JPH112752A - 振動アクチュエータ駆動装置とレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リニア型の振動アクチュエータを使用して、
曲線軌跡を描く相対運動部材を、高精度で効率よく駆動
することができる振動アクチュエータ駆動装置を提供す
る。 【解決手段】 圧電素子に駆動信号を印加して、その圧
電素子が設けられた弾性体に、縦振動と屈曲振動を調和
的に発生させるリニア型超音波モータ１０と、リニア型
超音波モータ１０との間で曲線軌跡の相対運動を行う回
転子と、リニア型超音波モータ１０と回転子とを加圧接
触させる加圧機構とを含み、リニア型超音波モータ１０
は、回転子との曲線軌跡の内周側と外周側とで、取り出
す駆動力が異なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニア型の振動ア
クチュエータを用いる振動アクチュエータ駆動装置と、
そのような振動アクチュエータ駆動装置を利用して、撮
影光学系の焦点又は焦点距離を変更するレンズ群を光軸
方向に駆動するレンズ鏡筒に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズ鏡筒では、撮影光学系の焦点整
合、焦点距離の変更及び絞りの制御など、各種の目的で
様々なアクチュエータが内蔵されている。従来、このよ
うなレンズ鏡筒の一つに、振動アクチュエータを内蔵す
るものが知られている。振動アクチュエータは、良好な
制御特性、静粛性及び高トルクなどの特徴を有し、レン
ズ鏡筒では、例えば自動焦点調節機構の動力源として利
用されている。また、振動アクチュエータは、ズームレ
ンズ鏡筒における焦点距離の電動調節、いわゆるパワー
ズームの動力源としても利用されている。パワーズーム
の動力源として振動アクチュエータを用いたレンズ鏡筒
の例としては、例えば特開昭５９−１１１１１７号に開
示された円環形状の振動アクチュエータ（以下「円環型
の振動アクチュエータ」という）を用いたレンズ鏡筒が
ある。

【０００３】上記円環型の振動アクチュエータは、回転
駆動力を出力する回転型の振動アクチュエータである
が、振動アクチュエータには、この他に、直進駆動力を
出力するリニア型の振動アクチュエータがある。リニア
型の振動アクチュエータについては、例えば「光ピック
アップ移動を目的として圧電リニア・モータ」（富川義
朗他：第５回電磁力関連のダイナミックシンポジウム講
演論文集ｐｐ３９３−３９８）において、その構成と負
荷特性が記載されている。リニア型振動アクチュエータ
は、平板状の弾性体と、その弾性体に接合された電気機
械変換素子とからなり、電気機械変換素子に交流電圧を
印加して弾性体を振動させ、弾性体に縦振動と屈曲振動
とを調和的に発生させることにより弾性体表面に楕円運
動を発生させるものである。

【０００４】特開平８−２１１２７９号では、このよう
なリニア型の振動アクチュエータをも内蔵するレンズ鏡
筒が開示されている。すなわち、特開平８−２１１２７
９号に開示されたレンズ鏡筒では、焦点を調節する焦点
調節レンズ群を駆動すべく円環型の振動アクチュエータ
が内蔵されており、焦点距離を調整する焦点距離調節レ
ンズ群を駆動すべくリニア型の振動アクチュエータが内
蔵されている。

【０００５】図１０は、特開平８−２１１２７９号に開
示されたレンズ鏡筒の断面図である。図１０に示される
ように、特開平８−２１１２７９号に開示されたレンズ
鏡筒では、焦点調節レンズ群Ｌ１０１の外周側に円環型
の振動アクチュエータ１１０が配置されている。この円
環型振動アクチュエータ１１０は、ステータ１１２とロ
ータ１１４とからなり、ロータ１１２の回転運動により
回転筒１０６が回転駆動される。回転筒１０６の回転運
動は、キー溝１０８及びキー１０４を介して焦点調節レ
ンズ群Ｌ１０１の枠体１０２に伝達され、これにより枠
体１０２は、回転筒１０６と一体となって回転する。さ
らに、枠体１０２の回転運動は、固定筒１１６と結合し
ているヘリコイド１１８によって光軸方向の直進運動に
変換される。この結果、枠体１０２及び焦点調節レンズ
群Ｌ１０１は光軸方向に移動する。

【０００６】一方、焦点距離調節レンズ群Ｌ１０２の外
周側には、リニア型の振動アクチュエータ１２２が配置
されている。振動アクチュエータ１２２は、枠体１２４
の外周面に設けられている平坦部１２６と接触してお
り、振動アクチュエータ１２２が駆動すると、平坦部１
２６に光軸方向の駆動力が加わる。この結果、枠体１２
４及び焦点距離調節レンズ群Ｌ１０２は、光軸平行に配
置され、枠体１２４に貫通しているリニアガイド１２０
に案内されて光軸方向に移動する。このように、特開平
８−２１１２７９号に開示されたレンズ鏡筒では、環状
型振動アクチュエータにより焦点調節レンズ群が駆動さ
れ、リニア型振動アクチュエータにより焦点距離調節レ
ンズ群が光軸方向に直接駆動されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
のレンズ鏡筒では、以下のような問題があった。まず、
リニア型振動アクチュエータを用いて直接に撮影光学系
の枠体を光軸方向に駆動する場合には、当該枠体の位置
決め精度は、振動アクチュエータが枠体を移動させるこ
とのできる最小距離（以下「駆動単位」という）によっ
て決まる。したがって、合焦調節又は焦点距離調節の精
度は、リニア型振動アクチュエータの駆動単位以上に向
上させることはできないという問題があった。

