JP6329372B2 - 駆動装置、レンズ保持装置、及びモータ付き装置 - Google Patents

Description

本発明は、鏡筒装置のフォーカス機構やズーム機構、プリンタ、紙送り装置、等の駆動に用いる駆動装置、鏡筒装置などのモータ付き装置、レンズ保持装置に係わる。

従来、無音動作、低速から高速までの駆動の可能性、高トルク出力などの特徴を活かして、例えば、カメラのレンズの駆動源として超音波モータが採用されている。特許文献１に開示された駆動装置は、レンズを支持するためのレンズ保持部材と、レンズの径方向外側に位置し且つレンズ保持部材と一体的に光軸方向に移動可能な摩擦部材と、摩擦部材を駆動する振動子とからなる超音波モータを備えている。この超音波モータは、摩擦部材を挟んで振動子と対向する位置に配置され該摩擦部材に当接するローラを備えている。ローラは、摩擦部材を光軸方向に直進移動させるための案内機構として機能する。

一方、レンズ保持部材は摩擦部材と一体で構成され、鏡筒本体側に設けられた２本のガイド部材により保持されている。このガイド部材は、レンズ保持部材を光軸方向に直進移動させるための案内機構役を担う。このような構成で、振動子は摩擦部材に加圧された状態で保持されている。そして、その加圧状態下で振動子に超音波振動が励起されると、摩擦部材に対する振動子の接触部に楕円運動が生じ、摩擦部材と一体となったレンズ保持部材が直進移動を行う。

特開２０１１−２２７１２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された駆動装置では、摩擦部材の直進案内機構とレンズ保持部材の直進案内機構をそれぞれ備えているため、部品点数が多く、複雑で高価な構成となっている。また、摩擦部材を含む超音波モータ部に一体的にレンズ保持部材が設けられているため、最終的な状態に組み立てると、レンズ保持部材は、超音波モータ部のネジ止め部と２本のガイド部材による多重拘束状態となる。そのため、スムーズな移動を行うことが容易とは言い難い。本発明は、こうした点を解決するためになされたものであり、比較的少ない部品で、安定した移動を可能とする駆動装置、鏡筒装置などのモータ付き装置、及びレンズ保持装置を提供することを目的とする。

本発明の駆動装置は、振動子と、前記振動子を摩擦部材と接する方向に加圧する加圧部材と、を備え、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材を相対的に移動させる駆動装置である。そして、前記相対的な移動による駆動力を他部材へ伝達し、前記相対的な移動に応じて移動する連結部と、前記振動子と前記摩擦部材との相対的な移動が行われる際に、前記他部材の移動方向を案内するガイド部材と、を有し、前記連結部は、前記加圧部材による反力が前記他部材に加わらないように前記駆動力を前記他部材へ伝達し、前記相対的な移動の方向を軸にして前記他部材に対して回転可能である。

また、本発明のレンズ保持装置は、振動子と、前記振動子を摩擦部材と接する方向に加圧する加圧部材と、を備え、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材を相対的に直進移動させるモータを有し、前記振動子と前記摩擦部材が相対的に直進移動する際に直進案内として用いられる。そして、レンズを保持するレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材の移動を案内するガイド部材と、前記振動子と前記加圧部材とを保持し、前記レンズ保持部材とは別に前記ガイド部材を保持する移動筺体と、を有し、前記ガイド部材は、前記レンズ保持部材と前記移動筺体の移動の案内をする。

