(57)【要約】【課題】異なる溝幅を有した複数種類のステータを組み込むことが可能な振動アクチュエータ及び振動アクチュエータを備える光学機器を提供する。【解決手段】円環状のロータ１６と弾性体１０とを有した超音波モータにおいて、ＰＺＴ１１と接合し、ＰＺＴ１１と反対側の面に半径方向に延在する所定幅（Ｗ１０ａ）の溝部１０ａが円周方向に複数並べて配置された弾性体１０と、溝部１０ａと係合して弾性体１０の回転方向の位置を規制する第１の位置規制部３１ａを有したモータ環３とを有し、モータ環３は、幅が所定幅とは異なる溝部５０ａを有した弾性体５０の溝部５０ａと係合して弾性体５０の回転方向の位置を規制することができる第２の位置規制部２１ｂを有している。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のロータとステータとを有した振動アクチュエータであって、
圧電体と接合して前記ステータを形成し、前記圧電体と反対側の面に半径方向に延在する所定幅の第１の溝が円周方向に複数並べて配置された第１の弾性体と、
前記第１の溝と係合して前記第１の弾性体の回転方向の位置を規制する第１の位置規制部を有した固定部材と、
を有し、
前記固定部材は、幅が前記所定幅とは異なる第２の溝を有した第２の弾性体の前記第２の溝と係合して前記第２の弾性体の回転方向の位置を規制することができる第２の位置規制部を有していること、
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において、
少なくとも前記ステータを回転軸に沿った方向において支持する支持部材を有し、
前記第１の弾性体を用いるときに前記支持部材を支持する第１の支持部、及び、前記第２の弾性体を用いるときに前記支持部材を支持する第２の支持部が前記固定部材と一体となっている部分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】
円環状のロータとステータとを有した振動アクチュエータにより駆動される光学系を備えた光学機器であって、
圧電体と接合して前記ステータを形成し、前記圧電体と反対側の面に半径方向に延在する所定幅の第１の溝が円周方向に複数並べて配置された第１の弾性体と、
前記第１の溝と係合して前記第１の弾性体の回転方向の位置を規制する第１の位置規制部を有した固定部材と、
を有し、
前記固定部材は、幅が前記所定幅とは異なる第２の溝を有した第２の弾性体の前記第２の溝と係合して前記第２の弾性体の回転方向の位置を規制することができる第２の位置規制部を有していること、
を特徴とする振動アクチュエータを備える光学機器。
【請求項４】
請求項３に記載の振動アクチュエータを備える光学機器において、
少なくとも前記ステータを回転軸に沿った方向において支持する支持部材を有し、
前記第１の弾性体を用いるときに前記支持部材を支持する第１の支持部、及び、前記第２の弾性体を用いるときに前記支持部材を支持する第２の支持部が前記固定部材と一体となっている部分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、超音波モータ及びそれを内蔵したカメラ用交換レンズ等の振動アクチュエータ及び振動アクチュエータを備える光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ等に装着されるレンズ鏡筒において、円環形状の超音波モータを内蔵したものが知られ、また、特許文献１等の出願もなされている。
この種のレンズ鏡筒においては、ステータ及びロータを含む超音波モータに電気エネルギーを印加し、この電気エネルギーを機械エネルギーに変換して駆動力とし、レンズ群を駆動して焦点調節等を行う。
超音波モータのステータ及びロータの駆動原理については、例えば特許文献２等、多くの提案がなされている。
また、ステータの固定手段についても、特許文献３等の提案がなされている。
【０００３】
図１３は、従来から知られる超音波モータを内蔵した交換レンズの断面図である。
交換レンズ１０１は、不図示のカメラに装着可能な撮影レンズであり、その一端には、カメラに装着するためのバヨネットマウント１０１ａが設けてある。
交換レンズ１０１には、レンズ機構部１０２が設けてあり、このレンズ機構部１０２には、焦点調節や焦点距離変倍を行うためのレンズやカム機構が配設されていて、モータの出力を受けて焦点調節を行えるようになっている。モータ環１０３は、レンズ機構部１０２の外周に配設された部材であって、モータの構成部材である以下の一連の部材を搭載してモータユニットを構成する。
【０００４】
