JP2013061450A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】部品を良好に駆動させることができる電気機器を提供する。
【解決手段】本発明のレンズ鏡筒３は、第１の周波数の信号を出力するモニタアンプ１２４を有する角速度センサ１２と、駆動信号により駆動する振動波モータ２５と、を備える。振動波モータ２５は、モニタアンプ１２４から出力された第１の周波数の信号が入力される入力部を有し、入力部により入力された信号を駆動信号として駆動することで、駆動信号の周波数を、角速度センサ１２の周波数と等しくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気機器に関する。

従来、振れを検出する角速度センサと、フォーカスレンズを駆動させる超音波モータと、を備えたレンズ鏡筒が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなレンズ鏡筒では、角速度センサの発振回路の発振周波数と、超音波モータの駆動周波数とのビート干渉を防止するために、角速度センサの発振回路の周波数帯域と超音波モータの駆動周波数の周波数帯域とを異なる周波数帯域に分離する設計が行われている。

特開２００７−３０４４５６号公報

しかしながら、レンズ鏡筒が小型化するに伴い、角速度センサと超音波モータの駆動回路が接近する傾向にある。また、小型化及び低コスト化に伴い、角速度センサの発振回路及び超音波モータの駆動回路における信号の波形が、高調波成分を含み正弦波と異なる形状になる場合がある。これらによって、角速度センサの発振回路の周波数帯域と超音波モータの駆動周波数の周波数帯域とを異なる周波数帯域に分離していたとしても、高調波成分に起因したビート干渉が発生するという可能性がある。さらに、ビート干渉が発生した場合、角速度センサにおいて角速度を正確に検出することができなくなり、防振性能を劣化させるという可能性がある。

本発明の課題は、部品を良好に駆動させることができる電気機器を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、第１の周波数の信号が発振される発振子（１２１）を有するセンサ（１２）と、第２の周波数の駆動信号により駆動されるアクチュエータ（２５）と、を備え、前記第１の周波数と前記第２の周波数とが等しいことを特徴とする電気機器（３）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電気機器（３）であって、前記センサ（１２）は、前記第１の周波数の信号を出力する出力部（１２４）を有し、前記アクチュエータ（２５）は、前記出力部（１２４）から出力された前記第１の周波数の信号が入力される入力部を有することを特徴とする電気機器（３）である。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電気機器（３）であって、該電気機器（３）は、複数のセンサ（１２）を備え、前記入力部には、前記複数のセンサ（１２）のうち、前記アクチュエータ（２５）の駆動回路（２４）に最も近いセンサ（１２）の前記出力部から出力された信号が入力されることを特徴とする電気機器（３）である。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の電気機器（３Ａ）であって、前記出力部から出力された前記第１の周波数の信号を整流する整流部（１２６Ａ）を備えることを特徴とする電気機器（３Ａ）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気機器（３）であって、該電気機器は（１）、複数のセンサ（１２）を備え、前記複数のセンサ（１２）が発振する信号の周波数が等しいことを特徴とする電気機器（３）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の電気機器（３）であって、前記センサ（１２）は、前記第１の周波数の信号を整流する整流部（１２６）を有すること、を特徴とする電気機器（３）である。
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の電気機器（３）は、レンズ鏡筒又は光学機器であることを特徴とする電気機器（３）である。

本発明によれば、部品を良好に駆動させることができる。

第一実施形態におけるカメラの概略構成を示す図である。 第一実施形態におけるカメラの角速度センサと、フォーカスレンズ駆動機構との構成を示すブロック図である。 第二実施形態におけるカメラの角速度センサと、フォーカスレンズ駆動機構との構成を示すブロック図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第一実施形態）
図１は、第一実施形態におけるカメラ１の概略構成を示す図である。図２は、第一実施形態におけるカメラ１の角速度センサ１２と、フォーカスレンズ駆動機構９との構成を示すブロック図である。

カメラ１は、被写体像を電気信号に変換した画像データとして出力する電子スチルカメラである。
図１に示すように、カメラ１は、カメラ本体２と、カメラ本体２に対して着脱可能なレンズ鏡筒３と、により構成されている。レンズ鏡筒３内には、ズームレンズ４、フォーカスレンズ５、絞り６、及びブレ補正用の可動レンズ７等の複数の光学レンズ群からなる結像光学系を備えている。また、レンズ鏡筒３内には、ズームレンズ駆動機構８、フォーカスレンズ駆動機構９、絞り駆動機構１０、角速度センサ１２、及び加速度センサ１３を備えている。

