(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に、少なくとも一部が円弧状の貫通部を有するベース部材と、
少なくとも一端側が前記ベース部材の一方の面の側に位置するように、前記ベース部材に回動自在に支持される出力軸と、
前記ベース部材の前記一方の面に搭載されて、前記出力軸の外周面の接線方向と略平行な方向への駆動力を発生する振動子と、
前記ベース部材の前記一方の面に搭載されて、前記振動子の駆動力取出部を前記出力軸の外周面に加圧接触させる加圧部材と
を備えることを特徴とする振動モータ。
【請求項２】
前記振動子は、前記駆動力の発生方向と略平行な方向へ振動する第１の振動と、該第１の振動と略直交する方向へ振動する第２の振動とを、同一の平面で発生すること
を特徴とする請求項１に記載された振動モータ。
【請求項３】
前記振動子は、前記第１の振動と前記第２の振動とが発生される前記同一の平面が前記ベース部材の一方の面と略平行になるように、搭載されること
を特徴とする請求項２に記載された振動モータ。
【請求項４】
前記駆動力取出部は、前記第１の振動の振動方向を含む面に設けられること
を特徴とする請求項２または請求項３に記載された振動モータ。
【請求項５】
前記出力軸は、前記ベース部材の一方の面と直交する方向に向けて、前記ベース部材に立設されること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された振動モータ。
【請求項６】
前記振動子および前記加圧部材の搭載高さは、いずれも、前記ベース部材の一方の面からの前記出力軸の長さと略等しいか、または該長さよりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された振動モータ。
【請求項７】
前記出力軸、前記振動子および前記加圧部材は、前記貫通部の外縁部に略沿うように配置されることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された振動モータ。
【請求項８】
光軸方向へ移動自在に保持された光学系と、
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された振動モータと、
該振動モータにおける前記出力軸の回転を、前記光学系の前記光軸方向への直線運動に変換する変換手段と
を備えることを特徴とする光学系駆動装置。
【請求項９】
カメラボディに装着するためのマウント部と、
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された振動モータと
を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動モータ、光学系駆動装置およびレンズ鏡筒に関する。より具体的には、本発明は、例えばリニア駆動型の振動子を備える振動モータと、この振動モータを用いた光学系駆動装置と、この振動モータを用いたレンズ鏡筒とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
振動モータは、高トルクを発生できるとともに良好な制御性や静粛性を有するため、従来より各種の駆動装置への適用が積極的に検討されてきた。この振動モータのうちで、超音波の振動域を利用した超音波モータが、カメラの焦点調節機構やズームレンズの焦点距離機構等の駆動装置として、これまでにも積極的に用いられてきた。
図１３は、リニア駆動型の振動子２を備える超音波モータ１の構造例を示す斜視図である。
【０００３】
振動子２は、弾性体３と圧電体４とを有する。弾性体３は、共振先鋭度が大きな金属材料により、発生する１次の縦振動Ｌ１および４次の屈曲振動Ｂ４それぞれの固有振動数が略一致するように、矩形平板状に形成される。弾性体３の一方の平面には圧電体４が接着される。また、弾性体３の他方の平面には、発生する屈曲振動Ｂ４の４つの腹位置のうちの外側の２つの腹位置に一致する位置に、２つの駆動力取出部３ａ、３ｂが突起状に形成される。
【０００４】
圧電体４には、Ａ相の駆動電圧ＶA が印加される領域４ａと、Ｂ相の駆動電圧ＶB が印加される領域４ｂと、振動状態を検出する検出領域４ｐと、グランド領域４ｇとの４領域が連続して形成される。各領域４ａ〜４ｇそれぞれの表面には、例えば銀電極５ａ〜５ｇが装着される。
【０００５】
領域４ａ、４ｂに、位相が約（π／２）ずれた高周波の駆動電圧ＶA 、ＶB をそれぞれ印加する。すると、弾性体３には、弾性体３の長手方向へ振動する１次の縦振動Ｌ１と、弾性体３の厚さ方向へ振動する４次の屈曲振動Ｂ４とが同時に発生する。これらの振動は合成され、駆動力取出部３ａ、３ｂの底面に、楕円状に周期的に変位する振動（本明細書では「楕円運動」という。）が、位相が約πずれて、それぞれ発生する。これにより、振動子２は、相対運動部材６との間で、直線的な相対運動を発生する。
【０００６】
図１４は、このリニア駆動型の超音波モータ１を内蔵した従来例のレンズ鏡筒７の縦断面図である。図１４に示すように、このレンズ鏡筒７は、固定筒８、９と、回転筒１０と、操作環１１とを有する。固定筒８、９の間には、光軸Ｏ−Ｏの方向と平行な方向へ向けてリニアガイド１２が設けられる。可動光学系Ｌ１は、枠体１３を介してリニアガイド１２に案内され、光軸Ｏ−Ｏの方向と平行な方向へ移動自在に支持される。
【０００７】
固定筒８の内面には、加圧部材１４を介して振動子２が装着される。振動子２の駆動力取出部３ａ、３ｂは、枠体１３の外周面の一部に形成された平面に加圧接触する。この枠体１３は超音波モータ１の相対運動部材としても機能する。
【０００８】
この状態で、超音波モータ１を起動すると、駆動力取出部３ａ、３ｂにそれぞれ発生する楕円運動により、枠体１３には光軸Ｏ−Ｏの方向と平行な方向への駆動力が作用する。これにより、可動光学系Ｌ１は、光軸Ｏ−Ｏの方向と平行な方向へ直線的に駆動される。
【０００９】