モータ環１０３には、ステータ１１０の溝部（後述）と係合する突起１３１が設けてある。
ステータ１１０には、電気信号を機械出力に変換する圧電体であるＰＺＴ１１１が固着されている。また、ＰＺＴ１１１の後方（以下、光軸に沿った方向の被写体側を前方、その反対側のカメラ側を後方とする）には、ＰＺＴ１１１から出る不要な振動を吸収する振動吸収部材１１２が設けられている。また、振動吸収部材１１２の後方には、振動吸収部材１１２を加圧バネ１１４によって押圧する加圧板１１３が設けてあり、止め板１１５が、モータ環１０３上の切り欠き１０３ａに係合することで固定されている。
【０００５】
一方、ステータ１１０の前方には、ロータ１１６が加圧バネ１１４の作用により押し付けられる格好で配置されている。ＰＺＴ１１１の機械出力は、ステータ１１０により増幅され、ロータ１１６に伝えられ、ロータ１１６を回転駆動させる。
ロータ１１６の前方には、ＰＺＴ１１１から出力されるモータ駆動力とならない不必要な機械出力を減衰させるために防振部材１１７がロータ１１６に隣接して設けてある。
これらロータ１１６と防振部材１１７とは、ロータホルダ１１８によって支持されている。従ってロータ１１６がＰＺＴ１１１の出力を受けて回転駆動されると、防振部材１１７及びロータホルダ１１８は、ロータ１１６と一体になって回転動作を行う。
【０００６】
遊星リング１１９は、モータ環１０３の外周を回転可能なように設けられている。遊星リング１１９の円周方向をほぼ等分とする３箇所にコロ１２０が設けられており、コロ１２０は、ロータホルダ１１８の回転動作を遊星リング１１９に伝達して、遊星リング１１９を回転させる。
また、遊星リング１１９には、キー１２２が固定ビス１２１により固定されている。
キー１２２は、レンズ機構部１０２に係合しており、モータ出力をレンズ機構部１０２に伝えて焦点調節動作を行わせる。
【０００７】
ここで、従来のステータ１１０についてさらに詳しく説明する。
一般に、超音波モータにおけるステータは、金属又は樹脂により形成された弾性体と、ＰＺＴ等の機械−電気変換（以下アクチュエータ）部材とからなる部材であり、弾性体にアクチュエータ部材を接着などの結合手段によって固着されて一体となっている。
弾性体は、複数の略櫛歯形状とするために、複数の溝が設けられており、アクチュエータ部材により発生した微振動がこの略櫛歯形状によって増幅され、更にロータへと伝達されて、ロータが駆動され、超音波モータとしての作動を行う。
【０００８】
ここで、ステータに設けられている複数の溝の深さ及び幅を変化させると、超音波モータの出力である回転数、最大トルク等も変化することとなる。
近年、カメラ等に装着されるレンズ鏡筒においては、高倍率化や高性能化がより一層要求され、超音波モータについても、より一層の性能向上が求められている。その一方で、超音波モータをより幅広い製品に安価に使用するために、超音波モータの部品の共通化が求められている。
これらの要求を満たすために、超音波モータの大部分の部品については共通で使用しつつ、ステータの溝の幅寸法のみを変更することにより、超音波モータの特性を変更し、使用するレンズ鏡筒に最適な出力特性を得る手法が用いられている。この手法を利用する場合には、結果として異なる溝幅のステータが存在することとなる。
【０００９】
ところで、ステータをレンズ鏡筒へ組み込む手法としては、ステータの複数の溝の内の２ヵ所又は３ヵ所と、レンズ鏡筒内の部材に設けた突起とを係合させるといった手法が従来から知られている。
この組み込みの手法では、溝の幅に合わせて突起を設けることが望ましいが、前述のように溝幅が異なるステータが存在する場合には、そのそれぞれの溝幅に合わせて突起を設けざるを得ず、結果として溝幅に合わせて専用のレンズ鏡筒内の部材を設けることになり、専用部品が増えてコストアップ等の原因となってしまうという問題があった。
【特許文献１】特開平２−２５３２１３号公報
【特許文献２】特開昭６１−２２４８８４号公報
【特許文献３】特開昭６２−１９３５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、異なる溝幅を有した複数種類のステータを組み込むことが可能な振動アクチュエータ及び振動アクチュエータを備える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】
【００１１】
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、本発明の実施例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。
