JP4710527B2 - 駆動機構及び駆動機構を備えた装置 - Google Patents

Description

本発明は被駆動体を目標位置へ向け駆動する駆動機構、特に、例えばカメラにおけるレンズを焦点調整のために目標位置へ向け駆動するレンズ駆動装置等に利用できるレンズ駆動機構、及び該レンズ駆動機構を備えた装置、例えば該レンズ駆動装置、該レンズ駆動装置を備えたカメラ、該カメラを備えた装置等の装置に関する。

被駆動体を目標位置へ向け駆動する駆動機構は種々の分野で利用されている。
被駆動体がレンズ或いはレンズを保持した筒体等である、カメラにおけるレンズ駆動装置を例にとると、例えば、実開昭６２−１０９１２９号公報には、超音波モータの駆動力で、光軸まわりに定位置回転可能の回転リングを回動させ、この回転リング内周に設けたヘリコイドに螺合するヘリコイド筒が、回転リングの回動に伴い光軸方向に前後へ移動するようにし、該ヘリコイド筒の内周に絞りユニット及び絞りユニットを駆動する電磁モータを配置したレンズ鏡筒が記載されている。

また、特開平２−２５３２１４号公報には、光軸に対して直交する放射方向の軸線を中心として回動する３個以上の筒型ローラの外周面に、片側からモータのロータ端面を圧接するとともに、反対側からマニュアル換作リングを圧接し、該筒型ローラをモータロータの回動やマニュアル換作リングの回動により転動させ、それにより該筒型ローラを担持している担持リングを回動させ、該担持リングの回動により、ヘリコイド等を介しレンズを光軸方向へ移動させることが記載されている。

自動焦点時には、ロータが回動する一方、マニュアル操作リングが停止しており、それにより筒型ローラが転動し、担持リングが回転する。マニュアル操作時には、ロータが停止している一方、マニュアル操作リングが回され、それにより筒型ローラが転動し、担持リングが回転する。

また、特開昭６１−８６７１８号公報には、表面波モータの回動力によって撮影レンズを駆動する駆動モードと手動操作部材の手動操作によって撮影レンズを駆動する手動モードとを切り換え手段にて切り換え可能とし、手動モード時には、表面波モータの固定子と移動子とが一体となり手動操作部材に連動して回動する機構が記載されている。

ここで、上記特開平２−２５３２１４号公報に記載されたレンズ鏡筒の概略を、図８を参照して説明する。
図８において、１０１はレンズ鏡筒をカメラ本体へ着脱するためのマウント、１２７はマウントの内径側に取り付けられた裏蓋である。１０３はマウント１０１に取り付けられた案内筒であり、１０５は該案内筒に支えられたフォーカスレンズである。１３０は案内筒１０３につながる構造部品であると共に、本レンズ鏡筒の外観にもなっている固定筒である。

案内筒１０３は、該固定筒及びモータユニット本体１３１にビス等で固定され、且つ、内周側には、前記フォーカスレンズ１０５を保持するフォーカスレンズ鏡筒１０４の外周部が摺動可能に嵌合している。案内筒１０３は、フォーカスレンズ繰出し用のカム１０３ａを有しており、フォーカスレンズ鏡筒外周面より放射方向に取付けられた数個のコロ１０６の外周面と該カム１０３ａのカム面とが摺動可能とされている。

１３１はモータユニット本体であり、固定筒１３０及び案内筒１０３にビス等により固定されている。１０９〜１１９はモータユニットの構成部品である。
１１２は振動子である環状に形成されたステータであり、１１３はステータ１１２に加圧下に接触するロータである。ロータ１１２は、ステータ１１２の振動により光軸回りに回転する。１１１は該ステータ１１２の振動を外部に伝達しないための吸振材、１１０はサラバネ、１０９は加圧調整リング、１１４はロータ１１３の振動を吸収する吸振材である。

１１５は連絡環で、ロータ１１３と吸振材１１４を支えているが、反対側の端面で少なくとも三つの、遊星ローラとして機能するコロ１１７の外周面と接触している。コロ１１７は、コロリング１１６に、光軸に直角な平面の光軸との交点を通る軸中心に回転可能に支持され、ワッシヤ１１８により回転軸方向の移動を規制されている。コロリング１１６は内周側でモータユニット本体１３１に嵌合している。

１１９はマニュアル入力リングであり、モータユニット本体１３１に光軸を中心に回転可能に支持され、且つ、複数の前記コロ１１７の外周面に当接されている。また、マニュアル入力リング１１９の外周部には凹凸部１１９ａが形成され、マニュアルリング１３２の内周側の凹凸部１３２ａとかみ合い、一体で回転する。マニュアルリング１３２は、固定筒１３０とモータユニット本体１３１に係合し、光軸中心に回転可能に支持されている。１０７はフォーカスキーであり、一端がコロリング１１６に固定され、モータユニット本体１３１の開口部１３１ａを通って、コロ１０６の光軸まわりの回転方向規制を行なっている。１２８は本レンズ鏡筒の電気回路基板であり、モータ等の制御も行う。

