(57)【要約】【課題】  レンズとこのレンズを駆動するアクチュエータを有する光学装置を小型化する。【解決手段】  光軸方向での移動が可能なレンズ（４、７）と、少なくとも光軸直交方向に略平行な軸を中心とした回転を含む移動が可能であり、レンズを駆動するカム部を有するカム部材（１）と、カム部材を移動可能に保持するベース部材（１３）と、カム部材およびベース部材のうち第１の部材に一体的に設けられ、カム部材の移動方向に延びるスライダ（１７）と、カム部材およびベース部材のうち第２の部材に保持され、電気−機械エネルギ変換により振動が励起される振動体（１６ｂ）とを有し、振動体は、スライダのうち移動方向における一部に接触して振動体とスライダとを相対移動させることを特徴とする光学装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向での移動が可能なレンズと、
少なくとも光軸直交方向に略平行な軸を中心とした回転を含む移動が可能であり、前記レンズを駆動するカム部を有するカム部材と、
前記カム部材を移動可能に保持するベース部材と、
前記カム部材および前記ベース部材のうちの一方の第１の部材に固定され、前記カム部材の移動方向に延びるスライダと、
前記カム部材および前記ベース部材のうちの他方の第２の部材に保持され、電気入力により振動が励起される振動体とを有し、
前記振動体は、前記スライダのうち前記移動方向における一部に接触して前記スライダを相対移動させることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記カム部材は、前記回転と前記光軸方向への移動とが可能であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記振動体は、前記スライダとの接触面に略直交する第１の方向に移動可能に前記第２の部材により保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第２の部材は、前記第１の方向のうち該第２の部材に接近する側に移動した前記振動体との接触を避けるための凹部を有することを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
固定筒と、
前記固定筒に対して光軸方向に移動可能なレンズと、
スライダを有し、前記固定筒に対して前記光軸方向に略平行な面内で移動可能なカム板と、
圧電素子および振動子を有し、前記固定筒に固定された固定ベースとを備え、
前記圧電素子に電圧を印加して前記振動子を振動させて前記スライダを移動させることで、前記カム板を移動させ、前記レンズを移動させることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項６】
請求項５に記載のレンズ鏡筒を具備する光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気入力により振動が励起される振動体を有する光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの撮像装置では、撮影レンズを光軸方向に進退させることにより、ズーミング及びフォーカシングを可能としている。そして、この種の撮影レンズを、板カムを用いて駆動する方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
板カムを用いたレンズ鏡筒では、レンズを保持する移動環のスリーブの穴部分を、レンズの光軸に平行な方向でガイドバーが通過しているバー・スリーブ構造となっている。このガイドバーによって、移動環の移動は光軸前後方向に制限される。また移動環に固定されている移動部材のカムコロは、板カムのカム面に片寄せされている。そして板カムが固定筒に対して回動および直動もしくはそのどちらかを行うことで、カムコロの位置が板カムのカム面に沿って移動する。それに伴い、カムコロと一体となっている移動環は光軸前後方向に移動し、レンズの位置が変化する。レンズ位置の制御は、カム面形状に則した板カムの回転および直動もしくはそのどちらかで行われる。
