(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を中心に回転する第１の回転環と、前記光軸と同心に配置された環状のロータとステータを備える超音波モータと、前記第１の回転環または前記ロータによって回転力を伝えられ、光軸に対して直交する放射方向を中心として回転する回転部材とを有し、前記第１の回転環及び前記超音波モータ及び前記回転部材にて構成された差動機構により前記回転部材を光軸回りに公転させ、前記回転部材を備えた第２の回転環を光軸を中心に回転させるレンズ鏡筒において、
前記超音波モータのロータとステータを圧接させるために圧力を加える第１の加圧手段と、
前記第１の回転環と前記回転部材との間、及び前記回転部材と前記ロータとの間に圧力を加える第２の加圧手段とを有することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
前記第１の加圧手段の圧力を前記回転部材に伝えることを防止し、且つ前記回転部材及び前記ロータの一部を介して受けた前記第２の加圧手段の圧力を前記ロータとステータの接触面に伝えることを防止する圧力伝達防止手段とを有することを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
【請求項３】
光軸を中心に回転する第１の回転環と、前記光軸と同心に配置された環状のロータとステータを備える超音波モータと、前記第１の回転環または前記ロータによって回転力を伝えられ、光軸に対して直交する放射方向を中心として回転する回転部材とを有し、前記第１の回転環及び前記超音波モータ及び前記回転部材にて構成された差動機構により前記回転部材を光軸回りに公転させ、前記回転部材を備えた第２の回転環を光軸を中心に回転させるレンズ鏡筒において、
前記超音波モータのロータとステータを圧接させるために圧力を加える第１の加圧手段と、
第１の回転環を前記回転部材に圧接させるために圧力を加える第２の加圧手段とを有しており、前記回転部材は第１のローラーであり、前記第１の回転環及び前記ロータは摩擦力によって該第１のローラーに回転力を伝えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項４】
光軸を中心に回転する第１の回転環と、前記光軸と同心に配置された環状のロータとステータを備える超音波モータと、前記第１の回転環または前記ロータによって回転力を伝えられ、光軸に対して直交する放射方向を中心として回転する回転部材とを有し、前記第１の回転環及び前記超音波モータ及び前記回転部材にて構成された差動機構により前記回転部材を光軸回りに公転させ、前記回転部材を備えた第２の回転環を光軸を中心に回転させるレンズ鏡筒において、
前記超音波モータのロータとステータを圧接させるために圧力を加える第１の加圧手段と、
第１の回転環を前記回転部材に圧接させるために圧力を加える第２の加圧手段と、
前記第１の加圧手段の圧力を前記回転部材に伝えることを防止し、且つ前記回転部材及び前記ロータの一部を介して受けた前記第２の加圧手段の圧力を前記ロータとステータの接触面に伝えることを防止する圧力伝達防止手段とを有しており、
前記第１の加圧手段の圧力を受ける前記ロータの少なくとも一部は、ラジアル玉軸受の一部を構成する軌道輪であり、前記圧力伝達防止手段は、少なくとも該ラジアル玉軸受により構成されることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項５】
光軸を中心に回転する第１の回転環と、前記光軸と同心に配置された環状のロータとステータを備える超音波モータと、前記第１の回転環または前記ロータによって回転力を伝えられ、光軸に対して直交する放射方向を中心として回転する回転部材とを有し、前記第１の回転環及び前記超音波モータ及び前記回転部材にて構成された差動機構により前記回転部材を光軸回りに公転させ、前記回転部材を備えた第２の回転環を光軸を中心に回転させるレンズ鏡筒において、
前記超音波モータのロータとステータを圧接させるために圧力を加える第１の加圧手段と、
第１の回転環を前記回転部材に圧接させるために圧力を加える第２の加圧手段と、
前記第１の加圧手段の圧力を前記回転部材に伝えることを防止し、且つ前記回転部材及び前記ロータの一部を介して受けた前記第２の加圧手段の圧力を前記ロータとステータの接触面に伝えることを防止する圧力伝達防止手段と、
前記第１の加圧手段の圧力を受け、光軸に対して直交する放射方向の回転軸を中心として回転する第２のローラーと、前記第２の加圧手段の圧力を受け、前記第２のローラーと同じ回転軸を中心として回転する第３のローラーとを有しており、
前記圧力伝達防止手段は、少なくとも該第２、第３のローラー及びその回転軸とにより構成されることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項６】
レンズを保持するレンズホルダーと、
光軸を中心に回転する第１の回転環と、
制御回路の動作によって振動が生じる振動部材と、前記光軸と同心に配置され、前記振動部材の振動によって回転する回転リングと、前記第１の回転環または前記回転リングによって回転力を伝えられ、前記光軸に対して直交する放射方向を中心として回転する回転部材を含む第２の回転環とを備える駆動力発生ユニットとを有するレンズ鏡筒において、
前記第１の回転環及び前記駆動力発生ユニットにて構成された差動機構により前記回転部材に与えられた回転力を用いて、前記回転部材が前記光軸の回りに公転するように、前記第２の回転環を前記光軸を中心に回転させており、
前記回転リングと振動部材を圧接させるために圧力を加える第１の加圧手段と、
前記第１の回転環と前記回転部材との間、及び前記回転部材と前記回転リングとの間に圧力を加える第２の加圧手段とを有することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項７】
