JP2007328123A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動型リニアアクチュエータの振動部材と接触部材間の面接触状態を安定的に維持できる光学機器を提供する。
【解決手段】光学機器は、ベース部材２３と、光学素子２を保持し、ベース部材に対して第１の方向に移動可能な光学素子保持部材２１と、電気−機械エネルギ変換作用により振動が励起される振動部材１９および該振動部材に接触する接触部材１８により構成される振動型リニアアクチュエータとを有する。ベース部材および光学素子保持部材のうち一方を第１の部材、他方を第２の部材とし、振動部材および接触部材のうち一方を第３の部材、他方を第４の部材とするとき、第３の部材は、第１の部材により保持され、第２の部材は、第１の方向に対して直交する平面部２３ａを有し、第４の部材は、該平面部に対して摺動および回転可能に当接する当接部２１ｂを介して第２の部材により保持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動型リニアアクチュエータを用いてレンズ等の光学素子を駆動する光学機器に関する。

振動型リニアアクチュエータは、圧電素子によって振動が励起される振動部材と、該振動部材に圧接する接触部材とを直線方向に相対移動させるアクチュエータである。

このような振動型リニアアクチュエータを用いて被駆動物を駆動する装置は、特許文献１にて開示されている。この装置では、振動部材に設けたピンを、Ｖ溝および弾性ヒンジ部を備えたホルダで保持し、さらにホルダを押圧する板ばねを備えている。また、板ばねのたわみ量を調節するためのネジが設けられている。
特許第３４１８２４１号公報（段落００３３〜００３８等）

上記特許文献１にて開示された装置では、組立て時において、振動部材と接触部材との圧接力を調節するために、板ばねに設けたネジを調整しなければならず、組立てが繁雑である。

また、実際の組立てにおいては、振動部材と接触部材とが製造誤差等によって相対的に傾いて取り付けられる場合がある。

この場合、振動部材と接触部材とが点又は線で接触した状態となり、本来これらが面接触することによって得られる駆動力よりも小さな駆動力しか得られなくなる。

また、振動部材と接触部材との相対位置によって板ばねのたわみ量が変化し、これにより振動部材と接触部材との圧接力が変動して安定した駆動力が得られないおそれがある。

本発明は、振動型リニアアクチュエータの振動部材と接触部材間の圧接力の調整作業が不要であり、かつ振動部材と接触部材との面接触状態を安定的に維持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。

本発明の一側面としての光学機器は、ベース部材と、光学素子を保持し、ベース部材に対して第１の方向に移動可能な光学素子保持部材と、電気−機械エネルギ変換作用により振動が励起される振動部材および該振動部材に接触する接触部材により構成される振動型リニアアクチュエータとを有する。そして、ベース部材および光学素子保持部材のうち一方を第１の部材、他方を第２の部材とし、振動部材および接触部材のうち一方を第３の部材、他方を第４の部材とするとき、第３の部材は、第１の部材により保持され、第２の部材は、第１の方向に対して直交する平面部を有し、第４の部材は、該平面部に対して摺動および回転可能に当接する当接部を介して第２の部材により保持されていることを特徴とする。

本発明によれば、振動部材と接触部材の相対的な位置や傾きが変化しても、一方の部材（第４の部材）が移動又は回転することによって、常に振動部材と接触部材の接触面が平行になり、両部材の面接触状態が維持される。

したがって、振動型リニアアクチュエータの本来の性能に応じた駆動力を安定的に引き出すことができ、この結果、光学素子をスムーズに、かつ高い位置精度を確保しながら駆動することができる。

また、本発明では、該一方の部材の移動および回転を許容するよう弾性変形する弾性部材を用いていないため、弾性部材からの反力を受けることがない。

したがって、振動部材と接触部材の接触位置が変化しても、両部材間の接触圧が変動せず、光学素子を駆動するための安定した駆動力を得ることができる。

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８には、本発明の実施例１である撮影装置（光学機器）のレンズ鏡筒部の構成を示している。図１は、本実施例のレンズ鏡筒部の分解斜視図である。

また、図２は、該レンズ鏡筒部を光軸を含む水平面で切断した断面図である。図３は、該レンズ鏡筒部を構成する第１振動型リニアアクチュエータ部分の拡大図である。図４は、図３のＢ−Ｂ断面図、図５は、図３のＡ−Ａ断面図である。図６は、該レンズ鏡筒部を構成する第２振動型リニアアクチュエータの拡大図である。図７は、図６のＨ−Ｈ断面図、図８は、図６のＧ−Ｇ断面図である。

