【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。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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a TV zoom lens device used for a television camera, and more particularly to a lens device capable of performing zooming and focusing operations by a single-axis two-operation system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the operation form of a TV zoom lens is such that zooming is performed by operating an operation rod extended from the lens back and forth with respect to the lens optical axis direction, and focus operation is performed by rotating the operation rod. In order to perform so-called one-axis two-operation method and zooming and focusing, a dedicated operation member called demand is provided. In the case of zooming, a part called thumb ring of the operation member is operated. Tilt the lens group that controls the zoom function by tilting it in the circumferential direction of the member and rotate the operating member in the circumferential direction for focusing in the case of focusing. Positioning operation is roughly classified into two types, namely, a so-called servo operation type.
[0003]
Of these two operation methods, the one-axis two-operation method generally performs a lens drive by mechanically interlocking a lens group for controlling zooming and an operation rod for operating the lens group via a wire or the like. Because there is no delay between the operation of the operating rod and the driving of the lens, and the position of the zoom is determined by the position of the operating rod, it is necessary to quickly position the shooting angle of view, such as in sports broadcasting. It is often used in photography. In this operation method, zoom and focus can be simultaneously operated with one hand, and the pan and tilt directions of a camera equipped with a lens can be changed with the other hand. The ease of operation compared to the servo operation method when shooting a video following a flying ball in a broadcast or the like is one reason that is often used in a sports broadcast.
[0004]
On the other hand, in the servo operation method, generally, the tilt angle of the thumb ring is detected by a sensor such as a potentiometer, and the rotation speed of the motor is changed according to the detected output, and the lens group that performs zooming by the driving force of the motor. Drive. Therefore, compared to the one-axis two-operation system, there is a slight tracking delay between the time when the thumb ring is defeated and the time when the lens group responsible for zooming starts driving, and also at the maximum speed when performing zooming. It was lower than the one-axis two-operation system. However, in the servo operation method, if the angle at which the thumb ring is tilted is fixed, constant speed zooming is possible, so that constant speed zooming is possible with relatively easy operation. On the other hand, in order to perform zooming at a constant speed by the one-axis, two-operation system, it is necessary to operate the operating rod at a constant speed, and to perform such an operation, an advanced operation technique is required. For this reason, the lens of the servo operation method is a factor that is widely used in photographing that requires a slow zoom operation, such as drama photographing.
[0005]
As described above, since the one-axis two-operation method and the servo operation method have advantages and disadvantages, conventionally, the operation has been performed by selectively using lenses of the respective operation methods according to photographing. However, in recent years, in order to shoot more effective images, the number of shooting devices at one shooting site has increased, and shooting needs to be performed at more shooting sites. Change is coming. For this reason, when using the same lens as in the past, problems such as the necessity of investing a large amount of money in order to align the number of photographing equipment were raised. There has been proposed a lens which has both driving mechanisms for driving a lens, and is capable of switching between one-axis and two-operation in a mechanical driving method and switching between a servo operation method in an electric driving mechanism by a switching mechanism (Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873). 2002-329992).
[0006]
In a lens having such a mechanism, the mechanism becomes complicated by having two driving mechanisms, ie, internal electric driving of the lens and mechanical driving, and a switching mechanism for switching the driving mechanism, and the lens weight is increased. There is a drawback that the mobility in operation is impaired due to an increase in the number of lenses. Therefore, by providing an operation rod for performing one axis and two operations on a servo operation type lens that drives a lens by a motor, A lens that can use both an operation method and a servo operation method has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-230266). Conventionally, since the lens of this system drives the lens by the motor, the operation is performed as compared with the mechanical drive mechanism, and the tracking of the lens is slightly delayed until the drive actually starts. However, in recent lenses, by optimizing the driving system, the following performance and the high-speed performance have reached practically no problem.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the drive system of such a drive system is optimized and the follow-up performance and high-speed performance of the one-axis two-operation operation system are comparable to those of a mechanical drive system, the original When an operation using a demand, which is an operation member in the servo operation method, is performed, a new problem arises in that the lens drive is too fast and too sensitive to perform the operation. In the present invention, in view of such a problem, in a lens in which a lens is driven by a motor and which can use both a one-axis two-operation system and a servo operation system, the operation characteristics of the servo operation system are maintained while maintaining the operation characteristics of the one-axis two-operation system. It is an object of the present invention to provide a TV zoom lens device with improved performance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to achieve the above object, it is possible to operate a lens group that controls a zooming function by a demand operation, and to drive a lens group that controls the zooming by driving a motor, a lens having a 1 An operation rod for operating the lens in the two-axis operation method is provided, and a detector for electrically detecting a position in the optical axis direction is added to the operation rod, and output from the detector by operating the operation rod. A selection member for selecting an operation method by a demand operation and a one-axis two-operation operation using a demand operation and an operation rod, in a TV zoom lens including an arithmetic unit that calculates a drive signal of a motor for driving a lens that performs a zooming function from an operation signal. A limiting unit for limiting a lens driving speed at the time of a demand operation, and when the demand operation is selected by the selection member, the arithmetic unit , According to the set state to the limiting means, characterized by limiting the driving speed of the lens driving the zooming function.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example)
FIG. 1 is an example of an embodiment according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an entire TV zoom lens according to the present invention, and reference numeral 2 denotes an operation rod for performing one axis and two operations of the lens. This operating rod has a structure that can be operated back and forth in the optical axis direction, or can be operated in the rotation direction.By operating in the optical axis direction, zooming operation can be performed, and by operating in the rotation direction, focusing operation can be performed. I can do it. A position detector 3 such as a linear potentiometer detects the position of the operation rod 2 in the optical axis direction. Furthermore, the output of this detector is connected to 5 arithmetic units. That is, the position of the operation rod 2 in the optical axis direction is converted into a position signal by the position detector 3 and input to the arithmetic unit 5 as an operation signal of the zoom lens.
