JPH0748087B2 - 振動モータを用いたレンズ鏡筒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械的振動を利用する
振動波モータを用いたレンズ鏡筒に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】振動モータは、既に特開昭５２−２９１
９２号公報などによって知られているように、固定体と
移動体とを摩擦接触させ、これらの少なくとも一方を電
気−機械エネルギ変換素子自体、或いは電気−機械エネ
ルギ変換素子を含む弾性振動体で構成し、電気−機械エ
ネルギ変換素子に交流の電気エネルギーを加えることに
よって、機械的振動エネルギーを発生させ、移動体を一
方向に摩擦駆動させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、振動モータをレ
ンズ駆動に応用しようとする試みはなされているが、次
のような問題点があった。即ち、振動モータにはステー
タと回転体とが強く摩擦接触するようにバネ部材が設け
られているが、このバネ部材の付勢力が大きな負荷とな
って、レンズ駆動がスムーズにいかない点である。

【０００４】本発明の目的は、バネ部材の付勢力の負荷
によるトルク損失を少なくすることができる、振動モー
タを用いたレンズ鏡筒を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 本発明は、円筒部分を
有する固定筒と、該固定筒の内側に配設された軸受と、
ステータを有し、バネ部材によって該ステータと接触す
る方向となる光軸方向にバネ付勢される回転体を、該ス
テータの振動によって光軸回りに回転させる振動モータ
と、可動レンズとを備え、回転体と軸受の軸受用回転物
とを光軸方向に接触させ、レンズ繰出し機構によって回
転体の回転により可動レンズを光軸方向に移動させ、振
動モータにおけるバネ部材の付勢力の光軸方向の一方向
を固定筒で受け、他方向をボール、ローラー等の軸受用
回転物を介して固定筒と固着関係となる固定部材で受け
たことにより、バネ部材の付勢力の負荷を軸受用回転物
に与えて、その負荷によるトルク損失を影響がでないレ
ベルに下げたことを特徴とする。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例としてのレンズ鏡筒を説明す
る前に、振動モータの一例を第１図により説明する。

【０００７】図１において、１は力Ｆで加圧されている
移動体（回転体）、２は電歪素子により弾性振動を行う
固定体（ステータ）で、ｘ軸を固定体２の表面上の方
向、ｚ軸をその法線方向とする。電歪素子により固定体
２の表面に屈曲振動を与えると、進行振動波が発生し、
固定体２の表面上を伝搬していく。この進行振動波は縦
波と横波を伴なった表面波で、その質点の運動は楕円軌
道を画く。質点Ａに着目すると、縦振幅ｕ、横振幅ｗの
楕円運動を行っており、表面波の進行方向をｘ軸方向と
すると、楕円運動は反時計方向の向きである。この表面
波は一波長毎に頂点Ａ，Ａ′…を有し、その頂点速度は
ｘ成分のみであって、ｖ＝２πｆｕ（ｆは振動数）であ
る。そこで、移動体１の表面を固定体２の表面に摩擦接
触させると、移動体１の表面は頂点Ａ，Ａ′…のみに接
触するから、移動体１は摩擦力により矢印Ｎの方向に駆
動される。

【０００８】移動体１の速度は振動数ｆに比例する。ま
た、加圧接触による摩擦駆動のために、縦振幅ｕばかり
でなく、横振幅ｗにも依存する。即ち、移動体１の速度
は楕円運動の大きさに比例する。したがって、移動体１
の速度は電歪素子に加える電圧に比例する。

【０００９】図２は振動モータの一例の構成を示す分解
図である。環状の移動体１には摩擦接触しやすくするた
めに硬質ゴム１ａが接着される。環状の固定体２には二
つのグループを形成する電歪素子３ａ，３ｂが接着され
る。電歪素子３ａ，３ｂは、単独で動作すると、固定体
２が共振するような状態、即ち、定在振動波が存在する
ような位置に配置され、且つ電歪素子３ａによる定在振
動波長と電歪素子３ｂによる定在振動波長とが等しくな
り、９０°位相がずれる（１波長／４だけ物理的位置が
ずれる）ように配置される。フェルト４は、固定体２の
摩擦接触面と反対の面の振動を吸収する。支持体５は固
定体２、電歪素子３ａ，３ｂ及びフェルト４を支持す
る。

