JPH04212913A - レンズ移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スチルカメラやビデオ
カメラもしくは種々の観測機器等の如く移動レンズを内
蔵したレンズ内蔵機器に関するものであり、更に詳細に
は、前記機器のレンズ移動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオカメラ及び写真カメラの撮
像系において、焦点調節やズーミングは、撮像系のレン
ズ群を光軸方向に前後させることにより行なわれており
、このレンズ群を動かすための動力は電磁式のモータか
ら得ていた。これらの電磁式モータからレンズ群へ動力
を伝達する手段として、ギヤ列によりモータの回転を減
速し高トルクへ変換し伝達するもの、タイミングベルト
又はゴムベルトによりモータの動力を伝達するもの、が
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
ビデオカメラ及び写真カメラ等の撮像装置の小型軽量化
が進んでおり、従来の伝達機構では小型化に不利であっ
た。また、電磁モータの小型化も限界に近づきつつあり
、装置のさらなる小型化の障害になっていた。

【０００４】従って、本発明の目的は、従来の電磁モー
タを使用したレンズ移動装置よりも軽量且つ小型である
とともに製造コストも安価で且つ静かなレンズ移動装置
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のレンズ移動装置
では、レンズ枠を移動させるための動力源として圧電素
子を採用し、特に、互いに動作の異る二種の圧電素子を
組合せて構成されるステップ動作式駆動源を具備してい
ることを特徴とする。

【０００６】以下に開示する本発明の実施例では、該圧
電素子はレンズ枠送り手段としての送りねじに間欠的に
係合するように構成され、圧電縦効果を有する圧電素子
と、圧電せん断効果もしくは圧電横効果を有する素子と
、によって構成されている。

【０００７】

【作用】レンズ枠送りねじを兼ねているガイドバーの外
周面に、圧電素子が間欠的に突き当てられることにより
、該ガイドバーが間欠的に回転されてレンズ枠が歩進的
に動かされる。

【０００８】

【実施例】以下に図を参照しつつ本発明の実施例を説明
する。

【０００９】図１は第１の実施例の構成を示す断面図で
ある。１はレンズであり、２はレンズ１を保持するため
のレンズ枠である。レンズ枠２はガイドバー３及び４に
よって支持且つ案内され、ガイドバー３及び４はレンズ
枠２を包んでいる鏡筒６により支持されている。ガイド
バー４は鏡筒６により固定されているが、ガイドバー３
は図１に示す中心線７を中心に回転可能に支持されてい
る。図２にレンズ枠２の正面図を示す。レンズ枠２はレ
ンズ１を同心円上に保持するようにリング形をなし、溝
２ｂでガイドバー４に案内されている。また、レンズ枠
２に一体に形成されたスリーヴ２ａはガイドバー３によ
り案内且つ支持されている。ガイドバー３は表面に所定
の範囲ネジが切ってあり、スリーブ２ａにもこれと同形
状のネジが切ってあり、ガイドバー３のネジとかみ合っ
ている。

【００１０】以上の構成により、ガイドバー３が回転す
ると、レンズ枠２は図１に示す移動方向へ動かされる。 ガイドバー３が逆回転するとレンズ枠２も逆方向へ動く
。

【００１１】図１に示す５は、ガイドバー３を回転駆動
するための積層型圧電素子である。図３は、図１に示し
た構造を上から見た上面図である。積層型圧電素子５は
動作させない状態においてはガイドバー３と図５に示す
ごとく接触しないように配置される。図５においては間
隔を強調するように示してあるが、実際には肉眼では積
層型圧電素子５とガイドバー３のすき間は確認するのが
難しい微少な距離（たとえば数μｍ）離れているだけで
ある。

【００１２】次に積層型圧電素子５を作動させてガイド
バー３へ動作を伝達し、ガイドバー３を回転させる一連
の動作を説明する。

【００１３】図４は、積層型圧電素子５とガイドバー３
の拡大断面図であり、積層型圧電素子５の構成が示して
ある。５ａは矢印の方向へ分極処理が施されている圧電
素子であり、少くとも一層以上の圧電素子が積層された
ものである（図には一層のみを示す）。５ａは圧電縦効
果を有する圧電素子であり、該素子５ａは電極５ｃ，５
ｄに電圧をかけることにより矢印の方向へ伸縮する。５
ｂは圧電せん断効果を有する圧電素子であり、図の矢印
方向へ分極処理が施されている。圧電素子５ｂは圧電素
子５ａと同様に少くとも一層以上の圧電素子が積層され
たものである（図４には一層のみを示す）。電極５ｃ，
５ｄに電圧をかけることにより、圧電素子５ｂは所定の
せん断変形をおこす。これらの圧電縦効果及び圧電せん
断効果により以下の如き間欠的上下動を実現させる。

