(57)【要約】【課題】デマンドによるズーム操作と１軸２操作を行う操作棒によるズーム操作の双方の操作をモータ駆動により可能とするＴＶ用ズームレンズにおいて、デマンド使用時の操作特性を向上させる。【解決手段】レンズに駆動速度制限手段を設け、ズームデマンド使用時におけるレンズの駆動速度を制限することを特徴とする。【選択図】        図１
2004309564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に前後に操作を行うことでズーミング可能な操作手段と、該操作手段の光軸方向の位置を検出する検出器と、ズーミング機能を司るレンズ群と、該レンズ群の光軸方向の駆動を行う駆動部と、該駆動部を制御するための演算装置と、該演算装置が演算を行う際に必要なデータを記憶するための記憶部材とを備えたＴＶ用ズームレンズにおいて、
該ズーミング機能を司るレンズ群の光軸方向の駆動操作を行うための操作部材を選択するための操作部材選択部材と、該操作部材選択手段により選択された操作部材の何れか片方によるレンズの駆動速度を制限するための制限手段を付加し、該選択手段により操作部材によるズーミング操作時における該ズーミング機能を司るレンズ群の光軸方向の最高駆動速度を制限することを特徴としたＴＶ用ズームレンズ。
【請求項２】
請求項１に係るＴＶ用ズームレンズにおいて、操作部材選択手段により選択された操作部材の何れか片方によるレンズの駆動速度を制限するための制限手段は記憶部材に予め記憶されたデータであることを特徴とするＴＶ用ズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビカメラに用いられるＴＶ用ズームレンズ装置に係り、特に、１軸２操作方式にて、ズーミング、フォーカシング操作を行うことが可能なレンズ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＴＶ用ズームレンズの操作形態は、レンズより延設された操作棒をレンズ光軸方向に対して、前後に操作を行うことでズーミングを行い、操作棒を回転させることでフォーカス操作を行う、所謂、１軸２操作方式と、ズーミング、フォーカシングを行うために、デマンドと呼ばれている、それぞれ専用の操作部材を設け、ズーミングの場合は操作部材のサムリングと呼ばれている部分を操作部材の円周方向に倒し、倒した角度によりズーム機能を司るレンズ群の速度操作を行い、また、フォーカシングの場合は、操作部材を円周方向に回転させることで、フォーカス機能を司るレンズ群の位置操作を行う、所謂サーボ操作方式の２つの方式に大別される。
【０００３】
この２つの操作方式のうち、１軸２操作方式は、一般的にはズーミングを司るレンズ群とレンズ群の操作を行う操作棒をワイヤー等を介してメカニカルに連動させてレンズの駆動を行っているために、操作棒の操作とレンズの駆動との間に遅れがなく、また、操作棒の位置によりズームの位置が決定されるため、迅速な撮影画角の位置決めが必要なスポーツ中継などの撮影において多く使用されている。またこの操作方式は、片方の手でズーム、フォーカスの同時操作を行え、もう片方の手でレンズを装着しているカメラのパン、チルト方向を変化させることが可能であるために、野球やゴルフ中継等において飛んでくるボールを追いかける映像を撮影する場合などにはサーボ操作方式に比べ操作が容易であることも、スポーツ中継において多く使用されている１つの理由になっている。
【０００４】
