JPH04212911A - 駆動装置及びレンズ内蔵機器 - 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、スティルカメラやビデ
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。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。

【０００４】

【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、動力源として互いに動作の異なる二種
の圧電素子を使用し、該圧電素子をレンズ保持枠案内部
材兼送り部材の端面に近接して、直列配置したことを特
徴とする。該圧電素子の一方の種は圧電縦効果を有する
素子であり、該圧電素子の他方の種は圧電せん断効果を
有する素子である。

【０００５】

【作用】前記二種の圧電素子に所定サイクルで交互に所
定パターンの電圧印加を行なうことにより該レンズ保持
枠案内部材兼送り部材に歩進的寸動回転を生ぜしめ、こ
れによりレンズ保持枠を光軸方向に沿って歩進的に移動
せしめる。

【０００６】本発明によれば、従来の回転型電磁モータ
やギヤ及び電動ベルトなどを要しないレンズ移動装置を
実現でき、従って、従来よりも軽量且つ小型のレンズ内
蔵機器を実現できる。

【０００７】

【実施例】以下に図面を参照しつつ本発明の実施例を説
明する。

【０００８】図１は第１の実施例の構成を示す断面図で
ある。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はガイドバー３及び４に
よって支持と案内される。ガイドバー３及び４はレンズ
枠２を包んでいる鏡筒６により支持されている。ガイド
バー４は鏡筒６により固定されているが、ガイドバー３
は図１に示す中心線７を中心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。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。レンズ枠２に一体に
形成されたスリーブ２ａはガイドバー３により案内且つ
支持されている。ガイドバー３は表面に所定の範囲ネジ
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、ガイドバー３のネジとかみ合っている。従
ってガイドバー３が回転するとレンズ枠２は図１におい
て光軸に沿って動かされる。ガイドバー３が逆回転する
とレンズ枠２も逆方向へ動く。

【０００９】図１において５は動力源となる圧電素子で
ある。図３に圧電素子５とガイドバー３の拡大断面図と
圧電素子５の構成を示す。圧電素子５は５ａ，５ｂの２
種類の圧電素子から構成されている。５ａは圧電縦効果
を有する圧電素子であり、図４に示す円筒形状である。 圧電素子５ａは図５に示す矢印方向に分極処理が施こさ
れており、電極５ｃ，５ｄに電圧がかけられると図６の
ように実線から点線のように変形する。圧電素子５ｂは
圧電せん断効果を有する圧電素子であり、図７に示す円
柱形状である。圧電素子５ｂは４つの部分から成り、そ
れぞれ図８に示す矢印方向に分極処理が施こされている
。従って、電極５ｃ，５ｆに電圧がかけられると圧電素
子５ｂは図８に示すように円周方向にねじりを発生する
。これらの２種類の圧電素子を組み合わせてガイドバー
３に動力を伝達する。これら一連の動作について以下説
明する。

【００１０】図９に圧電素子５の動作を説明する図を示
し、図１０には圧電素子５ａ及び５ｂに印加すべき電圧
の波形を示す。時刻Ｔ０においては、圧電素子５ａ，５
ｂには電圧がかけられておらず、従って圧電素子５ａと
ガイドバー３が接触しない初期状態となる。

【００１１】次にＴ０からＴ１の間は圧電素子５ｂに電
圧がかけられ、該素子５ｂは図の矢印の方向へねじれる
。このときガイドバー３と該素子５ｂは僅かなすき間（
たとえば数μｍ）を有しているため該素子５ｂのねじれ
運動はガイドバー３へ伝達されない。

【００１２】次にＴ１からＴ２の間、圧電素子５ｂに電
圧がかけられた状態が保持される一方、圧電素子５ａに
も電圧がかけられる。これにより、圧電素子５ａは図６
の点線に示したように軸方向に伸長するとともにその内
径が小さくなり、この結果、ガイドバー３に圧電素子５
ａの内周面が圧接され、ガイドバー３を圧電素子５ａが
クランプした状態になる。

【００１３】次にＴ２からＴ４の間、該素子５ｂにはＴ
０からＴ１とは逆の電圧がかけられて該素子５ｂには矢
印の方向にねじれが起こる。この結果、ガイドバー３も
圧電素子５ｂのねじれ方向に回転する。次にＴ４からＴ
５の間、圧電素子５ａに電圧をかけるのを止めることに
より圧電素子５ａは原形に復し、その結果、該素子５ａ
の内周面とガイドバー３は接触しなくなるが、圧電素子
５ｂにはＴ３と同電圧がかけられている。次にＴ５から
Ｔ６の間圧電素子５ａには電圧がかけられないが、圧電
素子５ｂにはＴ２からＴ４のときと逆方向に電圧がかけ
られ、従って圧電素子５ａ及び５ｂは共に初期状態にも
どる。このようにしてＴ０からＴ６までのサイクルをく
り返すことにより、ガイドバー３は間欠的に回転し、こ
の結果、レンズ枠２は光軸方向へ間欠的に送られる。な
お、レンズ枠２を逆方向に送る時は電圧印加サイクルを
Ｔ６からＴ０と逆にしてやれば良いことは明らかである
。また、速度を変化させることもサイクルの周期を変え
ることにより実現できる。次に、図１１以下を参照しつ
つ本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施
例の構成を図１１に示す。基本構成は第１の実施例と同
じであり、ガイドバー７が回転するとレンズ枠２が光軸
方向に移動する。