なお、図１４に示すレンズ鏡筒７では、固定筒９と回転筒１０との間に円環状の回転駆動型の超音波モータ１５が装着される。超音波モータ１５を起動することにより、回転筒１０が固定筒９に対して回転する。この回転筒１０の内面に設けられたキー溝１０ａには、可動光学系Ｌ２を支持する枠体１６の外面に形成されたキー１６ａが係合する。また、枠体１６の外面に螺旋状に形成された凹部１６ｂは、固定筒９の内面に螺旋状に形成された凸部９ａと噛み合う。このため、回転筒１０が固定筒９に対して回転することにより、枠体１６は、光軸Ｏ−Ｏの方向と平行な方向へ直線的に駆動される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、リニア駆動型の超音波モータ１を用いて可動光学系Ｌ１を光軸Ｏ−Ｏの方向と平行な方向へ駆動するには、超音波モータ１を光軸Ｏ−Ｏの方向と平行な方向へ向けて配置する必要があった。このため、超音波モータ１の光軸Ｏ−Ｏの方向への設置スペースが嵩んでしまい、この分だけ、レンズ鏡筒７の小型化、特に光軸Ｏ−Ｏの方向の長さを低減することが難しかった。具体的には、このレンズ鏡筒７では、超音波モータ１を搭載するために必要となる光軸Ｏ−Ｏの方向の距離は、振動子２の最小長さである２５ｍｍ以上必要であった。
【００１１】
近年、レンズ鏡筒７に対しては高機能化の要請が強く、多種の機能部品を寸法の増加を伴わずに搭載することが、強く求められている。したがって、超音波モータ１の設置スペースをできるだけ低減して部品搭載の自由度を高めることは、極めて重要である。
【００１２】
本発明の目的は、リニア駆動型の超音波モータを内蔵した従来のレンズ鏡筒が有する課題に鑑み、例えばレンズ鏡筒等の搭載機器に内蔵した場合の設置寸法を抑制できる振動モータと、この振動モータを用いた光学系駆動装置と、この振動モータを用いたレンズ鏡筒とを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、内部に、少なくとも一部が円弧状の貫通部を有するベース部材と、少なくとも一端側がベース部材の一方の面の側に位置するように、ベース部材に回動自在に支持される出力軸と、ベース部材の一方の面に搭載されて、出力軸の外周面の接線方向と略平行な方向への駆動力を発生する振動子と、ベース部材の一方の面に搭載されて、振動子の駆動力取出部を出力軸の外周面に加圧接触させる加圧部材とを備えることを特徴とする振動モータを提供する。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載された振動モータにおいて、振動子が、駆動力の発生方向と略平行な方向へ振動する第１の振動と、第１の振動と略直交する方向へ振動する第２の振動とを、同一の平面で発生することを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２に記載された振動モータにおいて、振動子が、第１の振動と第２の振動とが発生される同一の平面がベース部材の一方の面と略平行になるように、搭載されることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３に記載された振動モータにおいて、駆動力取出部が、第１の振動の振動方向を含む面に設けられることを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された振動モータにおいて、出力軸が、ベース部材の一方の面と直交する方向に向けて、ベース部材に立設されることを特徴とする。
【００１８】
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項に記載された振動モータにおいて、振動子および加圧部材の搭載高さが、いずれも、ベース部材の一方の面からの出力軸の長さと略等しいか、またはこの長さよりも小さいことを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された振動モータにおいて、出力軸、振動子および加圧部材は、貫通部の外縁部に略沿うように配置されることを特徴とする。
【００２０】
請求項８の発明では、光軸方向へ移動自在に保持された光学系と、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された振動モータと、振動モータにおける出力軸の回転を、光学系の光軸方向への直線運動に変換する変換手段とを備えることを特徴とする光学系駆動装置を提供する。
さらに、請求項９の発明では、カメラボディに装着するためのマウント部と、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された振動モータとを備えることを特徴とするレンズ鏡筒を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明にかかる振動モータの実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお以降の説明では、振動モータが、超音波の振動域を利用した超音波モータである場合を例にとる。
【００２２】
図１は、本実施形態の超音波モータ２０の構成を、一部簡略化して示す斜視図である。図２は、図１の超音波モータ２０の平面図である。さらに、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２３】
図１〜図３に示すように、本実施形態の超音波モータ２０は、ベース部材２１と、出力軸２２と、振動子２３と、加圧部材２４とを備える。以下、これらの構成要素について順次説明する。
【００２４】
〔ベース部材２１〕
図１〜図３に示すように、本実施形態では、ベース部材２１は、平面２１ｅ、２１ｆを有する円環状の平板により構成した。ベース部材２１の内部の略中央部には、貫通穴２１ａが形成されている。この貫通穴２１ａは、一部が直線状であって大部分が円弧状の外縁形状を有する。ベース部材２１は、後述する出力軸２２、振動子２３および加圧部材２４を搭載しても撓まない程度の剛性を有するとともに軽量であることが望ましく、本実施形態ではポリカーボネート製（グラスファイバー２０％入り）とした。なお、ベース部材２１の材料は、ポリカーボネートに限定されることはなく、例えば、一般的なエンジニアリングプラスチック等を用いることができる。また、耐熱性を求めるような場合には、テフロンやデルリン（共にデュポン社の登録商標）等の材料を用いることが望ましい。