前記第１の加圧手段の圧力を前記回転部材に伝えることを防止し、且つ前記回転部材及び前記回転リングの一部を介して受けた前記第２の加圧手段の圧力を前記回転リングと振動部材の接触面に伝えることを防止する圧力伝達防止手段とを有することを特徴とする請求項６記載のレンズ鏡筒。
【請求項８】
前記回転部材は第１のローラーであり、前記第１の回転環及び前記回転リングは摩擦力によって該第１のローラーに回転力を伝えることを特徴とする請求項６又は７記載のレンズ鏡筒。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれか１項記載のレンズ鏡筒を有した光学機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズ鏡筒及び光学機器に関し、特に、超音波モータによるオートフォーカス動作とマニュアルフォーカス動作とを特別な切り換え操作を要せずに行わせることができるレンズ鏡筒及び光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のレンズ鏡筒の断面図を表している。
【０００３】
図６において、５０１はレンズ鏡筒の外筒、５０３は外筒５０１の前方に配置される外筒部分５０３ａと外筒部分５０３ａの内側に配置されるヘリコイド形成部５０３ｂとを有した固定筒、５０４は固定筒５０３の外周部分５０３ａの外周面に形成された周方向溝５０３ｃと外筒５０１の外周面に形成された周方向溝５０１ａとに嵌装され、レンズＬの光軸Ｚを中心として回転可能なマニュアル操作環、５０５はレンズＬを保持したレンズホルダーであり、その外周に形成されたヘリコイド５０５ｂが固定筒５０３のヘリコイド形成部５０３ｂの内周面に形成されたヘリコイド５０３ｄに螺合している。このレンズホルダー５０５には光軸Ｚと平行に延在する溝５０５ａが貫設され、溝５０５ａ内には光軸Ｚと平行な部分を有した後述のレンズホルダー駆動腕５２０がレンズＬの半径方向のみ摺動可能に挿入されている。
【０００４】
５０２は筒状体であり、一端の外向きフランジ部５０２ａを固定筒５０３の後端にビス５２２によって締結し、他端の内向きフランジ部５０２ｂを外筒５０１にビス５２３で締結している。この筒状体５０２の外周面上には、超音波モータ５３０の全構成部品と、超音波モータ５３０の回転リング５１２に接触する出力部材５３１と、前記マニュアル操作環５０４の回転トルクを入力させるためのマニュアル操作力入力リング５１６とが搭載されている。
【０００５】
以下には超音波モータ５３０の構成部材や、出力部材５３１の構造等について説明する。
【０００６】
超音波モータ５３０は、横断面形状が台形を成した環状の振動部材５０６（ステータに相当する）、振動部材５０６の一端面に物理的に接合された電歪素子５０７、電歪素子５０７の表面に圧接されたフェルト等から成る環状の振動吸収体５１０、振動吸収体５１０の一方の端面に接して配置された第１の環状のスペーサ５０９、スペーサ５０９を環状振動部材の方へ押す第１の環状の皿ばね５０８、筒状体５０２の外周面に形成されたねじ部５０２ｄに螺合された第１の環状のナット５１１、超音波モータ５３０のロータの一部となる回転リング５１２、この回転リング５１２に軸方向振動を伝達させぬためのゴムリング５１３、環状の周方向移動部材５１４、筒状体５０２の外周に嵌着されるとともに外周縁の突起５１５ａが振動部材５０６の溝５０６ａ内に挿入されている振動部材回転止め部材５１５等の諸部材によって構成されている。
【０００７】
回転リング５１２とゴムリング５１３及び周方向移動部材５１４は一体となって超音波モータ５３０のロータを構成しており、振動部材５０６に発生する周方向進行波振動によって回転リング５１２及びゴムリング５１３並びに周方向移動部材５１４から成るロータが光軸Ｚを中心として回転する。
【０００８】
ナット５１１は皿ばね５０８の弾性力を調整することによって振動部材５０６と周方向移動部材５１４との接触圧を調整するための部材である。
【０００９】
超音波モータ５３０の回転リング５１２（すなわちロータ）  の端面に隣接して配置された出力リング５３１は、筒状体５０２の外周面にのみ回転可能に嵌装されたリング５１９と、このリング５１９の周上の少なくとも３ケ所において、光軸（超音波モータの軸線）  に直交する放射方向軸線上にリング５１９の外周面から突出するように固定されたローラー支持軸５１８と、このローラー支持軸５１８に嵌装された中空形のローラー５１７とによって構成されている。
【００１０】
リング５１９は駆動力発生ユニット（超音波モータ５３０と出力リング５３１とを含めたもの）５３２の出力部材をも兼ねており、レンズホルダー５０５を回転駆動させるためのＬ形のレンズホルダー駆動腕５２０がビス５２１によってリング５１９の端面に締結されている。
【００１１】
ローラー５１７は、その外周面において回転リング５１２の端面とマニュアル操作力入力リング５１６の端面とに接触している。
【００１２】
マニュアル操作力入力リング５１６は筒状体５０２に回転可能に嵌装されており、リング５１６は一端面（図中、右側の端面）においてローラー５１７の外周面に接触している。
【００１３】
マニュアル操作力入力リング５１６の外周縁部はマニュアル操作環５０４の内周面の凹部に係合しており、リング５１６はマニュアル操作環５０４によって回転されるようになっている。
【００１４】
上記レンズホルダー駆動腕５２０は筒状体５０２の周面に貫設された穴５０２ｃを通ってレンズホルダー５０５の溝５０５ａ内に挿入されている。なお、筒状体５０２の周面に貫設された穴５０２ｃは周方向に沿つて延在する溝形の穴である。
【００１５】
上記ローラー５１７は、マニュアルフォーカス動作を行うためのマニュアル操作力入力リング５１６と、オートフォーカス動作を行うための超音波モータの回転リング５１２との間に挟まれて差動機構を構成している。そして、その出力側でフォーカシング用のレンズを駆動するようになっており、特にマニュアルフォーカス動作の際には、超音波モータの構造の特徴が充分に活かされている。
【００１６】
