(57)【要約】【課題】駆動効率が良い振動型モータを提供する。【解決手段】振動型モータ１０は、突起部１３ａを備え、駆動電圧の印加により振動する振動子１１と、突起部１３ａが接触する、曲面で形成された摺動面１４ａを有する摩擦部材１４と、振動子１１を摩擦部材１４に加圧力Ｆ１で加圧する加圧手段Ｐと、を有し、振動により摺動面１４ａの接線方向に駆動力Ｆ２を発生させ、振動子１１と摩擦部材１４とを相対的に駆動させ、突起部１３ａは、振動の節Ｎ１の近傍に配置され、突起部１３ａは、振動により楕円運動ＥＭを発生し、楕円運動ＥＭが摺動面１４ａの曲面に対して所定の角度θに傾いて運動する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突起部を備え、駆動電圧の印加により振動する振動子と、
前記突起部が接触する、曲面で形成された摺動面を有する摩擦部材と、
前記振動子を前記摩擦部材に加圧力で加圧する加圧手段と、
を有し、
前記振動により前記摺動面の接線方向に駆動力を発生させ、前記振動子と前記摩擦部材とを相対的に駆動させ、
前記突起部は、前記振動の節の近傍に配置され、
前記突起部は、前記振動により楕円運動を発生し、
前記楕円運動が前記摺動面の前記曲面に対して所定の角度に傾いて運動することを特徴とする、振動型モータ。
【請求項２】
前記突起部の先端は、曲面形状として形成され、前記曲面形状の曲率中心は、前記節と略一致することにより、前記楕円運動が傾いて運動することを特徴とする、請求項１に記載の振動型モータ。
【請求項３】
前記摩擦部材は、前記振動子に対し回転軸の周りに相対的に回転し、
前記曲面は、前記回転軸と略一致する軸を曲率中心としており、
前記突起部が前記摺動面に接触する接触点は、前記回転軸の方向から見て前記振動の前記節から前記摺動面の接線方向にずれた位置に配置され、
前記接触点と前記接触点に最も近い前記節とを結ぶ第一の直線と、前記回転軸と前記接触点とを結ぶ第二の直線の延長線とのなす角度を１０度以下とすることにより、前記楕円運動が傾いて運動することを特徴とする、請求項１又は２に記載の振動型モータ。
【請求項４】
前記突起部の前記接触点の間隔をＤとし、前記摺動面を前記回転軸に直交する平面で切断したときの形状が円形で、かつ該円形の直径をΦとした時、以下の式を満たすことを特徴とする、請求項３に記載の振動型モータ。
Ｄ／Φ＞０．１７      式
【請求項５】
前記接触点は、前記振動子が振動していない状態で、前記回転軸の方向から見て前記振動の前記節から前記摺動面の接線方向にずれて位置することを特徴とする、請求項３又は４に記載の振動型モータ。
【請求項６】
前記振動子は、前記突起部を少なくとも２つ備えていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動型モータ。
【請求項７】
前記振動は、前記突起部が前記摺動面の接線方向に変位するような第一の振動であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動型モータ。
【請求項８】
前記摩擦部材は、リング形状であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動型モータ。
【請求項９】
前記振動は、超音波領域の周波数の高周波振動であり、前記振動型モータは超音波モータであることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動型モータ。
【請求項１０】
光学レンズと、
前記光学レンズを保持し、被係合部を有するレンズ保持部材と、
前記レンズ保持部材を前記光学レンズの光軸の方向に直進案内する案内機構と、
前記被係合部と係合するカム溝を有するカム機構を有し、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動型モータを用いて直接的もしくは間接的に前記カム機構を回転駆動することで前記案内機構に沿って前記光学レンズを駆動することを特徴とする、レンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型モータ及び当該振動型モータを用いたレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波モータは、比較的小型でありながら高出力、静粛性という特徴を併せ持っており、例えばカメラの交換レンズ内でのレンズ駆動に用いられている。また、超音波モータには、リニア駆動方式と回転駆動方式の両方式に対応可能な振動片型の振動子を用いたものがある。特許文献１及び２に記載の超音波モータは、振動片型の振動子を用いた回転駆動方式の例であって、円筒形状の摩擦部材の側面に振動片型の振動子を配置し、振動子が発生する楕円運動を摩擦部材に伝達することで摩擦部材を回転駆動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０４８８７号公報