【００２５】
また、ベース部材２１には、平面２１ｅに垂直になるように突設部２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄが設けられる。本実施形態では、突設部２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄは、いずれも、ベース部材２１の一部を９０度折り曲げることによりベース部材２１と一体的に形成したが、別部品を適宜手段により固定することにより形成してもよい。
【００２６】
互いに対向する突設部２１ｂ、２１ｃの間に振動子２３が支持され、一方、突設部２１ｄにより後述する加圧力発生部材３６が支持される。
本実施形態のベース部材２１は、以上のように構成される。
【００２７】
〔出力軸２２〕
図１〜図３に示すように、本実施形態では、出力軸２２がベース部材２１に回動自在に支持される。
【００２８】
出力軸２２は、両端側がともにベース部材２１の両平面２１ｅ、２１ｆの側へ突き出た状態で配置される。出力軸２２は、ベース部材２１に取り付けられたカラー２５により回動自在に支持される。出力軸２２は、出力軸２２の一端側の端部、すなわち平面２１ｅの側に突き出た端部に摺動ローラ２６ａを有する。また、出力軸２２は、出力軸２２の他端側の端部、すなわち平面２１ｆの側に突き出た端部に出力取出用ギヤ２６ｂを有する。摺動ローラ２６ａに振動子２３の駆動力が伝達されることにより、出力軸２２が回転する。これにより、出力取出用ギヤ２６ｂと噛み合うギヤを備える外部機器（図示しない。）に、出力が伝達される。
本実施形態の出力軸２２は、以上のように構成される。
【００２９】
〔振動子２３〕
図４は、本実施形態の超音波モータ２０の振動子２３を示す斜視図である。
図４に示すように、本実施形態では、例えば、文献「ＶＩＢＲＯＭＯＴＯＲＳＦＯＲ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＭＩＣＲＯＲＯＢＯＴＳ」等によって開示されている振動子を用いた。すなわち、振動子２３は、矩形平板状に構成されるＰＺＴ等の圧電素子２７によって、本体が構成される。圧電素子２７は、表面側から裏面側への方向（図中矢印方向）へ分極されている。
【００３０】
圧電素子２７の表面には、例えば接着等の適宜手段によって、４枚の電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄが装着される。電極２８ａ〜２８ｄは、互いに絶縁されて配置される。電極２８ａ〜２８ｄのうちで、対角上に配置された電極２８ａと電極２８ｄとは結線部材２９で結線される。また、対角上に配置された電極２８ｂと２８ｃとは結線部材３０で結線される。
圧電素子２７の裏面には、例えば接着等の適宜手段によって、その全面に一枚の電極３１が装着される。電極３１は接地用の電極である。
【００３１】
図示しない電力入力装置から、電極２８ａに形成されたＡ端子に振動子２３の共振周波数付近の周波数を有する交流電圧をＡ相の駆動信号として印加するとともに、電極２８ｂに形成されたＢ端子にＡ相の駆動信号と周波数および電圧が等しく、位相が（π／２）異なる交流電圧をＢ相の駆動信号として印加する。すると、振動子２３には、Ｘ軸方向へ振動する１次の縦振動Ｌ１と、Ｙ軸方向へ振動する２次の屈曲振動Ｂ２とが励振される。
【００３２】
図５は、縦振動Ｌ１および屈曲振動Ｂ２を生じた時の振動子２３の変位例を示す説明図である。同図に示すように振動子２３に発生した縦振動Ｌ１と屈曲振動Ｂ２とは、合成され、振動子２３に楕円運動が発生する。
【００３３】
図６は、振動子２３に発生した楕円運動を示す説明図である。図６に示すように、振動子２３には、Ｙ方向と平行な側面２３ａにおける点Ｄ（Ｙ軸方向の略中間位置）と、Ｘ方向と平行な側面２３ｂにおける点Ｅ、Ｆ（屈曲振動Ｂ２の節となる位置）とにおいて、それぞれ、楕円運動が発生する。
【００３４】
図１〜図３に示すように、本実施形態では、点Ｄにセラミックスもしくはプラスチック材料等の摺動材料からなる駆動力取出部３２を装着する。これにより、振動子２３は、駆動力取出部３２に発生した楕円運動により、Ｙ方向への直線的な駆動力を発生する。そして、駆動力取出部３２を、摺動ローラ２６ａの外周面に加圧接触させる。このようにして、駆動力取出部３２に加圧接触する摺動ローラ２６ａを、回転駆動する。なお、駆動力の発生方向を反転するには、２相の交流電圧を逆に接続すればよい。
【００３５】
このように、本実施形態の振動子２３は、駆動力の発生方向と略平行な方向へ振動する第１の振動（２次の屈曲振動Ｂ２）と、この第１の振動と略直交する方向へ振動する第２の振動（１次の縦振動Ｌ１）とを、同一の平面内で発生する。そして、駆動力取出部３２は、第１の振動（２次の屈曲振動Ｂ２）の振動方向を含む側面２３ａに設けられる。
【００３６】
振動子２３については、文献「ＶＩＢＲＯＭＯＴＯＲＳ  ＦＯＲ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＭＩＣＲＯＲＯＢＯＴＳ」等によって既に公知であるため、振動子２３自体に関するこれ以上の説明は省略する。
【００３７】
本実施形態では、図１および図２に示すように、ベース部材２１の平面２１ｅに形成された突設部２１ｂ、２１ｃの間に、支持部材３３、振動子２３およびがた寄せばね３４がこの順で装着される。支持部材３３は、コの字型の縦断面形状を有する支持部材である。
【００３８】
振動子２３は、第１の振動（２次の屈曲振動Ｂ２）と第２の振動（１次の縦振動Ｌ１）とが発生される同一の平面、すなわち電極２８ａ〜２８ｄが装着された平面が、ベース部材２１の平面２１ｅと略平行になるように、突設部２１ｂ、２１ｃの間に配置される。
【００３９】