図１および図２において、物体側から順に、１は固定された第１レンズユニット、２は変倍のために光軸方向（第１の方向）に移動する第２レンズユニット、１５は光量調節ユニットである。３は固定された第３レンズユニット、４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。

５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。６は第１レンズユニット１を保持し、ビス７、８、９により後部鏡筒５に固定された第１レンズ保持部材である。

１０、１１は後部鏡筒５と第１レンズ保持部材６により光軸方向に平行に保持されたガイドバー（ガイド部材）である。

１２は第２レンズユニット２を保持する第２レンズ保持部材であり、不要光をカットするマスク３２が固定されている。

この第２レンズ保持部材１２は、係合部（スリーブ部）１２ａにてガイドバー１０に係合して光軸方向にガイドされ、係合部（Ｕ溝部）１２ｂにてガイドバー１１に係合してガイドバー１０回りでの回転が阻止されている。

１３は第３レンズユニット３を保持し、ビス１６により後部鏡筒５に固定された第３レンズ保持部材である。１４は第４レンズユニット４を保持する第４レンズ保持部材であり、係合部（スリーブ部）１４ａにてガイドバー１１に係合して光軸方向にガイドされ、係合部（Ｕ溝部）１４ｂにてガイドバー１０に係合してガイドバー１１回りでの回転が阻止されている。

光量調節ユニット１５は、光軸方向から見て左右方向よりも上下方向に長い外形形状を有する。この光量調節ユニット１５は、ビス１７により後部鏡筒５に固定されている。

この光量調節ユニット５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により回動されるレバーによって上下方向に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。

１８は磁石と弾性部材とを接合して構成されたスライダ（接触部材）であり、スライダホルダ（アクチュエータ保持部材）２１に形成された溝部２１ａ内に接着等で固定されている。１９は圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）と該圧電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。ここで、該振動子１８の弾性部材は強磁性体であり、該強磁性体がスライダ１８の磁石と引き合う。これにより、スライダ１８の弾性部材の圧接面１８ａと振動子１９の弾性部材に光軸方向２箇所に形成された圧接面１９ａ、１９ｂとが圧接される。

これらスライダ１８および振動子１９によって構成される第１振動型リニアアクチュエータでは、フレキシブル配線板２０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）が圧電素子に入力される。これにより、振動子１９の圧接面１９ａ、１９ｂに楕円運動が発生し、スライダ１８の圧接面１８ａに光軸方向の駆動力が発生する。

スライダホルダ２１はその上下に突出する軸部（当接部）２１ｂを有する。２３は第１振動型リニアアクチュエータを覆う第１アクチュエータカバー（ベース部材）であり、ビス２５、２６、２７により第１レンズ保持部材６に固定されている。

２２はビス２４によって第１アクチュエータカバー２３に固定された弾性部材としての板ばね（加圧手段）である。第１アクチュエータカバー２３には、図４および図５に示すように、光軸方向に対して直交する平面部としての壁面２３ａが形成されている。該壁面２３ａは、図５に示すように、スライダホルダ２１の両側に２つ形成されている。該壁面２３ａと板ばね２２における光軸方向に直交する面とによって、スライダホルダ２１に設けられた円筒形状の軸部２１ｂを挟み込むための空間（長穴）２３ｂが形成される。

上記長穴２３ｂ内に配置された軸部２１ｂは、板ばね２２の付勢力（加圧力）によって、その円筒面２１ｃが壁面２３ａに圧接される。この状態で、軸部２１ｂは壁面２３ａに対して図４中の矢印Ｃ方向に回転可能であり、これにより、スライダホルダ２１およびスライダ１８は、軸部２１ｂ回りで矢印Ｃ方向に回転可能となる。また、スライダホルダ２１およびスライダ１８は、軸部２１ｂがその径方向に長穴２３ｂ内を移動する、すなわち壁面２３ａに対して長穴２３ｂの長手方向に摺動することで、矢印Ｄ方向に移動可能である。矢印Ｄ方向は、光軸に直交する方向のうち振動子１９側の方向である。

