JP6316431B2 - ズームフォーカス手段及びズームレンズ - Google Patents

Description

本発明は、光学の技術分野に関し、特にズームフォーカス手段及びこれに対応するズームレンズに関する。

デジタルイメージング技術の普及に伴い、光学画像形成装置は、例えば携帯型及び小型の多種多様な機器に幅広く適用され、特に小型の光学画像形成装置が幅広く需要されている。

画像形成装置が小型化される状況において精確な焦点距離調整機能を有するために、ネジ山によって駆動される超音波モータ（ＵＳＭ、Ｕｌｔｒａ Ｓｏｎｉｃ Ｍｏｔｏｒ）を採用して焦点距離の調整（特許文献１参照）及びズーム調整（特許文献２参照）を行うことが開示されている。これらの技術は、ズームレンズを小型化するために用いられる。しかしながら、伸縮可能な小型ズームレンズに対しては、実現可能な解決策がまだ生み出されていない。

現在伸縮可能なレンズの種類は、概して以下の通りである。
１つは、一眼レフカメラのレンズのような大型レンズである。大型レンズは、通常、先端の口径が大きく、後端（カメラと接続されている一端）の口径が小さく、手動でレンズの伸縮及びズームを行う。

もう１つは、自動（電動）ズーム機能を有する伸縮可能なレンズである。当該レンズは、通常、多層スリーブ構造を採用し、内層に位置するスリーブによって伸縮を行う。当該レンズは、通常、内層の口径が小さいため、広角効果を奏することが困難である。広角レンズを使用する必要がある場合、多層スリーブが太く且つ短くなり、これによって、ズーム倍率が大きく制限され、レンズ後端の寸法がさらに増大する。

国際公開第２００７／１１８４１８号 中国特許出願公告第１０２５９０９７９号明細書

上述した２種類のレンズは、両方とも小型化が困難である。

１つの形態として、本発明は、同軸配置された第１フォーカスレンズ鏡筒、第１ズームレンズ鏡筒、第１超音波モータ及び第２超音波モータを備えたズームフォーカス手段を提供する。前記第１フォーカスレンズ鏡筒は、径方向に固定され、移動する必要がある第１フォーカスレンズ群を取り付けるために用いられる。前記第１ズームレンズ鏡筒は、径方向に固定され、口径が前記第１フォーカスレンズ鏡筒より大きく、移動する必要のある第１ズームレンズ群を取り付けるために用いられる。前記第１超音波モータは、ロータの回転軸が前記第１フォーカスレンズ鏡筒と同軸であり、前記第１フォーカスレンズ鏡筒を軸方向に移動させるために用いられる。前記第２超音波モータは、ロータの回転軸が前記第１フォーカスレンズ鏡筒と同軸であり、前記第１ズームレンズ鏡筒を軸方向に移動させるために用いられる。前記第１超音波モータのステータは、第１固定筒（１０５）であり、前記第１超音波モータのロータの内壁は多面体であり、前記多面体の各面に圧電材料が固定され、前記第１超音波モータのロータの外壁と前記第１固定筒の内壁とがネジ山又は摩擦によって協働し、前記第２超音波モータのステータは、第１固定筒（１０５）であり、前記第２超音波モータのロータの外壁は多面体であり、前記多面体の各面に圧電材料が固定され、前記第２超音波モータのロータの内壁と前記第１固定筒の外壁とがネジ山又は摩擦によって協働する。

もう１つの形態として、本発明は、前記ズームフォーカス手段と、前記第１フォーカスレンズ鏡筒及び前記第１ズームレンズ鏡筒のうちの対応する鏡筒に取り付けられ、移動する必要がある前記第１フォーカスレンズ群及び前記第１ズームレンズ群とを備えたズームレンズを提供する。

本発明に係るズームフォーカス手段によれば、伸縮が必要なズームレンズ鏡筒がフォーカスレンズ鏡筒の外周に配置されている。超音波モータが鏡筒を駆動させることによって、超音波モータの回転運動が鏡筒の軸方向移動に変換され、ズームレンズ鏡筒の伸縮及びズーム位置の調整を同時に実現することができる。また、ズームレンズ鏡筒の口径がより大きいため、広角レンズの取付に適している。

