JPH11352378A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動手段自身が十分な保持トルクを持たない
場合においても、駆動手段のバックドライブを防止し、
特別な切換え操作なしに手動操作と駆動手段による駆動
を可能にする光学装置を提供することにある。 【解決手段】 伝達力制限手段Ｓより光学手段１側の手
動操作手段Ｈを駆動するのに要するトルクをＴL、該伝
達力制限手段Ｓが伝達できる限界トルクをＴF、駆動手
段９から該伝達力制限手段Ｓまでの駆動系Ｇを駆動力の
出力側から駆動するのに要するトルクをＴMとしたと
き、ＴL＜ＴF＜ＴMを満足するように該手動操作手段と
該伝達力制限手段と該駆動系を設定し、該トルクＴMは
該電動駆動手段が発生する逆起電力を利用して所望の値
に設定している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮影装置、特にテレ
ビジョン撮影等に用いられる光学装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン撮影等で用いられる光学装
置は、手動あるいは電動で図４に示す装置本体３４の外
周に設けた操作リング３１を操作し、レンズ筐体３５内
に保持したフォーカスレンズやズームレンズ等の不図示
の移動レンズ群を光軸方向へ移動したり、あるいは不図
示の絞りを駆動したりして、光学調整を行っている。光
学装置のレンズ筐体３５の近傍にあるドライブユニット
３２の内部には操作リング３１を駆動する不図示の駆動
モータやその制御回路が格納され、ドライブユニット外
表面に設けた電動操作部材３３を操作することで駆動さ
れる。

【０００３】操作リングの手動操作と電動操作を切り換
える際には、切換えレバーを備えたクラッチ装置を操作
することが一般的であるが、中には切換え操作なしで手
動操作と電動駆動が可能な光学装置もある。その動作原
理は、駆動モータから移動レンズ群までの動力伝達経路
中にスリップ可能な伝達力制限機構を設け、電動駆動中
はこの伝達力制限機構ではスリップせずに駆動モータの
駆動力が直接移動レンズ群に伝達するようにする。また
手動操作時は操作リング側から駆動モータが駆動（バッ
クドライブ）できないように設定し、手動操作中は伝達
力制限手段がスリップして手動による駆動力が駆動モー
タ側には伝達せず、移動レンズ群のみに動力が伝達する
仕組みになっている。

【０００４】この様な光学装置は特別な切換え操作なし
に手動と電動の迅速な切換えを可能にすることに加え、
クラッチ機構を操作することで生じるレンズの微動作や
クラッチ操作音の発生を防ぐをことができるため、操作
性と映像品質に優れた撮影が可能となる。この動作原理
のもとで機能する光学装置では、駆動モータが手動操作
時にバックドライブできない構造であることが必要であ
り、その手段として例えば駆動モータに振動波モータを
用い、振動波モータの持つ保持トルクを利用してモータ
側がバックドライブできないように構成する方法が考え
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら駆動モー
タに振動波モータを用いることは光学装置のレンズ筐体
の大径化を招くことや、制御回路が複雑になる点、また
は振動波モータ自体の耐久性能が長時間の使用に耐えら
れない等の問題点があり、必ずしも振動波モータを装置
に搭載できるとは限らない。また振動波モータ以外で、
モータ自身が保持トルクを持つモータは極めて希であ
り、光学装置の駆動用モータとして使用することは現実
的に困難なものである。さらに駆動モータとしてモータ
自身が保持トルクを持たないモータを使用し、手動操作
時はモータのバックドライブを防止するために特別な操
作部材を設けることは、従来の手動／電動の切換えレバ
ー操作と同様に迅速な切換えを不可能とするものであ
る。

