JP2006106070A - 鏡枠 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータとして超音波振動子を適用する鏡枠において、衝撃による移動枠の移動を防止することが可能な鏡枠を提供する。
【解決手段】鏡枠１は、固定枠２と移動枠３とを有しており、固定枠２にはアクチュエータ取り付け板６を介して超音波振動子３５が取り付けられ、さらに、外周部にショックセンサ１４が固着される。移動枠３には振動子３５の駆動子３８が当接する摺動部材１１が固着されている。摺動部材１１には、コイル１２が巻回されている。さらに、振動子３５側の駆動子３８の間に摺動部材１１に対向して磁性体片３９が固着されている。万一、鏡枠１を落下させ、所定レベル以上の衝撃力がショックセンサ１４により検出された場合、コイル１２が通電され、磁性体片３９が摺動部材１１に圧着する状態となる。その圧着による摩擦力で移動枠３の固定枠２に対する相対移動がロックされ、ずれが防止、低減できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波アクチュエータを適用し、進退可能な移動枠を有する鏡枠に関する。

従来から無音動作、停止時保持力、低速・高トルク駆動特性等の特徴を活かして、一部のカメラの交換レンズ駆動源として超音波モータ（超音波アクチュエータ）が採用されている。上述のレンズ駆動用としてこれまでに実用化された超音波モータは、振動子を円環形状に配列させ、超音波振動子に進行波を励起させ、振動子に押圧されたロータを駆動する構造が主流であった。

また、超音波モータの機械出力は、回転型と直進（リニア）型とがあり、いずれも容易に実現することができる。

ところで、超音波振動子が発生し得る振動は、上述の進行波モード以外に定在波モードがある。この定在波モードの振動は、振動子の長さ方向に定在波を発生させ、曲げを生じる屈曲振動と、長さ方向に伸縮する縦振動とを合成した楕円振動となる。

特許文献１に開示されたレンズ駆動装置は、リニア駆動型超音波モータを焦点調節駆動用として用いたものである。
特許文献１は、特開平８−１７９１８４号公報である。

しかし、上述した特許文献１のレンズ駆動装置に適用されるリニア駆動型超音波モータは、構造上、超音波モータと被駆動体とが点接触で接触しており、停止時保持力が低い。そのため、カメラの交換レンズに上述のようなリニア駆動型超音波モータを用いた場合、取外した状態や非駆動時に移動方向への衝撃が加わると、被駆動体（移動枠）が移動するこがとが予想され、さらに超音波モータと被駆動体との摩擦界面状態が変化して駆動時の効率が劣化するおそれもあった。

本発明は、斯かる状況に鑑みてなされたものであり、アクチュエータとして超音波振動子を適用する鏡枠において、衝撃による移動枠の不用意の移動を防止または低減させることが可能な鏡枠を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の鏡枠は、楕円振動を発生する超音波振動子と上記超音波振動子を押圧保持するホルダと所定値を超える衝撃加速度を検出する衝撃センサとを有する固定枠と、上記超音波振動子との接触面を有する摺動部材を備え、上記固定枠内部で軸方向に移動可能に収納され、レンズを保持する移動枠と、上記衝撃センサの出力に応答して、上記超音波振動子と上記摺動部材との相対移動を規制する移動規制手段とを具備する。

本発明の請求項２の鏡枠は、請求項１に記載の鏡枠において、上記移動規制手段は、上記摺動部材の周囲に巻回されたコイルと、上記超音波振動子に設けられた磁性体片とを含み、上記衝撃センサの出力に応答して、上記コイルに通電して上記強磁性体片を吸着せしめる。

本発明の請求項３の鏡枠は、請求項１に記載の鏡枠において、上記超音波振動子に設けられる駆動子周囲に巻回されたコイルを設けると共に、上記摺動部材を磁性体とし、上記衝撃センサの出力に応答して、上記コイルに通電して上記摺動部材を吸着せしめる。

本発明の請求項４の鏡枠は、上記磁性体の摺動部材表面を薄膜で被覆したことを特徴とする請求項３記載の鏡枠において、。

本発明の請求項５の鏡枠は、請求項１に記載の鏡枠において、上記移動規制手段は、上記超音波振動子に取付けられた所定形状の形状記憶合金部材と、この形状記憶合金部材を変形させる手段とを含み、上記衝撃センサの出力に応答して、上記形状記憶合金部材を変形させて接触させる。

本発明の請求項６の鏡枠は、請求項１に記載の鏡枠において、上記移動規制手段は、上記超音波振動子に取付けられたバイモルフ圧電素子を含み、上記衝撃センサの出力に応答して、上記バイモルフ圧電素子に通電して上記バイモルフ圧電素子を移動枠側に曲げて接触させる。

本発明の請求項７の鏡枠は、固定枠と上記固定枠と相対的に移動するように配設された撮影光学系を有する移動枠と先端に楕円振動を発生させる振動子と上記振動子を保持する保持機構とからなる鏡枠において、上記固定枠と上記移動枠の相対的移動方向の衝撃を検出する。

本発明の請求項８の鏡枠は、固定枠と、上記固定枠と相対的に移動するように配設された撮影光学系を有する移動枠と、先端に楕円振動を発生させる振動子と、
上記振動子を保持する保持機構と、上記固定枠と上記移動枠の相対的移動方向の衝撃を検出する衝撃センサと、上記振動子と上記移動枠との接触部で生じる摩擦力を制御する摩擦制御手段とを具備している。

本発明の請求項９の鏡枠は、請求項８に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、形状記憶素子の形状記憶作用を利用して振動子と移動枠の圧着力を制御する。

本発明の請求項１０の鏡枠は、請求項９に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると形状記憶素子に通電する。