また、振動子２３は、図３に示すように、そのベース部材２１の平面２１ｅからの搭載高さｈS が、出力軸２２がベース部材２１の平面２１ｅから突き出た長さｈB と略等しくなるように、ベース部材２１の平面２１ｅに搭載される。
【００４０】
突設部２１ｃにより支持されるがた寄せばね３４が発生するばね力により、振動子２３は、突設部２１ｂにより支持される支持部材３３に当接する。これにより、振動子２３は、屈曲振動Ｂ２の振動方向（図２における方向Ｂ）について位置決めされるとともに、縦振動Ｌ１の振動方向（図２における方向Ｃ）、すなわち駆動力取出部３２が摺動ローラ２６ａに対して接近または離反する方向について変位自在に支持される。このようにして、ベース部材２１の平面２１ｅに形成された突設部２１ｂ、２１ｃの間に振動子２３が支持される。
【００４１】
このようにして、本実施形態の振動子２３は、ベース部材２１の平面２１ｅに搭載されて、出力軸２２の外周面の接線方向と平行な方向（図２におけるＢ方向）への直線的な駆動力を発生する。
本実施形態の振動子２３は、以上のように構成される。
【００４２】
〔加圧部材２４〕
図１〜図３に示すように、加圧部材２４は、加圧力伝達部材３５と加圧力発生部材３６とを有する。加圧力伝達部材３５と加圧力発生部材３６とは、ともに、ベース部材２１の平面２１ｅの側に装着される。
【００４３】
本実施形態では、加圧力伝達部材３５として加圧レバーを用いた。加圧レバー３５は、ベース部材２１に形成された貫通穴２１ａの外縁部に略沿うように屈曲した形状を有する。加圧レバー３５は、ベース部材２１に固定されたカラー３７によって回転自在に支持された回転軸３８により、ベース部材２１に回転自在に支持されている。
【００４４】
また、加圧レバー３５の一方の端部３５ａと、ベース部材２１の平面２１ｅに形成された突設部２１ｄとの間に、加圧力発生部材３６が装着される。本実施形態では、加圧力発生部材３６として、コイルスプリングを用いた。
【００４５】
コイルスプリング３６が発生するばね力により、加圧レバー３５には、回転軸３８を回転中心とする回転力が発生する。このため、加圧レバー３５の他方の端部３５ｂは、振動子２３の側面２３ｂに当接する。これにより、加圧レバー３５は、振動子２３を摺動ローラ２６ａに向けて付勢し、駆動力取出部３２が摺動ローラ２６ａの外周面に適宜加圧力で加圧接触する。
【００４６】
また、加圧部材２４は、図３に示すように、そのベース部材２１の平面２１ｅからの搭載高さｈP が、出力軸２２がベース部材２１の一方の面から突き出た長さｈB と略等しくなるように、ベース部材２１の平面２１ｅに搭載される。
【００４７】
このようにして、本実施形態の加圧部材２４は、ベース部材２１の平面２１ｅに搭載されて、振動子２３の駆動力取出部３２を出力軸２２の外周面に加圧接触させる。
本実施形態の加圧部材２４は、以上のように構成される。
【００４８】
このように、本実施形態の超音波モータ２０では、図２に示すように、出力軸２２、振動子２３および加圧部材２４は、ベース部材２１に形成された円弧状の貫通穴２１ａの外縁部に略沿うように、円弧状に配置される。
【００４９】
本実施形態の超音波モータ２０では、振動子２３を起動すると、駆動力取出部３２に楕円運動が発生し、摺動ローラ２６ａが回転駆動される。このため、出力軸２２の他方の端部に設けられた出力取出用ギヤ２６ｂも回転駆動され、外部機器に出力が伝達される。
【００５０】
本実施形態の超音波モータ２０は、ベース部材２１に、出力軸２２、リニア駆動型の振動子２３および加圧部材２４を配置したため、その厚さ方向の距離（図３における上下方向距離ｈ）を、できるだけ小さく抑制することが可能となった。
【００５１】
特に、本実施形態の超音波モータ２０は、▲１▼第１の振動（屈曲振動Ｂ２）と第２の振動（縦振動Ｌ１）とを同一の平面内で発生する振動子２３を用いたこと、▲２▼第１の振動（屈曲振動Ｂ２）と第２の振動（縦振動Ｌ１）とが発生される同一の平面がベース部材２１の平面と略平行になるように、振動子２３をベース部材２１に搭載したこと、▲３▼第１の振動（屈曲振動Ｂ２）の振動方向を含む面に駆動力取出部３２を設けたこと、▲４▼搭載高さが、出力軸２２がベース部材２１の一方の面から突き出た長さｈB よりも小さくなるように、振動子２３および加圧部材２４を、いずれも、ベース部材２１に搭載したこと、さらには▲５▼必要な剛性を有する平板によりベース部材２１を構成したことの５つの特徴を有する。このため、厚さ方向の距離ｈを、例えば１０ｍｍ程度と著しく低減することが可能となった。
【００５２】
また、本実施形態の超音波モータ２０では、出力軸２２、振動子２３および加圧部材２４が、ベース部材２１に形成された円弧状の貫通穴２１ａの外縁部に略沿うように円弧状に配置される。このため、貫通穴２１ａを塞ぐことなく、ベース部材２１に対する設置面積をできるだけ小さくすることができる。
したがって、本実施形態の超音波モータ２０によれば、超音波モータ１の設置スペースをできるだけ低減することができる。
【００５３】
さらに、本実施形態の超音波モータ２０は、ベース部材２１に形成される貫通穴２１ａの大きさがある程度変更されても、出力軸２２、振動子２３および加圧部材２４をベース部材２１に無理なく配置することができる。したがって、本実施形態の超音波モータ２０は、様々な寸法の搭載機器へ、出力軸２２、振動子２３および加圧部材２４の位置関係を何ら変更せずに搭載でき、機器への搭載の汎用性も優れる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の超音波モータについて説明する。なお、以降の各実施形態の説明では、既述した各実施形態と相違する部分について説明することとし、共通する部分については同一の図中符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００５５】
図７は、本実施形態の超音波モータ２０−１の構成を示す上面図である。本実施形態の超音波モータ２０−１が第１実施形態の超音波モータ２０と相違するのは、ベース部材２１−１の形状と、振動子２３の支持形態と、加圧部材２４−１とである。以下、これらの相違点について説明する。
