(57)【要約】【課題】複数の振動体を有する小型、低コストのレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】レンズ駆動装置１０１は、振動体１２３と摩擦部材１１８とが加圧接触し、振動体１２３に励起した駆動振動により振動体１２３と摩擦部材１１８とが相対的に光軸方向に移動する２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂと、レンズ１１１を保持し、振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂによって光軸方向に駆動されるレンズ保持部材１１３と、レンズ保持部材１１３を光軸方向に案内する第１の案内部材１１４ａ及び第２の案内部材１１４ｂとを備える。振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂはそれぞれ、光軸方向と直交する方向の加圧力により振動体１２３を摩擦部材１１８に加圧接触させる加圧部材１２２を有する。加圧部材１２２は、レンズ保持部材１１３に保持され、振動体１２３に駆動振動を励起した際にレンズ保持部材１１３と共に光軸方向に移動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と摩擦部材とが加圧接触し、前記振動体に励起した駆動振動により前記振動体と前記摩擦部材とが相対的に移動する振動型アクチュエータと、
レンズを保持し、２つの前記振動型アクチュエータによって光軸方向に駆動される保持部材と、
前記保持部材を前記光軸方向に案内する案内部材と、を備え、
前記振動型アクチュエータは、
前記光軸方向と直交する方向に加圧力を発生させて前記２つの振動型アクチュエータのそれぞれの前記振動体をそれぞれの前記摩擦部材に加圧接触させる加圧手段を有し、
前記加圧手段は、前記保持部材に保持され、前記振動体に駆動振動を励起した際に前記保持部材と共に前記光軸方向に移動可能であることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記２つの振動型アクチュエータは、前記レンズの径方向に重なることなく、前記レンズの外周に沿うように周方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記案内部材は、第１の案内部材と、第２の案内部材と、を有し、
前記保持部材は、前記第１の案内部材と係合する第１の係合部と、前記第２の案内部材と係合する第２の係合部と、を有し、
前記加圧手段が前記振動体と前記摩擦部材とを加圧接触させる加圧力の加圧反力により前記第１の係合部を前記第１の案内部材に付勢すると共に前記第２の係合部を前記第２の案内部材に付勢することにより、前記第１の案内部材と前記第１の係合部との係合により前記光軸方向と直交する方向での前記保持部材の移動が規制され、前記第２の案内部材と前記第２の係合部との係合により前記第１の案内部材まわりの前記保持部材の回転が規制されることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】
前記保持部材において前記加圧手段を保持する保持部に前記第１の係合部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
【請求項５】
前記加圧手段は、前記保持部材に保持される圧縮バネ部と、前記圧縮バネ部から延出する２本の直線部とを有するトーションバネであり、
前記２つの振動型アクチュエータはそれぞれ、前記直線部と当接して前記加圧手段の加圧力を前記振動体に伝達する加圧伝達部材を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
【請求項６】
前記加圧手段は、前記保持部材に回転可能に保持された２本の棒状の剛体部材と、２本の前記剛体部材のなす角が小さくなるように２本の前記剛体部材を付勢する付勢部材と、を備え、
２つの前記振動型アクチュエータはそれぞれ、前記剛体部材と当接して前記加圧手段の加圧力を前記振動体に伝達する加圧伝達部材を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
【請求項７】
前記振動体は、
矩形板状の弾性体と、
前記弾性体の一方の面に、長手方向に所定の間隔で厚み方向に突出するように形成された２つの突起部と、
前記弾性体において前記突起部が設けられた面の反対側の面に接着された電気−機械エネルギ変換素子と、を有し、
前記振動体は、前記２つの突起部を結ぶ方向が前記光軸方向と略平行となるように配置され、前記振動体には、前記２つの突起部を結ぶ方向と前記突起部の突出方向とを含む面内で前記突起部の先端が楕円運動を行うように前記駆動振動が励起されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
【請求項８】
