JP3475383B2 - Lens device - Google Patents

Lens device

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JP3475383B2
JP3475383B2 JP12710496A JP12710496A JP3475383B2 JP 3475383 B2 JP3475383 B2 JP 3475383B2 JP 12710496 A JP12710496 A JP 12710496A JP 12710496 A JP12710496 A JP 12710496A JP 3475383 B2 JP3475383 B2 JP 3475383B2
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vibration
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lens
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natural frequency
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哲二 江村
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Konica Minolta Inc
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はカメラ、ビデオカメ
ラ、若しくは複写機等に用いられ、所定のレンズを移動
させるアクチュエータを具備したレンズ装置の改良に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a lens device which is used in a camera, a video camera, a copying machine or the like and has an actuator for moving a predetermined lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にレンズ装置には、変倍のための変
倍レンズ群を駆動させるためのズームモータや合焦のた
めの合焦レンズ群を駆動させるためのフォーカスモータ
の如きアクチュエータ類が、レンズ装置の外郭を構成す
るレンズ鏡胴に固定されている。
2. Description of the Related Art Generally, a lens apparatus includes actuators such as a zoom motor for driving a zoom lens group for zooming and a focus motor for driving a focusing lens group for focusing. It is fixed to the lens barrel that forms the outer shell of the lens device.

【0003】これらのアクチュエータ類はいずれも駆動
中は振動を伴っており、その振動がレンズ鏡胴に伝達さ
れ、伝達された振動によってレンズ装置が騒音を発する
という問題を引き起こしている。
All of these actuators are accompanied by vibrations during driving, and the vibrations are transmitted to the lens barrel, and the transmitted vibrations cause a problem that the lens device emits noise.

【0004】特に昨今は、このアクチュエータ類に位置
制御に便利なステッピングモータを使うことが多く、ス
テッピングモータは周期的な振動を原理上必ず持ってい
るので、そのための騒音対策は極めて重要な問題であ
る。
Particularly in recent years, stepping motors convenient for position control are often used for these actuators, and since stepping motors in principle always have periodic vibrations, noise countermeasures for them are an extremely important problem. is there.

【0005】先ず、これらの振動を図1の如き1自由度
系の強制振動のモデルを考えて考察する。
First, these vibrations will be considered by considering a model of forced vibration of a one-degree-of-freedom system as shown in FIG.

【0006】同図において、質量mがバネこわさk、減
衰係数cにて固体壁41に連結されている。本例では質
量mはモータ、固体壁41はレンズ鏡胴と考えることが
でき、バネこわさkと減衰係数cは、そのレンズ鏡胴の
材料及び形状から決まる値である。
In the figure, a mass m is connected to the solid wall 41 with a spring stiffness k and a damping coefficient c. In this example, the mass m can be considered as a motor and the solid wall 41 can be considered as a lens barrel, and the spring stiffness k and the damping coefficient c are values determined by the material and shape of the lens barrel.

【0007】この質量mに任意励振力f(t)が作用す
る場合の運動方程式は下記の式で表せる。
The equation of motion when the arbitrary excitation force f (t) acts on this mass m can be expressed by the following equation.

【0008】 (m・d2x/dt2)+(c・dx/dt)+kx=f(t)・・・ この両辺にexp[−iωt]を乗じて(ここでωは角
振動数であり、実振動数f(Hz)とはω=2πfの関
係になる。)、時刻−∞<t<+∞の範囲で積分すると
(フーリエ変換)、式は下記の式の如くと変形され
る。
(M · d 2 x / dt 2 ) + (c · dx / dt) + kx = f (t) ... Both sides are multiplied by exp [−iωt] (where ω is an angular frequency). Then, the relationship is ω = 2πf with the actual frequency f (Hz).) When integrated in the range of time −∞ <t <+ ∞ (Fourier transform), the formula is transformed into the following formula. .

【0009】 (−ω2m+iωc+k)X=F ・・・ ここで G(ω)=X/F ・・・ をコンプライアンスと呼び、力Fに対する変位Xの周波
数応答を表している。
(−ω 2 m + iωc + k) X = F ... Here, G (ω) = X / F ... Is called compliance, and represents the frequency response of the displacement X to the force F.

【0010】コンプライアンスのある一例を図2に示
す。
An example of compliance is shown in FIG.

【0011】ここでfn(Hz)(=ωn/2π)は固有
振動数であり、式で表せる。
Here, f n (Hz) (= ω n / 2π) is a natural frequency and can be expressed by an equation.

【0012】 fn=(k/m)1/2/2π ・・・ また、減衰比ζは式で表せる。F n = (k / m) 1/2 / 2π ... Further, the damping ratio ζ can be expressed by an equation.