【０００４】
上記のような板カムの回転および直動もしくはそのどちらかによってレンズの移動を行うレンズ鏡筒において、従来は板カムの回動および直動にステッピングモータなどの回転運動を行うアクチュエータを用いていた。
【特許文献１】特開２００３−５０１０号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、板カムの回動および直動もしくはそのどちらかによってレンズの移動を行うためには、板カムを駆動する駆動手段を配置しなければならない。したがって、レンズ鏡筒内に駆動源としてのアクチュエータを配置するスペースが求められる。
【０００６】
ここで、その駆動源としてステッピングモータなどのモータを用い、そのモータを回転中心軸がレンズ光軸に直交するように配置すると、レンズ鏡筒はモータ全長の分だけ幅が大きくなってしまう。またモータの回転運動を、減速ギアを介して板カムに伝達する場合には、レンズ鏡筒内にギアの配置スペースが必要となる。
【０００７】
更に、板カムに回動と直動との両方の運動を行わせる場合には、運動方向を変換するための部材や、または回動と直動とに応じたそれぞれ別々のアクチュエータが必要となる。以上のような理由から、板カムの駆動源としてステッピングモータなどのモータを用いた場合には、レンズ鏡筒内にそのモータやギアなどの配置に必要となるスペースが大きくなり、その結果レンズ鏡筒が大きくなってしまう。
【０００８】
近年、デジタルカメラやビデオカメラなどには、コンパクト性が求められている。そのためカメラに組み込まれるレンズ鏡筒に対しても、小型化が望まれている。しかし以上のような要因により、従来の構成ではレンズを移動させるための駆動手段の配置スペースが大きくなり、レンズ鏡筒が大きくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本願発明の光学装置の第１の構成は、光軸方向での移動が可能なレンズと、少なくとも光軸直交方向に略平行な軸を中心とした回転を含む移動が可能であり、レンズを駆動するカム部を有するカム部材と、カム部材を移動可能に保持するベース部材と、カム部材およびベース部材のうちの一方の第１の部材に固定され、カム部材の移動方向に延びるスライダと、カム部材およびベース部材のうちの他方の第２の部材に保持され、電気入力により振動が励起される振動体とを有し、振動体は、スライダのうち移動方向における一部に接触してスライダを相対移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明の第１の構成によれば、振動体がカム部材およびベース部材のうちの他方の第２の部材に保持されるため、振動体を保持する部材を別に設ける必要がなくなる。これにより、光学装置を小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例であるカメラシステムのブロック図であり、図２は、本発明の第１の実施例であるレンズ鏡筒の分解斜視図である。また、図３は板カムの斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の板カムを別の角度から見た斜視図である。図４（ａ）は第１実施例のレンズ鏡筒の斜視図である。図４（ｂ）は図４（ａ）の破線部におけるレンズ鏡筒の断面図であり、この破線部を含む面内に光軸は位置している。
【００１２】
図５は本発明の第１実施例のレンズ鏡筒の斜視図であり、図６はリニア型超音波モータの斜視図である。
図７はリニア型超音波モータを外側カバー部材で保持する方法を説明するための図であり、図８はリニア型超音波モータのピンの軸方向への移動を示している。
【００１３】
まず、図１を参照して、本発明の実施例であるカメラシステム（光学装置）の構成について説明する。
【００１４】
同図においてレンズ鏡筒４０に入射した光は、撮像素子（例えば、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ）３１に結像して電気信号に変換される。そして、撮像素子３１から出力された電気信号は、信号処理回路１９で信号増幅、γ補正など所定の処理が施される。