前記加圧手段は、前記振動体に駆動振動を励起した際に駆動振動による推力を前記保持部材に伝達することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置と、
前記レンズ駆動装置が備える案内部材を保持すると共に振動型アクチュエータの摩擦部材を保持する筒状部材と、を備え、
前記振動型アクチュエータの振動体に駆動振動を励起することにより、前記加圧手段、前記振動体および前記保持部材が一体的に光軸方向に移動することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項１０】
請求項９に記載のレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒を通過した光が結像することで形成された光学像を光電変換することにより画像データを生成する撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ駆動装置、レンズ鏡筒及び撮像装置に関し、特に、振動型アクチュエータを用いてレンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の撮像装置には、光学系を介して撮像素子の撮像面に結像する像のピントずれを補正するために、ピントずれに応じて光学系の全部又は一部を移動することでピントを合わせるレンズ駆動装置が搭載されている。近年、レンズ駆動装置の駆動源として振動型アクチュエータ（超音波モータ）を用いることで、合焦動作の高速化や高精度化、静粛化が図られている。例えば、振動体と摩擦部材（被駆動体）とを相対的に一方向に直線的に移動させることが可能なリニア型の振動型アクチュエータは、制御性や駆動性能に優れている。そこで、特許文献１は、２つの振動体を備えるリニア型の振動型アクチュエータによってレンズを駆動する機構を提案している。このような構成によれば、良好な制御性や駆動性能に加えて、大きな推力（駆動力）を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６７７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、摩擦部材を挟み込むように２つの振動体を配置し、バネで振動体を摩擦部材側へ加圧することにより、摩擦部材に対して２つの振動体を加圧接触させている。そのため、光軸と直交する方向に２つの振動体とレンズが重なって配置される構成となってしまうために、筒状のレンズ鏡筒に対してはレイアウトが容易でなく、また、レンズ鏡筒が大型化してしまう。また、上記特許文献１では、振動体と摩擦部材によって発生する推力を取り出すために、振動体側に駆動ピンを設け、レンズを支持する可動部と連結させている。このような構成では、専用の連結部品が必要となるため、部品点数が増加することでコストアップが生じてしまう。
【０００５】
本発明は、複数の振動体を有する小型で低コストのレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るレンズ駆動装置は、振動体と摩擦部材とが加圧接触し、前記振動体に励起した駆動振動により前記振動体と前記摩擦部材とが相対的に移動する振動型アクチュエータと、レンズを保持し、２つの前記振動型アクチュエータによって光軸方向に駆動される保持部材と、前記保持部材を前記光軸方向に案内する案内部材と、を備え、前記振動型アクチュエータは、前記光軸方向と直交する方向に加圧力を発生させて前記２つの振動型アクチュエータのそれぞれの前記振動体をそれぞれの前記摩擦部材に加圧接触させる加圧手段を有し、前記加圧手段は、前記保持部材に保持され、前記振動体に駆動振動を励起した際に前記保持部材と共に前記光軸方向に移動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の振動体を有する小型、低コストのレンズ駆動装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を説明する図である。
【図２】第１実施形態に係るレンズ駆動装置の構成を示す断面図である。
【図３】図２中の矢視Ａ−Ａの断面図及び矢視Ｂ−Ｂの断面図である。
【図４】レンズ駆動装置が備える振動型アクチュエータの構造を示す断面図である。
【図５】振動型アクチュエータの構成部品の構造を示す三面図である。
【図６】レンズ保持部材を案内部材に対して付勢する仕組みを説明する図である。
【図７】振動型アクチュエータを構成する振動体の動作を説明する図である。
【図８】レンズ駆動装置の制御方法を説明するフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係るレンズ駆動装置の構成を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態に係るレンズ駆動装置のレンズ保持部材を案内部材へ付勢する態様を説明する図である。
