JPS59101608A

JPS59101608A - 駆動装置

Info

Publication number: JPS59101608A
Application number: JP57211284A
Authority: JP
Inventors: Makoto Katsuma; 勝間　真; Hiroyasu Murakami; 村上　博泰; Akira Hiramatsu; 平松　明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1984-06-12
Also published as: JPH041598B2

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】本発明は、電歪素子、磁歪素子などの電気−機械エネル
ギ変換手段による機械的振動波を利用する振動波モータ
を用いて、カメラ、ビデオカメラ、８ミリカメラなどの
レンズを駆動する装置に関するものである。

振動波モータは、既に特開昭５２−２９１９２号公報な
どによって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、或は電気−機械エネルキ変換素子を
含む弾性振動体で構成し、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、機械的振動エネルギを発生させ、移動体を一方
向に摩擦駆動させるものである。

本発明は、このような振動波モータのうち、特に、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タイプの振動
波モータを用いる。

従来、振動波モータをレンズ駆動に応用しようとする試
みはなされているが、次のような問題点かあった。即ち
、レンズ駆動では、振動波モータの力によりレンズを駆
動する電動駆動の他に、撮影者が自分の力によりレンズ
を駆動する手動駆動が強く望まれている。ところが、振
動波モータでは、固定体と移動体とが強く摩擦接触し、
その席ゼー接触により駆動力伝達を行っている。そのた
め、非駆動時に移動体を動かすためには、摩擦力を上ま
わる大きな力が必要である。即ち、レンズ駆動において
、手動時、摩擦トルク以上のトルクか必要となり、それ
を軽くして操作性を良くするには、クラッチ機構等が必
要になる。これでは、構造が複雑になり、コスト的にも
不利である。

本発明の目的は、上述した問題点を解決し、構造を複雑
にすることなく、手動時のレンズ駆動を軽くして、手動
操作性を良くすることができる振動波モータを用いたレ
ンズ駆動装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明は、電動手動切換手
段と、電動切換時には、電気−機械工ネルキ変換手段に
進行振動波を発生させ、手動切換的には、電気−機械工
ネルギ変換手段に定在振動波を発生させる制御手段とを
設けて、手動時の固定体と移動体との摩擦接触を動摩擦
状態にし、摩擦係数を小さくすると共に、接触面積を小
さくするようにしたことを特徴とする。

本発明の詳細な説明する前に、振動波モータ（圧電モー
タとか超音波モータとも言われる）の駆動原理を第１図
により説明する。

第１図において、１は力Ｆで加圧されている移動体、２
は電歪素子により弾性振動を行う固定体で、Ｘ軸を固定
体２の表面上の方向、Ｚ軸をその法線方向とする。電歪
素子により固定体２の表面に屈曲振動を与えると、進行
振動波が発生し、固定体２の表面上を伝搬していく。こ
の進行振動波０．′ は縦波と横波を伴なった表面波で、その質点の運動は楕
円軌道を画く。質点Ａに着目すると、縦振幅Ｕ、横掘ｌ
ｌｌ５１Ｗの楕円運動を行っており、表面波の進行方向
をＸ軸方向とすると、楕円運動は反時計方向の向きであ
る。この表面波は一波長毎に頂点Ａ、Ａ’・・・を有し
、その頂点速度はＸ成分のみであって、ｖ＝２πｆｕ（
ｆは振動数）である。

そこで、移動体１の表面を固定体２の表面に摩擦接触さ
せると、移動体ｌの表面は頂点Ａ、Ａ’・・・のみに接
触するから、移動体】は摩擦力により矢印Ｎの方向に駆
動される。

移動体１の速度は振動数ｆに比例する。また、加圧接触
によるＩ卒擦駆動のために、縦振幅Ｕばかりでなく、横
振幅Ｗにも依存する。即ち、移動体１の速度は楕円運動
の大きさに比例する。したかって、移動体１の速度は電
歪素子に加える電圧に比例する。

