JP7207869B2 - 操作装置、レンズ装置、および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、可動の光学素子を操作するための操作装置、レンズ装置、および撮像装置に関するものである。

放送等の用途のレンズ装置に対しては、可動の光学素子（例えば、ズーミングもしくはフォーカシングのためのレンズ群、または開口絞り等）の操作のために、ズームデマンドと呼ばれる操作装置またはフォーカスデマンドと呼ばれる操作装置等が用いられうる。当該操作装置は、操作リング等と呼ばれる操作部材が操作者により回転操作されることにより、操作部材の操作量（例えば回転角）に対応した操作信号をレンズ装置に対して出力する。

そのような操作装置の操作性向上のため、特許文献１に記載の操作装置においては、図９のように操作部材の操作負荷を変化させることにより、操作部材の可動範囲の端部（操作端）に操作部材が近づいたことを操作者が認識できるようにしている。操作負荷の変化が開始する操作部材の回転角は、調整ボリューム等を用いて予め調整可能となっている。

また、特許文献２に記載の操作装置においては、操作負荷の変化が開始する操作部材の可動範囲内の回転角（操作量）を、操作端の近傍に限らず、また、１つに限らず、任意に設定可能としている。当該回転角は、スイッチを用いて予め設定可能となっている。

特開２００３－１０７３１８号公報 特開２０１６－１５７０３３号公報

特許文献１・特許文献２の操作装置においては、操作負荷の変化が開始する操作部材の操作量（回転角等）は、操作者による事前の調整または設定によらずには、変更できない。つまり、当該操作量は、操作部材の操作中は不変（一定）である。そうである場合、操作者にとっては、操作部材の操作（回転等）を速く行うほど急激に操作負荷が大きくなるように感じられる。よって、操作者は、操作速度（時間に対する操作量の変化率）によって変化する操作感に違和感を覚えうる。本発明は、例えば、操作部材の操作速度の変化による操作感の変化の軽減に有利な操作装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの側面は、操作部材を有し、レンズ装置における可動の光学素子の駆動制御のための指令を前記操作部材の操作量に基づいて生成することにより前記光学素子を操作する操作装置であって、
前記操作部材に与えられる負荷を生成する負荷生成部と、
前記操作部材の操作量が第１操作量から第２操作量まで変化する間に、前記第１操作量で負荷が増加し始めて前記第２操作量まで負荷が増加するように前記負荷生成部を制御する処理部とを有し、
前記処理部は、負荷が増加し始める前記第１操作量が前記操作部材の操作速度に関する情報に基づいて変更されるように、前記負荷生成部を制御することを特徴とする操作装置である。

本発明によれば、例えば、操作部材の操作速度の変化による操作感の変化の軽減に有利な操作装置を提供することができる。

実施形態１に係る操作装置の構成例を示す図 実施形態１に係る処理の流れを例示する図 操作量と負荷との間の関係の第１の例を示す図 操作量と負荷との間の関係の第２の例を示す図 実施形態２に係る操作装置の構成例を示す図 実施形態２に係る処理の流れを例示する図 利き手と無限遠への回転方向との関係を例示する図 操作量と負荷との間の関係の第３の例を示す図 操作量と負荷との間の関係の第４の例を示す図 撮像装置の構成例を示す図

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として（断りのない限り）、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

〔実施形態１〕
図１ないし図４を参照して、本発明の実施形態１に係る操作装置について説明する。図１は、実施形態１に係る操作装置の構成例を示す図である。図１において、１００は、操作装置であり、２００は、レンズ装置である。操作装置１００において、１０１は、操作部であり、操作者により操作される操作部材１０１ａと、操作部材１０１ａの操作量（例えば回転角）を検出する検出部１０１ｂ（例えば回転角エンコーダ等）とを含んで構成されうる。１０２は、検出部１０１ｂからの情報に基づいて操作部材１０１ａの操作量を取得する操作量取得部である。１０３は、検出部１０１ｂからの情報に基づいて操作部材１０１ａの操作速度（時間に対する操作量の変化率）を取得する操作速度取得部である。１０４は、後述の負荷生成部を制御する負荷制御部である。１０５は、操作部材１０１ａに与える負荷（操作負荷）を生成する負荷生成部である。１０６は、レンズ装置（光学装置）の光学特性を変更するために可動の光学素子を制御するための指令（指令値等）を操作部材の操作量に基づいて生成する指令生成部である。１０７は、通信部であり、指令生成部の生成した指令をレンズ装置２００に送信するのに使用される。なお、１０２ないし１０４ならびに１０６および１０７は、例えば、単一または複数のＣＰＵにより構成されうるものであり、総じて処理部ともいう。また、上記の光学特性は、上記の光学素子に対応するものであり、例えば、物体距離、焦点距離またはＦ値としうる。

