JPH0463309A - レンズ駆動装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はステイルカメラやビデオカメラ等の光学機器に
搭載するためのレンズ駆動装置に関するものである。

［従来の技術］ ビデオカメラ等に搭載されている従来のレンズ駆動装置
としてたとえば第５図に示された構成を有するものが知
られている。

第５図はビデオカメラ等に内蔵されている従来のズーム
レンズ機構の分解斜視図である。同図において、１はレ
ンズを保持している鏡筒であり、鏡筒１の外周面には水
平方向に突出した支持板部１ｈと腕１ｅとが形成されて
いる。支持板部１ｈの前方側の側縁と後方側の側縁には
レンズ光軸と平行な孔１ｂ及び１ｄが貫設されている突
部１ａ及びＩＣが形成され、該孔１ｂ及び１ｄには不図
示の支持部材に固定されているガイドバー２が相対摺動
可能に挿入されている。また、突部１ａの近傍の支持板
部１ｈの下面には鉛直方向に延在する従動ビン１ｇが突
設されており、該ビン１ｇは後述するカム板４のカム溝
内に相対摺動可能に挿入されるようになっている。

鏡筒１の腕１ｅの先端には横向きのＵ形溝１ｆか形成さ
れており、該ｉ１ｆには不図示の支持部材に固定されて
いるガイドバー３か相対摺動可能に挿通されている。従
って、鏡筒１はガイドバー２及び３に支持されてレンズ
光軸と平行に移動可能となっている。

鏡筒１の下方に配置された水平なカム板４には、ガイド
バー２及び３に対して直角な方向に延在する案内溝４ａ
と、該溝４ａに対して斜行するカム溝４ｂと、が形成さ
れている。案内溝４ａには不図示の静止部材上に突設さ
れた２本のガイドビン５及び６が該溝４ａに対して相対
摺動可能に挿入されており、カム板４は不図示の静止部
材上に該溝４ａと平行に移動可能に支持さねている。

カム板４の後縁にはラック歯４ｃが形成され、このラッ
ク歯４ｃにはギヤ５が噛み合っている。ギヤ５は段車形
ギヤ６の小径部と噛み合わされ、ギヤ６の大径部はモー
タ８の軸８ａに固定されたピニオン７と噛み合わされて
いる。

カム板４の下面には絶縁板１１を介して摺動接片９か固
定されており、摺動接片９の２木の腕９ａ及び９ｂのそ
れぞれの先端に形成された湾曲部９ｄ及び９ｅは固定検
出板１ｏの上に形成された導体部１０ａと抵抗体１０ｂ
とに各々接触している。

固定検出板１０は絶縁材製基板１０ｃの上に導体部１０
ａと抵抗体１０ｂとを形成したものであり、導体部１０
ａはリード線１０ｆを介して電源に接続され、抵抗体１
０ｂに接続された２本のリード線１０ｄ及び１０ｅは出
力端子を介して後述のマイクロコンピュータの人力端子
に接続されている。前記の如き摺動接片９と固定検出板
１ｏとによって構成された位置検出装置においては、摺
動接片９の腕９ｂの湾曲部９ｅが抵抗体１０ｂのどの部
分に接しているかによって圧力が変化する。すなわち、
リート線１０ｆを介して導体部１０ａに印加された電圧
は抵抗体１０ｂに該湾曲部９ｅが接触する位置に応じて
分圧され、分圧された出力がリード線１０ｄ及び１０ｅ
に現れる。

次に、前記の如き構造を有した従来のズームレンズ機構
の動作について説明する。不図示の制御装置によりモー
タ８が回転されると、ピニオン７、ギヤ６、ギヤ５が回
転され、ギヤ５と噛み合うラック歯４ｃによりカム板４
はガイドバー２及び３に対して直角方向にガイドピン５
及び６で案内されつつ動かされる。このため、摺動接片
９の２本の腕９ａ及び９ｂもそれぞれ導体部１０ａと抵
抗体１０ｂの上を摺動する。

