JP2013186302A - 駆動装置、レンズ鏡筒、及びカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動性能の低下を抑制できる駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置は、弾性部材、及び弾性部材に接合され弾性部材を振動させる圧電素子を有する円環状のステータと、ステータと加圧接触され、弾性部材の振動によりステータと相対移動するロータと、ステータの径方向に延びるようにステータに設けられた延出部と、延出部に接触するように配置され、潤滑性を有する第１支持部材と、第１支持部材に接触するように配置され、衝撃を緩和するための第２支持部材と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置、レンズ鏡筒、及びカメラに関する。

カメラにおいて、例えば特許文献１に開示されているような、弾性体を振動させて駆動力を発生する駆動装置が使用される。

特開２００４−０２３８６３号公報

駆動装置において、例えばステータの構造により、駆動効率が低下する可能性がある。

本発明は、駆動性能の低下を抑制できる駆動装置、レンズ鏡筒、及びカメラを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、弾性部材、及び弾性部材に接合され弾性部材を振動させる圧電素子を有する円環状のステータと、ステータと加圧接触され、弾性部材の振動によりステータと相対移動するロータと、ステータの径方向に延びるようにステータに設けられた延出部と、延出部に接触するように配置され、潤滑性を有する第１支持部材と、第１支持部材に接触するように配置され、衝撃を緩和するための第２支持部材と、を備える駆動装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の駆動装置と、駆動装置によって駆動されるカム筒と、カム筒に移動可能に保持されて焦点調整を行うレンズと、を備えるレンズ鏡筒が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、第２の態様のレンズ鏡筒と、レンズ鏡筒に設けられたレンズによって撮像面に被写体像が結像される撮像素子と、を備えるカメラが提供される。

本発明の態様によれば、駆動性能の低下を抑制できる。

本実施形態に係る駆動装置の一例を示す図である。 図１の一部を拡大した図である。 本実施形態に係る駆動装置の一部を示す図である。 本実施形態に係るレンズ鏡筒及びカメラの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、適宜ＸＹＺ直交座標系を設定して各部の位置関係について説明する。

図１は、本実施形態に係る駆動装置１の一例を示す側断面図、図２は、図１の一部を拡大した図である。本実施形態の駆動装置１は、超音波振動に基づく進行波によって駆動する円環型の超音波モータを含む。

図１及び図２において、駆動装置１は、円環状のステータ２と、ステータ２と加圧接触され、ステータ２と相対移動可能なロータ３と、ステータ２に設けられた延出部４と、延出部４に接触するように配置され、潤滑性を有する第１支持部材５と、第１支持部材５に接触するように配置され、衝撃を緩和するための第２支持部材６とを備えている。

ステータ２は、弾性部材７と、弾性部材７に接合される圧電素子８とを含む。圧電素子８は、弾性部材７を振動させる。ロータ３は、弾性部材７の振動により、ステータ２と相対移動する。ロータ３及びステータ２は、所定軸Ｊの周囲に配置される。本実施形態において、所定軸Ｊは、Ｚ軸と平行である。

本実施形態において、弾性部材７は、下面７１Ｂを有するベース部７１と、ベース部７１の上に形成された複数の櫛歯部７２とを含む。上面７１Ａの少なくとも一部は、ロータ３と接触する。以下の説明において、ベース部７１（弾性部材７）の上面７１Ａを適宜、摺動面７１Ａ、と称する。

圧電素子８の励起により、弾性部材７のベース部７１が撓む。そのベース部７１の撓みは、櫛歯部７２によって拡大される。これにより、摺動面７１Ａに進行波が発生する。

ロータ３は、ステータ２に加圧接触して、ステータ２の振動エネルギーを出力として取り出す。ロータ３は、ステータ２の振動により、所定軸周りに回転する。ロータ３は、摺動面７１Ａの進行波により回転する。

延出部４は、ステータ２の径方向に延びるように、ステータ２に設けられる。ステータ２は、所定軸Ｊを向く内面２１と、内面２１の反対方向を向く外面２２とを有する。本実施形態において、延出部４は、ステータ２の外面２２において、径方向に延びるように配置される。延出部４は、ステータ２の外面２２から外側に向かって突出する。本実施形態において、延出部４は、所定軸Ｊを囲む円環状（フランジ状）である。なお、延出部４は、所定軸Ｊの周囲の一部（外面の一部）に配置されてもよい。

なお、延出部４は、ステータ２の内面２１において、径方向に延びるように配置されてもよい。すなわち、延出部４は、ステータ２の内面２１から内側に向かって突出してもよい。なお、延出部４は、ステータ２の外面２２及び内面２１の両方に配置されてもよい。

本実施形態において、延出部４は、ステータ２の軸方向に関して、実質的にベース部７１と圧電素子８とを合わせた厚みの中央部に設けられる。なお、延出部４は、ステータ２の軸方向（所定軸Ｊ方向）に関して、ベース部７１と圧電素子８とを合わせた厚みの中央部よりも上側（ロータ３に近い位置）に配置されてもよいし、下側（ロータ３から遠い位置）に配置されてもよい。