【００１０】図３は進行振動波と定在振動波の発生を説
明する図である。説明上、電歪素子３ａ，３ｂは図２の
ような配置ではなく、交互に配列されているが、上記と
同じ条件を満たしており、等価な配置である。駆動用電
源６はＶ＝Ｖosin ωt という電圧を供給する。電歪素
子３ａにはライン７により駆動用電源６から直接、電圧
Ｖo sin ωt が印加され、電歪素子３ｂには９０°移相
器８を経てライン９により電圧Ｖo sin(ωt ±π/2) が
印加される。電圧Ｖo sin(ωt ±π/2) の±は移動体１
を動かす方向によって切り換えられる。図３のイ〜ヘは
電圧Ｖo sin(ωt −π/2) が印加されている場合の振動
波の状態を示す。イは電歪素子３ａのみにより定在振動
波１０を発生させている状態、ロは電歪素子３ｂのみに
より９０°位相遅れのある定在振動波１１を発生させて
いる状態、をそれぞれ示す。ハ〜ニは二つの電歪素子３
ａ，３ｂを同時に動作させて、進行振動波１２を発生さ
せている状態を示す。ハは時刻ｔ＝０＋2nπ／ω、ニは
時刻ｔ＝π/2ω＋2nπ／ω、ホは時刻ｔ＝π／ω＋2nπ
／ω、ヘは 3π/2ω＋2nπ／ω、の進行振動波１２の位
相をそれぞれ示す。進行振動波１２は第３図の右方向に
進むが、固定体２の摩擦接触面の任意の質点は反時計方
向の楕円運動を行う。したがって、移動体１は左方向に
移動する。

【００１１】イ、ロの定在振動波１０、１１の発生状態
において、固定体２の摩擦接触面上の節以外の質点では
横振動、即ち、図３で上下運動だけである。したがっ
て、移動体１と固定体２との摩擦接触は、静止摩擦状態
ではなく、動摩擦状態であり、摩擦係数が小さくなり、
接触面積も小さくなる。そのため、手動で移動体１を動
かす場合に、小さい力で動かすことができる。

【００１２】図４は、本発明の一実施例であるレンズ鏡
筒の構造を示す。図２と同様な部分は同一符号にて示
す。

【００１３】レンズ鏡筒の固定胴１３の後端には、カメ
ラに装着するためのバヨネット又はスクリューマウント
などの装着部材１４が設けられる。固定胴１３には光軸
方向に直進溝１３ａが設けられる。レンズ保持胴１５，
１６は、固定胴１３の内側に嵌装され、変倍作用と変倍
に伴う収差の補正作用とを行うレンズ光学系１７を保持
する。各レンズ保持胴１５，１６にはピン１５ａ，１６
ａが植立され、これらのピン１５ａ，１６ａは直進溝１
３ａを貫いて、固定胴１３の外周に嵌装されたカム筒１
８のカム溝１８ａ，１８ｂに嵌合する。レンズ保持筒１
９は合焦用レンズ光学系２０を保持し、外周にレンズ保
持胴１５と螺合するねじ部１９ａを有する。その円筒鍔
部１９ｂは、回転体としての距離調整環２１の内周面に
光軸方向に平行に形成された直進溝２１ａに嵌入され
る。距離調整環２１の先端には握部２１ｂが設けられ
る。距離調整環２１の摩擦接触部２１ｃは図２の移動体
１に相当し、固定体２（ステータ）にリング板バネ２２
によって圧接される。固定の基筒２３はビス（不図示）
により固定胴１３に一体的に固定され、固定体２、電歪
素子３ａ，３ｂ及びフェルト４を支持する。