方、カム板４が案内溝４ａと平行に動かされるとカム溝
４ｂにより従動ビン１ｇはカム溝４ｂ内を摺動し、その
結果、鏡筒１には従動ビン１ｇを介してレンズ光軸と平
行な方向にカム溝４ｂから力か加えられるため、レンズ
鏡筒１はガイドバー２及び３に案内されつつレンズ光軸
と平行に動かされる。そして、レンズ鏡筒１の刻々の移
動位置が摺動接片９と固定検出板１゜とから成る位置検
出装置により電気的に検出され、その検出結果が当初の
設定値と等しくなった時に不図示の制御装置によりモー
タ８が停止され、その結果、鏡筒１内のレンズが所望の
位置に自動的に位置決めされる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の駆動装置は、モータ、ギヤ群、カム機構
、等の多くの部品を要するため体積及び重量共に犬ぎく
、従フて該駆動装置を備えた映像機器等の小型化及び軽
量化が困難であり、また、製造コストの大巾な低減も不
可能であった。その上、ギヤを使用しているのでギヤの
バックラッシュのため、レンズの高精度の位置決め及び
移動量制御も困難であった。

それ故、本発明の目的は、上述した従来のレンズ駆動装
置よりも小型且つ軽量で、しかも、高精度の位置決め及
び移動量制御が可能であるとともに製造コストも安価と
なる新規なレンズ駆動装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明では前述の課題を解決するために、モータの代り
に駆動力発生源として圧電素子を使用し、該圧電素子の
伸びの速度と縮みの速度とを異らせるように圧電素子に
電圧を印加する手段を設けることにより、従来装置より
も高精度の位置決めを行うことができるとともに従来装
置よりも小型化及び軽量化することが可能となる。

［作　　　用］ 圧電素子の伸びの速度と縮みの速度とを異らせる電圧印
加手段によって該圧電素子を周期的に伸縮させ、レンズ
保持体を間けつ的に微小送りさせる。

［実　施　例］ 以下に第１図乃至第４図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。

第１図及び第２図は本発明によるレンズ駆動装置の概略
構成を示したものである。なお、第１図において第５図
と同し符号で表示されている部材は第５図に示した従来
のレンズ駆動装置の構成部材と同しものであるから、こ
れらの同一部材についての説明を省略する。

第１図に示した本発明の第１実施例のレンズ駆動装置で
は、鏡筒１の支持板部１ｈの後端に圧電素子１２の一端
が固定されている。カイトバー２と平行な平面内での鏡
筒１の回転力が小さくなるように、即ち鏡筒１がガイド
バー２に沿って滑らかに動くように圧電素子１２はガイ
ドバー２の近傍に固定される。圧電素子１２の他端には
重錘１６が固定されている。圧電素子１２はリート線ｗ
１及びｗ２を介して第２図の駆動回路１８に接続され、
駆動回路１８から印加されるパルス電圧により駆動され
て矢印ｆ方向に伸縮する。

鏡筒１の突部１ａ及びＩＣのそれぞれの下面には鉛直な
ねし孔が形成され、両突部１ａ及び１０間に延在する板
バネ１５がビス１３及び１４により取付けられるように
なっている。板バネ１５には、突部ｆａの前記ねじ孔に
一致するバカ孔１５ａと、突部ＩＣの前記ねじ孔に一致
するバカ孔１５ｂと、が貫設されるとともに、突部１ａ
及びＩＣの間でガイドバー２の下面に圧接される屈曲部
１５ｃが形成されている。板バネ１５が突部１ａ及びＩ
Ｃの下面に締着された状態では屈曲部１５ｃによりガイ
ドバー２が鏡筒１１に対して相対的に押し上げられ、そ
の結果、ガイドバー２は孔１ｂ及び１ｄの上側の内周面
に弾性的に圧接され、これにより鏡筒１とガイドバー２
とが摩擦係合されている。

鏡筒１の右側の腕１ｅの下面には絶縁板１１を介して摺
動接片９の連結部９Ｃが固着されており、摺動接片９の
二つの腕９ａ及び９ｂのそれぞれの先端部に形成された
湾曲部９ｄ及び９ｅか固定検出板１０上の導体部１０ａ
と抵抗体１０ｂとに接触している。摺動接片９と固定検
出板１０とは摺動式の位置検出器１９（第２図参照）を
構成しており、固定検出板１０は鏡筒１の移動径路の下
方の位置で不図示の静止部材上に取付けられている。な
お、固定検出板１０の構造については既に従来技術の説
明の項において説明したので説明を省略する。

