JPH11146258A - 超音波モータを用いたカメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、小型軽量化を図り経済的にも有利
とし得る超音波モータを用いたカメラ装置を提供するこ
とを目的としている。 【解決手段】レンズ３４，３５を支持したレンズ鏡筒３
３と、このレンズ鏡筒３３が着脱自在に取り付けられる
筐体１１と、この筐体１１内に設置され、レンズ３４，
３５を介して入射された光が受光される撮像素子３１
と、筐体１１内で、撮像素子３１のレンズ３４，３５に
対向する側と反対の側に、レンズ３４，３５の光軸と回
転中心が一致するように設置されるもので、レンズ鏡筒
３３と回転力伝達可能に連結されるロータ１５を有する
超音波モータとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カメラに搭載さ
れた例えばフォーカス，アイリス及びズーム等の調整を
行なうための各種の可動機構を、超音波モータによって
駆動させるようにした超音波モータを用いたカメラ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、首記の如きカメラにおい
ては、その各種の可動機構をモータによって駆動させる
ことにより、自動化を図っている。この場合、カメラ内
に搭載するモータの大きさやその設置位置等が、カメラ
を小型軽量化する際の重要な要素となっている。

【０００３】一方、近年では、例えば特開平６−５１１
８１号公報等に開示されているように、超音波モータが
開発されている。この超音波モータは、ステータとなる
圧電素子に高周波の交流電圧を印加して、約２０ｋＨｚ
以上の超音波振動を発生させることにより、該ステータ
に圧接されたロータを回転駆動させている。

【０００４】この種の超音波モータは、構造が簡単で小
型軽量化に適するとともに、低速回転時でも高いトルク
が得られる上、駆動音も少なく静かであるという利点を
有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このため、現在では、
この超音波モータによって、カメラに搭載された各種の
可動機構を駆動することが考えられている。この場合、
カメラの内部に超音波モータを有機的に組み込むことに
より、カメラのより一層の小型軽量化を図り得るととも
に、経済的にも有利な構造とすることが、強く要望され
ている。

【０００６】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、小型軽量化を図り経済的にも有利とし得
る極めて良好な超音波モータを用いたカメラ装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る超音波モ
ータを用いたカメラ装置は、レンズを支持したレンズ鏡
筒と、このレンズ鏡筒が着脱自在に取り付けられる筐体
と、この筐体内に設置され、レンズを介して入射された
光が受光される撮像素子と、筐体内で、撮像素子のレン
ズに対向する側と反対の側に、レンズの光軸と回転中心
が一致するように設置されるもので、レンズ鏡筒と回転
力伝達可能に連結されるロータを有する超音波モータと
を備えるようにしたものである。

【０００８】

【作用】上記のような構成によれば、超音波モータ及び
撮像素子を搭載した筐体に、レンズを支持するレンズ鏡
筒を装着した状態で、レンズの光軸と超音波モータの回
転中心とが一致するように設定し、レンズと超音波モー
タとの間に撮像素子が配置されるようにするとともに、
超音波モータのロータがレンズ鏡筒に回転力伝達可能に
連結されるようにしているので、超音波モータがカメラ
の内部に有機的に組み込まれ、カメラの一層の小型軽量
化を図り得るとともに、経済的にも有利な構造とするこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施の形
態について図面を参照して詳細に説明する。この第１の
実施の形態では、超音波モータをカメラのフォーカス制
御に適用した場合について説明している。この場合、図
１は、超音波モータの設置されたカメラ内部の構造を示
し、図２は、超音波モータのみの構造を示している。

【００１０】すなわち、符号１１は、略円筒形状で一端
部が開口された筐体である。この筐体１１には、その内
周面に沿って中空円盤状の支持枠１２が取着されてい
る。この支持枠１２には、その筐体１１の開口方向側で
中空部の周縁に、円筒形状の支持体１３の一端部が取着
されている。

【００１１】この支持体１３には、その筐体１１の開口
方向側の端部に、鍔部１３ａが形成されている。そし
て、この支持体１３には、その鍔部に１３ａに近い側か
ら、中空円盤状のワッシャ１４、詳細を後述するロータ
１５及びステータ１６が、順に遊挿されている。

【００１２】また、この支持体１３には、その支持枠１
２に取着されている端部側の外周面にねじ溝１３ｂが形
成されている。そして、このねじ溝１３ｂに、中空円盤
状で内周面にねじ溝１７ａが形成された加圧部材１７が
螺着されることにより、ロータ１５とステータ１６とが
所定の圧力で接触されるようになっている。