【0013】 ζ=c/{2(mk)1/2} ・・・ この図2を見ると、固有振動数fn(Hz)の近傍の振
動数において、コンプライアンスが非常に大きくなって
いることが分かる。その最大値の周波数ffは固有振動
数fnと殆ど同じであり、ffとfnとの違いは減衰比ζ
により変化するが、その差はほんの僅かであるので、コ
ンプライアンスのピークは殆どfn近傍において生ずる
と考えてよい。また、そのピークの大きさは減衰比ζに
より変化し、減衰比ζが小さい程そのピークの大きさは
大きい。また、減衰比ζが1/21/2以上のときはfn
おいてもピークが生じない。
Ζ = c / {2 (mk) 1/2 } ... Looking at this FIG. 2, the compliance is very large at frequencies near the natural frequency f n (Hz). I understand. Its frequency f f of the maximum value is almost the same as the natural frequency f n, the difference between f f and f n is the damping ratio ζ
However, since the difference is very small, it can be considered that the peak of the compliance occurs almost in the vicinity of f n . The size of the peak changes depending on the damping ratio ζ, and the smaller the damping ratio ζ, the larger the size of the peak. Further, when the damping ratio ζ is 1/2 1/2 or more, no peak occurs even at f n .

【0014】つまり、質量mであるモータに与える励振
周波数がその系の固有振動数に近づくと、質量mの振動
変位が非常に大きくなる共振という現象が起き、その振
動がバネこわさkと減衰係数cを伝わり、固体壁41で
あるレンズ鏡胴を震わせ、騒音が発すると考えられてい
る。
That is, when the excitation frequency applied to the motor having the mass m approaches the natural frequency of the system, a resonance phenomenon occurs in which the vibration displacement of the mass m becomes very large, and the vibration occurs.
It is considered that the motion propagates through the spring stiffness k and the damping coefficient c, and causes the lens barrel, which is the solid wall 41, to quiver and generate noise.

【0015】この振動の伝わる度合いを伝達率と呼び、
図3に示す。横軸は使用する振動数ω(=2πf)と固
有振動数ωn(=2πfn)との比ω/ωn(=f/
n)、縦軸は質量mの振動が固体壁へ伝達される度合
いである。その伝達の度合いは使用する振動数ωが固有
振動数ωnに一致したとき、最も大きくなる。その大き
さは減衰比ζが小さい程大きい。また、使用するωをω
nの21/2以上にすると、伝達の度合いは1以下、つまり
そのまま伝わるより小さく、即ち減衰されて伝わる。そ
の大きさは減衰比ζが小さいほど減衰の度合いが大き
く、つまり伝達の度合いは小さくなる。
The degree of transmission of this vibration is called the transmissibility,
As shown in FIG. The horizontal axis represents the ratio ω / ω n (= f /) of the frequency ω (= 2πf) used and the natural frequency ω n (= 2πf n ).
f n ), the vertical axis is the degree to which the vibration of mass m is transmitted to the solid wall. The degree of the transmission becomes maximum when the frequency ω used matches the natural frequency ω n . The smaller the damping ratio ζ, the larger the magnitude. Also, use ω
When n is 2 1/2 or more, the degree of transmission is 1 or less, that is, smaller than that which is transmitted as it is, that is, it is transmitted with attenuation. The smaller the damping ratio ζ, the greater the degree of damping, that is, the lesser the degree of transmission.

【0016】この対策方法として、先ずモータをその系
の固有振動数の近くで使用しないことであり、必ず固有
振動数より高い周波数、正確には固有振動数の21/2
以上の、しかもできるだけ高い周波数で使用することで
ある。
As a countermeasure against this, first, the motor is not used in the vicinity of the natural frequency of the system, and the frequency is always higher than the natural frequency, to be precise, it is 2 1/2 times or more of the natural frequency, and moreover, Use at the highest frequency possible.

【0017】そのために、逆に固有振動数の方を低い振
動数へ移動させることがよく行われる。
Therefore, conversely, the natural frequency is often moved to a lower frequency.

【0018】固有振動数fn(Hz)を低くするために
は式で分かるように、先ずバネこわさkを小さくする
ことである。これは、モータを固定しているレンズ鏡胴
を柔らかくすることであるが、レンズ鏡胴としての強度
の問題があり、自ずと限界がある。
In order to lower the natural frequency fn (Hz), as shown in the equation, first, the spring stiffness k is reduced. This is to make the lens barrel fixing the motor soft, but there is a problem of strength as the lens barrel, and there is a limit naturally.