さらに、スライダホルダ２１の両側の軸部２１ｂが、それぞれが当接する壁面２３ａに対して各長穴２３ｂ内を互いに反対方向に摺動することで、スライダホルダ２１およびスライダ１８は、図５に示す矢印Ｅ方向に回転することができる。このように、スライダ１８は、スライダホルダ２１の軸部２１ｂを介して、光軸方向に直交する方向（Ｃ方向）への平行移動と、それぞれ光軸方向に直交する２軸回り（Ｄ，Ｅ方向）での回転とが可能に第１アクチュエータカバー２３により保持される。

なお、板ばね２２が軸部２１ｂを光軸方向に付勢して壁面２３ａに圧接させることで、スライダホルダ２１およびスライダ１８の第１アクチュエータカバー２３に対する光軸方向での動きが制限（阻止）される。

なお、本実施例において、「中心」、「平行」、「直交」および「対称」とは、完全な中心、平行、直交および対称と、許容誤差範囲内でそれらと同等とみなせる位置や状態を含む意味である。

２８は第２レンズ保持部材１２の光軸方向での移動量（位置）を検出するためのスケールであり、第２レンズ保持部材１２に形成された溝部１２ｅ内に接着等で固定されている。２９はスケール２８に対して投光し、スケール２８からの反射光を受光して第２レンズ保持部材１２の移動量を検出するための投受光素子である。これら投受光素子２９およびスケール２８により位置検出器としての第１リニアエンコーダが構成されている。

３０は投受光素子２９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３１により第１レンズ保持部材６に固定されている。

ガイドバー１０と、第１振動型リニアアクチュエータと、第１リニアエンコーダとは、光軸方向前方から見て、光量調節ユニット１５の右側面に近接して配置されている。また、第１振動型リニアアクチュエータと第１リニアエンコーダは、上下方向においてガイドバー１０を挟むように該ガイドバー１０に隣接して配置されている。

振動子３４は、圧電素子と該圧電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。ここで、該振動子３４の弾性部材は強磁性体であり、該強磁性体がスライダ３３の磁石と引き合う。これにより、スライダ３３の弾性部材の圧接面３３ａと振動子３４の弾性部材に光軸方向２箇所に形成された３４ａ、３４ｂとが圧接される。

これらスライダ３３および振動子３４によって構成される第２振動型リニアアクチュエータでは、フレキシブル配線板３５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）が圧電素子に入力される。これにより、振動子３４の圧接面３４ａ、３４ｂに楕円運動が発生し、スライダ３３の圧接面３３ａに光軸方向の駆動力が発生する。

スライダ３３は第４レンズ保持部材１４に形成された長方形溝（図示せず）に接着等で固定される。

３６は振動子３４が接着等で固定される振動子ホルダ（アクチュエータ保持部材）である。３８は振動子３４およびスライダ３３により構成される第２振動型リニアアクチュエータを覆う第２アクチュエータカバー（ベース部材）であり、ビス４０、４１、４２により後群鏡筒５に固定される。３７はビス３９により、第２アクチュエータカバー３８に固定される弾性部材としての板ばね（加圧手段）である。

振動子ホルダ３６はその上下に突出する軸部（当接部）３６ａを有する。第２アクチュエータカバー３８には、図７および図８に示すように、光軸方向に対して直交する平面部としての壁面３８ａが形成されている。この壁面３８ａは、図８に示すように、振動子ホルダ３６の両側に２つ形成されている。該壁面３８ａと板ばね３７における光軸方向に直交する面とによって、振動子ホルダ３６に設けられた軸部３６ａを挟み込むための空間（長穴）３８ｂが形成される。

上記長穴３８ｂ内に配置された軸部３６ａは、板ばね３７の付勢力（加圧力）によって、その球面３６ｃが壁面３８ａに圧接される。この状態で、軸部３６ａは壁面３８ａに対して図７中の矢印Ｋ方向に回転可能である。これにより、振動子ホルダ３６および振動子３４は、軸部３６ａ回りで矢印Ｋ方向に回転可能となる。また、振動子ホルダ３６および振動子３４は、軸部３６ａがその径方向に長穴３８ｂ内を移動する、すなわち壁面３８ａに対して長穴３８ｂの長手方向に摺動することで、矢印Ｊ方向に移動可能である。矢印Ｊ方向は、光軸方向に直交する方向のうちスライダ３３側の方向である。

