JP3790308B2 - 超音波モーター駆動式レンズ鏡筒 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシステムカメラ、特に一眼レフカメラの交換レンズの鏡筒に関し、さらに詳しくは、レンズ駆動式ＡＦ一眼レフカメラのレンズ鏡筒の超音波モーター駆動に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、レンズ内モーターによる距離環駆動式ＡＦ専用交換レンズの駆動モーターに超音波モーターを用いる場合、円環型モーターが一般であり商品化されている。超音波モーターは環状構造にできることから、レンズ鏡枠の構成上適していた（例えば、特開昭５９−１１１１１７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、３５ｍｍ以上の写真感光フィルムを用いるカメラレンズの鏡筒は直径寸法が大きく、有用とされる望遠系のレンズ鏡筒では特に大きくなることは周知の通りである。この寸法に従って、モーターの環状直径も６０ミリ以上と大きくなり、ローターとステータの圧着面の加工精度や組立時の平均加圧が得られないなどで、必要とするモーター特性が得られないことや、異音が発生するなどで品質面や生産及びコスト面で問題があった。
【０００４】
一方、直径寸法の小さい円筒型の超音波モーターを内蔵したレンズ鏡筒も市販されているが、円環構造と異なり、特殊な構造によって円筒型モーターを構成しているため、モーターの回転数が上がり、これを多数の歯車による減速機構で、所望の回転数とトルクを得るようにしている。これは従来の円筒型ＤＣモーターを用いたものと大差なく、歯車の連動騒音が無視出来なく、静粛回転及び低速回転、高トルクの超音波モーターの特徴を有効に活用していない問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するため、生産性が高く、超音波モーターの特性を発揮させるに最も適した形状寸法（直径２０ミリ〜３０ミリ）と扁平構造を有する小型単体モーターをレンズ鏡筒の外筒部とレンズを保持している中心部の内筒との空隙にモーター軸をレンズ光軸に対して垂直になるよう設置し、該扁平モーターをレンズ駆動用に用いられるようにしたことを特徴し、外観形状を損なうことなく構成したレンズ鏡筒を提供する。
【０００６】
扁平型超音波モーターを内筒に外接する一辺と当該辺を下辺として外筒の内側とでできる下弦状空間に駆動軸を光軸に対して垂直になるよう設置し、レンズ移動のための回動筒を内、外筒の間に設置し、該モーターの出力軸と連結することにより駆動可能にする。
【０００７】
【実施例】
以下、図面等を参照して本発明の最も良好な実施形態を説明する。
【０００８】
図１と図２は本発明の実施例の構成の概略図であり、図において同じ部材は同じ符号で示す。１は本発明に用いる超音波モーターで、ステータ１１とロータ１２から構成され、これらを圧接した状態からなっている。詳細構造は図３に示す。
【０００９】
超音波モータの設置位置は図１で示すように、内筒３に外接する一辺と当該辺を下辺として外筒２の内側とでできる下弦状空間にモータ軸１４のピニオン１３を上にし、且つ当該軸１４を鏡筒中心すなわち光軸に対し垂直になるよう設置しモーターの取り付け面２３で取り付け部材を通して外筒に固定される。外筒２と内筒３の中間に回動筒４が回動可能な状態で設置されている。回動筒４の端面部は図のように歯形を形成した、いわゆるクラウンギヤー４２となっていて、超音波モータ１のピニオン１３と噛み合い、モータの回転動力を回動筒４の回転に伝えている。また、回動筒４には図のようなネジ状の長溝穴４１が刻まれ、内側の固定内筒３には光軸に沿った直進長溝穴３１が刻まれている。この両長溝穴の交差点の位置は内筒３と回動筒４との相対位置関係にある。この両鏡筒の二つの長溝穴４１と３１の交差点には光軸中心位置にある移動レンズ群と一体で移動可能な移動ピン７が貫通している。
【００１０】
図２は本発明鏡筒の構成断面図を示すが、内筒３の右側には保持枠９に支えられた固定レンズ群８が固定され、左側には保持枠６に支えられた可動レンズ群５があり、保持枠６には前記移動ピン７が植立されていて、前記回動筒のスクリュー長溝穴４１と内筒の直進長溝穴３１の交差点に貫通している。この移動ピン７が光軸に平行に移動することにより、内筒３の内面を可動レンズ群５と一体で保持枠６がスライド出来るようになっている。このため固定レンズ群８と可動レンズ群５との間隔が可変出来、内焦式焦点調整が可能となる。
【００１１】
回動筒４は端面ギヤー部４２と超音波モータ１の回転軸１４のピニオン１３と噛み合い、モータからの回転動力により内側の内筒に沿って回りを回転でき、前記両長溝穴３１と４１の交差位置を可変するようになっている。
