(57)【要約】【課題】外部からの衝撃等が加わっても圧接力が変化しない構造を可能にし、安定した駆動特性が得られる駆動装置を提供する。【解決手段】被駆動部材５１を駆動する駆動装置であって、駆動軸１０２と、駆動軸１０２の長手方向に摺動可能な状態で、駆動軸１０２に圧接する駆動部材１０６と、駆動部材１０６を移動方向に案内する駆動ガイド軸１０４と、を備え、駆動部材１０６と被駆動部材５１のいずれか一方は、駆動部材１０６の移動方向とは異なる方向に突出した突出部１０６ａを有し、駆動部材１０６と被駆動部材５１の他方は突出部１０６ａと接触する弾性部材５３を有し、駆動軸１０２と駆動部材１０６のいずれか一方は振動子１０３を有し、振動子１０３が振動することにより駆動部材１０６が駆動軸１０２に沿って移動すること、を特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材を駆動する駆動装置であって、
駆動軸と、
前記駆動軸の長手方向に摺動可能な状態で、前記駆動軸に圧接する駆動部材と、
前記駆動部材を移動方向に案内する駆動ガイド軸と、を備え、
前記駆動部材と前記被駆動部材のいずれか一方は、前記駆動部材の移動方向とは異なる方向に突出した突出部を有し、前記駆動部材と前記被駆動部材の他方は前記突出部と接触する弾性部材を有し、
前記駆動軸と前記駆動部材のいずれか一方は振動子を有し、前記振動子が振動することにより前記駆動部材が前記駆動軸に沿って移動すること、を特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記弾性部材は少なくとも１つの平面部を有し、前記突出部を付勢することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記突出部は前記駆動部材に設けられ、前記弾性部材は前記被駆動部材に設けられることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記弾性部材の平面部の第１面は突出部と接触し、前記第１面と異なる第２面は被駆動部材で固定されていることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記第２面は、ビスで固定されていることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記第２面は、被駆動部材と一体的に成型されていることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記弾性部材は、
前記突出部と接触する板状部材と、
前記板状部材と前記被駆動部材の間に配置される弾性部材と、を有することを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記弾性部材は２つの平面部で前記突出部を挟み込むことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記突出部は平面を有し、前記弾性部材における、前記突出部と接触する接触面は球面を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記平面部のうち１つは、駆動方向に対して直交する平面と所定の角度をなすことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記２つの平面部のうち１つが、駆動方向に対して直交する平面と所定の角度をなすことを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記振動子は、圧電素子であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記突出部は、前記駆動部材の移動方向に直交する方向に突出していることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の駆動装置を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項１５】