JPH0518082B2

JPH0518082B2 -

Info

Publication number: JPH0518082B2
Application number: JP57222755A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Nodagashira; Akyasu Washimi; Hiroyoshi Inaba; Makoto Katsuma; Hiroyasu Murakami; Akira Hiramatsu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1982-12-17
Publication date: 1993-03-11
Also published as: JPS59111624A; US4660933A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は光学装置のレンズ鏡筒に関する。

この種のレンズ鏡筒において、レンズ駆動のた
めに電歪素子による振動波駆動装置を利用する
と、構成の簡素化・コンパクト化等を図ることが
できる反面、次のような問題が生ずる。即ち、振
動波駆動装置は後述のように振動子と移動体を互
いに押し合わせ摩擦力を駆動伝達源としているの
で、手動（マニユアル駆動）時に移動体であるロ
ータ用回動リングを動かすためには該摩擦力に抗
して動かす為に大きな力を必要とする。つまり、
レンズ駆動において手動時、摩擦トルク以上のト
ルクが必要となり、それを軽くして操作性を良く
する必要があつた。また振動子であるステータ用
振動リングの振動を安在波状態にしてステータ用
振動リングとロータ用回動リングの接触面積を小
さくすることによつて摩擦トルクを軽くするとい
う方法もあるが、この方法のは手動時においても
電歪素子に通電する必要があり、消費電力が大き
くなつて容量が大きな電源を用いなければならな
いという問題点があつた。またさらに、ステータ
２振動リングとロータ用回動リングを圧接・離間
するクラツチ機構を設けることも考えられるが、
単にクラツチ機構（手段）を付けただけではクラ
ツチによつて連結を離間した時に移動体であるロ
ータ用回動リングは回転負荷が軽すぎる為目的の
位置に回転を止めておくことが困難になるという
問題点があつた。

本発明は上記問題点を除去するために手動（マ
ニユアル駆動）時に簡単なクラツチ機構によりス
テータ用振動リングとロータ用回動リングとの摩
擦面を切り離すことにより駆動トルクを軽くする
と同時にロータ用回動リングに適度の負荷を付与
して手動時のレンズ駆動制御性を向上させたレン
ズ鏡筒を提供することを目的とする。

以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。第１図はレンズ駆動を振動波駆動することに
よつて自動焦点（AF）を行う場合の本発明レン
ズ鏡筒の縦断面図、第図は手動駆動によつてAFを行う場合の同上図で
ある。１は固定筒で該固定筒１の後部には不図示
のカメラに装置するためのバヨネツト又はスクリ
ユーマウント等の装着装置２が設けられている。
３はロータ用回動リングで、前記固定筒１との間
のコロ４によつて支持され光軸まわりに回転でき
るようになつている。このロータ用回動リング３
の前部には直進溝３ａが設けられ、レンズ保持枠
５の一部に設けたピン５ａが嵌装してある。前記
固定筒１と前記レンズ保持枠５はヘリコイドネジ
HSで連結されている。６は前記固定筒１及び前
記ロータ用回動リング３の外周部に設けたクラツ
チリングであり、前記固定筒１の一部に形成され
た直進溝１ａに嵌装される直進キー６ｂ、前記ロ
ータ用回動リング３を前記固定筒１方向に付勢す
るバネ性をもつた圧接腕６ａ、手動駆動時に前記
ロータ用回動リング３の周上に設けられたデイス
ク部３ｂを前記圧接腕６ａとの間にはさみ込む摺
動トルク調整部材１２を張り付けたリング６ｄ、
スイツチ操作部材７に嵌装されるピン６ｃ等を備
えている。１０はステータ用振動リングで、その
一表面には電歪素子９が絶縁層１０ａを介して接
着され、さらに振動吸収のためのフエルト８をは
さんで前記固定筒１に支持されている。１１は硬
質ゴムリングで前記ロータ用回動リング３のデイ
スク部３ｂに上記ステータ用振動リング１０に対
向して接着されており、ステータ用振動リング１
０に発生させた進行性振動波により摩擦駆動しや
すいようになつている。

３４は前記ロータ用回動リング３の外周面に取
付けられたくし歯基板でくし歯状の電極を有し、
このくし歯電極上を外カバー１４の内壁面に取り
付けられた摺動子１３が摺動し、ロータ用回動リ
ング３の回転量に相当するパルスを発生する構造
になつている。

