JPH04147107A - 駆動機構を有する機器 - 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、圧電素子を用いた駆動機構を有する機器に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来例を、撮像装置用撮影レンズを例に挙げて説明する
。

従来撮影レンズをズーミングあるいはフォーカシングの
為に駆動する機構は、ＤＣモーターを駆動源としギヤ列
を介して減速しカムや送りネジで駆動するものであった
。従来例を！４４図に示す。図中、１は鏡筒で、内部に
レンズ（不図示）が固定されている。鏡筒１には腕部１
ａ。

ｌｃ、　ｌｅが形成されている。腕部１ａ、ｌｃには各
々孔１ｂ、　ｌｄがあけられており、レンズ内の固定部
材に固定されたシャフト２にスライドするように取り付
けられている。腕部１ｅにはＵ字溝１ｆが形成されてお
り、レンズ内の固定部材に固定されたシャフト３にスラ
イドするように取り付けられている。以上の構成により
、鏡筒１はシャフト２に沿って光軸方向に直線的に可動
となっている。Ｉｇは腕部１ａに形成されたビン部で、
後述するカムにより駆動される。

４はカム板で、長孔４ａが形成されており、レンズ内の
固定部材に植設されたピン５．６に光軸と垂直な方向に
スライドする様に取り付けられている。４ｂはカム溝で
、前述ピン部１ｇが挿入される。４ｃはギヤ部である。

５はギヤ、６は２段ギヤ、７はモーター８のシャフト８
ａに固定されたギヤである。ギヤ５，６．７は減速機構
を構成しており、モーター８の回転力をカム板４に伝達
している。

９は導電性の部材からなるブラシで、枝部９ａ、　９ｂ
が形成されている。ブラシ９は取付部９ｃにおいて、絶
縁板１１を挾んでカム板４に固定されている。１０はレ
ンズ内の固定部材に固定された抵抗基板で、ガラスエポ
キシ基板１０ｃに導体部１０ａと抵抗体１０ｂが形成さ
れている。ブラシ９の曲げ部９ｄは、導体部１０ａを摺
動し、曲げ部９ｅは抵抗体１０ｂ上を摺動する。

以上の構成によりブラシ９、抵抗基板１０はポテンショ
として働き、リード線１０ｆに加えられた電圧がカム板
４の位置によりリート線１０ｄ。

１０ｅに分圧されて出力され、カム板４の位置センサー
として使用される。

次に作動を説明する。モーター８か通電制御されること
により、ギヤ列７，６，５、ギヤ部４ｃを介してカム板
４が光軸と垂直な方向に駆動され、カム孔４ｂによりビ
ン部１ｇが駆動されるか、鏡筒１がシャフト２により可
動方向が規制されているため、鏡筒１は光軸方向（シャ
フト２の長手方向）に駆動され、ズーミングあるいはフ
ォーカシングが行なわれる。その際、前述ブラシ９と抵
抗基板１０によるポテンショにより、カム板４の位置を
検出し、所定の位置へ鏡筒１を駆動制御する。

（発明か解決しようとする課題） しかし、上記従来例ではモーター８、ギヤ列５．６．７
カム板４か必要であり、小型化が困難であった。またギ
ヤ列のバックラッシュにより、鏡筒１の精密な位置決め
が困難であった。

本発明は、このような従来の問題を解消し、ギヤ列等の
伝達機構を必要とせずに鏡筒等の被駆動部材を駆動でき
、小型化を可能とする駆動機構を有する機器を提供する
ことを目的とする。

〔ｉ！題を解決するための手段〕

本発明の目的を実現するための構成は、長さ方向に対し
て移動可能に支持されるガイド部材を複数並設し、これ
ら各ガイド部材の一端に、電界の印加により伸縮する電
気−機械エネルギー変換素子におけるその伸縮方向の一
端を夫々固定すると共に、該各電気−機械エネルギー変
換素子の伸縮方向他端を固定部材に固定し、駆動制御手
段によりこれらの電気−機械工ネルギー変換素子に夫々
伸びと縮みの変形を異なる速さで行わせるようにした駆
動機構を有し、これら各ガイド部材に対し夫々摩擦力を
付与されてその長さ方向に沿って移動可能とする被駆動
部材を設け、これら各被駆動部材を各ガイド部材に電気
−機械エネルギー変換素子により与えられる往復運動の
移動速度の遅い方向に移動させるようにした駆動機構を
有する機器において、各被駆動部材は、各ガイド部材の
いずれか一つに対して摩擦結合し、他のガイド部材に対
しては非摩擦結合状態であることを特徴とするものであ
る。

