JPS6385528A - 超音波モ−タを用いた自動焦点調節カメラ - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、超音波モータを用いて撮影レンズ光学系を駆
動して焦点調節を行なう自動焦点調節カメラに関し、焦
点検出不能時に自動的に手動焦点調節モードに切り換え
るようにしたものである。

Ｂ、従来の技術 超音波モータは、既に知られているように固定体と移動
体とを摩擦接触させ、これらの少なくとも一方を電気−
機械工ネルギ変換素子自体あるいは電気−機械工ネルギ
変換素子を含む弾性据動体で構成し、電気−機械工ネル
ギ変換素子に可聴周波数以上の高周波電気エネルギを加
えることによって、固定体と移動体との摩擦接触面に屈
曲振動を発生させ、その進行振動波により移動体を摩擦
駆動させるものである。

このような超音波モータによりレンズを駆動するレンズ
駆動装置が特開昭５９−１０１６０８号公報に開示され
ている。

第４図は、上記公報に示される超音波モータの基本構成
を示す分解図である。環状の移動体１には、摩擦接触し
やすくするため硬質ゴム１ａが接着されている。環状の
固定体２には、２つのグループを形成する電歪素子３ａ
、３ｂが接着されている。電歪素子３ａ、３ｂは、単独
で動作すると固定体２が共振するよう、すなわち定在振
動波が生じるよう、かつ画素子３ａ、３ｂを同時に駆動
したときに電歪素子３ａによる定在振動波長と電歪素子
３ｂによる定在振動波長とが等しく同波長が９０度だけ
位相がずれる（１／４波長だけ物理的位置がずれる）よ
うに配置される。なおこの電歪素子３ａ、３ｂの配置は
、たとえば日経マグロウヒル社発行の日経メカニカル１
９８３年２月２８日号や特開昭６０−２４５４８２号公
報等に開示されている。また、フェルト４は、固定体２
の摩擦接触面と反対の面の振動を吸収する。支持体５は
固定体２．電歪素子３ａ、３ｂ及びフェルト４を支持す
る。

そして、レンズ鏡筒に設けられた自動／手動切換スイッ
チ（図示せず）により、自動焦点調節モードが選択され
ると、電歪素子３ａ、３ｂを同時に作動させて進行波を
発生させ、これにより移動体１を回転しレンズを駆動す
る。また手動焦点調節モードが選択されると、電歪素子
３ａのみを作動させて定在波を発生させ、これにより固
定体２と移動体１との摩擦接触状態を動摩擦接触状態に
して摩擦係数を小さくするとともに接触面積を小さくし
て両者間の摩擦トルクを小さくし、以って距離環の操作
力を軽減して操作性の良い手動レンズ駆動を可能として
いる。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 しかしながら、超音波モータによる自動焦点調節モード
時に、被写体が暗い、被写体のコントラストがない等の
理由により焦点検出不能な場合、自動／手動切換スイッ
チを手動焦点調節モードに手動で切り換えなければ焦点
調節することができないので１手間がかかり速写性に欠
ける問題があった。

本発明の目的は、焦点検出不能時に自動的に手動焦点調
節モードに切り換えるようにした超音波モータを用いた
自動焦点調節カメラを提供することにある。

Ｄ１問題点を解決するための手段 このような問題を解決するためこの発明に係る自動焦点
調節カメラの焦点検出手段を、被写体が暗い場合や被写
体のコントラストがない場合等のように焦点検出ができ
ないときに焦点検出不能信号を出力するよう構成し、こ
の焦点検出不能信号に応答して、撮影レンズ光学系を移
動する超音波モータに定在波を生ぜしめるよう構成する
。

Ｅ０作用 自動焦点調節モードで撮影中に焦点検出手段が焦点検出
不能信号を出力すると超音波モータに定在波が形成され
、このモータによる撮影レンズ光学系の駆動が停止され
る６定在波により超音波モータの保持力が軽減されるか
ら、距離環等の手動操作手段により直ちに手動焦点調節
が可能となる。

