JP4649263B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

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の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１参照）。該特許文献１にて提案の光学機器では、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振動型リニアアクチュエータを構成する。そして、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たり、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たりする。

以下、図１３および図１４を用いて、特許文献１にて提案のレンズ鏡筒について説明する。図１３（Ａ）〜（Ｄ）において、９０１はレンズを保持するレンズ保持枠、９０２はレンズ保持枠９０１を光軸方向にガイドするガイドバーである。また、９０４は振動部材、９０５は振動部材９０４を支持する支持部、９０６は振動部材９０４が圧接する接触部材、９０７は振動部材９０４と接触部材９０６との圧接力を発生する付勢部材である。

一方、図１４において、９１１はレンズを保持するレンズ保持枠、９１３はレンズ保持枠９１１に取り付けられ、ガイドバー９３０に光軸方向に移動可能に係合するガイドブッシュである。９２０はガイドブッシュ９１３上に設けられた振動子支持枠であり、９２５ａ，９２５ｂは振動部材９２３を支持する支持部である。さらに、９２２は鏡筒本体に固定された接触部材であり、９２６は振動部材９２３を接触部材９２２に圧接させる付勢力を発生するバネである。
特開平１０−９０５８４号公報（段落００１５〜００１６、００３３〜００３５、図１および図２等）

図１３（Ｃ），（Ｄ）に示すように、振動部材９０４又は接触部材９０６を付勢部材９０７のみによって支持した場合、振動部材９０４と接触部材９０６との圧接は確保されるが、振動部材９０４又は接触部材９０６を光軸方向において支持する構成がないため、レンズ駆動時において付勢部材９０７が駆動方向に変形する。これにより、レンズ保持枠９０１の駆動位置精度が悪くなる。

また、図１３（Ａ），（Ｂ）および図１４に示すように、振動部材９０４，９２３を支持部９０５又は９２５ａ，９２５ｂによって圧接面に対して垂直な方向にのみ可動な状態で保持すると、ガイドバー９０２，９３０、支持部９０５，９２５ａ，９２５ｂ、接触部材９０６，９２２が傾いて取り付けられた場合に、振動部材と接触部材とがいわゆる点接触又は線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小さな駆動力しか得られなくなる。

そこで、本発明は、振動型リニアアクチュエータにおける振動部材と接触部材との面接触状態を常に維持することができ、レンズ駆動を安定して行え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。

本発明の一つの側面としての光学機器は、レンズと、電気−機械エネルギー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と圧接する接触部材を含み、前記レンズを光軸方向に駆動する振動型リニアアクチュエータと、前記振動部材および前記接触部材のうち一方の部材を、該一方の部材の圧接面に平行な第１の軸回りでの回動および該接触面に直交する第２の軸の方向への移動が可能となるように保持する第１の保持機構と、前記振動部材および前記接触部材のうち他方の部材を、該他方の部材の圧接面に平行で、前記第１の軸に直交する方向に延びる第３の軸回りでの回動が可能となるように保持する第２の保持機構とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての光学機器は、レンズと、電気−機械エネルギー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と圧接する接触部材を含み、レンズを光軸方向に駆動する振動型リニアアクチュエータとを有する。そして、振動部材および接触部材のうち一方の部材を、該一方の部材の圧接面内に含まれる軸（ｘ）回りで回動可能となるように保持する保持機構を有する。

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、これらの部材が移動又は回動することによって、常に振動部材と接触部材の圧接面が平行に維持され、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出力を安定的に引き出すことができる。

特に、回動中心となる軸を実質的に圧接面内に含まれるように設定することにより、該回動によって圧接面同士の圧接位置が変化せず、振動型リニアアクチュエータの安定的な出力とレンズ駆動位置精度を維持することができる。

以下、本発明の好ましい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７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は、本実施例のレンズ鏡筒の分解斜視図である。また、図２は、該レンズ鏡筒を光軸を含む水平面で切断した断面図である。図３は、該レンズ鏡筒を構成する第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振動子側の部分拡大図、図４は該振動型リニアアクチュエータのスライダ側の部分拡大図である。また、図５は、該振動型リニアアクチュエータの断面図であって、スライダ１８の圧接面１８ａの幅方向中心線を含み圧接面に直交する面で切断した断面図である。図６は該振動型リニアアクチュエータの断面図であって、光軸に直交する面で切断した断面図である。さらに、図７は、該振動型リニアアクチュエータの振動子保持機構を、光軸と平行で圧接面に直交する面で切断した断面図である。

