JP2015142456A - 超音波モータ及び超音波モータを組み込んだレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】個々の超音波モータの振動子に適切な加圧力を与え量産安定性の高い超音波モータを提供する。
【解決手段】超音波モータは、摺動部材と、摺動部材に接触自在の振動子と、振動子に接触し振動子を振動させる圧電素子と、振動子を摺動部材に対して加圧する弾性部と、弾性部を付勢し、弾性部の加圧力をネジ込み量に応じて調整するネジ環と、ネジ環のネジ込み量を調整するためにネジ環に設けられた操作部と、ネジ環に設けられ、弾性部の加圧状態をネジ環を介して検出するための貫通孔とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子により振動子に発生する振動によって、振動子と振動子に接触する摺動部材を相対的に駆動させる超音波モータ及び超音波モータを組み込んだレンズ鏡筒に関する。

近年、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影機器では、フォーカシングやズーミングの駆動源に電磁型モータよりすぐれた超音波モータが用いられている。

超音波モータは、圧電部材等により励振される振動子を摺動部材に加圧することで両者間に発生する摩擦力により駆動するモータであり、この加圧の最適化が高い駆動効率で駆動するポイントとなっている。

例えば、特許文献１では、摺動部材への振動子の加圧力を調整可能にする加圧力調整部を備え、加圧力を圧縮コイルバネとボルト構造で調整し、摺動部材を高い駆動効率で駆動するよう加圧力を設定する調整をおこなっている。

特開２００８−１７８２５０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、個々の振動子に与える実際の加圧力を加圧力調整時に測定できない。そのために精度の高い加圧力設定が行えず、超音波モータの駆動に個体差が生ずるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、振動子を加圧する加圧バネの加圧力バラツキの個体差を少なくして量産安定性の高い超音波モータを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の超音波モータは、
摺動部材と、
前記摺動部材に接触自在の振動子と、
前記振動子に接触し該振動子を振動させる圧電素子と、
前記振動子を前記摺動部材に対して加圧する弾性部と、
前記弾性部を付勢し、前記弾性部の加圧力をネジ込み量に応じて調整するネジ環と、
前記ネジ環の前記ネジ込み量を調整するために前記ネジ環に設けられた操作部と、
前記ネジ環に設けられ、前記弾性部の加圧力を前記ネジ環を介して検出するための貫通孔と、
を備えていることを特徴としている。

上記目的を達成するため、本発明のレンズ鏡筒は、
固定レンズ群とフォーカスレンズ群とを備え、撮影機器に交換自在に取付可能なレンズ鏡筒であって、前記レンズ鏡筒には前記フォーカスレンズ群を光軸方向に移動させるための超音波モータが組み込まれ、前記超音波モータが、
前記光軸方向に摺動可能な摺動部材と、
前記摺動部材に接触自在の振動子と、
前記振動子に接触し該振動子を振動させる圧電素子と、
前記振動子を前記摺動部材に対して加圧する弾性部と、
前記弾性部を付勢し、前記弾性部の加圧力をネジ込み量に応じて調整するネジ環と、
前記ネジ環の前記ネジ込み量を調整するために前記ネジ環に設けられた操作部と、
前記ネジ環に設けられ、前記弾性部の加圧力を前記ネジ環を介して検出するための貫通孔と、
を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、加圧バネの組込み時に直接測定しながら、個々の超音波モータの振動子に適切な加圧力を調整できるので量産安定性の高い超音波モータが実現できる。

本発明の実施例にかかる超音波モータの構成を示す側部断面図である。 本発明の実施例にかかる超音波モータの構成部品であるネジ環の上面図である。 本発明の実施例にかかる超音波モータを組み込んだレンズ鏡筒の側部断面図である。 本発明の実施例にかかる超音波モータの側部断面図である。 本発明の実施例にかかる超音波モータの構成部品である加圧力測定ビットを示す概略斜視図である。 本発明の実施例にかかる超音波モータの側部断面拡大図である。

以下に、本発明の実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図面において同一部材は同一符号で示してある。

以下、図１乃至図６を用いて、本発明の実施例について振動子に与える加圧力を、測定しながら調整する超音波モータの構成を説明する。

図１及び図２を参照して、本発明の実施例にかかる超音波モータの構成を説明する。

図１に示すように、超音波モータ４０は以下のように構成されている。振動子ホルダ１３は、駆動時に高周波駆動電圧が印加される圧電素子１２と、圧電素子１２に与える高周波駆動電圧により楕円振動が発生する振動子１７とを収容している。振動子１７には振動突起部１７ａが並んで２つ形成されている。