図２に示すように、フォーカスレンズ駆動機構９内には、振動波モータ駆動回路２４と、振動波モータ２５を備えている。振動波モータ駆動回路２４及び振動波モータ２５の詳細については、後述する。

角速度センサ１２は、角速度を検出する振動ジャイロ等のセンサである。角速度センサ１２の機能については後述する。
加速度センサ１３は、バネ等を備える振動機構を備えており、この振動機構を利用してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に感度を有する加速度を検出するＧセンサ等である。

カメラ本体２は、ＣＰＵ１４、ミラー１５、シャッター１６、撮像素子１７、信号処理回路１８、オートフォーカス（ＡＦ）センサ１９、ＲＡＭメモリとしての記録媒体２０、ＥＥＰＲＯＭ２１、操作部２２、及び表示部２３等を備えている。

ＣＰＵ１４は、ズームレンズ４、フォーカスレンズ５、及び絞り６等の移動量を演算して、それらの各駆動機構８〜１０に制御信号を出力すると共に、カメラ１全体の制御を行う。
シャッター１６は、結像光学系から撮像素子１７へ向かう撮影光を遮蔽及び通過させることによって、露光時間を調整する。

撮像素子１７は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子であって、複数の画素から構成される矩形形状の撮像領域を有している。撮像素子１７は、結像面（撮像領域）に結像された像を電気信号に変換し、被写体像に対応する画像信号（撮像信号）を出力する。撮像素子１７から出力された画像信号は、所定のアナログ信号処理の後、Ａ／Ｄ変換されて信号処理回路１８に入力される。

信号処理回路１８は、撮像素子１７から入力された画像データに対して、補間、階調変換や輪郭強調等の画像処理及びノイズ処理を行う。
ＡＦセンサ１９は、オートフォーカスを行うためのセンサであって、ＣＣＤ等の光電変換素子が用いられる。
記録媒体２０は、ＳＤカードやＣＦカード等が用いられる。
ＥＥＰＲＯＭ２１は、角速度センサ１２（後述する）のゲイン値等の調整値情報を保存し、その情報をＣＰＵ１４に出力する。

操作部２２は、撮影者が撮影タイミング等を決定する信号を入力するレリーズボタンや、モード切り換え用の選択ボタン等を備えている。そして、操作部２２は、それらの操作情報をＣＰＵ１４に入力する。
表示部２３は、ＬＣＤ等によって構成され、カメラ１における各種設定メニュー、撮像素子１７による撮像画像やメモリカードに格納された画像データに基づく再生画像を表示する。

本実施形態のカメラ１は、角速度センサ１２における発振信号の周波数と、振動波モータ２５の駆動信号との周波数を等しくすることによってビート干渉を防止する。以下に、角速度センサ１２と、振動波モータ駆動回路２４、及び振動波モータ２５における処理について説明する。

図２に示すように、角速度センサ１２は、音叉１２１、駆動回路１２２、モニタ電極１２３、モニタアンプ１２４、自動利得制御回路（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ、以下、ＡＧＣという）１２５、コンパレータ１２６、センスアンプ１２７、同期検波回路１２８、及びローパスフィルタ１２９を備える。

音叉１２１は、互いが対抗する２つのアームを有しており、駆動回路１２２、モニタ電極１２３に接続されている。音叉１２１は、駆動回路１２２によって、２つのアームが対向する方向に逆向きに振動する。そして、音叉１２１は、アームの軸方向に角速度が加わると、コリオリ力により振動方向に対して垂直方向に対しても振動する。

駆動回路１２２は、不図示の駆動電極を有しており、この駆動電極により音叉１２１に接続されている。また、駆動回路１２２は、ＡＧＣ１２５に接続されており、ＡＧＣ１２５から振幅が所定値に制御された電圧が入力される。そして、駆動回路１２２では、入力された電圧を駆動電極に印加することにより、音叉１２１を入力された電圧の周波数で振動させる。つまり、音叉１２１は、ＡＧＣ１２５から出力された電圧の周波数、振幅で振動する。

