JPS607245B2

JPS607245B2 - レンズ移動装置

Info

Publication number: JPS607245B2
Application number: JP55078618A
Authority: JP
Inventors: 比呂志岩田; 恒美吉野
Original assignee: West Electric Co Ltd
Current assignee: West Electric Co Ltd
Priority date: 1980-06-10
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1985-02-23
Also published as: US4423941A; DE3122987A1; DE3122987C2; JPS574013A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は写真用カメラ等における光学的レンズ装置のレ
ンズ移動装置に関するものである。

従来、写真用カメラ等に使用される光学的レンズの中に
は被写体までの距離に対応してレンズ群の一部または全
てを移動して焦点調節操作が必要であるものが知られて
いる。そして、上記しンズ群の移動方法についても、手
動はもちろん電動駆動による方法も実用化されている。
電動によりレンズ群を移動する場合、駆動源としてステ
ツピングモー夕やりニャモータ等を用い光学的レンズ本
体等に配設するため、形状が大型化し、かつ重量が増大
する等、携帯に不便となる問題点を有し、また衝撃や振
動に対しても弱く信頼性が低いものであった。

本発明は、上記如くの点を考慮してなしたもので、レン
ズ群を保持する内筒と連結されるひとつを含み上記内筒
が設けられる固定筒内を移動可能な２つの内接部村を、
夫々に設けられた電気的な制御信号により動作が制御さ
れる係止手段と、同じく電気的な信号により動作制御さ
れる上記２つの内接部材間を連結する伸縮手段とによっ
て上記固定筒内でぜん動運動せしめることにより、上記
内筒に保持されたレンズ群を電気的に移動せしめるレン
ズ群の移動装置を提供するものである。

さらに具体的に本発明を述べれば本発明は、上述した係
止手段、伸縮手段の駆動源として圧電体や露歪体等の素
子を使用し、かかる素子の電気的な制御信号の印加に対
する物性的特性を利用してレンズ群を電気的に移動せし
める群の移動装置を提供するものである。一般に圧電体
や霞歪体に電圧を印加すると歪みを生じることは周知の
通りであり、本発明においては特にたとえば厚み方向の
歪みを利用し、その歪みによる変化によりレンズ群を移
動あるいは係止させる動力を得るものであり、以下、本
発明を図面と共に説明する。

第１図は本発明によるレンズ群の移動装置の一実施例を
有した光学的レンズ装置の要部の断面図イと内部斜視図
口を示している。

図中、１は光学的レンズ装置が装着される図示していな
い機器本体のレンズマウント部と連結される連結部ｌａ
を有する固定筒、２は上記固定筒１内に移動可能に設け
られる内筒３に保持されるレンズ群を示している。

４は固定筒１内にその軸方向に直線移動できる如くに配
設される第２の内接部材である第１のリング、５は第１
のリング同様固定筒１内に直線移動可能に設けられると
共に内筒２と連結される第２の内接部材である第２のリ
ングを示し、かかる第１、第２のリング４，５は、内筒
２を移動あるいは係止せしめるためのものである。

６，７は、第１、第２のリング４，５に設けられる第１
、第２の凹部を示している。

８，９は第１、第２の凹部６，７に配置せられる第１、
第２の圧電体、１０，１１は第１、第２の圧電体８，９
の上部に位置させられた可動部村を示し、これらの第１
、第２の圧電体８，９、第１、第２の可動部材１０，１
１は、第１、第２のリングを係止する係止手段を構成し
ている。

尚、上記可動部材１０，１１を設けず第１、第２の圧電
体８，９のみで係止手段を構成してもよいことは詳しく
述べるまでもない。１２は常時第１および第２のリング
を引き寄せる収縮力を有すると共に内部に設けられる第
３の圧電体１３と共に上記第１、第２のリングを連結す
る伸縮手段を形成する伸縮部村を示している。

１４，１５は第１、第２のリング４，５に設けられた第
１、第２の突起部を示し、固定筒１に設けられた直進溝
１６と係合するものであり、第１、第２のリングを上記
固定筒１内でその軸方向の直線移動せしめるための構成
である。

１７は固定筒１の連結部ｌａに設けられた接点群を示し
、図示していない機器本体内に設けられ上述の係止手段
、伸縮手段の動作を制御する制御手段からの制御信号を
伝達するためのものである。