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の駆動装置を備えたことを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、レンズ鏡筒、および光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ鏡筒における移動レンズ群に対し、圧電素子等の振動子で構成された振動体に駆動部材を圧接させ、この振動体を振動させることで、圧接部の摩擦力により移動レンズ群を相対的に移動させる駆動装置（振動アクチュエータ）が知られている。特許文献１は、光軸方向に延びる駆動軸に沿って移動する直動タイプの駆動装置を用いて、移動レンズ群を光軸方向へ移動させる構成を開示している。さらに特許文献１は、静止部材にスライダーの移動ガイド軸を一体として設け、被駆動部材を着脱可能に取り付けられる構成を有し、ユニット化された駆動装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７０９９９号
【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、このような直動タイプの駆動装置を可動レンズ群の駆動に使用したレンズ鏡筒の場合、スライダーが摩擦力付加部材と駆動軸、被移動体に直接連結している為、スライダーと駆動軸の圧接部は外部からの影響を受けやすい。例えば、ユーザー起因による落下や振動、衝突などにより外部からの衝撃が加わると、摩擦力付加部材やスライダーの変形や破損、駆動軸への傷等、駆動部へ直接影響を及ぼし圧接力が変化してしまう。そしてその結果、駆動特性が劣化する。ゆえに、レンズ鏡筒に外部からの衝撃等が加わっても、駆動装置の圧接力が変化しない構造が求められる。
【０００５】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、外部からの衝撃等が加わっても圧接力が変化しない構造を可能にし、安定した駆動特性が得られる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】
上記課題を解決するために、本発明は、被駆動部材を駆動する駆動装置であって、駆動軸と、駆動軸の長手方向に摺動可能な状態で、駆動軸に圧接する駆動部材と、駆動部材を移動方向に案内する駆動ガイド軸と、を備え、駆動部材と被駆動部材のいずれか一方は、駆動部材の移動方向とは異なる方向に突出した突出部を有し、駆動部材と被駆動部材の他方は突出部と接触する弾性部材を有し、駆動軸と駆動部材のいずれか一方は振動子を有し、振動子が振動することにより駆動部材が駆動軸に沿って移動すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、外部からの衝撃等が加わっても圧接力が変化しない構造を可能にし、安定した駆動特性が得られる駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る駆動装置を搭載可能なレンズ鏡筒の構成を示す断面図である。
【図２】第一実施形態に係る駆動装置の分解斜視図である。
【図３】図１に示した駆動装置の組み立て後の状態を示す斜視図である。
【図４】図３に示した駆動装置をＹ軸方向から見た図である。
【図５】図４に示した駆動装置のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５に示した１０２ａ部の拡大図である。
【図７】図４に示した駆動装置のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】第一実施形態のサブガイド軸９が受ける片寄力Ｆｃを説明する図である。
