JPH04212910A - レンズ内蔵機器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スティルカメラやヴィ
デオカメラもしくは種々の観測機器等の如く移動レンズ
を内蔵したレンズ内蔵機器に関するものであり、更に詳
細には、前記機器のレンズ移動装置に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオカメラ及び写真カメラの撮
像系において焦点調節やズーミングは撮像系のレンズ群
を光軸方向に前後させることにより行なわれており、こ
のレンズ群を動かすための動力は電磁式のモータから得
ていた。これらの電磁式モータからレンズ群へ動力を伝
達する手段としては、ギヤ列によりモータの回転を減速
し高トルクへ変換し伝達するもの、タイミングベルト又
はゴムベルトによりモータの動力を伝達するもの、があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年ビ
デオカメラ及び写真カメラ等の撮像機器の小型軽量化が
進んでおり、従来の伝達機構では小型化に不利であった
。また、電磁モータの小型化にも限界に近づきつつあり
、装置のさらなる小型化の障害になっていた。

【０００４】それ故、本発明の目的は、従来の機器より
も小型且つ軽量な機器を提供することであり、特に、レ
ンズ移動装置の体積及び重量を従来のそれよりも非常に
小さくすることができるレンズ内蔵機器を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によるレンズ内蔵
機器においては動力源として圧電素子を使用し、該圧電
素子はレンズ保持枠案内部材と一体的に構成され、該圧
電素子の伸縮動作により該案内部材にレンズ保持枠送り
動作が生じるようになっている。該圧電素子は圧電縦効
果を有する素子と圧電せん断効果を有する素子との二種
の圧電素子の組で構成され、それぞれの圧電素子の交互
の伸縮作用により該案内部材にレンズ保持枠送り動作を
生じさせるようになっている。

【０００６】

【作用】本発明によるレンズ内蔵機器では、レンズ保持
枠案内部材と一体化された二種の圧電素子が交互に動作
することにより該案内部材にレンズ保持枠送り動作を生
じさせ、これによりレンズ保持枠が送られるようになっ
ているため、従来の回転型電磁モータやギヤ類などが不
要であり、従って、従来の機器よりも小型且つ軽量なレ
ンズ内蔵機器を実現できる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の第１の実施例について説明する
。

【０００８】図１は本発明の構成を示す断面図である。 図１において、１はレンズであり、２はレンズ１を保持
するためのレンズ枠である。レンズ枠２は２本のガイド
バー３，４によって案内及び支持されている。第１のガ
イドバー４は鏡筒６により固定されており、第２のガイ
ドバー３は圧電素子５ａ、５ｂ、５ｃと一体に形成され
ている。圧電素子５ａ、５ｂ、５ｃは円柱形であり、ガ
イドバー３と圧電素子５ａ、５ｂ、５ｃとは一本の棒状
体を成すように同一軸線上に整列配置されており、ガイ
ドバー３は圧電素子５ｂ及び５ｃに接着等で固定されて
いる。なお、両端の圧電素子５ａ、５ｃは鏡筒６に回転
可能に支持されている。図２にレンズ枠２の正面図を示
す。

【０００９】レンズ枠２はレンズ１を同心円上に保持す
るようにリング形をなし、溝２ｂでガイドバー４に案内
される。また、レンズ枠２に一体に形成されたスリーブ
２ａがガイドバー３により案内且つ支持されるようにな
っている。ガイドバー３は表面に所定の範囲にネジが切
ってあり、スリーブ２ａにもこれと同形状のネジが切っ
てあり、スリーブ２ａはガイドバー３のネジとかみ合っ
ている。以上の構成においてガイドバー３が正回転する
と、レンズ枠２は図１において左方向へ動かされる。ガ
イドバー３が逆回転するとレンズ枠２も逆方向に動く。

【００１０】図３にガイドバー３と圧電素子５ａ、５ｂ
、５ｃによって一体に形成された部材の拡大図を示す。 圧電素子５ａ、５ｃは図３の矢印の方向に分極処理が施
された、いわゆる圧電縦効果を有する素子である。 電極５ｄ、５ｅ、及び５ｇ、５ｈに電圧がかけられると
、圧電素子５ａ、５ｃは伸縮し、外径及び長さが変化す
る。圧電素子５ｂは図４に示すように円柱形状をなし、
４つの部分から成り、これら４つの部分は図５に示す矢
印の方向に分極処理が施されている。圧電素子５ｂはせ
ん断効果を有する素子であり、従って電極５ｅ、５ｆに
電圧がかけられると、ねじり変形を起こす。

