(57)【要約】【課題】静音化や精度の向上、レスポンスの向上などを実現し、動画撮影にも対応できる。【解決手段】第１の歯車４と、前記第１の歯車と噛み合う第２の歯車５とを備え、前記第１又は第２の歯車の一方の櫛歯５０は、停止時又は回転時で、接触部が変化する動力伝達装置である。【選択図】図５
2013204626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の歯車と、
前記第１の歯車と噛み合う第２の歯車とを備え、
前記第１又は第２の歯車の一方の櫛歯は、停止時又は回転時で接触部が変化すること、
を特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置において、
前記第１又は第２の歯車の一方は、その形状が通常かみ合いの歯幅の柱状の部分と歯幅が徐々に広くなる錐状の部分とに分かれている櫛歯が含まれていること、
を特徴とする動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１に記載の動力伝達装置において、
前記第１又は第２の歯車の一方は、その形状が通常かみ合いの歯幅を含み歯幅が徐々に広くなる錐状になっている櫛歯が含まれていること、
を特徴とする動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１に記載の動力伝達装置において、
前記第１又は第２の歯車の一方は、その先端部に通常かみ合いの歯幅から広がるような変形を許容する変形許容部がある櫛歯が含まれていること、
を特徴とする動力伝達装置。
【請求項５】
請求項４に記載の動力伝達装置において、
前記変形許容部は、弾性のある反発部材が組み込まれていること、
を特徴とする動力伝達装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の動力伝達装置と、
前記第１又は第２の歯車の一方を駆動する回転駆動型振動アクチュエータと、
を備える振動アクチュエータ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の振動アクチュエータ装置を備えたレンズ鏡筒。
【請求項８】
請求項６に記載の振動アクチュエータ装置を備えたカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置、振動アクチュエータ装置、レンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ用レンズ鏡筒に搭載される超音波モータは、従来のモータに比べて静音化を実現している。しかし、それは静止画撮影を前提としたものが多く、動画撮影時には未だにモータによる音が問題になることが多い。特に、小型化された超音波モータの場合に、レンズに駆動力を伝えるまでに、ギアユニット（動力伝達装置）によって伝播させているため、ギアによるバックラッシュは音発生箇所の１つとなっている。
【０００３】
この問題を解決するために、ギアの櫛歯の表面を軟材料で構成することにより、バックラッシュを軽減することが提案されている（特許文献１）が、耐久性の低下やコストアップなどの問題が残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２４２３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、静音化や精度の向上、レスポンスの向上などを実現し、動画撮影にも対応できる動力伝達装置、振動アクチュエータ装置、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】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、第１の歯車（４）と、前記第１の歯車と噛み合う第２の歯車（５）とを備え、前記第１又は第２の歯車の一方の櫛歯は、停止時又は回転時で接触部が変化すること、を特徴とする動力伝達装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の動力伝達装置において、前記第１又は第２の歯車の一方は、その形状が通常かみ合いの歯幅の柱状の部分（５１）と歯幅が徐々に広くなる錐状の部分（５２）とに分かれている櫛歯が含まれていること、を特徴とする動力伝達装置である。
請求項３の発明は、請求項１に記載の動力伝達装置において、前記第１又は第２の歯車の一方は、その形状が通常かみ合いの歯幅を含み歯幅が徐々に広くなる錐状になっている櫛歯が含まれていること、を特徴とする動力伝達装置である。