【図９】第一実施形態に係る駆動装置と第四レンズ保持枠との連結部の形状例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る駆動装置（振動アクチュエータ）を適用可能なレンズ鏡筒について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒１の構成を示す断面図である。なお、図内では、光軸方向をＺ軸、光軸直交方向において図中の方向にＸ軸、前記Ｘ軸と垂直な方向をＹ軸と設定する。本実施形態に係るレンズ鏡筒は、一例として、撮像素子を備えたデジタルスチルカメラ、または銀塩フィルムを使用するスチルカメラなどの撮像装置（光学機器）に対して着脱可能な交換レンズとする。ただし、本実施形態に係るレンズ鏡筒は、撮像装置に内蔵するものであってもよいし、撮像装置に限らず、例えば、いわゆるプロジェクターなどの投射装置に着脱する交換レンズ、または投射装置に内蔵するものであってもよい。レンズ鏡筒１は、第一レンズ群２、第二レンズ群３、第三レンズ群４、第四レンズ群５の４群構成で、第三レンズ群４の間に光量調整絞り機構６を備え、第四レンズ群５の後ろに不図示の撮像素子を備える。このうち、第二レンズ群３は変倍用光学系で光軸方向に移動可能で、第三レンズ群４は手振れ補正用の光学系で光軸直交面内において移動可能で、第四レンズ群５は合焦用の光学系で光軸方向に移動可能となっている。
【００１１】
図２は、本実施形態に係る駆動ユニット（駆動装置）１０とその周囲の構成の分解された状態を示す図であり、図３および図４は、図２を組み立てた後の状態を示す斜視図およびＹ軸方向からの図である。なお、本実施形態では、一例として合焦用の第四レンズ群５（被駆動部材）に駆動ユニット１０を適用した場合について説明するが、これに限られるものではなく、例えば、変倍用の光学系など、他のレンズ群に適用することも可能である。第四レンズ保持枠５１は、メインガイド軸８とサブガイド軸９とによって、光軸方向に移動可能な状態で保持されている。メインガイド軸８とサブガイド軸９とは、図１に示す撮像素子保持枠７１と、第三レンズ群４が固定される部材４１とによって固定されている。第四レンズ保持枠５１は、位置検出用のセンサ５２と駆動ユニット１０からの出力とを伝達する箇所にコの字形の板状の弾性部材５３を備え、目標位置とセンサ５２の出力とに基づいて駆動ユニット１０の出力が決定され位置制御されている。
【００１２】
駆動ユニット１０は、図２に示すように１０１〜１０８の部品から構成されている。駆動ケース１０１は、駆動軸１０２に圧電素子（振動子）１０３が連結した連結部材を、シリコン系の接着剤等により１０１ｄ部で接着し保持している。また、駆動ケース１０１は、駆動部材１０６を移動方向（駆動軸の長手方向）へ案内するための駆動ガイド軸１０４を１０１ｅ部で保持し、駆動軸保持部１０１ｄと案内軸保持部１０１eの間に駆動ケース内の空間を仕切る壁１０１ａを有している。そして、駆動ケース１０１は、穴部１０１ｂと１０１ｃとを撮像素子保持枠７１の固定部７１ａと７１ｂとにそれぞれビス１１、１２で締結することにより、取り付けられている。駆動部材１０６は、駆動軸受け板金１０５を有し、駆動軸受け板金１０５と予圧板バネ１０７とが駆動軸１０２を垂直に挟み込み、予圧板バネ１０７が駆動軸１０２を所定の力で付勢することで駆動部材１０６に固定している。本実施形態では、駆動部材１０６が有する爪部１０６ｂに予圧板バネ１０７の穴部１０７ｂを掛けることで、予圧板バネ１０７は駆動部材１０６に固定される。そして、駆動部材１０６は、駆動ガイド軸１０４をＺ軸方向に摺動可能な状態で１０６ｃ部にて保持している。これにより、図５および６に示すように、駆動軸１０２と駆動軸受け板金１０５との圧接部１３、および駆動軸１０２と予圧板バネ１０７との圧接部１４に圧接力が生じる。圧電素子１０３に連結した駆動軸１０２が振動すると、圧接された駆動部材１０６が駆動ガイド軸１０４に沿って移動する。なお、本実施形態では、図６に示すように、圧接部１３および１４は、駆動軸１０２を平面と平面によって２か所で圧接しているが、Ｖ溝と平面等によって２か所以上で圧接しても良い。ただし、２か所以上で圧接する場合は、駆動ガイド軸１０４と駆動軸１０２との平行出し調整を行う必要がある。
【００１３】