【図１１】第３実施形態に係るレンズ駆動装置の構成を示す断面図である。
【図１２】第３実施形態に係るレンズ駆動装置の加圧部材の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を説明する図である。撮像装置１００は、レンズ鏡筒１０２と撮像装置本体１０４を備える。レンズ鏡筒１０２には、レンズ１１１、レンズ駆動装置１０１、位置検出部１０６及びアクチュエータドライバ１０８が内蔵されている。また、撮像装置本体１０４には、撮像素子１０３、ピント検出部１０５及び全体制御部１０７が内蔵されている。なお、アクチュエータドライバ１０８は、撮像装置本体１０４に配置されていてもよい。
【００１０】
レンズ１１１は、図１では便宜的にレンズ駆動装置１０１によって駆動される１枚のみを示しているが、レンズ鏡筒１０２には他にも不図示の複数枚のレンズが配置されており、これらのレンズ群により撮影光学系が形成されている。ここでは、レンズ１１１は、所謂、フォーカスレンズであるとする。レンズ１１１に入射して撮影光学系を通過した光は、撮像素子１０３に結像する。その際に入射光の結像位置が撮像素子１０３の位置に対して光軸Ｏａの軸方向にずれていた場合には、結像位置と撮像素子１０３の受光面の位置を合わせるようにレンズ１１１を光軸方向に進退させることで、ピント補正を行うことができる。なお、以下、光軸Ｏａの軸方向を光軸方向と称呼する。
【００１１】
ピント検出部１０５は、撮像素子１０３に結像した光学像のピント状態（合焦の程度）を周知の技術によって検出し、検出信号を全体制御部１０７へ送信する。位置検出部１０６は、レンズ１１１の現在位置を検出し、その検出信号を全体制御部１０７へ送信する。全体制御部１０７は、ピント検出部１０５及び位置検出部１０６から取得した検出信号に基づき、アクチュエータドライバ１０８にレンズ駆動装置１０１を駆動するための指令信号を出力する。アクチュエータドライバ１０８が全体制御部１０７からの指令信号にしたがってレンズ駆動装置１０１を駆動することによりレンズ１１１が目標位置へ駆動されることで、所定の被写体に対してピントの合った状態（合焦状態）が得られる。撮像素子１０３は、が合焦状態で結像した光学像を光電変換することにより画像データを生成する。これにより、ピントずれが補正された良好な画像を得ることができる。なお、本発明の特徴はレンズ駆動装置１０１にあるため、撮像装置１００の全体的な構成についてのより詳細な説明は省略する。
【００１２】
続いて、レンズ駆動装置１０１の構成について説明する。図２は、レンズ駆動装置１０１の構成を示す断面図であり、光軸Ｏａと直交する断面図である。図３（ａ）は、図２に示す矢視Ａ−Ａの断面図であり、図３（ｂ）は、図２に示す矢視Ｂ−Ｂの断面図である。図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ、レンズ駆動装置１０１が備える振動型アクチュエータ１１５ａの構成を示す断面図である。ここで、図４（ａ），（ｂ）において、Ｚ軸は、レンズ１１１の光軸Ｏａと平行となるように規定されている。また、Ｙ軸方向は、後述の振動体１２３を後述の摩擦部材１１８に対して加圧接触させるための加圧力Ｐが作用する方向であり、Ｚ軸と直交する。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の両方向と直交する方向である。したがって、図４（ａ）は、振動型アクチュエータ１１５ａの中央部を通り、Ｚ軸と直交するＸＹ断面図であり、図４（ｂ）は、振動型アクチュエータ１１５ａの中央部を通り、Ｘ軸と直交するＹＺ断面図である。
【００１３】
レンズ駆動装置１０１は、筒状部材１１２、レンズ保持部材１１３、第１の案内部材１１４ａ、第２の案内部材１１４ｂ及び２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂを備える。筒状部材１１２は、レンズ鏡筒１０２（図１参照）に保持されている。筒状部材１１２は、第１の保持部１１２ａと第２の保持部１１２ｂを有し、第１の保持部１１２ａは第１の案内部材１１４ａを保持し、第２の保持部１１２ｂは第２の案内部材１１４ｂを保持している。なお、筒状部材１１２には、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂのそれぞれが備える摩擦部材１１８を保持するための第３の保持部１１２ｃ（２つ１組で２組）が設けられている。
【００１４】
レンズ保持部材１１３は、中央部に設けられたリング状の枠部の内側においてレンズ１１１を保持している。また、レンズ保持部材１１３は、リング状の枠部から径方向に突出する２つの突出部を有し、一方の突出部には丸穴１１３ａ（第１の係合部）が形成され、他方の突出部には凹部（溝部）１１３ｂ（第２の係合部）が形成されている。第１の案内部材１１４ａは丸穴１１３ａに挿通され、第２の案内部材１１４ｂは凹部１１３ｂに係合しており、これにより、レンズ保持部材１１３は、光軸方向に移動可能に第１の案内部材１１４ａと第２の案内部材１１４ｂに支持される。