さらに、振動子ホルダ３６の両側の軸部３６ａが、それぞれが当接する壁面３８ａに対して各長穴３８ｂ内を互いに反対方向に摺動することで、振動子ホルダ３６および振動子３４は、図８に示す矢印Ｌ方向に回転することができる。このように、振動子３４は、振動子ホルダ３６の軸部３６ａを介して、光軸方向に直交する方向（Ｋ方向）への移動と、それぞれ光軸方向に直交する２軸回り（Ｊ，Ｌ方向）での回転とが可能に第２アクチュエータカバー３８により保持される。

なお、板ばね３７が軸部３６ａを光軸方向に付勢して壁面３８ａに圧接させることで、振動子ホルダ３６および振動子３４の第２アクチュエータカバー３８に対する光軸方向での動きが制限（阻止）される。

４３は第４レンズ保持部材１４の移動量（位置）を検出するためのスケールであり、第４レンズ保持部材１４に形成された溝部１４ｄ内に接着等で固定されている。４４はスケール４３に対して投光し、スケール４３からの反射光を受光して第４レンズ保持部材１４の移動量を検出するための投受光素子である。これら投受光素子４４およびスケール４３により検出器としての第２リニアエンコーダが構成されている。４５は投受光素子４４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４６により後部鏡筒５に固定されている。

ガイドバー１１と、第２振動型リニアアクチュエータと、第２リニアエンコーダとは、光軸方向前方から見て、光量調節ユニット１５の左側面に近接して配置されている。また、第２振動型リニアアクチュエータと第２リニアエンコーダは、上下方向においてガイドバー１１を挟むように該ガイドバー１１に隣接して配置されている。

さらに、第１振動型リニアアクチュエータ、ガイドバー１０および第１リニアエンコーダと、第２振動型リニアアクチュエータ、ガイドバー１１および第２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対称となるように配置されている。

ここで、図２に示すように、光軸直交方向視において、第２レンズ保持部材１２（ガイドバー１０との係合部１２ａ）の光軸方向での可動範囲Ｌ２は、光量調節ユニット１５よりも物体側（図２の左側）から像面側にある。また、第４レンズ保持部材１４（ガイドバー１１との係合部１４ａ）の光軸方向での可動範囲Ｌ４は、光量調節ユニット１５よりも像面側から光量調節ユニット１５と重複する位置まである。一方、図２において、第１および第２アクチュエータカバー２３、３８の設置範囲から推測できるように、第１振動型リニアアクチュエータの設置範囲（スライダ１８が設けられた範囲）の一部と第２振動型リニアアクチュエータの設置範囲（スライダ３３が設けられた範囲）の一部とは、光軸方向において互いに重複している。

なお、第２レンズ保持部材１２の可動範囲Ｌ２は、第４レンズ保持部材１４の光軸方向での可動範囲Ｌ４よりも大きい。

図９には、本実施例の撮影装置の電気的構成を示している。図９において、１０１はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子である。１０２は第２レンズユニット２（第２レンズ保持部材１２）の駆動源であり、スライダ１８および振動子１９を含む第１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４（第４レンズ保持部材１４）の駆動源であり、スライダ３３および振動子３４を含む第２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１５の駆動源としての絞りモータ（ステッピングモータ）である。１０５はスケール２８および投受光素子２９を含む第１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４３および投受光素子４４を含む第２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２および第４レンズユニット４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１５の駆動源である絞りモータ１０４の内部に設けられたホール素子によって、該絞りモータ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撮影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てもよいし、ゲート１０９、１１０をそれぞれ複数設けてもよい。

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２の位置とに応じた、第４レンズユニット４を駆動すべき目標位置情報を記憶している。なお、ズームトラッキングメモリとして、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２を駆動するために第１振動型リニアアクチュエータ１０２を制御する。これに伴い、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２の位置とに基づいて、第４レンズユニット４の目標駆動位置を算出する。そして、該目標駆動位置に第４レンズユニット４を駆動するよう第２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４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４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２振動型リニアアクチュエータ１０３を制御して第４レンズユニット４を駆動する。

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、絞りモータ１０４を制御して絞り開口径をコントロールする。