本発明の請求項１１の鏡枠は、請求項８に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、電磁気による吸着力または反発力により上記振動子と上記移動枠の圧着力を制御する。

本発明の請求項１２の鏡枠は、請求項１１に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると通電を行って電磁気を発生させる。

本発明の請求項１３の鏡枠は、請求項８に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、圧電電歪素子の伸縮を利用して振動子と移動枠の圧着力を制御する。

本発明の請求項１４の鏡枠は、請求項１３に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると圧電電歪素子に通電する。

本発明の請求項１５の鏡枠は、請求項８、または、１０、または、１２、または、１４に記載の鏡枠において、上記衝撃センサは、電圧感度型である。

本発明の請求項１６の鏡枠は、請求項８、または、１０、または、１２、または、１４に記載の鏡枠において、上記衝撃センサは、電荷感度型である。

本発明の請求項１７の鏡枠は、固定枠と上記固定枠と相対的に移動するように配設された撮影光学系を有する移動枠と縦屈曲振動を発生させる振動子と上記振動子に固着され先端に楕円振動を発生させる駆動子と上記振動子を保持する保持機構とからなる鏡枠において、上記固定枠と上記移動枠との相対的移動方向の衝撃を検出する。

本発明の請求項１８の鏡枠は、固定枠と、上記固定枠と相対的に移動するように配設された撮影光学系を有する移動枠と、縦屈曲振動を発生させる振動子と、上記振動子に固着され先端に楕円振動を発生させる駆動子と、上記振動子を保持する保持機構と、上記固定枠と上記移動枠の相対的移動方向の衝撃を検出する衝撃センサと、上記振動子に固着された上記駆動子と上記移動枠との接触部で生じる摩擦力を制御する摩擦制御手段とを具備する。

本発明の請求項１９の鏡枠は、請求項１８に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、電磁気による吸着力または反発力により振動子に固着された駆動子と移動枠との圧着力を制御する。

本発明の請求項２０の鏡枠は、請求項１９に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると通電によって電磁気を発生させる。

本発明の請求項２１の鏡枠は、請求項１８に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、形状記憶素子の形状記憶作用を利用して振動子に固着された駆動子と移動枠の圧着力を制御する。

本発明の請求項２２の鏡枠は、請求項２１の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると形状記憶素子に通電する。

本発明の請求項２３の鏡枠は、請求項１８に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、圧電電歪素子の伸縮を利用して振動子に固着された駆動子と移動枠の圧着力を制御する。

本発明の請求項２４の鏡枠は、請求項２３に記載の鏡枠において、上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると圧電電歪素子に通電する。

本発明の請求項２５の鏡枠は、請求項２０、または、２２、または、２４に記載の鏡枠において、上記衝撃センサは、電圧感度型である。

本発明の請求項２６の鏡枠は、請求項２０、または、２２、または、２４に記載の鏡枠において、上記衝撃センサは、電荷感度型である。

本発明によれば、アクチュエータとして超音波振動子を適用する鏡枠において、衝撃加速度を検出する衝撃センサの出力に応答して、超音波振動子と摺動部材との相対移動を規制する手段を設け、鏡枠への衝撃による移動枠の変位を防止または低減させることができる鏡枠を提供することができる。

以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態の鏡枠の斜視図である。図２は、図１の鏡枠の分解斜視図である。図３は、図１の鏡枠の光軸と直交する面に沿った縦断面図である。図４は、図１の鏡枠に組み込まれる超音波アクチュエータまわりの部分拡大図である。図５は、図４の超音波アクチュエータと摺動部材を下方側から見た斜視図である。図６は、図１の鏡枠の固定枠に装着されるショックセンサ部まわりの拡大斜視図である。

本実施形態の鏡枠１は、図１，２等に示すように固定枠２と、撮影レンズ４を保持する移動枠３と、固定枠２に装着される超音波アクチュエータ３０と、移動枠３に取り付けられる摺動部材１１と、固定枠２に取り付けられる衝撃センサであるショックセンサ１４と、振動子およびロック部を駆動するための駆動制御回路部６０（後述する図１４に示す）とを有してなる。

なお、以下の説明において、撮影レンズ光軸Ｏと平行な方向をＯｚ方向とし、その被写体側を＋Ｏｚ側、結像側を−Ｏｚ側とする。また、光軸Ｏに対するラジアル方向をＲ方向とし、光軸Ｏまわりの円周の接線方向をＴ方向とする。

固定枠２は、カメラ本体等に固定支持される円環形状の枠部材であって、円環部に超音波振動子取り付け用開口部２ａが設けられている。

移動枠３は、固定枠２の内周部に良摺動性の１つ、または、２つの潤滑シート部材５（図３）を介した状態で回動が規制された状態で進退可能に嵌入する円環状の枠部材であり、その前方部に撮影光学系である撮影レンズ４が保持されている。また、固定枠２に嵌入した状態で固定枠２の開口部２ａに対応する外周位置の摺動部材取り付け面３ａに摺動部材１１が接着固定されている。

摺動部材１１は、強磁性体からなる直方体形状の電磁石部材であり、外周部にロック部５４となる移動規制手段のコイル１２がＲ方向の軸まわりに巻回されており、該コイル１２が通電されると摺動部材１１は磁化される。

超音波アクチュエータ３０は、形式的にはリニア型の超音波アクチュエータを構成するものであって、振動子３５と、接続基板であるフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと記載する）４２とからなり、アクチュエータ支持板６に支持された状態で固定枠２の開口部２ａの中央部に跨った状態で取り付けられる。

振動子３５は、後述する図１２に示す積層圧電体３５Ａからなり、さらに、該積層圧電体３５ＡをＴ方向に貫通し、振動の節に固着配置される支持軸３６と、振動子３５の下面側楕円振動の腹部に固着される支持軸方向と垂直なＯｚ方向の一対の駆動子３８と、駆動子３８の間であって、振動子３５の支持軸３６の下方位置に固定される強磁性体からなる移動規制手段の磁性体片３９が設けられている。

