(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを移動可能に保持する鏡胴と、
この鏡胴の外周部に回動自在に配置され、手動により上記レンズを移動操作するレンズ操作リングと、
このレンズ操作リングを介して上記レンズを自動的に移動させるための電動モータと、
この電動モータと上記レンズ操作リングの接続をクラッチ板により連結及び切断するためのクラッチ機構と、
このクラッチ機構の連結及び切断を行うと共に上記クラッチ板の連結力を変化させるクラッチ作動モータと、
上記レンズの駆動速度を設定するための操作スイッチであって、スイッチ操作時に上記クラッチ作動モータにより上記クラッチ機構を連結し、かつ上記電動モータを用いたレンズ駆動を実行し、スイッチ不操作時に上記クラッチ作動モータにより上記クラッチ機構を切断するための電動操作スイッチと、
この電動操作スイッチで設定された駆動速度に応じて上記クラッチ板の連結力を変化させ、当該駆動速度が低くなる程、上記レンズ操作リングの手動操作トルクが小さくなるように制御するトルク制御手段とを設けたレンズ鏡胴制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズ鏡胴制御装置、特にレンズ部のズームやフォーカス駆動動作において手動と電動の両操作が切替え操作なしに実行できるように構成されたレンズ鏡胴の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、カメラ、テレビカメラ等に使用されるレンズ鏡胴では、ピント合わせのためのフォーカスレンズや変倍のためのズームレンズが設けられており、これらのレンズは、切替え操作ツマミ等によって手動（マニュアル）と電動（オート）の切替えが可能となっている。
【０００３】
例えば、ズーム機能においてはズーム操作リングの外周に外歯が設けられ、この外歯に対し切替え用歯車が噛合及び分離可能に配置され、この切替え用歯車を介して電動モータの回転が伝達される構成にすると共に、この切替え用歯車を切替え操作ツマミで移動させる。これによれば、この切替え操作ツマミの操作により切替え用歯車を上記ズーム操作リングの外歯に噛合させれば、電動で当該操作リングを動かしてズームレンズを自動的に駆動することができ、また上記切替え用歯車を上記外歯から外せば、手動にてズーム操作リングの操作が可能となり、所望倍率への設定ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の手動と自動の切替えが可能な従来のレンズ鏡胴では、切替え操作ツマミを回動させる切替え操作が必要となり、この操作が煩雑であり、またこの切替え操作のために、例えば被写体に対するピント合わせが迅速に行われず、撮影チャンスを逃がしてしまうという不都合等も生じる。
【０００５】
そこで、本願出願人は、特願平１１−５４２９５号等により、クラッチ機構を用いて切替え操作が不要となるレンズ鏡胴の手動及び電動装置を提案している。即ち、ズーム(フォーカスの場合も同様である)の電動操作スイッチ（ズームシーソー）を押すと、クラッチ機構の連結動作により電動モータの回転がレンズ操作リングに伝達され、ズームレンズの電動駆動が行われ、上記電動操作スイッチを離す(押下解除)と、クラッチ機構が切断動作し、これにより上記レンズ操作リングの手動操作ができるようになる。
【０００６】
ところで、このような切替え操作が不要なレンズ鏡胴の手動及び電動装置でも、例えば上記ズームシーソーを軽く押して電動にてゆっくりとした速度で動作させているときに、手動で急速に同方向又は反対方向にレンズを移動操作できれば、撮影チャンスを逃がさない迅速なカメラワークが可能になる場合がある。しかしながら、ズームシーソーを操作しているときは、クラッチ機構が比較的強固に連結しているため、レンズ操作リングは非常に重くこれを手動で動かすことは困難となる。
【０００７】
通常、電動操作から手動操作に切り替えるとき、ズームシーソーの操作を止めてからレンズ操作リングを操作することになり、この場合にはそれ程、問題にならないが、特にズームシーソーの押込み量（深さ）が小さい（浅い）スローズームを行っている途中で、そのスピードで再度撮影し直したい（例えばワイドからテレに動かしていたものを一旦ワイドに戻し、再度テレ方向に動かす）という場合には、電動操作中にレンズ操作リングを手動操作することが有効になる。
