超音波モータを用いた駆動ユニット、レンズ鏡筒、および撮像装置
【課題】静音性に優れ、高速且つ高精度な駆動を可能としながら薄型である超音波モータ駆動ユニットを提供する。
【解決手段】超音波モータユニットをギヤユニットに内蔵する構成、モータベースをベース部材201と一体化する構成、及びモータシャフトの両端をベース部材201とカバー部材203とで挟持する構成を用いる。
【解決手段】超音波モータユニットをギヤユニットに内蔵する構成、モータベースをベース部材201と一体化する構成、及びモータシャフトの両端をベース部材201とカバー部材203とで挟持する構成を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータを用いた駆動ユニット、レンズ鏡筒、および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レンズ鏡筒および撮像装置におけるフォーカシング動作の高速化・静音化が求められている。これに伴い、フォーカシングレンズを動かすためのアクチュエータに超音波モータを用いるものが増えている。
【０００３】
レンズ鏡筒および撮像装置に用いられる超音波モータには大きく分けてリング型とペンシル型とがあり、適用される製品、用途に応じて使い分けられている。ここで述べる超音波モータ駆動ユニットは、ペンシル型の超音波モータを用いており、複数の減速ギヤを組み込んだギヤユニットとともに超音波モータ駆動ユニットを構成する。このユニットは、主に一眼レフカメラのレンズ鏡筒において、フォーカシングレンズの駆動を行うために用いられる。
【０００４】
このような駆動ユニットは従来から存在していたもので、現在もアクチュエータにＤＣモータを用いた駆動ユニットが実装されている。すなわち、この駆動ユニットは、アクチュエータを入れ替えることで、様々な用途に適用することができる汎用性の高い機構であるといえる。
【０００５】
ここで、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００について述べ、超音波モータ駆動ユニットの基本構造を説明する。図１は、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００を示す図である。図２は、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の分解斜視図である。図３は、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の断面図である。
【０００６】
従来例における超音波モータ駆動ユニット１００及び後述する本発明の実施例１における超音波モータ駆動ユニット２００は、一例として不図示のカメラまたは不図示のレンズ鏡筒に設けられ、不図示のカメラまたは不図示のレンズ鏡筒のフォーカシング動作においてフォーカシングレンズを駆動する駆動ユニットとして用いられている。
【０００７】
ここで、図１に示す従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の構成を図２及び図３を用いて説明する。
【０００８】
図２において、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００は、ベース部材１０１、カバー部材１０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ１１５、２本のモータビス１１７、３本のカバービス１１９、超音波モータユニット１２１によって構成されている。
【０００９】
また、図３において、超音波モータユニット１２１は、モータベース１２３、モータシャフト１２５、ステータ１２７、ロータ１２９、出力ギヤ１３１、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５、加圧ビス１３７によって構成されている。なお、本従来例においてギヤユニットは、ベース部材１０１、カバー部材１０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ１１５、３本のカバービス１１９で構成される。
【００１０】
図２及び図３において、ベース部材１０１は、超音波モータユニット１２１を２本のモータビス１１７によって固定している。また、ベース部材１０１は、超音波モータユニット１２１の出力ギヤ１３１と噛合するアイドルギヤ１１５を軸支している。アイドルギヤ１１５は軸方向に重畳された一方のギヤを出力ギヤ１３１と噛合し、他方をクラッチギヤ１１１と噛合している。ベース部材１０１は、クラッチスプリング１１３によって片寄せされたクラッチギヤ１１１を軸支している。クラッチギヤ１１１は不図示のスイッチレバーによって軸方向に移動可能に構成され、アイドルギヤ１１５と連結ギヤ１０９との間で駆動力を伝達または切断する。
【００１１】
図３において、カバー部材１０３は、アイドルギヤ１１５、クラッチギヤ１１１、連結ピニオン１０５及び連結ギヤ１０９を軸支している。連結ギヤ１０９はクラッチギヤ１１１と噛合し、カバー部材１０３を貫通して設けられた連結軸１０７によって連結ピニオン１０５と共に軸支されている。連結ギヤ１０９と同軸に設けられた連結ピニオン１０５は、伝達された超音波モータユニット１２１の駆動力を出力し、スケールリングやフォーカシングレンズを駆動する。
【００１２】
次に、超音波モータユニット１２１の構成について述べる。
【００１３】
図３において、超音波モータユニット１２１は、ベース部材１０１とモータベース１２３とがモータビス１１７によって締着されている。モータベース１２３にはモータシャフト１２５が挿入されている。モータシャフト１２５の一端には抜け止めのための返しが形成されており、インサート成形等によって成形されたモータベース１２３が抜けないように挿入されている。
【００１４】
ステータ１２７は、略円環形状の弾性体で、表面は複数の溝を切って形成された櫛歯状であり、裏面にはフレキシブルプリント基板と共に圧電素子が貼り付けられている。ステータ１２７は、共振先鋭度が大きな金属によって形成され、櫛歯部の先端面と後述するロータ１２９の摺動部とが加圧接触し、ロータ１２９を回転駆動する。
【００１５】
また、ステータ１２７の中心には、モータベース１２３の形状に対応した孔が形成されており、モータベース１２３と嵌合させることにより、ステータ１２７が、後述のロータ１２９の回転に付随して回転しないように、その位置を規制している。
【００１６】
ロータ１２９は、アルミニウム等の軽金属によって形成された略円環形状の部材である。ロータ１２９は、ステータ１２７との摺動面には、耐摩耗性向上のために表面処理やエンジニアリングプラスチック等のスライダ材が貼り付けられている。
【００１７】
出力ギヤ１３１は、ロータ１２９の内周部に回転不能に係合し、ベアリング１３３を介してモータシャフト１２５に回転可能に支持されており、ロータ１２９と一体となって回転する。従って、出力ギヤ１３１は、ロータ１２９を介してステータ１２７によって駆動され、超音波モータの駆動力を出力する出力部材である。
【００１８】
加圧スプリング１３５及び加圧ビス１３７は、ロータ１２９及び出力ギヤ１３１を、ベアリング１３３を介してステータ１２７に対して付勢し、超音波モータユニットの構造上必要な加圧を行っている。
【００１９】
特許文献１には、上述した従来の超音波モータ駆動ユニットに類似して、超音波モータユニットをギヤユニットに設けたモータ固定部にビス止めすることにより、超音波モータ駆動ユニットとした例が示されている。
【特許文献１】特開平５−２０７７６１号公報（第６頁、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上述した従来例の超音波モータ駆動ユニットにおいては、超音波モータユニットを予め組み立てておき、そのモータシャフトを保持するモータベースをギヤユニットのベース部材にビスで固定する構造であるため、ベース部材に対してモータシャフトを傾くことなく垂直に設けることが難しいといった課題があった。
【００２１】
また、特許文献１に示されているようなギヤユニットにおいても、別部材として組み立てられた超音波モータユニットを、ギヤユニットに取り付けている形態であるため、モータ固定部に傾くことなく超音波モータユニットを取り付ける作業が困難であるという問題があった。従って、超音波モータからの駆動力を出力するギヤと、そのギヤと噛合うことで出力を伝達するギヤとの間の軸間精度が悪く、また、超音波モータの出力ギヤが傾きやすいという特性があった。そのため、超音波モータを駆動する度に騒音等が生じるという問題があった。
【００２２】
これは、レンズ鏡筒および撮像装置の品位を損ねるだけでなく、近年注目されている動画撮影に対応したレンズ鏡筒における課題となっている。
【００２３】
静止画を撮影するために作られたレンズ鏡筒で動画撮影を行うと、絞り駆動、ズーム駆動、フォーカス駆動等に伴う騒音がレンズ鏡筒と撮像装置を伝わって音声として記録されてしまう。そのため、静止画の撮影では求められなかった高い静音性の実現や、騒音を記録しないための特別な制御を組み入れなければならない。
【００２４】
そこで、静音化を目的として、フォーカシングレンズの駆動にリニアモータを用いたものや、絞り駆動にステッピングモータを用いてマイクロステップ駆動させるものや、ズームリングの端部に緩衝材を配置したものなどがある。
【００２５】
また、近年の撮像装置では、高速且つ高精度なオートフォーカスが求められており、フォーカス駆動を行う超音波モータ駆動ユニットにも高速且つ高精度な駆動を可能とする構造が求められている。また一眼レフカメラにおけるライブビュー撮影では、通常用いる位相差検出方式のオートフォーカスではなく、コントラスト検出方式のオートフォーカスを用いられるのが一般的となっている。コントラスト検出方式のオートフォーカスにおいてはフォーカシングレンズを駆動するアクチュエータに高い精度が要求される。その一方で、上述した従来の超音波モータ駆動ユニットや特許文献１に示されているような超音波モータ駆動ユニットでは、軸間精度が低いため高速且つ高精度な駆動に堪えないという問題があった。
