JPS63117670A - 超音波モータを利用した駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、表面波モータによって又は手動操作部によっ
て被駆動部を駆動させる駆動装置に関する。

（従来技術及びその問題点） 従来より汎用されている電磁力を利用したモータは、形
状や材料に対する制約が大きく、また構造的にも、巻き
線や小型で高出力を得るためには希土類の永久磁石を用
いる等が必要となり、コスト的にも限界を有していた。

そのため、電磁式のモータに代わるアクチュエータの開
発が行なわれ、その１つとして超音波振動を利用した超
音波モータが考えられている。かかる超音波モータの１
つとして、圧電素子等を用いて弾性体表面に表面波を発
生させ、この表面に圧接させたロータを駆動させる表面
波型の超音波モータ（以後「表面波モータ」と呼ぶ）が
開発された。

この様な表面波キータは例えば第６ａ図（平面図）及び
第６ｂ図に示すように、円環状に配置された圧電素子３
、円環状の弾性体ｌ及び円環状のロータ２からなり、そ
の駆動原理は次のように説明されている。

即ち、圧電素子３に通電すると、弾性体１上に表面波が
発生し、第７図に示すように、弾性体１の表面の１つの
点Ａに着目すると、点Ａは長軸ａ、短軸すの楕円状の軌
跡を描く。その結果、ロータ２は弾性体１との摩擦力で
表面波の進行方向（矢印Ｓ）と逆方向（矢印Ｔ）に駆動
される。

このような表面波モータは、従来の電磁力を利用したモ
ータと比べて、その動作特性が低速回転で高トルクを発
生する特徴を存する。そのため表面波モータを従来の電
磁力を利用したモータの代わりに、駆動源として用いた
場合、減速機構を省略して被駆動部を直接駆動し、騒音
の減少や高効率化が期待できるなどの利点を有している
。

例えば、表面波モータをカメラのレンズに組込み、レン
ズ系を動かして自動焦点調節を行なう場合、表面波モー
タのロータがレンズの距離環を直接駆動し、ヘリコイド
ねし機構を用いてレンズ系を光軸方向に動かすように構
成される。但し、このように自動焦点調節機構を備えた
レンズであっても、広範囲な撮影状況に対処するため、
手動でも焦点調節が行なえるように構成されるのが一船
的である。表面波モータを用いた場合には、前述したよ
うに、表面波モータのロータがレンズの距離環を直接駆
動するので、通電状態であれば表面波モータの回転方向
と動方向に距離環を直接子で回転させれば、手動で焦点
調節が可能である。しかしながら、表面波モータはその
静止トルクが大きいため、無通電状態では距離環を手で
凹ずことは困難である。そのため、例えば表面波モータ
のロータと距離環との間にクラッチ機構を入れて、手動
焦点調節時にはクラッチを切り離すようにしたり、また
はロータの弾性体に対する圧接力を零として、ロータと
弾性体とを切り離すようにして、距離環が手で容易に回
転できるようにされている。

しかしながら、このような構成にすると、クラッチとい
う余分な機構が必要となるばかりでなく、クラッチを切
り離しりたロータと弾性体とを切り離した場合には、距
離環の動きが非常に軽くなり、手動時の操作性が大変悪
化する。このため、距離環の良好な操作性が得られるよ
うに、距離環に適当な摩擦力を与える機構を付加する必
要がある。

さらに、ロータと弾性体とを切り離した場合には、両者
環に異物が混入する恐れがあり、異物の侵入後ロータと
弾性体とを再び圧接させて使用することは、表面波モー
タの耐久性を損ない、性能低下を起こす原因となる。

一方、手動焦点調節時に弾性体に定在波を発生させ、距
離環の良好な操作性を得る方法も提案されているが、電
源容量の限られているカメラにあっては、手動焦点調節
時にも表面波モータにおいて電力を消費することは望ま
しいことではない。