一方、サーボ操作方式においては、一般的にサムリングの倒れ角をポテンショメータ等のセンサーにより検出し、検出された出力に応じてモータの回転速度を変化させ、このモータの駆動力によりズーミングを司るレンズ群の駆動を行っている。このため、１軸２操作方式に比べると、サムリングを倒してから、ズーミングを司るレンズ群が駆動を始めるまでには若干の追従遅れが発生し、また、ズーミングを行った際の最高速度においても１軸２操作方式に比べ低くなっていた。しかし、サーボ操作方式ではサムリングを倒す角度を一定にしていれば、一定の速度ズーミングが可能となるため、比較的容易な操作にて一定速度のズーミングが可能である。一方、１軸２操作方式で一定速度のズーミングを行うためには、一定速度で操作棒を操作しなくてはならないため、このような操作を行うためには高度な操作技術が要求さる。このような理由からサーボ操作方式のレンズがドラマの撮影等スローなズーム操作が要求される撮影において広く使用されている要因となっている。
【０００５】
このように、１軸２操作方式とサーボ操作方式は一長一短の特性を持っているため、従来は、撮影に応じてそれぞれの操作方式のレンズを使い分けて運用を行っていた。しかし、近年においては、より効果的な映像を撮影するために、１箇所の撮影現場における撮影機材の数が増加したり、より多くの撮影現場での撮影を行う必要が生じる等の撮影形態に変化が生じてきた。このため、従来と同様なレンズの運用を行った場合は撮影機材の数を揃えるために多額の投資を行う必要が生じるなど問題が提起されたため、レンズ内に電気的なレンズの駆動とメカニカルなレンズ駆動の両方の駆動機構を有し、切り換え機構によりメカニカルな駆動方式では１軸２操作、電気的な駆動機構ではサーボ操作方式の切り換えを行うことが可能なレンズが提案されている（特開２００２−３２９９９２）。
【０００６】
このような機構のレンズにおいては、レンズの内部電気的な駆動と、メカニカルな駆動の２つの駆動機構や駆動機構を切り換えるための切り換え機構を有することにより、機構が複雑になり、また、レンズ重量が増加することにより運用上の機動性が損なわれるなどの欠点があるため、モータによりレンズを駆動させるサーボ操作方式のレンズに１軸２操作を行うための操作棒を設けることで、１軸２操作方式とサーボ操作方式を兼用できるレンズも提案されている（特開平０６−２３０２６６）。従来においては、この方式のレンズはモータによりレンズを駆動しているため、メカニカルな駆動機構に比べて操作を行い、実際にレンズが駆動を始めまでに若干ではあるが追従の遅れを生じてしまうが、最近のレンズでは駆動系を最適化することにより、追従性や高速性については、実用上問題の無い程度に到っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような駆動方式のレンズにおいて駆動系の最適化を図り、１軸２操作の操作方式における追従性や高速性がメカニカルな駆動方式と比べて遜色ない程度に到ってくると、本来のサーボ操作方式での操作部材であるデマンドを使った操作を行った場合、レンズ駆動が高速かつ敏感すぎるため操作を行い難くなってしまう問題点が新たに生じてきた。本発明では、このような問題点に鑑み、モータによるレンズ駆動を行い１軸２操作方式とサーボ操作方式を兼用できるレンズにおいて、１軸２操作方式の操作特性を保ちつつ、サーボ操作方式の操作性を向上させたＴＶ用ズームレンズ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記目的を達成するために、デマンド操作によりズーミング機能を司るレンズ群の操作を行うことが可能であり、かつ、モータ駆動によりズーミングを司るレンズ群を駆動する方式のレンズに、１軸２操作方式にてレンズ操作を行うための操作棒を設け、操作棒に光軸方向の位置を電気的に検出する検出器を付加し、操作棒を操作することにより検出器から出力された操作信号からズーミング機能を司るレンズを駆動するためのモータの駆動信号を演算する演算装置を備えたＴＶ用ズームレンズにおいて、デマンド操作と操作棒による１軸２操作による操作方式を選択する選択部材と、デマンド操作時のレンズ駆動速度を制限するための制限手段を設け、前記選択部材によりデマンド操作が選択されていた場合は、前記演算装置は、前記制限手段に設定された状態に従って、ズーミング機能を駆動するレンズの駆動速度を制限することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施例）