【００５６】
〔ベース部材２１−１の形状〕
図７に示すように、本実施形態では、ベース部材２１−１は、平面２１ｅ、２１ｆを有する略矩形の平板により構成した。ベース部材２１−１の内部の略中央部には、貫通穴２１−１ａが形成されている。この貫通穴２１−１ａは、半円状の外縁形状を有する。
【００５７】
ベース部材２１−１には、貫通穴２１−１ａの円弧状の外縁部に沿うようにして、溝部２１ｇが円弧状に形成されている。この溝部２１ｇの内部に、出力軸２２、振動子２３および加圧部材２４−１が設けられる。
【００５８】
溝部２１ｇの深さは、振動子２３および加圧部材２４−１を完全に収容することができる程度である。
本実施形態のベース部材２１−１は、以上のように構成される。
【００５９】
〔振動子２３の支持形態〕
溝部２１ｇの内部の縦面には、支持用突起３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄが設けられる。支持用突起３９ａ、３９ｂと、支持用突起３９ｃ、３９ｄとの間に、振動子２３が配置される。支持用突起３９ａ、３９ｂまたは支持用突起３９ｃ、３９ｄと振動子２３との間には隙間が存在する。
【００６０】
支持用突起３９ａ〜３９ｄは、それぞれの先端部が円弧状に形成されており、振動子２３の側面と点接触する。これにより、支持用突起３９ａ〜３９ｄが接触することによる振動子２３の振動減衰が抑制される。
【００６１】
溝部２１ｇの底面には、ピン４０が上方へ向けて固定される。このピン４０により、ばね４１が支持される。ばね４１が発生するばね力により、振動子２３は、付勢されて支持用突起３９ｃ、３９ｄに当接する。これにより、振動子２３は、屈曲振動Ｂ２の発生方向（図７における方向Ｂ）について位置決めされるとともに、縦振動Ｌ１の発生方向（図２における方向Ｃ）、すなわち駆動力取出部３２が摺動ローラ２６ａに対して接近または離反する方向について変位自在に支持される。このようにして、ベース部材２１−１の溝部２１ｇに振動子２３が支持される。
本実施形態では、振動子２３は、以上説明したように支持される。
【００６２】
〔加圧部材２４−１〕
図７に示すように、加圧部材２４−１は、加圧力伝達部材３５−１と加圧力発生部材３６−１とを有する。加圧力伝達部材３５−１と加圧力発生部材３６−１とは、ともに、ベース部材２１の溝部２１ｇに装着される。
【００６３】
本実施形態では、加圧力伝達部材３５−１として加圧端子を用いた。加圧端子３５−１は、溝部２１ｇの底面に上方へ向けて固定されたピン３５−１ａにより、回転自在に支持される。加圧端子３５−１は、回転することにより、一方の端部が振動子２３の側面２３ｂに当接する。
【００６４】
また、本実施形態の加圧力発生部材３６−１は、加圧力伝達端子４２と、ばね係止部材４３と、第１のばね４４と、第２のばね４５と、加圧力調整ねじ４６とを有する。
【００６５】
加圧力伝達端子４２は円柱状の外形を有し、溝部２１ｇの底面に移動自在に搭載される。加圧力伝達端子４２は、加圧力伝達部材３５−１に当接する。この加圧力伝達端子４２には、第１のばね４４の一方の端部が固定される。本実施形態では、第１のばね４４としてコイルスプリングを用いた。
【００６６】
第１のばね４４の他方の端部には、ばね係止部材４３が固定される。また、ばね係止部材４３には、溝部２１ｇの縦壁面に固定された第２のばね４５が固定される。さらに、このばね係止部材４３は、加圧力調整ねじ４６に固定される。
加圧力調整ねじ４６は、ベース部材２１にねじ止めされており、ねじ込み位置を変更することにより、第１のばね４４が発生するばね力が変更される。
【００６７】
本実施形態では、加圧力伝達端子４２と、ばね係止部材４３と、第１のばね４４と、第２のばね４５と、加圧力調整ねじ４６とは、略直線状に配置される。
第１のばね４４が発生するばね力により、加圧端子３５−１には、ピン３５−１ａを回転中心とする回転力が発生する。このため、加圧端子３５−１の一方の端部は、振動子２３の側面２３ｂに当接する。これにより、加圧端子３５−１は、振動子２３を摺動ローラ２６ａに向けて付勢し、駆動力取出部３２が摺動ローラ２６ａの外周面に適宜加圧力で加圧接触する。
【００６８】
このようにして、本実施形態の加圧部材２４−１は、ベース部材２１の溝部２１ｇに搭載されて、振動子２３の駆動力取出部３２を出力軸２２の外周面に加圧接触させる。
本実施形態の加圧部材２４−１は、以上のように構成される。
【００６９】
本実施形態の超音波モータ２０−１では、振動子２３を起動すると、駆動力取出部３２に楕円運動が発生し、摺動ローラ２６ａが回転駆動される。このため、出力軸２２の他方の端部に設けられた出力取出用ギヤ２６ｂも回転駆動され、外部機器に出力が伝達される。
本実施形態の超音波モータ２０−１によっても、第１実施形態の超音波モータ２０と同様の効果が得られる。
【００７０】
（第３実施形態）
図８は、本実施形態の光学系駆動装置５０をカメラレンズ５１の駆動に適用した状態を示す縦断面図である。同図に示すように、本実施形態の光学系駆動装置５０は、光学系５１と、超音波モータ２０と、変換手段５２とを有する。これらの構成要素について、順次説明する。
【００７１】
〔光学系５１〕
本実施形態では、光学系５１としてカメラレンズを用いた。このカメラレンズ５１は、中空円柱状の枠体５３に支持される。枠体５３は、後述するように、固定鏡筒５４により光軸Ｏ−Ｏと平行な方向に移動自在に支持される。これにより、光学系５１は、光軸Ｏ−Ｏの方向へ移動自在に保持される。
本実施形態の光学系５１は、以上のように構成される。
【００７２】
〔超音波モータ２０〕
本実施形態では、第１実施形態の超音波モータ２０を用いた。図７に示すように、この超音波モータ２０のベース部材２１は、固定鏡筒５４の一方の端面に適宜手段により固定される。また、固定鏡筒５４の他方の端面は、外鏡筒５５の被写体側のフランジ部５５ａに固定される。
本実施形態の超音波モータ２０は、以上のように配置される。
【００７３】
〔変換手段５２〕
本実施形態の変換手段５２は、枠体５３と、固定鏡筒５４と、外鏡筒５５と、ＡＦ環５６とにより構成される。
