JP2006301455A5

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Publication number: JP2006301455A5
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Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2007-07-19

Description

光学機器

本発明は、レンズを光軸方向に駆動する駆動源を有する光学機器に関し、特に駆動源として振動型又は電磁型リニアアクチュエータを用いる光学機器に関するものである。

光学機器において、レンズを駆動する駆動源として電磁型リニアアクチュエータを用いるものの他に、振動型リニアアクチュエータを使用したものがある（例えば、特許文献１，２参照）。振動型リニアアクチュエータは、電気−機械エネルギー変換作用によって振動が形成される振動部材と、該振動部材に圧接する接触部材とにより構成され、両部材が光軸方向に相対移動することでレンズを駆動する。

そして、特許文献１には、このような振動型リニアアクチュエータによるレンズの駆動方法がいくつか記載されている。すなわち、振動部材をレンズ保持部材に固定し、接触部材をレンズ鏡筒の固定部材に固定して、該振動部材に駆動振動を励起することにより、振動部材とともにレンズ保持部材を移動させる方法や、接触部材をレンズ保持部材に固定し、振動部材をレンズ鏡筒の固定部材に固定して、該振動部材に駆動振動を励起することにより、接触部材とともにレンズ保持部材を移動させる方法が記載されている。
特開平１０−９０５８４号公報（段落００１５〜００１６、図１）特開平８−１７９１８４号公報（段落００２７〜００３７、図５）

ところで、振動部材には、これを構成する電気−機械エネルギー変換素子に印加する電気信号を伝達するための配線を接続する必要がある。振動部材がレンズと一体的に光軸方向に移動する場合には、フレキシブル配線板を振動部材の移動を許容するために湾曲形状にする等、フレキシブル配線板の引き回しが複雑になる。また、該フレキシブル配線板の可動領域を避けて他の部材を配置しなければならないため、設計の自由度が制限される。その結果、光学機器の大型化につながる。このため、振動部材を固定し、接触部材をレンズ保持部材とともに移動させる構成とするのが好ましい。

しかしながら、移動量（可動範囲）が大きいレンズに対しては光軸方向長さが長い接触部材が必要である。このため、この長い接触部材がレンズと一体的に光軸方向に移動する場合、その移動を許容するために光学機器内に光軸方向に長いスペースが必要となる。

可撓性を有するフレキシブル基板は、その引き回しを工夫することによってある程度光学機器の大型化を抑えることは可能である。しかし、接触部材は可撓性を持たないため、長い接触部材をレンズと一体的に移動する構成とすると、光学機器の大型化は避けられない。

これらのことは、コイルと、マグネットを光軸方向に相対移動させてレンズを駆動する電磁型リニアアクチュエータについても言えることである。

本発明は、リニアアクチュエータを用いて大きな移動量でレンズを駆動する場合でも、光学機器の大型化を抑えることができるようにした光学機器を提供することを目的の１つとしている。

本発明の１つの側面としての光学機器は、光軸方向に第１の移動量で移動する第１のレンズと、光軸方向に、第１の移動量より小さい第２の移動量で移動する第２のレンズと、電気信号が入力される第１の部材および該第１の部材よりも光軸方向の長さが長い第２の部材を含み、該第１および第２の部材が光軸方向に相対移動して第１のレンズを駆動する第１のリニアアクチュエータと、電気信号が入力される第３の部材および該第３の部材よりも光軸方向の長さが長い第４の部材を含み、該第３および第４の部材が光軸方向に相対移動して第２のレンズを駆動する第２のリニアアクチュエータとを有する。そして、第１の部材は、第２の部材に対して、第１のレンズとともに光軸方向に移動することを特徴とする。

本発明によれば、可動量が大きい方の第１のレンズを駆動する第１のリニアアクチュエータのうち、第１の部材（例えば、振動型リニアアクチュエータの振動部材）を該第１のレンズとともに移動させ、第２のリニアアクチュエータを構成する第４の部材よりも光軸方向に長い第２の部材（例えば、振動型リニアアクチュエータの接触部材）を固定しておくため、該第２の部材をレンズとともに移動させる場合に比べて、光学機器を小型化することができる。

この場合において、可動量が小さい方の第２のレンズを駆動する第２のリニアアクチュエータのうち第３の部材を固定しておき、第４の部材を該第２のレンズとともに移動させることにより、第２の部材の移動による光学機器の大型化をほとんど招くことなく、第１の部材に電気信号を供給する配線板の引き回しを容易とし、設計自由度を高めることができる。このため、上記第１のリニアアクチュエータの構成と相まって、全体として光学機器の小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１から図５には、本発明の実施例１である撮影装置（光学機器）のレンズ鏡筒の構成を示している。図１には、本実施例のレンズ鏡筒を分解して示している。また、図２には、本実施例のレンズ鏡筒を光軸に平行で、かつ振動型リニアアクチュエータのスライダと振動子との圧接面に垂直な面で切断したときの断面図を示している。また、図３には、本実施例のレンズ鏡筒を光軸に垂直で、かつ第２レンズユニットを駆動する振動型リニアアクチュエータの圧接面に垂直な面で切断した場合の物体側から見た断面図を示している。また、図４には、本実施例のレンズ鏡筒を光軸に垂直で、かつ第４レンズユニットを駆動する振動型リニアアクチュエータの圧接面に垂直な面で切断した場合の物体側から見た断面図を示している。さらに、図５には、本実施例の撮影装置の電気的構成を示している。

これらの図において、物体側から順に、３０１は固定された第１レンズユニット、３０２は変倍のために光軸方向に移動する第２レンズユニット、３１５は光量調節ユニット、３０３は固定された第３レンズユニット、３０４は変倍に伴う像面変動の補正および焦点調節のために光軸方向に移動する第４レンズユニットである。

３０５は後述する撮像素子やローパスフィルタ（ＬＰＦ）を保持し、不図示のカメラ本体に固定される後部鏡筒である。３０６は第１レンズユニット１を保持し、ビス３０７，３０８，３０９により後部鏡筒３０５に固定された第１レンズ保持部材である。