図１は、本発明による実施形態の一例である。同図において１は、本発明によるＴＶ用ズームレンズ全体を示し、２はレンズの１軸２操作を行う操作棒を示している。この操作棒は光軸方向に前後に操作、あるいは、回転方向の操作が可能な構造になっており、光軸方向に操作することでズーミング操作が行え、回転方向に操作することでフォーカシング操作が行える。３は直線型ポテンショメータ等の位置検出器であり、２の操作棒の光軸方向の位置を検出している。さらにこの検出器の出力は５の演算装置に接続されている。つまり２の操作棒の光軸方向の位置が３の位置検出器で位置信号に変換され、５の演算装置にズームレンズの操作信号として入力される。
【００１０】
また、同図において、１７はズーミング操作を行うための操作部材である、所謂、ズームデマンド全体を示している。１８はポテンショメータ等の検出器で、この検出器はズームデマンドのサムリングにメカニカルに連結しており、サムリングの操作量を検出することが可能になっている。１８の検出器の出力は、１９の増幅器に接続される。この増幅器にて検出器の出力信号が所定の電圧値へと増幅される。さらに１９の増幅器の出力は制限回路２０に接続されている。制限回路２０ではデマンド内に設けられている速度信号制限部材である２１の状態に従って１９の増幅器により増幅された信号の大きさに制限を加え、ズーム速度指令信号を出力している。リミット回路２０の出力は、ズームレンズ１の内部に設けられている演算装置５に接続されている。これらの一連の構成を持つことで、ズームデマンドのサムリングの操作を行うことにより、ズームレンズのズーミング速度を制御するために必要な速度指令信号を生成している。
【００１１】
さらに、演算装置５には、１軸２操作である操作棒２による操作と、ズームデマンド１７での操作を切り換えるための操作部選択部材である１６、および、デマンド操作時におけるズームレンズ駆動速度を制限するためのレンズ駆動速度制限部材２２、さらに、演算上必要なデータを記憶するための記憶部材４が接続されている。詳細な動作フローについては後述するが、演算装置５では、操作部選択部材である１６の出力信号が、１軸２操作を選択する状態と判断した場合は、操作棒２の操作量を示している位置検出器３の出力をズーム位置指令信号として選択し、操作部選択部材である１６の出力信号が、ズームデマンド１７を選択する状態と判断した場合は、ズームデマンド１７の出力信号をズーム速度指令信号として選択する。ここで、操作部選択部材１７の出力状態により、ズームデマンド１７が操作部材として選択された場合には、演算装置５は入力したズームレンズの速度指令信号からズームレンズの位置指令信号を算出する際に、制限部材２２の状態に従って、位置指令信号を算出する。
【００１２】
このようにして、演算装置５では、算出されたレンズ位置指令信号を使ってズーミング機能を司るレンズ群を制御するための制御演算を行い、演算結果である信号を、レンズを駆動するモータの制御信号として出力している。６はモータを駆動するために入力した信号を増幅する増幅器である。増幅器６は５の演算装置から出力された制御信号を増幅し、ズーミングを司るレンズ用のモータ駆動信号として出力している。７はズーミングを司るレンズ群を駆動するためのモータであり、６の増幅器により増幅された信号に従って駆動される。さらに、ズームレンズ駆動用モータ７には、モータの角度検出用のエンコーダである８が接続されている。本実施例では、エンコーダ８はインクリメンタルタイプエンコーダで構成され、出力した角度信号は演算装置５に帰還している。