム操作及びフォーカス操作を行えるように構成されているものである。
【００２７】
図１は一軸操作方式を使用する場合のテレビカメラシステムを示した斜視図であり、図２はサーボ方式を使用する場合におけるテレビカメラシステムの斜視図である。
【００２８】
これらの図に示したように、テレビカメラ１０は、ズームレンズ装置１２と、カメラ本体１４とから構成される。ズームレンズ装置１２は、雲台２２に載置されたカメラ本体１４の正面側に装着される。図１に示すように一軸操作方式で操作を行う場合、ズームレンズ装置１２の背面側（カメラ本体１４に装着される面）には操作棒１６が設置され、その操作棒１６は、カメラ本体１４に形成された操作棒挿通孔１４Ａ（図２参照）を貫通してカメラ本体１４の背面側に突出される。
【００２９】
カメラマンは、カメラ本体１４に設置されているビューファインダ２０に映る映像を見ながら、操作棒１６の指掛部１８を把持して操作棒１６を押し引き操作することでズーム操作を行うことができ、また、指掛部１８を回転操作し、操作棒１６の軸を回転させることでフォーカス操作を行うことができる。なお、操作棒１６はズームレンズ装置１２に対して着脱自在になっている。
【００３０】
その一方、サーボ方式を使用する場合には、図２に示すように雲台２２から延設されたパンチルト棒２４Ａ、２４Ｂの先端にそれぞれズームレートデマンド２６とフォーカスポジションデマンド２８が設置される。ズームレートデマンド２６及びフォーカスポジションデマンド２８からは、それぞれズーム速度を指令するズーム速度指令信号とフォーカス位置を指令するフォーカス位置指令信号が出力され、これらの指令信号はケーブルを介してズームレンズ装置１２に送信される。カメラマンは、ズームレートデマンド２６のサムリング２６Ａを親指で回動操作することによりズーム操作を行うことができ、フォーカスポジションデマンド２８のフォーカスノブ２８Ａを回動操作することでフォーカス操作を行うことができる。
【００３１】
図３は、ズームレンズ装置１２の全体構成図である。このズームレンズ装置１２は、主としてレンズ鏡胴３０と、一軸操作式の操作ユニット３２と、ズーム駆動方式切替用のクラッチ部３４と、制御回路３６とから構成されている。
【００３２】
レンズ鏡胴３０には、前方から順にフォーカスレンズ４０、ズーム系レンズ４２のバリエータレンズ４２Ａ、コンペンセータレンズ４２Ｂ、及びマスターレンズ４４が配置される。フォーカスレンズ４０は、その支持枠４０Ａにリードスクリュー４６が螺合しており、サーボモータが内蔵されているフォーカスサーボモジュール４８の回転駆動力が回転出力部４８Ａから回転入力部５０、プーリー５２、歯付きベルト５４及びプーリー５６を介してリードスクリュー４６に伝達されることにより、フォーカスレンズ４０は光軸方向に沿って前後動する。なお、フォーカスサーボモジュール４８からリードスクリュー４６までの動力伝達系は、歯付きベルト５４等によりバックラッシ無しで回転駆動力を伝達できるようになっている。
【００３３】
リードスクリュー４６にはフォーカス位置センサ（例えば、ポテンショメータ）５８が設けられている。フォーカス位置センサ５８は、リードスクリュー４６の回転量（フォーカスレンズ４０のフォーカス位置に相当）を検出し、そのフォーカス位置を示す信号を制御回路３６に出力する。
【００３４】
ズーム系レンズ４２を構成するバリエータレンズ４２Ａ及びコンペンセータレンズ４２Ｂは、これらの支持枠に植設されたカムピン４２Ｃ、４２Ｄがズームカム６０のカム溝６０Ａ、６０Ｂに係合しており、ズームカム６０が回動することにより、バリエータレンズ４２Ａ及びコンペンセータレンズ４２Ｂがカム溝６０Ａ、６０Ｂで規制される位置関係により光軸に沿って前後動する。ズームカム６０には、ズーム位置センサ（例えば、ポテンショメータ）６２が設けられている。ズーム位置センサ６２は、ズームカム６０の回転位置（ズーム系レンズ４２のズーム位置に相当）を検出し、そのズーム位置を示す信号を制御回路３６に出力する。
【００３５】
操作ユニット３２の操作棒１６は、回転自在に軸支された中空軸６４の内部に摺動自在に挿入されている。中空軸６４には、長手方向にキー溝６４Ａが形成されており、操作棒１６の先端に固着されたピン６６がキー溝６４Ａに係合している。したがって、操作棒１６が回転操作されると、これに連動して中空軸６４が回転する。
【００３６】
中空軸６４の一端側にはピン６４Ｂが配設されており、このピン６４Ｂは、所定量回転するとストッパ６８に当接する。これにより、中空軸６４（操作棒１６）の回転範囲が規制される。また、中空軸６４の他端側には、フォーカス指令用位置センサ７０が設けられ、このフォーカス指令用位置センサ７０は、中空軸６４の回転位置（フォーカス指令位置）を検出し、そのフォーカス指令位置を示す指令信号（フォーカス位置指令信号）を制御回路３６に出力する。
