JP2007110805A - Driver and lens barrel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動体の振動を利用して被駆動部材を2方向に移動させるようにした駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a drive device in which a driven member is moved in two directions using the vibration of a vibrating body.
従来より、単焦点の撮影レンズ又は焦点距離可変の撮影レンズ(以下、ズームレンズとも称す)を搭載したカメラが市販されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a camera equipped with a single focus photographing lens or a variable focal length photographing lens (hereinafter also referred to as a zoom lens) is commercially available.
単焦点の撮影レンズの場合には、所定のレンズ群を移動させてフォーカシングを行うものが一般的であり、ズームレンズの場合には、光学系を構成する複数のレンズ群を光軸に沿って所望の位置に移動させて、その間隔を変化させることにより、焦点距離の変更(ズーミング)を行い、所定のレンズ群を移動させて更にフォーカシングを行うようになっているものが一般的である。更には、撮影可能な位置から沈胴位置へ移動させ、嵩張らず収納させて、携帯時にはコンパクトな利便性を有するようになっている。 In the case of a single focus photographing lens, it is common to perform focusing by moving a predetermined lens group. In the case of a zoom lens, a plurality of lens groups constituting an optical system are arranged along the optical axis. In general, the focal length is changed (zooming) by moving to a desired position and changing the interval, and a predetermined lens group is moved for further focusing. Furthermore, it is moved from the position where it can be photographed to the retracted position and stored without being bulky, so that it has a compact convenience when carried.
レンズ群を光軸に沿って移動させる方式としては大別して2種有り、レンズ枠を直進案内に係合させ、カム筒やヘリコイドを回転させることによりレンズ枠を直進移動させるものと、光軸に略平行に軸を配置しこの軸を直進案内のガイド軸とし、レンズ枠にガイド軸が貫通するスリーブを形成し、モータとリードスクリューを用いて直接的にレンズ枠をガイド軸に沿って摺動させ直進移動させるものがある。 There are roughly two types of methods for moving the lens group along the optical axis. The lens frame is engaged with the linear guide, and the lens frame is moved linearly by rotating the cam cylinder or helicoid. A shaft is arranged almost in parallel, and this shaft is used as a guide shaft for rectilinear guide. A sleeve through which the guide shaft passes is formed in the lens frame, and the lens frame is slid directly along the guide shaft using a motor and a lead screw. There is something that lets you move straight ahead.
また、これらのレンズ群を移動させるための駆動源としては、DCモータやステッピングモータが一般的に用いられている。 A DC motor or a stepping motor is generally used as a drive source for moving these lens groups.
また、従来より、圧電素子等に交流電圧を印加することにより振動体を振動させ、この振動体との接触及び離反を繰り返すことにより被駆動体を摩擦力で相対的に移動させる駆動装置が知られている。 Conventionally, there has been known a driving device that vibrates a vibrating body by applying an AC voltage to a piezoelectric element or the like, and relatively moves the driven body by a frictional force by repeatedly contacting and separating from the vibrating body. It has been.
このような駆動装置のアクチュエータとして、振動体として2つの積層型圧電素子の変位方向が所定角度で交差するよう配置したものを用い、素子の変位方向の交点に設けられた駆動部材が楕円軌道を描くように各素子をそれぞれ所定の位相差を有する交流電圧信号により駆動し、駆動部材が当接する被駆動部材を所定の方向に回転させるアクチュエータが知られている(例えば、特許文献1参照)。
カメラにおいては、沈胴状態から撮影可能状態へのレンズ群の移動、ズーミング時のレンズ群の移動、フォーカシング時のレンズ群の移動のそれぞれにおいて、好ましい条件が異なっている。即ち、沈胴状態から撮影可能状態へのレンズ群の移動に際しては、沈胴位置と撮影可能位置への大きな移動量に対し、短時間で迅速に移動することが要求され、フォーカシング時のレンズ群の移動に際しては、総移動量は沈胴に比べて小さいが、微小な移動量で小刻みに移動を繰り返す動作が要求される。また、ズーミング時のレンズ群の移動に際しては、短時間で迅速に移動することが要求される場合と、微小な移動量で小刻みに移動を繰り返す動作が要求される場合と、レンズ構成により変化する。 In the camera, preferable conditions are different in each of the movement of the lens group from the retracted state to the photographing enabled state, the movement of the lens group during zooming, and the movement of the lens group during focusing. In other words, when moving the lens group from the retracted state to the imageable state, it is required to move quickly in a short time with respect to the large amount of movement from the retracted position to the imageable position. In this case, the total movement amount is smaller than that of the retracted lens, but an operation that repeats the movement in small steps with a minute movement amount is required. In addition, when moving the lens group during zooming, it varies depending on the lens configuration, when it is required to move quickly in a short time, when it is required to repeat the movement in small steps with a small amount of movement. .