この超音波モータの構造の特徴が充分に活かされるとは、超音波モータの特徴であるロータがステータに圧接状態となっていることにより、モータが駆動される以外はロータとステータの摩擦力によってロータの非回転状態が常に維持され、それと連結しているモータ入力リングは何ら特別な構造を必要としてなくても非回転状態が維持されるようになっていることである。
【００１７】
上記差動機構では回転リング５１２が回転してもマニュアル操作力入力リング５１６が非回転状態を維持する様に加圧部材としての皿ばね５０８の加圧力が作用し、逆にマニュアル操作力入力リング５１６を回転してマニュアルフォーカスを行う際には、超音波モータのロータ（５１２〜５１４）がステータに圧接状態であるために、該ロータの非回転状態が維持され、何らの切り換え機構を用いることなく、オートフォーカス動作とマニュアルフォーカス動作の切り換えが行える様になっている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のレンズ鏡筒では、マニュアルフォーカス動作とオートフォーカス動作とを無変換動作で切り換えるための差動機構における遊星機構にローラーを使用し、このローラーを挟む両側の超音波モータの回転リングによる出力端面とマニュアルフォーカス操作力入力リングによる出力端面とを摩擦接触させて駆動力の伝達を行っている。そして、その摩擦接触のための加圧力は、超音波モータのステータ側の加圧部材の加圧を利用して、超音波モータからの出力を効率よく伝達することができるように、上記ローラーと超音波モータの出力端面及びマニュアルフォーカスリングの出力端面の摩擦接触のスリップトルクバランスをとるように加圧力を設定していた。そのため、レンズ負荷の大きいフォーカスレンズを駆動する場台、ローラーとの摩擦接触に滑りが発生し、超音波モータからの出力を効率よく伝達することができず、レンズの駆動が充分に行えなくなるという課題があった。
【００１９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、超音波モータの出力を効率よく伝達することのできるレンズ鏡筒および光学機器を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のレンズ鏡筒は、光軸を中心に回転する第１の回転環と、前記光軸と同心に配置された環状のロータとステータを備える超音波モータと、前記第１の回転環または前記ロータによって回転力を伝えられ、光軸に対して直交する放射方向を中心として回転する回転部材とを有し、前記第１の回転環及び前記超音波モータ及び前記回転部材にて構成された差動機構により前記回転部材を光軸回りに公転させ、前記回転部材を備えた第２の回転環を光軸を中心に回転させるレンズ鏡筒において、
前記超音波モータのロータとステータを圧接させるために圧力を加える第１の加圧手段と、
前記第１の回転環と前記回転部材との間、及び前記回転部材と前記ロータとの間に圧力を加える第２の加圧手段とを有することを特徴としている。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１の加圧手段の圧力を前記回転部材に伝えることを防止し、且つ前記回転部材及び前記ロータの一部を介して受けた前記第２の加圧手段の圧力を前記ロータとステータの接触面に伝えることを防止する圧力伝達防止手段とを有することを特徴としている。
請求項３の発明のレンズ鏡筒は、光軸を中心に回転する第１の回転環と、前記光軸と同心に配置された環状のロータとステータを備える超音波モータと、前記第１の回転環または前記ロータによって回転力を伝えられ、光軸に対して直交する放射方向を中心として回転する回転部材とを有し、前記第１の回転環及び前記超音波モータ及び前記回転部材にて構成された差動機構により前記回転部材を光軸回りに公転させ、前記回転部材を備えた第２の回転環を光軸を中心に回転させるレンズ鏡筒において、
前記超音波モータのロータとステータを圧接させるために圧力を加える第１の加圧手段と、
第１の回転環を前記回転部材に圧接させるために圧力を加える第２の加圧手段とを有しており、前記回転部材は第１のローラーであり、前記第１の回転環及び前記ロータは摩擦力によって該第１のローラーに回転力を伝えることを特徴としている。
請求項４の発明のレンズ鏡筒は、光軸を中心に回転する第１の回転環と、前記光軸と同心に配置された環状のロータとステータを備える超音波モータと、前記第１の回転環または前記ロータによって回転力を伝えられ、光軸に対して直交する放射方向を中心として回転する回転部材とを有し、前記第１の回転環及び前記超音波モータ及び前記回転部材にて構成された差動機構により前記回転部材を光軸回りに公転させ、前記回転部材を備えた第２の回転環を光軸を中心に回転させるレンズ鏡筒において、
前記超音波モータのロータとステータを圧接させるために圧力を加える第１の加圧手段と、
第１の回転環を前記回転部材に圧接させるために圧力を加える第２の加圧手段と、
前記第１の加圧手段の圧力を前記回転部材に伝えることを防止し、且つ前記回転部材及び前記ロータの一部を介して受けた前記第２の加圧手段の圧力を前記ロータとステータの接触面に伝えることを防止する圧力伝達防止手段とを有しており、
前記第１の加圧手段の圧力を受ける前記ロータの少なくとも一部は、ラジアル玉軸受の一部を構成する軌道輪であり、前記圧力伝達防止手段は、少なくとも該ラジアル玉軸受により構成されることを特徴としている。
請求項５の発明のレンズ鏡筒は、光軸を中心に回転する第１の回転環と、前記光軸と同心に配置された環状のロータとステータを備える超音波モータと、前記第１の回転環または前記ロータによって回転力を伝えられ、光軸に対して直交する放射方向を中心として回転する回転部材とを有し、前記第１の回転環及び前記超音波モータ及び前記回転部材にて構成された差動機構により前記回転部材を光軸回りに公転させ、前記回転部材を備えた第２の回転環を光軸を中心に回転させるレンズ鏡筒において、