本実施例では、製造誤差等でスライダ１８と振動子１９のいずれかの圧接面の光軸方向に直交する方向での位置や傾きが変化した場合でも、スライダホルダ２１の位置や傾きが変化することで、スライダ１８の位置や傾き（向き）、すなわち姿勢が変化する。これにより、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。その際、本構成では、スライダ１８と振動子１９の圧接方向（スライダ１８が変位する方向）にばね性を持たないので、スライダ１８と振動子１９の圧接位置が変わっても圧接面での圧接力に変化はない。したがって、第１振動型リニアアクチュエータ１０２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、本実施例では、図４に示すように、スライダホルダ２１の軸部２１ｂが圧接面の近傍に配置されている。具体的には、軸部２１ｂの中心（円筒面２１ｃの曲率中心）２１ｏがスライダ１８の厚み（圧接面の法線方向の幅）ｔ１内に相当する位置に配置されている。このため、アクチュエータ駆動時に圧接面に発生するこじり力を少なくすることができる。すなわち、駆動時にスライダホルダ２１とスライダ１８からなるスライダユニットが圧接面においては駆動方向と逆向きの力Ｆ1を受け、固定部２３ａとの接点ではＦ1と大きさが同じで反対向きの力Ｆ２を受ける。この偶力Ｆ1とＦ２によりスライダユニットには回転モーメントが生じ、この反力として圧接面には駆動方向とは反対向きの力であるこじり力が生じる。本実施例ではこのこじり力を少なくすることができる。なお、理想的には、軸部２１ｂの中心が圧接面を含む面上の位置２１ｏ′に位置するとよい。

また、上記構成において、スライダ１８は磁石を用いて構成され、振動子１９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１２には作用しない。これにより、第２レンズ保持部材１２におけるガイドバー１０、１１との係合部１２ａ、１２ｂ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１２に作用することがないので、第２レンズ保持部材１２におけるガイドバー１０、１１との係合部１２ａ、１２ｂに発生する摩擦力が大きくならない。したがって、係合部１２ａ、１２ｂのガイドバー１０、１１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１２（第２レンズユニット２）の微小駆動も正確に行うことができる。

一方、スライダ３３は磁石を用いて構成され、振動子３４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１４には作用しない。これにより、第４レンズ保持部材１４におけるガイドバー１１、１０との係合部１４ａ、１４ｂ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１４に作用することがないので、第４レンズ保持部材１４におけるガイドバー１１、１０との係合部１４ａ、１４ｂに発生する摩擦力が大きくならない。したがって、係合部１４ａ、１４ｂのガイドバー１１、１０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１４（第４レンズユニット４）の微小駆動も正確に行うことができる。

また、製造誤差等でスライダ３３と振動子３４のいずれかの圧接面の光軸方向に直交する方向での位置や傾きが変化した場合でも、振動子ホルダ３６の位置および傾きが変化することにより、振動子３５の位置や傾き（向き）、つまりは姿勢が変化する。これにより、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。本構成では、この際、スライダ３３と振動子３４の圧接方向（振動子３４が変位する方向）に対してばね性を持たないため、圧接面の位置や傾きが変わった場合でも圧接力に変化はない。したがって、製造誤差によるばらつきがある場合でも、第２振動型リニアアクチュエータ１０３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、振動子ホルダ３６の軸部３６ａは、図７および図８に示すように、圧接面を含む面内に配置されている。このため、アクチュエータ駆動時に圧接面に発生するこじり力を抑えることができるすなわち、駆動時に振動子ホルダ３６と振動子３４からなる振動子ユニットは、圧接面においては駆動方向と逆向きの力Ｆ1を受け、固定部３８ａとの接点ではＦ1と大きさが同じで反対向きの力Ｆ２を受ける。この偶力Ｆ1とＦ２により振動子ユニットには回転モーメントが生じ、この反力として圧接面には駆動方向とは反対向きの力であるこじり力が生じる。本実施例では、このこじり力を抑えることができる。なお、軸部３６ａは、その中心（球面３６ｃの曲率中心）３６ｏが振動子３４の厚み（圧接面の法線方向の幅）ｔ２内に相当する位置に配置されていればよい。

さらに上述したように、本実施例では、光軸方向視において、ガイドバー１０と第１振動型リニアアクチュエータと第１リニアエンコーダとが、光量調節ユニット１５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１０の上下に隣接するように第１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１１と第２振動型リニアアクチュエータと第２リニアエンコーダとが、光量調節ユニット１５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１１の上下に隣接するように第２振動型リニアアクチュエータと第２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１５と、第２および第４レンズ保持部材１２、１４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、２つのガイドバーおよび２つのリニアエンコーダを有しながらもレンズ鏡筒部を小型に構成することができる。

