WO2019146771A1 - 光学機器用アクチュエータおよびこれを備えたレンズ鏡筒 - Google Patents

光学機器用アクチュエータおよびこれを備えたレンズ鏡筒 Download PDF

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WO2019146771A1
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vibration
actuator
movable frame
guide shaft
applying unit
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PCT/JP2019/002585
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梅田　真
哲哉 宇野
直樹 吉川
健士 榊原
健一 宮森
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G03B3/00—Focusing arrangements of general interest for cameras, projectors or printers
    • G03B3/10—Power-operated focusing

Definitions

  • the present disclosure relates to an actuator for an optical device and a lens barrel provided with the same.
  • the moving mechanism of the conventional imaging apparatus has the following problems. That is, in the moving mechanism of the imaging device disclosed in the above-mentioned publication, a piezoelectric element is used to hold the position of the driven body at the moving position with power saving.
  • this configuration does not take into consideration the frictional resistance generated with the guide shaft when moving the driven body. Therefore, when the frictional resistance is large, it is difficult to control the position of the driven body with high accuracy.
  • An object of the present disclosure is an actuator for an optical device capable of performing position control of a movable frame at high speed and with high accuracy by reducing the frictional resistance of the movable frame with respect to the guide shaft and reducing the stick-slip phenomenon.
  • Another object of the present invention is to provide a lens barrel provided with the same.
  • the actuator for an optical device includes a fixed frame, a guide shaft held by the fixed frame, a movable frame moving along the guide axis, and a movable frame relative to the fixed frame along the guide axis And a vibration applying unit that applies vibration to the guide shaft.
  • the frictional resistance of the movable frame to the guide shaft can be reduced, and the position control of the movable frame can be performed at high speed and with high accuracy.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a lens barrel attached to the camera of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the lens barrel of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the optical system included in the lens barrel of FIG. 2 has shifted from the wide-angle side (WIDE side) to the telephoto side (TELE side) of FIG. 3A.
  • FIG. 3 is an exploded view of the components that make up the lens barrel of FIG. 2; FIG.
  • FIG. 5 is an exploded view of the components that make up the fourth unit included in the lens barrel of FIG. 4.
  • Sectional drawing which shows the structure which gives propulsive force to a movable frame in 4 group unit of FIG.
  • FIG. 6 is a side view showing the configuration of a vibration applying unit that applies vibration to a spindle guide in the fourth unit of FIG. 5;
  • the side view which shows the structure of the vibration provision part of FIG.
  • the exploded view which shows the structure of the vibration provision part of FIG. Sectional drawing of the spring clamp contained in the vibration provision part of FIG. 9A.
  • the graph which shows an example of the waveform of the vibration provided by the vibration provision part contained in 4 group unit of FIG.
  • the graph which shows an example of the waveform of the vibration provided by the vibration provision part contained in 4 group unit of FIG.
  • FIG. 10 is a side view showing a configuration of a vibration applying unit mounted on a lens barrel according to another embodiment of the present disclosure.
  • the exploded view which shows the structure of the vibration provision part of FIG. Sectional drawing of the spring retainer contained in the vibration provision part of FIG. 14A.
  • the camera 100 includes a camera body 50 and a lens barrel 10.
  • the camera body 50 includes an imaging device, a storage unit, and a control unit.
  • the imaging device converts the light from the lens barrel 10 into an electrical signal.
  • the control unit controls an optical system included in the imaging device and the lens barrel 10.
  • the storage unit stores the electric signal generated by the imaging device as digital data.
  • the lens barrel 10 includes an optical system including lenses L1 to L18, a first group unit 11, and a second group as shown in FIGS. 2, 3A and 3B.
  • Unit 12 Cam frame 13, Fixing frame 14, Third group unit 15, Fourth group unit 16, Fifth group unit 17, Mount base 18, Exterior unit 19, Rear frame 20, Tripod base ring 21, a tripod lock screw 22, a circuit board 25, and a lens hood 26.
  • the lens barrel 10 is mounted on the mount portion of the camera body 50 as shown in FIG.
  • the optical axis AX direction shown in FIG. 1 is the optical axis direction of the optical system of the lens barrel 10.
  • the subject side in the optical axis direction means the side opposite to the image plane side where the imaging element of the camera body 50 is disposed.
  • the optical axis direction of the optical system of the lens barrel 10 is taken as the optical axis AX direction.
  • the built-in optical system moves along the optical axis AX direction between the wide-angle side (WIDE position) and the telephoto side (TELE position). .
  • WIDE position wide-angle side
  • TELE position telephoto side
  • the first group unit 11 of the optical system described later is accommodated on the inner peripheral surface side of the exterior unit 19.
  • the first group unit 11 moves toward the subject along the direction of the optical axis AX and protrudes from the exterior unit 19 toward the subject.
  • the optical system of the lens barrel 10 is, as shown in FIG. 4, the first group unit 11, second group unit 12, cam frame 13, fixed frame 14, third group unit 15, fourth group The unit 16, the fifth group unit 17, the mount base 18, the exterior unit 19, the rear frame 20, and the like.
  • the first group unit 11 is a cylindrical member, and in the interior thereof, as shown in FIGS. 3A and 3B, lenses L1 to L3 are disposed on the subject side.
  • the first group unit 11 moves forward and backward along the optical axis AX while holding the lenses L1 to L3 on the subject side.
  • the second group unit 12 is a cylindrical member disposed on the inner peripheral surface side of the first group unit 11, as shown in FIGS. 3A, 3B, and 4.
  • the second group unit 12 holds lenses L4 to L9.
  • the lenses L4 to L9 are disposed closer to the image plane side in the optical axis AX direction than the lenses L1 to L3.
  • the third group unit 15 holds lenses L10 to L15 as shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the third group unit 15 is disposed closer to the image plane side in the optical axis AX direction than the second group unit 12. Furthermore, as shown in FIG. 4, the third group unit 15 is disposed on the inner peripheral side of the cylindrical fourth group unit 16.
  • the third group unit 15 is driven by an actuator to move back and forth in the direction of the optical axis AX while holding the lenses L10 to L15.
  • the fourth group unit 16 is a substantially cylindrical member, and holds a lens L16 as shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the fourth unit 16 is disposed downstream of the third unit 15 as viewed from the object side in the optical axis AX direction, as shown in FIG.
  • the lens L16 is disposed closer to the image plane side in the optical axis AX direction than the lenses L10 to L15.
  • the fifth group unit 17 holds a lens L17 and a lens L18, as shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the fifth group unit is disposed on the inner peripheral side of the cylindrical fourth group unit 16 as shown in FIG.
  • the lens L17 and the lens L18 are disposed closer to the image plane side in the optical axis AX direction than the lens L16.
  • the fifth group unit 17 is movable in the optical axis AX direction. Specifically, the fifth group unit 17 moves in the optical axis AX direction back and forth by being driven by the actuator while holding the lens L17 and the lens L18.
  • the cam frame 13 is a cylindrical member as shown in FIG. 4, and a cam groove is formed.
  • the cam frame 13 is disposed on the outer peripheral surface side of the second group unit 12, the third group unit 15, the fourth group unit 16, and the fixed frame 14. Then, a cam pin provided on the outer peripheral surface of the fourth unit 16 is fitted in the cam groove of the cam frame 13.
  • the cam pins of the fourth group unit 16 move along the cam grooves in response to the rotational driving force applied from the rotational driving source. Thereby, the first group unit 11 to the fifth group unit 17 can be moved back and forth in the optical axis AX direction.
  • the fixed frame 14 is a cylindrical member and is disposed on the outer peripheral side of the third group unit 15 and the fourth group unit 16.
  • the fixed frame 14 is disposed on the inner peripheral side of the cam frame 13.
  • the mount base 18 is a substantially cylindrical member which is a base of the lens barrel 10 as shown in FIG.
  • the fourth group unit 16 is fixed to the inner peripheral surface side of the mount base 18. Further, the cam frame 13 is attached to the mount base 18 in a relatively rotatable state.
  • the exterior unit 19 is a cylindrical member that constitutes the exterior portion of the lens barrel 10, as shown in FIGS.
  • An annular focus ring, a zoom ring, and the like are attached to the outer peripheral surface of the exterior unit 19 in a rotatable state.
  • the rear frame 20 is attached to the end of the exterior unit 19 on the image plane side.
  • the rear frame 20 constitutes an exterior portion of the lens barrel 10 together with the exterior unit 19.
  • the rear frame 20 is attached so as to rotate relative to the mount base 18 and the exterior unit 19.
  • the rear frame 20 encloses the circuit board 25 shown in FIGS. 3A and 3B, a flexible board electrically connected to the circuit board 25, a switch, and the like.
  • a tripod base ring 21 is attached to the outer peripheral surface of the rear frame 20, as shown in FIG.
  • the tripod base ring 21 is a pedestal portion to which a tripod is connected.
  • a tripod lock screw 22 is attached to the outer peripheral surface of the rear frame 20 as shown in FIG.
  • the rear frame 20 is attached to the mount base 18 and the exterior unit 19 in a relatively rotatable manner. Therefore, the tripod lock screw 22 regulates the relative rotation of the frame 20 at a predetermined position thereafter. Specifically, the tripod lock screw 22 regulates the relative rotation of the rear frame 20 by applying a pressing force in the direction intersecting the optical axis AX direction.
  • the lens unit 16 moves the lens L16 held by the movable frame 33 back and forth in the direction of the optical axis AX, as shown in FIG.
  • the group unit 16 includes a fixed frame 30, a main yoke 31, a magnet (drive unit) 32, a movable frame 33, a spindle guide (guide shaft) 40, an auxiliary shaft guide 41, a back yoke 34, a guide holding frame 35, and a vibration applying unit 36. , Bias spring (elastic body) 37.
  • the fixed frame 30 is a substantially cylindrical member constituting the outer shell of the fourth group unit 16, and the main yoke 31, the magnet 32, the movable frame 33, the spindle guide (guide shaft) 40, the auxiliary shaft guide 41, etc. It is arranged on the face side.
  • two main yokes 31 are substantially U-shaped members as viewed from the side, and are provided at mutually opposing positions on the inner peripheral surface side of the fixed frame 30.
  • the magnet 32 is provided between the substantially U-shaped portions of the main yoke 31 as shown in FIGS. 5 and 6, and constitutes an actuator for driving the movable frame 33 together with a drive coil 33c described later. Then, the magnet 32 generates a magnetic field M in the Z direction (inward in the radial direction) indicated by the arrow in FIG. More specifically, the magnet 32 disposed on the upper side shown in FIG. 6 generates a magnetic field M downward in the figure, and the magnet 32 disposed on the lower side generates a magnetic field M upward in the figure.
  • the movable frame 33 is movable back and forth in the direction of the optical axis AX relative to the fixed frame 30, as shown in FIGS. 5 and 6, and includes a main shaft follower (main guide hole) 33a and a sub shaft follower
  • the auxiliary guide hole 33b, the drive coil (drive portion) 33c, and the main body portion 33d are provided.
  • the spindle guide 40 slidably engages with the spindle follower (main guide hole) 33a, and as shown in FIGS. 5 and 6, a guide for moving the movable frame 33 relative to the fixed frame 30. As a member, it is arrange
  • the spindle guide 40 is held at one end in the direction of the optical axis AX by a guide holding frame 35 described later via a vibration applying unit 36 described later, and the other end is held by the fixed frame 30. Further, when moving the movable frame 33, the spindle guide 40 is given predetermined vibration from a vibration applying unit 36 described later (see FIG. 7).
  • the spindle guide 40 vibrates in the axial direction by a predetermined vibration applied from the vibration applying unit 36, the spindle guide 40 is vibratably held relative to the fixed frame 30.
  • the spindle guide 40 is fitted in the hole of the fixed frame 30 and held slidably in the vibration direction applied from the vibration applying unit 36 to the fixed frame 30 or the spindle guide of the fixed frame 30
  • the holding unit 40 is held so as to be deformable in the vibration direction applied from the vibration applying unit 36.