【００１５】
第１の案内部材１１４ａはメインガイドバーであり、第１の案内部材１１４ａにより、光軸方向と直交する方向へのレンズ保持部材１１３の移動が規制される。なお、丸穴１１３ａの内径と第１の案内部材１１４ａの外径との差に起因するレンズ保持部材１１３の光軸方向と直交する方向での移動（がたつき）は、後述するように、レンズ保持部材１１３が加圧部材１２２から受ける力によって解消される。第２の案内部材１１４ｂはサブガイドバーであり、第２の案内部材１１４ｂにより、第１の案内部材１１４ａまわりのレンズ保持部材１１３の回転移動が規制される。なお、筒状部材１１２には、リング状の枠部から径方向に突出する別の突起部が更に設けられており、この突起部には光軸Ｏａと略平行な棒状の保持部１１３ｃが設けられている。保持部１１３ｃの役割については後述する。
【００１６】
２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂはそれぞれ、リニア型の振動型アクチュエータであり、実質的に同じ構造を有する。そのため、ここでは、振動型アクチュエータ１１５ａの構成について説明する。振動型アクチュエータ１１５ａは、摩擦部材１１８、緩衝部材１１９、加圧伝達部材１２０、固定部材１２１、加圧部材１２２及び振動体１２３を備える。振動体１２３は、弾性体１１６と圧電素子１１７を備える。図５は、振動型アクチュエータ１１５ａの構成部品の構造を示す図であり、（ａ）は弾性体１１６、（ｂ）は摩擦部材１１８、（ｃ）は加圧伝達部材１２０、（ｄ）は固定部材１２１のそれぞれの三面図である。また。図５（ｅ）は、図５（ｄ）に示す矢視Ｄ−Ｄの断面図である。
【００１７】
弾性体１１６は、ステンレス材等の弾性材料からなり、略矩形板状の形状を有する。弾性体１１６の一方の面には、長手方向に所定の間隔で２カ所に、弾性体１１６の厚み方向に突出するように突起部１１６ａが形成されている。突起部１１６ａの先端には、摩擦部材１１８の側面と接触する丸溝１１６ｂが形成されている。また、弾性体１１６の長手方向端には腕部１１６ｃが形成されており、腕部１１６ｃには穴部１１６ｄが形成されている。
【００１８】
電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子１１７は、矩形板状の圧電セラミックスの表裏面に所定形状の電極が形成されたものであり、弾性体１１６において突起部１１６ａが形成されている面の反対側の面に接着剤により接着されている。圧電素子１１７に位相の異なる２相の交流電圧を印加することにより、突起部１１６ａの先端が突起部１１６ａの突出方向と２つの突起部１１６ａを結ぶ方向とを含む面内で楕円運動（円運動）を行う駆動振動を振動体１２３に励起させることができる。なお、振動体１２３に励起する駆動振動については、図７を参照して後述する。
【００１９】
摩擦部材１１８は、円柱棒状で、その長手方向端は筒状部材１１２に設けられた第３の保持部１１２ｃに固定されている。そして、摩擦部材１１８の側面は、弾性体１１６の突起部１１６ａに形成された丸溝１１６ｂと当接している。緩衝部材１１９は、矩形板状の弾性部材であり、圧電素子１１７と後述する加圧伝達部材１２０に挟まれるように配置される。緩衝部材１１９には、例えば、フェルト等が用いられる。緩衝部材１１９は、振動体１２３に励起した振動が加圧伝達部材１２０へ伝搬するのを抑制すると共に、加圧伝達部材１２０からの加圧力を振動体１２３に伝達して、振動体１２３を摩擦部材１１８に加圧接触させる役割を担う。なお、不図示であるが、圧電素子１１７と緩衝部材１１９との間には、圧電素子１１７に駆動電圧を供給するためのフレキシブルプリント基板が圧電素子１１７に接着されることによって配置されている。
【００２０】
加圧伝達部材１２０は、Ｖ溝部１２０ａと平面部１２０ｂを有する。平面部１２０ｂは緩衝部材１１９と当接するように配置される。加圧部材１２２はトーションバネであり、圧縮バネ部１２２ａと、圧縮バネ部１２２ａから延出する２本の直線部１２２ｂを有する。加圧部材１２２は、圧縮バネ部１２２ａの付勢力を利用して、レンズ保持部材１１３の保持部１１３ｃに対してがたつくことなく係止されている。また、加圧部材１２２の直線部１２２ｂは、加圧伝達部材１２０のＶ溝部１２０ａにがたつくことなく当接する。このとき図４に示すように、加圧部材１２２の弾性力（バネ力）により、直線部１２２ｂは直線部１２２ｂの軸方向と直交する方向に加圧力Ｐで加圧伝達部材１２０を押圧する。加圧部材１２２は十分に高い剛性を有しており、加圧力Ｐは、加圧伝達部材１２０、緩衝部材１１９、圧電素子１１７の順に伝達されて、弾性体１１６の突起部１１６ａを摩擦部材１１８に加圧接触させる。
【００２１】