【特許文献２】特開２００５−３２８６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
楕円運動を行う点における速度（以下、接線速度）が速い点において、振動子と摩擦部材が接触することが好ましい。しかしながら、楕円運動を行う点における接線速度は一定ではなく、接線速度が低い点において振動子が摩擦部材に接触すると駆動効率が低下するという課題があった。
【０００５】
そこで本発明では、駆動効率が良い振動型モータ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、本発明の振動型モータは、突起部を備え、駆動電圧の印加により振動する振動子と、突起部が接触する、曲面で形成された摺動面を有する摩擦部材と、振動子を摩擦部材に加圧力で加圧する加圧手段と、を有し、振動により摺動面の接線方向に駆動力を発生させ、振動子と摩擦部材とを相対的に駆動させ、突起部は、振動の節の近傍に配置され、突起部は、振動により楕円運動を発生し、楕円運動が摺動面の曲面に対して所定の角度に傾いて運動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、駆動効率が良い振動型モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態の振動型モータ１０の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の振動型モータ１０の正面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）本発明の振動子１１の振動モードを示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態の振動型モータ１０の突起部１３ａ近傍における楕円運動ＥＭの拡大図である。
【図５】本発明の効果を示す図である。
【図６】（Ａ）本発明の実施例１の構成を示す図である。（Ｂ）本発明の実施例１の変形例１を示す図である。
【図７】（Ａ）本発明の実施例２の構成を示す図である。（Ｂ）本発明の実施例２の変形例２を示す図である。
【図８】本発明を適用したレンズ駆動装置を示す断面図である。
【図９】従来例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態である振動型モータ１０（超音波モータ）について説明する。図１は振動型モータ１０の分解斜視図、図２は振動型モータ１０を回転駆動の回転軸Ａ１の方向から見た正面図である。振動型モータ１０は、主に振動子１１と摩擦部材１４と振動子１１と摩擦部材１４の保持手段Ｈ（保持板Ｈ１、固定部材Ｈ２、転動ボールＨ３）及び振動子１１の加圧手段Ｐ（加圧バネＰ１、加圧板Ｐ２、フェルトＰ３）によって構成されている。
【００１０】
振動子１１は、例えば板状の圧電素子１２と弾性部材１３を貼り合わせた構成をしている。圧電素子１２は例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）であり、弾性部材１３は例えばステンレス等の板金である。更に、弾性部材１３は、２つの突起部１３ａと被保持部１３ｂとを有する。圧電素子１２に適切な駆動電圧（超音波領域の周波数の高周波電圧）を印加すると、振動子１１が高周波振動（超音波振動）し、突起部１３ａの先端に楕円運動ＥＭ（図４）を発生することができる。振動子１１の被保持部１３ｂには、保持板Ｈ１の一端が接着固定され、保持板Ｈ１の他端は固定部材Ｈ２に接着固定される。保持板Ｈ１は例えば薄い板金であり、振動子１１の振動を阻害することなく、振動子１１を固定部材Ｈ２に連結している。
【００１１】
摩擦部材１４は、リング形状の金属部材であり、振動子１１の突起部１３ａが接触する摺動面１４ａを有する。摺動面１４ａは、摩擦部材１４の回転軸Ａ１を曲率中心とした曲面であるか、若しくは回転軸Ａ１と略一致する軸を曲率中心とする曲面である。また、摩擦部材１４は、曲率中心が無限遠方にある部材であって、摺動面１４ａが曲面で形成されたものでもよい。そして、摩擦部材１４はＶ溝１４ｇを有し、このＶ溝１４ｇに対応するように固定部材Ｈ２は、Ｖ溝Ｈ２ｇを有している。Ｖ溝１４ｇ及びＶ溝Ｈ２ｇの間には、３つの転動ボールＨ３が狭持され、摩擦部材１４が固定部材Ｈ２に対し回転軸Ａ１の周りにのみ回転可能に保持されている。これら保持板Ｈ１、固定部材Ｈ２、転動ボールＨ３が保持手段Ｈを構成している。