Ｆ、実施例 第１図〜第３図に基づいて本発明の一実施例について説
明する。

第１図において、１００が交換レンズ、２００がカメラ
本体を示し、交換レンズ１００は周知のバヨネットによ
りカメラ本体２００に結合されている。撮影レンズ光学
系１０１は、手動焦点調節モード時には距離９１０２を
操作することにより前後に移動される。また自動焦点調
節モード時には、後述するカメラ本体側から焦点検出信
号がモータ制御回路１０３に供給され、この信号に応じ
て超音波モータ１０４が駆動される。超音波モータ１０
４は周知のとおり裏面に貼看された２つの電歪素子群に
供給される電圧に応じて進行波が表面に形成されるステ
ータ１０４ａと、この進行波により回転されるロータ１
０４ｂとを有し、このロータ１０４ｂが距離環１０２と
連結されている。したがって、ロータ１０４ｂの回転に
より距雛環１０２が回動して撮影レンズ光学系１０１が
光軸に沿って前後に移動する。交換レンズ１００には、
焦点調節モードを自動／手動に切り換える切換回路１０
５が設けられ、この回路１０５からの信号がモータ制御
回路１０３の端子Ｆに入力され、自動焦点調節モード時
にハイレベル信号、手動焦点調節モード時にローレベル
信号が入力され、ハイレベルの場合、モータ制御回路１
０３は入力される焦点検出信号に応じてステータ１０４
ａに進行波を生ぜしぬ、ローレベルの場合、ステータ１
０４ａに定在波を生ぜしめる。

第２図によりモータ制御回路１０３および切換回路１０
５について説明する。

３１は超音波モータ１０４を駆動する高周波交流信号を
出力する発振器であり、その交流信号が波形整形器３２
、アナログスイッチ３３．移相器・３４．３５のそれぞ
れに入力される。波形整形器３２は入力される交流信号
をパルス信号に整形してプログラマブル分周回路３６に
供給する。分周回路３６の制御端子Ｃには、超音波モー
タ１０４に給電する電圧がモニタライン４５を介して供
給され、そのライン４５に電圧が立っている間だけその
電圧に応じた分周比で入力パルスを分周して端子Ａにレ
ンズ移動ｉｘ’　として出力する。この分周パルスの１
周期は、この間に移動する撮影レンズ光学系１０１の移
動量が、合焦とみなせる像面ずれ量（予定結像面との間
のずれ量）に対応するように定められる。

移相器３４は入力される交流信号をπ／２だけ位相を進
めて出力し、移相器３５は入力される交流信号をπ／２
だけ位相を遅らせて出力し、それぞれ次段のアナログス
イッチ３７．３８に入力する。両アナログスイッチ３７
．３８の出力は増幅器３９に入力され、一方、発振器３
１からの交流信号が直接入力されるアナログスイッチ３
３の出力は増幅器４０に入力される。各増幅器３９．４
０は、それぞれ超音波モータ１０４を構成するステータ
１０４ａの電歪素子群ＰＺＴＩ。

ＰＺＴ２に接続される。増幅器３９．４０はＢ端子を介
してカメラ本体側の直流電源２０９（第１図）と接続さ
れる。

アナログスイッチ３３はオアゲー１−４１の出力により
開閉され、アナログスイッチ３７はアンドゲート４２の
出力により開閉され、アナログスイッチ３８はアンドゲ
ート４３の出力によって開閉される。そして、オアゲー
ト４１の入力端子は、インバータ４４を介してＦ端子と
、またＣ端子とＤ端子とに接続され、アンドゲート４２
の入力端子は、Ｆ端子、Ｄ端子、Ｅ端子と接続され、ア
ンドゲート４３の入力端子は、Ｆ端子、Ｃ端子。