【０００６】本発明の目的は上記課題を解決するもの
で、駆動手段自身が十分な保持トルクを持たない場合に
おいても、駆動手段のバックドライブを防止し、特別な
切換え操作なしに手動操作と駆動手段による駆動を可能
にする光学装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光学装置は、 （１）：筐体内に保持した光学手段を手動により駆動さ
せる手動操作手段と、駆動手段からの駆動力を伝達力制
限手段を介して該手動操作手段に伝達させて該光学手段
を駆動させる駆動系とを有し、該伝達力制限手段より該
光学手段側の該手動操作手段を駆動するのに要するトル
クをＴL、該伝達力制限手段が伝達できる限界トルクを
ＴF、該駆動手段から該伝達力制限手段までの該駆動系
を駆動力の出力側から駆動するのに要するトルクをＴM
としたとき、ＴL＜ＴF＜ＴMを満足するように該手動操
作手段と該伝達力制限手段と該駆動系を設定し、特に該
トルクＴMは該駆動手段が発生する逆起電力を利用して
所望の値に設定していることを特徴としている。

【０００８】特に、 （１−２）：前記（１）の光学装置において、前記手動
操作手段により前記光学手段を駆動する際、前記トルク
ＴMが所望のトルクになるように、前記駆動手段が発生
する逆起電力の大きさを切換える切換手段を有するこ
と、 （１−３）：前記（１−２）の光学装置において、前記
切換手段は前記駆動手段の駆動用端子及び非駆動用端子
間の抵抗値の切換えで実現していること、 （１−４）：前記（１−２）又は（１−３）の光学装置
において、前記切換手段により前記駆動手段の非駆動用
端子間がショートした状態に切換わること、 （１−５）：前記（１−２）乃至（１−４）の何れかの
光学装置において、前記切換手段では、前記駆動手段に
より前記光学手段を駆動する際に操作する操作手段が動
作したことを判別する操作判別手段の判別結果に基づい
て切換わること、 （１−６）：前記（１）乃至（１−６）の何れかの光学
装置において、前記駆動手段は高減速比のギアトレイン
を有していること、 （１−７）：前記（１）の光学装置において、前記伝達
力制限手段として前記手動操作手段と前記駆動伝達手段
とを磁力結合により一体的に結合させる磁気結合手段を
用いていることなどを特徴としている。

【０００９】また本発明の光学装置は、 （１−８）：筐体内に保持した光学手段に連結した手動
操作手段に駆動手段からの駆動力を伝達力制限手段を介
して伝達させて該光学手段を駆動させる光学装置であっ
て、該手動操作手段を手動操作したときの動力で該伝達
力制限手段が該駆動手段を駆動する際、該駆動手段の該
伝達力制限手段側からの駆動を規制する逆起電力を該駆
動手段に生成させる逆起電力生成手段を有することを特
徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る光学装置の一実施形
態例を図１乃至図３に基づいて詳細に説明する。なお、
本実施形態例では光学装置としてテレビジョン撮影等に
用いられる撮影レンズを例示している。

【００１１】図１は本実施形態例の光学装置に用いられ
るレンズ駆動機構の概略構成図、図２はレンズ駆動機構
の手動操作と電動操作を可能とする回路構成図、図３は
レンズ駆動機構の電動操作部材の出力信号の説明図であ
る。

【００１２】図１において、１は光学手段としてのフォ
ーカスレンズやズームレンズなどの移動レンズ群であ
り、レンズ鏡筒２に保持されて光軸方向（図１の左右方
向）に移動可能となっている。レンズ鏡筒２には少なく
とも３個以上のコロ部材３が突設され、それぞれのコロ
部材３は撮影レンズのレンズ筐体Ｂを構成する固定筒４
に設けられた直線溝４ａと回転筒５に設けられた曲線溝
５ａに係合している。回転筒５には連結ピン６が突設さ
れ、固定筒４に設けた溝部４ｂを通して操作リング７に
係合している。