前記超音波モータのロータとステータを圧接させるために圧力を加える第１の加圧手段と、
第１の回転環を前記回転部材に圧接させるために圧力を加える第２の加圧手段と、
前記第１の加圧手段の圧力を前記回転部材に伝えることを防止し、且つ前記回転部材及び前記ロータの一部を介して受けた前記第２の加圧手段の圧力を前記ロータとステータの接触面に伝えることを防止する圧力伝達防止手段と、
前記第１の加圧手段の圧力を受け、光軸に対して直交する放射方向の回転軸を中心として回転する第２のローラーと、前記第２の加圧手段の圧力を受け、前記第２のローラーと同じ回転軸を中心として回転する第３のローラーとを有しており、
前記圧力伝達防止手段は、少なくとも該第２、第３のローラー及びその回転軸とにより構成されることを特徴としている。
【００２１】
請求項６の発明のレンズ鏡筒は、レンズを保持するレンズホルダーと、
光軸を中心に回転する第１の回転環と、
制御回路の動作によって振動が生じる振動部材と、前記光軸と同心に配置され、前記振動部材の振動によって回転する回転リングと、前記第１の回転環または前記回転リングによって回転力を伝えられ、前記光軸に対して直交する放射方向を中心として回転する回転部材を含む第２の回転環とを備える駆動力発生ユニットとを有するレンズ鏡筒において、
前記第１の回転環及び前記駆動力発生ユニットにて構成された差動機構により前記回転部材に与えられた回転力を用いて、前記回転部材が前記光軸の回りに公転するように、前記第２の回転環を前記光軸を中心に回転させており、
前記回転リングと振動部材を圧接させるために圧力を加える第１の加圧手段と、
前記第１の回転環と前記回転部材との間、及び前記回転部材と前記回転リングとの間に圧力を加える第２の加圧手段とを有することを特徴としている。
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記第１の加圧手段の圧力を前記回転部材に伝えることを防止し、且つ前記回転部材及び前記回転リングの一部を介して受けた前記第２の加圧手段の圧力を前記回転リングと振動部材の接触面に伝えることを防止する圧力伝達防止手段とを有することを特徴としている。
請求項８の発明は、請求項６又は７の発明にいおいて、前記回転部材は第１のローラーであり、前記第１の回転環及び前記回転リングは摩擦力によって該第１のローラーに回転力を伝えることを特徴としている。
【００２２】
請求項９の発明の光学機器は、請求項１乃至８いずれか１項記載のレンズ鏡筒を有したことを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について説明する。
【００２４】
実施の形態例１．
図１は本発明によるレンズ鏡筒の実施の形態例１を示した要部縦断面図、図２は図１のレンズ鏡筒内に着脱自在に組込まれている駆動力発生ユニットの縦断面図である。
【００２５】
図１及び図２において、１は光学機器本体（図示せず）に取付けるレンズ鏡筒の外筒、３は外筒１の前方に配置される外筒部分３ａと外筒１の内側に配置される内筒部分３ｂと外筒部分３ａの内側に配置されるヘリコイド形成部３ｃとを有した固定筒、４は固定筒３の外筒部分３ａの外周面に形成された周方向溝３ｅと外筒１の外周面に形成された周方向溝１ｂとに嵌装されてレンズＬの中心軸線Ｚ（すなわち光軸）を中心として回転可能なマニュアル操作環、５はレンズＬを固定したレンズホルダーであり、この外周面に形成されたヘリコイド５ｂが固定筒３のヘリコイド形成部３ｃの内周面に形成されたヘリコイド３ｄに螺合している。このレンズホルダー５には光軸Ｚと平行に延在する溝５ａが貫設され、この溝５ａ内には光軸Ｚと平行な部分を有した後述のレンズホルダー駆動腕２６がレンズＬの半径方向のみ摺動可能に挿入されている。
【００２６】
外筒１と固定筒３の内周部分３ｂとの間の環状の空間には図２に示す筒形の駆動力発生ユニット３０が挿入されており、この駆動力発生ユニット３０のフレームもしくは地板となっている筒状体２がその後端の内向きフランジ部２ｅにおいてビス２８によって固定筒３の内向きフランジ部３ｅ及び外筒１の内向きフランジ部１ａに締結されている。
【００２７】
筒状体２の外周面上には、図２に示したように、超音波モータ２９の全構成部品と、超音波モータ２９の回転リング１２に接触する出力部材３１と、前記マニュアル操作環４の回転トルクを入力させるためのマニュアル操作力入力リング１９とが搭載されている。
【００２８】
以下、上記駆動力発生ユニット３０の構成要素である超音波モータ２９の構成部材や、出力部材３１の構造等について説明する。
【００２９】
超音波モータ２９は、横断面形状が台形を成した環状の振動部材６（ステータに相当する）、この振動部材６の一端面に物理的に接合された電歪素子７、この電歪素子７の表面に圧接されたフェルト等から成る環状の振動吸収体１０、この振動吸収体１０の一方の端面に接して配置された第１の環状のスペーサ９、このスペーサ９を環状振動部材の方へ押圧する第１の環状の皿ばね８、筒状体２の外周面に形成されたねじ部２ａに螺合された第１の環状のナット１１、内周に軸受ボール１６を受けるＶ字形状のボールレース溝１２ａが形成された超音波モータ２９のロータの一部となる回転リング１２、この回転リング１２に軸方向振動を伝達させぬためのゴムリング１３、環状の周方向移動部材１４、筒状体２の外周に嵌着されるとともに外周縁の突起１５ａが振動部材６の溝６ａ内に挿入されている振動部材回転止め部材１５、筒状体２の外周に嵌着され一端に傾斜面を設けた第１のボール受けリング１７、筒状体２の外周面に形成されたねじ部２ｂに螺合され第１のボール受けリング１７の傾斜面に対向する一端に傾斜面を設けた第２のボール受けリング１８、回転リング１２のボールレース溝１２ａ、第１のボール受けリング１７の傾斜面及び第２のボール受けリング１８の傾斜面により保持された複数個の軸受ボール１６、等の諸部材によって構成されている。
【００３０】
