JP4345287B2 - 駆動装置、レンズユニット、および、カメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置、レンズユニット、および、カメラに関する。より詳しくは、圧電素子を用いた振動体により被駆動部材を駆動する駆動装置、および、この駆動装置を用いてレンズを駆動するレンズ駆動機構を備え、カメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、顕微鏡および双眼鏡等に搭載されるレンズユニットに関する。さらに、前記駆動装置によりレンズを駆動するレンズ駆動機構を備えた、カメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ等のカメラに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、カメラ等の精密機器を構成する可動部品を駆動する駆動装置としては、電磁モータの駆動力により被駆動部材を駆動するもの（例えば、特許文献１参照）が一般的に用いられている。
【０００３】
特許文献１に開示された電磁モータを用いたレンズの駆動装置では、レンズユニット内に配置された被駆動部材としての複数のレンズ群と、レンズユニットの外側に設けられた電磁モータとが歯車やカム環を介して接続されている。そして、電磁モータに連動して歯車やカム環が回転し、この回転に伴って各レンズ群が光軸に沿って進退移動してズーミングおよびフォーカス調整が行われる。
しかし、このような電磁モータを用いた駆動装置では、大きな駆動力が得られるものの、レンズユニットの外側に大きな電磁モータを設ける必要があり、レンズユニットが大型化してしまうという不都合がある。
【０００４】
レンズユニットの大型化を招かず小型化できる駆動装置として、圧電素子の変形によりレンズを駆動するもの（例えば、特許文献２ないし４参照）が提案されている。
【０００５】
特許文献２ないし４に開示された圧電素子を用いた駆動装置は、被駆動部材としてのレンズおよびレンズ保持枠と、このレンズ保持枠と摩擦結合された駆動軸と、この駆動軸が固定された圧電素子とを備えて構成されている。
そして、この駆動装置では、圧電素子に所定の波形を有する電圧を印加することで、圧電素子が駆動軸に沿った方向に伸縮振動し、この伸縮振動が駆動軸に伝達されて、駆動軸に摩擦結合された被駆動部材が駆動される。すなわち、圧電素子に印加する電圧は駆動方向については緩やかに変位し、逆方向については急速に変位するようなパルス波形を有している。そして、駆動方向については駆動軸との摩擦力により被駆動部材が移動し、逆方向については被駆動部材の慣性力が摩擦力を上回って移動しないため、被駆動部材は、所定の駆動方向に駆動されることになる。
【０００６】
従って、特許文献２ないし４の駆動装置では、前述の特許文献１の駆動装置のようにレンズユニットの外側に大きな電磁モータを設ける必要がなく、また、この電磁モータの駆動力を被駆動部材に伝達するための歯車やカム環等の複雑な構造も必要ない。従って、特許文献２ないし４の駆動装置によれば、レンズユニットを小型化し、その構造を単純化することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１６１００１号公報 （第３−４頁）
【特許文献２】
特開平７−２７４５４６号公報 （第３−４頁）
【特許文献３】
特開平８−６６０６８号公報 （第３−４頁）
【特許文献４】
特開平４−６９０７０号公報 （第３−５頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２ないし４の駆動方法では、電圧を印加した際に圧電素子が伸縮する動きを駆動軸に直接伝達し、この駆動軸とレンズ保持枠との摩擦結合により被駆動部材を駆動するものである。このような構成では、被駆動部材を高速に駆動するには、駆動軸を大きく移動させる必要があり、すなわち、圧電素子に大きな伸縮変位を生じさせる必要があるので、圧電素子の伸縮方向のサイズが大型化してしまうという問題がある。
また、被駆動部材は、その駆動方向について駆動軸との摩擦力によって保持されているが、この摩擦力が小さいと被駆動部材が容易に移動して安定せず、また、摩擦力が大きいと駆動時のエネルギーロスが大きくなるため、駆動効率が悪化するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は上記問題点に鑑み、小型化を図りながら、駆動効率を十分に高めることができる駆動装置、レンズユニット、および、カメラを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、軸回りに回転自在に設けられ、ねじ部が形成された駆動軸と、前記駆動軸のねじ部に螺合された被駆動部材とを備え、前記振動体は、前記駆動軸の周面に当接され、前記振動体の振動によって前記駆動軸が回転運動するとともに、前記被駆動部材が前記駆動軸の軸方向に沿って進退駆動されることを特徴とする。
【００１１】
この際、本発明では、前記被駆動部材は、前記駆動軸に沿った異なる位置に複数設けられ、これらの被駆動部材が螺合される前記ねじ部は、各々の被駆動部材の位置ごとに所定のねじ形状に形成され、前記被駆動部材は、それぞれ前記ねじ形状に応じて進退駆動されることが望ましい。
なお、ここで、ねじ形状とは、ねじのピッチ、方向、径を意味する。
【００１２】
また、本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、所定方向に沿って進退移動自在に設けられた駆動部材と、前記駆動部材に固定された被駆動部材とを備え、前記振動体は、前記駆動部材の表面のうちの前記進退移動方向に沿った表面に当接され、前記振動体の振動によって前記駆動部材および前記被駆動部材が一体に進退駆動されるという構成を採用することも可能である。
【００１３】
この際、本発明では、前記被駆動部材には、当該被駆動部材の進退移動を伝達するリンク機構を介して連動部材が連結され、前記連動部材は、前記被駆動部材の進退移動に連動し、当該移動方向に沿って駆動されることが望ましい。
なお、ここで、リンク機構としては、カム板やカム環、歯車、ラック、ベルト、ウォームギア等を用いて、被駆動部材の運動を連動部材に伝達できるものが採用できる。
【００１４】
さらに、本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、円筒状の保持部材と、この保持部材の内周面に沿って回転自在に設けられ、前記振動体が固定された被駆動部材とを備え、前記保持部材の内周面および前記被駆動部材の外面のいずれか一方には、他方に設けられた螺旋状のカム溝に係合するカムが設けられ、前記振動体は、前記保持部材の内周面に当接され、前記振動体の振動によって、前記被駆動部材が前記保持部材の内周面に沿って回転運動するとともに、前記カム溝に案内されて進退駆動されるという構成を採用することも可能である。
【００１５】
この際、本発明では、前記振動体は、前記保持部材に固定され、かつ、前記被駆動部材の外面に当接されるように構成することができる。
【００１６】
また、本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、円筒状の保持部材と、この保持部材の内周面に沿って回転自在に設けられた２つの被駆動部材と、前記２つの被駆動部材を互いに連結し、一方の回転運動を他方に伝える連結部材とを備え、前記保持部材の内周面および前記２つの被駆動部材の外面のいずれか一方には、他方に設けられたカム溝に係合するカムが設けられ、前記カム溝は、前記２つの被駆動部材の各々に対応した一方側が螺旋状で他方側が円周状に、または、両方が螺旋状に形成され、前記振動体は、前記２つの被駆動部材のいずれか一方に固定されるとともに、前記保持部材の内周面に当接され、前記振動体の振動によって前記２つの被駆動部材が前記保持部材の内周面に沿って回転運動するとともに、当該２つの被駆動部材の一方または両方が前記カム溝に案内されて進退駆動されるという構成を採用することも可能である。
【００１７】
この際、本発明では、前記振動体は、前記保持部材に固定され、かつ、前記被駆動部材のいずれか一方の外面に当接されるように構成することができる。
【００１８】
なお、ここで、振動体としては、例えば、ステンレス鋼等から形成された板材と、この板材の表面に設けられた平板状の圧電素子とを備えて構成された圧電アクチュエータが採用できる。
また、１つまたは２つの被駆動部材を駆動する振動体の数は、特に限定されず、１つでもよいし、２つ以上の振動体を用意してもよい。
【００１９】
このような本発明によれば、振動体を駆動軸、駆動部材、保持部材、または被駆動部材に当接し、これらの部材に振動体の振動を伝達することにより、被駆動部材を駆動することができる。従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、当該駆動装置を小型化することができる。さらに、振動体の振動により被駆動部材を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体のサイズを小さくでき、当該駆動装置をさらに小型化できる。
【００２０】
また、この発明によれば、被駆動部材は、駆動軸の回転運動により駆動軸に沿って進退駆動され、あるいは、駆動部材と一体に進退駆動され、または、保持部材の内周面に沿ってカム溝に案内されて回転および進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、被駆動部材が駆動軸に螺合され、あるいは、振動体が当接された駆動部材に固定され、または、カム溝およびカムが係合されていることで、駆動停止時において、被駆動部材が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。
【００２１】
また、駆動軸の回転運動により被駆動部材が進退駆動される構成によれば、駆動軸自体は回転運動するのみで進退移動しないため、軸方向に沿った長さ寸法を短くでき、当該駆動装置をさらに小型化できる。さらに、螺合によって被駆動部材が駆動されるため、ねじ部のねじ形状を適宜設定することで、振動体の振幅に対する被駆動部材の移動量や移動方向を調節でき、駆動精度を高めることができる。この際、１本の駆動軸に対して複数の被駆動部材を螺合し、各被駆動部材ごとにねじ形状を設定すれば、各被駆動部材の移動量や移動方向を調節できる。
また、被駆動部材が駆動部材と一体に進退駆動される構成によれば、駆動力を伝達する途中におけるエネルギーロスをより少なくできるので、駆動効率をさらに高めることができる。
また、被駆動部材が保持部材の内周面に沿ってカム溝に案内されて回転および進退駆動される構成によれば、保持部材の外側に振動体や駆動部材等が露出しないので、当該駆動装置をさらに小型化できる。
また、被駆動部材に当該被駆動部材の進退移動を伝達するリンク機構を介して連動部材を連結した構成によれば、連動部材が被駆動部材の進退移動に連動して駆動されるので、被駆動部材および連動部材の各々を個別に駆動するための振動体を用意する必要がなく、部品点数の削減と装置の小型化を図ることができる。
【００２２】
この際、本発明では、前記振動体を前記駆動軸、前記駆動部材、または前記保持部材の内周面のいずれかに向かって押圧する付勢手段を備えていることが望ましい。
この発明によれば、振動体が所定の押圧力で駆動軸、駆動部材または保持部材に当接され、これらの部材と振動体との間の摩擦力によって、被駆動部材をより確実に駆動できるとともに、被駆動部材の位置をさらに安定させることができる。
【００２３】
さらに、本発明では、前記振動体は、往復振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描く振動モードを有していることが望ましい。
この発明によれば、振動体が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体の軌道上における駆動軸、駆動部材または保持部材に近い側と遠い側とで、これらの部材と振動体との間の摩擦力が変化する。すなわち、振動体が駆動軸、駆動部材または保持部材に近い側の軌道上に位置する時の摩擦力が大きくなるため、その時の振動体の振動方向に応じて被駆動部材が確実に駆動される。
【００２４】
さらに、本発明では、前記振動体は、前記楕円軌道を描く振動モードの振動方向を切り替え自在に構成されていることが望ましい。
この発明によれば、振動体の振動方向を切り替えることにより、被駆動部材の駆動方向を任意に制御できる。従って、被駆動部材の駆動方向に応じて２つ以上の振動体を用意する必要がなく、１つの振動体で被駆動部材を進退両方向について駆動することができる。
【００２５】
一方、本発明のレンズユニットは、前述したいずれかの駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体とを備え、前記駆動装置を構成する被駆動部材がズームレンズおよびレンズ保持枠を有して構成されていることを特徴とする。
また、本発明のレンズユニットは、前述したいずれかの駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体とを備え、前記駆動装置を構成する被駆動部材がフォーカスレンズおよびレンズ保持枠を有して構成されていてもよい。
さらに、本発明のレンズユニットは、前述したいずれかの駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体と、この筐体に取り付けられるレンズとを備え、前記駆動装置を構成する被駆動部材が前記レンズによって結像される像を電気信号に変換する撮像素子を有して構成されていてもよい。
【００２６】
なお、ここで、ズームレンズおよびフォーカスレンズは、単一の光学素子から構成されてもよく、複数の光学素子を組み合わせて構成されていてもよい。