なお、駆動子３８の接触面は、平面で形成され、移動枠３側の摺動部材１１に接触する。また、強磁性体片３９の表面は、駆動子３８の接触面と同一平面、または、磁気的ギャップ分凹んだ平面で形成される。

超音波アクチュエータ３０の振動子３５に超音波駆動電圧を印加すると、縦屈曲振動が励起され、駆動子３８が楕円振動を行う。この超音波アクチュエータ３０の詳細な構成については後で説明する。

アクチュエータ支持板６は、金属板で形成され、振動子３５を支持する保持機構を構成するホルダ部材であって、外方斜め下方に延び、Ｒ方向に弾性変形可能な付勢手段となる４つの腕部６ｂと、腕部６ｂの先端部に配されるビス挿通穴６ａと、折り曲げて形成される、中央部にてＴ方向に対向して配される２つの起立部６ｃと、該起立部先端に配される振動子３５の支持軸３６を支持するための切り欠き６ｄとを有している。

アクチュエータ支持板６は、振動子３５がその支持軸３６を切り欠き６ｄに嵌入させて取り付けられた状態で固定枠２の開口部２ａにビス７のより固着される。

ショックセンサ１４は、＋，−Ｏｚ方向（移動枠３の相対移動方向）の衝撃の加速度を検出するセンサであって、図１，６に示すようにＦＰＣ１３に実装された状態で固定枠２の外周部に固定される。その固定状態でショックセンサ１４は、鏡枠１が落下、あるいは、障害物に突き当たったときの固定枠２の所定値を超えるＯｚ方向（固定枠２と移動枠３の相対移動方向）の衝撃力、すなわち、瞬間的な衝撃の加速度の変化を検出する。そのショックセンサ１４は、電圧感度型、または、電荷感度型とする。

駆動制御回路部６０は、振動子駆動制御部と移動規制制御部を有してなり、後述する図１４に示すように振動子３５と摺動部材１１のコイル１２とを駆動制御するボディ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｂμｃｏｍと記載する）５０により制御される制御回路であり、そして、Ｂμｃｏｍ５０は、ロック部５４となるコイル１２の通電を制御して移動枠３の移動を摩擦力によって規制制御する摩擦制御手段を有している。

ここで、超音波アクチュエータ３０の詳細な構成について、図７〜１４を用いて説明する。
図７は、上記超音波アクチュエータの振動子にフレキシブルプリント基板を固着した状態を支持軸方向からみた図である。図８は、図７のＡ矢視図である。図９は、図７の振動子からフレキシブルプリント基板を外した状態を支持軸方向から見た図である。図１０は、図９のＢ矢視図である。図１１は、図９のＣ矢視図である。図１２は、上記振動子を構成する圧電素子部と絶縁板の焼結前の分解斜視図である。図１３は、上記振動子の屈曲振動と縦振動との合成振動時の変形状態を拡大して示した図であって、振動子が図１３（Ａ）の屈曲状態から図１３（Ｂ）の伸張状態、図１３（Ｃ）の屈曲状態、図１３（Ｄ）の収縮状態の順に変形する様子を示している。図１４は、本実施形態の鏡枠における振動子およびロック部を駆動するための駆動制御回路部のブロック構成図である。なお、図中のＯｚ，Ｒ，Ｔ方向は、超音波アクチュエータ３０の鏡枠装置取り付け状態での方向を示している。

上記超音波アクチュエータ３０を構成する振動子３５は、図９，１２等に示すように複数の２種類の圧電シート３７Ｘ，３７Ｙと２枚の絶縁板３７Ａ，３７Ｂからなる積層圧電体３５Ａと、導電性銀ペーストからなる電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ａ′，４１ｂ′とで形成され、さらに、前述したように支持軸３６，一対の駆動子３８，磁性体片３９を有している。

２種類の圧電シート３７Ｘ，３７Ｙは、それぞれ厚さ１００μｍ程度の矩形の圧電素子からなる。圧電シート３７Ｘには、その前面に厚さ１０μｍ程度の銀−パラジウム合金が塗布された第一内部電極３７Ｘａ，３７Ｘｃ，３７Ｘｃ′，３７Ｘａ′が絶縁された４つの領域に分割されて配置されている。圧電素子の長手方向（Ｏｚ方向）の端面位置まで上記各内部電極の上側端部が伸びている（図１２）。

一方、圧電シート３７Ｙには、その前面に厚さ１０μｍ程度の銀−パラジウム合金が塗布された第二内部電極３７Ｙｂ，３７Ｙｄ，３７Ｙｄ′，３７Ｙｂ′が絶縁された４つの領域に分割されて配置されている。圧電素子の長手方向（Ｏｚ方向）の端面位置まで上記内部電極の下側端部が伸びている（図１２）。

互いに隣接する上記圧電シート３７Ｘ，３７Ｙ同士の第一内部電極３７Ｘａ，３７Ｘｃ，３７Ｘｃ′，３７Ｘａ′と第二内部電極３７Ｙｂ，３７Ｙｄ，３７Ｙｄ′，３７Ｙｂ′とは形状が同じで、電極端部が上下が逆になり、積層されたときに矩形電極面が互いに重なる位置に配置されている。このような内部電極が施された２種類の圧電シート３７Ｘ，３７Ｙを交互に４０層程度積層される。

