(57)【要約】【課題】  レンズの光軸ぶれを発生されることなくＸＹＺ方向に駆動する。【解決手段】  レンズホルダと二つの中空部材を同軸上に配置し、一つの中空部材１の内側に一対のリニアアクチュエータをＸ軸に対して傾斜して配置してレンズホルダをＸ方向とＺ方向に駆動させ、もう一つの中空部材２の内側に別の一対のリニアアクチュエータをＹ軸に対して傾斜して配置して前述の中空部材１をＹ方向とＺ方向に駆動させる。【選択図】  図１
2010262042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラレンズとレンズを保持しているレンズホルダとレンズホルダの外周側にレンズホルダに対して同軸上に配置された第一の中空部材と前記第一の中空部材の外周側に、第一の中空部材に対して同軸上に配置された第二の中空部材を有し、光軸をZ方向としたときに前記レンズおよび前記レンズホルダをX方向，Y方向，Z方向に駆動可能なように前記レンズホルダには光軸を挟んで一対のXZ平面の接触部を有し、前記第一の中空部材には光軸を挟んで一対のYZ平面の接触部を有し、前記第一の中空部材には前記レンズホルダの接触部に接触それぞれに接触するように弾性体と電気機械エネルギー変換素子からなる第一の振動子群が固定されており、前記第二の中空部材には前記第一の中空部材の接触部にそれぞれに接触するように第二の振動子群が固定されており、前記第一の振動子群の力の発生する方向はX軸に対して異なる方向に傾斜しており、前記第二の振動子群の力の発生する方向はY軸に対して異なる方向に傾斜していることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
振動子部は少なくとも一つの突起部を備えることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項３】
振動子部は振動子と移動体とを加圧接触させる加圧バネによって加圧されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体に振動波を生じさせ、この振動子に接触する移動体を摩擦力により相対移動させる超音波モータを用いたレンズ鏡筒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮影時のピント合わせを自動的に実施するオートフォーカス機構やズーム機構をモータ駆動にて実現する機構、また撮影時の手ブレを補正する機構を備えた撮影装置などが増えている。これらの機構を備えた装置は、光軸方向に駆動するアクチュエータを用いたオートフォーカス(またはズーム)機構や、光軸に垂直な方向に駆動するアクチュエータを用いたブレ補正機構などを用いてレンズ鏡筒を構成している。例えば、被駆動部を光軸方向に駆動する機構として特許文献1、被駆動部を光軸と垂直な方向に駆動させる機構として特許文献2がある。
【０００３】
上記提案の光軸方向(ここではZ方向とする)にレンズを駆動させる例を図8に示す。振動波駆動装置が歯車減速装置58と一体にレンズ鏡筒の固定筒57に取り付けられており、歯車減速装置58の入力歯車56が振動波駆動装置の出力歯車54と噛合し、また歯車減速装置58の出力歯車59がレンズＬ１ を保持するレンズ保持部材55の外周に形成された歯車部55ａに噛合している。そして、振動波駆動装置が駆動されると、歯車減速装置58を介してレンズ保持部材55が光軸を中心として回転しながら光軸方向に移動し、例えば焦点合せが行われる。また、従来の光軸と垂直な方向にレンズを駆動させる例を図9に示す。コイル9p、9yと磁石7p，8pおよび7y，8yがそれぞれ電磁アクチュエータとして作動し、レンズ5を光軸と垂直な方向に駆動させている。
【０００４】
また、撮像素子をXYZ方向に駆動可能とした手段が特許文献3に記載されている。図９は上記XYZ駆動する機構の概要図である。
【０００５】