  • the sub-axial guide 41 is inserted into the sub-axial follower (sub-guide hole) 33b and disposed substantially parallel to the spindle guide 40 as shown in FIGS. 5 and 6, and one end in the optical axis AX direction will be described later It is held by the guide holding frame 35, and the other end is held by the fixed frame 30.
  • the auxiliary shaft guide 41 guides the movable frame 33 so that the posture of the movable frame 33 can be maintained together with the spindle guide 40 when the movable frame 33 moves back and forth in the optical axis AX direction along the spindle guide 40. Act as.
  • the drive coil 33c is fixed to the main body 33d side of the movable frame 33, and is disposed near the main yoke 31 and the magnet 32 fixed to the fixed frame 30 side. Then, when moving the movable frame 33, a current flows in the drive coil 33c in the X-axis direction perpendicular to the drawing, as shown in FIG.
  • the Lorentz force F1 in the Y-axis direction (left direction) in the figure is applied to the movable frame 33 by the magnetic field to the radial direction generated by the magnet 32 and the current flowing through the drive coil 33c. Can be generated. Therefore, the movable frame 33 moves back and forth in the optical axis AX direction by the current flowing through the drive coil 33c.
  • the thrust applied to the movable frame 33 depends on the Lorentz force F1 generated by the magnet 32 and the drive coil 33c. That is, in the present embodiment, the thrust of the movable frame 33 does not depend on the vibration applied from the vibration applying unit 36 described later.
  • the main body 33d holds the lens L16 at the central portion.
  • the back yoke 34 is attached so as to cover the opening portion of the substantially U-shaped main yoke 31.
  • the guide holding frame 35 is disposed on the subject side in the direction of the optical axis AX of the movable frame 33, as shown in FIG. Then, the guide holding frame 35 is fixed so as to sandwich the back yoke 34 and the like between the end face of the fixed frame 30 on the subject side.
  • the guide holding frame 35 holds a vibration applying unit 36 and an auxiliary shaft guide 41 which will be described later, and holds the spindle guide 40 via the vibration applying unit 36.
  • the vibration applying unit 36 is a mechanism that applies vibration to the spindle guide 40 along a direction substantially parallel to the axial direction of the spindle guide 40 as shown in FIGS. 7 and 8. It is disposed at a position where the end on the subject side abuts. Then, the vibration applying unit 36 applies vibration so that the main shaft guide 40 and the movable frame 33 do not move integrally and relatively slide. Moreover, the vibration provision part 36 has the piezoelectric element 36a, the disc 36b, the spring 36c, and the spring retainer 36d, as shown to FIG. 9A.
  • the piezoelectric element 36a is an element having piezoelectricity that generates a force when a voltage is applied, and generates an ultrasonic vibration by repeating an expansion and contraction when an alternating voltage is applied.
  • the piezoelectric element 36a is an ultrasonic transducer that applies predetermined ultrasonic vibration to the spindle guide 40 in order to reduce the frictional resistance generated between the movable frame 33 (the main body 33d) and the spindle guide 40. It is used as
  • a high frequency that can not be heard by the human ear or is hard to hear that is, a voltage of ultrasonic frequency that is a high frequency of 20 kHz or more is applied.
  • a voltage of ultrasonic frequency that is a high frequency of 20 kHz or more is applied.
  • the piezoelectric element 36 a is moved relative to the spindle guide 40 as shown in FIG. 7 so that the static friction generated between the movable frame 33 (main body 33 d) and the spindle guide 40 changes to dynamic friction.
  • a predetermined ultrasonic vibration is applied along a direction substantially parallel to the axial direction.
  • the acceleration at which the spindle guide 40 vibrates by ultrasonic vibration is ⁇ and the mass of the movable frame 33 is mk
  • the force required for the movable frame 33 to vibrate at the same acceleration ⁇ as the spindle guide 40 is ⁇ It will be ⁇ mk.
  • the force that can be transmitted from the spindle guide 40 to the movable frame 33 is the frictional force T that acts between the spindle guide 40 and the movable frame 33.
  • the spindle guide 40 and the movable frame 33 move substantially integrally. That is, the movable frame 33 vibrates with the acceleration ⁇ in accordance with the vibration of the acceleration ⁇ of the spindle guide 40 by the piezoelectric element 36 a.
  • the force (frictional force T) that can be transmitted to the movable frame 33 is equal to or larger than the force ( ⁇ ⁇ mk) required for the movable frame 33 to vibrate at the acceleration ⁇ .
  • the vibration of the spindle guide 40 is transmitted to the movable frame 33 at the same acceleration ⁇ , and the spindle guide 40 and the movable frame 33 move substantially integrally and do not slip relatively.
  • the main shaft guide 40 and the movable frame 33 do not move integrally and relatively slippage occurs. That is, even if the spindle guide 40 vibrates at the acceleration ⁇ by the piezoelectric element 36a, the movable frame 33 can not vibrate at the acceleration ⁇ , does not vibrate, or vibrates at an acceleration smaller than the acceleration ⁇ . When vibrating with an acceleration smaller than the acceleration ⁇ , the amplitude of the movable frame 33 is smaller than the amplitude of the spindle guide 40.
  • the force (frictional force T) that can be transmitted to the movable frame 33 is smaller than the force ( ⁇ ⁇ mk) required for the movable frame 33 to vibrate at the acceleration ⁇ . Therefore, the vibration of the spindle guide 40 can not be transmitted to the movable frame 33 at the same acceleration ⁇ , and a relative slip occurs between the spindle guide 40 and the movable frame 33.
  • the dynamic friction state is maintained between the spindle guide 40 and the movable frame 33.
  • dynamic friction is smaller than static friction. Therefore, when the state in which dynamic friction is generated is maintained, the movable frame 33 can be driven with a driving force smaller than that in the state in which static friction is generated.
  • the movable frame 33 vibrates at an acceleration smaller than the acceleration ⁇ . That is, the movable frame 33 may vibrate with an amplitude smaller than that of the spindle guide 40. The amount of vibration is smaller than the amplitude of the spindle guide 40 and smaller than the amplitude of the piezoelectric element 36a.
  • the amplitude of the piezoelectric element 36a is sufficiently smaller than the accuracy required for position control of the driven body (movable frame 33), and is, for example, 1/10 or less. Therefore, even if the driven body (the movable frame 33) vibrates by the piezoelectric element 36a, there is no problem in position control.
  • the ultrasonic vibration applied from the piezoelectric element 36 a to the spindle guide 40 can effectively reduce the frictional resistance at the portion where the main body 33 d of the movable frame 33 contacts the spindle guide 40.
  • the movable frame 33 can be moved to a desired position at high speed and with high accuracy by the Lorentz force F1 (see FIG. 6) generated by the actuator (the magnet 32 and the drive coil 33c) (in the embodiment, a linear actuator). it can.
  • the ultrasonic vibration applied from the piezoelectric element 36 a to the spindle guide 40 is selectively switched between the applied state and the non-applied state with respect to the spindle guide 40, and an actuator such as a linear actuator is the movable frame 33. It is provided for the purpose of reducing the frictional resistance when driving the main body 33 d along the spindle guide 40. Therefore, this ultrasonic vibration needs to be started simultaneously with the drive by the actuator or prior to the drive by the actuator. Electrically, a voltage is applied to the piezoelectric element 36a simultaneously with the application of a voltage to the actuator or before the application of a voltage to the actuator.
  • ultrasonic vibration is started simultaneously with or prior to that timing, or from the same position as that position or from a position before that movement, that is, voltage application to piezoelectric element 36a You can turn on.
  • the ultrasonic vibration is stopped, ie, the voltage to the piezoelectric element 36a simultaneously with or prior to the timing, or from the same position as that position or the position before the movement.
  • the application may be turned off. In that case, since the voltage application to the piezoelectric element 36a is eliminated, the power is saved, which can contribute to downsizing and long life of the power source such as a battery.
  • ON and OFF of ultrasonic vibration that is, the vibration applied state and the vibration non-applied state may be selectively switched.
  • the first state is a state in which both the ultrasonic vibration and the actuator drive are in the ON state, that is, a voltage is applied to both the piezoelectric element 36a and the actuator.
  • a voltage is applied to both the piezoelectric element 36a and the actuator.
  • the movable frame 33 can be moved while the frictional resistance is always small, high-speed and high-precision movement amount control becomes possible.
  • the speed direction of the movable frame 33 changes such as wobbling
  • there is a point where the speed becomes 0 twice in one reciprocation cycle there is a point where the speed becomes 0 twice in one reciprocation cycle. For this reason, movement delay, phase delay and stick-slip due to a change from static friction to dynamic friction at a point where the speed is zero become problems.
  • the first problem can be alleviated by setting the first state at or immediately before the point at which the speed of the movable frame 33 becomes zero, that is, at or before the direction reversal point of the reciprocating motion of the movable frame 33
  • the friction resistance between the spindle guide 40 and the movable frame 33 is smaller than in the case where the ultrasonic vibration is OFF. Therefore, the actuator driving force, that is, the voltage or power applied to the actuator may be set small.
  • the second state is a state in which the ultrasonic vibration is OFF and the actuator drive is ON, that is, a voltage is not applied to the piezoelectric element 36 a and a voltage is applied to the actuator.
  • the movable frame 33 is moving in a fixed direction with no speed change, the dynamic friction state between the spindle guide 40 and the movable frame 33 is continued even in this second state. For this reason, movement delay, phase delay and stick-slip caused by changing from static friction to dynamic friction do not cause problems. If the actuator is driven with the same or higher dynamic friction resistance, the above problem is less likely to occur, and stable operation with high speed and high accuracy can be achieved.
  • the power applied to the piezoelectric element 36a can be reduced as compared to the case where the ultrasonic vibration is ON, so power consumption can be saved.
  • the applied state is selected during the reciprocating operation in which the speed direction of the movable frame 33 changes.
  • the vibration application state is selected before or in the vicinity of the direction reversal point when the movable frame 33 reciprocates or the direction reversal point. Furthermore, in the selection of the applied state and the non-applied state of the vibration, the applied state is selected in the vicinity of the movement start point or the movement stop point of the movable frame 33.
  • the applied state is selected at a place where the speed of the movable frame 33 becomes zero, or before the speed becomes zero or near the speed becomes zero.
  • the ultrasonic vibration amount that is, the amplitude of the ultrasonic vibration is required to be a small value so that the defocusing due to the ultrasonic vibration is not noticeable.
  • the movable frame 33 does not vibrate even if the main shaft guide 40 vibrates due to the piezoelectric element 36a, or the vibration remains and vibrates smaller than the amplitude of the main shaft guide 40, that is, the ultrasonic vibration amount.
  • the conversion equation of the focusing direction that is, the optical axis direction and the blurring direction, that is, the conversion direction orthogonal to the optical axis
  • focusing direction amount F value ⁇ blurring direction amount. Therefore, to make the defocusing due to the residual vibration amount of the movable frame 33 inconspicuous, the ultrasonic vibration amount is S, the F value of the lens is F, the noticeable blurring amount is ⁇ , and the focus movement amount, that is, the image plane movement Assuming that the ratio of the focusing lens movement amount to the amount is k, it is necessary to satisfy the relationship of S ⁇ F ⁇ ⁇ ⁇ k.
  • the noticeable blur amount ⁇ here is defined by the resolution limit amount of the imaging device determined by the pixel interval of the imaging device, or the amount determined by the permissible circle of confusion determined by the characteristics of the human eye. Specifically, assuming that the f-number of the lens is 1.2, the noticeable blur amount is 4 ⁇ m, and the ratio of the lens movement amount to the focus movement amount is 1/2, it is necessary to satisfy the relationship of S ⁇ 2.4 ⁇ m. .
  • the amplitude of the vibration applied from the vibration applying unit 36 is S
  • the amount determined by the permissible circle of confusion determined by the characteristics of the human eye is ⁇ r
  • the F value of the lens is F
  • the ratio of the lens movement amount to the focus movement amount is k
  • the residual vibration amount of the movable frame 33 is preferably smaller than E, where E is a control resolution that determines the movement accuracy of the focusing lens, that is, the minimum controllable movement amount.
