JPH09189841A - レンズ移動装置とこれを用いたレンズ装置とこのレンズ装置を備えたカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電素子を用いてレンズ鏡筒を移動させるに
は、多数の圧電素子を積層して用いなければならない。 【解決手段】 レンズ鏡筒２を光軸方向に移動させるレ
ンズ移動装置において、光軸方向に揺動が自在であり、
レンズ鏡筒に当接する当接部５を有する揺動部材４と、
この揺動部材における揺動支点６と当接部との間の位置
に、この揺動部材を揺動させる圧電変換手段７を配設す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学レンズ群を光
軸方向に移動させるレンズ移動装置およびこれを用いた
レンズ装置、さらにはこのレンズ装置を備えたカメラに
関する。

【０００２】

【従来の技術】撮影用レンズ装置では、光学的な調整や
検出を行うためにレンズ群を光軸方向に移動させること
ができるようになっており、このレンズ装置におけるレ
ンズ移動装置は、例えば図６に示すように構成されてい
る。

【０００３】この図において、５１は移動レンズ群、５
２は移動レンズ群５１を保持するレンズ鏡筒、５３はレ
ンズ鏡筒５２を収容する本体（収容部材）である。レン
ズ鏡筒５２は、本体５３の内側に光軸方向に直進移動可
能に嵌合する。また、レンズ鏡筒５２には、光軸方向に
延びる雌ネジ部５４が形成されており、本体５３に回転
自在に支持されて電動モータ５６によって回転駆動され
る雄ネジ５５に噛み合っている。

【０００４】このように構成されたレンズ移動装置で
は、モータ５６に通電して雄ネジ５５を回転させると、
雄ネジ５５と雌ネジ部５４との噛み合いにより生じた推
進力によってレンズ鏡筒５２が光軸方向に移動する。こ
れにより、移動レンズ群５１を光軸方向に移動させるこ
とができ、意図した光学的な調整や検出を行うことがで
きる。

【０００５】但し、図６に示した移動装置では、モータ
の回転によって振動や騒音が発生し易いという問題があ
る。また、モータから電磁波が発生するため、この電磁
波がこのレンズ装置を装着したカメラにノイズとなって
侵入し悪影響を及ぼすおそれがある。さらに、モータの
時定数が大きいと、レンズ移動の応答速度が遅くなると
いう問題もある。このため、振動や騒音が発生しにく
く、ノイズの発生もなく、しかも高速での歪変形（動
作）が可能な圧電セラミックス（圧電変換手段）を用い
ることがある。

【０００６】圧電セラミックスを用いたレンズ移動装置
には、図７に示すものがある。この移動装置では、レン
ズ鏡筒５２の光軸方向端面と本体５３の内側の形成され
た光軸方向端面との間に、２枚の電極５８，５８に挟ま
れた圧電セラミック５７を配設している。

【０００７】このように構成されたレンズ移動装置で
は、電極５８，５８間に電圧を印加すると、圧電セラミ
ックス（圧電変換手段）５７が逆圧電効果によって光軸
方向に歪変形し、これによりレンズ鏡筒５２が本体５２
に対して同方向に移動する。なお、レンズ鏡筒５２の移
動量すなわち圧電セラミックス５７の歪量は電極５８，
５８に印加する電圧によって制御することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電セ
ラミックスの印加電圧に対する歪量がごく小さい（印加
電圧数百Ｖに対し数〜数十μｍ）ので、図７に示す移動
装置のように圧電セラミックスの歪変形量とレンズ鏡筒
の移動量とが等しくなる構成では、通常数百μｍ〜数ｍ
ｍレンズを移動させる撮影用レンズ装置に使用するため
には、圧電セラミックを多数積層して大きな歪量を確保
する必要がある。このため、圧電セラミックスにかかる
費用が高くなり、レンズ装置全体のコストが高くなると
いう問題がある。

