JPH0469070A - 駆動装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は物体の駆動装置に関し、特に精密機器や映像機
器等に内蔵されている移動物体を駆動するための駆動装
置に関するものである。

［従来の技術］ 精密機器や映像機器の一例としてたとえばビデオカメラ
等の撮影装置を例にとり、該装置に内蔵されているレン
ズ駆動装置を従来例として説明する。

第５図はビデオカメラ等に内蔵されている従来のズーム
レンズ機構の分解斜視図である。同図において、１はレ
ンズを保持している鏡筒であり、鏡筒１の外周面には水
平方向に突出した支持板部１ｈと腕１ｅとが形成されて
いる。支持板部１ｈの前方側と後方側の側縁にはレンズ
光軸と平行な孔１ｂ及び１ｄが貫設されている突部１ａ
及びＩＣが形成され、該孔１ｂ及び１ｄには不図示の支
持部材に固定されているガイドバー２が相対摺動可能に
挿入されている。

また、突部１ａの近傍の支持板部１ｈの下面には鉛直方
向に延在する従動ピン１ｇが突設されており、該ビン１
ｇは後述するカム板４のカム溝内に相対摺動可能に挿入
されるようになっている。

鏡筒１の腕１ｅの先端には横向きのり形溝１ｆが形成さ
れており、該溝１ｆには不図示の支持部材に固定されて
いるガイドバー３が相対摺動可能に挿通されている。従
って、鏡筒１はガイドバー２及び３に支持されてレンズ
光軸と平行に移動可能となっている。

鏡筒１の下方に配置された水平なカム板４には、ガイド
バー２及び３に対して直角な方向に延在する案内溝４ａ
と、該溝４ａに対して斜行するカム溝４ｂと、が形成さ
れている。案内溝４ａには不図示の静止部材上に突設さ
れた２木のガイドビン５及び６が該溝４ａに対して相対
摺動可能に挿入されており、カム板４は不図示の静止部
材上に該講４ａと平行に移動可能に支持されている。

カム板４の後縁にはラック歯４Ｃが形成され、このラッ
ク歯４Ｃにはギヤ５が噛み合っている。ギヤ５は段車形
ギヤ６の小径部と噛み合わされ、ギア６の大径部はモー
タ８の軸８ａに固定されたピニオン７と噛み合わされて
いる。

カム板４の下面には絶縁板１１を介して摺動接片９が固
定されており、摺動接片９の２本の腕９ａ及び９ｂのそ
れぞれの先端に形成された湾曲部９ｄ及び９ｅは固定検
出板１０の上に形成された導体部１０ａと抵抗体１０ｂ
とに各々接触している。

固定検出板１０は絶縁材製基板１０ｃの上に導体部１０
ａと抵抗体１０ｂとを形成したものであり、導体部１０
ａはリート線を介して電源に接続され、抵抗体１０ｂに
接続された２本のソート線１０ｄ及び１０ｅは出力端子
を介して後述のマイクロコンピュータの入力端子に接続
されている。

前記の如き摺動接片９と固定検出板１０とによって構成
された位置検出装置においては、摺動接片９の腕９ｂの
湾曲部９ｅが抵抗体１０ｂのどの部分に接しているかに
よって出力か変化する。すなわち、リート線１０ｆを介
して導体部１０ａに印加された電圧は抵抗体１０ｂに該
湾曲部９ｅが接触する位置に応じて分圧され、分圧され
た出力がリード線１０ｄ及び１０ｅに現れる。

