(57)【要約】【課題】容易且つ安価に製造可能な振動アクチュエータ及び光学機器を提供する。【解決手段】本発明の振動アクチュエータ１０は、駆動信号が加えられることにより振動が発生される電気機械変換素子１２と、前記電気機械変換素子１２に接合され、前記振動により駆動面に振動波を生じる弾性体１５と、前記弾性体１５の駆動面に加圧接触される摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材１５と、を備え、前記相対運動部材１５は、樹脂材料で製造され、前記摺動面に表面処理が施されていること、を特徴とする。【選択図】図３
2015104255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号が加えられることにより振動が発生される電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に接合され、前記振動により駆動面に振動波を生じる弾性体と、
前記弾性体の駆動面に加圧接触される摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備える振動波アクチュエータにおいて、
前記相対運動部材は、樹脂材料で製造され、前記摺動面に表面処理が施されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記樹脂材料は、ポリカーボネートを含むこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記樹脂材料は、ＡＢＳ樹脂を含むこと、
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、
前記樹脂材料には、ガラス繊維が混合されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記樹脂材料には、カーボン繊維が混合されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記表面処理は、金属メッキを含むこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項６に記載の振動アクチュエータであって、
前記金属メッキは、無電解ニッケルメッキであること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項８】
請求項６に記載の振動アクチュエータであって、
前記金属メッキは、クロムメッキであること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記表面処理は、潤滑塗装を含むこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項９に記載の振動アクチュエータであって、
前記表面処理は、金属メッキと、前記金属メッキの後に行われた潤滑塗装と、を含むこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備える光学機器。
【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及び光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動アクチュエータは、弾性体の裏面に張り付けられた圧電体により、弾性体に進行波を発生させ、その弾性体に圧接された相対運動部材を回転させる。
相対運動部材は、アルミなどの金属から製作されることが多く、アルミを切削加工し、高度に寸法管理された形状に仕上げ、摺動面は所定の摩擦係数、硬度になるように表面処理を施して使用している。
また、樹脂だけで相対運動部材を製作する技術もあるが、この場合、アルミに近い弾性率を有し、且つ摺動材として機能させるために所定の摩擦係数を有する樹脂であることが必要である（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４−１１７１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
相対運動部材の材料として金属を用いる場合、金属の丸棒を切削加工する際に、高精度な寸法管理が必要なため高価となる。
相対運動部材を樹脂だけで製造する場合、アルミに近い弾性率を有し、且つ所定の摩擦係数を有する材料としては、エンジニアリングプラスチック等が用いられるが、これらの材料は価格が高価であり、摺動面の寸法管理も難しい。
【０００５】
本発明の課題は、容易且つ安価に製造可能な振動アクチュエータ及び光学機器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。
請求項１に記載の発明は、駆動信号が加えられることにより振動が発生される電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に接合され、前記振動により駆動面に振動波を生じる弾性体と、前記弾性体の駆動面に加圧接触される摺動面を有し、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備える振動波アクチュエータにおいて、前記相対運動部材は、樹脂材料で製造され、前記摺動面に表面処理が施されていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