【００７４】
外鏡筒５５は、図示しないカメラボディに装着するためのマウント部５５ｂと、ボディ側開口部５５ｃと、被写体側開口部５５ｄとを備える。ベース部材２１を固定鏡筒５４を介して外鏡筒５５に固定することにより、外鏡筒５５のボディ側開口部５５ｃおよび被写体側開口部５５ｄと、ベース部材２１に形成された貫通穴２１ａとが一致する。
【００７５】
ＡＦ環５６は、固定鏡筒５４の外側に回転自在に装着される。ＡＦ環５５の外周面には、ギヤ部５６ａが形成される。ギヤ部５６ａは、超音波モータ２０の出力取出用ギヤ２６ｂと噛み合っている。これにより、超音波モータ２０の出力は、出力取出用ギヤ２６ｂおよびギヤ部５６ａを介して、ＡＦ環５６に伝達され、ＡＦ環５６は回転駆動される。
【００７６】
ＡＦ環５６と枠体５３とは、公知のカム機構（図示しない。）を介して係合している。また、枠体５３は、公知のキー機構（図示しない。）を介して、固定鏡筒５４に対して光軸Ｏ−Ｏの方向と平行な方向に移動自在に支持される。これにより、枠体５３は、ＡＦ環５６が回転することにより、光軸Ｏ−Ｏの方向と平行な方向へ向けて直線的に駆動される。
【００７７】
本実施形態の変換手段５２は、以上のように構成され、超音波モータ２０の出力軸２２の回転を、光学系５１の光軸Ｏ−Ｏの方向への直線運動に変換する。
【００７８】
本実施形態の光学系駆動装置５０を適用されたレンズ本体は、以上のように構成される。
【００７９】
本実施形態の光学系駆動装置５０を適用されたレンズ本体では、超音波モータ２０を起動することによって、枠体５３に支持されたカメラレンズ５１を光軸Ｏ−Ｏと平行な方向に直線的に駆動して合焦動作を行うことができる。
【００８０】
また、本実施形態の光学系駆動装置５０を適用されたレンズ本体では、超音波モータ２０の光軸Ｏ−Ｏの方向の厚さが低減されているため、この低減分だけ、レンズ本体の全長を低減することができる。
【００８１】
また、本実施形態の光学系駆動装置５０を適用されたレンズ本体では、出力軸２２、振動子２３および加圧部材２４が、ベース部材２１に形成された円弧状の貫通穴２１ａの外縁部に略沿うように円弧状に配置される。このため、ベース部材２１に対する設置面積を少なくすることができる。
【００８２】
したがって、本実施形態の光学系駆動装置５０を適用されたレンズ本体では、超音波モータ１の設置スペースをできるだけ低減することができ、多種の機能部品を外寸法の増加を伴わずに搭載できる。
【００８３】
さらに、本実施形態の光学系駆動装置５０を適用されたレンズ本体は、ベース部材２１に形成される貫通穴２１ａの大きさがある程度変更されても、出力軸２２、振動子２３および加圧部材２４を、ベース部材２１に無理なく配置することができる。したがって、本実施形態の超音波モータ２０は、様々な寸法のレンズ本体へ、出力軸２２、振動子２３および加圧部材２４の位置関係を何ら変更せずに搭載できる。
【００８４】
（第４実施形態）
図９は、本実施形態の超音波モータ２０−２を、第３実施形態における枠体５３の回転駆動に適用した状況を、一部簡略化および透視して示す斜視図である。また、図１０は図９におけるＤ矢視図である。図１１は、図１０におけるＥ−Ｅ断面図である。さらに、図１２は、図１０におけるＦ−Ｆ断面図である。
【００８５】
図９〜図１２に示すように、本実施形態の超音波モータ２０−２は、図７を参照しながら説明した第２実施形態の超音波モータ２０−１と概ね同じであるが、主に、出力軸２２−２の一端側がベース部材２１−２の一方の面の側へ位置するように配置される点において、相違する。以下、この相違点を中心に本実施形態の超音波モータ２０−２の構成を説明する。
【００８６】
図９〜図１２に示すように、本実施形態の超音波モータ２０−２は、ベース部材２１−２と、出力軸２２−２と、振動子２３と、加圧部材２４−２とを備える。以下、これらの構成要素について順次説明する。
【００８７】
〔ベース部材２１−２〕
図９〜図１２に示すように、本実施形態では、ベース部材２１−２は、平面２１−２ｅ、２１−２ｆを有する円環状の平板により構成した。ベース部材２１−２の内部の略中央部には、貫通穴２１−２ａが形成される。貫通穴２１−２ａは、略円弧状の外縁形状を有する。ベース部材２１−２は、後述する出力軸２２−２、振動子２３および加圧部材２４−２を搭載しても撓まない程度の剛性を有するとともに軽量であることが望ましく、本実施形態ではポリカーボネート製（グラスファイバー２０％入り）とした。なお、ベース部材２１−２の材料は、ポリカーボネートに限定されることはなく、例えば、一般的なエンジニアリングプラスチック等を用いることができる。また、耐熱性を求めるような場合には、テフロンやデルリン（共にデュポン社の登録商標）等の材料を用いることが望ましい。
【００８８】
ベース部材２１−２には、平面２１−２ｅに垂直になるように突設部２１−２ｂが適宜手段により設けられる。突設部２１−２ｂによりばね４４が支持される。また、ベース部材２１−２には、平面２１−２ｅに垂直になるように、ピン２１−２ｃ、２１−２ｄ、２１−２ｇと、突設部２１−２ｈ、２１−２ｉ、２１−２ｊとが、設けられる。ピン２１−２ｃにより、後述する加圧端子３５−１が回転自在に支持される。ピン２１−２ｄは、この加圧端子３５−１のストッパとして機能する。また、ピン２１−２ｇにより、がた寄せばね４１が支持される。さらに、突設部２１−２ｈ、２１−２ｉと突設部２１−２ｊとの間に、振動子２３が配置される。
本実施形態のベース部材２１は、以上のように構成される。
【００８９】
〔出力軸２２−２〕
図９および図１１に示すように、本実施形態では、出力軸２２−２がベース部材２１−２に回動自在に支持される。
【００９０】
出力軸２２−２は、図１１に示すように、一端側だけがベース部材２１−２の平面２１−２ｅの側に位置するように、配置される。出力軸２２−２は、ベース部材２１の平面２１−２ｅに取り付けられたベアリング２５−２により回動自在に支持される。出力軸２２−２は、出力軸２２−２の一端側、すなわち平面２１−２ｅの側に位置する側に摺動ローラ２６ａを有する。また、出力軸２２−２は、平面２１−２ｅの側に位置する側の外周面に、出力取出用ギヤ２６ｂを有する。摺動ローラ２６ａに振動子２３の駆動力が伝達されることにより、出力軸２２−２が回転する。これにより、出力取出用ギヤ２６ｂと噛み合うギヤ５３ｂを外周面に刻まれた枠体５３に、出力が伝達される。