次に、動作について説明するが、モータの動作原理等については公知なのでその動作説明は省略し、全体の動作の概略について述べる。
まず、ステータ１１２が電力を供給され振動すると、ロータ１１３、吸振材１１４、連絡環１１５が一体で光軸中心に回転する。すると、連絡環１１５に接しているコロ１１７が取付軸中心に回転しようとする力が働く。マニュアル入力リング１１９はモータユニット本体１３１の端面と摩擦力により保持されているため、コロ１１７はマニュアル入力リング１１９の端面上をころがり接触で動き、コロ１１７を軸支持しているコロリング１１６が光軸中心に回転する。その回転量は該ロータの回転量の１／２倍となる。

コロリング１１６の回転量をフォーカスキー１０７により、コロ１０６を介してフォーカスレンズ１０５及びフォーカスレンズ鏡筒１０４に伝達している。案内筒１０３上にはカム１０３ａがあり、コロ１０６が係合しており、フォーカスキー１０７の回転と共に、コロ１０６、フォーカス鏡筒１０４及びフォーカスレンズ１０５が光軸中心に回転しながら光軸方向に移動してフォーカシングを行う。

また、マニュアルリング１３２を回転させると、内径側凹凸１３２ａとマニュアル入力リング１１９外周部凹凸１１９ａがかみ合っているため、マニュアル入力リング１１９が光軸中心に回転され、この回転力がコロ１１７の軸中心回転の力となり、その際、連絡環１１５、ロータ１１３等はロータ１１３とステータ１１２との間に作用する摩擦力により保持されているため回転しないので、コロリング１１６はマニュアルリング１３２の回転量の１／２の回転量で回転し、これがフォーカスキー１０７を介してフォーカスレンズ１０５に伝達され、マニュアルフォーカシングが行なわれる。

実開昭６２−１０９１２９号公報 特開平２−２５３２１４号公報 特開昭６１−８６７１８号公報

しかしながら、実開昭６２−１０９１２９号公報に記載されたレンズ鏡筒によると、自動焦点調整後に手動で微調整したい場合に、超音波モータの固定子と移動子とを手動操作により無理やり滑らせることが必要となり、モータの摺動面を損傷させてしまう恐れがある。

特開昭６１−８６７１８号公報に記載された機構によると、カメラの操作者は自動焦点調整と手動焦点調整とで、切り換え手段により切り換え操作する必要があり、自動焦点調整後に手動で微調整を行うことを即時に行うことができない。

この点、前記特開平２−２５３２１４号公報記載の機構では、超音波モータからの駆動力入力と、手動操作リングからの駆動力入力とを、差動遊星ローラにより切り換えて出力部材へ駆動力を伝達することで、自動／手動操作の即時切り換えを可能にしている。

しかし、この構成では超音波モータから入力される駆動力は常に遊星ローラへ摩擦力として伝達されるため、摩擦伝達による伝達ロスが発生する。また、遊星ローラはマニュアル入力リングとも摩擦接触しており、転がり接触ではあるが摩擦負荷が存在する。さらに、遊星ローラを支持するコロリングは固定筒に対し軸受け部で保持されているので、コロリングが回動する時に該軸受け部に摩擦負荷が発生する。結果としてモータ駆動力は、出力部材駆動トルクに対しこれら摩擦負荷を加えて余裕を持たせるため必然的に大きくなり、モータが大型化し、消費電力も増大する。

そこで本発明は、第１の駆動力発生手段である電力により駆動力を発生する駆動力発生手段及び第２の駆動力発生手段である手動操作手段を採用し、被駆動体を目標位置へ向け駆動するためのレンズ駆動機構、例えばカメラにおけるレンズを焦点調整のために目標位置へ向け駆動するレンズ駆動装置等に利用できるレンズ駆動機構であって、第１、第２の駆動力発生手段の切り換え使用を簡易に即時的に行うことができ、しかも、駆動力発生手段から被駆動体への駆動力伝達経路中における駆動力ロスが抑制され、それにより駆動力伝達効率が向上し、それだけ小型の駆動力発生手段を採用して消費電力の低減及び該レンズ駆動機構の小型化、ひいては該レンズ駆動機構を利用する装置等の小型化を図ることができるレンズ駆動機構を提供することを第１の課題とする。

また本発明は、かかるレンズ駆動機構を備えることで、被駆動体を目標位置へ向け駆動するために要する電力の低減化及び装置小型化を図ることができる装置（例えば、レンズ駆動装置、該レンズ駆動装置を備えたカメラ、該カメラを備えた装置等の装置）を提供することを第２の課題とする。

本発明者は前記課題を解決するため研究を重ね次の知見、着想を得た。
すなわち、二つの駆動力発生手段からの駆動力（例えば、モータによる回転力と手動操作部材による回転力）を選択的に一つの被駆動体（例えば、被駆動体である回転筒）へ伝達する駆動機構の場合、第１の駆動力発生手段と被駆動体とを駆動力の伝達が直接的になされるように結合するとともに、第２の駆動力発生手段からの駆動力にて、第１の駆動力発生手段と被駆動体とを一体的に駆動する構成とすれば、それだけ駆動力伝達のロスが低減し、駆動力伝達効率が向上し、ひいては駆動力発生手段の小型化、駆動力発生手段からの駆動力の安定化、さらには省電力化を図ることができる。また、第１、第２の駆動力発生手段の切り換え使用も簡易に行える。