【００１３】ここで、上記ステータ１６は、図３（ａ）
〜（ｃ）に示すように、中空円盤状に形成された圧電素
子１６ａの一方の面に、その円周方向に沿って互いに等
しい面積の４つの電極１６ｂ１〜１６ｂ４を被着すると
ともに、該圧電素子１６ａの他方の面全体に、電極１６
ｃを被着することにより構成されている。

【００１４】このステータ１６の各電極１６ｂ１〜１６
ｂ４には、図４に示す駆動回路で生成される駆動信号が
それぞれ供給される。なお、このステータ１６の電極１
６ｃには、一定の基準レベルが印加されている。すなわ
ち、符号１８は発振回路で、約２０ｋＨｚ以上の周波数
の発振信号を出力可能なものである。

【００１５】この発振回路１８から出力された発振信号
は、バッファ１９を介した後、駆動信号として出力端子
２０から電極１６ｂ１に供給される。また、発振回路１
８から出力された発振信号は、インバータバッファ２１
を介して極性反転された後、駆動信号として出力端子２
２から電極１６ｂ３に供給される。

【００１６】一方、上記発振回路１８から出力された発
振信号は、９０°位相遅延回路２３に供給されて位相が
９０°遅延された後、図示の切替状態にある回転方向切
替スイッチ２４及びバッファ２５を介して、駆動信号と
して出力端子２６から電極１６ｂ２に供給される。

【００１７】また、上記９０°位相遅延回路２３に供給
されて位相が９０°遅延された発振信号は、図示の切替
状態にある回転方向切替スイッチ２４を通りインバータ
バッファ２７によって極性反転された後、駆動信号とし
て出力端子２８から電極１６ｂ４に供給される。

【００１８】すなわち、ステータ１６の各電極１６ｂ１
〜１６ｂ４には、隣り合う電極１６ｂ１〜１６ｂ４間で
それぞれ相互に位相が９０°ずれた駆動信号が供給され
ている。このため、ステータ１６を構成する圧電素子１
６ａは、その隣り合う２つの電極（１６ｂ１，１６ｂ
２），（１６ｂ２，１６ｂ３），（１６ｂ３，１６ｂ
４），（１６ｂ４，１６ｂ１）に対応する領域が、９０
°づつ順番に厚み方向に圧縮されることになる。

【００１９】このため、このステータ１６は、その厚み
が、円周に沿って一方向に規則的な変化を繰り返すこと
になる。これにより、このステータ１６に圧接されたロ
ータ１６は、ステータ１６との摩擦によって回転駆動さ
れるようになり、ここに、超音波モータが一方向に回転
駆動されることになる。

【００２０】なお、上記回転方向切替スイッチ２４が図
示と逆の切替状態に制御されると、９０°位相遅延回路
２３から出力された発振信号は、インバータバッファ２
９によって極性反転されて、バッファ２５及びインバー
タバッファ２７に供給されるようになる。

【００２１】このため、上記ステータ１６は、その厚み
が、円周に沿って上記と逆方向に規則的な変化を繰り返
すことになる。これにより、ステータ１６に圧接された
ロータ１６は、ステータ１６との摩擦によって上記と逆
方向に回転駆動されるようになり、ここに、超音波モー
タが他方向に回転駆動されることになる。

【００２２】ここで、再び図１及び図２に示すように、
ロータ１５の外周縁部には、筐体１１の開口端よりも外
方に突出する筒状部１５ａが形成されている。この筒状
部１５ａの突出方向先端は、開口されている。また、こ
の筒状部１５ａの突出方向先端部の外周面には、ねじ溝
１５ｂが形成されている。

【００２３】さらに、上記支持体１３の鍔部１３ａに
は、その筒状部１５ａの開口方向に対する面に、基板３
０を介して、固体撮像素子としてのＣＣＤ（Charge Cou
pled Device ）３１が取着されている。また、このＣＣ
Ｄ３１の前面には、光学ＬＰＦ（Low Pass Filter ）３
２が設置されている。

