振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラ
【課題】常温での回転時に異音の発生を低減することができるとともに、低温条件下や高温条件下における起動特性の低下を低減することができる振動アクチュエータを提供すること。
【解決手段】電気機械変換素子１３の駆動により振動波を生じる弾性体１２と、弾性体１２と加圧接触し、振動波によって回転軸を中心に弾性体１２に対して相対的に回転される相対移動部材１５と、を備え、相対移動部材１５は、弾性体１２に接触可能でかつ相対移動部材１５の回転軸に直交する径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される接触部３５ａ，３６ａ，３７ａを有し、相対移動部材１５が変形しない場合と変形する場合とにおいて、接触部におけるヤング率の異なる部分が弾性体１２に接触する。
【解決手段】電気機械変換素子１３の駆動により振動波を生じる弾性体１２と、弾性体１２と加圧接触し、振動波によって回転軸を中心に弾性体１２に対して相対的に回転される相対移動部材１５と、を備え、相対移動部材１５は、弾性体１２に接触可能でかつ相対移動部材１５の回転軸に直交する径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される接触部３５ａ，３６ａ，３７ａを有し、相対移動部材１５が変形しない場合と変形する場合とにおいて、接触部におけるヤング率の異なる部分が弾性体１２に接触する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機械変換素子の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波という）を発生させ、この進行波によって駆動面に生じた楕円運動を利用し、楕円運動の波頭に加圧接触した相対移動部材を駆動する振動アクチュエータが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平１−１７３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の振動アクチュエータは、回転数を上げすぎると突発的な音（異音）が発生するため、性能的には余裕があっても異音が発生しない回転数以下でしか使用できない問題がある。この問題に対処するには、駆動部である弾性体の硬度を軟らかくすることが考えられる。しかし、低温条件下や高温条件下においては、振動アクチュエータは、弾性体の硬度が軟らかくなると、起動時に速やかに回転することができない等の起動特性が低下する可能性がある。
本発明の目的は、常温での回転時に異音の発生を低減することができるとともに、低温条件下や高温条件下における起動特性の低下を低減することができる振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段で前記課題を解決する。
請求項１に記載の発明は、電気機械変換素子（１３）に接触して設けられ、前記電気機械変換素子（１３）の駆動により振動波を生じる弾性体（１２，１２１）と、前記弾性体（１２，１２１）と加圧接触し、前記振動波によって回転軸を中心に前記弾性体（１２，１２１）に対して相対的に回転される相対移動部材（１５，１５Ａ，１５Ｂ）と、を備える振動アクチュエータ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）であって、前記相対移動部材（１５，１５Ａ，１５Ｂ）は、前記弾性体（１２，１２１）に接触可能でかつ該相対移動部材（１５，１５Ａ，１５Ｂ）の前記回転軸に直交する径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される接触部（３５ａ，３６ａ，３７ａ，３５１ａ，３６１ａ）を有し、該相対移動部材（１５，１５Ａ，１５Ｂ）が変形しない場合と変形する場合とにおいて、前記接触部（３５ａ，３６ａ，３７ａ，３５１ａ，３６１ａ）におけるヤング率の異なる部分が前記弾性体（１２，１２１）に接触すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ（１０）であって、前記相対移動部材（１５）は、該相対移動部材（１５）の前記回転軸方向において互いに線膨張係数の異なる複数の円板状部（３２，３３）が積層された積層部（３１）を有し、周囲の温度が常温のときにヤング率の大きい前記接触部（３６ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触し、周囲の温度が常温でないときに、前記積層部（３１）における前記複数の円板状部（３２，３３）のうちの隣り合う円板状部（３２，３３）の一方が前記一方に隣り合う他方に対して伸縮して前記回転軸を中心にたわむことにより、ヤング率の小さい前記接触部（３５ａ，３７ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ（１０Ａ）であって、前記相対移動部材（１５Ａ）は、該相対移動部材（１５Ａ）の前記径方向において互いに線膨張係数の異なる同心の複数の円環状に形成される第１環状部（３１０）を有し、周囲の温度が常温のときにヤング率の大きい前記接触部（３６ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触し、周囲の温度が常温でないときに、前記第１環状部（３１０）における前記線膨張係数の大きい部分（３１２）が前記径方向に伸縮することにより、ヤング率の小さい前記接触部（３５ａ，３７ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０Ａ）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ（１０Ｂ）であって、前記相対移動部材（１５Ｂ）は、該相対移動部材（１５Ｂ）の前記径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される第２環状部（３２０）を有し、前記弾性体（１２，１２１）に対して一定の回転数以下で回転したときにはヤング率の小さい前記接触部（３６１ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触し、前記弾性体（１２，１２１）に対して前記一定の回転数よりも大きい回転数で回転したときには、前記第２環状部（３２０）におけるヤング率の大きい部分（３２２）が遠心力で伸びることにより、ヤング率の大きい前記接触部（３５１ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０Ｂ）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）を備えるレンズ鏡筒（３）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）を備えるカメラ（１）である。
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】
【０００６】
本発明によれば、常温での回転時に異音の発生を低減することができるとともに、低温条件下や高温条件下における起動特性の低下を低減することができる振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態のカメラを説明する図である。
【図２】第１実施形態の超音波モータの断面図である。
【図３】周囲の温度が異なる場合における第１実施形態の超音波モータの移動子の形状を示す図であって、（ａ）は、常温のときの移動子の形状を示す図であり、（ｂ）は、高温のときの移動子の形状を示す図であり、（ｃ）は、低温のときの移動子の形状を示す図である。
【図４】周囲の温度が異なる場合における本発明の第２実施形態の超音波モータの移動子の形状を示す図であって、（ａ）は、常温のときの移動子の形状を示す図であり、（ｂ）は、高温のときの移動子の形状を示す図であり、（ｃ）は、低温のときの移動子の形状を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態の超音波モータの移動子の形状を示す図であって、（ａ）は、超音波モータの停止時の移動子の形状を示す図であり、（ｂ）は、超音波モータの回転時の移動子の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、振動アクチュエータとして、超音波モータを例に挙げて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のカメラ１を説明する図である。
図１に示すように、カメラ１は、撮像素子８を有するカメラボディ２と、レンズ７を有するレンズ鏡筒３とを備えている。レンズ鏡筒３は、カメラボディ２に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態では、レンズ鏡筒３は、交換レンズである例を示したが、これに限らず、例えば、カメラボディ２と一体型のレンズ鏡筒としてもよい。
【００１０】