【００１２】
図３は参考のため本発明に用いる扁平型超音波モータ１の詳細断面図を示している。本体の約上半分がステータ１１で約下半分がローター１２で構成されている。ローター１２の中心に回転軸１４が固定され、ステータ１１の中心に設置するベアリング２５を通して上側に出力軸として突出している。この軸１４にピニオン１３が固定されている。軸１４の途中に溝２４があり、ローター１２とステータ１１面とを耐磨耗性のあるスライダー盤２２を介して圧接状態に保つために、Ｅリング１６で止められている。ローターの底は中心から周辺にかけて、図のような薄厚円弧状に加工され、ステータと接触する周縁部に中心に対してバネ性を持たせ、ステータとの接触圧を適度に保っている。一方、ステータ１１は超音波振動を増幅させる目的で設けられている櫛歯状溝のある面を接触面にし、この背面に分極された圧電セラミック２１が貼付されている。このセラミック２１にそれぞれ位相の異なる超音波振動電圧を加えることにより、このステータ１１の圧接面に進行波振幅が発生し、接触しているローター１２に回転動力が与えられることになる。この回転出力を軸１４から取り出せる構造となっている。
【００１３】
以上のような単純な構成により生産性及び信頼性の高い超音波モーターが得られ、商品化されている。
【００１４】
超音波モーター１はローター１２の下面と若干の間隔を保ち、比較的直径の大きいギヤー１７が軸１４に固定されていて、ローターと一体で回転するようになっている。図１に示すようにこのギヤー１７には他端はスリット円盤１９が固定された軸１８に繋がる増速ピニオン１０が噛み合っていているため、モータ軸１４の回転に合わせて、スリット円盤１９は増速された回転が得られるようになっている。このスリットをカウント出来るようにフォトインターラプタ２０が設けられ、回動する回動筒４の回転移動量を計測し、レンズの移動量を算出するエンコーダの役を果たしている。
【００１５】
つぎに、このような構成における動作について説明する。今、図示していないＡＦセンサーからの信号により被写体の距離を判定し、現在のレンズのデフォーカス量からレンズの移動量すなわち、エンコーダパルス数が算出され、カメラからレンズ側の超音波モーターに駆動信号が送られて来る。例えば適正焦点位置が図１の固定レンズ群８に対して、レンズ群５をさらに間隔を広げる方向、すなわち左側に移動する必要がある場合、超音波モータ１は左回転の信号を受け、ローター１２の左回転に従い、ピニオン１３の回転から噛み合っているクラウンギヤー４２によって回転伝達方向を９０°変え、回動筒４を左回転せしめる。
【００１６】
図２で示す移動レンズ群５の保持枠６に植立するピン７が前述のように回動筒４のネジ状長溝穴４１に嵌合し、貫通しているため回動筒の回転に従って、一体で左回転しようとするがピン７は固定内筒の直進長溝穴３１に貫通しているため、回転方向に対して移動出来ないようになっている。このため回動筒４の回転に従ってネジ状溝の側面からピン７の右側面を斜めから押すことになり、ピン７は内筒３の直進長溝穴に沿って、直線的に左側に移動していくことになる。従って、ピン７を固定しているレンズ保持枠６をレンズ群５と共に光軸と平行に左に移動させることが出来る。
【００１７】
レンズ群５の移動量は超音波モータ１の回転角度に比例するため、ローター軸１４に固定するギヤー１７に連なる増速ピニオン１０をローター１２の回転に対して増速回転せしめ、ピニオン軸１８を通して一体で回転するスリット円盤１９のスリット数をホトインターラプター２０で計数すればローター１２の回転角度、すなわちレンズ群５の移動量が計測できる。逆に、予め移動に必要なスリット数が判ればホトインターラプター２０が必要なスリットを計数した時点で、モーターに与えている超音波振動信号を遮断すればモーター１がストップし、移動レンズ群５を所望の適正焦点位置で停止させることが出来る。またレンズ群５を右側に移動させるためには圧電セラミック２１に今までと反対の位相信号を与えればステータ面の進行波が反転するため、ローター１２の逆回転により、回動筒４が右回転し、今度は回動筒４のネジ状長溝穴４１の側面はピン７の左側面を押すことになり、ピン７と一緒にレンズ群５を右側に移動することができることは前記と同じである。なお、本発明の構成に対して、回動筒と内筒に設けられている長溝穴を回動筒側のネジ状溝を内筒に、内筒の直進溝を回動筒に入れ替えても効果は同じである。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の構成によれば、超音波モータの特徴である静粛な作動と高速応答のレンズ駆動に最適な性能をフルに適応でき、生産性と品質の高いレンズ駆動型ＡＦレンズを安価に提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の超音波モーターの設置構造を示す鏡筒部分断面斜視図である。