第３図・第４図はそれぞれ第１図・第２図のス
イツチ操作部材７の詳細を示す平面図である。第
３図に示すように前記スイツチ操作部材７をAF
駆動位置に移した場合には、カム７ａに嵌装され
たピン６ｃを介してクラツチリング６が固定筒１
側へ移動し圧接腕６ａを介して前記ロータ用回動
リング３を固定筒１方向に付勢して、硬質ゴムリ
ング１１をステータ用振動リング１０に圧接させ
ている。このとき前記スイツチ部材７に設けられ
た摺動子１５は電気接点板１６と接することによ
りAF駆動のスイツチはONになつている。１７
は摺動子１５と電気接点板１６を不図示の電源に
接続するリード線である。

第４図に示すように前記スイツチ操作部材７を
手動駆動位置に移した場合にはカム７ａに嵌装さ
れたピン６ｃを介してクラツチリング６が固定筒
１と離れる方向に移動し、ロータ用回動リング３
のデイスク３ｂに張り付けた硬質ゴムリング１１
とステータ用振動リング１０を離間させると同時
に摺動トルク調節部材１２を張り付けたリング６
ｄと圧接腕６ａによつてデイスク３ｂをはさみ込
んで適度な負荷トルクを与えるように構成されて
いる。このとき、摺動子１５と電気接点板１６は
離間してAF駆動のスイツチはOFFになる。

第５図は上記実施例のレンズ鏡筒を制御する制
御回路接続図を示す。第５図において、１８は
AF用のセンサーで、ここではCCD（電荷結合素
子）センサーを用いている。AFCはセンサー１
８に接続させるAF用の演算処理および制御信号
用の回路であり、出力端子Ａ・Ｂと入力端子Ｃ・
Ｄを有する。出力端子Ａは振動波モータ駆動用振
動出力端子であり、“Ｈ”信号で駆動“Ｌ”信号
で停止信号を発する。出力端子Ｂは振動波モータ
駆動方向用信号出力端子であり、たとえば“Ｈ”
信号で至近側駆動“Ｌ”信号で無限側駆動の信号
を発する。入力端子Ｃはレンズ駆動の手動・電動
切換信号入力端子であり、この信号によつて例え
ばAF合焦幅を変える等の処理を行う。入力端子
Ｄはレンズの駆動量に相当するパルスを後述パル
ス発生回路２３より受ける。

実施例ではAF分光プリズム（不図示）によつ
て３分割さられた光をCCDで受光し、それぞれ
前ピント・合ピント・後ピントの信号を得るコン
トラスト検出による合焦方式である。ここでAF
に関することは公知技術であるので詳細は省略す
る。当然のことながら、他の合焦方式、たとえば
ズレ検知・振動波検知等によるものであつても本
発明が適合することは云までもない。

パルス発生回路２３はくし歯電極３４上を移動
する摺動子１３及び一端を該振動子に他端を定電
圧端子（不図示）に接続した抵抗２４等からな
り、ロータ用回動リングの回転によつて摺動子１
３がくし歯状の電極３４と接触するごとにパルス
を発生する。１９は抵抗２４を介して電源に接続
される電極３４からの信号からチヤタリング成分
を除去するチヤタリング吸収回路、２０はレンズ
駆動の手動・電動切換回路であり、第３，４図の
摺動子１５と接板１６よりなり、摺動子１５の一
端は接地され、接板１６は抵抗２１を介して電源
（不図示）と、また、インバーターINVを介して
回路AFCの入力端子Ｃおよびアンド回路ANDに
接続されている。２５は互いに90°位相の異なる
パルス発生回路であり、発振器２６と、この発振
器出力が直接入力される分周器２７と、インバー
ター２９を介して入力される分周器２８とからな
る。３０は電歪素子９ａ，９ｂを駆動するドアイ
バー回路であり、複数のトランジスタ・抵抗・イ
ンバーター等によつてプツシユプル回路を構成し
ている。３１，３２はプツシユプル回路を介して
電歪素子９ａ，９ｂに電圧を与えるための電源
（不図示）をON−OFFするスイツチングトラン
ジスタであり、抵抗器３３を介して不図示の電源
に接続されている。この電源は不図示のレンズ駆
動電源スイツチに接続されている。EXORはイ
クスクルーシブリイオア回路で、AFC回路の端
子出力Ｂにより電歪素子９ａの駆動信号を電歪素
子９ｂの駆動信号に対して＋90°、−90°と位相切
換を行う。