【００１５】
信号処理回路１９から出力された信号は、ＡＦゲート２０、ＡＥゲート２１に入力し、所定の領域のコントラスト信号が抽出される。
【００１６】
ＡＦ回路２２は、ＡＦゲート20から出力されたコントラスト信号を用いて高周波成分に関する１つもしくは複数の出力信号を生成する。
制御回路２３では、ＡＥゲート21から出力される信号のレベルに応じて、露出が最適であるかどうかを判別し、最適でない場合には、最適な絞り値もしくはシャッター速度で、絞り・シャッターアクチュエータ２７を駆動する。また、制御回路２３は、ＡＦ回路２２にて生成された出力信号がピークを示すようにフォーカス駆動回路２９を駆動制御する。
【００１７】
さらに、制御回路２３は、ＡＥゲート２１から出力された信号の平均値を基準値として、絞りエンコーダ２６の出力がこの基準値となるように絞り・シャッターアクチュエータ２７を駆動制御する。これにより、絞りによって形成される光通過口の開口径が変化し、適正な露出を得ることができる。
【００１８】
フォトインタラプタなどのエンコーダを用いたフォーカス原点センサー２４は、フォーカスレンズユニットの光軸方向の絶対位置を検出するための絶対基準位置を検出する。フォトインタラプタなどのエンコーダを用いたズーム原点センサー２５はズームレンズユニットの光軸方向の絶対位置を検出するための絶対基準位置を検出する。
【００１９】
１６は、リニア型超音波モータであり、リニア型超音波モータ駆動回路３０によって駆動されるが、詳細については後述する。
【００２０】
次に、図２を参照してレンズ鏡筒の構成について説明する。同図において、８は固定筒（ベース部材）であり、この固定筒８には物体側から順に第１の移動筒６及び第２の移動筒３が光軸方向に進退可能な状態で組み込まれている。固定筒８は、本体鏡筒９に対して固定されている。
【００２１】
第1の移動筒６には第１のスリーブ６ａが設けられており、この第１のスリーブ６ａには光軸方向に延びる第１のガイド穴部６ａ１が形成されている。そして、この第１のガイド穴部６ａ１には、第１の移動筒６を光軸方向へガイドする第１のガイドバー１０ａが挿入されている。この第１のガイドバー１０ａは、本体鏡筒９及び固定筒8に対して固定されている。
【００２２】
第２の移動筒３にも第２スリーブ３ａが設けられており、この第２スリーブ３ａには光軸方向に延びる第２ガイド穴部３ａ１が形成されている。そして、この第２ガイド穴部３ａ１には、第２の移動筒３を光軸方向へガイドする第２ガイドバー１０ｂが挿入されている。この第２のガイドバー１０ｂは、本体鏡筒９及び固定筒8に対して固定されている。
【００２３】
１１ａ、１１ｂは、光軸方向に延びる第１及び第２のバネでありこれらの内側には、第１及び第２のガイドバー１０ａ、１０ｂが挿入されている。
【００２４】
固定筒８及び本体鏡筒９が固定されたときに、第１のバネ１１ａは、第１のスリーブ６ａ及び本体鏡筒９によって圧縮され、第２のバネ１１ｂは、第２のスリーブ３ａ及び本体鏡筒９によって圧縮される。上述の構成によれば、第１及び第２のバネ１１ａ、１１ｂによって、第１及び第２のスリーブ６ａ、３ａを光軸方向前方に押し込むことができるため、第１及び第２の移動筒６、３を光軸方向前方に片寄せすることができる
１２、１３（ベース部材）は、後述する板カム１（カム部材）を覆うカバー部材であり、１２がカバー部材の内側を構成し、１３が外側を構成している。この内側カバー部材１２には、その厚み方向視の形状を矩形とする開口形状部１２ａが形成されている。
【００２５】
５は第１の移動部材であり、内側カバー部材１２の開口形状部１２ａを介して、第１のスリーブ６ａに固定されている。２は、第２の移動部材であり、内側カバー部材１２の開口形状部１２ａを介して、第２のスリーブ３ａに固定されている。
【００２６】
第1の移動部材５には、第１のカムコロ５ａが形成されており、この第１のカムコロ５ａは、図３に示す板カム１に形成された第１のカム面１ｃに係合している。ここで、第１の移動部材５は第１のバネ１１ａによって光軸方向前方に片寄せされているため、第１のカムコロ５ａは、第１のカム面１ｃに対して加圧接触している。