【００３７】
一方、中空軸６４には、移動枠７２が軸方向に移動自在に挿通され、操作棒１６のピン６６の先端は、その移動枠７２の内周に形成された周方向の溝７２Ａと係合している。移動枠７２には、ワイヤ巻付部８０に所定量巻き付けられるとともに、プーリー７３、７４、７５及び７６を介して張設されたワイヤ７８の両端部が固着されている。したがって、操作棒１６を押し引き操作すると、これに連動してワイヤ７８が移動し、ワイヤ巻付部８０が回転する。
【００３８】
クラッチ部３４は、支軸８２を中心に回転自在に配設された第１のプーリー８４と、この第１のプーリー８４と一体形成された支軸８４Ａに回転自在に配設されたワイヤ巻付部８０と、支軸８４Ａに固設されたギア８６と、支軸８４Ａの軸方向に移動自在に配設された移動リング８８と、この移動リング８８を移動させるズーム駆動方式切替用モータ９０等から構成される。ズーム駆動切替用モータ９０の動作は制御回路３６によって制御される。
【００３９】
ワイヤ巻付部８０には、操作棒１６を押し引き操作によって移動するワイヤ７８により回転駆動力が加えられるようになっている。また、ギア８６には、サーボモータ（図６中符号１２８として記載）が内蔵されているズームサーボモジュール９２の回転出力部９２Ａから回転入力部９３、ギア９５、及びギア９６を介して回転駆動力が加えられるようになっている。ギア９６は、シリンダ９７の伸縮軸９７Ａに固設されており、伸縮軸９７Ａの出没動作によって、ギア９６は図３上で左右方向に移動する。シリンダ９７の動作は制御回路３６によって制御される。
【００４０】
図３のように、伸縮軸９７Ａをシリンダ９７に収納すると、ギア９６はギア９４及び８６との噛合位置から退避した位置に移動し、ギア９４とギア８６の連結関係が分離される。
【００４１】
その一方、伸縮軸９７Ａを延ばすと、ギア９６はギア９６、８６と噛合してギア９４、９６及び８６の連結関係が成立する。これにより、ズームサーボモジュール９２からの回転駆動力がギア８６に伝達される。ギア８６が回転することにより、これに連動して支軸８４Ａ及び第１のプーリー８４が回転する。
【００４２】
移動リング８８には、キー８８Ａが設けられており、このキー８８Ａは、支軸８４Ａの長手方向に形成されたキー溝８４Ｂと係合している。また、移動リング８８は、支軸８４Ａの軸方向に移動することによりワイヤ巻付部８０と係合／離脱可能である。即ち、移動リング８８の図３上右側面には、１本のテーパーピン８９が植設されており、ワイヤ巻付部８０の左側面には、テーパーピン８９と係合する１つのテーパー孔が穿設されている。
【００４３】
移動リング８８がワイヤ巻付部８０と係合し、ワイヤ巻付部８０に回転駆動力が伝達されると、移動リング８８が回転し、これに連動して支軸８４Ａ及び第１のプーリー８４が回転する。
【００４４】
第１のプーリー８４が回転すると、その回転駆動力は、第１のプーリー８４から歯付きベルト８３を介してズームカム６０のプーリー８５にバックラッシ無しで伝達される。プーリー８５はズームカム６０に固定されており、ズームカム６０の回動によって、ズーム系レンズ４２が駆動される。
【００４５】
なお、フォーカスサーボモジュール４８及びズームサーボモジュール９２は、それぞれズームレンズ装置１２に対して着脱自在となっている。サーボモジュール４８又は９２の代わりに、手動による回転駆動力をフレキシブルワイヤを介して回転入力部５０又は回転入力部９３に伝達するマニュアルモジュールを適用することが可能となり、サーボ系を一軸二操作式とは異なる手動操作系に変更することもできる。
【００４６】
また、制御回路３６は、表示器９９の表示内容を制御する。表示器９９は、操作棒１６によるズーム操作、操作棒１６によるフォーカス操作、ズームレートデマンド２６によるズーム操作、フォーカスポジションデマンド２８によるフォーカス操作、更には、後述の電動アシスト機能の有効／無効などの使用状況を示す情報の表示を行う手段である。表示器９９の具体的構成は図示しないが、表示器９９には、液晶表示パネルや発光ダイオード（ＬＥＤ）、又はこれらの組合せなどを適用することができる。カメラマンは、表示器９９の表示を見ることで、現在の使用状況を容易に確認できる。
【００４７】
ズーム駆動切替用モータ９０の軸にはギア９１が固定されており、ギア９１の偏心した位置にはベアリング１００が設けられている。ベアリング１００は、移動リング８８の外周に形成された溝８８Ｂに当接し、移動リング８８の回転に伴って回転できる。
【００４８】
ギア９１に噛合するギア１０２には、当該ギア１０２の回動位置（ズーム駆動切替用モータ９０の回転位置）に応じてコイルバネ１０４により常時、時計回り方向（ＣＷ方向）又は反時計回り方向（ＣＣＷ方向）に付勢力が加えられる。
