JP2012063543A - レンズ鏡筒およびカメラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のレンズ鏡筒30は、電気機械変換素子50の励振により光軸OAに沿った方向の駆動力を駆動面35cに発生する振動子35と、駆動面35cに加圧接触し、駆動力により振動子35に対して光軸OAに沿って直進相対運動する相対運動部材36と、振動子35の駆動面35cと相対運動部材36との間に、加圧力を発生させる加圧機構34,234と、を備えるリニア型の振動アクチュエータ10、および、撮影用レンズL3を保持し、相対運動部材36とともに、該相対運動部材36によって光軸OAに沿って直進運動するレンズL3環、を具備し、振動アクチュエータ10は、相対運動部材36への加圧力を受ける第一リニアガイド40を備え、レンズL3環は、該レンズL3環の直進移動をガイドする第二リニアガイド41,42を備えたことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
このため、リニア型振動アクチュエータによるAFレンズ駆動の利点を十分発揮するためには、AFレンズの直進運動の摺動抵抗(ロス)を出来る限り小さくすることが重要である。特に、振動アクチュエータは、交換レンズの様な重いレンズを静寂に駆動させる場合が多い。このため、AFレンズの直進運動の摺動抵抗(ロス)を出来る限り小さくすることがさらに重要となる。
本発明では、このような課題点を解決し、摺動抵抗を低減し、システム効率の良いリニア型振動アクチュエータを搭載したレンズ鏡筒及びカメラを提供することを目的とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載のレンズ鏡筒(30)において、前記レンズ鏡筒(30)の径方向線上に対して、前記相対運動部材(236)の中心軸と、前記第二リニアガイド(241,242)の中心軸とを一致させたことを特徴とするレンズ鏡筒(30)である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のレンズ鏡筒(30)において、前記第二リニアガイド(241,242)は、互いに前記レンズ環(238)に対して円対称位置に配置された2つのリニアガイドを備え、該2つのリニアガイドのうちの一方は、前記光軸(OA)を中心とした径方向に移動可能に保持されていること、を特徴とするレンズ鏡筒(30)である。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒(30)を備えるカメラ(1)である。
図1は、レンズ鏡筒30が取り付けられた電子カメラ1を説明する図である。本実施形態の電子カメラ1は、撮像素子3と、AFE(Analog front end)回路4と、画像処理部5と、を備える。
さらに、電子カメラ1は、音声検出部6と、バッファメモリ7と、記録インターフェイス8と、モニタ9と、操作部材13と、メモリ11と、CPU12とから構成され、外部機器のPC13との接続が可能となっている。
そして、操作部材13または画像の状況により撮像素子3への露光時間(シャッタースピード)が決定される。
バッファメモリ7は、画像処理部5による画像処理の前工程や後工程での画像データを一時的に記録する。
メモリ11は、画像処理した一連の画像データを記録する。
この様な構成の電子カメラ1において、動画に対応した画像がカメラ1に取り込まれる。
図2は、振動アクチュエータ10が組み込まれた状態のレンズ鏡筒30の部分断面図であり、図3は、図2に示すA方向から見た部分拡大図であり、図4は、図2に示すB−B方向から見た図である。
撮影光学系Lのうちの光学レンズL3は、AF用の光学レンズであり、振動アクチュエータ10により駆動される。それ以外の光学レンズのうち、光学レンズL3よりも被写体側にある光学L1,L2は、外側固定筒31よりも内側における被写体側に配置された内側第一固定筒32Aに固定され、光学レンズL3よりも結像側にある光学L4は、外側固定筒31よりも内側における、像側に配置された内側第二固定筒32Bに固定されている。
振動アクチュエータ10は、内側第一固定筒32Aの外周面に固定された支持部材33と、支持部材33に取り付けられた加圧バネ34と、加圧バネ34によって加圧される振動子35と、振動子35によって駆動される移動子36と、移動子36における振動子35と逆側の面と接し、内側第一固定筒32Aに外面に固定されたリニアガイド40とを備える。
振動子35は、延在部33aの側面33bと対向する側面35aを有する略直方体の部材である。振動子35の側面35aの略中央部には、光軸OAと垂直な方向に延びる溝35bが設けられている。
