(57)【要約】【課題】小型の振動波モータを提供する。【解決手段】振動波モータ（１）は、圧電素子（１０３）と振動体（１０１）とを備えた振動子（１００）と、振動子と摩擦接触する摩擦部材（１０４）と、振動子を摩擦部材に加圧する加圧部材（１１１）と、振動子と摩擦部材との相対移動を直進ガイドするガイド手段（１１８）とを有し、振動子と摩擦部材は、振動子に発生する振動により相対的に移動し、ガイド手段は、加圧部材を保持する加圧保持部（１１２ａ）を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と振動体とを備えた振動子と、
前記振動子と摩擦接触する摩擦部材と、
前記振動子を前記摩擦部材に加圧する加圧部材と、
前記振動子と前記摩擦部材との相対移動を直進ガイドするガイド手段と、を有し、
前記振動子と前記摩擦部材は、前記振動子に発生する振動により相対的に移動し、
前記ガイド手段は、前記加圧部材を保持する加圧保持部を有することを特徴とする振動波モータ。
【請求項２】
前記ガイド手段は、
転動部材と、
前記転動部材を転動可能に保持し、固定された第１のガイド部材と、
前記転動部材を転動可能に保持し、移動可能な第２のガイド部材と、を有し、
前記転動部材は、前記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材とにより挟持されており、
前記第２のガイド部材は、前記加圧保持部を有することを特徴とする請求項１に記載の振動波モータ。
【請求項３】
前記第２のガイド部材は、前記転動部材を保持する転動保持部を有し、
前記加圧保持部は、前記転動保持部に対向するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の振動波モータ。
【請求項４】
前記加圧部材の加圧方向と直交する方向から見た場合、前記第１のガイド部材は前記加圧部材の少なくとも一部と重なっており、
前記第１のガイド部材には、前記摩擦部材が挿入される開口部が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の振動波モータ。
【請求項５】
前記第１のガイド部材は、前記加圧部材の加圧方向において、前記加圧部材の前記第２のガイド部材との連結側の第１の端部と、前記加圧部材を保持する加圧保持部材との連結側の第２の端部との間に配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の振動波モータ。
【請求項６】
前記第２のガイド部材は、前記加圧部材の加圧方向において、前記振動子を基準として、前記第１のガイド部材よりも離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の振動波モータ。
【請求項７】
前記加圧部材は、前記第２のガイド部材に保持される第１のフック部を有し、
前記転動部材は、前記振動子と前記摩擦部材とが相対的に移動する際、前記第１のフック部の内部を通過するように配置されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の振動波モータ。
【請求項８】
前記加圧部材は、コイル部を有し、
前記コイル部の径は、前記第１のフック部に向かって大きくなることを特徴とする請求項７に記載の振動波モータ。
【請求項９】
前記振動子と前記摩擦部材は、前記振動子に発生する超音波振動により相対的に移動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動波モータ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動波モータと、