次に、前記の如き構造を有した従来のズームレンズ機構
の動作について説明する。

不図示の制御装置によりモータ８が回転されると、ビニ
オン７、ギヤ６、ギヤ５が回転され、ギヤ５と噛み合う
ラック歯４Ｃによりカム板４はガイドバー２及び３に対
して直角方向にガイドピン５及び６で案内されつつ動か
される。このため、摺動接片９の２本の腕９ａ及び９ｂ
もそれぞれ導体部１０ａと抵抗体１０ｂの上を摺動する
。一方、カム板４が案内溝４ａと平行に動かされるとカ
ム溝４ｂにより従動ピン１ｇはカム溝４ｂ内を摺動し、
その結果、鏡筒１には従動ビン１ｇを介してレンズ光軸
と平行な方向にカム溝４ｂから力か加えられるため、レ
ンズ鏡筒１はガイドバー２及び３に案内されつつレンズ
光軸と平行に動かされる。そして、レンズ鏡筒１の刻々
の移動位置が摺動接片９と固定検出板１０とから成る位
置検出装置により電気的に検出され、その検圧結果が当
初の設定値と等しくなった時に不図示の制御装置により
モータ８が停止され、その結果、鏡筒１内のレンズが所
望の位置に自動的に位置決めされる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の駆動機構は、モータ、ギヤ群、カム機構
、等の多くの部品を要するため体積及び重量共に大きく
、従って該駆動機構を備えた映像機器等の小型化及び軽
量化が困難であり、また、製造コストの大巾な低減も不
可能であった。その上、ギヤを使用しているのでギヤの
バックラッシュのため、レンズの高精度の位置決め及び
移動量制御も困難であった。

それ故、本発明の目的は、上述した従来の駆動機構より
も小型且つ軽量で、しかも、高精度の位置決め及び移動
量制御が可能であるとともに製造コストも安価となる新
規な駆動装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明では前述のＥ！！！題を解決するために、千−夕
の代りに駆動力発生源として圧電素子を使用し、該圧電
素子の伸ひの速度と縮みの速度とを異らせるように圧電
素子に電圧を印加する手段を設けることにより、従来装
置よりも高精度の位置決めを行うことができるとともに
従来装置よりも小型化及び軽量化することが可能となる
。

［作　　　用コ 圧’を素子の伸びの速度と縮みの速度とを異らせる電圧
印加手段によって圧電素子を周期的に変形させ、物体を
間けつ的に微小送りする。

［実　施　例コ 以下に第１図乃至第４図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。

第１図乃至第２図は本発明を適用して構成されたレンズ
駆動装置の第１実施例を示した図である。第１図におい
て菓５図と同じ符号で表示されている部材は第５区に示
した部材と同じものであり、１は鏡筒、３は鏡筒１を支
持するとともに光軸方向に案内するガイドバー、である
。ａ第１の左側の突部１ａの孔１ｂと突部ＩＣの孔１ｄ
には鏡筒１を支持するとともに鏡筒１を軸方向移動させ
る鏡筒支持部材兼駆動棒１７が挿入されており、該駆動
棒１７（以下には駆動棒と略記する）は駆動棒支持部材
１３に形成された第１及び第２の直立部１３ａ及び１３
ｃの孔１３ｂ及び１３ｄに軸方向移動可能に挿入さｔて
いる。また駆動棒１７は該支持部材の第２の直立部１３
ｃよりも更に後方に突出しており、該駆動棒の後端は該
支持部材１３の第３の直立部１３ｅに後端を固着された
圧電素子１２の前端に固定されている。

鏡筒１の突部１ａ及び１ｃの下面には鉛直なネジ孔が形
成され、それぞれのネジ孔の位置と一致するバカ孔＋４
ａ及び１４ｂを両端に有した長方形の板ハネ】４かビス
１５及び１６によって突部１ａ及び１ｃの下面に駆動棒
１７と平行に取付けられている。板バネ１４の中央には
上向かに突出した屈曲部１４ｃが形成され、この屈曲部
１４ｃは突部１ａと１ｃとの中間位置において駆動棒１
７の下面に圧接されている。このため突部１ａの孔１ｂ
及び突部１ｃの孔１ｄのそれぞれの中で駆動棒１７か上
の方へ片寄せされ、孔１ｂ及び１ｄのそれぞれの上側の
内周面に駆動棒１７の上側の外周面が板バネ１４の弾発
力により圧接されている。従って、孔１ｂ及び１ｄとｆ
ｆｉａｍ１７との摩擦力及び屈曲部１４ｃと駆動棒１７
の摩擦力以下の軸方向力が駆動棒１７に加えられた時に
は鏡筒１と駆動棒１７とは一体となって動くが、該摩擦
力以上の軸方向力が駆動棒１７に加わった時には駆動棒
１７のみが軸方向に移動可能となる。なお、ｗｌ及びｗ
２は圧電素子１２に給電するためのリード線である。