【００１２】
加圧バネＰ１は、板ばねであり固定部材Ｈ２にビス１５により弾性変形した状態で固定されている。加圧バネＰ１の弾性変形による反力によって振動子１１は、加圧板Ｐ２及びフェルトＰ３を介して摩擦部材１４に対して加圧力Ｆ１で加圧され、突起部１３ａは摺動面１４ａに押圧される。これら加圧バネＰ１、加圧板Ｐ２、フェルトＰ３が加圧手段Ｐを構成する。
【００１３】
上記の構成において、振動子１１を振動させ、突起部１３ａが楕円運動ＥＭ（図４）を発生すると、突起部１３ａと摩擦部材１４の摺動面１４ａの間に接線方向に駆動力Ｆ２が生じ、摩擦部材１４を回転軸Ａ１の周りに相対的に（回転）駆動させることができる。以上の部材により振動型モータ１０が構成される。
【００１４】
次に、本発明の振動型モータ１０の振動子１１の振動モードについて、図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図３（Ａ）は、振動子１１の突起部１３ａに矢印で示す往復運動Ｍ１を発生させ、主に摺動面１４ａの接線方向に突起部１３ａを変位させる振動子１１の振動を示しており、このような振動を第一の振動と呼ぶ。また、図３（Ｂ）は、突起部１３ａに矢印で示す往復運動Ｍ２を発生させ、主に摺動面１４ａと接触離間させる方向に突起部１３ａを変位させる振動を示しており、このような振動を第二の振動と呼ぶ。また、第一の振動は節Ｎ１を複数有し、図３（Ａ）においては、破線で示された３つの節Ｎ１が存在し、振動子１１の長手方向の両端側にある節Ｎ１が突起部１３ａの近傍に位置する。第二の振動は節Ｎ２を複数有し、図３（Ｂ）においては、破線で示された２つの節Ｎ２が存在する。第一の振動と第二の振動を同一の周波数で発生させることで、突起部１３ａにおける摺動面１４ａとの接触点１３ｃに楕円運動ＥＭを発生する。なお、第一の振動、第二の振動の発生方法などの詳細については特許文献１に記載されているため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００１５】
次に、従来例における超音波モータについて説明する。図９は、従来の超音波モータの振動子９１と摩擦部材９４を示す図である。従来の超音波モータでは、振動子９１の突起部９３ａが摩擦部材９４の摺動面９４ａへ加圧されている。
【００１６】
振動子９１では、第一の振動の節Ｎ１の直下に突起部９３ａが配置され、この時、突起部９３ａが摺動面９４ａに接触する接触点９３ｃにおける楕円運動ＥＭは、図中上下方向、左右方向にほぼ対称な形状となる。そして、摺動面９４ａに対して楕円運動ＥＭの傾きは考慮されていないため、接触点９３ｃは摺動面９４ａに高速で接触することができず、駆動効率が低下していた。
【００１７】
次に、本発明の実施形態の振動型モータ１０の振動子１１における楕円運動ＥＭについて説明する。図４は、突起部１３ａが摺動面１４ａに接触する接触点１３ｃにおける楕円運動ＥＭの近傍の拡大図である。摺動面１４ａが角度θ傾いている時、楕円運動ＥＭは、楕円運動ＥＭの中心から角度Ψ傾いた点で摺動面１４ａと接する。ここで、この接触点１３ｃにおける接線方向の速度を接線速度Ｖとする。
【００１８】
第一の振動、第二の振動による接触点１３ｃの楕円運動ＥＭの振幅をそれぞれ振幅ａ、ｂとすると、楕円運動ＥＭの中心からΨ傾いた点の接線方向の接線速度Ｖは、以下の式１で表される。
Ｖ＝（（２πａｆ ｓｉｎ（Ψ））２＋（２πｂｆ ｃｏｓ（Ψ））２）１／２      式１
また、角度θと角度Ψの関係は、以下の式２で表される。
ｔａｎ（θ）＝２πｂｆ ｃｏｓ（Ψ）／２πａｆ ｓｉｎ（Ψ）＝ｂ／ａ／ｔａｎ（Ψ）                                                                        式２
【００１９】
式１、式２より、楕円運動ＥＭに対して摺動面１４ａが傾いている角度θと、接触点１３ｃにおける接線速度Ｖとの関係を図５に示す。一般的に、振動型モータ１０を高速駆動する際は、振幅ａを振幅ｂよりも大きくするため、図５では振幅ａ、ｂの比を一般的な値であるａ：ｂ＝２：１として計算している。図５より、角度θが小さいほど接線速度Ｖが速くなることが分かる。つまり、楕円運動ＥＭに対する摺動面１４ａの傾きの角度θが小さいほど、接触点１３ｃは摺動面１４ａに高速で接触することができる。本発明では、楕円運動ＥＭが摺動面１４ａの曲面に対して所定の角度θに傾いて運動するように傾く角度θを最適化することにより、駆動効率が良い振動型モータを提供する。