なお、本発明はカメラレンズの合焦装置に限らず、この
他にも表面波モータの回転力又は手動操作部の操作力に
よって被駆動部を駆動することができる駆動装置に適用
され得るものである。

（発明の目的） 本発明は上記従来例における欠点を解消すること、即ち
表面波モータの回転力又は手動装置力によって駆動され
るようになっている被駆動部を含む駆動装置において、
クラッチ機構等の複雑な機構を使用することなく、手動
操作時に手動操作を容易かつ円滑になし得る駆動装置を
提供することを目的としてなされたものである。

（発明の概要） 上記目的を達成するために本発明においては、手動操作
に連動してロータの弾性性への圧接力を減少させる機構
を設けたのである。圧接力を減少させるための具体的な
機構としては、例えばロータと手動操作に関連して移動
するようにされた移動部材との間に１本のばねを介装さ
せ、表面波モータの回転力を利用するときは移動部材を
ロータに接近させて圧接力を付与し、手動操作力を利用
するときは移動部材をロータから離して圧接力を減少さ
せるようにすれば良い。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述する。

この実施例は、本発明がカメラのレンズに適用された例
であり、第１ａ図は自動焦点調節モードを示し、第１ｂ
図は手動焦点合焦モードを示している。

第１ａ図において、１．２及び３は各々前記弾性体、ロ
ータ及び圧電素子であり、光軸０．Ｐ。

回りに配置されている。レンズ本体４には内周面のへリ
コイドねし４　ａ　％及び延長部の内周面に光軸方向に
延びる複数の溝部４ｂが形成されている。

自動・手動焦点調節モードの切換リング５は操作部５ａ
を備え、光軸図りには回転可能であるが、光軸方向には
移動できないようにレンズ本体４に取付けられている。

圧接リング６にはレンズ本体４の溝部４ｂと嵌合する突
起６ａが形成されており、このため圧接リング６はレン
ズ本体４に対して光軸図りには回転できないが、突起６
ａが溝部４ｂ内を摺動し光軸方向には移動可能である。

ここで切換リング５と圧接リング６の連動機構及び切換
リングの切換位置検出機構について第２ａ図、第２ｂ図
をもとに説明する。第２ａ図において、切換リング５に
は、前記操作部５ａの他にも光軸方向に突出部５ｂが張
り出しており、突出部５ｂには長大５ｃがおいている。

この長大５ｃの長手方向は光軸に対しである角度θを持
っている。一方、圧接リング６には前記突起６ａの他に
ビン６ｂが植設されていて、このビン６ｂは長穴５Ｃに
嵌入されている。従って、切換リング５をＲ側から見て
右旋させると、長穴５Ｃがビン６ｂを押すが、前述説明
した通り、圧接リング６は光軸方向には移動可能である
が、光軸図りには回転できないため、ビン６ｂは長大５
ｃ内を摺動しながら光軸方向に押され、圧接リング６は
Ｒ側に移動することになる。この状態を第２ｂ図に示す
。

このようにして切換リング５と圧接リング６とは連動し
、圧接リングは光軸方向に２か所の位置をとることがで
きる。圧接リング６とロータ２との間には圧縮コイルば
ね２０が一本介装されている。

さらに第２ａ、２ｂ図において、切換リング５と一体的
に取付けられた摺動板１０と、摺動板１０と摺動するレ
ンズ本体４に取付けられた導電ブラシ１１及び１２とに
より切換位置検出機構が構成されている。ここで、摺動
板１０は、例えば導体部１０ａと絶縁部１０ｂとに分け
られており、切換リング５即ち圧接リング６の位置に応
じて、導電ブラシ１１及び１２が導体部１０ａまたは絶
縁部１０ｂと接することになる。従って、第２ａ図にお
いては、導電ブラシ１１．１２間は非導通、第２ｂ図に
おいては導電ブラシ１１．１２間が導通となり、圧接リ
ング６の２か所の位置が電気的に検出可能である。第１
ａ図においては、切換リング５及び圧接リング６は第２
ｂ図のように切換られている。