上述した圧電体８，９としては、よく知られているチタ
ン酸バリウム系磁器や変位性の優れたジルコンチタン酸
鉛系磁器等の圧電材料を、変位の度合を大きくするため
に複数枚債層したものが使用され、また、第２のリング
５と内筒３は固着されており、第２のリング５が移動す
れば内筒３も即ちレンズ群２も連動して移動する如くに
なされている。

尚、上記第１、第２のリング４，５の移動は、第１、第
２の突起部１４，１５と固定筒１の直進溝１６との関係
により直線運動となることはいうまでもなく、また前述
した第２のリング５と内筒３は一体化してもよい。上述
の構成からも明らかではあるが、第１、第２のリング４
，５は第１、第２の圧電体８，９の変位により可動部材
１０，１１が移動し固定筒１の内面と当援させられるこ
とにより、固定筒１に対して係止させられる。

また、第１図では第１、第２のリング４，５の固定筒１
に対する係止状態と第３の圧電体１３の変移により、第
１、第２のリング４，５およびレンズ群２を固定保持す
る内筒３の移動制御が行なわれることになる。即ち、今
、第１のリング４の第１の圧電体８に電圧の印加がなさ
れ第１の可動部材１０が移動し固定筒１の内面と当接し
、リング４が固定された状態において、伸縮部材１２の
第３の圧電体１３に電圧印加がなされると、第３の圧電
体１３は厚み方向に歪み、固定された第１のリング４を
中心に第２のリング５を矢印Ａ方向に押圧移動せしめる
。

そして、上記如くに第２のリング６が移動した時に、第
２の圧電体９に電圧を印加するとともに前述の第１の圧
電体８および第３の圧電体１３に対する電圧の印加を停
止す机ま、可動部材１１の移動による固定筒１の内面と
当援により第２のリング５は係止固定されるとともに、
第１のリング４は第１の圧電体８の歪みが元に戻るので
移動可能になり、また第３の圧電体１３も歪みが元に戻
るため、伸縮部材１２が有する収縮力により今度は第２
のリング５を中心に第１のリング４が矢印Ａ方向に移動
することになる。

ところで、上記第１、第２および第３の圧電体８，９，
１３の電圧印加にともなう厚み方向の歪み量は極めて
わずかではあるが、上記如くの動作を繰り返して行なえ
ばレンズ群２等を焦点調節に必要な、例えば上述の矢印
Ａ方向へ所定量の移動させることができる。

また、レンズ群２等の移動が所定量となった場合には、
第３の圧電体１３への電圧印加を制御することにより、
容易にレンズ群２の移動停止が可能となることはいうま
でもない。尚、上記しンズ群２等の移動方向移動量およ
び移動速度は、この実施例においては図面からも明らか
である如く固定筒１に設けられた接点群１７を介して供
ｖ給される電気信号によって制御される如くになされて
おり、例えば、種々のものが知られている一馬点検出手
段等からの信号により制御されることはいうまでもない
。一方、第１、第２および第３の圧電体８，９，１３の
構造は第２図の略回路構成図に示した如く、クシ歯状の
電極１８，１９の闇に圧電材料２０，２１，２２が先に
も述べたようにその変位量を大きくするために積層配置
することにより構成される。

尚、第２図における電極１８，１９の端子１８，，１９
，は本実施例においては第１図中図番１７で示した接点
群として形成され、またスイッチ２３は第１図に図示し
た光学的レンズ装置が固着される図示していない機器本
体内部の焦点検出手段等の制御回路２４から供給される
電気信号の供給動作自体を制御するものであり、光学的
レンズ装置あるいは上記した機器本体に設けられる。さ
らに、第３図は本発明による光学的レンズ装置の圧電体
８，９，１３に対する一制御状態を示す即ちレンズ群２
等の移動動作のタイミングを示した波形図であり、以下
、この波形図と共に第１図に示した一実施例の動作につ
いて詳述する。