請求項４の発明は、請求項１に記載の動力伝達装置において、前記第１又は第２の歯車の一方は、その先端部に通常かみ合いの歯幅から広がるような変形を許容する変形許容部（５３）がある櫛歯が含まれていること、を特徴とする動力伝達装置である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の動力伝達装置において、前記変形許容部（５３）は、弾性のある反発部材が組み込まれていること、を特徴とする動力伝達装置である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の動力伝達装置と、前記第１又は第２の歯車の一方を駆動する回転駆動型振動アクチュエータ（１０）と、を備える振動アクチュエータ装置である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の振動アクチュエータ装置を備えたレンズ鏡筒（３）である。
請求項８の発明は、請求項６に記載の振動アクチュエータ装置を備えたカメラ（１）である。
以上、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したが、これに限定されるものではない。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に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、静音化や精度の向上、レスポンスの向上などを実現し、動画撮影にも対応できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による動力伝達装置の第１実施形態を用いたカメラを示す模式図である。
【図２】本発明による動力伝達装置の第１実施形態に用いる超音波モータを示す断面図である。
【図３】本発明による動力伝達装置の第１実施形態の従動ギアを示す全体図である。
【図４】本発明による動力伝達装置の第１実施形態の従動ギアの櫛歯を示す拡大図である。
【図５】第１実施形態に係る動力伝達装置の従動ギアと超音波モータの軸にある駆動ギアとの組み合わせを示す図である。
【図６】本発明による動力伝達装置の第２実施形態の櫛歯を示す拡大図である。
【図７】第２実施形態に係る動力伝達装置の櫛歯の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明による動力伝達装置の第１実施形態を用いたカメラを示す模式図である。
カメラ１は、撮像素子８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としてもよい。
【００１０】
レンズ鏡筒３は、レンズ７、カム筒６、ギア４，５、加圧機構９、振動波モータ１０等を備えている。本実施形態では、振動波モータ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にレンズ枠７ａを介して保持されており、振動波モータ１０の駆動力により、光軸方向（図１中に示す、矢印Ｌ方向）に略平行に移動する。
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。
【００１１】
図２は、本発明による動力伝達装置の第１実施形態に用いる超音波モータを示す断面図である。
本実施形態では振動子１１側を固定とし、移動子１２を回転駆動する回転型の振動アクチュエータである。
【００１２】
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１３と称する）と、圧電体１３を接合した弾性体１４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４波の進行波として説明する。
【００１３】
弾性体１４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１７が切ってあり、突起部分１８（溝１７がない箇所）の先端面が駆動面１８ａとなり移動子１２に加圧接触される。
溝１７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１８ａの進行波の振幅を増幅させるためである。溝１７の切っていない部分を本実施形態ではベース部１９と呼ぶ。そのベース部１９の溝１７側とは反対面に圧電体１３を接合する。
【００１４】
弾性体１４の駆動面１８ａには、高速駆動したときの耐磨耗性確保のため、潤滑性の表面処理がなされている。その材料は、ポリアミドイミドを主成分とし、ＰＴＦＥが添加された物である。
【００１５】