圧電素子１２の上にはイコライズ部材１１が配置されている。イコライズ部材１１はその上面に断面が円弧状の凸部１１ａを備えている。この凸部１１ａには後述の加圧部材２が接触している。

弾性部を構成する加圧バネ（圧縮バネ）１が、振動子ホルダ１３に設けられた加圧バネ１を取付けるための穴部５内に圧縮状態で固定され、矢印１ａに示す方向に加圧力Ｆを発生させる。加圧バネ１は加圧力Ｆで加圧部材２を加圧し、加圧部材２からの加圧力は、イコライズ部材１１、圧電素子１２を介して振動子１７に伝達され、振動子１７を加圧する。

穴部５の上部にはメネジ部６が設けられ、メネジ部６に円形形状で外形にオネジ部３ａが形成されているネジ環３が螺合している。図２に示すように、ネジ環３の回転中心Ｏから同距離の位置に操作部である２個の孔３ｂが形成されている。孔３ｂは、円周方向に１８０度離れて設けられている。また、回転中心Ｏから同距離の位置であって円周方向に等配され、それぞれ１２０度離れて貫通孔部である３個の貫通孔３ｃが形成されている。

ネジ環３と加圧バネ１との間には弾性部を構成するワッシャ４が設けられている。ワッシャ４は円形で加圧力により変形しない材質で作られ、０．３〜０．５ｍｍの厚みを有する。ネジ環３のメネジ部６へのネジ込み量に応じてワッシャ４が押し込まれ、加圧バネ１が圧縮され加圧力Ｆを可変とすることができる。これにより、加圧力Ｆが調整可能となる。

イコライズ部材１１は、加圧部材２が断面が円弧状の凸部１１ａに接触するため、加圧部材２が傾いた場合でも常に点接触によって加圧力Ｆを振動子１７へ伝えることができる。これにより、振動子１７に設けられた２個の振動突起部１７ａが安定して摺動部材１５に接触することができる。

次に図３において、撮影機器に交換自在に取付可能なレンズ鏡筒に超音波モータを用いた超音波モータ付きレンズ鏡筒の構成を説明する。レンズ鏡筒２１は、レンズ群を保持するレンズ移動枠を光軸方向（図３にＸで示す）に沿って移動させ、フォーカシングするものであり、フォーカシングの駆動源として超音波モータを用いている。

レンズ鏡筒２１は、被写体側から撮像側に向かって順に１群レンズ保持部材２６に保持された１群レンズ２２、次に、２群レンズ保持部材２７に保持された２群レンズ２３、次に、レンズ移動枠（３群レンズ保持部材）２０に保持され、３群レンズであるフォーカスレンズ１９、更に、４，５群レンズ保持部材２８に保持された４群レンズ２４と５群レンズ２５から構成されている。

１群レンズ２２、２群レンズ２３、４群レンズ２４、５群レンズ２５は、固定レンズ群である。一方、フォーカスレンズ群を構成するフォーカスレンズ１９は光軸方向に移動自在に構成されている。フォーカスレンズ１９を保持するレンズ移動枠２０は、レンズ鏡筒２１の鏡筒内壁へ光軸に平行に取り付けられたメインガイドバー１４に沿って移動自在に案内されている。従って、超音波モータの駆動に応じて、フォーカスレンズ１９は光軸方向に移動である

レンズ鏡筒２１の鏡筒内壁には、振動子ガイドバー１６が設けられ、振動子ホルダ１３を光軸方向に移動可能に案内している。

また、レンズ移動枠２０に光軸方向の移動駆動力を伝える振動子１７に対して相対移動するため摺動可能な摺動部材１５が、メインガイドバー１４と平行にレンズ鏡筒２１の鏡筒内壁に取り付けられている。加圧バネ１は、摺動部材１５に対して接触自在の振動子１７にある振動突起部１７ａを摺動部材１５に圧接させている。

振動子ホルダ１３とレンズ移動枠２０は連結部材１８で連結されているため、振動子１７の駆動力が振動子ホルダ１３を介してレンズ移動枠２０に伝達され、フォーカスレンズ１９を光軸方向に移動させる。

