JP2005261033A - 駆動ユニット及びレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】剛性、吸振性及び温度安定性の優れたレンズ駆動ユニット及びレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】駆動信号により励振される圧電素子８と圧電素子８に接合され、前記励振により駆動面に振動波を発生させる弾性体１０を有する固定子１７と、弾性体１０の駆動面に圧接される摺動面を有し前記振動波によって移動する移動子１２と、移動子１２による出力を伝達する出力伝達部材９と、固定子１７、移動子１２及び出力伝達部材９を取付部２０に回転可能に支持する支持フレーム３１と、を備えた駆動ユニットにおいて、支持フレーム３１は、取付部２０と嵌合された第１フレーム４と、第１フレーム４に結合され第１フレーム４と剛性及び振動伝搬特性が異なり、取付部２０から離間した第２フレーム３とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動アクチュエータを利用した駆動ユニット及びレンズ鏡筒に関するものである。

振動アクチュエータは、圧電体の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波を発生させ、この進行波によって駆動面に楕円運動が生じ、楕円運動の波頭に加圧接触した移動子が駆動される。この振動アクチュエータをカメラのレンズ駆動に応用したレンズ鏡筒が特許文献１に開示されている。
このレンズ鏡筒は、振動アクチュエータの固定子や移動子、この移動子からの出力を伝達する出力伝達部材が支持フレームに支持され、さらに、支持フレームが固定鏡筒に対して光軸周りに回転可能に支持されている。

しかし、上述したレンズ鏡筒では、支持フレームは、振動アクチュエータを利用したレンズ駆動ユニットを支持しているので、剛性、及び、振動を外部に不必要に伝達させないための吸振性が求められる。
また、支持フレームは、振動アクチュエータを光軸周りに回転させるためには、温度に対する形状の安定性も必要とされる。なぜなら、環境温度の変化に対して、締まり付きを防止するために、固定鏡筒との間のクリアランスを大きくすると、振動アクチュエータを利用したレンズの駆動ユニットの光軸に対する傾きを大きくすることになり、使用者の操作感が悪くなるためである。

しかし、この支持フレームに要求される剛性、吸振性及び温度安定性の三要素を全て備える材料は、存在しない。
例えば、固定鏡筒等の取付部が金属でできている場合に、支持フレームを金属で構成すると、剛性や温度安定性は問題ないが、吸振性が悪くなる。逆に、支持フレームを樹脂で成形する場合に、吸振性はよくなるが、温度変化により支持フレームと固定鏡筒との間のクリアランスが変化し、ユニットの光軸に対する傾きが大となる。
特開平４−３４３３１０号公報

本発明の課題は、剛性、吸振性及び温度安定性の優れた駆動ユニット及びこの駆動ユニットを利用したレンズ鏡筒を提供することである。

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、本発明の実施形態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、駆動信号により励振される電気機械変換素子（８）と前記電気機械変換素子（８）に接合され、前記励振により駆動面に振動波を発生させる弾性体（１０）を有する固定子（１７）と、前記弾性体（１０）の駆動面に圧接される摺動面を有し前記振動波によって移動する移動子（１２）と、前記移動子（１２）による出力を伝達する出力伝達部材（９）と、前記固定子（１７）、前記移動子（１２）及び前記出力伝達部材（９）を取付部（２０）に回転可能に支持する支持フレーム（３１）と、を備えた駆動ユニットにおいて、前記支持フレーム（３１）は、前記取付部（２０）と嵌合された第１フレーム（４）と、前記第１フレーム（４）に結合され前記第１フレームと剛性及び振動伝搬特性が異なり、前記取付部から離間した第２フレーム（３）と、を有することを特徴とする駆動ユニットである。
請求項２の発明は、請求項１に記載の駆動ユニットにおいて、前記第１フレーム（４）の剛性は、前記第２フレーム（３）の剛性と比較して、大きいこと、を特徴とする駆動ユニットである。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の駆動ユニットにおいて、前記第１フレーム（４）が前記移動子（１２）を支持し、前記第２フレーム（３）が前記固定子（１７）を支持していること、を特徴とする駆動ユニットである。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の駆動ユニットにおいて、前記第１フレーム（４）は、前記取付部（２０）に摺動可能であること、を特徴とする駆動ユニットである。