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に移動する第２レンズユニット、１５は光量調節ユニット、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により光軸方向に略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３４が固定されている。この第２レンズ保持部材１２は、係合部１２ａにおいてガイドバー１０に係合して光軸方向にガイドされ、係合部１２ｂにおいてガイドバー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１４ａにおいてガイドバー１１に係合して光軸方向にガイドされ、係合部１４ｂにおいてガイドバー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。

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、第２レンズ保持部材１２に形成された溝部１２ｃ内に接着等で固定されている。１９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。ここで、該振動子１９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とにより、スライダ１８の弾性部材の圧接面１８ａと振動子１９の弾性部材において光軸方向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の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１９の圧接面１９ａ，１９ｂに略楕円運動が発生し、スライダ１８の圧接面１８ａに光軸方向の駆動力が発生する。

２１，２２は球形状の部材であり、本実施例では、鋼球が用いられている。これら鋼球２１，２２は、図５に示すように、スライダホルダ（第２の保持機構）２４の両端部に設けられたＶ溝部２４ｂ，２４ｃ内に配置されている。２３はスライダホルダ枠、２５は板ばね、２８は振動子支持部材（第１の保持機構）、２９は圧縮コイルバネである。スライダホルダ枠２３は、ビス２６，２７により第１レンズ保持部材６に固定されている。スライダホルダ２４は、スライダホルダ枠２３に形成されたＶ溝部２３ａ，２３ｂ内に鋼球２１，２２を配置するようにしてスライダホルダ枠２３により保持される。これにより、図４〜図６に示すように、スライダホルダ２４は、鋼球２１，２２の中心を結んだ軸（第３の軸）２４ｄ回りで回動可能となる（図４参照）。軸２４ｄは、スライダ１８の圧接面１８ａに略平行に設定されており、特に本実施例では、実質的にスライダ１８の圧接面１８ａ内に含まれるように、すなわち圧接面１８ａ内又は圧接面１８ａに近接して該圧接面１８ａと同等とみなせる面内に含まれるように設定されている。また、本実施例では、軸２４ｄは、スライダ１８の圧接面１８ａの幅方向（長手方向に直交する方向）の略中心に位置する。なお、本明細書において、「略中心」、「略平行」および「略直交」とは、中心、平行および直交とそれらに対して誤差範囲内等にあって近似的に同等とみなせる位置や状態を含む意味である。

板ばね２５は、スライダホルダ枠２３の一端に設けられた突起部２３ｃに係合して保持され、鋼球２２を鋼球２１側に付勢して、スライダホルダ２４の光軸方向の動きが制限されている。

図６に示すように、振動子支持部材２８における軸２４ｄに直交する方向の２箇所には、円錐部を有する突起２８ａとＵ形状のテーパー部を有する突起２８ｂとが設けられている。一方、振動子１９には、位置決め穴部１９ｃとＵ溝部１９ｄとが形成されており、これら位置決め穴部１９ｃおよびＵ溝部１９ｄにそれぞれ、突起２８ａの円錐部と突起２８ｂのＵ形状のテーパー部とが係合することで、振動子１９は、両突起２８ａ，２８ｂの中心を結ぶ軸（第１の軸）２８ｅの回りで、所定の角度範囲で回動可能に支持される。

軸２８ｅは、振動子１９の圧接面１９ａ，１９ｂに略平行に設定されており、特に本実施例では、実質的に振動子１９の圧接面に含まれるように、すなわち該圧接面内又は該圧接面に近接して該圧接面と同等とみなせる面内に含まれるように設定されている。なお、本実施例では、２つの圧接面１９ａ，１９ｂが軸２８ｅを挟んで配置され、厳密には圧接面１９ａ，１９ｂ内に含まれるわけではないが、このような場合、すなわち圧接面１９ａ，１９ｂを含む面内に含まれる場合も、本明細書では、圧接面内に含まれると表現する。また、本実施例では、軸２８ｅは、振動子１９の圧接面の略中心に位置する。