上記回転リング１２と軸受けボール１６及びボール受けリング１７・１８とはラジアルボールベアリング構造を構成しているため、回転リング１２には転がり摩擦抵抗しか加わらないので、回転トルクは少なくなる。従って、モータにかかる負荷トルクも軽減され、モータの出力が効率よく伝達されるという効果がある。
【００３１】
上記の回転リング１２とゴムリング１３及び周方向移動部材１４は一体となって超音波モータ２９のロータを構成しており、振動部材６に発生する周方向進行波振動によって回転リング１２及びゴムリング１３並びに周方向移動部材１４から成るロータが光軸Ｚを中心として回転する。
【００３２】
ナット１１は皿ばね８の弾発力を調整することによって、振動部材６と周方向移動部材１４との接触圧を調整する。即ち、ナット１１と皿ばね８とにより本発明の第１の加圧手段を構成している。
【００３３】
超音波モータ２９の回転リング１２（すなわちロータ）の端面に隣接して配置された出力部材３１は、図２に示されるように、筒状体２の外周面に回転のみ可能に嵌装されたリング２２と、このリング２２の軸線Ｚ（超音波モータの軸線）に直交する放射方向軸線上に該リング２２の周上の少なくとも３ケ所の複数ケ所において、リング２２の外周面から突出するように固定されたローラー支持軸２１と、このローラー支持軸２１に嵌装された中空形のローラー２０と、によって構成されている。
【００３４】
上記リング２２は駆動力発生ユニット３０の出力部材３１の一要素であり、レンズホルダー５を回転駆動させるためのＬ形のレンズホルダー駆動腕２６がビス２７によってリング２２の端面に締結されている。
【００３５】
ローラー２０は、その外周面において回転リング１２の端面とマニュアル操作力入力リング１９（以下、リング１９と略称する）の端面とに接触している。このリング１９は筒状体２に回転可能に嵌装されており、リング１９は一端面（図１及び図２において右側の端面）においてローラー２０の外周面に接触し、他方の端面において第２の環状のスペーサ２３に接触している。
【００３６】
筒状体２の外周面に形成されたねじ部２ｃに螺合された第２の環状のナット２５は、第２の環状の皿ばね２４の弾発力を調整することによって、ローラー２０と回転リング１２及びリング１９との接触圧、リング１９とスペーサ２３との接触圧を調整する。即ち、ナット２５と皿ばね２４とにより本発明の第２の加圧手段を構成している。
【００３７】
リング１９の外周縁部はマニュアル操作環４の内周面の凹部４ａに係合しており、このリング１９はマニュアル操作環４によって回転されるようになっている。このリング１９はスペーサ２３との間の摩擦抵抗よりも大きな駆動トルクがマニュアル操作環４から伝達された時のみ回転することができ、それ以外は回転しない。従って、レンズ鏡筒の使用者がリング１９とスペーサ２３との間の摩擦抵抗に打ち勝ったトルクでマニュアル操作環４を回転操作しないがぎり、リング１９は回転しない。
【００３８】
２６はビス２７によって前記リング２２に固定されたレンズホルダー駆動腕であり、このレンズホルダー駆動腕２６は筒状体２の周面に貫設された穴２ｄと固定筒３の内筒部分３ｂに貫設された穴３ｅとを通ってレンズホルダー５の溝５ａ内に挿入されている。なお、筒状体２の周面に貫設された穴２ｄ及び固定筒３の内筒部分３ｂに貫設された穴３ｅは周方向に沿って延在する溝形の穴である。
【００３９】
次に、前記の如き構造を有する本実施の形態例のレンズ鏡筒の動作を説明する。
【００４０】
レンズ鏡筒の使用者がレンズホルダー５を超音波モータ２９の力で駆動させようとする時には、不図示のフォーカシングスイッチを操作する。すると、不図示の制御回路の動作によって電歪素子７に電圧が印加され、その結果、円周方向に進行する振動が振動部材６に生じ、この振動部材６の振動によって回転リング１２及びゴムリング１３並びに周方向移動部材１４から成るロータが光軸Ｚを中心として回転される。
【００４１】
このロータの回転によって中空ローラー２０は回転リング１２から回転トルクを受けるが、この時にはマニュアル操作環４が回動操作されていないので、前記リング１９も回転していない。従って、ローラー２０はローラー支持軸２１のまわりを回転しつつ前記リング１９の端面に沿って転動し、ローラー支持軸２１を介して前記リング２２が光軸Ｚを中心として回転される。このため、レンズホルダー駆動腕２６も前記リング２２とともに光軸Ｚを中心として回動されるので、レンズホルダー５は光軸Ｚを中心として回転されるとともにヘリコイド３ｄ、５ｂの作用で軸方向に移動してオートフォーカシングが行われる。
【００４２】
一方、レンズ鏡筒使用者がレンズホルダー５を超音波モータ２９の力で駆動せずに指先の力で駆動させようとする時には、前記フォーカシングスイッチを操作せずマニュアル操作環４を光軸Ｚを中心として指先で回転操作する。すると、前記リング１９がスペーサ２３との摩擦抵抗に打ち勝って光軸Ｚを中心として回転されるが、この時には超音波モータ２９は駆動されていないので、この超音波モータ２９のロータである回転リング１２は静止している。従って、ローラ２０は前記リング１９によって回転されつつ回転リング１２の端面に沿って転動する。その結果、ローラー支持軸２１を介して前記リング２２は光軸Ｚを中心として回転され、レンズホルダー５はレンズホルダー駆動腕２６によって回転されつつ軸方向移動してマニュアルフォーカシングが行われる。
【００４３】
実施の形態例２．
図３は本発明によるレンズ鏡筒の実施の形態例２を示した要部縦断面図であり、図４は図３のレンズ鏡筒内に着脱自在に組込まれている駆動力発生ユニットの縦断面図である。
【００４４】
図３及び図４において、１０１はレンズ鏡筒の外筒、１０３は外筒１０１の前方に配置される外筒部分１０３ａと外筒１０１の内側に配置される内筒部分１０３ｂと後述するマニュアル操作環１０４の内側に配置されるカム穴形成部１０３ｃとを有した固定筒、１０４は固定筒１０３の外筒部分１０３ａの外周面に形成された周方向溝１０３ｅと外筒１０１の外周面に形成された周方向溝１０１ｂとに嵌装されレンズＬの中心軸線Ｚ（すなわち光軸）を中心として回転可能なマニュアル操作環、１０５はレンズＬを固定したレンズホルダーであり、固定筒１０３のカム穴形成部１０３ｃに形成されたカム穴１０３ｄに後述するコロ１２７によって係合している。このレンズホルダー１０５には光軸Ｚに対して放射方向軸線上に該レンズホルダー１０５の周上において、このレンズホルダー１０５の外周面から突出するようにコロ１２７がビス１２８によって固定されている。