以下、上記実施例の動作説明を行う。レンズ駆
動電源スイツチ（不図示）を閉じることにより、
パルス発生回路２５・ドライバー回路３０・手
動・電動切換え回路２０・パルス発生回路２３の
夫々に電源電圧が供給され、他の回路AND，
INV，EXORも作動する。

まず、AF駆動について説明する。スイツチ操
作部材７を（AF）に切換えると第３図の状態に
なり、第１図に示すようにロータ用回動リング３
に接着された硬質ゴムリング１１とステータ用振
動リング１０は圧接腕６ａによつて圧着され、電
歪素子９９ａ，９ｂが振動して上記ステータ用振
動リング１０に進行性振動波を発生するので、ロ
ータ用回動リング３はこの進行性振動波により光
軸回りを回転駆動する。また第５図手動・電動切
換え回路２０は接点板１６が接地される為“Ｌ”
信号を出力するが、インバータINVを介するた
めにアンド回路ANDおよび回路AFCには“Ｈ”
信号が入力され、電動レンズ駆動であることを検
知してAF駆動する。

カメラの撮影操作の為に第２段階よりなるレリ
ーズボタンの第１段スロトークが押されると、測
光回路（不図示）が作動するとともに回路AFC、
チヤタリング吸収回路１９のAF用回路も作動す
る。CCD１８にはいつてくる被写体情報により
ピント状態が公知技術により演算処理され、レン
ズの駆動量および駆動方向が算出される。レンズ
駆動量は回路AFCのカウンターにピリセツトさ
れまた方向は出力端子Ｂによつて出力される。た
とえばここで被写体が至近側にあると、出力端子
Ｂは“Ｈ”信号を出力する。また回路AFCの演
算処理後、レンズ駆動命令“Ｈ”信号が出力端子
Ａに出力される。従つてAND回路は“Ｈ”信号
を出力し、トランジスター３１，３２をともに閉
状態にし電歪素子９ａ，９ｂに電源電圧が供給さ
れる。パルス発生回路２５は発振状態であり、分
周器２８は分周器２７に対して90°位相が進むパ
ルスを出力してEXOR回路に入力する。このと
き、EXOR回路は他入力端子が“Ｈ”信号であ
るので、入力パルスそのままの状態のパルスが出
力される。各90°位相のずれたパルス信号がそれ
ぞれのプツシユプル回路を介して電歪素子９ａ，
９ｂを振動させ、ステータ用振動リング１０に進
行性振動波を発生させてロータ用回動リング３を
所定方向に回動させ、この回動によりヘリコイド
ネジHSを介してレンズ保持枠５を光軸方向に移
動させてレンズを至近側に焦点があうように駆動
する。ロータ用回動リング３の回動によつて摺動
子１３は電極３４のくし歯とON−OFFを繰り返
し、チヤタリング吸収回路１９を通じてロータ用
回動リング３の回転角に相応した数のパルスすな
わちレンズの移動量に相応したパルスを回路
AFCに入力し、カウンターで順次ダウンカウン
トを行う。カウンターが“０”になると、出力端
子Ａ，Ｂは“Ｌ”になり、AND・EXOR回路出
力は共に“Ｌ”信号になり、トランジスタ３１，
３２は開状態となつて電源が電歪素子９ａ，９ｂ
に供給されなくなり、ロータ用回動リング３の駆
動は停止する。ここで、またAF測距系（センサ
ーCCD、回路AFC）により測距が行われ、合焦
の場合は出力端子Ａは“Ｌ”信号のままで合焦を
し、また合焦していない時は前述同様レンズ駆動
が行われる。被写体が無限側にある時は出力端子
Ｂは“Ｌ”信号になる為、分周器２８の出力を反
転した出力つまり分周器２７のパルスに対して
90°遅れた位相のパルスがEXOR回路より出力さ
れてプツシユプル回路に入力し、無限方向にピン
トが合うようにロータ用回動リング３を進行性振
動波によつて駆動する。

このロータ用回動リング３は同時にレンズ保持
枠５を回動させるため、該レンズ保持枠５はヘリ
コイドネジHSを介して回動しながら光軸方向に
進退動して、AFのためのレンズ駆動が行われる。