  • the ultrasonic vibration amount may be set smaller than the control resolution, that is, the minimum controllable movement amount E.
  • the control resolution is E
  • the residual vibration amount is Y
  • the ultrasonic vibration amount is S
  • E> 10 ⁇ Y or E> 10 ⁇ S is desirable, but E> 2 to 10 ⁇ Y, Or E> 2 to 10 ⁇ S.
  • the lens may be periodically vibrated (wobbling operation) for focus adjustment at the time of moving image shooting.
  • This is a method of finding the in-focus position by moving the lens in the direction of high contrast, using the contrast change of the image on the imaging element generated by wobbling the lens.
  • the wobbling amount that is, the amplitude of the periodic vibration is required to have a small value so that the defocusing due to the wobbling operation is not noticeable.
  • the conversion equation of the focusing direction that is, the optical axis direction and the blurring direction, that is, the conversion direction orthogonal to the optical axis
  • focusing direction amount F value ⁇ blurring direction amount. Therefore, assuming that the wobbling amount is W, the F value of the lens is F, the noticeable blur amount is ⁇ , and the focus shift amount, that is, the ratio of the lens shift amount to the image plane shift amount is k, the relationship of W ⁇ F ⁇ ⁇ ⁇ k is given. It is necessary to satisfy.
  • the noticeable blur amount ⁇ here is defined by the resolution limit amount of the imaging device determined by the pixel interval of the imaging device, or the amount determined by the permissible circle of confusion determined by the characteristics of the human eye. Specifically, assuming that the f-number of the lens is 1.2, the noticeable blur amount is 4 ⁇ m, and the ratio of the lens movement amount to the focus movement amount is 1/2, it is necessary to satisfy the relationship of W ⁇ 2.4 ⁇ m. In the sliding friction state where static friction and dynamic friction exist, position control becomes an almost impossible amount. Also in this wobbling operation, high movement accuracy can be obtained by using ultrasonic vibration.
  • the amount of residual vibration of the movable frame 33 due to the ultrasonic vibration does not affect the focus adjustment accuracy due to the wobbling operation, so that the amount of residual vibration is smaller than the wobbling amount, ie the wobbling amplitude.
  • the amount of vibration, that is, the amplitude of ultrasonic vibration is preferably set.
  • the wobbling amount is W
  • the residual vibration amount is Y
  • the ultrasonic vibration amount is S
  • the frequency of wobbling (the reciprocating frequency of reciprocating movement in which the velocity direction changes) is Vw
  • the frequency of the ultrasonic vibration applied from the vibration applying unit 36 is Vs
  • n is an integer
  • the wobbling and the ultrasonic vibration are mutually as waves. From the viewpoint of preventing interference, it is preferable to set so as to satisfy the following relational expression (4).
  • Vw ⁇ Vs or Vs> Vw, or Vw ⁇ n ⁇ Vs, or Vw ⁇ (1 / n) ⁇ Vs (4) Further, in order to prevent the influence of the ultrasonic vibration on the wobbling accuracy, it is preferable to set Vs> Vw. Specifically, it is desirable to satisfy the relationship of Vs> 1000 to 100 ⁇ Vw, but it is sufficient if the relationship of Vs> 10 to 100 ⁇ Vw is satisfied.
  • piezoelectric element 36a for example, piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate (Pb (ZrTi) O 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), or the like is used.
  • ultrasonic vibration is an elastic vibration wave (sound wave) having a high frequency (for example, a sound that can not be perceived by the ear as a steady sound with a frequency of 20 kHz or more) that can not be heard by the human ear. In the sense, it means a sound that is used for purposes other than human hearing, regardless of whether it sounds human or not.
  • the frequency referred to here is also generally expressed as frequency.
  • the disc 36b is disposed between the piezoelectric element 36a and the spring 36c, as shown in FIG. 9A. And the disc 36b is included with the piezoelectric element 36a and the spring 36c in the inside of the cylindrical part of the spring retainer 36d.
  • the disc 36b is not limited to the other member or the like to which the pressing force is transmitted, so that the pressing force of the spring 36c can be properly transmitted to the spindle guide 40. It is provided between the end on the pressing side.
  • the spring 36c is a washer-type spring member as shown in FIG. 9A, and is disposed between the disc 36b and the spring retainer 36d. Then, the spring 36 c presses the piezoelectric element 36 a in a direction substantially parallel to the optical axis AX direction via the disc 36 b. That is, the spring 36 c is provided to bias the piezoelectric element 36 a in the direction opposite to the reaction force generated when the spindle guide 40 is vibrated.
  • the piezoelectric element 36a and the spindle guide 40 hardly move relatively to the spring retainer 36d, the guide holding frame 35 and the fixed frame 30 even when ultrasonic vibration is performed. In this case, the accuracy necessary for position control of the driven body (movable frame 33) can be achieved.
  • the spring retainer 36 d has a disc-like collar on the outer periphery of a cylindrical portion that contains the piezoelectric element 36 a and the like, and is fixed to the guide holding frame 35. Then, as shown in FIG. 9A, the spring retainer 36d encloses the piezoelectric element 36a, the disc 36b and the spring 36c in a cylindrical portion. Further, as shown in FIG. 9B, the spring retainer 36d has a hole portion 36da formed at the central portion of the bottom surface (surface substantially perpendicular to the optical axis AX direction) of the cylindrical portion.
  • the vibration applying unit 36 is controlled to apply vibration within a range of, for example, 20 kHz to 60 kHz.
  • the ultrasonic vibration applied from the vibration applying unit 36 to the spindle guide 40 is a vibration having a sine wave drive waveform symmetrical in the horizontal direction of the graph. (38 V / 60 kHz) may be sufficient.
  • the symmetrical waveform in the time axis direction of the graph means a symmetrical waveform having the same slope on the left and right with the time when the voltage value (V) becomes the maximum value and the minimum value in the time axis direction. doing.
  • the ultrasonic vibration applied from the vibration applying unit 36 to the spindle guide 40 is a vibration (38 V / 60 kHz) having a square wave drive waveform shown in FIG. 10B in addition to the sine wave drive waveform shown in FIG. 10A. It may be vibration (38 V / 60 kHz) having a triangular wave drive waveform shown in FIG. 10C.
  • vibration application by the vibration application unit 36 is not performed to move the movable frame 33 in a specific direction, and reduces the frictional resistance generated between the movable frame 33 and the spindle guide 40. Granted for The movable frame 33 moves back and forth in the optical axis AX direction along the spindle guide 40. Therefore, in the present embodiment, it is not necessary to apply a vibration having a left-right asymmetric waveform biased in a specific direction.
  • a bias spring 37 is provided between the movable frame 33 and the spindle guide 40. Is provided.
  • the bias spring 37 applies a biasing force F2 in a direction intersecting the spindle guide 40 to press a part of the main body 33 d of the movable frame 33 against the spindle guide 40.
  • the movable frame 33 is stably held by the large static friction force with the spindle guide 40 even when an impact or the like is applied to the lens barrel 10 in the stationary state.
  • the movable frame 33 is applied by ultrasonic vibration applied from the above-described vibration applying unit 36 along a direction substantially parallel to the axial direction of the spindle guide 40.
  • the frictional resistance generated between the main body portion 33 d of the and the spindle guide 40 is reduced.
  • the movable frame 33 when moving the movable frame 33, the friction resistance generated between the movable frame 33 and the spindle guide 40 is effectively reduced by the vibration applying unit 36, and the movable frame 33 is moved with a force smaller than that of the prior art. It can be moved in the desired direction at high speed and with high accuracy.
  • the vibration of the vibration applying unit 36 described above is stopped, and the friction generated between the main body 33 d of the movable frame 33 and the spindle guide 40 by the bias spring 37 By increasing the resistance, the movable frame 33 can be stably held at a desired position.
  • a vibration applying portion 136 having a bias fixing structure to the piezoelectric element 136a including a solenoid type spring 136c may be employed.
  • the vibration applying unit 136 has a piezoelectric element 136a, a disc 136b, a spring 136c, and a spring retainer 136d.
  • the piezoelectric element 136a has the same configuration as the piezoelectric element 36a of the above-described embodiment.
  • the disc 136b is disposed between the piezoelectric element 136a and the spring 136c, as shown in FIG. 14A.
  • the disc 136b is contained in the cylindrical portion of the spring retainer 136d together with the piezoelectric element 136a and the spring 136c.
  • the spring 136c is a solenoid type spring member, as shown in FIG. 14A, and is disposed between the disc 136b and the spring retainer 136d. Then, the spring 136c presses the piezoelectric element 136a in a direction substantially parallel to the optical axis AX direction via the disc 136b.
  • the spring retainer 136d is fixed to the guide holding frame 35, as shown in FIG. And, as shown in FIG. 14A, the spring retainer 136d has two holes 136da and 136db with different diameters as shown in FIG. 14B in order to enclose the piezoelectric element 136a, the disc 136b and the spring 136c. ing. According to the above configuration, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
  • the target to which the actuator for an optical device of the present disclosure is applied is not limited to, for example, a four-group unit of a lens barrel, and may be an actuator for driving an imaging element or another lens frame.
  • the contents of the present disclosure may be applied to an actuator used for a lens or an imaging device that is moved for the purpose of camera shake correction.
  • the lens may be moved in the direction orthogonal to the lens optical axis, but similar effects can be obtained with the same configuration.
  • vibration applied from the vibration applying unit 36 to the spindle guide 40 along a direction substantially parallel to the axial direction of the spindle guide 40 has been described.
  • the vibration applied from the vibration applying unit to the spindle guide may be applied, for example, along the direction intersecting the axial direction when reducing the dynamic friction resistance.
  • the vibration applied from the vibration applying unit is not limited to ultrasonic vibration, and vibration in the audible range is applied, for example, as long as the vibration reduces the frictional resistance generated between the movable frame and the spindle guide. It is also good. Further, the ultrasonic vibration applied from the vibration applying unit is not limited to the range of 20 kHz to 60 kHz described in the above embodiment, and ultrasonic vibration outside the range may be applied.
  • the vibration velocity or vibration acceleration is different between the left side and the right side of the vibration waveform.
  • the acceleration on the left side be ⁇ 1
  • the acceleration on the right side be ⁇ r
  • the mass of the movable frame mk, the frictional force acting between the guide shaft and the movable frame be T
  • the relationship ⁇ l ⁇ mk> T> ⁇ r ⁇ mk In the case where the condition is satisfied, the acceleration ⁇ 1 larger than the frictional force T which is the coupling force between the guide shaft and the movable frame is applied on the left side of the waveform, so the guide shaft and the movable frame slide relative to each other.
  • the guide shaft and the movable frame move integrally because an acceleration .alpha.r smaller than the frictional force T, which is a coupling force with the shaft, is applied. That is, the thrust acts on the movable frame in the acceleration direction of the right side waveform ⁇ r.
  • the thrust is generated in the acceleration direction on the slow side of the vibration acceleration on the left and right asymmetric waveform, that is, the acceleration direction of ⁇ r, it is sufficient to match the thrust directions of the actuator composed of the magnet and the drive coil.
  • the movable frame 33 can be obtained by attaching a new piezoelectric element as an ultrasonic transducer for applying predetermined ultrasonic vibration to the auxiliary axis guide 41. It is possible to reduce the frictional resistance generated between the and the countershaft guide 41.
  • the spindle guide 40 and the secondary shaft guide 41 It is preferable to set so that the following relational expression (5) may be satisfy
  • Vm ⁇ Vf Vm ⁇ Vf
  • Vm ⁇ n ⁇ Vf Vm ⁇ (1 / n) ⁇ Vf (5)
  • ultrasonic vibration may be combined with all actuators capable of generating a driving force such as a stepping motor, a DC motor, an ultrasonic motor, and a voice coil actuator. In this case, an effect similar to that of the combination of the linear actuator and the ultrasonic vibration can be obtained.
