JPS63108223A - 表面波モ−タの回転数検出機構 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、表面波モータの回転数検出機構に関する。

（従来の技術） 従来、一般的に用いられている電磁力を利用したモータ
は、形状や材料に対する制約が大きく、構造的にも巻線
を用いたり、小型で高出力を得るため希土類の永久磁石
を用いたりする等制約が多く、コスト的にも限界を呈し
ていた。

この様な状況において、電磁式のモータに代わるべくア
クチュエータの開発が行われ、その一つとして超音波振
動を利用したモータ、すなわち超音波モータが考えられ
てきた。超音波モータの一試作例として、圧電素子等を
用いて弾性体表面に表面波を発生させて、この表面に圧
接させたロータを駆動させる表面波型の超音波モータ、
すなわち表面波モータが開発された。

以下、この表面波モータの基本的構成を説明する。第４
ａ図は、表面波モータの平面図であり、第４ｂ図は、第
４ａ図のＸ−Ｘ線で切った断面図であり、第５図は、表
面波モータの駆動原理を説明する図である。第４ａ及び
４ｂ図から分るように、表面波モータＭは、円環状の圧
電素子３、圧電素子３に接着された円環状の弾導体１、
更に円環状のロータ２が弾性体１に接するように積層配
置された構成と成っている。

第５図を用いて、表面波モータＭの駆動原理分説明する
。圧電素子３に通電すると、弾性体１上に表面波が発生
する。この時、弾性体１の表面の１つの点Ａに着目する
と、点Ａは長軸ａ。

短軸すの楕円状の軌跡を描く、その結果、ロータ２は弾
性体１との摩擦力で表面波の進行方向く矢印Ｓ）と逆方
向（矢印Ｔ）に駆動される。

このような表面波モータは、従来の電磁力を利用したモ
ータと比べて、その動作特性が低速回転で高トルクを発
生する特徴を有するため、表面波モータを従来の電磁力
を用いたモータの代わりに駆動源として使った場合、非
駆動部を直接駆動出来るので減速機構を省略することが
出来、騒音の減少や高効率化が期待出来る等の利点を有
している０例えば、表面波モータをカメラのフィルム巻
上機構に適用した場合、第３図に示すように、表面波モ
ータとスプロケットとの間に減速機構を用いずに直接駆
動する構成が考えられる。

表面波モータＭの回転軸の一端には、櫛ｆｋ状の導体パ
ターンが形成されたパルス発生板４が表面波モータＭと
一体に回転するように接続されている。パルス発生板４
には、それと摺動する摺動ブラシ５が接触しており、こ
の摺動ブラシ５は表面波モータＭを駆動制御する駆動制
御回路１４に電気的に接続されている。駆動制御回路１
４と摺動ブラシ５との間には、パルス発生用の電源Ｖと
抵抗Ｒが設けられており、摺動ブラシ５で発生したパル
スは端子１５を介して駆動制御回路１４に伝達される。

表面波モータＭの回転軸の他端には、スプロケット６、
スプロケット６の回転を制御する回転制御板７、伝達ギ
ア９が夫々表面波モータＭと一体に回転するように接続
されている０回転制御板７は、回転制御爪８に係合され
ると、スプロケット６のフィルム巻上方向への回転を阻
止する。フィルムＦは、そのパーフォレーションがスプ
ロケット６に係合すると共に、スプール１２に一端が固
定されている。スプール１２の軸にはスプールフリクシ
ョン機ｆ！４１３と伝達ギア１１が接続されている。更
に、伝達ギアつと１１との間には両者を作動的に連結す
る他の伝達ギア１０が介装されている。

尚、スプロケット６が１回転すると、フィルムＦが１駒
分送られるようにスプロケット６の歯数が決められてお
り、その時、スプール１２にはフィルムＦが１駒分以上
巻き取られるように伝達ギア９．１０の歯数が決められ
、スプール１２の超過巻き取り分はスプールフリクショ
ン機構１３で吸収するように構成しである。