３１０，３１１は後部鏡筒３０５と第１レンズ保持部材３０６により光軸方向に略平行に保持されたガイドバー（ガイド部材）である。

３１２は第２レンズユニット３０２を保持する第２レンズ保持部材であり、該第２レンズ保持部材３１２には、不要光をカットするマスク３３２が固定されている。この第２レンズ保持部材３１２は、係合部３１２ａにおいてガイドバー３１０に係合して光軸方向にガイドされ、係合部３１２ｂにおいてガイドバー３１１に係合してガイドバー３１０回りでの回転が阻止されている。３１３は第３レンズユニット３０３を保持し、ビス３１６により後部鏡筒３０５に固定された第３レンズ保持部材である。３１４は第４レンズユニット３０４を保持する第４レンズ保持部材であり、係合部３１４ａにおいてガイドバー３１１に係合して光軸方向にガイドされ、係合部３１４ｂにおいてガイドバー３１０に係合してガイドバー３１１回りでの回転が阻止されている。

光量調節ユニット３１５は、光軸方向から見て左右方向（第２の方向）よりも上下方向（第１の方向）に長い外形形状を有する。この光量調節ユニット３１５は、ビス３１７により後部鏡筒３０５に固定されている。光量調節ユニット１５は、詳細は図示しないが、一対の絞り羽根をステッピングモータ（メータ）により回動されるレバーによって上下方向に略平行移動させることにより、開口径を増減させるいわゆるギロチン型の絞りである。

３１８は磁石と摩擦材とを接合して構成されたスライダ（接触部材）であり、３１９は電気−機械エネルギー変換素子と該電気−機械エネルギー変換素子により振動が励起される板状の弾性部材とから構成される振動子である。該振動子３１８の弾性部材は強磁性体であり、スライダ３１８の磁石と引き合うことにより、スライダ３１８の摩擦材の圧接面３１８ａと振動子３１９の弾性部材圧接面３１９ａ（光軸方向２箇所に形成されている）とが圧接される。

３２０は振動子３１９に接続され、電気−機械エネルギー変換素子に信号を伝えるフレキシブル配線板である。フレキシブル配線板３２０は、第２レンズ保持部材３１２が光軸方向に移動するのに伴って曲げ部（変形部）３２０ａが変形する。

これらスライダ３１８および振動子３１９によって構成される第１の振動型リニアアクチュエータでは、スライダ３１８および振動子３１９が互いに圧接した状態でフレキシブル配線板３２０を介して２つの位相が異なる周波信号（パルス信号又は交番信号）が電気−機械エネルギー変換素子に入力されることにより、振動子３１９の圧接面３１９ａに略楕円運動が発生し、スライダ３１８の圧接面３１８ａに光軸方向の駆動力が発生する。

３２１は振動子３１９を固定するスペーサであり、３２２はスペーサ３２１を固定する板バネである。板バネ３２２は、その面内方向には変形しにくく、該面に垂直な方向には変形しやすい形状を有し、さらにその面内に含まれる任意の軸を中心に回転変形しやすい形状を有する。板バネ３２２が面内方向に変形しにくいことにより、振動子３１９の光軸方向（すなわち、駆動方向）への変位は制限される。

３２４，３２５は板バネ３２２を第２レンズ保持部材３１２に固定するビスである。３２３は振動子枠であり、この振動子枠３２３には、スライダ３１８が接着等で固定されている。振動子枠３２３は、ビス３２６，３２７により第１レンズ保持部材３０６に固定されている。

３２８は第２レンズ保持部材３１２の位置検出をするためのスケールであり、第２レンズ保持部材３１２の四角穴部３１２ｄに接着等で固定されている。

３２９はスケール３２８に対して投光し、該スケール３２８からの反射光を受光して第２レンズ保持部材３１２の移動量を検出するための投受光素子である。これらスケール３２８および投受光素子３２９により検出器としての第１のリニアエンコーダが構成される。

３３０は投受光素子３２９に対して信号を入出力するための信号を伝達するフレキシブル配線板である。フレキシブル配線板３３０は、ビス３３１により第１レンズ保持部材３０６に固定されている。

ガイドバー３１０と、振動子３１９およびスライダ３１８により構成される第１の振動型リニアアクチュエータと、投受光素子３２９およびスケール３２８により構成される第１のリニアエンコーダとは、図３に示すように、光軸方向前方から見て、光量調節ユニット３１５の外周面のうち該光量調節ユニット３１５の光軸位置から最も近い外面の１つである平面状の左側面（光軸方向視において直線状の左長辺部）に沿うように、つまりは該左側面に近接して配置されている。また、第１の振動型リニアアクチュエータと第１のリニアエンコーダは、上下方向においてガイドバー３１０を挟むように該ガイドバー３１０に隣接して配置されている。

３３４は磁石と摩擦材とを接合して構成されたスライダ（接触部材）であり、第４レンズ保持部材３１４の四角枠部３１４ｃに接着等で固定されている。３３５は電気−機械エネルギー変換素子と該電気−機械エネルギー変換素子により振動が励起される板状の弾性部材とにより構成される振動子である。該振動子３３５の弾性部材は強磁性体であり、スライダ３３４の磁石と引き合うことにより、スライダ３３４の摩擦材の圧接面３３４ａと振動子３３５の弾性部材の圧接面３３５ａ（実施例１のように光軸方向２箇所に形成されている）とが圧接される。

３３６は振動子３３５の電気−機械エネルギー変換素子に接続されたフレキシブル配線板である。これらスライダ３３４および振動子３３５によって構成される第２の振動型リニアアクチュエータでは、スライダ３３４および振動子３３５が互いに圧接した状態でフレキシブル配線板３３６を介して２つの位相が異なる周波信号（パルス信号又は交番信号）が電気−機械エネルギー変換素子に入力されることにより、振動子３３５の圧接面３３５ａに略楕円運動が発生し、スライダ３３４の圧接面３３４ａに光軸方向の駆動力が発生する。

ここで、図２に示すように、光軸直交方向視において、第１の振動型リニアアクチュエータの光軸方向における設置範囲（スライダ３１８が設けられた範囲）および第２レンズ保持部材３１２の光軸方向での可動範囲（移動量）Ｌ２は、光量調節ユニット３１５よりも物体側（図２の左側）から像面側に延びている。一方、第２の振動型リニアアクチュエータの光軸方向における設置範囲（スライダ３３４が設けられた範囲）および第４レンズ保持部材３１４の光軸方向での可動範囲Ｌ４は、光量調節ユニット３１５よりも像面側から物体側まで延びている。すなわち、第１および第２の振動型リニアアクチュエータの設置範囲（第２および第４レンズ保持部材３１２，３１４の可動範囲）の一部は光軸方向において互いに重複している。