請求項１の発明は、円環状のロータ（１６）とステータ（１０）とを有した振動アクチュエータであって、圧電体（１１）と接合して前記ステータを形成し、前記圧電体と反対側の面に半径方向に延在する所定幅（Ｗ１０ａ）の第１の溝（１０ａ）が円周方向に複数並べて配置された第１の弾性体（１０）と、前記第１の溝と係合して前記第１の弾性体の回転方向の位置を規制する第１の位置規制部（３１ａ）を有した固定部材（３）と、を有し、前記固定部材は、幅が前記所定幅とは異なる第２の溝（５０ａ）を有した第２の弾性体（５０）の前記第２の溝と係合して前記第２の弾性体の回転方向の位置を規制することができる第２の位置規制部（３１ｂ）を有していること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、少なくとも前記ステータを回転軸に沿った方向において支持する支持部材（１５）を有し、前記第１の弾性体（１０）を用いるときに前記支持部材を支持する第１の支持部（３ａ）、及び、前記第２の弾性体（５０）を用いるときに前記支持部材を支持する第２の支持部（３ｂ）が前記固定部材（３）と一体となっている部分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である。
【００１３】
請求項３の発明は、円環状のロータ（１６）とステータ（１０）とを有した振動アクチュエータにより駆動される光学系を備えた光学機器であって、圧電体（１１）と接合して前記ステータを形成し、前記圧電体と反対側の面に半径方向に延在する所定幅（Ｗ１０ａ）の第１の溝（１０ａ）が円周方向に複数並べて配置された第１の弾性体（１０）と、前記第１の溝と係合して前記第１の弾性体の回転方向の位置を規制する第１の位置規制部（３１ａ）を有した固定部材（３）と、を有し、前記固定部材は、幅が前記所定幅とは異なる第２の溝（５０ａ）を有した第２の弾性体（５０）の前記第２の溝と係合して前記第２の弾性体の回転方向の位置を規制することができる第２の位置規制部（３１ｂ）を有していること、を特徴とする振動アクチュエータを備える光学機器（１，１’）である。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項３に記載の振動アクチュエータを備える光学機器において、少なくとも前記ステータを回転軸に沿った方向において支持する支持部材（１５）を有し、前記第１の弾性体（１０）を用いるときに前記支持部材を支持する第１の支持部（３ａ）、及び、前記第２の弾性体（５０）を用いるときに前記支持部材を支持する第２の支持部（３ｂ）が前記固定部材（３）と一体となっている部分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を備える光学機器（１，１’）である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、溝幅の異なる複数の弾性体１０及び弾性体５０を、モータ環３に組み込むことが可能となる。従って、ステータの溝幅に応じてモータ環３を用意する必要が無くなり、部品の共通化を図ることができる。
また、レンズ鏡筒に要求される性能に対応して、溝幅の異なる複数のステータを用意しておき、個々に応じてステータを交換することでレンズ鏡筒に要求される性能に応えることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
異なる溝幅を有した複数種類のステータを組み込むことができるようにするという目的を、固定部材（モータ環）の形状を改良することにより専用部品を増やすことなく実現した。
【実施例】
【００１７】
図１は、本実施例の超音波モータを内蔵した交換レンズ１の断面図である。
図３は、図１中のＡ部を拡大して示した図である。
交換レンズ１は、カメラに装着可能な撮影レンズであり、その一端には、前記カメラに装着するためのバヨネットマウント１ａが設けてある。
交換レンズ１には、レンズ機構部２が設けてあり、このレンズ機構部２には、焦点調節や焦点距離変倍を行うためのレンズやカム機構が配設されていて、モータの出力を受けて焦点調節を行えるようになっている。
モータ環３は、レンズ機構部２の外周に配設された部材であって、モータの構成部材である以下の一連の部材を搭載してモータユニットを構成する固定部材である。
【００１８】
モータ環３は、後述の弾性体１０の溝部１０ａと係合する突起３１を有した固定部材である。
本実施例における突起３１は、幅の異なる凸部である第１の位置規制部３１ａ及び第２の位置規制部３１ｂを有しており、弾性体１０の溝１０ａは、第１の位置規制部３１ａと係合している。