【００２４】そして、上記ロータ１５の筒状部１５ａに
形成されたねじ溝１５ｂには、レンズ鏡筒３３の内周面
に形成されたねじ溝３３ａが螺合されている。このレン
ズ鏡筒３３は、その一端部に、前玉レンズ３４と後玉レ
ンズ３５とを、それらの光軸が一致するように並設して
いる。この場合、前玉レンズ３４及び後玉レンズ３５の
光軸は、上記ロータ１５の回転中心にも一致するように
設定されている。

【００２５】また、上記レンズ鏡筒３３は、その他端部
が上記筐体１１の開口端部に挿入されるようになってい
る。そして、このレンズ鏡筒３３は、その径方向に挿入
されるピン３６が、筐体１１に長手方向に沿って形成さ
れた長溝１１ａに遊挿されることにより、筐体１１に対
する挿入方向には移動可能で、回転方向には移動不可能
に規制されている。

【００２６】このため、前述したようにロータ１５が所
定の方向に回転駆動されることにより、レンズ鏡筒３３
は、筐体１１に対して挿入方向、つまり、図１における
左右方向に自動的に移動されるようになり、ここに、フ
ォーカス制御が行なわれることになる。

【００２７】上記した第１の実施の形態によれば、ま
ず、超音波モータ及びＣＣＤ３１を搭載した筐体１１
に、前玉レンズ３４及び後玉レンズ３５を有するレンズ
鏡筒３３を装着した状態で、レンズ３４，３５の光軸と
超音波モータの回転中心とが一致するように設定してい
る。

【００２８】そして、レンズ３４，３５と超音波モータ
との間にＣＣＤ３１が配置されるようにするとともに、
ロータ１５にＣＣＤ３１の周囲を回転するような鍔部１
５ａを形成し、この鍔部１５ａを介して超音波モータの
回転力がレンズ鏡筒３３に伝達されるようにしている。

【００２９】このため、超音波モータがカメラの内部に
有機的に組み込まれ、カメラの一層の小型軽量化を図り
得るとともに、経済的にも有利な構造とすることができ
る。また、超音波モータ及びＣＣＤ３１を筐体１１に設
置するようにしているので、レンズ鏡筒３３のコストダ
ウンが可能で、多種のレンズを交換してしようする際に
有効である。

【００３０】なお、レンズ鏡筒３３は、ピン３６を引き
抜いて、ロータ１５を停止させたままレンズ鏡筒３３を
回転させて、そのねじ溝３３ａをロータ１５のねじ溝１
５ｂから外すことにより、容易に筐体１１から取り外す
ことができる。

【００３１】次に、図５は、この発明の第２の実施の形
態を示している。なお、図５において、図１と同一部分
には同一符号を付している。この第２の実施の形態で
は、超音波モータをカメラのアイリス制御に適用した場
合について説明している。すなわち、筐体１１の開口端
部の外周面には、ねじ溝１１ｂが形成されている。

【００３２】また、上記レンズ鏡筒３３の他端部の内周
面には、筐体１１のねじ溝１１ｂと螺合するねじ溝３３
ｂが形成されている。そして、レンズ鏡筒３３は、その
ねじ溝３３ｂを筐体１１のねじ溝１１ｂに螺着させ、径
方向にピン３７を挿入することにより、筐体１１に固定
される。

【００３３】ここで、上記レンズ鏡筒３３には、後玉レ
ンズ３５を支持する略リング形状のパッケージ３８が収
容されている。このパッケージ３８は、その外周面に沿
って形成された溝に、レンズ鏡筒３３に径方向に挿入さ
れたピン３９が遊挿されることにより、光軸の回りに回
転自在に支持されている。

【００３４】そして、上記ロータ１５の筒状部１５ａ
は、レンズ鏡筒３３が筐体１１に装着されるとき、その
先端部がパッケージ３８に嵌合される。また、このパッ
ケージ３８と前記前玉レンズ３４との間には、絞り機構
４０が介在されている。この絞り機構４０は、複数の絞
り羽根を円形状に並べたもので、パッケージ３８の回転
により、各絞り羽根の開き角が一斉に制御されて、その
中央部に形成される空間の大きさが変化されるものであ
る。

【００３５】このため、前述したようにロータ１５が所
定の方向に回転駆動されることにより、パッケージ３８
を介して絞り機構４０が自動的に開閉されるようにな
り、ここに、アイリス制御が行なわれることになる。