【００１４】この動きを示したのが図５であり、図には
動きを実際のものより強調して書いてある。これらの動
きを実現するために圧電素子５ａ及び５ｂにかける電圧
波形を図６に示す。

【００１５】圧電素子５ａ，５ｂに電圧をかけない初期
状態の時刻Ｔ０においては圧電素子５には図に示すごと
く変形は起こらず、従って接触子５ｆの先端Ｐはガイド
バー３にも接触しない。次にＴ０からＴ１への間圧電素
子５ｂに電圧がかけられてＴ１の状態になる。このとき
は接触子５ｆの先端Ｐはまだガイドバー３に接触しない
。次にＴ１からＴ２の間該素子５ａにも電圧がかけられ
、圧電素子５ｂはＴ１と同じ電圧のままであり、図５の
Ｔ２の状態になる。このとき積層型圧電素子５ｂの先に
取り付けられた接触子５ｆの先端Ｐがガイドバー３に接
触する。時刻Ｔ２においてはまだガイドバー３は回転し
ない。次にＴ２からＴ３への間、圧電素子５ａにはＴ２
と同じ電圧が保たれ、圧電素子５ｂに対する印加電圧が
下げられる。時刻Ｔ３においては図５に示すごとく、圧
電素子５ａにかけられた電圧は時刻Ｔ０と同じ値にもど
り、該素子５ａの変形は０になる。Ｔ２からＴ３におい
ては圧電素子５ａは変形するのでその結果、接触子５ｆ
の先端Ｐはガイドバー３に接触したまま動き、従ってガ
イドバー３は矢印の方向へ回転する。次にＴ３からＴ４
の間は圧電素子５ａに対する印加電圧を保ったまま、圧
電素子５ｂに逆の電圧がかけられるため、Ｔ１のときと
は逆の変形が起こる。この結果、ガイドバー３はさらに
回転を続ける。Ｔ４からＴ５の間は圧電素子５ａに対す
る印加電圧を下げていき、圧電素子５ｂの印加電圧も下
げる。これにより、圧電素子５ａは元の状態にもどり、
接触子５ｆの先端Ｐはガイドバー３から離れていく。

【００１６】Ｔ５からＴ６の間は、圧電素子５ａに電圧
をかけずに、圧電素子５ｂの印加電圧を上げてゆき、そ
れぞれの圧電素子５ａ，５ｂは初期状態Ｔ０にもどり、
変形はなくなる。図７はＴ０〜Ｔ６のサイクルにおける
接触子５ｆの先端Ｐの軌跡を示したものである。このよ
うに、Ｔ０〜Ｔ６までを１サイクルとしてこのサイクル
を繰り返すことにより、ガイドバー３は間欠的に回転し
、レンズ枠２は間欠送りされる。なお、ガイドバー３を
逆回転させたい場合は、図５，図６に示すサイクルを逆
にすれば良いことは明らかである。また、レンズ送りの
スピードを変えてやる場合は、１サイクルの周期を変化
されることにより実現できる。

【００１７】次に本発明の第２の実施例を図８乃至図１
１で説明する。

【００１８】本実施例の大部分の構成は第１の実施例の
図１に示すものと同じであり、本実施例は第１の実施例
の積層型圧電素子５に関する変形実施例であるからレン
ズ枠の支持及び案内構造は第１の実施例に同じである。

【００１９】図８に第２の実施例の積層型圧電素子５０
の構成を示す。５０ａは圧電横効果を有する圧電素子で
あり、図８の矢印の方向に分極処理が施されている。該
素子５０ａは電極５０ｃ及び５０ｅに電圧がかけられる
ことにより所定の変形を生ずる。該素子５０ａは少くと
も一層以上の圧電素子が積層されており、図には一層の
みを示す。５０ｂは圧電縦効果を有する圧電素子であり
、該素子５０ａと同様に少くとも一層以上の圧電素子が
積層されており、図には一層のみ示す。該素子５０ｂは
電極５０ｄ及び５０ｇに電圧がかけられることにより所
定の変形を生ずる。これらの圧電横効果及び圧電縦効果
により所定の動きを実現する。図９，図１０にこれらの
動きと電圧波形を示す。第１の実施例と同様にＴ０から
Ｔ６までを１サイクルとし、ガイドバー３を間欠的に駆
動してレンズの間欠送りを実現できる。詳細説明は省略
する。図１１は積層型圧電素子５０の接触子５０ｆの先
端Ｑの動きを示した図である。