【0019】また、モータを直接レンズ鏡胴に固定せ
ず、柔らかい素材を介して取りけることも考えられる
が、これもモータの取り付け位置が定まらない等、その
柔らかさにはやはり限界があることは前述と全く同様で
ある。
It is also conceivable that the motor is not directly fixed to the lens barrel but can be mounted via a soft material, but this also has a limit in its softness because the mounting position of the motor is not fixed. Is exactly the same as above.

【0020】更に、バネこわさkを小さくすると、固有
振動数fn(Hz)は低くなるが、式で分かるように
減衰比ζは大きくなる。図3に示すように21/2fn
(Hz)以上の振動数では、減衰比ζは小さい方が振動
が伝わり難いので、バネこわさkを小さくことはあまり
得策ではない。
Further, if the spring stiffness k is reduced, the natural frequency fn (Hz) is lowered, but the damping ratio ζ is increased as can be seen from the equation. 2 1/2 fn as shown in FIG.
At frequencies above (Hz), the smaller the damping ratio ζ, the harder it is for the vibration to propagate, so it is not a good idea to reduce the spring stiffness k.

【0021】減衰比ζを小さくするために、減衰係数c
を小さくすることも考えられるが、減衰係数cは使用す
るレンズ鏡胴の材料で決定されてしまう物性値であり、
その値は自由に動かすことはできない。
In order to reduce the damping ratio ζ, the damping coefficient c
However, the attenuation coefficient c is a physical property value determined by the material of the lens barrel used,
Its value cannot be moved freely.

【0022】ところが質量mを大きくすると、それだけ
で固有振動数fn(Hz)を小さくすることが出来るば
かりでなく、減衰比ζも小さくすることができることが
式及び式から分かる。
However, it can be seen from the equations and expressions that not only can the natural frequency fn (Hz) be reduced by increasing the mass m, but also the damping ratio ζ can be reduced.

【0023】よって、一般にレンズ鏡胴の騒音対策は、
レンズ鏡胴の振動している部位に鉛などの重りを貼り付
けることがよく行われる。
Therefore, generally, the noise countermeasures for the lens barrel are
A weight such as lead is often attached to the vibrating portion of the lens barrel.

【0024】また、モータに直接貼り付けるだけでな
く、レンズ鏡胴の振動している部材に張り付けることも
よく行われる。
In addition to being directly attached to the motor, it is often applied to the vibrating member of the lens barrel.

【0025】これは、モータのように質量が集中してい
る図1の如きモデルのみならず、板材や梁などの分布定
数モデルにも、以上の理論は同様に成り立つからであ
る。
This is because the above theory holds true not only for the model as shown in FIG. 1 in which the mass is concentrated like a motor, but also for the distributed constant model of a plate or beam.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前項の
説明は使用する周波数が一点のときのみに限り、昨今の
実際のレンズの駆動は広い周波数範囲にわたっているこ
とが多く、しかもその範囲を連続して使用することが多
い。そのためにどうしてもその周波数領域の中に固有振
動数が含まれてしまうことがある。
However, in the explanation of the preceding paragraph, the actual lens drive of recent years often covers a wide frequency range only when the frequency to be used is one point, and further, the range is continuous. Often used. Therefore, the natural frequency may be included in the frequency domain.

【0027】使用する周波数領域の中に固有振動数を持
つ場合の対策は前項の減衰比ζの説明とは全く逆であ
り、図3でも分かるように減衰比ζは大きくしなけれ
ば、モータへの励振周波数が固有振動数近傍になったと
ころで共振して、大きな騒音が発生してしまう。
The countermeasure when the natural frequency is in the frequency range to be used is completely opposite to the explanation of the damping ratio ζ in the previous section. As can be seen from FIG. When the excitation frequency of is close to the natural frequency, it resonates and a large noise is generated.

【0028】また、実際のレンズ鏡胴は図1に示す1自
由度系ではなく、複数の固有振動数(振動モード)を持
つ多自由度系である。そのために、使用する周波数内の
所々に大きな騒音を発する周波数が存在するといったこ
とが生じている。
The actual lens barrel is not a one-degree-of-freedom system shown in FIG. 1, but a multi-degree-of-freedom system having a plurality of natural frequencies (vibration modes). As a result, there are frequencies that generate large noises in places to be used.

【0029】この対策のためには、それぞれの振動モー
ドに応じてバネこわさkを変化させたり質量mを変化さ
せたりして、微妙なモードの調整を行っているが、この
ように固有振動数近傍においても使用するためには、結
局のところ減衰比ζを大きくしない限り抜本的な対策に
はならない。
As a countermeasure for this, the spring stiffness k or the mass m is changed according to each vibration mode to make a fine adjustment of the mode. In order to use even in the vicinity, after all, it is not a drastic measure unless the damping ratio ζ is increased.