図１２に示すように積層された圧電素子の左側端面には、第一内部電極３７Ｘａ，３７Ｘｃおよび第二内部電極３７Ｙｂ，３７Ｙｄの端部が積層状態で露呈する内部電極露呈部が形成されている（図示せず）。積層された圧電素子の右側端面には、第一内部電極３７Ｘｃ′，３７Ｘａ′および第二内部電極３７Ｙｄ′，３７Ｙｂ′の端部が積層状態で端面に露呈する内部電極露呈部が形成される（図示せず）。さらに、上記内部電極露呈部上にそれぞれ導電性銀ペーストからなる各４つの独立した外部電極が両側面部に形成され、該内部電極と導通するようになっている（図１０）。

上記積層された圧電素子の前後面に圧電シート３７Ｘ，３７Ｙと同一矩形形状の絶縁板３７Ａ，３７Ｂが配され、積層圧電体３５Ａが形成される。前面側の絶縁板３７Ａの表面には図９に示されるように導電銀ペーストからなる電極４１ａ（Ａ１＋），４１ｂ（Ａ１−），４１ｃ（Ａ２＋），４１ｄ（Ａ２−），４１ａ′（Ｂ１＋），４１ｂ′（Ｂ１−）が形成される。

上記絶縁板３７Ａ上の電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ａ′，４１ｂ′は、上記各積層された圧電シート毎の両側に露呈した積層状態の両側面内部電極にそれぞれにより電気接続される。すなわち、電極４１ａには、第一内部電極３７Ｘａが電気接続される。電極４１ｂは、第二内部電極３７Ｙｂと電気接続される。電極４１ｃには、第一内部電極３７Ｘｃおよび第一内部電極３７Ｘｃ′が電気接続される。電極４１ｄには、第二内部電極３７Ｙｄおよび第二内部電極３７Ｙｄ′が電気接続される。電極４１ａ′には、第一内部電極３７Ｘａ′が電気接続される。電極４１ｂ′には、第二内部電極３７Ｙｂ′が電気接続される。

上記電極接続状態の積層された圧電シート３７Ｘ，３７Ｙに絶縁板３７Ａ，３７Ｂを重ねた状態の積層圧電体３５Ａを焼結処理し、上記各電極を利用して分極を行うと振動子３５となる。

前述したように振動子３５の積層方向と直交する方向（Ｒ方向）の下端面上であって、長手方向（Ｏｚ方向）の振動の腹位置に一対の駆動子３８が接着固着される。なお、該駆動子３８は、高分子材料にアルミナを分散して形成されている。

振動子３５の略中央部、すなわち、振動子の振動中立点である節となる位置には積層方向（Ｔ方向）に貫通穴が穿設されており、該貫通穴には、ステンレス材等よりなる支持軸３６が貫通して接着固定されている（図１０）。

さらに、振動子３５の積層方向と直交する方向（Ｒ方向）の下端面上（駆動子３８の固定面と同一面側）であって、支持軸３６の下側の駆動子３８の間に磁性体片３９が固着されている。

一方、振動子３５の絶縁板３７Ａに設けられた各電極４１ａ（Ａ１＋），４１ｂ（Ａ１−），４１ｃ（Ａ２＋），４１ｄ（Ａ２−），４１ａ′（Ｂ１＋），４１ｂ′（Ｂ１−）上には、接続パターンを有する接続基板であるＦＰＣ４２が各電極と電気接続された状態で装着される（図７）。

詳しくは、接続ＦＰＣ４２は、図７に示すように信号ライン４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの接続パターンを有しており、信号ライン４２ａ（Ａ１＋側）には、絶縁板３７Ａの電極４１ａ（Ａ１＋）と４１ａ′（Ｂ１＋）とが共に接続される。信号ライン４２ｂ（Ａ１−側）には、絶縁板３７Ａの電極４１ｂ（Ａ１−）と４１ｂ′（Ｂ１−）とが共に接続される。信号ライン４２ｃ（Ａ２＋側）には、絶縁板３７Ａの電極４１ｃ（Ａ２＋）が接続される。信号ライン４２ｄ（Ａ２−側）には、絶縁板３７Ａの電極４１ｄ（Ａ２−）が接続される。そして、該信号ライン４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは、駆動制御回路部６０に含まれる振動子駆動回路５１（図１４）に接続される。

なお、振動子駆動回路５１は、発振部４５，移相部４６，駆動部４７等を有してなり、後述するように駆動部４７を介して位相制御された駆動電圧が振動子３５に印加される。

上記駆動電圧が印加された振動子３５は、図１３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す屈曲定在波振動と縦振動が合成された振動が生じ、駆動子３８の先端に位相のずれた楕円振動（図７に示す軌跡Ｅ1 ，Ｅ2 の楕円振動、または、その逆方向の楕円振動）を発生させる。駆動子３８の接触面には移動枠３側の摺動部材１１の表面がＲ方向に押圧されているので、上記楕円振動によって移動枠３が相対的にＯｚ方向に進退移動する。

次に、超音波アクチュエータ３０の振動子３５の動作について、図１３，１４等を用いて詳しく説明する。
超音波アクチュエータ３０の振動子３５は、鏡枠１が装着されるカメラボディに内蔵される図１４の駆動制御回路部６０に含まれるボディ制御用マイクロコンピュータのＢμｃｏｍ５０の制御部からの制御信号と、鏡枠１側に内蔵されるレンズ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｌμｃｏｍと記載する）５２の振動情報検出部である位相差検出部４８および電流検出部４９の検出信号に基づいて制御され、図１４に示す発振部４５，移相部４６，駆動部４７からなる振動子駆動回路５１によって駆動される。

図１４の駆動回路において、発振部４５からの信号は、１つの信号ライン４２ａ，４２ｂ（Ａ１＋，−）にはそのままの信号を、他方の信号ライン４２ｃ，４２ｄ（Ａ２＋，−）には移相部４６により９０°位相を変えた信号が駆動部４７に入力される。