３３７は振動子３３５を保持するスペーサ、３３８はスペーサ３３７を保持する板バネである。板バネ３３８は、その面内方向には変形しにくく、該面に垂直な方向には変形しやすい形状を持ち、さらにその面内に含まれる任意の軸を中心として回転変形しやすい形状を有する。板バネ３３８が面内方向に変形しにくいことにより、振動子３３５の光軸方向（すなわち、駆動方向）への変位は制限される。

３３９は板バネ３３８を保持する振動子保持部材であり、ビス３４６，３４７によって板バネ３３８が取り付けられている。この振動子保持部材３３９は、ビス３４２，３４３により後部鏡筒３０５に固定されている。

３４８は第４レンズ保持部材３１４の位置を検出するためのスケールであり、該スケール３４８は第４レンズ保持部材３１４の四角穴部３１４ｄに接着等で固定されている。３４９は投受光素子であり、スケール３４８に投光して、該スケール３４８からの反射光を受光することにより第４レンズ保持部材３１４の移動量を検出する。３５０は投受光素子３４９に対して信号を入出力するために用いられるフレキシブル配線板であり、ビス３５１により後部鏡筒３０５に固定されている。

ガイドバー３１１と、振動子３３５およびスライダ３３４により構成される第２の振動型リニアアクチュエータと、投受光素子３４９およびスケール３４８により構成される第２のリニアエンコーダとは、図４に示すように、光軸方向前方から見て、光量調節ユニット３１５の外周面のうち該光量調節ユニット３１５の光軸位置から最も近い外面の１つである平面状の右側面（光軸方向視において直線状の右長辺部）に沿うように、つまりは該右側面に近接して配置されている。また、第２の振動型リニアアクチュエータと第２のリニアエンコーダは、上下方向においてガイドバー３１１を挟むように該ガイドバー３１１に隣接して配置されている。

さらに、第１の振動型リニアアクチュエータ、ガイドバー３１０および第１のリニアエンコーダと、第２の振動型リニアアクチュエータ、ガイドバー３１１および第２のリニアエンコーダとが、光軸中心を通って上下方向に延びる軸に対して略対称となるように配置されている。

図５において、１０１はＣＣＤセンサおよびＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子、１０２は第２レンズユニット３０２（第２レンズ保持部材３１２）の駆動源であり、スライダ３１８および振動子３１９を含む第１の振動型リニアアクチュエータである。１０３は第４レンズユニット３０４（第４レンズ保持部材３１４）の駆動源であり、スライダ３３４および振動子３３５を含む第２の振動型リニアアクチュエータである。

１０４は光量調節ユニット３１５の駆動源としてのメータである。１０５はスケール３２８および投受光素子３２９を含む第１のリニアエンコーダとしての第２レンズエンコーダ、１０６はスケール３４８および投受光素子３４９を含む第２のリニアエンコーダとしての第４レンズエンコーダである。これらのエンコーダはそれぞれ、第２レンズユニット３０２および第４レンズユニット３０４の光軸方向での相対位置（基準位置からの移動量）を検出する。本実施例では、エンコーダとして光学式エンコーダを用いているが、磁気式エンコーダを用いてもよいし、電気抵抗を用いて絶対位置を検出するエンコーダ等を用いてもよい。

１０７は絞りエンコーダであり、例えば、光量調節ユニット３１５の駆動源であるメータ１０４の内部に設けられたホール素子によって該メータ１０４のロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが用いられる。

１１７は該撮影装置の動作の制御を司るコントローラとしてのＣＰＵである。１０８はカメラ信号処理回路であり、撮像素子１０１の出力に対して増幅やガンマ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＥゲート１０９およびＡＦゲート１１０を通過する。これらのゲート１０９，１１０により、露出決定およびピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲が全画面内から設定される。これらのゲート１０９，１１０の大きさは可変であったり、複数設けられたりする場合もある。

１１４はオートフォーカス（ＡＦ）のためのＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分を抽出してＡＦ評価値信号を生成する。１１５はズーム操作を行うためのズームスイッチである。１１６はズームトラッキングメモリであり、変倍に際して合焦状態を維持するために、被写体距離と第２レンズユニット３０２の位置とに応じた、第４レンズユニット３０４を駆動すべき目標位置情報を記憶する。なお、ズームトラッキングメモリとしては、ＣＰＵ１１７内のメモリを使用してもよい。

上記構成において、撮影者によりズームスイッチ１１５が操作されると、ＣＰＵ１１７は第２レンズユニット３０２を駆動するために第１の振動型リニアアクチュエータ１０２を制御するとともに、第１のズームトラッキングメモリ１１６の情報と第２レンズユニットエンコーダ１０５の検出結果から求めた現在の第２レンズユニット３０２の位置とに基づいて第４レンズユニット３０４の目標駆動位置を算出し、該目標駆動位置に第４レンズユニット３０４を駆動するよう第２の振動型リニアアクチュエータ１０３を制御する。第４レンズユニット３０４が目標駆動位置に達したか否かは、第４レンズユニットエンコーダ１０６の検出結果から求められた現在の第４レンズユニット３０４の位置と目標駆動位置とが一致したか否かによって判別される。

また、オートフォーカスにおいては、ＣＰＵ１１７は、ＡＦ信号処理回路１１４で得られたＡＦ評価値がピークを示す位置を探索するように第４レンズユニット３０４を駆動するため、第２の振動型リニアアクチュエータ１０３を制御する。

さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ１１７は、ＡＥゲート１０９を通過した輝度信号の平均値が所定値となるように、つまりは絞りエンコーダ１０７の出力が該所定値に対応した値となるように、光量調節ユニット１５のメータ１０４を制御して開口径をコントロールする。