また、このような駆動機構は、各種装置において被駆動体を目標位置へ向け駆動することに利用できる。例えば、カメラのレンズ鏡筒のフォーカス駆動に用いることができ、そうすることで、オートフォーカス動作とマニュアルフォーカス動作とを、特別な切り換え部材を用いることなく、連続的に簡易に切り換えて行うことができ、オートフォーカス動作の安定化を達成することができる。

本発明はかかる知見、着想に基づき、次の第１、第２のレンズ駆動機構を提供する。
（１）第１のレンズ駆動機構
固定体と、
電力により駆動力を発生する駆動力発生手段と、
前記固定体に対して摩擦接触し、手動操作されることにより駆動力を発生する手動操作手段と、
前記駆動力発生手段と係合され、前記駆動力発生手段と前記手動操作手段のいずれの駆動力によっても前記固定体に対して前記駆動力発生手段と一体的に移動するよう設置される被駆動体と、
前記固定体に対して前記手動操作手段と一体的に移動するよう前記手動操作手段に結合されるとともに、前記駆動力発生手段に対して相対的に移動が可能なように、前記駆動力発生手段に対して摩擦結合されている相対移動部材とを備えるレンズ駆動機構であり、
前記駆動力発生手段が駆動力を発生するとき、当該駆動力、及び前記手動操作手段と前記固定体の間の静止摩擦力により、前記相対移動部材と前記手動操作手段とを静止させた状態で前記被駆動体が前記駆動力発生手段と一体的に移動し、前記手動操作手段が駆動力を発生するとき、当該駆動力、及び前記相対移動部材と前記駆動力発生手段の間の静止摩擦力により、当該駆動力が前記相対移動部材を介して前記駆動力発生手段へ伝達され、前記駆動力発生手段と前記被駆動体とが一体的に移動するよう構成されているレンズ駆動機構。
ここで「被駆動体」とは、駆動力発生手段からの駆動力を直接的又は間接的に受けて駆動力発生手段と一体的に移動する部材であれば、その部材の種類を問うものではなく、さらに言えば、駆動力発生手段からの駆動力を直接的又は間接的に受けるレンズ自体或いはレンズ駆動に係る部材であり、具体的には駆動力発生手段からの駆動力を直接受けて回転する回転カム筒等を挙げることができる。

（２）第２のレンズ駆動機構
固定体と、
電力により駆動力を発生する駆動力発生手段と、
前記固定体に対して摩擦接触し、手動操作されることにより駆動力を発生する手動操作手段と、
前記駆動力発生手段と係合され、前記駆動力発生手段と前記手動操作手段のいずれの駆動力によっても前記固定体に対して前記駆動力発生手段と一体的に移動するよう設置される被駆動体と、
前記固定体に対して前記手動操作手段と一体的に移動するよう前記手動操作手段に結合されるとともに、前記駆動力発生手段に対して相対的に移動が可能なように、前記駆動力発生手段に対して摩擦結合されている相対移動部材と、
前記相対移動部材に回転軸を有するとともに前記手動操作部材と前記固定体との間を回転結合する遊星回転体であって、前記回転軸を介して前記相対移動部材とともに移動しつつ前記回転軸周りに回転可能であるように設置された遊星回転体とを備えるレンズ駆動機構であり、
前記駆動力発生手段が駆動力を発生するとき、当該駆動力、及び前記手動操作部材と前記固定体の間の静止摩擦力により、前記相対移動部材と前記遊星回転体と前記手動操作手段とを静止させた状態で前記被駆動体が前記駆動力発生手段と一体的に移動し、前記手動操作手段が駆動力を発生するとき、当該駆動力、及び前記相対移動部材と前記駆動力発生手段の間の静止摩擦力により、前記遊星回転体と前記相対移動部材を介して前記駆動力が伝達され、前記駆動力発生手段と前記被駆動体とが一体的に移動するように構成されているレンズ駆動機構。
ここで「被駆動体」とは、駆動力発生手段からの駆動力を直接的又は間接的に受けて駆動力発生手段と一体的に移動する部材であれば、その部材の種類を問うものではなく、さらに言えば、駆動力発生手段からの駆動力を直接的又は間接的に受けるレンズ自体或いはレンズ駆動に係る部材であり、具体的には駆動力発生手段からの駆動力を直接受けて回転する回転カム筒等を挙げることができる。

これら第１、第２の駆動機構において、「移動」とは、直線的移動、回転、これらの組み合わせ等のいずれも含む概念である。
これら第１、第２の駆動機構において、手動操作手段は例えば前記相対移動部材を直接的に或いは適当な機構を介する等して駆動できるものでもよい。
これら第１、第２の駆動機構によると、電力により駆動力を発生する駆動力発生手段から被駆動体へ駆動力を直接的に伝達することが可能であり、それにより、駆動力伝達のロスが低減し、駆動力伝達効率が向上し、ひいては駆動力発生手段の小型化、駆動力発生手段からの駆動力の安定化、さらには省電力化を図ることができる。

また、第１、第２の駆動機構によると、駆動力発生手段と手動操作手段の切り換え使用も、切り換え部材のような切り換え手段を用いなくても、それら駆動力発生手段と手動操作手段の使用を即時的に切り換えて、簡易に行える。

