(57)【要約】【課題】  手動及び電動操作が可能なポータブルレンズにおいて、簡単で安価な構造で手動と電動の切換を自動的に切り換えることが可能なポータブルレンズを提供することを目的としている。【解決手段】  手動および電動の両方で操作する操作リング７はレンズ移動群と一体的に連結する。電動時は超音波モータで進行波制御して操作リング７を駆動する。また手動操作をしている間は、操作リング７のゴムローレット８に設けた感圧センサの検知に基づいて超音波モータを定在波で駆動し、操作リングを手動で操作できる状態に制御する。これにより簡単な構造で手動と電動を自動的に切り換えることが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系を構成する光学手段と、該光学手段と一体的に連結している操作リングとを有し、手動および電動時に該操作リングの回転に連動し該光学手段を繰り出す撮影レンズにおいて、該操作リングを手動で操作することを検知する手動操作検知手段と、該操作リングを電動で駆動することを指示する１つ以上の電動指示手段と、該操作リングに連結した振動波モータと該振動波モータを制御する制御手段を持ち、該手動操作検知手段が手動操作を検知した時には、該制御手段は振動波モータを定在波駆動して該操作リングが軽負荷で操作可能な状態に制御し、該電動指示手段で電動指示した時には、該操作リングを回転駆動するように振動波モータを進行波駆動することを特徴とする撮影レンズ。
【請求項２】
前記手動操作検知手段は、操作リングに設けた感圧センサの出力信号と所定の閾値を比較して、手動操作を判断することを特徴とする請求項１記載の撮影レンズ。
【請求項３】
前記感圧センサは、ローレットゴム部品と一体的に設けられていることを特徴とする請求項２記載の撮影レンズ。
【請求項４】
前記手動操作検知手段は、前記感圧センサの出力信号と比較する閾値を任意の値に調整可能であることを特徴とする請求項２及び請求項３記載の撮影レンズ。
【請求項５】
前記手動操作検知手段は、前記電動指示手段が電動駆動を指示しない状態で前記操作リングの位置が変化することを検知すると、手動操作と判断することを特徴とする請求項１記載の撮影レンズ。
【請求項６】
手動操作と電動指示が同時に行なわれた時に、前記振動波モータの駆動方法の優先順位を選択する選択手段を持つことを特徴とする請求項１〜５に記載の撮影レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮影装置に関し、特にテレビ撮影に用いられるテレビレンズに好適な撮影レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビ撮影に用いられるポータブルタイプのテレビレンズは、電動および手動でズーム操作が可能である。手動操作時はレンズ外装面に設けたマニュアルリングを手動で操作し、マニュアルリングと連結したズーム光学系を駆動する。また電動時にはＤＣモータの駆動力をギアヘッドで減速し、マニュアルリングを電動制御してズーム光学系を駆動している。
【０００３】
ズームの手動操作と電動駆動を切り換える時には、レンズ装置に設けたクラッチレバーを操作する方法が一般的である。例えば電動から手動に切り換える時には、クラッチレバーを操作して、ＤＣモータとマニュアルリングの間に配置したギアトレインの一部の噛み合いを連結状態から解除状態へ切り換えている（特許文献１参照）。
【０００４】
一方最近ではクラッチレバーの切換操作なしに、手動と電動を自動的に切換可能なズームレンズも提案されている（特許文献２参照）。このズームレンズは電動指示の有無に応じて、モータとマニュアルリングの間に配置したクラッチ機構の解除と連結を自動的に制御する機構を備えている。手動と電動の２つの操作方法を使い分けるカメラマンにとっては、ズームの手動と電動が瞬時に切り換えることができる操作上のメリットは大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２８６０９１号公報
【特許文献２】特開２００２−１５５９６８号公報