【0030】しかし、減衰比ζを支配している減衰係数
cを変化させることは、その値が材料の物性によってい
るため、極めて難しい。
However, it is extremely difficult to change the damping coefficient c which governs the damping ratio ζ, because the value depends on the physical properties of the material.

【0031】よって、構造によって共振時の振動の大き
さをダンピングする方法が様々に研究されている。
Therefore, various methods of damping the magnitude of vibration at resonance depending on the structure have been studied.

【0032】ところが現在、実用になっているものは図
4に示すように、粘弾性素材51を2枚の金属板52で
サンドイッチにした制振鋼板と称するものしかなく、制
振鋼板は製造工程が複雑であり、品質も安定しないた
め、極めて高価なものとなり、レンズ鏡胴のような低コ
スト製品には使うことは困難である。また、その効果も
あまり優れたものではなかった。
However, as shown in FIG. 4, what is practically used at present is only a vibration damping steel plate in which a viscoelastic material 51 is sandwiched between two metal plates 52, and the vibration damping steel plate is manufactured by a manufacturing process. Is complicated and the quality is not stable, which makes it extremely expensive and difficult to use for low-cost products such as lens barrels. Also, the effect was not very good.

【0033】本発明はかかる問題に鑑み、簡単で低コス
トな構造で、共振のダンピング性能が極めて有効な制振
効果を備えたレンズ装置を提案することを発明の課題と
する。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to propose a lens device having a simple and low-cost structure and a vibration damping effect in which resonance damping performance is extremely effective.

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】上記課題は、所定のレン
ズを移動させるアクチュエータを具備したレンズ装置に
おいて、前記レンズ装置の外郭を構成するレンズ鏡胴が
第1の樹脂材料により形成されると共に前記レンズ鏡胴
の一部に所定の穴が穿設され、該穴が第2の樹脂材料に
より形成された部材で埋設されており、前記第2の樹脂
材料のヤング率が前記第1の樹脂材料のヤング率より小
さな値であることを特徴とするレンズ装置により、達成
される。
SUMMARY OF THE INVENTION The above object, the with the lens apparatus having an actuator for moving the predetermined lens, the lens barrel constituting an outer shell of said lens device is formed by a first resin material A predetermined hole is formed in a part of the lens barrel, and the hole is formed in the second resin material.
Are embedded in a member which is more formed by the lens apparatus, wherein the Young's modulus of the second resin <br/> material is smaller than the Young's modulus of the first resin material, it is achieved It

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】本発明のレンズ装置における一実
施形態を図5に示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION One embodiment of a lens device of the present invention is shown in FIG.

【0036】レンズ鏡胴10の内部にガイドシャフト1
5、16を介して移動レンズ群枠12、14と固定レン
ズ群枠13が光軸を合致させて支持され、ガイドシャフ
ト15、16は押さえ部材17、18によってレンズ鏡
胴10に固定されている。また、固定レンズ群11はレ
ンズ鏡胴10に直接固定されている。19はレンズ鏡胴
10の開口部を覆う蓋である。
A guide shaft 1 is provided inside the lens barrel 10.
The movable lens group frames 12 and 14 and the fixed lens group frame 13 are supported with the optical axes aligned with each other via 5 and 16, and the guide shafts 15 and 16 are fixed to the lens barrel 10 by pressing members 17 and 18. . The fixed lens group 11 is directly fixed to the lens barrel 10. Reference numeral 19 is a lid that covers the opening of the lens barrel 10.

【0037】更に、移動レンズ群枠12を駆動するため
のステッピングモータユニット21と、移動レンズ群枠
14を駆動するためのステッピングモータユニット22
がレンズ鏡胴に直接固定される。
Furthermore, a stepping motor unit 21 for driving the moving lens group frame 12 and a stepping motor unit 22 for driving the moving lens group frame 14.
Is fixed directly to the lens barrel.

【0038】レンズ鏡胴10には、この他にオートアイ
リス、レンズ位置センサ等が備えられるが、これらは本
発明と関係ないため本図では省いてある。
Besides this, the lens barrel 10 is provided with an auto iris, a lens position sensor, etc., but these are not shown in the drawing because they are not related to the present invention.