操作部１０１は、操作部材１０１ａの操作量（回転角）に対応する検出部１０１ｂの出力の情報を操作量取得部１０２および操作速度取得部１０３に提供する。操作部材１０１ａの操作負荷は、負荷生成部１０５の生成する負荷により、変更可能とされている。指令生成部１０６は、操作部材１０１ａの操作量（回転角）に対応する検出部１０１ｂの出力（例えば、回転角エンコーダのカウント値）に基づいて、レンズ装置２００に対する上述の指令（指令値等）を生成する。操作量取得部１０２および操作速度取得部１０３は、検出部１０１ｂの出力（例えば、回転角エンコーダのカウント値）に基づいて、操作部材の操作量および操作速度をそれぞれ取得する。そのようにして取得された操作部材の操作量および操作速度の情報は、負荷制御部１０４に提供される。

負荷制御部１０４は、操作部材１０１ａの操作量と操作負荷との間の予め定められた関係に基づいて、負荷生成部を制御する。また、負荷制御部１０４は、操作量取得部１０２および操作速度取得部１０３からそれぞれ得られた操作量および操作速度の情報に基づいて、負荷生成部１０５の生成すべき負荷の情報を得、当該情報に基づいて、負荷生成部１０５を制御する。また、負荷制御部１０４は、操作速度（時間に対する操作量の変化率）の情報に基づいて、上述の予め定められた関係を変更し、変更後の当該関係に基づいて負荷生成部１０５を制御しうるものである。以上のような構成により、操作部材１０１ａの操作量および操作速度に応じた操作負荷を操作部材１０１ａに与えることができる。

ここで、負荷生成部１０５の詳細を説明する。負荷生成部１０５は、磁気粘性流体（ＭＲ流体；Ｍａｇｎｅｔｏ―Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｆｌｕｉｄ）を用いたデバイス（ＭＲＦデバイス）を含みうる。ＭＲ流体は、それへの磁場の印加により粘度が変化する流体である。ＭＲＦデバイスは、例えば、固定円筒（内筒）と、当該固定円筒に対して、ＭＲ流体を介して外側かつ回転可能であり、かつＭＲ流体により回転抵抗可変の円筒（外筒）とを含むものとしうる。そして、負荷生成部１０５は、当該ＭＲＦデバイスの外筒を、筒状または環状の操作部材の内面に連結してなる構造としうる。負荷制御部１０４は、上述のようにして得た負荷の情報（負荷指令値）に基づいて、ＭＲ流体の粘度を変更することにより、操作部材１０１ａの操作負荷を制御することができる。

なお、負荷生成部１０５は、ＭＲＦデバイスを含むものには限定されない。例えば、ＭＲ流体により抵抗（回転抵抗）を可変とするのに替えて、他の種々のデバイスにより抵抗を可変としうる。当該抵抗の変更は、例えば、運動エネルギーを消費することによるものや、摩擦により熱エネルギーに変換するもの（機械的ブレーキ）としうる。または、電気エネルギーに変換して当該電気エネルギーを何らかの形で消費するもの（渦電流ブレーキや電磁式リターダ、回生ブレーキ、発電ブレーキ等）や、流体の運動抵抗を利用したもの（空力ブレーキ、流体式リターダ等）等に代替しうる。