固定部材１２１は、振動体１２３、緩衝部材１１９及び加圧伝達部材１２０を保持するための筺体である。固定部材１２１には、支持ピン１２１ａと穴部１２１ｂが形成されている。弾性体１１６は、穴部１１６ｄを固定部材１２１に設けられた支持ピン１２１ａに嵌合させることにより、固定部材１２１に固定される。また、加圧伝達部材１２０は穴部１２１ｂに係合することにより、固定部材１２１に対して位置決めされる。こうして、振動体１２３、緩衝部材１１９及び加圧部材１２２は、固定部材１２１に保持される。
【００２２】
上述の構成により、筒状部材１１２に固定された摩擦部材１１８に対して、固定部材１２１は、Ｙ軸方向とＸ軸方向では移動が規制された状態で、振動体１２３、緩衝部材１１９及び加圧伝達部材１２０と一体的にＺ軸方向に移動可能となる。つまり、レンズ駆動装置１０１は、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂのそれぞれの固定部材１２１、振動体１２３、緩衝部材１１９及び加圧伝達部材１２０と加圧部材１２２とが一体となってＺ軸方向に移動可能な構成となっている。このとき、加圧部材１２２はレンズ保持部材１１３に保持されているため、レンズ保持部材１１３は、第１の案内部材１１４ａと第２の案内部材１１４ｂに案内（ガイド）されて、固定部材１２１等と一体的にＺ軸方向に移動する。すなわち、レンズ駆動装置１０１では、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂのそれぞれの振動体１２３に駆動振動を励起することにより、レンズ保持部材１１３に保持されたレンズ１１１を光軸方向で進退させることができる。
【００２３】
次に、レンズ保持部材１１３を第１の案内部材１１４ａ及び第２の案内部材１１４ｂに対して付勢する仕組みについて説明する。図６は、レンズ保持部材１１３を第１の案内部材１１４ａ及び第２の案内部材１１４ｂに対して付勢する仕組みを説明する図である。図６に示すように、第１の案内部材１１４ａの中心をＡ点、第２の案内部材１１４ｂの中心をＢ点、加圧部材１２２の中心をＤ点、Ａ点とＢ点を通る直線ＳへＤ点から下ろした垂線と直線Ｓとの交点をＥ点とする。また、レンズ１１１の中心で光軸Ｏａが通る点をＯ点とし、Ａ点、Ｂ点及びＯ点を通る方向をＵ方向とし、Ｕ方向及び光軸Ｏａと直交する方向をＶ方向と定義する。
【００２４】
加圧部材１２２は、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂのそれぞれの加圧伝達部材１２０に当接し、緩衝部材１１９を介して振動体１２３を摩擦部材１１８へ加圧接触させる。このとき、一方の振動型アクチュエータ１１５ａに生じる加圧力Ｐ１と他方の振動型アクチュエータ１１５ｂに生じる加圧力Ｐ２によって、加圧部材１２２からレンズ保持部材１１３に対して加圧反力Ｐ３が発生する。加圧反力Ｐ３により、レンズ保持部材１１３は加圧反力Ｐ３の作用方向へ移動しようとするが、レンズ保持部材１１３は第１の案内部材１１４ａから抗力Ｐ４を受けると共に第２の案内部材１１４ｂから抗力Ｐ５を受けるため、移動は規制される。これにより、第１の案内部材１１４ａの外周面がレンズ保持部材１１３の丸穴１１３ａの内周面と当接した状態が維持されると共に、第２の案内部材１１４ｂの外周面がレンズ保持部材１１３の凹部１１３ｂの壁面に当接した状態が維持される。よって、レンズ保持部材１１３は、第１の案内部材１１４ａと第２の案内部材１１４ｂに対してＵＶ面内でがたつくことなく、光軸方向に移動することができる。
【００２５】
続いて、第１の案内部材１１４ａ、第２の案内部材１１４ｂ、加圧部材１２２の位置関係と、各力の関係について説明する。加圧力Ｐ１，Ｐ２は加圧部材１２２の弾性力であり、加圧反力Ｐ３は加圧力Ｐ１，Ｐ２を合わせた力の反力であるため、これらの力の大きさは、第１の案内部材１１４ａ、第２の案内部材１１４ｂ及び加圧部材１２２の位置関係に依ることなく一定である。ここで、角度ＤＯＡをθ、加圧反力Ｐ３のＵ方向成分及びＶ方向成分をそれぞれ分力Ｐ３ｕ及び分力Ｐ３ｖとし、抗力Ｐ４のＵ方向成分及びＶ方向成分をそれぞれ分力Ｐ４ｕ及び分力Ｐ４ｖとする。すると、レンズ保持部材１１３に作用する力の釣り合いと点Ａを中心とするモーメントの釣り合いから、０°≦θ≦９０°の場合には下記式１、式２及び式３の関係が成り立ち、９０°＜θ≦１８０°の場合には下記式１、式２及び式４の関係が成り立つ。
【００２６】
【数１】
2018101045.tif 000003
【００２７】
０°≦θ≦９０°の場合、上記式３より、ＤＥ及びＡＥが小さくなるにつれて、つまり、加圧部材１２２が第１の案内部材１１４ａに近付くにしたがって抗力Ｐ５が小さくなることがわかる。また、９０°＜θ≦１８０°の場合、上記式４より、ＤＥが大きく、且つ、ＡＥが小さくなるにつれて、つまり、加圧部材１２２が第２の案内部材１１４ｂに近付くにしたがって、抗力Ｐ５が小さくなることがわかる。抗力Ｐ５を小さくする（但し、ゼロにはしない）ことで、凹部１１３ｂと第２の案内部材１１４ｂとの間の摺動抵抗を減少させることができる。よって、加圧部材１２２を第１の案内部材１１４ａ又は第２の案内部材１１４ｂの近傍に配置することで、凹部１１３ｂと第２の案内部材１１４ｂとの間の摺動抵抗を低減させて、耐久性の向上や消費電力の低減を図ることが望ましい。