しかしながら、従来のカム筒やヘリコイドを用いた駆動装置やモータとリードスクリューを用いた駆動装置では、異なる要求の一方を満足させることはできるが、共に満足させることは困難であった。 However, a conventional drive device using a cam cylinder or helicoid or a drive device using a motor and a lead screw can satisfy one of the different requirements, but it is difficult to satisfy both.
また、上記特許文献1に記載のアクチュエータは、円筒形の被駆動体を高速且つ無騒音で駆動できるものであるが、駆動装置としては更なる応用発展の余地を残している。
The actuator described in
本発明は上記問題に鑑み、大きな移動量に対し短時間で迅速に移動できると共に微小な移動量で小刻みに移動を繰り返す動作の可能な駆動装置を得ることを目的し、更には、上記のレンズ群移動の際に求められる異なる要求を共に満足させることのできるレンズ鏡胴を得ることを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention has an object to provide a driving device that can move quickly in a short time with respect to a large amount of movement, and that can repeatedly move in small steps with a small amount of movement. It is an object of the present invention to obtain a lens barrel that can satisfy both different requirements required for group movement.
上記の課題は、以下の構成で解決される。 The above problem is solved by the following configuration.
1) 複数の圧電素子を互いに所定角度で交差するよう配置され高周波信号に基づいて振動する振動体と、前記振動体の振動により駆動される円筒状の被駆動部材と、前記被駆動部材に一体的に形成された雄ネジ部材と、前記雄ネジ部材に螺合した雌ネジ部材と、を有し、前記振動体は、前記被駆動部材を円周と円筒高さ方向の2方向に駆動して、前記雌ネジ部材を移動させることを特徴とする駆動装置。 1) A plurality of piezoelectric elements arranged so as to intersect with each other at a predetermined angle, a vibrating body that vibrates based on a high-frequency signal, a cylindrical driven member that is driven by the vibration of the vibrating body, and the driven member An externally formed male screw member and a female screw member screwed into the male screw member, and the vibrator drives the driven member in two directions, a circumference and a cylinder height direction. The drive device is characterized by moving the female screw member.
2) 複数の圧電素子を互いに所定角度で交差するよう配置され高周波信号に基づいて振動する振動体と、前記振動体の振動により駆動される円筒状の被駆動部材と、を有する駆動装置において、前記振動体は、4個の圧電素子を前記被駆動部材側から見て十字状に配置し、前記被駆動部材を2方向に駆動することを特徴とする駆動装置。 2) In a driving device including a vibrating body that is arranged to intersect a plurality of piezoelectric elements at a predetermined angle and vibrates based on a high-frequency signal, and a cylindrical driven member that is driven by the vibration of the vibrating body. The vibration device includes four piezoelectric elements arranged in a cross shape when viewed from the driven member side, and drives the driven member in two directions.
3) 前記被駆動部材の2方向の駆動量を、1つの検知部材で検知する1)又は2)の駆動装置。 3) The driving device according to 1) or 2), wherein the driving amount of the driven member in two directions is detected by one detection member.
4) 前記被駆動部材には市松模様状のパターンが形成され、前記検知部材はフォトリフレクタである1)〜3)のいずれかの駆動装置。 4) The driving device according to any one of 1) to 3), wherein a checkered pattern is formed on the driven member, and the detection member is a photo reflector.
5) 1)〜4)のいずれかの駆動装置を備え、前記被駆動部材の2方向の駆動で、沈胴動作、ズーミング動作、フォーカシング動作のうち少なくとも2つの動作を行うことを特徴とするレンズ鏡胴。 5) A lens mirror comprising the driving device according to any one of 1) to 4), wherein at least two operations among a collapsing operation, a zooming operation, and a focusing operation are performed by driving the driven member in two directions. Torso.
本発明によれば、大きな移動量に対し短時間で迅速に移動できると共に微小な移動量で小刻みに移動を繰り返す動作の可能な駆動装置を得ることが可能となり、更には、上記のレンズ群移動の際に求められる異なる要求を共に満足させることのできるレンズ鏡胴を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a drive device that can move quickly in a short time with respect to a large amount of movement, and that can repeatedly move in small steps with a small amount of movement. It is possible to obtain a lens barrel that can satisfy both of the different demands required in the process.
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not limited thereto.
図1は、複数の圧電素子を互いに所定角度で交差して配置された公知の振動アクチュエータを模式的に示した正面図である。 FIG. 1 is a front view schematically showing a known vibration actuator in which a plurality of piezoelectric elements are arranged to cross each other at a predetermined angle.