[0010]
Further, in the figure, reference numeral 17 denotes an operation member for performing a zooming operation, that is, a so-called entire zoom demand. Reference numeral 18 denotes a detector such as a potentiometer, which is mechanically connected to a thumb ring of a zoom demand, and is capable of detecting an operation amount of the thumb ring. The output of the 18 detectors is connected to 19 amplifiers. The output signal of the detector is amplified to a predetermined voltage value by this amplifier. Further, the outputs of the 19 amplifiers are connected to a limiting circuit 20. The limiting circuit 20 limits the magnitude of the signal amplified by the 19 amplifiers in accordance with the state of the speed signal limiting member 21 provided in the demand, and outputs a zoom speed command signal. The output of the limit circuit 20 is connected to an arithmetic unit 5 provided inside the zoom lens 1. With such a series of configurations, a speed command signal required to control the zooming speed of the zoom lens is generated by performing a zooming thumb ring operation.
[0011]
Further, the arithmetic unit 5 includes an operation unit selection member 16 for switching the operation by the operation rod 2 which is a single axis 2 operation and the operation by the zoom demand 17, and the zoom lens driving speed at the time of the demand operation. A lens drive speed limiting member 22 for limiting the image and a storage member 4 for storing data necessary for calculation are connected. Although a detailed operation flow will be described later, when the arithmetic unit 5 determines that the output signal of the operation unit selection member 16 is in a state of selecting one-axis two-operation, it indicates the operation amount of the operation rod 2. When the output of the position detector 3 is selected as a zoom position command signal and the output signal of the operation unit selection member 16 is determined to be in a state of selecting the zoom demand 17, the output signal of the zoom demand 17 is determined as the zoom speed. Select as command signal. Here, when the zoom demand 17 is selected as the operation member according to the output state of the operation unit selection member 17, the arithmetic unit 5 calculates the position command signal of the zoom lens from the input speed command signal of the zoom lens. Next, a position command signal is calculated according to the state of the limiting member 22.
[0012]
In this way, the arithmetic unit 5 uses the calculated lens position command signal to perform a control operation for controlling the lens group that performs the zooming function, and outputs a signal that is the result of the operation to the control of the motor that drives the lens. It is output as a signal. Reference numeral 6 denotes an amplifier for amplifying a signal input to drive the motor. The amplifier 6 amplifies the control signal output from the arithmetic unit 5 and outputs the amplified signal as a motor drive signal for a lens that performs zooming. Reference numeral 7 denotes a motor for driving a lens group that controls zooming, and is driven according to a signal amplified by the amplifier 6. Further, the zoom lens driving motor 7 is connected to an encoder 8 for detecting the angle of the motor. In this embodiment, the encoder 8 is constituted by an incremental type encoder, and the output angle signal is fed back to the arithmetic unit 5. The rotation axis of the zoom lens group drive motor 7 is connected to a shaft 10 in the lens via a coupling 9. With such a structure, the rotational driving force of the motor is transmitted to the timing belt 11 while being held, and the cam 12 is rotated. A lens group 13 that controls zooming is connected to the cam 12. The rotational force of the motor 7 is converted by the cam 12 into a driving force in the optical axis direction of the lens group 13 that controls zooming, and zooming is enabled by driving the lens group 13 in the optical axis direction. The cam 12 is connected to a position detector 15 via a gear 14. The position detector 15 is a detector such as a potentiometer that can detect an absolute position, and can detect the absolute position of the lens group 13 by using this detector.