【特許文献３】特開昭５９−１０１６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、電動指示の有無に応じてモータとマニュアルリングの間に配置したクラッチ機構の解除と連結を自動的に制御する機構は、構造が複雑なためコストが高い問題がある。
【０００７】
この問題を解決する手段として、超音波モータを使って電動モードと手動モードを切り換える方法が提案されている。電動モード時には超音波モータを進行振動波で駆動し、手動モードに設定した時には定常進行波で駆動する方式を用い、複雑なクラッチ機構を設けることなく手動と電動の切換を行う仕組みが例示されている（特許文献３参照）。しかしこの方式では手動モードに設定した時には、手動で操作していなくても常に超音波モータを制御して定常進行波駆動している。バッテリー駆動が多いポータブルテレビレンズにおいて、操作していない時にも多くの消費電力が必要となる運用方法は最適な手段であるとは言えない。
【０００８】
本発明は上記課題を克服するために考案されたものである。手動及び電動操作が可能なポータブルレンズにおいて、消費電力の増加を招くことなく、簡単で安価な構造で手動と電動の切換を自動的に切り換えることが可能なポータブルレンズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明のレンズ装置は、撮像光学系を構成する光学手段と、該光学手段と一体的に連結している操作リングとを有し、手動および電動時に該操作リングの回転に連動し該光学手段を繰り出す撮影レンズにおいて、該操作リングを手動で操作することを検知する手動操作検知手段と、該操作リングを電動で駆動することを指示する１つ以上の電動指示手段と、該操作リングに連結した振動波モータと該振動波モータを制御する制御手段を持ち、該手動操作検知手段が手動操作を検知した時には、該制御手段は振動波モータを定在波駆動して該操作リングが軽負荷で操作可能な状態に制御し、該電動指示手段で電動指示した時には、該操作リングを回転駆動するように振動波モータを進行波駆動することを特徴としている。
【００１０】
さらに、前記手動操作検知手段は、操作リングに設けた感圧センサの出力信号と所定の閾値を比較して、手動操作を判断することを特徴としている。
【００１１】
さらに、前記感圧センサは、ローレットゴム部品と一体的に設けられていることを特徴としている。
【００１２】
さらに、前記手動操作検知手段は、前記感圧センサの出力信号と比較する閾値を任意の値に調整可能であることを特徴としている。
【００１３】
さらに、前記手動操作検知手段は、前記電動指示手段が電動駆動を指示しない状態で前記操作リングの位置が変化することを検知すると、手動操作と判断することを特徴としている。
【００１４】
さらに、手動操作と電動指示が同時に行なわれた時に、前記振動波モータの駆動方法の優先順位を選択する選択手段を持つことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば消費電力の増加を抑え、しかも安価な構造で手動と電動の切換を自動的に切り換えが可能な操作性に優れたポータブルレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による撮影レンズの構成図
【図２】超音波モータの進行波と定在波の説明図
【図３】本発明による感圧センサ出力の説明図
【図４】本発明による超音波モータ制御処理のフローチャート
【図５】本発明による第２の実施例の撮影レンズ構成図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の一例を示した撮影装置を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。図１はニュース取材等のテレビ撮影に用いられる撮影レンズの構造図を表している。図中Ｌはズームレンズで、ズームレンズＬの近傍にはレンズを駆動する制御回路等を格納するドライブユニットＤが配置され、ドライブユニットＤはズームレンズＬに対して着脱可能に固定されている。ズームレンズＬとドライブユニットＤをあわせて撮影レンズを構成する。