レンズ鏡筒３は、レンズ７、カム筒６、ギア４，５、超音波モータ１０等を備えている。本実施形態では、超音波モータ１０は、カメラ１のフォーカス動作時にレンズ７を駆動する駆動源として用いられている。超音波モータ１０から得られた駆動力は、ギア４，５を介してカム筒６に伝えられる。レンズ７は、カム筒６に保持されており、超音波モータ１０の駆動力により、光軸方向（図１中に示す、矢印Ｏ方向）に略平行に移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。
図１において、レンズ鏡筒３内に設けられた不図示のレンズ群（レンズ７を含む）によって、撮像素子８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子８によって、結像された被写体像が電気信号に変換され、その信号をＡ／Ｄ変換することによって、画像データが得られる。
【００１１】
次に、超音波モータ１０について説明する。図２は、第１実施形態の超音波モータ１０の断面図である。
図２に示すように、第１実施形態の超音波モータ１０は、振動子１１、移動子１５、出力軸１８、加圧部材１９等を備え、振動子１１側を固定とし、移動子１５を回転駆動する形態となっている。
振動子１１は、弾性体１２と、弾性体１２に接合された圧電体１３とを有する略円環形状の部材である。
弾性体１２は、共振先鋭度が大きな金属材料によって形成され、その形状は、略円環形状である。この弾性体１２は、櫛歯部１２ａ、ベース部１２ｂ、フランジ部１２ｃを有する。
【００１２】
櫛歯部１２ａは、圧電体１３が接合される面とは反対側の面に、複数の溝を切って形成され、この櫛歯部１２ａの先端面は、移動子１５に加圧接触され、移動子１５を駆動する駆動面１２ｄとなる。この駆動面１２ｄには、Ｎｉ−Ｐ（ニッケル−リン）メッキ等の潤滑性の表面処理が施されている。櫛歯部１２ａを設ける理由は、圧電体１３の伸縮により駆動面１２ｄに生じる進行波の中立面をできる限り圧電体１３側へ近づけ、これにより駆動面１２ｄの進行波の振幅を増幅させるためである。
ベース部１２ｂは、弾性体１２の周方向に連続した部分であり、ベース部１２ｂの櫛歯部１２ａとは反対側の面（接合面１２ｅ）に、圧電体１３が接合されている。
フランジ部１２ｃは、弾性体１２の内径方向に突出した鍔状の部分であり、ベース部１２ｂの厚さ方向の略中央に配置されている。このフランジ部１２ｃにより、振動子１１は、固定部材１６に固定されている。
【００１３】
圧電体１３は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子である。本実施形態では、圧電体１３に圧電素子を用いるが、電歪素子等を用いてもよい。圧電体１３は、略円環形状の部材であり、周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）の電気信号が入力される範囲に分かれている。各相には、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられている。Ａ相とＢ相との間には、１／４波長分の間隔が空けられている。この圧電体１３は、接着剤によって弾性体１２に接合されている。
圧電体１３には、各相の電極にフレキシブルプリント基板１４が接続されている。フレキシブルプリント基板１４には、図示しない増幅部から駆動信号が供給され、この駆動信号によって、圧電体１３が伸縮する。振動子１１には、この圧電体１３の伸縮により、弾性体１２の駆動面１２ｄに進行波（振動波）が発生する。
【００１４】
移動子１５は、アルミニウム等の軽金属によって形成されて、弾性体１２の駆動面１２ｄに生じる進行波によって回転駆動される略円環状の部材である。移動子１５は、進行波によって後述する出力軸１８を中心に弾性体１２に対して相対的に回転される。
移動子１５の詳細については後述する。
【００１５】
出力軸１８は、略円柱形状の部材である。出力軸１８は、一方の端部がゴム部材２３を介して移動子１５に接しており、移動子１５と一体的に回転するように設けられている。
ゴム部材２３は、ゴムにより形成された略円環状の部材である。このゴム部材２３は、ゴムによる粘弾性で移動子１５と出力軸１８とを一体に回転可能とする機能と、移動子１５からの振動を出力軸１８へ伝えないように振動を吸収する機能とを備えており、ブチルゴム、シリコンゴム、プロピレンゴム等が用いられている。
【００１６】
加圧部材１９は、振動子１１と移動子１５とを加圧接触させる加圧力を発生する部材であり、ギア２０とベアリング受け部材２１との間に設けられている。本実施形態では、加圧部材１９は、圧縮コイルバネを用いているが、これに限定されることない。
【００１７】
ギア２０は、出力軸１８の断面Ｄ字状の部分に嵌まるように挿入されて、Ｅリング等のストッパ２２で固定され、回転方向及び軸方向に出力軸１８と一体となるように設けられている。ギア２０は、出力軸１８の回転とともに回転することにより、ギア４（図１参照）に駆動力を伝達する。
【００１８】
また、ベアリング受け部材２１は、ベアリング１７の内径側に配置され、ベアリング１７は、固定部材１６の内径側に配置された構造となっている。
加圧部材１９は、振動子１１を移動子１５側へ、出力軸１８の軸方向に加圧しており、この加圧力によって、移動子１５は、振動子１１の駆動面に加圧接触し、回転駆動される。なお、加圧部材１９とベアリング受け部材２１との間には、加圧力調整ワッシャーを設けて、超音波モータ１０の駆動に適正な加圧力が得られるようにしてもよい。
【００１９】
次に、本実施形態の移動子１５について詳細に説明する。図３は、周囲の温度が異なる場合における第１実施形態の超音波モータ１０の移動子１５の形状を示す図であって、（ａ）は、常温のときの移動子１５の形状を示す図であり、（ｂ）は、高温のときの移動子１５の形状を示す図であり、（ｃ）は、低温のときの移動子１５の形状を示す図である。
【００２０】
図２及び図３に示すように、移動子１５は、円筒基部３０と、積層部３１と、第１接触部３４とを有している。移動子１５は、円筒基部３０、積層部３１及び第１接触部３４により一体的に形成される部材である。円筒基部３０、積層部３１及び第１接触部３４は、ゴム部材２３側から、円筒基部３０、積層部３１、第１接触部３４の順に出力軸１８の軸方向に積層されて、互いに接合されている。
【００２１】
円筒基部３０は、略円筒形状に形成されている。円筒基部３０は、出力軸１８に回転可能に嵌合している。
積層部３１は、略円環形状に形成されている。積層部３１は、出力軸１８に回転可能に嵌合している。積層部３１の径は、円筒基部３０よりも大きく形成されている。積層部３１の円筒基部３０側の面の内周縁側は、円筒基部３０に接合されている。積層部３１の円筒基部３０とは反対側の面の外周縁側には、後述する第１接触部３４が接合されている。
【００２２】
積層部３１は、第１円板状部３２と、第２円板状部３３とが出力軸１８の軸方向に積層されて形成されている。第１円板状部３２は、積層部３１における出力軸１８の軸方向の円筒基部３０側に配置されている。第２円板状部３３は、積層部３１における出力軸１８の軸方向の円筒基部３０とは反対側に配置されている。
第１円板状部３２及び第２円板状部３３は、略同じ径により円板状に形成されている。第１円板状部３２及び第２円板状部３３は、金属材料により形成されている。
【００２３】
第１円板状部３２及び第２円板状部３３は、積層部３１における出力軸１８の軸方向において互いに線膨張係数が異なっている。
第１円板状部３２の線膨張係数は、後述する第２円板状部３３の線膨張係数よりも小さい。第２円板状部３３の線膨張係数は、第１円板状部３２の線膨張係数よりも大きい。
【００２４】
このように構成される積層部３１は、周囲の温度が低温及び高温に変化することにより変形する。
具体的には、図３（ａ）に示すように、積層部３１は、周囲の温度が常温のときには、出力軸１８に直交する方向に略平行で、かつ、弾性体１２の駆動面１２ｄに略平行の円板形状である。
【００２５】
そして、図３（ｂ）に示すように、周囲の温度が常温から高温になると、第２円板状部３３の線膨張係数が第１円板状部３２よりも大きいため、第２円板状部３３は、第１円板状部３２に対して伸びる。これにより、積層部３１は、出力軸１８の軸を中心に、積層部３１の外周縁側が弾性体１２から離れる方向に反った形状にたわむ。
【００２６】
また、図３（ｃ）に示すように、周囲の温度が常温から低温になると、第２円板状部３３の線膨張係数が第１円板状部３２よりも大きいため、第２円板状部３３は、第１円板状部３２に対して収縮する。これにより、積層部３１は、出力軸１８の軸を中心に、積層部３１の外周縁側が弾性体１２に近づく方向に反った形状にたわむ。
【００２７】
第１接触部３４は、積層部３１の円筒基部３０とは反対側の面の外周縁側に接合されている。第１接触部３４は、出力軸１８から離間した略円環形状に形成されている。
第１接触部３４は、第１内側接触部３５と、第１中間接触部３６と、第１外側接触部３７とを有している。
【００２８】