【００２０】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１の振動型モータ１０について説明する。図６（Ａ）は、実施例１の振動型モータ１０の振動子１１の構成を示す図であって、突起部１３ａが摩擦部材１４に接触する状態を回転軸Ａ１の方向から示している。突起部１３ａが摺動面１４ａに接触する接触点１３ｃは、第一の振動の節Ｎ１より摺動面１４ａの接線方向に距離Ｓ１だけ内側にオフセットされている。この構成によって、第一の振動の節Ｎ１とこの節Ｎ１に最も近い接触点１３ｃを結んだ第一の直線Ｌ１（実線）と、摺動面１４ａの曲率中心である回転軸Ａ１と接触点１３ｃを結んだ第二の直線Ｌ２の延長線（破線）のなす角度θを１０度以下とすることができる。
【００２１】
実施例１の振動型モータ１０では、突起部１３ａを第一の振動の節Ｎ１の近傍かつ僅かに第一の振動の節Ｎ１よりも内側にずらすことで幾何学関係を達成している。そして、突起部１３ａが送り振動（第一の振動）の節Ｎ１よりずれた位置に配置されると、突起部１３ａの先端の楕円運動ＥＭが図６（Ａ）に示されるように第一の直線Ｌ１に沿って傾く。そして、楕円運動ＥＭが摺動面１４ａに対して傾く角度を最適化（小さく）することができる。すなわち、実施例１では、突起部１３ａの位置を摺動面１４ａの接線方向にずらすことによって、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２のなす角度θを調整することができる。この構成により、楕円運動ＥＭが摺動面１４ａの曲面に対して傾いて運動することが可能となり、突起部１３ａは接線速度Ｖが速い点で摺動面１４ａに接触することができるため、駆動効率が良い振動型モータ１０を提供することができる。なお、振動子１１が振動していない状態で、回転軸Ａ１の方向から見て接触点１３ｃは、第一の振動の節Ｎ１から摺動面１４ａの接線方向にずれて位置している。
【００２２】
次に、本発明の実施例１の振動型モータ１０の効果について説明する。図５に示すように、接線速度Ｖは角度θが大きいほど低下する。この時、接線速度Ｖの最大値と最小値の差を最大速度低下量ΔＶｍａｘとすると、角度θが１０度以下である場合、接線速度Ｖの速度低下ΔＶをΔＶｍａｘの１０％未満に抑えることができる。従来例では、この角度θが大きな値であったので、接線速度Ｖが低く、駆動効率が低下していた。しかしながら、本発明の実施例１の振動型モータ１０では、角度θを１０度以下とすることで、高速な接線速度Ｖを達成することが可能となる。以上により、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２のなす角が１０度以下であれば楕円運動ＥＭにおいて十分速度が速い点で摩擦部材１４と接触することができ、摩擦部材１４を効率良く回転駆動することができる。
【００２３】
次に、本発明の実施例１の振動型モータ１０が特に有効な範囲について述べる。図６（Ａ）に示すように、摺動面１４ａは回転軸Ａ１と直交する平面で切断した時の形状が略円形であり、この略円形は直径Φを有する。また、２つの突起部１３ａの接触点１３ｃの間隔をＤとする。この時、回転軸Ａ１を通る鉛直線と回転軸Ａ１と接触点１３ｃを通る線のなす角度αと、回転軸Ａ１と直交する平面において接触点１３ｃの間隔Ｄ、摺動面１４ａの直径Φの間には、以下の式３が成り立つ。
ｓｉｎα＝（Ｄ／２）／（Φ／２）＝Ｄ／Φ      式３
また、αが１０度以上となるような間隔Ｄ、直径Φの関係を式３から算出すると以下の式４となる。
Ｄ／Φ＞０．１７      式４
【００２４】
積極的に接触点１３ｃを第一の振動の節Ｎ１の直下から摺動面１４ａの接線方向にずらす設計をしない場合、角度αが大きくなると楕円運動ＥＭに対し摺動面１４ａが傾き、接触が容易になる。仮に接触点１３ｃを第一の振動の節Ｎ１の直下からずらさず配置すると、角度αが１０度以上の時に角度θが１０度以上となり、駆動効率が低下することになる。以上より、本発明の実施例１の振動型モータ１０は、角度αが１０度以上であっても式４を満たすので、効率良く摩擦部材１４を回転駆動することが可能である。
【００２５】
（変形例１）
本発明の実施例１は、リング形状の摩擦部材１４の外側の側面に振動子１１を配置して、摩擦部材１４を回転駆動する回転駆動方式を採用している。図６（Ｂ）は、摩擦部材１４の内側の面に振動子１１を配置して摩擦部材１４を回転駆動する回転駆動方式の変形例１を示している。この変形例１では、突起部１３ａが摺動面１４ａに接触する接触点１３ｃは、第一の振動の節Ｎ１より摺動面１４ａの接線方向に距離Ｓ２だけ外側にオフセットされている。この構成によって、第一の振動の節Ｎ１とこの節Ｎ１に最も近い接触点１３ｃを結んだ第一の直線Ｌ１の延長線（実線）と、摺動面１４ａの曲率中心である回転軸Ａ１と接触点１３ｃを結んだ第二の直線Ｌ２（破線）のなす角度θを１０度以下とすることができる。この構成により、楕円運動ＥＭが摺動面１４ａの曲面に対して傾いて運動することが可能となり、突起部１３ａは接線速度Ｖが速い点で摺動面１４ａに接触することができるため、駆動効率が良い振動型モータ１０を提供することができる。