圧電体１３は、一般的には通称ＰＺＴと呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛といった材料から構成されている。圧電体１３表面には電極（図示せず）が配置され、それは円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれている。各相においては、１／２波長毎に交互に分極され、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空く様に電極が配置されている。
【００１６】
移動子１２は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面１２ａの表面には耐摩耗性向上のためのアルマイト処理が成されている。
【００１７】
出力軸２０は、ゴム部材２１を介して移動子１２に結合され、移動子１２と一体に回転するようにされている。出力軸２０と移動子１２との間のゴム部材２１は、ゴムによる粘着性で移動子１２と出力軸２０を結合する機能と、移動子１２からの振動を出力軸２０へ伝えないための振動吸収との機能が求められており、ブチルゴム等が好適である。
【００１８】
加圧部材２２は、出力軸２０に固定されたギア４とベアリング受け部材２４との間に設けられている。ギア４は軸のＤカットにはまるように挿入され、Ｅクリップ等のストッパー２５で固定され、回転方向および軸方向に出力軸２０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２４はベアリング２６内径側に挿入され、ベアリング２６は固定部材２７の内径側に挿入された構造となっている。
このような構造をとることで、移動子１２が振動子１１の駆動面１８ａに加圧接触される。
【００１９】
本実施形態は、回転運動しているギア４を反転すると、ギア４，５の噛みあわせにある隙間によって精度の狂いや音が発生してしまうことを防止するために、ギア４とギア５の隙間を無くし、停止時に常に相対するギアの両面と接するギアを組み込むようにしたものである。ただし、ただ単純に横向きの大きな負荷かけて力任せに隙間をなくしたとしても、回転軸が固定されている状態では回転しない。このため、本実施形態は、櫛歯を変形したギア５を組み込むことで、停止時又は回転時で、接触部が変化して、精度向上と静音化を可能にしたものである。
【００２０】
図３、図４は、本発明による動力伝達装置の第１実施形態を示す図であって、図１は従動ギア５を示す全体図、図４は、従動ギアの櫛歯を示す拡大図である。
なお、ギア５は、簡略化のため櫛歯を三角形で示しているが、通常用いられるインボリュート歯車等であってよい。
ギア５は、図３に示すように、外周上に多数の櫛歯５０が形成されている従動ギアである。櫛歯５０は、下部（以後、柱部）５１と上部（以後、傘部）５２とから構成され、柱部５１は、通常かみ合いの歯幅であり、傘部（錐状の部分）５２は、通常かみ合いの歯幅よりも歯幅が徐々に広くなっている。つまり、櫛歯５０の幅は、柱部５１より傘部５２のほうが滑らかに大きくなっており、停止時に相対するギアの櫛歯と両面とも接するようになっている。
【００２１】
図５は、第１実施形態に係る動力伝達装置の従動ギアと超音波モータの軸にある駆動ギアとの組み合わせを示す図である。
図５（ａ）に示すように、それぞれ軸の中心からみて、櫛歯４０、５０において、右側の面をＡ面（ギア４（駆動ギア）），Ｃ面（ギア５傘部），Ｅ面（ギア５柱部）、左側の面をＢ面（ギア４），Ｄ面（ギア５傘部），Ｆ面（ギア５柱部）とする（櫛歯５０については、図４参照）。
【００２２】
図５（ｂ）に示すように、ギア５の上部にはバネなどの加圧機構９が設けられており、回転に支障がない程度の負荷がかかるようになっている。そのため、停止時には下向きの力によってギア５が押され、Ａ面とＣ面、Ｂ面とＤ面が接触している状態になる。
【００２３】
図５（ｃ）に示すように、超音波モータ１０が駆動し、ギア４から横向きの力が加わると、Ｃ面及びＤ面は、それぞれＡ面、Ｂ面に対して斜になっており点接触となるために、ギア４からの力は上方向と横方向に分散される。それによって、ギア５は上昇する。
【００２４】
その結果、Ａ面及びＢ面と接する面はスライドされ、それぞれＣ面からＥ面へ、Ｄ面からＦ面へと移行する。Ｅ面及びＦ面はそれぞれＡ面、Ｂ面に対して線接触となるため、移行後は、通常のギア駆動と同じような駆動が行われる。
このとき、例えば、超音波モータ１０が時計回りの駆動では、Ａ面とＥ面は接しているがＢ面とＦ面には隙間が、反時計回りの駆動では逆にＡ面とＥ面に隙間ができているが、回転運動をしているため、音発生の問題はない。
【００２５】