本発明に係るズームレンズと、従来技術に係る内層伸縮構造のレンズとを比較すると、同一の最大外径の場合、より大きな絞りを得ることができる。また、本発明に係るズームレンズによると、レンズ群を後方から前方へ取り付ける際に、レンズの構造が内から外へ次第に拡大することにより、取付作業がより便利でスムーズになり、レンズの小型化の実現に役に立つ。

以下、図面と併せて、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書では、説明を容易にするため、各実施形態におけるほぼ同一又は類似機能を有する部材について、同一の参照符号を採用している。

本発明に係るズームフォーカス手段の基本構成概略図である。 本発明に係る１つのロータが鏡筒を伝動する方式の概略図である。 本発明に係るもう１つのロータが鏡筒を伝動する方式の概略図である。 本発明に係るもう１つのロータが鏡筒を伝動する方式の概略図である。 実施形態１に係るズームレンズの構成概略図である。 実施形態１における第２フォーカスレンズ鏡筒の上面概略図である。 実施形態２に係るズームレンズの構成概略図である。 実施形態３に係るズームレンズの構成概略図である。 実施形態４に係るズームレンズの構成概略図である。

図１（説明を容易にするため、図中の各筒体の上下エッジについて、点線で示す。）に示すように、基本構造として、本発明に係るズームフォーカス手段は、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１、第１ズームレンズ鏡筒１０２、第１超音波モータ及び第２超音波モータを備える。

第１フォーカスレンズ鏡筒１０１は、径方向に固定され、移動する必要がある第１フォーカスレンズ群を取り付けるために用いられる。第１ズームレンズ鏡筒１０２は、径方向に固定され、口径が第１フォーカスレンズ鏡筒１０１より大きく、且つ第１フォーカスレンズ鏡筒１０１と同軸配置され、移動する必要がある第１ズームレンズ群を取り付けるために用いられる。第１超音波モータにおけるロータ１０３の回転軸は、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１と同軸であり、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１を軸方向に移動させるために用いられる。第２超音波モータにおけるロータ１０４の回転軸は、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１と同軸であり、第１ズームレンズ鏡筒１０２を軸方向に移動させるために用いられる。

第１フォーカスレンズ鏡筒１０１の軸方向移動は、レンズの光学設計を行う際のオートフォーカスを実現するために用いられてよい。一方、第１ズームレンズ鏡筒１０２の軸方向移動は、レンズの伸縮及びズームを含んでよい。ここで、レンズの伸縮は、鏡筒の移動により、ズームレンズ群を正常に画像形成可能なエリアまで送り込むことであり、当該エリアにおいて、ズーム倍率の調整を行うことができる。具体的な実施形態において、２つ以上のズームレンズ鏡筒で多段階の伸縮を実現してよい。延伸する際に、前方に近いほど、ズームレンズ鏡筒の口径が大きい。これらのズームレンズ鏡筒は、例えば、すべて第２超音波モータによって駆動され、連動可能であってもよい。或いは、各ズームレンズ鏡筒に対して超音波モータを同様に配置し、各ズームレンズ鏡筒が独立に駆動されてもよい。

具体的な実施形態において、鏡筒の径方向固定には、様々な適切な構造を採用してよい。例えば、軸方向に延在する固定ロッド部材を用いて、鏡筒の側壁を貫通することによって、鏡筒がロッド部材に沿って軸方向にスライドすることができ、又は、鏡筒の側壁に軸方向に延在する凹溝又は突起を設け、凹溝又は突起が対応する固定部材と協働することで、鏡筒の軸方向移動等を抑制することができる。１つの実施形態において、径方向固定構造に基づいて軸方向位置決め構造をさらに配置してよい。例えば、固定位置に配置された阻止レバー及び突起等は、鏡筒の軸方向移動範囲（例えば、ズームレンズ鏡筒の伸縮範囲等）を制限するために用いられてよい。他の固定構造に類似する位置決め機構を配置してもよく、レンズを駆動するためのロータに対して位置決めしてもよく、又は、同時に位置決め機能を果たすように超音波モータの駆動方式を設計してもよい（詳細は後述の実施形態を参照）。