また、本発明のモータ付き装置は、振動子と、前記振動子を摩擦部材と接する方向に加圧する加圧部材と、を備え、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材を相対的に移動させるモータを備える。また、前記相対的な移動による駆動力を他部材へ伝達し、前記相対的な移動に応じて移動する連結部と、前記他部材の移動を案内するガイド部材と、を備える。そして、前記モータは、前記振動子と前記摩擦部材が相対的に移動する際に、前記ガイド部材を案内として用い、前記連結部は、前記加圧部材による反力が前記他部材に加わらないように前記駆動力を前記他部材へ伝達し、前記振動子と前記摩擦部材のうち前記振動子が前記他部材に近い側に配置されている。また、本発明のモータ付き装置は、振動子と、前記振動子を摩擦部材と接する方向に加圧する加圧部材と、を備え、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材とを相対的に移動させるモータと、前記モータとは他部材の保持部材の移動を案内するガイド部材と、前記振動子と前記摩擦部材との相対的な移動による駆動力を前記保持部材へ伝達する連結部材と、を有し、前記連結部材が前記移動方向と垂直な方向に付勢されて回転可能に設けられ、前記連結部材と前記モータとの係合は、先端球部と溝部ないし穴部とによることを特徴とする。

本発明によれば、比較的少ない部品で安定した移動を可能とする超音波モータなどの駆動装置、鏡筒装置などのモータ付き装置、及びレンズ保持装置を提供することができる。

本発明の一実施例である鏡筒装置のフォーカスレンズ部まわりの分解斜視図。 図１の各部材を組立てた状態を示す斜視図。 図２の斜視図を光軸Ｌ方向から見た正面図。 連結部材１１５と軸部１０８ｄの係合状態を説明するための断面図。

本発明の駆動装置またはモータ付き装置では、モータの振動子と摩擦部材が相対的に移動する際に、他部材の保持部材のガイド部材を案内として用いる。そして、振動子または摩擦部材と保持部材との連結部材は、加圧部材による反力が保持部材に伝わらないように連結する。また、本発明のレンズ保持装置は、レンズ保持部材により保持され該レンズ保持部材の案内として用いられるガイド部材と、振動子と加圧部材とを保持する移動筺体であって前記レンズ保持部材とは別に前記ガイド部材を保持する移動筺体と、を有する。例えば、後述する薄板保持部材を介して振動子や加圧部材を保持する移動筐体が、ガイド部材をレンズ保持部材とは別に保持することで、加圧部材による反力がレンズ保持部材に加わらないようになっている。

（実施例）
以下、図を用いて本発明の実施例について説明する。なお、実施例の超音波モータは、デジタルカメラに用いられる鏡筒装置のフォーカスレンズ駆動用アクチュエータとしてユニット化した直動型モータを例に説明するが、使用用途はこれに限られない。図１は、本発明の一実施例である鏡筒装置のフォーカスレンズ部まわりの分解斜視図である。図２は、図１の各部材を組立てた状態を示す斜視図である。これらの図において同一部材は同一符号で図示される。本実施例において、後述する振動子１０４が移動する方向をＸ軸方向と定義する。また、後述する加圧部材１０９による加圧方向をＺ軸方向と定義する。さらに、Ｘ軸方向とＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向と定義する。

図１および図２において、１０１は摩擦部材で、図示される反対側の面に振動子１０４が加圧接触する接触面１０１ａを備える。１０２は、接触面１０１ａに加圧接触する振動板であり、摩擦部材１０１と摩擦接触する２カ所の突起部１０２ａと、後述する薄板保持部材１０６と連結する腕部１０２ｂを両端に備える。１０３は、振動板１０２に接着剤などにより圧着されている圧電素子である。この振動板１０２と圧電素子１０３とで振動子１０４を形成している。１０５は、圧電素子１０３の電極と導通して圧着されるフレキシブル基板である。そして、フレキシブル基板１０５を介して所望の電圧が圧電素子１０３に加えられると、圧電素子１０３には２つの超音波振動モードが励起され、２カ所の突起部１０２ａには楕円運動が発生する。このとき腕部１０２ｂの位置は、振動モードの節となるよう設定され、薄板保持部材１０６に不要な振動が発生しないように構成されている。１０６は、振動板１０２と溶接などにより固定され、振動子１０４を保持する薄板保持部材である。１０８は、薄板保持部材１０６を介して振動子１０４や後述する加圧部材１０９を保持し該振動子と一体的な移動筐体である。薄板保持部材１０６は４本のビス１０７により移動筐体１０８に固定される。