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項に記載の駆動ユニット（１）と、レンズ（２２，２３）と、前記レンズを支持する前記駆動ユニットの前記取付部となる固定鏡筒（２０）と、を有し、前記駆動ユニットの前記出力伝達部材（９）により前記レンズ（２２，２３）を駆動すること、を特徴とするレンズ鏡筒である。

本発明に係る駆動ユニット及びレンズ鏡筒は、固定子、移動子及び出力伝達部材を支持する支持フレームを、第１フレームと第２フレームとに分割し、かつ、剛性を異ならせたので、第１フレームと第２フレームとの間で、剛性や吸振性及び温度安定性という求められる性質を必要に応じて配分し、各フレームに、これら剛性や吸振性及び温度安定性という性質を十分に持たせることが可能となる。
また、第２フレームを取付部から離間させたので、第２フレームからの振動アクチュエータによる振動が外部に伝達されにくくなり、操作感を向上させることができる。

本発明は、剛性、吸振性及び温度安定性を満足させるという目的を、固定子、移動子及び出力伝達部材を取付部に回転可能に支持する支持フレームを、第１フレームと第２フレームとに分割し、第１フレームと第２フレームとの間の剛性及び振動伝搬特性を異ならせることにより実現した。

以下、図１を参照しながら、本発明の実施例について、更に詳しく説明する。
図１は、本発明による駆動ユニット及びレンズ鏡筒の実施例を示す一部断面図である。
本実施例は、駆動ユニット１がレンズ駆動のためにカメラのレンズ駆動部位に組み込まれたレンズ鏡筒２を例にしたものである。

まず、駆動ユニット１及びレンズ鏡筒２の構成について説明する。
駆動ユニット１は、弾性体１０、及び、この弾性体１０に接合され、駆動信号により励振され、弾性体１０の駆動面に振動波を発生させる圧電素子（電気機械変換素子）８からなる固定子１７と、この固定子１７の弾性体１０の駆動面に圧接され、前記振動波で回転駆動される移動子１２（以下、「ロータ」という。）とからなる振動アクチュエータが駆動源として設けられている。

固定子１７は、保持部材５の内側凹部に位置し、付勢力を発生させるための付勢力発生部材６、及び、固定子１７に付勢力を伝達するための付勢力伝達部材７を介して、保持部材５で保持されている。弾性体１０は、弾性体受け１１により、後述する第２フレーム４に支持されている。
ロータ１２は、吸振材１６を介して、中間リング１５に設けられ、コロ１８により回転可能に支持されている。中間リング１５には、駆動力伝達ピン１３がねじ止めされている。
そして、固定子１７の弾性体１０とロータ１２とは、付勢力発生部材６の付勢力により、強く圧接されている状態となる。

支持フレーム３１は、固定子１７、ロータ１２及び出力伝達部材９などを固定鏡筒２０に回転可能に支持するフレームであって、固定鏡筒２０と嵌合された第１フレーム３と、第１フレーム３と剛性及び振動伝搬特性が異なり、固定鏡筒２０から離間した第２フレーム４とを備えている。
また、第１フレーム３と第２フレーム４とは、ネジ２９によって、ネジ接合されている。従って、第２フレーム４は、第１フレーム３によって、ネジ２９によりオフセットした状態（固定鏡筒から離れた状態）に保持されている。そして、第１フレーム４が移動子１２を支持し、第２フレーム３が固定子１７を支持することになる。

