(57)【要約】【課題】簡単な構造で温度上昇を低減可能な振動アクチュエータを提供する。【解決手段】本発明の振動アクチュエータは、電気機械変換素子（１２）の励振により振動波を生じる振動子（１１）と、前記振動子（１１）に加圧接触されて前記振動波によって駆動され、前記振動子（１１）に対して相対移動する移動子（１５）と、前記移動子（１５）の相対移動に連動して送風を行う送風手段（３０）と、を備えること、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】
電気機械変換素子の励振により振動波を生じる振動子と、
前記振動子に加圧接触されて前記振動波によって駆動され、前記振動子に対して相対移動する移動子と、
前記移動子の相対移動に連動して送風を行う送風手段と、
を備えること、を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記送風手段は、前記移動子に対して前記振動子と接触する側と反対側に設けられていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動アクチュエータであって、
該振動アクチュエータにおける前記送風手段によって風が当たる部分に熱放射塗料が塗布されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記送風手段に、熱放射性塗料が塗布されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えること、
を特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えること、
を特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動子の振動により、その振動子に加圧接触された移動子を回転駆動する振動アクチュエータがある。このような振動アクチュエータにおいては、移動子と振動子との間の摩擦により熱が発生し、振動アクチュエータの駆動に悪影響を与える可能性がある。このため、従来、移動子の外周に複数のフィンを一体形成し、移動子の回転とともに風を発生し、移動子及び振動子に送風を行う振動アクチュエータがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−６５６７３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、上記従来技術は、移動子自体を加工するので、構造が複雑になり製造コストがかかる。
【０００５】
本発明の課題は、簡単な構造で温度上昇を低減可能な振動アクチュエータ、並びにそれを備えるレンズ鏡筒及びカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、電気機械変換素子（１２）の励振により振動波を生じる振動子（１１）と、前記振動子（１１）に加圧接触されて前記振動波によって駆動され、前記振動子（１１）に対して相対移動する移動子（１５）と、前記移動子（１５）の相対移動に連動して送風を行う送風手段（３０）と、を備えること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ（１０）であって、前記送風手段（３０）は、前記移動子（１５）に対して前記振動子（１１）と接触する側と反対側に設けられていること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の振動アクチュエータ（１０）であって、該振動アクチュエータ（１０）における前記送風手段（３０）によって風が当たる部分に熱放射塗料が塗布されていること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）であって、前記送風手段（３０）に、熱放射性塗料が塗布されていること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えること、を特徴とするレンズ鏡筒（３）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えること、を特徴とするカメラ（１）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡単な構造で温度上昇を低減可能な振動アクチュエータ、並びにそれを備えるレンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態のカメラを説明する図である。
【図２】超音波モータの断面図である。
【図３】送風部材の斜視図である。
【図４】超音波モータの駆動装置を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、一実施形態のカメラ１を説明する図である。
カメラ１は、撮像素子を有するカメラボディ２と、レンズ７を有するレンズ鏡筒３とを備えている。レンズ鏡筒３は、カメラボディ２に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態では、レンズ鏡筒３は、交換レンズである例を示したが、これに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒であってもよい。
【００１１】
レンズ鏡筒３は、レンズ７、カム筒６、ギア４，５、超音波モータ１０等を備えている。本実施形態では、超音波モータ１０は、カメラ１のフォーカス動作時にレンズ７を駆動する駆動源として用いられており、超音波モータ１０から得られた駆動力は、ギア４，５を介してカム筒６に伝えられる。レンズ７は、カム筒６に保持されており、超音波モータ１０の駆動力により、光軸方向（図１中に示す、矢印Ｏ方向）に略平行に移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。
【００１２】
図１において、レンズ鏡筒３内に設けられた不図示のレンズ群（レンズ７を含む）によって、撮像素子８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子８によって、結像された被写体像が電気信号に変換され、その信号をＡ／Ｄ変換することによって、画像データが得られる。