また、撮像素子としては、撮像管や電荷結合素子（Charge-Coupled Device,ＣＣＤ）等が採用できる。
このような本発明によれば、当該レンズユニットにおいて前述した各効果と同様の効果を奏することができる。すなわち、当該レンズユニットの小型化や駆動効率の向上を図ることができ、本発明の目的を達成できる。
【００２７】
また、本発明のカメラは、前述したいずれかの駆動装置により駆動されるレンズと、このレンズによって結像される像を記録する記録媒体と、これらの駆動装置、レンズおよび記録媒体が収納されるケースとを備えたことを特徴とする。
また、本発明のカメラは、前述したいずれかのレンズユニットと、このレンズユニットを構成するレンズによって結像される像を記録する記録媒体と、これらのレンズユニットおよび記録媒体が取り付けられるケースとを備えて構成されていてもよい。
このような本発明によれば、当該カメラにおいて前述した各効果と同様の効果を奏することができる。すなわち、当該カメラの小型化や駆動効率の向上を図ることができ、本発明の目的を達成できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降では、以下に説明する第１実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００２９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るレンズユニット１０について説明する。なお、レンズユニット１０は、図示しないカメラに搭載され、または、カメラと一体に製造され、利用されるものである。
図１は、レンズユニット１０を示す断面図であり、図２は、レンズユニット１０の要部を拡大して示す斜視図である。
図１において、レンズユニット１０は、全体略円筒状の筐体１１と、第１レンズ１２、第２レンズ１３および第３レンズ１４の３枚のレンズ１２，１３，１４で構成されるレンズ群１５と、を備えたズームレンズ用ユニットである。
【００３０】
第１レンズ１２は、筐体１１の一端側（図１中、右側）に設けられた第１レンズ保持部１６に嵌め込まれ、第２レンズ１３は、筐体１１の他端側（図１中、左側）に設けられた第２レンズ保持部１７に嵌め込まれて、それぞれ筐体１１に固定されている。
第３レンズ１４は、ズームレンズであり、筐体１１の一端側から他端側に向かう光軸Ａに沿って筐体１１の内部を進退自在に支持されたレンズ保持枠２１に保持されている。すなわち、レンズ保持枠２１および第３レンズ１４によって、被駆動部材２２が構成され、この被駆動部材２２は、図１中、白抜き矢印で示す両方向に往復移動可能に設けられている。
なお、第３レンズ１４は、ズームレンズに限らず、フォーカスレンズであってもよい。その場合、レンズ群１５の構成や、各レンズの光学特性を適宜設定することで、レンズユニット１０をフォーカスレンズ用ユニットとして利用可能である。
【００３１】
レンズ保持枠２１には、第３レンズ１４を嵌め込み保持する第３レンズ保持部２１Ａと、この第３レンズ保持部２１Ａの一方側（図１中、上側）にねじ孔２１Ｂと、他方側（図１中、下側）に挿通孔２１Ｃとが形成されている。
ねじ孔２１Ｂおよび挿通孔２１Ｃは、互いに光軸Ａと平行になっており、ねじ孔２１Ｂには駆動軸２３のねじ部２３Ａが螺合され、挿通孔２１Ｃには案内軸２４が挿通されている。
【００３２】
駆動軸２３は、その回転軸Ｂが光軸Ａと平行に配置された全体略円柱状の部材であり、筐体１１のフランジ部分に設けられた２箇所の軸受け孔１８に回転自在に軸支されている。また、駆動軸２３の両端部は、それぞれ筐体１１の外側に突出し、これらの突出部分は、ねじ部２３Ａが設けられた中央部分よりも軸径が大きく形成されている。従って、駆動軸２３は、筐体１１の軸受け孔１８周縁によって軸方向への移動が規制されている。
また、駆動軸２３の端部のうち、第２レンズ１３の側の端部には、後述する振動体３０が当接される当接軸部２３Ｂが設けられている。この当接軸部２３Ｂは、円柱状に形成され、その周面は、当接された振動体３０がスムーズに振動し、また、振動体３０の当接部分の摩耗を防ぐために、凹凸無く仕上げられている。
【００３３】
案内軸２４は、光軸Ａに平行な棒状の部材であり、筐体１１のフランジ部分に架設されている。また、案内軸２４は、レンズ保持枠２１の光軸Ａに対する角度を一定に維持するとともに、駆動軸２３回りの回転を規制する機能を備えている。従って、駆動軸２３の回転によって、駆動軸２３に螺合されたレンズ保持枠２１は、光軸Ａに対して第３レンズ１４が直交した状態を維持しながら、進退駆動されることになる。
【００３４】
駆動軸２３の当接軸部２３Ｂに隣接する位置（図１中、上方）には、筐体１１に図示しないブラケット等で固定された振動体取付部１９が設けられている。この振動体取付部１９には、付勢手段としてのコイルばね２５の一端側が固定され、このコイルばね２５の他端側には、台座２６が取り付けられている。そして、この台座２６には、当接軸部２３Ｂの周面に先端部分が当接された振動体３０が固定されている。また、この振動体３０は、駆動軸２３の回転軸Ｂと略直交する平面内で振動し、かつ、回転軸Ｂに対してほぼ直角に当接するように配置されている。
なお、当接軸部２３Ｂに対する振動体３０の当接方向は、特に限定されず、駆動軸２３を回転させることができる方向から振動体３０が当接していればよい。
【００３５】
振動体３０は、図２に示すように、略矩形平板状に形成された補強板３１と、この補強板３１の表裏両面に設けられた平板状の圧電素子３２とを備えている。
補強板３１は、その長手方向の一端に凸部３１Ａが一体的に形成され、この凸部３１Ａの先端が当接軸部２３Ｂの周面に当接されている。
また、補強板３１の長手方向略中央には、幅方向両側に腕部３１Ｂが一体的に形成されている。腕部３１Ｂは、補強板３１からほぼ直角に突出しており、これらの端部がそれぞれ台座２６にビス２７によって固定されている。
従って、振動体３０は、台座２６に固定された２箇所の腕部３１Ｂの固定位置を支点として振動するようになっている。
【００３６】
台座２６は、金属製の板材からなり、振動体３０の矩形平板状部分が接触しないように、振動体３０と対向する部分に凹状の窪み部２６Ａが形成されている。また、台座２６は、図示しない溝状のレールによって、その板厚方向への移動が規制され、かつ、振動体３０の長手方向に沿ってスライド自在に支持されている。
コイルばね２５は、台座２６と振動体取付部１９との間において、縮められた状態、すなわち、台座２６を駆動軸２３に向かって付勢するばね力を有した状態で取り付けられている。従って、コイルばね２５のばね力は、台座２６を介して振動体３０を駆動軸２３に押圧する押圧力として作用する。
この際、コイルばね２５は、その伸縮量を変化させ、押圧力を調整する押圧力調整手段を備えてもよい。
【００３７】
次に、振動体３０の構造、および振動体３０による駆動機構について詳説する。
振動体３０を構成する補強板３１は、ステンレス鋼、その他の材料から形成されている。
補強板３１の両面の略矩形状部分に接着された圧電素子３２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の材料の中から、適宜選択した材料から形成されている。
また、圧電素子３２の両面には、ニッケルメッキ層および金メッキ層などが形成されて電極が形成されている。この電極は、切欠によって互いに電気的に絶縁された複数の電極を長手方向に沿った中心線を軸として線対称に形成されている。つまり、圧電素子３２を幅方向にほぼ三等分するように二本の溝３３Ａが形成され、これらの溝３３Ａで分割された三つの電極のうち両側の電極ではさらに長手方向をほぼ二等分するように溝３３Ｂが形成されている。
これらの溝３３Ａ，３３Ｂにより、圧電素子３２の表面には５つの電極３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅが形成される。そして、これらの電極３２Ａ〜３２Ｅのうち、対角線上両端に位置する電極３２Ａおよび電極３２Ｅをつなぐリード線３４Ａと、電極３２Ｂおよび電極３２Ｄをつなぐリード線３４Ｂと、電極３２Ｃに接続されたリード線３４Ｃとは、図示しない印加装置に接続されている。
なお、これらの電極は、補強板３１を挟んで設けられた表裏両方の圧電素子３２に同様に設けられており、例えば電極３２Ａの裏面側には電極３２Ａが形成されている。
【００３８】
このように形成された圧電素子３２の表面の電極３２Ａ〜３２Ｅのうち、所定の電極を選択して、印加装置により電圧を印加することにより、振動体３０の長手方向に沿った往復振動である縦振動と、凸部３１Ａが補強板３１の幅方向に振動する屈曲振動とを振動体３０に生じさせることができる。
ここで、圧電素子３２に印加する電圧の周波数は、補強板３１の振動時に縦振動共振点の近くに屈曲共振点が現れて凸部３１Ａが良好な楕円軌道を描くように設定される。また、圧電素子３２の寸法や、厚さ、材質、縦横比、電極の分割形態などは、圧電素子３２に電圧が印加された時に、凸部３１Ａが良好な楕円軌道を描きやすいように適宜決定される。
なお、振動体３０に印加される電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形状波、台形波などが採用できる。
【００３９】
以上のように振動体３０、駆動軸２３および被駆動部材２２を備えて構成された駆動装置は、次のように動作する。
適宜選択した圧電素子３２の電極３２Ａ〜３２Ｅに交流電圧を印加して振動体３０を振動させると、振動体３０は縦振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描いて振動する。ただし、この際、振動体３０はコイルばね２５のばね力により駆動軸２３の当接軸部２３Ｂに押圧されているため、凸部３１Ａは、楕円軌道を描けずに補強板３１の幅方向に振動することとなる。そして、振動体３０が描こうとする楕円軌道上における駆動軸２３に近い側において、凸部３１Ａおよび当接軸部２３Ｂの間の摩擦力が大きくなり、駆動軸２３から遠い側においては摩擦力が小さくなる。
従って、凸部３１Ａが駆動軸２３に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動軸２３が回転駆動されることとなる。この動作を所定の周波数で繰り返し行うことにより、駆動軸２３は回転軸Ｂの回りの所定方向に回転運動することとなる。
また、圧電素子３２に印加する電圧の電極を適宜切り替えることにより、駆動軸２３の回転方向を反転させることができる。
【００４０】
以上のように駆動軸２３が回転運動することで、この駆動軸２３のねじ部２３Ａに螺合されたレンズ保持枠２１および第３レンズ１４、すなわち、被駆動部材２２が光軸Ａに沿って（図１中、白抜き矢印で示す方向に）進退駆動されることになる。
この際、図示しない位置読み取りセンサによって被駆動部材２２の位置を検出し、制御回路にフィードバックして駆動制御することにより、被駆動部材２２は、光軸Ａに沿った任意の位置で静止可能となっている。
なお、位置読み取りセンサとしては、被駆動部材２２の位置を直接検出するものに限らず、駆動軸２３の回転量を検出するロータリーエンコーダが採用できる。
従って、本実施形態のレンズユニット１０では、振動体３０の振動により駆動軸２３を回転させ、この回転によって被駆動部材２２を光軸Ａに沿って進退駆動することができ、所定のズーム位置でズームレンズとしての第３レンズ１４を静止させることができる。
【００４１】
なお、本実施形態において、第２レンズ１３を連動部材とし、この第２レンズ１３を第３レンズ１４に連動させるリンク機構を備えた構成が採用できる。
図３は、本実施形態の変形例に係るレンズユニット１０を示す一部を断面した側面図である。
図３において、第２レンズ１３は、光軸Ａに沿って移動自在に筐体１１に支持された第２レンズ保持枠１７Ａに保持されている。第２レンズ保持枠１７Ａには、筐体１１の側面を貫通して外側に突出したカム棒１７Ｂが固定されている。
第３レンズ１４を保持するレンズ保持枠２１にも、第２レンズ保持枠１７Ａと同様のカム棒２１Ｄが固定されている。
これらのカム棒１７Ａ，２１Ｄの突出側の筐体１１側面には、略三角形状のカム板２８が、支持部２８Ａを中心として回動自在に支持されている。カム板２８には、２つのカム溝２８Ｂ，２８Ｃが形成されている。カム溝２８Ｂは、略直線状に形成され、カム溝２８Ｃは、略円弧状に形成されている。そして、カム溝２８Ｂには第２レンズ保持枠１７Ａのカム棒１７Ｂが係合し、カム溝２８Ｃにはレンズ保持枠２１のカム棒２１Ｄが係合している。
【００４２】
以上のような本実施形態の変形例に係るレンズユニット１０では、振動体３０の振動により駆動軸２３を介して被駆動部材２２である第３レンズ１４およびレンズ保持枠２１が進退駆動されると、カム棒２１Ｄによってカム溝２８Ｃの側部が押される。そして、カム溝２８Ｃの円弧形状に応じて、カム板２８が支持部２８Ａを中心に回動（図３中、矢印Ｒ方向）する。このカム板２８の回動に伴って、カム棒１７Ｂがカム溝２８Ｂに案内され、第２レンズ保持枠１７Ａおよび第２レンズ１３が光軸Ａに沿って移動する。すなわち、第２レンズ１３が第３レンズ１４の進退移動に連動して移動することとなる。
なお、この第２レンズ１３の移動方向および移動量は、カム溝２８Ｂ，２８Ｃの形状や支持部２８Ａからの距離等を適宜設定することで、調節可能である。また、連動部材としては、第２レンズ１３に限らず、第１レンズ１２でもよく、他のレンズでもよい。
【００４３】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(１) 振動体３０を駆動軸２３の当接軸部２３Ｂに当接し、振動体３０の振動により駆動軸２３を回転させることにより、被駆動部材２２を駆動することができる。従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、レンズユニット１０を小型化することができる。さらに、振動体３０の振動により被駆動部材２２を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体３０のサイズを小さくでき、レンズユニット１０をさらに小型化できる。