【００２６】
（実施例２）
以下、本発明の実施例２の振動型モータ２０について説明する。振動型モータ２０の構成は、実施例１と同様に振動子２１と、摩擦部材２４と、振動子２１と摩擦部材２４の保持手段Ｈと、振動子２１の加圧手段Ｐによって構成される。主要な構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００２７】
図７（Ａ）は、実施例２の振動型モータ２０の振動子２１の構成を示す図であって、突起部２３ａが摩擦部材２４に接触する状態を回転軸Ａ１の方向から示している。振動子２１には、突起部２３ａの先端に回転軸Ａ１の方向から見て第一の振動の節Ｎ１を曲率中心とする曲面形状２３ｄが形成されており、この構成が実施例１と異なる。又は、実施例２では、突起部２３ａの曲面形状２３ｄの曲率中心が第一の振動の節Ｎ１と略一致するようになっている。この構成により、楕円運動ＥＭが摺動面２４ａの曲面に対して傾いて運動することが可能となり、突起部２３ａは接線速度Ｖが速い点で摺動面２４ａに接触することができるため、駆動効率が良い振動型モータ２０を提供することができる。
【００２８】
また、実施例１の振動型モータ１０の振動子１１と同様に、突起部２３ａが摺動面２４ａに接触する接触点２３ｃは、第一の振動の節Ｎ１より摺動面２４ａの接線方向に距離Ｓ３だけ内側にオフセットされている。この構成によって、第一の振動の節Ｎ１とこの節Ｎ１に最も近い接触点２３ｃを結んだ第一の直線Ｌ１（実線）と、摺動面２４ａの曲率中心である回転軸Ａ１と接触点２３ｃを結んだ第二の直線Ｌ２の延長線（破線）のなす角度θを１０度以下とすることができる。
【００２９】
実施例２の振動型モータ２０では、突起部２３ａを第一の振動の節Ｎ１の近傍かつ僅かに第一の振動の節Ｎ１よりも内側にずらすことで幾何学関係を達成している。そして、突起部２３ａが送り振動（第一の振動）の節Ｎ１よりずれた位置に配置されると、突起部２３ａの先端の楕円運動ＥＭが図７（Ａ）に示されるように第一の直線Ｌ１に沿って傾く。そして、摺動面２４ａに対する楕円運動ＥＭの傾きを小さくすることができる。すなわち、実施例２では、突起部２３ａの位置を摺動面２４ａの接線方向にずらすことによって、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２のなす角度θを調整することができる。この構成により、楕円運動ＥＭが摺動面２４ａの曲面に対して傾いて運動することが可能となり、突起部２３ａは接線速度Ｖが速い点で摺動面２４ａに接触することができるため、駆動効率が良い振動型モータ２０を提供することができる。
【００３０】
（変形例２）
本発明の実施例１では、突起部１３ａの位置を摺動面１４ａの接線方向にずらすことによって、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２のなす角度θを調整することができる。しかしながら、摩擦部材１４の直径Φが変わるたびに振動子１１の突起部１３ａの位置を調整し、又は新たに振動子１１を製作する必要があった。これに対し、実施例２の振動子２１のように、突起部２３ａの先端に第一の振動の節Ｎ１を曲率中心とする曲面形状２３ｄが形成されていると、摩擦部材２４の直径Φが変化した際に振動子２１の構造を変えずとも接触点２３ｃが適切な位置に移動する。
【００３１】
図７（Ａ）は、摩擦部材２４の直径Φ（曲率半径）が大きい場合を示し、その変形例２として直径Φが小さい場合の振動子２１を図７（Ｂ）に示す。直径Φが大きい場合に比べ、直径Φが小さい場合は、接触点２３ｃがＳ３で示すように振動子２１の内側へ移動する。この構成により、第一の直線Ｌ１と第二の直線Ｌ２のなす角度θを１０度以下に維持することができる。
【００３２】
次に、本発明の実施例２および変形例２の振動型モータ２０の作用及び効果について説明する。振動型モータ２０は、楕円運動ＥＭにおいて十分速度が速い点で突起部２３ａが摩擦部材２４に接触することができ、摩擦部材２４を効率良く回転駆動することができる。また、振動型モータ２０では、振動子２１の設計変更をせずとも複数の直径Φの摩擦部材２４に対して効率良く回転駆動することができる効果を得ることができる。なお、上記の式４を満たすモータに本発明を適応することが特に有効であり、好ましいことは実施例１と同様である。