【００１３】
図２は超音波モータ１０の断面図である。超音波モータ１０は、振動子１１に振動を発生させて振動エネルギーを生じさせ、この振動エネルギーを出力として取り出し、駆動力を得る装置である。
超音波モータ１０は、圧電素子１２と弾性体１３とを有する振動子１１と、弾性体１３の駆動面に加圧接触される移動子１５とを備え、本実施形態では、振動子１１側を固定とし、移動子１５を駆動するようになっている，
【００１４】
振動子１１は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気−機械変換素子である圧電素子１２と、圧電素子１２を接合した弾性体１３とを備え、振動子１１には、圧電素子１２の励振により進行性振動波（以下、「進行波」という）が発生する。なお、本実施形態では、電気−機械変換素子として圧電素子を用いるが、電歪素子などを用いてもよい。
【００１５】
弾性体１３は、圧電素子１２と接触して設けられ、圧電素子１２の駆動により振動する部材であって、共振先鋭度が大きな金属材料から構成された円環形状の部材である。圧電素子１２が接合される反対面には、溝が切られた櫛歯部１３ｂがあり、櫛歯部１３ｂの先端面（溝がない面）が駆動面となり、移動子１５に加圧接触される。溝を切る理由は、進行波の中立面をできる限り、圧電素子１２側に近づけ、これにより、駆動面の進行波の振幅を増幅させるためである。
【００１６】
溝が切られていないベース部１３ａには、溝側とは反対面に圧電素子１２が接合されている。この弾性体１３は、その駆動面にＮｉＰ等の表面処理がなされている。この弾性体１３は、ベース部１３ａの内周側にフランジ部１３ｃが設けられ、その部分を用いて固定部材１６（１６ａ，１６ｂ）に固定されている．フランジ部１３ｃは、ベース部１３ａの、厚さの中央に位置している。
【００１７】
圧電素子１２は、円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に対応する部分に分かれており、各相に対応する部分においては、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、Ａ相に対応する部分とＢ相に対応する部分との間には、１／４波長分間隔が空くようにしてある。圧電素子１２は、各相の電極にＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１４が接続されており、圧電素子１２を励振させるための駆動信号が入力される。
【００１８】
移動子１５は、振動子１１の圧電素子１２が設けられている部分とは異なる部分に接触して設けられ、弾性体１３の振動により、振動子１１に対して相対移動をする部材であり、アルミニウムなどの軽金属から構成され、摺動面の表面には、耐摩耗性向上のためのアルマイトの表面処理が施されている。
【００１９】
軸部材１８は、弾性部材１７を介して移動子１５に結合されており、移動子１５と一体に回転する。軸部材１８と移動子１５との間の弾性部材１７は、ゴムによる粘着性で移動子１５と軸部材１８を結合する機能と、移動子１５からの振動を軸部材１８へ伝えないための振動吸収機能とが求められており、ブチルゴムなどが好適である。
【００２０】
加圧部材１９は、コイルバネなどであり、軸部材１８に固定されたギア４とベアリング受け部材２１との間に設けられている。ギア４は、軸部材１８のＤカットに嵌まるように挿入され、Ｅクリップなどのストッパ２２で固定され、回転方向及び軸方向に軸部材１８と一体になるようにされている。また、ベアリング受け部材２１は、ベアリング２３の内径側に挿入され、ベアリング２３は、固定部材１６ａの内径側に挿入された構造となっている。このような構造により、移動子１５が振動子１１の駆動面に加圧接触するようになっている。
【００２１】
本実施形態の超音波モータ１０における移動子１５の外周には、送風部材３０が嵌め込まれている。図３は送風部材３０の斜視図である。送風部材３０は、移動子１５の外周に嵌め込まれる円環部３１と、円環部の外径側に設けられたプロペラ部３２とを有している。プロペラ部３２は円環部３１の外周に均等な間隔で５枚設けられている。
【００２２】
個々のプロペラ部３２は、回転時における空気抵抗が少ないように、回転方向Ｃに沿った断面で先端側が薄く、後端側が厚くなっている。また、回転時においてプロペラ部３２によって生じた風は移動子１５と弾性体１３（振動子１１）との接触部側に送風される形状となっている。
【００２３】
送風部材３０の表面には、放熱効率の高い塗料、例えば黒ラッカーや白ペイントなどの塗料が塗布されている。さらに、移動子１５と弾性体１３とにおける、送風部材３０により発生された風が当たる部分（移動子１５と弾性体１３との接触部を含む部分）にも、放熱効率の高い塗料、例えば黒ラッカーや白ペイントなどの塗料が塗布されている。
【００２４】
図４は、超音波モータ１０の駆動装置１００を説明するブロック図である。超音波モータ１０の駆動装置１００は、発振部１０１と、制御部１０２と、移相部１０３と、増幅部１０４，１０５と、検出部１０６とを有する。
発振部１０１は、制御部１０２の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する部分である。
移相部１０３は、発振部１０１で発生した駆動信号を、９０°位相の異なる２つの駆動信号に分ける部分である。
増幅部１０４，１０５は、移相部１０３によって分けられた２つの駆動信号を、それぞれ所望の電圧に昇圧する部分である。増幅部１０４，１０５からの駆動信号は、超音波モータ１０に伝達され、この駆動信号の印加により振動子１１に進行波が発生し、移動子１５が駆動される。
【００２５】
検出部１０６は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、移動子１５の駆動によって駆動されたレンズ７の位置や速度を検出する部分である。本実施形態では、カム筒６の位置や速度を検出することにより、レンズ７の位置や速度を検出している。