【０００８】一方、円環型の振動アクチュエータを用い
て撮影光学系の枠体を駆動する場合には、振動アクチュ
エータと撮影光学系の枠体の間にヘリコイド機構等が配
置されるので、上記のような位置決め精度の問題は生じ
ない。しかし、円環型の振動アクチュエータでは、ステ
ータ、ロータ双方の接触面において、高い面精度が要求
される。この面精度は、小型の振動アクチュエータでは
特に問題となるものではないが、レンズ鏡筒で用いる振
動アクチュエータでは、ステータ及びロータがレンズ鏡
筒の径と同程度の大きな直径を有することとなるので、
適切な面精度を確保することが困難になるという問題が
あった。

【０００９】そこで、本発明の第１の課題は、リニア型
の振動アクチュエータを使用して、曲線軌跡を描く相対
運動部材を、高精度で効率よく駆動することができる振
動アクチュエータ駆動装置を提供することである。ま
た、本発明の第２の課題は、振動アクチュエータ駆動装
置を用いて、焦点調整レンズ群等を駆動するレンズ鏡筒
において、焦点調整レンズ群等の位置決め精度が高く、
かつ、高い面精度を要求することのない構造のレンズ鏡
筒を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明では、駆動信号の印加により縦振動
と屈曲振動とを発生させて駆動力を起こすリニア型振動
アクチュエータと、前記リニア型振動アクチュエータに
接触し、このリニア型振動アクチュエータとの間で曲線
軌跡の相対運動を行う相対運動部材と、前記リニア型振
動アクチュエータと前記相対運動部材とを加圧接触させ
る加圧機構とを備え、前記リニア型振動アクチュエータ
は、前記相対運動部材との曲線軌跡の内周側で取り出さ
せる駆動力と、外周側で取り出される駆動力とが異なる
振動アクチュエータ駆動装置を提供する。

【００１１】請求項２の発明では、請求項１に記載の振
動アクチュエータ駆動装置において、前記相対運動部材
は、所定幅の円又は円弧状の軌道を持つ部材である振動
アクチュエータ駆動装置を提供する。

【００１２】請求項３の発明では、請求項１に記載の振
動アクチュエータ駆動装置において、前記リニア型振動
アクチュエータは、前記曲線軌跡の内周側から取り出さ
れる駆動力と外周側から取り出される駆動力が、各々前
記相対運動部材に対する内周側の周速度と外周側の周速
度に基いて設定されている振動アクチュエータ駆動装置
を提供する。

【００１３】請求項４の発明では、請求項１に記載の振
動アクチュエータ駆動装置において、前記リニア型振動
アクチュエータは、前記曲線軌跡の内周側から取り出さ
れる駆動力が、外周側から取り出される駆動力よりも小
さい振動アクチュエータ駆動装置を提供する。

【００１４】請求項５の発明では、請求項１に記載の振
動アクチュエータ駆動装置において、前記リニア型振動
アクチュエータは、前記相対運動部材に接して前記駆動
力をこの相対運動部材に伝達する駆動力取り出し部を備
え、前記駆動力取り出し部における前記屈曲振動の振幅
は、前記相対運動部材との接触位置における前記相対運
動部材に対する周速度に基いて設定されている振動アク
チュエータ駆動装置を提供する。

【００１５】請求項６の発明では、請求項１に記載の振
動アクチュエータ駆動装置において、前記リニア型振動
アクチュエータは、前記相対運動部材に接して前記駆動
力をこの相対運動部材に伝達する駆動力取り出し部を備
え、前記駆動力取り出し部における前記縦振動の振幅
は、前記相対運動部材との接触位置における前記相対運
動部材に対する周速度に基いて設定されている振動アク
チュエータ駆動装置を提供する。

【００１６】請求項７の発明では、請求項１に記載の振
動アクチュエータ駆動装置において、前記リニア型振動
アクチュエータは、前記相対運動部材に接して前記駆動
力をこの相対運動部材に伝達する駆動力取り出し部を複
数個備え、前記駆動力取り出し部は、前記相対運動部材
との接触位置における前記相対運動部材に対する周速度
に基いて、前記接触位置を含む前記曲線軌跡上に設置さ
れる個数が決められている振動アクチュエータ駆動装置
を提供する。

【００１７】請求項８の発明では、請求項１に記載の振
動アクチュエータ駆動装置において、前記リニア型振動
アクチュエータは、前記相対運動部材に接して前記駆動
力をこの相対運動部材に伝達する駆動力取り出し部を備
え、前記駆動力取り出し部は、前記曲線軌跡の内周側と
外周側のいずれか一方側においてのみ、前記相対運動部
材に接触している振動アクチュエータ駆動装置を提供す
る。

【００１８】請求項９の発明では、請求項８に記載の振
動アクチュエータ駆動装置において、前記駆動力取り出
し部は、前記相対運動部材に対する周速度の大きい片側
のみにおいてこの相対運動部材に接触している振動アク
チュエータ駆動装置を提供する。

【００１９】請求項１０の発明では、請求項１に記載の
振動アクチュエータ駆動装置において、前記リニア型振
動アクチュエータは、前記相対運動部材に接して前記駆
動力をこの相対運動部材に伝達する駆動力取り出し部を
備え、前記加圧機構によって生じる前記駆動力取り出し
部と前記相対運動部材との間に作用する加圧力は、前記
駆動力取り出し部と前記相対運動部材との接触位置にお
けるこの相対運動部材に対する周速度に基いて設定され
ている振動アクチュエータ駆動装置を提供する。

【００２０】請求項１１の発明では、請求項１に記載の
振動アクチュエータ駆動装置において、前記加圧機構に
よる加圧位置は、前記曲線軌跡の内周側の周速度と外周
側の周速度の大小関係に基いて設定されている振動アク
チュエータ駆動装置を提供する。