第１フレーム３は、アルミダイカストで成形され、第２フレーム４は、ポリカーボネイトにガラス繊維を１０パーセント添加した樹脂で成形されている。従って、第１フレーム３は、金属製であるため、樹脂成形されている第２フレーム４と比較して剛性が大きく振動が伝わりやすく（振動伝搬特性が高い）、第２フレーム４は、樹脂成形されているため、吸振性が大きい（振動伝搬特性が低い）構造となっている。
第１フレーム３は、固定鏡筒２０に径嵌合して設けられている。一方、第２フレーム４は、固定子１７からの振動を外部に伝えにくくするために、固定鏡筒２０から離間して設けられている。

保持部材５は、第２フレーム４に取り付けられている。一方、コロ１８は、第１フレーム３に取り付けられている。
出力伝達部材９は、ロータ１２からの出力が伝達されるフォーカス群連結キー１４と、フォーカス群連結キー１４と係合するレンズ室連結ピン１９とからなり、レンズ室連結ピン１９からレンズ室部材２１に出力が伝達されると、レンズ室部材２１に保持された焦合用レンズ２２，２３が移動し、焦点が合わされる。

操作部材２７は、外筒２５の外面上に設けられ、マニュアル操作によるレンズ駆動を行うための部材であり、外筒２５の内側に設けられた係合部材２８に連結されている。係合部材２８は、前述した保持部材５に係合しており、操作部材２７の動きが伝達される。また、外筒２５は、その先端部の前群のレンズ２４を保持している。

次に、本実施例に係る駆動ユニット１及びレンズ鏡筒２の動作を説明する。
オートフォーカス時には、図示しない駆動回路から圧電素子８に駆動信号が送られ、圧電素子８が励振されると、この励振により、弾性体１０の駆動面に振動波が発生する。弾性体１０とロータ１２とは、付勢力発生部材６の付勢力により圧接されているので、弾性体１０の振動波により、ロータ１２が回転する。

このロータ１２の回転出力は、中間リング１５、駆動力連結ピン１３、フォーカス群連結キー１４を介して、レンズ室連結ピン１９に伝達される。レンズ室連結ピン１９の移動は、固定鏡筒２０に設けられている図示しないカム溝により、レンズ室部材２１を駆動し、合焦用レンズ２２，２３を光軸方向に移動する。

マニュアル駆動時には、外筒２５に設けられた操作部材２７を操作すると、その力が、係合部材２８及び保持部材５を介して、駆動ユニット１に伝達される。第１フレーム３と第２フレーム４とは、ネジ２９で接合されているとともに、振動アクチュエータの固定子１７とロータ１２とが付勢力により圧接されているので、駆動ユニット１に伝達された力が、出力伝達部材９によりレンズ室部材２１を駆動し、合焦用レンズ２２，２３を光軸方向に移動する。

このとき、支持フレーム３１は、第１フレーム３と第２フレーム４とに分割され、第１フレーム３は、第２フレーム４よりも剛性が大きく振動が伝わりやすく、第２フレーム４は、吸振性の大きく振動が伝わりにくい樹脂で成形されており、特に、本実施例では、第１フレーム３にロータ１２が設けられているので、固定子１７の振動が吸振性の大きい第２フレーム４で吸収される。
また、第２フレーム４は、固定鏡筒２０とは離間しているために、振動が固定鏡筒２０を介して外部に伝わりにくので、不必要に振動が外部に伝わらないうえ、その間隙により、操作感を良好に保つことができる。
さらに、第１フレーム３は、アルミダイカストで成形され金属製であるので、温度安定性を良好に保つことができる。

また、本実施例では、自動焦点モードにおいても、手動焦点モードにおいてもともに、駆動ユニット１の光軸に対する傾きを極力小さくすることが可能である。
この駆動ユニット１の傾きθ［deg］は、近似的に次に示す式で計算することができる。
θ［deg］＝（Ｄ−ｄ）/Ｌ*１８０/π …（１）
ここで、Ｄ：第１フレームの内径、ｄ：固定鏡筒の外径、Ｌ：嵌合長である。
本実施例と比較例１及び比較例２との間の駆動ユニット１の傾きθ［deg］に関する実験内容及び実験結果を示す。