１０９は、振動子１０４を摩擦部材１０１に加圧するための加圧部材で、２本のビス１１０により移動筐体１０８に固定される。加圧部材１０９は板バネで形成され、ビス１１０で移動筐体１０８に固定されると、加圧部材１０９の中央に形成された凸部１０９ａがフレキシブル基板１０５を介して振動子１０４と接触する。そして、加圧部材１０９が板バネとして変形することにより、振動子１０４を摩擦部材１０１に向けてＺ軸方向に加圧するように構成されている。このとき、加圧部材１０９の凸部１０９ａは、振動子１０４の振動モードの節近傍に接触するよう構成され、振動子１０４に発生する振動を阻害しないようになっている。上記１０１〜１１０で直動型の超音波モータ１１１を構成し、この超音波モータ１１１は、後述する２本のガイド部材１１４に移動筐体１０８が取り付けられることで、ガイド部材１１４上を両方向に直進移動する。

次に、１１２はレンズ保持部材である。１１３はレンズ保持部材１１２に固定されるレンズで、Ｌはレンズ１１３の光軸を示し、Ｘ軸と平行である。なお、レンズ１１３は鏡筒装置のフォーカスレンズの役割を担っている。レンズ保持部材１１２は、超音波モータ１１１と同様に、後述する２本のガイド部材１１４上を直進移動することで、焦点位置合わせを行う。１１４は、移動筐体１０８とレンズ保持部材１１２を直進移動可能に保持するガイド部材である。２本のガイド部材１１４のうち、一方は移動筐体１０８の丸穴部１０８ａ、１０８ｂと嵌合し、他方は移動筐体１０８のＵ字穴部１０８ｃと嵌合している。同様に、一方はレンズ保持部材１１２の丸穴部１１２ａ、１１２ｂと嵌合し、他方はレンズ保持部材１１２のＵ字穴部１１２ｃと嵌合している。このような構成で、移動筐体１０８とレンズ保持部材１１２はガイド部材１１４上を直進移動可能となっている。このように、本実施例では、ガイド部材は、保持部材と振動子との直進案内役を兼ねる。本実施例では、固定された摩擦部材に対して振動子が直進移動させられるので、ガイド部材は、保持部材と振動子との直進案内役を兼ねるが、この関係が逆であれば、ガイド部材は、保持部材と摩擦部材との直進案内役を兼ねる。

次に、１１５は、超音波モータ１１１で発生した駆動力をレンズ保持部材１１２へ伝達するための連結部材である。連結部材１１５は、レンズ保持部材１１２の丸穴部１１２ｄとＵ字穴部１１２ｅに嵌合して取り付けられる。そして、ねじりコイルばね１１６の回転力（ほぼＺ軸方向に沿う付勢力を連結部材１１５に与える）により移動筐体１０８の軸部１０８ｄの先端に設けられた球部と連結部材１１５のＶ溝部がガタなく係合している。ねじりコイルばね１１６は、Ｘ軸方向においても、連結部材１１５を丸穴部１１２ｄ側に押し付ける役割を担っており、超音波モータ１１１で発生する駆動力をレンズ保持部材１１２にガタなく伝達することができる。これにより、レンズ保持部材１１２は、移動筐体１０８と共に滑らかに２本のガイド部材１１４に沿って両方向に移動可能になっている。

１１８は、レンズ保持部材１１２の側面部に貼り付けられたスケール１１９の位置情報を読み取ることで、ガイド部材１１４上でのレンズ保持部材１１２の位置を検出するためのセンサである。以上のように、上述した各部材が組込まれ、鏡筒装置のフォーカスレンズ部を構成する。