第１の駆動機構の場合、駆動力発生手段による被駆動体の駆動時に手動操作手段が停止しておけるように、例えば、手動操作手段は固定体と係合している状態とし、且つ、手動操作手段と該固定体との係合が摩擦接触による係合とし、該摩擦接触による係合における静止摩擦力が、駆動力発生手段と前記相対移動部材との間に働く駆動力により手動操作手段が受ける反力よりも大きくしてもよい。前記手動操作手段としては、例えば、手動操作部材を挙げることができる。
また、手動操作手段による被駆動体の駆動時には、当該駆動力が前記相対移動部材を介して前記駆動力発生手段へ伝達され、前記駆動力発生手段と前記被駆動体とが一体的に移動するために、前記相対移動部材と前記駆動力発生手段の間の静止摩擦力を、前記手動操作手段と前記固定体との間に働く駆動力により前記相対移動部材を介して前記駆動力発生手段が受ける反力より大きくし、前記相対移動部材と前記駆動力発生手段の間の静止摩擦力は、前記被駆動体と前記固定体の間の静止摩擦力よりも大きくしておくことができる。

第１、第２のいずれの駆動機構においても、第１の駆動力発生手段として、例えば、電気−機械エネルギー変換により振動体に振動を励起し、該振動体とこれに圧接された前記相対移動部材間の相対的移動により前記出力部材に駆動力を伝達する振動型アクチュエータを挙げることができる。

本発明は、以上説明した駆動機構を備えた装置、例えば、前記被駆動体に伝達される駆動力によりレンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置や、かかるレンズ駆動装置を備えたカメラ、さらには、該カメラを搭載した装置等も提供するものである。

以上説明したように本発明によると、第１の駆動力発生手段である電力により駆動力を発生する駆動力発生手段及び第２の駆動力発生手段である手動操作手段を採用し、被駆動体を目標位置へ向け駆動するためのレンズ駆動機構、例えばカメラにおけるレンズを焦点調整のために目標位置へ向け駆動するレンズ駆動装置等に利用できるレンズ駆動機構であって、第１、第２の駆動力発生手段の切り換え使用を簡易に即時的に行うことができ、しかも、駆動力発生手段から被駆動体への駆動力伝達経路中における駆動力ロスが抑制され、それにより駆動力伝達効率が向上し、それだけ小型の駆動力発生手段を採用して消費電力の低減及び該レンズ駆動機構の小型化、ひいては該レンズ駆動機構を利用する装置等の小型化を図ることができるレンズ駆動機構を提供することができる。

また本発明によると、かかる駆動機構を備えることで、被駆動体を目標位置へ向け駆動するために要する電力の低減化及び装置小型化を図ることができる装置（例えば、レンズ駆動装置、該レンズ駆動装置を備えたカメラ、該カメラを備えた装置等の装置）を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の第１実施形態と称する説明部分は参考的なものである。
（１）第１実施形態（図１、図２参照）
以下の説明において「結合」とは、結合されているもの同士が互いに動けない状態に結合されている場合だけでなく、結合されているもの同士が互いに所定の関係を保って相対的に動けるように係合（換言すれば連結）されているような場合も含む。
図１に本発明の第１実施形態の機能ブロック図を示す。被駆動体（最終的駆動対象物それ自身や該駆動対象物を保持している物など）である出力部材と第１の駆動力発生手段とが固定体に対し一体的に移動可能に結合されている。出力部材は固定体に対し、すべり軸受け、転がり軸受けなどの軸受け手段により移動可能に支持されている。第２の駆動力発生手段と相対移動部材とが固定体に対し一体的に移動可能に結合されている。第１の駆動力発生手段は相対移動部材に対し、相対的移動可能に結合されている。第１の駆動力発生手段による駆動力は、相対移動部材に対して作用し、第１の駆動力発生手段と一体的に結合されている出力部材は、相対移動部材及び固定体に対して相対的に移動を行う。

まず、図２（ａ）を参照して、第１の駆動力発生手段から駆動力が入力される場合についての動作を説明する。
第１の駆動力発生手段は例えば表面波モータであり、そのステータに発生する振動波形により、ステータと摩擦結合するロータが移動する。モータ本体（ステータ）は出力部材へばね結合等によりゆるやかに固定されている。第１の駆動力発生手段により入力される駆動力は、相対移動部材に対して作用するよう、第１の駆動力発生手段と相対移動部材とは相対的に移動可能に結合されている。

ここでは前記表面波モータのロータが相対移動部材に相当する。相対移動部材（ロータ）に設けられた係合部（例えば凸部）が、第２の駆動力発生手段に設けられた係合部（例えば凹部）と係合して、両者は一体的に移動する。
第２の駆動力発生手段は、例えば電磁モータによる回転移動体でもよいし、手動操作による回転入力部材でもよい。

第２の駆動力発生手段は固定体に対し、相対的に移動可能なように、例えば摩擦結合している。この摩擦力は、第１の駆動力発生手段から駆動力が入力されたことにより発生する第２の駆動力発生手段が受ける反力より大きくなるように設定されている。このため、結果として、第２の駆動力発生手段は固定体に対して移動することなく摩擦結合したまま静止しており、第１の駆動力発生手段の駆動力はすべて出力部材と第１の駆動力発生手段とが一体的に固定体及び相対移動部材に対し移動するエネルギーとして使用される。