【００４４】
(２) 被駆動部材２２は、駆動軸２３の回転運動により駆動軸２３に沿って進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、被駆動部材２２が駆動軸２３に螺合されていることで、駆動停止時において、被駆動部材２２が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。また、振動体３０の圧電素子３２に印加する電圧を除いても被駆動部材２２の位置が保持されるので、電圧を印加し続ける必要がなく、電力消費を抑制できる。
【００４５】
(３) 駆動軸２３の回転運動により駆動軸２３のねじ部２３Ａに螺合された被駆動部材２２を進退駆動することにより、駆動軸２３自体は回転運動するのみで進退移動しないため、軸方向に沿った長さ寸法を短くでき、レンズユニット１０をさらに小型化できる。また、振動体３０の振幅と比較して駆動軸２３の回転によるねじ部２３Ａを介した進退駆動量は小さいので、大きな動力が不要で、かつ、被駆動部材２２を精度良く駆動できる。また、ねじ部２３Ａのねじの傾きの異なる駆動軸２３を用いることで、被駆動部材２２の移動量を調節でき、駆動精度を高めることができる。
【００４６】
(４) 振動体３０がコイルばね２５による所定の押圧力で駆動軸２３に当接されることにより、振動体３０の凸部３１Ａと駆動軸２３の当接軸部２３Ｂとの間に摩擦力が生じ、被駆動部材２２をより確実に駆動できるとともに、被駆動部材２２の位置をさらに安定させることができる。
【００４７】
(５) 振動体３０が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体３０の凸部３１Ａが駆動軸２３に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動軸２３が回転駆動されることとなり、被駆動部材２２を所定方向に確実に駆動できる。
この際、案内軸２４によって光軸Ａに対するレンズ保持枠２１の角度が維持されるので、第３レンズ１４が光軸Ａに対して傾くことなく、被駆動部材２２を高精度で駆動できる。
【００４８】
(６) 被駆動部材２２の運動を伝達するリンク板２８を介して第２レンズ１３を連結した構成（図３）によれば、第２レンズ１３が被駆動部材２２としての第３レンズ１４およびレンズ保持枠２１の進退移動に連動して駆動されるので、被駆動部材２２および第２レンズ１３の各々を個別に駆動するための振動体を用意する必要がなく、部品点数の削減と装置の小型化を図ることができる。
【００４９】
〔第２実施形態〕
次に、図４に基づいて本発明の第２実施形態に係るレンズユニット４０について説明する。
レンズユニット４０では、振動体３０の振動によって駆動部材４５およびこの駆動部材４５に固定された被駆動部材４４が光軸Ａに沿って駆動される点が前述の第１実施形態のレンズユニット１０と相違するものである。以下、相違点について詳しく説明する。
【００５０】
図４は、レンズユニット４０を示す断面図である。
図４において、レンズユニット４０は、前述の第１実施形態のレンズユニット１０と同様の筐体４１と、第１レンズ１２、第２レンズ１３および第３レンズ１４の３枚のレンズ１２，１３，１４で構成されるレンズ群１５と、を備えたズームレンズ用ユニットである。
ここで、第３レンズ１４は、光軸Ａに沿って筐体４１の内部を進退自在に支持されたレンズ保持枠４３に保持され、これらの第３レンズ１４およびレンズ保持枠４３によって、被駆動部材４４が構成されている。すなわち、被駆動部材４４は、所定方向としての光軸Ａに沿った方向（図４中、白抜き矢印で示す方向）に往復移動可能に設けられている。
【００５１】
レンズ保持枠４３には、第３レンズ１４を嵌め込み保持する第３レンズ保持部４３Ａと、この第３レンズ保持部４３Ａの一方側（図４中、上側）に固定孔４３Ｂと、他方側（図４中、下側）に挿通孔４３Ｃとが形成されている。
固定孔４３Ｂおよび挿通孔４３Ｃは、互いに光軸Ａと平行になっており、固定孔４３Ｂには駆動部材４５が固定され、挿通孔４３Ｃには案内軸４６が挿通されている。
【００５２】
駆動部材４５は、光軸Ａと平行に配置された長尺部材であり、筐体４１のフランジ部分に設けられた２箇所の貫通孔４２に摺動自在に支持されている。また、駆動部材４５の貫通孔４２に挿通される部分は、断面円形の棒状に形成され、この部分の長さ方向略中央に被駆動部材４４が固定されている。そして、駆動部材４５の端部のうち、第１レンズ１２の側の端部は、被駆動部材４４が筐体４１内を往復移動した際に、貫通孔４２から外れない程度の余長を有している。
また、駆動部材４５の端部のうち、第２レンズ１３の側の端部には、後述する振動体３０が当接される当接面部４５Ａが設けられている。この当接面部４５Ａは、角柱状に形成され、その表面は、当接された振動体３０がスムーズに振動し、また、振動体３０の当接部分の摩耗を防ぐために、凹凸無く仕上げられている。
【００５３】
案内軸４６は、光軸Ａに平行な棒状の部材であり、筐体４１のフランジ部分に架設されている。また、案内軸４６は、レンズ保持枠４３の光軸Ａに対する角度を一定に維持するとともに、駆動部材４５回りの回転を規制する機能を備えている。従って、レンズ保持枠４３は、光軸Ａに対して第３レンズ１４が直交した状態を維持しながら、進退駆動されることになる。
【００５４】
駆動部材４５の当接面部４５Ａに対向した位置には、振動体取付部１９が設けられ、この振動体取付部１９には、コイルばね２５および台座２６を介して、振動体３０が取り付けられている。この振動体３０は、当接面部４５Ａに先端部分がほぼ直角に当接され、かつ、光軸Ａと平行な平面内で振動するように配置されている。
なお、当接面部４５Ａに対する振動体３０の当接方向は、特に限定されず、駆動部材４５を光軸Ａに沿って進退移動させることができる方向から振動体３０が当接していればよい。また、振動体３０は、前述の第１実施形態と同様のものである。
【００５５】
以上のように振動体３０、駆動部材４５および被駆動部材４４を備えて構成された駆動装置は、次のように動作する。
振動体３０の圧電素子３２に電圧を印加すると、振動体３０は縦振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描いて振動しようとする。しかし、振動体３０はコイルばね２５のばね力により駆動部材４５の当接面部４５Ａに押圧されているため、凸部３１Ａは、楕円軌道を描けずに光軸Ａに沿った方向に振動することとなる。そして、振動体３０が描こうとする楕円軌道上における駆動部材４５に近い側において、凸部３１Ａおよび当接面部４５Ａの間の摩擦力が大きくなり、駆動部材４５から遠い側においては摩擦力が小さくなる。
従って、凸部３１Ａが駆動部材４５に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動部材４５が駆動されることとなる。この動作を所定の周波数で繰り返し行うことにより、駆動部材４５は所定方向に連続的に駆動されることとなる。
また、圧電素子３２に印加する電圧の電極を適宜切り替えることにより、駆動部材４５の駆動方向を反転させることができる。
【００５６】
以上のように駆動部材４５が駆動されることで、この駆動部材４５に固定されたレンズ保持枠４３および第３レンズ１４、すなわち、被駆動部材４４が光軸Ａに沿って（図４中、白抜き矢印で示す方向に）進退駆動されることになる。
この際、図示しない位置読み取りセンサによって被駆動部材４４の位置を読み取り、制御回路にフィードバックして駆動制御することにより、被駆動部材４４は、光軸Ａに沿った任意の位置で静止可能となっている。
従って、本実施形態のレンズユニット４０では、振動体３０の振動により駆動部材４５および被駆動部材４４が一体的に光軸Ａに沿って進退駆動され、所定のズーム位置でズームレンズとしての第３レンズ１４を静止させることができる。
【００５７】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(７) 振動体３０を駆動部材４５の当接面部４５Ａに当接し、振動体３０の振動により駆動部材４５を駆動することにより、駆動部材４５に固定された被駆動部材４４を一体的に駆動することができる。従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、レンズユニット４０を小型化することができる。さらに、振動体３０の振動により被駆動部材４４を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体３０のサイズを小さくでき、レンズユニット４０をさらに小型化できる。
【００５８】
(８) 被駆動部材４４は、駆動部材４５と一体的に進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、駆動部材４５の当接面部４５Ａに振動体３０が当接されていることで、駆動停止時において、被駆動部材４４が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。また、振動体３０の圧電素子３２に印加する電圧を除いても被駆動部材４４の位置が保持されるので、電圧を印加し続ける必要がなく、電力消費を抑制できる。
【００５９】
(９) 振動体３０の振動により駆動部材４５および被駆動部材４４が一体的に進退駆動されることにより、前述の第１実施形態と比較し、摩擦によるエネルギーロスをさらに少なくできるので、駆動効率をより一層高めることができる。
【００６０】
( 10 ) 振動体３０がコイルばね２５による所定の押圧力で駆動部材４５に当接されることにより、振動体３０の凸部３１Ａと駆動部材４５の当接面部４５Ａとの間に所定の摩擦力が生じ、被駆動部材４４をより確実に駆動できるとともに、被駆動部材４４の位置をさらに安定させることができる。
【００６１】
( 11 ) 振動体３０が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体３０の凸部３１Ａが駆動部材４５に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動部材４５および被駆動部材４４が確実に駆動される。
この際、案内軸４６によって光軸Ａに対するレンズ保持枠４３の角度が維持されるので、第３レンズ１４が光軸Ａに対して傾くことなく、被駆動部材４４を高精度で駆動できる。
【００６２】
〔第３実施形態〕
次に、図５ないし図７に基づいて本発明の第３実施形態に係るレンズユニット５０について説明する。
図５ないし図７は、それぞれレンズユニット５０を示す断面図、側面図および一部を断面した斜視図である。
図５ないし図７において、レンズユニット５０は、光軸Ａの回りに設けられた円筒状の保持部材としての筐体５１と、第１レンズ６２および第２レンズ７２と、を備えたズームレンズ用ユニットである。
筐体５１の内周面５１Ａには、互いに逆向きの螺旋状に形成された２本のカム溝５２，５３が設けられている。
【００６３】
第１レンズ６２および第２レンズ７２は、それぞれ第１レンズ保持枠６１および第２レンズ保持枠７１に保持され、これらの第１レンズ保持枠６１および第１レンズ６２から第１被駆動部材６３が構成され、第２レンズ保持枠７１および第２レンズ７２から第２被駆動部材７３が構成されている。すなわち、第１レンズ保持枠６１および第２レンズ保持枠７１には、それぞれ第１レンズ６２および第２レンズ７２を保持するレンズ保持部６１Ａ，７１Ａが形成され、これらのレンズ保持部６１Ａ，７１Ａに各レンズ６２，７２が嵌め込まれている。
また、第１レンズ保持枠６１および第２レンズ保持枠７１の外周部には、それぞれカム溝５２，５３に係合するカム６１Ｂ，７１Ｂが設けられている。そして、これらのカム６１Ｂ，７１Ｂがカム溝５２，５３に案内されることで、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、それぞれ筐体５１の内周面５１Ａに沿った回転運動に伴って、光軸Ａに沿った（図５中、白抜き矢印で示す方向）往復移動するように支持されている。
【００６４】
第１レンズ保持枠６１には、光軸Ａと平行に第２レンズ保持枠７１に向かって延びる案内軸６４が固定され、第２レンズ保持枠７１には、案内軸６４が挿通される挿通孔７１Ｃが形成されている。すなわち、第１レンズ保持枠６１および第２レンズ保持枠７１は、互いに連結部材としての案内軸６４によって連結されることで、一方の回転運動が他方に伝達されることとなる。
また、第２レンズ保持枠７１の側面には、振動体３０が取り付けられており、この振動体３０は、筐体５１の内周面５１Ａに先端部分がほぼ直角に当接され、かつ、光軸Ａに略直交する平面内で振動するように配置されている。
なお、内周面５１Ａに対する振動体３０の当接方向は、特に限定されず、第２レンズ保持枠７１を内周面５１Ａに沿って回転させることができる方向から振動体３０が当接していればよい。また、振動体３０は、前述の第１実施形態と同様のものであり、前述の第１実施形態と同様の付勢手段により筐体５１の内周面５１Ａに向かって押圧されていてもよい。
【００６５】
以上のように振動体３０、筐体５１、第１被駆動部材６３、第２被駆動部材７３および案内軸６４を備えて構成された駆動装置は、次のように動作する。
振動体３０の圧電素子３２に電圧を印加すると、振動体３０は縦振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描いて振動しようとする。しかし、振動体３０は筐体５１の内周面５１Ａに当接されているため、凸部３１Ａは、楕円軌道を描けずに内周面５１Ａに沿った方向に振動することとなる。そして、振動体３０が描こうとする楕円軌道上における内周面５１Ａに近い側において、凸部３１Ａおよび内周面５１Ａの間の摩擦力が大きくなり、内周面５１Ａから遠い側においては摩擦力が小さくなる。