【００３３】
（適用例）
次に、本発明の振動型モータ１０を適用したレンズ駆動装置について説明する。図８は、本発明の振動型モータ１０を組込んだレンズ駆動装置としてのレンズ鏡筒１００の断面図を示し、レンズ鏡筒１００は交換レンズ式の撮像装置（不図示）に着脱自在に取り付けられる。
【００３４】
振動型モータ１０は、レンズ鏡筒１００に内蔵されているフォーカスレンズ群Ｇ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３をまとめて光学レンズと呼ぶ。）を駆動するアクチュエータとして用いられている。レンズ鏡筒１００は、レンズ鏡筒１００の光軸ＯＡ（回転軸Ａ１）であって、かつアクチュエータの回転軸Ａ１を中心に略回転対称形であるため、図８では上側半分のみを示している。また、フォーカスレンズ群Ｇ以外のレンズ及びレンズ鏡筒部品は、図８においてその記載を省略している。
【００３５】
レンズ鏡筒１００は、振動型モータ１０、固定筒Ｃ１〜Ｃ５、緩衝部材１、回転部材２、回転コロ３、回転コロ保持部材４、フォーカス調整部材５、カム筒６（カム機構）、軸部材７（被係合部）、ビス８、レンズ保持部材９、フォーカスレンズ群Ｇを備える。レンズ鏡筒１００には、光軸ＯＡを回転中心として回転駆動が可能な可動部として振動型モータ１０の摩擦部材１４、回転駆動が不可能な固定部としてその他の部材（振動子１１、固定部材Ｈ２等）が配置されている。
【００３６】
レンズ鏡筒１００の本体を構成する固定筒Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、それぞれビス等（不図示）により連結されている。そして、固定筒Ｃ３は振動型モータ１０の固定部材Ｈ２を保持し、固定筒Ｃ４は可動部である摩擦部材１４を回転可能な状態で保持している。
【００３７】
緩衝部材１は摩擦部材１４に固定され、摩擦部材１４と一体で回転する。回転部材２もまた、摩擦部材１４及び緩衝部材１と一体で回転する。回転コロ３は、中心線ＣＬを回転中心として回転し、摩擦部材１４と一体で回転する回転部材２に接触している。回転コロ保持部材４は、回転コロ３を回転可能に保持し、光軸ＯＡを回転中心として回転する。フォーカス調整部材５は、撮影者が直接操作可能であり、光軸ＯＡを回転中心として回転する。
【００３８】
カム筒６は、カム溝を有し、固定筒Ｃ４に形成された溝部（不図示）を介して回転コロ保持部材４と連結され、光軸ＯＡを回転中心として同時に回転する。軸部材７は、カム筒６のカム溝に係合し、ビス８によりレンズ保持部材９に固定される。固定筒Ｃ５（案内機構）は直進溝を有し、固定筒Ｃ４に固定される。また、軸部材７と直進溝で係合しており、カム筒６の回転移動により軸部材７が直進溝を直進移動する。
【００３９】
レンズ保持部材９は、フォーカスレンズ群Ｇを保持しており、軸部材７により固定筒Ｃ５に対し直進に可動に配置される。なお、レンズ保持部材９は１か所の軸部材７で図示されているが、おおよそ等間隔に配置された３か所以上の軸部材７で保持されていても良い。
【００４０】
上記のような構成により、レンズ鏡筒１００は以下のような移動機構を備える。振動型モータ１０の摩擦部材１４が回転した際に、回転部材２も連動して回転し、それに伴い回転コロ３が転動する。このとき、フォーカス調整部材５は、固定筒Ｃ３、Ｃ４との摩擦により静止する。その際、回転コロ３の転動に伴い、回転コロ保持部材４が光軸ＯＡを中心として回転し、カム筒６、固定筒Ｃ５を介して、フォーカスレンズ群Ｇのレンズ保持部材９が直線移動する。
【００４１】
一方、フォーカス調整部材５が操作された場合には、振動型モータ１０の摩擦部材１４が摩擦により静止し、それと連動する回転部材２も静止する。その際、回転コロ３の転動により、振動型モータ１０で摩擦部材１４が回転する場合と同様に、フォーカスレンズ群Ｇのレンズ保持部材９を直線移動することができる。
【００４２】
本発明を適用したレンズ駆動装置は、光学レンズと光学レンズを保持し被係合部を有するレンズ保持部材９と、レンズ保持部材９を光軸ＯＡの方向に直進案内する案内機構と、被係合部と係合するカム溝を有するカム機構を有するレンズ鏡筒１００である。また、カム機構は振動型モータ１０の回転駆動により複数の部品を介して間接的に回転され、光学レンズを駆動する。そして、レンズ鏡筒１００は、レンズの外径が小径化されても、小径化に対応した振動型モータ１０により、高い駆動効率を維持することができる。
【００４３】
レンズ鏡筒１００では振動型モータ１０の駆動力Ｆ２を複数の部品を介して間接的にカム機構へ伝達しカム機構を回転させていたが、例えば振動型モータ１０の摩擦部材１４を直接カム筒６に固定し、カム機構を直接的に駆動しても良い。