一方、第１ｂ図は手動焦点調節モードであり、第１ａ図
の状態から切換リング５及び圧接リング６を第２ａ図の
状態に切換えた状態を示している。

第１ｂ図においては、表面波モータのロータ２と圧接リ
ング６との間隔が第１ａ図の状態よりも広がっており、
ばね２０のたわみ量（圧縮量）も減少し、ロータ２と弾
性体１との間に圧接力も減少している。

第１ａ図、第１ｂ図に戻って距離環７は光軸方向に形成
された複数の溝部７ａを備え、かつ表面波モータのロー
タ２と一体的に取付けられている。

レンズ系９を保持する鏡筒８には突起８ａ及びヘリコイ
ドねじ部８ｂが形成されている。ここで、突起８ａは距
離環７の溝部７ａにはまり合うように構成されており、
そのため鏡筒８と距離環７とは光軸方向に相対的に移動
可能であるが、光軸図りには一体的に回転するようにな
っている。またへリコイドねじ部８ｂはレンズ本体４の
へリコイドねじ部４ａに螺合されている。従って、表面
波モータのロータ２が回転し距離環７が回転駆動される
と、鏡筒８は回転しながら光軸方向に移動することにな
る。

前記ロータ３と圧接リング６との間に介装されたばね２
０は、その付勢力によってロータ２を弾性体１に圧接し
ている。ここでは、切換リング５が手動操作部を構成し
、圧接リング６及びばね２０がロータ２を自動又は手動
で駆動する機構を構成する。なお、図中１３は、レンズ
をカメラボディに取り付けるための結合部材である。

次に、本実施例の作動について説明する。

第１ａ図において、モード判別信号を伝達する信号伝達
手段（図示せず）により導電ブラシ１１、１２とカメラ
ボディ内に設置された自動焦点制御手段とが接続されて
おり、このとき導電ブラシ１１．１２は摺動板１０の導
体部１０ａと接しているため導通状態となっている。こ
の状態が信号伝達手段を通して自動焦点制御手段に伝え
られ、自動焦点制御手段は自動焦点調節モードであると
判断する。自動焦点調節モードにおいて測距スイッチ（
図示せず）がオンされると、測距機構（図示せず）によ
りレンズ系９を通して被写体を測距し、測距情報として
合焦までのレンズ系９の光軸方向の移動量及び移動方向
を求め、この測距情報が前記制御手段に伝えられている
。

次に自動焦点制御手段は、表面波モータの駆動制御信号
を信号伝達手段（図示せず）を通して表面波モータの圧
電素子３に通電しこれによりロータ２が駆動され、距離
環７が回転して鏡筒８が回転し、レンズ系９が光軸方向
に移動させられる。

そして、前記測距情報に基づいてレンズ系９を合焦点ま
で移動させ、そこで、制御手段は表面波モータの圧電素
子３への通電を止めてロータ２の回転を停止させ、レン
ズ系９を停止させる。この状態では、ばね２０のたわみ
変形によって生じている表面波モータの弾性体１とロー
タ２との圧接力が大きく、表面波モータの静止トルクが
大きいため、手動で距離環７を回転させることは困難で
ある。従って、例え誤って距離環７に手を触れても、表
面波モータにより合焦位置に移動されたレンズ系９が移
動することはない。

次に第１ｂ図では、切換リング５が第２ｂ図の状態から
第２ｂ図に切換えられており、導電ブラシ１１．１２は
摺動板１０の絶縁部１０ｂと接し、非導通状態に切換わ
っている。そのため、前記制御手段は手動焦点調節モー
ドであると判断し、このモードでは前記測距スイッチが
オンされても、表面波モータの圧電素子３への通電はな
されない。