【００２１】請求項１２の発明では、撮影光学系の少な
くとも一部を支持し、前記撮影光学系の光軸の方向に移
動可能な支持部と、請求項１から請求項１１までのいず
れか１項に記載の振動アクチュエータ駆動装置と、前記
光軸回りの回転運動を前記光軸方向の直進運動に変換し
て前記支持部に伝達する変換部とを備え、前記振動アク
チュエータ駆動装置は、前記相対運動部材が前記光軸の
回りに回転可能な回転部を構成し、前記リニア型振動ア
クチュエータが、前記回転部の一部を摩擦接触すること
により前記回転部を回転駆動するか、または、前記回転
部に設けられ、前記回転部と対向する他の部材の一部を
摩擦接触することにより、前記回転運動部を回転駆動
し、前記変換部は、前記回転部の回転運動を前記光軸方
向の直進運動に変換するレンズ鏡筒を提供する。

【００２２】請求項１３の発明では、撮影光学系の少な
くとも一部を支持し、前記撮影光学系の光軸の方向に移
動可能な支持部と、前記光軸の回りに回転可能な回転部
と、前記回転部の回転運動を前記光軸方向の直進運動に
変換して前記支持部に伝達する変換部と、駆動信号の印
加により縦振動と屈曲振動とを発生させて駆動力を起こ
すリニア型振動アクチュエータと、を備え、前記リニア
型振動アクチュエータは、前記回転部の一部と摩擦接触
することにより前記回転部を回転駆動するか、又は、前
記回転部に設けられ、前記回転部と対向する他の部材の
一部と摩擦接触することにより前記回転部を回転駆動す
るレンズ鏡筒を提供する。

【００２３】請求項１４の発明では、請求項１２又は請
求項１３に記載されたレンズ鏡筒において、前記回転部
は、環状の部材であり、前記リニア型振動アクチュエー
タは、前記回転部の形状に対応した円弧形状を有するレ
ンズ鏡筒を提供する。

【００２４】請求項１５では、請求項１２から請求項１
４までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前
記回転部は、前記回転部を保持する保持部と転がり接触
をしているレンズ鏡筒を提供する。

【００２５】請求項１６の発明では、請求項１２から請
求項１５までのいずれか１項に記載のレンズ鏡筒におい
て、前記回転部の前記光軸の方向への位置を規制する位
置規制部材を有するレンズ鏡筒を提供する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
に係る実施形態について、さらに詳しく説明する。な
お、以降の説明は、振動アクチュエータとして、超音波
の振動域を利用する超音波モータを例にとって行う。図
１は、本発明に係るレンズ鏡筒の実施形態を示す断面図
である。また、図２は、本実施形態に係るレンズ鏡筒の
断面図であって、焦点調節レンズ群を駆動する超音波モ
ータを含む部分の拡大断面図である。

【００２７】図１において、枠体１７は、焦点調節レン
ズ群Ｌ１を保持する部材である。枠体１７は、固定筒１
にヘリコイド９によって結合している。固定筒１の光軸
前方には、回転筒２が回転自在に取り付けられている。
この回転筒２の内周には、光軸と平行にキー溝２ａが形
成されている。また、焦点調節レンズ群Ｌ１の枠体１７
には、キー１７ａが形成されており、キー１７ａは、キ
ー溝２ａと係合している。

【００２８】回転筒２の光軸後方の端部には、回転子１
５が一体に固定されている。図２に示されるように、回
転子１５は光軸に垂直に交わる平坦部１５ａを光軸後方
に有する。また、回転子１５は外周面に周溝１５ｂを有
する。周溝１５ｂには、球１３が敷き詰められている。
球１３は、回転子１５を固定筒１に対し転がり接触さ
せ、回転子の円滑な回転運動を確保する部材である。球
１３の光軸前方では、抑え環１４が固定筒１の内周側に
ねじ込まれている。抑え環１４は、球１３の光軸方向の
移動を制限する部材である。抑え環１４の作用により、
球１３は、レンズ鏡筒が組み立てられた後にレンズ鏡筒
から飛び出すことはない。また、抑え環１４は、球１３
とともに回転子１５の光軸方向の移動をも制限する。よ
って、回転子１５とリニア型超音波モータ１０との間の
距離が拡大し、回転子１５への駆動力の伝達効率が低下
することはない。

【００２９】回転子１５の光軸後方には、リニア型超音
波モータ１０が、平坦部１５ｂと対向するように配置さ
れている。リニア型超音波モータ１０は、本体１０ａと
加圧機構１０ｂとから主に構成されている。加圧機構１
０ｂは、固定筒１の内周側に配置されており、支持ピン
１０ｄで本体１０ａを支持しつつ、コイルバネ１０ｃで
本体１０ａを回転子の平坦部１５ａの方向へ加圧する。

【００３０】図１の枠体７は、焦点距離調節レンズ群Ｌ
２を保持する部材である。枠体７は、肉厚部分に光軸方
向に平行な貫通孔７ａ、７ｂ（７ｂは７ａと重なるため
に不図示）が形成されており、また、外周の一部に平坦
部７ｃが形成されている。貫通孔７ａ（７ｂ）には、リ
ニアガイド８が挿入されている。リニアガイド８は、光
軸に平行に配置されており、固定筒１及び３に固定され
ている。

【００３１】また、枠体７の平坦部７ｃと対向する位置
には、リニア型超音波モータ５が配置されている。リニ
ア型超音波モータ５は、主に本体５ａ及び加圧機構５ｂ
から構成されている。ここで、本体５ａは、実施的に超
音波モータ１０の本体１０ａと同一のものであり、加圧
機構５ｂは、実質的に加圧機構１０ｂと同一のものであ
る。

