JPS59111624A - レンズ鏡筒 - 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】 本発明は光学装置のレンズ鏡筒に関する。

この種のレンズ鏡筒において、レンズ駆動のために電歪
素子による振動波駆動装置を利用すると、構成の簡素化
・コンパクト化等を図ることができる反面、次のような
問題が生ずる。即ち、振動波駆動装置は後述のように振
動子と移動体を互いに押し合わせ摩擦力を駆動伝達源と
しているので、手動（マニュアル駆動）時に移動体であ
るロータ用回動リングを動かすためには該摩擦力に抗し
て動かす為に大きな力を必要とする。つまり、レンズ駆
動において手動時、摩擦トルク以上のトルクが必要とな
り、それを軽くして操作性を良くする必要があった。ま
た振動子であるステータ用振動リングの振動を定在波状
態にしてステータ用振動リングとロータ用回動リングの
接触面積を小さくすることによって摩擦トルクを軽くす
るという方法もあるか、この方法では手動時においても
電歪素子に通電する必要があり、消費電力が大きくなっ
て容量の大きな電源を用いなければならないという問題
点があった。またさらに、ステータ用振動リングとロー
タ用回動リングを圧接φ離間するクラッチ機構を設ける
ことも考えられるが、単にクラッチ機構（手段）を付け
ただけではりラッチによって連結を離間した時に移動体
であるロータ用回動リングは回転負荷が軽すぎる為目的
の位置に回転を止めておくことが困難になるという問題
点があった。

本発明は上記問題点を除去するために手動（マニュアル
駆動）時に簡単なりラッチ機構によりステータ用振動リ
ングとロータ用回動リングとの摩擦面を切り離すことに
より駆動トルクを軽くすると同時にロータ用回動リング
に適度の負荷を伺与して手動時のレンズ駆動制御性を向
上させたレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

以下、本発明の実施例を図面について説明する。第１図
はレンズ駆動を振動波駆動することによって自動焦点（
Ａ　Ｆ）を行う場合の本発明レンズ鏡筒の縦断面図、第
２図は手動駆動によってＡＦを行う場合の同上図である
。ｌは固定筒で該固定筒１の後部には不図示のカメラに
装置するためのバヨネット又はスクリューマウント等の
装着装置２が設けられている。３はロータ用回動リング
で、前記固定筒ｉとの間のコロ４によって支持され光軸
まわりに回転できるようになっている。このロータ用回
動リング３の前部には直進溝３ａが設けられ、レンズ保
持枠５の一部に設けたピン５ａが嵌装しである。前記固
定筒１と前記レンズ保持枠５はヘリコイドネジＨ３で連
結されている。

６は前記固定筒１及び前記ロータ用回動リング３の外周
部に設けたクラッチリングであり、前記固定筒１の一部
に形成された直進溝１ａに嵌装される直進キー６ｂ、前
記ロータ用回動リング３を前記固定筒１方向に付勢する
バネ性をもった圧接腕６ａ、手動駆動時に前記ロータ用
回動リング３の周上に設けられたディスク部３ｂを前記
圧接腕６ａとの間にはさみ込む摺動トルク調整部材１２
を張り付けたりング６ｄ、スイッチ操作部材７に嵌装さ
れるピン６０等を備えている。１０はステータ用振動リ
ングで、その−表面には電歪素子９が絶縁層１０ａを介
して接着され、さらに振動吸収のためのフェルト８をは
さんで前記固定筒１に支持されている。１１は硬質ゴム
リングで前記ロータ用回動リング３のディスク部３ｂに
上記ステータ用振動リング１０に対向して接着されてお
り、ステータ用振動リング１０に発生させた進行性振動
波により摩擦駆動しやすいようになっている。

３４は前記ロータ用回動リング３の外周面に取付けられ
たくし歯基板でくし歯状の電極を有し、このくし歯電極
上を外カバー１４の内壁面に取りイづけられた摺動子１
３が摺動し、ロータ用回動リング３の回転量に相当する
パルスを発生する構造になっている。

第３図・第４図はそれぞれ第１図・第２図のスイッチ操
作部材７の詳細を示す平面図である。第３図に示すよう
に前記スイッチ操作部材７をＡＦ駆動位置に移した場合
には、カム７ａに嵌装されたピン６Ｃを介してクラッチ
リング６が固定筒ｌ側へ移動し圧接腕６ａを介して前記
ロータ用回動リング３を固定筒１方向に付勢して、硬質
ゴムリング１１をステータ用振動リング１０に圧接させ
ている。このとき前記スイッチ部材７に設けられた摺動
子１５は電気接点板１６と接することによりＡＦ駆動の
スイッチはＯＮになっている。１７は摺動子１５と電気
接点板１６を不図示の電源に接続するリード線である。