【0039】本実施形態においては、レンズ鏡胴10は
充分な耐衝撃強度を持つエンジニアリング・プラスチッ
ク(以下、エンプラと呼ぶ)材料であるガラス繊維15
%含有ポリカーボネート樹脂(以下、PCGと呼ぶ)に
よる射出成形部品である。この材料の物性値としてはヤ
ング率:E=4.6(GPa)、ポアソン比:γ=0.
3である。
In this embodiment, the lens barrel 10 is a glass fiber 15 which is an engineering plastic (hereinafter referred to as engineering plastic) material having sufficient impact resistance.
% Injection polycarbonate part (hereinafter referred to as PCG). As the physical properties of this material, Young's modulus: E = 4.6 (GPa), Poisson's ratio: γ = 0.
It is 3.

【0040】本発明はレンズ鏡胴10の一部10aをレ
ンズ鏡胴10の材料よりも低いヤング率を持つ材料によ
る部材20で置き換えたことである。
The present invention is to replace the part 10a of the lens barrel 10 with a member 20 made of a material having a Young's modulus lower than that of the material of the lens barrel 10.

【0041】本実施形態では部材20に熱可塑性エラス
トマ(以下、TPEと呼ぶ)を用いている。この材料は
E=0.13(GPa)、γ=0.49であり、ヤング
率はPCGの約1/35である。
In this embodiment, the member 20 is made of thermoplastic elastomer (hereinafter referred to as TPE). This material has E = 0.13 (GPa) and γ = 0.49, and the Young's modulus is about 1/35 of PCG.

【0042】無論、本発明はこれらの材料の組み合わせ
に限定されるものではなく、部材20に熱可塑性でない
各種エラストマを用いても良いし、エラストマでなく各
種ゴム材料でも良いし、更に低ヤング率の各種エンプラ
でも良い。また、レンズ鏡胴の母体となる材料もPCG
のほかABS等であっても良い。要は、レンズ鏡胴10
の一部が、より低いヤング率を持つ材料によって形成さ
れていることを特徴とするとするものである。
Of course, the present invention is not limited to the combination of these materials, and various elastomers which are not thermoplastic may be used for the member 20, various rubber materials may be used instead of the elastomer, and further, the Young's modulus is low. Various engineering plastics are also acceptable. In addition, the material that forms the base of the lens barrel is PCG.
Besides, it may be ABS or the like. In short, the lens barrel 10
Is partly formed of a material having a lower Young's modulus.

【0043】その製造方法としては、図5の如く、予め
レンズ鏡胴10の一部10aに穴を開けておき、そこに
より低いヤング率を持つ部材20を埋めてもよいし、2
色成形法によって一体加工してもよい。
As a manufacturing method thereof, as shown in FIG. 5, a hole may be preliminarily formed in a part 10a of the lens barrel 10 and a member 20 having a low Young's modulus may be embedded therein, or 2
You may process integrally by a color molding method.

【0044】次に、本発明の基本原理とその効果を記
す。
Next, the basic principle of the present invention and its effect will be described.

【0045】図6(A)はレンズ鏡胴の壁部に相当する
平板であり、材料は先述のPCGである。平板の大きさ
は、長辺80mm、短辺40mm、板厚2mmであり、
レンズ鏡胴の構造上、2つの短辺と1つの長辺は固定さ
れている。
FIG. 6A shows a flat plate corresponding to the wall of the lens barrel, and the material thereof is the above-mentioned PCG. The flat plate has a long side of 80 mm, a short side of 40 mm, and a plate thickness of 2 mm.
Due to the structure of the lens barrel, two short sides and one long side are fixed.

【0046】この平板をFEM(有限要素法)により振
動解析したシミュレーション結果を以下に記す。
The simulation results of vibration analysis of this flat plate by FEM (finite element method) are shown below.

【0047】この図6(A)のモデルをSolid P
late Modelと呼び、以下、SPMと略す。
The model of FIG. 6 (A) is solid P
It is called a late model and is abbreviated as SPM hereinafter.

【0048】以上の条件では、今回問題とする500〜
5000(Hz)の周波数領域には図7(A)乃至図7
(C)に示す3つの振動モードが存在する。
Under the above conditions, the problem of 500-
In the frequency region of 5000 (Hz), FIGS.
There are three vibration modes shown in (C).

【0049】この平板の面に垂直な方向に加振力が働い
たときの各振動モードにおいて、代表評価位置であるポ
イントPでの振動加速度(Acceleration)
を、固有振動数(Frequency)とともに記した
ものが表1である。
In each vibration mode when an exciting force acts in the direction perpendicular to the plane of this flat plate, the vibration acceleration (Acceleration) at the point P which is the representative evaluation position.
Is shown in Table 1 together with the natural frequency (Frequency).

