JP2625567B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は物体の駆動装置に関し、特に、精密機器や映
像機器等に内蔵されている移動物体を駆動するための駆
動装置に関するものである。

［従来の技術］ 精密機器や映像機器の一例として、たとえばビデオカ
メラ等の撮影装置を例にとり、該装置に内蔵されている
レンズ駆動装置を従来例として以下に説明する。

第４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。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を有した突部1a及び1c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
在する従動ピン1gが突設されており、該ピン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が形成され
ており、該溝1fには不図示の支持部材に固定されている
ガイドバー３が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に支持されたレンズ光
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
本のガイドピン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れている。

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にはギャ５が噛み合っている。ギャ５は段車形ギ
ャ６の小径部と噛み合わされ、ギャ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が固
定されており、摺動接片９の２本の腕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10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10aと抵
抗体10bとを形成したものであり、導体部10aはリード線
10fを介して電源に接続され、抵抗体1bに接続された２
本のリード線10d及び10eには出力端子を介して後述のマ
イクロコンピュータの入力端子に接続されている。前期
の如き摺動接片９と固定検出板10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出力が
変化する。すなわち、リード線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、ギャ６、ギャ５が回転され、ギャ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。一方、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
従動ピン1gはガム溝4b内を摺動し、その結果、鏡筒１に
は従動ピン1gを介してレンズ光軸と平行な方向にカム溝
4bから力が加えられるため、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10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、ギャ群、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大き
く、従っ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、ギャを使用しているのでギャ
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
ズ保持体等の被駆動部材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３図を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。

第１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４図と同じ符
号で表示されている部材は第４図に示した従来のレンズ
駆動装置の構成部材と同じものであるから、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15の一端が固定されて
おり、圧電素子15の他端には重錘16が固定されている。

重錘16は前後方向に貫通した孔16aを有し、孔16aにガ
イドバー２が挿通されており、重錘16はガイドバー２に
相対的軸方向移動可能に嵌装されている。圧電素子15は
長手方向に伸縮する構造のものであり、該素子15に接続
されたリード線w1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1cのそれぞれの下面には鉛直なね
じ孔が形成され、両突部1a及び1c間に延在する板バネ12
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12には、突部1aの前記ねじ孔に一致するバカ孔12
aと、突部1cの前記ねじ孔に一致するバカ孔12bと、が貫
通されるとともに、突部1a及び1cの間でガイドバー２の
下面に圧接される屈曲突部12cが形成されている。板バ
ネ12が突部1a及び1cの下面に締着された状態ではバネの
屈曲突部12cによりガイドバー２が押し上げられ、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。なお、本発明装置では、ガイドバー
２も駆動部材となっている。

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が固定検出板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省
略する。

第２図は第１図に示した駆動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15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の出力を取込んで駆動回路18を制御するマ
イクロコンピュータ、30は合焦判別を行う合焦別手段で
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において、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だ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、前ピンと判断すると、Ｓ−３に進
み、後ピンと判断するとＳ−４に進む。

Ｓ−３は、前ピ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15に印加される
電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15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15に印加される電圧波形
を、それぞれ示している。

第３図（Ａ）の如き駆動パルスが圧電素子15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15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12
の屈曲突部12cとガイドバー２との相互摩擦による抵
抗、等により決定させる量だけ鏡筒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15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バネ12
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15の縮みが終了した時点、すな
わち駆動パルスの電圧が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15
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重錘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15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図で左方向へ微小量ずつ駆動され、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へフィードバックされる。

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15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15に印加され圧電素子15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、板バネ12とガイバ
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のみが第１図において右方向へ移動する。
そして、圧電素子15の伸びが終了した時点で重錘16の運
動エネルギーにより鏡筒１及び圧電素子15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15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15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図で右方向へ動き、重錘
16は左方向へ動く。

以下の動作が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ている。

なお、前記実施例では被動部材たる鏡筒１の時々刻々
の位置をポテレショメータ式の位置検出器で検出してい
るが、被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
等が不要となり、従って、従来の駆動装置にくらべて非
常に小型化且つ軽量化することができるばかりでなく従
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駆動装置の内在する
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レンズ駆動装置を
示す分解斜視図、第２図は本発明による駆動装置の制御
系の概略図、第３図（Ａ）、（Ｂ）は圧電素子に印加さ
れる駆動パルスの波形を示した図、第４図は従来の駆動
装置の一例としてズームレンズ駆動装置の分解斜視図、
第５図は第２図に示す実施例の動作を説明するフローチ
ャートである。 １……鏡筒、９……摺動接片 10……固定検出板、11……絶縁板 12……板バネ、15……圧電素子 16……重錘、18……駆動回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被駆動物体もしくは該被駆動物体に連結さ
   れた部材に対して摩擦係合された駆動部材と、該駆動部
   材に対して相対摺動可能に摩擦係合された重錘と、一端
   を該被駆動物体もしくは該被駆動物体に連結された部材
   に固定されるとともに他端を該重錘に固定されて該一端
   と該他端との間で伸縮動しうる圧電素子と、該電圧素子
   に伸びの速度と縮みの速度とを異らせるように電圧を印
   加する圧電素子駆動手段と、を有していることを特徴と
   する駆動装置。