【００１４】基筒２３には固定筒としての外筒２４がネ
ジ止めされ、外筒２４の内側には軸受用の第１環２５と
第２環２６とが取り付けられる。即ち、第１環２５は軸
受用回転物としての軸受用ボール２７を介してリング板
バネ２２により距離調整環２１の摩擦接触部２１ｃに押
し付けられる。第２環２６は外筒２４の内周面にねじ込
まれることにより取り付けられるが、第１環２５と第２
環２６との接合部分にはＶ字形状の円周溝が形成され、
この円周溝と距離調整環２１の外周面に形成された略Ｕ
字形状の円周溝との間に軸受用ボール２８が保持され
る。これにより、距離調整環２１が外筒２４に回転可能
に取り付けられると共に、摩擦接触部２１ｃの固定体２
に対する回転可能な摩擦接触が確保される。

【００１５】なお、上記リング板バネ２２の付勢力の光
軸方向の受けは、一方側が固定筒としての外筒２４で受
け、他方側を軸受用ボール２７を介して固定部材として
の基筒２３で受けるようにした。それにより、リング板
バネ２２の付勢力による距離調整環２１のトルク損失
は、球状でしかも回転可能な軸受用ボール２７により極
めて少なくなり、実質的に問題にならないで済む。

【００１６】コード板２９はくし歯状電極を有するもの
で、外筒２４の内壁面に取り付けられ、距離調整環２１
に固定された摺動子３０がくし歯状電極上を摺動するこ
とによって距離調整環２１の回転量、即ち合焦用レンズ
光学系２０の移動量に相当する数のパルスから成る移動
量モニタ信号が発生する。電動手動切換スイッチ３１が
外筒２４に設けられ、その接片３２は基筒２３上に取り
付けられる。操作ピン３３はカム筒１８に取り付けら
れ、基筒２３の外側から光軸まわりに回すことによりカ
ム筒１８を回転させる。カム筒１８が回転すると、カム
溝１８ａ，１８ｂがピン１５ａ，１６ａを直進溝１３ａ
に沿って移動させるので、レンズ保持胴１５，１６は光
軸方向に移動し、変倍作用と収差補正作用とを行う。

【００１７】図５は、本発明の一実施例の回路を示す。
自動焦点用の受光器３４は、例えば電荷結合素子など
で、測距回路３５に接続される。測距回路３５の出力端
子Ａは、振動波モータへハイレベルの駆動信号又はロー
レベルの停止信号を出力し、出力端子Ｂは、ハイレベル
の至近側駆動方向信号又はローレベルの無限遠側駆動方
向信号を出力し、入力端子Ｃには、電動手動切換回路３
６からインバータ３７を経て切換信号が入力し、入力端
子Ｄには、モニタ信号発生回路３８からチャタリング吸
収回路３９を経て移動量モニタ信号が入力する。電動手
動切換回路３６は電動手動切換スイッチ３１及び抵抗４
０から成り、モニタ信号発生回路３８はコード板２９、
摺動子３０及び抵抗４１から成る。パルス発生回路４２
は発振器４３、分周比１／２の分周器４４，４５及びイ
ンバータ４６から成り、９０°位相差のあるパルスを分
周器４４，４５から出力する。４７はオアゲート、４８
はアンドゲート、４９は排他的オアゲートである。排他
的オアゲート４９は、測距回路３５の出力端子Ｂからの
入力がハイレベルの時に分周器４４のパルスに対する分
周器４５のパルスの位相を９０°進んだものとし、ロー
レベルの時に９０°遅れたものとする。

【００１８】駆動制御回路５０は電歪素子３ａ，３ｂの
駆動を制御する回路で、トランジスタ、抵抗及びインバ
ータから成る二つのプッシュプル回路５１，５２、スイ
ッチングトランジスタ５３，５４などによって構成され
る。スイッチングトランジスタ５３，５４は抵抗５５及
びレンズ駆動電源スイッチ（不図示）を経て電源に接続
される。