このとき、表面波モータのロータは第２の駆動力発生手段と一体的に固定体に対して静止しており、ロータに対して表面波モータのステータが移動する。結果として、ステータと一体的に出力部材が固定体に対して移動を行う。

この駆動機構で第１の駆動力発生手段から見て負荷となるのは、
(1) 出力部材と固定体の軸受け部に発生する摩擦
(2) ステータへ給電を行う給電部材の移動負荷
(3) 出力部材の質量
の三つのみである。このうち(2) はフレキシブル基板、ワイヤー、或いはブラシによる給電が考えられる。これら接続方法での移動負荷は設計手法により軽減可能な項である。

上記(1) 及び(3) は他の駆動機構を用いても削減することはできない項である。これに対し、従来例として説明した特開平２−２５３２１４号公報記載の駆動機構では、(2) は発生しなが、(1) 及び(3) に加えて、差動遊星ローラの軸受け部の摩擦負荷、差動遊星ローラとモータのロータとの間の摩擦負荷、差動遊星ローラとマニュアル入力リング間の摩擦負荷などが発生する。

次に第２の駆動力発生手段から駆動力が入力される場合についての動作を図２（ｂ）を参照して説明する。
第２の駆動力発生手段と固定体とが結合している摩擦力に打ち勝つ駆動力が第２の駆動力発生手段で入力されると、第２の駆動力発生手段は固定体に対し相対的に移動を始める。このとき第１の駆動力発生手段には駆動力は発生させていない。このとき出力部材と固定体との間の摩擦負荷は軽微であるように設計されており、第１の駆動力発生手段と出力部材とは固定体に対し一体的に移動可能に支持されている。且つ、第１の駆動力発生手段は相対移動部材と第２の駆動力発生手段に摩擦結合しており、その摩擦力は前記固定体と出力部材との間の摩擦力より大きくなるよう設定されており、そのため、第１の駆動力発生手段と相対移動部材との間にすべりが生じることはない。従って、第２の駆動力発生手段からの入力により、出力部材が固定体に対し移動する。

次に、第１の駆動力発生手段が駆動力を発生させているときに、第２の駆動力発生手段から駆動力が生じた場合の動作を説明する。
第２の駆動力発生手段がモータ等の場合、第１の駆動力発生手段が動作中には、図示省略の制御手段により第２の駆動力発生手段は停止状態が保たれるよう制御される。
しかし、第２の駆動力発生手段が手動操作によるものである場合は、第１の駆動力発生手段が動作中に、人により第２の駆動力発生手段が操作されてしまう場合が想定される。

この場合、第２の駆動力発生手段に対して第１の駆動力発生手段による駆動力が働くため、第２の駆動力発生手段が固定体に対して移動している速度と、第１の駆動力発生手段と出力部材との第２の駆動力発生手段に対する相対的な移動速度との合成速度が、出力部材の固定体に対する速度となる。固定体と第２の駆動力発生手段との間に発生する摩擦力は動摩擦力となるが、この力は第２の駆動力発生手段の駆動力が受け持つことになるため、第１の駆動力発生手段から見ると、駆動負荷にはならない。

しかし、第１の駆動力発生手段が移動させようとする方向と逆方向に第２の駆動力発生手段が移動していると、出力部材を所望の移動速度で駆動するためには第１の駆動力発生手段に本来の駆動力以上の駆動力を発生させることが必要となる。このような状態が連続して起きると第１の駆動力発生手段は過負荷な状態となる可能性がある。

そのため、第２の駆動力発生手段が移動していることを検出する検出手段を設け、第２の駆動力発生手段が移動していることが該検出手段により検出されれば、図示省略の制御手段が第１の駆動力発生手段の駆動を停止することが好ましい。

第１の駆動力発生手段が移動させようとする方向と同方向に第２の駆動力発生手段が移動していると、出力部材の移動速度が所定値を超えてしまう場合が考えられる。このような場合には制御不能になる可能性があるため、第２の駆動力発生手段が移動していることが検出手段により検出されれば、制御手段は第１の駆動力発生手段の駆動を停止させることが好ましい。

（２）第２実施形態（図３、図４、図５参照）
本発明の第２の実施形態を図３等を参照して説明する。
図３は、第１の実施形態で説明した駆動ユニット（駆動機構）をレンズ鏡筒へ搭載し、フォーカス調整に用いた例（換言すれば、レンズ駆動装置として利用した例）を示す概略断面図である。

図３においては主要部のみを表示し、本発明に係る駆動機構に直接影響を与えない外装、マウント、紋り機構、電装部品などは図示を省略している。
レンズ６はレンズ保持筒７に固定されている。このレンズ６を光軸方向へ前後に移動させることでフォーカス調整を行うことができる。レンズ保持枠７は円筒形状で固定筒９に嵌合している。