また、ズームレンズ群駆動用モータ７の回転軸は９のカップリングを介しレンズ内のシャフト１０と連結されている。このような構造によりモータの回転駆動力は保持されたまま１１のタイミングベルトに伝達され、カム１２を回転させている。カム１２にはズーミングを司るレンズ群１３が接続されている。このカム１２により、モータ７の回転力がズーミングを司るレンズ群１３の光軸方向の駆動力に変換されており、レンズ群１３が光軸方向に駆動されることでズーミングが可能になる。また、カム１２はギア１４を介して位置検出器１５に接続されている。位置検出器１５はポテンショメータなどの絶対位置を検出できる検出器であり、この検出器によりレンズ群１３の絶対位置の検出が行える。
【００１３】
こうした構成の基で操作者がズームを操作するために操作棒、あるいはズームデマンドを操作した場合のフローを図２に示す。このフローは予め決められているサンプリング時間毎にステップ２０より行われるものとする。実施例では現在のサンプリングである、ｎサンプリング時のフローについて説明してあるが、１サンプリング前のサンプリングであるｎ−１サンプリング時も同様のフローが行われているものとする。演算装置５ではこのフローに先立ち、電源投入直後１度だけ位置検出器１５の信号出力を入力し、入力した値をエンコーダ８の出力相当の値に換算した後、この値をズームレンズの初期位置ＺＰ０として演算を行っている。
【００１４】
操作者がズーミングのため操作棒２を操作すると操作量に応じて位置検出器３の出力が変化し、操作棒の位置信号として演算装置５に入力される。演算装置５では、予め決められているサンプリング時間毎に、この操作棒の位置信号Ｚ’ＣＬｎを入力している。また、演算装置５では、同じサンプリング時間毎にエンコーダ８の回転角度信号δＺＰｎを入力している。このδＺＰｎは前回ｎ−１回目のサンプリング時から現在のｎサンプリング時の間にエンコーダ８から出力された角度信号を積算した値で、この値により１サンプリング間でのモータの回転角度の変化、つまり、ズームレンズ位置の変化を検出している。また、同時に演算装置５では、ズームデマンド１７の出力信号である速度信号δＺ’ＣＤｎを入力している（ステップ２１）。ここで、ズームデマンドからの速度信号δＺ’ＣＤｎの入力シーケンスについて説明する。まず、操作者がズーミングのためにズームデマンド１７のサムリングを操作すると操作量に応じて検出器１８の出力が変化し、増幅器１９により所定の値に増幅される。増幅された値は速度信号制限部材２１の状態に従って、制限回路２０にて出力する値に制限を受ける。つまり、サムリングを一定の位置に倒していても速度信号制限部材２１の状態により制限回路２０より出力される速度信号δＺ’ＣＤｎは異なる値をとることが可能である。このような構成により、スローズーム等の微妙な操作を行う際にも、操作者が操作を行い易い程度のサムリングの倒し量を確保することが可能になり操作性の向上が図られている。次に演算装置５では、前回のサンプリング時のズーム位置信号ＺＰｎ−１に１サンプリング間でのズーム位置の変化δＺｎを加え、現サンプリング時のズーム位置信号を算出する。ＺＰｎ＝ＺＰｎ−１＋δＺＰｎ（ステップ２２）。
【００１５】
次に、演算装置５では、入力された操作棒の位置信号Ｚ’ＣＬｎ、あるいはズーム速度信号δＺ’ＣＤｎから、ズームレンズ位置指令値ＺＣｎを算出する。（ステップ２３）この算出の詳細な過程については、後述の図３に示されるフローにて説明する。次のステップ２４ではズームレンズ位置指令信号ＺＣｎから、ズーム位置信号ＺＰｎを減算し、ズーム位置誤差信号ＺＰＥｎを算出する（ＺＰＥｎ＝ＺＣｎ−ＺＰｎ）。ここでは現在のサンプリング時におけるズームの指令（目標）位置と実際のズームレンズ群の位置の差を求めている。次のステップ２５では、位置誤差を速度指令値に変換するために、ステップ２４で得られたズーム位置誤差ＺＰＥｎに比例定数Ｃｐ（位置ループゲイン）を乗じて現在のサンプリング時におけるズーム速度指令値ＺＳＣｎを算出する（ＺＳＣｎ＝Ｃｐ×ＺＰＥｎ）。