【００４５】
外周１０１と固定筒１０３の内筒部分１０３ｂとの間の環状の空間には図４に示す筒形の駆動力発生ユニット１３２が挿入されており、この駆動力発生ユニット１３２のフレームもしくは地板となっている筒状体１０２がその後端部においてビス１３０によって外筒１０１の内向きフランジ部１０１ａに締結されている。
【００４６】
筒状体１０２の内周面上には、図３に示したように、超音波モータ１３１の全構成部品と、該超音波モータ１３１の回転リング１１２に接触する出力部材１３３と、前記マニュアル操作環１０４の回転トルクを入力させるためのマニュアル操作力入力リング１１９と、が搭載されている。
【００４７】
以下、超音波モータ１３１の構成部材や、出力部材１３３の構造等について説明する。
【００４８】
超音波モータ１３１は、横断面形状が台形を成した環状の振動部材１０６、この振動部材１０６の一端面に物理的に接合された電歪素子１０７、この電歪素子１０７の表面に圧接されたフェルト等からなる環状の振動吸収体１１０、この振動吸収体１１０の一方の端面に接して配置された第１の環状のスペーサ１０９、このスペーサ１０９を環状振動部材の方へ押圧する第１の環状の皿ばね１０８、筒状体１０２の内周面に形成されたねじ部１０２ａに螺合された第１の環状のナット１１１、外周に軸受ボール１１６を受けるＶ字形状のボールレース溝１１２ａが形成された超音波モータ１３１のロータの一部となる回転リング１１２、この回転リング１１２に軸方向振動を伝達させぬためのゴムリング１１３、環状の周方向移動部材１１４、筒状体１０２の内周に嵌着されるとともに内周縁の突起１１５ａが振動部材１０６の溝１０６ａ内に挿入されている振動部材回転止め部材１１５、筒状体１０２の内周に嵌着され一端に傾斜面を設けた第１のボール受けリング１１７、筒状体１０２の内周面に形成されたねじ部１０２ｂに螺合され第１のボール受けリング１１７の傾斜面に対向する一端に傾斜面を設けた第２のボール受けリング１１８、回転リング１１２のボールレース溝１１２ａ、第１のボール受けリング１１７の傾斜面及び第２のボール受けリング１１８の傾斜面により保持された複数個の軸受ボール１１６、等の諸部材によって構成されている。
【００４９】
上記回転リング２１２と軸受けボール２１６及びボール受けリング２１７・２１８とはラジアルボールベアリング構造を構成しているため、回転リング２１２には転がり摩擦抵抗しか加わらないので、回転トルクは少なくなる。従って、モータにかかる負荷トルクも軽減され、モータの出力が効率よく伝達されるという効果がある。
【００５０】
回転リング１１２とゴムリング１１３及び周方向移動部材１１４は一体となって超音波モータ１３１のロータを構成しており、振動部材１０６に発生する周方向進行波振動によって回転リング１１２及びゴムリング１１３並びに周方向移動部材１１４から成るロータが光軸Ｚを中心として回転する。
【００５１】
ナット１１１は皿ばね１０８の弾発力を調整することによって振動部材１０６と周方向移動部材１１４との接触圧を調整する。即ち、ナット１１１と皿ばね１０８とにより第１の加圧手段を構成している。
【００５２】
超音波モータ１３１の回転リング１１２（すなわちロータ）の端面に隣接して配置された出力部材１３３は、図４に示されるように、後述する回転筒１２６の外周面に回転のみ可能に嵌装されたリング１２２と、このリング１２２の軸線Ｚ（超音波モータの軸線）に直交する放射方向軸線上に該リング１２２の周上の少なくとも３ケ所の複数ケ所において、このリング１２２の外周面から突出するように固定されたローラー支持軸１２１と、該ローラー支持軸１２１に嵌装された中空形のローラー１２０と、によって構成されている。
【００５３】
上記リング１２２の内周には駆動力発生ユニット１３２の出力部材１３３となる回転筒１２６が配置されており、この回転筒１２６は固定筒１０３の内周部分１０３ｂとカム穴形成部１０３ｃの外周に回転のみ可能に嵌挿されている。この回転筒１２６は固定筒１０３のカム穴形成部１０３ｃの外周に嵌装されている直進穴形成部１２６ａと、固定筒１０３の内筒部分１０３ｂの外周に嵌装されている内筒部分１２６ｂを有している。直進穴形成部１２６ａにはコロ１２７が光軸Ｚ方向のみ移動可能に係合し、コロ１２７を光軸Ｚを中心として回転させてレンズホルダー１０５を回転駆動させるための直進穴１２６ｃが設けられている。
【００５４】
ローラー１２０は、その外周面において回転リング１１２の端面とマニュアル操作力入力リング１１９（以下、リング１１９と略称する）の端面とに接触している。このリング１１９は後述するスペーサ１２３の内周に回転可能に嵌装されており、その一端面（図３及び図４において右側の端面）においてローラー１２０の外周面に接触し、他方の端面において第２の環状のスペーサ１２３に接触している。
【００５５】
筒状体１０２の内周面に形成されたねじ部１０２ｃに螺合された第２の環状のナット１２５は、第２の環状の皿ばね１２４の弾発力を調整することによってローラー１２０と回転リング１１２及びリング１１９との接触圧、リング１１９とスペーサ１２３との接触圧を調整する。即ち、ナット１２５と皿ばね１２４とにより、第２の加圧手段を構成している。
【００５６】
リング１１９の突部１１９ａはマニュアル操作環１０４の内周面の凹部１０４ａに係合しており、マニュアル操作環１０４によって回転されるようになっている。このリング１１９はスペーサ１２３との間の摩擦抵抗よりも大きな駆動トルクがマニュアル操作環１０４から伝達された時のみ回転することができ、それ以外は回転しない。従って、レンズ鏡筒の使用者がリング１１９とスペーサ１２３との間の摩擦抵抗に打ち勝った回転トルクでマニュアル操作環１０４を回動操作しないかぎり、リング１１９は回転しない。