第２図は本発明において用いられる振動波モータの基本
的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に硬質ゴム１ａか接着される。環状
の固定体２には二つのグループを形成する電歪素子３ａ
、３ｂが接着される。電歪素子３ａ、３ｂは、単独で動
作すると、固定体２が共振するような状態、即ち、定在
振動波が存在、するような位置に配置され、且っ電歪素
（−３ａによる定在振動波長と電歪素子３ｂにょる定在
振動波長とが等しくなり、９０°位相がずれる（１波長
／４だけ物理的位置がずれる）ように配置される。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、゛健全素子３ａ、３ｂ及
びフェルト４を支持する。

第３図は進行振動波と定在振動波の発生を説明する図で
ある。説明上、電歪素子３ａ、３ｂは第２図のような配
置ではなく、交互に配列されているが、上記と同じ条件
を満たしており、等価な配置である。駆動用電源６はＶ
＝Ｖ（、ｓｉｎωｔという電圧を供給する。電歪素子３
ａにはライン７により駆動用電源６から直接、電圧Ｖ。

ｓｉｎωｔが印加され、電歪素子３ｂには９０°移相器
８を経てライン９により電圧Ｖ□　５ｉｎ（ωｔ±π／
２）が印加される。電圧Ｖ（，５ｉｎ（ωｔ±π／２）
の士は移動体１を動かす方向によって切り換えられる。

Ｓ３図のイ〜へは電圧Ｖ。５ｉｎ（ωを一π／２）が印
加されている場合の振動波の状態を示す。イは電歪素子
３ａのみにより定在振動波１０を発生させている状態、
口は電歪素子３ｂのみにより９０’位相遅れのある定在
振動波１１を発生させている状態、をそれぞれ示す。ハ
ル二は二つの電歪素子３ａ、３ｂを同時に動作させて、
進行振動波１２を発生させている状態を示す。ハは時刻
ｔ＝ｏ＋２ｎπ／ω、二は時刻ｔ＝π／２ω＋２ｎπ／
ω、ホは時刻ｔ＝π／ω＋２ｎπ／ω、へは３π／２ω
＋２ｎπ／ω、の進行振動波１２の位相をそれぞれ示す
。進行振動波１２は第３図の右方向に進むが、固定体２
の摩擦接触面の任意の質点は反時計方向の楕円運動を行
う。したがって、移動体１は左方向に移動する。

イ、口の定在振動波１０．１１の発生状態において、固
定体２の摩擦接触面上の節以外の質点ては横振動、即ち
、第３図で上下運動だけである。

したがって、移動体ｌと固定体２との摩擦接触は、静止
摩擦状態ではなく、動摩擦状態であり、摩擦係数が小さ
くなり、接触面積も小さくなる。

そのため、手動で移動体１を動かす場合に、小さい力で
動かすことができる。

第４図は、本発明の一実施例であるズームレンズの駆動
装置の構造を示す。第２図と同様な部分は同一符号にて
示す。

レンズ鏡筒の固定胴１３の後端には、カメラに装着する
ためのバヨネット又はスクリューマウントなどの装着部
材１４が設けられる。固定胴１３には光軸方向に直進溝
１３ａが設けられる。レンズ保持胴１５．１６は、固定
胴１３の内側に嵌装され、変倍作用と変倍に伴う収差の
補正作用とを行うレンズ光学系１７を保持する。各レン
ズ保持胴１５．１６にはピン１５ａ、１６ａが植立され
、これらのピン１５ａ、１６ａは直進溝１３ａを貫いて
、固定胴１３の外周に嵌装されたカム筒１８のカム溝１
８ａ、１８ｂに嵌合する。レンズ保持筒１９は合焦用レ
ンズ光学系２０を保持し、外周にレンズ保持胴１５と螺
合するねじ部１９ａを有する。その円筒鍔部１９ｂは、
距離調整環２１の内周面に光軸方向に平行に形成された
直進溝２１ａに嵌入される。距離調整環２１の先端には
握部２１ｂが設けられる。距離調整環２１の摩擦接触部
２１ｃは第２図の移動体１に相当し、固定体２にリング
板バネ２２によって圧接される。基筒２３はビス（不図
示）により固定胴１３に一体的に固定され、固定体２、
電歪素子３ａ、３ｂ及びフェルト４を支持する。