次のステップ２６では、前回ｎ−１回目のサンプリング時から今回ｎ回目のサンプリング時の間のレンズ位置変化δＺＰｎに比例定数Ｃｄｉｆｆを乗じたものをズーム速度信号ＺＳＦｎとして算出する（ＺＳＦｎ＝Ｃｄｉｆｆ×δＺＰｎ）。ステップ２７では、先に算出したズーム速度指令値ＺＳＣｎからこのズーム速度信号ＺＳＦｎを減算してズーム速度誤差ＺＳＥｎを算出する（ＺＳＥｎ＝ＺＳＣｎ−ＺＳＦｎ）。次にステップ２８では、ズーム速度誤差ＺＳＥｎに比例定数Ｃｓを乗じてズームモータ駆動信号ＺＭＯｎを算出する（ＺＭＯｎ＝Ｃｓ×ＺＳＥｎ）。最後に演算装置５ではこのモータ駆動信号ＺＭＯｎを増幅器６に出力し、モータを駆動してズームレンズ制御を行い（ステップ２９）、サンプリング時間毎の一連の処理を終了する（ステップ３０）。
【００１６】
次に前述した操作棒の位置信号Ｚ’ＣＬｎ、あるいはズーム速度信号δＺ’ＣＤｎから、ズームレンズ位置指令信号ＺＣｎを算出する過程（ステップ２３）を詳細に説明する。図３が図２におけるステップ２３の過程を詳細に示したフローである。
【００１７】
図３におけるステップ３１とステップ４１間の一連のフローが図２におけるステップ２３にて実行されている。演算装置５は、操作部選択部材１６の状態を検出し、ズーム操作を行う部材として操作棒か、あるいは、ズームデマンドかのどちらの操作部材が選択されているかを判断する（ステップ３２）。操作部材としてズームデマンドが選択されていると判断した場合、つまり本案件におけるズームレンズの駆動速度に制限を加える必要がある場合はステップ３３の状態に進み、操作部材として操作棒が選択されており、ズームレンズの駆動速度に制限を加える必要がないと判断した場合にはステップ３９の状態へ進む。次に、操作部材としてデマンドが選択されステップ３３の状態へ進むと、演算装置５では、図１に示されている記憶部材４から、１サンプリング前のｎ−１サンプリング時に記憶部材４に記憶したズーム位置指令値ＺＣｎ−１のデータを読み込む（ステップ３３）。次のステップ３４においては、演算装置５はレンズ駆動速度制限部材２２に設定されている状態を読み込み、ズーム速度を制限するための方法の違いによる処理の振り分けを行っている。本実施例ではレンズ駆動速度制限部材をスイッチ付きのポテンショメータにより構成したものとして説明を進める。尚、本実施例においては、２２と同様な機能を持つ制限部材がデマンドにも設けられているが、デマンドは通常のサーボ操作方式のみを操作方式とするレンズとの互換性を図る必要があるため、本実施例のような１軸２操作とサーボ操作方式を兼用するレンズにおいては、レンズ側に設ける制限部材にてデマンドに設けてある速度制限部材を最大に設定した場合において、ズームの最高速度を制限するような構成をとることで、運用上の互換性を図っている。このステップにて演算装置５にて読み込まれたレンズ駆動速度制限部材の状態がスイッチＯＦＦ相当の状態と判断した場合にはステップ３７へ進み、演算装置５が前述とは異なる状態であると判断した場合はステップ３５に進むものとする。ステップ３５では、演算装置５は図１における記憶部材４に予め記憶しておいた比例定数Ｃｉを読み込みむとの同時に、レンズ駆動速度制限部材のポテンショメータの値Ｃｖを読み込み、これら２つの値を乗じる。このステップにより１サンプリング間のズーム速度を１サンプリング間のズーム位置の変化量に変換するための変換係数Ｃｃｖａｒｉを算出する（Ｃｃｖａｒｉ＝Ｃｉ×Ｃｖ）。さらにステップ３６では、算出された変換係数Ｃｃｖａｒｉに、図２のステップ２１にて読み込まれた、現在のサンプリングにおけるデマンドのズーム速度信号δＺ’ＣＤｎを乗じて算出された結果に、ステップ３３にて読み込まれた１サンプリング前のズーム位置指令値であるＺＣｎ−１を加え、現在のサンプリングにおけるズーム位置指令値ＺＣｎを算出する（ＺＣｎ＝ＺＣｎ−１＋Ｃｃｖａｒｉ×δＺ’ＣＤｎ）。