【００３６】上記した第２の実施の形態によっても、レ
ンズ３４，３５の光軸と超音波モータの回転中心とが一
致するように設定するとともに、レンズ３４，３５と超
音波モータとの間にＣＣＤ３１が配置されるようにし、
ロータ１５に形成されたＣＣＤ３１の周囲を回転する鍔
部１５ａを介して、超音波モータの回転力が絞り機構４
０に伝達されるようにしているため、超音波モータがカ
メラの内部に有機的に組み込まれ、カメラの一層の小型
軽量化を図り得るとともに、経済的にも有利な構造とす
ることができる。

【００３７】次に、図６は、この発明の第３の実施の形
態を示している。なお、図６において、図５と同一部分
には同一符号を付している。この第３の実施の形態で
は、超音波モータをカメラのズーム制御に適用した場合
について説明している。すなわち、上記レンズ鏡筒３３
には、後玉レンズ３５及び変倍レンズ４１をそれぞれ支
持する略リング形状のパッケージ４２，４３が並設され
ている。

【００３８】これらのパッケージ４２，４３は、それぞ
れ、その外周面に突設されたガイドピン４２ａ，４３ａ
が、レンズ鏡筒３３の内周面に螺旋条に形成されたカム
溝４２ｂ，４３ｂに遊挿されることにより、光軸の回り
に回転しながら、図６における左右方向に移動されるよ
うになっている。

【００３９】そして、上記ロータ１５の筒状部１５ａ
は、レンズ鏡筒３３が筐体１１に装着されるとき、その
先端部がパッケージ４２を貫通してパッケージ４３に嵌
合されるようになっている。このため、前述したように
ロータ１５が所定の方向に回転駆動されることにより、
パッケージ４２，４３を介して後玉レンズ３５及び変倍
レンズ４１が共に図６における左右方向に自動的に移動
されるようになり、ここに、ズーム制御が行なわれるこ
とになる。

【００４０】上記した第３の実施の形態によっても、レ
ンズ３４，３５，４１の光軸と超音波モータの回転中心
とが一致するように設定するとともに、レンズ３４，３
５，４１と超音波モータとの間にＣＣＤ３１が配置され
るようにし、ロータ１５に形成されたＣＣＤ３１の周囲
を回転する鍔部１５ａを介して、超音波モータの回転力
がパッケージ４２，４３に伝達されるようにしている。
このため、超音波モータがカメラの内部に有機的に組み
込まれ、カメラの一層の小型軽量化を図り得るととも
に、経済的にも有利な構造とすることができる。

【００４１】次に、図７は、この発明の第４の実施の形
態を示している。なお、図７において、図１と同一部分
には同一符号を付して示している。この第４の実施の形
態では、超音波モータをカメラのフォーカス制御に適用
した場合について説明している。

【００４２】すなわち、前記支持体１３の中空部分を拡
大し、その中に、ＣＣＤ３１を駆動するためのＣＣＤ駆
動回路４４と、ＣＣＤ３１から得られた信号を処理する
信号処理回路４５と、超音波モータを駆動するための例
えば図４に示したような超音波モータ駆動回路４６とを
収容するようにしている。

【００４３】この場合、超音波モータを構成するステー
タ１６は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、円筒形状
に形成された圧電素子１６ｄの外周面に、その円周方向
に沿って互いに等しい面積の４つの電極１６ｅ１〜１６
ｅ４を被着するとともに、該圧電素子１６ｄの内周面全
体に、電極１６ｆを被着することにより構成されてい
る。

【００４４】この場合にも、ステータ１６の各電極１６
ｅ１〜１６ｅ４には、隣り合う電極１６ｅ１〜１６ｅ４
間でそれぞれ相互に位相が９０°ずれた駆動信号が供給
されるとともに、電極１６ｆには、一定の基準レベルが
印加される。このため、ステータ１６を構成する圧電素
子１６ｄは、その電極１６ｅ１〜１６ｅ４に対応する４
つの領域が、順番に長手方向に圧縮されることになる。

【００４５】このため、このステータ１６は、その長さ
が、円周に沿って一方向に規則的な変化を繰り返すこと
になる。これにより、このステータ１６の一端部に圧接
されたロータ１６は、ステータ１６との摩擦によって回
転駆動されるようになり、ここに、超音波モータが回転
駆動されることになる。

【００４６】上記した第４の実施の形態によれば、レン
ズ３４，３５の光軸と超音波モータの回転中心とが一致
するように設定され、レンズ３４，３５と超音波モータ
との間にＣＣＤ３１が配置され、ロータ１５に形成され
たＣＣＤ３１の周囲を回転する鍔部１５ａを介して、超
音波モータの回転力がパッケージ３３に伝達されるよう
にしている。