  • the actuator for an optical device according to the present disclosure is mounted on various optical devices because it has an effect of being able to perform position control of the movable frame at high speed and with high accuracy by reducing the frictional resistance of the movable frame with respect to the guide shaft. Is widely applicable as an actuator.

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Abstract

レンズ鏡筒（１０）は、固定枠（３０）と、固定枠に固定された主軸ガイド（４０）と、主軸ガイド（４０）に沿って移動する可動枠（３３）と、可動枠（３３）を主軸ガイド（４０）に沿って固定枠（３０）に対して相対移動させる駆動部（マグネット（３２）、駆動コイル（３３ｃ））と、主軸ガイド（４０）に対して振動を付与する振動付与部（３６）とを備えている。

Description

光学機器用アクチュエータおよびこれを備えたレンズ鏡筒
　本開示は、光学機器用アクチュエータおよびこれを備えたレンズ鏡筒に関する。
　近年、レンズ等の光学部品を光軸方向に沿って移動させる光学機器用アクチュエータとして、様々な機構が用いられている。
　例えば、特許文献１には、駆動用マグネットと駆動用コイルとを有するリニアアクチュエータの構成において、駆動電圧が印加されて変形するとともに変形時に被駆動体の移動を規制する圧電素子を備えた撮像装置の移動機構について開示されている。
特開２００６－３５００９２号公報
　しかしながら、上記従来の撮像装置の移動機構では、以下に示すような問題点を有している。
　すなわち、上記公報に開示された撮像装置の移動機構では、省電力で移動位置における被駆動体の位置を保持するために圧電素子が用いられている。しかし、この構成では、被駆動体を移動させる際にガイド軸との間に生じる摩擦抵抗について考慮されていない。このため、摩擦抵抗が大きい場合には、被駆動体の位置制御を高精度に実施することが難しい。
　また、静止摩擦と動摩擦とが存在する場合には、静止摩擦状態から動摩擦状態に遷移することで、いわゆるスティックスリップ現象も発生し、被駆動体の位置制御を高精度に実施することが更に難しい。
　つまり、リニアアクチュエータにおいて付与される駆動力によって被駆動体の移動を高精度に制御するためには、被駆動体を移動させる際に、ガイド軸との間に生じる摩擦抵抗をできるだけ小さくすることが望ましい。また、スティックスリップ現象の発生をできるだけ小さくすることが望ましい。
　特に、近年の撮像装置に搭載される撮像素子の高画質化に伴って、撮影時にフォーカス調整を行うためにレンズ枠を移動させるときの目標位置への収束性、また動画撮影時のフォーカス走査動作のために付与される周期振動（ウォブリング動作）への追従性にさらなる高精度が求められている。
　本開示の課題は、ガイド軸に対する可動枠の摩擦抵抗を低減して、また、スティックスリップ現象を低減して、高速かつ高精度に可動枠の位置制御を実施することが可能な光学機器用アクチュエータおよびこれを備えたレンズ鏡筒を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
　本開示に係る光学機器用アクチュエータは、固定枠と、固定枠に保持されたガイド軸と、ガイド軸に沿って移動する可動枠と、可動枠をガイド軸に沿って固定枠に対して相対移動させる駆動部と、ガイド軸に対して振動を付与する振動付与部と、を備えている。
（発明の効果）
　本開示に係る光学機器用アクチュエータによれば、ガイド軸に対する可動枠の摩擦抵抗を低減して、高速かつ高精度に可動枠の位置制御を実施することができる。
本開示の一実施形態に係る光学機器用アクチュエータを備えたレンズ鏡筒が装着されたカメラの構成示す全体斜視図。 図１のカメラに装着されたレンズ鏡筒の構成を示す斜視図。 図２のレンズ鏡筒の断面図。 図２のレンズ鏡筒に含まれる光学系が、図３Ａの広角側（ＷＩＤＥ側）から望遠側（ＴＥＬＥ側）へ移行した状態を示す断面図。 図２のレンズ鏡筒を構成する各部品の分解図。 図４のレンズ鏡筒に含まれる４群ユニットを構成する各部品の分解図。 図５の４群ユニットにおいて可動枠に推進力を付与する構成を示す断面図。 図５の４群ユニットにおいて主軸ガイドに振動を付与する振動付与部の構成を示す側面図。 図７の振動付与部の構成を示す側面図。 図７の振動付与部の構成を示す分解図。 図９Ａの振動付与部に含まれるスプリング押さえの断面図。 図５の４群ユニットに含まれる振動付与部によって付与される振動の波形の一例を示すグラフ。 図５の４群ユニットに含まれる振動付与部によって付与される振動の波形の一例を示すグラフ。 図５の４群ユニットに含まれる振動付与部によって付与される振動の波形の一例を示すグラフ。 図５の４群ユニットに含まれるバイアスバネを示す斜視図。 図１１のバイアスバネが配置された部分の断面図。 本開示の他の実施形態に係るレンズ鏡筒に搭載された振動付与部の構成を示す側面図。 図１３の振動付与部の構成を示す分解図。 図１４Ａの振動付与部に含まれるスプリング押さえの断面図。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　（実施形態１）
　本開示の一実施形態に係る光学機器用アクチュエータを備えたレンズ鏡筒１０について、図１～図１２を用いて説明すれば以下の通りである。
（１）カメラの構成
　本実施形態に係るカメラ１００は、図１に示すように、カメラ本体５０と、レンズ鏡筒１０とを備えている。
（２）カメラ本体の構成
　カメラ本体５０は、撮像素子と、記憶部と、制御部とを備えている。撮像素子は、レンズ鏡筒１０からの光を電気信号に変換する。制御部は、撮像素子やレンズ鏡筒１０に含まれる光学系を制御する。記憶部は、撮像素子によって生成された電気信号をデジタルデータとして記憶する。
（３）レンズ鏡筒の構成
　本実施形態に係るレンズ鏡筒１０は、図２、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、レンズＬ１～Ｌ１８を含む光学系と、１群ユニット１１と、２群ユニット１２と、カム枠１３と、固定枠１４と、３群ユニット１５と、４群ユニット１６と、５群ユニット１７と、マウントベース１８と、外装ユニット１９と、後枠２０と、三脚ベースリング２１と、三脚ロックねじ２２と、回路基板２５と、レンズフード２６とを備えている。そして、レンズ鏡筒１０は、図１に示すように、カメラ本体５０のマウント部に装着される。
　ここで、図１に示す光軸ＡＸ方向は、レンズ鏡筒１０の光学系の光軸方向である。以下、光軸方向における被写体側とは、カメラ本体５０の撮像素子が配置された像面側とは反対側を意味する。以下、レンズ鏡筒１０の光学系の光軸方向を、光軸ＡＸ方向とする。
　レンズ鏡筒１０は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、内蔵された光学系が、広角側（ＷＩＤＥ位置）と望遠側（ＴＥＬＥ位置）との間において、光軸ＡＸ方向に沿って移動する。これにより、変倍撮影を行うことができる。
　レンズ鏡筒１０は、図３Ａに示すＷＩＤＥ位置にある状態では、後述する光学系の１群ユニット１１が外装ユニット１９の内周面側に収納された状態となる。
　一方、レンズ鏡筒１０は、図３Ｂに示すＴＥＬＥ位置にある状態では、１群ユニット１１が光軸ＡＸ方向に沿って被写体側へ移動し、外装ユニット１９から被写体寄りに突出した状態となる。
（３－１）光学系の構成
　レンズ鏡筒１０の光学系は、図４に示すように、１群ユニット１１、２群ユニット１２、カム枠１３、固定枠１４、３群ユニット１５、４群ユニット１６、５群ユニット１７、マウントベース１８、外装ユニット１９、および後枠２０等によって構成されている。
　１群ユニット１１は、筒状の部材であって、その内部には、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、被写体側にレンズＬ１～レンズＬ３が配置されている。１群ユニット１１は、被写体側にレンズＬ１～レンズＬ３を保持した状態で、光軸ＡＸ方向に沿って前進および後退する。
　これにより、レンズＬ１～Ｌ１８の間の距離が変化して、広角撮影および望遠撮影を行うことができる。
　２群ユニット１２は、図３Ａ、図３Ｂおよび図４に示すように、１群ユニット１１の内周面側に配置された円筒状の部材である。２群ユニット１２は、レンズＬ４～レンズＬ９を保持している。レンズＬ４～レンズＬ９は、レンズＬ１～レンズＬ３よりも光軸ＡＸ方向における像面側に配置されている。
　３群ユニット１５は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、レンズＬ１０～レンズＬ１５を保持している。３群ユニット１５は、２群ユニット１２よりも光軸ＡＸ方向における像面側に配置されている。さらに、３群ユニット１５は、図４に示すように、円筒状の４群ユニット１６の内周側に配置されている。３群ユニット１５は、アクチュエータによって駆動されることで、レンズＬ１０～レンズＬ１５を保持した状態で、光軸ＡＸ方向に前後に移動する。
　４群ユニット１６は、略円筒形状の部材であって、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、レンズＬ１６を保持している。そして、４群ユニット１６は、図４に示すように、光軸ＡＸ方向における被写体側から見て、３群ユニット１５の下流側に配置されている。レンズＬ１６は、レンズＬ１０～レンズＬ１５よりも光軸ＡＸ方向における像面側に配置されている。
　なお、４群ユニット１６の詳細な構成については、後段にて詳述する。
　５群ユニット１７は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、レンズＬ１７およびレンズＬ１８を保持している。５群ユニットは、図４に示すように、円筒状の４群ユニット１６の内周側に配置されている。レンズＬ１７およびレンズＬ１８は、レンズＬ１６よりも光軸ＡＸ方向における像面側に配置されている。
　また、５群ユニット１７は、光軸ＡＸ方向に移動可能である。具体的には、５群ユニット１７は、レンズＬ１７およびレンズＬ１８を保持した状態で、アクチュエータによって駆動されることで、光軸ＡＸ方向に前後に移動する。
　カム枠１３は、図４に示すように、円筒状の部材であって、カム溝が形成されている。カム枠１３は、２群ユニット１２と、３群ユニット１５と、４群ユニット１６と、固定枠１４との外周面側に配置される。そして４群ユニット１６の外周面に設けられたカムピンが、カム枠１３のカム溝に嵌合される。
　４群ユニット１６のカムピンは、回転駆動源から付与される回転駆動力を受けて、カム溝に沿って移動する。これにより、１群ユニット１１から５群ユニット１７を光軸ＡＸ方向において前後に移動させることができる。
　これにより、１群ユニット１１から５群ユニット１７に含まれるレンズＬ１～レンズＬ１８間の距離を調整できるため、広角撮影や望遠撮影等を行うことができる。
　固定枠１４は、図４に示すように、円筒状の部材であって、３群ユニット１５および４群ユニット１６の外周側に配置される。固定枠１４は、カム枠１３の内周側に配置される。
　マウントベース１８は、図４に示すように、レンズ鏡筒１０のベースとなる略円筒状の部材である。マウントベース１８の内周面側には、４群ユニット１６が固定される。また、マウントベース１８には、相対回転可能な状態でカム枠１３が取り付けられる。