【００１９】次に図４及び５に示される実施例の動作に
ついて説明する。レンズ駆動電源スイッチ（不図示）が
オンすることにより電動手動切換回路３６、インバータ
３７、オアゲート４７、アンドゲート４８、排他的オア
ゲート４９、パルス発生回路４２、駆動制御回路５０に
電源が供給され、パルス発生回路４２は動作をはじめ
る。

【００２０】電動手動切換スイッチ３１がオフされて、
電動駆動が選択された場合には、電動手動切換回路３６
はハイレベルの切換信号を出力するので、アンドゲート
４８は開通する。また、この切換信号はインバータ３７
で反転されて、ローレベルとなり、測距回路３５の入力
端子Ｃに入力する。

【００２１】カメラの撮影操作のために、２段階ストロ
ークからなるレリーズボタンの第１段ストロークが押さ
れると、測光演算動作が開始される。測距回路３５は入
力端子Ｃへのローレベルの切換信号の入力により電動駆
動であることを判別し、自動焦点動作を開始すると共
に、合焦域を自動焦点用の狭い幅に設定する。受光器３
４は被写体からの反射光を受光し、測距回路３５は受光
器３４からの被写体情報により公知のコントラスト検知
方式、ずれ検知方式などに基づいて合焦誤差を検出し、
レンズ駆動量及び駆動方向を演算する。レンズ駆動量は
測距回路３５内のカウンタ（不図示）にプリセットされ
る。出力端子Ａからはハイレベルの駆動信号が出力さ
れ、被写体が至近側にあると仮定すれば、出力端子Ｂか
らはハイレベルの至近側駆動方向信号が出力される。そ
のため、オアゲート４７、アンドゲート４８は共にハイ
レベルの信号を出力し、スイッチングトランジスタ５
３，５４をオンにする。したがって、プッシュプル回路
５１，５２に電源が供給される。パルス発生回路４２は
動作中であり、分周器４４のパルスは直接プッシュプル
回路５２を制御するので、電歪素子３ｂに高周波電力が
与えられる。分周器４５のパルスは、排他的オアゲート
４９によって反転されて、分周器４４のパルスに対して
９０°位相が進んだものとなり、プッシュプル回路５１
を制御するので、電歪素子３ａに９０°位相の進んだ高
周波電力が与えられる。これにより、固定体２に進行振
動波１２が発生し、距離調整環２１は合焦方向に回転さ
れる。これに伴って、レンズ保持筒１９はレンズ保持胴
１５と螺合しながら回転するので、繰出し方向に移動
し、合焦域に至る。

【００２２】距離調整環２１の回転によって、摺動子３
０はコード板２９上を摺動し、レンズの移動量に対応し
たパルス数の移動量モニタ信号を発生する。この移動量
モニタ信号は測距回路３５の入力端子Ｄに入力し、カウ
ンタにプリセットされたレンズ駆動量を減算させる。カ
ウンタの値が零になると、出力端子Ａからローレベルの
停止信号が出力され、オアゲート４７、アンドゲート４
８の出力はローレベルに反転するので、スイッチングト
ランジスタ５３，５４はオフとなり、電歪素子３ａ，３
ｂは電源からしゃ断されて、距離調整環２１の駆動は停
止される。ここでまた、受光器３４及び測距回路３５に
より測距が行われ、合焦誤差が合焦域に入っていれば、
合焦表示をする。合焦域に入っていない時には、再び前
記と同様にレンズ駆動が行われる。

【００２３】被写体が無限遠側にある場合には、測距回
路３５の出力端子Ｂはローレベルの無限遠側駆動方向信
号を出力するので、排他的オアゲート４９は分周器４５
のパルスをそのまま通し、分周器４４のパルスより位相
を９０°遅れたものとする。故に電歪素子３ａ，３ｂは
逆方向に進行する進行振動波を発生し、距離調整環２１
は逆方向に回転し、レンズ保持筒１９を繰込み方向に移
動させる。