同図に示すように、振動アクチュエータは、駆動源である振動体60と、振動体60により駆動される被駆動体である被駆動部材66と、弾性部材で構成された加圧部材64と、台座65とを備えている。
As shown in the figure, the vibration actuator includes a vibrating
振動体60は、2つの圧電素子62a、62bとチップ部材61とベース部材63とで構成されており、振動体60は高周波電圧(高周波信号)の印加に応じて振動する。
The vibrating
2つの圧電素子62a、62bは、同図の如く、略直角に交差するよう配置され、交差側端部はチップ部材61に接合されている。圧電素子62a、62bの他端は、ベース部材63に接合されている。チップ部材61は、安定して高い摩擦係数を有していると共に、高い耐摩耗性を有した材料(例えば、超硬合金等の金属材料)で形成されていることが好ましい。ベース部材63は、製造が容易で高い強度を有する材料(例えば、ステンレス等の金属材料)で形成されていることが好ましい。また、圧電素子62a、62bは、チップ部材61及びベース部材63と接着剤により固着されている。この接着剤としては、接着強度に優れるエポキシ系樹脂の接着剤を用いることが好ましい。
The two
2つの圧電素子62a、62bは、積層型圧電素子であり、圧電特性を有する複数のセラミック薄板と電極が交互に積層した構造となっている。圧電素子62a、62bは、印加電圧に応じて積層方向に伸縮する変位素子であり、具体的には、所定の符号の電圧を印加すると伸び、逆符号の電圧を印加すると縮むことになる。このため交流電圧を印加すれば、交流電圧の周期に応じて、伸縮を繰り返すことになる。故に、2つの圧電素子62a、62bに位相差を有する交流電圧を印加することにより、振動体60を振動させることができるようになっている。
The two
図2は、図1に示す振動体60の駆動動作を示した図である。なお以下に示す図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与して説明する。
FIG. 2 is a diagram showing a driving operation of the vibrating
同図に示すように、振動体60の2つの圧電素子62a、62bを位相差を有する交流電圧で駆動することにより、振動体60のチップ部材61を楕円運動させることができる。
As shown in the figure, by driving the two
同図(a)は、位相差が60°の場合のチップ部材61の運動軌跡を示し、同図(b)は、位相差が90°の場合のチップ部材61の運動軌跡を示し、同図(c)は、位相差が120°の場合のチップ部材61の運動軌跡を示している。同図に示すように、位相差を90°に設定するとチップ部材61は円運動となり、位相差を変えることにより、チップ部材61の運動軌跡を所望の形状に設定することができる。
FIG. 4A shows the movement locus of the
以上のように、振動アクチュエータは、振動体60のチップ部材61の運動軌跡を用いて、被駆動部材66を移動させるものである。
As described above, the vibration actuator moves the driven
即ち、被駆動部材66は、振動体60のチップ部材61に接触し、振動体60の駆動力は直接的に伝達される。具体的には、被駆動部材66は、振動体60の振動に応じ、チップ部材61との接触(衝突)及びチップ部材61の離反を繰り返しつつ、チップ部材61との間に生じる摩擦力によって駆動される。換言すると、振動体60のチップ部材61と被駆動部材66の表面との間での摩擦接触を伴う微小移動動作を繰り返すことにより、被駆動部材66を駆動するものである。
That is, the driven
図3は、本実施の形態に係る駆動装置に用いられる振動体70の一例を示す図である。同図(a)は振動体70の斜視図であり、同図(b)は振動体70をチップ部材側、即ち被駆動部材側から見た図であり、同図(c)は振動体70を側面から見た図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a vibrating
同図に示すように、本実施の形態に係る駆動装置に用いられる振動体70は、4つの圧電素子62a、62b、62c、62dを有し、同図(c)の如く、圧電素子62a、62b及び62c、62dがそれぞれ略直角に交差するよう配置され、交差側端部はチップ部材61に接合され、圧電素子それぞれの他端は、ベース部材63に接合されている。
As shown in the figure, the vibrating
更に、同図(b)に示すように、チップ部材側、即ち被駆動部材側から見て圧電素子62a、62bと圧電素子62c、62dとは十字状に配置されている。
Further, as shown in FIG. 5B, the
同図のように配置された4つの圧電素子に対し、圧電素子62a、62bには例えば位相差90°の交流電圧を印加し、圧電素子62c、62dには、圧電素子62a、62bが楕円運動の最上点に位置するタイミングで圧電素子62c、62dが伸びきり、圧電素子62a、62bが楕円運動の最下点に位置するタイミングで圧電素子62c、62dが縮みきるような位相差0°の交流電圧を印加することで、同図(b)に示す矢印A方向に楕円運動を行わせることができる。
For the four piezoelectric elements arranged as shown in the figure, for example, an AC voltage having a phase difference of 90 ° is applied to the
同様に、圧電素子62c、62dには例えば位相差90°の交流電圧を印加し、圧電素子62a、62bには、圧電素子62c、62dが楕円運動の最上点に位置するタイミングで圧電素子62a、62bが伸びきり、圧電素子62c、62dが楕円運動の最下点に位置するタイミングで圧電素子62a、62bが縮みきるような位相差0°の交流電圧を印加することで、同図(b)に示す矢印B方向に楕円運動を行わせることができる。
Similarly, an AC voltage having a phase difference of 90 °, for example, is applied to the
これにより、同図(c)に示す被駆動部材66を、矢印A、Bの2方向に移動させることが可能となる。
As a result, the driven
このように、4個の圧電素子を被駆動部材側から見て十字状に配置し、それぞれに印加する交流電圧を制御することで、2個の振動体を2方向にそれぞれ配置することなく、被駆動部材を2方向に移動させることができる振動体を得ることができ、この振動体を用いることで駆動装置を小型化することができる。 In this way, the four piezoelectric elements are arranged in a cross shape when viewed from the driven member side, and by controlling the AC voltage applied to each, the two vibrators are not arranged in two directions, respectively. A vibrating body capable of moving the driven member in two directions can be obtained, and the driving apparatus can be reduced in size by using this vibrating body.