Ｅ端子と接続される。

ここで、モータ制御回路１，０３の各端子入力について
述べる。

Ａ端子：レンズ移動量Ｘ′の出力端子 Ｂ端子二電源接続端子 Ｃ端子：至近→無限遠の焦点検出信号の入力端子 り端子：無限遠→至近の焦点検出信号の入力端子 Ｅ端子：焦点検出可能か不可能かを示す信号の入力端子 Ｆ端子：自動／手動切換信号の入力端子Ｇ端子：モータ
駆動信号の出力端子 Ｈ端子：モータ駆動信号の出力端子 なお、第２図において、１０５は自動／手動切換回路で
あり、スイッチ１０５ａとプルアップ抵抗１０５ｂとを
有し、自動焦点調節モード選択時にＡ接点に切り換える
とＦ端子に高１ノベルな信号が立ち、手動焦点調節モー
ド選択時にＭ接点に切り換えるとＦ端子に低レベルな信
号が立つように構成される。

第１図において、カメラ本体２００には６周知のとおり
、メインミラー２０１と、ペンタプリズム２０２と、サ
ブミラー２０３と、ＣＣＤの如き焦点検出用の光電変換
部２０４とが設けられ、レンズ光学系１０１を通過して
カメラ本体２００内に導かれた光束はメインミラー２０
１で反射されペンタプリズム２０２に導かれ、接眼部２
０５で被写体像として観察される。また、メインミラー
２０１を通過した光束はサブミラー　２０３で反射され
、フィルム面とほぼ等価な位置におかれた光電変換部２
０４の検出面上で再結像される。この像は電気的なイメ
ージ信号に変換されて焦点検出回路２０６に供給される
。また、２０７はシャッタ、２０８はフィルム面である
。

焦点検出回路２０６は例えばマイクロコンピュータで構
成され、第３図に示すフローチャートに従って以下に述
べる処理を行なう。

電源が投入され撮影可能状態になるとこのプログラムが
スタートし、まず、ステップＳ１で光電変換部２０４か
らのイメージ信号を読み込む６次いでステップＳ２にお
いて、イメージ信号を被写体の明るさやコントラスト等
に基づいて処理し、焦点検出の演算が可能か否かを判定
する。肯定判定されると、ステップＳ３に進み、イメー
ジ信号から合焦しているか否かを判定する。合焦してい
なければステップＳ５に進み、周知の焦点検出演算を行
ないレンズ光学系１０１による結像面とフィルム面等の
予定結像面との差、すなわちレンズ駆動量（デフォーカ
ス量）Ｘおよびレンズ駆動方向を算出してステップＳ６
に進む。ステップＳ６では、出力端子Ｅから出力される
焦点検出可能か否かを示す信号を高レベルとし、出力端
子Ｃ９Ｄから出力されるレンズ駆動信号をレンズ駆動方
向に対応して制御する。すなわち、至近から無限遠方向
に撮影レンズ光学系１０１を駆動する場合には端子Ｃに
高レベル、端子りに低レベルが、無限遠から至近方向に
撮影レンズ光学系１０１を駆動する場合には端子りに高
レベル、端子Ｃに低レベルが出力される。

ここで、端子Ｃ，Ｄに表われる信号に応じて超音波モー
タ１０４が次のように駆動される。

そしてステップＳ７に進み、Ａ端子に入力されるモータ
制御回路１０３からのレンズ移動量Ｘ′を読み込んで真
のレンズ移動量ｘ　ｌ　を求める。

ここでレンズ移動量Ｘ′は超音波モータ１０４に進行波
が生じている間の分周パルス数であり、焦点検出回路２
０６にて計数され、この計数値に、超音波モータ１０４
のステータ１０４ａとロータ１０４ｂとの間のすべり率
を乗じて真のレンズ移動量Ｘ′が算出される。なお、す
べり率等の変動により若干の誤差が生じるが、撮影レン
ズ光学系を合焦に導く合焦システムが、合焦状態の検出
とレンズ駆動との間でフィードバック制御系を構成して
いるので、合焦状態の検出とレンズ駆動とを所定回数繰
り返すことにより精度の高い焦点調節が可能となる。