【００１９】
図１を用いてズームレンズの基本的な構成と本発明の特徴である手動と電動の自動切換の仕組みについて説明する。図中１はズーム光学系でレンズ鏡筒２に保持されている。レンズ鏡筒２には少なくとも３個以上のコロ部材３がレンズ鏡筒２に突設し、それぞれのコロ部材３はズームレンズの固定筒４に設けた直線溝４ａと、光軸を中心に回転する回転筒５に設けられた曲線溝５ａに係合している。また６は回転筒５に設けた連結ピンで、固定筒４に設けた溝部４ｂを通して撮影レンズの外装面に設けた操作リング７の溝部７ａにガタなく係合している。
【００２０】
この構成において操作リング７を回転操作すると、連結ピン６で連結された回転筒５が操作リング７と一体的に回転する。レンズ鏡筒２のコロ部材３は固定筒４の直線溝４ａに支持されながら回転筒５の曲線溝５ａのカムリフトに沿って移動し、ズーム光学系１は光軸方向に動く。光軸を中心に回動する連結ピン６は、固定筒４に設けた溝部４ｂの周方向の端部に突き当たるので、操作リング７は操作端を持つことになる。
【００２１】
８は感圧センサが組み込まれたゴムローレットである。ゴムの中に導電性の粒子が練り込まれて、手でゴムを押圧すると導電粒子間で電気が流れる仕組みを利用して、撮影者が手でローレットを触れているか、あるいは触れていないかを判別することができる。即ちゴムローレット８は操作者の指のかかりを良くする凹凸形状を持つと同時に、タッチセンサの役割も兼ねている。ゴムローレット８の内側には電極パターン９とブラシ１０が固定され、操作リング７を操作した時にはブラシ１０と、加圧力調整リング１１の外周に設けた電極パターン１２が摺動接点となり、ゴムローレットに設けた感圧センサの信号を、フレキシブルケーブル１３を介してドライブユニットＤへ送信している。
【００２２】
次にズームの電動駆動に関わる構造を説明する。１４は超音波振動をするステータで、光軸周りに回転するロータ１５に対して加圧接触している。ステータ１４とロータ１５を合わせて超音波モータを構成しており、ステータ１４に超音波領域の進行波振動を与えることでロータ１５が光軸周りに回転する。１６は加圧バネ、１７はバネの力を均等にステータに伝えるリング状の加圧板、１１は加圧バネ１６の加圧力を調整する加圧力調整リングである。１９はモータベースで電動駆動に関わる構成部品をこの部材に組み上げてユニット化し、撮影レンズの固定筒４へ固定している。加圧力調整リング１１はモータベース１９にねじ込むことで、ステータ１４をロータ１５へ加圧する力を調整している。モータベース１９の回りを回転摺動する摺動リング２０は、振動を吸収するゴム２１を介してロータ１５と一体的に固定されている。また摺動リング２０の側面は、モータベース１９と軸ビス２２に挟まれたベアリング２３と接触している。摺動リング２０はステータ１４がロータ１５に与える加圧力を受けることになるので、ベアリング２３は摺動リング２０の光軸方向の摺動抵抗を低減する役割を持つ。ベアリング２３と軸ビス２２は、円周方向そして等間隔に３個設けている。摺動リング２０にはキー溝２０ａが設けられ、操作リング７に固定した軸ビス２４の先端がキー溝２０ａにガタなく係合している。即ち摺動リング２０と手動操作リング１７は軸ビス２４を介して一体的に回転し、さらに連結ピン６を介して回転筒５も一体的に回転する。このようにして電動時は超音波振動子であるステータ１４に進行波駆動を与えることで、ズーム光学系１を駆動している。
【００２３】
次にレンズ近傍に設けたドライブユニットＤの構成について説明する。３０はズームの電動操作を指示する電動指示部材で、ドライブユニットＤの外装面に設けている。この電動指示部材３０は、操作部の操作量に応じてズームの速度を調整している。３１はＣＰＵで電動指示部材３０からの指令信号に基づいて、ドライバ回路３２を用いて超音波モータのステータ１４を制御している。即ちＣＰＵ３１とドライバ回路３２は超音波モータを制御する制御手段を構成している。操作リング７のギア部７ｂにはエンコーダギア３４が噛み合い、エンコーダ３３によりズーム位置を検出している。ＣＰＵ３１は検出したズーム位置に基づいて超音波モータをフィードバック制御している。図に示した様に、電動駆動源であるステータ１４からズーム光学系１までにギアの噛み合いがないので、バックラッシに起因する電動時の応答の遅れがなく、高い応答性を備えた電動操作が可能となる。