第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７は、金属材料により短筒の円環状に形成されている。第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７は、出力軸１８を中心に、同心状に形成されている。第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７は、出力軸１８側から、第１内側接触部３５、第１中間接触部３６、第１外側接触部３７の順に径方向に配置されて一体的に形成されている。
【００２９】
第１接触部３４は、径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される。本実施形態においては、第１接触部３４の第１内側接触部３５及び第１外側接触部３７は、ヤング率が同じである。第１接触部３４の第１中間接触部３６のヤング率は、第１接触部３４の第１内側接触部３５及び第１外側接触部３７のヤング率よりも大きい。
【００３０】
ここで、ヤング率が大きい部材ほど軟らかい部材である。つまり、第１中間接触部３６のヤング率が第１内側接触部３５及び第１外側接触部３７のヤング率よりも大きいため、第１中間接触部３６は、第１内側接触部３５及び第１外側接触部３７よりも軟らかい部材である。
【００３１】
第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７は、互いを貼り合わせて接合したり、モールド成形することにより一体的に形成されている。なお、第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７は、互いに同じ金属を使用して、製造時に添加物を添加することによって、ヤング率を異なるように形成することもできる。
【００３２】
第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７それぞれは、第１内側接触面３５ａ、第１中間接触面３６ａ、第１外側接触面３７ａを有している。
第１内側接触面３５ａ、第１中間接触面３６ａ及び第１外側接触面３７ａは、弾性体１２の駆動面１２ｄに対向して配置されるとともに、弾性体１２の駆動面１２ｄに接触可能である。第１内側接触面３５ａ、第１中間接触面３６ａ及び第１外側接触面３７ａには、耐摩耗性向上のためアルマイト等の表面処理が施されている。
【００３３】
第１内側接触面３５ａ、第１中間接触面３６ａ及び第１外側接触面３７ａは、周囲の温度の変化によって積層部３１が変形しない場合と変形する場合において、弾性体１２の駆動面１２ｄへ接触する部分が異なっている。
【００３４】
具体的には、図３（ａ）に示すように、周囲の温度が常温のときには、積層部３１は、弾性体１２の駆動面１２ｄに略平行の円板形状である。そのため、第１接触部３４における弾性体１２の駆動面１２ｄに主に接触する部分は、第１接触部３４の径方向における中央に形成される第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａとなる。第１中間接触面３６ａは、第１内側接触部３５及び第１外側接触部３７よりもヤング率が大きく軟らかい第１中間接触部３６により形成される面である。
【００３５】
また、図３（ｂ）に示すように、積層部３１は、周囲の温度が高温のときには、積層部３１の外周縁側が弾性体１２から離れる方向に反ってたわむ。そのため、第１接触部３４における弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する部分は、第１内側接触部３５の第１内側接触面３５ａの内縁となる。第１内側接触面３５ａは、第１中間接触部３６の第１中間接触部３６よりもヤング率が小さくて硬い第１内側接触部３５により形成される面である。
【００３６】
また、図３（ｃ）に示すように、周囲の温度が低温のときには、積層部３１の外周縁側が弾性体１２に近づく方向に反ってたわむ。そのため、第１接触部３４における弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する部分は、第１外側接触部３７の第１外側接触面３７ａの外縁となる。第１外側接触面３７ａは、第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａよりもヤング率が小さくて硬い第１外側接触部３７により形成される面である
【００３７】
次に、超音波モータ１０の動作について説明する。
図３（ａ）に示すように、周囲の温度が常温のとき、移動子１５の積層部３１は、弾性体１２の駆動面１２ｄに略平行の円板形状である。
そのため、第１接触部３４における弾性体１２の駆動面１２ｄに主に接触する部分は、第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａとなる。この状態で、フレキシブルプリント基板１４により圧電体１３の各相の電極に不図示の増幅部から駆動信号が供給されると、圧電体１３は、フレキシブルプリント基板１４に供給された駆動信号によって伸縮する。圧電体１３の伸縮により、振動子１１の弾性体１２に進行波が発生する。本実施形態では、４波の進行波が発生するようになっている。
【００３８】
進行波は、弾性体１２の駆動面１２ｄを介して第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａに伝達され、移動子１５は、駆動力を受けて、回転する。移動子１５の回転は、ゴム部材２３、出力軸１８、ギア２０，４，５を介して、カム筒６を図１の矢印Ｏ方向に移動させる。この結果、超音波モータ１０は、カメラ１のフォーカス調整を行うことになる。
【００３９】
ここで、移動子１５は、主に第１中間接触面３６ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触した状態で回転している。そして、第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａは、ヤング率が大きく軟らかい第１中間接触部３６により形成される面である。
従って、超音波モータ１０は、周囲の温度が常温のとき、回転時においてヤング率が大きく軟らかい第１中間接触面３６ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触しているため、高速回転しても異音が発生することが低減される。
【００４０】
また、周囲の温度が高温のとき、図３（ｂ）に示すように、第２円板状部３３は、第１円板状部３２よりも線膨張係数が大きいため、第１円板状部３２に対して伸びる。このため、積層部３１（第２円板状部３３及び第１円板状部３２）の外周縁側は、弾性体１２から離れる方向に反ってたわんでいる。これにより、弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する部分は、第１中間接触部３６よりもヤング率が小さくて硬い第１内側接触部３５の第１内側接触面３５ａとなる。
【００４１】
従って、周囲の温度が高温のときには、超音波モータ１０は、移動子１５の回転の立ち上がり時である超音波モータ１０の起動時に、ヤング率が小さくて硬い第１内側接触面３５ａに接触した状態で起動するため、移動子１５を速やかに回転させることができる。
【００４２】
また、周囲の温度が低温のとき、図３（ｃ）に示すように、第２円板状部３３は、第１円板状部３２よりも線膨張係数が大きいため、第１円板状部３２に対して収縮する。このため、積層部３１（第２円板状部３３及び第１円板状部３２）の外周縁側は、弾性体１２に近づく方向に反ってたわんでいる。これにより、弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する部分は、第１中間接触部３６よりもヤング率が小さくて硬い第１外側接触部３７の第１外側接触面３７ａとなる。
【００４３】
従って、周囲の温度が低温のときには、超音波モータ１０は、移動子１５の回転の立ち上がり時である超音波モータ１０の起動時に、ヤング率が小さくて硬い第１外側接触面３７ａに接触した状態で起動するため、移動子１５を速やかに回転させることができる。
【００４４】
以上のように構成される超音波モータ１０を備えたレンズ鏡筒３、カメラ１は、焦点調整を速やかにかつ静かに行うことができる。
また、超音波モータ１０を備えたレンズ鏡筒３、カメラ１は、周囲の温度に影響されることなく、焦点調整を速やかに行うことができる。
【００４５】
以上、第１実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）超音波モータ１０は、周囲の温度が常温のとき、積層部３１が弾性体１２の駆動面１２ｄに略平行であるため、ヤング率が大きく軟らかい第１中間接触面３６ａが主に弾性体１２の駆動面１２ｄに接触している。
また、超音波モータ１０は、周囲の温度が高温のとき、積層部３１の外周縁側が弾性体１２から離れる方向に反ってたわむため、ヤング率が小さい硬い第１内側接触面３５ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する。
また、超音波モータ１０は、周囲の温度が低温のとき、積層部３１の内周縁側が弾性体１２から離れる方向に反ってたわむため、ヤング率が小さい第１外側接触面３７ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する。