そして、支持部材33の側面33bに一端が取り付けられた加圧バネ34の他端は、所定の角度で短手方向に沿って折れ曲がり、その折れ曲がった角部が、側面35aの溝35bに嵌り、振動子35をXマイナス方向に加圧している。
リニアガイド40は、第一内側固定筒32に固定されたガイド固定部40Aに固定されている。リニアガイド40は、移動子36の摺動面36aと反対側(Yマイナス側)の面36bと接し、加圧バネ34は、振動子35及び移動子36を加圧し、移動子36と接するリニアガイド40がその加圧力を受けている。これによって、移動子36は、振動子35とリニアガイド40との間に一定の挟持力で保持される。
また、光学レンズL3を保持するAF環38が、内側第一固定筒32Aの内周側に配置されている。
AF環38は、光軸OAと垂直な断面が円環状であって、光軸OAを中心とした対称位置(Y軸に沿った直径の両端)に、外形側に突出し、それぞれ嵌合穴43a,44aが設けられたガイド部43,44をそれぞれ2つずつ備える。
連結部39は、AF環38に固定されるとともに、第一直進レール41が貫通する穴が設けられたベース部39aと、ベース部39aのXマイナス側からYプラス方向(略径方向)に延びるフォーク部39bを有する。フォーク部39bの先端には溝39cが形成されている。そして、溝39cは、移動子36の摺動面36aに設けられた突起部37に嵌合している。そして、移動子36の光軸OAに沿った方向の駆動力は連結部39によりAF環38に伝達され、AF環38が駆動される。
振動子35は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気−機械変換素子(以下、圧電体と称する)50と、電気―機械変換素子50の駆動面35c側に設置された摺動部材51,52から構成されている。振動子35には縦1次モード振動の定在波と、曲げ2次モード振動の定在波が発生される。
摺動部材51,52は、耐摩耗性の良いエンジニアプラスチック材料から構成され、縦1次モード振動の定在波の振幅が最大になり、且つ曲げ2次モード振動の定在波の振幅が最大になる位置である図の場所に設けられている。
圧電体50の電極55aが設けられた部分P1は長手方向に縮み、電極55bが設けられた部分P2は長手方向に伸び、電極55cが設けられた部分P3は長手方向に伸び、電極55dが設けられた部分P4は長手方向に縮むため、図6(a)中央右側の様な曲げ変位が発生する。
また、部分P1は長手方向に縮み、部分P2は長手方向に伸び、部分P3は長手方向に伸び、部分P4は長手方向に縮み、長さ方向の変位は相殺されるため、図6(a)中央左側の様に縦方法変位は発生しない。
部分P1は長手方向に伸び、部分P2は長手方向に伸び、部分P3は長手方向に伸び、部分P4は長手方向に伸びる。このため、図6(b)中央右側の様に曲げ変位は発生しない。
部分P1は長手方向に伸び、部分P2は長手方向に伸び、部分P3は長手方向に伸び、部分P4は長手方向に伸びるため、図6(b)中央左側の様な長さ方向の変位が発生する。
部分P1は長手方向に伸び、部分P2は長手方向に縮み、部分P3は長手方向に縮み、部分P4は長手方向に伸びるため、図6(c)中央右側の様な曲げ変位が発生する。
部分P1は長手方向に伸び、部分P2は長手方向に縮み、部分P3は長手方向に縮み、部分P4は長手方向に伸びるため、長さ方向の変位は相殺されるため、図6(c)中央左側の様に縦方法変位は発生しない。
部分P1は長手方向に縮み、部分P2は長手方向に縮み、部分P3は長手方向に縮み、部分P4は長手方向に縮むため、図6(d)中央右側の様に曲げ変位は発生しない。
部分P1が長手方向に縮み、部分P2が長手方向に縮み、部分P3が長手方向に縮み、部分P4が長手方向に縮むため、図6(d)中央左側の様な長さ方向の変位が発生する。
発振部101は、制御部102の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。
移相部103は、該発振部101で発生した駆動信号を位相が90℃ずらした2つの駆動信号に分ける。
増幅部104,105は、移相部103によって分けられた2つの駆動信号をそれぞれ所望の電圧に昇圧する。
増幅部104,105からの駆動信号は、振動アクチュエータ10に伝達され、この駆動信号の印加により振動子に定在波が発生し、移動子36が光軸OAに沿った方向に駆動される。
検出部106は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、移動子36の駆動によって駆動された駆動物の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として制御部102に伝達する。