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】この計算結果で分かることは、振動加速度
はモード1よりモード3の方がずっと大きく、またこの
様に平板の面に垂直な方向に加振力が加わる本例では平
板のねじり振動であるモード2は殆ど現れてこないこと
である。
It can be seen from this calculation result that the vibration acceleration in Mode 3 is much larger than that in Mode 1, and in this example, the vibration force is applied in the direction perpendicular to the plane of the flat plate. One mode 2 is that it rarely appears.

【0052】また、振動の大きさを振動変位でなく振動
加速度で評価したのは、本例のようなレンズ装置におい
ては、振動により発生する騒音は振動変位よりも振動加
速度の方が影響が大きいということが分かっているから
である。
Further, the magnitude of the vibration is evaluated not by the vibration displacement but by the vibration acceleration. In the lens device of this example, the noise generated by the vibration is more affected by the vibration acceleration than by the vibration displacement. Because I know that.

【0053】また、振動加速度の周波数応答はイナータ
ンスと呼び、コンプライアンスGで表すと、1自由度系
では−ω2G(ω)の関係がある。
The frequency response of the vibration acceleration is called inertance, and when expressed by the compliance G, there is a relationship of -ω 2 G (ω) in the one degree of freedom system.

【0054】次に、図6(A)のモデルの中央にφ20
の穴を開ける。これが図6(B)であり、これをSol
id Plate Model with Cente
rHoleと呼び、以下、SPM with CHと略
す。
Next, at the center of the model of FIG.
Make a hole in. This is FIG. 6 (B), which is Sol
id Plate Model with Center
It is referred to as rHole, and hereinafter abbreviated as SPM with CH.

【0055】振動モードとしてはSPMと同じである
が、その固有振動数はわずかに変化する。その各振動モ
ードにおいて、先と同様にポイントPでの振動加速度
(Acceleration)を、固有振動数(Fre
quency)とともに記したもの表2である。
The vibration mode is the same as that of SPM, but its natural frequency slightly changes. In each of the vibration modes, the vibration acceleration (Acceleration) at the point P is changed to the natural frequency (Fre) as described above.
It is Table 2 that is described together with the (qency).

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】次に、図6(B)の平板の中央に穿設され
たφ20の穴を前述の材料のTPEで埋める。これが図
6(C)であり、これをSolid Plate Mo
del with Elastomered Hole
と呼び、以下、SPM with EHと略す。
Next, the hole of φ20 formed in the center of the flat plate of FIG. 6B is filled with TPE of the above-mentioned material. This is FIG. 6C, and this is Solid Plate Mo.
del with Elastomered Hole
Hereinafter, it is abbreviated as SPM with EH.

【0058】これも先と同様にポイントPでの振動加速
度(Acceleration)を、固有振動数(Fr
equency)と共に記したものが表3である。
In the same manner as above, the vibration acceleration (Acceleration) at the point P is calculated from the natural frequency (Fr).
Table 3 is the one written together with "equency".

【0059】[0059]

【表3】 [Table 3]

【0060】以上の計算結果をSPMでの値を100%
としてモード1のみでまとめたものが表4であり、モー
ド3のみでまとめたものが表5である。
Based on the above calculation results, the SPM value is 100%.
Table 4 is a summary of only Mode 1 and Table 5 is a summary of Mode 3 only.

【0061】[0061]

【表4】 [Table 4]

【0062】[0062]

【表5】 [Table 5]

【0063】表4に示すモード1では、SPMに穴を開
けても、その穴をTPEで埋めても固有振動数、振動加
速度ともにそれほど大きな変化がない。
In mode 1 shown in Table 4, even if a hole is formed in the SPM or the hole is filled with TPE, neither the natural frequency nor the vibration acceleration changes so much.

【0064】ところが表5に示すモード3を見ると、穴
を開けても何の影響もなかったものが、その穴をTPE
で埋めることで、固有振動数、振動加速度とも大きく減
少する。騒音にもっとも影響する振動加速度はSPMの
半分程度になってしまうことが分かる。
However, looking at the mode 3 shown in Table 5, it was found that opening the hole had no effect.
By filling in with, both the natural frequency and the vibration acceleration are greatly reduced. It can be seen that the vibration acceleration that most affects noise is about half of SPM.

【0065】つまり、3辺を固定された平板の振動は、
平板のある1部分をより小さなヤング率の材料に置き換
えることで、あるモードの固有振動数を低くする同時に
特に振動加速度を極めて大きく減衰させることができ
る。
That is, the vibration of the flat plate whose three sides are fixed is
By replacing a certain part of the flat plate with a material having a smaller Young's modulus, it is possible to reduce the natural frequency of a certain mode, and at the same time, to significantly attenuate the vibration acceleration.

【0066】この効果の原理を探ったものが表6であ
る。
Table 6 shows a search for the principle of this effect.