【００４６】
そのため、常温での回転時において、超音波モータ１０は、主にヤング率が大きく軟らかい第１中間接触面３６ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触しているので、高速回転しても異音が発生することが低減される。更に、高温時及び低温時において、超音波モータ１０は、移動子１５の回転の立ち上がり時である超音波モータ１０の起動時に、ヤング率が小さい硬い第１内側接触面３５ａや第１外側接触面３７ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触するので、移動子１５を速やかに回転させることができる。
従って、超音波モータ１０は、常温での回転時に異音の発生を低減することができるとともに、低温条件下や高温条件下における起動特性の低下を低減することができる。
【００４７】
（２）また、第１接触部３４は、径方向においてヤング率の異なる同心の円環状に形成される。そのため、ヤング率が大きい部分の割合を適宜調整することで、超音波モータ１０の回転特性の低下を低減することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を説明し、第１実施形態と同様な構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、超音波モータの動作についても第１実施形態と同様であるため説明を省略する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、主に、移動子１５Ａ及び弾性体１２１である。
図４は、周囲の温度が異なる場合における本発明の第２実施形態の超音波モータ１０Ａの移動子１５Ａの形状を示す図であって、（ａ）は、常温のときの移動子１５Ａの形状を示す図であり、（ｂ）は、高温のときの移動子１５Ａの形状を示す図であり、（ｃ）は、低温のときの移動子１５Ａの形状を示す図である。
【００４９】
図４に示すように、第２実施形態の超音波モータ１０Ａの弾性体１２１は、櫛歯部１２ａの先端から移動子１５Ａ側に向けて突出する突出部１２ｆを有している。突出部１２ｆは、出力軸１８の径方向に所定長さ（幅）を有して略円環形状に形成されている。突出部１２ｆの先端面は、移動子１５Ａに加圧接触され、移動子１５Ａを駆動する駆動面１２ｄとなる。
【００５０】
移動子１５Ａは、円筒基部３０と、第１環状部３１０と、第１接触部３４と、を有している。第１接触部３４は、第１実施形態と同様であるため詳細な説明を省略するが、第１内側接触部３５と、第１中間接触部３６と、第１外側接触部３７とを有している。第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７それぞれは、弾性体１２の駆動面１２ｄに対向するとともに、弾性体１２の駆動面１２ｄに接触可能な、第１内側接触面３５ａ、第１中間接触面３６ａ及び第１外側接触面３７ａを有している。
円筒基部３０は、第１実施形態と同様の構成であるため詳細な説明を省略する。
【００５１】
第１環状部３１０は、出力軸１８の軸方向に所定長さ（厚さ）を有する略円環形状で円板状に形成される。第１環状部３１０は、第１内側筒状部３１１と、第１中間筒状部３１２と、第１外側筒状部３１３とを有している。
【００５２】
第１内側筒状部３１１、第１中間筒状部３１２及び第１外側筒状部３１３は、金属材料によって形成され、同心状に互いに接合されている。第１内側筒状部３１１、第１中間筒状部３１２及び第１外側筒状部３１３は、出力軸１８側から、第１内側筒状部３１１、第１中間筒状部３１２、第１外側筒状部３１３の順に、径方向に配置されている。第１内側筒状部３１１、第１中間筒状部３１２及び第１外側筒状部３１３は、出力軸１８の軸方向の長さ（厚さ）は、略同じに形成されている。
【００５３】
第１環状部３１０は、径方向において互いに線膨張係数の異なる同心の複数の円環状に形成される。本実施形態においては、第１中間筒状部３１２の線膨張係数は、第１内側筒状部３１１及び第１外側筒状部３１３の線膨張係数よりも大きい。
【００５４】
このように構成される第１環状部３１０は、周囲の温度が低温及び高温に変化することにより変形する。
具体的には、図４（ａ）に示すように、第１環状部３１０は、周囲の温度が常温のときは、積層部３１が弾性体１２１の駆動面１２ｄに略平行の円板形状である。そして、第１環状部３１０の径方向の長さは、第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａが突出部１２ｆの駆動面１２ｄに接触する長さである。第１中間接触面３６ａは、ヤング率が大きく軟らかい面である。
【００５５】
また、図４（ｂ）に示すように、第１環状部３１０は、周囲の温度が高温になると、第１中間筒状部３１２の線膨張係数が大きいため、出力軸１８の径方向に伸びる。これにより、第１環状部３１０の径方向の長さは、第１内側接触面３５ａが突出部１２ｆの駆動面１２ｄに接触する長さに伸長する。第１内側接触面３５ａは、ヤング率が小さく硬い面である。
【００５６】
また、図４（ｃ）に示すように、第１環状部３１０は、周囲の温度が低温になると、第１中間筒状部３１２の線膨張係数が大きいため、出力軸１８の径方向に収縮する。これにより、第１環状部３１０の径方向の長さは、第１外側接触面３７ａが突出部１２ｆの駆動面１２ｄに接触する長さに収縮する。第１外側接触面３７ａは、ヤング率が小さく硬い面である。
【００５７】
以上のように構成されることによって、第２実施形態の超音波モータ１０Ａは、前述の第１実施形態と同様に、常温時において、ヤング率が大きく軟らかい第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａが接触するため、高速回転しても異音が発生することが低減される。更に、超音波モータ１０Ａは、高温時及び低温時において、ヤング率が小さく硬い第１内側接触面３５ａ又は第１外側接触面３７ａが突出部１２ｆの駆動面１２ｄに接触するため、超音波モータ１０Ａの起動時に、移動子１５Ａを速やかに回転させることができる。
【００５８】
第２実施形態によると、以下の効果を有する。
超音波モータ１０Ａは、周囲の温度が常温のとき、ヤング率が大きく軟らかい第１中間接触面３６ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触している。また、超音波モータ１０Ａは、周囲の温度が高温のとき、線膨張係数の大きい第１中間筒状部３１２が主に径方向に伸びて、ヤング率が小さく硬い第１内側接触面３５ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する。また、超音波モータ１０Ａは、周囲の温度が低温のとき、第１中間筒状部３１２が主に径方向に収縮して、ヤング率が小さく硬い第１外側接触面３７ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する。
そのため、超音波モータ１０Ａは、第１実施形態の超音波モータ１０と同様な効果を有し、常温時において、高速回転しても異音が発生することが低減される。更に、超音波モータ１０Ａは、高温時及び低温時において、超音波モータ１０Ａの起動時に、移動子１５Ａを速やかに回転させることができるため、起動特性の低下を低減することができる。
【００５９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態については、主として、第１実施形態及び第２実施形態とは異なる点を説明し、第１実施形態及び第２実施形態と同様な構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、超音波モータの動作についても第１実施形態と同様であるため説明を省略する。第３実施形態が第２実施形態と異なる点は、主に、移動子１５Ｂである。図５は、本発明の第３実施形態の超音波モータ１０Ｂの移動子１５Ｂの形状を示す図であって、（ａ）は、超音波モータ１０Ｂの停止時の移動子１５Ｂの形状を示す図であり、（ｂ）は、超音波モータ１０Ｂの回転時の移動子１５Ｂの形状を示す図である。
【００６０】
第３実施形態の超音波モータ１０Ｂの弾性体１２１は、第２実施形態と同様に、櫛歯部１２ａの先端から移動子１５Ｂ側に向けて突出する突出部１２ｆを有している。突出部１２ｆの先端面は、移動子１５Ａに加圧接触され、移動子１５Ｂを駆動する駆動面１２ｄとなる。
【００６１】
図５に示すように、第３実施形態の超音波モータ１０Ｂの移動子１５Ｂは、円筒基部３０と、第２環状部３２０と、第２接触部３４１と、を有している。円筒基部３０は、第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成であるため詳細な説明を省略する。
第３実施形態の第２接触部３４１は、出力軸１８から離間した略円環形状に形成されている。第２接触部３４１は、第２内側接触部３５１と、第２外側接触部３６１とを有している。第２接触部３４１の第２内側接触部３５１及び第２外側接触部３６１それぞれは、弾性体１２１の駆動面１２ｄに対向するとともに、弾性体１２１の駆動面１２ｄに接触可能な、第２内側接触面３５１ａ及び第２外側接触面３６１ａを有している。