振動子支持部材２８は、その光軸方向の両端に軸部２８ｃ，２８ｄを有し、該軸部２８ｃ，２８ｄが第２レンズ保持部材１２のガイド用の係合部１２ａに隣接するように形成された穴部１２ｃ，１２ｄに係合することで、両軸部２８ｃ，２８ｄの中心を通る軸２８ｆ回りにて回動可能に保持される。軸２８ｆは、図６に示すように、上記軸２８ｅの延長線上にて、該延長線に対して略直交するように設定されている。振動子支持部材２８が軸２８ｆ回りにて回動することにより、振動子１９は、その圧接面に直交する軸（第２の軸）１９ｅの方向に移動できる。

なお、本実施例では、２つの圧接面１９ａ，１９ｂの間を通るように軸１９ｅが設定されており、厳密には圧接面１９ａ，１９ｂに対して直接直交するわけではないが、このような場合、すなわち圧接面１９ａ，１９ｂを含む面に直交する場合も、本明細書では、圧接面に直交すると表現する。

振動子支持部材２８は、その光軸方向の両端に軸部２８ｃ，２８ｄを有し、該軸部２８ｃ，２８ｄが第２レンズ保持部材１２のガイド用の係合部１２ａに隣接するように形成された穴部（回動部材）１２ｃ，１２ｄに係合することで、両軸部２８ｃ，２８ｄの中心を通る軸２８ｆ回りにて回動可能に保持される。軸２８ｆは、図６に示すように、上記軸２８ｅの延長線上にて、該延長線に対して略直交するように設定されている。振動子支持部材２８が軸２８ｆ回りにて回動することにより、振動子１９は、その圧接面（接触面）に直交する軸（第２の軸）１９ｅの方向に移動できる。

３０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。３１はスケール３０に対して投光し、スケール３０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３１およびスケール３０により位置検出器としてのリニアエンコーダが構成されている。

３２は投受光素子３１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３３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、振動子１９およびスライダ１８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３１およびスケール３０により構成される第１の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の外周面のうち該光量調節ユニット１５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。

４８は第４レンズ保持部材１４に固定された板バネである。４９は磁石と弾性部材とが接合されて構成されたスライダであり、板バネ４８に接着等で固定されている。板バネ４８は、その板面の面内方向には変形しにくく、板面に垂直な方向には変形しやすい形状を有する。この板バネ４８は、板面内に含まれる任意の軸を中心とした回転方向の変形が容易であり、これによりスライダ４９の圧接面４９ａを振動子３５の圧接面３５ａ，３５ｂに対して平行に維持する。板バネ４８が面内方向に変形しにくいことにより、スライダ４９の光軸方向（すなわち、駆動方向）への変位は制限される。

振動子３５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。ここで、該振動子３５の弾性部材は強磁性体であり、該強磁性体がスライダ４９の磁石と引き合うことにより、スライダ４９の弾性部材の圧接面４９ａと振動子３５の弾性部材において光軸方向２箇所に形成された圧接面３５ａ，３５ｂとが圧接される。

これらスライダ４９および振動子３５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、フレキシブル配線板３６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３５の圧接面３５ａ，３５ｂに略楕円運動が発生し、スライダ４９の圧接面４９ａに光軸方向の駆動力が発生する。

３７は振動子３５が固定されるスペーサ、３８はスペーサ３７が固定される板バネである。該板バネ３８は、その板面の面内方向には変形しにくく、板面に垂直な方向には変形しやすい形状を有する。この板バネ３８は、板面内に含まれる任意の軸を中心とした回転方向の変形が容易であり、これにより、振動子３５の圧接面３５ａ，３５ｂをスライダ４９の圧接面４９ａに対して平行に維持する。板バネ３８が面内方向に変形しにくいことにより、振動子３５の光軸方向（すなわち、駆動方向）への変位は制限される。

３９はビス４２，４３により後部鏡筒５に固定された振動子保持部材であり、この振動子保持部材３９には、ビス４２，４３により板バネ３８が固定されている。

４４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。４５はスケール４４に対して投光し、スケール４４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４５およびスケール４４により検出器としてのリニアエンコーダが構成されている。４６は投受光素子４５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４７により後部鏡筒５に固定されている。