【００１３】このような構成において、操作リング７を
回転操作すると回転筒５が操作リング７と一体的に回転
し、レンズ鏡筒２のコロ部材３が固定筒４の直線溝４ａ
と回転筒５の曲線溝５ａに沿って移動することにより、
移動レンズ群１は固定筒４内で光軸方向に移動する。こ
の時、操作リング７及び移動レンズ群１の動作端は、溝
部４ｂを通して光軸を中心に回動する連結ピン６の動作
範囲で決定される。

【００１４】このように本実施形態例では、移動レンズ
群１を手動により駆動する手動操作手段Ｈを、レンズ鏡
筒２、コロ部材３、回転筒５、連結ピン６及び操作リン
グ７により構成している。

【００１５】また、レンズ筐体Ｂの近傍にはレンズ電動
駆動装置やその駆動回路が格納されたドライブユニット
８があり、内部には電動により駆動する駆動手段として
のレンズ駆動用モータ（以下モータと称す）９とレンズ
位置検出用のポテンショメータ１０がある。ポテンショ
メータ１０は手動操作手段Ｈの操作リング７に噛合う位
置検出歯車１１を介してレンズ位置を検出している。

【００１６】一方、モータ９の駆動力は高減速比のギア
トレインを内蔵するギヤヘッド１２、モータ出力歯車１
３、中間歯車１４を介してレンズ筐体Ｂ内の駆動歯車１
５へと伝達される。１６は駆動歯車１５のスラスト位置
を決めると同時に駆動歯車１５を外表面から隠す固定リ
ングである。本実施形態例では、モータ９、モータ出力
歯車１３、中間歯車１４、駆動歯車１５及び後述するス
リップ機構Ｓとで駆動系としての電動駆動系Ｇを構成し
ている。

【００１７】駆動歯車１５と操作リング７の間には、操
作リング７からモータ９へ伝達するトルクを制限する伝
達力制限手段としてのスリップ機構Ｓが設けられてい
る。スリップ機構Ｓは、マグネット１７と１８のヨーク
１、１９のヨーク２及びマグネット１７と１９のヨーク
２の間に配置したスペーサ２０から構成される。１８の
ヨーク１は操作リング７に固定し、さらにマグネット１
７は１８のヨーク１に固定している。また１９のヨーク
２は駆動ギヤ１５に固定し、マグネット１７と１９ヨー
ク２の間がスリップ可能な状態にあると同時に、マグネ
ット１７の磁力による所定のスリップトルクが発生する
ように設定している。

【００１８】このスリップ機構Ｓは、特別な切換え操作
なしに移動レンズ群１の手動操作と電動駆動を可能にし
ている。即ち、このスリップ機構Ｓより移動レンズ群１
までの部材、つまり前述の手動操作手段Ｈの構成部材
（レンズ鏡筒２、コロ部材３、回転筒５、連結ピン６及
び操作リング７）を駆動するのに要するトルクをＴL、
スリップ機構Ｓのスリップトルク（スリップ機構Ｓが伝
達できる限界トルク）をＴFとした時、ＴL＜ＴFとなる
ように設定すると、電動時にはスリップ機構Ｓではスリ
ップせずに駆動歯車１５と操作リング７は一体的に回転
するので、モータ９の駆動力は直接移動レンズ群１に伝
達される。また、スリップ機構Ｓからモータ９までの電
動駆動系Ｇをスリップ機構Ｓ側から、つまり駆動力の出
力側から駆動するのに要するトルクをＴMとし、ＴF＜Ｔ
Mとなるように設定すると、操作リング７を手動操作し
た時は駆動歯車１５は駆動せず、スリップ機構Ｓがスリ
ップする。これによりマニュアル操作によるモータ９側
のギアトレインの損傷を防止している。またスリップ機
構Ｓのスリップ面、即ち、マグネット１７と１９のヨー
ク２のスペーサ２０側の面にはグリスが塗布され、粘り
のある良好なマニュアル操作感を実現している。操作リ
ング７と回転筒５は連結ピン６により直結されているの
で、マニュアル操作時はスリップ機構Ｓがスリップした
状態で移動レンズ群１が移動することになる。