従って、凸部３１Ａが内周面５１Ａに近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向と反対方向に向かって第２被駆動部材７３が回転駆動されることとなる。この動作を所定の周波数で繰り返し行うことにより、第２被駆動部材７３は所定方向に連続的に回転駆動されることとなる。
この際、案内軸６４により第２被駆動部材７３と連結された第１被駆動部材６３も、第２被駆動部材７３と同様に回転駆動される。
また、圧電素子３２に印加する電圧の電極を適宜切り替えることにより、第２被駆動部材７３および第１被駆動部材６３の駆動方向を反転させることができる。
【００６６】
以上のように回転駆動された第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、これらに設けられたカム６１Ｂ，７１Ｂがカム溝５２，５３に案内されることで、光軸Ａに沿って（図５中、白抜き矢印で示す方向に）進退駆動されることになる。すなわち、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、互いに逆方向に進退駆動され、これらが有する第１レンズ６２および第２レンズ７２が、互いに接近あるいは遠ざかるように駆動される。
この際、図示しない位置読み取りセンサによって第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３の位置を読み取り、制御回路にフィードバックして駆動制御することにより、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、光軸Ａに沿った任意の位置で静止可能となっている。
従って、本実施形態のレンズユニット５０では、振動体３０の振動により第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３が光軸Ａに沿って進退駆動され、また、所定位置で静止されることとなる。
【００６７】
なお、本実施形態においては、カム溝５２，５３を互いに異なる方向の螺旋状に形成したが、これに限らず、同一の回転方向を有する螺旋状に形成してもよい。この際、各カム溝５２，５３の光軸Ａに対する角度を同一にすれば、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、互いの間隔を変えずに進退駆動されることとなる。また、各カム溝５２，５３が光軸Ａに対して異なる角度となるように形成すれば、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、互いに同じ方向にかつ互いの間隔を変化させながら進退駆動されることとなる。
また、本実施形態においては、カム溝５２，５３を両方ともに螺旋状に形成したが、これに限らず、一方のみを螺旋状に形成してもよい。例えば、第１被駆動部材６３を案内するカム溝５２のみを螺旋状に形成し、第２被駆動部材７３を案内するカム溝５３を円周状に形成することができる。このようにすれば、振動体３０の振動によって、第２被駆動部材７３が筐体５１の内周面５１Ａに沿って回転運動し、この回転運動が案内軸６４によって第１被駆動部材６３に伝えられる。そして、第１被駆動部材６３は、回転運動とともに、カム溝５２に案内されて光軸Ａに沿って進退駆動されることとなる。
【００６８】
また、本実施形態においては、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３を案内軸６４で連結したが、これに限らず、案内軸６４を省略することができる。この際、第１レンズ保持枠６１および第１レンズ６２を筐体５１に固定し、第２レンズ保持枠７１および第２レンズ７２により構成される第２被駆動部材７３のみを被駆動部材とする。このようにすれば、振動体３０の振動によって、第２被駆動部材７３が筐体５１の内周面５１Ａに沿って回転運動するとともに、カム溝５３に案内されて光軸Ａに沿って進退駆動されることとなる。
さらに、被駆動部材が第１レンズ６２や第２レンズ７２を有して構成されているが、これに限らず、レンズによって結像される像を電気信号に変換する撮像素子（図示せず）を有して構成されていてもよい。具体的には、第２レンズ７２に換えて撮像素子としての電荷結合素子（Charge-Coupled Device,ＣＣＤ）を設けることができる。このようにすれば、上述のように駆動機構を動作させて第１レンズ６２の結像位置に電荷結合素子を合わせることで、第１レンズ６２によって結像された像を電荷結合素子で読み取ることができる。
【００６９】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
( 12 ) 振動体３０を筐体５１の内周面５１Ａに当接し、振動体３０の振動により第２被駆動部材７３を回転駆動することにより、第２被駆動部材７３に案内軸６４で連結された第１被駆動部材６３を回転駆動することができる。そして、これらの第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、それぞれカム溝５２，５３に案内されて光軸Ａに沿って進退駆動される。
従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、レンズユニット５０を小型化することができる。さらに、振動体３０の振動により第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体３０のサイズを小さくでき、レンズユニット５０をさらに小型化できる。
【００７０】
( 13 ) 第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、筐体５１の内周面５１Ａに案内されて進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、カム溝５２，５３にカム６１Ｂ，７１Ｂが係合されていることで、駆動停止時において、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。
【００７１】
( 14 ) 第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３が筐体５１の内周面５１Ａに沿ってカム溝５２，５３に案内されて回転および進退駆動されることにより、、筐体５１の外側に振動体３０等が露出しないので、前述の第１実施形態および第２実施形態と比較して、レンズユニット５０をさらに小型化できる。
【００７２】
( 15 ) 振動体３０が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体３０の凸部３１Ａが筐体５１の内周面５１Ａに近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向と反対方向に向かって第２被駆動部材７３が確実に駆動される。
【００７３】
なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、以上述べた実施の形態に対し、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができる。
【００７４】
例えば、前述の各実施形態では、１つまたは２つの被駆動部材を１つの振動体３０で駆動するものとしたが、これに限らず、２つ以上の振動体によって駆動するものであってもよい。具体的には、往復振動のみの振動モードを有する振動体を、被駆動部材の進退両方向について１つずつ用意し、駆動する方向に応じて駆動軸、駆動部材あるいは保持部材の内周面に当接させる。各駆動方向に応じた振動体を個別に制御して、振動、停止させることで、被駆動部材を任意の方向に駆動可能である。
このようにすれば、各振動体が楕円振動に限らず、往復振動だけの単純な振動モードで振動する場合であっても、被駆動部材を所定の方向に進退駆動できるので、振動体の構造を簡単にできる。
【００７５】
さらに、上述のように２つ以上の振動体によって被駆動部材を駆動する構成では、例えば、駆動方向について傾斜した状態で駆動軸や駆動部材に当接するような振動体の配置レイアウトを容易に実施できる。すなわち、１つの振動体の駆動方向を切り替えることで被駆動部材を進退駆動する場合、進退両方向の駆動力を均等にするために振動体の当接方向や当接角度等を厳密に調整する必要がある。このため、駆動方向について傾斜した状態で振動体を配置する場合には、２つ以上の振動体を適宜配置することにより、被駆動部材を確実に駆動でき、振動体の配置レイアウトの自由度が高まる。
【００７６】
また、前述の各実施形態では、振動体３０の振動によって駆動軸２３や駆動部材４５を回転または進退いずれかの駆動方向に駆動したが、これに限らず、回転および進退の２方向について駆動するものでもよい。具体的には、前述の第１実施形態における駆動軸２３を回転駆動するとともに、その軸方向についても進退自在に支持して、この方向に駆動するための振動体を配置することができる。このようにすれば、被駆動部材を駆動軸の軸方向へは振動体の振幅に応じて高速駆動し、駆動軸のねじ部によりその回転運動を減速して伝えることで低速駆動することができる。従って、高速駆動および低速駆動を適宜組み合わせることにより、より高速かつ高精度に被駆動部材を駆動することができる。
【００７７】
また、前述の第１実施形態では、駆動軸２３にレンズ保持枠２１を螺合し、被駆動部材２２である第３レンズ１４およびレンズ保持枠２１を駆動するものとしたが、これに限らず、１本の駆動軸に複数の被駆動部材を螺合することができる。この際、各々の被駆動部材が螺合される位置に応じてねじ形状（ピッチ、方向、径）を設定すれば、振動体により駆動軸を所定方向に回転されるだけで、被駆動部材ごとに移動量や移動方向を任意に調節できる。
【００７８】
また、前述の第３実施形態では、保持部材である筐体５１の内周面にカム溝５２，５３を設け、被駆動部材６３，７３である第１レンズ保持枠６１および第２レンズ保持枠７１側にカム６１Ｂ，７１Ｂを形成したが、これに限らず、保持部材側にカムを設け、被駆動部材側にカム溝を設けることができる。ただし、被駆動部材が進退移動した際に、被駆動部材のカム溝から保持部材側のカムが外れないように、被駆動部材の駆動方向の長さ寸法を駆動ストロークに応じて長く形成しておく必要がある。
さらに、前述の第３実施形態では、振動体３０を被駆動部材７３である第２レンズ保持枠７１に固定したが、これに限らず、保持部材側に固定してもよい。ただし、この際、被駆動部材が進退移動した際に、被駆動部材の当接面から振動体が外れないように、被駆動部材の駆動方向の長さ寸法を駆動ストロークに応じて長く形成しておく必要がある。
【００７９】
【発明の効果】
前述のように本発明の駆動装置、レンズユニット、および、カメラによれば、小型化を図りながら、駆動効率を十分に高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図２】 前記実施形態のレンズユニットの要部を拡大して示す斜視図である。
【図３】 前記実施形態の変形例に係るレンズユニットを示す一部を断面した側面図である。
【図４】 本発明の第２実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図５】 本発明の第３実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図６】 前記実施形態のレンズユニットを示す側面図である。
【図７】 前記実施形態のレンズユニットを示す一部を断面した斜視図である。
【符号の説明】
１０，４０，５０…レンズユニット、１１，４１，５１…筐体、１２，１３，１４，６２，７２…レンズ、１７Ｂ，２１Ｄ…リンク機構としてのカム棒、２１，４３，６１，７１…レンズ保持枠、２２、４４…被駆動部材、２３…駆動軸、２３Ａ…ねじ部、２５…付勢手段としてのコイルばね、２８…リンク機構としてのカム板、３０…振動体、３２…圧電素子、４５…駆動部材、５１Ａ…内周面、５２，５３…カム、６１Ｂ，７１Ｂ…カム溝、６３…第１被駆動部材、６４…連結部材としての案内軸、７３…第２被駆動部材、Ａ…所定方向としての光軸。
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置、レンズユニット、および、カメラに関する。より詳しくは、圧電素子を用いた振動体により被駆動部材を駆動する駆動装置、および、この駆動装置を用いてレンズを駆動するレンズ駆動機構を備え、カメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、顕微鏡および双眼鏡等に搭載されるレンズユニットに関する。さらに、前記駆動装置によりレンズを駆動するレンズ駆動機構を備えた、カメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ等のカメラに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、カメラ等の精密機器を構成する可動部品を駆動する駆動装置としては、電磁モータの駆動力により被駆動部材を駆動するもの（例えば、特許文献１参照）が一般的に用いられている。
【０００３】
特許文献１に開示された電磁モータを用いたレンズの駆動装置では、レンズユニット内に配置された被駆動部材としての複数のレンズ群と、レンズユニットの外側に設けられた電磁モータとが歯車やカム環を介して接続されている。そして、電磁モータに連動して歯車やカム環が回転し、この回転に伴って各レンズ群が光軸に沿って進退移動してズーミングおよびフォーカス調整が行われる。
しかし、このような電磁モータを用いた駆動装置では、大きな駆動力が得られるものの、レンズユニットの外側に大きな電磁モータを設ける必要があり、レンズユニットが大型化してしまうという不都合がある。
【０００４】
レンズユニットの大型化を招かず小型化できる駆動装置として、圧電素子の変形によりレンズを駆動するもの（例えば、特許文献２ないし４参照）が提案されている。