なお、図２において、摩擦部材１０１、ガイド部材１１４、センサ１１８は、保持されていない状態で図示されているが、実際には図２のフォーカスレンズ部を取り囲むように形成される鏡筒部材によって保持される。本実施例では、図の煩雑さをなくすために鏡筒部材を省略してある。そして、上記超音波モータ１１１のフレキシブル基板１０５を介して、圧電素子１０３に所望の電圧を印加することにより、振動板１０２の摩擦部材１０１と接触している部分（２カ所の突起部１０２ａ）に楕円運動を発生させる。この楕円運動により駆動力が発生し、摩擦部材１０１上を振動子１０４、すなわち移動筐体１０８がＸ軸方向に両方向に直進移動する。また、移動筐体１０８とレンズ保持部材１１２は連結部材１１５によりＸ軸方向には拘束的に連結されているため、レンズ保持部材１１２もガイド部材１１４上をＸ軸方向に直進移動することとなる。このとき、超音波モータ１１１とレンズ保持部材１１２は、直進移動の案内部材として２本のガイド部材１１４を兼用していることとなる。従って、より部品点数の少ない低コストの構成で、安定した直進移動が可能となる。

本実施例ではガイド部材１１４を挟んで、移動部材である移動筐体１０８とレンズ保持部材１１２を設けるようにレイアウトしている。従って、ガイド部材１１４と移動部材である移動筐体１０８とレンズ保持部材１１２を近接させて配置しているため、モーメントによる不安定な力がより働きにくい。そのために、超音波モータ１１１としては、摩擦部材１０１と振動子１０４のうち、振動子１０４をレンズ１１３の光軸Ｌに近い側に配置し、摩擦部材１０１をレンズ１０３の光軸Ｌから遠い側に配置する構成となっている。こうすることで、移動筐体１０８をガイド部材１１４により近接して配置することが可能となり、安定した直進移動が可能となる。ただし、摩擦部材１０１が、連結部材によりレンズ保持部材と共にガイド部材上をＸ軸方向に直進移動する構成とすることもできる。この場合、加圧部材と摩擦部材の位置が逆転し、例えば、連結部材の溝部が摩擦部材上の軸部とガタなく係合することになる。

また、本実施例では、超音波モータ１１１の駆動力の取り出しを移動筐体１０８の軸部１０８ｄで行っているが、実際に駆動力が発生するのは、振動板１０２の２カ所の突起部１０２ａと摩擦部材１０１の接触面１０１ａとの間である。よって、Ｙ軸方向に駆動力取り出し位置がずれていることとなる。しかしながら、Ｚ軸方向については、取り出し位置が駆動力発生位置とほぼ揃っており、こちらを優先する構成としている。なお、移動筐体１０８の他の部分に取り出し位置を設けて、Ｙ軸方向を優先するようにしてもよい。

また、一般的に超音波モータにおいては、振動子を摩擦部材に対して加圧する必要があるため、加圧の反力が超音波モータの移動案内機構に加わってしまう。そうすると、移動案内機構の部分で摩擦が生じるため、超音波モータにとってはこの摩擦が駆動時の負荷となってしまう。本実施例においては、レンズ保持部材１１２と２本のガイド部材１１４の間では、加圧の反力による摩擦が生じないように、上記の如き構成にして移動筐体１０８とレンズ保持部材１１２を連結している。この構成は、より自重が大きいレンズ保持部材１１２側に極力摩擦が生じないようにするためで、安定した直進移動が可能となる。これにより、加圧部材１０９による加圧の反力による摩擦が、移動筐体１０８と２本のガイド部材１１４の間で生じるが、移動筺体１０８はレンズを保持しているレンズ保持部材１１２よりも自重が小さいので、摩擦も比較的に小さくなる。以下、詳細について説明する。