〔作　　　用） 上記した構成の駆動機構を有する機器は、ガイド部材を
その長さ方向に沿って異なる速度で往復移動させること
により、急な速度では被駆動部材は移動せず、緩やかな
速度では被駆動部材の移動が行われ、これを繰り返し行
うことで被駆動部材の送り、停止を可能とし、また複数
の被駆動部材を案内するための部材は、他の被駆ａ部材
を駆動するためのガイド部材を利用しており、そのため
被駆動部材を案内するためだけの案内部材を必要としな
い。

（実　施　例） 第１図は本発明の一実施例を示す分解斜視図であり、第
２図は、駆動電圧波形を示している。第３図は、本発明
のシステムの主要部を示すブロック図である。なお、第
１図において第４図と同じ部材には同一の符号を付し、
その説明は省略する。

第１図に於て、鏡筒１は孔１ｂ、ｌｄがシャフト２に摺
動可能に取り付けられている。光軸方向に延ひるシャフ
ト２は、一端が圧電素子１２に例えは接着剤により接着
固定され、レンズ内の固定部に固定された支持部材１３
の立上り部１３ａ、１３ｃに各々形成された孔１３ｂ、
１３ｄに摺動可能に支持されている。圧電素子１２はリ
ード線１２ａ、＋２ｂを介して電圧を印加された時、長
手方向に伸縮するものであり、伸縮方向の一端にシャフ
ト２か固定されており他端は支持部材１３の立上り部１
３ｅに固定されている。

１４は長さ方向中央部にＵ字形状の曲げ部１４ｃが形成
された板ばねで、長さ方向両端部に設けられたビス孔１
４ａ、１４ｂを通したビス１５゜１６によって鏡筒１の
腕部１ａ、ｌｃに取付けられ、曲げ部１４ｃをシャフト
２に弾性的に押付けている。

以上の構成により、板ばね１４は孔１ｂ、ｌｄとシャフ
ト２の空隙を片寄せするように作用し、孔１ｂとシャフ
ト２．孔ＩＣとシャフト２、曲げ部１４ｃとシャフト２
の間に於て摩擦力を生じるようになされている。ブラシ
９は絶縁体１１を挾んで腕部１ｅの図中裏側に固定され
ており、曲げ部９ｄ、９ｅがレンズ内の固定部材に固定
された抵抗基板１０の導体部１０ａ、抵抗体ｆｏｂ上を
それぞれ摺動するようになされている。

鏡筒２５は、孔２５ｂ、２５ｄがシャフト３に摺動可能
に取り付けられている。シャフト３は一端が圧電素子１
７に固定され、レンズ内の固定部に固定された支持部材
１８の立上り部１８ａ、１８ｃに各々形成された孔１８
ｂ、１８ｄに摺動可能に支持されている。圧電素子１７
はリード線１７ａ、１７ｂを介して電圧を印加された時
、長手方向に伸縮するものであり、伸縮方向の一端にシ
ャフト３か固定されており、他端′す支持部材１８の立
上り部１８ｅに固定されている。１９は板ばね１４と同
様の板ばねで、ビス孔１９ａ、１９ｂを通したビス２０
．２１によって鏡筒２５の腕部２５ａ、２５ｃに取付け
られ曲げ部１９ｃをシャフト３に弾性的に押付けている
。以上の構成により、板ばね１９は孔２５ｂ、２５ｄと
シャフト３の空隙を片寄せするように作用し、孔２５ｂ
とシャフト３、孔２５ｃとシャフト３、曲げ部１９ｃと
シャフト３の間に於て摩擦力を生じるようになされてい
る。