[0013]
FIG. 2 shows a flow when the operator operates the operation rod or the zoom demand to operate the zoom based on such a configuration. This flow is performed from step 20 every predetermined sampling time. In the embodiment, the flow at the time of n sampling, which is the current sampling, is described. However, it is assumed that the same flow is performed at the time of n-1 sampling, which is the sampling before one sampling. Prior to this flow, the arithmetic unit 5 inputs the signal output of the position detector 15 only once immediately after the power is turned on, converts the input value into a value corresponding to the output of the encoder 8, and then converts this value to the initial position of the zoom lens. The calculation is performed as ZP0.
[0014]
When the operator operates the operation rod 2 for zooming, the output of the position detector 3 changes according to the operation amount and is input to the arithmetic unit 5 as a position signal of the operation rod. In the arithmetic unit 5, the position signal Z'CLn of the operating rod is input at every predetermined sampling time. Further, the arithmetic unit 5 inputs the rotation angle signal δZPn of the encoder 8 at the same sampling time. This δZPn is a value obtained by integrating the angle signals output from the encoder 8 during the previous (n−1) th sampling to the current n sampling, and the change in the rotation angle of the motor during one sampling, that is, the zoom A change in lens position is detected. At the same time, the arithmetic unit 5 receives the speed signal δZ′CDn, which is the output signal of the zoom demand 17 (step 21). Here, an input sequence of the speed signal δZ′CDn from the zoom demand will be described. First, when the operator operates the thumb ring of the zoom demand 17 for zooming, the output of the detector 18 changes according to the operation amount, and is amplified by the amplifier 19 to a predetermined value. The amplified value is limited by the value output by the limiting circuit 20 according to the state of the speed signal limiting member 21. In other words, the speed signal δZ′CDn output from the limiting circuit 20 can have different values depending on the state of the speed signal limiting member 21 even if the thumb ring is tilted to a fixed position. With such a configuration, even when performing a delicate operation such as a slow zoom operation, it is possible to secure an amount of tilting of the thumb ring that is easy for the operator to operate, thereby improving operability. Next, the arithmetic unit 5 calculates the zoom position signal at the time of the current sampling by adding the change δZn of the zoom position between one sampling to the zoom position signal ZPn-1 at the time of the previous sampling. ZPn = ZPn-1 + δZPn (step 22).
[0015]
Next, the arithmetic unit 5 calculates the zoom lens position command value ZCn from the input position signal Z'CLn of the operating rod or the zoom speed signal δZ'CDn. (Step 23) The detailed process of this calculation will be described with reference to the flow shown in FIG. In the next step 24, the zoom position signal ZPn is subtracted from the zoom lens position command signal ZCn to calculate a zoom position error signal ZPEn (ZPEn = ZCn-ZPn). Here, the difference between the zoom command (target) position at the time of the current sampling and the actual position of the zoom lens group is obtained. In the next step 25, in order to convert the position error into a speed command value, the zoom position error ZPEn obtained in step 24 is multiplied by a proportional constant Cp (position loop gain), and the zoom speed command value ZSCn at the time of the current sampling is obtained. Is calculated (ZSCn = Cp × ZPEn). In the next step 26, a value obtained by multiplying the lens position change δZPn from the previous (n−1) th sampling to the current nth sampling by the proportionality constant Cdiff is calculated as the zoom speed signal ZSFn (ZSFn = Cdiff × δZPn). In step 27, a zoom speed error ZSEn is calculated by subtracting the zoom speed signal ZSFn from the previously calculated zoom speed command value ZSCn (ZSEn = ZSCn-ZSFn). Next, at step 28, a zoom motor drive signal ZMOn is calculated by multiplying the zoom speed error ZSEn by a proportional constant Cs (ZMOn = Cs × ZSEn). Finally, the arithmetic unit 5 outputs the motor drive signal ZMOn to the amplifier 6, drives the motor to perform zoom lens control (step 29), and ends a series of processes for each sampling time (step 30).
[0016]
Next, a process (step 23) of calculating the zoom lens position command signal ZCn from the operation stick position signal Z'CLn or the zoom speed signal δZ'CDn described above will be described in detail. FIG. 3 is a flowchart showing in detail the process of step 23 in FIG.