【００２６】
さらに近年、撮像装置の小型化に伴って、機構の小型化が求められている。しかしながら、上述した従来例の超音波モータ駆動ユニットにおいては、別部材として組み立てた超音波モータユニットを、ギヤユニットのベース部材に取り付ける形態であり、また、特許文献１に示されているような超音波モータ駆動ユニットにおいても同様の形態であるため、ギヤユニットにビス止めするためのビスの頭や、ビス止め用の穴等のスペースが必要となり省スペース化が図れないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の一実施例を示す図面に対応する符号を付して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２８】
請求項１に示す発明は、ステータとロータとを備えた超音波モータと、前記ステータを回転不能に着座させるベース部材と、前記ロータと同心状に配置され、前記ロータと一体に回動する第１の駆動力伝達部材と、前記ロータと前記第１の駆動力伝達部材との少なくとも一方を支持する第１の支持部材と、前記第１の駆動力伝達部材の駆動力を伝達する第２の駆動力伝達部材と、前記第２の駆動力伝達部材を軸支する第２の支持部材と、前記第１の支持部材を支持する第１の支持部と前記第２の支持部材を支持する第２の支持部とを有するカバー部材とを備え、前記ベース部材は、前記第１の支持部材を支持する第１の支持部と前記第２の支持部材を支持する第２の支持部とを有することを特徴とする超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００２９】
請求項２に示す発明は、前記カバー部材の前記第１の支持部は、前記第１の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３０】
請求項３に示す発明は、前記カバー部材の前記第１の支持部を介して前記カバー部材と前記第１の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３１】
請求項４に示す発明は、前記カバー部材の前記第２の支持部は、前記第２の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３２】
請求項５に示す発明は、前記カバー部材の前記第２の支持部を介して前記カバー部材と前記第２の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３３】
請求項６に示す発明は、前記ベース部材の前記第１の支持部は、前記第１の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３４】
請求項７に示す発明は、前記ベース部材の前記第１の支持部を介して前記ベース部材と前記第１の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３５】
請求項８に示す発明は、前記ベース部材の前記第２の支持部は、前記第２の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３６】
請求項９に示す発明は、前記ベース部材の前記第２の支持部を介して前記ベース部材と前記第２の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３７】
請求項１０に示す発明は、前記ロータと前記第１の駆動力伝達部材とは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３８】
請求項１１に示す発明は、前記ロータは、その内周側に前記ロータを前記第１の支持部材に支持するベアリングを備え、その外周側に前記第２の駆動力伝達部材と機械的に結合する第１の駆動力伝達部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３９】
請求項１２に示す発明は、前記第１の支持部材と前記ステータとは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００４０】
請求項１３に示す発明は、前記第２の支持部材と前記第２の駆動力伝達部材とは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００４１】
請求項１４に示す発明は、前記第１の駆動力伝達部材と前記第２の駆動力伝達部材が相互に噛合するギヤであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００４２】
請求項１５に示す発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットを有するレンズ鏡筒である。
【００４３】
請求項１６に示す発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットを有する撮像装置である。
【００４４】
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、静音性に優れ、高速且つ高精度な駆動を可能としながら薄型である超音波モータ駆動ユニットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施例を図４乃至図１０に基づいて説明する。なお、図４乃至図１０において、図２及び図３に示す部材と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【実施例１】
【００４７】
ここでは、まず、実施例１における超音波モータ駆動ユニット２００について述べる。図４は、実施例１における超音波モータ駆動ユニット２００の断面図である。
【００４８】
本実施例における超音波モータ駆動ユニット２００は、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００と同様に、不図示のカメラまたは不図示のレンズ鏡筒に設けられ、不図示のカメラまたは不図示のレンズ鏡筒のフォーカシング動作においてフォーカシングレンズを駆動する駆動ユニットとして用いられている。
【００４９】
ここで、図４を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット２００について説明する。図４において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット２００は、予め組み立てた別体の超音波モータユニットをギヤユニットに取り付ける構成ではなく、ギヤユニットと超音波モータユニットとが一体的に構成されており、ベース部材２０１、カバー部材２０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、クラッチシャフト２１４、アイドルギヤ１１５、アイドルシャフト２１６、３本のカバービス１１９、モータシャフト１２５、ステータ１２７、ロータ１２９、出力ギヤ１３１、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５、加圧ビス１３７によって構成されている。
【００５０】
図４において、ベース部材２０１は、従来例で示したモータベース（図３中の符号１２３）の機能も兼備しており、ステータ１２７の孔に対応した形状が形成されており、後述のロータ１２９の回転に付随してステータ１２７が回転しないように、その位置を規制している。ベース部材２０１にはモータシャフト１２５が挿入されている。モータベース１２３と同様に、モータシャフト１２５の一端には抜け止めのための返し（不図示）が形成されており、インサート成形等によって成形されベース部材２０１が抜けないように挿入されている。
【００５１】
また、図４において、ベース部材２０１及びカバー部材２０３は、アイドルギヤ１１５を軸支するアイドルシャフト２１６、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト２１４を位置決めしている。この位置決めはベース部材２０１に形成した孔部に、アイドルシャフト２１６及びクラッチシャフト２１４が挿入されることにより成される。
【００５２】
また、図４において、カバー部材２０３は、従来必要とされたモータベースを介さずにベース部材２０１に直接取り付けた超音波モータユニットを覆う形状と成っている。さらに、一端がベース部材２０１に挿入されているモータシャフト１２５の他端を、カバー部材２０３に形成した孔部に挿入し、加圧ビス１３７によって締結されている。
【００５３】
そして、カバー部材２０３は、３本のカバービス１１９によってベース部材２０１に固定されており、このベース部材２０１とカバー部材２０３とが、モータシャフト１２５、アイドルシャフト２１６及びクラッチシャフト２１４の両端を支える構造であるため、これが傾くことなく垂直に所定の位置で保持されるように構成されている。
【００５４】
さらに、図４において、カバー部材２０３は、従来例で示したカバー部材（図３中の符号１０３）と同様に、連結ピニオン１０５及び連結ギヤ１０９を軸支している。連結ギヤ１０９はクラッチギヤ１１１と噛合し、カバー部材２０３を貫通して設けられた連結軸１０７によって連結ピニオン１０５と共に軸支されている。連結ギヤ１０９と同軸に設けられた連結ピニオン１０５は、伝達された超音波モータの駆動力を出力し、スケールリングやフォーカシングレンズを駆動する。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態１に係る超音波モータ駆動ユニット２００によれば、予め組み立てた別体の超音波モータユニットをギヤユニットに取り付ける従来の構成と異なり、モータシャフト１２５の基端部をベース部材２０１の孔部に挿入して保持する構成としたため、ベース部材２０１に対してモータシャフト１２５を傾くことなく垂直に設けることが容易となる。