１つの基本構造として、超音波モータ（ＵＳＭ、Ｕｌｔｒａ Ｓｏｎｉｃ Ｍｏｔｏｒ）は、同軸配置されたステータ及びロータを含む。ここで、ステータは固定されており、ロータはステータに対して回転可能である。ステータ又はロータには、圧電材料が取り付けられている。これらの圧電材料は、電気信号の励起によりステータ又はロータを振動させて進行波を生成する。これにより、ステータとロータとが協働（例えば、ネジ山による協働又は円周面摩擦による協働）し、ロータを回転させる。超音波モータの回転を精確に制御することができる。鏡筒を軸方向に移動させる際に、ミクロンレベルの精度を実現可能であり、精密フォーカス／ズームの要件を満たすことができる。１つの実施形態において、多面体超音波モータを採用してよい。即ち、ステータ又はロータに取り付けられた圧電材料の表面は多面体であり、多面体の各面に圧電材料が固定されている。フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ、Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を採用して各圧電材料に金属導線を接着又は溶接してよい。これによって、圧電材料を励起するための電気信号が伝送される。圧電材料は、例えば圧電セラミックスであってよい。

具体的な実施形態において、鏡筒の軸方向移動を精確に測定するために、ホール磁石リング及びホール感知デバイスをさらに配置してよい。ホール磁石リングと第１フォーカスレンズ鏡筒とは、同軸配置され、ホール磁石リング及びホール感知デバイスのいずれか一方が超音波モータのロータに固定され、他方が当該超音波モータのステータ又は当該超音波モータによって駆動される鏡筒に固定されている。ホール感知デバイスが測定信号を出力する。当該測定信号は、ホール磁石リングがホール感知デバイスに対する回転角度を表示するために用いられる。当該回転角度は、実際には、ロータの回転角度である。ロータの回転と鏡筒の軸方向移動とは、対応関係を有する。従って、ロータの回転を測定することによって、鏡筒の軸方向移動距離を確定することができる。当該測定データは、ホスト機に提供されて、関連する光学計算及び／又は鏡筒の移動を制御するために用いられてよい。例えば、ユーザにズーム倍率を表示するために、第２超音波モータのロータの回転角度を測定し、さらに、ズームの倍率を算出してもよく、及び／又は、精確なズームを得るために、ホスト機が測定データを利用して、レンズのズームに対してフィードバック制御を行ってもよい。また、ホスト機がオートフォーカス制御を行うために、第１超音波モータのロータの回転角度を測定してもよい。

超音波モータのロータとして、様々な適切な伝動構造を採用し、鏡筒を軸方向に移動させてよい。以下に例示する複数の伝動構造は、それぞれの優位性を有する。具体的な実施形態において、各超音波モータのロータは、同様の伝動構造を採用してもよく、実際の状況に応じて異なる伝動構造をそれぞれ用いてもよい。

（１）直接接触式伝動
このような伝動方式において、ロータは螺旋軌道を有し、ロータの表面と駆動される鏡筒の一端との接触が保たれる。これにより、ロータの螺旋運動が鏡筒の軸方向移動に変換される。

超音波モータのロータは、ステータとのネジ山による協働によって、螺旋軌道を生成することができる。例えば、ロータがステータの中に配置され、ロータの外壁及びステータの内壁は、それぞれ協働し合うネジ山を有し、又は、ロータがステータの外に配置され、ロータの内壁及びステータの外壁は、それぞれ協働し合うネジ山を有する。ロータが駆動されて回転する際には、ネジ山のガイドによって螺旋軌道が生成される。

ロータと当該ロータにより駆動される鏡筒とは、設定圧力により、接触を保つ。設定圧力の提供については、様々な実現可能な方式を採用してよい。１つの実施形態において、ばね弾性力を採用してよい。例えば、ばねを用いて鏡筒とロータとが接触されていない一端に圧力を印加する。別の実施形態において、磁気吸引力を採用してよい。例えば、図２に示すように、鏡筒Ｓ１１とロータＳ１２とが接触する一端に磁石リングＳ１３を粘着する。ロータＳ１２として、鋼ロータを採用する。図中のＳ１４は、磁気吸引力を示し、Ｓ１５は、粘着関係を示し、Ｓ１６は、ロータに作用する位置決め構造の例である。阻止レバーを配置することにより、ロータが２つの方向においての回転に対して位置決めを行う。このような方式において、磁石リングは、鏡筒の一部であると見なされ、磁石リングとロータとが接触を保つことは、つまり、鏡筒とロータとが接触を保つことを示す。別の実施形態において、磁石リングをロータに粘着してもよい。鏡筒は、鋼質である。上記の２つの形態において、ホール測定装置を使用する必要がある場合、磁石リングは、同時にホール磁石リングとして用いられてもよい。別の実施形態において、鏡筒及びロータは、両方とも鋼質（又は、それぞれの接触端に鋼リング／鉄リングが粘着されている。）であり、中央に磁石リングを挿入する（粘着の必要がない）ことにより、互いの接続が保たれる。