【０００５】
特許文献２ないし４に開示された圧電素子を用いた駆動装置は、被駆動部材としてのレンズおよびレンズ保持枠と、このレンズ保持枠と摩擦結合された駆動軸と、この駆動軸が固定された圧電素子とを備えて構成されている。
そして、この駆動装置では、圧電素子に所定の波形を有する電圧を印加することで、圧電素子が駆動軸に沿った方向に伸縮振動し、この伸縮振動が駆動軸に伝達されて、駆動軸に摩擦結合された被駆動部材が駆動される。すなわち、圧電素子に印加する電圧は駆動方向については緩やかに変位し、逆方向については急速に変位するようなパルス波形を有している。そして、駆動方向については駆動軸との摩擦力により被駆動部材が移動し、逆方向については被駆動部材の慣性力が摩擦力を上回って移動しないため、被駆動部材は、所定の駆動方向に駆動されることになる。
【０００６】
従って、特許文献２ないし４の駆動装置では、前述の特許文献１の駆動装置のようにレンズユニットの外側に大きな電磁モータを設ける必要がなく、また、この電磁モータの駆動力を被駆動部材に伝達するための歯車やカム環等の複雑な構造も必要ない。従って、特許文献２ないし４の駆動装置によれば、レンズユニットを小型化し、その構造を単純化することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１６１００１号公報 （第３−４頁）
【特許文献２】
特開平７−２７４５４６号公報 （第３−４頁）
【特許文献３】
特開平８−６６０６８号公報 （第３−４頁）
【特許文献４】
特開平４−６９０７０号公報 （第３−５頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２ないし４の駆動方法では、電圧を印加した際に圧電素子が伸縮する動きを駆動軸に直接伝達し、この駆動軸とレンズ保持枠との摩擦結合により被駆動部材を駆動するものである。このような構成では、被駆動部材を高速に駆動するには、駆動軸を大きく移動させる必要があり、すなわち、圧電素子に大きな伸縮変位を生じさせる必要があるので、圧電素子の伸縮方向のサイズが大型化してしまうという問題がある。
また、被駆動部材は、その駆動方向について駆動軸との摩擦力によって保持されているが、この摩擦力が小さいと被駆動部材が容易に移動して安定せず、また、摩擦力が大きいと駆動時のエネルギーロスが大きくなるため、駆動効率が悪化するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は上記問題点に鑑み、小型化を図りながら、駆動効率を十分に高めることができる駆動装置、レンズユニット、および、カメラを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、軸回りに回転自在に設けられ、ねじ部が形成された駆動軸と、前記駆動軸のねじ部に螺合された被駆動部材とを備え、前記振動体は、前記駆動軸の周面に当接され、前記振動体の振動によって前記駆動軸が回転運動するとともに、前記被駆動部材が前記駆動軸の軸方向に沿って進退駆動されることを特徴とする。
【００１１】
この際、本発明では、前記被駆動部材は、前記駆動軸に沿った異なる位置に複数設けられ、これらの被駆動部材が螺合される前記ねじ部は、各々の被駆動部材の位置ごとに所定のねじ形状に形成され、前記被駆動部材は、それぞれ前記ねじ形状に応じて進退駆動されることが望ましい。
なお、ここで、ねじ形状とは、ねじのピッチ、方向、径を意味する。
【００１２】
また、本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、所定方向に沿って進退移動自在に設けられた駆動部材と、前記駆動部材に固定された被駆動部材とを備え、前記振動体は、前記駆動部材の表面のうちの前記進退移動方向に沿った表面に当接され、前記振動体の振動によって前記駆動部材および前記被駆動部材が一体に進退駆動されるという構成を採用することも可能である。
【００１３】
この際、本発明では、前記被駆動部材には、当該被駆動部材の進退移動を伝達するリンク機構を介して連動部材が連結され、前記連動部材は、前記被駆動部材の進退移動に連動し、当該移動方向に沿って駆動されることが望ましい。
なお、ここで、リンク機構としては、カム板やカム環、歯車、ラック、ベルト、ウォームギア等を用いて、被駆動部材の運動を連動部材に伝達できるものが採用できる。
【００１４】
さらに、本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、円筒状の保持部材と、この保持部材の内周面に沿って回転自在に設けられ、前記振動体が固定された被駆動部材とを備え、前記保持部材の内周面および前記被駆動部材の外面のいずれか一方には、他方に設けられた螺旋状のカム溝に係合するカムが設けられ、前記振動体は、前記保持部材の内周面に当接され、前記振動体の振動によって、前記被駆動部材が前記保持部材の内周面に沿って回転運動するとともに、前記カム溝に案内されて進退駆動されるという構成を採用することも可能である。
【００１５】
この際、本発明では、前記振動体は、前記保持部材に固定され、かつ、前記被駆動部材の外面に当接されるように構成することができる。
【００１６】
また、本発明の駆動装置は、圧電素子を備え、この圧電素子の変形により振動する振動体と、円筒状の保持部材と、この保持部材の内周面に沿って回転自在に設けられた２つの被駆動部材と、前記２つの被駆動部材を互いに連結し、一方の回転運動を他方に伝える連結部材とを備え、前記保持部材の内周面および前記２つの被駆動部材の外面のいずれか一方には、他方に設けられたカム溝に係合するカムが設けられ、前記カム溝は、前記２つの被駆動部材の各々に対応した一方側が螺旋状で他方側が円周状に、または、両方が螺旋状に形成され、前記振動体は、前記２つの被駆動部材のいずれか一方に固定されるとともに、前記保持部材の内周面に当接され、前記振動体の振動によって前記２つの被駆動部材が前記保持部材の内周面に沿って回転運動するとともに、当該２つの被駆動部材の一方または両方が前記カム溝に案内されて進退駆動されるという構成を採用することも可能である。
【００１７】
この際、本発明では、前記振動体は、前記保持部材に固定され、かつ、前記被駆動部材のいずれか一方の外面に当接されるように構成することができる。
【００１８】
なお、ここで、振動体としては、例えば、ステンレス鋼等から形成された板材と、この板材の表面に設けられた平板状の圧電素子とを備えて構成された圧電アクチュエータが採用できる。
また、１つまたは２つの被駆動部材を駆動する振動体の数は、特に限定されず、１つでもよいし、２つ以上の振動体を用意してもよい。
【００１９】
このような本発明によれば、振動体を駆動軸、駆動部材、保持部材、または被駆動部材に当接し、これらの部材に振動体の振動を伝達することにより、被駆動部材を駆動することができる。従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、当該駆動装置を小型化することができる。さらに、振動体の振動により被駆動部材を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体のサイズを小さくでき、当該駆動装置をさらに小型化できる。
【００２０】
また、この発明によれば、被駆動部材は、駆動軸の回転運動により駆動軸に沿って進退駆動され、あるいは、駆動部材と一体に進退駆動され、または、保持部材の内周面に沿ってカム溝に案内されて回転および進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、被駆動部材が駆動軸に螺合され、あるいは、振動体が当接された駆動部材に固定され、または、カム溝およびカムが係合されていることで、駆動停止時において、被駆動部材が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。
【００２１】
また、駆動軸の回転運動により被駆動部材が進退駆動される構成によれば、駆動軸自体は回転運動するのみで進退移動しないため、軸方向に沿った長さ寸法を短くでき、当該駆動装置をさらに小型化できる。さらに、螺合によって被駆動部材が駆動されるため、ねじ部のねじ形状を適宜設定することで、振動体の振幅に対する被駆動部材の移動量や移動方向を調節でき、駆動精度を高めることができる。この際、１本の駆動軸に対して複数の被駆動部材を螺合し、各被駆動部材ごとにねじ形状を設定すれば、各被駆動部材の移動量や移動方向を調節できる。
また、被駆動部材が駆動部材と一体に進退駆動される構成によれば、駆動力を伝達する途中におけるエネルギーロスをより少なくできるので、駆動効率をさらに高めることができる。
また、被駆動部材が保持部材の内周面に沿ってカム溝に案内されて回転および進退駆動される構成によれば、保持部材の外側に振動体や駆動部材等が露出しないので、当該駆動装置をさらに小型化できる。
また、被駆動部材に当該被駆動部材の進退移動を伝達するリンク機構を介して連動部材を連結した構成によれば、連動部材が被駆動部材の進退移動に連動して駆動されるので、被駆動部材および連動部材の各々を個別に駆動するための振動体を用意する必要がなく、部品点数の削減と装置の小型化を図ることができる。
【００２２】
この際、本発明では、前記振動体を前記駆動軸、前記駆動部材、または前記保持部材の内周面のいずれかに向かって押圧する付勢手段を備えていることが望ましい。
この発明によれば、振動体が所定の押圧力で駆動軸、駆動部材または保持部材に当接され、これらの部材と振動体との間の摩擦力によって、被駆動部材をより確実に駆動できるとともに、被駆動部材の位置をさらに安定させることができる。
【００２３】
さらに、本発明では、前記振動体は、往復振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描く振動モードを有していることが望ましい。
この発明によれば、振動体が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体の軌道上における駆動軸、駆動部材または保持部材に近い側と遠い側とで、これらの部材と振動体との間の摩擦力が変化する。すなわち、振動体が駆動軸、駆動部材または保持部材に近い側の軌道上に位置する時の摩擦力が大きくなるため、その時の振動体の振動方向に応じて被駆動部材が確実に駆動される。
【００２４】
さらに、本発明では、前記振動体は、前記楕円軌道を描く振動モードの振動方向を切り替え自在に構成されていることが望ましい。
この発明によれば、振動体の振動方向を切り替えることにより、被駆動部材の駆動方向を任意に制御できる。従って、被駆動部材の駆動方向に応じて２つ以上の振動体を用意する必要がなく、１つの振動体で被駆動部材を進退両方向について駆動することができる。
【００２５】
一方、本発明のレンズユニットは、前述したいずれかの駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体とを備え、前記駆動装置を構成する被駆動部材がズームレンズおよびレンズ保持枠を有して構成されていることを特徴とする。
また、本発明のレンズユニットは、前述したいずれかの駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体とを備え、前記駆動装置を構成する被駆動部材がフォーカスレンズおよびレンズ保持枠を有して構成されていてもよい。
さらに、本発明のレンズユニットは、前述したいずれかの駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体と、この筐体に取り付けられるレンズとを備え、前記駆動装置を構成する被駆動部材が前記レンズによって結像される像を電気信号に変換する撮像素子を有して構成されていてもよい。
【００２６】
なお、ここで、ズームレンズおよびフォーカスレンズは、単一の光学素子から構成されてもよく、複数の光学素子を組み合わせて構成されていてもよい。
また、撮像素子としては、撮像管や電荷結合素子（Charge-Coupled Device,ＣＣＤ）等が採用できる。
このような本発明によれば、当該レンズユニットにおいて前述した各効果と同様の効果を奏することができる。すなわち、当該レンズユニットの小型化や駆動効率の向上を図ることができ、本発明の目的を達成できる。
【００２７】
また、本発明のカメラは、前述したいずれかの駆動装置により駆動されるレンズと、このレンズによって結像される像を記録する記録媒体と、これらの駆動装置、レンズおよび記録媒体が収納されるケースとを備えたことを特徴とする。
また、本発明のカメラは、前述したいずれかのレンズユニットと、このレンズユニットを構成するレンズによって結像される像を記録する記録媒体と、これらのレンズユニットおよび記録媒体が取り付けられるケースとを備えて構成されていてもよい。
このような本発明によれば、当該カメラにおいて前述した各効果と同様の効果を奏することができる。すなわち、当該カメラの小型化や駆動効率の向上を図ることができ、本発明の目的を達成できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降では、以下に説明する第１実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００２９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るレンズユニット１０について説明する。なお、レンズユニット１０は、図示しないカメラに搭載され、または、カメラと一体に製造され、利用されるものである。
図１は、レンズユニット１０を示す断面図であり、図２は、レンズユニット１０の要部を拡大して示す斜視図である。
図１において、レンズユニット１０は、全体略円筒状の筐体１１と、第１レンズ１２、第２レンズ１３および第３レンズ１４の３枚のレンズ１２，１３，１４で構成されるレンズ群１５と、を備えたズームレンズ用ユニットである。