【００４９】
図４は、図３上の矢印Ａ方向からギア９１等を見た要部矢視図である。図４上でギア１０２はコイルバネ１０４によってＣＷ方向に付勢されており、その結果、ギア９１はＣＣＷ方向に付勢される。ギア９１の下面側の偏心した位置に設けられたベアリング１００は、点線で示すように移動リング８８の溝８８Ｂの右側面に当接し、移動リング８８を右方向に移動させるとともに右方向に付勢する。これにより、移動リング８８は、ワイヤ巻付部８０と所定の付勢力をもって係合する。
【００５０】
一方、ズーム駆動切替用モータ９０を作動させてギア９１を図４上でＣＷ方向に回動させ、ギア１０２を付勢するコイルバネ１０４が点線で示す位置に到達すると、このコイルバネ１０４によってギア１０２はＣＣＷ方向に付勢され、その結果、ギア９１はＣＷ方向に付勢される。このとき、ギア９１の下面側の偏心した位置に設けられたベアリング１００は、一点鎖線で示すように移動リング８８の溝８８Ｂの左側面に当接し、移動リング８８を左方向に移動させるとともに左方向に付勢する。これにより、移動リング８８は、ワイヤ巻付部８０との係合が外れ、所定の付勢力をもって非連結状態が維持される。
【００５１】
符号１０６は、ギア１０２と共に回転する突起部１０２Ａによって作動する切換スイッチであり、この切換スイッチ１０６は、ズーム操作が一軸式の手動側に切り替えられたか、サーボ側に切り替えられたかを検出する。即ち、切換スイッチ１０６は、図４に示す状態（移動リング８８がワイヤ巻付部８０と係合する状態）ではスイッチＯＮとなり、手動側に切り替えられたことを示す信号を制御回路３６に出力し、移動リング８８がワイヤ巻付部８０から離脱した状態ではスイッチＯＦＦとなり、サーボ側に切り替えられたことを示す信号を制御回路３６に出力する。
【００５２】
図５は移動リング８８の右側面とワイヤ巻付部８０の左側面の要部拡大図である。同図に示すように移動リング８８の右側面には、１本のテーパーピン８９が植設されており、ワイヤ巻付部８０の左側面には、上記テーパーピン８９と係合する１つのテーパー孔８１が穿設されている。
【００５３】
このテーパーピン８９は、金属材料からなるテーパーピン本体８９Ａと、潤滑性材料からなる先端部８９Ｂとの複合構造となっている。従って、テーパーピン８９は、ワイヤ巻付部８０のテーパー孔８１と係合するまでは、ワイヤ巻付部８０の側面に当接した状態で摺動するが、その摺動動作を円滑に行うことができる。また、テーパーピン８９はテーパー孔８１とバックラッシ無しで係合することができ、更に移動リング８８とワイヤ巻付部８０とは、互いに所定の回転位置関係にあるときのみ係合する。
【００５４】
移動リング８８とワイヤ巻付部８０とを互いに所定の回転位置関係にあるときのみ係合可能にした理由は、操作棒１６の位置とズーム位置との関係が変化しないようにするためである。
【００５５】
図６は、ズームレンズ装置１２の制御系に関する構成を示すブロック図である。図６中図３で説明した部材と共通する部分には同一の符号を付してある。制御回路３６には、フォーカス位置センサ５８及びズーム位置センサ６２からそれぞれ現在のフォーカス位置及びズーム位置を示す信号が加えられる。
【００５６】
ズームコントローラ１２０（ズームレートデマンド２６に相当）からは、ズーム速度を指令するズーム速度指令信号が加えられ、フォーカスコントローラ１２２（フォーカスポジションデマンド２８に相当）からは、フォーカス位置を指令するフォーカス位置指令信号が加えられる。
【００５７】
サーボ／一軸選択手段１２４は、ズームレンズ装置１２をサーボ方式によって操作するか、操作棒１６によるマニュアル方式によって操作するかを選択するための手段であり、カメラマンの好みによってサーボ／一軸を適宜切り替えることができる。サーボ／一軸選択手段１２４のセレクト信号は制御回路３６に入力され、制御回路３６はそのセレクト信号に応じた制御を行う。
【００５８】
メモリ１２６には、負荷調整（電動アシスト）用のデータが格納されている。工場出荷時にズーム動作時のサーボモータ１２８の電流を測定するなどによって負荷情報を実測し、その情報に基づいて得られた負荷調整データがメモリ１２６に格納される。なお、負荷調整データは、出荷調整時に取得される場合に限定されず、ズームレンズ装置１２の電源投入時に自動的に負荷調整データ測定の動作を実行して調整データを更新してもよいし、また、必要に応じてユーザが所定の操作を行うことにより、負荷調整データの取得動作を実行してもよい。
【００５９】
電動アシスト機能を作動させる場合、制御回路３６はメモリ１２６内のデータを参照して、マニュアル操作時の負荷調整制御を行う。
【００６０】