【００９１】
なお、この枠体５３は、前述した第３実施形態の光学系駆動装置５０を適用されたカメラレンズ５１の枠体である。したがって、図９においては図示していないが、枠体５３以外に、固定鏡筒５４、外鏡筒５５およびＡＦ環５６が設けられており、枠体５３は、光軸Ｏ−Ｏを中心に回転自在に支持される。
【００９２】
また、出力軸２２−２の平面２１−２ｅの側に位置する側の端部は、ベアリング２５−３により支持される。ベアリング２５−３は、ベース部材２１−２の平面２１−２ｅに取り付けられたＬ字型の支持枠体２５−４により支持される。
本実施形態の出力軸２２−２は、以上のように構成される。
【００９３】
〔振動子２３〕
本実施形態の振動子２３は、第１実施形態の振動子２３と同じである。したがって、本実施形態の振動子２３に関する説明は省略する。
【００９４】
振動子２３は、突設部２１−２ｈ、２１−２ｉと突設部２１−２ｊとの間に配置される。突設部２１−２ｈ〜２１−２ｊと振動子２３との間には隙間が存在する。
【００９５】
突設部２１−２ｈ〜２１−２ｊは、それぞれの先端部が円弧状に形成されており、振動子２３の側面と点接触する。これにより、突設部２１−２ｈ〜２１−２ｊが接触することによる振動子２３の振動減衰が抑制される。
【００９６】
がた寄せばね４１が発生するばね力により、振動子２３は、付勢されて突設部２１−２ｊに当接する。これにより、振動子２３は、屈曲振動Ｂ２の発生方向（振動子２３の短辺方向）について位置決めされるとともに、縦振動Ｌ１の発生方向（振動子２３の長辺方向）、すなわち駆動力取出部３２が摺動ローラ２６ａに対して接近または離反する方向について変位自在に支持される。このようにして、ベース部材２１−２に振動子２３が支持される。
本実施形態では、振動子２３は、以上説明したように支持される。
【００９７】
〔加圧部材２４−２〕
図７に示すように、加圧部材２４−２は、加圧力伝達部材３５−１と加圧力発生部材３６−１とを有する。加圧力伝達部材３５−１と加圧力発生部材３６−１とは、ともに、ベース部材２１−２の平面２１−２ｅに取り付けられる。
【００９８】
本実施形態では、加圧力伝達部材３５−１として加圧端子を用いた。加圧端子３５−１は、ピン２１−２ｃにより、回転自在に支持される。加圧端子３５−１は、ピン２１−２ｃを回転中心として回転することにより、一方の端部が振動子２３の側面２３ｂに当接する。
【００９９】
また、本実施形態の加圧力発生部材３６−１は、加圧力伝達端子４２と、ばね４４とを有する。加圧力伝達端子４２は円柱状の外形を有し、ベース部材２１−２の平面２１−２ｅに移動自在に搭載される。加圧力伝達端子４２は、加圧力伝達部材３５−１に当接する。この加圧力伝達端子４２には、ばね４４の一方の端部が固定される。本実施形態では、ばね４４としてコイルスプリングを用いた。ばね４４の他方の端部は、突設部２１−２ｂにより支持される。
【０１００】
ばね４４が発生するばね力により、加圧端子３５−１には、ピン２１−２ｃを回転中心とする回転力が作用する。このため、加圧端子３５−１の一方の端部は、振動子２３の側面２３ｂに当接する。これにより、加圧端子３５−１は、振動子２３を摺動ローラ２６ａに向けて付勢し、駆動力取出部３２が摺動ローラ２６ａの外周面に適宜加圧力で加圧接触する。
【０１０１】
このようにして、本実施形態の加圧部材２４−２は、ベース部材２１−２の平面２１−２ｅに搭載されて、振動子２３の駆動力取出部３２を出力軸２２の外周面に加圧接触させる。
本実施形態の加圧部材２４−２は、以上のように構成される。
【０１０２】
本実施形態の超音波モータ２０−２では、振動子２３を起動すると、駆動力取出部３２に楕円運動が発生し、摺動ローラ２６ａが回転駆動される。このため、出力軸２２の他方の端部に設けられた出力取出用ギヤ２６ｂも回転駆動される。これにより、出力取出用ギヤ２６ｂに噛み合うギヤ５３ｂを有する枠体５３は、光軸Ｏ−Ｏを中心に回転駆動される。したがって、レンズ本体では、超音波モータ２０−２を起動することによって、枠体５３に支持されたカメラレンズ５１を光軸Ｏ−Ｏと平行な方向に直線的に駆動して合焦動作を行うことができる。
【０１０３】
また、本実施形態の超音波モータ２０−２によれば、第１実施形態の超音波モータ２０や第２実施形態の超音波モータ２０−１と同様の効果が得られる。
さらに、本実施形態の超音波モータ２０−２によれば、ベース部材２１−２の一方の平面２１−２ｅの側に、振動子２３および加圧部材２４−２だけでなく、ギヤ２６ｂを配置している。このため、図１１に示すように、ベース部材２１−２の他方の平面２１−２ｆの側に、何らの部品も配置しない。これにより、ベース部材２１−２の他方の平面２１−２ｆの側を、凸部を一切設けずに平坦にすることができる。したがって、本実施形態の超音波モータ２０−２には、カメラレンズへの搭載の自由度が高い。
【０１０４】
（変形形態）
本発明におけるベース部材に形成された貫通部の形状は、第１実施形態、第２実施形態および第４実施形態によりそれぞれ示された形状には、限定されない。貫通部は、少なくとも一部が円弧状であれば等しく用いることができる。
【０１０５】
また、第１実施形態〜第４実施形態の説明では、振動モータが図４に示す構成を有するリニア駆動型の振動子を有する場合を例にとったが、本発明はこの形態には限定されない。本発明における振動子は、ベース部材の一方の面に搭載されて出力軸の外周面の接線方向と略平行な方向への直線的な駆動力を発生することができる振動子であればよい。例えば、特開平７−２４１０９０号公報により開示された、１次の縦振動と４次の屈曲振動とを発生する矩形平板状の振動子や、「新版  超音波モータ；株式会社トリケップス刊、上羽貞行氏および富川義朗氏共著」の第１３９頁に開示されたπ型振動子等を用いることもできる。