第４図に示すように前記スイッチ操作部材７を手動駆動
位置に移した場合にはカム７ａに嵌装されたピン６Ｃを
介してクラッチリング６が固定筒１と離れる方向に移動
し、ロータ用回動リング３のディスク３ｂに張り付けた
硬質ゴムリング１１とステータ用振動リング１０を離間
させると同時に摺動ｉ・ルク調節部材１２を張り付けた
リング６ｄと圧接腕６ａによってディスク３ｂをはさみ
込んで適度な負荷Ｉ・ルクを与えるように構成されてい
る。このとき、摺動子１５と電気接点板１６は離間して
ＡＦ駆動のスイッチはＯＦＦになる。

第５図は上記実施例のレンズ鏡筒を制御する制御回路接
続図を示す。第５図において、１８はＡＦ用のセンサー
で、ここではＣＯＤ　（電荷結合素子）センサーを用い
ている。ＡＦＣはセンサー１８に接続させるＡＦ用の演
算処理および制御信号用の回路であり、出力端子Ａ−Ｂ
と入力端子Ｃ・Ｄを有する。出力端子Ａは振動波モータ
駆動用振動出力端子であり　”Ｈ”信号で駆動”し”信
号で停止信号を発する。出力端子Ｂは振動波モータ駆動
方向用信号出力端子であり、たとえば゛Ｈ゛′信号で至
近側駆動”Ｌ“°信号で無限側駆動の信号を発する。

入力端子Ｃはレンズ駆動の手動・電動切換信号入力端子
であり、この信号によって例えばＡＦ合焦幅を変える等
の処理を行う。入力端子りはレンズの駆動量に相当する
パルスを後述パルス発生回路２３より受ける。

実施例ではＡＦ分光プリズム（不図示）によって３分割
さられた光をＣＣＤで受光し、それぞれ前ピント・合ピ
ント・後ピントの信号を得るコントラスト検出による合
焦方式である。ここでＡＦに関することは公知技術であ
るので詳細は省略する。当然のことながら、他の合焦方
式、たとえばズレ検知・振動波検知等によるものであっ
ても本発明が適合することは云までもない。

パルス発生回路２３はくし歯電極３４上を移動する摺動
子１３及び一端を該振動子に他端を定電圧端子（不図示
）に接続した抵抗２４等からなり、ロータ用回動リング
の回転によって摺動子１３がくし歯状の電極３４と接触
するごとにパルスを発生する。１９は抵抗２４を介して
電源に接続される電極３４からの信号からチャタリング
成分を除去するチャタリング吸収回路、２０はレンズ駆
動の手動・電動切換回路であり、第３φ４図の摺動子１
５と接板１６よりなり、摺動子１５の一端は接地され、
接板１６は抵抗２１を介して電源（不図示）と、また、
インバーターＩＮＶを介して回路ＡＦＣの入力端子Ｃお
よびアンド回路ＡＮＤに接続されている。２５は互いに
９０°位相の異なるパルス発生回路であり、発振器２６
と、この発振器出力が直接入力される分周器２７と、イ
ンバーター２９を介して入力される分周器２８とからな
る。３０は電歪素子９ａ・９ｂを駆動するドアイバー回
路であり、複数のトランジスタ・抵抗器インバーター等
によってプッシュプル回路を構成している。３１・３２
はプッシュプル回路を介して電歪素子９ａ・９ｂに電圧
を与えるための電源（不図示）を０Ｎ−ＯＦＦするスイ
ッチングトランジスタであり、抵抗器３３を介して不図
示の電源に接続されている。この電源は不図示のレンズ
駆動電源スィッチに接続されている。ＥＸＯＲはイクス
クルーシブリイオア回路で、ＡＦＣ回路の端子出力Ｂに
より電歪素子９ａの駆動信号を電歪素子９ｂの駆動信号
に対して＋９０°、−９００と位相切換を行う。

以下、上記実施例の動作説明を行う。レンズ駆動電源ス
ィッチ（不図示）を閉じることにより、パルス発生回路
２５１１ドライバー回路３０・手動・電動切換え回路２
０・パルス発生回路２３の夫々に電源電圧が供給され、
他の回路ＡＮＤ・ＩＮＶ・ＥＸＯＲも作動する。