トルク設定手段１３０は、マニュアル操作時におけるズーム動作の負荷の大きさを設定するための手段である。例えば、三段階（重い／中／軽い）に切り替えることができるように構成され、制御回路３６は、トルク設定手段１３０の設定に従って負荷レベルの調整を行う。
【００６１】
ズームレンズ装置１２には、温度センサ１３２と角度センサ１３４が内蔵されており、各センサの検出信号は制御回路３６に入力される。温度センサ１３２によってズームレンズ装置１２の使用環境の温度が測定される。温度の高低によってズーム動作時の負荷が変化する（一般に温度が高いほど負荷が軽くなる）ため、温度変化分の負荷調整制御に利用される。また、角度センサ１３４によってズームレンズ装置１２の傾き角度が検出される。ズームレンズ装置１２の傾き角度によってズーム動作時の負荷が変化するため、傾き角度の変化分に応じた負荷調整制御が行われる。このような温度及び傾き角度を考慮した負荷調整に必要なデータはズームレンズ装置１２内のメモリ１２６に格納されている。
【００６２】
クラッチ切替駆動回路１３６は、制御回路３６からの指令に従ってズーム駆動切替用モータ９０及びシリンダ９７を作動させる駆動信号を出力する。
【００６３】
サーボ／一軸選択手段１２４によってサーボ方式が選択されると、そのセレクト信号が制御回路３６に入力され、制御回路３６は、ズームコントローラ１２０及びフォーカスコントローラ１２２からの入力信号を有効とし、フォーカス指令用位置センサ７０からの入力信号を無効とする。また、このとき、制御回路３６は、クラッチ切替駆動回路１３６に対してサーボ切替指令信号を出力する。これにより、ズーム駆動切替用モータ９０がクラッチ部３４をサーボ側に設定するように作動するとともに、シリンダ９７が作動する。こうして、操作棒１６とズーム系レンズ４２のカム機構（ズームカム６０）との連動関係が分離され、ズーム駆動用のサーボモータ１２８の動力がギア９６を含むクラッチ部１４２（以下、サーボクラッチという。）を介してカム機構に伝達可能となる。
【００６４】
この状態で、カメラマンがズームコントローラ（ズームレートデマンド２６に相当）の操作部を操作すると、ズームコントローラ１２０からズーム速度を指令する速度指示信号が制御回路３６に加えられる。制御回路３６は、このズーム速度指令信号と、ズーム位置センサ６２から加えられる現在のズーム位置を示す信号とに基づいてズーム駆動回路１４０に制御信号を出力し、サーボモータ１２８を駆動する。
【００６５】
サーボモータ１２８の回転駆動力がサーボクラッチ１４２を介してズームカム６０に伝達されることによりズームカム６０が回動し、ズーム系レンズ４２がサーボ駆動される。サーボモータ１２８にはタコジェネレータ１４４が設けられており、タコジェネレータ１４４は、サーボモータ１２８の回転速度に応じた電圧信号を発生する。タコジェネレータ１４４からの信号は、制御回路３６及びズーム駆動回路１４０に供給される。この時、サーボモータ１２８からも発電電圧が発生しており、サーボモータ１２８の発生電圧を示す信号は制御回路３６及びズーム駆動回路１４０に帰還される。なお、サーボモータ１２８、タコジェネレータ１４４、及びズーム駆動回路１４０は、図３で示したズームサーボモジュール９２内に組み込まれている。
【００６６】
また、上記サーボ方式を選択した状態で、カメラマンがフォーカスコントローラ１２２（フォーカスポジションデマンド２８に相当）の操作部を操作すると、フォーカスコントローラ１２２からフォーカス位置の指令信号が出力される。制御回路３６は、このフォーカス位置指令信号と、フォーカス位置センサ５８から加えられる現在のフォーカス位置を示す信号とに基づいてフォーカス駆動回路１５０に制御信号を出力し、フォーカスレンズ４０がフォーカス位置指令信号に応じたフォーカス位置になるようにフォーカス駆動用のサーボモータ１５２を制御する。
【００６７】
サーボモータ１５２にはタコジェネレータ１５４が設けられており、タコジェネレータ１５４は、サーボモータ１５２の回転速度に応じた電圧信号を発生する。タコジェネレータ１５４からの信号は、制御回路３６及びフォーカス駆動回路１５０に供給される。この時、サーボモータ１５２からも発電電圧が発生しており、サーボモータ１５２の発生電圧を示す信号は制御回路３６及びフォーカス駆動回路１５０に帰還される。こうして、フォーカスレンズ４０は、フォーカスコントローラ１２２からの指令に従ってサーボ駆動される。
【００６８】
サーボ／一軸選択手段１２４によって一軸方式が選択されると、制御回路３６は、ズームコントローラ１２０及びフォーカスコントローラ１２２からの入力信号を無効とし、操作棒１６の回転を検出するフォーカス指令用位置センサ７０からの入力信号を有効とする。また、このとき制御回路３６は、クラッチ切替駆動回路１３６に対して一軸方式への切替指令信号を出力する。