【００５７】
次に、前記の如き構造を有する本実施の形態例２のレンズ鏡筒の動作を説明する。
【００５８】
レンズ鏡筒の使用者がレンズホルダー１０５を超音波モータ１３１の力で駆動させようとする時には不図示のフォーカシングスイッチを操作する。すると、不図示の制御回路の動作によって電歪素子１０７に電圧が印加され、その結果、円周方向に進行する振動が振動部材１０６に生じ、該振動部材１０６の振動によって回転リング１１２及びゴムリング１１３並びに周方向移動部材１１４から成るロータが光軸Ｚを中心として回転される。
【００５９】
このロータの回転によって中空ローラー１２０は回転リング１１２から回転トルクを受けるが、この時にはマニュアル操作環１０４が回動操作されていないので、前記リング１１９も回転していない。従って、ローラー１２０はローラー支持軸１２１のまわりを回転しつつ前記リング１１９の端面に沿って転動し、ローラー支持軸１２１を介して前記リング１２２が光軸Ｚを中心として回転される。このため、リング１２２の突部１２２ａと回転筒１２６の溝部１２６ｂとの係合によって、回転筒１２６も前記リング１２２とともに光軸Ｚを中心として回動されるので、レンズホルダー５は光軸Ｚを中心として回転されるとともに固定筒１０３のカム穴形成部１０３ｃに形成されたカム穴１０３ｄに沿って軸方向移動してオートフォーカシングが行われる。
【００６０】
一方、レンズ鏡筒使用者がレンズホルダー１０５を超音波モータ１３１の力で駆動せずに指先の力で駆動させようとする時には、前記フォーカシングスイッチを操作せず、マニュアル操作環１０４を光軸Ｚを中心として指先で回動操作する。すると、前記リング１１９がスペーサ１２３との摩擦抵抗に打ち勝って光軸Ｚを中心として回転されるが、この時には超音波モータ１３１は駆動されていないので、この超音波モータのロータである回転リング１１２は静止している。
【００６１】
従って、ローラー１２０は前記リング１１９によって回転されつつ回転リング１１２の端面に沿って転動する。その結果、ローラー支持軸を介して前記リング１２２は光軸Ｚを中心として回転される。このため、突部１２２ａと溝部１２６ｄの係合によって回転筒１２６も回転し、レンズホルダー１０５は該回転筒１２６によって回転されつつカム穴１０３ｄに沿って軸方向移動してマニュアルフォーカシングが行われる。
【００６２】
実施の形態例３．
図５は本発明によるレンズ鏡筒の実施の形態例３を示した要部縦断面図である。
【００６３】
図５において、２０１は案内筒で、後述のカム環２０２の径方向の回転のみ許容し、光軸方向の移動を規制する突起２０１ａ、後述の駆動コロ２０８が係合する直進溝２０１ｂを有している。２０２はカム環で案内筒２０１に回転可能に係合しており、後述の駆動コロ２０８に係合するカム２０２ａ及び後述する出力リング２２７に係合して、回転力が伝達される突起２０２ｂを有している。２０３は第１群レンズでフォーカス時に光軸方向に移動してピントを調整する。２０４は第２群レンズで常に固定されている。２０５は第１群鏡筒で、第１群レンズを保持し、案内筒２０１の内径に嵌合しており、一体的に取り付けられた後述の駆動コロ２０８により光軸方向に駆動される。２０６は第２群レンズを保持し、絞りユニット７を保持すると共に、案内筒２０１に一体的に固定される第２群鏡筒、２０８は第１群鏡筒２０５に一体的に取り付けられており、案内筒２０１の直進溝２０１ｂ、カム環２０２のカム２０２ａに係合して、カム環２０２が回転すると第１群鏡筒２０５を光軸方向に前後させる駆動コロである。２０９は不図示のカメラボディーと係合するマウント、２１０は案内筒２０１及び後述するフォーカスユニット外筒２１２を一体的に保持すると共にマウント９が一体的に取り付く固定筒である。２１１は後述のフォーカスユニット外筒２１２と回転可能に係合するフォーカス操作環で、後述のマニュアル連結環２２２に回転を伝達するように係合する爪部２１１ａを有している。
【００６４】
２１２〜２３２はフォーカス駆動のアクチュエータを構成するフォーカスユニットであり、２１２はユニット内の個々の部品を保持するフォーカスユニット外筒である。超音波モータ部は、横断面の形状が台形のリングから成る環状の振動部材２１３（ステータに相当する）、振動部材２１３と一体に形成された電歪素子２１４、電歪素子２１４の表面に圧接されたフェルト等から成る環状の振動吸収体２１５、振動吸収体２１５を環状振動部材の方へ押す第１の環状の皿ばね２１６、フォーカスユニット外筒２１２に螺合する第１の環状ナット２１７、このナット２１７の螺合位置を調整することで超音波モータ部側の加圧力を調整している振動部材２１３の溝に係合して振動部材２１３の回転を規制する回り止め２１８、振動部材２１３の端面に圧接された周方向移動部材２１９、周方向移動部材２１９からの振動を吸収するゴムリング２２０、ゴムリング２２０を介して周方向移動部材２１９と一体的に回転し、後述する第２連結環２２９に回転を伝える爪２２１ａを有する環状の第１連結環２２１等により構成されている。
【００６５】
一方、マニュアル入力部は、フォーカス操作環２１１の爪部２１１ａと係合して回転が伝えられるマニュアル連結環２２２、フォーカスユニット外筒２１２に回転を規制され、光軸方向に前後可能に係合し、マニュアル連結環２２２の端面に圧接されるマニュアルリングカラー２２３、マニュアルリングカラー２２３の剛性を高めるための補強板２２４、補強板２２４を超音波モータ方向へ付勢する第２の環状皿ばね２２５、フォーカスユニット外筒２１２に螺合し、前述のナット２１７と同様にナット２２６の螺合位置の調整によりマニュアル側の加圧力を調整する第２の環状ナット２２６等により構成されている。
【００６６】
以上の部品によって構成されたマニュアル入力部は、後述の２２７〜２３２の部品と合せ差動機構を構成している。
【００６７】