図4は、本実施の形態に係る駆動装置80の一例を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing an example of the driving
同図において、70は図3に示した振動体であり、66は振動体70により駆動される被駆動部材である。
In the figure,
振動体66は、フレーム72に保持されており、不図示であるが電気的接続がなされ、上記の交流電圧を印加することができるようになっている。また、フレーム72が他の構成部材に固定されるようになっている。
The vibrating
被駆動部材66は図示の如く円筒状であり、この円筒状の被駆動部材66の中心軸には雄ネジ部を有する雄ネジ部材71(以降、リードスクリューとも称す)が一体的に形成されている。円筒状の被駆動部材66と雄ネジ部材71は、それぞれ別部品として形成した後、接着、圧入、スプライン結合、キー結合等で一体的に結合されたものでもよいし、一体部品として形成されたものでもよい。
The driven
雄ネジ部材71の両端部には細軸部71jが形成されており、この細軸部71jはフレーム72に形成された穴に貫通することで、フレーム72に保持されている。細軸部71jはフレーム72から外れることなく、軸方向に摺動可能な充分な長さを有して形成されている。即ち、一体的に形成された被駆動部材66と雄ネジ部材71は、フレーム72に保持されつつ、細軸部71jを軸に回転可能であり、細軸部71jの軸方向にも直進移動が可能となっている。
A
また、リードスクリュー71には、雌ネジ部材73が螺合しており、不図示であるが回転係止がなされている。これにより雌ネジ部材73は、リードスクリュー71の回転、即ち被駆動部材66の回転により、リードスクリュー71の軸方向に移動すると共に、リードスクリュー71及び被駆動部材66の軸方向の移動に伴った移動もできるようになっている。
A
更に、図示の如く被駆動部材66の円筒部外周には、市松模様状の白黒のパターンが形成されている。このパターンは白部と黒部で光反射率が異なるよう形成されており、この市松模様状のパターンに対向してフォトリフレクタ74が配置されている。この2次元的なパターンである市松模様状の白黒のパターンにより、被駆動部材66の円筒高さ方向の移動量と円周方向の回転量(回転角)の2方向の移動を、1個のフォトリフレクタ74の出力で検知することができる。
Further, as shown in the drawing, a checkered black and white pattern is formed on the outer periphery of the cylindrical portion of the driven
なお、この市松模様状の白黒のパターンは、図示の様な円筒高さ方向と円周方向のピッチが同じパターンに限るものでなく、円筒高さ方向と円周方向のピッチが異なるパターンであってもよいのは勿論である。 The checkered black and white pattern is not limited to the pattern having the same pitch in the cylinder height direction and the circumferential direction as shown in the figure, but is a pattern having a different pitch in the cylinder height direction and the circumferential direction. Of course, it may be.