ブラシ２４は絶縁体２３を挾んで、腕部２５ｅの図中裏
側に固定されており、曲げ部２４ｄ、２４ｅがレンズ内
の固定部材に固定された抵抗基板２２の導体部２２ａ、
抵抗体２２ｂ上をそれぞれ摺動するようになされている
。

第３図において、２６はマイコンであり、カメラ等の撮
像装置内のシステムコントローラーであり、レンズ駆動
に関しては、後述する第２のような略ノコギリ状の駆動
パルスをレンズ駆動回路２７．２８に出力する。レンズ
駆動回路２７．２８は、マイコンから約５Ｖの駆動パル
スが入力されると、圧電素子１２．１７を駆動する為に
必要な数１０ｖ〜１００Ｖ程度の第２図の様な駆動パル
スを出力するものである。

２９．３０はポテンショで、実際は夫々３４１図のブラ
シ９及び抵抗基板１０．ブラシ２４．抵抗基板２２より
成るものである。

次に作動を説明する。

〔鏡筒１の駆動〕 第２図（Ａ）は鏡筒１を図中右方向に駆動する場合の駆
動波形を示し、（Ｂ）は鏡筒１を図中左方向に駆動する
場合の駆動波形を示している。

それぞれ縦軸に電圧、横軸に時間をとっている。

第２図（Ａ）の様にリード線１２ａ、１２ｂから圧電素
子１２へ給電された場合、所定の電圧Ａからこれにより
高い所定の電圧Ｃへと＃Ａ！ｌｌＩ電圧が変化する。こ
の電圧の立上りＢは掻く短時間で行なわれ、圧電素子１
２が急激に長手方向に伸びる。これに伴いシャフト２も
同時に図中左方向に圧電素子１２の伸びた量だけ急激に
移動する。このシャフトの２の図中左方向への急激な動
きは、板ばね１４の曲げ部１４ｃとシャフト２の間の摩
擦、鏡筒１の孔１ｂ、ｌｄとシャフト２の間の摩擦によ
り鏡筒１を図中左方向に動かす様に作用する。しかし鏡
筒１（内部に固定されたレンズを含む、以下同様）の質
量の慣性により鏡筒１は動かない。

次に駆動電圧はＣからＡへ変化する。この立下りＤは、
前記立上りＢに比較して長い時間で行なわれる。従って
、前記鏡＠１とシャフト２の摩擦力、板ばね１４とシャ
フト２の間の摩擦力により、鏡筒１は、圧電素子１２の
縮みに伴うシャフト２の図中右方向への動きに伴い、図
中右方向に動く。次に圧電素子１２の縮みが終了した時
点、即ち電圧がＡに戻った時点でシャツ）・２の図中右
方向への動きは急激に停止する。しかし鏡筒１の運動エ
ネルギーにより、鏡筒１は図中右方向への動きを続け、
鏡筒１とシャフト２の間の摩擦、板ばね１４とシャフト
２の間の摩擦により、上記運動エネルギーが消費された
時に鏡筒が停止する。

以上の駆動をくり返すことにより、すなわち、シャフト
２が急激に図中左方向へ移動する場合には鏡筒は移動せ
ず、ゆるやかに図中右方向へシャフト２か移動する際は
、シャフト２と共に鏡筒１か図中右方向に駆動され、抵
抗基板１０およびブラシ９により鏡筒１の位置が検出さ
れ、所定の位置まで駆動される。

鏡筒１を反対方向（図中左方向）へ駆動する場合には、
第２図（Ｂ）のように電圧の立上りがゆるやかで、立下
りが急激な駆動電圧を印加することにより、上記と反対
の駆動を行なう。電圧ＡからＣへの変化による圧電素子
１２の伸びはゆるやかに行なわれ、前記鏡筒１の孔１ｂ
、ｌｄとシャフト２の間の摩擦、板ばね１４の曲げ部１
４ｃとシャフト２の間の摩擦により、鏡筒１はシャフト
２と一体的に図中左方向に動く。圧電素子１２の伸びが
終了した時点、即ち、駆動電圧がＣになった時点でシャ
フト２は停止するが、鏡筒１は運動エネルギーが前記鏡
筒１とシャフト２の間の摩擦板ばね１４とシャフト２の
間の摩擦によって消費されるまで動き続は停止する。