上記構成において、スライダ３１８は磁石を用いて構成され、振動子３１９を吸着することによって振動型リニアアクチュエータとしての駆動力を発生するために必要な圧接力を得ている。このため、圧接力の反力が第２レンズ保持部材３１２には作用しない。これにより、第２レンズ保持部材３１２におけるガイドバー３１０，３１１との係合部３１２ａ，３１２ｂに発生する摩擦力が大きくならず、摩擦による駆動負荷も大きくならない。しかも、板バネ３２２にて発生する力は小さいので、該板バネ３２２からガイドバー３１０，３１１との係合部３１２ａ，３１２ｂに作用する力も小さく、係合部３１２ａ，３１２ｂに発生する摩擦力をほとんど増加させない。したがって、低出力で小型の振動型リニアアクチュエータを使用することができ、この結果、レンズ鏡筒の小型化を図ることができる。

また、大きな圧接力が第２レンズ保持部材３１２に作用することがないので、第２レンズ保持部材３１２におけるガイドバー３１０，３１１との係合部３１２ａ，３１２ｂに発生する摩擦力が大きくならない。したがって、第１の振動型リニアアクチュエータを大出力化したり大型化したりする必要がなく、係合部３１２ａ，３１２ｂのガイドバー３１０，３１１との摩擦による摩耗を低減することもできる。また、第２レンズ保持部材３１２（第２レンズユニット３０２）の微小駆動も正確に行うことができる。
また、製造誤差等でいずれかの圧接面の光軸に平行な軸に対する位置や該軸回りでの傾きが光軸方向において変化した場合でも、板バネ３２２が変形して振動子３１９の位置や傾き（向き）が変化することによって、両圧接面は平行に維持され、適正な面接触状態が維持される。また、板バネ３２２は、上記圧接力よりも小さな力で変形するようにバネ定数が設定されている。このため、圧接面の位置や傾きが変わった場合でも圧接力は大きく変わらない。したがって、第１の振動型リニアアクチュエータが本来持つ性能に応じた出力を安定的に引き出すことができる。

一方、スライダ３３４は磁石を用いて構成され、振動子３３５を吸着することによって振動型リニアアクチュエータとしての駆動力を発生するために必要な圧接力を得ている。このため、圧接力の反力が第４レンズ保持部材３１４には作用しない。これにより、第４レンズ保持部材３１４におけるガイドバー３１１，３１０との係合部３１４ａ，３１４ｂに発生する摩擦力が大きくならず、摩擦による駆動負荷も大きくならない。しかも、板バネ３３８にて発生する力は小さいので、該板バネ３３８からガイドバー３１１，３１０との係合部３１４ａ，３１４ｂに作用する力も小さく、係合部３１４ａ，３１４ｂに発生する摩擦力をほとんど増加させない。したがって、低出力で小型の振動型リニアアクチュエータを使用することができ、この結果、レンズ鏡筒の小型化を図ることができる。

また、大きな圧接力が第４レンズ保持部材３１４に作用することがないので、第４レンズ保持部材３１４におけるガイドバー３１１，３１０との係合部３１４ａ，３１４ｂに発生する摩擦力が大きくならない。したがって、第２の振動型リニアアクチュエータを大出力化したり大型化したりする必要がなく、係合部３１４ａ，３１４ｂのガイドバー３１１，３１０との摩擦による摩耗を低減することもできる。また、第４レンズ保持部材３１４（第４レンズユニット３０４）の微小駆動も正確に行うことができる。
また、製造誤差等でいずれかの圧接面の光軸に平行な軸に対する位置や該軸回りでの傾きが光軸方向において変化した場合でも、板バネ３３８が変形して振動子３３５の位置や傾き（向き）が変化することによって、両圧接面は平行に維持され、適正な面接触状態が維持される。また、板バネ３３８は、上記圧接力よりも小さな力で変形するようにバネ定数が設定されている。このため、圧接面の位置や傾きが変わった場合でも圧接力は大きく変わらない。したがって、第２の振動型リニアアクチュエータが本来持つ性能に応じた出力を安定的に引き出すことができる。

さらに、レンズ保持部材の移動量が大きいと必要なスライダの長さが長くなり、この長いスライダの光軸方向移動を許容するためには該スライダの移動スペースを光軸方向において長く確保する必要がある。しかし、本実施例では、第４レンズ保持部材３１４に比べて移動量が大きい第２レンズ保持部材３１２を駆動する第１の振動型リニアアクチュエータにおいて、第２の振動型リニアアクチュエータのスライダ３３４よりも光軸方向長さが長いスライダ３１８が固定され、振動子３１９が第２レンズ保持部材３１２と光軸方向に一体的に移動する。このように、長いスライダ３１８が光軸方向に移動しないので、第１の振動型リニアアクチュエータの光軸方向における配置スペースが短くて済み、これによりレンズ鏡筒を小型化することができる。

また、本実施例では、第２レンズ保持部材３１２に比べて移動量が小さい第４レンズ保持部材３１４を駆動する第２の振動型アクチュエータのうちスライダ３３４が第４レンズ保持部材３１４に固定されて光軸方向に移動し、振動子３３５が固定されて光軸方向には移動しない。このため、フレキシブル配線板３５０に変形部を設ける必要がなく、フレキシブル配線板３５０の取り回しを容易とし、設計自由度を高めることができる。これにより、レンズ鏡筒を小型化することができる。

上述したように、本実施例では、光軸方向視において、ガイドバー３１０と第１の振動型リニアアクチュエータと第１のリニアエンコーダとが、光量調節ユニット３１５のうち光軸から最も近い平面の１つである左側面に沿うように（近接するように）配置されている。また、ガイドバー３１０の上下に隣接するように第１の振動型リニアアクチュエータと第１のリニアエンコーダが配置されている。

さらに、光軸方向視において、ガイドバー３１１と第２の振動型リニアアクチュエータと第２のリニアエンコーダとが、光量調節ユニット３１５のうち光軸から最も近い平面の１つである右側面に沿うように（近接するように）配置されている。また、ガイドバー３１１の上下に隣接するように第２の振動型リニアアクチュエータと第２のリニアエンコーダが配置されている。

したがって、光量調節ユニット３１５と、該光量調節ユニット３１５の物体側および像面側に配置された第２および第４レンズ保持部材３１２，３１４（第２および第４レンズユニット３０２，３０４）をそれぞれ駆動する２つの振動型リニアアクチュエータ、これらレンズ保持部材３１２，３１４をそれぞれ光軸方向にガイドする２つのガイドバー３１０，３１１およびこれらレンズ保持部材３１２，３１４のそれぞれの位置を検出する２つのリニアエンコーダを有しながらも、レンズ鏡筒を小型に構成することができる。