以下、図10の多自由度機構について説明する。アクチュエータの駆動原理については特開2006−343698号を参照のこと。屈曲部25a、25bとを備えた第一フレーム25の屈曲部25aの表面にX軸アクチュエータ27を取り付ける。屈曲部26a、26bとを備えた第二フレーム26の屈曲部26aの表面にY軸アクチュエータ29を取り付ける。撮像素子19のX方向における1端面19aにZ軸アクチュエータ31を取り付ける。第二フレーム26を第一フレーム25の第一屈曲部25aと第二屈曲部25bとの間に、撮像素子を第二フレーム26の第一屈曲部26aと第二屈曲部26bとの間に配設し、各アクチュエータ27，29，31で撮像素子19を3軸方向に移動可能に構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第０３１０７９３３号明細書
【特許文献２】特開平１０−３１９４６５号公報
【特許文献３】特開２００６−３４３６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の構成では、レンズ鏡筒にこれらの光軸方向にレンズを動かす機構と光軸と垂直な方向にレンズを動かす機構とのそれぞれを組み込んでしまうと、アクチュエータ部が大型化してしまうという問題がある。
【０００８】
また、リニアアクチュエータを複数組み合わせた構成だとアクチュエータを被駆動部の端部に搭載するため、力が被駆動部の一端に集中することにより被駆動部の両端に働く力に差が生じ、モーメントによる光軸ぶれが発生して正確にレンズ(または撮像素子)を動かすのが困難という問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本提案は前記問題を解決するために、レンズをレンズに平行な面をXY平面、光軸方向をZ方向としてXYZ方向に駆動する機構において、駆動部はレンズの中心軸(Z軸)を挟んで配置される一対の接触部を有し、該一対の接触部に対してZ軸回転方向にもう一対を配置された二対のアクチュエータを有する構成とする。前記のうち一対のアクチュエータはX軸に対して傾斜角度が異なるように配置し、他方の一対はY軸に対して傾斜角度が異なるように配置する構成とした。このような構成とすることで、上記アクチュエータ群をレンズ鏡筒にスペース効率欲収めかつ多自由度に操作可能としている。また、同時にモーメントを光軸回りに発生させられるため軸ブレを抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
超音波モータを用いたレンズ鏡筒において、レンズの中心軸を挟んで配置される2対の接触部を有する駆動部について、前述の2対のうち一対はX軸に対して異なる方向に傾斜して配置し他方はY軸に対して異なる方向に傾斜して配置することで、モーメントの発生によるレンズの光軸ぶれを発生させること無くXYZ方向の多自由度駆動を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例1のレンズ鏡筒の構成を示す図である。
【図２】図1に搭載されている振動子の構成を示す図である。
【図３】図2に記載の振動子の曲げモードを示す図である。
【図４】図1に記載のレンズ鏡筒の振動子の配置位置とバネを示した図である。
【図５】図1に記載のレンズ鏡筒の内側駆動枠を駆動する方法を示した図である。
【図６】図1に記載のレンズ鏡筒の外側駆動枠を駆動する方法を示した図である。図６中の表1が動きをまとめたものである。
【図７】本発明の第二の実施例のレンズ鏡筒の構成を示す図である。
【図８】従来例の光軸移動をする機構の概要図である。
【図９】従来例の光軸と垂直な方向に移動する機構の概要図である。
【図１０】従来例のXYZ駆動する機構の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施例１）
図1は本実施例のXYZ方向にレンズを駆動するレンズ鏡筒の構成を示す図である。
【００１３】
図1において、振動子101aと、枠104の振動子101aと向かい合う面に配置された振動子101b(不図示)はそれぞれ被駆動部102をX軸方向とZ軸方向に駆動するための振動子である。振動子101cと、枠105の振動子101cと向かい合う面に配置された振動子101d(不図示)はそれぞれ被駆動部104をY軸方向とZ軸方向に駆動するための振動子である。102は103のレンズを保持するための保持枠であると同時に振動子101a，101bによってXZ軸方向に駆動される被駆動部である。104は振動子101a，101bを保持するとともに、振動子101c，101dによってYZ方向に駆動される被駆動部である。105は振動子101c，101dを保持する保持枠である。