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であって、前記樹脂材料は、ポリカーボネートを含むこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータであって、前記樹脂材料は、ＡＢＳ樹脂を含むこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
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であって、前記樹脂材料には、ガラス繊維が混合されていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記樹脂材料には、カーボン繊維が混合されていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記表面処理は、金属メッキを含むこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の振動アクチュエータであって、前記金属メッキは、無電解ニッケルメッキであること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の振動アクチュエータであって、前記金属メッキは、クロムメッキであること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記表面処理は、潤滑塗装を含むこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の振動アクチュエータであって、前記表面処理は、金属メッキと、前記金属メッキの後に行われた潤滑塗装と、を含むこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備える光学機器である。
なお、上記構成は、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】
【０００７】
本発明によれば、容易且つ安価に製造可能な振動アクチュエータ及び光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の電子カメラを説明する図である。
【図２】実施形態の振動波モータおよびその駆動装置を説明するブロック図である。
【図３】実施形態のレンズ鏡筒を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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、本発明の一実施形態の電子カメラ１を説明する図である。
本実施形態の電子カメラ１は、レンズ鏡筒２０と、撮像素子３０と、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ）回路６０と、画像処理部７０と、音声検出部８０と、操作部材９０と、バッファメモリ１１０と、記録インターフェイス１２０と、メモリ１３０と、モニタ１４０と、ＣＰＵ１００とから構成され、外部機器のＰＣ１５０との接続が可能となっている。
【００１０】
レンズ鏡筒２０は、複数の光学レンズにより構成され、被写体像を撮像素子３０の受光面に結像させる。図１では光学レンズ系を簡略化して、単レンズＬとして図示している。また、光学レンズ群の内、ＡＦ用の光学レンズは、振動波モータ１０の駆動により駆動される。振動波モータ１０については後述する。
【００１１】
操作部材９０または画像の状況により撮像素子３０への露光時間（シャッタースピード）を決める。
撮像素子３０は、受光面に受光素子が二次元的に配列されたＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される。撮像素子３０は、レンズ鏡筒２０を通過した光束による被写体増を光電変換してアナログ画像信号を生成する。アナログ画像信号は、ＡＦＥ回路６０に入力される。
【００１２】
ＡＦＥ回路６０は、アナログ画像信号に対するゲイン調整（ＩＳＯ感度に応じて信号増幅）行う。具体的には、ＣＰＵ１００からの感度設定指示に応じて、撮像感度を所定範囲内で変更する。ＡＦＥ回路６０は、さらに、内蔵するＡ／Ｄ変換回路によってアナログ処理後の画像信号をデジタルデータに変換する。そのデジタルデータは、画像処理部７０に入力される。
【００１３】
画像処理部７０は、デジタル画像データに対して、各種の画像処理を行う。
バッファメモリ１１０は、画像処理部７０による画像処理の前工程や後工程での画像データを一時的に記録する。
【００１４】
音声検出部８０は、マイクと信号増幅部２０４から構成され、主に動画撮影時に被写体方向からの音声を検出して取り込み、そのデータをＣＰＵ１００へ伝達する。音声検出部８０は電子カメラ１の内臓マイクの場合と、外部マイクを電子カメラ１の接点に取り付ける場合とがあり、外部マイクを取り付けた場合には、それを検知されるようになっている。
【００１５】
記録インターフェイス１２０は、不図示のコネクタを有し、該コネクタに記録媒体が接続され、接続された記録媒体に対して、データの書き込みや、記録媒体からのデータの読み込みを行う。
【００１６】
モニタ１４０は、液晶パネルによって構成され、ＣＰＵ１００からの指示に応じて画像や操作メニューなどを表示する。
操作部材９０は、モードダイヤル、十字キー、決定ボタンやレリーズボタンを示し、各操作に応じた操作信号をＣＰＵ１００へ送出する。静止画撮影や動画撮影の設定は、該操作部材９０により設定される。
【００１７】
ＣＰＵ１００は、不図示のＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって電子カメラ１が行う動作を統括的に制御する。例えば、ＡＦ（オートフォーカス）動作制御、ＡＥ（自動露出）動作制御、オートホワイトバランス制御などを行う。