前記振動波モータにより駆動される光学系と、を有することを特徴とするレンズ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子と、を有す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、レンズ装置などに適用可能な振動波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高周波電圧の印加により周期的に振動する振動子を摺動部材に圧接することで摺動部材を相対的に駆動する超音波モータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２６６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された超音波モータは、振動子、摩擦部材、振動子を摩擦部材に圧接するための加圧手段、および、振動子の駆動をガイドするガイド部材を備えている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された加圧手段は、振動子の加圧方向に積み重なるように配置されているため、超音波モータの厚さ方向のサイズが大きくなる。また、加圧手段とは別の位置にガイド部が配置されているため、超音波モータのサイズが大きくなる。その結果、超音波モータの小型化が難しい。
【０００６】
そこで本発明は、小型の振動波モータ、レンズ装置、および、撮像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】
【０００７】
本発明の一側面としての振動波モータは、圧電素子と振動体とを備えた振動子と、前記振動子と摩擦接触する摩擦部材と、前記振動子を前記摩擦部材に加圧する加圧部材と、前記振動子と前記摩擦部材との相対移動を直進ガイドするガイド手段とを有し、前記振動子と前記摩擦部材は、前記振動子に発生する振動により相対的に移動し、前記ガイド手段は、前記加圧部材を保持する加圧保持部を有する。
【０００８】
本発明の他の側面としてのレンズ装置は、前記振動波モータと、前記振動波モータにより駆動される光学系とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての撮像装置は、前記レンズ装置と、前記レンズ装置を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子とを有する。
【００１０】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型の振動波モータ、レンズ装置、および、撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における振動波モータの斜視図である。
【図２】本実施形態における振動波モータの分解斜視図である。
【図３】本実施形態における振動波モータの側面断面図である。
【図４】本実施形態における振動波モータの正面断面図である。
【図５】本実施形態における振動波モータの要部斜視図である。
【図６】本実施形態における振動波モータの位置関係を示す要部断面図である。
【図７】本実施形態における撮像装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
まず、図１乃至図５を参照して、本実施形態における振動波モータ１について説明する。図１は、振動波モータ１の斜視図である。図２は、振動波モータ１の分解斜視図である。図３は、振動波モータ１の側面断面図である。図４は、振動波モータ１の正面断面図である。図５は、振動波モータ１の要部斜視図である。
【００１５】
１０１は振動体であり、振動子保持部材１０２に対して溶接や公知の接着剤などにより固定される。振動体１０１には、圧電素子１０３が公知の接着剤などにより固着されている。振動体１０１および圧電素子１０３により振動子１００が構成される。圧電素子１０３に高周波電圧が印加されると、振動体１０１が共振を起こす。振動子１００は、高周波駆動電圧が印加されることにより超音波振動を起こすように構成されている。その結果、振動子１００に形成された圧接部１００ａの先端が楕円振動を起こす。
【００１６】
圧電素子１０３に印加する高周波電圧の周波数や位相を変えることにより、回転方向や楕円比を適切に変化させて所望の動きを発生させることができる。このため、振動子１００を相手部品である摩擦部材１０４の摩擦接触面１０４ａに圧接させることにより相対的に移動させる駆動力を発生させ、振動子１００を摩擦部材１０４に対して振動子１００と摩擦部材１０４との相対移動方向（Ｘ軸方向）に進退可能となる。このように、振動子１００と摩擦部材１０４は、振動子１００に発生する超音波振動により相対的に移動する。
【００１７】
