(57)【要約】【課題】超音波モータの駆動特性を変化させることなく、低コストで超音波モータの摩擦駆動面へのグリスの飛散を抑制することが可能な駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置（８）は、電気−機械エネルギー変換素子と弾性体とを含む振動子（３１）と、振動子の摩擦駆動面（１７ａ）に加圧接触して振動子に励振される振動により摩擦駆動される回転子（３２）と、回転子と係合して回転子の出力を外部に伝達する第１のギア（１８）とを有する超音波モータ（９）と、第１のギアと噛み合う第１のギア部（２２ｃ）と、第２のギア部（２２ａ）とを有する第２のギア（２２）と、超音波モータおよび第２のギアを収容する筺体（２８）と、超音波モータと第２のギアの第２のギア部との間に設けられた遮蔽部（２８ａ）とを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気−機械エネルギー変換素子と弾性体とを含む振動子と、該振動子の摩擦駆動面に加圧接触して該振動子に励振される振動により摩擦駆動される回転子と、該回転子と係合して該回転子の出力を外部に伝達する第１のギアと、を有する超音波モータと、
前記第１のギアと噛み合う第１のギア部と、第２のギア部と、を有する第２のギアと、
前記超音波モータおよび前記第２のギアを収容する筺体と、
前記超音波モータと前記第２のギアの前記第２のギア部との間に設けられた遮蔽部と、を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記遮蔽部は、前記筺体と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第２のギアの前記第２のギア部には、グリスが塗布されており、
前記遮蔽部は、前記第２のギアに塗布されている前記グリスが前記摩擦駆動面に到達するのを防ぐように、該摩擦駆動面と前記第２のギア部との間に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第２のギアには、前記第２のギア部に塗布された前記グリスのグリス溜めとして機能する凹部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記筺体は、前記遮蔽部と前記第２のギアの前記第２のギア部との間に突出する壁部を有することを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記壁部は、前記筺体と一体的に形成されており、前記第２のギア部から飛散した前記グリスを前記凹部に導くように機能することを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記遮蔽部は、前記第２のギアの回転軸に沿った方向において、前記第２のギアの前記第２のギア部と同一の範囲を含むように形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記遮蔽部は、前記第２のギアの回転軸に直交する方向において、前記第２のギアの前記第２のギア部と前記摩擦駆動面との両方に接する２つの接線に囲まれた範囲を含むように形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記第２のギアの前記第２のギア部は、前記第１のギア部よりも前記摩擦駆動面に近いことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
レンズ装置に着脱可能なレンズ駆動装置であって、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の駆動装置を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の駆動装置を有することを特徴とする光学装置。
【請求項１２】
前記光学装置は、レンズ群を有するレンズ装置であることを特徴とする請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記光学装置は、レンズ群を有するレンズ装置と、該レンズ装置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撮像素子と、を有する撮像装置であることを特徴とする請求項１１に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に係り、特に超音波モータを用いた歯車駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超音波モータを用いた歯車駆動装置において、歯車の耐久性の向上や騒音の抑制のために歯車にグリスを塗布することが行われている。また、歯車に塗布したグリスが超音波モータの摩擦駆動面に飛散すると、駆動特性が劣化するため、これを防止するための構成が提案されている。特許文献１には、振動子または移動子に可撓性のシートを貼り付けて摩擦駆動面を覆い、歯車の歯のグリスの飛散を防止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】特開平５−２８４７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている超音波モータでは、振動子や移動子にシートなどの遮蔽部品を設ける必要があるため、超音波モータの振動特性が変化して駆動効率が低下する可能性がある。また、このような部品を追加すると、コストが増加する。