【００３０】
第１レンズ１２は、筐体１１の一端側（図１中、右側）に設けられた第１レンズ保持部１６に嵌め込まれ、第２レンズ１３は、筐体１１の他端側（図１中、左側）に設けられた第２レンズ保持部１７に嵌め込まれて、それぞれ筐体１１に固定されている。
第３レンズ１４は、ズームレンズであり、筐体１１の一端側から他端側に向かう光軸Ａに沿って筐体１１の内部を進退自在に支持されたレンズ保持枠２１に保持されている。すなわち、レンズ保持枠２１および第３レンズ１４によって、被駆動部材２２が構成され、この被駆動部材２２は、図１中、白抜き矢印で示す両方向に往復移動可能に設けられている。
なお、第３レンズ１４は、ズームレンズに限らず、フォーカスレンズであってもよい。その場合、レンズ群１５の構成や、各レンズの光学特性を適宜設定することで、レンズユニット１０をフォーカスレンズ用ユニットとして利用可能である。
【００３１】
レンズ保持枠２１には、第３レンズ１４を嵌め込み保持する第３レンズ保持部２１Ａと、この第３レンズ保持部２１Ａの一方側（図１中、上側）にねじ孔２１Ｂと、他方側（図１中、下側）に挿通孔２１Ｃとが形成されている。
ねじ孔２１Ｂおよび挿通孔２１Ｃは、互いに光軸Ａと平行になっており、ねじ孔２１Ｂには駆動軸２３のねじ部２３Ａが螺合され、挿通孔２１Ｃには案内軸２４が挿通されている。
【００３２】
駆動軸２３は、その回転軸Ｂが光軸Ａと平行に配置された全体略円柱状の部材であり、筐体１１のフランジ部分に設けられた２箇所の軸受け孔１８に回転自在に軸支されている。また、駆動軸２３の両端部は、それぞれ筐体１１の外側に突出し、これらの突出部分は、ねじ部２３Ａが設けられた中央部分よりも軸径が大きく形成されている。従って、駆動軸２３は、筐体１１の軸受け孔１８周縁によって軸方向への移動が規制されている。
また、駆動軸２３の端部のうち、第２レンズ１３の側の端部には、後述する振動体３０が当接される当接軸部２３Ｂが設けられている。この当接軸部２３Ｂは、円柱状に形成され、その周面は、当接された振動体３０がスムーズに振動し、また、振動体３０の当接部分の摩耗を防ぐために、凹凸無く仕上げられている。
【００３３】
案内軸２４は、光軸Ａに平行な棒状の部材であり、筐体１１のフランジ部分に架設されている。また、案内軸２４は、レンズ保持枠２１の光軸Ａに対する角度を一定に維持するとともに、駆動軸２３回りの回転を規制する機能を備えている。従って、駆動軸２３の回転によって、駆動軸２３に螺合されたレンズ保持枠２１は、光軸Ａに対して第３レンズ１４が直交した状態を維持しながら、進退駆動されることになる。
【００３４】
駆動軸２３の当接軸部２３Ｂに隣接する位置（図１中、上方）には、筐体１１に図示しないブラケット等で固定された振動体取付部１９が設けられている。この振動体取付部１９には、付勢手段としてのコイルばね２５の一端側が固定され、このコイルばね２５の他端側には、台座２６が取り付けられている。そして、この台座２６には、当接軸部２３Ｂの周面に先端部分が当接された振動体３０が固定されている。また、この振動体３０は、駆動軸２３の回転軸Ｂと略直交する平面内で振動し、かつ、回転軸Ｂに対してほぼ直角に当接するように配置されている。
なお、当接軸部２３Ｂに対する振動体３０の当接方向は、特に限定されず、駆動軸２３を回転させることができる方向から振動体３０が当接していればよい。
【００３５】
振動体３０は、図２に示すように、略矩形平板状に形成された補強板３１と、この補強板３１の表裏両面に設けられた平板状の圧電素子３２とを備えている。
補強板３１は、その長手方向の一端に凸部３１Ａが一体的に形成され、この凸部３１Ａの先端が当接軸部２３Ｂの周面に当接されている。
また、補強板３１の長手方向略中央には、幅方向両側に腕部３１Ｂが一体的に形成されている。腕部３１Ｂは、補強板３１からほぼ直角に突出しており、これらの端部がそれぞれ台座２６にビス２７によって固定されている。
従って、振動体３０は、台座２６に固定された２箇所の腕部３１Ｂの固定位置を支点として振動するようになっている。
【００３６】
台座２６は、金属製の板材からなり、振動体３０の矩形平板状部分が接触しないように、振動体３０と対向する部分に凹状の窪み部２６Ａが形成されている。また、台座２６は、図示しない溝状のレールによって、その板厚方向への移動が規制され、かつ、振動体３０の長手方向に沿ってスライド自在に支持されている。
コイルばね２５は、台座２６と振動体取付部１９との間において、縮められた状態、すなわち、台座２６を駆動軸２３に向かって付勢するばね力を有した状態で取り付けられている。従って、コイルばね２５のばね力は、台座２６を介して振動体３０を駆動軸２３に押圧する押圧力として作用する。
この際、コイルばね２５は、その伸縮量を変化させ、押圧力を調整する押圧力調整手段を備えてもよい。
【００３７】
次に、振動体３０の構造、および振動体３０による駆動機構について詳説する。
振動体３０を構成する補強板３１は、ステンレス鋼、その他の材料から形成されている。
補強板３１の両面の略矩形状部分に接着された圧電素子３２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の材料の中から、適宜選択した材料から形成されている。
また、圧電素子３２の両面には、ニッケルメッキ層および金メッキ層などが形成されて電極が形成されている。この電極は、切欠によって互いに電気的に絶縁された複数の電極を長手方向に沿った中心線を軸として線対称に形成されている。つまり、圧電素子３２を幅方向にほぼ三等分するように二本の溝３３Ａが形成され、これらの溝３３Ａで分割された三つの電極のうち両側の電極ではさらに長手方向をほぼ二等分するように溝３３Ｂが形成されている。
これらの溝３３Ａ，３３Ｂにより、圧電素子３２の表面には５つの電極３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅが形成される。そして、これらの電極３２Ａ〜３２Ｅのうち、対角線上両端に位置する電極３２Ａおよび電極３２Ｅをつなぐリード線３４Ａと、電極３２Ｂおよび電極３２Ｄをつなぐリード線３４Ｂと、電極３２Ｃに接続されたリード線３４Ｃとは、図示しない印加装置に接続されている。
なお、これらの電極は、補強板３１を挟んで設けられた表裏両方の圧電素子３２に同様に設けられており、例えば電極３２Ａの裏面側には電極３２Ａが形成されている。
【００３８】
このように形成された圧電素子３２の表面の電極３２Ａ〜３２Ｅのうち、所定の電極を選択して、印加装置により電圧を印加することにより、振動体３０の長手方向に沿った往復振動である縦振動と、凸部３１Ａが補強板３１の幅方向に振動する屈曲振動とを振動体３０に生じさせることができる。
ここで、圧電素子３２に印加する電圧の周波数は、補強板３１の振動時に縦振動共振点の近くに屈曲共振点が現れて凸部３１Ａが良好な楕円軌道を描くように設定される。また、圧電素子３２の寸法や、厚さ、材質、縦横比、電極の分割形態などは、圧電素子３２に電圧が印加された時に、凸部３１Ａが良好な楕円軌道を描きやすいように適宜決定される。
なお、振動体３０に印加される電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形状波、台形波などが採用できる。
【００３９】
以上のように振動体３０、駆動軸２３および被駆動部材２２を備えて構成された駆動装置は、次のように動作する。
適宜選択した圧電素子３２の電極３２Ａ〜３２Ｅに交流電圧を印加して振動体３０を振動させると、振動体３０は縦振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描いて振動する。ただし、この際、振動体３０はコイルばね２５のばね力により駆動軸２３の当接軸部２３Ｂに押圧されているため、凸部３１Ａは、楕円軌道を描けずに補強板３１の幅方向に振動することとなる。そして、振動体３０が描こうとする楕円軌道上における駆動軸２３に近い側において、凸部３１Ａおよび当接軸部２３Ｂの間の摩擦力が大きくなり、駆動軸２３から遠い側においては摩擦力が小さくなる。
従って、凸部３１Ａが駆動軸２３に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動軸２３が回転駆動されることとなる。この動作を所定の周波数で繰り返し行うことにより、駆動軸２３は回転軸Ｂの回りの所定方向に回転運動することとなる。
また、圧電素子３２に印加する電圧の電極を適宜切り替えることにより、駆動軸２３の回転方向を反転させることができる。
【００４０】
以上のように駆動軸２３が回転運動することで、この駆動軸２３のねじ部２３Ａに螺合されたレンズ保持枠２１および第３レンズ１４、すなわち、被駆動部材２２が光軸Ａに沿って（図１中、白抜き矢印で示す方向に）進退駆動されることになる。
この際、図示しない位置読み取りセンサによって被駆動部材２２の位置を検出し、制御回路にフィードバックして駆動制御することにより、被駆動部材２２は、光軸Ａに沿った任意の位置で静止可能となっている。
なお、位置読み取りセンサとしては、被駆動部材２２の位置を直接検出するものに限らず、駆動軸２３の回転量を検出するロータリーエンコーダが採用できる。
従って、本実施形態のレンズユニット１０では、振動体３０の振動により駆動軸２３を回転させ、この回転によって被駆動部材２２を光軸Ａに沿って進退駆動することができ、所定のズーム位置でズームレンズとしての第３レンズ１４を静止させることができる。
【００４１】
なお、本実施形態において、第２レンズ１３を連動部材とし、この第２レンズ１３を第３レンズ１４に連動させるリンク機構を備えた構成が採用できる。
図３は、本実施形態の変形例に係るレンズユニット１０を示す一部を断面した側面図である。
図３において、第２レンズ１３は、光軸Ａに沿って移動自在に筐体１１に支持された第２レンズ保持枠１７Ａに保持されている。第２レンズ保持枠１７Ａには、筐体１１の側面を貫通して外側に突出したカム棒１７Ｂが固定されている。
第３レンズ１４を保持するレンズ保持枠２１にも、第２レンズ保持枠１７Ａと同様のカム棒２１Ｄが固定されている。
これらのカム棒１７Ａ，２１Ｄの突出側の筐体１１側面には、略三角形状のカム板２８が、支持部２８Ａを中心として回動自在に支持されている。カム板２８には、２つのカム溝２８Ｂ，２８Ｃが形成されている。カム溝２８Ｂは、略直線状に形成され、カム溝２８Ｃは、略円弧状に形成されている。そして、カム溝２８Ｂには第２レンズ保持枠１７Ａのカム棒１７Ｂが係合し、カム溝２８Ｃにはレンズ保持枠２１のカム棒２１Ｄが係合している。
【００４２】
以上のような本実施形態の変形例に係るレンズユニット１０では、振動体３０の振動により駆動軸２３を介して被駆動部材２２である第３レンズ１４およびレンズ保持枠２１が進退駆動されると、カム棒２１Ｄによってカム溝２８Ｃの側部が押される。そして、カム溝２８Ｃの円弧形状に応じて、カム板２８が支持部２８Ａを中心に回動（図３中、矢印Ｒ方向）する。このカム板２８の回動に伴って、カム棒１７Ｂがカム溝２８Ｂに案内され、第２レンズ保持枠１７Ａおよび第２レンズ１３が光軸Ａに沿って移動する。すなわち、第２レンズ１３が第３レンズ１４の進退移動に連動して移動することとなる。
なお、この第２レンズ１３の移動方向および移動量は、カム溝２８Ｂ，２８Ｃの形状や支持部２８Ａからの距離等を適宜設定することで、調節可能である。また、連動部材としては、第２レンズ１３に限らず、第１レンズ１２でもよく、他のレンズでもよい。
【００４３】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(１) 振動体３０を駆動軸２３の当接軸部２３Ｂに当接し、振動体３０の振動により駆動軸２３を回転させることにより、被駆動部材２２を駆動することができる。従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、レンズユニット１０を小型化することができる。さらに、振動体３０の振動により被駆動部材２２を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体３０のサイズを小さくでき、レンズユニット１０をさらに小型化できる。
【００４４】
(２) 被駆動部材２２は、駆動軸２３の回転運動により駆動軸２３に沿って進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、被駆動部材２２が駆動軸２３に螺合されていることで、駆動停止時において、被駆動部材２２が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。また、振動体３０の圧電素子３２に印加する電圧を除いても被駆動部材２２の位置が保持されるので、電圧を印加し続ける必要がなく、電力消費を抑制できる。
【００４５】
(３) 駆動軸２３の回転運動により駆動軸２３のねじ部２３Ａに螺合された被駆動部材２２を進退駆動することにより、駆動軸２３自体は回転運動するのみで進退移動しないため、軸方向に沿った長さ寸法を短くでき、レンズユニット１０をさらに小型化できる。また、振動体３０の振幅と比較して駆動軸２３の回転によるねじ部２３Ａを介した進退駆動量は小さいので、大きな動力が不要で、かつ、被駆動部材２２を精度良く駆動できる。また、ねじ部２３Ａのねじの傾きの異なる駆動軸２３を用いることで、被駆動部材２２の移動量を調節でき、駆動精度を高めることができる。
【００４６】
(４) 振動体３０がコイルばね２５による所定の押圧力で駆動軸２３に当接されることにより、振動体３０の凸部３１Ａと駆動軸２３の当接軸部２３Ｂとの間に摩擦力が生じ、被駆動部材２２をより確実に駆動できるとともに、被駆動部材２２の位置をさらに安定させることができる。
【００４７】
(５) 振動体３０が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体３０の凸部３１Ａが駆動軸２３に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動軸２３が回転駆動されることとなり、被駆動部材２２を所定方向に確実に駆動できる。