次に駆動棒１７と鏡筒１を摩擦係合する板バネ１４の作
用について説明する。

摩擦力を安定して発生させ、板バネ１４による弾性力が
鏡筒１の変位方向に作用しないようにするために板ハネ
１４の弾性力は駆動棒１７に略垂直に加わるようになさ
れている。更に圧電素子１２の伸縮により、板バネ１４
が圧電素子１２の伸縮方向に弾性変形すると駆動棒１７
と鏡筒１との摩擦力か変化し、更に鏡筒１の変位方向に
弾性力が作用し、鏡筒１の変位が不安定になる。これを
防ぐため、板バネ１４は圧電素子１２の伸縮方向と平行
な平面部を有し、この方向には大きな剛性を有するよう
になされている。

鏡筒１の腕１ｅの下面には鏡筒１の軸線と平行な一対の
腕９ａ及び９ｂを有したコ字形の摺動接片９が配置され
、該摺動接片９は連結部９ｃにおいて絶縁板１１に接着
され、絶縁板１１は腕１ｅの下面に接着されている。

鏡筒１の移動径路の下方には、不図示の静止部材上に取
付けられた固定検出板１ｏが配置されている。この固定
検圧板１０は絶縁材製の基板１０ｃの上に摺動接片の腕
９ａの先端部に摺接する導体＄１０ａと、摺動接片９の
腕９ｂの先端部に摺接する抵抗体１０ｂとが形成された
ものであり、導体部１０ａの一端はリード線１０ｆを介
して電源に接続され、抵抗体１０ｂの両端に接続された
リート線１０ｄ及び１０ｅは不図示の出力端子に接続さ
れている。該出力端子には摺動接片９ｂが抵抗体１０ｂ
のどこに接触しているかを表わす電圧値が出力されるよ
うになっており、該出力端子は後述のマイクロコンピュ
ータの入力ボートに接続されている。

第２図は第１図に示した駆動装置の制御系を示した概略
図である。第２図において、１８は圧電素子１２に対し
て駆動電圧を印加する駆動回路、１９は前述の摺動接片
９と固定検出板１０とによって構成された鏡筒位置検出
器、２０は該検出器１９の出力を取込んで駆動回路１８
を制御するマイクロコンピュータ、３０は合焦を判別す
る合焦判別手段である。

第６図は、上記した制御系の動作を説明するフローチャ
ートである。

ステップ（Ｓ）−１おいて、合焦か否かを合焦判別手段
３０にて調へる。仮に非合焦であると、Ｓ−２により、
どちらの方向にレンズをどれだけの量穆動すれば合焦と
なるかも検出する。

Ｓ−２において、前ピンと判断すると、Ｓ−３に進み、
後ピンと判断するとＳ−４に進む。

Ｓ−３は、前ピンの際の合焦方向である第１の方向へレ
ンズを駆動してＳ−５へ進み、Ｓ−４は後ピンの際の合
焦方向である第２の方向へレンズを駆動してＳ−６へ進
む。

Ｓ−５、Ｓ−６は、Ｓ−２において求められた合焦位置
までの移動量をレンズが移動したか否かをマイコン１７
にて検出し、合焦するまでレンズを移動させ、終了する
。

この駆動方式では、駆動パルスと移動量との関係は振動
、姿勢差等により一致しない場合かあり、移動状態を実
際に鏡筒位置検出器１９にて検出し、フィードバック（
閉ループ）して駆動させることは非常に有効である。

第３図は駆動回路１８によって圧電素子１２に印加され
る電圧波形を示したものであり、第３図（Ａ）は第１図
において鏡筒１を右方向へ動かす時に圧電素子１２に印
加される電圧波形を、第３図（Ｂ）は第１図において鏡
ＷＪ１を左方向へ動かす時に圧電素子１２に印加される
電圧波形を、それぞれ示している。

第３図（Ａ）の如ぎ駆動パルスが圧電素子１２に印加さ
れると、該パルスが電圧Ａから電圧Ｃへ変化する垂直な
立上り部において圧電素子１２は急激に伸びる。この時
、駆動棒１７も圧電素子１２の伸びの量と同し量たけ第
１図において左方向に移動する。この場合、鏡筒１の慣
性やカイトバー３と鏡筒１のＵ形溝１ｆとの摩擦などの
総和か駆動棒１７に圧電素子１２から与えられる駆動力
よりも大きいのて鏡筒１は動かない。