次に手動（マニユアル駆動）時について説明す
る。スイツチ部材７を手動（Ｍ）に切換えると、
クラツチリング６のリング６ｄでデイスク３ｂを
押してロータ用回動リング３を押し動かすので第
４図の状態になり、第２図に示すようにロータ用
回動リング３に接着された硬質ゴムリング１１と
ステータ用振動リング１０は摺動トルク調調整材
１２を張り付けたリング６ｄを介して離間させら
れると同時に前記摺動トルク調節部材１２と圧接
腕６ａによつてデイスク３ｂをはさみ込んで適度
な負荷トルクを与える。この状態で、外カバー１
４の先端の内側から表出しているロータ用回動リ
ング３を手動で回転させることにより、レンズを
目的のレンズ位置に駆動することができる。この
とき第５図においては接点板１６が接地されない
為、手動・電動切換え回路２０は“Ｈ”信号を出
力するが、インバータINVを介してアンド回路
ANDには“Ｌ”信号が入力する為、アンド回路
ANDの出力は“Ｌ”信号になる。従つて、トラ
ンジスタ３１，３２は開き状態になり、電歪素子
９ａ，９ｂには電源が供給されないのでステータ
用振動リング１０は進行性振動波を発生せず、前
述の如く容易に手動（マニユアル）操作ができ
る。図示例はレンズの合焦駆動を行う例である
が、振動波駆動装置をズームレンズ駆動、すなわ
ちパワーズーム駆動の駆動源とした場合の手動と
自動の切換えにおいても同様に用いられる。

以上のように振動波駆動装置のステータ用振動
リングと回動リングの間に簡単なクラツチ機構を
設け、このクラツチ手段で上記ステータ用振動リ
ングと回動リングを離間させたとき該回動リング
に適度の負荷を与えるようにしたから、手動駆動
時に摩擦抵抗を低減するために通電する必要がな
く、手動駆動時における消費電力を不要とするこ
とができる。また、回動リングは適度の回転負荷
が付与されているので、操作性の良い手動レンズ
駆動が行えるという効果が得られる。

上記電歪素子９ａ，９ｂを利用してステータ用
振動リング１０に発生させた進行性振動波による
ロータ用回動リング３の回動原理について具体的
に説明する。第６図において、１００を移動体
（ロータ用回動リング）、２００を振動子（ステー
タ用振動リング）とし、ｘ軸を振動子２００の表
面上の方向、ｚ軸をその法線方向とする。振動子
２００に電歪素子により振動を与えると振動波が
発生し、振動子表面上を伝搬していく。この振動
波は縦波と横波を伴なつた表面波で、その質点Ａ
の運動は惰円軌道を画く振動となる。質点Ａにつ
いて着目すると、縦振巾ｕ、横振巾ｗの楕円運動
を行つており、表面波の進行方向を＋ｘ方向とす
ると、惰円運動は反時計方向に回転している。こ
の表面波は一波長ごとに頂点Ａ，A′……を有し、
その頂点速度Ｖはｘ成分のみであつて、Ｖ＝2πfu
（ただしｆは振動数）である。この振動子２００
の表面に移動体１００の表面を不図示の加圧手段
により加圧接触させると、移動体表面は頂点Ａ，
A′……のみに接触するのであるから、移動体１
００は振動子２００の摩擦力により矢印Ｎ方向に
駆動することになる。

矢印Ｎ方向の移動体１００の速度は振動数ｆに
比例する。また、加圧接触による摩擦駆動を行う
ため縦振巾ｕばかりでなく横振巾ｗにも依存す
る。すなわち移動体１００の速度は惰円運動の大
きさに比例し、惰円運動の大きい方が速度がはや
い。従つて移動体速度は電歪素子に加える電圧に
比例する。

第７図は振動子２００と、この振動子を振動さ
せるために該振動子に接着等で固着した電歪素子
９ａ，９ｂの配列と、定在波および進行性振動波
の発生状態を示すもので、電歪素子９ａ，９ｂは
これだけで駆動すると振動子が共振するような状
態、すなわち定在波が存在するような配置がとら
れ、電歪素子９ａによる定在波長と、電歪素子９
ｂによる定在波長は等しく、互いの定在波に対し
て90°位相のずれる、すなわちλ（波長／４）の物
理的位置（ピツチ）になるように配置されてい
る。