【０００８】
即ち、撮影し直すときに一度ズームシーソーから手を離したり、或いは逆方向へズームしたりすると、以前に行っていたスローズーム速度となるズームシーソーの押込み量を再度設定し直さなければならない。このような操作は煩雑であり、ズームシーソーから手を離さずに、例えばワイドからテレに動いている状態を一旦ワイドに戻せるようなものが望まれている。また、ズームシーソーの押込み量を記憶しておき、その速度で一定にズーム操作する定速ズーム機能を備えたもの（例えば特開昭１１−１０１９３２号公報）においても同様のことがいえる。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、手動と自動の切替え操作が不要となる装置で、電動操作時でも駆動速度が遅いときには手動操作が可能となり、迅速なカメラワークを行うことができるレンズ鏡胴制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、レンズを移動可能に保持する鏡胴と、この鏡胴の外周部に回動自在に配置され、手動により上記レンズを移動操作するレンズ操作リングと、このレンズ操作リング介して上記レンズを自動的に移動させるための電動モータと、この電動モータと上記レンズ操作リングの接続をクラッチ板により連結及び切断するためのクラッチ機構と、このクラッチ機構の連結及び切断を行うと共に上記クラッチ板の連結力（摩擦面押圧力）を変化させるクラッチ作動モータと、上記レンズの駆動速度を設定するための操作スイッチであって、スイッチ操作時に上記クラッチ作動モータにより上記クラッチ機構を連結し、かつ上記電動モータを用いたレンズ駆動を実行し、スイッチ不操作時に上記クラッチ作動モータにより上記クラッチ機構を切断するための電動操作スイッチと、この電動操作スイッチで設定された駆動速度に応じて上記クラッチ板の連結力を変化させ、当該駆動速度が低くなる程、上記レンズ操作リングの手動操作トルク（クラッチ機構連結時）が小さくなるように制御するトルク制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、まずズームやフォーカスの電動操作スイッチ（シーソースイッチ）を押すと、クラッチ作動モータによってクラッチ機構が連結されるので、電動モータによる回転が歯車列を介してレンズ操作リングに与えられ、これによって所定のレンズを駆動することになる。その後、上記電動操作スイッチを離すと、上記クラッチ機構の接続が切断され、手動操作が可能な状態となる。
【００１２】
そして、上記トルク制御手段によれば、電動操作スイッチの深さ方向の操作量（押下量）、即ち駆動速度に対応して、その操作量（又は駆動速度）が最大時の６０％未満のときはクラッチ位置（連結位置）Ｐ1 、６０〜８０％のときはクラッチ位置Ｐ2 （Ｐ1 ＜ Ｐ2 ）、８０％を超えるときは完全な連結クラッチ位置ＰONに設定される。この場合、クラッチ機構により付加されるレンズ操作リングの操作トルク（操作時の重さ）は、位置Ｐ1 で設定されるトルク＜位置Ｐ2 で設定されるトルク＜位置ＰONで設定されるトルクの順で段階的に大きくなる。従って、レンズを低速度で移動させる程、レンズ操作リングが軽くなり、電動操作スイッチの操作中であっても手動で当該操作リングを回転操作することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４には、実施形態例に係るレンズ鏡胴の手動及び電動装置の構造が示されており、まず図３によりレンズ鏡胴の全体構成から説明する。図示の鏡胴１０では、先端フードが省略されているが、後端の連結部１２にてカメラ本体へ接続される。また、この鏡胴１０の外周に、手動で回動自在となるようにフォーカスリング１３、ズーム操作リング（両方共にレンズ操作リング）１４が取り付けられ、このズーム操作リング１４の外周には、電動駆動のための外歯１５が形成される。
【００１４】
更に、上記鏡胴１０の外周に配置される把持部１７に、ズーム操作のためのズームスイッチ１８、本来の手動設定時の操作トルクを可変設定するための調整ボリューム１９、リターンスイッチ２０等が取り付けられる。上記のズームスイッチ１８は、テレ（拡大）方向とワイド（縮小）方向に設定された両端が上下してシーソー動作をするシーソースイッチからなり、押した深さに応じて変化の速度が高くなるように設定される。上記の調整ボリューム１９は、可変抵抗器等を利用してクラッチ機構の切断時における摩擦面の押圧力を調整する。そして、この把持部１７内に、図２に示されるような電動動作のための機構及びこの電動と手動を切り替えるためのクラッチ機構等が配置される。