さらに次のステップで、演算装置５は算出された現在のサンプリングにおけるズーム位置指令値ＺＣｎを、次回のサンプリング時におけるズーム位置指令値算出の際に必要なデータとして記憶部材に記憶して（ステップ４０）ステップ４１に進む。さらに、次のステップで算出されたＺＣｎを使用してのモータ制御のステップ（図２のステ���プ２４）の状態へと進み、フローに従ってモータの制御をおこなう。次にステップ３４で演算装置５がレンズ駆動速度制限部材の状態がスイッチＯＦＦ相当の状態と判断し、ステップ３７へと進んだフローについて説明する。ステップ３７に進むと、演算装置５は、図２における４で示されている記憶部材に予め記憶されている変換係数Ｃｃｄｅｆを読み込む。このＣｃｄｅｆは先に説明したＣｃｖａｒｉと同様に１サンプリング間のズーム速度を１サンプリング間のズーム位置の変化量に変換するための変換係数である。つぎのステップ３８では、読み込まれた変換係数Ｃｃｄｅｆに、図２のステップ２１にて読み込まれた、現在のサンプリングにおけるデマンドのズーム速度信号δＺ’ＣＤｎを乗じて算出された結果に、ステップ３３にて読み込まれた１サンプリング前のズーム位置指令値であるＺＣｎ−１を加え、現在のサンプリングにおけるズーム位置指令値ＺＣｎを算出する（ＺＣｎ＝ＺＣｎ−１＋Ｃｃｄｅｆ×δＺ’ＣＤｎ）。さらに、上述したステップ４０、ステップ４１の状態へと進み、前述したフローと同様のフローを進む。次にステップ３２にて演算装置５により現在のステップにて選択されている操作部選択部材１６の状態が操作棒による操作が選択されていると判断された状態であるステップ３９のフローについて説明する。前述しているように操作棒によるズーム操作は操作棒位置によりズームレンズの位置を制御するため、ステップ３９で演算装置５は、図２ステップ２１にて入力した現在のサンプリングにおける操作棒の位置信号Ｚ’ＣＬｎに比例定数Ｃｚを乗じ、現在のサンプリングにおけるズーム位置指令値ＺＣｎを算出している（ＺＣｎ＝Ｚ’ＣＬｎ×Ｃｚ）。さらに、上述したステップ４０、ステップ４１の状態へと進み、算出されたＺＣｎを使用してのモータ制御のステップ（図２のステップ２４）の状態へと進み、フローに従ってモータの制御をおこなう。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように図２、図３のフローに従ってズームレンズ位置指令値を算出し、この算出された指令値によりズームレンズの位置をコントロールすることで、１軸２操作における操作特性である迅速な撮影画角の位置決めが可能等の特性を保ちつつ、デマンドを使ったサーボ操作方式における操作特性であるスローズーム操作が容易等の操作特性を併せ持ったＴＶ用ズームレンズの提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本案件による実施例
【図２】演算装置における処理フロー全体
【図３】演算装置におけるズーム位置指令値算出までの処理フロー
【符号の説明】
１  ＴＶ用ズームレンズ
２  操作棒
３  ２の位置検出器
４  記憶部材
５  演算装置
６  増幅器
７  ズームレンズ群駆動用モータ
８  エンコーダ
９  カップリング
１０  駆動シャフト
１１  タイミングベルト
１２  カム
１３  ズームレンズ群
１４  ギア
１５  位置検出器
１６  操作部選択部材
１７  ズームトラックデマンド
１８  サムリングの操作量検出器
１９  増幅器
２０  制限回路
２１  速度信号制限部材
２２  レンズ駆動速度制限部材
【図１】
2004309564.tif 000003
【図２】
2004309564.tif 000004
【図３】
2004309564.tif 000005