【００２６】
制御部１０２は、カメラボディ２に設けられた不図示のＣＰＵからの駆動指令を基に、超音波モータ１０の駆動を制御する部分である。制御部１０２は、検出部１０６からの検出信号を受け、その値を基に、位置情報と速度情報を得て、目標位置に位置決めされるように発振部１０１が発生する駆動信号の駆動周波数を制御する。
【００２７】
超音波モータ１０は、以下のように駆動される。
まず、図１を参照して説明すると、制御部１０２に目標位置が伝達される。発振部１０１からは、駆動信号が発生し、その信号から、移相部１０３により９０°位相の異なる２つの駆動信号が生成され、増幅部１０４，１０５により所望の電圧に増幅される。
【００２８】
次に、図２を参照して説明すると、駆動信号は、超音波モータ１０の圧電素子１２に印加され、圧電素子１２が励振され、その励振によって、弾性体１３には、４次の曲げ振動が発生する。圧電素子１２は、Ａ相とＢ相とに分けられており、駆動信号は、それぞれＡ相とＢ相とに印加される。Ａ相から発生する４次曲げ振動とＢ相から発生する４次曲げ振動とは、位置的な位相が１／４波長ずれるようになっており、また、Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とは、９０°位相がずれているため、２つの曲げ振動は、合成され、４波の進行波となる。
【００２９】
進行波の波頭には、楕円運動が生じ、弾性体１３の駆動面に加圧接触された移動子１５は、この楕円運動によって摩擦駆動される。
移動子１５は摩擦駆動により、振動子１１に対して回転を開始する。移動子１５の回転は弾性部材１７を介して軸部材１８に伝達され、軸部材１８が回転するとギア４も回転する。
さらに、図１を参照すると、ギア４の回転はギア５に伝達されてカム筒６が回転され、レンズ群７が移動される。
【００３０】
再び図４に戻り、光学式エンコーダ等の検出部１０６は、移動子１５の駆動により駆動されたカム筒６の位置や速度を検出し、電気パルスとして、制御部１０２に伝達される。制御部１０２は、この信号を基に、レンズ７の現在の位置と現在の速度とを得ることが可能となり、発振部１０１が発生する駆動周波数は、これらの位置情報、速度情報及び目標位置情報を基に制御される。
【００３１】
ここで、圧電素子１２により、弾性体１３が励振されると弾性体１３は弾性変形して熱を発生する。また、移動子１５は弾性体１３との摩擦によって駆動されるので、移動子１５及び弾性体１３、特に両者の接触部には摩擦熱が発生する。従って、弾性体１３及び移動子１５、特に両者の接触部は超音波モータ１０の駆動とともに温度が上昇してくる。
【００３２】
しかし、本実施形態の場合、移動子１５に送風部材３０が嵌め込まれている。この送風部材３０は、移動子１５の回転とともに回転し、移動子１５と弾性体１３との接触部を含む部分に送風を開始する。この送風により、弾性体１３及び移動子１５における放熱が促進される。
【００３３】
さらに、送風部材３０の表面には、放熱効率の高い塗料、例えば黒ラッカーや白ペイントなどの塗料が塗布されている。そして、移動子１５と弾性体１３とにおける、送風部材３０により発生された風が当たる部分（移動子１５と弾性体１３との接触部を含む部分）にも、放熱効率の高い塗料、例えば黒ラッカーや白ペイントなどの塗料が塗布されている。これにより、非駆動時における、移動子１５と弾性体１３との接触部及び送風部材３０からの放熱も可能となり、また駆動の際も効率的に放熱することが可能になる。
【００３４】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）超音波モータの駆動に伴い、移動子１５と弾性体１３との温度（特に両者の接触部の温度）が上昇するが、移動子１５の回転とともに送風部材３０が回転し、移動子１５と弾性体１３に送風される。従って移動子１５と弾性体１３の放熱が促進されるので、駆動時の発熱を抑制することができる。
【００３５】
（２）また、超音波モータ１０の回転に伴って送風が開始される。この際、別途電源等は必要としない。従って、安価且つ簡単な構造で冷却効果を得ることができる。
（３）移動子１５自体の形状を変更することなく、移動子１５の外周に送風部材３０を嵌め込むだけなので、既存の超音波モータにおいて過熱を低減することができる。また、移動子１５の形状が変化しないので、超音波モータ１０としての特性の変更も少ない。
【００３６】
（４）送風部材３０の表面には、放熱効率の高い塗料、例えば黒ラッカーや白ペイントなどの塗料が塗布されているので、非駆動時の放熱も可能となり、また駆動の際も効率的に放熱することが可能になる。
（５）移動子１５及び弾性体１３の風が当たる部分に放熱効率の高い塗料が塗布されているため、駆動時のみならず非駆動時にも放熱が可能となる。
【００３７】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では、プロペラ部３２の数が５の場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、４以下でもよく、また６以上でも良い。また、送風部材３０の回転駆動など駆動方向は問わない。また、送風機構はプロペラ部を有する構造に限定されるものではない。
【００３８】
（２）本実施形態では、送風部材３０を１つ備える形態について説明したが、これに限定されず、例えば移動子１５と弾性体１３との接触部分を挟むようにして２つ設けても良い。この場合、一つの送風部材３０は移動子１５及び弾性体１３の接触部への送風を行い、もう一つの送風部材３０は、その空気の流れを促進するように、移動子１５と弾性体１３との接触部分の空気を送り出すように配置することもできる。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００３９】
１：カメラ、３：レンズ鏡筒、１０：超音波モータ、１１：振動子、１５：移動子、３０：送風部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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