【０００５】
そこで本発明は、超音波モータの駆動特性を変化させることなく、低コストで超音波モータの摩擦駆動面へのグリスの飛散を抑制することが可能な駆動装置、レンズ駆動装置、および、光学装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての駆動装置は、電気−機械エネルギー変換素子と弾性体とを含む振動子と、該振動子の摩擦駆動面に加圧接触して該振動子に励振される振動により摩擦駆動される回転子と、該回転子と係合して該回転子の出力を外部に伝達する第１のギアと、を有する超音波モータと、前記第１のギアと噛み合う第１のギア部と、第２のギア部と、を有する第２のギアと、前記超音波モータおよび前記第２のギアを収容する筺体と、前記超音波モータと前記第２のギアの前記第２のギア部との間に設けられた遮蔽部とを有する。
【０００７】
本発明の他の側面としてのレンズ駆動装置は、レンズ装置に着脱可能なレンズ駆動装置であって、前記駆動装置を有する。
【０００８】
本発明の他の側面としての光学装置は、前記駆動装置を有する。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明によれば、超音波モータの駆動特性を変化させることなく、低コストで超音波モータの摩擦駆動面へのグリスの飛散を抑制することが可能な駆動装置、レンズ駆動装置、および、光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態におけるレンズ鏡筒の断面図である。
【図２】本実施形態における超音波モータの断面図である。
【図３】本実施形態におけるギアユニットの正面図である。
【図４】本実施形態におけるギアユニットの側面図である。
【図５】図３中のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５の要部拡大図である。
【図７】図４中のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】本実施形態における撮像装置の構成図である。
【図９】本実施形態におけるパワーズームアダプタの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
まず、図１を参照して、本実施形態におけるレンズ鏡筒（レンズ装置）の構成について説明する。図１は、レンズ鏡筒１の断面図である。レンズ鏡筒１において、直進案内筒２は固定筒４に固定されている。直進案内筒２には、カムフォロア３を直進案内する光軸Ｏに沿った方向（光軸方向）に伸びる直進溝２ａが形成されている。
【００１４】
カム筒５は、直進案内筒２にバヨネット結合されており、直進案内筒２に対して回転可能であって、かつ光軸方向における移動が規制されている。カム筒５には、カムフォロア３が係合するためのカム溝５ａが形成されている。またカム筒５には、後述の出力ギア２４（図３参照）と噛み合うギア歯形状（不図示）が形成されている。出力ギア２４が回転すると、カム筒５にその回転力が伝達し、カム筒５が回転する。カム筒５を回転させると、直進案内筒２に設けられた光軸方向に伸びる直進溝２ａとカム筒５に設けられたカム溝５ａとの交点の移動に従って、カムフォロア３を光軸方向に移動させることができる。直進移動筒７には、光学要素であるレンズＬ１が固定されている。また直進移動筒７には、カムフォロア３が固定されている。このため、カム筒５を回転させることにより、レンズＬ１を光軸方向に進退させることができる。
【００１５】
ギアユニット８は、超音波モータ９（棒状超音波モータ）と複数のギアとを備えて構成された歯車駆動装置（駆動装置）であり、固定筒４に固定されている。ギアユニット８は、超音波モータ９で発生する回転力を増大させ、その増大させた回転力をカム筒５に伝達する。なおレンズ鏡筒１には、他に複数のレンズ群（不図示）、絞り機構、レンズマウント、ズーム操作環、および、マニュアルフォーカス環などの種々の構成要素を備えているが、説明の簡単化のため、それらの説明については省略する。
【００１６】
次に、図２を参照して、本実施形態における超音波モータ９について説明する。図２は、超音波モータ９の断面図である。超音波モータ９は、第１の弾性体１０、第２の弾性体１１、第１の弾性体１０と第２の弾性体１１とに挟まれた積層圧電素子１２（電気−機械エネルギー変換素子）を有する。また超音波モータ９は、第１の弾性体１０のスラスト位置を規制する規制部１３ａを有するシャフト１３、下部ナット１４、および、積層圧電素子１２に電圧を印加するフレキシブルプリント基板１５を有する。第１の弾性体１０、第２の弾性体１１、積層圧電素子１２、および、フレキシブルプリント基板１５により、振動子３１が構成される。振動子３１は、シャフト１３の規制部１３ａと下部ナット１４とにより所定の力で挟持されている。