[0017]
A series of flows between step 31 and step 41 in FIG. 3 is executed in step 23 in FIG. The arithmetic unit 5 detects the state of the operation unit selection member 16 and determines whether the operation member of the operation rod or the zoom demand is selected as the member for performing the zoom operation (step 32). If it is determined that the zoom demand is selected as the operation member, that is, if it is necessary to limit the driving speed of the zoom lens in this case, the process proceeds to step 33, and the operation rod is selected as the operation member. If it is determined that there is no need to limit the driving speed of the zoom lens, the process proceeds to step 39. Next, when the demand is selected as the operation member and the process proceeds to the state of step 33, the arithmetic unit 5 stores the data from the storage member 4 shown in FIG. The data of the zoom position command value ZCn-1 is read (step 33). In the next step 34, the arithmetic unit 5 reads the state set in the lens drive speed limiting member 22, and sorts the process according to the difference in the method for limiting the zoom speed. In this embodiment, the description will be made on the assumption that the lens driving speed limiting member is constituted by a potentiometer with a switch. In the present embodiment, a limiting member having the same function as 22 is also provided in the demand, but the demand needs to be compatible with a lens that uses only a normal servo operation method as an operation method. For this reason, in the case of a lens that uses both the single-axis two-operation and the servo operation method as in the present embodiment, when the speed limiting member provided on demand is set to the maximum by the limiting member provided on the lens side, the maximum zoom By adopting a configuration that limits the speed, operational compatibility is achieved. If it is determined in this step that the state of the lens drive speed limiting member read by the arithmetic unit 5 is equivalent to the switch OFF state, the process proceeds to step 37, and the arithmetic unit 5 is determined to be in a state different from the above. In this case, the process proceeds to step 35. In step 35, the arithmetic unit 5 reads the proportional constant Ci stored in the storage member 4 in FIG. 1 in advance, and at the same time, reads the value Cv of the potentiometer of the lens driving speed limiting member and multiplies these two values. In this step, a conversion coefficient Ccvari for converting the zoom speed during one sampling to the amount of change in the zoom position during one sampling is calculated (Ccvari = Ci × Cv). Further, in step 36, the result calculated by multiplying the calculated conversion coefficient Ccvari by the zoom speed signal δZ′CDn of the demand in the current sampling read in step 21 of FIG. 2 is read in step 33. The zoom position command value ZCn-1 at the current sampling is calculated by adding the ZCn-1 which is the zoom position command value obtained one sampling before (ZCn = ZCn-1 + Ccvari × δZ'CDn). In the next step, the arithmetic unit 5 stores the calculated zoom position command value ZCn at the current sampling in the storage member as data necessary for calculating the zoom position command value at the next sampling (step 40). ) Go to step 41. Further, the process proceeds to the state of the motor control using the ZCn calculated in the next step (step 24 in FIG. 2), and the motor is controlled according to the flow. Next, a description will be given of a flow in which the arithmetic unit 5 determines in step 34 that the state of the lens drive speed limiting member is equivalent to the switch OFF state, and proceeds to step 37. In step 37, the arithmetic unit 5 reads the conversion coefficient Ccdef stored in advance in the storage member indicated by 4 in FIG. This Ccdef is a conversion coefficient for converting the zoom speed during one sampling to the amount of change in the zoom position during one sampling, similarly to Ccvari described above. In the next step 38, the result calculated by multiplying the read conversion coefficient Ccdef by the demand zoom speed signal δZ′CDn in the current sampling read in step 21 in FIG. The read zoom position command value ZCn-1 one sample before one is added, and the zoom position command value ZCn at the current sampling is calculated (ZCn = ZCn-1 + Ccdef * [delta] Z'CDn). Further, the process proceeds to the above-described steps 40 and 41, and the same flow as the above-described flow is performed. Next, a description will be given of the flow of step 39 in which the state of the operation unit selection member 16 selected in the current step by the arithmetic unit 5 in step 32 is a state in which it is determined that the operation with the operation stick is selected. . As described above, since the zoom operation using the operation rod controls the position of the zoom lens according to the operation rod position, in step 39, the arithmetic unit 5 outputs the operation rod position signal at the current sampling input in step 21 in FIG. The zoom position command value ZCn at the current sampling is calculated by multiplying Z′CLn by the proportionality constant Cz (ZCn = Z′CLn × Cz). Further, the process proceeds to the state of steps 40 and 41 described above, proceeds to the state of the step of motor control using the calculated ZCn (step 24 in FIG. 2), and controls the motor according to the flow.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, the zoom lens position command value is calculated in accordance with the flowcharts of FIGS. 2 and 3, and the position of the zoom lens is controlled by the calculated command value. It is possible to provide a TV zoom lens that also has an operation characteristic such as easy slow zoom operation, which is an operation characteristic in a servo operation method using demand, while maintaining characteristics such as positioning of a shooting angle of view.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an embodiment according to the present case. FIG. 2 is an entire processing flow in an arithmetic unit. FIG. 3 is a processing flow up to calculation of a zoom position command value in an arithmetic unit.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Zoom lens for TV 2 Position detector 4 of operation stick 3 2 Storage member 5 Computing device 6 Amplifier 7 Motor for driving a zoom lens group 8 Encoder 9 Coupling 10 Drive shaft 11 Timing belt 12 Cam 13 Zoom lens group 14 Gear 15 Position Detector 16 Operation section selection member 17 Zoom track demand 18 Thumb ring operation amount detector 19 Amplifier 20 Limiting circuit 21 Speed signal limiting member 22 Lens drive speed limiting member