この様な構成におけるパルス発生機構について説明する
０表面波モータＭのロータ２がフィルム巻上げのなめ、
矢印Ｕ方向に回転するとパルス発生板４も同方向に回転
し、導体パターン４ａに摺動ブラシ５が摺動し、端子５
ａ及び５ｂ間の導通及び非導通が繰返される。端子５ａ
と５ｂが導通状態の時は、端子１５が接地されるためし
囲レベルの信号が発生し、非導通状態の時は端子１５が
開放となるためＩＩＩＧＨレベルの信号が発生するので
、ロータ２の回転に伴い端子１５に電気的パルス信号が
印加されることになる。この様にして、表面波モータＭ
の回転数が検出されている。

一方、低温時にはフィルム切れの問題が生ずるため、フ
ィルムにかかる力を常温時に比べて小さくしなければな
らない０表面波モータの起動及び停止時には、特に大き
な力が発生するが、この理由は起動時にはフィルムの速
度が０から走行速度Ｖに、また停止時には走行速度Ｖか
ら０に極短時間に変化し、そのため、フィルムに大きな
加速度が生じ、そしてフィルムにかかる力はその加速度
に比例するためにフィルムに大きな力が生じるためであ
る。従って、フィルムの走行速度Ｖを低下させることに
よって表面波モータの起動、停止時の加速度を低下させ
、フィルムにかかる力を減少させることが出来るが、フ
ィルムの走行速度Ｖを低下させると、巻上げ時間が長く
なり、コマ速度は低下してしまう。

しかしながら、表面波モータのロータ２の角速度をモニ
タし、その角速度変化を求めることによりロータ２の角
加速度、すなわちフィルムに生じる加速度が分るので、
その加速度がフィルム切れを起こす加速度を越えないよ
うに、ロータ２の角速度、すなわち回転数を制御して、
表面波モータを起動、停止させることが可能である。こ
の様に、ロータ２の回転数を制御することによって、低
音時においてもコマ速度を最大限に高くすることが出来
るため、最適なフィルム巻上げを行うことが可能となる
。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、ロータ２の角速度は前述したパルス発生機構
より発生するパルスの間隔より求めることが出来るが、
コマ速度を最大限に高くするためには、ロータ２の回転
数をより高精度に制御する必要がある。そのためには、
パルス発生間隔を短くしなければならないが、実際には
、ロータ２より回転速度の大きな部材が無いため、パル
ス発生板４上の櫛歯状の導体パターン４ａのピッチをよ
り細かくする必要が生じる。しかしながら、導体パター
ン４ａのピッチを細かくすることにも限度があるため、
パルス発生板４の直径を大きくすることによって、導体
パターン４ａの櫛歯状部分の本数を多く形成してパルス
発生板、４の１回転当りのパルス発生数を多くして、パ
ルス発生間隔を短くすることになる。

しかし、この様に構成すると、パルス発生間隔に反比例
してパルス発生板４の直径を大きくしなければならない
が、カメラへの組込みを考えた場合、パルス発生板４の
直径を大きく・することにも限度があるため、この様な
構成ではパルス発生間隔を短くすることは現実には困難
であった。

以上のことから、本発明の目的は、これらの欠点を解決
し、より細かい間隔でパルスを発生する機能を備え、コ
ンパクトな構成でより高精度に表面波モータの回転数を
検出出来る表面波モータの回転数検出機構を提供するこ
とである。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するため、本発明の回転数検出機構は
、 表面波モータの回転数を検出する回転数検出機構であっ
て、 該表面波モータの回転により回転しその回転数に応じな
パルス信号を発生するパルス信号発生手段と、 該表面波モータと該パルス信号発生手段との間に配置さ
れ、該表面波モータの回転を増速して該パルス信号発生
手段に伝達する増速手段と、から成ることを特徴として
いる。