【００２８】
次に、レンズ駆動装置１０１の動作について説明する。図７（ａ）は、振動体１２３に励起される駆動振動を説明する図である。図７（ｂ）は、振動体１２３と摩擦部材１１８との間に発生する力の関係を説明する図である。不図示であるが、圧電素子１１７は、圧電セラミックスの一方の面にその長手方向を２等分する２つの駆動電極が設けられ、他方の面には共通電極が設けられた構造を有する。共通電極はグランドに接続され、駆動電極には電圧が印加される。圧電素子１１７は、電圧が印加されることによって変形し、これに伴って振動体１２３に変形が生じる。例えば、振動体１２３に一次の面外曲げ振動と二次の面外曲げ振動とが所定の位相差で同時に励起されるように、２つの駆動電極に位相の異なる所定の周波数の二相の交流電圧を印加する。これにより、突起部１１６ａにＹ軸方向に変位する振動とＺ軸方向に変位する振動を同時に生じさせることができ、その結果、突起部１１６ａは、図７（ａ）に示すようにＹＺ面内で楕円運動し、摩擦部材１１８に対する接触／離間を繰り返す。なお、二相の交流電圧の位相を変えることによって、楕円運動の軌道（軌跡）と方向を逆転させることができる。
【００２９】
弾性体１１６の突起部１１６ａと摩擦部材１１８とが接触している間は、図７（ｂ）に示すように、突起部１１６ａから摩擦部材１１８に対してＺ軸方向の摩擦力Ｆ／２が加えられる。一方、突起部１１６ａが摩擦部材１１８から離間している間は、突起部１１６ａと摩擦部材１１８の間に摩擦力は発生しない。したがって、振動体１２３と摩擦部材１１８の間には、断続的にＺ軸方向の摩擦力Ｆが発生し、摩擦力Ｆが推力となって振動体１２３と摩擦部材１１８とが相対的にＺ軸方向に移動する。
【００３０】
２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂは同様の動作を行うため、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂによる総摩擦力２Ｆが発生する。本実施形態では、摩擦部材１１８は固定されているため、総摩擦力２Ｆは、振動体１２３をＺ軸方向に移動させる推力となる。総摩擦力２Ｆは、振動体１２３から緩衝部材１１９を介して加圧伝達部材１２０へ伝達される。加圧部材１２２は、加圧伝達部材１２０のＶ溝部１２０ａにがたつくことなく係合しているため、加圧伝達部材１２０に伝達された推進力は加圧部材１２２へ伝達される。そして、加圧部材１２２は、レンズ保持部材１１３の保持部１１３ｃにがたつくことなく保持されているため、加圧部材１２２に伝達された推進力はレンズ保持部材１１３へ伝達される。こうして、レンズ保持部材１１３は、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂを駆動することによって発生する総摩擦力２Ｆによって、光軸方向に駆動される。レンズ保持部材１１３が光軸方向に移動することにより、その中心に保持されたレンズ１１１も光軸方向に移動するため、レンズ１１１への入射光の結像位置が光軸方向に移動する。よって、レンズ１１１への入射光の結像位置が、撮像素子１０３の位置に対して光軸方向にずれているときに、結像位置と撮像素子１０３の位置を合わせるようにレンズ１１１を移動させることで、ピント補正を行うことができる。
【００３１】
続いて、レンズ駆動装置１０１の制御方法について説明する。図８は、レンズ駆動装置１０１の制御方法を示すフローチャートであり、合焦動作開始から合焦動作停止までを示している。図８のフローチャートの各処理は、全体制御部１０７が所定のプログラムを実行して、撮像装置１００を構成する各部の動作を制御することによって実現される。
【００３２】
ステップＳ１では、全体制御部１０７の制御下でピント検出部１０５が撮像素子１０３に結像している光学像のピント状態を検出する。全体制御部１０７は、ピント検出部１０５からの検出信号に基づいて、レンズ保持部材１１３の光軸Ｏａ上での目標位置を算出し、更新する。ステップＳ２では、全体制御部１０７の制御下で位置検出部１０６がレンズ保持部材１１３（レンズ１１１）の位置を検出する。全体制御部１０７は、位置検出部１０６からの検出信号に基づいて、レンズ保持部材１１３の現在位置を更新する。
【００３３】