【００１５】
図２において、レンズ鏡胴１０の本体リング２２に、支持部材２３を介してクラッチ機構が取り付けられる。即ち、上記支持部材２３の上部に主軸２５が固定され、この主軸２５の外周を回転自在となるように、円板状の可動板（歯車可動板であり軸方向に移動する）２６と固定板（歯車固定板であり軸方向で固定となる）２７が取り付けられる。この可動板２６及び固定板２７の外周には、外歯２６Ｇ，２７Ｇが形成されており、クラッチ板の機能と歯車としての機能の両方を持つことになる。この可動板２６の外歯２６Ｇには、上記ズーム操作リング１４の外歯１５が噛み合う。
【００１６】
クラッチ板として機能する上記可動板２６と固定板２７は、図示されるように、可動板２６にテーパ面の側面を有する円形溝（摩擦面）Ｈが形成され、この円形溝Ｈに嵌合し、同様にテーパ面を有する嵌合突部（摩擦面）Ｉが固定板２７に形成される。この可動板２６には、コイルバネ２８を介して第１スラストベアリング３０が設けられており、このコイルバネ２８によって可動板２６は固定板２７側へ付勢される。従って、上記円形溝Ｈと嵌合突部Ｉの接触（摩擦）とコイルバネ２８の付勢押圧により、クラッチ連結が達成される。
【００１７】
また、上記の第１スラストベアリング３０のコイルバネ接触側（後側）の円板３０Ａは、主軸２５の外周を回転自在となるが、もう一方の前側円板３０Ｂは移動歯車３１に固定され、この円板３０Ｂ及び歯車３１は、主軸２５の前側に形成されたネジ部２５Ａに螺合結合する。従って、上記円板３０Ａ、コイルバネ２８及び可動板２６は、移動歯車３１側とは別個に回転し、マニュアル（手動）操作時において可動板２６を固定板２７と切り離して回転させる切断時回転機構として機能する。
【００１８】
一方、上記固定板２７側にも、第２スラストベアリング３３が配置され、このベアリング３３では、後側円板３３Ａが主軸２５へ固定され、前側円板３３Ｂが固定板２７と共に回転する。そして、この固定板２７の外歯２７Ｇに、ズームモータ３５の軸歯車３６が噛み合う。従って、上記の可動板２６が固定板２７に連結した状態で、ズームモータ３５の回転駆動力は、軸歯車３６、固定板外歯２７Ｇ、可動板外歯２６Ｇ、外歯１５を介してズーム操作リング１４に与えられる。
【００１９】
更に、上記クラッチ機構を動作させるクラッチ作動モータ３７が設けられ、このモータ３７の軸歯車３８は上記第１スラストベアリング３０側の移動歯車３１に噛合連結される。従って、このクラッチ作動モータ３７を所定の方向に回転させることにより、上記移動歯車３１を回動かつ後側へ進行させ、可動板２６を固定板２７に圧接することができ、一方モータ３７を逆方向に回転させれば、可動板２６を固定板２７から切り離すことができる。また、このクラッチ作動モータ３７の軸歯車３８には、歯車４０を介してポテンショメータ４１が接続されており、このポテンショメータ４１は上記第１スラストベアリング３０側の移動歯車３１の回転状態（クラッチ位置）、即ち可動板２６の押圧状態を検出することになる。
【００２０】
このような図２の構成によれば、上記クラッチ作動モータ３７によって、主軸２５に螺合結合する移動歯車３１が後側へ移動することにより、コイルバネ２８を介して可動板２６が固定板２７に強く圧接され、クラッチ機構が連結される。これにより、ズームモータ３５の回転が歯車３６、固定板外歯２７Ｇ、可動板外歯２６Ｇを介してズーム操作リング１４に伝達される。一方、上記クラッチ作動モータ３７により、移動歯車３１が前側へ移動すると、コイルバネ２８の付勢力が弱められ、可動板２６の固定板２７への押圧力が小さくなり、この結果クラッチ機構が切断状態となる。
【００２１】
そして、当該例では、後述するＣＰＵにより上記移動歯車３１の回転位置（クラッチ位置）を変化させ、コイルバネ２８を介した可動板２６の固定板２７への押圧力（摩擦力）を調整することにより、連結時にクラッチ機構が与えるズーム操作リング１４の手動操作トルクがズームスイッチ１８の操作量（深さ）に応じて変化するようになっている。
【００２２】