【００５６】
このため、モータシャフト１２５にベアリング１３３を介して支持される出力ギヤ１３１と、この出力ギヤ１３１と噛合するアイドルギヤ１１５との間の軸間精度が高まり、超音波モータ駆動時の騒音を大幅に低減することができ、この結果、静音性を高めることができる。
【００５７】
また、モータシャフト１２５の先端部をカバー部材２０３に形成した孔部に挿入して保持し、モータシャフト１２５の両端部が所定の位置に保持される構成としたため、モータシャフト１２５の垂直度をより高めることができるとともに、超音波モータ駆動時のモータシャフト１２５の軸ブレを防止することもできる。
【００５８】
さらに、超音波モータを構成するステータ１２７をベース部材２０１の突起部に固定する構成としたため、従来必要とされたモータマウント（図３中の符号１２３）やモータビス（図３中の符号１１７）が不要になり、部品点数の削減による低コスト化や小型化も可能となる。
【実施例２】
【００５９】
続いて、図５を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット３００ついて説明する。図５において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット３００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に、超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材３０１、カバー部材３０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、クラッチシャフト３１４、アイドルギヤ１１５、アイドルシャフト３１６、３本のカバービス１１９、モータシャフト３２５、ステータ１２７、ロータ１２９、出力ギヤ１３１、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５によって構成されている。一方、超音波モータ駆動ユニット３００は、加圧ビス１３７を廃し、ベース部材３０１およびカバー３０３に形成された突起がモータシャフト３２５に挿入されることにより位置決めされる点で異なる。また、アイドルギヤ１１５を軸支するアイドルシャフト３１６、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト３１４は、ベース部材３０１およびカバー部材３０３に形成された突起が、アイドルシャフト３１６及びクラッチシャフト３１４のそれぞれ両端に形成された凹部に挿入されることにより位置決めされる。
【実施例３】
【００６０】
続いて、図６を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット４００について説明する。図６において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット４００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材２０１、カバー部材４０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ１１５、３本のカバービス１１９、モータシャフト１２５、ステータ１２７、ロータギヤ４３０、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５によって構成されている。
【００６１】
超音波モータ駆動ユニット４００は、超音波モータ駆動ユニット２００と異なり、ロータ１２９と出力ギヤ１３１とが一体に構成されたロータギヤ４３０が用いられている。ロータギヤ４３０の素材は、通常ロータ１２９に用いられるアルミニウムに表面処理を施したものや、従来ロータ１２９の表面に貼り付けられスライダ材として用いられるエンジニアリングプラスチックが用いられる。
【００６２】
また、図６に示す超音波モータ駆動ユニット４００において、カバー部材４０３にはアイドルシャフト４１６が一体成形によって設けられている。アイドルシャフト４１６の端部はベース部材２０１に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。なお、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト４１４も同様にカバー部材４０３と一体的に設けられている。クラッチシャフト４１６の端部はベース部材２０１に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。
【実施例４】
【００６３】
続いて、図７を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット５００について説明する。図７において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット５００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材５０１、カバー部材２０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ１１５、３本のカバービス１１９、ステータ１２７、ロータギヤ４３０、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５孔部によって構成されている。
【００６４】
超音波モータ駆動ユニット５００は、超音波モータ駆動ユニット２００と異なり、ベース部材１０１とモータシャフト１２５とが一体に構成されたカバー部材５０１が用いられている。
【００６５】
また、図７に示す超音波モータ駆動ユニット５００において、ベース部材５０１はアイドルシャフト５１６が一体成形によって設けられている。このアイドルシャフト５１６の端部はカバー部材２０３に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。なお、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト５１４も同様にベース部材５０１に一体成形によって設けられている。クラッチシャフト５１４の端部はカバー部材２０３に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。
【実施例５】
【００６６】
続いて、図８を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット６００について説明する。図８において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット６００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材６０１、カバー部材６０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ６１６、３本のカバービス１１９、ステータ６２６、ロータ１２９、出力ギヤ１３１、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５、加圧ビス１３７によって構成されている。
【００６７】
超音波モータ駆動ユニット５００は、超音波モータ駆動ユニット２００と異なり、ステータ１２７とモータシャフト１２５とが一体に構成されたステータ６２６が用いられている。
【００６８】
なお、ステータ６２６の回転防止のために、ベース部材６０１にはＤカット形状の突起が形成されており、ステータ６２６の中央部の底面に形成した孔部と嵌合する形状となっている。
【００６９】
また、図８に示す超音波モータ駆動ユニット６００において、アイドルギヤ６１６はアイドルシャフトを一体的に構成している。アイドルギヤの両端部はベース部材６０１とカバー部材６０３とに形成した突起が、アイドルギヤ６１６に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。
【００７０】
なお、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト２１４も同様にベース部材６０１に一体的に設けられており、クラッチシャフト２１４の端部はカバー部材６０３から突設した突起が、カバー６０３に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。
【実施例６】
【００７１】
続いて、図９を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット７００について説明する。図９において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット７００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材７０１、カバー部材７０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ１１５、３本のカバービス１１９、ステータ１２７、ロータギヤ４３０、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５、加圧ビス７３８によって構成されている。
【００７２】
ギヤとロータ一体の件