（２）凹凸縁部伝動
このような伝動方式において、ロータは、螺旋又は円周運動軌道を有する。ロータには、軸方向に延在する支持ピンが固定されている。押しロッドの自由端と駆動される鏡筒の一端とは、接触を保ち、鏡筒の当該端面は、凹凸エッジを有する。これによって、ロータの螺旋又は円周運動を介して鏡筒が軸方向に移動する。このような伝動方式によれば、鏡筒の凹凸エッジの形状を設計することによって、支持ピンの回転範囲を限定する（例えば、回転範囲における２つの端点に突起形状を設計することによって、支持ピンの移動を係止する）ことができるため、ロータ又は鏡筒の位置決め機構を追加的に配置する必要がない。

１つの例として、図３を参照する。鏡筒Ｓ２１の端面は、光学設計に基づいて２つの曲線から構成された凹凸エッジを有する。ここで、Ｓ２２は、鏡筒の収縮終点であり、Ｓ２３は、ズームの起点であり、Ｓ２４は、ズームの終点である。図３における曲線形状は概略を示すものにすぎず、具体的には光学設計に基づいて確定すればよい。ロータＳ２５には、２つの対称な支持ピンＳ２６が固定されている。対応するように、鏡筒の支持ピンＳ２６と接触している凹凸エッジも、対称設計が採用されている。これによって、構造全体がより安定する。また、鏡筒の移動を測定するために、ロータの表面にホール磁石リングＳ２７が粘着され、鏡筒にホール感知デバイスＳ２８が対応するように固定されている。ここで、ホール磁石リングは、鏡筒（鋼質）とロータとの磁気接続を提供するためにも用いられる。

（３）接続ロッド伝動
このような伝動方式において、ロータは、螺旋又は円周運動軌道を有する。ロータには、軸方向に延在する第１接続ロッドが固定されている。駆動される鏡筒の側壁は、曲線スライド溝を有し、第１接続ロッドの自由端が当該スライド溝内に嵌め込まれている。これによって、ロータの螺旋又は円周運動を介して鏡筒が軸方向に移動する。

１つの例として、図４を参照する。鏡筒Ｓ３１の外壁は、光学設計に基づいて曲線スライド溝を有する。ここで、Ｓ３２は、伸縮セクションであり、Ｓ３３は、ズームセションである。図４における曲線形状は、概略を示すものにすぎず、Ｓ３３の末端が上方に反ることは、当該レンズの光学設計が変曲点を有することを示す。具体的な曲線形状は、光学設計に基づいて確定してよい。ロータ（不図示）に固定された第１接続ロッドの自由端Ｓ３４は、スライド溝内に嵌め込まれている。このような伝動方式によれば、スライド溝の起点及び終点を簡単に設けることで接続ロッドの回転範囲を限定することができるため、ロータ又は鏡筒の位置決め機構を追加的に配置する必要がない。他の実施形態において、２つの接続ロッド及２つのびスライド溝を対称に設けて、より安定した構造を実現してもよい。他の実施形態において、スライド溝は、鏡筒の内壁に位置してもよい。

１つのロータが２つ以上の鏡筒を伝動する（例えば、第２超音波モータのロータが２つ以上の相互入れ子となっているズームレンズ鏡筒を伝動する）必要がある場合、当該ロータは、同様の伝動方式を同時に使用してもよく、異なる伝動方式を混合して使用してもよい。例えば、ロータは、直接の接触を介して１つの鏡筒を伝動し、同時に、接続ロッドを介して当該鏡筒の外にスリーブされたもう１つの鏡筒を伝動し、或いは、ロータのそれぞれの異なる径方向において、支持ピンを配置し、それぞれ口径が支持ピンの位置に相応する鏡筒を伝動し、或いは、ロータは、支持ピンを介して１つの鏡筒を伝動し、同時に、接続ロッドを介して当該鏡筒の外にスリーブされたもう１つの鏡筒を伝動し、或いは、ロータは、異なる接続ロッドを介して、入れ子となっている２つの鏡筒をそれぞれ同時に伝動することができる。