駆動部材１０６は、駆動方向（移動方向）と直交する方向に第四レンズ保持枠５１と連結するための突出部１０６ａを備え、突出部１０６ａは、球形状を有し、突出部１０６ａと駆動軸１０２の間に駆動ガイド軸１０４が配置されるような構成となっている。なお、本実施形態では突出部１０６ａは、駆動方向に直交する方向に突出しているが、これに限られるものではなく、例えば、駆動方向と略直交する方向でもよく、駆動方向とは異なる方向であればよい。そして、第四レンズ保持枠５１が備える弾性部材５３は、突出部１０６ａを駆動方向に挟み込み、図７に示す５３ａと５３ｂの２か所で保持し、駆動力を第四レンズ保持枠５１に伝達している。なお、本実施形態では、突出部１０６ａを駆動部材１０６に設けたが、これに限られるものではなく、逆に設けるようにしてもよい。すなわち、駆動部材１０６と第四レンズ保持枠５１のいずれか一方に突出部を備えていればよく、例えば、第四レンズ保持枠５１に突出部を有し、駆動部材１０６が該突出部と接触する弾性部材を有していてもよい。
【００１４】
このような構成の本実施形態に係る駆動ユニット１０によれば、従来の構成と比較すると、外部からの衝撃による駆動特性の劣化を抑えることが出来る。これは、本実施形態に係る駆動ユニット１０は、駆動部材１０６と第四レンズ保持枠５１とがその連結部と駆動軸１０２の間に駆動ガイド軸１０４が配置されているのに対し、従来の構成では、駆動軸と連結部が直結しているためである。例えば、外部からの衝撃がメインガイド軸８、サブガイド軸９から第四レンズ保持枠５１に伝わった場合を考える。まず、第四レンズ保持枠５１が備える弾性部材５３と球形状の突出部１０６ａとから成る連結部において、弾性部材５３の弾性によって衝撃力は分散され、突出部１０６ａに残りの衝撃力が伝わる。次に、突出部１０６ａと駆動軸１０２との間に駆動ガイド軸１０４が配置されているため、衝撃力は駆動ガイド軸１０４から駆動ケース１０１へ分散し、残った衝撃力が駆動軸１０２へ伝わる。また、駆動方向に垂直方向の力は、連結部が滑って移動する為大きな衝撃として伝わらない。このように、外部からの衝撃は駆動軸１０２に直接伝わること無く周囲に分散される為、圧接部への影響を小さくすることができ、駆動特性の劣化を抑制できる。
【００１５】
ところで、レンズ鏡筒は、レンズ保持枠とレンズガイド軸との間にガタが存在すると、出力画像に対して像揺れが生じるだけでなく、姿勢差によって衝突音が発生する可能性がある。これに対して本実施形態では、レンズ保持枠の片寄せ構造を可能にし、レンズ保持枠をメインガイド軸８にガタ無く押し付けることができる。以下、図７および８を参照して、このような駆動装置の作用について説明する。図７は、突出部１０６ａと弾性部材５３に働く力について示している。弾性部材５３は、球状の突出部１０６ａを平面で挟み込むように保持している。弾性部材５３と第四レンズ保持枠５１との間にはΔｄのクリアランスが設けられ、且つ、弾性部材５３と駆動方向に対して直交する平面との間には角度θが設けられ、弾性部材５３は、弾性力Ｆ１によって突出部１０６ａを５３ａ部で付勢している。この弾性力Ｆ１の反作用により、弾性部材５３は５３ａにおいて反力Ｆ２を受ける。反力Ｆ２は、Ｚ軸方向にＦｂ、−Ｙ軸方向にＦａとベクトル分解され、図７ではわかりやすさのため、Ｆ１とＦ２の力を示す矢印の大きさを変えて図示しているが実際にはＦ１＝Ｆ２で、Ｆａ＝Ｆ２＊(ｓｉｎθ)である。ここで、弾性部材５３は、図５に示す５３ｃ部にて第四レンズ保持枠５１に固定されているため、第四レンズ保持枠５１は駆動部材１０６の突出部１０６ａから−Ｙ軸方向にＦａだけ力を受けていることになる。
【００１６】
一方、−Ｙ軸方向に働く力Ｆａは、図８に示すように第四レンズ保持枠５１に対してメインガイド軸８周りにトルクＴａを発生させる。Ｔａは、Ｆａの力点から延びるＸ軸に垂直な線と、メインガイド軸８との距離をＲａとしたとき、Ｔａ＝Ｒａ＊Ｆａである。このとき、回転トルクＴａにより第四レンズ保持枠５１がサブガイド軸９を押す力をＦｃ、メインガイド軸８とサブガイド軸９の距離をＲｃとすると、Ｆｃ＝Ｔａ／Ｒｃと表すことが出来る。即ち、Ｆｃ＝（Ｒａ＊Ｆ１＊（ｓｉｎθ））／Ｒｃである。また、第四レンズ保持枠５１は、メインガイド軸８も力Ｆｄで押し、片寄せしている。力Ｆｄは力Ｆａのうちサブガイド軸９にかかる力Ｆｃを除いた力である。
【００１７】