【００６２】
第２内側接触部３５１及び第２外側接触部３６１は、金属材料により短筒の円環状に形成されている。第２内側接触部３５１及び第２外側接触部３６１は、出力軸１８を中心に、同心状に形成されている。第２内側接触部３５１及び第２外側接触部３６１は、出力軸１８側から、第２内側接触部３５１、第２外側接触部３６１の順に径方向に配置されて一体的に形成されている。
【００６３】
第２接触部３４１は、径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される。本実施形態においては、第２接触部３４１の第２内側接触部３５１のヤング率は、第２外側接触部３６１のヤング率よりも大きい。
【００６４】
第２環状部３２０は、出力軸１８の軸方向に所定長さ（厚さ）を有する略円環形状で円板状に形成される。第２環状部３２０は、第２内側筒状部３２１と、第２中間筒状部３２２と、第２外側筒状部３２３とを有している。
【００６５】
第２内側筒状部３２１、第２中間筒状部３２２及び第２外側筒状部３２３は、金属材料によって形成され、同心状に互いに接合されている。第２内側筒状部３２１、第２中間筒状部３２２及び第２外側筒状部３２３は、出力軸１８側から、第２内側筒状部３２１、第２中間筒状部３２２、第２外側筒状部３２３順に、径方向に配置されている。第２内側筒状部３２１、第２中間筒状部３２２及び第２外側筒状部３２３は、出力軸１８の軸方向の長さ（厚さ）は、略同じに形成されている。
【００６６】
第２環状部３２０は、径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される。本実施形態においては、第２中間筒状部３２２のヤング率は、第２内側筒状部３２１及び第２外側筒状部３２３のヤング率よりも大きい。
【００６７】
このように構成される第２環状部３２０は、移動子１５の回転時において、ヤング率が大きく軟らかい第２中間筒状部３２２が遠心力で径方向に伸びる。
具体的には、図５（ａ）に示すように、第２環状部３２０は、移動子１５の停止時においては、積層部３１が弾性体１２の駆動面１２ｄに略平行の円筒形状である。そして、第２環状部３２０は、第２外側接触面３６１ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触するような径方向の長さである。第２外側接触面３６１ａは、ヤング率が小さく硬い面である。
【００６８】
また、図５（ｂ）に示すように、第２環状部３２０は、移動子１５が弾性体１２に対して一定の回転数よりも大きい回転数で回転したときには、第２中間筒状部３２２のヤング率が大きく軟らかいため、第２中間筒状部３２２が遠心力で出力軸１８の径方向に伸びる。これにより、第２環状部３２０は、第２内側接触面３５１ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触するような径方向の長さに伸長する。第２内側接触面３５１ａは、ヤング率が大きく軟らかい面である。
【００６９】
以上のように構成されることによって、第３実施形態の超音波モータ１０Ｂは、超音波モータ１０Ｂの起動時に、ヤング率の小さい硬い第２外側接触面３６１ａが突出部１２ｆの駆動面１２ｄに接触する。そのため、超音波モータ１０Ｂは、移動子１５Ｂを速やかに回転させることができる。更に、超音波モータ１０Ｂは、移動子１５Ｂが弾性体１２１に対して一定の回転数よりも大きい回転数で回転したときには、ヤング率が大きく軟らかい第２内側接触面３５１ａが接触する。そのため、超音波モータ１０Ｂは、高速回転しても異音が発生することが低減される。
【００７０】
第３実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）超音波モータ１０Ｂは、超音波モータ１０Ｂの起動時に、ヤング率の大きい第２中間筒状部３２２が伸びていない状態であるため、ヤング率の小さい硬い第２外側接触面３６１ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触している。そのため、超音波モータ１０Ｂは、超音波モータ１０Ｂの起動時に、移動子１５Ｂを速やかに回転させることができる。これにより、超音波モータ１０Ｂは、起動特性の低下を低減することができる。
また、移動子１５Ｂが弾性体１２１に対して一定の回転数よりも大きい回転数で回転したときには、ヤング率の大きい第２中間筒状部３２２が遠心力で伸びて、ヤング率の大きい軟らかい第２内側接触面３５１ａが弾性体１２１の駆動面１２ｄに接触する。これにより、超音波モータ１０Ｂは、高速回転しても異音が発生することが低減される。
【００７１】
（２）第２環状部３２０及び第２接触部３４１は、径方向においてヤング率の異なる同心の円環状に形成される。そのため、ヤング率が大きい部分の割合を適宜調整することで、超音波モータ１０Ｂの回転特性の低下を低減することができる。
【００７２】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
【００７３】
（１）前述の第１実施形態において、第２円板状部３３の線膨張係数を第１円板状部３２の線膨張係数よりも大きく構成したが、第１円板状部３２の線膨張係数を第２円板状部３３の線膨張係数よりも大きく構成してもよい。
この場合、前述の第１実施形態と同様に、周囲の温度が常温のとき、ヤング率が大きい軟らかい部分である第１中間接触面３６ａが主に弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する。
また、周囲の温度が高温のとき、第１円板状部３２が第２円板状部３３に対して伸びて、積層部３１の外周縁側が弾性体１２に近づく方向に反ってたわむ。これにより、第１外側接触面３７ａは、弾性体１２に接触する。
また、周囲の温度が低温のとき、第１円板状部３２が第２円板状部３３に対して収縮して、積層部３１の外周縁側が弾性体１２から離れる方向に反ってたわむ。これにより、第１内側接触面３５ａは、弾性体１２に接触する。
そのため、第１実施形態と同様に、常温時において、超音波モータ１０は、高速回転しても異音が発生することが低減される。更に、高温時及び低温時において、超音波モータ１０の起動時に、超音波モータ１０は、移動子１５を速やかに回転させることができる。
【００７４】
（２）また、前述の第２実施形態においては、第１中間筒状部３１２の線膨張係数を、第１内側筒状部３１１及び第１外側筒状部３１３よりも大きく構成したが、これに制限されず、第１内側筒状部３１１及び第１外側筒状部３１３の線膨張係数を、第１中間筒状部３１２よりも大きく構成してもよい。この場合においても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、常温時において、超音波モータ１０Ａは、高速回転しても異音が発生することが低減される。更に、超音波モータ１０Ａは、高温時及び低温時において、第１内側筒状部３１１及び第１外側筒状部３１３が径方向に伸縮するため、超音波モータ１０Ａの起動時に、移動子１５Ａを速やかに回転させることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１：カメラ、３：レンズ鏡筒、１０，１０Ａ，１０Ｂ：超音波モータ、１１：振動子、１２：弾性体、１３：圧電体、１５，１５Ａ，１５Ｂ：移動子、３１：積層部、３２：第１円板状部、３３：第２円板状部、３４：第１接触部、３５：第１内側接触部、３５ａ：第１内側接触面、３６：第１中間接触部、３６ａ：第１中間接触面、３７：第１外側接触部、３７ａ：第１外側接触面、１２１：弾性体、３１０：第１環状部、３２０：第２環状部、３４１：第２接触部、３５１：第２内側接触部、３５１ａ：第２内側接触面、３６１：第２外側接触部、３６１ａ：第２外側接触面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機械変換素子の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波という）を発生させ、この進行波によって駆動面に生じた楕円運動を利用し、楕円運動の波頭に加圧接触した相対移動部材を駆動する振動アクチュエータが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平１−１７３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の振動アクチュエータは、回転数を上げすぎると突発的な音（異音）が発生するため、性能的には余裕があっても異音が発生しない回転数以下でしか使用できない問題がある。この問題に対処するには、駆動部である弾性体の硬度を軟らかくすることが考えられる。しかし、低温条件下や高温条件下においては、振動アクチュエータは、弾性体の硬度が軟らかくなると、起動時に速やかに回転することができない等の起動特性が低下する可能性がある。
本発明の目的は、常温での回転時に異音の発生を低減することができるとともに、低温条件下や高温条件下における起動特性の低下を低減することができる振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段で前記課題を解決する。