本発明に係るズームレンズは、上記のズームフォーカス手段に対して、移動する必要があるフォーカスレンズ群及びズームレンズ群を対応する鏡筒内に取り付ければよい。取り付けられたレンズ群と第１フォーカスレンズ鏡筒とは、同軸である。光学設計のニーズに応じて、固定のフォーカスレンズ群及び／又はズームレンズ群を配置してもよい。固定のレンズ群も、同様に第１フォーカスレンズ鏡筒と同軸である。上記のズームフォーカス手段において、後端に位置するフォーカスレンズ群は、最内周に位置し、一方、伸縮が必要であるズームレンズ群は、外周に位置する。従って、レンズを取り付ける際に、後方から前方へ、内側から外側へという順に組み付けることができ、設計及び製造が簡単である。

以下、具体的な実施形態を介して、本発明に係るズームレンズについて説明する。なお、鏡筒の径方向固定方式、鏡筒又はロータの位置決め構造及び超音波モータのロータが鏡筒に対する伝動方式等、既に詳細に説明した上記内容については、説明を省略する。

＜実施形態１＞
１つの実施形態として、図５に示すように、本発明に係るズームレンズは、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１、第１ズームレンズ鏡筒１０２、第１超音波モータ及び第２超音波モータを備えている。当該構造関係は、前述した内容と同様である。本実施形態において、第１超音波モータのステータは、第１固定筒１０５である。第１超音波モータのロータ１０３の内壁は、多面体である。当該多面体の各面には、圧電材料（不図示）が固定されている。第１超音波モータのロータ１０３の外壁と第１固定筒１０５の内壁とは、ネジ山又は摩擦によって協働し合う。第２超音波モータのステータは、第１超音波モータのステータと同様、第１固定筒１０５である。第２超音波モータのロータ１０４の外壁は、多面体である。当該多面体の各面には、圧電材料（不図示）が固定されている。第２超音波モータのロータ１０４の内壁と第１固定筒１０５の外壁とは、ネジ山又は摩擦によって協働し合う。

第１フォーカスレンズ群１０６（図中、単一のレンズで表示。以下同様）は、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１に取り付けられている。第１ズームレンズ群１０７は、第１ズームレンズ鏡筒１０２の前端に取り付けられている。光学設計に基づいて、実施形態１に係るレンズは、固定された第２フォーカスレンズ群１０８（接眼レンズ）及び固定された第２ズームレンズ群１０９をさらに備える。第２フォーカスレンズ群１０８は、第２フォーカスレンズ鏡筒１１０に取り付けられている（第２フォーカスレンズ鏡筒１１０は、固定であるため、第１固定筒と一体になるように設計してもよく、或いは、１つの独立したスリーブとして、他の固定部材と共にベースに固定してもよい。図中のベースは、底部の横線で表示される）。第２ズームレンズ群１０９は、第１固定筒１０５の前端に取り付けられ、第１フォーカスレンズ群１０６と第１ズームレンズ群１０７との間に位置する。通常のシャッタ／絞り１１１は、第１フォーカスレンズ群１０６と第２ズームレンズ群１０９との間に配置されてよい。

２つの超音波モータの圧電材料は、両方ともロータに固定されている。そのため、圧電材料を接続するためのＦＰＣの電線は、ロータの回転と共に一定の範囲内で活動する。ロータ１０４の電線について、電線の外周に固定されたコイル保護リング１１２を配置してよい。ロータ１０３の電線について、図６に示すように、第２フォーカスレンズ鏡筒１１０の側壁に、電線が活動するための中空エリア１１５を設けてよい。図中の貫通孔１１６は、固定ロッド（不図示）が貫通するための孔である。当該固定ロッドは、鏡筒の径方向固定のために用いられる。

実施形態１では、ホール効果測定装置をさらに用いて、第１ズームレンズ鏡筒１０２の軸方向移動を精確に測定する。ここで、ホール磁石リングＳ２７は、第１ズームレンズ鏡筒に固定されている。ホール感知デバイスＳ２８は、第２超音波モータのロータ１０４に固定されている。

実施形態１において、第１超音波モータは、第１フォーカスレンズ群を駆動させてオートフォーカスを完了させる。第２超音波モータは、第１ズームレンズ群を駆動させてレンズの伸縮及びズームを完了させる。第１及び第２超音波モータは、１つのステータを共用する。２つのロータは、それぞれステータの内壁及び外壁に取り付けられている。これによって、構造が非常にコンパクトになる。