弾性体１０は、電気信号を機械出力に変換する圧電体であるＰＺＴ１１が固着されている第１の弾性体である。弾性体１０とＰＺＴ１１とによりステータが形成されている。また、ＰＺＴ１１の後方には、ＰＺＴ１１から出る不要な振動を吸収する振動吸収部材１２が設けられている。さらに、振動吸収部材１２の後方には、振動吸収部材１２を加圧バネ１４によって押圧する加圧板１３が設けてあり、弾性体１０を回転軸に沿った方向において支持する支持部材である止め板１５が、モータ環３上の第１の支持部である切り欠き３ａに係合することで固定されている。
【００１９】
一方、弾性体１０の前方には、ロータ１６が加圧バネ１４の作用により押し付けられる格好で配置されている。ＰＺＴ１１の機械出力は、弾性体１０により増幅され、ロータ１６に伝えられ、ロータ１６を回転駆動させる。
このとき伝えられる機械出力には、主に回転駆動となるθ成分と、ロータ１６を光軸Ｌ方向に振動させて回転駆動に効果のないｚ成分とが存在する。この回転駆動に効果のないｚ成分の機械出力を減衰させるために防振部材１７がロータ１６に隣接して設けてあり、さらにロータ１６と防振部材１７とは、ロータホルダ１８によって支持されている。従って前述の如くロータ１６がＰＺＴ１１の出力を受けて回転駆動されると、防振部材１７及びロータホルダ１８は、ロータ１６と一体になって回転動作を行う。
【００２０】
遊星リング１９は、モータ環３の外周を回転可能なように設けられている。遊星リング１９の円周方向をほぼ等分とする３箇所にコロ２０が設けられており、コロ２０は、ロータホルダ１８の回転動作を遊星リング１９に伝達して、遊星リング１９を回転させる。
また、遊星リング１８には、キー２２が固定ビス２１により固定されている。ここで、キー２２に伝達された駆動力をモータ出力と称する。キー２２は、レンズ機構部２に係合しており、モータ出力がレンズ機構部２に伝えられて焦点調節動作が行われる。
【００２１】
図２は、本実施例の超音波モータを内蔵した交換レンズ１’の断面図である。
図４は、図２中のＢ部を拡大して示した図である。
図２及び図４に示した交換レンズ１’は、交換レンズ１の弾性体１０とは異なる溝幅を有する弾性体５０を組み込んだ撮影レンズである。なお、以下の交換レンズ１’の説明において、交換レンズ１の場合と同じ機能を有する部材については、同一の番号を付して詳しい説明を適宜省略する。
交換レンズ１’では、交換レンズ１に対して、弾性体１０に換えて弾性体５０、ロータホルダ１８に換えてロータホルダ５８とした点が異なっている。
弾性体５０は、弾性体１０と同様にＰＺＴ１１が固着されている第２の弾性体であり、弾性体５０とＰＺＴ１１とによりステータが形成されている。
【００２２】
ここで、弾性体１０と弾性体５０との相違を図５から図１０を用いて説明する。
図５，６は、それぞれ弾性体１０，５０の正面図である。
図７，８は、それぞれ図５，６の一部を拡大した図である。
図９，１０は、それぞれ、弾性体１０，５０及び突起３１付近を拡大して示した斜視図である。
弾性体１０には、凸形状１０ｂ及び溝部１０ａ（第１の溝）がそれぞれ複数設けてある。本実施例の弾性体１０では、凸形状１０ｂ及び溝部１０ａが各５４個ずつ配設してある。ここで、溝部１０ａの幅は、Ｗ１０ａとなっている。
一方、弾性体５０には、凸形状５０ｂ及び溝部５０ａ（第２の溝）がそれぞれ複数設けてある。本実施例の弾性体５０では、凸形状５０ｂ及び溝部５０ａが各４８個ずつ配設してある。ここで、溝部５０ａの幅は、Ｗ５０ａとなっている。
【００２３】
上述の溝部１０ａの幅Ｗ１０ａと溝部５０ａの幅Ｗ５０ａとの間には、以下の関係がある。
Ｗ１０ａ  ＜  Ｗ５０ａ
第１の位置規制部３１ａの幅は、溝部１０ａに係合してモータ環３の回転方向の位置を規制することができるように、この幅Ｗ１０ａに対応した寸法に設定されている。
また、第２の位置規制部３１ｂの幅は、溝部５０ａに係合してモータ環３の回転方向の位置を規制することができるように、この幅Ｗ５０ａに対応した寸法に設定されている。
【００２４】
図１１は、突起３１を矢印Ｃ（図３，４参照）の方向から見た部分拡大図である。
突起３１には、第１の位置規制部３１ａと第２の位置規制部３１ｂが設けてあるが、本実施例では、後方（像面側：バヨネット１ａに近い側）に３１ａが設けてあり、前方（被写体側）に３１ｂが設けてある。
ここで、弾性体１０，５０の溝部１０ａ，溝部５０ａは、それぞれ第１の位置規制部３１ａ又は第２の位置規制部３１ｂと係合させるため、弾性体５０のモータ環３への組込位置は、弾性体１０のモータ環３への組込位置に対してオフセット量Ｌだけ前方（被写体側）にシフトされる格好となる。
【００２５】