次に図４乃至図６を参照して、超音波モータ４０の振動子ホルダ１３に加圧バネ１を組込む時の加圧力Ｆの測定及び調整するための設定動作について説明する。

図４に示すように、振動子１７に与える加圧力を調整する加圧力調整装置３１は、加圧力を測定する加圧力測定器３１ａと、加圧力調整ビット３２と、駆動モータ３１ｂと、加圧力測定ビット３３から構成される。

加圧力調整装置３１が下降すると、ネジ環３に形成された操作部である２個の孔３ｂに加圧力調整ビット３２の先端に設けた先端部３２ａが挿入される。これにより、加圧力調整ビット３２を駆動する駆動モータ３１ｂからの回転駆動力により加圧力調整ビット３２が回転し、それにより操作部である孔３ｂに回転力が伝わる。次に、ネジ環３が回転すると、メネジ部６との螺合によりネジ環３は加圧バネ１の圧縮方向に下降する。この結果、加圧バネ１が圧縮され加圧力Ｆが振動子１７に加わる。

図５は、加圧力測定ビット３３を示す概略斜視図である。加圧力測定ビット３３は、ロッド部３３ｂと、ロッド部３３ｂの先端に円周方向等配に３個設けられた脚部３３ｃを備えている。脚部３３ｃの端部には軸方向に延在する先端部３３ａが設けられている。この先端部３３ａの円周方向の位相は、ネジ環３に形成した３個の貫通孔３ｃの位相と同じに設定してある。

図６に示すように、この時、ネジ環３に形成した３個の貫通孔３ｃに加圧力測定ビット３３の先端部３３ａが挿入されている。加圧力測定ビット３３の先端部３３ａはワッシャ４に接触して、ネジ環３と接触するワッシャ４をネジ環３から０．２〜０．３ｍｍ離れるように押し下げ、この時の加圧力Ｆを加圧力測定器３１ａに伝達する。加圧力測定ビット３３は、図４に示す矢印Ｂの方向に上下動自在である。

これにより、ネジ環３を下降させながら、その時の加圧バネ１の加圧力Ｆ（加圧状態）を逐次測定（検出）可能となる。加圧バネ１と共に弾性部を構成するワッシャ４の状態は、貫通孔３ｃを設けることで検出できる。従って、振動子１７に印加される実際の加圧力Ｆは押し下げ分０．２〜０．３ｍｍの加圧力を減算することで補正した数値となる。

加圧力調整ビット３２の回転力によりネジ環３を図４中に矢印Ａで示すように回転させ、振動子ホルダ１３に螺合（ネジ結合）しているメネジ部６を加圧方向に押し下げ、加圧バネ１を圧縮させ振動子１７に加わる加圧力Ｆを変更調整できる。

また、ネジ環３に形成した３個の貫通孔３ｃを通して、加圧力測定ビット３３が加圧力Ｆを加圧力測定器３１ａに伝達し、適切な加圧力Ｆになるよう加圧力調整ビット３２の回転角度を決定する。

このように、ネジ環３の押し下げ量を増加させることで加圧力Ｆを大きくし、その加圧力Ｆを常時測定（検出）する構成になっている。それによりは測定した加圧力Ｆが適正になった時点で加圧力調整ビット３２の回転を止めることで簡単に加圧力設定を終了させることができる。

そのため、個々の超音波モータの加圧バネ１の取付け部寸法バラツキや加圧バネ１単体での加圧力Ｆのバラツキがあった場合でも振動子１７を適切な加圧力Ｆで摺動部材１５に対して加圧できる。

以上説明したように本発明の実施例にかかる超音波モータは、摺動部材１５と、振動子１７と、振動子１７を摺動部材１５に加圧する弾性部（加圧バネ１とワッシャ４で構成される）と、弾性部を付勢し加圧弾性力をネジ込み量で調整するネジ環３と、ネジ環３のネジ込み量を調整するためにネジ部に設けられた操作部（孔３ｂ）と、ネジ環３に設けられ、前記弾性部の状態をネジ環３を介して検出可能にするための貫通孔３ｃとを備えている。

以上のように構成した本発明の超音波モータによれば、量産安定性を高めることができる。

本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。孔３ｂは、円周方向に１８０度離れて設けられているが、必ずしも１８０度である必要はなく、その他の角度でも良い。また、孔３ｂの個数は２個以上の複数個でも良い。貫通孔３ｃについても同様である。更に、弾性部を構成する加圧バネ１として、圧縮コイルバネまたはその他のバネ部材を用いることができる。