【０００９】そこで、本発明の第１の目的は、圧電変換
手段の小さな変形量で大きなレンズ移動量が得られるよ
うにしたレンズ移動装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願第１の発明では、レンズ鏡筒を光軸方向に移
動させるレンズ移動装置において、光軸方向に揺動が自
在であり、レンズ鏡筒に当接する当接部を有する揺動部
材と、この揺動部材における揺動支点と当接部との間の
位置（以下、中間位置という）に、この揺動部材を揺動
させる圧電変換手段を配設している。

【００１１】すなわち、圧電変換手段の歪変形量を、揺
動支点−当接部間の距離と揺動支点−中間位置との比に
相当する倍率で拡大してレンズ鏡筒の移動量とすること
により、圧電変換手段の歪変形量が小さくても十分なレ
ンズ鏡筒の移動量を得ることができるようにしている。

【００１２】なお、本発明のレンズ移動装置を用いて焦
点検出を行う自動焦点調節装置を構成することが望まし
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）まず、図３には、本発明の第１の実施
形態であるレンズ移動装置を用いたレンズ装置３０の構
成を示している。この図において、１００は移動レンズ
群１を光軸方向（図中の左右方向）に移動させるための
レンズ移動装置であり、２００は固定レンズ群である。
両レンズ群１，２００は同一の光軸上に配置されてい
る。そして、このレンズ装置３０では、レンズ移動装置
１００によって移動レンズ群１を光軸方向に移動させる
ことにより、光学調整や検出を行うことができる。

【００１４】次に、レンズ移動装置１００について図１
を用いて詳しく説明する。図１において、２は移動レン
ズ群１を保持するレンズ鏡筒、３はレンズ鏡筒２を収容
する本体（収容部材）である。レンズ鏡筒２は、本体３
の内側に交軸方向に直進移動可能に嵌合する。

【００１５】４は、本体３の内側下部に取り付けられた
支点軸６を中心に、光軸方向に揺動が自在な押圧板であ
り、この押圧板４の中央には、レンズ群１とほぼ同径の
貫通孔４ａが形成されている。また、押圧板４の前面
（図中の左端面）における光軸に対して対称な２箇所に
は、先端が円錐形状に形成されたピン５が形成されてい
る。これらピン５の先端はレンズ鏡筒２の背面（図中の
右端面）に当接している。なお、２本のピン５を結ぶ直
線と支点軸６とは平行となっている。

【００１６】７は両端面に電極８，８が貼り付けられた
圧電セラミックスである。この圧電セラミックス７は、
押圧板４の背面における支点軸６の近傍位置（支点軸６
からの距離がＬｃの位置）と本体３の内側に形成された
環状壁３ａの前面との間に配設され、両電極８，８はそ
れぞれ押圧板４の背面と環状壁３ａの前面に接着されて
いる。なお、図１では、電極８，８に電圧を印加してい
ない状態を示している。

【００１７】ここで、支点軸６からピン５までの距離を
Ｌｐとすると、Ｌｃ＜Ｌｐの関係が成り立つ。

【００１８】９はコイルばねであり、レンズ鏡筒２の前
面（図中の左端面）を光軸方向後方（図中の右方）に付
勢して、レンズ鏡筒２とピン５とを常時当接させる。

【００１９】１０は電気回路であり、圧電セラミックス
７の電極８，８に印加する電圧を制御する。

【００２０】以上のように構成されたレンズ移動装置１
００において、電極８，８に電圧を印加すると、図２に
示すように、圧電セラミックス７が逆圧電効果によって
光軸方向に歪変形し、変形量δｃを生ずる。なお、変形
量δｃは印加電圧に対して単調増加するので、印加電圧
を電気回路１０によって制御することにより変形量δｃ
を制御することができる。