この際、案内軸２４によって光軸Ａに対するレンズ保持枠２１の角度が維持されるので、第３レンズ１４が光軸Ａに対して傾くことなく、被駆動部材２２を高精度で駆動できる。
【００４８】
(６) 被駆動部材２２の運動を伝達するリンク板２８を介して第２レンズ１３を連結した構成（図３）によれば、第２レンズ１３が被駆動部材２２としての第３レンズ１４およびレンズ保持枠２１の進退移動に連動して駆動されるので、被駆動部材２２および第２レンズ１３の各々を個別に駆動するための振動体を用意する必要がなく、部品点数の削減と装置の小型化を図ることができる。
【００４９】
〔第２実施形態〕
次に、図４に基づいて本発明の第２実施形態に係るレンズユニット４０について説明する。
レンズユニット４０では、振動体３０の振動によって駆動部材４５およびこの駆動部材４５に固定された被駆動部材４４が光軸Ａに沿って駆動される点が前述の第１実施形態のレンズユニット１０と相違するものである。以下、相違点について詳しく説明する。
【００５０】
図４は、レンズユニット４０を示す断面図である。
図４において、レンズユニット４０は、前述の第１実施形態のレンズユニット１０と同様の筐体４１と、第１レンズ１２、第２レンズ１３および第３レンズ１４の３枚のレンズ１２，１３，１４で構成されるレンズ群１５と、を備えたズームレンズ用ユニットである。
ここで、第３レンズ１４は、光軸Ａに沿って筐体４１の内部を進退自在に支持されたレンズ保持枠４３に保持され、これらの第３レンズ１４およびレンズ保持枠４３によって、被駆動部材４４が構成されている。すなわち、被駆動部材４４は、所定方向としての光軸Ａに沿った方向（図４中、白抜き矢印で示す方向）に往復移動可能に設けられている。
【００５１】
レンズ保持枠４３には、第３レンズ１４を嵌め込み保持する第３レンズ保持部４３Ａと、この第３レンズ保持部４３Ａの一方側（図４中、上側）に固定孔４３Ｂと、他方側（図４中、下側）に挿通孔４３Ｃとが形成されている。
固定孔４３Ｂおよび挿通孔４３Ｃは、互いに光軸Ａと平行になっており、固定孔４３Ｂには駆動部材４５が固定され、挿通孔４３Ｃには案内軸４６が挿通されている。
【００５２】
駆動部材４５は、光軸Ａと平行に配置された長尺部材であり、筐体４１のフランジ部分に設けられた２箇所の貫通孔４２に摺動自在に支持されている。また、駆動部材４５の貫通孔４２に挿通される部分は、断面円形の棒状に形成され、この部分の長さ方向略中央に被駆動部材４４が固定されている。そして、駆動部材４５の端部のうち、第１レンズ１２の側の端部は、被駆動部材４４が筐体４１内を往復移動した際に、貫通孔４２から外れない程度の余長を有している。
また、駆動部材４５の端部のうち、第２レンズ１３の側の端部には、後述する振動体３０が当接される当接面部４５Ａが設けられている。この当接面部４５Ａは、角柱状に形成され、その表面は、当接された振動体３０がスムーズに振動し、また、振動体３０の当接部分の摩耗を防ぐために、凹凸無く仕上げられている。
【００５３】
案内軸４６は、光軸Ａに平行な棒状の部材であり、筐体４１のフランジ部分に架設されている。また、案内軸４６は、レンズ保持枠４３の光軸Ａに対する角度を一定に維持するとともに、駆動部材４５回りの回転を規制する機能を備えている。従って、レンズ保持枠４３は、光軸Ａに対して第３レンズ１４が直交した状態を維持しながら、進退駆動されることになる。
【００５４】
駆動部材４５の当接面部４５Ａに対向した位置には、振動体取付部１９が設けられ、この振動体取付部１９には、コイルばね２５および台座２６を介して、振動体３０が取り付けられている。この振動体３０は、当接面部４５Ａに先端部分がほぼ直角に当接され、かつ、光軸Ａと平行な平面内で振動するように配置されている。
なお、当接面部４５Ａに対する振動体３０の当接方向は、特に限定されず、駆動部材４５を光軸Ａに沿って進退移動させることができる方向から振動体３０が当接していればよい。また、振動体３０は、前述の第１実施形態と同様のものである。
【００５５】
以上のように振動体３０、駆動部材４５および被駆動部材４４を備えて構成された駆動装置は、次のように動作する。
振動体３０の圧電素子３２に電圧を印加すると、振動体３０は縦振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描いて振動しようとする。しかし、振動体３０はコイルばね２５のばね力により駆動部材４５の当接面部４５Ａに押圧されているため、凸部３１Ａは、楕円軌道を描けずに光軸Ａに沿った方向に振動することとなる。そして、振動体３０が描こうとする楕円軌道上における駆動部材４５に近い側において、凸部３１Ａおよび当接面部４５Ａの間の摩擦力が大きくなり、駆動部材４５から遠い側においては摩擦力が小さくなる。
従って、凸部３１Ａが駆動部材４５に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動部材４５が駆動されることとなる。この動作を所定の周波数で繰り返し行うことにより、駆動部材４５は所定方向に連続的に駆動されることとなる。
また、圧電素子３２に印加する電圧の電極を適宜切り替えることにより、駆動部材４５の駆動方向を反転させることができる。
【００５６】
以上のように駆動部材４５が駆動されることで、この駆動部材４５に固定されたレンズ保持枠４３および第３レンズ１４、すなわち、被駆動部材４４が光軸Ａに沿って（図４中、白抜き矢印で示す方向に）進退駆動されることになる。
この際、図示しない位置読み取りセンサによって被駆動部材４４の位置を読み取り、制御回路にフィードバックして駆動制御することにより、被駆動部材４４は、光軸Ａに沿った任意の位置で静止可能となっている。
従って、本実施形態のレンズユニット４０では、振動体３０の振動により駆動部材４５および被駆動部材４４が一体的に光軸Ａに沿って進退駆動され、所定のズーム位置でズームレンズとしての第３レンズ１４を静止させることができる。
【００５７】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(７) 振動体３０を駆動部材４５の当接面部４５Ａに当接し、振動体３０の振動により駆動部材４５を駆動することにより、駆動部材４５に固定された被駆動部材４４を一体的に駆動することができる。従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、レンズユニット４０を小型化することができる。さらに、振動体３０の振動により被駆動部材４４を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体３０のサイズを小さくでき、レンズユニット４０をさらに小型化できる。
【００５８】
(８) 被駆動部材４４は、駆動部材４５と一体的に進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、駆動部材４５の当接面部４５Ａに振動体３０が当接されていることで、駆動停止時において、被駆動部材４４が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。また、振動体３０の圧電素子３２に印加する電圧を除いても被駆動部材４４の位置が保持されるので、電圧を印加し続ける必要がなく、電力消費を抑制できる。
【００５９】
(９) 振動体３０の振動により駆動部材４５および被駆動部材４４が一体的に進退駆動されることにより、前述の第１実施形態と比較し、摩擦によるエネルギーロスをさらに少なくできるので、駆動効率をより一層高めることができる。
【００６０】
( 10 ) 振動体３０がコイルばね２５による所定の押圧力で駆動部材４５に当接されることにより、振動体３０の凸部３１Ａと駆動部材４５の当接面部４５Ａとの間に所定の摩擦力が生じ、被駆動部材４４をより確実に駆動できるとともに、被駆動部材４４の位置をさらに安定させることができる。
【００６１】
( 11 ) 振動体３０が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体３０の凸部３１Ａが駆動部材４５に近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向に向かって駆動部材４５および被駆動部材４４が確実に駆動される。
この際、案内軸４６によって光軸Ａに対するレンズ保持枠４３の角度が維持されるので、第３レンズ１４が光軸Ａに対して傾くことなく、被駆動部材４４を高精度で駆動できる。
【００６２】
〔第３実施形態〕
次に、図５ないし図７に基づいて本発明の第３実施形態に係るレンズユニット５０について説明する。
図５ないし図７は、それぞれレンズユニット５０を示す断面図、側面図および一部を断面した斜視図である。
図５ないし図７において、レンズユニット５０は、光軸Ａの回りに設けられた円筒状の保持部材としての筐体５１と、第１レンズ６２および第２レンズ７２と、を備えたズームレンズ用ユニットである。
筐体５１の内周面５１Ａには、互いに逆向きの螺旋状に形成された２本のカム溝５２，５３が設けられている。
【００６３】
第１レンズ６２および第２レンズ７２は、それぞれ第１レンズ保持枠６１および第２レンズ保持枠７１に保持され、これらの第１レンズ保持枠６１および第１レンズ６２から第１被駆動部材６３が構成され、第２レンズ保持枠７１および第２レンズ７２から第２被駆動部材７３が構成されている。すなわち、第１レンズ保持枠６１および第２レンズ保持枠７１には、それぞれ第１レンズ６２および第２レンズ７２を保持するレンズ保持部６１Ａ，７１Ａが形成され、これらのレンズ保持部６１Ａ，７１Ａに各レンズ６２，７２が嵌め込まれている。
また、第１レンズ保持枠６１および第２レンズ保持枠７１の外周部には、それぞれカム溝５２，５３に係合するカム６１Ｂ，７１Ｂが設けられている。そして、これらのカム６１Ｂ，７１Ｂがカム溝５２，５３に案内されることで、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、それぞれ筐体５１の内周面５１Ａに沿った回転運動に伴って、光軸Ａに沿った（図５中、白抜き矢印で示す方向）往復移動するように支持されている。
【００６４】
第１レンズ保持枠６１には、光軸Ａと平行に第２レンズ保持枠７１に向かって延びる案内軸６４が固定され、第２レンズ保持枠７１には、案内軸６４が挿通される挿通孔７１Ｃが形成されている。すなわち、第１レンズ保持枠６１および第２レンズ保持枠７１は、互いに連結部材としての案内軸６４によって連結されることで、一方の回転運動が他方に伝達されることとなる。
また、第２レンズ保持枠７１の側面には、振動体３０が取り付けられており、この振動体３０は、筐体５１の内周面５１Ａに先端部分がほぼ直角に当接され、かつ、光軸Ａに略直交する平面内で振動するように配置されている。
なお、内周面５１Ａに対する振動体３０の当接方向は、特に限定されず、第２レンズ保持枠７１を内周面５１Ａに沿って回転させることができる方向から振動体３０が当接していればよい。また、振動体３０は、前述の第１実施形態と同様のものであり、前述の第１実施形態と同様の付勢手段により筐体５１の内周面５１Ａに向かって押圧されていてもよい。
【００６５】
以上のように振動体３０、筐体５１、第１被駆動部材６３、第２被駆動部材７３および案内軸６４を備えて構成された駆動装置は、次のように動作する。
振動体３０の圧電素子３２に電圧を印加すると、振動体３０は縦振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描いて振動しようとする。しかし、振動体３０は筐体５１の内周面５１Ａに当接されているため、凸部３１Ａは、楕円軌道を描けずに内周面５１Ａに沿った方向に振動することとなる。そして、振動体３０が描こうとする楕円軌道上における内周面５１Ａに近い側において、凸部３１Ａおよび内周面５１Ａの間の摩擦力が大きくなり、内周面５１Ａから遠い側においては摩擦力が小さくなる。
従って、凸部３１Ａが内周面５１Ａに近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向と反対方向に向かって第２被駆動部材７３が回転駆動されることとなる。この動作を所定の周波数で繰り返し行うことにより、第２被駆動部材７３は所定方向に連続的に回転駆動されることとなる。
この際、案内軸６４により第２被駆動部材７３と連結された第１被駆動部材６３も、第２被駆動部材７３と同様に回転駆動される。
また、圧電素子３２に印加する電圧の電極を適宜切り替えることにより、第２被駆動部材７３および第１被駆動部材６３の駆動方向を反転させることができる。
【００６６】
以上のように回転駆動された第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、これらに設けられたカム６１Ｂ，７１Ｂがカム溝５２，５３に案内されることで、光軸Ａに沿って（図５中、白抜き矢印で示す方向に）進退駆動されることになる。すなわち、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、互いに逆方向に進退駆動され、これらが有する第１レンズ６２および第２レンズ７２が、互いに接近あるいは遠ざかるように駆動される。
この際、図示しない位置読み取りセンサによって第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３の位置を読み取り、制御回路にフィードバックして駆動制御することにより、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、光軸Ａに沿った任意の位置で静止可能となっている。
従って、本実施形態のレンズユニット５０では、振動体３０の振動により第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３が光軸Ａに沿って進退駆動され、また、所定位置で静止されることとなる。