【図２】本実施例の駆動構造を示すレンズ鏡筒断面図である。
【図３】本実施例の超音波モーターの部分断面図である。
【符号の説明】
１ 扁平型超音波モーター
２ レンズ外筒
３ レンズ内筒
４ 回動筒
５ 移動レンズ群
６ 移動レンズ保持枠
７ 移動ピン
８ 固定レンズ群
９ 固定レンズ保持枠
１０ 増速ピニオン
１１ ステータ
１２ ローター
１３ モーターピニオン
１４ モーター軸
１５ モーター取り付け板
１６ Ｅリング
１７ ギヤー
１８ スリット盤軸
１９ スリット盤
２０ ホトインターラプタ
２１ 圧電セラミック板
２２ スライダー
２３ モーター取り付け面
２４ 軸溝
２５ ベアリング
３１ 直進長溝穴
４１ ネジ状長溝穴
４２ クラウンギヤー
【発明の属する技術分野】
本発明はシステムカメラ、特に一眼レフカメラの交換レンズの鏡筒に関し、さらに詳しくは、レンズ駆動式ＡＦ一眼レフカメラのレンズ鏡筒の超音波モーター駆動に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、レンズ内モーターによる距離環駆動式ＡＦ専用交換レンズの駆動モーターに超音波モーターを用いる場合、円環型モーターが一般であり商品化されている。超音波モーターは環状構造にできることから、レンズ鏡枠の構成上適していた（例えば、特開昭５９−１１１１１７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、３５ｍｍ以上の写真感光フィルムを用いるカメラレンズの鏡筒は直径寸法が大きく、有用とされる望遠系のレンズ鏡筒では特に大きくなることは周知の通りである。この寸法に従って、モーターの環状直径も６０ミリ以上と大きくなり、ローターとステータの圧着面の加工精度や組立時の平均加圧が得られないなどで、必要とするモーター特性が得られないことや、異音が発生するなどで品質面や生産及びコスト面で問題があった。
【０００４】
一方、直径寸法の小さい円筒型の超音波モーターを内蔵したレンズ鏡筒も市販されているが、円環構造と異なり、特殊な構造によって円筒型モーターを構成しているため、モーターの回転数が上がり、これを多数の歯車による減速機構で、所望の回転数とトルクを得るようにしている。これは従来の円筒型ＤＣモーターを用いたものと大差なく、歯車の連動騒音が無視出来なく、静粛回転及び低速回転、高トルクの超音波モーターの特徴を有効に活用していない問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するため、生産性が高く、超音波モーターの特性を発揮させるに最も適した形状寸法（直径２０ミリ〜３０ミリ）と扁平構造を有する小型単体モーターをレンズ鏡筒の外筒部とレンズを保持している中心部の内筒との空隙にモーター軸をレンズ光軸に対して垂直になるよう設置し、該扁平モーターをレンズ駆動用に用いられるようにしたことを特徴し、外観形状を損なうことなく構成したレンズ鏡筒を提供する。
【０００６】
扁平型超音波モーターを内筒に外接する一辺と当該辺を下辺として外筒の内側とでできる下弦状空間に駆動軸を光軸に対して垂直になるよう設置し、レンズ移動のための回動筒を内、外筒の間に設置し、該モーターの出力軸と連結することにより駆動可能にする。
【０００７】
【実施例】
以下、図面等を参照して本発明の最も良好な実施形態を説明する。
【０００８】
図１と図２は本発明の実施例の構成の概略図であり、図において同じ部材は同じ符号で示す。１は本発明に用いる超音波モーターで、ステータ１１とロータ１２から構成され、これらを圧接した状態からなっている。詳細構造は図３に示す。
【０００９】
超音波モータの設置位置は図１で示すように、内筒３に外接する一辺と当該辺を下辺として外筒２の内側とでできる下弦状空間にモータ軸１４のピニオン１３を上にし、且つ当該軸１４を鏡筒中心すなわち光軸に対し垂直になるよう設置しモーターの取り付け面２３で取り付け部材を通して外筒に固定される。外筒２と内筒３の中間に回動筒４が回動可能な状態で設置されている。回動筒４の端面部は図のように歯形を形成した、いわゆるクラウンギヤー４２となっていて、超音波モータ１のピニオン１３と噛み合い、モータの回転動力を回動筒４の回転に伝えている。また、回動筒４には図のようなネジ状の長溝穴４１が刻まれ、内側の固定内筒３には光軸に沿った直進長溝穴３１が刻まれている。この両長溝穴の交差点の位置は内筒３と回動筒４との相対位置関係にある。この両鏡筒の二つの長溝穴４１と３１の交差点には光軸中心位置にある移動レンズ群と一体で移動可能な移動ピン７が貫通している。
【００１０】