図３は、図２の斜視図を光軸Ｌ方向から見た正面図である。図３において、図１および図２と同一部材については同一符号で図示される。振動子１０４は加圧部材１０９により摩擦部材１０１に加圧されているため、振動板１０２の突起部１０２ａと摩擦部材１０１の接触面１０１ａの間には、図３中矢印Ａで示す加圧力が働く。このとき、摩擦部材１０１は不図示の鏡筒部材により保持されているため、加圧力Ａに対する反力が生じる。この反力は、図３中矢印Ｂ、Ｃで示すように、移動筐体１０８と２本のガイド部材１１４の間に生じる。なお、反力Ｃについては、図３中奥行方向２カ所で生じることとなるが、１か所のみが示されている。そして、この反力Ｂ、Ｃにより移動筐体１０８とガイド部材１１４の間に摩擦力が生じ、これが超音波モータ１１１の負荷となる。なお、この間に潤滑油を塗布することで、摩擦力を或る程度低減させることができる。また、ボールやローラを用いた転動機構を採用すれば、さらに摩擦力を低減できるが、本実施例では、構成がシンプルで低コストの軸と穴の摺動機構を採用している。

次に、超音波モータ１１１の駆動力をレンズ保持部材１１２に伝達する機構について説明する。レンズ保持部材１１２には、図１および図２で説明したように、連結部材１１５が図３中の点Ｏを中心として反時計方向に付勢されて回転可能に取り付けられており、図３中の点線で示す移動筐体１０８の軸部１０８ｄの先端球部と係合している。この溝部ないし穴部と軸部の係合は逆であってもよく、移動筐体１０８に溝部ないし穴部があって連結部材１１５に軸部があってもよい。溝部や軸部の形状、径、深さないし高さなどは種々であり得る。溝部の底部と軸の頂部（或いは穴部の周りの材料部と軸の周りの根元部）が当たる様に連結部材が付勢されていればよい。

図４は、連結部材１１５の溝部と移動筐体の軸部１０８ｄの係合状態を説明するための断面図で、図３における断面Ｄ−Ｄを示す。このとき、連結部材１１５のＶ溝部１１５ａと軸部１０８ｄの先端に形成された球部がガタなく係合している。このような構成で、連結部材１１５に取り付けられたねじりコイルばね１１６の回転力により連結部材１１５のＶ溝部１１５ａには、図４の矢印Ｅで示す力が働く。このとき、力Ｅに対しても反力が働くため、レンズ保持部材１１２と２本のガイド部材１１４の間には摩擦が生じる。しかしながら、力Ｅは加圧力Ａに比べて著しく小さな力であるため、生じる摩擦はわずかである。従って、レンズ保持部材１１２と２本のガイド部材１１４の間に働く摩擦力は、レンズ保持部材１１２とレンズ１１３の自重によるもののみと考えることができ、加圧力Ａの反力の影響を殆ど受けない構成となっている。すなわち、これが、超音波モータ１１１の加圧部材１０９による反力をレンズ保持部材１１２に対して逃がす構成となる。なお、力Ｅは、移動筐体１０８と２本のガイド部材１１４の間においても、反力Ｂ、Ｃに加わることとなるが、加圧力Ａに比べると著しく小さな力であるため無視できる。

以上のような構成で、超音波モータ１１１で発生する駆動力をレンズ保持部材１１２などの保持部材にガタなく伝達することが可能となっている。以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０１・・摩擦部材、１０３・・圧電素子、１０４・・振動子、１０６・・薄板保持部材、１０８・・移動筐体、１０９・・加圧部材、１１１・・超音波モータ、１１２・・保持部材（レンズ保持部材）、１１４・・ガイド部材、１１５・・連結部材

Claims (14)