【００３２】図３は、本実施形態で使用するリニア型超
音波モータであって、加圧機構を除く部分を示す斜視図
である。リニア型超音波モータ１０は、弾性体１１と、
この弾性体の上面に貼付された圧電体１２ａ、１２ｂ、
１２ｐ、１２ｐ−１とを備えている。弾性体１１は、金
属又はプラスチック等からなる矩形平板状の部材であ
り、その下面に駆動力取り出し部１１ａ、１１ｂ、１１
ｃ及び１１ｄが形成されている。なお、駆動力取り出し
部１１ｃ及び１１ｄは、それぞれ駆動力取り出し部１１
ａ及び１１ｂに平行に設けられており、図３には現れて
いない。

【００３３】圧電体１２ａ、１２ｂは、駆動信号が印加
されることにより、電気エネルギーを機械エネルギーに
変換し（電気機械変換素子）、弾性体１１に１次の縦振
動（Ｌ１モード）と４次の屈曲振動（Ｂ４モード）とを
発生させる。圧電体１２ｐ、１２ｐ−１は、弾性体１１
に発生した振動をモニタするためのものである。駆動力
取り出し部（１１ａ等）は、弾性体１１に発生する４次
の屈曲振動の腹の位置に設けられており、前述したよう
に、回転子１５の平坦部１５ａに押し付けられる。

【００３４】このリニア型超音波モータ１０は、弾性体
１１の１次の縦振動と４次の屈曲振動の固有振動数が極
めて近い値となるように設計されており、２つの固有振
動数に近い振動数であって、位相の異なる２つの交流電
圧を印加することにより、２つの振動が調和した振動を
発生させる。リニア型超音波モータ１０は、例えば、長
さ２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、幅は厚さに近くない値に設定
することにより、上記の条件を満たすことができる。

【００３５】図４は、本実施形態で用いるリニア型超音
波モータの駆動回路を示すブロック図である。駆動制御
回路２１は、不図示のズーム操作スイッチが接続されて
おり、オートフォーカシング（又はパワーズーム）駆動
を行うか否か（ｏｎ、ｏｆｆ）を指示する信号と、正方
向か逆方向か（ズームアップかズームダウンか等）を指
示する信号からなる駆動制御信号を生成する回路であ
り、その出力は、それぞれ発振器２２、移相器２４に接
続されている。

【００３６】発振器２２は、駆動制御回路２１からのｏ
ｎ、ｏｆｆの制御信号に基づいて、高周波信号を発振す
るものであり、その出力は分岐して、一方は、増幅器２
３を介して、圧電体１２ａに接続されている。他方は、
移相器２４によって９０度移相した後に、増幅器２５を
介して、圧電体１２ｂに接続されている。また、移相器
２４は、駆動制御回路２１からの正方向か逆方向かの制
御信号に基づいて、移相制御される。周波数制御回路２
６は、圧電体１２ｐ、１２ｐ−１の出力に基づいて、検
出された電圧が基準電圧よりも高い（又は低い）場合に
は周波数を高く（又は低く）するような制御信号を生成
する回路であり、その出力は、発振器２２に接続されて
いる。

【００３７】上記に説明したように、圧電体１２ａと１
２ｂとに互いに９０度の位相差を有する周波信号を入力
すると、圧電体１２ａ及び１２ｂは伸縮振動を行い、弾
性体１１に前述した１次の縦振動と４次の屈曲振動とを
励振する。この結果、弾性体１１上の任意の点は、縦振
動又は屈曲振動の節部に位置するものを除き、一定の方
向に回転する楕円運動を行う。そして、駆動力取り出し
部１１ａ、１１ｂの先端も、図３において点線で示すよ
うに、一定の方向への楕円運動を行い、駆動力を発生す
る。なお、楕円運動の回転方向は、移相器２４が周波信
号の位相を９０度進めるか遅らせるかにより異なる。

【００３８】図５は、リニア型超音波モータ１０と回転
子１５とを光軸後方から見たところを示す図である。上
記したように、超音波モータ１０を動作させると、駆動
力取り出し部（１１ａ等）に楕円運動が生じる。この結
果、駆動力取り出し部（１１ａ等）から回転子１５に
は、例えば図中矢印Ｆで示される駆動力が与えられ、回
転子１５は光軸回りに回転させられる。回転子１５の回
転運動は、図１で説明したキー溝２ａ及びキー１７ａを
介して枠体１７に伝達され、これにより枠体１７も光軸
回りに回転する。さらに、枠体１７の回転運動は、ヘリ
コイド９において光軸方向の直進運動に変換される。し
たがって、枠体１７及び枠体１７に保持されている焦点
調節レンズ群Ｌ１は、光軸方向に回転しながら直進す
る。この結果、撮影光学系の焦点調節が行われる。

【００３９】一方、超音波モータ５を動作させた場合に
は、発生する駆動力が枠体７に直接伝達され、枠体７に
光軸方向の力が与えられる。この結果、枠体７及び焦点
距離調節レンズ群Ｌ２は、リニアガイド８に案内されな
がら光軸方向に移動し、焦点距離の調節が行われる。

【００４０】以上説明したように、本実施形態では、リ
ニア型の超音波モータ１０を用いて回転子１５に回転駆
動力を与える。また、回転子１５の回転運動は、ヘリコ
イド９により光軸方向の直進運動に変換した後に、焦点
調節レンズ群Ｌ１の駆動に利用される。したがって、本
実施形態では、焦点調節レンズ群Ｌ１の光軸方向の位置
決め精度は、主にヘリコイド９の特性によって決定され
る。言い換えると、本実施形態では、超音波モータ１０
の駆動単位の大小に関わらず、ヘリコイド９の形状を適
当に定めることにより、焦点調節レンズ群Ｌ１の位置決
め精度を向上させ、高精度の合焦調整を行うことが可能
である。