＜実施形態２＞
本発明に係るズームレンズの別の実施形態として、図７に示すような、実施形態２がある。実施形態２は、１段の伸縮鏡筒が追加されている点において、実施形態１と主に相違している。

具体的には、実施形態２に係るズームレンズは、移動の必要がある第３ズームレンズ群２１４を取り付けるための第２ズームレンズ鏡筒２１３をさらに備えている。第２ズームレンズ鏡筒２１３は、径方向に固定され、口径が第１ズームレンズ鏡筒１０２より大きく、且つ第１フォーカスレンズ鏡筒１０１と同軸配置されている。第２ズームレンズ鏡筒２１３の内壁と第１ズームレンズ鏡筒１０２の外壁とは、貼り合わされている。第２超音波モータのロータ１０４は、第２ズームレンズ鏡筒２１３を軸方向に移動させるためにも用いられる。例えば、接続ロッドが駆動する方式を採用して、第２超音波モータのロータ１０４に軸方向に延在する接続ロッド２１５を固定する。第２ズームレンズ鏡筒２１３の側壁は、曲線スライド溝を有し、第２接続ロッドの自由端が当該スライド溝内に嵌め込まれている。これによって、第２超音波モータのロータ１０４の螺旋又は円周運動を介して第２ズームレンズ鏡筒２１３が軸方向に移動する。

実施形態２によれば、引張力ばね２１６を配置することにより、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１と第１超音波モータのロータとの接触に設定圧力を提供することができる。引張力ばね２１は、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１の軸方向移動に対する位置決め作用をも果たす。これにより、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１又は第１超音波モータのロータに対する位置決め機構を省くことができる。

実施形態２によれば、外周に１つの鏡筒を追加することにより、レンズの伸縮が１段から２段まで拡張される。この構成では、第２超音波モータのロータ１０４に駆動のための接続ロッドを追加すればよく、実現が容易である。レンズも４群から５群まで増加し、ズーム倍率の拡大に有利である。以下のことが推察される。レンズの内周にスリーブを追加するより外周にスリーブを追加するほうがかなり容易であるため、このような拡張方式によって多段伸縮のレンズを容易に実現することができる。追加された鏡筒に対する独立制御が必要な場合は、超音波モータを対応するように追加すればよい。

＜実施形態３＞
別の実施形態として、図８に示すように、本発明に係るズームレンズは、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１、第１ズームレンズ鏡筒１０２、第１超音波モータ及び第２超音波モータを備えている。当該構成関係は、前述した内容と同様である。実施形態３において、第１超音波モータのステータは、第１固定筒１０５である。第１超音波モータのロータ１０３の内壁と第１固定筒１０５の外壁とは、ネジ山又は摩擦によって協働し合う。第１固定筒１０５の内壁は多面体であり、当該多面体の各面に圧電材料（不図示）が固定されている。第２超音波モータのステータは、第２固定筒３１７である。第２超音波モータのロータ１０４の外壁と第２固定筒３１７の内壁とは、ネジ山又は摩擦によって協働し合う。第２固定筒３１７の外壁は多面体であり、当該多面体の各面に圧電材料（不図示）が固定されている。第１フォーカスレンズ鏡筒の外壁及び第１超音波モータのロータの外壁は、第１ズームレンズ鏡筒の内壁と貼り合わされている。

実施形態３において、ズーム倍率を拡大するために、ズームレンズは、移動の必要がある第３ズームレンズ群２１４を取り付けるための第２ズームレンズ鏡筒２１３をさらに備えている。第２ズームレンズ鏡筒２１３は、径方向に固定され、口径が第１ズームレンズ鏡筒１０２より大きく、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１と同軸配置されている。第２超音波モータのロータ１０４は、（例えば、接続ロッドの方式を介して）第２ズームレンズ鏡筒を軸方向に移動させる。第２ズームレンズ鏡筒２１３の外壁と第２固定筒３１７の内壁とは、貼り合わされている。

実施形態３における２つの超音波モータは、それぞれ独立したステータを有する。実施形態３に係るレンズは、２つのステータが２つのロータ及び２つのズームレンズ鏡筒を中央に挟持することで、良好な同軸性を有する。また、圧電材料がステータに固定されているため、移動する必要がなく、加工がより容易である。