ガイドバー１１と、振動子３５およびスライダ４９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４５およびスケール４４により構成される第２の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の外周面のうち該光量調節ユニット１５の光軸位置から最も近いもう１つの外平面である左側面（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の振動型リニアアクチュエータ、ガイドバー１０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１１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。

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）から像面側に延びている。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の厚み内まで延びている。すなわち、第２レンズ保持部材１２と第４レンズ保持部材１４の可動範囲の一部は、光軸方向において相互に重複している。また、これに対応して、第１の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４９が設けられた範囲）の一部は、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８には、本実施例の撮影装置の電気的構成を示している。図８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４（第４レンズ保持部材１４）の駆動源であり、スライダ４９および振動子３５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１５の駆動源としてのメータである。１０５はスケール３０および投受光素子３１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４４および投受光素子４５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２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し、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４レンズユニット４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１８の磁石が振動子１９を吸着することで、スライダ１８の圧接面１８ａと振動子１９の圧接面１９ａ，１９ｂとが圧接されている。この状態において、図９から図１２を用いて、上記構成における振動子１９とスライダ１８の面接触状態を維持するための傾きおよび位置の調節のための動きについて説明する。

図９（Ａ）には、振動子１９とスライダ１８とが平行に（面接触状態で）圧接している様子を示している。この図において、Ｘ軸はレンズ鏡筒の光軸に平行な方向を示し、Ｙ軸はＸ軸に直交してレンズ鏡筒の上下方向に延びる軸を示す。また、Ｚ軸はＸ軸およびＹ軸に直交し、レンズ鏡筒の水平方向に延びる軸である。

部品の製造誤差や組み付け誤差などがなく、振動子１９とスライダ１８がそれぞれ理想的（設計通り）に配置されている場合は、振動子１９およびスライダ１８の圧接面はＸ軸およびＹ軸に平行となり、Ｚ軸は振動子１９およびスライダ１８の圧接面に直交する。

しかし、実際には、部品の製造誤差や組み付け誤差などがあり、振動子１９とスライダ１８は、図９（Ｂ）に示すようにＹ軸回り（図中の矢印Ａ方向）での傾きが相対的に変化したり、図９（Ｃ）に示すようにＺ軸方向（図中の矢印Ｂ方向）の位置が相対的に変化したり、図９（Ｄ）に示すようにＸ軸回り（図中の矢印Ｃ方向）での傾きが相対的に変化したりする。

そこで、本実施例では、これらの相対的な傾きや位置の変化を吸収して、常に振動子１９とスライダ１８とが面接触状態を維持できるようにこれらの保持機構を構成している。ここで、振動子１９およびスライダ１８の保持機構についての説明では、上述したレンズ鏡筒の光軸に平行な方向やこれに直交する方向を軸とするグローバルな座標系を用いるよりも、振動子１９およびスライダ１８のみに着目したローカルな座標系を用いた方が容易であるため、以下においては、ｘ，ｙ，ｚ軸からなるローカルな座標系を用いて説明する。

ｙ軸は前述した振動子１９の圧接面に含まれる軸２８ｅに相当し、光軸に直交する面としてのＸＺ面内に含まれる軸である。また、ｚ軸は振動子１９の圧接面に直交する軸１９ｅに相当する。また、ｘ軸は前述したスライダ１８の圧接面に含まれる軸２４ｄに相当する。

まず、振動子１９は、図１０（Ａ）に示すように、振動子保持部材２８の突起２８ａ，２８ｂによってｙ軸を中心として回動可能に保持されている。このため、図１０（Ａ）に示すように、振動子１９とスライダ１８とのｘ軸およびｚ軸を含む面（ＸＺ面）内での相対的な傾きが変化した場合でも、図１０（Ｂ）に示すように、振動子１９がｙ軸を中心に回動することによって、振動子１９の圧接面とスライダ１８の圧接面は平行に、すなわち面接触状態に維持される。

また、振動子１９は、図１１（Ａ）に示すように、軸２８ｆを中心とした振動子保持部材２８の回動によってｚ軸の方向に移動可能に保持されている。このため、図１１（Ａ）に示すように、振動子１９とスライダ１８とのｚ軸方向での相対的な位置が変化した場合（位置ずれΔｚが生じた）でも、図１１（Ｂ）および図１２（Ａ）に示すように、振動子保持部材２８が軸２８ｆを中心として回動し、振動子１９がｚ軸方向（実際には、ｚ軸方向成分を含む方向）に移動することによって、振動子１９とスライダ１８との圧接が確保される。