図１には、当該装置の電気的構成が示されている。図左側のズームスイッチ１８は、可変抵抗器４３においてシーソー動作の中間位置を０として基準電圧Ｖ1 とＶ2 との間の電圧Ｖａを出力しており、この電圧Ｖａの大小によってズームの拡大又は縮小方向とその駆動速度が制御される。このズームスイッチ１８には、Ａ／Ｄ変換器４４を介してトルク制御手段を含むＣＰＵ４５が接続され、このＣＰＵ４５には、制御動作に必要なデータを入力したＲＯＭ４６が接続される。一方、このＣＰＵ４５の出力制御信号はＤ／Ａ変換器４８、パワーアンプ４９を介してズームモータ３５に供給され、このズームモータ３５は上述した固定板２６及び可動板２７を介してズーム操作リング１４を駆動する。
【００２３】
また、ＣＰＵ４５の出力制御信号は、Ｄ／Ａ変換器５０、パワーアンプ５１を介してクラッチ作動モータ３７へ供給されており、このクラッチ作動モータ３７はズームスイッチ１８の操作に基づいてクラッチ機構を動作させ、手動（マニュアル）と電動（オート）を切り替えることになる。更に、上記クラッチ機構の可動板２６のクラッチ位置（押圧状態）を検出するポテンショメータ４１の出力は、Ａ／Ｄ変換器５２を介してＣＰＵ４５へ入力される。
【００２４】
そして、このＣＰＵ４５では、上記ズームスイッチ１８の操作量（深さ）、即ち駆動速度に対応して（この操作量を示す電圧は駆動速度に１対１に対応している）上記クラッチ位置を可変制御し、クラッチ機構連結時の発生トルクを段階的に変化させる。即ち、図４（Ａ）には、可変制御しない場合のクラッチ位置の制御が示されており、上記のクラッチ作動モータ３７（或いは移動歯車３１）による移動範囲がクラッチ位置Ｐ0 （例えば押圧力０）からＰE （押圧力最大）であるとすると、クラッチ機構の切断位置が電動ＯＦＦ位置ＰOFFに設定され、連結位置が電動ＯＮ位置ＰONに設定される。従って、この場合は、ズームスイッチ１８が操作されたとき、クラッチ作動モータ３７により電動ＯＮ位置ＰONへ移動制御され、ズームスイッチ１８の不操作時には電動ＯＦＦ位置ＰOFFへ戻される。
【００２５】
これに対し、当該実施形態では、図４（Ｂ）に示されるように、例えばズームスイッチ１８の拡大縮小両方向の操作量（駆動速度に対応する押下量を検出する電圧）が最大時の６０％未満のときクラッチ位置をＰ1 位置、６０〜８０％のときＰ2 （Ｐ1 ＜ Ｐ2 ）位置、８０％を超えるとき完全な連結位置ＰONに設定する。そして、これによって発生するクラッチ機構の発生トルク（ズーム操作リング１４の操作トルクとして付加される摩擦面押圧力による負荷）は、例えば曲線１００に示されるように、完全連結時である位置ＰONのときのトルクＴONに対し、位置Ｐ1 ではＴ1 、位置Ｐ2 ではＴ2 のトルク（３段階）となり、操作量（駆動速度）が小さくなるに従って発生トルクＴは低くなる。このクラッチ位置の設定は、４段階、５段階等でもよいし、操作量に応じて連続的に変化するようにしてもよい。
【００２６】
なお、当該例では、図４（Ｂ）からも分かるように、電動ＯＦＦ位置ＰOFFのときも小さなトルクＴOFFを発生しており、このトルクＴOFFを上述した調整ボリューム１９で変え、電動オフ時のズーム操作リング１４の手動操作トルクを任意に設定することができる。即ち、クラッチ機構の切断時でも可動板２６と固定板２７を完全に離さず、小さい押圧力で接触する状態とし、この状態で上記コイルバネ２８による付勢力（摩擦面押圧力による負荷）を変化させれば、本来の手動設定時の手動操作トルクを自由に変えることが可能となる。
【００２７】
実施形態例は以上の構成からなり、上記図１のＣＰＵ４５では、図５の動作を実行する。図５において、Step１０１では初期設定が行われ、クラッチ位置データである上記の電動ＯＮ位置ＰON、電動ＯＦＦ位置ＰOFF、位置Ｐ1 、位置Ｐ2 のデータ等がＲＯＭ４６から読み込まれる。次のStep１０２では、ズームスイッチ１８が操作されたか否かの判定が行われ、ここで”ＹＥＳ”のときは、オート操作時であり、Step１０３へ移行してその操作量が６０％未満であるか否かが判定される。
【００２８】
このStep１０３にて、”ＹＥＳ”のときはStep１０４にて駆動クラッチ位置を位置Ｐ1 のデータにセットし、Step１０５でクラッチ駆動を実行する。即ち、クラッチ作動モータ３７が動作し、クラッチ機構の可動板２６と固定板２７が連結してトルクＴ1 を発生させると共に、ズームモータ３５が動作しズームスイッチ１８の操作方向、押し量に応じてズームレンズが自動的に駆動される。