【００１４】次に、圧電素子８からガイドバー７へ動力
を伝達する動作について以下説明する。

【００１５】図１２に本実施例のガイドバー７と圧電素
子８の拡大断面図を示す。圧電素子８は８ａ，８ｂの２
種類の圧電素子から構成されている。圧電素子８ａは圧
電せん断効果を有する圧電素子であり、第１の実施例の
圧電素子５ｂと同じものである。圧電素子８ｂは圧電縦
効果を有する圧電素子であり、円柱形状をなし図の矢印
の方向に分極処理が施され電極８ｅ，８ｆに電圧がかけ
られると伸縮する８ｃはガイドバー７と接触する摩擦板
である。図１２に示すようにガイドバー７と圧電素子８
は僅かなすき間を有し電圧をかけない状態ではコンタク
トしていない。図１３に圧電素子の動きと図１４に圧電
素子に対する印加電圧波形を示す。図１３に示すとおり
、初期状態Ｔ０では圧電素子８ａ，８ｂには電圧はかけ
られていない。Ｔ０からＴ１において、圧電素子８ａに
電圧がかけられるため図の矢印方向にねじれが起こる。 このとき圧電素子８ｂには電圧はかけられていない。Ｔ
１からＴ２において圧電素子８ａには時刻Ｔ１と同電圧
がかけられ、圧電素子８ｂには電圧がかけられるため伸
びて摩擦板８ｃとガイドバー７が接触する。時刻Ｔ２か
らＴ４において、圧電素子８ｂにはＴ２時と同電圧がか
けられ、一方、圧電素子８ａにはＴ０からＴ１の場合と
は逆方向に電圧がかけられるためねじれが起き、この結
果、ガイドバー７も同方向に回転する。

【００１６】Ｔ４からＴ５において圧電素子８ｂにかけ
る電圧はＣＯＭと同電圧になり、圧電素子８ｂは伸びか
ら元の状態に戻る。この時圧電素子８ａには時刻Ｔ４の
時と同じ電圧が印加されている。Ｔ５からＴ６において
圧電素子８ｂに対する印加電圧は時刻Ｔ５の時と同じで
あり、圧電素子８ａに対する印加電圧はＣＯＭと同電圧
にもどされる。その結果、圧電素子８ａ及び８ｂは共に
初期状態（時刻Ｔ０の状態）にもどる。

【００１７】以上のサイクルを繰り返すことにより、ガ
イドバー７は間欠的に回転し、この結果、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２を逆方
向に送るときは圧電素子に対する電圧印加サイクルをＴ
６からＴ０へと逆にしてやれば良い。又、速度を変える
ときは、サイクルの周期を変えてやれば良い。

【００１８】

【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
。

【００１９】 （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
幅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。

【００２０】 （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、動力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。

【００２１】 （ｉｉｉ）　　レンズ枠の微少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、更にはディ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５ａの非変形時の形状を示した図。

【図５】圧電素子５ａに生ずる力を示した図。

【図６】圧電素子５ａの変形状態を説明する図。

【図７】圧電素子５ｂの非変形時の形状を示した図。

【図８】圧電素子５ｂに生ずる力及び変形を示した図。

【図９】ガイドバー３に対する圧電素子５ａ及び５ｂの
動作サイクルを示した図。

【図１０】図９において圧電素子５ａ及び５ｂに印加さ
れる電圧波形を示した図。

【図１１】本発明の第二実施例におけるレンズ移動装置
の概略図。

【図１２】図１１の装置におけるガイドバー７と圧電素
子と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１３】図１１の実施例においてガイドバー７に対す
る圧電素子の動作サイクルを示した図。

【図１４】図１１の実施例において圧電素子８ａ及び８
ｂに対する印加電圧の波形を示した図。

【符号の説明】

１…レンズ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２…レンズ枠３，４，７…ガイドバー　　　　　　
　　　　６…鏡筒５ａ，５ｂ，８ａ，８ｂ…圧電素子

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、該案内部材の端面に近接して二種の圧電素子を直列
   に配置し、該圧電素子の第一のものを圧電縦効果素子と
   し、該圧電素子の第二のものを圧電せん断効果素子とし
   たことを特徴とするレンズ内蔵機器。