（作用） 本発明の回転数検出機構によれば、表面波モータの回転
を増速して回転数検出装置に伝達するので従来に比べて
細かいピッチでパルス信号を発生させることが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添附図面を参照して詳細に説明
する。尚、図面において同一部分は同一符号で示されて
いる。

第１図は、本発明の回転数検出機構をフィルム巻上機構
に適用した第１実施例を示す図である。尚、第１図には
、従来技術の説明中で参照した第３図に示す構成要素が
全て含まれており、それらの構成要素に加えて、増速手
段、すなわち増速機−楕Ｇ１が備えられている。従って
、同一の構成要素については説明は省略する。尚、回転
数検出装置は、パルス発生板４、摺動ブラシ５、抵抗Ｒ
、パルス発生動力源電圧Ｖ及び駆動制御回路１４から成
っている。またパルス信号発生手段は、パルス発生板４
と摺動ブラシ５とから成っている。

第１図において、増速機ｒＡＧ１は、ギア列であり、表
面波モータＭの軸に固定され、それと一体に回転するギ
ア２１、ギア２１と噛合いギア２１の回転を増速するギ
ア２２．２３、更にギア２３と噛合いギア２４に回転を
伝達するギγ２４とから成っている。ギア２４はパルス
発生板４の軸に固定されているので、それと一体に回転
する。この時、各ギアの歯数は次のように設定しである
。

［ギア２１のｔｈ数］〉［ギア２２の歯数］、［ギア２
３の歯数コ〉［ギア２４の歯数］このように構成しであ
るので、増速ｎ　ｆｆｉ　Ｇ　１はロータ２の回転数を
２段階で増速しでパルス発生板４に伝達出来る。

次に、第１図に基いて、第１実施例の動作を説明する。

先ず、レリーズ動作を行うと、不図示のミラー、シャッ
タ機構が作動し、フィルム露光が行われる。その後、不
図示の機構により回転制限爪８と回転制御板７との係合
が解除され、一方、露光終了の信号が駆動制御回路１４
に伝達され、駆動制御回路１４から表面波モータの圧電
素子３に通電されロータ２が矢印Ｕ方向に回転を始める
。ロータ２に発生した駆動力により、スプロケット６が
駆動され、更に駆動力がギア９→ギア１０→ギア１１→
スプールフリクシヨン機構１３と伝達されてスプール１
２が駆動されフィルムＦの巻上げが行われる。

一方、フィルム巻上動作に伴って、ロータ２の回転数が
増速機構６１により増速されてパルス発生板４に伝達さ
れ、パルス発生板４の回転によりパルス信号、すなわち
電気的パルス信号が発生し端子１５に印加され、駆動側
Ｏ１１回路１４に伝達される。この電気的パルス信号を
基に駆動制御回路１４はロータ２の回転数を検出し、そ
の回転数を制御する。そして、ロータ２が１回転すると
スプロケット６も１回転し、フィルムＦが１駒分送られ
る。この時、ギア１１はスプール１２がフィルム１駒分
以上巻き取るだけ回転するが、超過巻取分はスプールフ
リクションｆｉｉ１３に吸収され、スプール１２にはフ
ィルム１駒分だけ巻き取られる。ここで、回転制御爪８
が回転制御板７に係合し、ロータ２の駆動力に逆らって
その回転を阻止するが、その時パルス発生板４の回転も
停止するので電気的パルス信号の発生も停止する。駆動
制御回路１４はこの状態を検知して、表面波モータＭの
圧電素子３への通電を停止し、フィルム巻上動作を終了
する。一方、フィルム巻上動作と並行して、不図示のミ
ラー、シャッタチャージｌｆｉ横により、ミラー、シャ
ッタ機構のチャージが行われ、撮影可能状態に復帰する
。

ここで、ロータ２の回転数は増速されてパルス発生板４
に伝達されるため、パルス発生板４の１回転遺りに発生
するパルス数を増加させなくとも、ロータ２の１回転当
りに発生するパルス数を基に考えると、より短いパルス
間隔が得られることになる。従って、第１実施例によれ
ば、パルス発生板４の直径を大きくすることなく、ロー
タ２の回転数をより高精度に検出することが出来るばか
りでなく、増速機構０１をギア列で構成しているので、
パルス発生機構に配置上の自由度が増し、カメラ組込み
に際してスペース上有利である。