【００２４】電動手動切換スイッチ３１がオンされて、
手動駆動が選択された場合には、電動手動切換回路３６
はローレベルの切換信号を出力するので、オアゲート４
７の出力はハイレベルとなり、スイッチングトランジス
タ５４をオンにする。一方、アンドゲート４８の出力は
ローレベルとなり、スイッチングトランジスタ５３をオ
フにする。したがって、電歪素子３ｂには高周波電力が
供給されずに、電歪素子３ａのみに高周波電力が供給さ
れる。そのため、固定体２には定在振動波１０が発生
し、固定体２と距離調整環２１の摩擦トルクが小さくな
る。そこで、外筒２４の先端からわずかに表出している
握部２１ｂを持って、距離調整環２１を回せば、小さい
手動トルクで軽く回り、レンズ保持筒１９は光軸方向に
移動される。

【００２５】測距回路３５は、入力端子Ｃにハイレベル
の切換信号が入力することによって、手動駆動であるこ
とを判別し、手動用の広い合焦域の幅を設定して、合焦
用レンズ光学系２０がその合焦域に至ると合焦表示を行
う。

【００２６】以上説明した実施例では、振動モータによ
って合焦用レンズ光学系２０のみを移動させたが、ズー
ム用レンズ光学系（１７，２０）を移動させるようにし
ても良い。

【００２７】

【発明の効果】本発明の振動モータを用いたレンズ鏡筒
は、振動モータを駆動源として可動レンズを駆動するに
あたり、トルク損失を少なくすることができた。その第
１の特徴は、振動モータの出力による回転伝達系中に軸
受用回転物を用いた軸受を設けたことであり、これによ
り通常の嵌合による受けに比べて格段にトルク損失を少
なくすることができる。又、第２の特徴は、振動モータ
におけるバネ部材（ステータに被駆動部材を適度な圧力
で摩擦接触させるために用いられる）の付勢力によるト
ルク損失を抑えたことにあり、これは、該付勢力の受け
を、回転することにより応力を分散させてトルク損失を
少なくできる上記軸受用回転物を介して行って、実質上
影響がないようにしたので、振動モータを組み込んだレ
ンズ鏡筒の実用化を可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】一例としての振動モータの駆動原理を説明する
図である。

【図２】一例としての振動モータの基本的構成を示す分
解図である。

【図３】図２に図示の振動モータにおける進行振動波と
定在振動波の発生を説明する図である。

【図４】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図５】同じく回路図である。

【符号の説明】

２ 固定体（ステータ） ３ａ，３ｂ 電歪素子 ２０ 合焦用レンズ光学系（可動レンズ） ２１ 距離調整環（回転体） ２１ｃ 摩擦接触部 ２２ リング板バネ（バネ部材） ２３ 基筒（固定部材） ２４ 外筒（固定筒） ２５ 軸受用の第１環（軸受） ２７ 軸受用ボール（軸受用回転物）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｃ 8525−5Ｈ 9274−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒部分を有する固定筒と、 該固定筒の内側に配設された軸受と、 ステータを有し、バネ部材によって該ステータと接触す
   る方向となる光軸方向にバネ付勢される回転体を、該ス
   テータの振動によって光軸回りに回転させる振動モータ
   と、 可動レンズとを備え、 前記回転体と前記軸受の軸受用回転物とを光軸方向に接
   触させ、レンズ繰出し機構によって前記回転体の回転に
   より前記可動レンズを光軸方向に移動させ、 前記振動モータにおける前記バネ部材の付勢力の光軸方
   向の一方向を前記固定筒で受け、他方向を前記軸受用回
   転物を介して前記固定筒と固着関係となる固定部材で受
   けたことを特徴とする、振動モータを用いたレンズ鏡
   筒。