【００４１】また、本実施形態では、図５において明ら
かなように、超音波モータ１０が回転子１５の一部との
み接触するので、平坦部１５ａにあまり厳格な平面度が
要求されないという利点がある。一般に、超音波モータ
等の振動アクチュエータでは、振動子に生じる振動の振
幅はミクロンオーダーであるために、振動子と摩擦接触
し、相対運動する移動子（回転子）に対する平面度の要
求は厳しい。しかも、平面度に対する要求は、振動子と
移動子の接触面積の増大とともにその厳しさを増す。し
たがって、仮に特開昭５９−１１１１１７号に開示され
たレンズ鏡筒のように円環型の超音波モータを採用した
場合には、超音波モータと回転子とが回転子の全周にお
いて互いに接するので、回転子に対する平面度の要求は
非常に厳しくなる。これに対し、本実施形態では、リニ
ア型の超音波モータを採用し、これを回転子１５の一部
とのみ接触させているので、回転子の平面度は、超音波
モータの長さに対応する比較的狭い領域内で保証されて
いれば足りる。したがって、はじめに記したように、回
転子１５の平坦部１５ａに対する平面度の要求は比較的
緩やかであり、その製造が容易となっている。

【００４２】さらに、本実施形態では、超音波モータに
加えるべき加圧力が円環型の超音波モータを採用する場
合よりも小さいという利点がある。これは、単位面積当
たりの加圧力が同一である場合に、回転子との接触面積
が小さいリニア型の超音波モータに加えるべき力の方が
当然に小さいことによる。よって、本実施形態では、超
音波モータの加圧機構やこれらを支持する周囲部材の構
造等を、円環型の超音波モータを採用した場合のように
強固とする必要がない。

【００４３】なお、本実施形態において回転子１５、枠
体１７及びヘリコイド９までの機構は、円環型の超音波
モータを採用していた従来のレンズ鏡筒の機構と共通し
ている。したがって、本実施形態のレンズ鏡筒は、既存
のレンズ鏡筒に大きな設計変更を加えることなく、直ち
に実施可能であるという利点もある。

【００４４】次に、本発明によるレンズ鏡筒に好適な振
動アクチュエータ駆動装置の他の実施形態を説明する。
図６は、本発明による振動アクチュエータ駆動装置の第
２実施形態を示す図である。一般に、リニア型の超音波
モータ１０は直方体の形状を有することから、上記実施
形態のように超音波モータ１０を回転子１５に対向する
ように配置した場合には、環状の形状を有する回転子１
５から超音波モータの一部がはみ出すこともあり得る。
しかし、超音波モータ１０からの動力は、駆動力取り出
し部（１１ａ等）を介して回転子１５に伝達されること
から、図６（ａ）に示すように、駆動力取り出し部（１
１ａ等）が回転子１５と摺動可能な状態にあれば、弾性
体１１などが回転子の内径側、外径側にはみ出しても不
都合はない。つまり、弾性体１１の大きさ、形状等は、
回転子１５の形状に制約されず、所定の振動が得られる
範囲で比較的に自由に設計することが可能である。

【００４５】上記のように、超音波モータ１０の弾性体
１１は、駆動力取り出し部（１１ａ等）において所定の
楕円運動が得られる範囲で、その形状等を自由に変更で
きる。よって、弾性体１１は、図６（ｂ）に示すよう
に、回転子１５の形状に沿った形状とすることも可能で
ある。この場合には、小型のレンズ鏡筒であって、回転
子１５の内周側、外周側に他部材が近接しているものに
ついて、レンズ鏡筒の小型化を阻害せずに超音波モータ
を配置できるという効果が得られる。

【００４６】図７は、本発明による振動アクチュエータ
駆動装置の第３実施形態を示す図である。図７（ａ）
は、リニア型超音波モータの弾性体に生じる屈曲振動と
縦振動の振幅を示しており、図７（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、駆動力取り出し部の配置が
図５に示したものと異なる超音波モータを示している。
なお、図７（ａ）において、横軸は屈曲振動と縦振動の
振幅を、また、縦軸は弾性体上の位置を表す。

【００４７】リニア型超音波モータ１０は、駆動取り出
し部（相対運動部材との摺動部）が相対運動部材の相対
運動方法（進行方向）に対して平行及び垂直な中心線に
関して対称の位置に設けられていた。言い換えれば、駆
動取り出し部が弾性体の圧電体を接着した面を平面とし
て、長辺（弾性体長さ）と、短辺（弾性体幅）のそれぞ
れの中心線に関して対称に設けられていた。しかし、リ
ニア型超音波モータ１０が曲線（非直線）軌跡の相対運
動をする場合、その軌跡の内周側と外周側の周速度が異
なる。そのために、相対運動部材（回転子１５等）は、
それぞれの点におけるリニア型超音波モータ１０から伝
達される駆動力が同じであると、周速度の大きい場所に
おいて滑りが生じ、エネルギーの損失が発生する。

【００４８】例えば、図５に示す超音波モータ１０で
は、駆動力取り出し部１１ａと１１ｃとは、回転子１５
の径方向に関し異なる位置で回転子１５と接する。した
がって、回転子１５が回転した場合には、駆動力取り出
し部１１ａが回転子１５に対して行う相対移動の距離
は、駆動力取り出し部１１ｃのそれより小さい。一方、
駆動力取り出し部１１ａ及び１１ｃが弾性体に設けられ
ている位置は、弾性体に生じる縦振動の方向に関し等し
い位置である。したがって、図７（ａ）において明らか
なように、図５の場合には、駆動力取り出し部１１ａに
生じる縦振動（又は屈曲振動）の振幅は、駆動力取り出
し部１１ｃのそれと等しい。つまり、回転子の内周側と
外周側の周速度が異なるにも拘わらず、モータは、同じ
駆動力（周速度）を回転子に与えていることになる。こ
のために、駆動力取り出し部１１ａ及び１１ｃのいずれ
か一方又は双方は、回転駆動されている回転子１５との
間で滑りを生じる。この滑りは、超音波モータから回転
子への駆動力の伝達効率を低下させることなどの要因と
なり、不都合なものである。同様のことは、駆動力取り
出し部１１ｂ及び１１ｄにおいても生じる。