【００１４】
図2は該圧電振動子の基本構成を示した図である。詳細は特開2004−320846号に記載されている。振動子は圧電素子107を振動子106に貼り付けた構成となっている。
【００１５】
図3は該圧電振動子の二つも曲げ振動モードを表した図である。図3(a)における振動モードは、二つの曲げ振動モードのうち一方の曲げ振動モード(Aモードとする)を表している。このAモードは、矩形の振動子106の長辺方向(矢印X方向)における二次の屈曲運動であり、短辺方向(矢印Y方向)と平行な3本の節を有している。
【００１６】
ここで、突起部108はAモードの振動で節となる位置の近傍に配置されており、Aモードの振動により矢印X方向で往復運動を行う。
【００１７】
また、図3(b)に示す振動モードは二つの曲げ振動モードの内他方の曲げ振動モード(Bモードと呼ぶ)を表している。このBモードは、矩形の振動子106の短辺方向(矢印Y方向)における一次の屈曲振動であり、長辺方向(矢印X方向)と平行な2本の節を有している。
【００１８】
ここで、Aモードにおける節とBモードにおける節は、XY平面内において略直交するようになっている。
【００１９】
また、突起部108はBモードの振動で腹となる位置の近傍に配置されており、Bモードの振動により矢印Z方向に往復運動を行う。
【００２０】
上述したAモードとBモードの振動を所定の位相差で発生させることにより、突起部108の先端に楕円運動を発生させることができる。突起部108の先端には図2に示すように、被駆動部であるスライダ116が加圧接触するようになっており、スライダ116は突起部108の楕円運動によって矢印L方向に移動することができる。
【００２１】
本発明ではスライダ116の代わりに図1に示す被駆動部102及び104を用いており、このときは板状のスライダに置き換えて考えることができる。
【００２２】
図4は図1に示した構成における各振動子の配置位置を表した図である。また、振動子101a〜101dと各保持枠104，105との間にはそれぞれの振動子を加圧する加圧用のバネ110を配置する。バネ110はw字形状の板バネとなっており、振動子101a〜101dを各被駆動部102、104に対して加圧することが可能である。なお、バネ110は振動子101a~101dを被駆動部に加圧することが可能であれば図4に示した形以外にも例えばコイル状のバネでもよい。
【００２３】
ここで、レンズ103を多自由度に駆動する方法について説明する。
【００２４】
1)  図5(a)は被駆動部102を＋X方向に駆動させるときの振動子101a，101bの駆動方向(矢印101a−，101b＋)を示した図である。駆動方向は被駆動部102が＋Z方向に駆動される駆動成分を持っている時を正としている。振動子101aによって被駆動部102は矢印101a−方向に駆動され、振動子101bによって矢印101b+方向に駆動される。このとき、被駆動部102はこれらのベクトル合成により白矢印X方向に駆動されることになる。なお、Y軸周りのモーメントは被駆動部102が振動子101a，101bによって挟持されているため生じない。
【００２５】
2)  図5(b)は被駆動部102を＋Z方向に駆動させるときの振動子101a，101bの駆動方向(矢印101a＋，101b＋)を示した図である。駆動方向は被駆動部102が＋Z方向に駆動される駆動成分を持っている時を正としている。振動子101aによって被駆動部102は矢印101a＋方向に駆動され、振動子101bによって矢印101b+方向に駆動される。このとき、被駆動部102はこれらのベクトル合成により白矢印Z方向に駆動されることになる。なお、Z軸周りのモーメントは被駆動部2が振動子101a，101bによって挟持されているため生じない。
【００２６】
3)  図6(a)は被駆動部104を＋Y方向に駆動させるときの振動子101c，101dの駆動方向(矢印101c−，101d＋)を示した図である。駆動方向は被駆動部104が＋Z方向に駆動される駆動成分を持っている時を正としている。振動子101cによって被駆動部104は矢印101c−方向に駆動され、振動子101dによって矢印101d+方向に駆動される。このとき、被駆動部104はこれらのベクトル合成により白矢印Y方向に駆動されることになる。なお、Y軸周りのモーメントは被駆動部104が振動子101c，101dによって挟持されているため生じない。また、レンズ3は被駆動部104に保持されている振動子101a，101bに挟時された被駆動部102に固定されており、被駆動部104の動きに合わせて駆動される。