ここで、図２は、実施形態１に係る処理の流れを例示する図である。当該処理は、操作部材１０１ａに与える負荷（操作負荷）を生成する処理である。当該処理は、操作装置の処理部等に格納されたコンピュータ可読プログラムに従って、負荷制御部１０４（処理部）により実行される。まず、ステップＳ２０１では、操作部材１０１ａの現在の操作量の情報を操作量取得部１０２から取得する。つづくＳ２０２では、前ステップで取得した操作部材１０１ａの現在操作量が予め定められた第１操作量から第２操作量までの範囲内に収まっているかを判断する。現在操作量が当該範囲内に収まっている場合は、ステップＳ２０３に処理が進められ、そうでない場合は、ステップＳ２０４に処理が進められる。ステップＳ２０３では、操作部材１０１ａの現在操作量に基づいて負荷指令値（負荷指令）を生成し、ステップＳ２０７に処理が進められる。ここで、負荷指令値は、負荷指令値＝（ＭＡＸ－ＭＩＮ）／｜第２操作量－第１操作量｜×｜現在操作量－第１操作量｜＋ＭＩＮなる式にしたがって生成しうる。ステップＳ２０４では、操作部材１０１ａの現在の操作速度（時間に対する操作量の変化率）の情報を操作速度取得部１０３から取得する。ステップＳ２０５では、前ステップで取得した現在操作速度に基づいて、操作負荷の変化（増加）を開始する操作量としての第１操作量を生成（更新）する。ここで、第１操作量の更新は、第１操作量＝第２操作量＋操作速度×ｘなる式にしたがって、行いうる。ここで、ｘは、負の係数である。つづくステップＳ２０６では、負荷指令値を予め定められた最小値ＭＩＮとし（負荷指令値＝ＭＩＮ）、ステップＳ２０７に処理が進められる。ステップＳ２０７では、生成した負荷指令値に基づいて、負荷生成部１０５を制御して、操作負荷を生成し、その後、処理を終了する。

以上のように、本実施形態は、操作部材の操作速度に基づいて、操作負荷の変化（増加）を開始する操作量としての第１操作量を変更するように構成されている。ここで、図３は、操作量と負荷との間の関係の第１の例を示す図である。図３においては、第２操作量を操作部材１０１ａの操作可能範囲の一端とした場合を例示している。このように、操作部材１０１ａの操作量が第１操作量より第２操作量から離れている場合は、操作部材１０１ａの操作負荷は小さく（例えば最小値ＭＩＮと）なっている。そして、操作部材１０１ａの操作量が第２操作量（操作量端）に近づくにつれて、操作部材１０１ａの操作負荷は徐々に大きく（第２操作量では、例えば最大値ＭＡＸとなる）。このようにすることで、操作者は、操作部材１０１ａの操作量がその端または当該端の近傍にあるとの認識が可能となる。また、予め定められた上記の関係は、第１操作量から第２操作量までの間において負荷が変化するものであり、処理部は、操作速度（時間に対する操作量の変化率）が大きくなるほど、第２操作量との差が大きくなるように第１操作量を変更するようにしている。そうすることにより、当該操作速度が大きくなるほど操作負荷が急激に増大するかのような操作者の違和感を軽減することができる。

また、操作部材１０１ａの操作量および操作速度に基づいて、操作負荷を変化させることにより、例えば、認識されるべき予め定められた操作量（第２操作量）近傍での操作負荷の変化の仕方が操作速度に依って異なるかのような違和感を軽減することができる。それゆえ、操作装置１００の操作性が改善しうる。