ステップＳ３において全体制御部１０７は、ステップＳ１で更新した目標位置とステップＳ２で更新した検出位置の差分に基づき、振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂを駆動するための指令（信号）をアクチュエータドライバ１０８へ送信する。ステップＳ４では、アクチュエータドライバ１０８が、全体制御部１０７から受信した指令に基づいて振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂを駆動し、レンズ保持部材１１３を光軸方向に駆動する。ステップＳ５において全体制御部１０７は、レンズ保持部材１１３（レンズ１１１）が目標位置へ移動したか否かを判定することにより、振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂの駆動を停止するか否かを判定する。全体制御部１０７は、駆動を停止すると判定した場合（Ｓ５でＹＥＳ）、アクチュエータドライバ１０８へ停止指令を送り、これにより本処理は終了となる。一方、全体制御部１０７は、駆動を継続すると判定した場合（Ｓ５でＮＯ）、処理をステップＳ１へ戻す。
【００３４】
以上の説明の通りに構成されたレンズ駆動装置１０１を備えるレンズ鏡筒１０２において、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂは、レンズ１１１の径方向に重なることなく、レンズ１１１の外周に沿うように配置される。したがって、レンズ鏡筒１０２の径方向が長くなることによってレンズ鏡筒１０２が大型化することを抑制することができる。また、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂの配置を、加圧部材１２２の特性によって自在に変えることができるため、レンズ鏡筒１０２の設計の自由度を高めることができる。また、振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂに共用される加圧部材１２２によってレンズ保持部材１１３へ推力が伝達されるため、従来のように、振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂとレンズ保持部材１１３とを連結する部品は不要となる。更に、例えば、レンズ１１１を挟むように２つの振動型アクチュエータを配置する構成に比べて、２つの振動型アクチュエータを１カ所に集約して配置することができるため、別の機能ユニットをレンズ鏡筒１０２内に配置する自由度も高められる。
【００３５】
このように、第１実施形態によれば、複数の振動型アクチュエータを用いてレンズを駆動するレンズ駆動装置において、複数の振動型アクチュエータをレイアウトするための自由度を高めながら、小型化と低コスト化を実現することができる。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９は、第２実施形態に係るレンズ駆動装置２０１の概略構成を示す断面図である。なお、レンズ駆動装置２０１の構成要素のうち、第１実施形態に係るレンズ駆動装置１０１の構成要素と同じものについては、同じ符号を付して、説明を省略する。
【００３７】
レンズ駆動装置２０１は、レンズ１１１、筒状部材１１２、レンズ保持部材２１３、第１の案内部材１１４ａ、第２の案内部材１１４ｂ、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂ及び加圧部材１２２を備える。レンズ保持部材２１３は、中央に設けられたリング状の枠部の内側においてレンズ１１１を保持している。また、レンズ保持部材１１３は、リング状の枠部から径方向に突出する２つの突出部を有し、一方の突出部には保持部２１３ｃが形成され、他方の突出部には凹部（溝部）２１３ｂが形成されている。保持部２１３ｃの内部は空洞となっており、第１の案内部材１１４ａは保持部２１３ｃに設けられた空洞に挿通され、第２の案内部材１１４ｂは凹部２１３ｂに係止されている。第１実施形態において加圧部材１２２を保持部１１３ｃに保持した構成と同様の構成で、加圧部材１２２は保持部２１３ｃに保持される。したがって、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂは、筒状部材１１２の周方向に沿って、第１の案内部材１１４ａを挟むように配置される。
【００３８】
図１０は、レンズ保持部材２１３を第１の案内部材１１４ａへ付勢する態様を説明する図である。加圧部材１２２は、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂのそれぞれの加圧伝達部材１２０に当接し、緩衝部材１１９を介して振動体１２３を摩擦部材１１８に加圧接触させる。このとき、一方の振動型アクチュエータ１１５ａに生じる加圧力をＰ１１、他方の振動型アクチュエータ１１５ｂに生じる加圧力をＰ１２とすると、加圧部材１２２からレンズ保持部材２１３に対して作用する加圧反力Ｐ１３が発生する。
【００３９】
レンズ保持部材２１３は、加圧反力Ｐ１３により加圧反力Ｐ１３の作用方向へ移動しようとするが、レンズ保持部材２１３は第１の案内部材１１４ａから抗力Ｐ１４を受けると共に第２の案内部材１１４ｂから抗力Ｐ１５を受ける。つまり、第１の案内部材１１４ａの外周面とレンズ保持部材２１３の保持部２１３ｃに形成された空洞の内周面とが接触し、第２の案内部材１１４ｂの外周面とレンズ保持部材２１３の凹部２１３ｂの壁面と接触する。よって、レンズ保持部材２１３は、光軸Ｏａと直交する面内での移動が規制された状態で、第１の案内部材１１４ａ及び第２の案内部材１１４ｂに対してがたつくことなく、光軸方向に移動することができる。