【００６９】
これにより、ズーム駆動切替用モータ９０はクラッチ部３４をマニュアル側につなぐように作動し、操作棒１６とズーム系レンズ４２のカム機構（ズームカム６０）との連動関係が成立する。こうして、操作棒１６の押し引き操作によるズーム動作が可能となる。
【００７０】
アシスト有無切替手段１５６は、操作棒１６によるマニュアル操作時のズーム動作に負荷調整制御（電動アシスト）を実施するか否かを切り替えるための手段である。アシスト有無切替手段１５６からの切替信号は制御回路３６に入力され、制御回路３６は受入した切替信号に従ってクラッチ切替駆動回路１３６に制御信号を出力してシリンダ９７の動作を制御する。
【００７１】
負荷調整制御を実施する場合（アシスト有り）の場合は、一軸操作時にサーボモータ１２８のクラッチ部（サーボクラッチ）１４２をつないでサーボモータ１２８によるトルク追加（電動アシスト）を行う。その一方、負荷調整制御を実施しない場合（アシスト無し）の場合は、一軸操作時にサーボクラッチ１４２を離し、サーボモータ１２８によるトルク追加を行わない。
【００７２】
なお、サーボ／一軸選択手段１２４、トルク設定手段１３０、及びアシスト有無切替手段１５６、ズームレンズ装置１２の本体に設けられていてもよいし、カメラマンの手元に設置されるコントローラに設けられていてもよい。
【００７３】
図７は、ズームレンズ装置１２の負荷特性の一例を示すグラフである。同図に示すようなズーム比における負荷変動特性曲線が制御回路３６によって変換される特性である。ワイド端からテレ端までの全ズーム動作範囲についての負荷変動特性の情報はメモリ１２６に記憶されており、制御回路３６は、メモリ１２６のデータを参照して、電動アシスト用のズーム駆動制御信号をズーム駆動回路１４０に出力する。負荷変動特性は、温度やレンズの傾き角度によっても影響を受けるため、温度及び傾き角度における負荷変動特性のデータをテーブルとして、又は演算式としてメモリ１２６に記憶しておく。
【００７４】
次に、上記の如く構成されたズームレンズ装置１２の動作について説明する。
【００７５】
図８は、本例のズームレンズ装置１２における動作制御のメインルーチンのフローチャートである。同図に示すように、ズームレンズ装置１２の制御回路３６は、まず、一軸・サーボの設定処理を実行してから（ステップＳ１１０）、ズーム処理（ステップＳ１１２）及びフォーカス処理（ステップＳ１１４）を実行する。
【００７６】
フォーカス処理後は、その他の必要な動作処理（例えば、アイリス処理、エクステンダー処理、画角補正処理など）を実施し、ステップＳ１１０に戻る。
【００７７】
図９は、一軸・サーボ処理のサブルーチンを示すフローチャートである。一軸・サーボ処理がスタートすると、制御回路３６はサーボ／一軸選択手段１２４からのセレクト信号の読み込みを行う（ステップＳ２１０）。
【００７８】
セレクト信号の読み込み後、操作方式の判別を行う（ステップＳ２１２）。サーボ方式が選択されているときは、ステップＳ２１４へ進む。ステップＳ２１４では、ズーム駆動方式切替用のクラッチ部３４（以下、一軸クラッチという。）を離す処理を実行して本サブルーチンを終了する。
【００７９】
ステップＳ２１２において一軸方式が選択されている場合には、ステップＳ２１６に進み、一軸クラッチをつなぐ処理を行う。その後、アシスト有無切替信号に基づきアシスト機能の有効／無効を判定する（ステップＳ２１８）。「アシスト無し」が選択されているときは、サーボクラッチ１４２を離す処理を実行する一方（ステップＳ２２０）、ステップＳ２２６において「アシスト有り」が選択されているときは、サーボクラッチ１４２をつなぐ処理を実行し（ステップＳ２２２）、本サブルーチンを終了する。
【００８０】
図１０は、ズーム処理の手順を示すフローチャートである。ズーム処理がスタートすると、制御回路３６は、ズーム位置センサ６２からズーム位置信号の読み込みを行う（ステップＳ３１０）。次いで操作方式の判別を行う（ステップＳ３１２）。サーボ方式が選択されているときは、ステップＳ３１４に進み、ズームコントローラ１２０からの指示信号を読み込む。そして、その指示信号に従って通常のズーム駆動用のデータを作成する（ステップＳ３１６）。
【００８１】
その一方、ステップＳ３１２において一軸操作方式が選択されているときは、ステップＳ３２０に進む。ステップＳ３２０では、サーボモータ１２８の電圧値を読み込む。更に、タコジェネレータ１４４の電圧の読み込み（ステップＳ３２２）、角度センサ値の読み込み（ステップＳ３２４）、温度センサ値の読み込み（ステップＳ３２６）、トルク設定値の読み込み（ステップＳ３２８）を実行する。
【００８２】