振動子保持部材１０２と、後述する加圧保持部材１１０を保持する保持筐体１０５には、ローラー１０６ｂおよび板バネ１０７からなる連結手段１１６が組み込まれる。所定の弾性を有する付勢部材である板バネ１０７は、保持筐体１０５に当接する。ローラー１０６ｂは、板バネ１０７と振動子保持部材１０２との間に挟持され、加圧方向（Ｚ軸方向）に移動可能である。本実施形態において、連結手段１１６は、ローラー１０６ｂおよび板バネ１０７を備えているが、ローラー１０６ｂについては、Ｚ軸方向に自由に移動可能であればこれに限定されるものではない。また板バネ１０７については、付勢機能を有していればこれに限定されるものではない。
【００１８】
振動子保持部材１０２は、板バネ１０７の付勢力によりローラー１０６ｂを介して、振動子１００と摩擦部材１０４との相対移動方向（Ｘ軸方向）に付勢され、保持筐体１０５はＸ軸方向に付勢される。このときの付勢力は、振動子１００の加圧方向（Ｚ軸方向）に対して直交する方向（Ｘ軸方向）に発生する。その結果、他方に組み込まれたローラー１０６ａも、保持筐体１０５と振動子保持部材１０２との間で挟持される。
【００１９】
以上のような構成により、振動子１００と摩擦部材１０４との相対移動方向（Ｘ軸方向）にはガタの発生がなく、加圧方向（Ｚ軸方向）にはローラー１０６ａ、１０６ｂの作用により摺動抵抗が実質的に発生しない連結手段１１６を実現することができる。このとき、板バネ１０７の付勢力は、保持筐体１０５並びに被駆動部の作動開始および停止時に生じる加減速による慣性力よりも大きくなるように設定されている。この設定により、振動子保持部材１０２および振動子１００と保持筐体１０５とは、駆動時の慣性力による振動子１００と摩擦部材１０４との相対移動方向（Ｘ軸方向）の相対変位が発生せず、安定した駆動制御を実現することができる。
【００２０】
１１０は加圧保持部材であり、１１１は振動子１００を摩擦部材１０４に加圧する複数の加圧バネ（加圧部材）である。加圧保持部材１１０および加圧部材１１１により加圧手段１１７が構成される。１１８は、振動子１００と摩擦部材１０４との相対移動を直進ガイドするガイド手段である。ガイド手段１１８は、転動部材１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、第１のガイド部材１１３、および、第２のガイド部材１１２を有する。第１のガイド部材１１３は、転動部材１１４ａ〜１１４ｃを転動可能に保持して固定された固定部材である。第２のガイド部材１１２は、転動部材１１４ａ〜１１４ｃを転動可能に保持して移動可能な移動部材である。第２のガイド部材１１２は、振動子保持部材１０２と連結手段１１６と保持筐体１０５とを介して、振動子１００と連結されている。振動子１００と摩擦部材１０４との相対移動方向において、第２のガイド部材１１２は、振動子１００と略一体的に移動する。第２のガイド部材１１２は、振動子１００で生じた駆動力を外部へ伝達する部材でもある。
【００２１】
加圧保持部材１１０は、加圧部材１１１を連結保持する連結部を有する。第２のガイド部材１１２には、加圧部材１１１を連結保持する加圧保持部１１２ａが設けられている。加圧部材１１１は、第２のガイド部材１１２に連結保持される連結部としての第１のフック部１１１ｃと、加圧保持部材１１０に連結保持される連結部としての第２のフック部１１１ｄとを有する。加圧部材１１１は、加圧保持部材１１０に設けられた連結部と第２のガイド部材１１２の加圧保持部１１２ａとの間に配置される。これにより、加圧保持部材１１０と第２のガイド部材１１２との間に引っ張りバネ力が生じ、加圧部材１１１で生じるバネ力により、加圧保持部材１１０はＺ軸方向に引き込まれる。同様に、加圧部材１１１で生じるバネ力により、第２のガイド部材１１２はＺ軸方向に引き込まれる。
【００２２】
本実施形態において、加圧部材１１１の加圧方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）から見た場合、第１のガイド部材１１３は加圧部材１１１の少なくとも一部と重なっている。すなわち、加圧部材１１１の第２のガイド部材１１２との連結部１１１ｃ側（第２のガイド部材１１２との連結側）の端部を第１の端部１１１ａ、加圧保持部材１１０との連結部１１１ｄ側（加圧保持部材１１０との連結側）の端部を第２の端部１１１ｂとする。このとき第１のガイド部材１１３は、加圧方向（Ｚ軸方向）において、第１の端部１１１ａと第２の端部１１１ｂとの間（距離１１１ｈの範囲内）に配置される。