一方、ロータ２と圧接リング６との間隔が前記第１ａ図
の自動焦点調節モード時よりも広がっており、従って、
ばね２０のたわみ量も減少しており、表面波モータの弾
性体１とロータ２との圧接力も減少し、距離環７の操作
トルクも減少している。そのため、距離環７を手で容易
に回すことができ、手動で焦点調節が可能である。この
とき、ばね２０のたわみ量を適当な値に設定することに
より、弾性体１とロータ２との圧接力即ち、距離環７の
操作トルクを最適化し、手動焦点調節時に良好な操作感
を得ることが可能である。また、ロータ２は、減少され
ているかばね２０の付勢力によって弾性体１に押圧され
ており、両者間にはすきまが生じていないので、ロータ
２と弾性体１との間に異物が侵入する怖れもない。

第３ａ図及び第３ｂ図に本発明の実施例を示す。

第３ａ図は自動焦点調節モードを表わし、第３ｂ図は手
動焦点調節モードを表わしているが、各々のモードにお
ける動作は、前記第１ａ図及び第１ｂ図における動作と
同じであるので、その説明は省略し、自動焦点調節モー
ドと手動焦点調節モードでどのようにして表面波モータ
の弾性体１とロータ２との圧接力を変化させるかについ
て説明する。

第３ａ図に示すようにばね２１はロータ２とレンズ本体
４に設けられた固定突起４Ｃとの間で圧縮させられてお
り、またばね２０はろ一夕２と圧接リング６との間で圧
縮させられている。その他は第１ａ図と同じ構成である
。従って、自動合焦モード時における弾性体１とロータ
２との圧接力は、ばね２１による圧接力とばね２０によ
る圧接力との合力となり、ロータと弾性力とが確実に圧
接される。この状態で前述の自動焦点調節動作が行なわ
れる。

次に切換リング５を切換えて第３ｂ図に示す手動焦点調
節モードにすると、ばね２１による圧接力はそのままで
あるが、圧接リング６が左方向に移動してロータ２との
間隔かばね２０の自由長よりも大きくなる。そのため、
ばね２０による圧接力が働かなくなり、弾性体１とロー
タ２との圧接力が自動焦点が、自動焦点調節モード時よ
りも減少し、良好な、手動焦点調節操作が可能となる。

本実施例では、二本のばね２０．２１の特性を適当に選
定することにより、ロータ２の弾性体１への圧接力の大
きさを任意に設定することができる。

第４ａ図、第４ｂ図に本発明の更に別の実施例を示し、
第４ａ図は自動焦点調節モードを表わし、第４ｂ図は手
動焦点調節モードを表わす。

第４ａ図に示すように、２つのばね２０．２１がロータ
２をはさんで組込まれており、ばね２１は半径方向外向
に延長されたロータ２とレンズ本体４の段差部４ｃとの
間で圧縮させられているが、ばね２０はその自由長がロ
ータ２と圧接リング６との間隔よりも短く設定されてい
る。そのためばね２０は付勢力を発生せずばね２１によ
る圧接力のみが弾性体１とロータ２との圧接力となって
いる。この状態で前述の自動焦点調節動作が行なわれる
。

次に切換リング５を切換えて第４ｂ図に示す手動焦点調
節モードにすると、ばね２１による圧接力はそのまま働
いているが、圧接リング６が左方向に移動して圧接リン
グ６とロータ２との間隔がばね２０の自由長よりも小さ
くなるため、ばね２０はたわみ変形させられてロータ２
を左方向に付勢する。ここでばね２０がロータ２に作用
する力は、ばね２１がロータ２に作用する力よりも小さ
く設定されている。従って、弾性体１とロータ２との圧
接力は、手動焦点調節モード時にはばね２１による圧接
力とばね２０による力の差となるため、自動焦点調節モ
ード時より減少し、良好な手動焦点調節操作が可能とな
る。