なお、操作量を検出する検出部１０１ｂは、回転角エンコーダを例示したが、それには限定されず、ポテンショメータやレゾルバ、測長干渉計等、回転角等、操作量を検出できる他のデバイスとしうる。また、第１操作量から第２操作量までの操作負荷の変化として、図３のような直線で表されるものを例示したが、それには限定されず、図４または図９のような滑らかな曲線で表されるものとしてもよい。ここで、図４は、操作量と負荷との間の関係の第２の例を示す図である。また、図９は、操作量と負荷との間の関係の第４の例を示す図である。また、第２操作量は、操作量端（とりうる操作量の範囲の端）として例示したが、それには限定されず、図４のように、操作量端とは異なる（とりうる操作量の範囲の両端に挟まれた）任意の操作量としうる。その場合、特定の操作量に操作者が予めマーキングする機能として利用することができる。当該特定の操作量は、例えば、レンズ装置２００の特定の物体距離、焦点距離またはＦ値に対応する操作量としうる。また、負荷生成部１０５により変更される操作負荷の最大値（ＭＡＸ）および最小値（ＭＩＮ）は、操作者が予め設定できるようにしてもよい。また、負荷生成部１０５による負荷生成の機能は、それを有効または無効に操作者が切替えられるようにしてもよい。また、処理部は、上記の関係の初期設定を記憶しているのが好ましい。また、処理部は、上記の最大値（ＭＡＸ）および最小値（ＭＩＮ）を記憶しているのが好ましい。また、処理部は、上記の初期設定を変更しうるのが好ましい。本実施形態では、操作部材の操作速度に基づいて、操作量と操作負荷との関係を変更することにより、予め設定された操作部材の第２操作量を認識するにあたっての操作者の違和感を軽減することができる。

以上のように、本実施形態によれば、例えば、時間に対する操作量の変化率による操作感の変化の軽減に有利な操作装置を提供することができる。

〔実施形態２〕
図５ないし図８を参照して実施形態２について説明する。本実施形態の操作装置は、典型的には、フォーカス（物体距離）を調整するためのもの（いわゆるフォーカスデマンド）とする。図５は、実施形態２に係る操作装置の構成例を示す図である。本実施形態に係る操作装置は、切替部１０８および操作方向取得部１０９が追加されている点で、実施形態１に係る操作装置とは異なる。

ここで、切替部１０８は、操作部材１０１ａの極性を操作者が切り替えるためのものである。ここで、極性は、操作部材１０１ａを時計まわり（ＣＷ）に回転した場合に、物体距離が遠方（ＦＡＲ）または無限遠（ＩＮＦＩＮＩＴＹ）に向かうか否かを示す属性である。切替部１０８からの極性の情報は、指令生成部１０６に提供される。なお、図７に示されるように、操作者の手が右利きの場合、操作部材１０１ａが右のパン棒に右向きに取り付けられ、操作部材１０１ａを時計まわり（ＣＷ）に回転した場合に、物体距離が遠方（ＦＡＲ）に向かうのが通常である。また、操作者の手が左利きの場合、操作部材１０１ａが左のパン棒に左向きに取り付けられ、操作部材１０１ａを反時計まわり（ＣＣＷ）に回転した場合に、物体距離が遠方（ＦＡＲ）に向かうのが通常である。ここで、図７は、利き手と無限遠への回転方向との関係を例示する図である。

指令生成部１０６は、検出部１０１ｂからの操作量に関する情報（エンコーダカウント値等）および切替部１０８からの極性の情報に基づいて、可動の光学素子を制御するための指令（指令値等）を生成する。当該指令は、通信部１０７を介して、レンズ装置２００に送信される。操作方向取得部１０９は、指令生成部１０６から取得した指令（指令値）の情報に基づいて、操作方向（操作部材１０１ａがＦＡＲ方向に操作されているのかＮＥＡＲ方向に操作されているのか）に関する情報を取得する。そして、操作方向取得部１０９は、当該操作方向に関する情報を操作速度取得部１０３に提供する。操作速度取得部１０３は、操作方向取得部１０９からの操作方向の情報に基づいて、操作部材の操作速度に関する情報を取得する。なお、当該操作方向の情報は、検出部１０１ｂからの操作量に関する情報に基づいて取得することも可能である。以上のような構成により、操作部材１０１ａの操作方向に関する情報に基づいて、後述のように操作速度に関する情報を取得することが可能となる。なお、１０２ないし１０４ならびに１０６ないし１０９は、例えば、単一または複数のＣＰＵにより構成されうるものであり、総じて処理部ともいう。