超音波モータ駆動ユニット７００は、超音波モータ駆動ユニット２００と異なり、カバー部材７０３にモータシャフト１２５が一体成形によって設けられている。
【００７３】
また、図９に示す超音波モータ駆動ユニット７００において、カバー部材７０３にはアイドルシャフト２１６が一体成形によって設けられている。アイドルシャフト２１６の端部はベース部材７０１に形成した突起に支持されることにより位置決めされる。なお、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト２１４も同様にカバー部材７０３に一体成形によって設けられており、クラッチシャフト２１４の端部はベース部材７０１に形成した突起に支持されることにより位置決めされる。
【実施例７】
【００７４】
続いて、図１０を用いて実施例における超音波モータ駆動ユニット８００について説明する。図１０において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット８００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材２０１、カバー部材２０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、クラッチシャフト２１４、アイドルギヤ８１６、３本のカバービス１１９、モータシャフト１２５、ステータ１２７、ロータ１２９、出力ギヤ１３１、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５、加圧ビス１３７によって構成されている。
【００７５】
超音波モータ駆動ユニット８００は、超音波モータ駆動ユニット２００と異なり、アイドルギヤ１１５とアイドルシャフト２１６とが一体に構成されたアイドルギヤ８１６が用いられている。アイドルギヤ８１６の両端部には突起が形成されており、ベース部材１０１及びカバー部材１０３に形成された支持穴に挿入されることにより位置決めされる。
【００７６】
本発明は、静音性に優れ、高速且つ高精度な駆動を可能としながら薄型である超音波モータ駆動ユニットを提供するという目的を、超音波モータユニット（１２１）をギヤユニットに内蔵する構成、モータベース（１２３）を省略してベース部材（１０１）の一部にモータベース（１２３）の機能を持たせる構成、及びモータシャフト（１２５）の両端をベース部材（１０１）とカバー部材（１０３）とで保持する構成により実現した。
【００７７】
また、本発明の副次効果として、薄型化した超音波モータ駆動ユニットを提供したことにより、機構設計的に余裕が生まれ、レンズ鏡筒における光学設計の自由度が増したこと、ユニットの共通化が進みコストダウンを可能としたことが挙げられる。
【００７８】
さらに、本発明の副次効果として、超音波モータユニットとギヤユニットとを一体とする構成による部品点数の削減および組立工数の削減が挙げられる。
【００７９】
なお、本発明にかかる超音波モータ駆動ユニットの減速比は、本発明が適用されるレンズ鏡筒または撮像装置における被駆動体（フォーカシングレンズ、カム等）の重量に応じて適宜決定される。また、必要に応じて、ギヤの外径の変更によるギヤユニットの外観の変化、ギヤ数の増減など、種々の変形や変更が可能であるが、いずれも本発明の範囲内である。
【００８０】
また、本発明を構成する部品のうち特に素材を限定していないものについては、基本的にポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックを用いることができる。しかしながら、必要に応じてガラス繊維、炭素繊維等を樹脂に混合した繊維強化樹脂を用いることができる他、ダイキャスト法や射出成形による金属成形品としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の斜視図である。
【図２】従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の分解斜視図である。
【図３】従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の断面図である。
【図４】本発明の実施例１における超音波モータ駆動ユニット２００の断面図である。
【図５】本発明の実施例２における超音波モータ駆動ユニット３００の断面図である。
【図６】本発明の実施例３における超音波モータ駆動ユニット４００の断面図である。
【図７】本発明の実施例４における超音波モータ駆動ユニット５００の断面図である。
【図８】本発明の実施例５における超音波モータ駆動ユニット６００の断面図である。
【図９】本発明の実施例６における超音波モータ駆動ユニット７００の断面図である。
【図１０】本発明の実施例７における超音波モータ駆動ユニット８００の断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００ 超音波モータ駆動ユニット
１０１ ベース部材
１０３ カバー部材
１０５ 連結ピニオン
１０７ 連結軸
１０９ 連結ギヤ
１１１ クラッチギヤ
１１３ クラッチスプリング
１１５ アイドルギヤ
１１７ モータビス
１１９ カバービス
１２１ 超音波モータユニット
１２３ モータベース
１２５ モータシャフト
１２７ ステータ
１２９ ロータ
１３１ 出力ギヤ
１３３ ベアリング
１３５ 加圧スプリング
１３７ 加圧ビス
２００ 超音波モータ駆動ユニット
２０１ ベース部材
２０３ カバー部材
２１４ クラッチシャフト
２１６ アイドルシャフト
３００ 超音波モータ駆動ユニット
３０１ ベース部材
３０３ カバー部材
３１４ クラッチシャフト
３１６ アイドルシャフト
３２５ モータシャフト
４００ 超音波モータ駆動ユニット
４０３ カバー部材
４３０ ロータギヤ
５００ 超音波モータ駆動ユニット
５０１ ベース部材
６００ 超音波モータ駆動ユニット
６０１ ベース部材
６０３ カバー部材
６１６ アイドルギヤ
６２６ ステータ
７００ 超音波モータ駆動ユニット
７０１ ベース部材
７０３ カバー部材
７３８ 加圧ビス
８００ 超音波モータ駆動ユニット
８１６ アイドルギヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータを用いた駆動ユニット、レンズ鏡筒、および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レンズ鏡筒および撮像装置におけるフォーカシング動作の高速化・静音化が求められている。これに伴い、フォーカシングレンズを動かすためのアクチュエータに超音波モータを用いるものが増えている。
【０００３】
レンズ鏡筒および撮像装置に用いられる超音波モータには大きく分けてリング型とペンシル型とがあり、適用される製品、用途に応じて使い分けられている。ここで述べる超音波モータ駆動ユニットは、ペンシル型の超音波モータを用いており、複数の減速ギヤを組み込んだギヤユニットとともに超音波モータ駆動ユニットを構成する。このユニットは、主に一眼レフカメラのレンズ鏡筒において、フォーカシングレンズの駆動を行うために用いられる。
【０００４】
このような駆動ユニットは従来から存在していたもので、現在もアクチュエータにＤＣモータを用いた駆動ユニットが実装されている。すなわち、この駆動ユニットは、アクチュエータを入れ替えることで、様々な用途に適用することができる汎用性の高い機構であるといえる。
【０００５】
ここで、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００について述べ、超音波モータ駆動ユニットの基本構造を説明する。図１は、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００を示す図である。図２は、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の分解斜視図である。図３は、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の断面図である。
【０００６】
従来例における超音波モータ駆動ユニット１００及び後述する本発明の実施例１における超音波モータ駆動ユニット２００は、一例として不図示のカメラまたは不図示のレンズ鏡筒に設けられ、不図示のカメラまたは不図示のレンズ鏡筒のフォーカシング動作においてフォーカシングレンズを駆動する駆動ユニットとして用いられている。
【０００７】
ここで、図１に示す従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の構成を図２及び図３を用いて説明する。
【０００８】
図２において、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００は、ベース部材１０１、カバー部材１０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ１１５、２本のモータビス１１７、３本のカバービス１１９、超音波モータユニット１２１によって構成されている。
【０００９】
また、図３において、超音波モータユニット１２１は、モータベース１２３、モータシャフト１２５、ステータ１２７、ロータ１２９、出力ギヤ１３１、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５、加圧ビス１３７によって構成されている。なお、本従来例においてギヤユニットは、ベース部材１０１、カバー部材１０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ１１５、３本のカバービス１１９で構成される。
【００１０】