　外装ユニット１９は、図２および図４に示すように、レンズ鏡筒１０の外装部分を構成する円筒状の部材である。外装ユニット１９の外周面には、円環状のフォーカスリング、ズームリング等が回転可能な状態で取り付けられている。
　後枠２０は、外装ユニット１９における像面側の端部に取り付けられている。後枠２０は、外装ユニット１９とともにレンズ鏡筒１０の外装部分を構成している。そして、後枠２０は、マウントベース１８および外装ユニット１９に対して相対回転するように取り付けられている。
　また、後枠２０は、図３Ａおよび図３Ｂに示す回路基板２５と、回路基板２５に電気的に接続されたフレキシブル基板及びスイッチ等とを内包している。
　なお、後枠２０の外周面には、図２に示すように、三脚ベースリング２１が取り付けられる。三脚ベースリング２１は、三脚が接続される台座部分である。
　また、後枠２０の外周面には、図２に示すように、三脚ロックねじ２２が取り付けられる。後枠２０は、マウントベース１８や外装ユニット１９に対して相対回転可能な状態で取り付けられている。このため、三脚ロックねじ２２は、その後枠２０の相対回転を所定の位置において規制する。具体的には、三脚ロックねじ２２は、光軸ＡＸ方向に交差する方向に押圧力を付与することで後枠２０の相対回転を規制する。
（３－２）４群ユニット１６の構成
　本実施形態では、可動枠３３によって保持されたレンズＬ１６を、光軸ＡＸ方向において前後に移動させるレンズユニットであって、図５に示すように、４群ユニット１６が、固定枠３０、メインヨーク３１、マグネット（駆動部）３２、可動枠３３、主軸ガイド（ガイド軸）４０、副軸ガイド４１、バックヨーク３４、ガイド保持枠３５、振動付与部３６、バイアスバネ（弾性体）３７を備えている。
　固定枠３０は、４群ユニット１６の外郭を構成する略円筒状の部材であって、メインヨーク３１、マグネット３２、可動枠３３、主軸ガイド（ガイド軸）４０、副軸ガイド４１等が内周面側に配置される。
　メインヨーク３１は、図５および図６に示すように、側面から見て略Ｕ字状の部材であって、固定枠３０の内周面側における互いに対向する位置に２つ設けられている。
　マグネット３２は、図５および図６に示すように、メインヨーク３１の略Ｕ字状の部分の間に設けられており、後述する駆動コイル３３ｃとともに可動枠３３を駆動するアクチュエータを構成する。そして、マグネット３２は、図６に矢印で示すＺ方向（径方向内側）に磁場Ｍを発生させる。より詳細には、図６に示す上側に配置されたマグネット３２は、図中下向きに磁場Ｍを発生させ、下側に配置されたマグネット３２は、図中上向きに磁場Ｍを発生させる。
　可動枠３３は、図５および図６に示すように、固定枠３０に対して相対的に光軸ＡＸ方向へ前後に移動可能であって、主軸フォロア（主ガイド穴）３３ａ、副軸フォロア（副ガイド穴）３３ｂ、駆動コイル（駆動部）３３ｃ、本体部３３ｄを有している。
　主軸ガイド４０は、主軸フォロア（主ガイド穴）３３ａに摺動可能に係合し、図５および図６に示すように、固定枠３０に対して可動枠３３を相対的に移動させる際のガイド部材として、光軸ＡＸ方向に沿って配置されている。そして、主軸ガイド４０は、光軸ＡＸの方向における一端を後述する振動付与部３６を介して後述するガイド保持枠３５に保持され、もう一端を固定枠３０に保持されている。また、主軸ガイド４０は、可動枠３３を移動させる際に、後述する振動付与部３６から所定の振動が付与される（図７参照）。
　また、主軸ガイド４０は、振動付与部３６から付与される所定の振動によって軸方向において振動するため、固定枠３０に対して振動可能に保持されている。具体的には、主軸ガイド４０は、固定枠３０の穴に嵌合し、固定枠３０に対して振動付与部３６から付与される振動方向において摺動可能に保持、あるいは固定枠３０の主軸ガイド４０保持部が振動付与部３６から付与される振動方向において変形可能に保持されている。
　副軸ガイド４１は、副軸フォロア（副ガイド穴）３３ｂに挿通され、図５および図６に示すように、主軸ガイド４０に略平行に配置されており、光軸ＡＸ方向における一端を後述するガイド保持枠３５に保持され、もう一端を固定枠３０に保持されている。そして、副軸ガイド４１は、主軸ガイド４０に沿って光軸ＡＸ方向において可動枠３３が前後に移動する際に、主軸ガイド４０と共に可動枠３３の姿勢を維持できるよう、可動枠３３のガイド部材として機能する。
　駆動コイル３３ｃは、図６に示すように、可動枠３３の本体部３３ｄ側に固定されており、固定枠３０側に固定されたメインヨーク３１およびマグネット３２の近傍に配置されている。そして、可動枠３３を可動させる際には、駆動コイル３３ｃには、図６に示すように、図面に垂直なＸ軸方向に電流が流れる。
　これにより、図６に示すように、マグネット３２によって生じる径方向内側への磁場と、駆動コイル３３ｃを流れる電流とによって、可動枠３３に図中Ｙ軸方向（左方向）へのローレンツ力Ｆ１を発生させることができる。よって、駆動コイル３３ｃに電流が流れることで、可動枠３３は、光軸ＡＸ方向において前後に移動する。
　なお、本実施形態のレンズ鏡筒１０では、可動枠３３に対して付与される推力は、マグネット３２、駆動コイル３３ｃによって発生するローレンツ力Ｆ１に依存する。つまり、本実施形態では、可動枠３３の推力は、後述する振動付与部３６から付与される振動には依存しない。
　本体部３３ｄは、図６に示すように、中心部分においてレンズＬ１６を保持している。そして、本体部３３ｄのレンズＬ１６を保持する部分の外周には、主軸ガイド４０および副軸ガイド４１が挿通される、主軸フォロア（主ガイド穴）３３ａ、および副軸フォロア（副ガイド穴）３３ｂが配置されている。
　バックヨーク３４は、略Ｕ字状のメインヨーク３１の開口部分を覆うように取り付けられている。
　ガイド保持枠３５は、図５に示すように、可動枠３３の光軸ＡＸ方向における被写体側に配置されている。そして、ガイド保持枠３５は、固定枠３０の被写体側の端面との間において、バックヨーク３４等を挟み込むように固定する。ガイド保持枠３５は、後述する振動付与部３６、および副軸ガイド４１を保持し、振動付与部３６を介して主軸ガイド４０を保持している。
　振動付与部３６は、図７および図８に示すように、主軸ガイド４０に対して、主軸ガイド４０の軸方向に略平行な方向に沿って振動を付与する機構であって、主軸ガイド４０の被写体側の端部が当接する位置に配置されている。そして、振動付与部３６は、主軸ガイド４０と可動枠３３とが一体的に動かず、相対的に滑るように振動を付与する。また、振動付与部３６は、図９Ａに示すように、圧電素子３６ａ、円板３６ｂ、スプリング３６ｃ、スプリング押さえ３６ｄを有している。
　圧電素子３６ａは、電圧が印加されると力を発生させる圧電性を有する素子であって、交流電圧が印加されて伸縮を繰り返すことで、超音波振動を発生させる。そして、圧電素子３６ａは、可動枠３３（本体部３３ｄ）と主軸ガイド４０との間に生じる摩擦抵抗を低減するために、主軸ガイド４０に対して所定の超音波振動を付与する超音波振動子として用いられている。
　ここで、印加電圧周波数での振動を発生させるために、人間の耳には聞こえない、または聞こえにくい高い振動数、すなわち、２０ｋＨｚ以上の高い周波数である超音波周波数の電圧が印加される。これにより、人間の耳には聞こえにくくなるため、使用者の不快感を軽減することができる。
　具体的には、圧電素子３６ａは、可動枠３３（本体部３３ｄ）と主軸ガイド４０との間に生じる静止摩擦が動摩擦に変化するように、図７に示すように、主軸ガイド４０に対して軸方向に略平行な方向に沿って所定の超音波振動を付与する。
　ここで、超音波振動により主軸ガイド４０が振動する加速度をα、可動枠３３の質量をｍｋとすると、可動枠３３が主軸ガイド４０と同じ加速度αで振動をするために必要な力は、α×ｍｋとなる。また、主軸ガイド４０から可動枠３３に伝達できる力は、主軸ガイド４０と可動枠３３の間で作用する摩擦力Ｔとなる。
　Ｔ≧α×ｍｋの状態では、主軸ガイド４０と可動枠３３が略一体的に動く。
　すなわち、可動枠３３は、圧電素子３６ａによる主軸ガイド４０の加速度αの振動に合わせて、加速度αで振動する。この時、可動枠３３に伝達できる力（摩擦力Ｔ）は、可動枠３３が加速度αで振動をするために必要な力（α×ｍｋ）と同じか、大きい。このため、主軸ガイド４０の振動が同じ加速度αで可動枠３３に伝わり、主軸ガイド４０と可動枠３３とは、略一体的に動き、相対的に滑らない。
　一方、Ｔ＜α×ｍｋ（関係式（１））の状態では、主軸ガイド４０と可動枠３３は、一体的に動かず相対的に滑りが発生する。
　すなわち、圧電素子３６ａによって主軸ガイド４０が加速度αで振動しても、可動枠３３は加速度αでは振動できず、振動しない、あるいは加速度αより小さな加速度で振動する。加速度αより小さな加速度で振動する場合は、可動枠３３の振幅は、主軸ガイド４０の振幅より小さくなる。この時、可動枠３３に伝達できる力（摩擦力Ｔ）は、可動枠３３が加速度αで振動するために必要な力（α×ｍｋ）より小さい。このため、主軸ガイド４０の振動が同じ加速度αでは、可動枠３３に伝わることができず、主軸ガイド４０と可動枠３３との間には、相対的な滑りが発生する。
　また、Ｔ＜α×ｍｋの状態では、圧電素子３６ａによる振動が続いている間はずっと、主軸ガイド４０と可動枠３３の間に相対的な滑りが発生し続ける。その状態では、主軸ガイド４０と可動枠３３との間の摩擦は、静止摩擦ではなく、動摩擦になる。
　つまり、Ｔ＜α×ｍｋの状態で圧電素子３６ａによる振動が続いている間はずっと、主軸ガイド４０と可動枠３３の間では、動摩擦状態が維持される。一般的に、動摩擦力は、静止摩擦力よりも小さい。よって、動摩擦が発生している状態が維持されている場合には、静止摩擦が発生している状態よりも小さい駆動力で可動枠３３を駆動することができる。
　また、動摩擦状態が維持されている場合は、物体が動き出す時、静止摩擦状態から動摩擦状態に遷移することで発生する、いわゆるスティックスリップ現象も発生しない。これにより、動摩擦状態が維持されていることで、小さい駆動力でスティックスリップが発生することなく物体を移動させることができるため、微小移動量の高精度駆動に有利となる。
　さらに、Ｔ＜α×ｍｋの状態では、可動枠３３は、加速度αより小さな加速度で振動する。すなわち、可動枠３３は、主軸ガイド４０より小さい振幅で振動する場合がある。この振動量は、主軸ガイド４０の振幅より小さく、圧電素子３６ａの振幅より小さい。圧電素子３６ａの振幅は、被駆動体（可動枠３３）の位置制御に必要な精度よりも十分小さく、例えば、１／１０以下である。従って、被駆動体（可動枠３３）は、圧電素子３６ａによって振動しても、位置制御として問題となることはない。
　これにより、圧電素子３６ａから主軸ガイド４０に対して付与される超音波振動は、可動枠３３の本体部３３ｄと主軸ガイド４０とが接触する部分における摩擦抵抗を効果的に低減することができる。この結果、アクチュエータ（マグネット３２と駆動コイル３３ｃ）（本実施形態では、リニアアクチュエータ）によって生じるローレンツ力Ｆ１（図６参照）によって、高速かつ高精度に可動枠３３を所望の位置へ移動させることができる。
　ここで、圧電素子３６ａから主軸ガイド４０に対して付与される超音波振動は、主軸ガイド４０に対して付与状態と非付与状態を選択的に切り替えられ、リニアアクチュエータ等のアクチュエータが可動枠３３の本体部３３ｄを主軸ガイド４０に沿って駆動する際の摩擦抵抗を低減する目的で付与される。従って、この超音波振動は、アクチュエータによる駆動と同時、あるいはアクチュエータによる駆動に先立って開始される必要がある。電気的には、アクチュエータへの電圧印加と同時、あるいはアクチュエータへの電圧印加より前に、圧電素子３６ａへ電圧が印加される。
　これにより、可動枠３３の本体部３３ｄと主軸ガイド４０との摩擦抵抗が下がった状態で、リニアアクチュエータ等のアクチュエータへの駆動力が可動枠３３に与えられるため、高速かつ高精度の移動量制御、または位置、速度、加速度の制御が可能となる。