まず、ＡＦ駆動について説明する。スイッチ操作部材７
を（Ａ　Ｆ）に切換えると第３図の状態になり、第１図
に示すようにロータ用回動リング３に接着された硬質ゴ
ムリング１１とステータ用振動リングｌＯは圧接腕６ａ
によって圧着され、電歪素子９（９ａ・９ｂ）が振動し
て上記ステータ用振動リング１０に進行性振動波を発生
するので、ロータ用回動リング３はこの進行性振動波に
より光軸回りを回転駆動する。また第５図手動・電動切
換え回路２０は接点板１６が接地される為”　Ｌ　”信
号を出力するが、インバータＩＮＶを介するためにアン
ド回路ＡＮＤおよび回路ＡＦＣには”Ｈ“°信号が入力
され、電動レンズ駆動であることを検知してＡＦ駆動す
る。

カメラの撮影操作の為に第２段階よりなるレリーズボタ
ンの第１段ストロークが押されると、測光回路（不図示
）が作動するとともに回路ＡＦＣ、チャタリング吸収回
路１９のＡＦ用回路も作動する。ＣＣＤ１８にはいって
くる被写体情報によりピント状態が公知技術により演算
処理され、レンズの駆動量および駆動方向が算出される
。レンズ駆動量は回路ＡＦＣのカウンターにプリセット
されまた方向は出力端子Ｂによって出力される。たとえ
ばここで被写体が至近側にあると、出力端子ＢはＨ”信
号を出力する。また回路ＡＦＣの演算処理後、レンズ駆
動命令１１８１１信号が出力端子Ａに出力される。従っ
てＡＮＤ回路は”Ｈ″信号を出力し、トランジスター３
１・３２をともに閉状態にし電歪素子９ａ・９ｂに電源
電圧が供給される。パルス発生回路２５は発振状態であ
り、分周器２８は分周器２７に対して９００位相が進む
パルスを出力してＥＸＯＲ回路に入力する。このとき、
ＥＸＯＲ回路は他入力端子が”　＋（”信号であるので
、入力パルスそのままの状態のパルスが出カネれる。各
９００位相のずれたパルス信号がそれぞれのプッシュプ
ル回路を介して電歪素子９ａ・９ｂを振動Ｓせ、ステー
タ用振動リング１０に進行性振動波を発生させてロータ
用回動リング３を所定方向に回動させ、この回動により
へりコイドネジＨ３を介してレンズ保持枠５を光軸方向
に移動させてレンズを至近側に焦点があうように駆動す
る。ロータ用回動リング３の回動によって摺動子１３は
電極３４のくし歯と０Ｎ−ＯＦＦを繰り返し、チャタリ
ング吸収回路１９を通じてロータ用回動リング３の回転
角に相応した数のパルスすなわちレンズの移動量に相応
したパルスを回路ＡＦＣに入力し、カウンターで順次ダ
ウンカウントを行う。カウンターが“′０゛になると、
出力端子Ａ・Ｂは”　Ｌ　”になり、ＡＮＤ　−ＥＸＯ
Ｒ回路出力は共に”　Ｌ　”信号になり、トランジスタ
３１・３２は開状態となって電源が電歪素子９ａ・９ｂ
に供給されなくなり、ロータ用回動リング３の駆動は停
止する。ここで、またＡＦ測距系（センサーＣＯＤ、回
路ＡＦＣ）により測距が行われ、合焦の場合は出力端子
Ａは”Ｌ”信号のままで合焦をし、また合焦していない
時は前述同様レンズ駆動が行われる。被写体が無限側に
ある時は出力端子Ｂは°°Ｌ゛信号になる為、分周器２
８の出力を反転した出力つまり分周器２７のパルスに対
して９００遅れた位相のパルスがＥＸＯＲ回路より出力
されてプッシュプル回路に入力し、無限方向にピントか
合うようにロータ用回動リング３を進行性振動波によっ
て駆動する。

このロータ用回動リング３は同時にレンズ保持枠５を回
動させるため、該レンズ保持枠５はヘリコイドネジＨ３
を介して回動しながら光軸方向に進退動して、ＡＦのた
めのレンズ駆動が行われる。