【００２１】そして、この歪変形により押圧板４が支点
軸６を中心として前方に揺動し、ピン５は上記変形量δ
ｃをほぼＬｐ／Ｌｃ倍した量δｐだけ前方に移動する。
このため、ピン５に当接するレンズ鏡筒２およびこれに
保持されたレンズ群１もコイルばね９の付勢力に抗して
δｐだけ前方に移動する。こうして、所定の光学調整等
が行われる。

【００２２】一方、印加電圧を減少させると、圧電セラ
ミックス７の変形量δｃが小さくなるので（減少量Δδ
ｃ）、レンズ鏡筒２およびレンズ群１は、Δδｐ＝Δδ
ｃ×Ｌｐ／Ｌｃだけコイルばね９によって後方に押し戻
される。

【００２３】以上のように、本実施形態によれば、圧電
セラミックス７を用いて振動、騒音、電磁ノイズの心配
なくかつ高速で応答可能なレンズ移動装置１００さらに
はレンズ装置３０を実現することができるとともに、圧
電セラミックス７の小さな歪量を拡大してレンズ鏡筒２
を移動させるため、圧電セラミックスを多数積層して大
きな歪量を得る必要がなくなり、その分製造コストを減
少させることができる。

【００２４】そして、以上のように構成されたレンズ装
置３０は、例えば図４に示すように、テレビカメラ４０
に装着される。カメラ４０によって撮影を行う場合に、
レンズ移動機構１００を作動させることによって変倍
（ズーム）撮影等を行うことができるが、上述のレンズ
移動機構１００には騒音、振動、電磁ノイズの発生のお
それがなく高速応答が可能という利点があるため、安定
した画像や速い動きの対象を撮影可能なカメラシステム
を実現することができる。

【００２５】（第２実施形態）図５には、本発明のレン
ズ移動装置を、自動焦点調節機能付きレンズ装置の焦点
検出装置に用いた場合のシステム図である。レンズ移動
装置の構成は、第１実施形態と同様であるのでここでは
説明を省略する。

【００２６】図５において、１１はピントを合わせるた
めのフォーカスレンズ群、１２は変倍を行うズームレン
ズ群、１３は露出を調整するための絞り部、１４は光軸
方向に微小移動するウォブリングレンズ群、１５はウォ
ブリングレンズ群１４を光軸方向に移動させるレンズ移
動装置であり、このレンズ移動装置が本発明に係るレン
ズ移動装置である。

【００２７】また、１６はレンズ移動装置１５を駆動す
るレンズ駆動部、１７は結像を行うリレーレンズ群であ
り、１８はフォーカスレンズ群１１を駆動するフォーカ
ス駆動部である。さらに、１９は撮像デバイス、２０は
駆動部１６，１８を制御して自動焦点調節機能を制御す
る制御部、２１はカメラシステムである。

【００２８】ここで、本実施形態における自動焦点調節
方式としては、特開昭６１−７３１２０号公報等に提案
されている方式（いわゆる山登り方式）を用いている。
すなわち、ウォブリングレンズ群１４を光軸方向に微小
移動させて、変倍率を変化させることなくピントをぼか
し、撮像デバイス１９の撮像面での焦点位置を微小に変
化させることによって、撮像デバイス１９から出力され
る映像信号を変化させる。この映像信号の変化に基づい
てカメラシステム２１にピントのぼけ量と方向とを演算
させ、演算結果を制御部２０に入力して、ピントのぼけ
量と方向とに応じた駆動信号を出力させる。そして、駆
動信号を受けたフォーカス駆動部１８にフォーカスレン
ズ１１を駆動させ、自動焦点調節を行う。

【００２９】ところで、このような自動焦点調節におい
ては、映像信号の変化を検出することも必要であるが、
検出のための画像のぼけ撮影画像上で目立たない短い時
間内に焦点検出を完了させる必要もある。このため、ウ
ォブリングレンズ群１４は停止状態からきわめて高速で
移動し、再び元の位置に戻る必要がある。