　ここで、超音波振動がＯＦＦ状態、すなわち圧電素子３６ａへの電圧印加がＯＦＦの状態でアクチュエータの駆動力が可動枠３３に付与され、可動枠３３が移動する間であっても、高速または高精度の移動量制御が必要となる場合には、そのタイミングと同時、あるいは先立って、またはその位置と同じ位置かその移動手前の位置から、超音波振動を開始、すなわち圧電素子３６ａへの電圧印加をＯＮにすればよい。
　逆に、超音波振動がＯＮ状態、すなわち圧電素子３６ａへの電圧印加がＯＮの状態、でアクチュエータの駆動力が可動枠３３に付与され、可動枠３３が移動している間であっても、移動精度が不要の場合、または特に必要でない場合には、そのタイミングと同時か先立って、またはその位置と同じ位置かその移動手前の位置から、超音波振動を停止、すなわち圧電素子３６ａへの電圧印加をＯＦＦにすればよい。その場合、圧電素子３６ａへの電圧印加が無くなる分、電力が節約され、電池等の電源の小型化や長寿命化に寄与できる。可動枠３３の移動の必要精度と電力消費等を考慮して、超音波振動のＯＮとＯＦＦ、すなわち振動付与状態と振動非付与状態とを選択的に切り替えればよい。
　圧電素子３６ａから主軸ガイド４０に対して付与される超音波振動と、リニアアクチュエータ等のアクチュエータとの組合せで、可動枠３３を駆動する場合、以下の２つの状態がある。
　第１の状態は、超音波振動とアクチュエータ駆動との両方がＯＮ状態、すなわち圧電素子３６ａとアクチュエータとの両方に電圧が印加されている状態である。この状態では、常に摩擦抵抗が小さい状態で可動枠３３が移動できるため、高速かつ高精度の移動量制御が可能となる。特に、ウォブリングのような可動枠３３の速度方向が変化する往復動作時には、往復１周期につき２回、速度が０になる箇所がある。このため、速度が０になる箇所での静止摩擦から動摩擦に変化による移動遅れ、位相遅れ、スティックスリップが問題となる。しかし、可動枠３３の速度が０になる箇所またはその直前、すなわち可動枠３３の往復動作の方向反転点またはその直前において、この第１の状態にすれば、上記問題を軽減することができる。
　この場合、速度が０になる箇所を通り過ぎれば、次の方向反転点までは動摩擦状態で移動可能である。よって、その区間は、超音波振動をＯＦＦにしても、高精度の移動量制御は維持可能である。このように速度が０になる箇所、またはその直前、またはその近傍のみ超音波振動をＯＮにすれば、圧電素子３６ａへ印加される電力を少なくでき、電力を節約することができる。ウォブリングのような速度方向が変化する可動枠３３の往復動作時には、可動枠３３の速度が０になる箇所、またはその近傍だけでなく、ウォブリング動作時、または速度方向が変化する往復動作時には、常時第１の状態としてもよい。これにより、回路構成または制御プログラムを簡素化することができる。
　第１の状態の場合、超音波振動がＯＦＦの場合と比べて、主軸ガイド４０と可動枠３３と摩擦抵抗が小さくなる。よって、アクチュエータ駆動力、すなわちアクチュエータに印加される電圧または電力を小さく設定してもよい。
　第２の状態は、超音波振動はＯＦＦでアクチュエータ駆動がＯＮ状態、すなわち圧電素子３６ａには電圧が印加されておらず、アクチュエータに電圧が印加されている状態である。可動枠３３が一定方向に速度変化がない状態で動いている時は、この第２の状態でも主軸ガイド４０と可動枠３３とは、動摩擦状態が継続されている。このため、静止摩擦から動摩擦に変化することによる移動遅れ、位相遅れ、スティックスリップが問題となることは無い。その動摩擦抵抗と同等以上のアクチュエータ駆動力で駆動すれば、上記問題が起きにくくなり、高速、高精度に安定して動作させることができる。
　可動枠３３の速度変更時、または低速移動時、特に、可動枠３３の移動開始点近傍や移動停止点近傍では、その他の区間と比べて低い速度になる。よって、アクチュエータ駆動力が動摩擦抵抗と同等または小さくなると、静止摩擦から動摩擦に変化することによる移動遅れ、位相遅れ、スティックスリップ問題が起きやすくなるため、安定して高精度に移動することが困難になる。従って、この可動枠３３の速度変更時、または低速移動時、特に、可動枠３３の移動開始点近傍や移動停止点近傍では、第１の状態とすることが望ましい。
　なお、第２の状態の場合には、超音波振動がＯＮの場合に比べて、圧電素子３６ａへ印加される電力を少なくすることができるため、消費電力を節約することができる。
　本実施形態では、以上のように、振動の付与状態と非付与状態との選択において、可動枠３３の速度方向が変化する往復動作時には、付与状態が選択される。
　また、可動枠３３の往復動作時の方向反転点、または方向反転点の前、または方向反転点近傍では、振動の付与状態が選択される。
　さらに、振動の付与状態と非付与状態との選択において、可動枠３３の移動開始点近傍または移動停止点近傍では、付与状態が選択される。
　さらにまた、振動の付与状態と非付与状態の選択において、可動枠３３の速度が０になる箇所、または速度が０になる前、または速度が０になる近傍では、付与状態が選択される。
　次に、超音波振動のピントボケへの影響について述べる。
　この超音波振動によるピントボケが目立たない様に超音波振動量、すなわち超音波振動の振幅は、小さい値が求められる。上述したように、可動枠３３は、圧電素子３６ａによって主軸ガイド４０が振動しても振動しない、あるいは振動が残存し、主軸ガイド４０の振幅、すなわち超音波振動量よりも小さく振動する。
　このピントボケに関して、ピント方向、すなわち光軸方向とボケ方向、すなわち光軸と直交方向の変換式は、ピント方向量＝Ｆ値×ボケ方向量の関係がある。このため、この可動枠３３の残存振動量によるピントボケが目立たないようにするには、超音波振動量をＳ、レンズのＦ値をＦ、目立つボケ量をδ、ピント移動量、すなわち像面移動量に対するフォーカス用レンズ移動量の比をｋとすると、Ｓ＜Ｆ×δ×ｋの関係を満たす必要がある。
　ここでの目立つボケ量δとは、撮像素子の画素間隔で決まる撮像素子の解像限界量、または人間の目の特性から決まる許容錯乱円で決まる量によって定義される。具体的には、レンズのＦ値を１．２、目立つボケ量を４μｍ、ピント移動量に対するレンズ移動量の比を１／２とすると、Ｓ＜２．４μｍの関係を満たすことが必要となる。
　すなわち、振動付与部３６から付与される振動の振幅をＳ、撮像素子の画素間隔で決まる解像限界量をδｇ、レンズのＦ値をＦ、ピント移動量に対するレンズ移動量の比をｋとすると、以下の関係式（２）を満たすことが好ましい。
　　　　Ｓ＜Ｆ×δｇ×ｋ　・・・・・（２）
　さらに、振動付与部３６から付与される振動の振幅をＳ、人間の目の特性から決まる許容錯乱円で決まる量をδｒ、レンズのＦ値をＦ、ピント移動量に対するレンズ移動量の比をｋとすると、以下の関係式（３）を満たすことが好ましい。
　　　　Ｓ＜Ｆ×δｒ×ｋ　・・・・・（３）
　可動枠３３の残存振動量は、フォーカス用レンズの移動精度を決める制御分解能、すなわち制御可能最小移動量をＥとすると、Ｅよりも小さい方がよい。そのためには超音波振動量を、制御分解能、すなわち制御可能最小移動量Ｅよりも小さく設定してもよい。具体的には、制御分解能をＥ、残存振動量をＹ、超音波振動量をＳとすると、Ｅ＞１０×Ｙ、またはＥ＞１０×Ｓ、が望ましいが、Ｅ＞２～１０×Ｙ、またはＥ＞２～１０×Ｓでもよい。
　上述したが、動画撮影時のピント調整のために、レンズを周期振動（ウォブリング動作）させることがある。これは、レンズをウォブリング動作させることで発生する撮像素子上の像のコントラスト変化を用いて、コントラストの高い方向にレンズを動かしていくことでピント位置を見つける方法である。
　ウォブリング動作によるピントボケが目立たないように、ウォブリング量、すなわち周期振動の振幅は、小さい値が求められる。このピントボケに関して、ピント方向、すなわち光軸方向とボケ方向、すなわち光軸と直交方向の変換式は、ピント方向量＝Ｆ値×ボケ方向量の関係がある。よって、ウォブリング量をＷ、レンズのＦ値をＦ、目立つボケ量をδ、ピント移動量、すなわち像面移動量に対するレンズ移動量の比をｋとすると、Ｗ＜Ｆ×δ×ｋの関係を満たすことが必要となる。
　ここでの目立つボケ量δとは、撮像素子の画素間隔で決まる撮像素子の解像限界量、または人間の目の特性から決まる許容錯乱円で決まる量によって定義される。具体的には、レンズのＦ値を１．２、目立つボケ量を４μｍ、ピント移動量に対するレンズ移動量の比を１／２とすると、Ｗ＜２．４μｍの関係を満たすことが必要となり、静止摩擦と動摩擦が存在する摺動摩擦状態においては、位置制御がほぼ不可能な量となる。このウォブリング動作時にも、超音波振動を用いることで、高い移動精度を得ることができる。この時、超音波振動による可動枠３３の残存振動量が、ウォブリング動作によるピント調整精度に影響しないように、残存振動量は、ウォブリング量、すなわちウォブリングの振幅よりも更に小さくなるように、超音波振動量、すなわち超音波振動の振幅が設定されていることが好ましい。
　具体的には、ウォブリング量をＷ、残存振動量をＹ、超音波振動量をＳとすると、Ｗ＞１０×Ｙ、またはＷ＞１０×Ｓの関係を満たすことが望ましいが、Ｗ＞２～１０×Ｙ、またはＷ＞２～１０×Ｓの関係を満たしていればよい。
　ウォブリングの周波数（速度方向が変化する往復動作の往復周波数）をＶｗ、振動付与部３６から付与される超音波振動の周波数をＶｓ、ｎを整数とすると、ウォブリングと超音波振動とが波動として相互干渉することを防ぐ観点では、以下の関係式（４）を満たすように設定されていることが好ましい。
　　　　Ｖｗ≠Ｖｓ、またはＶｓ＞Ｖｗ、またはＶｗ≠ｎ×Ｖｓ、またはＶｗ≠（１／ｎ）×Ｖｓ　・・・・・（４）
　また、ウォブリング精度に超音波振動が影響することを防ぐという観点では、Ｖｓ＞Ｖｗとなるように設定されていることが好ましい。具体的には、Ｖｓ＞１０００～１００×Ｖｗの関係を満たすことが望ましいが、Ｖｓ＞１０～１００×Ｖｗの関係を満たしていればよい。
　ここで、圧電素子３６ａは、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Pb(ZrTi）O3）、チタン酸バリウム（BaTiO3）、チタン酸鉛（PbTiO3）等の圧電セラミックス等が用いられる。
　なお、超音波振動とは、人間の耳には聞こえない高い振動数（例えば、振動数が２０ｋＨｚ以上の定常音として耳に感じない音）を持つ弾性振動波（音波）であって、広義の意味では、人が聞くこと以外の目的で利用される音を意味し、人間に聞こえるかどうかは問わない。ここでいう振動数は、一般的には周波数とも表現される。
　円板３６ｂは、図９Ａに示すように、圧電素子３６ａとスプリング３６ｃとの間に配置されている。そして、円板３６ｂは、圧電素子３６ａおよびスプリング３６ｃとともに、スプリング押さえ３６ｄの円筒状の部分の内部に内包される。
　なお、円板３６ｂは、押圧力が伝達される相手側の部材等に制限されることなくスプリング３６ｃの押圧力を主軸ガイド４０に対して適切に伝達するために、スプリング３６ｃと主軸ガイド４０の押圧側の端部との間に設けられている。
　スプリング３６ｃは、図９Ａに示すように、ワッシャタイプのバネ部材であって、円板３６ｂとスプリング押さえ３６ｄとの間に配置されている。そして、スプリング３６ｃは、円板３６ｂを介して圧電素子３６ａを光軸ＡＸ方向に略平行な方向へ押し付ける。すなわち、スプリング３６ｃは、主軸ガイド４０を振動させる際に生じる反作用力に対抗する方向に圧電素子３６ａを付勢するために設けられている。