また、ガイドバー１０、１１に隣接してスライダ１８、３３が配置されているので、第２および第４レンズ保持部材１２、１４をスムーズに駆動することができる。しかも、ガイドバー１０、１１に隣接してスケール２８、４３が配置されているので、第２および第４レンズ保持部材１２、１４の係合部１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂのがたによるスケール２８、４３の変位が少ない。したがって、精度良く第２および第４レンズユニット２、４の位置検出を行うことができる。

ここで、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場合がある。この場合、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。

なお、本実施例では、第１振動型リニアアクチュエータについて、振動子１９を第２レンズ保持部材１２側に設け、スライダ１８をレンズ鏡筒部の固定部側（第１アクチュエータカバー２３）に設けた場合について説明した。しかし、振動子およびその保持機構を固定部側に設け、スライダおよびその保持機構を第２レンズ保持部材側に設けてもよい。

また、本実施例では、第２振動型リニアアクチュエータについて、スライダ３３を第４レンズ保持部材１４側に設け、振動子３４をレンズ鏡筒の固定部側に設けた場合について説明した。しかし、スライダおよびその保持機構を固定部側に設け、スライダおよびその保持機構を第４レンズ保持部材側に設けてもよい。

また、本実施例では、スライダ又は振動子を保持するホルダ２１、３６に軸部２１ｂ、３６ａを設け、ベース部材であるアクチュエータカバー２３、３８に、光軸方向に直交する面である壁面２３ａ、３８ａと板ばね２２、３７を設けた場合について説明した。しかし、ホルダに壁面と板ばねを設け、ベース部材に設けた軸部を挟み込む構成にしても、本実施例と同様な効果が得られる。

図１０から図１４には、本発明の実施例２である撮像装置におけるレンズ保持枠とそれを駆動する振動型リニアアクチュエータの構成を示している。この振動型リニアアクチュエータは、実施例１における第２レンズ保持枠と第１振動型アクチュエータに相当する。振動型リニアアクチュエータおよびレンズ保持枠以外の構成は実施例１と同じであるので、説明を省略する。

図１０は、本実施例のレンズ保持枠と振動型アクチュエータの分解斜視図である。 図１１および図１２はそれぞれ、該レンズ保持枠と振動型リニアアクチュエータの斜視図および側面図を示している。また、図１３は、図１２におけるＡ−Ａ断面図を、図１４は図１２におけるＢ−Ｂ断面図を示している。

５０はレンズ保持枠であり、実施例１の第２レンズ保持枠１２に相当する。レンズ保持枠５０は、光軸方向に平行に配置される不図示のガイドバーに係合する係合部５０ｃ、５０ｄを有する。

５１は振動子ホルダであり、その内側にＤカット断面を有する軸形状を有し、光軸に平行な面内でＴ字状に形成された軸部５１ａ、５１ｂを有する。

５３は振動子であり、振動子ホルダ５１に固定される。５２は振動子５３に２つの位相が異なる周波信号を入力するためのフレキシブル配線板である。

５４はスライダであり、レンズ鏡筒部における不図示の固定部（ベース部材）に固定される。５５は弾性部材としての板ばね（加圧手段）であり、ビス５６によって第２レンズ保持枠５０に固定される。

レンズ保持枠５０には、光軸に直交する平面部としての２つの壁面５０ａが、図１４において上下に分かれて２つ形成されている。この壁面５０ａと板ばね５５における光軸方向に直交する面５５ａとの間には、図１０および図１３に示すように、長方形溝（空間）５１ｃが形成される。

そして、該長方形溝５１ｃ内には、振動子ホルダ５１に、図１４における上下方向に延びる軸部（当接部）５１ａが挿入される。図１３に示すように、軸部５１ａはその前後に円弧面５１ｄを有し、板ばね５５の付勢力によって該円弧面５１ｄが壁面５０ａに圧接する。これにより、振動子ホルダ５１の光軸方向の動きが制限（阻止）される。

また、レンズ保持枠５０に光軸方向に延びるように形成された溝部５０ｂには、同方向に延びる軸部５１ｂが係合している。軸部５１ｂも、その両側に円弧面を有する。

このような構成において、図１３に示すように、軸部５１ａが壁面５０ａに対して矢印Ｍ方向に回転可能である。このため、振動子ホルダ５１は、レンズ保持枠５０によって、該軸部５１ａ回りで矢印Ｍ方向に回転可能に保持される。また、軸部５１ａは壁面５０ａに対して矢印Ｎ方向、すなわち長方形溝５１ｃの長手方向に摺動可能である。このため、振動子ホルダ５１は、レンズ保持枠５０に対して矢印Ｎ方向、すなわちスライダ５４に圧接する方向に移動可能である。また、図１４に示すように、軸部５１ａが壁面５０ａに対して矢印Ｏ方向に摺動しながら回転可能であるため、振動子ホルダ５１は、軸部５１ｂ回りで矢印Ｏ方向に回転可能である。