モニタ電極１２３は、音叉１２１のアーム、モニタアンプ１２４、及びセンスアンプ１２７に接続されており、音叉１２１のアームに加えられた角速度に応じた信号をモニタアンプ１２４及びセンスアンプ１２７に出力する。
モニタアンプ１２４は、モニタ電極１２３、ＡＧＣ１２５、及びコンパレータ１２６に接続されており、モニタ電極１２３から入力された信号（電荷）を電圧に変換し、変換された電圧をＡＧＣ１２５及びコンパレータ１２６に出力する。

ＡＧＣ１２５は、駆動回路１２２、モニタアンプ１２４、及び同期検波回路１２８に接続されており、モニタアンプ１２４により入力された電圧の利得を所定のレベルに制御して、駆動回路１２２及び同期検波回路１２８に入力する。
コンパレータ１２６は、モニタアンプ１２４と、振動波モータ駆動回路２４に接続されている。コンパレータ１２６は、モニタアンプ１２４により変換された電圧の波形を矩形波に変換し、変換された電圧をクロック信号として振動波モータ駆動回路２４に入力する。

センスアンプ１２７は、モニタ電極１２３と同期検波回路１２８とに接続されており、モニタ電極１２３から入力された信号（電荷）を差動増幅し同期検波回路１２８に入力する。
同期検波回路１２８は、ＡＧＣ１２５、センスアンプ１２７、及びローパスフィルタ１２９に接続されている。同期検波回路１２８は、センスアンプ１２７から入力された信号の位相を９０度シフトする。そして、同期検波回路１２８、位相をシフトされた信号をＡＧＣ１２５から入力された信号で同期検波し、ローパスフィルタ１２９に出力する。

ローパスフィルタ１２９は、ＣＰＵ１４と同期検波回路１２８とに接続されている。ローパスフィルタ１２９は、同期検波回路１２８から入力された信号の高周波数成分をフィルタリングして、低周波数成分の信号をＣＰＵ１４に出力する。この低周波数成分の信号の振幅は、音叉１２１に加えられた角速度の大きさに比例している。

振動波モータ駆動回路２４は、振動波モータ２５とコンパレータ１２６とに接続されている。振動波モータ駆動回路２４は、コンパレータ１２６からクロック信号が入力される。そして、振動波モータ駆動回路２４は、コンパレータ１２６から入力されたクロック信号を駆動信号とし、この駆動信号の電圧を制御することにより振動波モータ２５を駆動（速度制御）させてオートフォーカスを行う。つまり、振動波モータ駆動回路２４は、角速度センサ１２において音叉１２１の振動に用いられる信号の周波数と等しい周波数の信号により、振動波モータ２５を駆動させる。

振動波モータ２５は、例えば超音波モータであり、ステータに加圧付勢されたロータを、ステータ表面の楕円運動により移動させて回転させるモータである。この振動波モータ２５が駆動することによって、フォーカスレンズ５の位置が制御される。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
本構成によれば、角速度センサ１２における発振信号の周波数と、振動波モータ２５を駆動させる駆動信号の周波数とを等しくした。このようにすることで、角速度センサ１２と振動波モータ２５とによるビート干渉の発生を防ぎ、角速度センサ１２及び振動波モータ２５を良好に駆動させることができる。また、ビート干渉の発生を防ぐことにより、防振性能の劣化を防ぐことができる。

（第二実施形態）
図３は、第二実施形態におけるカメラの角速度センサ１２Ａの構成と、フォーカスレンズ駆動機構９とを示すブロック図である。
本実施形態では、レンズ鏡筒３Ａにおいて、振動波モータ駆動回路２４に対して最も近い位置に配置された角速度センサ１２Ａが内部にコンパレータを備えていない点で第一実施形態と異なり、その他の構成は、第一実施形態と同様である。

角速度センサ１２Ａのモニタアンプ１２４は、モニタ電極１２３、ＡＧＣ１２５、及びコンパレータ１２６Ａに接続されており、モニタ電極１２３から入力された信号（電荷）を電圧に変換し、変換された電圧をＡＧＣ１２５及びコンパレータ１２６Ａに出力する。