第５ａ図、第５ｂ図に本発明の更に別の実施例を示し、
第５ａ図は自動焦点調節モードを表わし、第５ｂ図は手
動焦点調節モードを表わす。第５ａ図において、弾性体
１は磁性体で、ロータ２は永久磁石で構成されており、
弾性体１とロータ２との間には永久磁石の磁力による圧
接力（吸引力）が働いている。さらに、ばね２０がロー
タ２と圧接リング５との間で圧縮されており、自動焦点
調節モード時における弾性体１とロータ２との全圧接力
は、ばね２０による圧接力と、前記磁力による圧接力と
の合力となる。この状態で前に説明した自動焦点調節動
作が行われる。

次に、切換リング５を切換えて、第５ｂ図に示す手動焦
点調節モードにすると、圧接リング６が左方向に移動し
て圧接リング６とロータ２との間隔がばね２０の自由長
よりも大きくなる。そのため、ばね２０による力の発生
はな（なり、弾性体１とロータ２との圧接力は前記磁力
による吸引力だけとなる。従って、手動焦点調節モード
時には自動焦点調節モード時よりも弾性体１とロータ２
との圧接力は減少し、良好な手動焦点調節操作が可能と
なる。

尚、この実施例では、弾性体１を磁性体とし、ロータ２
を永久磁石としたが、それらは逆の関係にあってもよ（
、また磁性体と永久磁石を表面波モータと別部材とし、
表面波モータをそれら磁性体と永久磁石ではさみ込んで
磁力による圧接力を得るように構成することも可能であ
る。

この他にも、本発明の趣旨を変更しない範囲内で適宜変
更、改良できることは言うまでもな（、例えば本発明が
適用される駆動装置はカメラのレンズに限定されないこ
とは勿論である。

以上のように、本発明によれば、第１モードにおいて表
面波モータの回転力を利用するときは、ロータが弾性体
に確実に圧接されているので回転力が有効に利用され、
また第２モードにおいて手動操作力を利用するときには
、ロータの弾性体への圧接力を減少させることにより、
表面波モータのロータを手動で駆動することができるよ
うになる。従って、手動操作によりロータを駆動する際
に、表面波モータのロータと弾性体との間にクラッチ機
構を設けて切り離したりする必要がなく、その構成が簡
単にできる。加えて、手動操作時も表面波モータのロー
タと弾性体とが減少された圧接力で密着しているため、
その間に異物が混入する恐れもなくなり、表面波モータ
の性能、耐久性の向上が期待できるとともに、ロータと
弾性体との圧接力は適度な値に設定されているので、良
好な手動操作性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図、第１ｂ図は本発明の第１実施例の断面図、第
２ａ図、第２ｂ図ハ圧接力切換機構部の斜視図、第３ａ
図、第３ｂ図、第４ａ図、第４ｂ図及び第５ａ図、第５
ｂ図はそれぞれ、本発明による第２、第３及び第４実施
例の断面図である。 第６ａ図は表面波モータの主要部を示す平面図、第６ｂ
図は第６ａ図のＸ−Ｘ断面図、第７図は表面波モータの
原理を説明する模式図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １−・−一一一一弾性体　　　　２・−・−ロータ３−
・−・−圧電素子　　　５−−−−−−一切換リング６
−−−−−−−圧接リング　２０．２１−−−−−−−
ばね第１α図 第１ｂ図 第３ａ図 第５り図 第５ａ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧電素子への通電により弾性体に表面波を生じさせ、該
   弾性体に圧接されるロータを前記表面波により回転させ
   る表面波モータと、 第１モードと第２モードとを切換え、手動操作される手
   動操作部と、 前記手動操作部が第１モード時には、前記ロータが前記
   弾性体へ圧接されて前記圧電素子への通電により自動駆
   動され、また前記手動操作部の第２モードへの操作に連
   動して、前記ロータの前記弾性体への圧接力を前記第１
   モード時よりも減少させて前記ロータを手動駆動可能と
   する機構を設けたことを特徴とする、表面波モータを利
   用した駆動装置。