【００３０】ここで、ウォブリングレンズ群１４をモー
タによって駆動することも可能であるが、モータを用い
ると、高速にレンズを始動することが困難であったり消
費電力が大きくなったりするという問題がある。また、
圧電セラミックスを用いる場合でも、反応は速いが、ウ
ォブリングレンズ群１４の移動量が１００μｍ以上とな
るので、図７に示すような従来の装置では、多数の圧電
セラミックを多数積層して使用しなければらず、コスト
が高くなる。

【００３１】この点、本発明のレンズ移動装置１５を用
いれば、従来より少ない数の圧電セラミックスによって
十分なウォブリングレンズ群１４の移動量を得ることが
でき、しかも高速駆動できるので、上記のような自動焦
点調節機能の焦点検出装置に用いるのに適する。これに
より、安価で高速な自動焦点調節機能付きレンズ装置を
実現することができる。

【００３２】なお、本発明は、以上の実施形態および変
形例、またはそれら技術要素を必要に応じて組み合わせ
て用いてもよい。

【００３３】しかも、本発明は、テレビカメラのほか、
一眼レフカメラ、レンズシヤッタカメラ，ビデオカメラ
等、種々の形態のカメラ、さらにはカメラ以外の光学機
器に用いられるレンズ装置に対しても適用できる。

【００３４】（実施形態と請求の範囲との関係）上記実
施形態において、押圧板４が請求の範囲にいう揺動部材
に、ピン５が請求の範囲にいう当接部に、支点軸６が請
求の範囲にいう揺動支点に、圧電セラミックス７が請求
の範囲にいう圧電変換手段にそれぞれ相当する。

【００３５】なお、以上が本発明の各構成と実施形態の
各構成の対応関係であるが、本発明はこれら実施形態の
構成に限られるものではなく、請求項に示した機構また
は実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であれば
どのようなものであってもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本願第１の発明で
は、圧電変換手段の歪変形量が拡大されてレンズ鏡筒の
移動量として現れるように構成されている。このため、
本発明を用いれば、圧電変換手段により振動、騒音、電
磁ノイズがなく高速反応可能なレンズ装置やカメラを実
現できるだけでなく、少ない数の圧電変換手段で十分な
レンズ鏡筒の移動量を得られる安価なレンズ装置等を実
現することができる。

【００３７】また、本発明のレンズ移動装置を自動焦点
調節装置に用いれば、安価でかつきわめて高速での焦点
検出が可能な自動焦点調節機能を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるレンズ移動機構の
構成を示す側面図である。

【図２】上記レンズ移動機構の構成を示す側面図であ
る。

【図３】上記レンズ移動装置を用いたレンズ装置の側面
図である。

【図４】上記レンズ装置を備えたカメラの側面図であ
る。

【図５】上記レンズ移動機構を用いた自動焦点調節機構
のシステム図である。

【図６】従来のレンズ移動機構の側面図である。

【図７】従来のレンズ移動機構の側面図である。

【符号の説明】

１，５１ 移動レンズ群 ２，５２ レンズ鏡筒 ３，５３ 本体 ４ 押圧板 ５ ピン ６ 支点軸 ７，５７ 圧電セラミック １０ 電気回路 ３０ レンズ装置 ４０ カメラ １００，１５ レンズ移動装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズ鏡筒を光軸方向に移動させるレン
   ズ移動装置において、 前記光軸方向に揺動が自在であり、前記レンズ鏡筒に当
   接する当接部を有する揺動部材を有し、 この揺動部材における揺動支点と前記当接部との間の位
   置に、この揺動部材を揺動させる圧電変換手段を配設し
   たことを特徴とする請求項１に記載のレンズ移動装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレンズ移動装置を用い
   たことを特徴とするレンズ装置。
3. 【請求項３】 前記レンズ移動装置を動作させて焦点検
   出を行う自動焦点調節手段を有する請求項２に記載のレ
   ンズ装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のレンズ装置を備えたこ
   とを特徴とするカメラ。