次に手動（マニュアル駆動）時について説明する。スイ
ッチ部材７を手動（Ｍ）に切換えると、クラッチリング
６のリング６ｄでディスク３ｂを押してロータ用回動リ
ング３を押し動かすので第４図の状態になり、第２図に
示すようにロータ用回動リング３に接着された硬質ゴム
リング１１とステータ用振動リング１０は摺動トルク調
整部材１２を張り付けたりング６ｄを介して部間させら
れると同時に前記摺動トルク調整部材１２と圧接腕６ａ
によってディスク３ｂをはさみ込んで適度な負荷トルク
を与える。この状態で、外カバー１４の先端の内側から
表出しているロータ用回動リング３を手動で回転させる
ことにより、レンズを目的のレンズ位置に駆動すること
ができる。このとき第５図においては接点板１６が接地
されない為、手動・電動切換え回路２０は”Ｈ”信号を
出力するが、インバータＩＮＶを介してアンド回路ＡＮ
Ｄには゛°Ｌ″信号が入力する為、アンド回路ＡＮＤの
出力は°°し”信号になる。従って、トランジスタ３１
・３２は開き状態になり、電歪素子９ａ・９ｂには電源
が供給されないのでステータ用振動リング１０は進行性
振動波を発生せず、前述の如く容易に手動（マニュアル
）操作ができる。図示例はレンズの合焦駆動を行う例で
あるが、振動波駆動装置をズームレンズ駆動、すなわち
パワーズーム駆動の駆動源とした場合の手動と自動の切
換えにおいても同様に用いられる。

以上のように振動波駆動装置のステータ用振動リングと
回動リングの間に簡単なりラッチ機構を設け、このクラ
ッチ手段で上記ステータ用振動リングと回動リングを離
間させたとき該回動リングに適度の負荷を与えるように
したから、手動駆動時に摩擦抵抗を低減するために通電
する必要がなく、手動駆動時における消費電力を不要と
することができる。また、回動リングは適度の回転負荷
が付与されているので、操作性の良い手動レンズ駆動が
行えるという効果が得られる。

上記電歪素子９ａ・９ｂを利用してステータ用振動リン
グ１０に発生させた進行性振動波によるロータ用回動リ
ング３の回動原理について具体的に説明する。第６図に
おいて、１００を移動体（ロータ用回動リング）、２０
０を振動子（ステータ用振動リング）とし、Ｘ軸を振動
子２００の表面上の方向、Ｚ軸をその法線方向とする。

振動子２００に電歪素子により振動を与えると振動波が
発生し、振動子表面上を伝搬していく。この振動波は縦
波と横波を伴なった表面波で、その質点Ａの運動は楕円
軌道を画く振動となる。質点Ａについて着目すると、縦
振巾Ｕ、横掘ｒｌｌ　ｗの楕円運動を行っており、表面
波の進行方向を＋Ｘ方向とすると、楕円運動は反時計方
向に回転している。

この表面波は一波長ごとに頂点Ａ−Ａ・・・を有し、そ
の頂点速度ＶはＸ成分のみであって、■＝２πｆｕ（た
だしｆは振動数）である。この振動子２００の表面に移
動体１００の表面を不図示の加圧手段により加圧接触さ
せると、移動体表面は頂点Ａ−Ａ−Φやのみに接触する
のであるから、移動体１００は振動子２００との摩擦力
により矢印Ｎ方向に駆動することになる。

矢印Ｎ方向の移動体１００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を行うため縦振巾Ｕば
かりでなく横振巾Ｗにも依存する。すなわち移動体１０
０の速度は楕円運動の大きさに比例し、楕円運動の大き
い方が速度がはやい。従って移動体速度は電歪素子に加
える電圧に比例する。

第７図は振動子２００と、この振動子を振動させるため
に該振動子に接着等で固着した電歪素子９ａφ９ｂの配
列と、定在波および進行性振動波の発生状態を示すもの
で、電歪素子９ａ・９ｂはこれだけで駆動すると振動子
が共振するような状態、すなわち定在波が存在するよう
な配置がとられ、電歪素子９ａによる定在波長と、電歪
素子９ｂによる定在波長は等しく、互いの定在波に対し
て９００位相のずれる、すなわち入（波長／４）の物理
的位置（ピッチ）になるように配置されている。