　圧電素子３６ａは、主軸ガイド４０を振動させている状態、すなわち主軸ガイド４０を加速させている状態では、その反作用を受ける。主軸ガイド４０の質量をｍｓとすると、α×ｍｓ＋Ｔの反作用を受ける。スプリング３６ｃのバネ乗数Ｋ、圧電素子３６ａから付与される振動の振幅ｘ、スプリング３６ｃの力量をＦｓとすると、Ｆｓ＝Ｋｘであって、Ｆｓ（＝Ｋｘ）がα×ｍｓ＋Ｔより十分大きい場合、スプリング３６ｃは、ほとんどたわまない。その場合、圧電素子３６ａおよび主軸ガイド４０は、超音波振動しても、スプリング押さえ３６ｄ、ガイド保持枠３５および固定枠３０に対して相対的にほとんど動かない。この場合、被駆動体（可動枠３３）の位置制御に必要な精度を達成できる。
　一方、Ｆｓ（＝Ｋｘ）がＴよりは十分大きいがα×ｍｓ＋Ｔよりは十分大きくない場合、スプリング３６ｃは、可動枠３３駆動するときの摩擦力Ｔではほとんどたわまないが、圧電素子３６ａの超音波振動の反作用ではたわむ。この場合でも、超音波振動の反作用によりたわむ量は、圧電素子３６ａの振幅と同じかそれより小さい量となるので、可動枠３３の位置制御に必要な精度を達成できる。
　なお、Ｆｓ（＝Ｋｘ）がＴより十分大きくない場合、可動枠３３駆動中の摩擦力よりスプリング３６ｃが許容量以上たわむことになり、可動枠３３の位置制御に必要な精度が達成できなくなる。
　スプリング押さえ３６ｄは、図８に示すように、圧電素子３６ａ等を内包する円筒状の部分の外周に円板状のつば部を有しており、ガイド保持枠３５に対して固定されている。そして、スプリング押さえ３６ｄは、図９Ａに示すように、圧電素子３６ａ、円板３６ｂおよびスプリング３６ｃを、円筒状の部分において内包する。また、スプリング押さえ３６ｄは、図９Ｂに示すように、円筒状の部分の底面（光軸ＡＸ方向に略垂直な面）の中心部分に形成された穴部３６ｄａを有している。
　本実施形態では、振動付与部３６は、例えば、２０ｋＨｚ～６０ｋＨｚの範囲内の振動を付与するように制御される。
　また、振動付与部３６から主軸ガイド４０に対して付与される超音波振動は、例えば、図１０Ａに示すように、グラフの時間軸（横軸）方向において左右対称な正弦波駆動波形を有する振動（３８Ｖ／６０ｋＨｚ）であればよい。
　ここで、グラフの時間軸方向において左右対称な波形とは、時間軸方向において電圧値（Ｖ）が最大値、最小値となる時間を中心軸として左右に同じ勾配を持つ左右対称な波形を意味している。
　なお、振動付与部３６から主軸ガイド４０に対して付与される超音波振動は、図１０Ａに示す正弦波駆動波形以外に、図１０Ｂに示す方形波駆動波形を有する振動（３８Ｖ／６０ｋＨｚ）であってもよいし、図１０Ｃに示す三角波駆動波形を有する振動（３８Ｖ／６０ｋＨｚ）であってもよい。
　図１０Ａ～図１０Ｃに示すように、グラフの時間軸（横軸）方向において左右対称な波形を有する振動が軸方向に略平行な方向に沿って主軸ガイド４０に対して付与されることで、可動枠３３と主軸ガイド４０との間に生じる摩擦抵抗を効果的に低減することができる。
　本実施形態では、振動付与部３６による振動付与は、可動枠３３を特定の方向に移動させるために付与されるものではなく、可動枠３３と主軸ガイド４０との間に生じる摩擦抵抗を低減するために付与される。そして、可動枠３３は、主軸ガイド４０に沿って光軸ＡＸ方向に前後に移動する。よって、本実施形態では、特定の方向に偏った左右非対称な波形を有する振動を付与する必要はない。
　また、本実施形態のレンズ鏡筒１０では、静止状態における可動枠３３の位置を安定的に保持するために、図１１に示すように、可動枠３３と主軸ガイド４０の間に、バイアスバネ３７が設けられている。
　バイアスバネ３７は、図１２に示すように、主軸ガイド４０と交差する方向に付勢力Ｆ２を付与することで、可動枠３３の本体部３３ｄの一部を、主軸ガイド４０に対して押し付ける。
　これにより、可動枠３３は、静止状態において、レンズ鏡筒１０に対して衝撃等が付与された場合でも、主軸ガイド４０との間において大きな静止摩擦力により安定的に保持される。
　一方、可動枠３３を固定枠３０に対して移動させる際には、上述した振動付与部３６から主軸ガイド４０の軸方向に略平行な方向に沿って付与される超音波振動によって、可動枠３３の本体部３３ｄと主軸ガイド４０との間に生じる摩擦抵抗を低減する。
　これにより、可動枠３３を移動させる際には、振動付与部３６によって効果的に可動枠３３と主軸ガイド４０との間に生じる摩擦抵抗を低減して、従来よりも小さい力で可動枠３３を高速かつ高精度に所望の方向へ移動させることができる。
　そして、可動枠３３を所望の位置へ移動させた後は、上述した振動付与部３６の振動を停止させ、バイアスバネ３７によって、可動枠３３の本体部３３ｄと主軸ガイド４０との間に生じる摩擦抵抗を大きくすることで、可動枠３３を所望の位置において安定的に保持することができる。
　［他の実施形態］
　以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　（Ａ）
　上記実施形態では、振動付与部３６を構成する部材として、圧電素子３６ａ、円板３６ｂ、ワッシャタイプのススプリング３６ｃおよびスプリング押さえ３６ｄを例として挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　例えば、ワッシャタイプのスプリング３６ｃの代わりに、ソレノイドタイプのスプリング１３６ｃを含む圧電素子１３６ａへのバイアス固定構造を有する振動付与部１３６を採用してもよい。
　具体的には、振動付与部１３６は、図１３および図１４Ａに示すように、圧電素子１３６ａ、円板１３６ｂ、スプリング１３６ｃ、スプリング押さえ１３６ｄを有している。
　圧電素子１３６ａは、上述した実施形態の圧電素子３６ａと同様の構成を有している。
　円板１３６ｂは、図１４Ａに示すように、圧電素子１３６ａとスプリング１３６ｃとの間に配置されている。そして、円板１３６ｂは、圧電素子１３６ａおよびスプリング１３６ｃとともに、スプリング押さえ１３６ｄの円筒状の部分の内部に内包される。
　スプリング１３６ｃは、図１４Ａに示すように、ソレノイドタイプのバネ部材であって、円板１３６ｂとスプリング押さえ１３６ｄとの間に配置されている。そして、スプリング１３６ｃは、円板１３６ｂを介して圧電素子１３６ａを光軸ＡＸ方向に略平行な方向へ押し付ける。
　スプリング押さえ１３６ｄは、図１３に示すように、ガイド保持枠３５に対して固定されている。そして、スプリング押さえ１３６ｄは、図１４Ａに示すように、圧電素子１３６ａ、円板１３６ｂおよびスプリング１３６ｃを内包するために、図１４Ｂに示すように、径の異なる２つの穴部１３６ｄａ，１３６ｄｂを有している。
　以上の構成により、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（Ｂ）
　上記実施形態では、複数のレンズ群を備えたレンズ鏡筒１０に含まれる４群ユニット１６に対して、本開示の光学機器用アクチュエータを適用した例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　本開示の光学機器用アクチュエータを適用される対象としては、例えば、レンズ鏡筒の４群ユニットに限定されるものではなく、撮像素子や他のレンズ枠を駆動するアクチュエータであってもよい。例えば、本開示の内容は、手振れ補正の目的で動かされるレンズや撮像素子に用いられるアクチュエータに適用されてもよい。その場合には、レンズ光軸と直交する方向にレンズを動かす場合もあるが、同様の構成で同様の効果を得ることができる。
　（Ｃ）
　上記実施形態では、振動付与部３６から主軸ガイド４０に対して、主軸ガイド４０の軸方向に略平行な方向に沿って振動が付与される例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　振動付与部から主軸ガイドに対して付与される振動としては、例えば、動摩擦抵抗を低減する際には、軸方向に交差する方向に沿って付与されてもよい。
　（Ｄ）
　上記実施形態では、振動付与部３６から主軸ガイド４０に対して超音波振動が付与される例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　振動付与部から付与される振動は、超音波振動に限られるものではなく、可動枠と主軸ガイドとの間に生じる摩擦抵抗を低減する振動であれば、例えば、可聴域の振動が付与されてもよい。
　また、振動付与部から付与される超音波振動は、上記実施形態で説明した２０ｋＨｚ～６０ｋＨｚの範囲に限らず、範囲外の超音波振動が付与されてもよい。
　（Ｅ）
　上記実施形態では、振動付与部３６から付与される振動として、図１０Ａ～図１０Ｃに示すように、グラフの時間軸（横軸）方向において左右対称な振動波形を有する振動を例として挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　例えば、振動付与部から付与される振動の波形は、グラフの時間軸（横軸）方向において左右対称であることが必須ではなく、左右非対称な波形であってもよい。
　この場合、振動波形の左側と右側とにおける振動速度または振動加速度が異なっている。この時の左側の加速度をα１、右側の加速度をαｒ、可動枠の質量ｍｋ、ガイド軸と可動枠との間に作用する摩擦力をＴとし、αl×ｍｋ＞Ｔ＞αr×ｍｋの関係を満たす場合には、波形左側ではガイド軸と可動枠の連結力となる摩擦力Ｔよりも大きな加速度α１が掛かるため、ガイド軸と可動枠とは相対的に滑り、波形右側ではガイド軸と可動枠との連結力となる摩擦力Ｔよりも小さな加速度αｒが掛かるため、ガイド軸と可動枠とは一体的に動く。すなわち、可動枠には、右側波形のαｒの加速方向に推力が作用する。
　このように、左右非対称な波形の振動により可動枠へ推力が付与される場合があるが、その場合は、マグネットと駆動コイルで発生するローレンツ力による推力とこの振動による推力との合算で、可動枠は移動する。この２つの推力の発生方向は同じである方が、エネルギー効率が良く、駆動効率も良くなる。
　この場合、左右非対称な波形の振動加速度の遅い側の加速方向、すなわちαrの加速方向に推力が発生するため、マグネットと駆動コイルとで構成されるアクチュエータの推力方向を合わせればよい。
　（Ｆ）
　上記実施形態では、可動枠３３と主軸ガイド４０との間に摩擦抵抗を発生させる弾性体として、板状のバイアスバネ３７を用いた例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　例えば、可動枠と主軸ガイドとの間に摩擦抵抗を生じさせる弾性体として、スプリングバネ、ゴム等の弾性力を有する他の弾性体を用いてもよい。
　（Ｇ）
　上記実施形態では、主軸ガイド４０のガイド保持枠３５への保持を、振動付与部３６を介して行う例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　主軸ガイド４０と振動付与部３６とを各々ガイド保持枠３５へ保持し、更に主軸ガイド４０と振動付与部３６が連結する構成であってもよい。
　（Ｈ）
　上記実施形態では、主軸ガイド４０に対して振動付与部３６からの超音波振動が付与される例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　副軸ガイド４１に対して新たな振動付与部が設けられており、副軸ガイドに対して超音波振動を付与する構成であってもよい。
　副軸ガイド４１においても、被駆動体を移動させる際に、ガイド軸との間に生じる摩擦抵抗をできるだけ小さくすることが望ましい。また、スティックスリップ現象の発生をできるだけ小さくすることが望ましい。
　主軸ガイド４０に圧電素子３６ａまたは１３６ａが保持される構成と同様に、新たな圧電素子を副軸ガイド４１に対して所定の超音波振動を付与する超音波振動子として取付ければ、可動枠３３と副軸ガイド４１との間に生じる摩擦抵抗を低減させることができる。その際、主軸ガイド４０に付与される超音波振動の周波数をＶｍ、副軸ガイド４１に付与される超音波振動の周波数をＶｆ、ｎを整数とすると、主軸ガイド４０および副軸ガイド４１の超音波振動が波動として相互干渉することを防ぐ目的で、以下の関係式（５）を満たすように設定されていることが好ましい。