【００１９】以上を整理すると、電動駆動系Ｇの駆動歯
車１５と手動操作手段Ｈの間にスリップ機構Ｓを設け、
前述した各部のトルクが ＴL＜ＴF＜ＴM を満足するように手動操作手段Ｈ、スリップ機構Ｓ及び
電動駆動系Ｇの各構成要素を設定することにより、特別
な切換え操作なしに移動レンズ群１の手動操作と電動駆
動が可能となる。

【００２０】このような構成のレンズ駆動機構を有する
撮影レンズは、移動レンズ群１の電動駆動中に手動操作
することも可能であり、この場合、操作リング７が移動
レンズ群１に直結しているため、操作リング７の操作量
で移動レンズ群１のレンズ位置は決定される。また特別
な差動機構を有していないため、操作リング７が動作端
を持つこともこのレンズ駆動機構の特徴の一つである。

【００２１】さらに本実施形態例では、前記トルクＴM
を所望の値に設定するための手段として、モータ９が発
生する逆起電力を利用している。モータ９を出力軸側か
ら駆動すると、モータ９内部の永久磁石が発生する磁界
の中を導体であるコイルが回転するためにモータ９に逆
起電力が発生し、モータ９を動力の出力側から駆動する
には所定のトルクが必要になる。この逆起電力の大きさ
はモータ内部に磁石や電機子抵抗、モータ端子間の抵抗
及びコイルの巻線条件により決定される。

【００２２】そこで本実施形態例では、前記トルクＴM
を所望の値に設定するためにこれらのパラメータを設定
し、モータ９の逆起電力を利用してモータ９が出力軸側
から駆動されることを防止していることが本発明の大き
な特徴である。高減速比のギアヘッド１２は逆起電力で
生じるモータ９の保持トルクを増大する役目を果たして
いる。こうした構造のもとでは、超音波モータのように
モータ自身が保持トルクを持たないＤＣモータにおいて
も、十分なモータの保持トルクを得ることができる。

【００２３】電動駆動中に操作リング７を操作する場合
を考えると、前記トルクＴF＜ＴMのトルク関係は手動操
作、電動駆動に関わらず常に成り立つ必要があるが、電
動駆動時にはモータ９の出力トルクが前記トルクＴFを
上回り、操作リング７を操作してもスリップ機構Ｓがス
リップするため特に問題になることはない。一方、移動
レンズ群１の手動操作時には前記トルクＴMの設定が重
要になるので、手動操作時と電動駆動時でモータ９の回
路構成を切換えている。

【００２４】図２はモータ９を含んだ回路構成図を表し
たものである。

【００２５】図２において、２１は手動と電動時でモー
タ９のモータ端子間２２ａ，２３ａ間の回路を切換える
切換手段としての回路切換手段であり、電動時には回路
切換手段２１がスイッチ片２１ａをモータ制御回路２２
側のモータ端子（駆動用端子）２２ａに接続しモータ制
御回路２２でモータ９を制御し、手動時には回路切換手
段２１がスイッチ片２１ａを抵抗２３側のモータ端子
（非駆動用端子）２３ａに接続しモータ９のモータ端子
２２ａ，２３ａ間を所定の抵抗２３に切換えると同時に
モータ制御回路２２側のモータ端子２２ａに駆動電圧が
入らないように構成している。即ち、本実施形態例で
は、モータ９と回路切換手段２１ならびに抵抗２３から
成る回路が手動操作時にモータ９に逆起電力を生成させ
る逆起電力生成手段Ａを構成している。

【００２６】手動操作時にモータ９が発生する逆起電力
は抵抗２３の抵抗値で決定されるので、モータ９側のバ
ックドライブを防ぐための所望の前記トルクＴMを、抵
抗２３の抵抗値とギアヘッド１２の減速比で決定してい
る。ここで抵抗２３を排除し、モータ９のモータ端子２
３ａ間をショートすることも可能であり、この時にモー
タ９が発生する逆起電力は最大となる。またモータ制御
回路２２が持つ抵抗値が、抵抗２３の抵抗値と同等であ
れば回路切換手段２１を省略することも可能である。