請求項１に記載の発明は、電気機械変換素子（１３）に接触して設けられ、前記電気機械変換素子（１３）の駆動により振動波を生じる弾性体（１２，１２１）と、前記弾性体（１２，１２１）と加圧接触し、前記振動波によって回転軸を中心に前記弾性体（１２，１２１）に対して相対的に回転される相対移動部材（１５，１５Ａ，１５Ｂ）と、を備える振動アクチュエータ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）であって、前記相対移動部材（１５，１５Ａ，１５Ｂ）は、前記弾性体（１２，１２１）に接触可能でかつ該相対移動部材（１５，１５Ａ，１５Ｂ）の前記回転軸に直交する径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される接触部（３５ａ，３６ａ，３７ａ，３５１ａ，３６１ａ）を有し、該相対移動部材（１５，１５Ａ，１５Ｂ）が変形しない場合と変形する場合とにおいて、前記接触部（３５ａ，３６ａ，３７ａ，３５１ａ，３６１ａ）におけるヤング率の異なる部分が前記弾性体（１２，１２１）に接触すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ（１０）であって、前記相対移動部材（１５）は、該相対移動部材（１５）の前記回転軸方向において互いに線膨張係数の異なる複数の円板状部（３２，３３）が積層された積層部（３１）を有し、周囲の温度が常温のときにヤング率の大きい前記接触部（３６ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触し、周囲の温度が常温でないときに、前記積層部（３１）における前記複数の円板状部（３２，３３）のうちの隣り合う円板状部（３２，３３）の一方が前記一方に隣り合う他方に対して伸縮して前記回転軸を中心にたわむことにより、ヤング率の小さい前記接触部（３５ａ，３７ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ（１０Ａ）であって、前記相対移動部材（１５Ａ）は、該相対移動部材（１５Ａ）の前記径方向において互いに線膨張係数の異なる同心の複数の円環状に形成される第１環状部（３１０）を有し、周囲の温度が常温のときにヤング率の大きい前記接触部（３６ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触し、周囲の温度が常温でないときに、前記第１環状部（３１０）における前記線膨張係数の大きい部分（３１２）が前記径方向に伸縮することにより、ヤング率の小さい前記接触部（３５ａ，３７ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０Ａ）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ（１０Ｂ）であって、前記相対移動部材（１５Ｂ）は、該相対移動部材（１５Ｂ）の前記径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される第２環状部（３２０）を有し、前記弾性体（１２，１２１）に対して一定の回転数以下で回転したときにはヤング率の小さい前記接触部（３６１ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触し、前記弾性体（１２，１２１）に対して前記一定の回転数よりも大きい回転数で回転したときには、前記第２環状部（３２０）におけるヤング率の大きい部分（３２２）が遠心力で伸びることにより、ヤング率の大きい前記接触部（３５１ａ）が前記弾性体（１２，１２１）に接触すること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０Ｂ）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）を備えるレンズ鏡筒（３）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０，１０Ａ，１０Ｂ）を備えるカメラ（１）である。
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】
【０００６】
本発明によれば、常温での回転時に異音の発生を低減することができるとともに、低温条件下や高温条件下における起動特性の低下を低減することができる振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態のカメラを説明する図である。
【図２】第１実施形態の超音波モータの断面図である。
【図３】周囲の温度が異なる場合における第１実施形態の超音波モータの移動子の形状を示す図であって、（ａ）は、常温のときの移動子の形状を示す図であり、（ｂ）は、高温のときの移動子の形状を示す図であり、（ｃ）は、低温のときの移動子の形状を示す図である。
【図４】周囲の温度が異なる場合における本発明の第２実施形態の超音波モータの移動子の形状を示す図であって、（ａ）は、常温のときの移動子の形状を示す図であり、（ｂ）は、高温のときの移動子の形状を示す図であり、（ｃ）は、低温のときの移動子の形状を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態の超音波モータの移動子の形状を示す図であって、（ａ）は、超音波モータの停止時の移動子の形状を示す図であり、（ｂ）は、超音波モータの回転時の移動子の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、振動アクチュエータとして、超音波モータを例に挙げて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のカメラ１を説明する図である。
図１に示すように、カメラ１は、撮像素子８を有するカメラボディ２と、レンズ７を有するレンズ鏡筒３とを備えている。レンズ鏡筒３は、カメラボディ２に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態では、レンズ鏡筒３は、交換レンズである例を示したが、これに限らず、例えば、カメラボディ２と一体型のレンズ鏡筒としてもよい。
【００１０】
レンズ鏡筒３は、レンズ７、カム筒６、ギア４，５、超音波モータ１０等を備えている。本実施形態では、超音波モータ１０は、カメラ１のフォーカス動作時にレンズ７を駆動する駆動源として用いられている。超音波モータ１０から得られた駆動力は、ギア４，５を介してカム筒６に伝えられる。レンズ７は、カム筒６に保持されており、超音波モータ１０の駆動力により、光軸方向（図１中に示す、矢印Ｏ方向）に略平行に移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。
図１において、レンズ鏡筒３内に設けられた不図示のレンズ群（レンズ７を含む）によって、撮像素子８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子８によって、結像された被写体像が電気信号に変換され、その信号をＡ／Ｄ変換することによって、画像データが得られる。
【００１１】
次に、超音波モータ１０について説明する。図２は、第１実施形態の超音波モータ１０の断面図である。
図２に示すように、第１実施形態の超音波モータ１０は、振動子１１、移動子１５、出力軸１８、加圧部材１９等を備え、振動子１１側を固定とし、移動子１５を回転駆動する形態となっている。
振動子１１は、弾性体１２と、弾性体１２に接合された圧電体１３とを有する略円環形状の部材である。
弾性体１２は、共振先鋭度が大きな金属材料によって形成され、その形状は、略円環形状である。この弾性体１２は、櫛歯部１２ａ、ベース部１２ｂ、フランジ部１２ｃを有する。
【００１２】
櫛歯部１２ａは、圧電体１３が接合される面とは反対側の面に、複数の溝を切って形成され、この櫛歯部１２ａの先端面は、移動子１５に加圧接触され、移動子１５を駆動する駆動面１２ｄとなる。この駆動面１２ｄには、Ｎｉ−Ｐ（ニッケル−リン）メッキ等の潤滑性の表面処理が施されている。櫛歯部１２ａを設ける理由は、圧電体１３の伸縮により駆動面１２ｄに生じる進行波の中立面をできる限り圧電体１３側へ近づけ、これにより駆動面１２ｄの進行波の振幅を増幅させるためである。
ベース部１２ｂは、弾性体１２の周方向に連続した部分であり、ベース部１２ｂの櫛歯部１２ａとは反対側の面（接合面１２ｅ）に、圧電体１３が接合されている。
フランジ部１２ｃは、弾性体１２の内径方向に突出した鍔状の部分であり、ベース部１２ｂの厚さ方向の略中央に配置されている。このフランジ部１２ｃにより、振動子１１は、固定部材１６に固定されている。
【００１３】
圧電体１３は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子である。本実施形態では、圧電体１３に圧電素子を用いるが、電歪素子等を用いてもよい。圧電体１３は、略円環形状の部材であり、周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）の電気信号が入力される範囲に分かれている。各相には、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられている。Ａ相とＢ相との間には、１／４波長分の間隔が空けられている。この圧電体１３は、接着剤によって弾性体１２に接合されている。