そして、これら読み込んだ情報に基づいて電動アシスト用のズーム駆動データを作成する（ステップＳ３３０）。ステップＳ３３０では、ズーム位置に対応したカム情報をメモリから取得し、角度、温度、トルク設定の情報を考慮したズーム駆動データが作成される。
【００８３】
ステップＳ３３０又はステップＳ３１６の後は、ズーム駆動回路１４０にズーム駆動データを出力し（ステップＳ３３２）、本サブルーチンを終了する。
【００８４】
図１１はフォーカス処理の手順を示すフローチャートである。フォーカス処理がスタートすると、制御回路３６は、フォーカス位置センサ５８からフォーカス位置信号の読み込みを行う（ステップＳ４１０）。次いで操作方式の判別を行う（ステップＳ４１２）。サーボ方式が選択されているときは、ステップＳ４１４に進み、フォーカスコントローラ１２２からの指示信号の読み込みを行う。
【００８５】
その一方、ステップＳ４１２において一軸操作方式が選択されているときは、操作棒１６に設けられたフォーカス指令用位置センサ７０からフォーカスコンロール信号（F CTRL）の読み込みを行う（ステップＳ４１６）。ステップＳ４１６又はステップＳ４１４の後は、ステップＳ４１８に進み、読み込んだ指示信号又はフォーカスコントロール信号に基づいて、通常のフォーカス駆動データを作成する。作成されたフォーカス駆動データはフォーカス駆動回路１５０に出力され、本サブルーチンを終了する。
【００８６】
上記実施形態では、ワイド端からテレ端までの全ズーム動作範囲についての負荷変動を補正してマニュアル操作時のズーム動作をスムーズに行うことができるようにしたが、本実施形態の変形例として、上記アシスト機能を利用することで、ワイド端及びテレ端の近傍でズーム動作の負荷を重くする制御を行う態様が可能である。マニュアル操作時にズーム端の近傍で負荷を重くする制御を行うことにより、カメラマンがズーム操作中にズーム端の到達を意識することができ、ズーム端でのスムーズな停止が可能になる。
【００８７】
このようなズーム端付近での負荷調整は、ズーム速度が速い場合（クイック操作時）に特に有効であることから、ズーム端付近で負荷調整を実施するか否かを判定するための基準となるズーム速度（「判定基準速度」という。）を予め定めておき、操作時のズーム速度がその所定の判定基準速度よりも大きい場合にズーム端の手前で負荷を重くする制御を実施し、操作時のズーム速度が判定基準速度よりも低速の場合にはズーム端の手前の負荷調整制御を実施しないという態様も好ましい。
【００８８】
上記実施形態では、操作棒を用いる一軸式のズームレンズ装置に本発明を適用した例を述べたが、本発明の適用範囲はこれに限らず、レンズ鏡胴に形成されているズームリングを手操作で回動操作するマニュアル方式を採用するズームレンズ装置についても本発明を適用可能である。
【００８９】
また、上記実施の形態では、一軸操作式の操作棒１６をマニュアル式の操作部材として使用する場合における電動アシスト機能について説明したが、一軸操作式の操作棒１６をサーボ式の操作部材として使用する場合においても全く同様に上記電動アシスト機能を適用することができる。以下、一軸操作式の操作棒１６をサーボ式の操作部材として使用する場合において上記電動アシスト機能を可能にするための構成について説明する。
【００９０】
図１２は、図１と同様に設置された一軸操作式の操作棒１６をサーボ式の操作部材として使用する場合におけるズームレンズ装置１２の制御系に関する構成を示したブロック図である。同図に示す一軸操作式の操作ユニット２３０において、操作棒１６は、回動自在に軸支された中空軸２４０の内部に摺動自在に挿入されている。中空軸２４０には長手方向に沿うキー溝孔２４０Ａが形成され、操作棒１６の先端に固着されたピン２４２がキー溝孔２４０Ａに係合される。操作棒１６が回動操作されると、これに連動して中空軸２４０が回動する。
【００９１】
また、中空軸２４０には移動枠２４４が嵌装され、ピン２４２の先端は移動枠２４４の内周に形成された周方向の溝２４４Ａと係合される。移動枠２４４の凸部２４４Ｂには、プーリー２４６Ａ、２４６Ｂに巻きかけられたベルト２４８の一部が固着される。操作棒１６が押し引き操作されると、これと連動してプーリー２４６Ａ、２４６Ｂが回動する。
【００９２】
プーリー２４６Ａは、ズーム指令用位置センサ２５０の回転軸２５０Ａに取り付けられており、操作棒１６の押し引き位置に応じたプーリー２４６Ａの回転位置がズーム指令用位置センサ２５０により検出される。ズーム指令用位置センサ２５０から出力された検出信号は制御回路２６０に入力される。制御回路２６０は、その検出信号を、操作棒１６の押し引き位置に対応したズーム目標位置を示すズーム位置指令信号として取得する。
【００９３】