メモリ１３０は、画像処理した一連の画像データを記録する。
この様な構成の電子カメラ１において、本発明は、静止画又は動画に対応した画像を取り込む。
【００１８】
図２は、実施形態の振動波モータ１０およびその駆動装置２００を説明するブロック図である。
まず、振動波モータ１０の駆動／制御部２０１について説明する。
【００１９】
発振部２０２は、制御部２０１の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。
移相部２０３は、制御部２０１の指令により、該発振部２０２で発生した駆動信号を所望の位相の異なる２つの駆動信号に分ける。
【００２０】
増幅部２０４は、移相部２０３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。
増幅部２０４からの駆動信号は、振動波モータ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、相対運動部材１５が駆動される。
【００２１】
回転検出部２０５は、光学式エンコーダや磁気エンコ−ダ等により構成され、相対運動部材１５の駆動によって駆動された駆動物の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として制御部２０１に伝達する。
【００２２】
制御部２０１は、レンズ鏡筒２０内またはカメラ１本体のＣＰＵ１００からの駆動指令を基に振動波モータ１０の駆動および動作を制御する。制御部２０１は、回転検出部２０５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２０２の周波数や位相差等を制御する。
【００２３】
図３は、実施形態のレンズ鏡筒２０を説明する図であり、リング状の振動波モータ１０をレンズ鏡筒２０に組み込んだ状態の図である。
【００２４】
振動子１１は、電気エネルギ−を機械エネルギ−に変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気−機械変換素子（以下、圧電体と称する）と、圧電体１３を接合した弾性体１２とから構成されている。振動子１１には進行波が発生するようにされているが、本実施形態では一例として９波の進行波として説明する。
【００２５】
弾性体１２は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は、円環形状となっている。圧電体１３が接合される反対面には溝が切ってあり、突起部分（溝がない箇所）の先端面が駆動面１５ａとなり、相対運動部材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体１３側に近づけ、これにより駆動面１５ａの進行波の振幅を増幅させるためである。
【００２６】
圧電体１３は、円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれており、各相においては、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相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空くようにしてある。
【００２７】
圧電体１３の下には、不織布１６、加圧板１７、加圧部材１８が配置されている。
不織布１６は、フェルトを例としたものであり、圧電体１３の下に配置されていて、振動子１１の振動を加圧板１７や加圧部材１８に伝えないようにしてある。
加圧板１７は、加圧部材１８の加圧を受けるようにされている。
加圧部材１８は、加圧板１７の下に配置されていて、加圧力を発生させるものである。本実施形態では、加圧部材１８を皿バネとしたが、皿バネでなくともコイルバネやウェーブバネでも良い。加圧部材１８は、押さえ環１９を固定部材１４に固定されることで、保持される。
【００２８】
相対運動部材１５については後述する。
相対運動部材１５の弾性体１２と反対側には、相対運動部材１５の縦方向の振動を吸収するために、ゴムの様な振動吸収部材２３が配置され、その上には出力伝達部材２４が配置されている。
【００２９】
出力伝達部材２４は、固定部材１４に設けられたベアリング２５により、加圧方向と径方向とが規制され、これにより相対運動部材１５の加圧方向と径方向とが規制される。
出力伝達部材２４は、突起部２４ａがあり、そこからカム環３６に接続されたフォーク３５がかん合しており、出力伝達部材２４の回転とともに、カム環３６が回転される。
【００３０】
カム環３６には、キー溝３７がカム環３６に斜めに切られており、ＡＦ環３４に設けられた固定ピン３８が、キー溝３７にかん合していて、カム環３６が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向にＡＦ環３４が駆動され、所望の位置に停止できる様にされている。
固定部材１４は、押さえ環１９がネジにより取り付けられ、これを取り付けることで、出力伝達部材２４から相対運動部材１５、振動子１１、バネ１８までを一つのモータユニットとして構成できるようになる。
【００３１】
通常駆動時は、Ａ，Ｂ相の位相差９０度で駆動している。位相差が０近くになると進行波でなくなり定在波となり、相対運動部材１５の回転は停止する。
【００３２】
本実施形態の相対運動部材１５は、樹脂材料に金属メッキが施されたものである。
樹脂材料としては、以下のような、一般的なメッキが可能な樹脂を用いる。
【００３３】
[樹脂材料]
（１）汎用プラスチックス
ＡＢＳ樹脂（最も一般的に車、携帯電話、日常雑貨品等に使用されている樹脂で、めっき用のグレードがある）、ポリプロピレン（ＰＰ）
【００３４】