【００２３】
加圧保持部材１１０には略半球状の突起で形成された加圧部１１０ａが設けられており、加圧部１１０ａは弾性部材１０９と当接する。加圧保持部材１１０は、弾性部材１０９を挟んで圧電素子１０３を押圧保持するように構成されており、加圧部材１１１に生じたバネ力がこれら部材を介して振動子１００の加圧方向（Ｚ軸方向）に働く。これにより、振動子１００の圧接部１００ａと摩擦部材１０４の摩擦接触面１０４ａとが摩擦接触することが可能になる。弾性部材１０９は、加圧保持部材１１０の加圧部１１０ａと圧電素子１０３との直接接触を妨げ、圧電素子１０３の損傷を防止する。
【００２４】
第２のガイド部材１１２は、接着やねじ止めなど公知の技術により、保持筐体１０５に固定される。第２のガイド部材１１２は、保持筐体１０５を光軸方向である振動子１００と摩擦部材１０４との相対移動方向（Ｘ軸方向）にガイドするための転動部材１１４を保持する転動保持部１１２ｂを有する。転動保持部１１２ｂは、加圧部材１１１を連結保持する加圧保持部１１２ａの対向面側に配置される。すなわち、前述の加圧保持機能である加圧保持部１１２ａと、転動保持機能である転動保持部１１２ｂは、表裏一体に配置される。これにより、加圧保持と転動保持とを略同一に行うことができるため、省スペース化が実現され、振動波モータ１の小型化が可能となる。
【００２５】
第１のガイド部材１１３には、摩擦部材１０４が挿入される開口部（逃げ部）１１３ａが設けられている。これにより、第１のガイド部材１１３が摩擦部材１０４と干渉することを回避することができる。摩擦部材１０４および第１のガイド部材１１３は、ねじ止めなどの公知の技術により地板１１５に固定されている。第１のガイド部材１１３には、第２のガイド部材１１２と対向する面においてＶ溝や平面が設けられている。そして第１のガイド部材１１３は、転動部材１１４ａ〜１１４ｃを第１のガイド部材１１３と第２のガイド部材１１２とで挟持して転動させることにより直進ガイドする。これにより、保持筐体１０５を光軸方向である振動子１００と摩擦部材１０４との相対移動方向（Ｘ軸方向）に沿って進退可能に支持することができる。すなわち、図５に示されるように、互いに対向する第１のガイド部材１１２と第２のガイド部材１１３との間に転動部材１１４ｂ（１１４ａ、１１４ｃ）を挟持することにより、振動子１００が摩擦部材１０４と相対移動する際に直進駆動可能であるようにガイドする。
【００２６】
次に、図６を参照して、振動波モータ１の位置関係について説明する。図６は、振動波モータ１の位置関係を示す要部断面図である。図６（ａ）〜（ｃ）の順に、第２のガイド部材１１２を含む移動部材がＸ軸方向に直進的に駆動（移動）する際の、端部、中心部、および、逆側の端部に位置する移動部材の位置関係を示している。
【００２７】
図６（ａ）の状態において、転動部材１１４ｃは、振動子１００を基準として、Ｘ軸方向において加圧部材１１１の第１のフック部１１１ｃよりも遠い位置に配置されている。振動子１００と摩擦部材１０４とが相対移動を行うと、第２のガイド部材１１２は、振動子１００と略一体的に移動する。その際、転動部材１１４ｃは、転動しながらＸ軸方向に移動する。図６（ｂ）は、転動部材１１４ｃが移動した後の状態の位置関係を示している。Ｘ軸方向において、第２のガイド部材１１２と転動部材１１４ｃは移動量が互いに異なるため、加圧部材１１１を保持する加圧保持部１１２ａと転動部材１１４ｃとの位置関係が変わる。転動部材１１４ｃは、振動子１００を基準として、Ｘ軸方向において加圧部材１１１の第１のフック部１１１ｃよりも近い位置に配置されている。すなわち転動部材１１４ｃは、加圧部材１１１の第１のフック部１１１ｃの内部を通過する。
【００２８】
次に、転動部材１１４ｂに注目すると、図６（ｂ）の状態で転動部材１１４ｂは、振動子１００を基準として、Ｘ軸方向において加圧部材１１１の第１のフック部１１１ｃよりも近い位置に配置されている。図６（ｂ）の状態から振動子１００と摩擦部材１０４とが相対移動を行うと、第２のガイド部材１１２は、振動子１００と略一体的に移動する。転動部材１１４ｂは、転動しながらＸ軸方向に移動する。図６（ｃ）は、転動部材１１４ｂが移動した後の状態の位置関係を示している。Ｘ軸方向において、第２のガイド部材１１２と転動部材１１４ｂは移動量が互いに異なる。このため、転動部材１１４ｂは、振動子１００を基準として、Ｘ軸方向において加圧部材１１１の第１のフック部１１１ｃよりも遠い位置に配置されている。すなわち転動部材１１４ｂは、加圧部材１１１の第１のフック部１１１ｃの内部を通過する。