駆動パルスの電圧がＣからＡへとゆっくり変化するパル
ス立下り部りでは圧電素子１２はゆっくり縮み、鏡筒１
と駆動棒２との摩擦力や板バネ１４と駆動ｐＪ２との摩
擦力により鏡筒１は第１図において右方向へ移動する。

そして、圧電素子１２の縮みか終了した時点では第１図
において駆動棒１７の右方向への動ぎは停止するが、鏡
筒１の運動エネルギーにより鏡筒１は第１図において右
方向へ動き続け、鏡筒１と駆動棒１７との摩擦及び板バ
ネ１４と駆動棒１７との摩擦等によって上記の運動エネ
ルギーが消費された時に鏡筒１は停止する。

以上の運動が各パルス毎に繰り返されることによって鏡
筒１は第１図において右方向へ駆動される。この鏡筒１
の′８’ｌＪ３位置は摺動接片９と固定検出板１０とか
ら成る位置検圧器１９て時時刻々に検出されて該検圧器
１９の出力がマイクロコンピュータ２０（以下にはマイ
コンと略記する）にフィードバックされ、マイコン２０
は該検出器１９からの入力信号か所定の設定値と等しく
なった時に駆動回路１８に圧電素子１２の駆動を停止さ
せる。

鏡筒１を第１図において左方向へ移動させる時にはマイ
コン２０は第３図（Ｂ）の如き駆動パルスを圧電素子１
２に印加させるように駆動回路１８を制御する。この場
合、圧電素子１２に印加される駆動パルスは図示のよう
に前縁の立上り部がゆるやかて、後縁の立下り部が垂直
であるため、圧電素子１２及び鏡筒１の動作は前述の場
合とは逆になる。すなわち、圧電素子１２に印加される
電圧が電圧Ａから電圧Ｃへゆるやかに変化してゆくパル
ス立上り部では圧電素子１２はゆっくりと伸び、従って
、鏡筒１の孔１ｂ及び１ｄと駆動棒１７との摩擦、及び
板バネ１４の屈曲部１４ｃと駆動棒１７との摩擦により
鏡筒１は駆動棒１７と一体となって第１図において左方
向へ動き、圧電素子１２の伸びか終了した時点（ｉｆｔ
圧Ｃになった時点）で駆動棒１７の動きは停止するが、
鏡筒１は慣性により動ぎ続け、鏡筒１と駆動棒１７とガ
イドバー３との摩擦や板バネ１４と駆動棒１７との摩擦
などの消費エネルギーの総和が鏡筒１などの運動エネル
ギーに等しくなった時に（鏡筒１などの運動エネルギー
が前記の摩擦によって消費された時に）ａ筒１が停止す
る。

そして、電圧がＣからＡへ急激に変化するパルス立下り
部では圧電素子１２は急速に縮み、その結果、駆動棒１
７は第１図において右方向へ動く。この場合、鏡筒１と
駆動棒１７との摩擦、及び駆動棒１７と板バネ１４との
摩擦により鏡筒１には右方向へ駆動される力か駆動棒１
７から加わるが、鏡筒１の質量による慣性や鏡筒１とガ
イドバー３との摩擦のため鏡筒１は静止した状態を保つ
。従って、第３図（Ｂ）の如きパルスが圧電素子１２に
印加されると、鏡筒１は１パルス毎に上記の如き作用に
より第１図で左方向へ動かされてゆく。

第４図は本発明の第２実施例を示したものであり、本実
施例は本発明をステイルビデオカメラの磁気ヘッド駆動
装置に適用したものである。

第４図において第１図と同じ符号で表示されている部材
は第１実施例で説明した部材であり、これらの同一部材
についての説明は必要がないかぎり省略する。なお、第
４図に示す実施例においても制御系の構成は第１実施例
と同しであり、本実施例における制御系の構成は第２図
に示した構成となっているので制御系に関する説明も省
略する。また、圧電素子１２に印加される駆動パルスも
第３図に示した駆動パルスと同じであり、動作も第１実
施例における動作と同じである。