また、ガイドバー３１０，３１１に隣接してスライダ３１８，３３４が配置されているので、第２および第４レンズ保持部材３１２，３１４をスムーズに駆動することができる。しかも、ガイドバー３１１，３１０に隣接してスケール３２８，３４８が配置されているので、第２および第４レンズ保持部材３１２，３１４におけるガイドバー３１０，３１１への係合部３１２ａ，３１２ｂ，３１４ａ，３１４ｂのがたによるスケール３２８，３４８の変位が少なく、精度良く位置検出を行うことができる。

なお、リニアアクチュエータとリニアエンコーダとが、これらの駆動対象および位置検出対象であるレンズ保持部材をガイドするガイドバーに対して、光軸を挟んだ反対側に配置されていると、該ガイドバーに対するレンズ保持部材の係合部の係合がたによって、駆動開始時に該ガイドバーを支点としてリニアエンコーダが駆動方向とは反対側に変位する可能性がある。これは、位置検出精度を悪化させる原因になる。しかし、本実施例では、リニアアクチュエータとリニアエンコーダがこれらの駆動対象および位置検出対象であるレンズ保持部材をガイドするガイドバーと同じ側に配置されているので、そのような問題は生じず、精度良く位置検出を行うことができる。

図６には、本発明の実施例２である撮影装置のレンズ鏡筒を分解して示している。図７には、本実施例のレンズ鏡筒を光軸に平行で、かつ振動型リニアアクチュエータのスライダと振動子との圧接面に垂直な面で切断したときの断面図を示している。また、図８には、本実施例のレンズ鏡筒を光軸に垂直で、かつ第２レンズユニットを駆動する振動型リニアアクチュエータの圧接面に垂直な面で切断した場合の物体側から見た断面図を示している。また、図９には、本実施例のレンズ鏡筒を光軸に垂直で、かつ第４レンズユニットを駆動する振動型リニアアクチュエータの圧接面に垂直な面で切断した場合の物体側から見た断面図を示している。なお、本実施例の撮影装置における電気的な構成は、実施例１と同様である。

これらの図において、物体側から順に、２０１は固定された第１レンズユニット、２０２は変倍のために光軸方向に移動する第２レンズユニット、２１５は光量調節ユニット、２０３は固定された第３レンズユニット、２０４は変倍に伴う像面変動の補正および焦点調節のために光軸方向に移動する第４レンズユニットである。

２０５は撮像素子やローパスフィルタ（ＬＰＦ）を保持し、不図示のカメラ本体に固定される後部鏡筒である。２０６は第１レンズユニット２０１を保持し、ビス２０７，２０８，２０９により後部鏡筒２０５に固定された第１レンズ保持部材である。

２１０，２１１は後部鏡筒２０５と第１レンズ保持部材２０６により光軸方向に略平行に保持されたガイドバー（ガイド部材）である。

２１２は第２レンズユニット２０２を保持する第２レンズ保持部材であり、この第２レンズ保持部材２１２には不要光をカットするマスク２３２が固定されている。この第２レンズ保持部材２１２は、係合部２１２ａにおいてガイドバー２１０に係合して光軸方向にガイドされ、係合部２１２ｂにおいてガイドバー２１１に係合してガイドバー２１０回りでの回転が阻止されている。２１３は第３レンズユニット２０３を保持し、ビス２１６により後部鏡筒２０５に固定された第３レンズ保持部材である。２１４は第４レンズユニット２０４を保持する第４レンズ保持部材であり、係合部２１４ａにおいてガイドバー２１１に係合して光軸方向にガイドされ、係合部２１４ｂにおいてガイドバー２１０に係合してガイドバー２１１回りでの回転が阻止されている。

光量調節ユニット２１５は、光軸方向から見て左右方向（第２の方向）よりも上下方向（第１の方向）に長い外形形状を有する。この光量調節ユニット２１５は、ビス２１７により後部鏡筒２０５に固定されている。また、光量調節ユニット２１５の構成は、実施例１にて説明したものと同様である。

２１８は摩擦材からなるスライダであり、２１９は電気−機械エネルギー変換素子と該電気−機械エネルギー変換素子により振動が励起される板状の弾性部材とから構成される振動子である。２２０は振動子２１９に接続され、電気−機械エネルギー変換素子に信号を伝えるフレキシブル配線板である。フレキシブル配線板２２０は、第２レンズ保持部材２１２が光軸方向に移動するのに伴って曲げ部（変形部）２２０ａが変形する。

これらスライダ２１８および振動子２１９によって構成される第１の振動型リニアアクチュエータでは、スライダ２１８および振動子２１９が互いに圧接した状態でフレキシブル配線板２２０を介して２つの位相が異なる周波信号（パルス信号又は交番信号）が電気−機械エネルギー変換素子に入力されることにより、振動子２１９の圧接面２１９ａ（光軸方向２箇所に形成されている）に略楕円運動が発生し、スライダ２１８の圧接面２１８ａに光軸方向の駆動力が発生する。

２２１は振動子２１９を固定するスペーサであり、その中央に形成された穴部２２１ａに第２レンズ保持部材２１２に形成された球状突起部２１２ｅが係合することによって、スペーサ２２１は、光軸方向（すなわち、駆動方向）への移動は阻止（制限）され、かつ回転および光軸方向以外への移動は許容された状態で保持される。また、第２レンズ保持部材２１２に形成された突起部２１２ｃ，２１２ｄと不図示の突起部によってスペーサ２２１の外周をある程度のがたを許容して保持される。これにより、スペーサ２２１は、振動子２１９の圧接面２１９ａがスライダ２１８の圧接面２１８ａに対して平行になるように移動できる。

２２２はスライダ２１８における圧接面２１８ａとは反対側の面を押さえる圧接バー、２２４はスペーサ２２１の突起部２２１ｂと圧接バー２２２との間に掛けられるコイルバネ、２２５はスペーサ２２１の突起部２２１ｃと圧接バー２２２との間に掛けられるコイルバネである。圧接バー２２２とスペーサ２２１とは、コイルバネ２２４，２２５の引張力によって引き合い、圧接バー２２２により押されたスライダ２１８とスペーサ２２１に固定された振動子２１９は、それぞれの圧接面２１８ａ，２１９ａ同士が圧接される。