次にステップＳ８に進み、算出された真のレンズ移動量
Ｘ′とレンズ駆動量Ｘとの大小を比較し、Ｘ≦Ｘ′とな
るまでステップＳ７．Ｓ８を繰り返し、Ｘ≦Ｘ′になる
と、ステップＳｌ、Ｓ２゜Ｓ３に進み、ステップＳ３に
て合焦が検出されればステップＳ４に進み、レンズ駆動
信号、すなわち出力端子Ｃ，Ｄの信号を共に低レベルと
して一連の手順を終了する。

ステップＳ２が否定判定されると、すなわち焦点検出不
能時にはステップＳ９に進み、出力端子Ｃ，Ｄのレンズ
駆動信号を共に高レベルにし、かつ、出力端子Ｅの焦点
検出可能か否かを示す信号を低レベルとする。すなわち
、焦点検出不能信号を出力する。これにより、後述する
ように超音波モータ１０４のステータ１０４ａには定在
波が形成される。

以上の構成において、距離環１０２が手動操作手段を、
焦点検出回路２０６が焦点検出手段を。

モータ制御回路１０３がモータ制御手段をそれぞれ構成
する。

以上の実施例の動作を説明する。

（Ｉ）手動焦点調節モード時 自動／手動切換回路１０５のスイッチ １０５ａをＭ位置に設定するとモータ制御回路１０３の
入力端子Ｆを介して低レベル信号が入力され手動焦点調
節モードとなる。

このとき、オアゲート４１には、インバータ４４で反転
された高レベル信号が入力されるので、他の入力にかか
わらずその出力は高レベルとなる。

一方、アンドゲート４２，４３には低レベル信号が入力
され他の入力にかかわらずその出力は低レベルとなる。

したがってオアゲート４１の高レベル出力によりアナロ
グスイッチ３３がオンし、アンドゲート４２，４３の低
レベル出力によりアナログスイッチ３７．３８がオフす
る。その結果、増幅器４０に発振器３１からの交流信号
が入力され、増幅器３９には入力されない。したがって
発振器３１の交流信号を増幅した増幅器４０の出力が、
共振用コイルＬを介し出力端子Ｇを経由して超音波モー
タ１０４の電歪素子群ＰＺＴＩに入力されるが、他方の
電歪素子群ＰＺＴ２には電力が通電されない。この結果
、超音波モータ１０４のステータ１０４ａに定在振動波
が発生し、ステータ１０４ａとロータ１０４ｂとの間の
摩擦トルクが小さくなり、手動による距離環１０２の回
動操作が容易となる。

（ＩＩ）自動焦点調節モード時 自動／手動切換回路１０５のスイッチ １０５ａをＡ位置に設定するとモータ制御回路１０３の
入力端子Ｆを介して高レベル信号が入力され自動焦点調
節モードとなる。

［ａコ焦点検出不能の場合： カメラ本体２００内の焦点検出回路２０６で焦点検出不
能と判定されると、第２図のフローチャートの説明で述
べたように、出力端子Ｅに出力される焦点検出可能か否
かを示す信号が低レベル（焦点検出不能信号となる）と
なり、出力端子Ｃ，Ｄのレンズ駆動信号がともに高レベ
ルとなる。

これらの信号は入力端子Ｃ，Ｄ、Ｅを介してモータ制御
回路１０３に入力される。このときオアゲート４１は、
モータ制御回路入力端子Ｃ，Ｄが共に高レベルであるの
でその出力が高レベルとなり、アンドゲート４２，４３
はモータ制御回路入力端子Ｅが低レベルであるのでその
出力が低レベルとなる。この状態は前述の自動／手動切
換回路１０５により手動焦点調節モードを選択した場合
と同一である。すなわち、焦点検出不能の場合には自動
的に手動焦点調節モードに切り換えられ、超音波モータ
１０４のステータ１０４ａには定在振動波が発生し、ス
テータ１０４ａとロータ１０４ｂとの間の摩擦トルクが
小さくなり、手動による距離環１０２の回動操作が容易
となる。