上記電歪素子９ａ・９ｂは同一電圧の印加により歪方向
が反対となる性質の異なるものを交互に配設し且つ９ａ
のものと９ｂのものを交互に配設しである。

Ｅは電歪素子に対する電圧印加手段としての駆動用電源
でありＶ＝Ｖｏｓｉｎωｔという交流電圧を供給する。

駆動時は電歪素子９ａにリード線１７を介してＶ＝Ｖ（
、ｓｉｎωｔの電圧がかかり、電歪素子９ｂには９００
位相器１１０によりＶ＝ＶＯｓｉｎ（ωｔ±π／２）の
電圧がリード線１７を介してかかる。士は電歪素子９ａ
・９ｂの歪方向を表わした記号で、＋は電歪素子の伸び
方向、−は電歪素子の縮み方向を示し、この士は移動体
を動かす方向によって切り換える。すなわち９００位相
器１１０によって＋９００位相をずらす場合と一９００
位相をずらす場合によって。

振動子２に生ずる進行性振動波の方向か反転して移動体
進行方向が変る。

第７図のグラフ（イ）の実線は電歪素子９ａだけにｖ＝
ｖｏＳｉｎωｔの交流電圧を印加した場合、同（ロ）の
実線は電歪素子９ｂだけにｖ＝ｖ。５ｉｎ（ωを一π／
２）の交流電圧を印加した場合に夫々振動子２に生じる
定在波による振動状態を示す。グラフ（イ）、（ロ）の
点線は反対極性の電圧を印加した場合に生じる定在波に
よる振動状態を示す。

グラフ（ハ）、（ニ）、（ホ）、（へ）は電歪素子９ａ
および９ｂに対して夫々上記Ｖ□ｓｉｎωｔおよびＶ。

５ｉｎ（ωを一π／２）を同時に印加した場合の振動子
２００の振動状態（進行性振動波発生状態）を示すもの
で、（ハ）はｔ＝２ｎπ／ω、（ニ）はｔ＝π／２ω＋
２ｎπ／ω、（ホ）はｔ＝π／ω＋２ｎπ／ω、（へ）
は、Ｅ＝３π／２ω＋２ｎπ／ωの時を示す。進行性振
動波は右方向に進むが振動子２００の駆動面の任意の質
点Ａ（第１図）は反時計方向の楕円連動を行う、従って
、振動子駆動面に圧接される不図示の移動体１００は矢
示Ｎの左方向に移動する。

グラフ（イ）・（ロ）の定在波状態では振動子２００の
摩擦駆動伝達面」−の部具外の質点では横振動すなわち
第６図でいうと上下運動だけである。振動子２００に圧
接された移動体１００の間の摩擦面状態は静止摩擦状態
でなく、動摩擦状態であり、接触面積を小さくする。従
って移動体１００を外力によって移動方向に動かす際に
、定在波を発生させることにより定在波がない場合に比
べて小さい力で動かすことが可能である。

前記第１・２図の実施例におけるロータ用回動リング３
は第６・７図の移動体１００に該当し、ステータ用振動
リング１０は固定部材２００に該当する。従って、上記
の原理に基づいて実施例におけるロータ用回動リング３
は正転嗜逆転駆動され、これに連動してレンズ保持枠５
が光軸方向に進退動してＡＦ駆動を行う。

第７図において、電歪素子９ａ・９ｂの各群は夫々複数
並べずに単体素子を部分的に分極処理して形成してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡＦ電電動駆動時おける本発明レンズ鏡筒の縦
断面図、第２図はＡＦ千手動駆動時おける同上図、第３
図・第４図はスイッチ操作部材の拡大平面図、第５図は
制御回路図、第６図は進行９ 性振動波による移動体の移動原理を説明する模型図、第
７図は振動子と、電歪素子の配列と、定在波および進行
性振動波の発生状態の相関図である。 ■は固定筒、３はロータ用回動リング、６はクラッチリ
ング、７はスイッチ操作部材、９（９０ａ〜９０ｄ・９
１ａ〜９１ｄ）は電歪素子、１０はステータ用振動リン
グ。 ０ ・）侶７図 −１１６− 第６１図 ＵＯ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電歪素子を取すイ１けたステータ用振動リングと
   、該ステータ用振動リングに圧接しかつ、このステータ
   用振動リングの振動を受けて光軸まわりに回動するロー
   タ用回動リングと、このロータ用回動リングの光軸まわ
   りの回動に従って光軸方向に平行移動するレンズ保持枠
   と、前記ステータ用振動リングと前記ロータ用回動リン
   グ間の圧接離間を行うクラッチ手段と、前記ステータ用
   振動リングと前記ロータ用回動リングの〜１間の際に該
   離間操作に応じて前記ロータ用回動リングに適度の負荷
   を与えるようにしたことを特徴とするレンズ鏡筒。