【００４７】このため、上記した第１乃至第３の実施の
形態と同様に、超音波モータがカメラの内部に有機的に
組み込まれ、カメラの小型軽量化を図り得るとともに、
経済的にも有利な構造とすることができる。

【００４８】また、この第４の実施の形態では、超音波
モータを構成する支持体１３の内部に、ＣＣＤ駆動回路
４４、信号処理回路４５及び超音波モータ駆動回路４６
を収容させるようにしているので、カメラ内部のスペー
スが無駄なく有効に利用されるため、カメラのより一層
の小型軽量化を図ることができる。なお、この発明は上
記した各実施の形態に限定されるものではなく、この外
その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
小型軽量化を図り経済的にも有利とし得る極めて良好な
超音波モータを用いたカメラ装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る超音波モータを用いたカメラ装
置の第１の実施の形態を説明するために示す側断面図。

【図２】同第１の実施の形態における超音波モータの構
造を説明するために示す側断面図。

【図３】同第１の実施の形態における超音波モータのス
テータの構造を説明するために示す図。

【図４】同第１の実施の形態における超音波モータのス
テータの電極に与える駆動信号を生成するための駆動回
路の一例を示すブロック構成図。

【図５】この発明に係る超音波モータを用いたカメラ装
置の第２の実施の形態を説明するために示す側断面図。

【図６】この発明に係る超音波モータを用いたカメラ装
置の第３の実施の形態を説明するために示す側断面図。

【図７】この発明に係る超音波モータを用いたカメラ装
置の第４の実施の形態を説明するために示す側断面図。

【図８】同第４の実施の形態における超音波モータのス
テータの構造を説明するために示す図。

【符号の説明】

１１…筐体、１５…ロータ、３１…ＣＣＤ、３３…レン
ズ鏡筒、３４…前玉レンズ、３５…後玉レンズ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズを支持したレンズ鏡筒と、このレ
   ンズ鏡筒が着脱自在に取り付けられる筐体と、この筐体
   内に設置され、前記レンズを介して入射された光が受光
   される撮像素子と、前記筐体内で、前記撮像素子の前記
   レンズに対向する側と反対の側に、前記レンズの光軸と
   回転中心が一致するように設置されるもので、前記レン
   ズ鏡筒と回転力伝達可能に連結されるロータを有する超
   音波モータとを具備してなることを特徴とする超音波モ
   ータを用いたカメラ装置。
2. 【請求項２】 前記レンズ鏡筒は、前記筐体に取り付け
   られた状態で、前記レンズの光軸方向に移動してフォー
   カス制御を行なうもので、前記ロータと螺合によって回
   転力伝達可能に連結され、前記ロータの回転により前記
   レンズの光軸方向に移動されることを特徴とする請求項
   １記載の超音波モータを用いたカメラ装置。
3. 【請求項３】 前記レンズ鏡筒は、回転駆動されること
   により開閉されて前記レンズを介して前記撮像素子に受
   光される光の光量を制御する絞り機構を内蔵しており、
   前記筐体に取り付けられた状態で、前記絞り機構が前記
   ロータに連結されて回転駆動されることを特徴とする請
   求項１記載の超音波モータを用いたカメラ装置。
4. 【請求項４】 前記レンズ鏡筒は、回転駆動されること
   により前記レンズの光軸方向に移動されてズーム制御を
   行なうズーム機構を内蔵しており、前記筐体に取り付け
   られた状態で、前記ズーム機構が前記ロータに連結され
   て回転駆動されることを特徴とする請求項１記載の超音
   波モータを用いたカメラ装置。
5. 【請求項５】 前記超音波モータは、前記筐体内に軸心
   を前記レンズの光軸に一致させるように支持された円筒
   形状の支持体と、この支持体の外周面に嵌合され圧電素
   子の、一方の面に複数の分割電極を有し、他方の面に全
   面電極を有したステータと、このステータに圧接され、
   支持体の外周面に遊嵌されたロータとを具備してなるこ
   とを特徴とする請求項２乃至４いずれかに記載の超音波
   モータを用いたカメラ装置。
6. 【請求項６】 前記支持体の内部に、回路ブロックを設
   置してなることを特徴とする請求項５記載の超音波モー
   タを用いたカメラ装置。