次に、本発明の第２実施例を第２図に基づいて説明する
。尚、回転数検出装置、増速手段、及びパルス信号発生
手段の構成は第１実施例とほぼ同じである。

第２実施例は、本発明の回転数検出機構をカメラのオー
トフォーカスレンズの距離環の駆動機構部に適用した実
施例である。第２図において、第１実施例と同様の構成
の表面波モータＭはレンズ４２の光軸０．１１周りに配
置され、本実施例においては更に、４つの溝部２ａ及び
ギア部３０が形成されている。導体パターン４ａが形成
されたパルス発生板４にはギア３１が一体的に取付けら
れており、レンズ４２の光軸０．Ｐ。

周りで回転自在に配置されている。

パルス発生板４には摺動ブラシ５が導体パターン４ａに
摺動しており、端子５ａ及び５ｂを介して駆動制御回路
１４に電気的パルス信号を送っている。■はパルス発生
用の電源、Ｒは抵抗である。

鏡筒４１はレンズ４２を保持しており、４つの突起４ａ
及びヘリコイドねじ部４１ｂが形成されている。突起４
ａは、ロータ２の溝部２ａと嵌合するように構成されて
いるので、嵌合後はロータ２と鏡筒４１とは光軸ｏ、　
ｐ、方向には相対的に移動自在であるが、光軸０．１０
周りには−体内に回転するようになっている。またへリ
コイドねじ部４１ｂは不図示のレンズ本体側のへリコイ
ドねじ部に螺合している。そのため、ロータ２が回転す
ると鏡筒４１は回転しながら光軸ｏ、ｐ方向に移動する
。

ギア列から成る増速機構０１は、ロータ２に形成された
ギア３０とパルス発生板４に取付けられたギア３１の間
に組込まれているが、各ギアの歯数関係は次のように設
定されている。

［ギア３０の歯数］〉［ギア２１の歯数］。

［ギア２２の歯数］〉［ギア２３の歯数］。

［ギア２４の歯数］〉［ギア３１の歯数１以上のような
構成のため、増速機構Ｇ１は増速機能を有しており、ロ
ータ２の回転数がパルス発生板４に増速されて伝達され
る。また、光軸ｏ、　ｐ、上に設けられた測距機構１６
の測距の結果得られた情報は、端子１７を通して駆動制
御回路１４に伝達される。

次に、第２図に基づき、第２実施例の動作の説明をする
。第２図において、測距機ｆＩ１１６により、レンズ４
２を通して被写体を測距し測距情報として合焦までのレ
ンズ４２の光軸０．Ｐ、方向の移動量及び移動距離を求
め、この測距情報が端子１７を通して駆動制御回路１４
に伝達され、レンズ４２の移動量に応じたパルス数が計
算され、記憶される。その後、駆動制御回路１４は表面
波モータＭの圧電素子３に通電を開始し、レンズ４２の
移動方向に応じて口〜夕２を右または左に旋回させ、レ
ンズ鏡筒４１は光軸０、Ｐ、方向に移動を開始する。

一方、ロータ２の回転はギア３０がら増速機構Ｇ１を介
してギア３１に伝達されパルス発生板４を回転させる。

パルス発生板４の回転に伴い、摺動ブラシ５により電気
的パルス信号が発生−し、そのパルス信号は端子１５を
介して駆動制御回路１４へ送られる。駆動制御回路１４
はこのパルス信号のパルス数を計数し、予め記憶してお
いたパルス数と比較して、両者の値が一致した時点で表
面波モータＭの圧電素子３への通電をとめ、ロータ２の
回転を停止させる。この時、鏡筒４１及びレンズ４２は
光軸ｏ、　ｐ、　ノ方向に合焦点まで移動しており、合
焦動作が終了する。