すなわち、移相部４６を通らない信号入力のうち、１つは、そのままの位相で電圧増幅された信号が第一の信号（Ａ１＋）として接続ＦＰＣ４２の信号ライン４２ａに出力される。他の１つは、第一の出力とは出力を反転し（マイナスの電圧）、すなわち、位相を１８０°ずらして電圧増幅された出力が第二の信号（Ａ１−）として信号ライン４２ｂに出力される。

一方、移相部４６を通った９０°位相を変えた信号入力のうち、１つはそのままの位相で電圧増幅された信号が第三の信号（Ａ２＋）として信号ライン４２ｃに出力され、他の１つは第三の信号とは出力を反転し（マイナスの電圧）、すなわち、位相を１８０°ずらして電圧増幅された出力が第四の信号（Ａ２−）として信号ライン４２ｄに出力される。

上述した第一〜四の信号を振動子３５に入力することによって、振動子３５は屈曲振動と縦振動が合成された振動が生じ（図１３（Ａ）〜（Ｄ））、駆動子３８の先端に位相のずれた楕円振動（図７の軌跡Ｅ1 ，Ｅ2 に示される）を発生させる。振動子３５の駆動子３８の先端には被駆動体である移動枠３の摺動部材１１が押圧されているので、駆動子３８によって上記楕円振動の回転方向に沿ったＯｚ方向の相対駆動力が摺動部材１１を介して移動枠３に与えられる。

なお、上記駆動子３８の楕円振動の回転方向によって移動枠３に与える駆動力の方向が定まるが上記楕円振動の回転方向は、移相部４６における位相ずれによって設定される。

振動子３５の駆動信号ラインには振動状態を表すパラメータである振動子に印加される周波信号の電流を検出するＬμｃｏｍ５２内の電流検出部４９が接続されている。さらに、電流検出部４９には発振部４５からの周波信号の電圧と電流検出部４９で検出した電流との位相差を検出するＬμｃｏｍ５２内の位相差検出部４８が接続されている。また、位相差検出部４８には、検出した電流と電圧との位相差信号を取り込むためにＢμｃｏｍ５０内の制御部が接続されている。上記制御部には、発振部４５が接続されている。

位相差検出部４８により、振動子３５の振動状態のパラメータである電流と電圧との位相差が検出され、検出された電流と電圧との位相差を利用して上記制御部では、外部環境により振動状態が変化した振動子３５の共振周波数付近の周波数を検出することができる。また、検出された共振周波数付近の周波数を発振部４５にフィードバックする。

なお、本実施形態の場合、振動子３５に印加する駆動信号を周波信号としたが、矩形波、正弦波信号、または、鋸波信号とすることもできる。また、本実施形態の場合、位相差検出部４８で検出される位相差は、発振部４５の周波信号の電圧と振動子に印加される周波信号の電流との位相差としたが、これに限定するものではなく振動子に印加する周波信号の電圧と電流との位相差であっても良い。

上述したように、本実施形態における超音波アクチュエータ３０では、位相差検出部４８で検出した振動子３５に印加する周波信号の電流と発振部４５からの周波信号の電圧との位相差を上記Ｂμｃｏｍ５０の制御部に入力して、周波数検出動作を行った時点での振動子３５の共振周波数近傍の周波数が検出される。その結果を発振部４５にフィードバックすることにより、外部要因の変化に伴い振動子３５の共振状態が変化した場合でも共振周波数付近の周波数を検出して該周波数で駆動することができるため、駆動効率の良い状態で振動子３５を駆動できるという効果が得られる。

次に、鏡枠１の駆動制御回路部６０における上述した移動規制制御部（摩擦制御部）の詳細について、図１４，１５を用いて説明する。
図１５は、図１４の駆動制御回路部６０に含まれる上記移動規制制御部についてのより詳細な構成を示すブロック構成図である。

図１４，１５に示すように上記移動規制制御部には、Ｂμｃｏｍ５０に接続され、衝撃加速度検出信号を出力するショックセンサ１４，ショック検出回路５５からなる衝撃検出部５３と、Ｂμｃｏｍ５０により制御されるコイル１２，コイル駆動回路５６からなるロック部５４とで構成される。

ショックセンサ１４は、鏡枠１に衝撃、または、外力が作用したとき、固定枠２が受けた＋，−Ｏｚ方向の衝撃加速度を検出する。その検出出力は、ショック検出回路５５を介してＢμｃｏｍ５０に取り込まれる。Ｂμｃｏｍ５０は、上記衝撃加速度出力値（絶対値）が所定のレベル、例えば、振動子３５による保持力対応のレベルを越えたことが検知された場合、コイル駆動回路５６を介してコイル１２に通電させる。摺動部材１１に磁性体片３９を吸引する方向の電磁気を発生させ、摺動部材１１に磁性体片３９が吸着し、圧着する（厳密には、吸引状態の場合もあり得る）。

上述した構成を有する鏡枠１において、移動枠３は固定枠２内に嵌入され、回動、進退可能に支持される。一方、アクチュエータ支持板６の切り欠き６ｄに支持軸３６を嵌入させて振動子３５を取り付ける。超音波アクチュエータ３０の振動子３５が装着されたアクチュエータ支持板６は、ビス挿通穴６ａを挿通させたビス７をビス穴２ｂに螺着して固定枠２の開口部２ａに取り付けられる。

上述のアクチュエータ支持板６の取り付け状態で振動子３５の駆動子３８は、移動枠３の摺動部材１１の表面にアクチュエータ支持板６の腕部６ｂによる付勢力でＲ方向に圧接する。また、振動子３５の磁性体片３９は、摺動部材１１の表面に対して非当接状態で保持される。