レンズ保持枠７の一部に連動ピン７１が半径方向へ突出しており、この連動ピン７１は固定筒９の直進ガイド溝９１に案内される。かくして、レンズ保持枠７は固定筒９に対し光軸方向へ前後に移動可能に保持されている。
固定筒９の外側に回転カム筒８が嵌合しており、これは、固定筒９に対して光軸方向へは移動規制されており、光軸周りに回転可能に保持されている。回転カム筒８の内周面にはカム溝８１が設けられており、このカム溝に前記レンズ保持枠７に設けられた連動ピン７１が係合している。回転カム筒８が固定筒９に対し回転すると、カム溝８１に案内されてレンズ保持枠７の連動ピン７１が固定筒９の直進ガイド溝９１に案内されながら光軸方向へ移動する。

回転カム筒８の一方の端部近傍にフランジ部８２が設けられている。このフランジ部８２に押圧ばね４を介してアクチュエータ２が取り付けられている。アクチュエータ２はベース部を押圧ばね４で押され、チップ部が摺動部材５へ摩擦結合している。摺動部材５を挟んで反対側に同様のアクチュエータ１が配置されている。アクチュエータ１のベース部もアクチュエータ２と同様に押圧ばね３で摺動部材５へ摩擦結合するよう押し付けられている。これらアクチュエータは図４参照して後ほど説明する。

押圧調整部材１２が回転カム筒８の端部にねじ結合されており、ねじ結合の位置を調整することで二つの押圧ばね３、４の力量は適正な力量に調整される。摺動部材５は円環形状であり、その内径側は回転カム筒８と接触しないように間隔を持って配置される。
円筒形状の手動操作部材１１が設けられており、図面には詳細を示していないが、その内周面の一部に凹形状部が円周上に数か所設けてある。その凹形状部へ摺動部材５の外周面の凸形状部が噛み合い、ガタなく結合されている。

手動操作部材１１は固定筒９に対し、アクチュエータ１、２の最大発生力より大きい摩擦力で結合している。この摩擦力は図示しない摩擦力発生ばねで付与してもよいし、グリス等粘度の高い潤滑油で行うこともできる。
回転カム筒８及び手動操作部材１１は固定筒９に対し、光軸方向への移動は規制され、光軸周りの回転動作のみが許されるように、固定筒９の一方の端部に規制部材１０が結合されている。

アクチュエータ１、２の概略を図４に示す。錘となるベース部材２１に、圧電素子２３、２４が所定の角度で取り付けられる。図４に示す例では約９０度に配置してある。二つの圧電素子の交差する位置にチップ２２が設けられている。これら四つの部材はお互いにエポキシ等の接着剤により結合されている。圧電素子２３、２４には給電部材２５がそれぞれ接続されており、図示省略の電源装置から所定の電圧が印加される。ステータ部（本例ではアクチュエータによる振動発生部）はチップ２２の先端で移動体２６と摩擦結合している。この摩擦力を発生させるため、ステータ部は固定部２８に対し、押圧ばね２７で移動体２６に押し付けられている。

圧電素子２３に図５（ａ）に示す正弦波電圧、圧電素子２４に図５（ｂ）に示す位相の異なる正弦波電圧を印加すると、チップ２２先端は図５（ｃ）に示す楕円振動を行う。
この楕円振動により移動体２６は所定の方向へ移動する。二つの圧電素子２３、２４へ印加する正弦波の位相を変更することで、楕円振動の振幅、傾き、回転方向を変更することができ、それにより、移動体の速度、移動方向を調整することができる。

次に、以上説明した駆動ユニット（駆動機構）を有するレンズ駆動装置の動作について説明する。
まず、アクチュエータ１、２が電力を供給され振動すると、アクチュエータ１、２及びアクチュエータを支える回転カム筒８、押圧調整部材１２、押圧ばね３、４は、摺動部材５に対し一体で光軸中心に回転する。このとき、摺動部材５は手動操作部材１１と一体であり、手動操作部材１１は固定筒９に対し、アクチュエータの発生力より大きな摩擦力で結合されているため、固定筒９に対して回転しない。

この動作により回転カム筒８が固定筒９に対し回転動作を行う。その結果、既述のように、回転カム筒８の内周面に設けられたカム溝８１にレンズ保持枠７に設けられた連動ピン７１が案内され、且つ、連動ピン７１が固定筒９の直進ガイド溝９１に案内されながらレンズ保持枠７とレンズ６とが光軸方向へ移動する。この動作において、回転カム筒８からレンズ６までが可動部となり、摺動部材５から手動操作部材１１、さらに固定筒９にいたるすべての部材は停止したままである。そのため、これらには駆動の負荷となる摩擦力は発生しない。

また、手動操作部材１１を人が回転させると、手動操作部材１１と一体となっている摺動部材５が固定筒９に対して光軸周りに回転する。摺動部材５とアクチュエータ１、２とは摩擦結合しているため、摺動部材５と一体的にアクチュエータ１、２、ひいては回転カム筒８が固定筒９に対して光軸周りに回転する。

その結果、アクチュチータを駆動した場合と同様に回転カム筒８の内周面に設けられたカム溝８１にレンズ保持枠７に設けられた連動ピン７１が案内され、且つ、連動ピン７１が固定筒９の直進ガイド溝９１に案内されながらレンズ保持枠７とレンズ６とが光軸方向へ移動する。この動作により、手動でレンズ位置を調整することが可能になっている。

