JPH0620150Y2 - 超音波式自動焦点機構付カメラ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案は、超音波を利用して被写体と光学系との間の距
離を検出して光学系の焦点を自動調整する超音波式自動
焦点機構付カメラに関する。

（考案の背景） 最近、超音波を用いて被写体とカメラの光学系との間の
距離を検出する超音波式自動焦点機構付カメラが提案さ
れている。従来この種の超音波式自動焦点機構付カメラ
においては、超音波ビームを少なくとも１０度以下にす
ることが望まれている。従来はこれを実現するために、
直径５０mm程度以上の開口部を有する大口径の超音波送
受波器を用いるか、あるいは第１図に示すごとく超音波
送受波器１にホーン２を組み合わせ、これにより必要な
超音波ビームの指向特性を確保するようにしていた。第
１図において、使用する超音波の波長をλとしたとき、
ホーン２の開口径Ｄは約５λ乃至１０λであり奥行き寸
法Ｌは約１０λである。しかし、大口径の超音波送受波
器を用いたり、ホーンと組み合わせて用いる構成では、
形状寸法が極めて大型化してしまい実用的でない嫌いが
あった。また、ホーンを用いない小径の超音波送受波器
では、第２図の指向角と音圧との関係を示すグラフより
判るごとく、超音波のビームはブロードであり位置分解
能が悪い欠点があった。

（考案の目的） 本考案は、上記の点に鑑み、屈曲型圧電振動子を単数又
は複数の正三角形の各頂点にそれぞれ位置する如く３個
以上面配列し、かつ各屈曲型振動子相互間の配列間隔を
それぞれ接することなく超音波の波長の３倍未満に設定
した超音波送受波器を用いることにより、小形軽量にし
て鋭い超音波ビームを形成可能で位置分解能の良好な超
音波式自動焦点機構付カメラを提供しようとするもので
ある。

（考案の構成） 本考案は、超音波送受波器と光学系とを有し、前記超音
波送受波器による超音波ビームを用いて前記光学系の焦
点の自動調整を行う超音波式自動焦点機構付カメラにお
いて、 圧電素子あるいは圧電素子と金属板とより成る屈曲型圧
電振動子を、単数又は複数の正三角形の各頂点にそれぞ
れ位置する如く３個以上面配列し、かつ各屈曲型振動子
相互間の配列間隔をそれぞれ接することなく超音波の波
長の３倍未満に設定して前記超音波送受波器を構成し、
少なくとも同一の正三角形の各頂点に配列した前記屈曲
型圧電振動子３個を並列駆動して前記超音波ビームを発
生することにより被写体と前記光学系との間の距離を検
出することを特徴としている。

（考案の実施例） 以下、本考案に係る超音波式自動焦点機構付カメラの実
施例を図面に従って説明する。

第３図は実施例の全体的構成を示すものであり、カメラ
の筐体１０の前面にはレンズ１１を含む光学系が配設さ
れ、筐体１０の上部に３個の超音波送受波素子１２の組
み合わせ構造体である超音波送受波器２０が配置され
る。

この超音波送受波器２０は、第４図及び第５図に示すご
とく、超音波送受波素子１２をそれぞれ接することなく
正三角形の頂点に配置したものであり、各超音波送受波
素子１２の配列間隔Ｘは３λ未満であって好ましくは約
２λ、奥行き寸法Ｙは約1.5λである。

それぞれの超音波送受波素子１２の構造の一例を第６図
に示す。この図において、基板２１上に支持リング２２
が形成され、該支持リング２２により圧電素子を２枚張
り合わせたバイモルフ構造の屈曲型圧電振動子２３が支
持され、さらにその屈曲型圧電振動子２３の超音波送受
波面に整合器２４が取り付けられている。前記屈曲型圧
電振動子２３の上下面の電極は端子ピン２５Ａ，２５Ｂ
にそれぞれ接続されている。