２２３はスライダ２１８が保持部２２３ａに接着等で固定され、ビス２２６，２２７により第１レンズ保持部材２０６に固定されたスライダ保持部材である。

２２８は第２レンズ保持部材２１２の位置を検出するために用いられるスケールであり、第２レンズ保持部材２１２に形成された溝部２１２ｆ内に接着等で固定されている。２２９はスケール２２８に投光し、該スケール２２８からの反射光を受光して第２レンズ保持部材２１２の移動量を検出するための投受光素子である。これらスケール２２８および投受光素子２２９により検出器としての第１のリニアエンコーダが構成される。

２３０は投受光素子２２９に対して信号を入出力するためのフレキシブル配線板であり、ビス２３１により第１レンズ保持部材２０６に固定されている。

ガイドバー２１０と、振動子２１９およびスライダ２１８により構成される第１の振動型リニアアクチュエータと、投受光素子２２９およびスケール２２８により構成される第１のリニアエンコーダとは、図８に示すように、光軸方向前方から見て、光量調節ユニット２１５の外周面のうち該光量調節ユニット２１５の光軸位置から最も近い外面の１つである平面状の左側面（光軸方向視において直線状の左長辺部）に沿うように、つまりは該左側面に近接して配置されている。また、第１の振動型リニアアクチュエータと第１のリニアエンコーダは、上下方向においてガイドバー２１０を挟むように該ガイドバー２１０に隣接して配置されている。

２３３は圧接バーであり、２４０，２４１は圧接バー２３３に一端が掛けられたコイルバネである。２３４は圧接バー２２３によって押される摩擦材からなるスライダであり、第４レンズ保持部材２１４の溝部２１４ｅに固定されている。

２３５は電気−機械エネルギー変換素子と該電気−機械エネルギー変換素子により振動が励起される板状の弾性部材とにより構成された振動子である。２３６は振動子２３５の電気−機械エネルギー変換素子に接続されたフレキシブル配線板である。これらスライダ２３４および振動子２３５によって構成される第２の振動型リニアアクチュエータでは、スライダ２３４および振動子２３５が互いに圧接した状態でフレキシブル配線板２３６を介して２つの位相が異なる周波信号（パルス信号又は交番信号）が電気−機械エネルギー変換素子に入力されることにより、振動子２３５の圧接面２３５ａ（光軸方向２箇所に形成されている）に略楕円運動が発生し、スライダ２３４の圧接面２３４ａに光軸方向の駆動力が発生する。

ここで、図７に示すように、光軸直交方向視において、第１の振動型リニアアクチュエータの光軸方向における設置範囲（スライダ２１８が設けられた範囲）および第２レンズ保持部材２１２の光軸方向での可動範囲Ｌ２は、光量調節ユニット２１５よりも物体側（図７の左側）から像面側に延びている。一方、第２の振動型リニアアクチュエータの光軸方向における設置範囲（スライダ２３４が設けられた範囲）および第４レンズ保持部材２１４の光軸方向での可動範囲Ｌ４は、光量調節ユニット２１５よりも像面側から物体側まで延びている。すなわち、第１および第２の振動型リニアアクチュエータの設置範囲（第２および第４レンズ保持部材２１２，２１４の可動範囲）の一部は光軸方向において互いに重複している。

２３７は振動子２３５を保持するスペーサであり、該スペーサ２３７の突起部２３７ｂ，２３７ｃには、コイルバネ２４０，２４１の他端が掛かっている。コイルバネ２４０，２４１は圧接バー２３３とスペーサ２３７とを引っ張っており、圧接バー２３３はスライダ２３４を押し、またスペーサ２３７は振動子２３５を押しているので、スライダ２３４の圧接面２３４ａと振動子２３５の圧接面２３５ａとが圧接される。

２３９は振動子２３５を保持する振動子保持部材である。この振動子保持部材２３９において物体側および像側にそれぞれ延びる軸部２３９ａ，２３９ｂは、後部鏡筒２０５の軸受け部２０５ａ，２０５ｂにより回転自在に係合している。また、振動子保持部材２３９の内側に形成された球状突起部２３９ｃは、スペーサ２３７に形成された円錐穴部２３７ａに係合している。この振動子保持部材２３９は、軸部２３９ｂ上に配置されたねじりコイルバネ２３８によって物体側に片寄せされることにより、光軸方向にがたなく保持される。また、振動子保持部材２３９はねじりコイルバネ２３８によって軸部２３９ａ，２３９ｂを中心として内側への回転方向に付勢され、これにより球状突起部２３９ｃが円錐穴部２３７ａに押し付けられる。これにより、スペーサ２３７およびこれに保持された振動子２３５は、光軸方向（すなわち、駆動方向）の移動が阻止（制限）され、球状突起部２３９ｃ回りでの回転および圧接面２３５ａに略垂直な方向への移動が許容された状態で保持される。

２４８は第４レンズ保持部材２１４の位置を検出するために用いられるスケールであり、第４レンズ保持部材２１４に形成された溝部２１４ｄ内に接着等で固定されている。２４９はスケール２４８に投光し、該スケール２４８からの反射光を受光して第２レンズ保持部材２１４の移動量を検出するための投受光素子である。これらスケール２４８および投受光素子２４９により検出器としての第２のリニアエンコーダが構成される。

２５０は投受光素子２４９に対して信号を入出力するためのフレキシブル配線板であり、ビス２５１により後部鏡筒２０５に固定されている。

ガイドバー２１１と、振動子２３５およびスライダ２３４により構成される第２の振動型リニアアクチュエータと、投受光素子２４９およびスケール２４８により構成される第２のリニアエンコーダとは、図９に示すように、光軸方向前方から見て、光量調節ユニット２１５の外周面のうち該光量調節ユニット２１５の光軸位置から最も近い外面の１つである平面状の右側面（光軸方向視において直線状の右長辺部）に沿うように、つまりは該右側面に近接して配置されている。また、第２の振動型リニアアクチュエータと第２のリニアエンコーダは、上下方向においてガイドバー２１１を挟むように該ガイドバー２１１に隣接して配置されている。

さらに、第１の振動型リニアアクチュエータ、ガイドバー２１０および第１のリニアエンコーダと、第２の振動型リニアアクチュエータ、ガイドバー２１１および第２のリニアエンコーダとが、光軸中心を通って上下方向に延びる軸に対して略対称となるように配置されている。