図２及び図３において、ベース部材１０１は、超音波モータユニット１２１を２本のモータビス１１７によって固定している。また、ベース部材１０１は、超音波モータユニット１２１の出力ギヤ１３１と噛合するアイドルギヤ１１５を軸支している。アイドルギヤ１１５は軸方向に重畳された一方のギヤを出力ギヤ１３１と噛合し、他方をクラッチギヤ１１１と噛合している。ベース部材１０１は、クラッチスプリング１１３によって片寄せされたクラッチギヤ１１１を軸支している。クラッチギヤ１１１は不図示のスイッチレバーによって軸方向に移動可能に構成され、アイドルギヤ１１５と連結ギヤ１０９との間で駆動力を伝達または切断する。
【００１１】
図３において、カバー部材１０３は、アイドルギヤ１１５、クラッチギヤ１１１、連結ピニオン１０５及び連結ギヤ１０９を軸支している。連結ギヤ１０９はクラッチギヤ１１１と噛合し、カバー部材１０３を貫通して設けられた連結軸１０７によって連結ピニオン１０５と共に軸支されている。連結ギヤ１０９と同軸に設けられた連結ピニオン１０５は、伝達された超音波モータユニット１２１の駆動力を出力し、スケールリングやフォーカシングレンズを駆動する。
【００１２】
次に、超音波モータユニット１２１の構成について述べる。
【００１３】
図３において、超音波モータユニット１２１は、ベース部材１０１とモータベース１２３とがモータビス１１７によって締着されている。モータベース１２３にはモータシャフト１２５が挿入されている。モータシャフト１２５の一端には抜け止めのための返しが形成されており、インサート成形等によって成形されたモータベース１２３が抜けないように挿入されている。
【００１４】
ステータ１２７は、略円環形状の弾性体で、表面は複数の溝を切って形成された櫛歯状であり、裏面にはフレキシブルプリント基板と共に圧電素子が貼り付けられている。ステータ１２７は、共振先鋭度が大きな金属によって形成され、櫛歯部の先端面と後述するロータ１２９の摺動部とが加圧接触し、ロータ１２９を回転駆動する。
【００１５】
また、ステータ１２７の中心には、モータベース１２３の形状に対応した孔が形成されており、モータベース１２３と嵌合させることにより、ステータ１２７が、後述のロータ１２９の回転に付随して回転しないように、その位置を規制している。
【００１６】
ロータ１２９は、アルミニウム等の軽金属によって形成された略円環形状の部材である。ロータ１２９は、ステータ１２７との摺動面には、耐摩耗性向上のために表面処理やエンジニアリングプラスチック等のスライダ材が貼り付けられている。
【００１７】
出力ギヤ１３１は、ロータ１２９の内周部に回転不能に係合し、ベアリング１３３を介してモータシャフト１２５に回転可能に支持されており、ロータ１２９と一体となって回転する。従って、出力ギヤ１３１は、ロータ１２９を介してステータ１２７によって駆動され、超音波モータの駆動力を出力する出力部材である。
【００１８】
加圧スプリング１３５及び加圧ビス１３７は、ロータ１２９及び出力ギヤ１３１を、ベアリング１３３を介してステータ１２７に対して付勢し、超音波モータユニットの構造上必要な加圧を行っている。
【００１９】
特許文献１には、上述した従来の超音波モータ駆動ユニットに類似して、超音波モータユニットをギヤユニットに設けたモータ固定部にビス止めすることにより、超音波モータ駆動ユニットとした例が示されている。
【特許文献１】特開平５−２０７７６１号公報（第６頁、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上述した従来例の超音波モータ駆動ユニットにおいては、超音波モータユニットを予め組み立てておき、そのモータシャフトを保持するモータベースをギヤユニットのベース部材にビスで固定する構造であるため、ベース部材に対してモータシャフトを傾くことなく垂直に設けることが難しいといった課題があった。
【００２１】
また、特許文献１に示されているようなギヤユニットにおいても、別部材として組み立てられた超音波モータユニットを、ギヤユニットに取り付けている形態であるため、モータ固定部に傾くことなく超音波モータユニットを取り付ける作業が困難であるという問題があった。従って、超音波モータからの駆動力を出力するギヤと、そのギヤと噛合うことで出力を伝達するギヤとの間の軸間精度が悪く、また、超音波モータの出力ギヤが傾きやすいという特性があった。そのため、超音波モータを駆動する度に騒音等が生じるという問題があった。
【００２２】
これは、レンズ鏡筒および撮像装置の品位を損ねるだけでなく、近年注目されている動画撮影に対応したレンズ鏡筒における課題となっている。
【００２３】
静止画を撮影するために作られたレンズ鏡筒で動画撮影を行うと、絞り駆動、ズーム駆動、フォーカス駆動等に伴う騒音がレンズ鏡筒と撮像装置を伝わって音声として記録されてしまう。そのため、静止画の撮影では求められなかった高い静音性の実現や、騒音を記録しないための特別な制御を組み入れなければならない。
【００２４】
そこで、静音化を目的として、フォーカシングレンズの駆動にリニアモータを用いたものや、絞り駆動にステッピングモータを用いてマイクロステップ駆動させるものや、ズームリングの端部に緩衝材を配置したものなどがある。
【００２５】
また、近年の撮像装置では、高速且つ高精度なオートフォーカスが求められており、フォーカス駆動を行う超音波モータ駆動ユニットにも高速且つ高精度な駆動を可能とする構造が求められている。また一眼レフカメラにおけるライブビュー撮影では、通常用いる位相差検出方式のオートフォーカスではなく、コントラスト検出方式のオートフォーカスを用いられるのが一般的となっている。コントラスト検出方式のオートフォーカスにおいてはフォーカシングレンズを駆動するアクチュエータに高い精度が要求される。その一方で、上述した従来の超音波モータ駆動ユニットや特許文献１に示されているような超音波モータ駆動ユニットでは、軸間精度が低いため高速且つ高精度な駆動に堪えないという問題があった。
【００２６】
さらに近年、撮像装置の小型化に伴って、機構の小型化が求められている。しかしながら、上述した従来例の超音波モータ駆動ユニットにおいては、別部材として組み立てた超音波モータユニットを、ギヤユニットのベース部材に取り付ける形態であり、また、特許文献１に示されているような超音波モータ駆動ユニットにおいても同様の形態であるため、ギヤユニットにビス止めするためのビスの頭や、ビス止め用の穴等のスペースが必要となり省スペース化が図れないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の一実施例を示す図面に対応する符号を付して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２８】
請求項１に示す発明は、ステータとロータとを備えた超音波モータと、前記ステータを回転不能に着座させるベース部材と、前記ロータと同心状に配置され、前記ロータと一体に回動する第１の駆動力伝達部材と、前記ロータと前記第１の駆動力伝達部材との少なくとも一方を支持する第１の支持部材と、前記第１の駆動力伝達部材の駆動力を伝達する第２の駆動力伝達部材と、前記第２の駆動力伝達部材を軸支する第２の支持部材と、前記第１の支持部材を支持する第１の支持部と前記第２の支持部材を支持する第２の支持部とを有するカバー部材とを備え、前記ベース部材は、前記第１の支持部材を支持する第１の支持部と前記第２の支持部材を支持する第２の支持部とを有することを特徴とする超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００２９】
請求項２に示す発明は、前記カバー部材の前記第１の支持部は、前記第１の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３０】
請求項３に示す発明は、前記カバー部材の前記第１の支持部を介して前記カバー部材と前記第１の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３１】
請求項４に示す発明は、前記カバー部材の前記第２の支持部は、前記第２の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３２】
請求項５に示す発明は、前記カバー部材の前記第２の支持部を介して前記カバー部材と前記第２の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３３】
請求項６に示す発明は、前記ベース部材の前記第１の支持部は、前記第１の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３４】
請求項７に示す発明は、前記ベース部材の前記第１の支持部を介して前記ベース部材と前記第１の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３５】
請求項８に示す発明は、前記ベース部材の前記第２の支持部は、前記第２の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３６】
請求項９に示す発明は、前記ベース部材の前記第２の支持部を介して前記ベース部材と前記第２の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３７】
請求項１０に示す発明は、前記ロータと前記第１の駆動力伝達部材とは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３８】
請求項１１に示す発明は、前記ロータは、その内周側に前記ロータを前記第１の支持部材に支持するベアリングを備え、その外周側に前記第２の駆動力伝達部材と機械的に結合する第１の駆動力伝達部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００３９】