図5は、図4に示す駆動装置80の平面図である。同図(a)はフレーム72に対し被駆動部材66及びリードスクリュー71が右端に移動した状態を示し、同図(b)はフレーム72に対し被駆動部材66及びリードスクリュー71が左端に移動した状態を示している。
FIG. 5 is a plan view of the driving
同図(a)に示す状態から同図(b)に示す状態への移動は、振動体70のチップ部材61を、同図紙面左右方向に駆動することで行われ、リードスクリュー71を回転させることなく雌ネジ部材73を図示左方向に移動させることができる。また、チップ部材61を、上記の逆方向に駆動することで雌ネジ部材73を図示右方向に移動させることができる。更に、振動体70のチップ部材61を、同図紙面表裏方向に駆動することで被駆動部材66及びリードスクリュー71を回転させ、螺合する雌ネジ部材73を移動させることができる。
The movement from the state shown in FIG. 6A to the state shown in FIG. 5B is performed by driving the
即ち、被駆動部材66を円筒高さ方向に直進移動させることにより、雌ネジ部材73を短時間で迅速に、大きな移動量で移動させることができ、被駆動部材66を円周方向に回転させ、リードスクリュー71を回転させることにより、螺合する雌ネジ部材73を小刻みにきめ細かく精密な移動制御を行うことのできる駆動装置を得ることができる。
That is, by moving the driven
また、上記の駆動装置は、被駆動部材66の円筒高さ方向及びリードスクリュー71のネジ部の範囲を適宜設定することにより、円筒高さ方向の移動による総移動量とリードスクリュー71の回転による総移動量を、使用する機器に対応して最適な条件に設定して使用される。
In addition, the above-described driving device appropriately sets the range of the driven
図6は、本実施の形態に係る駆動装置80を用いたレンズ鏡胴の一例を示す模式図である。同図(a)は沈胴状態、同図(b)はワイド状態、同図(c)はテレ状態を示している。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a lens barrel using the
同図において、1は第1レンズ群、1kは第1レンズ群鏡枠であり第1レンズ群1を保持している。2は第2レンズ群、2kは第2レンズ群鏡枠であり第2レンズ群2を保持している。7は光学フィルタでありオプチカルローパスフィルタと赤外光カットフィルタの機能を有している。8は撮像素子でありCCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等が用いられる。第1レンズ群鏡枠1k及び第2レンズ群鏡枠2kは、不図示のガイド軸に案内されて光軸O方向に移動できるようになっている。なお、同図においては第2レンズ群鏡枠2kに組み付けられる絞りシャッタユニットは省略してある。
In the figure,
第1レンズ群鏡枠1kは雌ネジ部を有し、図4に示したものと同様の駆動装置80のリードスクリュー71と螺合している。第2レンズ群鏡枠2kは、図1に示した振動アクチュエータ60により光軸O方向に移動されるようになっている。
The first lens
同図(a)に示す沈胴状態から同図(b)に示すワイド状態への移動は、以下のようにして行われる。 The movement from the retracted state shown in FIG. 5A to the wide state shown in FIG. 5B is performed as follows.
まず、被駆動部材66を円筒高さ方向に直進移動する方向に振動体70を駆動し、リードスクリュー71と共に第1レンズ群枠1kを前方に所定量繰り出す。この第1レンズ群枠1kの繰り出し移動量は、同図(a)に示す被駆動部材66がフレーム72に突き当てられた位置から、被駆動部材66の外周の市松模様状のパターンの円筒高さ方向の移動をフォトリフレクタ74で検出し、この検出結果に基づいて制御されるようになっている。更に、振動体60を駆動して第2レンズ群鏡枠2kを所定量繰り出し、ワイド状態となる。この第2レンズ群枠2kの繰り出し量は、図示していないが例えば、N極とS極が回転方向に交互に形成され、対応する位置に検出部材としての磁性薄膜抵抗素子を用い、磁性薄膜抵抗素子の移動に伴って出力される出力信号を演算処理することにより検出することで制御される。
First, the vibrating
同図(b)に示すワイド状態でのフォーカシングは、被駆動部材66を円周方向に回転する方向に振動体70を駆動し、リードスクリュー71の回転により、螺合する第1レンズ群枠1kを光軸O方向に移動させることで行われる。この第1レンズ群枠1kのフォーカシングによる移動量は、被駆動部材66の外周の市松模様状のパターンの円周方向の回転をフォトリフレクタ74で検出し、この検出結果に基づいて制御されるようになっている。
In focusing in the wide state shown in FIG. 5B, the vibrating
同図(b)に示すワイド状態から同図(c)に示すテレ状態への移動は、以下のようにして行われる。 Movement from the wide state shown in FIG. 5B to the tele state shown in FIG. 4C is performed as follows.
被駆動部材66を円周方向に回転する方向に振動体70を駆動し、リードスクリュー71の回転により、螺合する第1レンズ群枠1kを光軸O方向に移動させ(図示では繰り込み方向)、更に、振動体60を駆動して第2レンズ群鏡枠2kを所定量繰り出し、テレ状態となる。
The vibrating
同図(c)に示すテレ状態でのフォーカシングは、ワイド状態と同様に、被駆動部材66を円周方向に回転する方向に振動体70を駆動し、リードスクリュー71の回転により、螺合する第1レンズ群枠1kを光軸O方向に移動させることで行われる。この第1レンズ群枠1kのフォーカシングによる移動量は、被駆動部材66の外周の市松模様状のパターンの円周方向の回転をフォトリフレクタ74で検出し、この検出結果に基づいて制御されるようになっている。
In the tele state focusing shown in FIG. 5C, the vibrating
また、同図(c)のテレ状態から同図(b)のワイド状態への移動及び同図(b)のワイド状態から同図(a)の沈胴状態への移動は、上記の動作順を逆にすることで行われる。 Further, the movement from the telephoto state of FIG. 10C to the wide state of FIG. 10B and the movement from the wide state of FIG. 10B to the retracted state of FIG. This is done by reversing.