尚、波形ａ，ｂ，ｃは固定筒１の接点群１７を介して圧
電体に印加される信号であり、波形ａは接点群１７の接
点１７２を介して第３の圧電体１３へ、波形ｂは同じく
接点１７ｂを介して第１の圧電体８へ、波形ｃは同じく
接点１７ｃを介して第２の圧電体９へ印加される。また
、波形ｄおよびｅは先に述べたレンズ群２等の移動方向
等を決定するための波形で、この実施例においてはしン
ズ群２を介して得られる結像の状態を検出し、その時の
レンズ群２の位置が合焦点位置に対して前方あるいは後
方にあることおよび適正である合焦点位置にあることを
電気信号として出力できる焦点検出装置から得られる波
形を示し、波形ｄは低レベルの場合、レンズ群２の位置
は合焦点位置より後方、高レベルの場合はしンズ群２の
位置が合焦点位置より前方にある場合を示し、波形ｅは
高レベルの時レンズ群２が合焦点位置にある場合を示し
ている。今、レンズマウントを有した図示していない機
器本体に「固定筒１の連結部を介して光学的レンズ装置
を装着、焦点調節を行ないたい場合、まず前述したスイ
ッチ２３を投入する。

スイッチ２３が投入されると、上記機器本体内の制御回
路２４は動作を開始し、第３図ａ，ｂ，ｃに示した如く
の電圧波形を出力するわけである。以下、まずスイッチ
２３の投入時において、レンズ群２の位置が合，焦点位
置より後方にある場合から上記出力の状態について述べ
る。

レンズ群２の位置が合焦点位置より後方にある場合、波
形ｄが低レベルに維持されるため上記波形ａ，ｂ，ｃの
関係は、時期ｔｏないしＷこ示した如くの関係となる。

即ち、波形ａを中心にみてみると、波形ａが低レベルか
ら高レベルに反転するのは波形ｂが高レベル、波形ｃが
低レベルの時であり、逆に波形ｂが低レベル、波形ｃが
高レベルの時において、波形ａは高レベルから低レベル
への反転動作が行なわれる如くの位相関係となっている
。例えば、今、時期ｔｏでスイッチ２３が投入されると
、波形ｂがＨレベルになされた状態であるため、波形ｂ
が供給される第１の圧電体８は厚み方向に歪み、第１の
可動部材１０を押圧、移動せしめ固定筒１に第１のリン
グ４を係止し、また波形ａおよびｃは上記時期ｔｏにお
いて、低レベルであり、第２のリング５は固定筒１には
係止されておらず、伸縮部材１２も何ら変化してない。

その後、波形ｂが高レベル、波形ｃが低レベルにある位
相関係時期である時期ｔ，にて、波形ａが高レベルに反
転すると、第３の圧電体１３が歪み伸長する。

その時、先に述べた如くの波形ｂおよびｃの関係から第
１のリング４は固定筒１に係止され、第２のリング５は
自由であるため、上記第３の圧電体１３の歪みにともな
い第２のリング５は、伸長分だけ矢印Ａ方向に移動せし
められる。第２のリング５が矢印Ａ方向に移動するとい
うことは、この第２のリング５と固着された内筒３が移
動するということであり、もちろん内筒３に固着保持さ
れているレンズ群２も矢印Ａ方向に移動させられる。波
形ａに示した時期ｔ，における高レベルの信号により第
３の圧電体１３が歪み伸長された上記状態を維持した時
期ｔ２において、今度は波形ｃが高レベルになされる。

波形ｃが高レベルになると、第２の圧電体９が厚み方向
に歪み可動部材１１を押圧移動せしめ、第２のリング５
が固定筒１に係止される。次いで、時期らで第１のリン
グ４を固定筒１に係止するために高レベルの信号が出力
されていた波形ｂが低レベルになされる。

従って、それまでの第１の圧電体８の歪みによる第１の
リング４の係止が解除され、この第１のリング４は自由
になる。このような状態、即ち、波形ｂが低レベル、波
形ｃが高レベルにある位相関係時期である時期しで波形
ａが低レベルに反転せしめられる。波形ａが高レベルか
ら低レベルに反転すると、それまで歪み、伸長していた
第３の圧電体１３が元に戻ろうとし、即ち伸長分の変位
が再び得られる。ところが、この場合、前述の状態とは
逆に第１のリング４が自由、第２のリング５が係止状態
であるため、上記変位による動作は第１のリング４が第
３の圧電体１３の伸長分だけ矢印Ａ方向に移動すること
になる。以上のような動作でレンズ群２の移動構成の一
周期が終了するわけであるが、以後、時期ｔｏ′におい
て再び時期ｔｏと同様の位相関係状態に波形ａ，ｂ，ｃ
は復帰せしめられ「上述した如くの動作を繰り返し行な
うことになり従ってレンズ群２は矢印Ａ方向に徐々に移
動させられることになる。