【００４４】
なお、本発明のレンズ駆動装置に用いる振動型モータ１０において、上記の式４を満たす振動型モータ１０に本発明を適応することが特に有効であり好ましいことは実施例１と同様である。また、本発明のレンズ駆動装置において、実施例２の特徴である突起部２３ａの先端に回転軸方向から見て第一の振動の節Ｎ１を曲率中心とする曲面が形成された振動型モータ２０を用いても良い。更に、本発明のレンズ駆動装置において、本発明の変形例１、２を用いても良い。
【符号の説明】
【００４５】
６                      カム機構（カム筒）
９                      レンズ保持部材
１０、２０              振動型モータ
１１、２１              振動子
１３ａ、２３ａ          突起部
１３ｃ、２３ｃ          接触点
１４、２４              摩擦部材
１４ａ、２４ａ          摺動面
２３ｄ                  曲面形状
１００                  レンズ鏡筒（レンズ駆動装置）
Ａ１                    回転軸（光軸ＯＡ）
Ｃ５                    案内機構（固定筒）
Ｄ                      間隔
Ｆ１                    加圧力
Ｆ２                    駆動力
Ｇ                      フォーカスレンズ群（光学レンズ）
Ｌ１                    第一の直線
Ｌ２                    第二の直線
Ｎ１                    節
Ｐ                      加圧手段
θ                      角度
Φ                      直径
【図１】
2019126211.tif 000003
【図２】
2019126211.tif 000004
【図３】
2019126211.tif 000005
【図４】
2019126211.tif 000006
【図５】
2019126211.tif 000007
【図６】
2019126211.tif 000008
【図７】
2019126211.tif 000009
【図８】
2019126211.tif 000010
【図９】
2019126211.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月17日(2019.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突起部を備え、駆動電圧の印加により振動する振動子と、
前記突起部が接触する、曲面で形成された摺動面を有する摩擦部材と、
前記振動子を前記摩擦部材に加圧力で加圧する加圧手段と、
を有し、
前記振動により前記摺動面の接線方向に駆動力を発生させ、前記振動子と前記摩擦部材とを相対的に駆動させ、
前記摩擦部材は、前記振動子に対し回転軸の周りに相対的に回転し、
前記突起部が前記摺動面に接触する接触点は、前記回転軸の方向から見て前記振動の節から前記摺動面の接線方向にずれて位置し、
前記突起部は、前記振動により楕円運動を発生し、
前記楕円運動が前記摺動面の前記曲面に対して所定の角度に傾いて運動することを特徴とする、振動型モータ。
【請求項２】
前記突起部の先端は、曲面形状として形成され、前記曲面形状の曲率中心は、前記節と略一致することにより、前記楕円運動が傾いて運動することを特徴とする、請求項１に記載の振動型モータ。
【請求項３】
前記曲面は、前記回転軸と略一致する軸を曲率中心としており、
前記接触点と前記接触点に最も近い前記節とを結ぶ第一の直線と、前記回転軸と前記接触点とを結ぶ第二の直線の延長線とのなす角度を１０度以下とすることにより、前記楕円運動が傾いて運動することを特徴とする、請求項１又は２に記載の振動型モータ。
【請求項４】
前記突起部の前記接触点の間隔をＤとし、前記摺動面を前記回転軸に直交する平面で切断したときの形状が円形で、かつ該円形の直径をΦとした時、以下の式を満たすことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型モータ。
Ｄ／Φ＞０．１７      式
【請求項５】
前記接触点は、前記振動子が前記振動していない状態で、前記回転軸の方向から見て前記節から前記摺動面の接線方向にずれて位置することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動型モータ。