【００２４】
ここで本発明の特徴である手動と電動の自動切り換えの仕組みを詳細に説明する。まず撮影者が電動で操作する時は、ドライブユニットに設けた電動指示部材３０を操作する。電動指示部材３０の操作量に基づいてＣＰＵ３１はステータ１４に進行波の超音波振動を発生するように制御する。ステータ１４に加圧されたロータ１５は、ステータ１４から進行波振動を受けて光軸周りに回転する。ロータ１５と回転筒５は一体的に回転するので、ズーム光学系１が駆動される。
【００２５】
次に撮影者が手動でズーム操作する時の仕組みを説明する。撮影者が操作リング７に設けたゴムローレット８を握ると、ゴムローレット８の中に埋め込んだ感圧センサの検知に基づいてＣＰＵ３１は手動操作と判断する。ＣＰＵ３１はステータ１４に定常波の超音波振動を励起する指令を行う。ここで図２を用いて超音波モータの進行振動波と定常進行波の違いを説明する。一般的に超音波モータを回転駆動する時には、ステータ１４に進行波振動を発生させる。ステータ１４に図２の２−ａに示すように９０度位相が異なるＡ相とＢ相の２つの振動波を同時に与えると、回転運動を促す進行波振動が発生する。一方で図２の２−ｂに示すようにＡ相のみに振動を与え、もう１つのＢ相の振動を停止すると、ステータ１４は進行波ではなく定常波の振動が発生する。回転運動を促すのではなく、ステータ１４とロータ１５の接触面では単純に振動する状態となる。ステータ１４を制御していない時にはステータ１４とロータ１５は加圧状態にあるため、ロータ側を手動で操作することを試みると操作力は重くなる。しかしステータ１４に進行波ではなく定常波を与えると、ロータ１５は回転することはなく、ロータ１５側、即ち操作リング７を軽負荷で滑らかに手動操作することが可能となる。撮影者がゴムローレット８から手を離すと、ゴムローレット８の中に設けた感圧センサの信号に基づいてＣＰＵ３１はステータ１４に定常波制御を停止し、ステータ１４とロータ１５は加圧状態になる。手動操作をする時にも超音波モータを制御することになるので電力は消費するが、手動操作を終えた時には電力を消費することはない。このように手動と電動でステータ１４が発生する振動の駆動方法を変えることにより、特別な切り換え機構なしに簡単な構造で手動操作と電動駆動を自動的に切り換えることができる。手動と電動を瞬時に切り換える必要がある撮影条件においては、非常に高い操作性を備えた撮影レンズとなる。
【００２６】
図３はゴムローレット８の押圧力と、ゴムローレット８の中に埋め込まれた感圧センサの出力信号の関係を表したものである。撮影者がゴムローレットを強く握る程、感圧センサの出力信号は大きくなる。しかし撮影者がズーム操作する意図がなく、撮影レンズを支える目的でゴムローレット８に手で軽く触れた時に手動操作と判断すると、消費電力を浪費することになる。そこで図３に示すように、手動操作と判断する閾値Ｋを設けることにする。感圧センサの出力信号が閾値Ｋを超えたときにはＣＰＵ３１は手動操作と判断して定在波制御をし、また出力信号がＫ以下の時にはＣＰＵ３１は超音波モータに指令を出さない。これにより超音波モータの無用な電力消費を抑えることができる。閾値ＫはドライブユニットＤの外装面に設けた十字キー３５と表示ディスプレイ３６を用いて、撮影者の好みに応じて任意に設定を変更することができる。
【００２７】
本発明による撮影レンズは特別な切換操作なしに、手動操作と電動操作の切換を自動にすることが可能であるが、手動と電動の両方を同時に操作することも可能である。例えば、撮影者が撮影レンズを三脚に設置して手動操作をすると同時に、他の操作者が遠隔からドライブユニットＤにケーブル接続された遠隔操作部材３７を用いて遠隔操作することも可能である。本発明では手動操作と電動操作が同時に行われた場合にどちらを優先するかを決定するモード切換スイッチ３８を設けている。モード切換スイッチ３８の設定に応じた超音波モータの制御フローを、図４を用いて説明する。