【００４９】そこで、本実施形態は、リニア型超音波モ
ータ１０が相対運動部材（回転子１５）に伝達する駆動
力（速度など）を、相対運動部材の周速度に応じて調整
するようにしたものである。この調整は、相対運動部材
の位置によって、リニア型超音波モータ１０からの伝達
駆動力を大小させることによるものである。このため
に、駆動力取り出し部の配置、形状又は個数などに工夫
を施したものである。

【００５０】図７（ａ）に示すように、弾性体１１に生
じる縦振動の振幅は、弾性体１１の中心部で小さく、端
部へ行くほど大きい。そこで、図７（ｂ）の超音波モー
タでは、駆動力取り出し部１１ａ’及び１１ｂ’を弾性
体１１の中心部側に、駆動力取り出し部１１ｃ’及び１
１ｄ’を弾性体１１の端部側に配置し、それぞれの駆動
力取り出し部の縦振動振幅が回転子１５との相対移動量
と一致するようにしている。より具体的には、各駆動力
取り出し部は、それぞれにおいて生じる縦振動の振幅
が、それぞれが配置された位置の、光軸（回転の中心）
からの距離に対応したものとなるように、言い換える
と、その取り出し部が駆動力を伝達する位置での回転子
の周速度に対応するように、弾性体への配置を定められ
ている。したがって、図７（ｂ）に示す超音波モータで
は、各々の駆動力取り出し部と回転子との間で滑りが生
じることはない。なお、図７（ａ１）に示すように、駆
動力取り出し部の屈曲振動振幅が回転子１５との相対移
動量と一致するようにしもよい。

【００５１】また、図７（ｃ）の超音波モータでは、駆
動力取り出し部の内周側端部での振幅が小さく、外周側
端部での振幅が大きくなるように、駆動力取り出し部
（１１ｃ、１１ｆ）を縦振動の方向に対し斜めに設けて
いる。したがって、この超音波モータの場合において
も、駆動力取り出し部と回転子との間で滑りが生じるこ
とはない。

【００５２】図７（ｂ），（ｃ）は、回転子の内周側と
外周側に接触する位置、それぞれにおいて、駆動力取り
出し部の位置を変えたものである。これは、リニア型超
音波モータ１０に発生する屈曲モード（定在波）の振幅
量によって、駆動力取り出し部材の位置を調整したもの
である。

【００５３】図７（ｄ）の超音波モータでは、幅の狭い
２つの駆動力取り出し部（１１ｇ、１１ｈ）を回転子１
５の径方向に関し等しい位置に設けている。したがっ
て、この超音波モータでは、上記他の超音波モータの場
合と異なり、駆動力取り出し部と回転子との間の滑りの
問題はそもそも生じない。

【００５４】図７（ｅ）は、回転子の内周側と外周側に
接触するそれぞれの位置において、駆動力取り出し部の
個数を調整したものである。すなわち、１つの駆動力取
り出し部１１ｉを内周側に設け、２つの駆動力取り出し
部１１ｊ，１１ｋを外周側に設けたものである。図７
（ｆ）は、周速度の速い片側（内周側）に駆動力取り出
し部１１ｍ，１１ｎを、寄せたものである。

【００５５】以上説明したように、本実施形態は、リニ
ア型超音波モータの振幅の大小関係が弾性体の位置によ
って異なるために、（１）駆動取り出し部の位置や形状
によって振幅（駆動力）量を調整したり、（２）駆動取
り出し部の個数によって駆動力を調整するようにしたの
で、相対運動部材の各点の周速度の大きさに合わせて、
駆動力を取り出すことができる。そして、周速度の大小
関係の比とリニア型超音波モータのから取り出す駆動力
の比を等しくするように調整することによって、滑りや
エネルギーの損失をさらに少なくすることができる。

【００５６】図８は、本発明による振動アクチュエータ
駆動装置の第４実施形態を示す図である。このリニア型
超音波モータは、幅方向の片側のみに、回転子１５を加
圧接触させているので、内周側と外周側の周速度の差に
よる駆動力取り出し部（摺動材）１１ａ〜１１ｄと回転
子１５との滑りを減少させることができる。この実施形
態では、回転子１５の内周側にのみ、弾性体１１の駆動
力取り出し部１１ｃ，１１ｄが加圧接触されているが、
図８（ｂ）に想像線で示したように、外周側のみ、駆動
力取り出し部１１ａ，１１ｂを加圧接触させてもよい。
前者は、駆動力が大きくなり、後者は、速度が速くなる
ので、用途に合わせて使い分ける（又は切り換える）こ
とができる。なお、内周側又は外周側に固定的に使用す
る場合には、接触しない側の駆動力取り出し部（摺動
材）は、省略することができる。また、省略した側の中
央部などに、支持部材１３を設けるようにすれば、支持
がしやすい。