即ち、図6に示すレンズ鏡胴は、駆動装置80の被駆動部材66を円筒高さ方向に移動させることで沈胴動作を行い、被駆動部材66を円周方向に回転させることでズーミング動作とフォーカシング動作を行うようになっている。このようにすることで、レンズ群移動の際に求められる異なる要求である、沈胴時の大きな移動量を短時間で迅速に移動する動作と、フォーカシング時の微小な移動量で小刻みに移動を繰り返す動作の両方を共に満足させることのできるレンズ鏡胴を得ることが可能となる。
That is, the lens barrel shown in FIG. 6 performs a collapsing operation by moving the driven
なお、上記の例では、ズーミング動作を被駆動部材66を円周方向に回転させて行う例で説明したが、ワイドとテレの間の第1レンズ群のズーミング動作については被駆動部材66を円筒高さ方向に移動させることで行うようにしてもよい。また、第1レンズ鏡枠1kを図1に示した振動アクチュエータ60により移動させ、第2レンズ群鏡枠2kを駆動装置80で駆動するよう構成し、被駆動部材66を円周方向に回転させることで第2レンズ群でフォーカシングを行うよう構成してもよい。
In the above example, the zooming operation is described by rotating the driven
以下に、駆動装置80を備えたレンズ鏡胴の他の例を説明する。
Hereinafter, another example of a lens barrel provided with the driving
図7は、変倍可能な折り曲げ撮像光学系を示す断面図である。同図(a)は、折り曲げ前及び折り曲げ後の2つの光軸を含む面で切断した断面図である。同図(b)は、ズーミング時の各レンズ群の移動線図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a foldable imaging optical system capable of zooming. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along a plane including two optical axes before and after bending. FIG. 4B is a movement diagram of each lens group during zooming.
同図(a)に示すように、OAは折り曲げ前の光軸であり、OBは折り曲げ後の光軸である。1は第1レンズ群であり、第1レンズ群1は、光軸をOAとし被写体に向けて配置されたレンズ11と光軸OAを略直角方向に折り曲げる反射部材であるプリズム12と、プリズム12により折り曲げられた光軸OBを光軸として配置されたレンズ13により構成されている。この第1レンズ群1は、主胴9に固定されたレンズ群である。
As shown in FIG. 2A, OA is the optical axis before bending, and OB is the optical axis after bending.
2は第2レンズ群であり、第2レンズ群鏡枠2kに組み込まれている。第2レンズ群は、変倍(以下、ズーミングとも言う)時に第2レンズ群鏡枠2kと共に、一体的に移動するレンズ群である。
3は第3レンズ群であり、主胴9に固定されている。この第3レンズ群3は、移動しないレンズ群である。
4は第4レンズ群であり、第4レンズ群鏡枠4kに組み込まれている。第4レンズ群は、変倍時に第4レンズ群鏡枠4kと共に、一体的に移動するレンズ群である。
Reference numeral 4 denotes a fourth lens group, which is incorporated in the fourth
5は第5レンズ群であり、第5レンズ群鏡枠5kに組み込まれている。第5レンズ群は、変倍時に第5レンズ群鏡枠5kと共に、一体的に移動するレンズ群である。
6は第6レンズ群であり、主胴9に固定されている。この第6レンズ群6は、移動しないレンズ群である。
7は光学フィルタであり、主胴9に組み付けられている。8は撮像素子である。撮像素子8は主胴9に組み付けられている。FPCはフレキシブルプリント基板であり、撮像素子8に接続され、カメラ内の他の回路へ接続される。Sは絞りシャッタユニットであり、主胴9に固定されている。
An
同図(b)に示すように、第1、第3、第6レンズ群は固定レンズ群であり、第2、第4、第5レンズ群はワイド(W)〜テレ(T)の間を図示の如く移動してズーミングが行われる。なお、第5レンズ群はズーミングで移動した位置から更に移動してフォーカシングも行うようになっている。 As shown in FIG. 4B, the first, third, and sixth lens groups are fixed lens groups, and the second, fourth, and fifth lens groups are between wide (W) and tele (T). The zooming is performed by moving as shown. The fifth lens group is further moved from the position moved by zooming to perform focusing.