上述の合焦動作の際に、合焦精度を向上させるためには
、測距性能の向上と共に鏡筒４１の光軸ｏ、ｐ、、方向
の位置制御を精度良く行う必要がある。これを達成する
ためには、鏡筒４１の光軸ｏ、　ｐ、方向の移動量に対
して、パルス発生数を増加させれば良いが、そのために
は、ヘリコイドねじ部４１ｂのピッチを細かく設定した
り、あるいはパルス発生板４の導体パターン４ａのピッ
チを細かく設定することが考えられる。

しかしながら、ヘリコイドねじ部４１ｂのピッチを細か
くすると、当然であるが鏡筒’４１の光軸０．Ｐ、方向
の移動速度が減少するため、合焦のための移動時間が長
くなる。また、導体パターン４ａのピッチを細がくする
ことにも限界があるため、パルス発生板４の直径を大き
くして導体パターン４ａの総数を増加させること゛によ
り、パルス発生数を増加させなければならないが、この
ようにするとレンズへの組込みを考慮するとレンズが大
型化するという問題が生じる。

これに対して、本実施例によれば、ロータ２の回転数を
増速機ｆｌｌＧ１により増速して、パルス発生板４に伝
達するので、ヘリコイドねじ部４１ｂの一ピッチや導体
パターン４ａのピッチを細かくしたり、パルス発生板４
の直径を大きくしたすせずに、鏡筒４１の移動量に対す
るパルス発生数を増加させることが出来る。したがって
、合焦動作が速くかつコンパクトな構成で、鏡筒４１の
位置制御を、高精度で行うことが出来る。

尚、上述の第１及び第２実施例の増速機構０１を４つの
ギア列から成るように構成したが、これは必要であれば
、２つのギアから成るように構成しても良い、また、増
速機構は必ずしもギア列である必要はなく、プーリーと
ベルトを用いる等、他の手段で構成しても良い、更に、
第１及び第３実施例共にパルス信号発生手段に電気的パ
ルス信号を発生させたが、これは例えば、フォトカプラ
ー等を用いて光学的パルス信号を発生させても良く、ま
た磁気的手段を用いて磁気的パルス信号を発生させても
良い。

（発明の効果） 以上述べた本発明の表面波モータの回転数検出機構によ
れば、次のような効果が得られる。

パルス信号発生手段を大きくすることなく、より細かい
パルスを発生させることが出来るので、カメラボディー
やレンズに容易に組込むことが出来、より高精度に表面
波モータの回転数を検出し、その回転を制御することが
出来る。

更に、本発明の回転数検出機構を位置検出手段として用
いることにより、より高精度に位置検出及び制御が出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の回転数検出機構を示す
斜視図であり、 第２図は、本発明の第２実施例を示す分解斜視図であり
、 第３図は、従来例を示す斜視図であり、第４ａ図は、表
面波モータ′ｌ、１要部を示す平面図であり、 第４ｂ図は、第４ａ図のｘ−Ｘ線で切った断面図であり
、 第５図は、表面波モータの原理を説明する模式図である
。 ［主要部分の符号の説明］ Ｍ、、、、、、表面波モータ １、、、、、、弾性体 ２、、、、、、ロータ ３、、、、、、圧電素子 ４、、、、、、パルス発生板 ４ａ、、、、、導体パターン ５、、、、、、摺動ブラシ １４、、、、、回転数検出回路 ２１．２２，２３，２４．　、ギア Ｇ１．、、、、増速ｖ４楕 第１図 第２図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面波モータの回転数を検出する回転数検出機構であっ
   て、 該表面波モータの回転により回転しその回転数に応じた
   パルス信号を発生するパルス信号発生手段と、 該表面波モータと該パルス信号発生手段との間に配置さ
   れ、該表面波モータの回転を増速して該パルス信号発生
   手段に伝達する増速手段と、から成ることを特徴とする
   表面波モータの回転数検出機構。