そして、このとき、図１２（Ｂ）に示すように、スライダ１８はｘ軸を中心として回動する。これにより、振動子１９の圧接面とスライダ１８の圧接面とが平行になり、両圧接面の面接触状態が維持される。
以上のように、振動子１９とスライダ１８との位置および傾き関係が、図９（Ｂ）〜図９（Ｄ）に示すように変化した場合でも、振動子１９の圧接面とスライダ１８の圧接面とは常に平行に維持され、両圧接面の面接触状態が確保される。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。

ここで、軸２８ｅ（ｙ軸）は実質的に振動子１９の圧接面内に含まれるので、振動子１９が軸２８ｅ回りで回転しても、スライダ１８の圧接面上での振動子１９の圧接面の圧接位置がレンズ駆動方向（スライダ１８の長手方向）においてほとんど変わらない。したがって、振動型リニアアクチュエータの出力を安定させることができるとともに、第２レンズ保持部材１２（第２レンズユニット２）の駆動位置精度を維持することができる。

また、軸２４ｄ（ｘ軸）は実質的にスライダ１８の圧接面内に含まれるので、スライダ１８が軸２４ｄ回りで回転しても、スライダ１８の圧接面と振動子１９の圧接面との圧接位置がスライダ１８の幅方向においてほとんど変わらない。したがって、振動型リニアアクチュエータの出力を安定させることができる。また、圧接位置変化に伴う摩擦抵抗によって、スライダ１８の回転が阻害される事がないため、安定して振動子１９の圧接面とスライダ１８の圧接面の面接触状態を維持できる。

さらに、本実施例では、スライダ１８（スライダホルダ２４）を鋼球２１，２２を用いて軸２４ｄ回りで回動可能に支持しているが、このようにすることで、ばね等の弾性部材を用いる場合とは異なり、回動しても弾性変形による反力を受けないので、安定してスライダ１８を回動させることができる。

また、ｘ軸およびｙ軸回りでの傾き調節のための機構とｚ軸方向での位置調節のための機構とを振動子１９側とスライダ１８側とに分けて設けたことにより、これらのすべての調節のための機構を振動子１９とスライダ１８のうち一方の側にのみ設ける場合に比べて、構造を簡単にすることができる。

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。しかも、圧縮コイルバネ２９にて発生する力は振動子１９とスライダ１８との圧接力に比べてはるかに小さいので、該圧縮コイルバネ２９からガイドバー１０，１１との係合部１２ａ，１２ｂに作用する力も小さく、係合部１２ａ，１２ｂ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４９は磁石を用いて構成され、振動子３５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。しかも、板バネ４８，３８にて発生する力は小さいので、該板バネ４８，３８からガイドバー１１，１０との係合部１４ａ，１４ｂに作用する力も小さく、係合部１４ａ，１４ｂ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４９と振動子３５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、板バネ４８，３８が変形して振動子３５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４８，３８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。

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１１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１５と、該光量調節ユニット１５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１２，１４（第２および第４レンズユニット２，４）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１２，１４をそれぞれ光軸方向にガイドする２つのガイドバーおよびこれらレンズ保持部材１２，１４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１８，４９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３０，４４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におけるガイドバー１０，１１への係合部１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂのがたによるスケール３０，４４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。

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、本実施例では、振動子およびスライダの回動中心軸が実質的に圧接面内に含まれるように設定された場合について説明したが、回動中心軸は必ずしも圧接面内に含まれていなくても、圧接面に略平行であればよい。また、本実施例のように、回動中心軸同士が直交する位置関係になくてもよく、いわゆるねじれ（交わらない）の関係にあってもよい。

また、本実施例では、振動子１９が振動子保持部材２８の軸２８ｆを中心とした回動によってその圧接面に略直交するｚ軸方向に移動（回動）可能とした場合について説明したが、振動子をｚ軸方向に平行移動するように保持してもよい。この場合でも、振動子の圧接面とスライダの圧接面との間にｘｚ面内で相対的な傾きがあっても、スライダがｘ軸回りで回動することによって両圧接面は平行となり、面接触状態が確保される。