【００５７】図９は、本発明による振動アクチュエータ
駆動装置の第５実施形態を示す図である。従来、リニア
型超音波モータ１０は、相対運動部材（回転子１５等）
に加圧接触させる加圧機構の加圧点（Ｐ）が振動子の中
心線の交点上としていた。しかし、リニア型超音波モー
タ１０は、回転子１５に加圧接触させることで、駆動力
を伝達している。本実施形態では、図９（ａ）に示すよ
うに、リニア型超音波モータ１０を回転子１５を加圧す
る加圧点（Ｑ）の位置を外周側に変更した。すなわち、
この加圧する位置（Ｑ）を周速度の大きい片側寄りにす
ることによって、周速度の差に応じた駆動力の伝達を行
うことが可能となった。なお、図９（ｂ）に示すよう
に、左右両端の２箇所で加圧する場合には、バネ３１，
３２の強さを、外側が強くなるように（周速度と等しく
なるように）すればよい。

【００５８】（変形形態）なお、本発明は、上記実施形
態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示で
あり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想
と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏する
ものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に
包含される。 （１）上記実施形態では、光軸に垂直に交わる平坦部１
５ａを回転子１５に設け、これに超音波モータ１０の駆
動力を作用させることとしているが、超音波モータ１０
は、回転子１５の外周面に配置し、外周面に駆動力を作
用させることとしてもよい。この場合には、図７等にお
いて説明した駆動力取り出し部と回転子との間の滑りの
問題が生じないという効果と、レンズ鏡筒を光軸方向に
より小型化できるという効果とが得られる。

【００５９】（２）上記実施形態では、超音波モータ１
０の弾性体１１に複数の圧電体を貼付する場合について
説明したが、これは、一枚の圧電体の表面に４つ電極を
設けることで、当該圧電体を実施的に４分割したものを
弾性体１１に貼付することであってもよい。 （３）上記実施形態では、焦点距離調節レンズ群Ｌ２に
ついては、リニア型超音波モータにより直接駆動をする
場合について説明しているが、焦点距離調節レンズ群Ｌ
２についても、焦点調節レンズ群Ｌ１と同様の駆動機構
を用いて駆動することとしてもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、以下のような種々の効果を奏する。 （１）リニア型振動アクチュエータが相対運動部材に伝
達する駆動力（速度など）を、相対運動部材の周速度に
応じて調整することによって、周速度の差による相対運
動部材の滑りやエネルギーの損失、それから生じる発熱
などを防ぐことができる。

【００６１】（２）レンズ鏡筒にリニア型振動アクチュ
エータを採用し、このリニア型振動アクチュエータを回
転部又は回転部と対向する他の部材の一部と摩擦接触さ
せることにより回転部を回転駆動することとしたので、
回転部又は前記他の部材に対し、厳しい平面度を要求す
る必要がなく、回転部又は前記他の部材の製造が容易で
ある。また、回転部の回転運動を変換部で直進運動に変
化し、変換された直進運動を用いて支持部を駆動するの
で、支持部の位置決め精度をリニア型振動アクチュエー
タの性能に関わらず高く維持することが可能である。

【００６２】（３）リニア型振動アクチュエータは、回
転部の形状に対応した円弧形状を有することとしたの
で、リニア型振動アクチュエータを備えることを原因と
してレンズ鏡筒の小型化が阻害されることはない。 （４）回転部は保持部と転がり接触をしているので、少
さい駆動力で円滑に回転する。 （５）回転部の光軸の方向への位置を規制する位置規制
部材を有するので、回転子が光軸方向に移動し、リニア
型振動アクチュエータから回転子への駆動力の伝達効率
が低下することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレンズ鏡筒を示す断面図である。

【図２】本発明に係るレンズ鏡筒の断面図であって、焦
点調節レンズ群を駆動する超音波モータを含む部分の拡
大断面図である。

【図３】本発明に係るレンズ鏡筒で使用するリニア型超
音波モータであって、加圧機構を除く部分を示す斜視図
である。

【図４】本発明に係るレンズ鏡筒で用いるリニア型超音
波モータの駆動回路を示すブロック図である。

【図５】本発明に係るレンズ鏡筒で用いるリニア型超音
波モータ１０と回転子とを光軸後方から見たところを示
す図である。

【図６】本発明に係る振動アクチュエータ駆動装置の第
２実施形態を示す図である。

【図７】本発明に係る振動アクチュエータ駆動装置の第
３実施形態を示す図である。

【図８】本発明に係る振動アクチュエータ駆動装置の第
４実施形態を示す図である。図８（ａ）は斜視図であ
り、図８（ｂ）は光軸後方から見た状態を示す。

【図９】本発明に係る振動アクチュエータ駆動装置の第
５実施形態を示す図である。

【図１０】特開平８−２１１２７９号に開示されたレン
ズ鏡筒の断面図である。

【符号の説明】

１ 固定筒 ２ 回転筒 ３ 固定筒 ５ リニア型超音波モータ ７ 枠体 ８ リニアガイド ９ ヘリコイド １０ リニア型超音波モータ １５ 回転子 １７ 枠体 Ｌ１ 焦点調節レンズ群 Ｌ２ 焦点距離調節レンズ群