このように、弾性部材５３が駆動方向に対して直交する平面との間に角度θを設け、突出部１０６ａを付勢することで、第四レンズ保持枠５１は、ＸＹ平面においてＦｃの力でサブガイド軸９に片寄せされ、ガタが生じない構成となっている。そして、突出部１０６ａは弾性部材５３の平面部に対して球面で接触し、弾性力によって付勢されているため、ＸＹＺ軸周りの連結部の位置誤差は吸収され、第四レンズ保持枠５１はメインガイド軸８に沿って移動することが出来る。
【００１８】
なお、本実施形態では、駆動部材１０６と第四レンズ保持枠５１との連結部（接触部）は、球体を有する突出部１０６ａとコの字形の板状の弾性部材５３とを用いたが、例えば、図９（ａ）〜（ｄ）に示すような形状であってもよい。図９（ａ）は、突出部１１４が球体ではなく、弾性部材５３と接触する箇所のみが球面となっている形状で、第一実施形態と比較すると突出部１１４の剛性が強くなっている。図９（ｂ）は、弾性部材１１５の２つの平面部のうち一方（第２面）が第四レンズ保持枠５１に一体的に成型（固定）されている例で、突出部１０６ａは、弾性部材１１５の他方の平面部（第１面）と第四レンズ保持枠５１の平面部とで保持されている。図９（ｃ）は、弾性部材１１６の２つの平面部のうち一方（第２面）が第四レンズ保持枠５１にビス締結されている例で、突出部１０６ａは、弾性部材１１６の他方の平面部と第四レンズ保持枠５１の平面部とで保持されている。図９（ｄ）は、圧縮コイルバネ１１２を用いて、板状部材１１３を突出部１０６ａに付勢している。また、上述したような形状に限られるものではなく、例えば、突出部が平面部を有し、突出部と接触する弾性部材の接触面が球面であってもよい。
【００１９】
また、上述した駆動ユニット１０は、駆動軸１０２が振動することによって、圧接された駆動部材１０６が駆動ガイド軸１０４に沿って移動する、直動タイプの振動アクチュエータである。このタイプのアクチュエータは、駆動時の摺動により圧接部１３、１４において駆動軸１０２や駆動軸受け板金１０５、予圧板バネ１０７から摩耗粉や削りカスが生じる場合がある。そこで、駆動ケース１０１には仕切り壁１０１ａを設け、且つ、駆動ケース１０１を覆う覆い部材１０８を設けた。まず、仕切り壁１０１ａによって、摩耗粉が駆動ガイド軸１０４に飛散して生じる駆動への影響を回避した。そして、駆動部材１０６は仕切り壁１０１ａ側に突出部１０６aを備え、且つ覆い部材１０８で蓋をして、駆動ケース１０１外に摩耗粉が飛散して光学素子に付着するのを抑制している。
【００２０】
更に、本実施形態に係る駆動ユニット１０は、連結部を突出した状態でユニット化されている。このユニット化により、駆動ユニット１０の故障等による部品交換や修理を容易に行うだけでなく、駆動ユニット１０単体で動作テストを可能とさせ、レンズ鏡筒の組立や分解を繰り返す手間を省く効果も奏する。
【００２１】
また、本実施形態では、駆動軸に振動子を設けた形態であるが、駆動部材に振動子を設けた形態でも良い。
【００２２】
以上のように、本実施形態によれば、外部からの衝撃等が加わっても圧接力が変化しない構造を可能にし、安定した駆動特性が得られる駆動ユニットを提供することができる。また、この駆動ユニットを有することで、レンズ保持枠の片寄せ構造を可能にし、ガタの無いレンズ鏡筒を提供することができる。したがって、像揺れなどが生じづらい光学性能に優れたレンズ鏡筒および光学機器を提供することができる。
【００２３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００２４】
５１      第四レンズ群保持枠（レンズ保持枠、被駆動部材）
５３      弾性部材
１０２    駆動軸
１０３    圧電素子（振動子）
１０４    駆動ガイド軸
１０６    駆動部材（スライダー）
１０６ａ  突出部
【図１】
2016004105.tif 000003
【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】
2016004105.tif 000009
【図８】
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【図９】
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