いま、鏡枠１が初期状態（繰り込み状態）にあるとし、超音波アクチュエータ３０の振動子３５に上述した周波信号が印加されると、駆動子３８が所定方向（図７に示す方向とは逆の方向）の楕円振動を行う。駆動子３８に圧接している摺動部材１１が移動枠３に＋Ｏｚ方向の駆動力が作用し、移動枠３は＋Ｏｚ方向に繰り出される。

その後、上記周波信号と位相ずれの異なる周波信号が振動子３５に印加された場合、移動枠３には−Ｏｚ方向の駆動力が作用し、移動枠３は、−Ｏｚ方向に繰り込まれる。

また、万一、鏡枠１が所定レベル以上の衝撃をうけた場合、ロック部５４の移動枠規制動作により移動枠３が固定枠２に対してロックされるので、移動枠３が不用意に移動せずに現位置に保持される。その移動枠規制動作について、図１６に示すＢμｃｏｍにおける割り込み処理であるコイル駆動処理のフローチャートを用いて説明する。

まず、鏡枠１が組み込まれたカメラの電源オンの状態にあるとき、ステップＳ０１にて固定枠２がＯｚ方向の衝撃力を受け、ショックセンサ１４で衝撃加速度が検出されると、その検出出力が衝撃検出部５３を介してＢμｃｏｍ５０に取り込まれる。Ｂμｃｏｍ５０にて上記衝撃加速度出力が上記所定のレベルを超えていると判断されると、ステップＳ０２にてコイル駆動回路５６を介してコイル１２に通電が行われる。コイル１２の通電によって前述したように摺動部材１１に電磁気が発生し、振動子３５側の磁性体片３９が摺動部材１１に吸着され、圧着状態となる。その圧着により移動枠３は、固定枠２に対して進退規制された状態になり、移動枠３が不用意に移動することが防止される。

上記通電をオフすると摺動部材１１の吸着力はなくなり、摺動部材１１と磁性体片３９とは、圧着状態から解放されるので、移動枠３は再び相対移動可能な状態に戻る。なお、上記通電状態オフに対して積極的に逆極性の通電を行うようにすれば、摺動部材１１と磁性体片３９とが反発するので、移動枠３をより確実に相対移動可能な状態に戻すことができる。

以上、説明した本実施形態の鏡枠１によれば、移動枠３の進退駆動中、あるいは、静止状態で保持しているとき、落下させたり、あるいは、障害物に当接させた場合、そのときの衝撃加速度を衝撃検出部５３で検出し、直ちにロック部５４にて移動枠３がロックされる。したがって、上記落下や障害物当接による移動枠３の不用意の移動が防止、または、低減できる。

次に、上述した実施形態の鏡枠１に適用されるロック部の各種変形例について、図１７〜２１を用いて説明する。

なお、これらの変形例が適用される鏡枠は、ロック部とロックされる摺動部などの構成が異なるが、固定枠２に装着されるショックセンサ１４や固定枠２にアクチュエータ支持板６を介して支持される振動子３５等は、同様の構成を有し、上記各変形例のロック部も摩擦制御手段を有するＢμｃｏｍ５０により制御される。

第一の変形例のロック部として図１７の振動子と摺動部材の分解斜視図に示すように振動子３５の駆動子３８Ａにコイル３８Ａａを巻回したものが適用される。駆動子３８Ａは、強磁性体で形成される。また、移動枠３の外周面には、強磁性体からなる直方体形状の摺動部材１１Ａが固着される。

振動子３５は、前記実施形態の場合と同様に固定枠に取り付けられ、駆動子３８Ａは、摺動部材１１Ａに所定の付勢力で当接する。

この第一の変形例において、通常の移動枠３の進退移動状態では、コイル３８Ａａには通電されていない。しかし、固定枠２にＯｚ方向の所定レベル以上の衝撃加速度の衝撃が作用した場合、コイル３８Ａａに通電され、駆動子３８Ａが磁化される。駆動子３８Ａは摺動部材１１Ａに対して吸着状態、すなわち、高摩擦力で圧着する状態となり、移動枠３は、固定枠２にロックされる。

本変形例を適用した鏡枠においても、前記実施形態の鏡枠１の場合と同様の効果を奏し、特に鏡枠に衝撃が作用したとき、コイル３８Ａａに通電し、摺動部材１１Ａに当接している駆動子３８Ａを磁化させ、該摺動部材１１Ａに吸着させるので確実に移動枠３をロックすることができる。

なお、上述した第一の変形例における摺動部材１１Ａに対して、図１８の摺動部材の斜視図に示すように駆動子３８Ａとの接触面にカーボン膜からなる界面シート１１Ａａ′を貼り付けるか、あるいは、カーボンコーティングを施した摺動部材１１Ａ′を適用すれば、摩耗粉の発生を減らし、耐摩耗性を向上させることが可能である。

第二の変形例のロック部を適用するものとして振動子と摺動部材まわりの側面図であるロック部の非ロック状態を示す図１９（Ａ）と、ロック部のロック状態を示す図１９（Ｂ）のように振動子３５の２つの駆動子３８の間に形状記憶素子（形状記憶合金）からなる湾曲片３９Ｂを設ける。なお、湾曲片３９Ｂは、その両端部がビス２１により振動子３５に固着されている。

湾曲片３９Ｂは、非通電状態では、図１９（Ａ）に示すように移動枠３側の摺動部材１１Ｂの表面（接触面）に対して僅かな隙間のある状態の形状を保持している。しかし、固定枠２に衝撃が加わり、Ｏｚ方向の上記所定レベル以上の衝撃加速度が検出された場合、湾曲片３９Ｂへの通電が開始され、湾曲片３９Ｂが図１９（Ｂ）に示すように摺動部材１１Ｂの表面（接触面）に圧着するように変形する。湾曲片３９Ｂが摺動部材１１Ｂに圧着すると、その摩擦力により移動枠３がロック状態となる。