1. 振動子と、前記振動子を摩擦部材と接する方向に加圧する加圧部材と、を備え、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材を相対的に移動させる駆動装置であって、
   前記相対的な移動による駆動力を他部材へ伝達し、前記相対的な移動に応じて移動する連結部と、
   前記振動子と前記摩擦部材との相対的な移動が行われる際に、前記他部材の移動方向を案内するガイド部材と、を有し、
   前記連結部は、前記加圧部材による反力が前記他部材に加わらないように前記駆動力を前記他部材へ伝達し、前記相対的な移動の方向を軸にして前記他部材に対して回転可能であることを特徴とする駆動装置。
2. 前記ガイド部材は、前記他部材と前記振動子または摩擦部材の移動の案内をすることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記他部材は、レンズ保持部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記振動子が、固定された前記摩擦部材に対して移動させられることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の駆動装置。
5. 前記連結部は溝部を有し、前記溝部が、前記反力の方向に付勢されて、前記振動子と一体的な部分の軸部に嵌合して前記他部材と前記振動子を連結していることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の駆動装置。
6. 前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材を相対的に直進移動させることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の駆動装置。
7. 振動子と、前記振動子を摩擦部材と接する方向に加圧する加圧部材と、を備え、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材を相対的に直進移動させるモータを有し、前記振動子と前記摩擦部材が相対的に直進移動する際に直進案内として用いられるレンズ保持装置であって、
   レンズを保持するレンズ保持部材と、
   前記レンズ保持部材の移動を案内するガイド部材と、
   前記振動子と前記加圧部材とを保持し、前記レンズ保持部材とは別に前記ガイド部材を保持する移動筺体と、を有し、
   前記ガイド部材は、前記レンズ保持部材と前記移動筺体の移動の案内をすることを特徴とするレンズ保持装置。
8. 前記移動筺体が前記ガイド部材に沿って前記摩擦部材に対して直進移動する際に、前記直進移動による駆動力を前記レンズ保持部材へ伝達するための連結部材が設けられ、
   該連結部材は、前記加圧部材による反力が前記レンズ保持部材に加わらないように前記レンズ保持部材と前記移動筺体とを連結するために、前記連結部材の溝部が、前記反力の方向に付勢されて、前記移動筺体の軸部に嵌合して前記保持部材と前記移動筺体を連結していることを特徴とする請求項７に記載のレンズ保持装置。
9. 振動子と、前記振動子を摩擦部材と接する方向に加圧する加圧部材と、を備え、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材を相対的に移動させるモータと、
   前記相対的な移動による駆動力を他部材へ伝達し、前記相対的な移動に応じて移動する連結部と、
   前記他部材の移動を案内するガイド部材と、
   を備えたモータ付き装置であって、
   前記モータは、前記振動子と前記摩擦部材が相対的に移動する際に、前記ガイド部材を案内として用い、
   前記連結部は、前記加圧部材による反力が前記他部材に加わらないように前記駆動力を前記他部材へ伝達し、
   前記振動子と前記摩擦部材のうち前記振動子が前記他部材に近い側に配置されていることを特徴とするモータ付き装置。
10. 前記他部材は、レンズ保持部材であって、鏡筒装置として構成されていることを特徴とする請求項９に記載のモータ付き装置。
11. 前記ガイド部材は、前記他部材と前記振動子または摩擦部材の移動の案内をすることを特徴とする請求項９または１０に記載のモータ付き装置。
12. 前記振動子が、固定された前記摩擦部材に対して直進移動させられることを特徴とする請求項９から１１の何れか１項に記載のモータ付き装置。
13. 前記連結部は溝部を有し、前記溝部が、前記反力の方向に付勢されて前記振動子と一体的な部分の軸部に嵌合して、前記他部材と前記振動子を連結していることを特徴とする請求項９から１２の何れか１項に記載のモータ付き装置。
14. 振動子と、前記振動子を擦部材と接する方向に加圧する加圧部材と、を備え、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材とを相対的に移動させるモータと、
    前記モータとは他部材の保持部材の移動を案内するガイド部材と、
    振動子と前記摩擦部材との相対的な移動による駆動力を前記保持部材へ伝達する連結部材と、を有し、
    前記連結部材が前記移動方向と垂直な方向に付勢されて回転可能に設けられ、前記連結部材と前記モータとの係合は、先端球部と溝部ないし穴部とによることを特徴とするモータ付き装置。