【００１１】図３の３ａ、３ｂは圧電素子５ｂ、５ｃと
固定するための接着層である。５ｉ、５ｊは電極５ｄ、
５ｈが直接に鏡筒６と接触しないための円板であり、該
円板５ｉ及び５ｊには鏡筒６との間の摩擦係数を小さく
するコーティング（たとえば、ふっ素樹脂コーティング
等の表面処理が施されている。

【００１２】次に、これらの圧電素子により、レンズ枠
２をダイレクト駆動する動作について説明する。図６に
これらの動作を説明する図を示し、図７にこれら圧電素
子５ａ、５ｂ、５ｃを駆動する電圧波形を示す。

【００１３】時刻ＴＯにおいては圧電素子５ａ、５ｂ、
５ｃには電圧がかけられておらず、初期状態を示す。次
に時刻ＴＯからＴ１の間、圧電素子５ａに電圧がかけら
れて圧電素子５ａの長さが縮み、外径が大きくなる。そ
の結果、圧電素子５ａの外周面が鏡筒６に押しつけられ
て該素子５ａ及びガイドバー３が回転不能となり、圧電
素子５ａが固定される。

【００１４】次に、時刻Ｔ１からＴ２の間、圧電素子５
ａはそのままクランプ状態に保持され、圧電素子５ｂに
電圧がかけられる。すると該素子５ｂにねじりが発生し
、圧電素子５ａが固定されるのでガイドバー３及び圧電
素子５ｃが回転する。次に時刻Ｔ２からＴ３の間圧電素
子５ａは固定されたまま、また、圧電素子５ｂはねじれ
たままに保持され、圧電素子５ｃに電圧がかけられると
、前記と同様にして圧電素子５ｃが鏡筒６に固定される
。次に時刻Ｔ３からＴ４の間、圧電素子５ａの電圧を下
げて初期にもどす。これにより、該素子５ａはクランプ
状態から解放され、鏡筒６に回転可能に支持される。 次に時刻Ｔ４からＴ５の間では、圧電素子５ｂの電圧が
下げられて初期状態にもどる。このとき、圧電素子５ｃ
が固定されているので図の矢印の方向にガイドバー３と
圧電素子５ａが回転する。次に時刻Ｔ５からＴ６の間、
圧電素子５ｃの電圧が下げられて初期状態にもどるため
圧電素子５ａ、５ｂ、５ｃも時刻Ｔ０の初期状態にもど
る。

【００１５】以上のようにして時刻Ｔ０からＴ６までの
電圧印加サイクルを繰り返すことによりガイドバー３は
間欠的に回転し、その結果、レンズ枠２は間欠的に光軸
方向に送られる。なお、レンズ枠送り速度を変える場合
は時刻Ｔ０からＴ６までの周期を変えればよい。又、レ
ンズを逆方向に送る場合は時刻Ｔ１からＴ２において圧
電素子５ｂに逆のねじりを与えてやるような電圧を与え
てやれば良い。詳細の説明は省略する。

【００１６】次に第２の実施例について説明する。

【００１７】図８に第２の実施例の構成断面図を示す。 基本構成は第１の実施例と同様であり１はレンズ、２は
レンズ枠、３及び４はガイドバーで、ガイドバー４は鏡
筒６で支持固定されている。ガイドバー３が回転するこ
とによりレンズ枠２が光軸方向に移動する。７ａ、７ｂ
、７ｃは圧電素子であり、ガイドバー３と一体に形成さ
れている。圧電素子７ａ、７ｃは図１０に示す円筒形状
をなし、図１１に示す矢印方向に分極処理が施され、電
圧がかけられると図１２に示すように実線で示す形状か
ら点線に示す形状に変形する。図９に第２の実施例の圧
電素子７ａ，７ｂ、７ｃとガイドバー３の拡大断面図を
示す。

【００１８】圧電素子７ａ、７ｃは鏡筒６から出た円柱
６ａ、６ｂとかん合し回転可能に支持されている。なお
、圧電素子７ａ、７ｃは圧電縦効果を有する素子であり
、電極７ｄ、７ｅ、７ｇ、７ｈに電圧をかけると図１２
の点線で示す形状に変形する。また、圧電素子７ｂは第
１の実施例の圧電素子５ｂと同じであり、電極７ｅ、７
ｆに電圧をかけるとねじりを発生する。