【００２０】次に第３の実施例を説明する。図１２に第
３の実施例の構成を示す。１はレンズ、２はレンズ枠、
４は第１のガイドバー，６は鏡筒で、これらの構造は第
１，第２の実施例と同様である。第２のガイドバー８は
所定範囲にネジが切ってあり、一方の端が積層型圧電素
子５と対向しており、回動可能に鏡筒６に支持されてい
る。図１３に図１２のＡ視図を示す。積層型圧電素子５
の接触子５ｆの先端Ｐはガイドバー８の中心から円周方
向にずれた位置で対向している。積層型圧電素子５は図
５に示す動きを図６の電圧波形により実現し、ガイドバ
ー８の端に接して結果としてガイドバー８を回転される
。このガイドバー８の回転によりレンズ枠２が間欠駆動
されるのは第１，第２の実施例に同じである。

【００２１】図１２に示す第３実施例において、積層型
圧電素子５の代りに積層型圧電素子５０を使用してもよ
い。図１４は図１２の構成において積層型圧電素子５が
駆動源として使用された場合を示し、図１５は図１２の
構成において積層型圧電素子５０が駆動源として使用さ
れた場合を示している。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のレンズ
移動装置によれば次のような効果を奏することができる
。

【００２３】（ｉ）従来のギヤボックス，ベルト等によ
る減速機構が不要であるためレンズ移動装置の体積及び
重量を大巾に低減させることができるとともにカメラ等
のレンズ内蔵機器の小型化及び軽量化を実現でき、また
、製造コストの低減も可能となる。

【００２４】（ｉｉ）従来の電磁式モータの代りに圧電
素子を使用することにより、動力源の小型化を実現でき
、また、従来の電磁モータよりも静かなレンズ移動装置
を実現できる。

【００２５】（ｉｉｉ）レンズ枠の微小間欠駆動が可能
となるため、ステップモータ使用の場合と同じようにオ
ープンループ制御が可能となり、更にはディジタル制御
に適したレンズ移動制御系を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレンズ移動装置の第１実施例における
構造の概略図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図。

【図３】図１に示した構造を上から見た平面図。

【図４】図１に示した圧電素子の拡大図及び電気的接続
を示した図。

【図５】圧電素子５の動作サイクルを示した図。

【図６】圧電素子５ａ及び５ｂに対する印加電圧のサイ
クルを示した図。

【図７】圧電素子５の先端の軌跡を示した図。

【図８】本発明の第２実施例における圧電素子５０の拡
大図及び電気的接続図。

【図９】圧電素子５０の動作サイクルを示した図。

【図１０】圧電素子５０に対する印加電圧のサイクルを
示した図。

【図１１】圧電素子５０の先端の軌跡を示した図。

【図１２】本発明の第３実施例の概略構造図。

【図１３】図１２のＡ視拡大図。

【図１４】図１２の実施例において圧電素子５が使用さ
れる場合の圧電素子５とガイドバー８との拡大図。

【図１５】図１２の実施例において圧電素子５０が使用
される場合の圧電素子５０とガイドバー８との拡大図。

【符号の説明】

１…レンズ　　　　　　　　　　　　　　　　２…レン
ズ枠３，４，８…ガイドバー　　　　５，５０…圧電素
子６…鏡筒　　　　　　　　　　　　　　　　　　５ａ
，５ｂ，５０ａ，５０ｂ…圧電素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レンズ保持部材を光軸に沿って移動さ
   せるための回転送り部材を有しているレンズ移動装置に
   おいて、該回転送り部材をステップ回転させる圧電素子
   が駆動源として設けられていることを特徴とするレンズ
   移動装置。
2. 【請求項２】　　該圧電素子が互いに相異る動作効果を
   有した二種の圧電素子の組合せで構成されていることを
   特徴とする請求項１のレンズ移動装置。
3. 【請求項３】　　該圧電素子が圧電縦効果を有する圧電
   素子と、圧電せん断効果を有する圧電素子と、の組合せ
   で構成されていることを特徴とする、請求項１及び２記
   載のレンズ移動装置。
4. 【請求項４】　　該圧電素子が、圧電縦効果を有する圧
   電素子と、圧電横効果を有する圧電素子と、の組合せで
   構成されていることを特徴とする、請求項１及び２記載
   のレンズ移動装置。
5. 【請求項５】　　該圧電素子が積層型圧電素子として構
   成されていることを特徴とする、請求項１乃至４記載の
   レンズ移動装置。