さらに、本実施例では、第１の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に設け、スライダ１８をレンズ鏡筒の固定部（スライダホルダ枠２３）に設けた場合について説明したが、振動子を固定部に設け、スライダを第２レンズ保持部材に設けてもよい。この場合、上記実施例で説明した振動子側の保持機構を固定部に設け、スライダ側の保持機構を第２レンズ保持部材に設けてもよいし、上記実施例で説明した振動子側の保持機構にスライダを保持させ、スライダ側の保持機構に振動子を保持させるようにしてもよい。

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水平断面図。 実施例１のレンズ鏡筒を構成する第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振動子側の部分拡大図。 該振動型リニアアクチュエータのスライダ側の部分拡大図。 該振動型リニアアクチュエータの断面図であって、光軸を含み圧接面に直交する面で切断した断面図。 該振動型リニアアクチュエータの断面図であって、光軸および圧接面に直交する面で切断した断面図。 該振動型リニアアクチュエータの振動子保持機構を、光軸を含み圧接面に直交する面で切断した断面図。 実施例１の撮影装置の電気的構成を示したブロック図。 実施例１の振動型リニアアクチュエータにおける振動子とスライダとの相対的な動きを説明する図。 該振動子のｙ軸回りでの回動による面接触維持作用を説明する図。 該振動子のｚ軸方向の移動による圧接維持作用を説明する図。 該スライダのｘ軸回りでの回動による面接触維持作用を説明する図。 従来の光学機器の構成を示す図。 従来の光学機器の構成を示す図。

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
１８，４９ スライダ
１９，３５ 振動子
１９ｄ ｚ軸
２１，２２ 鋼球
２４ｄ ｘ軸
２８ 振動子保持部材
２８ｅ ｙ軸
２８ｆ 回動軸
３０，４４ スケール
３１，４５ 投受光素子
１０１ 撮像素子

Claims (12)

1. レンズと、
   電気−機械エネルギー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と圧接する接触部材を含み、前記レンズを光軸方向に駆動する振動型リニアアクチュエータと、
   前記振動部材および前記接触部材のうち一方の部材を、該一方の部材の圧接面に平行な第１の軸回りでの回動および該接触面に直交する第２の軸の方向への移動が可能となるように保持する第１の保持機構と、
   前記振動部材および前記接触部材のうち他方の部材を、該他方の部材の圧接面に平行で、前記第１の軸に直交する方向に延びる第３の軸回りでの回動が可能となるように保持する第２の保持機構とを有することを特徴とする光学機器。
2. 前記第１の保持機構が、前記レンズを保持して光軸方向に移動するレンズ保持部材に設けられ、前記第２の保持機構が、該光学機器の固定部に設けら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. 前記第１の軸は、光軸に直交する面内に含まれる軸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。
4. 前記第１の保持機構は、前記一方の部材から前記第１の軸の方向に離れた位置を中心として回動可能な回動部材を介して前記一方の部材を前記第２の軸の方向に移動可能に保持す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。
5. 前記第３の軸が、前記他方の部材の圧接面内に含まれる軸である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。
6. 前記第１の軸が、前記一方の部材の圧接面内に含まれる軸であ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２の保持機構は、球形状の部材により前記他方の部材を回動可能に保持す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１および第２の保持機構は、前記振動部材と前記接触部材との圧接力よりも小さな力を受けることにより前記一方および他方の部材の回動および移動を許容す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。
9. レンズと、
   電気−機械エネルギー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と圧接する接触部材を含み、前記レンズを光軸方向に駆動する振動型リニアアクチュエータとを有し、
   前記振動部材および前記接触部材のうち一方の部材を、該一方の部材の圧接面内に含まれる軸回りで回動可能となるように保持する保持機構を有することを特徴とする光学機器。
10. 前記保持機構は、球形状の部材により前記一方の部材を回動可能に保持することを特徴とする請求項９に記載の光学機器。
11. 前記振動部材と前記接触部材のうち他方の部材を、該他方の部材から前記軸に直交する方向に離れた位置を中心として回動可能な回動部材を介して保持する他の保持機構を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の光学機器。
12. 前記他の保持機構は、前記振動部材と前記接触部材のうち他方の部材を、該他方の部材の圧接面内に含まれ、前記軸に直交する軸回りで回動可能となるように保持することを特徴とする請求項１１に記載の光学機器。