第４図において、２１は磁気ヘッド２２が固定されてい
るヘッド担持体である。ヘット担持体２１の左側の側縁
には前記駆動棒１７を挿通させるための孔２１ｃ及び２
１ｄが貫設されている突部２１ａ及び２１ｂが突設され
ており、また、ヘット担持体２１の右側の側縁にはガイ
ドバー３を挿通させるためのＵ形溝２１ｆが形成された
腕２１ｅが設けられている。

突部２１ａ及び２１ｂのそれぞれの下面にはビス１５及
び１６をねじ込むためのねし孔か形成されており、屈曲
部１４ｃを中央部に有した板バネ１４の両端のバカ孔１
４ａ及び１４ｂにビス１５及び１６を挿通して該ビスを
該ねじ孔にねし込むことにより板バネ１４が突部２１ａ
及び２１ｂの下面に固定されている。板バネ１４の屈曲
部１４ｃは突部２１ａと突部２１ｂとの間で駆！Ｉ］棒
１７の下面に圧接されて駆動棒１７を上方へ押し上げて
おり、駆動棒１７は孔２１ｃ及び２１ｄ内でそれぞれの
孔の上側の内周面に圧接されている。

腕２１ｅの下面には絶縁板を介して摺動接片９が取付け
られており、この摺動接片９はヘッド担持体２１の移動
径路の下方に配置された固定検出板とともにヘット担持
体２１の時々刻々の位置を検出するための位置検出器１
９（第２図参照）を構成している。

１２は圧電素子、１３は駆動棒支持部材であり、これら
は第１実施例で説明したものと同じである。また、ヘッ
ド担持体２１の動作及び制御系の動作も第１実施例と同
しである。

なお、前記実施例では被動部材たる鏡筒１やヘット担持
体２１の時々刻々の位置をポテンショメータ式の位置検
出器で検出しているが、非接触式の検出器で検出するよ
うに構成してもよいことは当然である。

［発明の効果コ 以上に説明したように、本発明の駆動装置は駆動源とし
て圧電素子を用いているのてモータや減速機構やカム及
び送りねじ等が不要となり、従って、従来の駆動装置に
くらべて非常に小型化且つ軽量化することができるばか
りでな〈従来装置よりも高精度の位置決め制御が可能と
なり、しかも加工コストや組立コストも大巾に低減する
ことが可能となるため、本発明によれば従来の駆動装置
に内在する問題点を解決することがて籾る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用して構成された本発明の第１実施
例としての鏡筒駆動装置を示す分解斜視図、第２図は本
発明による駆動装置の制御計パルスの波形を示した図、
第４図は本発明の第２実施例としての磁気ヘット駆動装
置の分解斜視図、第５図は従来の駆動装置の一例として
のズームレンズ駆動装置の分解斜視図、第６図は第２図
に示す制御系の動作を説明するフローチャートである。 １・・・鏡筒 １０・・・固定検出板 １２・・・圧電素子 １４・・・板バネ ２１・・・ヘット担持体 ９・・・摺動接片 １１・・・絶縁板 １３・・・駆動棒支持部材 １７・・・駆動棒兼支持部材 ２２・・・磁気ヘッド 他４名 第３図 時　　間 第 １５Ｒ＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　被駆動物体もしくは該被駆動物体に連結されている
   部材に摩擦係合されるとともに静止部材に移動可能に支
   持されている駆動部材 と、該駆動部材に一端を固定されるとともに他端を動か
   ぬように該静止部材等に固定された圧電素子と、該圧電
   素子に伸びの速度と縮みの速度とを異らせるように電圧
   を印加する圧電素子駆動手段と、を有することを特徴と
   する駆動装置。 ２　請求項１において、圧電素子の伸縮方向に沿って延
   びる平面部に押圧用のバネ作用部を設けた弾性部材を被
   駆動部材に配置し、該弾性部材のバネ作用部を駆動部材
   に当接することにより、該被駆動部材と該駆動部材とを
   該弾性部材の弾性により摩擦係合することを特徴とする
   駆動装置。