請求項１２に示す発明は、前記第１の支持部材と前記ステータとは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００４０】
請求項１３に示す発明は、前記第２の支持部材と前記第２の駆動力伝達部材とは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００４１】
請求項１４に示す発明は、前記第１の駆動力伝達部材と前記第２の駆動力伝達部材が相互に噛合するギヤであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットである。
【００４２】
請求項１５に示す発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットを有するレンズ鏡筒である。
【００４３】
請求項１６に示す発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットを有する撮像装置である。
【００４４】
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、静音性に優れ、高速且つ高精度な駆動を可能としながら薄型である超音波モータ駆動ユニットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施例を図４乃至図１０に基づいて説明する。なお、図４乃至図１０において、図２及び図３に示す部材と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【実施例１】
【００４７】
ここでは、まず、実施例１における超音波モータ駆動ユニット２００について述べる。図４は、実施例１における超音波モータ駆動ユニット２００の断面図である。
【００４８】
本実施例における超音波モータ駆動ユニット２００は、従来例における超音波モータ駆動ユニット１００と同様に、不図示のカメラまたは不図示のレンズ鏡筒に設けられ、不図示のカメラまたは不図示のレンズ鏡筒のフォーカシング動作においてフォーカシングレンズを駆動する駆動ユニットとして用いられている。
【００４９】
ここで、図４を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット２００について説明する。図４において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット２００は、予め組み立てた別体の超音波モータユニットをギヤユニットに取り付ける構成ではなく、ギヤユニットと超音波モータユニットとが一体的に構成されており、ベース部材２０１、カバー部材２０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、クラッチシャフト２１４、アイドルギヤ１１５、アイドルシャフト２１６、３本のカバービス１１９、モータシャフト１２５、ステータ１２７、ロータ１２９、出力ギヤ１３１、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５、加圧ビス１３７によって構成されている。
【００５０】
図４において、ベース部材２０１は、従来例で示したモータベース（図３中の符号１２３）の機能も兼備しており、ステータ１２７の孔に対応した形状が形成されており、後述のロータ１２９の回転に付随してステータ１２７が回転しないように、その位置を規制している。ベース部材２０１にはモータシャフト１２５が挿入されている。モータベース１２３と同様に、モータシャフト１２５の一端には抜け止めのための返し（不図示）が形成されており、インサート成形等によって成形されベース部材２０１が抜けないように挿入されている。
【００５１】
また、図４において、ベース部材２０１及びカバー部材２０３は、アイドルギヤ１１５を軸支するアイドルシャフト２１６、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト２１４を位置決めしている。この位置決めはベース部材２０１に形成した孔部に、アイドルシャフト２１６及びクラッチシャフト２１４が挿入されることにより成される。
【００５２】
また、図４において、カバー部材２０３は、従来必要とされたモータベースを介さずにベース部材２０１に直接取り付けた超音波モータユニットを覆う形状と成っている。さらに、一端がベース部材２０１に挿入されているモータシャフト１２５の他端を、カバー部材２０３に形成した孔部に挿入し、加圧ビス１３７によって締結されている。
【００５３】
そして、カバー部材２０３は、３本のカバービス１１９によってベース部材２０１に固定されており、このベース部材２０１とカバー部材２０３とが、モータシャフト１２５、アイドルシャフト２１６及びクラッチシャフト２１４の両端を支える構造であるため、これが傾くことなく垂直に所定の位置で保持されるように構成されている。
【００５４】
さらに、図４において、カバー部材２０３は、従来例で示したカバー部材（図３中の符号１０３）と同様に、連結ピニオン１０５及び連結ギヤ１０９を軸支している。連結ギヤ１０９はクラッチギヤ１１１と噛合し、カバー部材２０３を貫通して設けられた連結軸１０７によって連結ピニオン１０５と共に軸支されている。連結ギヤ１０９と同軸に設けられた連結ピニオン１０５は、伝達された超音波モータの駆動力を出力し、スケールリングやフォーカシングレンズを駆動する。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態１に係る超音波モータ駆動ユニット２００によれば、予め組み立てた別体の超音波モータユニットをギヤユニットに取り付ける従来の構成と異なり、モータシャフト１２５の基端部をベース部材２０１の孔部に挿入して保持する構成としたため、ベース部材２０１に対してモータシャフト１２５を傾くことなく垂直に設けることが容易となる。
【００５６】
このため、モータシャフト１２５にベアリング１３３を介して支持される出力ギヤ１３１と、この出力ギヤ１３１と噛合するアイドルギヤ１１５との間の軸間精度が高まり、超音波モータ駆動時の騒音を大幅に低減することができ、この結果、静音性を高めることができる。
【００５７】
また、モータシャフト１２５の先端部をカバー部材２０３に形成した孔部に挿入して保持し、モータシャフト１２５の両端部が所定の位置に保持される構成としたため、モータシャフト１２５の垂直度をより高めることができるとともに、超音波モータ駆動時のモータシャフト１２５の軸ブレを防止することもできる。
【００５８】
さらに、超音波モータを構成するステータ１２７をベース部材２０１の突起部に固定する構成としたため、従来必要とされたモータマウント（図３中の符号１２３）やモータビス（図３中の符号１１７）が不要になり、部品点数の削減による低コスト化や小型化も可能となる。
【実施例２】
【００５９】
続いて、図５を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット３００ついて説明する。図５において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット３００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に、超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材３０１、カバー部材３０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、クラッチシャフト３１４、アイドルギヤ１１５、アイドルシャフト３１６、３本のカバービス１１９、モータシャフト３２５、ステータ１２７、ロータ１２９、出力ギヤ１３１、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５によって構成されている。一方、超音波モータ駆動ユニット３００は、加圧ビス１３７を廃し、ベース部材３０１およびカバー３０３に形成された突起がモータシャフト３２５に挿入されることにより位置決めされる点で異なる。また、アイドルギヤ１１５を軸支するアイドルシャフト３１６、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト３１４は、ベース部材３０１およびカバー部材３０３に形成された突起が、アイドルシャフト３１６及びクラッチシャフト３１４のそれぞれ両端に形成された凹部に挿入されることにより位置決めされる。
【実施例３】
【００６０】
続いて、図６を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット４００について説明する。図６において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット４００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材２０１、カバー部材４０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ１１５、３本のカバービス１１９、モータシャフト１２５、ステータ１２７、ロータギヤ４３０、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５によって構成されている。
【００６１】
超音波モータ駆動ユニット４００は、超音波モータ駆動ユニット２００と異なり、ロータ１２９と出力ギヤ１３１とが一体に構成されたロータギヤ４３０が用いられている。ロータギヤ４３０の素材は、通常ロータ１２９に用いられるアルミニウムに表面処理を施したものや、従来ロータ１２９の表面に貼り付けられスライダ材として用いられるエンジニアリングプラスチックが用いられる。
【００６２】