圧電体１３には、各相の電極にフレキシブルプリント基板１４が接続されている。フレキシブルプリント基板１４には、図示しない増幅部から駆動信号が供給され、この駆動信号によって、圧電体１３が伸縮する。振動子１１には、この圧電体１３の伸縮により、弾性体１２の駆動面１２ｄに進行波（振動波）が発生する。
【００１４】
移動子１５は、アルミニウム等の軽金属によって形成されて、弾性体１２の駆動面１２ｄに生じる進行波によって回転駆動される略円環状の部材である。移動子１５は、進行波によって後述する出力軸１８を中心に弾性体１２に対して相対的に回転される。
移動子１５の詳細については後述する。
【００１５】
出力軸１８は、略円柱形状の部材である。出力軸１８は、一方の端部がゴム部材２３を介して移動子１５に接しており、移動子１５と一体的に回転するように設けられている。
ゴム部材２３は、ゴムにより形成された略円環状の部材である。このゴム部材２３は、ゴムによる粘弾性で移動子１５と出力軸１８とを一体に回転可能とする機能と、移動子１５からの振動を出力軸１８へ伝えないように振動を吸収する機能とを備えており、ブチルゴム、シリコンゴム、プロピレンゴム等が用いられている。
【００１６】
加圧部材１９は、振動子１１と移動子１５とを加圧接触させる加圧力を発生する部材であり、ギア２０とベアリング受け部材２１との間に設けられている。本実施形態では、加圧部材１９は、圧縮コイルバネを用いているが、これに限定されることない。
【００１７】
ギア２０は、出力軸１８の断面Ｄ字状の部分に嵌まるように挿入されて、Ｅリング等のストッパ２２で固定され、回転方向及び軸方向に出力軸１８と一体となるように設けられている。ギア２０は、出力軸１８の回転とともに回転することにより、ギア４（図１参照）に駆動力を伝達する。
【００１８】
また、ベアリング受け部材２１は、ベアリング１７の内径側に配置され、ベアリング１７は、固定部材１６の内径側に配置された構造となっている。
加圧部材１９は、振動子１１を移動子１５側へ、出力軸１８の軸方向に加圧しており、この加圧力によって、移動子１５は、振動子１１の駆動面に加圧接触し、回転駆動される。なお、加圧部材１９とベアリング受け部材２１との間には、加圧力調整ワッシャーを設けて、超音波モータ１０の駆動に適正な加圧力が得られるようにしてもよい。
【００１９】
次に、本実施形態の移動子１５について詳細に説明する。図３は、周囲の温度が異なる場合における第１実施形態の超音波モータ１０の移動子１５の形状を示す図であって、（ａ）は、常温のときの移動子１５の形状を示す図であり、（ｂ）は、高温のときの移動子１５の形状を示す図であり、（ｃ）は、低温のときの移動子１５の形状を示す図である。
【００２０】
図２及び図３に示すように、移動子１５は、円筒基部３０と、積層部３１と、第１接触部３４とを有している。移動子１５は、円筒基部３０、積層部３１及び第１接触部３４により一体的に形成される部材である。円筒基部３０、積層部３１及び第１接触部３４は、ゴム部材２３側から、円筒基部３０、積層部３１、第１接触部３４の順に出力軸１８の軸方向に積層されて、互いに接合されている。
【００２１】
円筒基部３０は、略円筒形状に形成されている。円筒基部３０は、出力軸１８に回転可能に嵌合している。
積層部３１は、略円環形状に形成されている。積層部３１は、出力軸１８に回転可能に嵌合している。積層部３１の径は、円筒基部３０よりも大きく形成されている。積層部３１の円筒基部３０側の面の内周縁側は、円筒基部３０に接合されている。積層部３１の円筒基部３０とは反対側の面の外周縁側には、後述する第１接触部３４が接合されている。
【００２２】
積層部３１は、第１円板状部３２と、第２円板状部３３とが出力軸１８の軸方向に積層されて形成されている。第１円板状部３２は、積層部３１における出力軸１８の軸方向の円筒基部３０側に配置されている。第２円板状部３３は、積層部３１における出力軸１８の軸方向の円筒基部３０とは反対側に配置されている。
第１円板状部３２及び第２円板状部３３は、略同じ径により円板状に形成されている。第１円板状部３２及び第２円板状部３３は、金属材料により形成されている。
【００２３】
第１円板状部３２及び第２円板状部３３は、積層部３１における出力軸１８の軸方向において互いに線膨張係数が異なっている。
第１円板状部３２の線膨張係数は、後述する第２円板状部３３の線膨張係数よりも小さい。第２円板状部３３の線膨張係数は、第１円板状部３２の線膨張係数よりも大きい。
【００２４】
このように構成される積層部３１は、周囲の温度が低温及び高温に変化することにより変形する。
具体的には、図３（ａ）に示すように、積層部３１は、周囲の温度が常温のときには、出力軸１８に直交する方向に略平行で、かつ、弾性体１２の駆動面１２ｄに略平行の円板形状である。
【００２５】
そして、図３（ｂ）に示すように、周囲の温度が常温から高温になると、第２円板状部３３の線膨張係数が第１円板状部３２よりも大きいため、第２円板状部３３は、第１円板状部３２に対して伸びる。これにより、積層部３１は、出力軸１８の軸を中心に、積層部３１の外周縁側が弾性体１２から離れる方向に反った形状にたわむ。
【００２６】
また、図３（ｃ）に示すように、周囲の温度が常温から低温になると、第２円板状部３３の線膨張係数が第１円板状部３２よりも大きいため、第２円板状部３３は、第１円板状部３２に対して収縮する。これにより、積層部３１は、出力軸１８の軸を中心に、積層部３１の外周縁側が弾性体１２に近づく方向に反った形状にたわむ。
【００２７】
第１接触部３４は、積層部３１の円筒基部３０とは反対側の面の外周縁側に接合されている。第１接触部３４は、出力軸１８から離間した略円環形状に形成されている。
第１接触部３４は、第１内側接触部３５と、第１中間接触部３６と、第１外側接触部３７とを有している。
【００２８】
第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７は、金属材料により短筒の円環状に形成されている。第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７は、出力軸１８を中心に、同心状に形成されている。第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７は、出力軸１８側から、第１内側接触部３５、第１中間接触部３６、第１外側接触部３７の順に径方向に配置されて一体的に形成されている。
【００２９】
第１接触部３４は、径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される。本実施形態においては、第１接触部３４の第１内側接触部３５及び第１外側接触部３７は、ヤング率が同じである。第１接触部３４の第１中間接触部３６のヤング率は、第１接触部３４の第１内側接触部３５及び第１外側接触部３７のヤング率よりも大きい。
【００３０】
ここで、ヤング率が大きい部材ほど軟らかい部材である。つまり、第１中間接触部３６のヤング率が第１内側接触部３５及び第１外側接触部３７のヤング率よりも大きいため、第１中間接触部３６は、第１内側接触部３５及び第１外側接触部３７よりも軟らかい部材である。
【００３１】
第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７は、互いを貼り合わせて接合したり、モールド成形することにより一体的に形成されている。なお、第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７は、互いに同じ金属を使用して、製造時に添加物を添加することによって、ヤング率を異なるように形成することもできる。
【００３２】
第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７それぞれは、第１内側接触面３５ａ、第１中間接触面３６ａ、第１外側接触面３７ａを有している。
第１内側接触面３５ａ、第１中間接触面３６ａ及び第１外側接触面３７ａは、弾性体１２の駆動面１２ｄに対向して配置されるとともに、弾性体１２の駆動面１２ｄに接触可能である。第１内側接触面３５ａ、第１中間接触面３６ａ及び第１外側接触面３７ａには、耐摩耗性向上のためアルマイト等の表面処理が施されている。
【００３３】
第１内側接触面３５ａ、第１中間接触面３６ａ及び第１外側接触面３７ａは、周囲の温度の変化によって積層部３１が変形しない場合と変形する場合において、弾性体１２の駆動面１２ｄへ接触する部分が異なっている。
【００３４】
具体的には、図３（ａ）に示すように、周囲の温度が常温のときには、積層部３１は、弾性体１２の駆動面１２ｄに略平行の円板形状である。そのため、第１接触部３４における弾性体１２の駆動面１２ｄに主に接触する部分は、第１接触部３４の径方向における中央に形成される第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａとなる。第１中間接触面３６ａは、第１内側接触部３５及び第１外側接触部３７よりもヤング率が大きく軟らかい第１中間接触部３６により形成される面である。