次に電圧がＣからＡへ急激に変化し、圧電素子１２が縮
み、シャフト２が図中右方向に動く、この動きは、シャ
フト２と鏡筒１の間の摩擦、シャフト２と板ばね１４と
の間の摩擦により鏡筒１を図中右方向へ駆動する様に作
用するが、鏡筒１の質量の慣性により、鏡筒は停止した
状態を保つ。

以上の駆動をくり返して鏡筒１は図中左方向に駆動され
る。

鏡筒１はシャフト２に直進ガイドされるが、シャフト３
によりシャフト２を中心として回転するのを止められて
いる。シャフト３は後述の様に圧電素子１７により鏡筒
２５を駆動するために軸方向に変位する。しかし鏡筒ｌ
のＵ形溝１ｆとシャフト３の摩擦は、板はね】４とシャ
フト２の間の摩擦、鏡筒１の孔１１］、１ｄとシャフト
２の間の摩擦により極めて小さくなされているため、シ
ャフト３の変位は鏡筒１の変位には関与しない。

〔鏡筒２５の駆動） 鏡筒２５の駆動は、上記した鏡筒１の駆動機構と同桜に
構成されているので、圧電素子１７に第２図（Ａ）　、
　（Ｂ）　　に示す波形の電圧を印加することにより、
鏡筒２５の図中左、右方向のり動が行える。

以上説明したように、鏡筒１．２５を直進ガイドするた
めのシャフト２，３は各々圧電素子１２．１７により軸
方向に変位するが、各々の鏡筒と各々のシャフトを選択
的に摩擦力により結合することにより選択的に駆動力を
伝達することができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、電気−機械
エネルギー変換素子、例えば圧電素子への電界（印加に
より往復移動するガイド部材上を被駆動部材が移動する
ので、例えばレンズ鏡筒のようにレンズを支持するため
に用いられていたガイドシャフトをｍ動のためのシャフ
トとして利用でき、しかも被駆動部材の回転を規制する
ための部材として、他の駆動用のガイド部材を使用でき
、特に回転規制用の部材を設ける必要がなく、機器全体
の小型化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による機器の一実施例を示す分解斜視図
、第２図（Ａ）　、　（Ｂ）はその駆動電圧波形、第３
図は駆動部のブロック図、第４図は従来のレンズ鏡筒の
分解斜視図を示しているウド・・鏡筒　　　　　２，３
・・・シャフト４・・・カム板　　　　５・・・ギヤ ６・・・２段ギヤ　　　７・・・モーター８・・・ギヤ ０・・・抵抗基板 ３・・・支持部材 ７・・・圧電素子 ９・・・板はね ４・・・ブラシ ９・・・ブラシ ２・・・圧電素子 ４・・・板ばね ８・・・支持部材 ２・・・抵抗基板 ５・・・鏡筒 他４名 第 図 時間− 時間− ｎ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　長さ方向に対して移動可能に支持されるガイド部材
   を複数並設し、これら各ガイド部材の一端に、電界の印
   加により伸縮する電気−機械エネルギー変換素子におけ
   るその伸縮方向の一端を夫々固定すると共に、該各電気
   −機械エネルギー変換素子の伸縮方向他端を固定部材に
   固定し、駆動制御手段によりこれらの電気−機械エネル
   ギー変換素子に夫々伸びと縮みの変形を異なる速さで行
   わせるようにした駆動機構を有し、これら各ガイド部材
   に対し夫々摩擦力を付与されてその長さ方向に沿って移
   動可能とする被駆動部材を設け、これら各被駆動部材を
   各ガイド部材に電気−機械エネルギー変換素子により与
   えられる往復運動の移動速度の遅い方向に移動させるよ
   うにした駆動機構を有する機器において、 各被駆動部材は、各ガイド部材のいずれか 一つに対して摩擦結合し、他のガイド部材に対しては非
   摩擦結合状態であることを特徴とする駆動機構を有する
   機器。