【００４０】
但し、仮に、第１の案内部材１１４ａの中心、光軸Ｏａ及び第２の案内部材１１４ｂの中心が一直線上に並ぶ場合には、抗力Ｐ１５の方向が加圧反力Ｐ１３の方向と直交する。この場合、凹部２１３ｂの壁面が第２の案内部材１１４ｂから離れて、凹部２１３ｂが第２の案内部材１１４ｂに対してがたつく状態が生じ得る。よって、第１の案内部材１１４ａと第２の案内部材１１４ｂは、これらの中心と光軸Ｏａとが一直線上に並ばないように設計される。
【００４１】
以上の説明の通りに構成されたレンズ駆動装置２０１は、第１実施形態に係るレンズ駆動装置１０１と同様の効果を奏することに加えて、以下の効果を奏する。すなわち、レンズ駆動装置２０１では、加圧部材１２２と第１の案内部材１１４ａを配置するスペースが共通化されるため、レンズ鏡筒１０２の内部における設置スペースの省スペース化が可能となる。また、加圧部材１２２とレンズ保持部材２１３を位置決めする第１の案内部材１１４ａとが近接して配置される。これにより、レンズ保持部材２１３の保持部２１３ｃに形成された空洞の内周面と第１の案内部材１１４ａの外周面とのくいつきに起因する駆動負荷を低減することができることで、耐久性を向上させ、また、消費電力を低減させることができる。なお、レンズ駆動装置２０１の動作及び制御方法に関しては、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４２】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は、第３実施形態に係るレンズ駆動装置３０１の概略構成を示す断面図である。なお、レンズ駆動装置３０１の構成要素のうち、第１実施形態に係るレンズ駆動装置１０１の構成要素と同じものについては、同じ符号を付して、説明を省略する。
【００４３】
レンズ駆動装置３０１は、レンズ１１１、筒状部材１１２、レンズ保持部材１１３、第１の案内部材１１４ａ、第２の案内部材１１４ｂ、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂ及び加圧部材３２２を備える。図１２は、加圧部材３２２の構成を説明する図である。加圧部材３２２は、２本の棒状の剛体部材３２２ａと、２本の剛体部材３２２ａを付勢する付勢部材３２２ｂを有する。２本の剛体部材３２２ａは、レンズ保持部材１１３の保持部１１３ｃに対して、保持部１１３ｃを中心として回転可能に、且つ、光軸方向への移動が規制されるように連結されている。付勢部材３２２ｂは、例えば、コイルバネ等であり、２本の剛体部材３２２ａがなす角ηが小さくなるように力Ｆを２本の剛体部材３２２ａに作用させている。付勢部材３２２ｂにより発生する力Ｆによって、２本の剛体部材３２２ａは２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂの振動体１２３を摩擦部材１１８に加圧接触させている。
【００４４】
このような構成にすることで、加圧部材３２２の剛性を高めることができ、２つの振動型アクチュエータ１１５ａ，１１５ｂの駆動時に加圧部材３２２が損傷或いは変形することによるエネルギ損失を抑制することができる。なお、レンズ駆動装置３０１の動作及び制御方法に関しては、第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。また、レンズ駆動装置３０１は、第１実施形態に係るレンズ駆動装置１０１と同様の効果をも奏する。
【００４５】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１００    撮像装置
１０１，２０１，３０１    レンズ駆動装置
１０２    レンズ鏡筒
１０３    撮像素子
１１１    レンズ
１１２    筒状部材
１１２ｃ    第３の保持部
１１３，２１３    レンズ保持部材
１１４ａ    第１の案内部材
１１４ｂ    第２の案内部材
１１５ａ，１１５ｂ    振動型アクチュエータ
１１８    摩擦部材
１２０    加圧伝達部材
１２２，３２２    加圧部材
１２３    振動体
３２２ａ    剛体部材
３２２ｂ    付勢部材
【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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【図１１】
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【図１２】
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