図２は本発明鏡筒の構成断面図を示すが、内筒３の右側には保持枠９に支えられた固定レンズ群８が固定され、左側には保持枠６に支えられた可動レンズ群５があり、保持枠６には前記移動ピン７が植立されていて、前記回動筒のスクリュー長溝穴４１と内筒の直進長溝穴３１の交差点に貫通している。この移動ピン７が光軸に平行に移動することにより、内筒３の内面を可動レンズ群５と一体で保持枠６がスライド出来るようになっている。このため固定レンズ群８と可動レンズ群５との間隔が可変出来、内焦式焦点調整が可能となる。
【００１１】
回動筒４は端面ギヤー部４２と超音波モータ１の回転軸１４のピニオン１３と噛み合い、モータからの回転動力により内側の内筒に沿って回りを回転でき、前記両長溝穴３１と４１の交差位置を可変するようになっている。
【００１２】
図３は参考のため本発明に用いる扁平型超音波モータ１の詳細断面図を示している。本体の約上半分がステータ１１で約下半分がローター１２で構成されている。ローター１２の中心に回転軸１４が固定され、ステータ１１の中心に設置するベアリング２５を通して上側に出力軸として突出している。この軸１４にピニオン１３が固定されている。軸１４の途中に溝２４があり、ローター１２とステータ１１面とを耐磨耗性のあるスライダー盤２２を介して圧接状態に保つために、Ｅリング１６で止められている。ローターの底は中心から周辺にかけて、図のような薄厚円弧状に加工され、ステータと接触する周縁部に中心に対してバネ性を持たせ、ステータとの接触圧を適度に保っている。一方、ステータ１１は超音波振動を増幅させる目的で設けられている櫛歯状溝のある面を接触面にし、この背面に分極された圧電セラミック２１が貼付されている。このセラミック２１にそれぞれ位相の異なる超音波振動電圧を加えることにより、このステータ１１の圧接面に進行波振幅が発生し、接触しているローター１２に回転動力が与えられることになる。この回転出力を軸１４から取り出せる構造となっている。
【００１３】
以上のような単純な構成により生産性及び信頼性の高い超音波モーターが得られ、商品化されている。
【００１４】
超音波モーター１はローター１２の下面と若干の間隔を保ち、比較的直径の大きいギヤー１７が軸１４に固定されていて、ローターと一体で回転するようになっている。図１に示すようにこのギヤー１７には他端はスリット円盤１９が固定された軸１８に繋がる増速ピニオン１０が噛み合っていているため、モータ軸１４の回転に合わせて、スリット円盤１９は増速された回転が得られるようになっている。このスリットをカウント出来るようにフォトインターラプタ２０が設けられ、回動する回動筒４の回転移動量を計測し、レンズの移動量を算出するエンコーダの役を果たしている。
【００１５】
つぎに、このような構成における動作について説明する。今、図示していないＡＦセンサーからの信号により被写体の距離を判定し、現在のレンズのデフォーカス量からレンズの移動量すなわち、エンコーダパルス数が算出され、カメラからレンズ側の超音波モーターに駆動信号が送られて来る。例えば適正焦点位置が図１の固定レンズ群８に対して、レンズ群５をさらに間隔を広げる方向、すなわち左側に移動する必要がある場合、超音波モータ１は左回転の信号を受け、ローター１２の左回転に従い、ピニオン１３の回転から噛み合っているクラウンギヤー４２によって回転伝達方向を９０°変え、回動筒４を左回転せしめる。
【００１６】
図２で示す移動レンズ群５の保持枠６に植立するピン７が前述のように回動筒４のネジ状長溝穴４１に嵌合し、貫通しているため回動筒の回転に従って、一体で左回転しようとするがピン７は固定内筒の直進長溝穴３１に貫通しているため、回転方向に対して移動出来ないようになっている。このため回動筒４の回転に従ってネジ状溝の側面からピン７の右側面を斜めから押すことになり、ピン７は内筒３の直進長溝穴に沿って、直線的に左側に移動していくことになる。従って、ピン７を固定しているレンズ保持枠６をレンズ群５と共に光軸と平行に左に移動させることが出来る。
【００１７】
レンズ群５の移動量は超音波モータ１の回転角度に比例するため、ローター軸１４に固定するギヤー１７に連なる増速ピニオン１０をローター１２の回転に対して増速回転せしめ、ピニオン軸１８を通して一体で回転するスリット円盤１９のスリット数をホトインターラプター２０で計数すればローター１２の回転角度、すなわちレンズ群５の移動量が計測できる。逆に、予め移動に必要なスリット数が判ればホトインターラプター２０が必要なスリットを計数した時点で、モーターに与えている超音波振動信号を遮断すればモーター１がストップし、移動レンズ群５を所望の適正焦点位置で停止させることが出来る。またレンズ群５を右側に移動させるためには圧電セラミック２１に今までと反対の位相信号を与えればステータ面の進行波が反転するため、ローター１２の逆回転により、回動筒４が右回転し、今度は回動筒４のネジ状長溝穴４１の側面はピン７の左側面を押すことになり、ピン７と一緒にレンズ群５を右側に移動することができることは前記と同じである。