【００１７】
また超音波モータ９は、ロータ１６、ステンレスの板材をプレス成型した接触部材１７、モータギア１８（第１のギア）を有する。ロータ１６および接触部材１７（およびモータギア１８）により、回転子３２が構成される。接触部材１７は、ロータ１６に接着されている。ロータ１６とモータギア１８とは、回転方向において互いに係合されており（不図示）、ロータ１６の回転力がモータギア１８に伝達することが可能である。モータギア１８は、上部ナット１９を用いて固定されたフランジ２０により、スラスト方向における移動が規制されている。ロータ１６とモータギア１８との間には、圧縮コイルばね２１が挟持されている。これにより、接触部材１７は摩擦駆動面１７ａにおいて、第１の弾性体１０に対して所定の力で加圧接触する。
【００１８】
積層圧電素子１２は、２つの電極をそれぞれ有する複数の電極群にグループ化されており、不図示の電源からフレキシブルプリント基板１５を通して、それぞれの電極群に位相の異なる交流電圧を印加するように構成されている。積層圧電素子１２の電極群に交流電圧を印加することにより、振動子３１には、第１の方向（紙面に平行な方向）における第１の曲げ振動と、第１の方向に直交する第２の方向（紙面に垂直な方向）における第２の曲げ振動とが同時に励振される。これら２つの振動（第１の曲げ振動および第２の曲げ信号）の合成により、第１の弾性体１０は、接触部材１７の摩擦駆動面１７ａにおいて、楕円運動が発生する。この楕円運動により、第１の弾性体１０に加圧接触された接触部材１７は摩擦駆動される。この結果、接触部材１７、ロータ１６、および、モータギア１８は、一体的にシャフト１３を回転軸として回転する。
【００１９】
このように超音波モータ９は、電気−機械エネルギー変換素子と弾性体とを含む振動子３１と、振動子の摩擦駆動面１７ａに加圧接触して振動子に励振される振動により摩擦駆動される回転子３２とを有する。また超音波モータ９は、回転子３２と係合して回転子３２の出力を外部に伝達するモータギア１８（第１のギア）を有する。
【００２０】
次に、図３乃至図７を参照して、本実施形態におけるギアユニット８について説明する。ギアユニット８は、超音波モータ９を用いた歯車駆動装置（駆動装置）である。図３は、ギアユニット８の正面図である。図４は、ギアユニット８の側面図である。図５は、図３中のＡ−Ａ断面図である。図６は、図５の要部拡大図（領域５０の拡大図）である。図７は、図４中のＢ−Ｂ断面図である。
【００２１】
前述のように、超音波モータ９は電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、モータギア１８（第１のギア）は超音波モータ９のロータ１６と一体的に回転する。伝達ギア２２（第２のギア）および伝達ギア２３はそれぞれ、モータギア１８の回転力を出力ギア２４に伝達するためのギア部材である。伝達ギア２２、２３はそれぞれ、回転軸２５、２６の周りに回転する。モータギア１８は、ギア部２２ｃ（第１のギア部）において伝達ギア２２と噛み合っている。伝達ギア２２は、ギア部２２ｃとは異なるギア部２２ａ（第２のギア部）において伝達ギア２３と噛み合っている。このように伝達ギア２２は、モータギア１８と噛み合うギア部２２ｃと、モータギア１８と噛み合わないギア部２２ａとを有する。好ましくは、伝達ギア２２のギア部２２ａは、ギア部２２ｃよりも摩擦駆動面１７ａに近い。
【００２２】
伝達ギア２３は、出力ギア２４と噛み合っている。出力ギア２４は、回転軸２７の周りに回転し、前述のようにカム筒５に形成されたギア部（不図示）と噛み合っている。このため、超音波モータ９の回転力は、モータギア１８、伝達ギア２２、伝達ギア２３、および、出力ギア２４を介して、カム筒５に伝達される。伝達ギア２２および伝達ギア２３のそれぞれのギア歯（ギア部）には、グリスが塗布されている（不図示）。
【００２３】
上部ギアケース２８および下部ギアケース２９（筺体）は、超音波モータ９、伝達ギア２２、２３、出力ギア２４、および、回転軸２５、２６、２７を収容する。上部ギアケース２８と下部ギアケース２９は、ビス止め固定されている（不図示）。
【００２４】
図６および図７に示されるように、遮蔽部２８ａは、上部ギアケース２８（筺体）と一体的に形成され、上部ギアケース２８から内部（下方）へ突出している。ただし本実施形態において、遮蔽部２８ａは、上部ギアケース２８と一体的に形成されていなくてもよい。遮蔽部２８ａは、超音波モータ９の摩擦駆動面１７ａと伝達ギア２２のギア部２２ａ（ギア歯形状が形成されている領域）との間に突出するように設けられている。好ましくは、遮蔽部２８ａは、伝達ギア２２の回転軸２５の軸方向（回転軸に沿った方向）において、少なくとも伝達ギア２２のギア部２２と同一の範囲（図６中の斜線部）を含むように形成されている。
【００２５】
また好ましくは、遮蔽部２８ａは、超音波モータ９（伝達ギア２２）の回転軸に直交する方向において、摩擦駆動面１７ａと伝達ギア２２のギア部２２ａと両方に接する２つの接線Ｃ１、Ｃ２に囲まれた範囲（図７の斜線部）を含むように形成されている。すなわち遮蔽部２８ａは、摩擦駆動面１７ａにおける接点Ｐ１とギア部２２ａにおける接点Ｑ１とを結ぶ接線Ｃ１と、摩擦駆動面１７ａにおける接点Ｐ２とギア部２２ａにおける接点Ｑ２とを結ぶ接線Ｃ２とにより囲まれる領域に形成されている。