（２）汎用エンジニアリングプラスチック
エンジニアリングプラスチック（エンプラ）は、それら樹脂の持つ特性（機械的強度、耐熱性，耐薬品性、加工性等）にさらにめっき金属特性を付与することにより複合的機能材料としてさまざまな所で利用されている。
【００３５】
Ｌポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＰＣ１５０＋ＡＢＳ、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）６ナイロン、ポリエステル−ポリエステルテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ１５０）、変形ポリフェニレンエーテル（ＭＰＰＥ）、変形ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリアミド（ナイロン）、ポリエステル（ＵＰ）、ポリフェニレンオキサイド（ノリル）
【００３６】
（３）特殊エンジニアリングプラスチック
ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）
【００３７】
（４）スーパーエンジニアリングプラスチック
エンジニアリングプラスチックの中で耐熱性、機械的強度等の物性に優れたものをスーパーエンジニアリングプラスチックと言い、次のようなものがある。
ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）
【００３８】
（５）その他
アクリル（ＰＭＭＡ）、熱硬化性樹脂、プラスチック樹脂、ポリアミド（ナイロン樹脂  ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（フッ素樹脂  テフロン（登録商標））（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフッ化ビニレデン（ＰＶＤＥ）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等にガラス繊維、カーボン繊維等を強化材とした繊維強化プラスチックス（ＦＲＰ、ＣＦＲＰ）
なお、エンジニアリングプラスチックにはガラス繊維（ＧＦ）等を添加しためっき用グレード等がある。また、上記樹脂には、カーボン繊維を混合してもよい。
【００３９】
[樹脂材料]
また、メッキの種類としては、金属メッキ、無電解ニッケルメッキ、クロムメッキを含む、以下のようなメッキが使用可能である。
電気メッキ、純金メッキ（高純度、中性金メッキ）、硬質金メッキ、金−コバルト合金メッキ、金−ニッケル合金メッキ、アルカリ金メッキ（装飾用、赤金メッキ、青金メッキ、黄色金メッキ）、ピンクゴールド、白金メッキ（プラチナメッキ）、ロジウムメッキ、黒ロジウムメッキ、パラジウムメッキ、イリジウムメッキ、ルテニウムメッキ、銀メッキ、硬質銀メッキ、純銀メッキ（高純度銀メッキ）、銅メッキ（アルカリ、酸性）、銅メッキ（超レベリング）、スズメッキ、ニッケルメッキ（光沢、無光沢）、純ニッケルメッキ、クロムメッキ、銅−スズ合金メッキ、無電解メッキ、無電解金メッキ、無電解銀メッキ、無電解スズメッキ、無電解銅メッキ、無電解ニッケル−リンメッキ（Ｎｉ−Ｐ）、無電解ニッケル−ホウ素（ボロン）メッキ（Ｎｉ−Ｂ）
なお、表面処理として、これらのメッキの後、潤滑塗装を施してもよい。
【００４０】
本実施形態によると、樹脂材料はメッキに耐えうる材料に限定されるが、高価なエンジニアリングプラスチックに限定されることはなく、ある程度自由に選ぶことが可能となる。
なお、アルミ製の相対運動部材と同等の剛性を保てる形状であればよいが、極端に剛性の低い材料では、設計変更に大幅な寸法変更を伴うため、ある程度剛性が高い材料である方が望ましい。
【００４１】
[実施例]
実施例では、振動波モータ１０の相対運動部材１５として、カメラ１のレンズ鏡筒２０で一般的に使われているポリカーボネート（ＰＣ１５０）にガラスファイバー（ＧＦ）３０％を含む樹脂に、メッキを施したものを使用した。メッキは無電解ニッケルリン＋ＰＴＦＥメッキである。
この実施例によると、従来使用していた金属製の相対運動部材と比べて、軽量で、金属材料の場合と同程度の金属摺動が可能となり、コストダウンが可能となった。
【００４２】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）相対運動部材を、樹脂単独で製造し、且つ金属と同等の剛性及び摺動特性を有するものとするには、エンジニアリングプラスチックを使用するしかなかった。しかし、エンジニアリングプラスチックは高価である。
本実施形態によると、樹脂材料には剛性だけの役目を持たせ、摺動特性は表面処理をすることで別にする。そうすることで安価な樹脂材料を使用出来るようになり、大幅なコストダウンと、金属製の相対運動部材と同等の性能を確保が可能である。
【００４３】
（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。
本実施形態では、円環状の振動アクチュエータについて説明したが、これに限らず、レンズ鏡筒の外周の一部に配置する小型の振動アクチュエータであってもよい。
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】
【００４４】
１：カメラ、１０：振動波モータ、１１：振動子、１２：弾性体、１３：圧電体、１５：相対運動部材、１８：加圧部材、２０：レンズ鏡筒、２００：駆動装置
【図１】
2015104255.tif 000003
【図２】
2015104255.tif 000004
【図３】
2015104255.tif 000005