弾性体５０を備えた交換レンズ１’では、このオフセット量Ｌに対応するように、止め板１５をモータ環３に第２の支持部である切り欠き３ｂを用いて係止させる。切り欠き３ｂは、切り欠き３ａよりもオフセット量Ｌに対応する量だけ前方で止め板１５を支持できるように形成されている（図４参照）ので、弾性体５０よりも後方に配置された部材（ＰＺＴ１１，振動吸収部材１２，加圧板１３，加圧バネ１４，止め板１５）を交換レンズ１と同じものを使用することができる。
一方、反対の被写体側においては、ロータホルダ１８よりも厚さがオフセット量Ｌに対応した量だけ薄いロータホルダ５８を配置することで対応している。
従って、弾性体５０を組み込んだ場合のモータ系全体の配置は、弾性体１０を組み込んだ場合に比べて、オフセット量Ｌだけ前方にシフトした格好となる。
【００２６】
先に述べたモータ環３上に配置した切り欠き３ａ，３ｂは、それぞれが複数配置されている。
図１２は、切り欠き３ａ，３ｂの配置を示す図である。
本実施例では、切り欠き３ａ，３ｂがそれぞれ３ヶ所（３ａ１〜３，３ｂ１〜３）配置されている。切り欠き３ａ１〜３は、ほぼ１２０度の間隔で均等に配置されており、一方、切り欠き３ｂ１〜３は、それぞれが同様に１２０度の間隔で均等に配置されている。また、切り欠き３ａ１〜３と３ｂ１〜３は、互いに入れ違いの関係で設けてある。一例を挙げるなら、切り欠き３ａ１及び３ａ２の略中間に切り欠き３ｂ１を設けてあり、同様に切り欠き３ａ２と切り欠き３ａ３の略中間に切り欠き３ｂ２が、更に切り欠き３ａ３と切り欠き３ａ１の略中間に切り欠き３ｂ３がそれぞれ配置されている。
なお、本実施例では、切り欠き３ａ，３ｂは、それぞれ３ヶ所配置されている例を説明したが、４ヵ所配置した場合にはそれぞれの切り欠き相互の間隔が９０度となるように配置すればよい。
【００２７】
本実施例によれば、ロータホルダを２種類用意しておくだけで、２種類の弾性体１０，５０を選択的に組み付けることができ、共通の部品を使いながら、異なる特性を有した２種類の超音波モータを作り分けることができる。
（変形例）
【００２８】
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、本実施例において、２種類の弾性体を使用することができる例を示したが、これに限らず、例えば、３種類の弾性体に対応できるようにしてもよい。
【００２９】
また、本実施例において、焦点調節動作の駆動力を出力する例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、ズーム駆動など、他の駆動力に使用する振動アクチュエータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施例の超音波モータを内蔵した交換レンズ１の断面図である。
【図２】本実施例の超音波モータを内蔵した交換レンズ１’の断面図である。
【図３】図１中のＡ部を拡大して示した図である。
【図４】図２中のＢ部を拡大して示した図である。
【図５】弾性体１０の正面図である。
【図６】弾性体５０の正面図である。
【図７】図５の一部を拡大した図である。
【図８】図６の一部を拡大した図である。
【図９】弾性体１０及び突起３１付近を拡大して示した斜視図である。
【図１０】弾性体５０及び突起３１付近を拡大して示した斜視図である。
【図１１】突起３１を矢印Ｃの方向から見た部分拡大図である。
【図１２】切り欠き３ａ，３ｂの配置を示す図である。
【図１３】従来から知られる超音波モータを内蔵した交換レンズの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１’  交換レンズ
１ａ  バヨネットマウント
２  レンズ機構部
３  モータ環
３ａ  切り欠き
３ｂ  切り欠き
３１  突起
３１ａ  第１の位置規制部
３１ｂ  第２の位置規制部
１０，５０  ステータ
１０ａ，５０ａ  溝部
１０ｂ，５０ｂ  凸形状
１１  ＰＺＴ
１２  振動吸収部材
１３  加圧板
１４  加圧バネ
１５  止め板
１６  ロータ
１７  防振部材
１８，５８  ロータホルダ
１９  遊星リング
２０  コロ
２１  固定ビス
２２  キー
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005160189.tif 000012
【図１１】
2005160189.tif 000013
【図１２】
2005160189.tif 000014
【図１３】
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