第１の駆動力発生手段であるモータは、以上説明したものに限られず、他のもの、例えば定在波型超音波モータ、従来例に示すような円環状の進行波型超音波モータ、電磁モータなどの他のモータでもよい。また、本実施例では、超音波モータのステータ部（振動発生部）を、アクチュエータ１、２として２個、ロータ相当部分（摺動部材５）に対し対向させているが、これに限るものではなく、ステータは１個で、ロータを挟んで対向する位置でローラでステータの押し付け力を受けることも可能である。

（３）第３の実施形態（図６、図７参照）
本発明の第３の実施形態を図６等を参照して説明する。
図６は、本発明に係る駆動ユニット（駆動機構）の１例をレンズ鏡筒へ搭載し、フォーカス調整に用いた例（換言すれば、レンズ駆動装置として利用した例）を示す概略断面図である。

図６に示すレンズ駆動装置は、既述の第２実施形態のレンズ駆動装置において、手動操作部材に減速機構を搭載したものであり、大部分は第２実施形態と共通である。図３に示す装置における部品、部分等と実質上同じ部品、部分等には図３と同じ参照符号を付してある。

手動操作によるレンズ移動の場合、特に微調整が要求され、この微調整はモータによる高速移動と相反する。図６の装置は、そのために手動操作部にのみ減速機構を搭載した例である。
この装置では、摺動部材５は摺動部材保持環１４に一体的に固定される。この固定には、接着、ねじによる固定、インサート成型による固定など、種々の固定手段を採用できる。摺動部材保持環１４は光軸中心に円環形状であり、光軸に対し放射方向に伸びる、周方向に等分配置された、３本の軸１４ａを有し、これら軸１４ａにより遊星ギア１３を回転可能に支持している。軸１４ａは３本以上の複数個で、円周方向に等配分されていれば、この数に限るものではない。

遊星ギア１３は固定筒９及び手動操作部材１１とギア結合している。すなわち、固定筒９と手動操作部材１１のそれぞれにギア１３と係合するギアを形成してある。固定筒９は移動することなく常に停止しており、手動操作部材１１は固定筒９に対し摩擦結合している。その摩擦力はアクチュエータ１、２と摺動部材５との間に発生する駆動力より大きく設定されている。

次に、かかる駆動ユニットの動作について説明する。まず、アクチュエータ１、２が電力を供給され振動すると、アクチュエータ１、２、アクチュエータを支える回転カム筒８、押圧調整部材１２及び押圧ばね３、４が、摺動部材５に対し一体で光軸中心に回転する。このとき、摺動部材５は摺動部材保持環１４と一体であり、摺動部材保持環１４は軸部１４ａに支持された遊星ギア１３により固定筒９及び手動操作部材１１に対しギア結合している。固定筒９と手動操作部材１１とはアクチュエータの発生力より大きい摩擦力で摩擦結合しているため、遊星ギア１３は回転することはなく、摺動部材保持環１４は固定筒９に対して回転しない。このため、アクチュエータの駆動力により、摺動部材５は移動することなく、その反力によりアクチュエータ及びアクチュエータを保持する回転カム筒８が固定筒９に対し回転動作する。

その結果、図３に示す装置の場合と同様に、回転カム筒８の内周面に設けられたカム溝８１にレンズ保持枠７に設けられた連動ピン７１が案内され、且つ、連動ピン７１が固定筒９の直進ガイド溝９１に案内されながらレンズ保持枠７とレンズ６とが光軸方向へ移動する。なお、本例では遊星ギア１３を採用したが、遊星ローラであっても差し支えない。

かかる動作により、回転カム筒８からレンズ６までが可動部となり、摺動部材５より固定筒９、手動操作部材１１にいたるすべての部材は停止したままであるため、遊星ギア部（もしくは遊星ローラ）を含め、これらには駆動の負荷となる摩擦力は発生しない。
また、手動操作部材１１を人が回転させると、手動操作部材１１とギア結合している遊星ギア１３が軸１４ａに対し回転する。このとき遊星ギア１３は固定筒９ともギア結合しており、固定筒９は移動しないので、手動操作部材１１の回転動作は、遊星ギアの光軸を中心とした公転動作として摺動部材保持環１４へ伝達される。

図７に示すごとく、かかる公転動作は手動操作部材１１の移動量に対して減速されているため、摺動部材保持環１４の移動量は手動操作部材１１より少なく、この動作により摺動部材保持環１４と一体となっている摺動部材５が固定筒９に対して光軸周りに回転する。
摺動部材５とアクチュエータ１、２とは摩擦結合しているため、摺動部材と一体的にアクチュエータ１、２、ひいては回転カム筒８が固定筒９に対して光軸周りに回転する。

その結果、アクチュエータを駆動した場合と同様に回転カム筒８の内周面に設けられたカム溝８１にレンズ保持枠７に設けられた連動ピン７１が案内され、且つ、連動ピン７１が固定筒９の直進ガイド溝９１に案内されながらレンズ保持枠７とレンズ６とが光軸方向へ移動する。この動作により、手動でレンズ位置を調整することができる。