【0067】[0067]

【表6】 [Table 6]

【0068】これはそれぞれのモデルの最大主応力(M
ax Principal Stress)と最大歪エ
ネルギ(Max Strain Energy)をモー
ド3について先と同じくSPMの数値を100%とし
て、またその最大値を示す位置と共にまとめたものであ
る。なお、位置記号A〜Cについては図6に示す。
This is the maximum principal stress (M
Here, the ax Principal Stress and the maximum strain energy (Max Strain Energy) are summarized for the mode 3 with the SPM value set to 100% and the position showing the maximum value. The position symbols A to C are shown in FIG.

【0069】これをを見ると、SPMでは最大主応力、
最大歪エネルギの生じる位置が固定長辺付近になる。
Looking at this, the maximum principal stress in SPM,
The position where the maximum strain energy occurs is near the fixed long side.

【0070】また、穴を開けると最大主応力の発生する
位置が穴周辺に移動し、最大歪エネルギの位置も穴周辺
になる。
When a hole is drilled, the position where the maximum principal stress is generated moves to the periphery of the hole, and the position of maximum strain energy also becomes the periphery of the hole.

【0071】ところがこの穴をTPEで埋めてしまうと
最大主応力の発生する位置は同じく穴周辺であることは
変わりがないが、最大歪エネルギの発生する位置は穴周
辺からTPEの中心に移動してしまう。
However, if this hole is filled with TPE, the position where the maximum principal stress occurs remains the same around the hole, but the position where the maximum strain energy occurs moves from the hole periphery to the center of the TPE. Will end up.

【0072】歪エネルギの分布を詳しく調べたところ、
歪エネルギはほとんどTPEのみに蓄えられていること
が分かった。つまりこの構造によれば、振動を起こさせ
るエネルギが低ヤング率のTPEに吸収されることで平
板としての共振の大きさが緩和されているものと解釈で
きる。なお、TPEはPCGにくらべてヤング率が小さ
いと共にポアソン比が大きいので、その違いを確認する
意味でポアソン比を変化させて計算を行ったが、結果に
大きな差は現れない。
When the distribution of strain energy was examined in detail,
It was found that the strain energy is almost exclusively stored in TPE. That is, according to this structure, it can be construed that the energy causing the vibration is absorbed by the TPE having a low Young's modulus, so that the magnitude of resonance as a flat plate is relaxed. Since TPE has a smaller Young's modulus and a larger Poisson's ratio than PCG, the Poisson's ratio was changed in order to confirm the difference, but the calculation did not show a large difference.

【0073】さて、以上の計算結果を確認する意味で、
計算に使った平板モデルを実際に作り、実験を行ってそ
の効果を確認したものが図8に示すグラフである。
Now, in the meaning of confirming the above calculation results,
The graph shown in FIG. 8 is obtained by actually making the flat plate model used for the calculation and conducting the experiment to confirm the effect.

【0074】横軸が0〜5kHzの範囲の周波数を示
し、縦軸が振動加速度であり、上図がSPM、下図がS
PM with EHである。
The horizontal axis represents the frequency in the range of 0 to 5 kHz, the vertical axis represents the vibration acceleration, the upper figure is SPM, and the lower figure is S.
This is PM with EH.

【0075】まず上図にある4点の共振点は周波数の低
い順から、モード1、2、3、4に相当する。なお、モ
ード4については図7には示さなかったが、モード2の
2倍の高調振動に相当する。
First, the four resonance points in the above figure correspond to modes 1, 2, 3, and 4 in order of increasing frequency. Although not shown in FIG. 7 for mode 4, it corresponds to twice the harmonic vibration of mode 2.

【0076】これを見ると計算通りモード1にくらべて
モード3が非常に大きく現れている。
As can be seen from the above, Mode 3 appears much larger than Mode 1 as calculated.

【0077】また、計算結果ではモード2はほとんど現
れなかったが、これは実験においては、加振器によって
平板の面の垂直方向に加振を行うのであるが、そのとき
完全に面に垂直方向に加振を行うことは難しく、面に対
してわずかながらある角度がついてしまう。そうする
と、平板にねじれ方向の力が加わるため、ねじり振動の
振動モードであるモード2が現れてくる。
In addition, although mode 2 hardly appeared in the calculation result, this is because in the experiment, the vibration was applied in the direction perpendicular to the plane of the flat plate by the vibration exciter. It is difficult to vibrate on, and it makes a slight angle to the surface. Then, since a force in the twisting direction is applied to the flat plate, a mode 2 which is a vibration mode of torsional vibration appears.