上記構成において、コイルバネ２２４，２２５が圧接バー２２２とスペーサ２２１とを引っ張り、スライダ２１８と振動子２１９を押すことによって振動型リニアアクチュエータとしての駆動力を発生するために必要な圧接力を得ている。このため、圧接力の反力は第２レンズ保持部材２１２には作用しない。これにより、第２レンズ保持部材２１２におけるガイドバー２１０，２１１との係合部２１２ａ，２１２ｂに発生する摩擦力が大きくならず、該摩擦による駆動負荷が大きくならない。

ここで、スライダ２１８はスライダ保持部材２２３に固定されている。一方、スペーサ２２１は第２レンズ保持部材２１２の球状突起部２１２ｅと係合しており、光軸方向にはがたなく第２レンズ保持部材２１２の駆動に必要な力を伝えるが、駆動方向以外の移動方向と回転方向については小さい力しか伝えない。このため、圧接力が第２レンズ保持部材２１２に作用することはない。

したがって、低出力で小型の振動型リニアアクチュエータを使用することができ、この結果、レンズ鏡筒の小型化を図ることができる。
さらに、振動子２１９を保持するスペーサ２２１の穴部２２１ａが第２レンズ保持部材２１２の球状突起部２１２ｅと係合し、球状突起部２１２ｅを中心とした回転および光軸方向以外の方向への移動が可能に保持されているので、製造誤差等でいずれかの圧接面の位置や傾きが光軸方向において変化した場合でも、振動子２１９の位置や傾き（向き）が変化して両圧接面は平行に維持され、適正な面接触状態が維持される。このため、スペーサ２２１の位置や傾きが変わった場合でも圧接力は大きく変わらない。したがって、第１の振動型リニアアクチュエータが本来持つ性能に応じた出力を安定的に引き出すことができる。

また、大きな圧接力が第２レンズ保持部材２１２に作用することがないので、第２レンズ保持部材２１２におけるガイドバー２１０，２１１との係合部２１２ａ，２１２ｂに発生する摩擦力は大きくならない。したがって、第１の振動型リニアアクチュエータを大出力化したり大型化したりする必要がなく、係合部２１２ａ，２１２ｂのガイドバー２１０，２１１との摩擦による摩耗を低減することもできる。また、第２レンズ保持部材２１２（第２レンズユニット２０２）の微小駆動も正確に行うことができる。

一方、コイルバネ２４０，２４１が圧接バー２３３とスペーサ２３７とを引っ張り、スライダ２３４と振動子２３５を押すことによって振動型リニアアクチュエータとしての駆動力を発生するために必要な圧接力を得ている。このため、圧接力の反力は第４レンズ保持部材２１４には作用しない。これにより、第４レンズ保持部材２１４におけるガイドバー２１１，２１０との係合部２１４ａ，２１４ｂに発生する摩擦力が大きくならず、該摩擦による駆動負荷が大きくならない。

ここで、スライダ２３４は第４レンズ保持部材２１４の溝部２１４ｅに固定されている。一方、スペーサ２３７には、円錐穴部２３７ａで振動子保持部材２３９の球状突起部２３９ｃと係合することによって、がたなくスペーサ２３７を支えるのに必要な押さえ力が作用するだけである。がたなくスペーサ２３７を支えるのに必要な押さえ力は上記圧接力よりも小さいため、第４レンズ保持部材２１４におけるガイドバー２１０，２１１との係合部２１４ａ、２１４ｂに発生する摩擦力は、ほとんど大きくならず、該摩擦による駆動負荷はほとんど大きくならない。

したがって、低出力で小型の振動型リニアアクチュエータを使用することができ、この結果、レンズ鏡筒の小型化を図ることができる。

また、前述したように、スライダ２３４の圧接面２３４ａと振動子２３５の圧接面２３５ａとはコイルバネ２４０，２４１の引張り力によって圧接され、振動子保持部材２３９の球状突起部２３９ｃがスペーサ２３７の円錐穴部２３７ａにコイルバネ２３８の付勢力によってがたなく係合するように押し当てられている。これにより、振動子２３５は、球状突起部２３９ｃ回りでの回転が可能であり、さらに振動子保持部材２３９が軸部２３９ａ，２３９ｂを中心して回転することにより振動子２３５は圧接面２３５ａに略垂直な方向や球状突起部２３９ｃ回りで傾くように移動できるので、製造誤差等でいずれかの圧接面の光軸に平行な軸に対する位置や該軸回りでの傾きが光軸方向において変化した場合でも、振動子２３５の位置や傾き（向き）が変化することによって両圧接面は平行に維持され、適正な面接触状態が維持される。

コイルバネ２３８で発生する力は、振動子保持部材２３９の球状突起部２３９ｃがスペーサ２３７の円錐穴部２３７ａにがたなく係合できる程度の大きさでよく、スライダ２３４と振動子２３５が駆動力を発生するためにこれらを圧接させる力よりも小さくてよい。したがって、圧接面の位置が変化した場合でも圧接力は大きく変わらない。

したがって、第２の振動型リニアアクチュエータが本来持つ性能に応じた出力を安定的に引き出すことができる。

また、大きな圧接力が第４レンズ保持部材２１４に作用することがないので、第４レンズ保持部材２１４におけるガイドバー２１１，２１０との係合部２１４ａ，２１４ｂに発生する摩擦力も大きくならない。したがって、第２の振動型リニアアクチュエータを大出力化したり大型化したりする必要がなく、係合部２１４ａ，２１４ｂのガイドバー２１１，２１０との摩擦による摩耗を低減することもできる。また、第４レンズ保持部材２１４（第２レンズユニット２０４）の微小駆動も正確に行うことができる。

さらに、レンズ保持部材の移動量が大きいと必要なスライダの長さが長くなり、この長いスライダの光軸方向移動を許容するためには該スライダの移動スペースを光軸方向において長く確保する必要がある。しかし、本実施例では、第４レンズ保持部材２１４に比べて移動量が大きい第２レンズ保持部材２１２を駆動する第１の振動型リニアアクチュエータにおいて、第２の振動型リニアアクチュエータのスライダ２３４よりも光軸方向長さが長いスライダ２１８が固定され、振動子２１９が第２レンズ保持部材２１２と光軸方向に一体的に移動する。このように、長いスライダ２１８が光軸方向に移動しないので、第１の振動型リニアアクチュエータの光軸方向における配置スペースが短くて済み、これによりレンズ鏡筒を小型化することができる。