そして、上記如くの移動動作により時期ｔ５においてレ
ンズ群２が合焦点位置に達すると、第３図からも明らか
なようにそれまで低レベルであった波形ｅが高レベルに
なされるため、図示はしていない制御回路２４内の構成
により波形ａが低レベルに強制的に維持されることにな
り、第３の圧電体１３の歪動作が停止させられる。従っ
て、波形ｂおよびｃによって第１および第２のリング４
，５の固定筒１に対する係止状態が変化しても、レンズ
群２が移動せられることはなく、合焦点位置に停止した
ままになされる。次に、スイッチ２３を投入した状態に
おいて上記動作説明の場合とは異なり、レンズ群２の位
置が合焦点位置より前方にある場合について考えてみる
。

この場合、スイッチ２３が投入されると、まず波形ｄが
先の場合とは異なり高レベルの信号を出力することにな
る。

このため、波形ａ，ｂおよびｃの信号出力タイミングが
先に述べたレンズ群２の位置が合焦点位置より後方にあ
る場合とは全く逆位相となる。即ち、先の説明における
時期ｔ，において、例えばまず波形ｃが高レベルになさ
れ、次いで時期ｔ２において波形ａが高レベルになされ
、最後に時期ら‘こおいて波形ｂが高レベルになされる
如くの位相関係となるわけである。従って、レンズ群２
の移動動作の一周期について考える場合、波形ｃの変化
による第２の圧電体９の歪み伸長により、第２のリング
５が固定筒１に対して固着される時期を基点と考えるこ
とができる。

次いで、波形ａの変化により第３の圧電体１３が歪み伸
長するわけであるが、この時の波形ｂはまだ低レベルに
保たれており第１のリング４は自由な状態にあるため、
上記第３の圧電体１３の歪みにより上記第１のリング４
は矢印Ｂ方向に移動せしめられることになる。

そして、上記移動が行なわれた後、今度は波形ｂの変化
により第１のリング４が固定筒１に対して固着され、さ
らに波形ｃの変化により第２のリング５が自由な状態と
なり、最後に波形ａの変化により第３の圧電体１３が元
の状態に復帰せしめられ、この時、第２のリング５が矢
印Ｂ方向に移動させられる。

以後、上述の動作が繰り返し行なわれ、第２のリング５
に連動してレンズ群２は矢印Ｂ方向へ移動せしめられ、
合焦点位置に達すると先にも述べた如く波形ｅが高レベ
ルになされ、波形ａが強制的に低レベルに維持されるた
め、レンズ群２は波形ｂおよびｃの変化に関係なく停止
せられることになる。

以上述べた如く、本発明による光学的レンズ装置の一実
施例は、そのレンズ群の移動および係止が、圧電体等の
素子の露歪特性によって制御されるため、形状が小型に
できる等、極めて優れた新規な光学的レンズ装置となる
。

第４図は本発明による光学的レンズ装置の他の実施例を
示し、先の実施例における第２のリング５と内筒３とを
一体化し、さらにレンズ群２の係止手段を第１、第２の
圧電体２５，２６、第１、第２の可動部材２７，２８と
いう固定筒１に配設した構成によって形成した例である
。

尚、上記横成によるレンズ群２の移動および係止方式は
先の実施例と同じになるので説明は省略する。第５図は
本発明をズームレンズに応用した一実施例を示している
。

図中、２９はフオーカスレンズ群、３川まフオーカスレ
ンズ群２９の移動および係止機構であり、圧電体３０，
，３０２，３０３等から形成されており、３１はバリエ
ーションレンズ群、３２はバリエーションレンズ群３１
の移動および係止機構であり、圧電体３２，，３２２，
３２３等から形成されており、また、３３は固定レンズ
群を夫々示している。