一方、プーリー２４６Ｂは、モータ２５４の回転軸２５４Ａに取り付けられており、モータ２５４は、制御回路２６０から印加される電圧（電流）により所定の大きさ及び向きのトルクをプーリー２４６Ｂに発生させる。これにより、ベルト２４８等を通じて操作棒１６の軸方向に対して所望の大きさと向きの負荷を与えることができ、上述した電動アシスト機能と同様の制御を行うことができるようになっている。
【００９４】
中空軸２４０の端部の周面には、フォーカス指令用位置センサ２５２の回転軸２５２Ａがギアを介して係合されており、操作棒１６の回転位置に応じた中空軸２４０の回転位置がフォーカス指令用位置センサ２５２により検出される。フォーカス指令用位置センサ２５２から出力された検出信号は制御回路２６０に入力される。制御回路２６０は、その検出信号を操作棒１６の回転位置に対応したフォーカス目標位置を示すフォーカス位置指令信号として取得する。
【００９５】
一方、ズームレンズ装置１２の光学系には、上記実施の形態と同様、前方から順にフォーカスレンズ２７０、ズーム系レンズ２７２のバリエータレンズ２７２Ａ、コンペンセータレンズ２７２Ｂ等が配置される。フォーカスレンズ２７０の支持枠２７４はリードネジ２７６に連結されており、フォーカスモータ２７８によってリードネジ２７６が回動することにより、フォーカスレンズ２７０が光軸Ｐに沿って前後移動する。
【００９６】
ズーム系レンズ２７２はバリエータレンズ２７２Ａとコンペンセータレンズ２７２Ｂにより構成されており、各レンズの支持枠に突設されたカムピン２７２Ｃ、２７２Ｄはカム筒２８０のカム溝２８０Ａ、２８０Ｂにそれぞれ係合されている。ズームモータ２８２によってカム筒２８０が回動することにより、バリエータレンズ２７２Ａとコンペンセータレンズ２７２Ｂがカム溝２８０Ａ、２８０Ｂで規制される位置関係により光軸Ｐに沿って前後移動する。
【００９７】
制御回路２６０は、リードネジ７６に設置されたフォーカス位置センサ２８４によってフォーカスレンズ２７０の位置（フォーカス位置）を検出するとともに、カム筒２８０に設置されたズーム位置センサ２８６によってズームレンズ２７２の位置（ズーム位置）を検出しながら、フォーカスモータ２７８とズームモータ２８２を駆動し、フォーカスレンズ２７０及びズームレンズ２７２をサーボ制御する。
【００９８】
すなわち、制御回路２６０は、操作ユニット２３０のフォーカス指令用位置センサ２５２から受入したフォーカス位置指令信号の示すフォーカス目標位置とフォーカス位置センサ２８４によって検出したフォーカス位置との差分が０となるように、フォーカスモータ２７８を駆動制御してフォーカスレンズ２７０を移動させる。また、制御回路２６０は、操作ユニット２３０のズーム指令用位置センサ２５０から受入したズーム位置指令信号の示すズーム目標位置とズーム位置センサ２８６によって検出したズーム位置との差分が０となるように、ズームモータ２８２を駆動制御してズームレンズ２７２を移動させる。
【００９９】
以上の如く構成されたズームレンズ装置１２によれば、モータ２５４のトルクを制御することにより、操作棒１６の押し引き操作に対して所要の負荷を発生させることができるため、上記実施の形態で説明した電動アシスト機能を実行することは容易に可能である。例えば、サーボ式の操作部材である上記操作棒１６においては、押し引き操作に対する負荷変動は、ズームレンズ装置１２の傾き、即ち、操作棒１６の傾きによるものが大きいと考えられるため、図１２に示すようにズームレンズ装置１２（又は操作ユニット２３０）に角度センサ２５６を設置し、この角度センサ２５６からの検出信号を制御回路２６０に入力させるようにする。この場合において、角度センサ２５６からは、図１３に示すように重力方向に垂直な面内の方向（水平方向）とズームレンズ装置１２の基準方向（操作棒１６の軸方向）とのなす角θ（以下、傾き角度θという）が検出信号として制御回路２６０に与えられる。制御回路２６０は、角度センサ２５６から取得した傾き角度θに基づいて、上記モータ２５４のトルクを制御し、操作棒１６の押し引き操作に対する負荷調整を行う。この負荷調整によって、操作棒１６の傾きにかかわらず、操作棒１６が水平方向を向いている場合における操作棒１６の押し引き操作に対する負荷と同じ負荷を、その押し引き操作に対して与えることができる。例えば、角度センサ２５６により検出された傾き角度θにおいて、重力に起因して操作棒１６の軸方向に作用する力を打ち消すようにモータ２５４のトルクの大きさと向きを制御することによって、操作棒１６の傾きによる負荷変動を防止し、一定の負荷で操作棒１６の押し引き操作を行えるようにすることができる。また、重力による負荷変動を防止するだけでなく、上記実施の形態と同様にズーム端の手前で操作棒１６の押し引き操作に対する負荷を重くすることや、ズーム速度が一定速度以上の場合にのみズーム端の手前で負荷を重くするなどの負荷調整を行うことができる。更に、上記トルク設定手段１３０に相当する手段により負荷の大きさを例えば三段階（重い／中／軽い）に切り替えられるようにすることもできる。