【００２８】
図４におけるＳ１０１とＳ１０２でＣＰＵ３１はそれぞれ電動操作の有無と、手動操作の有無を監視している。Ｓ１０３で電動操作の指示を検知して、なおかつＳ１０４で手動操作が行われていない時には、Ｓ１０５で超音波モータを進行波制御してモータを回転駆動する。Ｓ１０４で電動操作だけでなく手動操作も同時に検知した時は、Ｓ１０６にてモード切換スイッチ３８で設定した優先順位を確認する。手動操作を優先するモードに設定してある時は、Ｓ１０７で電動指示を無効にし、Ｓ１０８で超音波モータを定常波駆動して手動操作を可能にする。逆にＳ１０６で電動操作を優先するモードに設定している時には、Ｓ１０９で超音波モータを進行波制御して、手動操作に抗して電動制御する。さらにＳ１１０では手動操作者に対して、電動操作が優先であることを警告する内容を表示部３６に表示する。以上が手動と電動を同時に操作した時の超音波モータの制御フローである。Ｓ１０３でズームの電動指示がなく、さらにＳ１１１で手動操作もない時には、Ｓ１１２に示すように超音波モータに対して制御信号を出すことなく停止状態を維持する。Ｓ１１１で手動操作のみを検知した時には、Ｓ１１３で超音波モータを定常波制御して手動操作が可能な状態にする。
【００２９】
以上説明したように、撮影レンズの手動操作及び電動操作の有無を検知して、手動時と電動時、そしてレンズ操作をしない時の３つの操作状況を判別し、超音波モータの制御方法を変更することにより、簡単で安価な構造で手動と電動の切換を自動的に切り換えることが可能となる。また環状の超音波モータを用いることにより、電動駆動時の動力伝達系のバックラッシを低減して高い応答性を有した電動操作性の良い撮影レンズを提供することができる。さらに本実施例では操作リングが操作端を持ち、決められた角度範囲以外は回転操作できない構造のため、放送用機材を扱うプロユーザに好まれる操作性を有していることも特徴である。
【００３０】
本実施例では手動操作を検知する手段として感圧センサを例示したが、例えば人の手が触れることで静電容量の変化を検知する方式のタッチセンサを用いることも可能である。またタッチセンサを用いるのではなく、電動指示部材３０が電動駆動を指示しない状態で操作リング７の位置が変化することをエンコーダ３３が検知すると、ＣＰＵ３１が手動操作と判断することも可能である。手動操作を検知する手段は、いかなる方法でも構わない。
【００３１】
また本実施例においては光軸を中心とした環状の超音波モータを例示したが、小径の超音波モータをドライブユニットＤに設けて操作リング７を駆動する構造にしても構わない。小径の超音波モータを採用することで撮影レンズを小型化することが期待できる。
【００３２】
さらに撮影レンズのズームを例に説明しているが、フォーカスやアイリスあるいはマクロに適用することも可能である。
【実施例２】
【００３３】
本発明の第２の実施例による撮影レンズを図５に基づいて説明する。第２の実施例では超音波モータの駆動方式を変更して手動と電動を切り換える本発明の特徴を、オートフォーカスレンズの操作性を向上することに適用している。本実施例のオートフォーカスレンズは、撮像素子で得た映像信号を利用してピント検出をするコントラスト検出方式を採用している。山登り方式とも呼ばれるこの方式は、合焦光学系の一部を微小に往復駆動（ウォブリング）して、所定のサンプリング間隔で撮像素子の映像信号から高周波成分を抽出する。高周波成分のレベル値がピークに達する時を合焦状態と判定する方式である。
【００３４】
図５で示した構成図は第１の実施例で説明した図１と類似している。図１の実施例では超音波モータを用いてズーム光学系を駆動していたが、図５ではフォーカス光学系を超音波モータで駆動している。駆動する光学系は異なるが、図１と同様のシステム構成で第２の実施例が説明可能である。図５において図１と同一記号の部位は同じ役割を果たしているため、細部の説明は省略して第１の実施例と異なる点のみを説明する。
【００３５】