【００２９】
また、上記Step１０３で”ＮＯ”のときはStep１０６へ移行して、その操作量が８０％未満であるか否かが判定され、ここで、”ＹＥＳ”のときはStep１０７にてクラッチ位置を位置Ｐ2 のデータにセットする。この場合は、クラッチ機構の連結により、上記トルクＴ1 よりも少し大きなトルクＴ2 が発生することになり、完全な連結時に比べると上記可動板２６と固定板２７が小さな連結力で接続されることになる。従って、ズームスイッチ１８の操作量が少ない場合は、ズームモータ３５で電動駆動されているときでも、上記操作トルクＴ1 ，トルクＴ2の手動操作にてズーム操作リング１４を回動させることが可能となる。
【００３０】
そして、上記Step１０６にて”ＮＯ”のときは、Step１０８によりクラッチ位置を電動ＯＮ位置ＰONにセットすることになり、この場合は、クラッチ機構が完全に連結され（トルクＴON）、ズームモータ３５の回転は固定板２７、可動板２６を介してズーム操作リング１４に伝達され、これによりズームレンズの駆動が行われる。
【００３１】
一方、上記Step１０２で”ＮＯ”のときは、ズームスイッチ１８の操作を解除したときの手動操作待機状態であるからStep１０９へ移行して、クラッチ位置を電動ＯＦＦ位置ＰOFFのデータにセットする。このときは、Step１０５の駆動動作により上記可動板２６と固定板２７が切断状態となるが、バネ２８の付勢力による両者の軽い接触によって操作トルクＴOFFが発生しており、この操作トルクＴOFFで本来の手動操作ができることになる。
【００３２】
更に、当該実施形態例の装置では、レンズの駆動速度を一定に維持するオートクルーズ機能（定速ズーム機能）を設けることができるが、このオートクルーズ機能においても、ズームスイッチ１８で選択された駆動速度に対応して上記の３段階のクラッチ位置ＰON、Ｐ1 、Ｐ2 （或いは連続的な位置）が設定される。従って、最大速度の８０％未満の速度に設定した定速ズーム動作中では、手動にてズーム操作リング１４を動かすことが可能になる。
【００３３】
上記実施形態例では、ズーム操作リング１４に用いた場合を説明したが、上記の構成は、フォーカス操作リング１３に同様に適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クラッチ作動モータによりクラッチ板の連結力を変化させるクラッチ機構を用いて、レンズ操作リングと電動モータの連結及び切断を行い、このレンズ操作リングと電動モータの連結及び切断を、電動操作スイッチの操作に連動させると共に、この操作スイッチの操作量でレンズの駆動速度を制御する装置で、上記電動操作スイッチで設定された駆動速度に応じて上記クラッチ機構の連結力を変化させるトルク制御手段を設け、駆動速度が低くなる程、レンズ操作リングの手動操作トルクが小さくなるように制御したので、手動と自動の切替え操作が不要となる装置で、電動操作時でも駆動速度が遅いときには手動操作ができ、撮影チャンスを逃がすことなくカメラワークを迅速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係るレンズ鏡胴制御装置の電気的構成を示す回路図である。
【図２】実施形態例のレンズ鏡胴制御装置の手動と電動の切替えに関する機械的構成を示す図である。
【図３】実施形態例のレンズ鏡胴の全体構成を示す上面図である。
【図４】図（Ａ）は単純にクラッチ機構を連結及び切断する場合のクラッチ位置を示す図、図（Ｂ）は駆動速度で設定されるクラッチ位置及び発生トルクを示す図である。
【図５】図１のＣＰＵにおいて実行される制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  …  鏡胴、
１４  …  ズーム操作リング、
１５，３２Ｇ，３３Ｇ  …  外歯、
１８  …  ズームスイッチ、
２６  …  可動板（歯車可動板）、
２７  …  固定板（歯車固定板）、
３１  …  移動歯車、  ３５  …  ズームモータ、
３７  …  クラッチ作動モータ、
４１  …  ポテンショメータ、
４５  …  ＣＰＵ（トルク制御手段を含む）。
【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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