上記構成において、製造誤差等でスライダ５４と振動子５３の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変化した場合でも、振動子ホルダ５１の位置および傾きが変化することにより、両圧接面は平行に維持される。その際、圧接方向にばね性を持たないので、スライダ５４と振動子５３との圧接位置が変わっても圧接面の圧接力は変化しない。したがって、スライダ５４と振動子５３で構成される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、板ばね５５の光軸方向の付勢力により、振動子ホルダ５１はレンズ保持枠５０に対する光軸方向への移動が阻止される。このため、振動型リニアアクチュエータによってレンズ保持枠５０をガタなく駆動でき、レンズ保持枠５０の高精度な位置決めが可能となる。

また、振動子ホルダ５１の矢印Ｍ方向の回転軸となる軸部５１ａを、振動子５３の圧接面の裏側に圧接面に平行となるように配置したため、振動子ホルダ５１の幅方向（図１２において紙面左右方向）の大きさを小さくすることができる。

また、振動子ホルダ５１の矢印Ｏ方向の回転軸となる軸部５１ｂに対して、板ばね５５と、振動子ホルダ５１の軸部５１ａとの圧接位置が同平面内にあるため、振動子ホルダ５１の矢印Ｏ方向の回転に対する負荷を低減できる。

さらに、振動子ホルダ５１の軸部５１ａ、５１ｂは、板ばね５５、壁面５０ａおよび溝部５０ｂの内側面に接触する部分を円弧面５１ｄとし、振動子５３に対向する部分を平面として形成している。このため、軸部５１ａ、５１ｂの振動子５３に対向する部分を含めて円弧面（円筒面）で構成する場合に比べて、振動子５３を軸部５１ａ、５１ｂの円弧面５１ｄの曲率中心軸に近づけることができる。これにより、振動子５３および振動子ホルダ５１を厚み方向にコンパクトに組み立てることができる。

また、板ばね５５をレンズ保持枠５０に沿って配置することで、ばね長を十分確保しながら、余分なスペースを必要としないため、小型化に有効である。

図１５には、本発明の実施例３である撮像装置に用いられる振動型リニアアクチュエータの構成を示している。この振動型リニアアクチュエータは、実施例１の第１振動型アクチュエータに相当する。振動型リニアアクチュエータ以外の構成は実施例１と同じであるので説明を省略する。図１６は、図１５のＱ−Ｑ断面図を、図１７は、図１５のＰ−Ｐ断面図を示している。

２０１はスライダであり、２０２は振動子である。２０３はアクチュエータカバーである。

２０４は振動子２０２に２つの位相が異なる周波信号を入力するためのフレキシブル配線板、２０５はスライダ２０１を保持するスライダホルダである。

２０６、２０７は磁石であり、図１７に示すように、接着等でアクチュエータカバー２０３におけるスライダホルダ２０１の上下に対応する位置に固定されている。２０８、２０９は強磁性体で構成されたピン（当接部）であり、図１７におけるスライダホルダ２０５の上下面に接着等で固定されている。

ピン２０８、２０９は半円筒面２０８ａ、２０９ａを有し、該半円筒面２０８ａ、２０９ａが磁石２０６、２０７に形成された光軸方向に直交する面２０６ａ、２０７ａに対して磁気吸着力により圧接している。ピン２０８、２０９と磁石２０６、２０７とにより加圧手段が構成される。

このような構成において、ピン２０８、２０９は磁石２０６、２０７の面２０６ａ、２０７ａに対して回転可能であるため、スライダホルダ２０５はピン２０８、２０９回りにおいて図１６中の矢印Ｓ方向に回転できる。また、ピン２０８、２０９は磁石２０６、２０７の面２０６ａ、２０７ａに対して摺動可能であるため、スライダホルダ２０５は、図１６中の矢印Ｒ方向に移動できる。さらに、ピン２０８、２０９が磁石２０６、２０７の面２０６ａ、２０７ａに対して互いに反対向きに摺動することで、スライダホルダ２０５は、図１７中の矢印Ｔ方向に回転できる。