【００２７】
4)  図6(b)は被駆動部104を＋Z方向に駆動させるときの振動子101c，101dの駆動方向(矢印101c＋，101d＋)を示した図である。駆動方向は被駆動部104が＋Z方向に駆動される駆動成分を持っている時を正としている。振動子101cによって被駆動部104は矢印101c＋方向に駆動され、振動子101dによって矢印101d+方向に駆動される。このとき、被駆動部104はこれらのベクトル合成により白矢印Z方向に駆動されることになる。なお、Z軸周りのモーメントは被駆動部104が振動子101c，101dによって挟持されているため生じない。また、レンズ103は被駆動部104に保持されている振動子101a，101bに挟時された被駆動部102に固定されており、被駆動部104の動きに合わせて駆動される。
【００２８】
なお、Z方向に駆動させたい時は2)と4)を同時に実行してもよい。
【００２９】
レンズ3にXY駆動をさせたい時は前述の1)の駆動と3)の駆動とを同時に実行すればよい。このとき、被駆動部102がX方向に、被駆動部104がY方向に駆動される。
【００３０】
レンズ3にYZ駆動をさせたい時は前述の2)の駆動と3)の駆動とを同時に実行すればよい。このとき、被駆動部102がZ方向に、被駆動部104がY方向に駆動される。また、3)と4)を同時に実行しYZのバランスを調整してもよい。
【００３１】
レンズ103にZX駆動をさせたい時は前述の1)の駆動と4)の駆動とを同時に実行すればよい。このとき、被駆動部102がX方向に、被駆動部104がZ方向に駆動される。また、1)と2)を同時に実行しXZのバランスを調整してもよい。
【００３２】
以上の動きをまとめたものが図６の表1である。このようにして各XYZ方向にレンズを駆動することが可能となる。
【００３３】
（実施例２）
図7は本発明における第二の実施例である。図7において、枠111aと111bとに挟まれて固定されている。枠111aと111bは圧縮コイルバネで接続されており、枠112の振動子101aと枠112の向かい合う面に配置された振動子101b(不図示)とに加圧されるように構成されている。振動子101aと101bとはそれぞれ被駆動部111a及び111bとをX軸方向に駆動するための振動子である。また、枠113aと枠113bとは引っ張りコイルバネ115によって振動子101cと、枠113aの振動子101cに向かい合う面に配置された振動子101d(不図示)とに加圧されるように構成されている。振動子101cと振動子101dとはそれぞれ被駆動部112をY軸方向に駆動するための振動子である。この構成ではバネ112及び115によって加圧を行っている。
【００３４】
実施例１では振動子背面に加圧バネを構成していたが、その分厚みが増えてしまっていた。本実施例では筐体部に加圧部を設けたため、振動子部の厚みを増やすことなく加圧することが可能となった。
【００３５】
また、本件ではコイルバネを用いているが、同等の機構をもつバネであればどんな形状でもよい。
【００３６】
振動子の構成や駆動方法については実施例1と同様である。
【符号の説明】
【００３７】
101a，101d  リニアアクチュエータ
102  レンズ
103  レンズ保持枠
104，101a，101b  保持枠
105，101c，101d  保持枠
106  振動板
107  圧電素子
108  突起
109  振動子保持台
110  振動子加圧バネ
111a，111b  レンズ保持枠
112，101a，101b保持枠
113a，113b，101c，101d  保持枠
114  加圧用引張りバネ
115  加圧用圧縮バネ
116  スライダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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