尚、上記移動および係止機構の電気接続および配線は本
図では省略してある。上記如くのレンズ群構成において
、焦点調節はフオーカスレンズ群２９の移動によって行
なわれ、またズーミングはバリエーション群３１によっ
て行なわれることはいうまでもない。また、上記二つの
レンズ群の移動および係止動作は前述した実施例と同様
、即ち、夫々の移動および係止機構の圧電体の変位タイ
ミングにより制御されることはいうまでもなく説明は省
略する。ただ、バリエーションレンズ群３１の移動動作
において、移動方向を決定する信号は例えば低レベルの
信号によりズーム倍率を小さい方向に高レベルの信号に
よりズーム倍率を大きい方向に移動する如くになしてお
き、即ち第３図における波形ｄの如くの信号をズーム倍
率を変化する信号として利用し、その選択を使用者自身
が適宜に行なえる如くに構成されることになる。

以上説明してきた如く、本発明は圧電体や電歪体等の電
圧あるいは何らから電気信号の印加により厚み方向に変
位する素子を駆動源として使用し、焦点調節操作等に必
要なしンズ群の移動および係止を行なうため、レンズ構
成は簡単、小型とすることができ、かつ精密な機構も必
要ないので信頼性の高い光学的レンズ装置のレンズ群の
移動装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，口は本発明によるレンズ群の移動装置の一実
施例を示す断面図、内部斜視図、第２図は駆動部分の略
図、第３図は同装置のタイミング波形図、第４図、第５
図は本発明の他の実施例を示す断面図である。１・・・・・・固定筒、２…・・・レンズ群、３・・・
・・・内筒、４，５……第１、第２のリング、８，９，
１３…・・・圧電体、１０，１１・・・・・・可動部材
、１２・・・・・・伸縮部材、２９…・・・フオーカス
レンズ群、３１・・・・・・バリエーションレンズ群。第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】１焦点調節操作等レンズ群の移動動作を必要とする光
学的レンズ装置を使用する機器本体に装着される連結部
を有する固定筒と、前記固定筒内に移動可能に設けられ
前記レンズ群を保持する内筒と、前記固定筒内にその軸
方向に直線移動できるように設けられるリング状の第１
の内接部材と、前記固定筒内にその軸方向に直線移動で
きるように設けられると共に前記内筒と連結されるリン
グ状の第２の内接部材と、電気信号が印加されることに
より前記第１の内接部材と第２の内接部材とを夫々前記
固定筒に係止する動作状態を形成する第１、第２の係止
手段と、前記第１の内接部材と第２の内接部材とを連結
すると共に第２の電気信号の印加により伸縮動作を行な
う伸縮手段と、前記機器本体内に設けられ、前記第１、
第２の電気信号を発生し、この第１、第２の電気信号を
前記連結部を介して前記係止手段および伸縮手段に供給
することにより前記両手段における係止動作および伸縮
動作を制御する制御手段とを備え、前記第１、第２の電
気信号による前記第１、第２の係止手段、伸縮手段の動
作により前記第１、第２の内接部材をぜん動運動せしめ
前記内筒を前記固定筒の軸方向に移動せしめることを特
徴とするレンズ移動装置。２係止手段は、電圧等の電気信号の印加により歪特性
を有する圧電体や電歪等を駆動源としたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載のレンズ移動装置。３伸縮手段は、電圧等の電気信号の印加により歪特性
を有する圧電体や電歪体等を駆動源としたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載のレンズ移動装置。４係止手段は、一端が内接部材と当接せしめられると
共に電気信号の印加によって歪特性を有する圧電体等の
駆動源と、一端が前記駆動源と当接し、他端が前記駆動
源の動作によって固定筒内周面に当接せしめられること
により前記内接部材を前記固定筒に係止する可動部材と
からなる特許請求の範囲第１項に記載のレンズ移動装置
。５係止手段は、一端が固定筒内周面と当接せしめられ
ると共に電気信号の印加によって歪特性を有する圧電体
等の駆動源と、一端が前記駆動源と当接し、他端が前記
駆動源の動作によって内接部材外周面に当接せしめられ
ることにより前記内接部材を前記固定筒に係止する可動
部材とからなる特許請求の範囲第１項に記載のレンズ移
動装置。６制御手段は合焦点検知装置を含み、前記制御手段に
おける第１、第２の電気信号の発生は前記合焦点検知装
置の動作によって制御される特許請求の範囲第１項に記
載のレンズ移動装置。