【０１００】
また、電源オフ時には、モータ２５４の保持トルクを利用し、操作棒１６が自重により軸方向にスライドしないように保持するようにすることも可能である。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るズームレンズ装置によれば、ズーム操作方式をマニュアル方式又はサーボ方式に切り替え可能なズームレンズ装置に搭載されているサーボ用駆動手段を流用してマニュアル操作時のズーム動作の負荷を調整するようにしたので、負荷調整のためのモータ等を別途設ける必要がなく、構造が簡略化できる。また、従来、マニュアル操作中に使用されることの無かったサーボ駆動用手段を活用することで、ズームレンズ装置の装備（資源）を有効活用できる。また、一軸操作式の操作棒をサーボ式の操作部材として採用した場合においても、操作棒に対して軸方向への力をモータ等によって発生させるようにすることで、操作棒の押し引き操作に対する負荷を調整することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】操作棒を用いた一軸二操作式の操作方式を使用した場合のテレビカメラシステム全体の構成を示した斜視図
【図２】ズームレートデマンド及びフォーカスポジションデマンドの操作方式を使用した場合のテレビカメラシステム全体の構成を示した斜視図
【図３】本実施形態に係るズームレンズ装置の全体構成図
【図４】図３の矢印Ａ方向から見た要部矢視図
【図５】図３に示した移動リングの右側面とワイヤ巻付部の左側面の要部拡大図
【図６】本実施形態に係るズームレンズ装置の制御系に関する構成を示すブロック図
【図７】ズームレンズ装置の負荷特性を示すグラフ
【図８】本例のズームレンズ装置における動作制御手順を示すフローチャート
【図９】本例のズームレンズ装置における動作制御手順を示すフローチャート
【図１０】本例のズームレンズ装置における動作制御手順を示すフローチャート
【図１１】本例のズームレンズ装置における動作制御手順を示すフローチャート
【図１２】一軸操作式の操作棒をサーボ式の操作部材として使用する場合におけるズームレンズ装置の構成を示す図
【図１３】ズームレンズ装置の傾き角度の説明に使用した図
【符号の説明】
１０…テレビカメラ、１２…ズームレンズ装置、１４…カメラ本体、１６…操作棒、２６…ズームレートデマンド、３０…レンズ鏡胴、３２…操作ユニット、３４…クラッチ部、３６…制御回路、４２…ズーム系レンズ、６０…ズームカム、６２…ズーム位置センサ、６４…中空軸、７８…ワイヤ、８０…ワイヤ巻付部、９０…ズーム駆動方式切替用モータ、９２…ズームサーボモジュール、９７…シリンダ、１２４…サーボ／一軸選択手段、１２８…サーボモータ、１３０…トルク設定手段、１３２…温度センサ、１３４…角度センサ、１４０…ズーム駆動回路

Claims

操作棒の押し引き操作によりズームレンズを電動により移動させるズームレンズ装置において、
前記操作棒に対して軸方向への力を発生させる動力発生手段と、
前記動力発生手段により発生させる力を制御して前記操作棒の押し引き操作に対する負荷を調整する負荷調整手段と、
を備えたことを特徴とするズームレンズ装置。
前記負荷調整手段は、ズーム可動範囲においてテレ端及びワイド端の少なくとも一方のズーム端の近傍でそれ以外のズーム可動域よりも前記負荷を重くするように作動することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ装置。
前記操作棒の押し引き操作によるズーム速度が予め定められている判定基準速度よりも速い場合に、前記ズーム端の近傍において負荷を重くするように作動させ、前記ズーム速度が前記判定基準速度よりも遅い場合には、前記ズーム端の近傍において負荷を重くする調整を実行しないことを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ装置。
請求項１に記載のズームレンズ装置において、該装置は、当該ズームレンズ装置の傾き角度を検出する角度検出手段を備え、
前記負荷調整手段は、前記角度検出手段で検出された角度に応じてレンズ傾け時の負荷変動を補正し、前記操作棒の押し引き操作に対する負荷を一定レベルに調整することを特徴とするズームレンズ装置。
請求項１乃至４の何れか１項に記載のズームレンズ装置において、前記負荷の調整を行うための調整データは、ズームレンズ装置に内蔵されているメモリに格納されていることを特徴とするズームレンズ装置。