【００２６】
このような構造により、伝達ギア２２のギア部２２ａにグリスを塗布した際に、伝達ギア２２からグリスが飛散しても遮蔽部２８ａにより遮蔽される。この結果、伝達ギア２２に塗布したグリスが飛散しても、飛散したグリスが摩擦駆動面１７ａに到達することを防ぐことができる。また、遮蔽部２８ａをギアケース（上部ギアケース２８）に一体的に成形することにより、コストの増加を抑制することができる。
【００２７】
また好ましくは、伝達ギア２２には、ギア部２２ａの下部において凹部２２ｂが形成されている。凹部２２ｂは、ギア部２２ａに塗布されたグリスのグリス溜めとして機能する。このような構造により、伝達ギア２２のギア部２２ａに塗布したグリスが下方に垂れた場合でも凹部２２ｂの内部に溜めることができる。その結果、不要なグリスが伝達ギア２２から飛散することを防ぐことが可能である。
【００２８】
また好ましくは、遮蔽部２８ａと伝達ギア２２のギア部２２ａとの間には、上部ギアケース２８から内部（下部）へ突出した壁部２８ｂが形成されている。壁部２８ｂは、上部ギアケース２８と一体的に形成されており、ギア部２２ａから飛散したグリスが摩擦駆動面１７ａに到達するのを防ぐとともに、飛散したグリスを凹部２２ｂへ積極的に導くように機能する。
【００２９】
次に、図８を参照して、本実施形態におけるレンズ鏡筒１を備えた撮像装置について説明する。図４は、撮像装置２００（一眼レフカメラ）の構成図である。
【００３０】
レンズ鏡筒１（レンズ装置）は、撮像光学系１１０（レンズＬ１などを含むレンズ群）を有する。カメラ本体２２０（撮像装置本体）は、クイックリターンミラー２０３、焦点板２０４、ペンタダハプリズム２０５、および、接眼レンズ２０６などを備えて構成されている。クイックリターンミラー２０３は、撮像光学系１１０を介して形成された光束を上方に反射する。焦点板２０４は、撮像光学系１１０の像形成位置に配置されている。ペンタダハプリズム２０５は、焦点板２０４に形成された逆像を正立像に変換する。ユーザは、その正立像を、接眼レンズ２０６を介して観察することができる。撮像素子２０７は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子を有し、撮像光学系１１０を介して形成された光学像（被写体像）を光電変換して画像データを出力する。撮影時には、クイックリターンミラー２０３が光路から退避して、撮像光学系１１０により撮像面（撮像素子２０７の面）上に像（光学像）が形成される。
【００３１】
なお本実施形態において、レンズ鏡筒１は、カメラ本体２２０と着脱可能に構成された交換レンズであるが、本実施形態はレンズ鏡筒１とカメラ本体２２０とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。またレンズ鏡筒１は、クイックリターンミラーのないミラーレスの一眼レフカメラ（ミラーレスカメラ）にも適用することができる。
【００３２】
次に、図９を参照して、前述の駆動装置（ギアユニット８）を備えたパワーズームアダプタ（レンズ駆動装置）について説明する。図９は、撮像装置２００とパワーズームアダプタ３００とパワーズームアダプタ３００が取付け可能なレンズ鏡筒４０１の構成図である。レンズ鏡筒４０１は、撮像光学系４１０とズームギア４２０を有する。ズームギア４２０を回転させると、レンズ鏡筒４０１内のカム筒５が回転し撮像光学系４０１の倍率を変えることができるように構成されている。
【００３３】
パワーズームアダプタ３００は、装着部３０１を有し、レンズ鏡筒５４０１に着脱可能に構成されている。またパワーズームアダプタ３００は、電源部３０２を有し、電気回路（不図示）を介してギアユニット８内の超音波モータ９に電圧を印加できるように構成されている。ギアユニット８内の出力ギア２４は、パワーズームアダプタ３００から一部が露出し、レンズ鏡筒４０１のズームギア４２０に噛み合っている。
【００３４】
本実施形態によれば、超音波モータの駆動特性を変化させることなく、低コストで超音波モータの摩擦駆動面へのグリスの飛散を抑制することが可能な駆動装置、パワーズームアダプタ、および、光学装置を提供することができる。
【００３５】
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】
【００３６】
８      ギアユニット（駆動装置）
９      超音波モータ
１８    モータギア（第１のギア）
２２    伝達ギア（第２のギア）
２２ａ  ギア部（第２のギア部）
２２ｃ  ギア部（第１のギア部）
２８    上部ギアケース（筺体）
２８    筺体
２８ａ  遮蔽部
３１    振動子
３２    回転子
【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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