本変形例を適用した鏡枠においても、前記実施形態の鏡枠１の場合と同様の効果を奏する。

第三の変形例のロック部を適用するものとして、振動子と摺動部材まわりの側面図であるロック部の非ロック状態を示す図２０（Ａ）と、ロック部のロック状態を示す図２０（Ｂ）のように振動子３５の２つの駆動子３８の間に圧電電歪素子（圧電素子）からなる積層圧電体３９Ｃを固着して配する。

積層圧電体３９Ｃは、非通電状態では、図２０（Ａ）に示すように移動枠３側の摺動部材１１Ｂの表面（接触面）に対して隙間のある状態の形状を保持している。しかし、固定枠２に衝撃が加わり、Ｏｚ方向の上記所定レベル以上の衝撃加速度が検出された場合、積層圧電体３９Ｃへの通電が開始され、図２０（Ｂ）に示すように摺動部材１１Ｂの表面（接触面）に圧着するように伸張する。積層圧電体３９Ｃが摺動部材１１Ｂに圧着すると、その摩擦力により移動枠３がロック状態となる。

本変形例を適用した鏡枠においても、前記実施形態の鏡枠１の場合と同様の効果を奏する。

第四の変形例のロック部を適用するものとして、振動子と摺動部材まわりの側面図であるロック部の非ロック状態を示す図２１（Ａ）と、ロック部のロック状態を示す図２１（Ｂ）のように振動子３５の２つの駆動子３８の間に複数枚のバイモルフ圧電体からなるバイモルフ圧電体片３９Ｄを設ける。なお、バイモルフ圧電体片３９Ｄは、その一端部がビス２２により振動子３５に固着されている。

バイモルフ圧電体片３９Ｄの先端部は、非通電状態では、図２１（Ａ）に示すように移動枠３側の摺動部材１１Ｂの表面（接触面）に対して隙間のある状態の形状を保持している。しかし、固定枠２に衝撃が加わり、Ｏｚ方向の上記所定レベル以上の衝撃加速度が検出された場合、バイモルフ圧電体片３９Ｄへの通電が開始され、該圧電体片３９Ｄの先端部が図２１（Ｂ）に示すように摺動部材１１Ｂの表面（接触面）に圧着するように変形する。バイモルフ圧電体片３９Ｄが圧着すると、その摩擦力により移動枠３がロック状態となる。

本変形例を適用した鏡枠においても、前記実施形態の鏡枠１の場合と同様の効果を奏する。

本発明による鏡枠は、アクチュエータとして超音波振動子を適用する鏡枠において、衝撃による移動枠の移動を防止または低減させることが可能な鏡枠として利用できる。

本発明の一実施形態の鏡枠の斜視図である。 図１の鏡枠の分解斜視図である。 図１の鏡枠の光軸直交する面に沿った縦断面図である。 図１の鏡枠に組み込まれる超音波アクチュエータまわりの部分拡大図である。 図４の超音波アクチュエータと摺動部材を下方側から見た斜視図である。 図１の鏡枠の固定枠に装着されるショックセンサ部まわりの拡大斜視図である。 図４の超音波アクチュエータの振動子にフレキシブルプリント基板を固着した状態を支持軸方向からみた図である。 図７のＡ矢視図である。 図７の振動子からフレキシブルプリント基板を外した状態を支持軸方向から見た図である。 図９のＢ矢視図である。 図９のＣ矢視図である。 図７の振動子を構成する圧電素子部と絶縁板の焼結前の分解斜視図である。 図７の振動子の屈曲振動と縦振動との合成振動時の変形状態を拡大して示した図であって、振動子が図１３（Ａ）の屈曲状態から図１３（Ｂ）の伸張状態、図１３（Ｃ）の屈曲状態、図１３（Ｄ）の収縮状態の順に変形する様子を示している。 図１の鏡枠における振動子およびロック部を駆動するための駆動制御回路部のブロック構成図である。 図１４の駆動制御回路部に含まれる上記移動規制制御部の詳細な構成を示すブロック構成図である。 図１の鏡枠における移動枠規制処理におけるコイル駆動処理のフローチャートである。 図１の鏡枠のロック部に対する第一の変形例を適用した振動子と摺動部材との分解斜視図に示す 図１７のロック部に適用される摺動部材に対する別の構成の摺動部材の斜視図である。 図１の鏡枠のロック部に対する第二の変形例を適用した振動子と摺動部材まわりの側面図であり、図１９（Ａ）は、ロック部の非ロック状態を示し、図１９（Ｂ）は、ロック部のロック状態を示す。 図１の鏡枠のロック部に対する第三の変形例を適用した振動子と摺動部材まわりの側面図であり、図２０（Ａ）は、ロック部の非ロック状態を示し、図２０（Ｂ）は、ロック部のロック状態を示す。 図１の鏡枠のロック部に対する第四の変形例を適用した振動子と摺動部材まわりの側面図であり、図２１（Ａ）は、ロック部の非ロック状態を示し、図２１（Ｂ）は、ロック部のロック状態を示す。

符号の説明

２ …固定枠
３ …移動枠
６ …アクチュエータ支持板（ホルダ，保持機構）
１１，１１Ａ，１１Ｂ
…摺動部材
１１Ａａ′
…界面シート（薄膜）
１２…コイル（移動規制手段）
１４ …ショックセンサ（衝撃センサ）
３５ …超音波振動子
３８Ａａ
…コイル（移動規制手段）
３９ …磁性体片（移動規制手段）
３９Ｂ…湾曲片（移動規制手段，形状記憶素子）
３９Ｃ…積層圧電体（移動規制手段）
３９Ｄ…バイモルフ圧電体（移動規制手段）

代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (26)