また、本実施例では、第２レンズ保持部材２１２に比べて移動量が小さい第４レンズ保持部材２１４を駆動する第２の振動型アクチュエータのうちスライダ２３４が第４レンズ保持部材２１４に固定されて光軸方向に移動し、振動子２３５が固定されて光軸方向には移動しない。このため、フレキシブル配線板２５０に変形部を設ける必要がなく、フレキシブル配線板２５０の取り回しを容易とし、設計自由度を高めることができる。これにより、レンズ鏡筒を小型化することができる。

上述したように、本実施例では、光軸方向視において、ガイドバー２１０と第１の振動型リニアアクチュエータと第１のリニアエンコーダとが、光量調節ユニット２１５のうち光軸から最も近い平面の１つである左側面に沿うように（近接するように）配置されている。また、ガイドバー２１０の上下に隣接するように第１の振動型リニアアクチュエータと第１のリニアエンコーダが配置されている。

さらに、光軸方向視において、ガイドバー２１１と第２の振動型リニアアクチュエータと第２のリニアエンコーダとが、光量調節ユニット２１５のうち光軸から最も近い平面の１つである右側面に沿うように（近接するように）配置されている。また、ガイドバー２１１の上下に隣接するように第２の振動型リニアアクチュエータと第２のリニアエンコーダが配置されている。

したがって、光量調節ユニット２１５と、該光量調節ユニット２１５の物体側および像面側に配置された第２および第４レンズ保持部材２１２，２１４（第２および第４レンズユニット２０２，２０４）をそれぞれ駆動する２つの振動型リニアアクチュエータ、これらレンズ保持部材２１２，２１４をそれぞれ光軸方向にガイドする２つのガイドバー２１０，２１１およびこれらレンズ保持部材２１２，２１４のそれぞれの位置を検出する２つのリニアエンコーダを有しながらも、レンズ鏡筒を小型に構成することができる。

また、ガイドバー２１０，２１１に隣接してスライダ２１８，２３４が配置されているので、第２および第４レンズ保持部材２１２，２１４をスムーズに駆動することができる。しかも、ガイドバー２１１，２１０に隣接してスケール２２８，２４８が配置されているので、第２および第４レンズ保持部材２１２，２１４におけるガイドバー２１０，２１１への係合部２１２ａ，２１２ｂ，２１４ａ，２１４ｂのがたによるスケール２２８，２４８の変位が少なく、精度良く位置検出を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例にて説明した構成に限定されず、特許請求の範囲内で、上記各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。例えば、第２および第４レンズ保持部材のうち少なくとも一方を駆動するリニアアクチュエータとして、通電により磁力を発生するコイルと、該コイルよりも光軸方向長さが長いマグネットとを含む電磁型リニアアクチュエータ（ボイスコイルモータ）を用いてもよい。

また、上記実施例では、レンズ一体型の撮影装置について説明したが、本発明は、撮影装置本体に対して着脱可能な交換レンズ（光学機器）にも適用することができる。また、撮影装置に限らず、レンズをリニアアクチュエータによって駆動する各種光学機器にも本発明を適用することができる。

本発明の実施例１である撮影装置のレンズ鏡筒の分解斜視図。実施例１のレンズ鏡筒を光軸に平行な面で切断したときの断面図。実施例１のレンズ鏡筒を光軸に垂直な面で切断したときの断面図。実施例１のレンズ鏡筒を光軸に垂直な面で切断したときの断面図。実施例１の撮影装置の電気的構成を示したブロック図。本発明の実施例２である撮影装置のレンズ鏡筒の分解斜視図。実施例２のレンズ鏡筒を光軸に平行な面で切断したときの断面図。実施例２のレンズ鏡筒を光軸に垂直な面で切断したときの断面図。実施例２のレンズ鏡筒を光軸に垂直な面で切断したときの断面図。

符号の説明

２０１，３０１第１レンズユニット
２０２，３０２第２レンズユニット
２０３，３０３第３レンズユニット
２０４，３０４第４レンズユニット
２０５，３０５後部鏡筒
２０６，３０６第１レンズ保持部材
２１０，２１１，３１０，３１１ガイドバー
２１２，３１２第２レンズ保持部材
２１４，３１４第４レンズ保持部材
２１５，３１５光量調節ユニット
２１８，２３４，３１８，３３４スライダ
２１９，２３５，３１９，３３５振動子
３２２，３３８板バネ
２２８，２４８，３２８，３４８スケール
２２９，２４９，３２９，３４９投受光素子
１０１撮像素子
２４０，２４１，２２４，２２５コイルバネ

Claims

光軸方向に第１の移動量で移動する第１のレンズと、
光軸方向に、前記第１の移動量より小さい第２の移動量で移動する第２のレンズと、
電気信号が入力される第１の部材および該第１の部材よりも光軸方向の長さが長い第２の部材を含み、該第１および第２の部材が光軸方向に相対移動して前記第１のレンズを駆動する第１のリニアアクチュエータと、
電気信号が入力される第３の部材および該第３の部材よりも光軸方向の長さが長い第４の部材を含み、該第３および第４の部材が光軸方向に相対移動して前記第２のレンズを駆動する第２のリニアアクチュエータとを有し、
前記第１の部材は、前記第２の部材に対して、前記第１のレンズとともに光軸方向に移動することを特徴とする光学機器。
前記第４の部材は、前記第３の部材に対して、前記第２のレンズとともに光軸方向に移動することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
前記第１のリニアアクチュエータは、電気−機械エネルギー変換作用により振動が励起される前記第１の部材としての振動部材と、該振動部材と接触する前記第２の部材としての接触部材とを含む振動型リニアアクチュエータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
前記第２のリニアアクチュエータは、電気−機械エネルギー変換作用により振動が励起される前記第３の部材としての振動部材と、該振動部材と接触する前記第４の部材としての接触部材とを含む振動型リニアアクチュエータであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
前記第２の部材は、前記第４の部材に比べて光軸方向長さが長いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。