２２７は前述のカム環２０２の突起２０２ｂと係合する出力リングであり、光軸に対し直交する放射方向軸線上に延びる少なくとも３ヶ所の支持軸２２７ａを有し、支持軸２２７ａには中間形の第１のローラー２２８が回転可能に係合する。２２９は前述の第１連結環２２１の爪部２２１ａと係合して回転が伝達される係合部２２９ａを有する第２連結環で端面を第１のローラー２８に圧接されている。２３０はベアリング構造で、後述の固定軸２３２に内輪が圧入され、外輪はボールを介して回転自由な第２のローラーであり、第１連結環２２１の端面に圧接されて、超音波モータ部側からの加圧を受ける。３１は、同じくベアリング構造で、後述の固定軸３３２に内輪が圧入され、外輪はボールを介して回転自由な第３のローラーであり、第２の連結環２２９の端面に圧接されて第１のローラー２２８を介してマニュアル入力部側からの加圧を受ける。３３２はフォーカスユニット外筒２１２に軸支され、光軸に直交する放射方向軸線上に少なくとも３ヶ所内径方向に向かって突出する固定軸で、前述の第２，第３のローラーを保持する。
【００６８】
第２のローラー２３０は、第２連結環２２９の端面と接触しておらず、第３のローラー２３１は、第１連結環の端面と接触していない。このような構成により、超音波モータ部側、マニュアル入力部側それぞれの側からの加圧力は、反対側には伝わらず、したがって、それぞれの加圧力を最適な値に設定できるため、超音波モータの出力を効率よく伝達することができる。
【００６９】
次に本実施形態におけるレンズ鏡筒の動作を説明する。
【００７０】
まず、オートフォーカスモード時には、不図示の制御回路の動作によって電歪素子２１４に電圧が印加され、その結果、円周方向に進行する振動が振動部材２１３に生じ、その振動によって周方向移動部材２１９及びゴムリング２２０、第１連結環２２１が一体的に回転する。更に、その回転は第１連結環２２１の爪部２２１ａ、第２連結環の係合部２２９ａを介して第２連結環２２９にも伝えられる。このとき第１連結環２２１の端面より超音波モータ側からの加圧を受ける第２のローラー２３０の外輪及び第２連結環２２９の端面よりマニュアル入力側からの加圧を受ける第３のローラー２３１の外輪は固定軸２３２の回りを回転する。
【００７１】
第２連結環の回転によって第１のローラー２２８は回転トルクを受け、出力リング２２７の支持軸２２７ａの周りを回転しつつ、静止しているマニュアル連結環２２２の端面に沿って転動し、それに伴い出力リング２２７も光軸を中心として回転させる。そして出力リング２２７の回転は突起２０２ｂを介してカム環２０２にも伝達され、オートフォーカスが行なわれる。
【００７２】
上述の説明からも明らかなように、本実施形態においては周方向移動部材２１９、ゴムリング２２０、第１連結環２２１、第２連結環２２９によって超音波モータのロータを構成している。
【００７３】
次に、撮影者が手動でピントを合わせる場合の動作について説明する。フォーカス操作環２１１を回転させると、その回転はマニュアル連結環２２２に伝えられ、マニュアル連結環２２２がマニュアルリングカラー２２３との摩擦抵抗に打ち勝って回転する。このとき超音波モータは駆動されていない為、第２連結環２２９は静止しており、従って第１ローラー２２８はマニュアル連結環２２２によって回転されつつ、第２連結環２２９の端面に沿って転動する。その結果、出力リング２２７も光軸を中心に回転させられ、突起２０２ｂを介して回転はカム環２０２へと伝達され、マニュアルフォーカスが行なわれる。尚同構成において超音波モータ部側は超音波モータの性能を十分に引き出せるような加圧力が設定されており、一方、マニュアル入力部側では、前述のレンズ群の駆動に必要なトルクを得るために、差動機構を構成する上での摩擦接触部での滑りが生じないような加圧力に設定されている。
【００７４】
レンズ鏡筒を上述してきたような構成にすることにより、超音波モータの性能に関係なく、差動機構部の摩擦接触のスリップトルクを自由に設定でき、超音波モータの出力を効率よく伝達することが簡単な構成、組立作業で実現できる。
【００７５】
また、実施形態１〜３にて示したレンズ鏡筒をカメラ等の光学機器に適用しても同様の効果が期待できる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレンズ鏡筒及び光学機器によれば、超音波モータの出力を効率よく伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例１によるレンズ鏡筒を示した縦断面図
【図２】実施の形態例１における駆動力発生ユニットの縦断面図
【図３】本発明の実施の形態例２によるレンズ鏡筒を示した縦断面図
【図４】実施の形態例２における駆動力発生ユニットの縦断面図
【図５】本発明の実施の形態例３によるレンズ鏡筒を示した縦断面図
【図６】従来のレンズ鏡筒を示した縦断面図
【符号の説明】
６、１０６、２１３  振動部材
８、１０８、２１６  第１の環状皿ばね
１１、１１１、２１７  第１の環状ナット
１２、１１２  回転リング
１４、１１４、２１９  周方向移動部材
１６、１１６  軸受ボール
１７、１１７  第１のボール受けリング
１８、１１８  第２のボール受けリング
１９、１１９  マニュアル操作力入力リング
２０、１２０  ローラー
２１、１２１  ローラー支持軸
２２、１２２、２２７  出力リング
２４、１２５、２２５  第２の環状皿ばね
２５、１２５、２２６  第２の環状ナット
２９、１３１  超音波モータ
３０  駆動力発生ユニット
３１、１３３  出力部材
２２１  第１連結環
２２２  マニュアル連結環
２２８  第１のローラー
２２９  第２連結環
２３０  第２のローラー
２３１  第３のローラー
２３２  固定軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003630826.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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