基筒２３には外筒２４がネジ止めされ、外筒２４の内側
には軸受用の第１環２５と第２環２６とか取り付けられ
る。即ち、第１環２５は軸受用ポール２７を介してリン
グ板バネ２２により距離調整環２１の摩擦接触部２１ｃ
に押し付けられる。第２環２６は外筒２４の内周面にね
じ込まれることにより取り付けられるが、第１環２５と
第２環２６との接合部分にはＶ字形状の円周溝が形成さ
れ、この円周溝と距＃調整環２１の外周面に形成された
略Ｕ字形状の円周溝との間に軸受用ホール２８が保持さ
れる。これにより、距離調整環２１か外筒２４に回転可
能に取り付けられると共に、斥擦接触部ｊｌｃの固定体
２に対する回転可能なｊｆ擦接触が確保される。

コード板２９はくし歯状電極を有するもので、外筒２４
の内壁面に取り付けられ、距離調整環２１に固定された
摺動子３０がくし歯状電極上を摺動することによって距
離調整環２１の回転量、即ち合；；、＋、田川レンズ光
学２０の移動量に相当する数のパルスから成る移動量モ
ニタ信号が発生する。

電動手動切換スイッチ３１が外筒２４に設けられ、その
接片３２は基筒２３上に取り付けられる。操作ピン３３
はカム筒１８に取り付けられ、基筒２３の外側から光軸
まわりに回すことによりカム筒１８を回転させる。カム
筒１８が回転すると、カム溝１８ａ、１８ｂがピン１５
ａ、１６ａを直進溝１３ａに沿って移動させるので、レ
ンズ保持胴１５．１６は光軸方向に移動し、変倍作用−
と収差補正作用とを行う。

第５図は、本発明の一実施例の回路を示す。自動焦点用
の受光器３４は、例えば電荷結合素子などで、測距回路
３５に接続される。測距回路３５の出力端子Ａは、振動
波モータヘハイレベルの駆動信号又はローレベルの停止
信号を出力し、出力端子Ｂは、ハイレベルの至近側駆動
方向信号又はローレベルの無限遠側駆動方向信号を出力
し、入力端子Ｃには、電動手動切換回路３６からインバ
ータ３７を経て切換信号が入力し、入力端子りには、モ
ニタ信号発生回路３８からチャタリング吸収回路３９を
経て移動量モニタ信号が入力する。１し動手動切模回路
３６は電動手動切換スイ・ンチ３１及び抵抗４０から成
り、モニタイ菖゛号発／ｌｌ二回路３８はコード板２９
、摺動子３０及び抵抗４１から成る。パルス発生回路４
２ｉま発）辰器４３、分周比１／２の分周器４４．４５
及びインノヘータ４６から成り、９０°位相差のあるノ
くパルスを分周老謙４４．４５から出力する。４７はオ
アゲート、４８はアンドゲート、４９は排他的オアケー
トである。胡他的オアゲート４９は、測距回路３５のｌ
ｉｔ力☆１１１子Ｂからの入力が／・イレベルのｌ＋１
こ分周Ｒｇ　４４のパルスに対する分周器４５のノクパ
ルスの位相を９０’進んだものとし、ローレベルの１１
￥番こ９０゜遅れたものとする。

駆動制御回路５０は電歪素子３ａ、３ｂの駆動を制御す
る回路で、トランジスタ、抵抗及びインバータから成る
二つのプ・ンシュプル回路５１．５２、スイッチングト
ランジスタ５３．５４なと番こよって構成される。スイ
・ンチングトランジスク５３．５４は抵抗５５及びレン
ズ駆動電源スイ・ンチ（不図示）を経て電源に接続され
る。

次に第４．５図に示される実施例の動作番こつり）で説
明する。レンズ駆動電源スイ・ンチ（不図示）がオンす
ることにより電動手動切換回路３６、インパーク３７、
オアゲート４７、アンドゲート４８、排他的オアゲート
４９１．＜ルス発生回路４２、駆動制御回路５０に電源
が供給され、ノ々パルス発生回路４２は動作をはじめる
。

電動手動切換スイ、ツチ３１かオフされて、電動駆動が
選択された場合には、電動手動切換回路３６はハイレベ
ルの切換信号を出力するので、アンドゲート４８は開通
する。また、この切換信号ｌオインパータ３７で反転さ
れて、ローレベルとなり、測距回路３５の入力端子Ｃに
入力する。