第２図は第１図に示した駆！ｌ］装置の制御系を示した
概略図である。第２図において、１８は圧電素子１２に
対して駆動電圧を印加する駆動回路、１９は前述の摺動
接片９と固定検出板１０とによって構成された鏡筒位置
検出器、１７は該検出器１９の８カを取込んで！Ｉｉｉ
！！１回路１８を制御するマイクロコンピュータ、１９
は合焦を判別する合焦判別手段である。

第６図は、上記した制御系の動作を説明するフローチャ
ートである。

ステップ（Ｓ）−１おいて、合焦か否かを合焦判別手段
３０にて調べる。仮に非合焦であると、Ｓ−２により、
どちらの方向にレンズをどれたけの量移動すれば合焦と
なるかも検出する。

Ｓ−２において、前ビンと判断すると、Ｓ−３に進み、
後ピンと判断するとＳ−４に進む。

Ｓ−３は、前ビンの際の合焦方向である第１の方向へレ
ンズを駆動してＳ−５へ進み、Ｓ−４は後ピンの際の合
焦方向である第２の方向へレンズを駆動してＳ〜６へ進
む。

Ｓ−５、Ｓ−６は、Ｓ〜２において求められた合焦位置
までの移動量をレンズが移動したか否かをマイコン１７
にて検出し、合焦するまでレンズを移動させ、終了する
。

この駆動方式では、駆動パルスと移動量との関係は振動
、姿勢差等により一致しない場合があり、移動状態を実
際に鏡筒位置検出器１９にて検出し、フィードバック（
閉ループ）して駆動させることは非常に有効である。

第３図は駆動回路１８によって圧電素子１２に印加され
る；圧波形を示したものであり、第３図（Ａ）は第１図
において鏡筒１を右方向へ動かす時に圧電素子１２に印
加される電圧波形を、第３図（Ｂ）は第１図において鏡
筒１を左方向へ動かす時に圧電素子１２に印加される電
圧波形を、それぞれ示している。

第３図（八）の如き駆動パルスか圧電素子１２に印加さ
れると、該パルスが電圧Ａから電圧Ｃへ変化する垂直な
立上り部において圧電素子１２は急激に伸びる。この時
、静止している鏡筒１の慣性、重錘１６の慣性、鏡筒１
の孔１ｂ及び１ｄとガイドバー２との相互摩擦による抵
抗、Ｕ形溝１ｆとガイドバー３との相互摩擦による抵抗
、板バネ１５の屈曲部１５ｃとガイドバー２との相互摩
擦による抵抗、等により決定される量だけ鏡筒１は第１
図において左方向へ移動し、重錘１６は右方向へ移動す
る。

次に駆動電圧がＣからＡへゆっくりと変化するパルス立
下り部では圧電素子１２はゆっくりと縮む。この時、鏡
筒１とガイドバー２及び３との間の摩擦抵抗や板ハネ１
５とガイドバー２との摩擦抵抗により鏡筒１は停止した
状態を保つ一方、重錘１６のみが第１図において左方向
へ移動する。そして圧電素子１２の縮みが終了した時点
、すなわち駆動パルスの電圧かＡに戻った時点、では重
錘１６が移動した運動エネルギーによって鏡筒１及び圧
電素子１２並びに重錘１６が一体となって第１図で左方
向へ動き始め、前記各部の摩擦により上記の運動エネル
ギーが消費された時に鏡筒１及び重錘１６並びに圧電素
子１２の運動が停止する。

以上の運動が１パルス毎に繰り返されることにより鏡筒
１は第１図で左方向へ微／ｈ量ずつ駆動され、鏡筒１の
時々刻々の位置は前記位置検出器１９で検出されてマイ
コン１７ヘフイートバツ”りされる。