ここで、図６は、実施形態２に係る処理の流れを例示する図である。図６を参照して、実施形態２に係る第１操作量決定処理を説明する。この処理は、処理部等に格納されたコンピュータプログラムに従って処理部により実行される。まず、ステップＳ６０１では、操作方向取得部１０９は、指令生成部１０６から指令（指令値）に関する情報を取得する。ステップＳ６０２では、操作方向取得部１０９は、取得した指令に関する情報に基づいて、操作部材１０１ａの操作方向（ＦＡＲ方向かＮＥＡＲ方向か）に関する情報を取得する。当該情報の取得は、例えば、１サンプリング時間だけ前後する２つの指令に関する情報どうしの比較に基づいて行いうる。ステップＳ６０３では、操作速度取得部１０３は、取得された操作方向がＮＥＡＲ方向か判定する。操作方向がＮＥＡＲ方向である場合、ステップＳ６０４に処理が進められ、操作方向がＮＥＡＲ方向でない場合、ステップＳ６０５に処理が進められる。

ステップＳ６０４では、操作速度取得部１０３は、操作部材１０１ａの操作速度が「低い」と判断し、その後、ステップＳ６０６に処理が進められる。ステップＳ６０５では、操作速度取得部１０３は、操作速度が「高い」と判断し、その後、ステップＳ６０７に処理が進められる。ステップＳ６０６では、負荷制御部１０４は、前ステップで判断された操作速度に関する情報（低いか否か）に基づいて、第１操作量（図８におけるＡｍｎｔ１またはＡｍｎｔ２）の決定を行い、その後、処理が終了となる。以上のような処理により、操作部材１０１ａの操作方向に基づいて操作部材１０１ａの操作速度に関する情報を取得（選択）し、当該情報に基づいて第１操作量を決定（選択）することができる。

ここで、フォーカスデマンドの操作部材１０１ａは、それを操作する場合、図７のように、それを手で覆うように持ち、ＦＡＲ方向（親指から小指へ向かう方向）またはＮＥＡＲ方向（小指から親指へ向かう方向）へ回転するのが通常である。人間工学（腕や手の構造）上、親指から小指へ向かう方向の方がその逆の方向に比較して手首を動かし易い。したがって、操作者が同じように操作しているつもりでも、小指から親指へ向かう方向の方がその逆の方向に比較して、操作部材１０１ａの操作速度は若干「低い」ことになる。すなわち、操作部材を右手で回転する場合、操作速度（時間に対する操作量の変化率）は、操作方向としての時計まわりの場合の方が、操作方向としての反時計まわりの場合より高い（大きい）。また、操作部材を左手で回転する場合、操作速度は、操作方向としての反時計まわりの場合の方が、操作方向としての時計まわりの場合より高い（大きい）。そのため、第１操作量と第２操作量との差が同じであっても、操作部材１０１ａをＮＥＡＲ方向に回転操作している場合とＦＡＲ方向に回転操作している場合とでは、第１操作量から第２操作量までにおける操作感に差異が生じることになる。

当該操作感の差異を軽減（緩和）するには、操作部材１０１ａの極性に基づいて、操作者の手が右利き・左利きのいずれであっても、次のようにするのがよい。すなわち、図８に例示したように、操作部材１０１ａをＦＡＲ方向（親指から小指の方向）へ回転操作する場合に、その逆の場合に比較して、第１操作量と第２操作量との差を大きくするのが好ましい。そうすることにより、操作感の差異（違和感）が軽減し、もって操作装置１００の操作性を改善することができる。ここで、図８は、操作量と負荷との間の関係の第３の例を示す図である。

本実施形態では、操作部材の極性および操作方向に基づいて、操作量と操作負荷との関係を変更することにより、予め設定された操作部材の第２操作量を認識するにあたっての操作者の違和感を軽減することができる。なお、本実施形態のような構成は、フォーカスデマンドに限定されるものではなく、操作部材の極性が変更可能、かつ人間工学上において操作方向により操作速度に差が生じるような操作装置であれば、適用することができる。また、第１操作量をＡｍｎｔ１およびＡｍｎｔ２のいずれにするかの設定（切り替え）を操作者が行えるようにしてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、例えば、時間に対する操作量の変化率による操作感の変化の軽減に有利な操作装置を提供することができる。