カメラの撮影操作のために、２段階ストロークからなる
レリーズボタンの第１段ストロークカく押されると、測
光演算動作か開始される。測距回路３５は入力端子Ｃへ
のローレベルの９ノ換信号の入力により電動駆動である
ことを判別し、自動焦点動作を開始すると共に、合焦域
を自動；、１．％点用の狭い’Ｉ’ｉ２）こ設定する。

受光器３４は被写体からの反射光を受光し、測距回路３
５は受光器３４からの波力゛体情報により公知のコンＩ
・ラスト検知方式、ずれ検知方式などに基づいて合焦誤
差を検出し、レンズ駆動量及び駆動方向を演算する。レ
ンズ駆動量は測距回路３５内のカウンタ（不図示）にプ
リセフ１・される。出力端子Ａからはハイレベルの駆動
信号か出力され、被写体が至近側にあると仮定すれは、
出力端子Ｂからはハイレベルの至近側駆動方向信号が出
力される。そのため、オアケー）・４７、アンドケート
４８は共にハイレベルの信号を出力し、スイッチングト
ランジスタ５３．５４をオンにする。したがって、プッ
シュプル回路５１．５２に電源か供給される。パルス発
生回路４２は動作中であり、分周器４４のパルスは直接
プ・シシュプル回路５２を制御するので、電歪素子３ｂ
に高周波電力が与えられる。分周器４５のパルスは、排
他的オアケート４９によって反転されて、分周器４４の
パルスに対して９０’位相が進んだものとなり、プッシ
ュプル回路５１を制御するので、′健全素子３ａに９０
°位相の進んだ高周波電力が与えられる。これにより、
固定体２に進行振動波１２が発生し、距離調整環２１は
合焦方向に回転される。これにより、レンズ保持筒１９
はレン・ズ保持胴１５と螺合しながら回転するので、繰
出し方向に移動し、合焦域に至る。

距離調整環２１の回転によって、摺動子３０はコード板
２９上を摺動し、レンズの移動量に対応したパルス数の
移動量モニタ信号を発生する。この移動量モニタ信号は
測距回路３５の入力端子りに入力し、カウンタに登算さ
れたレンズ駆動量を減算させる。カウンタの値が零にな
ると、出力端子Ａからローレベルの停止信号が出力され
、オアゲート４７、アンドゲート４８の出力はローレベ
ルに反転するので、スイッチングトランジスタ５３．５
４はオフとなり、電歪素子３ａ、３ｂは電源からしゃ断
されて、距離調整環２１の駆動は停止される。ここでま
た、受光器３４及び測距回路３５により測距が行われ、
合焦誤差が合焦域に入っていれば、合焦表示をする。合
フ！、へ域に入っていない時には、再び前記と同様にレ
ンズ駆動か行われる。

被写体か無限遠側にある場合には、測距回路３５の出力
端子Ｂはローレベルの無限遠側駆動方向信号を出力する
ので、排他的オアゲート４９は分周器４５のパルスをそ
のまま通し、分周器４４のパルスより位相を９０°遅れ
たものとする。故に電歪素子３ａ、３ｂは逆方向に進行
する進行振動波を発生し、距離調整環２１は逆方向に回
転し、レンズ保持筒１９を繰込み方向に移動させる。

電動手動切換スイッチ３１がオンされて、手動駆動が選
択された場合には、電動手動切換回路３６はローレベル
の切換信号を出力するので、オアゲート４７の出力はハ
イレベルとなり、スイッチングトランジスタ５４をオン
にする。一方、アンドゲート４８の出力はローレベルと
なり、スイッチングトランジスタ５３をオフにする。し
たがって、電歪素子３ｂには高周波電力が供給されずに
、電歪素子３ａのみに高周波電力が供給される。そのた
め、固定体２には定在振動波１０が発生し、固定体２と
距離調整環２１の摩擦トルクが小さくなる。そこで、外
筒２４の先端かられずかに表出している握部２１ｂを持
って、距離調整環２１を回せば、小さい手動トルクで軽
く回り、レンズ保持筒１９は光軸方向に移動される。