＜実施形態４＞
本発明に係るズームレンズの別の実施形態として、図９に示すような、実施形態４がある。実施形態４は、２つのステータが単に２つのロータを中央に挟持する点において、実施形態３と主に相違している。即ち、第１超音波モータのロータ１０３の外壁と第２超音波モータのロータ１０４の内壁とが貼り合わされている。

実施形態４によれば、引張力ばね４１８を配置することにより、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１と第１超音波モータのロータとの接触に設定圧力を提供することができる。引張力ばね４１８は、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１の軸方向移動に対する位置決め作用をも果たす。これにより、第１フォーカスレンズ鏡筒１０１又は第１超音波モータのロータに対する位置決め機構を省くことができる。

実施形態４によれば、構造がよりコンパクトであり、レンズの径方向の寸法を縮小することができる。また、このような構造により、ホール効果測定装置をより容易に配置する（例えば、ホール磁石リングＳ２７を第２超音波モータのロータ１０４に固定し、ホール感知デバイスＳ２８を第２固定筒３１７に固定する）ことができ、ズームを精確に制御することができる。

上記では、具体的な例を用いて、本発明の原理及び実施形態について詳述した。上記の実施形態は、本発明を理解するためのものにすぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。当業者は、本発明の思想に基づいて、上記の具体的な実施形態を変更することができる。

Claims (11)