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動信号の印加により縦振動と屈曲振動
   とを発生させて駆動力を起こすリニア型振動アクチュエ
   ータと、 前記リニア型振動アクチュエータに接触し、このリニア
   型振動アクチュエータとの間で曲線軌跡の相対運動を行
   う相対運動部材と、 前記リニア型振動アクチュエータと前記相対運動部材と
   を加圧接触させる加圧機構とを備え、 前記リニア型振動アクチュエータは、前記相対運動部材
   との曲線軌跡の内周側で取り出させる駆動力と、外周側
   で取り出される駆動力とが異なることを特徴とする振動
   アクチュエータ駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の振動アクチュエータ駆
   動装置において、 前記相対運動部材は、所定幅の円又は円弧状の軌道を持
   つ部材であることを特徴とする振動アクチュエータ駆動
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の振動アクチュエータ駆
   動装置において、 前記リニア型振動アクチュエータは、前記曲線軌跡の内
   周側から取り出される駆動力と外周側から取り出される
   駆動力が、各々前記相対運動部材に対する内周側の周速
   度と外周側の周速度に基いて設定されていることを特徴
   とする振動アクチュエータ駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の振動アクチュエータ駆
   動装置において、 前記リニア型振動アクチュエータは、前記曲線軌跡の内
   周側から取り出される駆動力が、外周側から取り出され
   る駆動力よりも小さいことを特徴とする振動アクチュエ
   ータ駆動装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の振動アクチュエータ駆
   動装置において、 前記リニア型振動アクチュエータは、前記相対運動部材
   に接して前記駆動力をこの相対運動部材に伝達する駆動
   力取り出し部を備え、 前記駆動力取り出し部における前記屈曲振動の振幅は、
   前記相対運動部材との接触位置における前記相対運動部
   材に対する周速度に基いて設定されていることを特徴と
   する振動アクチュエータ駆動装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の振動アクチュエータ駆
   動装置において、 前記リニア型振動アクチュエータは、前記相対運動部材
   に接して前記駆動力をこの相対運動部材に伝達する駆動
   力取り出し部を備え、 前記駆動力取り出し部における前記縦振動の振幅は、前
   記相対運動部材との接触位置における前記相対運動部材
   に対する周速度に基いて設定されていることを特徴とす
   る振動アクチュエータ駆動装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の振動アクチュエータ駆
   動装置において、 前記リニア型振動アクチュエータは、前記相対運動部材
   に接して前記駆動力をこの相対運動部材に伝達する駆動
   力取り出し部を複数個備え、 前記駆動力取り出し部は、前記相対運動部材との接触位
   置における前記相対運動部材に対する周速度に基いて、
   前記接触位置を含む前記曲線軌跡上に設置される個数が
   決められていることを特徴とする振動アクチュエータ駆
   動装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の振動アクチュエータ駆
   動装置において、 前記リニア型振動アクチュエータは、前記相対運動部材
   に接して前記駆動力をこの相対運動部材に伝達する駆動
   力取り出し部を備え、 前記駆動力取り出し部は、前記曲線軌跡の内周側と外周
   側のいずれか一方側においてのみ、前記相対運動部材に
   接触していることを特徴とする振動アクチュエータ駆動
   装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の振動アクチュエータ駆
   動装置において、 前記駆動力取り出し部は、前記相対運動部材に対する周
   速度の大きい片側のみにおいてこの相対運動部材に接触
   していることを特徴とする振動アクチュエータ駆動装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の振動アクチュエータ
    駆動装置において、 前記リニア型振動アクチュエータは、前記相対運動部材
    に接して前記駆動力をこの相対運動部材に伝達する駆動
    力取り出し部を備え、 前記加圧機構によって生じる前記駆動力取り出し部と前
    記相対運動部材との間に作用する加圧力は、前記駆動力
    取り出し部と前記相対運動部材との接触位置におけるこ
    の相対運動部材に対する周速度に基いて設定されている
    ことを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置。
11. 【請求項１１】 請求項１に記載の振動アクチュエータ
    駆動装置において、 前記加圧機構による加圧位置は、前記曲線軌跡の内周側
    の周速度と外周側の周速度の大小関係に基いて設定され
    ていることを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置。
12. 【請求項１２】 撮影光学系の少なくとも一部を支持
    し、前記撮影光学系の光軸の方向に移動可能な支持部
    と、 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の振
    動アクチュエータ駆動装置と、 前記光軸回りの回転運動を前記光軸方向の直進運動に変
    換して前記支持部に伝達する変換部とを備え、 前記振動アクチュエータ駆動装置は、前記相対運動部材
    が前記光軸の回りに回転可能な回転部を構成し、前記リ
    ニア型振動アクチュエータが、前記回転部の一部を摩擦
    接触することにより前記回転部を回転駆動するか、また
    は、前記回転部に設けられ、前記回転部と対向する他の
    部材の一部を摩擦接触することにより、前記回転運動部
    を回転駆動し、 前記変換部は、前記回転部の回転運動を前記光軸方向の
    直進運動に変換することを特徴とするレンズ鏡筒。
13. 【請求項１３】 撮影光学系の少なくとも一部を支持
    し、前記撮影光学系の光軸の方向に移動可能な支持部
    と、 前記光軸の回りに回転可能な回転部と、 前記回転部の回転運動を前記光軸方向の直進運動に変換
    して前記支持部に伝達する変換部と、 駆動信号の印加により縦振動と屈曲振動とを発生させて
    駆動力を起こすリニア型振動アクチュエータと、 を備え、 前記リニア型振動アクチュエータは、前記回転部の一部
    と摩擦接触することにより前記回転部を回転駆動する
    か、又は、前記回転部に設けられ、前記回転部と対向す
    る他の部材の一部と摩擦接触することにより前記回転部
    を回転駆動することを特徴とするレンズ鏡筒。
14. 【請求項１４】 請求項１２又は請求項１３に記載され
    たレンズ鏡筒において、 前記回転部は、環状の部材であり、 前記リニア型振動アクチュエータは、前記回転部の形状
    に対応した円弧形状を有することを特徴とするレンズ鏡
    筒。
15. 【請求項１５】 請求項１２から請求項１４までのいず
    れか１項に記載のレンズ鏡筒において、 前記回転部は、前記回転部を保持する保持部と転がり接
    触をしていることを特徴とするレンズ鏡筒。
16. 【請求項１６】 請求項１２から請求項１５までのいず
    れか１項に記載のレンズ鏡筒において、 前記回転部の前記光軸の方向への位置を規制する位置規
    制部材を有することを特徴とするレンズ鏡筒。