なお、本発明の構成に対して、回動筒と内筒に設けられている長溝穴を回動筒側のネジ状溝を内筒に、内筒の直進溝を回動筒に入れ替えても効果は同じである。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の構成によれば、超音波モータの特徴である静粛な作動と高速応答のレンズ駆動に最適な性能をフルに適応でき、生産性と品質の高いレンズ駆動型ＡＦレンズを安価に提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の超音波モーターの設置構造を示す鏡筒部分断面斜視図である。
【図２】本実施例の駆動構造を示すレンズ鏡筒断面図である。
【図３】本実施例の超音波モーターの部分断面図である。
【符号の説明】
１ 扁平型超音波モーター
２ レンズ外筒
３ レンズ内筒
４ 回動筒
５ 移動レンズ群
６ 移動レンズ保持枠
７ 移動ピン
８ 固定レンズ群
９ 固定レンズ保持枠
１０ 増速ピニオン
１１ ステータ
１２ ローター
１３ モーターピニオン
１４ モーター軸
１５ モーター取り付け板
１６ Ｅリング
１７ ギヤー
１８ スリット盤軸
１９ スリット盤
２０ ホトインターラプタ
２１ 圧電セラミック板
２２ スライダー
２３ モーター取り付け面
２４ 軸溝
２５ ベアリング
３１ 直進長溝穴
４１ ネジ状長溝穴
４２ クラウンギヤー
Claims (2)
- 光軸を同心とした静止側の固定筒と回転可能な回動筒を有し、前記固定筒と前記回動筒の間に生じる回転角度差によって、中心に設置せるレンズ群を前記光軸に沿って直進移動せしめる構造のレンズ鏡筒において、直径の大きい外筒と中心のレンズ群を保持する内筒との間にあって、前記内筒に外接する一辺と当該辺を下辺として前記外筒の内側とでできる下弦状空間に扁平型超音波モーター駆動軸が前記鏡筒の光軸に対して垂直であって、前記駆動軸先端に固設するピニオンと前記回動筒の端面周囲を歯形加工したクラウンギヤーが直交する状態で噛合するよう設置することによって、レンズ駆動を可能にしたことを特徴とする超音波モーター駆動式レンズ鏡筒。
- 駆動軸の一端にピニオン、他端にギヤーを有する扁平型超音波モーターにおいて、回動筒の端面周囲を歯形加工したクラウンギヤーと前記ピニオンと噛み合わせて成るレンズ駆動機構と、前記ギヤーに連結する増速装置によって得られるエンコーダー信号でレンズ群の移動量を制御する制御機構で構成したことを特徴とする請求項１記載の超音波モーター駆動式レンズ鏡筒。
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|---|---|---|---|
| JP28585296A JP3790308B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 超音波モーター駆動式レンズ鏡筒 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP28585296A JP3790308B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 超音波モーター駆動式レンズ鏡筒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10115759A JPH10115759A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3790308B2 true JP3790308B2 (ja) | 2006-06-28 |
Family
ID=17696899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28585296A Expired - Fee Related JP3790308B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 超音波モーター駆動式レンズ鏡筒 |
Country Status (1)
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-
1996
- 1996-10-09 JP JP28585296A patent/JP3790308B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH10115759A (ja) | 1998-05-06 |
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