【００６７】
なお、本実施形態においては、カム溝５２，５３を互いに異なる方向の螺旋状に形成したが、これに限らず、同一の回転方向を有する螺旋状に形成してもよい。この際、各カム溝５２，５３の光軸Ａに対する角度を同一にすれば、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、互いの間隔を変えずに進退駆動されることとなる。また、各カム溝５２，５３が光軸Ａに対して異なる角度となるように形成すれば、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、互いに同じ方向にかつ互いの間隔を変化させながら進退駆動されることとなる。
また、本実施形態においては、カム溝５２，５３を両方ともに螺旋状に形成したが、これに限らず、一方のみを螺旋状に形成してもよい。例えば、第１被駆動部材６３を案内するカム溝５２のみを螺旋状に形成し、第２被駆動部材７３を案内するカム溝５３を円周状に形成することができる。このようにすれば、振動体３０の振動によって、第２被駆動部材７３が筐体５１の内周面５１Ａに沿って回転運動し、この回転運動が案内軸６４によって第１被駆動部材６３に伝えられる。そして、第１被駆動部材６３は、回転運動とともに、カム溝５２に案内されて光軸Ａに沿って進退駆動されることとなる。
【００６８】
また、本実施形態においては、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３を案内軸６４で連結したが、これに限らず、案内軸６４を省略することができる。この際、第１レンズ保持枠６１および第１レンズ６２を筐体５１に固定し、第２レンズ保持枠７１および第２レンズ７２により構成される第２被駆動部材７３のみを被駆動部材とする。このようにすれば、振動体３０の振動によって、第２被駆動部材７３が筐体５１の内周面５１Ａに沿って回転運動するとともに、カム溝５３に案内されて光軸Ａに沿って進退駆動されることとなる。
さらに、被駆動部材が第１レンズ６２や第２レンズ７２を有して構成されているが、これに限らず、レンズによって結像される像を電気信号に変換する撮像素子（図示せず）を有して構成されていてもよい。具体的には、第２レンズ７２に換えて撮像素子としての電荷結合素子（Charge-Coupled Device,ＣＣＤ）を設けることができる。このようにすれば、上述のように駆動機構を動作させて第１レンズ６２の結像位置に電荷結合素子を合わせることで、第１レンズ６２によって結像された像を電荷結合素子で読み取ることができる。
【００６９】
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
( 12 ) 振動体３０を筐体５１の内周面５１Ａに当接し、振動体３０の振動により第２被駆動部材７３を回転駆動することにより、第２被駆動部材７３に案内軸６４で連結された第１被駆動部材６３を回転駆動することができる。そして、これらの第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、それぞれカム溝５２，５３に案内されて光軸Ａに沿って進退駆動される。
従って、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車やカム環等の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、レンズユニット５０を小型化することができる。さらに、振動体３０の振動により第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３を駆動することにより、従来の圧電素子の伸縮変形によって駆動する場合と比較して、振動体３０のサイズを小さくでき、レンズユニット５０をさらに小型化できる。
【００７０】
( 13 ) 第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３は、筐体５１の内周面５１Ａに案内されて進退駆動されるようになっている。従って、従来の摩擦結合によって駆動する場合と比較し、摩擦によるエネルギーロスが少ないので、駆動効率を十分に高めることができる。さらに、カム溝５２，５３にカム６１Ｂ，７１Ｂが係合されていることで、駆動停止時において、第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３が容易に移動せず、その位置を安定させることができる。
【００７１】
( 14 ) 第１被駆動部材６３および第２被駆動部材７３が筐体５１の内周面５１Ａに沿ってカム溝５２，５３に案内されて回転および進退駆動されることにより、、筐体５１の外側に振動体３０等が露出しないので、前述の第１実施形態および第２実施形態と比較して、レンズユニット５０をさらに小型化できる。
【００７２】
( 15 ) 振動体３０が楕円軌道を描いて振動することにより、振動体３０の凸部３１Ａが筐体５１の内周面５１Ａに近い側の軌道を描こうとする時の駆動力が大きくなるので、その時の振動方向と反対方向に向かって第２被駆動部材７３が確実に駆動される。
【００７３】
なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、以上述べた実施の形態に対し、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができる。
【００７４】
例えば、前述の各実施形態では、１つまたは２つの被駆動部材を１つの振動体３０で駆動するものとしたが、これに限らず、２つ以上の振動体によって駆動するものであってもよい。具体的には、往復振動のみの振動モードを有する振動体を、被駆動部材の進退両方向について１つずつ用意し、駆動する方向に応じて駆動軸、駆動部材あるいは保持部材の内周面に当接させる。各駆動方向に応じた振動体を個別に制御して、振動、停止させることで、被駆動部材を任意の方向に駆動可能である。
このようにすれば、各振動体が楕円振動に限らず、往復振動だけの単純な振動モードで振動する場合であっても、被駆動部材を所定の方向に進退駆動できるので、振動体の構造を簡単にできる。
【００７５】
さらに、上述のように２つ以上の振動体によって被駆動部材を駆動する構成では、例えば、駆動方向について傾斜した状態で駆動軸や駆動部材に当接するような振動体の配置レイアウトを容易に実施できる。すなわち、１つの振動体の駆動方向を切り替えることで被駆動部材を進退駆動する場合、進退両方向の駆動力を均等にするために振動体の当接方向や当接角度等を厳密に調整する必要がある。このため、駆動方向について傾斜した状態で振動体を配置する場合には、２つ以上の振動体を適宜配置することにより、被駆動部材を確実に駆動でき、振動体の配置レイアウトの自由度が高まる。
【００７６】
また、前述の各実施形態では、振動体３０の振動によって駆動軸２３や駆動部材４５を回転または進退いずれかの駆動方向に駆動したが、これに限らず、回転および進退の２方向について駆動するものでもよい。具体的には、前述の第１実施形態における駆動軸２３を回転駆動するとともに、その軸方向についても進退自在に支持して、この方向に駆動するための振動体を配置することができる。このようにすれば、被駆動部材を駆動軸の軸方向へは振動体の振幅に応じて高速駆動し、駆動軸のねじ部によりその回転運動を減速して伝えることで低速駆動することができる。従って、高速駆動および低速駆動を適宜組み合わせることにより、より高速かつ高精度に被駆動部材を駆動することができる。
【００７７】
また、前述の第１実施形態では、駆動軸２３にレンズ保持枠２１を螺合し、被駆動部材２２である第３レンズ１４およびレンズ保持枠２１を駆動するものとしたが、これに限らず、１本の駆動軸に複数の被駆動部材を螺合することができる。この際、各々の被駆動部材が螺合される位置に応じてねじ形状（ピッチ、方向、径）を設定すれば、振動体により駆動軸を所定方向に回転されるだけで、被駆動部材ごとに移動量や移動方向を任意に調節できる。
【００７８】
また、前述の第３実施形態では、保持部材である筐体５１の内周面にカム溝５２，５３を設け、被駆動部材６３，７３である第１レンズ保持枠６１および第２レンズ保持枠７１側にカム６１Ｂ，７１Ｂを形成したが、これに限らず、保持部材側にカムを設け、被駆動部材側にカム溝を設けることができる。ただし、被駆動部材が進退移動した際に、被駆動部材のカム溝から保持部材側のカムが外れないように、被駆動部材の駆動方向の長さ寸法を駆動ストロークに応じて長く形成しておく必要がある。
さらに、前述の第３実施形態では、振動体３０を被駆動部材７３である第２レンズ保持枠７１に固定したが、これに限らず、保持部材側に固定してもよい。ただし、この際、被駆動部材が進退移動した際に、被駆動部材の当接面から振動体が外れないように、被駆動部材の駆動方向の長さ寸法を駆動ストロークに応じて長く形成しておく必要がある。
【００７９】
【発明の効果】
前述のように本発明の駆動装置、レンズユニット、および、カメラによれば、小型化を図りながら、駆動効率を十分に高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図２】 前記実施形態のレンズユニットの要部を拡大して示す斜視図である。
【図３】 前記実施形態の変形例に係るレンズユニットを示す一部を断面した側面図である。
【図４】 本発明の第２実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図５】 本発明の第３実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図６】 前記実施形態のレンズユニットを示す側面図である。
【図７】 前記実施形態のレンズユニットを示す一部を断面した斜視図である。
【符号の説明】
１０，４０，５０…レンズユニット、１１，４１，５１…筐体、１２，１３，１４，６２，７２…レンズ、１７Ｂ，２１Ｄ…リンク機構としてのカム棒、２１，４３，６１，７１…レンズ保持枠、２２、４４…被駆動部材、２３…駆動軸、２３Ａ…ねじ部、２５…付勢手段としてのコイルばね、２８…リンク機構としてのカム板、３０…振動体、３２…圧電素子、４５…駆動部材、５１Ａ…内周面、５２，５３…カム、６１Ｂ，７１Ｂ…カム溝、６３…第１被駆動部材、６４…連結部材としての案内軸、７３…第２被駆動部材、Ａ…所定方向としての光軸。
Claims (10)
- 圧電素子を備え、この圧電素子により振動する振動体と、
内周面に互いに逆向きの螺旋状に形成された２つのカム溝を有する円筒状の保持部材と、
前記２つのカム溝の一方に係合するカムを備え、前記振動体が固定された第１被駆動部材と、
他方に係合するカムを備えた第２被駆動部材と、
前記第1被駆動部材の回転運動を第2被駆動部材に伝える連結部材と、を備え、
前記振動体は、前記保持部材の内周面に当接され、
前記振動体の振動によって前記第１被駆動部材および第２被駆動部材が、前記保持部材の内周面に沿って回転運動して互いに接近あるいは遠ざかるように駆動されることを特徴とする駆動装置。 - 圧電素子を備え、この圧電素子により振動する振動体と、
内周面に互いに逆向きの螺旋状に形成された２つのカムを有する円筒状の保持部材と、
前記２つのカムの一方に係合するカム溝を備え、前記振動体が固定された第１被駆動部材と、
他方に係合するカム溝を備えた第２被駆動部材と、
前記第1被駆動部材の回転運動を第2被駆動部材に伝える連結部材と、を備え、
前記振動体は、前記保持部材の内周面に当接され、
前記振動体の振動によって前記第１被駆動部材および第２被駆動部材が、前記保持部材の内周面に沿って回転運動して互いに接近あるいは遠ざかるように駆動されることを特徴とする駆動装置。 - 請求項１ないし請求項2のいずれかに記載の駆動装置において、
前記振動体を前記駆動軸、前記駆動部材、または前記保持部材の内周面のいずれかに向かって押圧する付勢手段を備えたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項１ないし請求項3のいずれかに記載の駆動装置において、
前記振動体は、往復振動と屈曲振動とを組み合わせた楕円軌道を描く振動モードを有していることを特徴とする駆動装置。 - 請求項4に記載の駆動装置において、
前記振動体は、前記楕円軌道を描く振動モードの振動方向を切り替え自在に構成されていることを特徴とする駆動装置。 - 請求項１ないし請求項5のいずれかに記載の駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体とを備え、
前記駆動装置を構成する被駆動部材がズームレンズおよびレンズ保持枠を有して構成されていることを特徴とするレンズユニット。 - 請求項１ないし請求項5のいずれかに記載の駆動装置と、この駆動装置が取り付けられる筐体とを備え、
前記駆動装置を構成する被駆動部材がフォーカスレンズおよびレンズ保持枠を有して構成されていることを特徴とするレンズユニット。 - 請求項１ないし請求項5のいずれかに記載の駆動装置と、
この駆動装置が取り付けられる筐体と、この筐体に取り付けられるレンズとを備え、
前記駆動装置を構成する被駆動部材が前記レンズによって結像される像を電気信号に変換する撮像素子を有して構成されていることを特徴とするレンズユニット。 - 請求項１ないし請求項5のいずれかに記載の駆動装置により駆動されるレンズと、
このレンズによって結像される像を記録する記録媒体と、
これらの駆動装置、レンズおよび記録媒体が収納されるケースとを備えたことを特徴とするカメラ。 - 請求項6ないし請求項8のいずれかに記載のレンズユニットと、
このレンズユニットを構成するレンズによって結像される像を記録する記録媒体と、
これらのレンズユニットおよび記録媒体が取り付けられるケースとを備えたことを特徴とするカメラ。
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