本発明は、駆動対象物を目標位置へ向け移動することが要求される種々の分野で利用できる。例えば、カメラにおけるレンズを焦点調整のために目標位置へ向け駆動するレンズ駆動装置等に利用できる。

参考までに示す駆動機構の実施形態を示すブロック図である。 図１に示す実施形態駆動機構の動作説明図である。 本発明に係る第２実施形態の構成の概略を示す断面図である。 図３のレンズ駆動装置に搭載されている超音波アクチュエータの説明図である。 超音波アクチュエータの動作原理を説明する図である。 本発明に係る第３実施形態の構成の概略を示す図である。 図６に示すレンズ駆動装置における動作説明図である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１、２ アクチュエータ
３、４ 押圧ばね
５ 摺動部材
６ レンズ
７ レンズ保持筒
７１ 連動ピン
８ 回転カム筒
８１ カム溝
８２ フランジ部
９ 固定筒
９１ 直進ガイド溝
１０ 規制部材
１１ 手動操作部材
１２ 押圧調整部材
１３ 遊星ギア
１４ 摺動部材保持環
１４ａ 軸
２１ ベース部材
２２ チップ
２３、２４ 圧電素子
２５ 給電部材
２６ 移動体
２７ 押圧ばね
２８ 固定部

Claims (8)

1. 固定体と、
   電力により駆動力を発生する駆動力発生手段と、
   前記固定体に対して摩擦接触し、手動操作されることにより駆動力を発生する手動操作手段と、
   前記駆動力発生手段と係合され、前記駆動力発生手段と前記手動操作手段のいずれの駆動力によっても前記固定体に対して前記駆動力発生手段と一体的に移動するよう設置される被駆動体と、
   前記固定体に対して前記手動操作手段と一体的に移動するよう前記手動操作手段に結合されるとともに、前記駆動力発生手段に対して相対的に移動が可能なように、前記駆動力発生手段に対して摩擦結合されている相対移動部材とを備えるレンズ駆動機構であり、
   前記駆動力発生手段が駆動力を発生するとき、当該駆動力、及び前記手動操作手段と前記固定体の間の静止摩擦力により、前記相対移動部材と前記手動操作手段とを静止させた状態で前記被駆動体が前記駆動力発生手段と一体的に移動し、前記手動操作手段が駆動力を発生するとき、当該駆動力、及び前記相対移動部材と前記駆動力発生手段の間の静止摩擦力により、当該駆動力が前記相対移動部材を介して前記駆動力発生手段へ伝達され、前記駆動力発生手段と前記被駆動体とが一体的に移動するよう構成されていることを特徴とするレンズ駆動機構。
2. 前記手動操作手段と前記固定体の間の静止摩擦力は、前記駆動力発生手段と前記相対移動部材との間に働く駆動力により前記手動操作手段が受ける反力よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動機構。
3. 前記相対移動部材と前記駆動力発生手段の間の静止摩擦力は、前記手動操作手段と前記固定体との間に働く駆動力により前記相対移動部材を介して前記駆動力発生手段が受ける反力より大きく、
   前記相対移動部材と前記駆動力発生手段の間の静止摩擦力は、前記被駆動体と前記固定体の間の静止摩擦力よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ駆動機構。
4. 固定体と、
   電力により駆動力を発生する駆動力発生手段と、
   前記固定体に対して摩擦接触し、手動操作されることにより駆動力を発生する手動操作手段と、
   前記駆動力発生手段と係合され、前記駆動力発生手段と前記手動操作手段のいずれの駆動力によっても前記固定体に対して前記駆動力発生手段と一体的に移動するよう設置される被駆動体と、
   前記固定体に対して前記手動操作手段と一体的に移動するよう前記手動操作手段に結合されるとともに、前記駆動力発生手段に対して相対的に移動が可能なように、前記駆動力発生手段に対して摩擦結合されている相対移動部材と、
   前記相対移動部材に回転軸を有するとともに前記手動操作部材と前記固定体との間を回転結合する遊星回転体であって、前記回転軸を介して前記相対移動部材とともに移動しつつ前記回転軸周りに回転可能であるように設置された遊星回転体とを備えるレンズ駆動機構であり、
   前記駆動力発生手段が駆動力を発生するとき、当該駆動力、及び前記手動操作部材と前記固定体の間の静止摩擦力により、前記相対移動部材と前記遊星回転体と前記手動操作手段とを静止させた状態で前記被駆動体が前記駆動力発生手段と一体的に移動し、前記手動操作手段が駆動力を発生するとき、当該駆動力、及び前記相対移動部材と前記駆動力発生手段の間の静止摩擦力により、前記遊星回転体と前記相対移動部材を介して前記駆動力が伝達され、前記駆動力発生手段と前記被駆動体とが一体的に移動するように構成されていることを特徴とするレンズ駆動機構。
5. 前記駆動力発生手段は、電気一機械エネルギー変換により振動体に振動を励起し、該振動体とこれに圧接された前記相対移動部材の間の相対的移動により前記被駆動体に駆動力を伝達する振動型アクチュエータであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレンズ駆動機構。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のレンズ駆動機構を備えたことを特徴とする装置。
7. 前記被駆動体に伝達される駆動力によりレンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置であることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 請求項７記載のレンズ駆動装置を備えたことを特徴とするカメラ。