第１支持部材５は、潤滑性を有する。第１支持部材５は、延出部４に接触するように配置される。本実施形態において、第１支持部材５は、延出部４の下面と対向する上面を有する。第１支持部材５は、延出部４の下面と接触するように配置される。

第１支持部材５は、延出部４と第１支持部材５との接触面と平行な方向における相対移動を許容しない。接触面は、延出部４の下面及び第１支持部材５の上面を含む。本実施形態において、接触面は、ＸＹ平面と平行である。

第１支持部材５は、接触面と平行な方向における延出部４と第１支持部材５との滑り発生を許容する。第１支持部材５は、接触面における潤滑を促進する。

延出部４に対する第１支持部材５の摩擦係数は、例えば０．２以下でもよい。第１支持部材５は、ステータ２から発生する振動エネルギーの損失を抑制し、ロータ３の回転駆動への伝達効率低下を小さくする。

本実施形態において、第１支持部材５は、第２支持部材６よりも静止摩擦係数が小さい。なお、第１支持部材５は、第２支持部材６よりも静止摩擦係数が大きくてもよいし、等しくてもよい。

本実施形態において、第１支持部材５は、フッ素系の合成樹脂を含む。第１支持部材５は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。本実施形態において、第１支持部材５は、シート状である。

なお、第１支持部材５は、ＰＴＦＥやＦＥＰ（４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合体樹脂）等を担体や溶媒に配合させた固体皮膜潤滑剤であるドライルーブ（東洋ドライルーブ製）でもよい。なお、第１支持部材５は、ＰＴＦＥ粘着テープ（摩擦係数；０．１）、ＰＥＥＫ（摩擦係数；０．２）、ポリイミド（摩擦係数；０．３）、ポリエステル製不繊布（摩擦係数；０．５）等でもよい。なお、第１支持部材５は、樹脂材料に二硫化モリブデンやグラファイト（粉末グラファイト）を分散させたものでもよい。

第２支持部材６は、衝撃を緩和する緩衝部材である。第２支持部材６は、第１支持部材５に接触するように配置される。本実施形態において、第２支持部材６は、第１支持部材５の下面と対向する上面を有する。第２支持部材６は、第１支持部材５の下面と接触するように配置される。本実施形態において、第１支持部材５と第２支持部材６とは、接着されている。

第２支持部材６は、延出部４で発生した振動が周囲の部材に伝達することを抑制する。周囲の部材は、例えば弾性部材７、圧電素子８、及びロータ３の少なくとも一つを含む。また、周囲の部材は、延出部４、及び第１支持部材５の少なくとも一方を含む。本実施形態において、第２支持部材６は、振動減衰部材として機能する。

本実施形態において、第２支持部材６は、第１支持部材５よりも反発係数が小さい。なお、第２支持部材６は、第１支持部材５よりも反発係数が大きくてもよいし、等しくてもよい。

第２支持部材６は、例えば不織布を含む。なお、第２支持部材６が、フェルト、シリコンゴム、及びブチルゴムの少なくとも一つを含んでもよい。

また、駆動装置１は、延出部４、第１支持部材５、及び第２支持部材６を保持する保持機構１０を有する。上述のように、本実施形態において、第１支持部材５と第２支持部材６とは接着されている（一体である）。延出部４と第１支持部材５とは相対移動不可能である。保持機構１０は、延出部４が第１支持部材５と加圧接触するように、それら延出部４、第１支持部材５、及び第２支持部材６を保持する。

次に、駆動装置１の動作の一例について説明する。圧電素子８により発生した振動エネルギーは、その圧電素子８と接合された弾性部材７に伝達する。これにより、例えば図３に示すように、ステータ２全体が振動し、摺動面７１Ａに振動（進行波）が発生する。ロータ３は、ステータ２と加圧接触しており、ステータ２で発生した振動は、ロータ３に伝達される。これにより、ステータ２の振動エネルギーがロータ３の回転力、つまり、超音波モータの駆動力として取り出される。

本実施形態においては、ステータ２は、延出部４を有しており、保持機構１０は、その延出部４を保持する。そのため、例えばベース部７１の一部を保持する場合に比べて、ステータ２が発生する振動（進行波）に対して保持機構１０が与える影響を抑制することができる。すなわち、圧電素子８の作動によりベース部７１を撓ませることによって進行波を発生させる場合、保持機構１０がベース部７１の一部を保持してしまうと、望みの撓み（進行波）を発生させることができなくなる可能性がある。本実施形態によれば、ステータ２に延出部４を設け、その延出部４を保持機構１０で保持するようにしたので、望みの撓み（進行波）をベース部７１（摺動面７１Ａ）に発生させることができる。