【００２７】
第２の移動部材２には、第２及び第３のカムコロ２ａ、２ｂが形成されており、それぞれ、図３に示す板カム１に形成された第２及び第３のカム面１ａ、１ｂに係合している。ここで、第２の移動部材２は第２のバネ１１ｂによって光軸方向前方に片寄せされているため、第２及び第３のカムコロ２ａ、２ｂは、第２及び第３のカム面１ａ、１ｂに対して加圧接触している。
【００２８】
上述の構成によれば、レンズ鏡筒を組み立てたときに、第２及び第３のカムコロ２ａ、２ｂは、第２及び第３のカム面１ａ、１ｂに対していずれか一方又は両方が接触した状態となる。この接触状態は、板カム１の位相によって決まる。
【００２９】
１７は略板カム１の回転軸１ｄ周り方向に沿って延びるスライダであり、板カム１のうち第１〜第３のカム面１ａ〜１ｃが形成された面とは反対側の面に固定されている。そして、スライダ１７に加圧接触するようにしてリニア型超音波モータ１６が配置されている。このリニア型超音波モータ１６は外側カバー部材１３に保持されている。
【００３０】
板カム１は、回転軸１ｄを中心として回転できるように、外側カバー部材13に対してワッシャー１５と共に、ネジ１４ａで保持されている。
【００３１】
図３に示すように板カム１は、回転軸１ｄの軸方向に厚み寸法を有しており、第１のカム面１ｃは、第２及び第３のカム面１ａ、１ｂよりも、光軸側に位置している。
【００３２】
図４において、７は第１のレンズユニットであり、第１の移動筒６に保持されている。４は第２のレンズユニットであり第２の移動筒３に保持されている。
【００３３】
次に、リニア型超音波モータ１６の構成及び動作について図６を用いて説明する。１６ｃは圧電素子であり、この圧電素子１６ｃには振動子１６ｂ（振動体）が接触している。１６ａはモータベース板であり、このモータベース板１６ａにはスライダ１７の移動方向に沿って延びるスライダ溝部１６ｅが形成されており、このスライド溝部１６ｅには、振動子１６ｂと寸法を略同一にした開口部１６ｆが形成されている。
【００３４】
圧電素子１６ｃは、モータベース板１６ａにおける外側カバー部材１３側の面に保持されており、モータベース板１６ａの開口部１６ｆからは、振動子１６ｂが突出している。この振動子１６ｂは、圧電素子１６ｃに電圧が印加されると接触する部材を矢印Ａ方向に駆動するような振動を励起する。
【００３５】
さらに、モータベース板１６ａには、複数の穴部１６ｄが形成されており、これらの穴部１６ｄには、外側カバー部材１３の光軸側の面に形成された複数のピン１３ａ（図７（ａ）参照）が係合している。これにより、リニア型超音波モータ１６は、外側カバー部材１３に対して固定される。なお、リニア型超音波モータ１６は、ピン１３ａによってそのピン軸直交方向への相対移動を制限されるが、ピン軸方向（第１の方向）には若干相対移動できるようになっている。
【００３６】
また、外側カバー部材１３には、圧電素子１６ｃよりも寸法が大きく設定された開口部１３ｂ（凹部）が形成されており、この開口部１３ｂ内に圧電素子１６ｃが配置されている。これにより、圧電素子１６ｃと外側カバー部材１３との接触を回避することができるため、圧電素子１６ｃの振動が外部との接触によって妨げられるのを防止できる。
【００３７】
さらに、リニア型超音波モータ１６は、外側カバー部材１３と内側カバー部材１２の間に配置されているため、レンズ鏡筒を小型化することができる。
【００３８】
圧電素子１６ｃに電圧を印加すると、この圧電素子１６に接触している振動子１６ｂに振動が励起される。振動子１６ｂにはスライダ１７が磁力などにより加圧接触している。
【００３９】
これにより、振動子１６ｂに加圧接触するスライド１７が図６（ｂ）の矢印Ａ方向に駆動され、振動子１６ｂに対して相対移動する。ここで、スライド１７は板カム１に対して固定されており、板カム１は回転軸１ｄ周りに回転可能となっている。
【００４０】
したがって、スライド１７が矢印Ａ方向に駆動されることにより、板カム１は回転軸１ｄを中心として矢印Ｂ方向に回転する。これにより、板カム１に形成されたカム面１ａ〜１ｃのカム軌跡に沿って、第１及び第２の移動部材５、２が移動する。