　　　　Ｖｍ≠Ｖｆ、またＶｍ≠ｎ×Ｖｆ、Ｖｍ≠（１／ｎ）×Ｖｆ　・・・・・（５）
　また、回路に掛かるコストを低減する観点では、Ｖｍ＝Ｖｆの関係を満たすように設定されていることが好ましい。これにより、主軸ガイド４０および副軸ガイド４１の超音波振動を作り出す圧電素子への印加電圧周波数の共通化が可能となる。このため、印加電圧周波数の共通化によって、回路規模、またはプログラム規模を小さくすることができ、コストを削減することができる。
　（Ｉ）
　上記実施形態では、リニアアクチュエータと超音波振動との組み合わせの例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　例えば、駆動源としてリニアアクチュエータの代わりにステッピングモータ、ＤＣモータ、超音波モータ、ボイスコイルアクチュエータ等の駆動力を発生可能なアクチュエータ全般に対して超音波振動を組み合わせた構成であってもよい。この場合には、リニアアクチュエータと超音波振動とを組み合わせた構成と同様の効果を得ることができる。
　本開示の光学機器用アクチュエータは、ガイド軸に対する可動枠の摩擦抵抗を低減して、高速かつ高精度に可動枠の位置制御を実施することができるという効果を奏することから、各種光学機器に搭載されるアクチュエータとして広く適用可能である。
１０　　　レンズ鏡筒
１１　　　１群ユニット
１１ａ　　ねじ部
１２　　　２群ユニット
１３　　　カム枠
１４　　　固定枠
１５　　　３群ユニット
１６　　　４群ユニット
１７　　　５群ユニット
１８　　　マウントベース
１９　　　外装ユニット
２０　　　後枠
２１　　　三脚ベースリング
２２　　　三脚ロックねじ
２５　　　回路基板
２６　　　レンズフード
３０　　　固定枠
３１　　　メインヨーク
３２　　　マグネット（駆動部）
３３　　　可動枠
３３ａ　　主軸フォロア（主ガイド穴）
３３ｂ　　副軸フォロア（副ガイド穴）
３３ｃ　　駆動コイル（駆動部）
３３ｄ　　本体部
３４　　　バックヨーク
３５　　　ガイド保持枠
３６　　　振動付与部
３６ａ　　圧電素子
３６ｂ　　円板
３６ｃ　　スプリング
３６ｄ　　スプリング押さえ
３６ｄａ　穴部
３７　　　バイアスバネ（弾性体）
４０　　　主軸ガイド（主ガイド軸）
４１　　　副軸ガイド（副ガイド軸）
５０　　　カメラ本体
１００　　カメラ
１３６　　振動付与部
１３６ａ　圧電素子
１３６ｂ　円板
１３６ｃ　スプリング
１３６ｄ　スプリング押さえ
１３６ｄａ，１３６ｄｂ　穴部
　Ｆ１　　ローレンツ力
　Ｆ２　　付勢力
Ｌ１～Ｌ１８　レンズ
　Ｍ　　　磁力
　ＡＸ　　光軸

Claims (29)

  1. 　固定枠と、
    　前記固定枠に保持されたガイド軸と、
    　前記ガイド軸に沿って移動する可動枠と、
    　前記可動枠を前記ガイド軸に沿って前記固定枠に対して相対移動させる駆動部と、
    　前記ガイド軸に対して振動を付与する振動付与部と、
    を備えている光学機器用アクチュエータ。
  2. 　前記振動付与部は、前記ガイド軸に対して前記振動を付与して、前記可動枠と前記ガイド軸との間に生じる摩擦抵抗を低減する、
    請求項１に記載の光学機器用アクチュエータ。
  3. 　前記振動付与部は、前記ガイド軸と前記可動枠とが一体的に動かず相対的に滑るように前記振動を付与する、
    請求項２に記載の光学機器用アクチュエータ。
  4. 　前記振動付与部から前記ガイド軸に対して付与される前記振動の加速度α、前記可動枠の質量ｍｋ、前記ガイド軸と前記可動枠との間に作用する摩擦力Ｔとすると、
    　前記振動付与部は、前記ガイド軸に対して、以下の関係式（１）を満たすように、前記振動を付与する、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
    　　　　Ｔ＜α×ｍｋ　・・・・・（１）
  5. 　前記振動付与部から付与される前記振動は、前記駆動部が前記可動枠を駆動するのと同時か、それよりも前に付与が開始される、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  6. 　前記振動は、前記ガイド軸に対して付与状態と非付与状態を選択的に切り替えられる、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  7. 　前記振動の前記付与状態と前記非付与状態との選択において、前記可動枠の速度方向が変化する往復動作時には、前記付与状態が選択される、
    請求項６に記載の光学機器用アクチュエータ。
  8. 　前記往復動作時の方向反転点、または方向反転点の前、または方向反転点近傍では、前記付与状態が選択される、
    請求項７に記載の光学機器用アクチュエータ。
  9. 　前記振動の前記付与状態と前記非付与状態との選択において、前記可動枠の移動開始点近傍または移動停止点近傍では、前記付与状態が選択される、
    請求項６に記載の光学機器用アクチュエータ。
  10. 　前記振動の前記付与状態と前記非付与状態の選択において、前記可動枠の速度が０になる箇所、または速度が０になる前、または速度が０になる近傍では、前記付与状態が選択される、
    請求項７に記載の光学機器用アクチュエータ。
  11. 　前記駆動部および前記振動付与部は、
    　前記振動付与部および前記駆動部の両方がＯＮ状態である第１の状態と、
    　前記振動付与部はＯＦＦ状態、前記駆動部がＯＮ状態である第２の状態と、
    を有している、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  12. 　前記振動付与部で付与される前記振動の振幅をＳ、撮像素子の画素間隔で決まる解像限界量をδｇ、レンズのＦ値をＦ、ピント移動量に対するレンズ移動量の比をｋとすると、以下の関係式（２）を満たす、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
    　　　　Ｓ＜Ｆ×δｇ×ｋ　・・・・・（２）
  13. 　前記振動付与部で付与される前記振動の振幅をＳ、人間の目の特性から決まる許容錯乱円で決まる量をδｒ、レンズのＦ値をＦ、ピント移動量に対するレンズ移動量の比をｋとすると、以下の関係式（３）を満たす、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
    　　　　Ｓ＜Ｆ×δｒ×ｋ　・・・・・（３）
  14. 　前記振動付与部で付与される前記振動の振幅をＳ、フォーカス用レンズの制御可能な最小移動量をＥとすると、Ｓ＜Ｅの関係を満たす、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  15. 　前記振動付与部で付与される前記振動の振幅をＳ、前記可動枠の速度方向が変化する往復動作の振幅をＷとすると、Ｓ＜Ｗの関係を満たす、
    請求項７に記載の光学機器用アクチュエータ。
  16. 　速度方向が変化する前記往復動作の往復周波数をＶｗ、前記振動付与部から付与される振動の周波数をＶｓ、ｎを整数とすると、以下の関係式（４）を満たす、
    請求項７に記載の光学機器用アクチュエータ。
    　　　　Ｖｗ≠Ｖｓ、またはＶｓ＞Ｖｗ、またはＶｗ≠ｎ×Ｖｓ、またはＶｗ≠（１／ｎ）×Ｖｓ　・・・・・（４）
  17. 　固定枠と、
    　前記固定枠に保持された第１のガイド軸と、前記固定枠に保持された第２のガイド軸と、
    　前記第１のガイド軸が挿通する第１のガイド穴と、前記第２のガイド軸が挿通する第２のガイド穴と、を有し、前記第１のガイド軸または前記第２のガイド軸に沿って移動する可動枠と、
    　前記第１のガイド軸または前記第２のガイド軸に沿って前記可動枠を前記固定枠に対して相対移動させる駆動部と、
    　前記第１のガイド軸に対して振動を付与する第１の振動付与部と、
    　前記第２のガイド軸に対して振動を付与する第２の振動付与部と、
    を備えている光学機器用アクチュエータ。
  18. 　前記第１のガイド軸に付与される振動の周波数をＶｍ、前記第２のガイド軸に付与される振動の周波数をＶｆ、ｎを整数とすると、以下の関係式（５）を満たす、
    請求項１７に記載の光学機器用アクチュエータ。
    　　　　　Ｖｍ≠Ｖｆ、またＶｍ≠ｎ×Ｖｆ、Ｖｍ≠（１／ｎ）×Ｖｆ　・・・・・（５）
  19. 　前記振動付与部は、圧電素子と、前記圧電素子を光軸方向に略平行な方向に押し付けるスプリングと、を有している、
    請求項１から１６のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  20. 　前記振動付与部から前記ガイド軸に対して付与される前記振動の加速度α、前記スプリングのバネ乗数Ｋ、前記振動付与部から付与される前記振動の振幅ｘ、前記ガイド軸の質量ｍｓ、前記ガイド軸と前記可動枠との間に作用する摩擦力Ｔとすると、
    　前記スプリングのバネ乗数Ｋは、以下の関係式（２）を満たす、
    請求項１９に記載の光学機器用アクチュエータ。
    　　　　Ｋｘ＞＞α×ｍｓ＋Ｔ　・・・・・（２）
  21. 　前記スプリングのバネ乗数Ｋ、前記振動付与部から付与される前記振動の振幅ｘ、前記ガイド軸と前記可動枠との間に作用する摩擦力Ｔとすると、
    　前記スプリングのバネ乗数Ｋは、以下の関係式（３）を満たす、
    請求項１９に記載の光学機器用アクチュエータ。
    　　　　Ｋｘ＞＞Ｔ　・・・・・（３）
  22. 　前記振動付与部は、前記ガイド軸の軸方向に略平行な方向に沿って、前記ガイド軸に対して前記振動を付与する、
    請求項１から１６、１９から２１のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  23. 　前記振動付与部は、時間軸方向において略左右対称な振動波形を有する前記振動を前記ガイド軸に付与する、
    請求項１から１６、１９から２２のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  24. 　前記振動付与部は、時間軸方向において左右非対称な振動波形を有する前記振動を前記ガイド軸に付与する、
    請求項１から１６、１９から２２のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  25. 　前記可動枠と前記ガイド軸との間の摩擦負荷を発生させる弾性体を、さらに備えている、
    請求項１から１６、１９から２４のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  26. 　前記駆動部は、前記固定枠に取り付けられたマグネットと、前記可動枠に取り付けられ電流が流れることで前記マグネットによって生じる磁力によってローレンツ力を発生させて前記可動枠を前記ガイド軸の軸方向に沿って移動させるコイルと、を有している、
    請求項１から１６、１９から２５のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  27. 　前記振動付与部は、前記ガイド軸に対して、超音波振動を付与する、
    請求項１から１６、１９から２６のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  28. 　前記可動枠は、レンズを保持している、
    請求項１から２７のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータ。
  29. 　請求項１から２８のいずれか１項に記載の光学機器用アクチュエータと、
    　光軸方向に沿って配置された複数のレンズ群と、
    を備えたレンズ鏡筒。
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