［ｂコ焦点検出可能で未だ合焦に至らずレンズ駆動方向
が至近から無限遠方向と算出されている場合： この場合、焦点検出回路２０６の出力端子Ｅに出力され
る焦点検出可能か否かを示す信号が高レベルとなり、レ
ンズ駆動信号のうち出力端子Ｃに出力される一方の信号
が高レベルとなり、出力端子りに出力される他方の信号
が低レベルとなり、それぞれ入力端子Ｃ，Ｄ、Ｅを介し
てモータ制御回路１０３に入力される。このときオアゲ
ート４１は、入力端子Ｃが高レベルなのでその出力が高
レベルとなり、アンドゲート４３は入力端子Ｃ，Ｄ、Ｅ
が共に高レベルであるのでその出力が高レベルとなり、
アンドゲート４２は入力端子りが低レベルであるのでそ
の出力が低レベルとなる。

したがってアナログスイッチ３３．３８がオンし、アナ
ログスイッチ３７がオフする。この結果、増幅器４ｏに
は発振器３１からの交流信号が入力され、増幅器３９に
は、増幅器４０に入力される交流信号に対してπ／２だ
け位相の遅れた交流信号が移相器３５から入力される。

２つの増幅器３９゜増幅器４０は互いにπ／２だけの位
相差を有する交流信号をそれぞれ増幅し、モータ駆動電
圧としてそれぞれ共振用コイルＬを介し出力端子Ｇ。

Ｈを経由して超音波モータ１０４の電歪素子群ＰＺＴＩ
、ＰＺＴ２に供給するので、超音波モータ１０４のステ
ータ１０４ａに進行振動波が生じ、ロータ１０４ｂが回
転して撮影レンズ光学系１０１を無限遠方向へ移動する
。

［ｃｌ焦点検出可能で未だ合焦に至らずレンズ駆動方向
が無限遠から至近方向と算出されている場合： この場合、焦点検出回路２０６の出力端子Ｅに出力され
る焦点検出可能か否かを示す信号が高レベルとなり、レ
ンズ駆動信号のうち出力端子Ｃに出力される一方の信号
が低レベルとなり、出力端子りに出力される他方の信号
が高レベルとなり、それぞれ入力端子Ｃ，Ｄ、Ｅを介し
てモータ制御回路１０３に入力される。このときオアゲ
ート４１は、入力端子りが高レベルなのでその出力が高
レベルとなり、アンドゲート４３は入力端子Ｃが低レベ
ルなのでその出力が低レベルとなり、アンドゲート４２
は入力端子Ｃ，Ｄ、Ｅが共に高レベルなのでその出力が
高レベルとなる。したがってアナログスイッチ３３．３
７がオンし、アナログスイッチ３８がオフする。この結
果、増幅器４０には発振器３１からの交流信号が入力さ
れ。

増幅器３９には、増幅器４０に入力される交流信号に対
してπ／２だけ位相の進んだ交流信号が移相器３４から
入力される。２つの増幅器３９．増幅器４ｏは互いにπ
／２だけの位相差を有する交流信号をそれぞれ増幅し、
モータ駆動電圧としてそれぞれ共振用コイルＬを介し出
力端子Ｇ。

Ｈを経由して超音波モータ１０４の電歪素子群ＰＺＴＩ
、ＰＺＴ２に供給するので、超音波モータ１０４のステ
ータ１０４ａには前述とは逆方向に進行する進行振動波
が生じ、ロータ１０４ｂが回転して撮影レンズ光学系１
０１を至近方向へ移動する。

［ｄｌ焦点検出可能で合焦していると判定された場合： この場合、焦点検出回路２０６の出力端子Ｅに出力され
る焦点検出可能か否かを示す信号が高レベルとなり、出
力端子Ｃ，Ｄに出力されるレンズ駆動信号がともに低レ
ベルとなり、それぞれ入力端子Ｃ，Ｄ、Ｅを介してモー
タ制御回路１０３に入力される。このときオアゲート４
１は。