測距回路３５は、入力端子Ｃに／＼イレベルの切換信号
が入力することによって、手動駆動であることを判別し
、手動用の広い合焦域の幅を設定して、合焦用レンズ光
学系２０がその合焦域に至ると合焦表示を行う。

本実施例によれば、手動焦点調節時に、距離調整環２１
を軽く動かすことができるので、手動操作性を向上させ
ることができる。また、次のような振動波モータの利点
をカメラに生かすことができる。

（−１）巻線を持たないから、その製造は簡単で、人手
をあまり要しない。

（２）高価な材料の使用量を減少することができる。

（３）寸法が小さくなり、平型構造や細長い形にできる
。

（４）低速モータを構成でき、減速機構を必要としない
。

（５）大きな始動トルクと小さな慣性モーメントを有す
る。

図示実施例において、電歪素子３ａ、３ｂが本発明の電
気−機械工ネルギ変換手段に相当し、インパーク３７．
オアゲート４７、アットゲート４８、スイッチングトラ
ンジスタ５３．５４が制御手段に相当する。

図示実施例では、複数の電歪素子３ａ、３ｂを用いてい
るか、一つの電歪素子を複数に分極処理したものでもよ
い。また、電歪素子を距離調整環２１の摩擦接触部２１
ｃに設けてもよいし、固定体２と摩擦接触部２１ｃとの
両方に設けてもよい。更に、固定体２自体を電歪素子で
構成することもてきる。電歪素子による振動波の周波数
は超ｊニア波領域が最適である。

合フ、１、−誤差検出は光学的方式に限らす、超音波方
式でもよい。

本発明は、レンズの合焦駆動に用いられるばかリテなく
、ズームレンズ駆動、即ち、パワーズーム駆動の手動操
作にも好適である。

以上説明したように、本発明によれば、電動手動切換手
段と、電動切換時には、電気−機械工ネルギ変換手段に
進行振動波を発生させ、手動切換時には、電気−機械工
ネルギ変換手段に定在振動波を発生させる制御手段とを
設けて、手動時の固定体と移動体との摩擦接触を動摩擦
状態にし、摩擦係数を小さくすると共に、接触面積を小
さくするようにしたから、構造を複雑にすることなく、
手動時のレンズ駆動を軽くして、手動操作性を良くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は振動波モータの駆動原理を説明する図、第２図
は本発明において用いられる振動波モータの基本的構成
を示す分解図、第３図は第２図図示の振動波モータにお
ける進行振動波と定在振動波の発生を説明する図、第４
図は本発明の一実施例を示す断面図、第５図は同じく回
路図である。１・・・・・・移動体、２・・・・・・固定体、３ａ、
３ｂ・・・・・・電歪素子、１０．１１・・・・・・定
在振動波、１２・・・・・・進行振動波、１３・・・・
・・固定胴、１５．１６・・・・・・レンズ保持筒、１
９・・・・・・レンズ保持筒、２０・・・・・・合焦用
レンズ光学系、２１・・・・・・距離調整環、２３・・
・・・・基筒、２４・・・・・・外筒、３１・・・・・
・電動手動切換スイッチ、３２・・・・・・接片、３４
・・・・・・受光器、３５・・・・・・４１す距回路、
３６・・・・・・電動手動切換回路、３７・・・・・・
インバータ、４２・・・・・・パルス発生回路、４４．
４５・・・・・・分周器、４７・・・・・・オアゲート
、４８・・・・・・アンドケート、４９・・・・・・排
他的オアゲート、５０・・・・・・駆動制御回路、５１
．５２・・・・・・プッシュプル回路、５３．５４・・
・・・・スイッチングトランジスタ。特許出願人″キャノン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

／、固定体と、固定体に摩擦接触する移動体と、固定体
と移動体の少なくともいずれか一方に含まれ、進行振動
波を発生する電気−機械エネルギ変換手段とから成る振
動波モータを用いたレンズ駆動装置において、電動手動
切換手段と、電動切換時には、前記電気−機械工ネルギ
変換手段に進行振動波を発生させ１手動切換時には、前
記電気−Ｂ：、械エネルギ変換手段に定在振動波を発生
させる制御手段とを設けたことを特徴とする振動波モー
タを用いたレンズ駆動装置。