【００４１】
ここで、第１及び第２の移動部材５、２はそれぞれ、第１及び第２の移動筒６、３に固定されており、これらの移動筒は、光軸方向に延びる第１及び第２のガイドバー１０ａ、１０ｂによってガイドされている。
したがって、第１及び第２の移動部材５、２が駆動されることにより、第１及び第２の移動筒６、３は光軸方向に進退する。
【００４２】
ここで、図８に示すように、板カム１の回転動作によって、板カム１に倒れが生じたり、あるいはガタつきによって、ピン１３ａの中心軸方向へスライダ１７のズレが生じたとする。上述のように、スライダ１７はリニア型超音波モータ１６に対して磁力などの吸着力により、常に一定の圧力で加圧接触している。
【００４３】
また、リニア型超音波モータ１６は、ピン１３ａの中心軸方向に対して移動可能である。
【００４４】
したがって、スライダ１７が、外側カバー部材１３から離れるようにピン１３ａのピン軸方向へズレたとしても、リニア型超音波モータ１６は、スライダ１７への吸着力によって、接触圧を一定に保ったまま、スライダ１７のズレに追従して移動することが可能である（図８（ｂ）参照）。
【００４５】
また、スライダ１７が、外側カバー部材１３に近づくようにピン１３ａのピン軸方向へズレたと仮定する。このときも、リニア型超音波モータ１６はスライダ１７との吸着力により、接触圧を一定に保ったまま、スライダ１７のズレに追従して移動する（図８（ｄ）参照）。
【００４６】
上記において、リニア型超音波モータ１６を固定側（外側カバー部材）に、スライダ１７を移動側（板カム１）に配置したが、これらの配置を反対にした構成であってもよい。
（第２実施例）
図９〜図１１を参照して第２実施例について説明する。ここで、図９はレンズ鏡筒の断面図であり、（ａ）は沈胴状態、（ｂ）はワイド位置、（ｃ）はテレ位置にあるときの板カムの位置を示している。図１０はカバー部材に保持されたリニア型超音波モータを光軸方向からみたときの断面図である。図１１は、スライドに接触するリニア型超音波モータの断面図であり、スライドの挙動を示している。本実施例では、板カムを回転駆動及び直線駆動できるようにカム面を構成している。
【００４７】
図９において、３３ａは、第２の移動筒３８を駆動する第２のカムコロであり、３３ｃは第２の移動筒３８よりも光軸方向前側に配置された第１の移動筒３６を駆動する第１のカムコロである。第１及び第２の移動筒３６、３８はそれぞれ、第１及び第２の撮影レンズユニット３４、３７を保持している。
【００４８】
３３ｂは、板カム３２を回転させる際の回転軸となる第３のカムコロである。第１及び第２のカムコロ３３ｃ、３３ａは、板カム３２の第１及び第２のカム面３２ｃ、３２ａに係合しており、第３のカムコロ３３ｂは、板カム３２の第３のカム面３２ｂに係合している。
【００４９】
４１はリニア型超音波モータであり、板カム３２の縁の部分に形成されたスライダ３８に接触している。
【００５０】
次に、リニア型超音波モータの構成について図１０を参照して説明する。
【００５１】
３９は外側カバー部材であり、４０は内側カバー部材であり、これらのカバー部材によって板カム３２は保持されている。また、リニア型超音波モータ４１は、スライダ３８に接触する振動子４１ｂ、この振動子４１ｂを保持するモータベース板４１ａ及び振動子４１ｂに接触して振動を励起する圧電素子４１ｃを有している。
モータベース板４１ａの両端は、カバー部材３９、４０によって支持されている。このように、本実施例のリニア型超音波モータ１６は、板カム３２を保持する外側カバー部材３９及び内側カバー部材４０の間に配置されているため、レンズ鏡筒を小型化することができる。
【００５２】
沈胴状態において、リニア型超音波モータ１６が駆動されると、図１１に示すように振動子４１ｂに接触するスライダ３８は、矢印Ｃ方向に移動する。このとき、第３のカムコロ３３ｂは、光軸方向へ延びる第３のカム面３２ｂに沿って相対移動する（板カム３２が矢印Ｃ方向に移動する）。このように板カム３２が矢印Ｃ方向に移動すると、第１及び第２のカムコロ３３ｃ、３３ａも板カム３２とともに移動する。これにより、第１及び第２の移動筒３８、３６は図９（ｂ）に示すように、ワイド位置まで移動する。