鏡筒１を第１図において右方向へ駆動する場合には、圧
電素子１２に第３図（Ｂ）の駆動パルスが印加される。

まず、電圧Ａから電圧Ｃへゆるやかに変化するパルス立
上り部が圧電素子１２に印加されると圧電素子１２はゆ
っくりと伸びる。この時、鏡筒１とガイドバー２との摩
擦抵抗、鏡筒１とガイドバー３との摩擦抵抗、板ハネ１
５とガイドバー２との摩擦抵抗、により鏡筒１は停止し
た状態に保持され、重錘１６のみか第１図において右方
向へ移動する。そして、圧電素子１２の伸びが終了した
時点て重錘１６の運動エネルギーにより鏡筒１及び圧電
素子１２並びに重錘１６が一体となって右方向へ動き出
し、前記各部の摩擦抵抗により前記運動エネルギーが消
費された時に鏡筒１及び圧電素子１２並びに重錘１６の
運動が停止する。

次に電圧がＣからＡへ急激に変化するパルス立下り部で
は圧電素子１２は急速に縮み、この時、鏡筒１の慣性質
量や重錘１６の慣性質量。

及び前記各部の摩擦抵抗により決定される量だけ鏡筒１
は第１図で右方河へ動ぎ、重錘１６は左方向へ動く。

以上の動作が１パルス毎に繰り返して行われることによ
り鏡筒１は微小距離ずつ右方向へ動かされる。

第４図は本発明の第２実施例の分解斜視図である。本実
施例では環状体の圧電素子２０と環状体の重錘２１とが
用いられている以外は第１実施例と同じである。圧電素
子２０の前端面２０ａは鏡筒１の後端面に固定され、圧
電素子２０の後端面２０ｂには重錘２１が固定されてい
る。本実施例のように環状の圧電素子２ｏを使用すると
、圧電素子と鏡筒１との接触面が大きくなり、従って、
大館な駆動力が得られるばかりでなく、鏡筒１と圧電素
子２０との接着面積も大きいので衝撃等が加わった時に
圧電素子が脱落してしまう危険性も少くすることがでる
。

なお、本実施例における制御系の構成は第１実施例の制
御系の構成と同じであり、また、圧電素子に印加される
駆動パルスや全体の動作も第１実施例と同じであるから
説明を省略する。

また、前記実施例では被動部材たる鏡筒１の時々刻々の
位置をポテンショメータ式の位置検出器で検圧している
か、非接触式の検出器で検出するように構成してもよい
ことは当然である。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明のレンズ駆動装置は駆動
源として圧電素子を用いているのでモータや減速機構や
カム等か不要となり、従って、従来のレンズ駆動装置に
くらべて非常に小型化且つ軽量化することかできるばか
りてなく従来装置よりも高精度の位置決め制御が可能と
なり、しかも加工コストや組立コストも大巾に低減する
ことが可能となるため、本発明によれば従来のレンズ駆
動装置に内在する問題点を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用して構成された本発明の第１実施
例のレンズ駆動装置を示す分解斜視駆動パルスの波形を
示した図、第４図は本発明の第２実施例としてのレンズ
駆動装置の分解斜視図、第５図は従来の駆動装置の一例
としてのズームレンズ駆動装置の分解斜視図、第６図は
第１実施例の動作を説明するフローチャートである。 １・・・鏡筒 １０・・・固定検出板 １２・・・圧電素子 １６・・・重錘 ２０・・・圧電素子 ９・・・摺動接片 １１・・・絶縁板 １５・・・板バネ １８・・・駆動回路 ２１・・・重錘 第２図 他４名 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　レンズ保持体もしくはレンズ保持体と連動する連動
   部材を静止部材に摩擦係合する駆動部材と、伸縮方向の
   一端を該レンズ保持体もしくは該連動部材に固定された
   圧電素子と、該圧電素子の伸縮方向の他端に固定された
   重錘と、該圧電素子に伸びと縮みとを互いに異る速度で
   生じさせるように該圧電素子にパルス電圧を印加する圧
   電素子駆動手段と、を有していることを特徴とするレン
   ズ駆動装置。 ２　レンズ保持枠を一方向のみに可動とし、これと垂直
   な方向への変位を規制する第１のガイドバーと、第１の
   ガイドバーを軸とする回転を規制する第２のガイドバー
   により支持し、圧電素子を第１のガイドバーの近傍に固
   定したことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置
   。 ３　該圧電素子及び該重錘が環状体として形成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。