1. 楕円振動を発生する超音波振動子と上記超音波振動子を押圧保持するホルダと所定値を超える衝撃加速度を検出する衝撃センサとを有する固定枠と、
   上記超音波振動子との接触面を有する摺動部材を備え、上記固定枠内部で軸方向に移動可能に収納され、レンズを保持する移動枠と、
   上記衝撃センサの出力に応答して、上記超音波振動子と上記摺動部材との相対移動を規制する移動規制手段と、
   を具備したことを特徴とする鏡枠。
2. 上記移動規制手段は、上記摺動部材の周囲に巻回されたコイルと、上記超音波振動子に設けられた磁性体片とを含み、上記衝撃センサの出力に応答して、上記コイルに通電して上記強磁性体片を吸着せしめることを特徴とする請求項１に記載の鏡枠。
3. 上記超音波振動子に設けられる駆動子周囲に巻回されたコイルを設けると共に、上記摺動部材を磁性体とし、上記衝撃センサの出力に応答して、上記コイルに通電して上記摺動部材を吸着せしめることを特徴とする請求項１に記載の鏡枠。
4. 上記磁性体の摺動部材表面を薄膜で被覆したことを特徴とする請求項３記載の鏡枠。
5. 上記移動規制手段は、上記超音波振動子に取付けられた所定形状の形状記憶合金部材と、この形状記憶合金部材を変形させる手段とを含み、上記衝撃センサの出力に応答して、上記形状記憶合金部材を変形させて接触させることを特徴とする請求項１に記載の鏡枠。
6. 上記移動規制手段は、上記超音波振動子に取付けられたバイモルフ圧電素子を含み、上記衝撃センサの出力に応答して、上記バイモルフ圧電素子に通電して上記バイモルフ圧電素子を移動枠側に曲げて接触させることを特徴とする請求項１に記載の鏡枠。
7. 固定枠と上記固定枠と相対的に移動するように配設された撮影光学系を有する移動枠と先端に楕円振動を発生させる振動子と上記振動子を保持する保持機構とからなる鏡枠において、
   上記固定枠と上記移動枠の相対的移動方向の衝撃を検出することを特徴とする鏡枠。
8. 固定枠と、
   上記固定枠と相対的に移動するように配設された撮影光学系を有する移動枠と、
   先端に楕円振動を発生させる振動子と、
   上記振動子を保持する保持機構と、
   上記固定枠と上記移動枠の相対的移動方向の衝撃を検出する衝撃センサと、
   上記振動子と上記移動枠との接触部で生じる摩擦力を制御する摩擦制御手段と、
   を具備していることを特徴とする鏡枠。
9. 上記摩擦制御手段は、形状記憶素子の形状記憶作用を利用して振動子と移動枠の圧着力を制御することを特徴とする請求項８に記載の鏡枠。
10. 上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると形状記憶素子に通電することを特徴とする請求項９に記載の鏡枠。
11. 上記摩擦制御手段は、電磁気による吸着力または反発力により上記振動子と上記移動枠の圧着力を制御することを特徴とする請求項８に記載の鏡枠。
12. 上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると通電を行って電磁気を発生させることを特徴とする請求項１１に記載の鏡枠。
13. 上記摩擦制御手段は、圧電電歪素子の伸縮を利用して振動子と移動枠の圧着力を制御することを特徴とする請求項８に記載の鏡枠。
14. 上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると圧電電歪素子に通電することを特徴とする請求項１３に記載の鏡枠。
15. 上記衝撃センサは、電圧感度型であることを特徴とする請求項８、または、１０、または、１２、または、１４に記載の鏡枠。
16. 上記衝撃センサは、電荷感度型であることを特徴とする請求項８、または、１０、または、１２、または、１４に記載の鏡枠。
17. 固定枠と上記固定枠と相対的に移動するように配設された撮影光学系を有する移動枠と縦屈曲振動を発生させる振動子と上記振動子に固着され先端に楕円振動を発生させる駆動子と上記振動子を保持する保持機構とからなる鏡枠において、
    上記固定枠と上記移動枠との相対的移動方向の衝撃を検出することを特徴とする鏡枠。
18. 固定枠と、
    上記固定枠と相対的に移動するように配設された撮影光学系を有する移動枠と、
    縦屈曲振動を発生させる振動子と、
    上記振動子に固着され先端に楕円振動を発生させる駆動子と、
    上記振動子を保持する保持機構と、
    上記固定枠と上記移動枠の相対的移動方向の衝撃を検出する衝撃センサと、
    上記振動子に固着された上記駆動子と上記移動枠との接触部で生じる摩擦力を制御する摩擦制御手段と、
    を具備することを特徴とする鏡枠。
19. 上記摩擦制御手段は、電磁気による吸着力または反発力により振動子に固着された駆動子と移動枠との圧着力を制御することを特徴とする請求項１８に記載の鏡枠。
20. 上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると通電によって電磁気を発生させることを特徴とする請求項１９に記載の鏡枠。
21. 上記摩擦制御手段は、形状記憶素子の形状記憶作用を利用して振動子に固着された駆動子と移動枠の圧着力を制御することを特徴とする請求項１８に記載の鏡枠。
22. 上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると形状記憶素子に通電することを特徴とする請求項２１の鏡枠。
23. 上記摩擦制御手段は、圧電電歪素子の伸縮を利用して振動子に固着された駆動子と移動枠の圧着力を制御することを特徴とする請求項１８に記載の鏡枠。
24. 上記摩擦制御手段は、衝撃センサが加速度を検出すると圧電電歪素子に通電することを特徴とする請求項２３に記載の鏡枠。
25. 上記衝撃センサは、電圧感度型であることを特徴とする請求項２０、または、２２、または、２４に記載の鏡枠。
26. 上記衝撃センサは、電荷感度型であることを特徴とする請求項２０、または、２２、または、２４に記載の鏡枠。

Images