上記のように構成することで、実施例１で説明したのと同様な効果を得ることができる。また、磁石２０６、２０７とピン２０８、２０９を磁気加圧手段として用いたので、弾性部材を加圧手段として用いる場合よりも小型化でき、各部材の配置の自由度が増す。また、ピン２０８、２０９は磁石２０６、２０７との接触面のみを円弧面とすればよいので、設計の自由度が高く、小型化ができる。

本実施例では、ピン２０８、２０９を強磁性体で構成した場合について説明したが、ピン２０８、２０９を磁石で構成し、磁石２０６、２０７に相当する部材を強磁性体で構成しても、同様な効果が得られる。

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。

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、レンズを振動型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部の分解斜視図。 実施例１のレンズ鏡筒部を光軸に平行な面で切断したときの水平断面図。 実施例１のレンズ鏡筒部を構成する第１振動型リニアアクチュエータ周辺の拡大図。 図３のＢ−Ｂ断面図。 図３のＡ−Ａ断面図。 実施例１のレンズ鏡筒部を構成する第２振動型リニアアクチュエータ周辺の拡大図。 図６のＨ−Ｈ断面図。 図６のＧ−Ｇ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であるレンズ保持枠と振動型リニアアクチュエータの分解斜視図。 実施例２のレンズ保持枠と振動型リニアアクチュエータの斜視図。 実施例２のレンズ保持枠と振動型リニアアクチュエータの側面図。 図１２のＡ−Ａ断面図。 図１３にＢ−Ｂ断面図。 本発明の実施例３である振動型リニアアクチュエータトの構成を示す側面図。 図１５のＱ−Ｑ断面図。 図１５のＰ−Ｐ断面図。

符号の説明

１ 第１レンズユニット
２ 第２レンズユニット
３ 第３レンズユニット
４ 第４レンズユニット
５ 後部鏡筒
６ 第１レンズ保持部材
１０，１１ ガイドバー
１２ 第２レンズ保持部材
１４ 第４レンズ保持部材
１５ 光量調節ユニット
１８，３３，５４，２０１ スライダ
１９，３４，５３，２０２ 振動子
２１，２０５ スライダホルダ
２１ｂ、３６ａ、５１ａ、５１ｂ 軸部
２２，３７，５５ 板ばね
２３，３８，２０３ アクチュエータカバー
２８，４３ スケール
２９，４４ 投受光素子
３６，５１ 振動子ホルダ
５０ レンズ保持枠
１０１ 撮像素子
２０６，２０７ 磁石
２０８，２０９ ピン

Claims (8)

1. ベース部材と、
   光学素子を保持し、前記ベース部材に対して第１の方向に移動可能な光学素子保持部材と、
   電気−機械エネルギ変換作用により振動が励起される振動部材および該振動部材に接触する接触部材により構成される振動型リニアアクチュエータとを有し、
   前記ベース部材および前記光学素子保持部材のうち一方を第１の部材、他方を第２の部材とし、前記振動部材および前記接触部材のうち一方を第３の部材、他方を第４の部材とするとき、
   前記第３の部材は、前記第１の部材により保持され、
   前記第２の部材は、前記第１の方向に対して直交する平面部を有し、
   前記第４の部材は、前記平面部に対して摺動および回転可能に当接する当接部を介して前記第２の部材により保持されていることを特徴とする光学機器。
2. 前記第４の部材は、前記当接部の前記平面部に対する摺動および回転により、前記第１の方向に対して直交する第２の方向への移動と、前記第１の方向に平行な軸回りでの回転と、前記第１および第２の方向に直交する軸回りでの回転とが可能に前記第２の部材により保持されていることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記当接部を前記平面部に対して圧接させるための加圧手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 前記加圧手段は、弾性部材であることを特徴とする請求項３に記載の光学機器。
5. 前記加圧手段は、前記当接部と前記平面部の間に磁気による吸着力を発生させることを特徴とする請求項３に記載の光学機器。
6. 前記当接部は前記平面部に当接する曲面を有し、
   該曲面の曲率中心が、前記第４の部材の厚み内に相当する位置に設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学機器。
7. 前記第３の部材および前記第４の部材のうち一方は磁石で構成され、他方は強磁性体で構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学機器。
8. 前記第４の部材を保持するアクチュエータ保持部材を有し、
   前記当接部は、該アクチュエータ保持部材に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光学機器。