1. 径方向に固定され、移動する必要がある第１フォーカスレンズ群を取り付けるための第１フォーカスレンズ鏡筒（１０１）と、
   径方向に固定され、前記第１フォーカスレンズ鏡筒の外側に入れ子式に配置され、前記第１フォーカスレンズ鏡筒と同軸配置され、移動する必要がある第１ズームレンズ群を取り付けるための第１ズームレンズ鏡筒（１０２）と、
   ロータ（１０３）の回転軸が前記第１フォーカスレンズ鏡筒と同軸であり、前記第１フォーカスレンズ鏡筒を軸方向に移動させるための第１超音波モータと、
   ロータ（１０４）の回転軸が前記第１フォーカスレンズ鏡筒と同軸であり、前記第１ズームレンズ鏡筒を軸方向に移動させるための第２超音波モータとを備えており、
   前記第１超音波モータのステータは、第１固定筒（１０５）であり、前記第１超音波モータのロータの内壁は多面体であり、前記多面体の各面に圧電材料が固定され、前記第１超音波モータのロータの外壁と前記第１固定筒の内壁とがネジ山又は摩擦によって協働し、
   前記第２超音波モータのステータは、第１固定筒（１０５）であり、前記第２超音波モータのロータの外壁は多面体であり、前記多面体の各面に圧電材料が固定され、前記第２超音波モータのロータの内壁と前記第１固定筒の外壁とがネジ山又は摩擦によって協働することを特徴とするズームフォーカス手段。
2. 前記第１超音波モータのロータ（１０３）及び前記第２超音波モータのロータ（１０４）の少なくともいずれか一方は、螺旋軌道を有し、ロータの表面と駆動される鏡筒の一端との接触が保たれることによって、ロータの螺旋運動を介して鏡筒を軸方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載のズームフォーカス手段。
3. 前記第１超音波モータのロータ（１０３）及び前記第２超音波モータのロータ（１０４）の少なくともいずれか一方は、螺旋又は円周運動軌道を有し、軸方向に延在する支持ピン（Ｓ２６）が固定され、前記支持ピンの自由端と駆動される鏡筒の一端とが接触を保ち、鏡筒の当該端面が凹凸エッジを有することによって、ロータの螺旋又は円周運動を介して鏡筒を軸方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載のズームフォーカス手段。
4. 前記第１超音波モータのロータ（１０３）及び前記第２超音波モータのロータ（１０４）の少なくともいずれか一方は、螺旋又は円周運動軌道を有し、軸方向に延在する第１接続ロッドが固定され、駆動される鏡筒の側壁が曲線状のスライド溝を有し、前記第１接続ロッドの自由端（Ｓ３４）が前記スライド溝に嵌め込まれることによって、ロータの螺旋又は円周運動を介して鏡筒を軸方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載のズームフォーカス手段。
5. 前記ロータと当該ロータに駆動される鏡筒とが磁気吸引力又はばね弾性力を介して接触を保つことを特徴とする請求項２又は３に記載のズームフォーカス手段。
6. ホール磁石リング（Ｓ２７）及びホール感知デバイス（Ｓ２８）をさらに備え、
   前記ホール磁石リングと前記第１フォーカスレンズ鏡筒とが同軸配置され、
   前記ホール磁石リングは前記第２超音波モータのロータに固定され、前記ホール感知デバイスは前記第２超音波モータのステータに固定され、又は、前記ホール磁石リングは前記第２超音波モータによって駆動される鏡筒に固定され、前記ホール感知デバイスは前記第２超音波モータのロータに固定され、
   前記ホール感知デバイスは、測定信号を出力し、当該測定信号は、前記ホール磁石リングが前記ホール感知デバイスに対する回転角度を表示するために用いられることを特徴とする請求項１に記載のズームフォーカス手段。
7. 移動する必要がある第３ズームレンズ群（２１４）を取り付けるための第２ズームレンズ鏡筒（２１３）をさらに備え、前記第２ズームレンズ鏡筒は、径方向に固定され、口径が前記第１ズームレンズ鏡筒（１０２）より大きく、前記第１フォーカスレンズ鏡筒（１０１）と同軸配置され、
   前記第２超音波モータのロータ（１０４）は、前記第２ズームレンズ鏡筒を軸方向に移動させるためにも用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のズームフォーカス手段。
8. 径方向に固定され、移動する必要がある第１フォーカスレンズ群を取り付けるための第１フォーカスレンズ鏡筒（１０１）と、
   径方向に固定され、前記第１フォーカスレンズ鏡筒の外側に入れ子式に配置され、前記第１フォーカスレンズ鏡筒と同軸配置され、移動する必要がある第１ズームレンズ群を取り付けるための第１ズームレンズ鏡筒（１０２）と、
   ロータ（１０３）の回転軸が前記第１フォーカスレンズ鏡筒と同軸であり、前記第１フォーカスレンズ鏡筒を軸方向に移動させるための第１超音波モータと、
   ロータ（１０４）の回転軸が前記第１フォーカスレンズ鏡筒と同軸であり、前記第１ズームレンズ鏡筒を軸方向に移動させるための第２超音波モータとを備えており、
   前記第１超音波モータのステータは、第１固定筒（１０５）であり、前記第１超音波モータのロータの内壁と前記第１固定筒の外壁とがネジ山又は摩擦によって協働し、前記第１固定筒の内壁は多面体であり、前記多面体の各面に圧電材料が固定され、
   前記第２超音波モータのステータは、第２固定筒（３１７）であり、前記第２超音波モータのロータの外壁と前記第２固定筒の内壁とがネジ山又は摩擦によって協働し、前記第２固定筒の外壁は多面体であり、前記多面体の各面に圧電材料が固定され、
   前記第１フォーカスレンズ鏡筒の外壁と前記第１ズームレンズ鏡筒の内壁とは、貼り合わされ、又は、前記第１フォーカスレンズ鏡筒の外壁と前記第２超音波モータのロータの内壁とは、貼り合わされていることを特徴とするズームフォーカス手段。
9. 移動する必要がある第３ズームレンズ群（２１４）を取り付けるための第２ズームレンズ鏡筒（２１３）をさらに備え、前記第２ズームレンズ鏡筒は、径方向に固定され、口径が前記第１ズームレンズ鏡筒（１０２）より大きく、前記第１フォーカスレンズ鏡筒（１０１）と同軸配置され、
   前記第２超音波モータのロータ（１０４）は、前記第２ズームレンズ鏡筒を軸方向に移動させるためにも用いられることを特徴とする請求項８に記載のズームフォーカス手段。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のズームフォーカス手段と、前記第１フォーカスレンズ鏡筒及び前記第１ズームレンズ鏡筒のうちの対応する鏡筒に取り付けられ、移動する必要がある前記第１フォーカスレンズ群及び前記第１ズームレンズ群とを備え、
    取り付けられた前記第１フォーカスレンズ群及び前記第１ズームレンズ群と前記第１フォーカスレンズ鏡筒とが同軸であることを特徴とするズームレンズ。
11. 固定された第２フォーカスレンズ群（１０８）及び固定された第２ズームレンズ群（１０９）の少なくともいずれか一方をさらに備え、
    前記第２フォーカスレンズ群は、第２フォーカスレンズ鏡筒（１１０）に同軸に取り付けられ、
    前記第２ズームレンズ群は、前記第１フォーカスレンズ群と前記第１ズームレンズ群との間に取り付けられ、前記第１フォーカスレンズ鏡筒と同軸であることを特徴とする請求項１０に記載のズームレンズ。

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