本発明の超音波モータは、撮影機器のレンズ鏡筒に組み込んでオートまたはマニュアルのフォーカシング及びズーミングをするために用いることができる。

１ 加圧バネ
１ａ 加圧力のかかる方向
２ 加圧部材
３ ネジ環
３ａ オネジ部
３ｂ 孔
３ｃ 貫通孔
４ ワッシャ
５ 穴部
６ メネジ部
１１ イコライズ部材
１２ 圧電素子
１３ 振動子ホルダ
１４ メインガイドバー
１５ 摺動部材
１６ 振動子ガイドバー
１７ 振動子
１７ａ 振動突起部
１８ 連結部材
１９ フォーカスレンズ（３群レンズ）
２０ レンズ移動枠（３群レンズ保持部材）
２１ 超音波モータ付きレンズ鏡筒
２２ １群レンズ
２３ ２群レンズ
２４ ４群レンズ
２５ ５群レンズ
２６ １群レンズ保持部材
２７ ２群レンズ保持部材
２８ ４，５群レンズ保持部材
３１ 加圧力調整装置
３１ａ 加圧力測定器
３１ｂ 駆動モータ
３２ 加圧力調整ビット
３２ａ 加圧力調整ビットの先端部
３３ 加圧力測定ビット
３３ａ 加圧力測定ビットの先端部
４０ 超音波モータ
Ｆ 加圧力

Claims (10)

1. 摺動部材と、
   前記摺動部材に接触自在の振動子と、
   前記振動子に接触し該振動子を振動させる圧電素子と、
   前記振動子を前記摺動部材に対して加圧する弾性部と、
   前記弾性部を付勢し、前記弾性部の加圧力をネジ込み量に応じて調整するネジ環と、前記ネジ環の前記ネジ込み量を調整するために前記ネジ環に設けられた操作部と、
   前記ネジ環に設けられ、前記弾性部の加圧力を前記ネジ環を介して検出するための貫通孔と、
   を備えていることを特徴とする超音波モータ。
2. 前記操作部は、前記ネジ環に形成され、前記ネジ環の回転中心から同距離の位置にあり円周方向に１８０度離れて設けられている２つの孔を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
3. 前記貫通孔は、前記ネジ環に形成され、前記ネジ環の回転中心から同距離の位置にあり円周方向等配に設けられた複数の孔であることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波モータ。
4. 前記超音波モータは、前記圧電素子及び前記振動子を収容する振動子ホルダを備え、前記ネジ環は、前記振動子ホルダに設けられた穴部のメネジ部に螺合していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波モータ。
5. 前記弾性部は、前記振動子を加圧するための加圧バネと、前記加圧バネと前記振動子の間に配置されるワッシャとを備え、前記ワッシャを介して前記加圧バネの加圧力が前記振動子に伝達されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータ。
6. 固定レンズ群とフォーカスレンズ群とを備え、撮影機器に交換自在に取付可能なレンズ鏡筒であって、前記レンズ鏡筒には前記フォーカスレンズ群を光軸方向に移動させるための超音波モータが組み込まれ、前記超音波モータが、
   前記光軸方向に摺動可能な摺動部材と、
   前記摺動部材に接触自在の振動子と、
   前記振動子に接触し該振動子を振動させる圧電素子と、
   前記振動子を前記摺動部材に対して加圧する弾性部と、
   前記弾性部を付勢し、前記弾性部の加圧力をネジ込み量に応じて調整するネジ環と、
   前記ネジ環の前記ネジ込み量を調整するために前記ネジ環に設けられた操作部と、
   前記ネジ環に設けられ、前記弾性部の加圧力を前記ネジ環を介して検出するための貫通孔と、
   を備えていることを特徴とするレンズ鏡筒。
7. 前記操作部は、前記ネジ環に形成され、前記ネジ環の回転中心から同距離の位置にあり円周方向に１８０度離れて設けられている２つの孔を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記貫通孔は、前記ネジ環に形成され、前記ネジ環の回転中心から同距離の位置にあり円周方向等配に設けられた複数の孔であることを特徴とする請求項６または７に記載のレンズ鏡筒。
9. 前記超音波モータは、前記圧電素子及び前記振動子を収容する振動子ホルダを備え、前記ネジ環は、前記振動子ホルダに設けられた穴部のメネジ部に螺合していることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
10. 前記弾性部は、前記振動子を加圧するための加圧バネと、前記加圧バネと前記振動子の間に配置されるワッシャとを備え、前記ワッシャを介して前記加圧バネの加圧力が前記振動子に伝達されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。

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