上記電歪素子９ａ，９ｂは同一電圧の印加によ
り歪方向が反対となる性質の異なるものを交互に
配設し且つ９ａのものと９ｂのものを交互に配設
してある。

Ｅは電歪素子に対する電圧印加手段としての駆
動用電源でありＶ＝Vosinωtという交流電圧を供
給する。駆動時は電歪素子９ａにリード線１７を
介してＶ＝Vosinωtの電圧がかかり、電歪素子９
ｂには90°位相器１１０によりＶ＝Vosin（ωt±
π／２）の電圧がリード線１７を介してかかる。
±は電歪素子９ａ，９ｂの歪方向を表わした記号
で、＋は電歪素子の伸び方向、−は電歪素子の縮み
方向を示し、この±は移動体を動かす方向によつ
て切り換える。すなわち90°位相器１１０によつ
て＋90°位相をずらす場合と−90°位相をずらす場
合によつて、振動子２に生ずる進行性振動波の方
向が反転して移動体進行方向が変る。

第７図のグラフイの実線は電歪素子９ａだけに
Ｖ＝Vosinωtの交流電圧を印加した場合、同ロの
実線は電歪素子９ｂだけにＶ＝Vosin（ωt−π／
２）の交流電圧を印加した場合に夫々振動子２に
生じる定在波による振動状態を示す。グラフイ、
ロの点線は反対極性の電圧を印加した場合に生じ
る定在波による振動状態を示す。

グラフハ，ニ，ホ，ヘは電歪素子９ａおよび９
ｂに対して夫々上記VosinωtおよびVosin（ωt−
π／２）を同時に印加した場合の振動子２００の
振動状態（進行性振動波発生状態）を示すもの
で、ハはｔ＝2nπ／ω、ニはｔ＝π／2ω＋2nπ／
ω、ホはｔ＝π／ω＋2nπ／ω、ヘは、ｔ＝3π／
2ω＋2nπ／ωの時を示す。進行性振動波は右方向
に進むが振動子２００の駆動面の任意の質点Ａ
（第１図）は反時計方向の惰円運動を行う、従つ
て、振動子駆動面に圧接される不図示の移動体１
００は矢示Ｎの左方向に移動する。

グラフイ，ロの定在波状態では振動子２００の
摩擦駆動伝達面上の節以外の質点では横振動すな
わち第６図でいうと上下運動だけである。振動子
２００に圧接された移動体１００の間の摩擦面状
態は静止摩擦状態でなく、動摩擦状態であり、接
触面積を小さくする。従つて移動体１００を外力
によつて移動方向に動かす際に、定在波を発生さ
せることにより定在波がない場合に比べて小さい
力で動かすことが可能である。

前記第１，２図の実施例におけるロータ用回動
リング３は第６，７図の移動体１００に該当し、
ステータ用振動リング１０は固定部材２００に該
当する。従つて、上記の原理に基づいて実施例に
おけるロータ用回動リング３は正転・逆転駆動さ
れ、これに連動してレンズ保持枠５が光軸方向に
進退動してAF駆動を行う。

第７図において、電歪素子９ａ，９ｂの各群は
夫々複数並べずに単体素子を部分的に分極処理し
て形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はAF電動駆動時における本発明レンズ
鏡筒の縦断面図、第２図はAF手動駆動時におけ
る同上図、第３図・第４図はスイツチ操作部材の
拡大平面図、第５図は制御回路図、第６図は進行
性振動波による移動体の移動原理を説明する模型
図、第７図は振動子と、電歪素子の配列と、定在
波および進行性振動波の発生状態の相関図であ
る。１は固定筒、３はロータ用回動リング、６はク
ラツチリング、７はスイツチ操作部材、９，９０
ａ〜９０ｄ，９１ａ〜９１ｄは電歪素子、１０は
ステータ用振動リング。

Claims

【特許請求の範囲】

１電歪素子を取り付けたステータ用振動リング
と、該ステータ用振動リングに圧接しかつ、この
ステータ用振動リングの振動を受けて光軸まわり
に回動するロータ用回動リングと、このロータ用
回動リングの光軸まわりの回動に従つて光軸方向
に平行移動するレンズ保持枠と、前記ステータ用
振動リングと前記ロータ用回動リング間の圧接離
間を行うクラツチ手段と、前記ステータ用振動リ
ングと前記ロータ用回動リングの離間の際に該離
間操作に応じて前記ロータ用回動リングに適度の
負荷を与えるようにしたことを特徴とするレンズ
鏡筒。