〔撮像装置等に係る実施形態〕
図１０は、撮像装置の構成例を示す図である。当該撮像装置は、以上に例示したレンズ装置（ここでは１０とする）と、当該レンズ装置の像面に配された撮像素子２０ａを有するカメラ装置（撮像部）２０とを含んで構成されている。なお、レンズ装置１０は、レンズ装置１０における操作部材およびＣＰＵ（処理部）を含むユニット１０ａをレンズ装置１０のサブユニット（操作装置またはドライブユニット）として含みうる。そして、当該サブユニットは、レンズ装置の本体１０´から空間的に分離可能に構成されていてもよい。その場合、レンズ装置の本体１０´に含まれている可動の光学部材の操作（駆動の制御）を行う当該ユニット１０ａを含む操作装置（制御装置またはデマンドともいう）が構成されることになる。または、当該光学部材の駆動を行う当該ユニット（ドライブユニット）１０ａを含む駆動装置が構成されることになる。当該ドライブユニット１０ａは、さらに、モータ、その駆動回路、および光学部材の状態を検出する検出器を含みうる。また、カメラ装置２０は、光学部材に対する指令値を送信する機能を有する。その場合、当該指令値は、例えば、カメラ装置２０のサブユニットとしての（カメラ）操作装置２０ｂにより生成されうる。または、当該指令値は、例えば、カメラ装置２０のオートフォーカス機能またはオートアイリス機能等により生成されうる。操作装置２０ｂは、カメラ装置の本体２０´とは分離可能に構成されうる。また、操作装置２０ｂは、カメラ装置の本体２０´に有線または無線により通信接続されうる。また、操作装置２０ｂは、レンズ装置の物体距離に対応する指令値、レンズ装置の焦点距離に対応する指令値、およびレンズ装置の有効口径に対応する指令値等のうちの少なくとも１つを生成しうる。本実施形態によれば、例えば、リレー光学ユニットが担う機能の発揮に有利な撮像装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ 操作装置
１０１ａ 操作部材
１０５ 負荷生成部
１０２－１０４、１０６、１０７ 処理部

Claims (10)

1. 操作部材を有し、レンズ装置における可動の光学素子の駆動制御のための指令を前記操作部材の操作量に基づいて生成することにより前記光学素子を操作する操作装置であって、
   前記操作部材に与えられる負荷を生成する負荷生成部と、
   前記操作部材の操作量が第１操作量から第２操作量まで変化する間に、前記第１操作量で負荷が増加し始めて前記第２操作量まで負荷が増加するように前記負荷生成部を制御する処理部とを有し、
   前記処理部は、負荷が増加し始める前記第１操作量が前記操作部材の操作速度に関する情報に基づいて変更されるように、前記負荷生成部を制御することを特徴とする操作装置。
2. 前記操作速度が大きくなるほど前記第１操作量と前記第２操作量との差が大きくなるように前記第１操作量が変更されることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. 前記処理部は、前記操作部材の操作量が前記第１操作量のときに前記操作部材に与えられる負荷の値および前記操作部材の操作量が前記第２操作量のときに前記操作部材に与えられる負荷の値を記憶することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の操作装置。
4. 前記操作部材の操作量を検出する検出部を有し、
   前記処理部は、前記検出部の出力に基づいて前記操作部材の操作速度に関する情報を得ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の操作装置。
5. 前記操作部材の操作速度に関する情報は、前記操作部材が操作される方向の情報に基づくことを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
6. 前記光学素子は、前記レンズ装置の物体距離を変更するために可動であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載の操作装置。
7. 前記負荷生成部は、磁気粘性流体の粘度により前記負荷を生成し、
   前記処理部は、前記負荷生成部に前記粘度を変化させることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載の操作装置。
8. 前記第２操作量を設定する機能を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載の操作装置。
9. 可動の光学素子を有するレンズ装置と、
   前記光学素子を操作する請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載の操作装置とを含むことを特徴とする光学装置。
10. 請求項９に記載の光学装置と、
    前記レンズ装置の像面に配された撮像素子とを含むことを特徴とする撮像装置。

Images