また、図６に示す超音波モータ駆動ユニット４００において、カバー部材４０３にはアイドルシャフト４１６が一体成形によって設けられている。アイドルシャフト４１６の端部はベース部材２０１に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。なお、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト４１４も同様にカバー部材４０３と一体的に設けられている。クラッチシャフト４１６の端部はベース部材２０１に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。
【実施例４】
【００６３】
続いて、図７を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット５００について説明する。図７において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット５００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材５０１、カバー部材２０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ１１５、３本のカバービス１１９、ステータ１２７、ロータギヤ４３０、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５孔部によって構成されている。
【００６４】
超音波モータ駆動ユニット５００は、超音波モータ駆動ユニット２００と異なり、ベース部材１０１とモータシャフト１２５とが一体に構成されたカバー部材５０１が用いられている。
【００６５】
また、図７に示す超音波モータ駆動ユニット５００において、ベース部材５０１はアイドルシャフト５１６が一体成形によって設けられている。このアイドルシャフト５１６の端部はカバー部材２０３に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。なお、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト５１４も同様にベース部材５０１に一体成形によって設けられている。クラッチシャフト５１４の端部はカバー部材２０３に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。
【実施例５】
【００６６】
続いて、図８を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット６００について説明する。図８において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット６００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材６０１、カバー部材６０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ６１６、３本のカバービス１１９、ステータ６２６、ロータ１２９、出力ギヤ１３１、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５、加圧ビス１３７によって構成されている。
【００６７】
超音波モータ駆動ユニット５００は、超音波モータ駆動ユニット２００と異なり、ステータ１２７とモータシャフト１２５とが一体に構成されたステータ６２６が用いられている。
【００６８】
なお、ステータ６２６の回転防止のために、ベース部材６０１にはＤカット形状の突起が形成されており、ステータ６２６の中央部の底面に形成した孔部と嵌合する形状となっている。
【００６９】
また、図８に示す超音波モータ駆動ユニット６００において、アイドルギヤ６１６はアイドルシャフトを一体的に構成している。アイドルギヤの両端部はベース部材６０１とカバー部材６０３とに形成した突起が、アイドルギヤ６１６に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。
【００７０】
なお、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト２１４も同様にベース部材６０１に一体的に設けられており、クラッチシャフト２１４の端部はカバー部材６０３から突設した突起が、カバー６０３に形成した孔部に挿入されることにより位置決めされる。
【実施例６】
【００７１】
続いて、図９を用いて本実施例における超音波モータ駆動ユニット７００について説明する。図９において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット７００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材７０１、カバー部材７０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、アイドルギヤ１１５、３本のカバービス１１９、ステータ１２７、ロータギヤ４３０、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５、加圧ビス７３８によって構成されている。
【００７２】
ギヤとロータ一体の件
超音波モータ駆動ユニット７００は、超音波モータ駆動ユニット２００と異なり、カバー部材７０３にモータシャフト１２５が一体成形によって設けられている。
【００７３】
また、図９に示す超音波モータ駆動ユニット７００において、カバー部材７０３にはアイドルシャフト２１６が一体成形によって設けられている。アイドルシャフト２１６の端部はベース部材７０１に形成した突起に支持されることにより位置決めされる。なお、クラッチギヤ１１１を軸支するクラッチシャフト２１４も同様にカバー部材７０３に一体成形によって設けられており、クラッチシャフト２１４の端部はベース部材７０１に形成した突起に支持されることにより位置決めされる。
【実施例７】
【００７４】
続いて、図１０を用いて実施例における超音波モータ駆動ユニット８００について説明する。図１０において、本実施例における超音波モータ駆動ユニット８００は、超音波モータ駆動ユニット２００と同様に超音波モータユニットが超音波モータ駆動ユニットに内蔵され、ベース部材２０１、カバー部材２０３、連結ピニオン１０５、連結軸１０７、連結ギヤ１０９、クラッチギヤ１１１、クラッチスプリング１１３、クラッチシャフト２１４、アイドルギヤ８１６、３本のカバービス１１９、モータシャフト１２５、ステータ１２７、ロータ１２９、出力ギヤ１３１、ベアリング１３３、加圧スプリング１３５、加圧ビス１３７によって構成されている。
【００７５】
超音波モータ駆動ユニット８００は、超音波モータ駆動ユニット２００と異なり、アイドルギヤ１１５とアイドルシャフト２１６とが一体に構成されたアイドルギヤ８１６が用いられている。アイドルギヤ８１６の両端部には突起が形成されており、ベース部材１０１及びカバー部材１０３に形成された支持穴に挿入されることにより位置決めされる。
【００７６】
本発明は、静音性に優れ、高速且つ高精度な駆動を可能としながら薄型である超音波モータ駆動ユニットを提供するという目的を、超音波モータユニット（１２１）をギヤユニットに内蔵する構成、モータベース（１２３）を省略してベース部材（１０１）の一部にモータベース（１２３）の機能を持たせる構成、及びモータシャフト（１２５）の両端をベース部材（１０１）とカバー部材（１０３）とで保持する構成により実現した。
【００７７】
また、本発明の副次効果として、薄型化した超音波モータ駆動ユニットを提供したことにより、機構設計的に余裕が生まれ、レンズ鏡筒における光学設計の自由度が増したこと、ユニットの共通化が進みコストダウンを可能としたことが挙げられる。
【００７８】
さらに、本発明の副次効果として、超音波モータユニットとギヤユニットとを一体とする構成による部品点数の削減および組立工数の削減が挙げられる。
【００７９】
なお、本発明にかかる超音波モータ駆動ユニットの減速比は、本発明が適用されるレンズ鏡筒または撮像装置における被駆動体（フォーカシングレンズ、カム等）の重量に応じて適宜決定される。また、必要に応じて、ギヤの外径の変更によるギヤユニットの外観の変化、ギヤ数の増減など、種々の変形や変更が可能であるが、いずれも本発明の範囲内である。
【００８０】
また、本発明を構成する部品のうち特に素材を限定していないものについては、基本的にポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックを用いることができる。しかしながら、必要に応じてガラス繊維、炭素繊維等を樹脂に混合した繊維強化樹脂を用いることができる他、ダイキャスト法や射出成形による金属成形品としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の斜視図である。
【図２】従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の分解斜視図である。
【図３】従来例における超音波モータ駆動ユニット１００の断面図である。
【図４】本発明の実施例１における超音波モータ駆動ユニット２００の断面図である。
【図５】本発明の実施例２における超音波モータ駆動ユニット３００の断面図である。
【図６】本発明の実施例３における超音波モータ駆動ユニット４００の断面図である。
【図７】本発明の実施例４における超音波モータ駆動ユニット５００の断面図である。
【図８】本発明の実施例５における超音波モータ駆動ユニット６００の断面図である。
【図９】本発明の実施例６における超音波モータ駆動ユニット７００の断面図である。