このため、光学レンズL3の直進運動時の摺動抵抗(ロス)を大幅に低減することができ、効率の良い光学レンズL3の駆動が可能となる。
また、振動子35への加圧の方向を、レンズ鏡筒30の周方向の接線方向にして、加圧バネ34をレンズ鏡筒30の径方向に突出させない様にしたため、レンズ鏡筒30の径方向への大型化を防止でき、リニア型振動アクチュエータ10のコンパクトな搭載が可能となる。
図8は、本発明の第二実施形態のレンズ鏡筒の振動アクチュエータ210を説明する図であり、第一実施形態の図3に対応する図である。第二実施形態においては、移動子236の突起部237が、移動子236の摺動面236aとリニアガイド240側の側面236bの双方に設けられている。AF環238に固定されている連結部239にも、ベース部239aの両端から2つのフォーク部239bが延び、これらフォーク部239bに形成されたそれぞれの溝239cが、2箇所の突起部237にそれぞれ嵌合されている。それ以外の部分については第一実施形態と同様であるので説明は省略する。
これにより、移動子236の駆動力は、連結部239、AF環238に均等に加わる。そして、AF環238を直進駆動させる時の、直進方向以外のカ(特にローリング方向の力)が、AF環238に加わらないようになる。
嵌合穴244aはU字穴とすることにより、以下の効果を有する。
図9に示すように、連結部239の位置はAFレンズL3の中心Oを通る光軸OAと垂直な断面から、光軸OAに沿ってZマイナス方向にずれた位置に配置されている。このため、AF環238は、重心位置との関係で、光軸OAに対してチルトする方向に力が加わる。
移動子236およびAF環238が、光軸OA方向に移動する際、この力により、わずかにチルトが生じる場合もある。図9は、光軸OAに対するチルトの状態を説明する図であり、AF環238の軸線が光軸OAに対してα傾いている(実際にはこのように大きな角度とはならないが、誇張して図示している)。ガイド部244の穴が円形の穴の場合、連結部239に直進力が加えられた場合、この傾きによって第二直進レール242とガイド部244の穴との間に摺動負荷が生じる可能性がある。
この様に、第二実施形態では、第一実施形態よりも、さらにAFレンズの直進運動時の摺動抵抗(ロス)を低減することができる。
図10は、本発明の第三実施形態を説明する図である。
第三実施形態は、第一実施形態に対して、移動子に設けられた突起部337とAF環に接続されたフォーク部339aの溝339cとの嵌合方法が異なる。その他の部分は同様であるので説明は省略する。
図10(a)に示す実施形態では、突起部337を円柱状の樹脂とし、その径は溝339cの幅よりもやや大きくなっている。そして、溝339cに突起部337を嵌め込む様にして、突起部337と連結部339(フォーク部339a)と嵌合させる。このようにすることで、溝339cと突起部337とが光軸OA方向に隙間なく嵌め合わされ、がたが生じず、起動および停止時に、突起部337と溝339cの側面が衝突して衝撃力が発生することがない。したがって、直進レールとガイド部との摺動部が傷むことなく、摺動抵抗が低減される。
Claims (4)
- 電気機械変換素子の励振により光軸に沿った方向の駆動力を駆動面に発生する振動子と、
前記駆動面に加圧接触し、前記駆動力により前記振動子に対して前記光軸に沿って直進相対運動する相対運動部材と、
前記振動子の前記駆動面と前記相対運動部材との間に、加圧力を発生させる加圧機構と、を備えるリニア型の振動アクチュエータ、および、
撮影用レンズを保持し、前記相対運動部材とともに、該相対運動部材によって前記光軸に沿って直進運動するレンズ環、を具備し、
前記振動アクチュエータは、前記相対運動部材への加圧力を受ける第一リニアガイドを備え、
前記レンズ環は、該レンズ環の直進移動をガイドする第二リニアガイドを備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1記載のレンズ鏡筒において、
前記レンズ鏡筒の径方向線上に対して、前記相対運動部材の中心軸と、前記第二リニアガイドの中心軸とを一致させたことを特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1または2に記載のレンズ鏡筒において、
前記第二リニアガイドは、互いに前記レンズ環に対して円対称位置に配置された2つのリニアガイドを備え、該2つのリニアガイドのうちの一方は、前記光軸を中心とした径方向に移動可能に保持されていること、を特徴とするレンズ鏡筒。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒を備えるカメラ。
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