【０１０６】
また、各実施形態の説明では、振動モータが超音波の振動域を利用した超音波モータである場合を例にとったが、本発明はこの形態には限定されず、超音波以外の他の振動域を利用した振動モータについても等しく適用される。
【０１０７】
また、本発明における加圧部材も、第１実施形態、第２実施形態および第４実施形態によりそれぞれ開示された形態には限定されず、ベース部材の一方の面に搭載されて振動子の駆動力取出部を出力軸の外周面に加圧接触させることができるものであれば、等しく用いることができる。
【０１０８】
また、第１実施形態〜第４実施形態の説明では、（ｉ）振動子が、駆動力の発生方向と略平行な方向へ振動する第１の振動と、第１の振動と略直交する方向へ振動する第２の振動とを同一の平面で発生すること、（ｉｉ）振動子が、第１の振動と第２の振動とが発生される同一の平面がベース部材の一方の面と略平行になるように、搭載されること、（ｉｉｉ）駆動力取出部が、第１の振動の振動方向を含む面に設けられること、（ｉｖ）振動子および加圧部材の搭載高さが、いずれも、出力軸がベース部材の一方の面から突き出た長さと略等しいこと、および（ｖ）ベース部材が平板であることを、全て組み合わせることにより、超音波モータの設置スペースを低減した場合を例にとった。しかし、本発明はこの形態には限定されず、上記（ｉ）項〜（ｖ）項の条件のうちの少なくとも一つを組み合わせることによっても、超音波モータの設置スペースの低減を図ることができる。
【０１０９】
また、第１実施形態〜第３実施形態の説明では、振動子および加圧部材の搭載高さが、いずれも、出力軸がベース部材の一方の面から突き出た長さと略等しい場合を例にとったが、本発明はこの形態には限定されない。本発明は、振動子および加圧部材の搭載高さが、いずれも、出力軸がベース部材の一方の面から突き出た長さよりも小さい場合にも、等しく適用される。
【０１１０】
また、第１実施形態〜第４実施形態の説明では、出力軸、振動子および加圧部材が、貫通部の外縁部に略沿うように配置された場合を例にとったが、本発明はこの形態には限定されない。ベース部材またはその近傍に配置される他の部品との干渉等を勘案して、貫通部の外縁部には沿わないように出力軸、振動子および加圧部材を配置してもよい。
【０１１１】
また、第３実施形態および第４実施形態の説明では、変換手段が、枠体、固定鏡筒、外鏡筒およびＡＦ環により構成される場合を例にとった。しかし、本発明はこの形態には限定されず、請求項１〜請求項７の振動モータの出力軸の回転を、光学系の光軸方向への直線運動に変換できる手段であれば、同様に用いることができる。
【０１１２】
さらに、第３実施形態および第４実施形態の説明では、光学系がカメラレンズ等の撮影光学系である場合を例にとったが、本発明はこの形態には限定されず、例えば望遠鏡等の他の光学系についても、同様に適用することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１〜請求項７の発明により、振動モータの設置寸法を抑制することが可能となった。
また、請求項８の発明により、光学系駆動装置に請求項１〜請求項７の振動モータを用いることにより、光軸方向に関する振動モータの設置寸法を低減することが可能となった。
さらに、請求項９の発明により、レンズ鏡筒に請求項１〜請求項７の振動モータを用いることにより、光軸方向に関する振動モータの設置寸法を低減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の超音波モータの構成を、一部簡略化して示す斜視図である。
【図２】図１の超音波モータの平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】第１実施形態の超音波モータの振動子を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態の超音波モータが縦振動および屈曲振動を生じた時の振動子の変位例を示す説明図である。
【図６】第１実施形態の超音波モータの振動子に発生した楕円運動を示す説明図である。
【図７】第２実施形態の超音波モータの構成を示す上面図である。
【図８】第３実施形態の光学系駆動装置をカメラレンズの駆動に適用した状態を示す縦断面図である。
【図９】第４実施形態の超音波モータを、第３実施形態における枠体の回転駆動に適用した状況を、一部簡略化および透視して示す斜視図である。
【図１０】図９におけるＤ矢視図である。
【図１１】図１０におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図１２】図１０におけるＦ−Ｆ断面図である。
【図１３】リニア駆動型の振動子を備える超音波モータの構造例を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示す超音波モータを内蔵した従来例のレンズ鏡筒の縦断面図である。
【符号の説明】
２０  振動モータ
２１  ベース部材
２１ａ  貫通部
２１ｅ、２１ｆ  平面
２２  出力軸
２３  振動子
２４  加圧部材
３２  駆動力取出部
【図１】
0004182588.tif 000002
【図２】
0004182588.tif 000003
【図３】
0004182588.tif 000004
【図４】
0004182588.tif 000005
【図５】
0004182588.tif 000006
【図６】
0004182588.tif 000007
【図７】
0004182588.tif 000008
【図８】
0004182588.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004182588.tif 000011
【図１１】
0004182588.tif 000012
【図１２】
0004182588.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
0004182588.tif 000015