【００２９】
このように、転動部材１１４ａ〜１１４ｃは、振動子１００と摩擦部材１０４とが相対的に移動する際、第１のフック部１１１ｃの内部を通過するように配置されている。このため、第１のフック部１１１ｃの径は、転動部材（転動ボール）１１４ａ〜１１４ｃの径よりも大きく設定する必要がある。ここで、第１のフック部１１１ｃを基準として加圧部材１１１のサイズを全体的に合わせて設定すると、加圧部材１１１が大型化し、振動波モータ１のサイズが大きくなってしまう。これを回避するため、図４に示されるように、加圧部材１１１のコイル部１１１ｅは、第１のフック部１１１ｃに向かって徐々に径が大きくなるように構成される。これにより、転動部材１１４ａ〜１１４ｃが通過する第１のフック部１１１ｃの径を十分に確保しつつ、振動波モータ１の大型化を回避することが可能となる。
【００３０】
以上のように、ガイド手段１１８は加圧部材１１１を保持する加圧保持部１１２ａを有する。すなわちガイド手段１１８は、振動子１００と摩擦部材１０４との相対移動を直進ガイドする機構、および、振動子１００を摩擦部材１０４に加圧する加圧部材１１１を保持する機構の両方を備えている。このため、直進ガイド機構と加圧部材の保持機構とをそれぞれ別に設けている構成と比較して、振動波モータ１の小型化を図ることができる。
【００３１】
次に、図７を参照して、本実施形態における振動波モータ１を備えたレンズ鏡筒（レンズ装置）について説明する。図７は、撮像装置１０の要部断面図である。なお、レンズ鏡筒は略回転対称であるため、図７では撮像装置１０の上側半分（光軸ＯＡの上側）のみを示している。
【００３２】
図７に示されるように、撮像装置１０は、カメラ本体２と、カメラ本体２に着脱可能なレンズ鏡筒（レンズ装置）３とを備えて構成される。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、カメラ本体とレンズ鏡筒とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
【００３３】
カメラ本体２は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどの撮像素子４を有する。撮像素子４は、レンズＧ１〜Ｇ３を含む光学系（撮像光学系）を介して形成された光学像を光電変換して画像データを出力する。レンズ鏡筒３は、カメラ本体２のマウント５に固定されている。レンズ鏡筒３は固定筒６を有する。固定筒６には、レンズＧ１を保持する前鏡筒７、および、レンズＧ３を保持する後鏡筒８が固定されている。レンズ鏡筒３は、レンズ保持枠（フォーカスレンズ保持枠）９を有する。レンズ保持枠９は、レンズ（フォーカスレンズ）Ｇ２を保持している。レンズ保持枠９は、前鏡筒７と後鏡筒８とに保持されたガイドバー１２により、光軸ＯＡに沿った方向（光軸方向）に直進移動可能に保持されている。振動波モータ１の地板１１５にはフランジ部（不図示）が形成されており、後鏡筒８にビス等で固定されている。
【００３４】
このような構成により、振動波モータ１の振動子保持部材１０２を含む可動部が駆動すると、振動波モータ１の駆動力は、振動子保持部材１０２および第２のガイド部材（移動部材）１１２を介して、レンズ保持枠９に伝達される。レンズ保持枠９は、ガイドバー１２により案内されて直進移動する。
【００３５】
本実施形態によれば、小型の振動波モータ、レンズ装置、および、撮像装置を提供することができる。
【００３６】
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及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００  振動子
１０１  振動体
１０３  圧電素子
１０４  摩擦部材
１１１  加圧部材
１１２ａ  加圧保持部
１１８  ガイド手段
【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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