【００２７】次に回路切換手段２１の切換え手順につい
て説明する。本実施形態例では手動操作と電動駆動を切
り換えるための切換操作部材を特別に設けていないた
め、手動／電動の判別は図２に示す電動操作部材２４の
操作を検知して自動判別している。

【００２８】電動操作部材２４は光学装置の例えば外表
面に設けられ、電動操作部材２４の操作量に応じてモー
タ制御回路２２に速度指令を与えているが、本実施形態
例ではこの電動操作部材２４の出力信号から電動操作し
ていることを判別する操作判別手段としての電動操作判
別手段２５を設け、電動操作判別手段２５の判別結果に
基づいて回路切換手段２１を切換えている。電動操作部
材２４は図２に示すように、所定の位置を基準にプラス
方向とマイナス方向の両方向に操作できるシーソスイッ
チより構成され、図３に示すようにシーソスイッチの操
作量（横軸）に応じて出力信号（縦軸）が変化する。シ
ーソスイッチを操作していない時は基準信号が出力され
ることになる。図中の中央部（スイッチ操作量の（−）
側の電動帯域と（＋）側の電動帯域との間）に微少の操
作量では出力信号が変化しない不感帯（手動帯域）を設
けているのは、操作上のあそびを持たせるためである。

【００２９】前述した電動操作判別手段２５では、図３
において出力信号が変化しない範囲（基準出力値が一定
となる範囲）を手動と判別し、出力信号が変化する範囲
（出力下限値〜基準出力値の範囲と基準出力値〜出力上
限値の範囲）を電動駆動と判別している。この電動操作
判別手段２５の判別結果に基づいて回路切換手段２１で
回路を前述の如く切換え、マニュアル操作時にはモータ
９に所望の逆起電力が発生してモータ９側に前記トルク
ＴMを設定している。

【００３０】このようにモータ自身に保持トルクを持た
ないモータ（本実施形態例ではＤＣモータ）９を用いた
場合でも、マニュアル操作時にモータ９に所望の逆起電
力が発生してモータ９側に前記トルクＴMを設定するこ
とで、モータ９のバックドライブを防止している点が本
実施形態例の大きな特徴である。これにより手動操作時
においてもＴF＜ＴMのトルク関係が成り立ち、スリップ
機構Ｓがスリップして良好なマニュアル操作を実現して
いる。

【００３１】以上説明したように、本実施形態例による
撮影レンズは、モータ９自身が保持トルクを有していな
くとも、モータ９の逆起電力や高減速比のギアトレイン
を構成するギアヘッド１２を利用することによりモータ
９側の保持トルクを所望の値に設定することが可能とな
る。その結果、十分な保持トルクを持たないモータ９を
使用した場合でも、特別な切換え操作なしに手動操作と
電動駆動を可能とし、手動と電動の迅速な切換えを可能
にすることに加え、従来、クラッチ機構を操作すること
で生じる移動レンズ群１の微動作やクラッチ操作音の発
生を防ぐことができるため、操作性と映像品質に優れた
撮影が可能となる。