図8は、図7に示すレンズ鏡胴に駆動装置80を用いた例を示す模式図である。同図は駆動装置80をレンズ鏡胴の外側に配置して模式的に示したものである。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example in which the
同図に示すレンズ鏡胴の内部は、第2レンズ群鏡枠2kに一体的に形成されたスリーブ2s、第4レンズ群鏡枠4kに一体的に形成されたスリーブ4s及び第5レンズ群鏡枠5kに一体的に形成された回転係止部5mを貫通して、ガイド軸15が設けられている。更に、第2レンズ群鏡枠2kに一体的に形成された回転係止部2m、第4レンズ群鏡枠4kに一体的に形成された回転係止部4m、第5レンズ群鏡枠5kに一体的に形成されたスリーブ5sに、ガイド軸16が貫通して設けられている。これにより、第2レンズ群鏡枠2k、第4レンズ群鏡枠4k、第5レンズ群鏡枠5kは、ガイド軸15、16に沿って光軸OB方向に摺動可能とされている。なお、各スリーブはガイド軸と嵌合しており、ガイド軸15、16は光軸OBと略平行に配置され、その両端で主胴9に例えば接着等で固定されている。
The inside of the lens barrel shown in the figure is a
スリーブ2s、スリーブ4sには、リードスクリューと螺合し、リードスクリューの回転によりガイド軸15、16に沿って、光軸OB方向に移動させられる雌ネジ部材23、24が、それぞれ係合している。また、スリーブ5sには雌ネジ部材25が係合している。
第1モータ20には、回転軸の延長線上に雄ネジ部材であるリードスクリュー20rが配置されている。このリードスクリュー20rには、1本の軸にピッチとネジの進み方向が異なる第1のネジ溝20r1、第2のネジ溝20r2が形成されている。この第1、第2のネジ溝20r1、20r2を有したリードスクリュー20rは、それぞれ個別に製作し接合して一体化したものでもよいし、一体の軸を加工したものでもよい。
In the
雌ネジ部材23は、リードスクリュー20rの第1のネジ溝20r1と螺合し、係合する第2レンズ群鏡枠2kを光軸OB方向に移動させる。同様に、雌ネジ部材24は、リードスクリュー20rの第2のネジ溝20r2と螺合し、係合する第4レンズ群鏡枠4kを光軸OB方向に移動させる。
The
これにより、第2レンズ群2と第4レンズ群4は、第1モータ20の所定の方向の回転により、異なる移動量で第3レンズ群3に双方から接近し、第1モータ20の逆方向の回転により、異なる移動量で共に第3レンズ群3から離間するように移動を行う。
As a result, the
一方、雌ネジ部材25は、駆動装置80のリードスクリュー71に螺合している。ズーミング時の第5レンズ群5の移動は、被駆動部材66を円筒高さ方向に直進移動する方向に振動体70を駆動し、リードスクリュー71と共に第5レンズ群枠5kを光軸OB方向に移動させることで行われる。この第5レンズ群枠5kの移動量は、被駆動部材66の外周の市松模様状のパターンの円筒高さ方向の移動をフォトリフレクタ74で検出することで制御される。
On the other hand, the
また、フォーカシングは、被駆動部材66を円周方向に回転する方向に振動体70を駆動し、リードスクリュー71の回転により、第5レンズ群枠5kを光軸OB方向に移動させることで行われる。この第5レンズ群枠5kのフォーカシングによる移動量は、被駆動部材66の外周の市松模様状のパターンの円周方向の回転をフォトリフレクタ74で検出し、この検出結果に基づいて制御されるようになっている。
The focusing is performed by driving the vibrating
これにより、第2レンズ群、第4レンズ群、第5レンズ群を、図7(b)に示すワイド(W)〜テレ(T)の移動線図に沿った移動を行うことができ、更に第5レンズ群によるフォーカシングも可能となる。 Thereby, the second lens group, the fourth lens group, and the fifth lens group can be moved along the movement diagram of wide (W) to tele (T) shown in FIG. Focusing by the fifth lens group is also possible.
32、35はフォトインタラプタである。フォトインタラプタ32は、第2レンズ群鏡枠2kに形成された遮蔽部の有無の切り替わり位置を検出することにより第2レンズ群鏡枠2kの位置決めのための初期位置を検出するものである。フォトインタラプタ35は、第5レンズ群鏡枠5kに形成された遮蔽部の有無の切り替わり位置を検出することにより第5レンズ群鏡枠5kの位置決めのための初期位置を検出するものである。
この初期位置を基準にして第1モータ20の回転方向及び回転量を制御し、第2、第4レンズ群の位置制御が行われるようになっている。また、この初期位置を基準にして駆動装置80の被駆動部材66の外周の市松模様状のパターンの円筒高さ方向の移動をフォトリフレクタ74で検出し、ズーミング位置制御が行われるようになっている。
The rotation direction and amount of rotation of the
即ち、図8に示すレンズ鏡胴は、駆動装置80の被駆動部材66を円筒高さ方向に移動させることでズーミング動作を行い、被駆動部材66を円周方向に回転させることでフォーカシング動作を行うようになっている。このようにすることで、レンズ群移動の際に求められる異なる要求である、ズーミング時の大きな移動量を短時間で迅速に移動する動作と、フォーカシング時の微小な移動量で小刻みに移動を繰り返す動作の両方を共に満足させることのできるレンズ鏡胴を得ることが可能となる。
That is, the lens barrel shown in FIG. 8 performs a zooming operation by moving the driven
また、その他のレンズ鏡胴の構成として、3群ズーム構成であって物体側の第1レンズ群と第2レンズ群がカム筒により沈胴及びズーミングを行い、像面側の第3レンズ群が沈胴及びズーミング時に少量移動すると共に、フォーカシングを行うような構成の場合にも、第3レンズ群の移動に本実施の形態に係る駆動装置を適用することができる。この場合には、沈胴及びズーミング時は上記の被駆動部材を円筒高さ方向に直進移動させて第3レンズ群を移動させ、フォーカシング時に被駆動部材を円周方向に回転させてリードスクリューの回転により第3レンズ群を移動させるか或いは、沈胴時は上記の被駆動部材を円筒高さ方向に直進移動させて第3レンズ群を移動させ、ズーミング、フォーカシング時に被駆動部材を円周方向に回転させてリードスクリューの回転により第3レンズ群を移動させるようにすればよい。 As another lens barrel configuration, a three-group zoom configuration in which the first lens group and the second lens group on the object side are retracted and zoomed by the cam barrel, and the third lens group on the image plane side is retracted. In addition, the driving device according to the present embodiment can be applied to the movement of the third lens group even in a configuration in which a small amount of movement is performed during zooming and focusing is performed. In this case, when retracting and zooming, the driven member is moved straight in the cylinder height direction to move the third lens group, and during focusing, the driven member is rotated in the circumferential direction to rotate the lead screw. The third lens group is moved by moving the third lens group by moving the driven member straight in the cylinder height direction when retracted, and the driven member is rotated in the circumferential direction during zooming and focusing. The third lens group may be moved by rotating the lead screw.