【0078】これに対して下図のSPM with E
Hを見ると、計算通りモード1は周波数、大きさともに
あまり大きな変化が無く、モード3については共振周波
数が低くなると同時にその大きさが非常に少なくなって
いることが分かる。
On the other hand, the SPM with E shown in the figure below
Looking at H, it can be seen that mode 1 does not change much in frequency and size as calculated, and mode 3 has a low resonance frequency and a very small size.

【0079】その大きさはSPMの25%程度まで下が
り、計算結果の50%より減衰しているが、これは先の
計算過程には含まれていないエラストマ自体の持つ減衰
特性が含まれているからだと思われる。
The magnitude thereof is reduced to about 25% of SPM and is attenuated from 50% of the calculation result, but this includes the attenuation characteristic of the elastomer itself which is not included in the previous calculation process. It seems to be the body.

【0080】以上これらの原理を応用したものが先にの
べた図5である。即ち、共振が起きているレンズ鏡胴1
0の壁に穴を開け、そこをTPEの部材20で埋めたも
のである。
The above-mentioned application of these principles is shown in FIG. That is, the lens barrel 1 in which resonance occurs
A hole is made in the wall of No. 0, and the hole is filled with the TPE member 20.

【0081】この方法によれば構造は極めて単純であ
り、従来のように重量が増加することもなければ、図4
の制振鋼板のように製造も難しくはなく、最近の2色成
形法を使えば、レンズ鏡胴に一体に成形してしまうこと
も可能である。
According to this method, the structure is extremely simple and the weight is not increased as in the conventional case.
It is not difficult to manufacture like the vibration-damping steel plate, and it is possible to mold it integrally with the lens barrel by using the recent two-color molding method.

【0082】[0082]

【発明の効果】請求項1,2のレンズ装置によれば、簡
単で低コストな構造で、且つ共振のダンピング性能が極
めて有効な制振効果を有するレンズ鏡胴を提供すること
ができるので、固有振動数を含む広い周波数領域でアク
チュエータを駆動しても騒音の心配がない。
According to the lens device of the first and second aspects, it is possible to provide a lens barrel having a simple and low-cost structure and a damping effect in which the damping performance of resonance is extremely effective. Even if the actuator is driven in a wide frequency range including the natural frequency, there is no fear of noise.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】1自由度系の強制振動モデルの図である。FIG. 1 is a diagram of a forced vibration model of a one-degree-of-freedom system.

【図2】コンプライアンスと固有振動数のグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph of compliance and natural frequency.

【図3】伝達率と振動数比のグラフである。FIG. 3 is a graph of transmissibility and frequency ratio.

【図4】制振鋼板の図である。FIG. 4 is a diagram of a damping steel plate.

【図5】レンズ装置における一実施形態の図である。FIG. 5 is a diagram of an embodiment of a lens device.

【図6】本発明の原理を示す解析モデルの図である。FIG. 6 is a diagram of an analytical model showing the principle of the present invention.

【図7】本解析モデルでの振動モードの図である。FIG. 7 is a diagram of vibration modes in this analysis model.

【図8】平板モデルの実験によるグラフである。FIG. 8 is a graph of an experiment of a flat plate model.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 レンズ鏡胴 11 固定レンズ群 12,14 移動レンズ群枠 13 固定レンズ群枠 15,16 ガイドシャフト 17,18 押さえ部材 19 蓋 20 部材 21,22 ステッピングモータユニット 10 lens barrel 11 Fixed lens group 12, 14 Moving lens group frame 13 Fixed lens group frame 15, 16 Guide shaft 17, 18 Presser member 19 lid 20 members 21,22 Stepping motor unit

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定のレンズを移動させるアクチュエー
タを具備したレンズ装置において、前記 レンズ装置の外郭を構成するレンズ鏡胴が第1の
材料により形成されると共に前記レンズ鏡胴の一部
所定の穴が穿設され、該穴が第2の樹脂材料により形成
された部材で埋設されており、前記第2の樹脂材料のヤ
ング率が前記第1の樹脂材料のヤング率より小さな値で
あることを特徴とするレンズ装置。
1. A lens apparatus having an actuator for moving a predetermined lens, wherein a lens barrel forming an outer shell of the lens apparatus is a first tree.
Some of the lens barrel while being formed by fat material
A predetermined hole is bored and the hole is made of a second resin material.
And a Young's modulus of the second resin material is smaller than that of the first resin material.
【請求項2】 前記レンズ鏡胴は前記第1の樹脂材料と
前記第2の樹脂材料を用いて2色成形法により成形され
ていることを特徴とする請求項1に記載のレンズ装置。
2. The lens device according to claim 1, wherein the lens barrel is molded by a two-color molding method using the first resin material and the second resin material.
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