【図１０】本発明の実施例７における超音波モータ駆動ユニット８００の断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００ 超音波モータ駆動ユニット
１０１ ベース部材
１０３ カバー部材
１０５ 連結ピニオン
１０７ 連結軸
１０９ 連結ギヤ
１１１ クラッチギヤ
１１３ クラッチスプリング
１１５ アイドルギヤ
１１７ モータビス
１１９ カバービス
１２１ 超音波モータユニット
１２３ モータベース
１２５ モータシャフト
１２７ ステータ
１２９ ロータ
１３１ 出力ギヤ
１３３ ベアリング
１３５ 加圧スプリング
１３７ 加圧ビス
２００ 超音波モータ駆動ユニット
２０１ ベース部材
２０３ カバー部材
２１４ クラッチシャフト
２１６ アイドルシャフト
３００ 超音波モータ駆動ユニット
３０１ ベース部材
３０３ カバー部材
３１４ クラッチシャフト
３１６ アイドルシャフト
３２５ モータシャフト
４００ 超音波モータ駆動ユニット
４０３ カバー部材
４３０ ロータギヤ
５００ 超音波モータ駆動ユニット
５０１ ベース部材
６００ 超音波モータ駆動ユニット
６０１ ベース部材
６０３ カバー部材
６１６ アイドルギヤ
６２６ ステータ
７００ 超音波モータ駆動ユニット
７０１ ベース部材
７０３ カバー部材
７３８ 加圧ビス
８００ 超音波モータ駆動ユニット
８１６ アイドルギヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータとロータとを備えた超音波モータと、
前記ステータを回転不能に着座させるベース部材と、
前記ロータと同心状に配置され、前記ロータと一体に回動する第１の駆動力伝達部材と、
前記ロータと前記第１の駆動力伝達部材との少なくとも一方を支持する第１の支持部材と、
前記第１の駆動力伝達部材の駆動力を伝達する第２の駆動力伝達部材と、
前記第２の駆動力伝達部材を軸支する第２の支持部材と、
前記第１の支持部材を支持する第１の支持部と前記第２の支持部材を支持する第２の支持部とを有するカバー部材とを備え、
前記ベース部材は、前記第１の支持部材を支持する第１の支持部と前記第２の支持部材を支持する第２の支持部とを有することを特徴とする超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項２】
前記カバー部材の前記第１の支持部は、前記第１の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項３】
前記カバー部材の前記第１の支持部を介して前記カバー部材と前記第１の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項４】
前記カバー部材の前記第２の支持部は、前記第２の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項５】
前記カバー部材の前記第２の支持部を介して前記カバー部材と前記第２の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項６】
前記ベース部材の前記第１の支持部は、前記第１の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項７】
前記ベース部材の前記第１の支持部を介して前記ベース部材と前記第１の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項８】
前記ベース部材の前記第２の支持部は、前記第２の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項９】
前記ベース部材の前記第２の支持部を介して前記ベース部材と前記第２の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１０】
前記ロータと前記第１の駆動力伝達部材とは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１１】
前記ロータは、その内周側に前記ロータを前記第１の支持部材に支持するベアリングを備え、その外周側に前記第２の駆動力伝達部材と機械的に結合する第１の駆動力伝達部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１２】
前記第１の支持部材と前記ステータとは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１３】
前記第２の支持部材と前記第２の駆動力伝達部材とは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１４】
前記第１の駆動力伝達部材と前記第２の駆動力伝達部材が相互に噛合するギヤであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットを有するレンズ鏡筒。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットを有する撮像装置。
【請求項１】
ステータとロータとを備えた超音波モータと、
前記ステータを回転不能に着座させるベース部材と、
前記ロータと同心状に配置され、前記ロータと一体に回動する第１の駆動力伝達部材と、
前記ロータと前記第１の駆動力伝達部材との少なくとも一方を支持する第１の支持部材と、
前記第１の駆動力伝達部材の駆動力を伝達する第２の駆動力伝達部材と、
前記第２の駆動力伝達部材を軸支する第２の支持部材と、
前記第１の支持部材を支持する第１の支持部と前記第２の支持部材を支持する第２の支持部とを有するカバー部材とを備え、
前記ベース部材は、前記第１の支持部材を支持する第１の支持部と前記第２の支持部材を支持する第２の支持部とを有することを特徴とする超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項２】
前記カバー部材の前記第１の支持部は、前記第１の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項３】
前記カバー部材の前記第１の支持部を介して前記カバー部材と前記第１の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項４】
前記カバー部材の前記第２の支持部は、前記第２の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項５】
前記カバー部材の前記第２の支持部を介して前記カバー部材と前記第２の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項６】
前記ベース部材の前記第１の支持部は、前記第１の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項７】
前記ベース部材の前記第１の支持部を介して前記ベース部材と前記第１の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項８】
前記ベース部材の前記第２の支持部は、前記第２の支持部材の位置決めのための凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項９】
前記ベース部材の前記第２の支持部を介して前記ベース部材と前記第２の支持部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１０】
前記ロータと前記第１の駆動力伝達部材とは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１１】
前記ロータは、その内周側に前記ロータを前記第１の支持部材に支持するベアリングを備え、その外周側に前記第２の駆動力伝達部材と機械的に結合する第１の駆動力伝達部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１２】
前記第１の支持部材と前記ステータとは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１３】
前記第２の支持部材と前記第２の駆動力伝達部材とは一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１４】
前記第１の駆動力伝達部材と前記第２の駆動力伝達部材が相互に噛合するギヤであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニット。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットを有するレンズ鏡筒。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の超音波モータを用いた駆動ユニットを有する撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２４４７１７（Ｐ２０１２−２４４７１７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１１７７（Ｐ２０１１−１１１１７７）
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（０００１３１３２６）株式会社シグマ (167)
【出願人】（０００１３６３５４）株式会社フコク (97)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（０００１３１３２６）株式会社シグマ (167)
【出願人】（０００１３６３５４）株式会社フコク (97)
【Ｆターム（参考）】
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