また、本実施形態においては、延出部４と接触するように、潤滑性の第１支持部材５が配置されており、接触面と平行な方向における移動が許容されていない。ステータ２を硬固に固定した状態でステータ２が作動すると、ステータ２が望まれない振動を発生してしまったり、駆動装置１全体が望まれない振動を発生してしまったり、ロータ３の回転が不安定化したり、異音が発生したりする可能性がある。本実施形態によれば、延出部４が第１支持部材５により滑りの発生が許容されているため、硬固に固定することなくステータ２の回転を抑制できるため、ステータ２を望み通りに振動させることができ、駆動効率の低下を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、緩衝部材として機能する第２支持部材６が配置されているため、延出部４で振動が発生したとしても、その振動が周囲の部材に伝達することが抑制される。したがって、例えば駆動装置１全体が望まれない振動を発生したり、異音が発生したりすることを抑制でき、駆動装置１の駆動性能の低下が抑制される。

また、本実施形態においては、延出部４は、ステータ２の軸方向に関してベース部７１と圧電素子８とを合わせた厚みの中央部に設けられる。例えば、ベース部７１と圧電素子８とを合わせた厚みの中央部が、ベース部７１で発生する曲げ振動の中立面である場合、その中央部に延出部４を設け、その延出部４を保持機構１０で保持することによって、ステータ２が発生する振動（進行波）に対して保持機構１０が与える影響をより一層抑制することができる。

次に、本実施形態の駆動装置１を備えたレンズ鏡筒及びカメラの一例について説明する。本実施形態の交換レンズは、カメラボディとともにカメラシステムを形成するものである。交換レンズは、公知のＡＦ（オートフォーカス）制御に応じて合焦動作を行うＡＦモードと、撮影者からの手動入力に応じて合焦動作を行うＭＦ（マニュアルフォーカス）モードとが切り替え可能である。

図４は、図１に示す駆動装置１備えたレンズ鏡筒及びカメラの概略構成図である。図４に示すように、カメラ１０１は、撮像素子１０８が内蔵されたカメラボディ１０２と、レンズ１０７を有するレンズ鏡筒１０３とを備えている。

レンズ鏡筒１０３は、カメラボディ１０２に着脱可能な交換レンズである。レンズ鏡筒１０３は、レンズ１０７、カム筒１０６、及び駆動装置１を備えている。駆動装置１は、カメラ１０１のフォーカス動作時にレンズ１０７を駆動する駆動源として用いられている。駆動装置１のロータ３から得られた駆動力は、直接、カム筒１０６に伝えられる。レンズ１０７は、カム筒１０６に保持されており、駆動装置１の駆動力により、光軸方向Ｌに略平行に移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。

カメラ１０１の使用時には、レンズ鏡筒１０３内に設けられたレンズ群（レンズ１０７を含む）によって、撮像素子１０８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子１０８によって、結像された被写体像は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。

なお、本実施形態では、レンズ鏡筒１０３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。

１…駆動装置、２…ステータ、３…ロータ、４…演出部、５…第１支持部材、６…第２支持部材、７…弾性部材、８…圧電素子、１０…保持機構、１０１…カメラ、１０３…レンズ鏡筒。

Claims (11)

1. 弾性部材、及び前記弾性部材に接合され前記弾性部材を振動させる圧電素子を有する円環状のステータと、
   前記ステータと加圧接触され、前記弾性部材の振動により前記ステータと相対移動するロータと、
   前記ステータの径方向に延びるように前記ステータに設けられた延出部と、
   前記延出部に接触するように配置され、潤滑性を有する第１支持部材と、
   前記第１支持部材に接触するように配置され、衝撃を緩和するための第２支持部材と、を備える駆動装置。
2. 前記第１支持部材は、前記第２支持部材よりも静止摩擦係数が小さく、
   前記第２支持部材は、前記弾性部材よりも反発係数が小さい請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記第１支持部材は、前記延出部と前記第１支持部材との接触面の滑りを許容する請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記第２支持部材は、前記延出部で発生した振動が周囲の部材に伝達することを抑制する請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
5. 前記延出部は、前記ステータの軸方向に関して前記ステータで発生する曲げ振動の中立面に設けられる請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 前記ステータは、所定軸の周囲に配置され、前記所定軸を向く内面と、前記内面の反対方向を向く外面と、を有し、
   前記延出部は、前記内面及び前記外面の少なくとも一方に設けられる請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動装置。
7. 前記第１支持部材は、フッ素系の合成樹脂を含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動装置。
8. 前記第２支持部材は、不織布、フェルト、シリコンゴム、及びブチルゴムの少なくとも一つを含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の駆動装置。
9. 前記第１支持部材と前記第２支持部材とは、接着される請求項１〜８のいずれか一項に記載の駆動装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の駆動装置と、
    前記駆動装置によって駆動されるカム筒と、
    前記カム筒に移動可能に保持されて焦点調整を行うレンズと、を備えるレンズ鏡筒。
11. 請求項１０に記載のレンズ鏡筒と、
    前記レンズ鏡筒に設けられた前記レンズによって撮像面に被写体像が結像される撮像素子と、を備えるカメラ。

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