【請求項６】
前記振動子は、前記突起部を少なくとも２つ備えていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動型モータ。
【請求項７】
前記振動は、前記突起部が前記摺動面の接線方向に変位するような第一の振動であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動型モータ。
【請求項８】
前記摩擦部材は、リング形状であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動型モータ。
【請求項９】
前記振動は、超音波領域の周波数の高周波振動であり、前記振動型モータは超音波モータであることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動型モータ。
【請求項１０】
光学レンズと、
前記光学レンズを保持し、被係合部を有するレンズ保持部材と、
前記レンズ保持部材を前記光学レンズの光軸の方向に直進案内する案内機構と、
前記被係合部と係合するカム溝を有するカム機構を有し、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動型モータを用いて直接的もしくは間接的に前記カム機構を回転駆動することで前記案内機構に沿って前記光学レンズを駆動することを特徴とする、レンズ駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の振動型モータは、突起部を備え、駆動電圧の印加により振動する振動子と、突起部が接触する、曲面で形成された摺動面を有する摩擦部材と、振動子を摩擦部材に加圧力で加圧する加圧手段と、を有し、振動により摺動面の接線方向に駆動力を発生させ、振動子と摩擦部材とを相対的に駆動させ、摩擦部材は、振動子に対し回転軸の周りに相対的に回転し、突起部が摺動面に接触する接触点は、回転軸の方向から見て振動の節から摺動面の接線方向にずれて位置し、突起部は、振動により楕円運動を発生し、楕円運動が摺動面の曲面に対して所定の角度に傾いて運動することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
次に、本発明の実施形態の振動型モータ１０の振動子１１における楕円運動ＥＭについて説明する。図４は、突起部１３ａが摺動面１４ａに接触する接触点１３ｃの近傍における楕円運動ＥＭの拡大図である。楕円運動ＥＭが摺動面１４ａに対して角度θで傾いている状態が示されている。すなわち、回転軸Ａ１と接触点１３ｃとを結んだ破線と楕円運動ＥＭの短辺（振幅ｂ）に平行な実線とが成す角は角度θとなる。この時、突起部１３ａは、楕円運動ＥＭの長軸（振幅ａ）と、楕円運動ＥＭの中心と接触点１３ｃとを結んだ線とが成す角が角度Ψとなる点で摺動面１４ａと接する。ここで、この接触点１３ｃにおける接線方向の速度を接線速度Ｖとする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
第一の振動、第二の振動による接触点１３ｃの楕円運動ＥＭの振幅をそれぞれ振幅ａ、ｂとし、楕円運動ＥＭの長軸（振幅ａ）と、楕円運動ＥＭの中心と接触点１３ｃとを結んだ線とが成す角が角度Ψとなる点の接線方向の接線速度Ｖは、以下の式１で表される。
Ｖ＝（（２πａｆ ｓｉｎ（Ψ））２＋（２πｂｆ ｃｏｓ（Ψ））２）１／２      式１
また、角度θと角度Ψの関係は、以下の式２で表される。
ｔａｎ（θ）＝２πｂｆ ｃｏｓ（Ψ）／２πａｆ ｓｉｎ（Ψ）＝ｂ／ａ／ｔａｎ（Ψ）                                                                        式２
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
式１、式２より、楕円運動ＥＭが摺動面１４ａに対して傾いている角度θと、接触点１３ｃにおける接線速度Ｖとの関係を図５に示す。一般的に、振動型モータ１０を高速駆動する際は、振幅ａを振幅ｂよりも大きくするため、図５では振幅ａ、ｂの比を一般的な値であるａ：ｂ＝２：１として計算している。図５より、角度θが小さいほど接線速度Ｖが速くなることが分かる。つまり、楕円運動ＥＭに対する摺動面１４ａの傾きの角度θが小さいほど、接触点１３ｃは摺動面１４ａに高速で接触することができる。本発明では、楕円運動ＥＭが摺動面１４ａの曲面に対して所定の角度θに傾いて運動するように傾く角度θを最適化することにより、駆動効率が良い振動型モータを提供する。