超音波モータ１０が停止すると、ギア４からの力の供給はなくなる。その結果、加圧機構９によって下向きの力が働くため、ギア５は下降する。このとき、モータ駆動開始時とは逆にＡ面及びＢ面と接する面は、それぞれＥ面からＣ面へ、Ｆ面からＤ面へと移行するが、その際にＣ面及びＤ面が斜になっているためギア５がわずかながら回転し、駆動中に生じた隙間を埋める。この回転運動は、回転運動に支障が無い程度の負荷によって生じているため、超音波モータ１０に直結しているが故にトルクがかかっているギア４は回転せず、ギア５のみの回転運動となる。この動作によって、ギア５以降に続くギアのバックラッシュも軽減することが可能である。
【００２６】
つぎに、超音波モータ１０側のギア４が時計回りに回転する状態から実施形態の説明を行う。
ＡＦの作動開始と共に超音波モータ１０の駆動回路の電源がＯＮになり、モータ１０の駆動が開始され、それに伴い超音波モータ１０の軸とモータ下部のギア４も回転を始める。
そのギア４の回転により、ギア４のＡ面と接しているギア５の歯のＣ面に負荷が加わり、ギア５が上昇を始める。一定距離上昇することで、ギア４のＡ面に相対するギア５の面がＥ面となり、通常の回転運動が開始される。やがて、フォーカスが合う、電気限界を迎えるなどして超音波モータ１０への電流供給が終了すると、ギア４の回転も終了する。
ギア４の回転が終了すると、ギア５にかかる横向きの負荷が小さくなるため、加圧機構９による上からの負荷によってギア５は下方向に移動し、ギア４のＡ面とギア５のＣ面が再び接する。
【００２７】
次に反転する場合は、ギア４のＢ面と接しているギア５の歯のＤ面に負荷が加わり、ギア５が上昇を始める。一定距離上昇することで、ギア４のＢ面に相対するギア５の面がＦ面となり、通常の回転運動が開始される。やがて、フォーカスが合う、電気限界を迎えるなどして超音波モータ１０への電流供給が終了すると、時計回りの場合と同様に、ギア４の回転も終了し、その結果、ギア５は下方向に移動し、ギア４のＢ面とギア５のＤ面が再び接する。以上のような動きを回転方向に合わせて行う。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、超音波モータ１０の軸にあるギア４とギア５を接触させることで、バックラッシュによる音を大幅に軽減することが可能である。
【００２９】
（第２実施形態）
図６は、本発明による動力伝達装置の第２実施形態の櫛歯を示す拡大図である。
なお、第２実施形態では、第１実施形態と同様な機能を果たす部分には、同様な記号を付して、重複する説明や図面を適宜省略する。
第２実施形態のギアの櫛歯５０Ａは、通常かみ合いの歯幅から先端が広がるように、切り込み５３が形成されている。
【００３０】
モータ駆動が停止している場合は、ギアの櫛歯５０Ａの、切り込み５３先端が広がっているため、相対する超音波モータ１０の軸にあるギア４との櫛歯の歯幅が広がり両面に接している（図７（ａ）参照）が、超音波モータ１０が駆動し、ギア４から横向きの負荷が加わると、ギアの櫛歯５０Ａの先端は切り込み５３の部分が圧縮されることで滑らかに小さくなり、回転運動に支障がない形状（通常かみ合いの形状）に変形する（図７（ｂ）参照）。
やがて、モータ駆動が停止すると、横向きからの負荷が無くなり、ギアの櫛歯５０Ａの切り込み５３の部分が開くと、櫛歯５０Ａの先端の歯幅は広がり、ギア４の櫛歯の両面に接することになる。
第２実施形態は、この一連の動作により、バックラッシュの軽減が可能になる。
【００３１】
（変形形態）
以上説明した実施形態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、それらも本発明の技術的範囲内である。
【００３２】
（１）第１実施形態では、櫛歯５０は、停止時に相対するギアの櫛歯と両面とも接するものであればよいので、全体が三角錐や円錐のように錘状になっていて、柱部が存在しないギア形状でもよい。
【００３３】
（２）第２実施形態では、切り込み５３内部は、空洞である例で説明したが、バネ、ゴム、樹脂、金属などの弾性のある反発材料が挟まれていてもよい。
（３）錘状部は、直線に限らず、２次曲線等の曲線であってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
４，５：ギア、４０，５０：櫛歯、５１：柱部、５２：傘部、５３：切り込み、９：加圧機構、１０：超音波モータ
【図１】
2013204626.tif 000003
【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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