コンパレータ１２６Ａは、角速度センサ１２Ａのモニタアンプ１２４と、振動波モータ駆動回路２４に接続されている。コンパレータ１２６Ａは、モニタアンプ１２４により変換された電圧の波形を矩形波に変換し、変換された電圧をクロック信号として振動波モータ駆動回路２４に入力する。

以上、本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果に加え、以下の効果を有する。
本構成によれば、角速度センサ１２Ａが内部にコンパレータを備えておらず、モニタアンプ１２４は、レンズ鏡筒３Ａにおいて角速度センサ１２Ａと別個に設けられたコンパレータ１２６Ａに対して、変換された電圧を出力する。このようにすることで、角速度センサ１２Ａにおいて、新たな部品としてのコンパレータを設ける必要がないので、既存の角速度センサ１２Ａに対する変更を軽減することができる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。

（１）上記実施形態では、レンズ鏡筒３が、１つの角速度センサ１２を備えることとしたが、これに限定されない。例えば、それぞれ異なる軸の角速度を検出する角速度センサを複数設け、これら複数の角速度センサにおける周波数干渉を防ぐために、それぞれの角速度センサの発振信号の周波数を同一の周波数としてもよい。
また、それぞれの角速度センサの発振信号の周波数を異なる周波数とし、振動波モータ２５に最も近い角速度センサにおける発振信号を振動波モータ駆動回路２４に入力して当該角速度センサの発振信号の周波数と振動波モータ２５の駆動信号の周波数を等しくするようにしてもよい。さらに、最も近い角速度センサと異なる角速度センサを、振動波モータ駆動回路２４と、上記最も近い角速度センサとの双方の位置から遠ざけると共に異なるユニットとして、互いの角速度センサにおける周波数干渉を防止するようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、振動波モータ駆動回路２４は、コンパレータ１２６から入力された信号を駆動信号とし、この駆動信号の振幅を制御することで振動波モータ２５を駆動させることとしたが、これに限定されない。振動波モータ駆動回路２４は、この駆動信号の位相、又はこの駆動信号の振幅及び位相の双方を制御して、振動波モータ２５を駆動させることとしても良い。

（３）上記実施形態では、レンズ鏡筒３が角速度センサ１２と振動波モータ２５とを備える場合について説明したが、これに限定されない。本実施形態に係る角速度センサ１２と振動波モータ２５とを、他の光学機器に適用するようにしてもよい。

１：カメラ、２：カメラ本体、３，３Ａ：レンズ鏡筒、１２，１２Ａ：角速度センサ、１３：加速度センサ、１４：ＣＰＵ、２４：振動波モータ駆動回路、２５：振動波モータ、１２１：音叉、１２２：駆動回路、１２３：モニタ電極、１２４：モニタアンプ、１２５：ＡＧＣ、１２６，１２６Ａ：コンパレータ、１２７：センスアンプ、１２８：同期検波回路、１２９：ローパスフィルタ

Claims (7)

1. 第１の周波数の信号が発振される発振子を有するセンサと、
   第２の周波数の駆動信号により駆動されるアクチュエータと、を備え、
   前記第１の周波数と前記第２の周波数とが等しいこと、
   を特徴とする電気機器。
2. 請求項１に記載の電気機器であって、
   前記センサは、前記第１の周波数の信号を出力する出力部を有し、
   前記アクチュエータは、前記出力部から出力された前記第１の周波数の信号が入力される入力部を有すること、
   を特徴とする電気機器。
3. 請求項２に記載の電気機器であって、
   該電気機器は、複数のセンサを備え、
   前記入力部には、前記複数のセンサのうち、前記アクチュエータの駆動回路に最も近いセンサの前記出力部から出力された信号が入力されること、
   を特徴とする電気機器。
4. 請求項２又は３に記載の電気機器であって、
   前記出力部から出力された前記第１の周波数の信号を整流する整流部を備えること、
   を特徴とする電気機器。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電気機器であって、
   該電気機器は、複数のセンサを備え、前記複数のセンサが発振する信号の周波数が等しいこと、
   を特徴とする電気機器。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電気機器であって、
   前記センサは、前記第１の周波数の信号を整流する整流部を有すること、
   を特徴とする電気機器。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電気機器は、レンズ鏡筒又は光学機器であること、
   を特徴とする電気機器。

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