入力端子Ｆの高レベル信号がインバータ４４で反転され
て低レベルとなり、入力端子Ｃ，Ｄが低レベルであるの
でその出力が低レベルとなり、アンドゲート４３は入力
端子Ｃが低レベルなのでその出力が低レベルとなり、ア
ンドゲート４２は入力端子りが低レベルなのでその出力
が低レベルとなる。したがってアナログスイッチ３３，
３７゜３８がすべてオフとなる。よって増・幅器３９お
よび４ｏの出力はなく、超音波モータ１０４には駆動電
圧が供給されず、その回転は停止する。すなわち、合焦
時には撮影レンズ光学系１０１は移動せず１合焦状態が
超音波モータ１０４の保持力で維持される。

以上の実施例では１手動焦点調節モードが選択されると
超音波モータのステータに定在波を発生せしめて、ステ
ータとロータとの間の摩擦トルクを小さくシ、距離環に
よる焦点調節操作を容易としている。一方、自動焦点調
節モードが選択された場合には、焦点検出可能時に超音
波モータに進行波を生ぜしめて撮影レンズ光学系を合焦
位置に導き、焦点検出不能時に超音波モータに定在波を
生ぜしめて手動焦点調節モードに自動的に切り換えるよ
うにした。したがって、速写性、操作性に優れた自動焦
点調節カメラが得られる。また、焦点検出不能の判定に
より自動的に手動焦点調節モードに切り換えるに際し、
手動焦点調節モード時に定在波を発生せしめるモータ制
御回路を兼用しているので回路的にも簡素化されている
。更に、超音波モータの駆動用発振器の周波数を、進行
波を形成する際に移相器側から供給されるモータ駆動電
圧に応じて分周するとともに、その電圧がある値を示し
ているときにのみ分周信号をカメラボディ側のカウンタ
で計数するようにしたので、撮影レンズの移動量を検出
するための別設のセンサ機構が不要となる。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、自動焦点調節モード時に焦点検出不能
と判定されると撮影レンズ光学系を駆動する超音波モー
タのロータに定在波を形成してステータとロータとの間
の摩擦トルクを低減するようにしたので１手動にて手動
焦点調節モードに切り換えることなく、直ちに距雛環等
の手動焦点調節用の操作手段の操作力が軽減され、速写
性、操作性が向上する。また、その切換が超音波モータ
のモータ駆動電圧信号を制御するだけででき、その構成
も簡易である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を説明する図で、第
１図は全体構成のブロック図、第２図はモータ制御回路
の詳細図、第３図は合焦制御回路の処理手順例を示すフ
ローチャート、第４図は超音波モータの構造を説明する
分解斜視図である。 １０ｏ：交換レンズ １０１：撮影レンズ光学系 １０２：距離環 １０３：モータ制御回路 １０４：超音波モータ １０５：自！！１３／手動切換切換回路２００　：カメ
ラ本体 ２ｏ４：光電変換部 ２０６：焦点検出回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 焦点調節のため手動にて撮影レンズ光学系を移動させる
   手動操作手段と、被写体までの距離に応じた焦点検出信
   号を得る焦点検出手段と、前記撮影レンズ光学系を移動
   させる超音波モータと、前記手動操作手段により焦点調
   節を行なうときには前記超音波モータに定在波を生ぜし
   め該超音波モータによる前記撮影レンズ光学系の駆動を
   停止し、前記超音波モータにより焦点調節を行なうとき
   には前記焦点検出信号に基づいて前記超音波モータに進
   行波を生ぜしめ該超音波モータにて前記撮影レンズ光学
   系を合焦位置に導くモータ制御手段とを備えた超音波モ
   ータを用いた自動焦点調節カメラにおいて、 前記焦点検出手段は焦点検出不能を検出したときに検出
   不能信号を出力するように設けられ、前記モータ制御手
   段はその検出不能信号に応答して前記超音波モータに定
   在波を生ぜしめるよう構成されていることを特徴とする
   超音波モータを用いた自動焦点調節カメラ。