【００５３】
このワイド位置から、再びリニア型超音波モータ４１を駆動すると、板カム３２は第３のカムコロ３３ｂを中心軸として矢印Ｄ方向に回転動作を開始する。これにより、第１の移動筒３６が光軸方向前方に移動し、第２の移動筒３８が光軸方向後方に移動し、図９（ｃ）に示すようにレンズ鏡筒はテレ位置に設定される。なお、振動子４１ｂは、レンズ鏡筒を沈胴位置〜テレ位置までの駆動する際に、スライダ３８と常に接触するような寸法を有している。
【００５４】
上記においては、板カムを回転および直動させることによりレンズを駆動したが、本発明は、リニア型超音波モータの駆動によって可動部が回転および直動またはそのどちらかの動きを行わせる場合にも適用できる。
【００５５】
上述の実施例では、レンズ駆動手段としてリニア型超音波モータを用い、リニア型超音波モータをレンズの移動を行う板カムに配置した。リニア型超音波モータはステッピングモータなどのアクチュエータに比べて薄型であり、振動子によって板カムをダイレクトに駆動することが可能である。したがって、板カムの駆動にステッピングモータと減速ギアなどとの組み合わせを用いた場合に比べて、駆動部全体を薄く構成することが可能である。
【００５６】
そして、リニア型超音波モータと、リニア型超音波モータを固定する外側カバー部材とに、それぞれ設けた穴部とピンとによってリニア型超音波モータをレンズ鏡筒内に保持している。これにより、リニア型超音波モータはピン中心軸直交方向への動きは制限されるが、ピン中心軸方向へ移動することが可能である。ここで、板カムの回転軸方向へのガタが生じたり、あるいは板カムの回動や直動などによって板カム全体が板カムの回転中心軸方向に倒れを生じたと仮定する。この場合、リニア型超音波モータの振動子に対する移動体（スライダ）の接触状態が変化してズレが生じるおそれがあるが、リニア型超音波モータがピン中心軸方向で移動することで、そのズレを吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】カメラシステムのブロック図
【図２】第１実施例のレンズ鏡筒の分解斜視図
【図３】第１実施例の板カムの斜視図
【図４】第１実施例のレンズ鏡筒の断面図
【図５】第１実施例のレンズ鏡筒の斜視図
【図６】リニア型超音波モータの斜視図
【図７】リニア型超音波モータを外側カバー部材で保持する方法を説明した図
【図８】リニア型超音波モータのピンの軸方向への移動を示した図
【図９】第２実施例のレンズ鏡筒の断面図
【図１０】第２実施例のレンズ鏡筒の部分断面図
【図１１】第２実施例の振動子に接触するスライダの挙動を示した図
【符号の説明】
【００５８】
１板カム
２  第２の移動部材
３  第２のスリーブ
５  第１の移動部材
６  第１のスリーブ
８  固定筒
９  本体鏡筒
１２  内側カバー部材
１３  外側カバー部材
１６  リニア型超音波モータ
１７  スライダ
１９  信号処理回路
２０  ＡＦゲート
２１  ＡＥゲート
２２  ＡＦ回路
２３  制御回路
２４  フォーカス原点センサー
２５  ズーム原点センサー
２６  絞りエンコーダ
２７  絞り・シャッター駆動アクチュエータ
２９  フォーカス駆動回路
３０リニア型超音波モータ駆動回路
３１  撮像素子
３２  板カム
３３  カムコロ
【図１】
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【図２】
2006038972.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006038972.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2006038972.tif 000011
【図１０】
2006038972.tif 000012
【図１１】
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