図５において４１はフォーカス調整のために光軸方向に動くフォーカス光学系、４２はズーム光学系である。また４３はフォーカスの合焦状態を判別するためのウォブリング光学系で、モータ４４で高速に往復駆動する。４５はズームレンズを透過する光をカメラ装置Ｃへ集光するリレー光学系である。図示しないマウント部品を介してズームレンズＬを装着するカメラ装置Ｃは、被写体光を電気信号へ変換するＣＣＤ４６と、映像信号を生成する映像処理回路４７を持つ。オートフォーカスを行う時には、ドライブユニットＤはカメラ装置Ｃが撮影した映像信号を取り込む。ＣＰＵ３１は映像信号の高周波成分のレベル値がピークになるように、ステータ１４を駆動してフォーカス光学系４１を制御する。本実施例では、合焦状態を検知するウォブリング光学系４３と、ピントを合わせるフォーカス光学系４１の２つの光学系を制御してオートフォーカスを実現している。一般的に放送用の撮影レンズのフォーカス操作は、図５に示すように操作端を持つ操作リング７を操作する。撮影者は操作端からの操作量でレンズのポジションを把握するため、手動操作をするうえで操作端を持つことの意味は大きい。この様な放送用ズームレンズは一般的にフォーカス光学系がズーム光学系より被写体側に位置している。大径で重い光学系を高速でウォブリングすることは困難なため、フォーカス光学系４１はピントを合わせる時に制御する。一方、小径で質量が軽いウォブリング光学系４３は合焦状態を検知するために高速制御している。このように２つ光学系に異なる役割を持たせている。
【００３６】
次にフォーカスの手動と電動を自動で切り換えの仕組みを説明する。５１はオートフォーカスを指示するスイッチで、本実施例ではスイッチを押し続ける間オートフォーカスを機能させている。具体的にはＣＰＵ３１はウォブリング光学系４３を微小に往復駆動するようにモータ４４を制御する。そして映像処理回路４７から得られる映像信号のコントラストから合焦の有無と、合焦すべき方向を判断する。合焦していない時には、ＣＰＵ３１はステータ１４に進行波振動を与えてフォーカス光学系４１を駆動し、映像信号で合焦状態と判断するまでフォーカス光学系４１を制御する。
【００３７】
しかしＣＣＤで得た映像信号を利用してピント検出をするオートフォーカス方式は、被写体のコントランスが明瞭でない場合には正確に合焦することができない時がある。それゆえオートフォーカス終了後、あるいはオートフォーカスの最中に撮影者の意思を優先して瞬時に手動操作することができる撮影レンズが望ましい。
【００３８】
オートフォーカス操作より手動操作を優先させるために、第１の実施例と同様にモード切換スイッチ３８を手動優先モードに設定する。本実施例においてオートフォーカス終了後、あるいはオートフォーカスの最中に操作リング７に設けたゴムローレット８を操作すると、ゴムローレット８の中にある感圧センサが手動操作を検知する。ＣＰＵ３１は第１の実施例と同様にステータ１４に定在波振動を励起して、操作リング７が手動で操作できる状態に変更し、撮影者は手動でフォーカス光学系４１を調整する。操作リング７とフォーカス光学系４１はメカニカルに連結されているので、素早くピントを合わせ修正することができる。
【００３９】
フォーカス光学系４１はオートフォーカスを指示するスイッチ５１だけでなく、遠隔からケーブルを介してピント合わせを指示する外部操作装置であるフォーカスデマンド５２を用いて操作することも可能である。手動操作と電動駆動を同時に操作した時の制御フローは第１の実施例で説明した図４と同様の流れとなる。
【００４０】
このように手動操作と電動駆動の２つの操作方式を、超音波モータのステータ１４が発生する振動の駆動方法を変えることにより、特別な切り換え機構なしに手動と電動を自動的に切り換えることができる。本実施例で例示したようにオートフォーカスレンズで必要となるオートフォーカス後に手動で素早くピント修正することが、簡単な構成で実現することができる。
【符号の説明】
【００４１】
Ｌ  ズームレンズ
Ｄ  ドライブユニット
７  操作リング
８  ゴムローレット
１４  ステータ
１５  ロータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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