【００１９】次に、これら圧電素子の動きを該素子に対
する印加電圧の波形とを図１３、図１４にて説明する。

【００２０】時刻Ｔ０においては圧電素子７ａ、７ｂ、
７ｃに電圧はかけられておらず該素子に変形は生じない
（初期状態）。次に時刻Ｔ０からＴ１においては圧電素
子７ａに電圧がかけられて該素子７ａは図１２の点線形
状に変形する。その結果、圧電素子６ａと圧電素子７ａ
との嵌合関係において該素子７ａの内径が小さくなり、
素子６ａの外周に素子７ａの内周が圧接されるため、該
素子７ａは回転不能となり、圧電素子７ａは圧電素子６
ａに固定される。次に、時刻Ｔ１からＴ２の間、圧電素
子７ａは固定されたまま、圧電素子７ｂに電圧がかけら
れ、矢印の方向にねじれが発生し、その結果、ガイドバ
ー３と圧電素子７ｃが回転する。次に時刻Ｔ２からＴ３
の間、圧電素子７ａ、７ｂはそのままで圧電素子７ｃに
電圧がかけられる。すると前述と同様に圧電素子６ｂに
圧電素子７ｃが固定される。次に時刻Ｔ３からＴ４の間
、圧電素子７ｂ、７ｃはそのままで圧電素子７ａの電圧
が下げられてＣＯＭと同電位になると初期状態となり、
圧電素子６ａと７ａは再び回転可能に支持されるように
なる。次に時刻Ｔ４からＴ５の間、圧電素子７ｃはその
ままで圧電素子７ｂの電圧がＣＯＭまで下げられると圧
電素子７ｃは固定されたままなので、図の矢印の方向に
ガイドバー３と圧電素子７ａが回転する。次に時刻Ｔ５
からＴ６の間、圧電素子７ａ、７ｂはそのままで圧電素
子７ｃの電圧がＣＯＭまで下げられると前述と同様に圧
電素子７ｃは圧電素子６ｂに回転可能に支持されて初期
状態にもどる。この一連のサイクルＴ０〜Ｔ６を繰り返
すことにより、ガイドバー３は間欠的に回転し、その結
果、レンズ枠２も間欠的に光軸方向に移動する。なお、
速度を変えてやるときはＴ０〜Ｔ６の周期を変えてやれ
ば良い。また、逆方向に送る場合は時刻Ｔ１からＴ２の
間に圧電素子７ｂに印加する電圧を逆にすれば圧電素子
７ｂに逆方向のねじりを生じさせることができ、従って
逆方向送りが可能となる。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のレンズ
内蔵機器によれば次のような効果を奏することができる
。

【００２２】（ｉ）　　従来のギヤボックス、ベルト等
による減速機構が不要であるためレンズ駆動装置の体積
及び重量を大巾に低減させることができるとともにカメ
ラ等のレンズ内蔵機器の小型化及び軽量化を実現でき、
また、製造コストの低減も可能となる。

【００２３】（ｉｉ）　　従来の電磁式モータの代りに
圧電素子を使用することにより、電動源の小型化を実現
でき、また、従来の電磁モータよりも静かなレンズ駆動
装置を実現できる。

【００２４】（ｉｉｉ）　　レンズ枠の微小間欠駆動が
可能となるため、、ステップモータ使用の場合と同じよ
うにオープンループ制御が可能となり、更にはデイジタ
ル制御に適したレンズ駆動制御系を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレンズ内蔵機器の第１実施例における
レンズ移動装置の概略図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図。

【図３】図１の一部の拡大図及び圧電素子に対する電気
的接続を示した図。

【図４】圧電素子５ｂの形状を示した図。

【図５】圧電素子５ｂに生ずる力を示した図。

【図６】ガイドバー３と圧電素子５ａ〜５ｃとの複合体
に生ずる動作の説明図。

【図７】圧電素子に対する電圧印加を説明する図。

【図８】本発明の第２実施例のレンズ移動装置の構造の
概略図。

【図９】図８の一部の拡大図及び圧電素子に対する電気
的接続を示した図。

【図１０】圧電素子７ａ及び７ｃの外観図。

【図１１】圧電素子７ａ及び７ｃに生ずる力を示した図
。

【図１２】圧電素子の変形状態を示した図。

【図１３】ガイドバー３と圧電素子７ａ〜７ｃとの複合
体に生ずる動作の説明図。

【図１４】圧電素子７ａ〜７ｃに対する電圧印加サイク
ルを示した図。

【符合の説明】

１…レンズ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２…レンズ枠３、４…ガイドバー　　　　　　　　
　　　　　　６…鏡筒７ａ、７ｂ、７ｃ、５ａ、５ｂ、
５ｃ…圧電素子７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ、７ｉ、
５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ…電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レンズ保持部材を光軸に沿って移動さ
   せるための案内部材を有しているレンズ内蔵機器におい
   て、該案内部材と同一軸線上に直列配置された該案内部
   材と一体化された二種の圧電素子を有し、該圧電素子の
   うちの第一のものが圧電縦効果を有する素子であり、該
   圧電素子の第二のものが圧電せん断効果を有する素子で
   あることを特徴とするレンズ内蔵機器。