比較例１は、支持フレーム３１を一体としてアルミダイカストで成形した例であり、比較例２は、支持フレーム３１を一体としてポリカーボネイトにガラス繊維１０％を添加した樹脂で成形した例である。

具体的には、本発明の実施例と比較例１では、Ｄ＝５０．０３９［ｍｍ］，ｄ＝４９．９５［ｍｍ］とし、比較例２では、Ｄ＝５０．１［ｍｍ］としている。
また、比較例１及び比較例２では、Ｌ＝１８［ｍｍ］とし、本実施例では、Ｌ＝１５［ｍｍ］としている。

上記条件及び上記駆動ユニット１の傾きθ［deg］に関する式（１）により計算すると、本実施例及び比較例１及び２における駆動ユニット１の傾きθ［deg］は、次の表１のようになる。

この表１から明らかなように、比較例１と比較例２とを比較すると、駆動ユニット１の傾きθ［deg］に１．５倍以上の差を生じるが、本実施例と比較例１との間では、殆ど差が生じない。
このように、本実施例は、支持フレーム３１を第１フレーム及び第２フレームで構成するとともに、剛性を異ならせているので、吸振性を備えつつ、高精度な嵌合を有する駆動ユニットの構築が可能となる。

（変形例）
以上説明した本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、上記実施例では、第１フレーム３はアルミダイカストで形成され、第２フレーム４はポリカーボネイトにガラス繊維を１０％添加して形成されているが、第１フレーム３は、第２フレーム４よりも剛性が大きくなれば、他の材料でも可能である。

本発明による駆動ユニット及びレンズ鏡筒の実施例を示す一部断面図である。

符号の説明

１ 駆動ユニット
２ レンズ鏡筒
３ 第１フレーム
４ 第２フレーム
５ 保持部材
６ 付勢力発生部材
７ 付勢力伝達部材
８ 電気機械変換素子
９ 出力伝達部材
１０ 弾性体
１１ 弾性体受け
１２ 移動子
１３ 駆動力連結ピン
１４ フォーカス群連結キー
１５ 中間リング
１６ 吸振材
１７ 固定子
１８ コロ
１９ レンズ室連結ピン
２０ 固定鏡筒（取付部）
２１ レンズ室部材
２２ レンズ
２３ レンズ
２４ レンズ
２５ 外筒
２７ 操作部材
２８ 係合部材
２９ ネジ
３０ 駆動部材
３１ 支持ユニット

Claims (5)

1. 駆動信号により励振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、前記励振により駆動面に振動波を発生させる弾性体を有する固定子と、
   前記弾性体の駆動面に圧接される摺動面を有し前記振動波によって移動する移動子と、
   前記移動子による出力を伝達する出力伝達部材と、
   前記固定子、前記移動子及び前記出力伝達部材を取付部に回転可能に支持する支持フレームと、
   を備えた駆動ユニットにおいて、
   前記支持フレームは、
   前記取付部と嵌合された第１フレームと、
   前記第１フレームに結合され前記第１フレームと剛性及び振動伝搬特性が異なり、前記取付部から離間した第２フレームと、
   を有することを特徴とする駆動ユニット。
2. 請求項１に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記第１フレームの剛性は、前記第２フレームの剛性と比較して、大きいこと、
   を特徴とする駆動ユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記第１フレームが前記移動子を支持し、
   前記第２フレームが前記固定子を支持していること、
   を特徴とする駆動ユニット。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の駆動ユニットにおいて、
   前記第１フレームは、前記取付部に摺動可能であること、
   を特徴とする駆動ユニット。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の駆動ユニットと、
   レンズと、
   前記レンズを支持する前記駆動ユニットの前記取付部となる固定鏡筒と、
   を有し、
   前記駆動ユニットの前記出力伝達部材により前記レンズを駆動すること、
   を特徴とするレンズ鏡筒。
   
   

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