【００３２】前述実施形態例の撮影レンズのレンズ駆動
機構は、フォーカス、ズームのみならず、アイリス等、
さらには雲台装置等いかなる光学装置にも好適に適用で
きるものである。また前述実施形態例のスリップ機構Ｓ
にはマグネットを利用した磁力結合手段を用いたが、バ
ネ等による押圧手段やグリスや流体のせん断力を利用し
て所定のスリップトルクを設定するように構成しても構
わない。さらに、前述実施形態例ではスリップ機構Ｓを
レンズ筐体Ｂ内に設けているが、ドライブユニット８の
内部に設けることも十分可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学装置
によれば、十分な保持トルクを持たない駆動手段を使用
した場合でも、駆動手段のバックドライブを防止するこ
とができ、特別な切換え操作なしに手動操作と駆動手段
による駆動を可能とし、手動と駆動手段による駆動の迅
速な切換えを可能にすることに加え、従来、クラッチ機
構を操作することで生じるレンズの微動作やクラッチ操
作音の発生を防ぐことができるため、操作性と映像品質
に優れた撮影が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の光学装置のレンズ駆動機構を表わ
す概略構成図である。

【図２】レンズ駆動機構の手動操作と電動駆動を可能と
する回路構成図である。

【図３】レンズ駆動機構の電動操作部材の出力信号の説
明図である。

【図４】従来の光学装置の外観図である。

【符号の説明】

１ 移動レンズ群（光学手段） ９ モータ（駆動手段） １２ ギアヘッド（ギアトレイン） ２１ 回路切換回路（切換手段） ２２ａ，２３ａ モータ端子（駆動用端子、非駆動
用端子） ２４ 電動操作部材（操作手段） ２５ 電動操作判別手段（操作判別手段） Ａ 逆起電力生成手段 Ｂ レンズ筐体（筐体） Ｈ 手動操作手段 Ｇ 電動駆動系（駆動系） Ｓ スリップ機構（伝達力制限手段）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体内に保持した光学手段を手動により
   駆動させる手動操作手段と、駆動手段からの駆動力を伝
   達力制限手段を介して該手動操作手段に伝達させて該光
   学手段を駆動させる駆動系とを有し、該伝達力制限手段
   より該光学手段側の該手動操作手段を駆動するのに要す
   るトルクをＴL、該伝達力制限手段が伝達できる限界ト
   ルクをＴF、該駆動手段から該伝達力制限手段までの該
   駆動系を駆動力の出力側から駆動するのに要するトルク
   をＴMとしたとき、 ＴL＜ＴF＜ＴM を満足するように該手動操作手段と該伝達力制限手段と
   該駆動系を設定し、特に該トルクＴMは該駆動手段が発
   生する逆起電力を利用して所望の値に設定していること
   を特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 前記手動操作手段により前記光学手段を
   駆動する際、前記トルクＴMが所望のトルクになるよう
   に、前記駆動手段が発生する逆起電力の大きさを切換え
   る切換手段を有することを特徴とする請求項１に記載の
   光学装置。
3. 【請求項３】 前記切換手段は前記駆動手段の駆動用端
   子及び非駆動用端子間の抵抗値の切換えで実現している
   ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
4. 【請求項４】 前記切換手段により前記駆動手段の非駆
   動用端子間がショートした状態に切換わることを特徴と
   する請求項２又は３に記載の光学装置。
5. 【請求項５】 前記切換手段では、前記駆動手段により
   前記光学手段を駆動する際に操作する操作手段が動作し
   たことを判別する操作判別手段の判別結果に基づいて切
   換わることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に
   記載の光学装置。
6. 【請求項６】 前記駆動手段は高減速比のギアトレイン
   を有していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか
   一項に記載の光学装置。
7. 【請求項７】 前記伝達力制限手段として前記手動操作
   手段と前記駆動伝達手段とを磁力結合により一体的に結
   合させる磁気結合手段を用いていることを特徴とする請
   求項１に記載の光学装置。
8. 【請求項８】 筐体内に保持した光学手段に連結した手
   動操作手段に駆動手段からの駆動力を伝達力制限手段を
   介して伝達させて該光学手段を駆動させる光学装置であ
   って、該手動操作手段を手動操作したときの動力で該伝
   達力制限手段が該駆動手段を駆動する際、該駆動手段の
   該伝達力制限手段側からの駆動を規制する逆起電力を該
   駆動手段に生成させる逆起電力生成手段を有することを
   特徴とする光学装置。