第７図は実施例で用いた超音波送受波器２０の各屈曲型
圧電振動子２３を第８図のように３個電気的に並列接続
して駆動回路２６で励振したときの指向特性であり、超
音波ビームを１０度以下にシャープにすることが可能な
ことが判かる。この特性は大型のホーンを用いたときの
指向特性にほぼ匹敵するものである。

このようなシャープな指向特性が得られる理由としては
次のことが考えられる。すなわち、屈曲振動の場合、中
央部と周辺部で振動子の振動の向きが逆相になる。逆相
分が存在する場合、打ち消し成分が存在することになる
ため、単なる直線配列や四角配列では指向性が悪くなる
が、正三角形の各頂点に屈曲型圧電振動子を配列し、か
つ各屈曲型振動子相互間の配列間隔をそれぞれ接するこ
となく超音波の波長の３倍未満に設定したとき、それら
の逆相成分が調整され、指向性が良くなる。すなわち、
３倍未満では前記振動子相互の距離が短く、逆相成分の
打ち消しが良好に行われ、３倍以上では前記距離が長く
なって逆相成分の打ち消し効果が殆どなくなるからであ
る。

（実施例の補足説明） 尚、各超音波送受波素子の構成は第６図のものに限定さ
れることはなく、例えば屈曲型圧電振動子として金属板
に圧電素子を貼付けたユニモルフ構造のものを使用でき
る。さらに、ホーンを用いて指向性をよりいっそうシャ
ープにすることもできる。

本考案は、通常のカメラはもちろん、ビデオカメラにも
適用可能である。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案の超音波式自動焦点機構付
カメラによれば、屈曲型圧電振動子を単数又は複数の正
三角形の各頂点にそれぞれ位置する如く３個以上面配列
し、かつ各屈曲型振動子相互間の配列間隔をそれぞれ接
することなく超音波の波長の３倍未満に設定した超音波
送受波器を用いて被写体とカメラの光学系との間の距離
を検出するようにしているため、小型軽量にしてシャー
プな超音波ビームを実現でき、このため位置分解能を向
上させることができ、障害物等による測定距離の誤りを
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のホーンを用いた超音波送受波器の一例を
示す斜視図、第２図はホーンを用いない従来の小径の超
音波送受波器の指向特性を示すグラフ、第３図は本考案
に係る超音波式自動焦点機構付カメラの実施例の全体構
成を示す斜視図、第４図は実施例で用いる超音波送受波
器を示す斜視図、第５図は同正面図、第６図は各々の超
音波送受波素子の一例を示す斜視図、第７図は実施例で
用いた超音波送受波器の指向特性を示すグラフ、第８図
は超音波送受波器の各屈曲型圧電振動子と駆動回路との
接続関係を示す回路図である。 １０…筐体、１１…レンズ、１２…超音波送受波素子、
２０…超音波送受波器、２３…屈曲型圧電振動子、２６
…駆動回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 3/00 13/36 Ｈ０４Ｒ 17/10 7406−5Ｈ ３３０ Ａ 7406−5Ｈ 7316−2Ｋ Ｇ０３Ｂ 3/00 Ｚ (56)参考文献 特開 昭56−159619（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−157166（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−97800（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−50896（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波送受波器と光学系とを有し、前記超
   音波送受波器による超音波ビームを用いて前記光学系の
   焦点の自動調整を行う超音波式自動焦点機構付カメラに
   おいて、 圧電素子あるいは圧電素子と金属板とより成る屈曲型圧
   電振動子を、単数又は複数の正三角形の各頂点にそれぞ
   れ位置する如く３個以上面配列し、かつ各屈曲型振動子
   相互間の配列間隔をそれぞれ接することなく超音波の波
   長の３倍未満に設定して前記超音波送受波器を構成し、
   少なくとも同一の正三角形の各頂点に配列した前記屈曲
   型圧電振動子３個を並列駆動して前記超音波ビームを発
   生することにより被写体と前記光学系との間の距離を検
   出することを特徴とする超音波式自動焦点機構付カメ
   ラ。