なお、本実施の形態に係る駆動装置には、図3で説明した振動体を用いたもので説明したが、これに限るものでなく、被駆動部材の円筒高さ方向の直進移動と円周方向の回転を、図1に示す振動体を2つ用いて、それぞれの駆動方向に合わせて配置してもよいのは勿論である。この場合には、一方の振動体に、例えば位相差90°の交流電圧を印加し、他方の振動体には、一方の振動体のチップ部材が楕円運動の最上点に位置するタイミングで他方の振動体のチップ部材が最下点に位置し、一方の振動体のチップ部材が楕円運動の最下点に位置するタイミングで他方の振動体のチップ部材が最上点に位置するような位相差0°の交流電圧を印加すればよい。 The driving device according to the present embodiment has been described using the vibrator described in FIG. 3, but is not limited thereto, and the linear movement and circumference of the driven member in the cylindrical height direction are not limited thereto. It is needless to say that the rotation in the direction may be arranged in accordance with the respective driving directions using two vibrating bodies shown in FIG. In this case, for example, an AC voltage having a phase difference of 90 ° is applied to one vibrating body, and the other vibrating body is subjected to timing when the tip member of one vibrating body is positioned at the highest point of the elliptical motion. Phase difference 0 such that the tip member of the vibrating body is positioned at the lowest point and the tip member of one vibrating body is positioned at the lowest point of the elliptical motion, the tip member of the other vibrating body is positioned at the highest point. An AC voltage of ° may be applied.
1 第1レンズ群
1k 第1レンズ群鏡枠
2 第2レンズ群
2k 第2レンズ群鏡枠
3 第3レンズ群
4 第4レンズ群
4k 第4レンズ群鏡枠
5 第5レンズ群
5k 第5レンズ群鏡枠
6 第6レンズ群
7 光学フィルタ
8 撮像素子
9 主胴
15、16 ガイド軸
20 第1モータ
61 チップ部材
62a、62b、62c、62d 圧電素子
63 ベース部材
64 加圧部材
66 被駆動部材
70 振動体
71 雄ネジ部材(リードスクリュー)
72 フレーム
73 雌ネジ部材
74 フォトリフレクタ
80 駆動装置
DESCRIPTION OF
72
Claims (5)
前記振動体は、前記被駆動部材を円周と円筒高さ方向の2方向に駆動して、前記雌ネジ部材を移動させることを特徴とする駆動装置。 A plurality of piezoelectric elements arranged so as to cross each other at a predetermined angle, a vibrating body that vibrates based on a high-frequency signal, a cylindrical driven member that is driven by the vibration of the vibrating body, and the driven member integrally A male screw member formed, and a female screw member screwed into the male screw member,
The vibrator is configured to drive the driven member in two directions of a circumference and a cylinder height direction to move the female screw member.
前記振動体は、4個の圧電素子を前記被駆動部材側から見て十字状に配置し、前記被駆動部材を2方向に駆動することを特徴とする駆動装置。 In a driving device comprising: a vibrating body that is arranged to intersect a plurality of piezoelectric elements at a predetermined angle and vibrates based on a high-frequency signal; and a cylindrical driven member that is driven by the vibration of the vibrating body.
The vibration device includes four piezoelectric elements arranged in a cross shape when viewed from the driven member side, and drives the driven member in two directions.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008312309A (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Alps Electric Co Ltd | Vibration type actuator |
CN104158433A (en) * | 2014-07-14 | 2014-11-19 | 南京航空航天大学 | Clamping mechanism movable piezoelectric linear motor |
CN107210687A (en) * | 2015-01-29 | 2017-09-26 | 新港公司 | The micro, slight type motor mounting of integrated form |
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- 2005-10-12 JP JP2005297711A patent/JP2007110805A/en active Pending
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