【００３５】
また、図３（ｂ）に示すように、積層部３１は、周囲の温度が高温のときには、積層部３１の外周縁側が弾性体１２から離れる方向に反ってたわむ。そのため、第１接触部３４における弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する部分は、第１内側接触部３５の第１内側接触面３５ａの内縁となる。第１内側接触面３５ａは、第１中間接触部３６の第１中間接触部３６よりもヤング率が小さくて硬い第１内側接触部３５により形成される面である。
【００３６】
また、図３（ｃ）に示すように、周囲の温度が低温のときには、積層部３１の外周縁側が弾性体１２に近づく方向に反ってたわむ。そのため、第１接触部３４における弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する部分は、第１外側接触部３７の第１外側接触面３７ａの外縁となる。第１外側接触面３７ａは、第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａよりもヤング率が小さくて硬い第１外側接触部３７により形成される面である
【００３７】
次に、超音波モータ１０の動作について説明する。
図３（ａ）に示すように、周囲の温度が常温のとき、移動子１５の積層部３１は、弾性体１２の駆動面１２ｄに略平行の円板形状である。
そのため、第１接触部３４における弾性体１２の駆動面１２ｄに主に接触する部分は、第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａとなる。この状態で、フレキシブルプリント基板１４により圧電体１３の各相の電極に不図示の増幅部から駆動信号が供給されると、圧電体１３は、フレキシブルプリント基板１４に供給された駆動信号によって伸縮する。圧電体１３の伸縮により、振動子１１の弾性体１２に進行波が発生する。本実施形態では、４波の進行波が発生するようになっている。
【００３８】
進行波は、弾性体１２の駆動面１２ｄを介して第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａに伝達され、移動子１５は、駆動力を受けて、回転する。移動子１５の回転は、ゴム部材２３、出力軸１８、ギア２０，４，５を介して、カム筒６を図１の矢印Ｏ方向に移動させる。この結果、超音波モータ１０は、カメラ１のフォーカス調整を行うことになる。
【００３９】
ここで、移動子１５は、主に第１中間接触面３６ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触した状態で回転している。そして、第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａは、ヤング率が大きく軟らかい第１中間接触部３６により形成される面である。
従って、超音波モータ１０は、周囲の温度が常温のとき、回転時においてヤング率が大きく軟らかい第１中間接触面３６ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触しているため、高速回転しても異音が発生することが低減される。
【００４０】
また、周囲の温度が高温のとき、図３（ｂ）に示すように、第２円板状部３３は、第１円板状部３２よりも線膨張係数が大きいため、第１円板状部３２に対して伸びる。このため、積層部３１（第２円板状部３３及び第１円板状部３２）の外周縁側は、弾性体１２から離れる方向に反ってたわんでいる。これにより、弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する部分は、第１中間接触部３６よりもヤング率が小さくて硬い第１内側接触部３５の第１内側接触面３５ａとなる。
【００４１】
従って、周囲の温度が高温のときには、超音波モータ１０は、移動子１５の回転の立ち上がり時である超音波モータ１０の起動時に、ヤング率が小さくて硬い第１内側接触面３５ａに接触した状態で起動するため、移動子１５を速やかに回転させることができる。
【００４２】
また、周囲の温度が低温のとき、図３（ｃ）に示すように、第２円板状部３３は、第１円板状部３２よりも線膨張係数が大きいため、第１円板状部３２に対して収縮する。このため、積層部３１（第２円板状部３３及び第１円板状部３２）の外周縁側は、弾性体１２に近づく方向に反ってたわんでいる。これにより、弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する部分は、第１中間接触部３６よりもヤング率が小さくて硬い第１外側接触部３７の第１外側接触面３７ａとなる。
【００４３】
従って、周囲の温度が低温のときには、超音波モータ１０は、移動子１５の回転の立ち上がり時である超音波モータ１０の起動時に、ヤング率が小さくて硬い第１外側接触面３７ａに接触した状態で起動するため、移動子１５を速やかに回転させることができる。
【００４４】
以上のように構成される超音波モータ１０を備えたレンズ鏡筒３、カメラ１は、焦点調整を速やかにかつ静かに行うことができる。
また、超音波モータ１０を備えたレンズ鏡筒３、カメラ１は、周囲の温度に影響されることなく、焦点調整を速やかに行うことができる。
【００４５】
以上、第１実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）超音波モータ１０は、周囲の温度が常温のとき、積層部３１が弾性体１２の駆動面１２ｄに略平行であるため、ヤング率が大きく軟らかい第１中間接触面３６ａが主に弾性体１２の駆動面１２ｄに接触している。
また、超音波モータ１０は、周囲の温度が高温のとき、積層部３１の外周縁側が弾性体１２から離れる方向に反ってたわむため、ヤング率が小さい硬い第１内側接触面３５ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する。
また、超音波モータ１０は、周囲の温度が低温のとき、積層部３１の内周縁側が弾性体１２から離れる方向に反ってたわむため、ヤング率が小さい第１外側接触面３７ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する。
【００４６】
そのため、常温での回転時において、超音波モータ１０は、主にヤング率が大きく軟らかい第１中間接触面３６ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触しているので、高速回転しても異音が発生することが低減される。更に、高温時及び低温時において、超音波モータ１０は、移動子１５の回転の立ち上がり時である超音波モータ１０の起動時に、ヤング率が小さい硬い第１内側接触面３５ａや第１外側接触面３７ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触するので、移動子１５を速やかに回転させることができる。
従って、超音波モータ１０は、常温での回転時に異音の発生を低減することができるとともに、低温条件下や高温条件下における起動特性の低下を低減することができる。
【００４７】
（２）また、第１接触部３４は、径方向においてヤング率の異なる同心の円環状に形成される。そのため、ヤング率が大きい部分の割合を適宜調整することで、超音波モータ１０の回転特性の低下を低減することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を説明し、第１実施形態と同様な構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、超音波モータの動作についても第１実施形態と同様であるため説明を省略する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、主に、移動子１５Ａ及び弾性体１２１である。
図４は、周囲の温度が異なる場合における本発明の第２実施形態の超音波モータ１０Ａの移動子１５Ａの形状を示す図であって、（ａ）は、常温のときの移動子１５Ａの形状を示す図であり、（ｂ）は、高温のときの移動子１５Ａの形状を示す図であり、（ｃ）は、低温のときの移動子１５Ａの形状を示す図である。
【００４９】
図４に示すように、第２実施形態の超音波モータ１０Ａの弾性体１２１は、櫛歯部１２ａの先端から移動子１５Ａ側に向けて突出する突出部１２ｆを有している。突出部１２ｆは、出力軸１８の径方向に所定長さ（幅）を有して略円環形状に形成されている。突出部１２ｆの先端面は、移動子１５Ａに加圧接触され、移動子１５Ａを駆動する駆動面１２ｄとなる。
【００５０】
移動子１５Ａは、円筒基部３０と、第１環状部３１０と、第１接触部３４と、を有している。第１接触部３４は、第１実施形態と同様であるため詳細な説明を省略するが、第１内側接触部３５と、第１中間接触部３６と、第１外側接触部３７とを有している。第１内側接触部３５、第１中間接触部３６及び第１外側接触部３７それぞれは、弾性体１２の駆動面１２ｄに対向するとともに、弾性体１２の駆動面１２ｄに接触可能な、第１内側接触面３５ａ、第１中間接触面３６ａ及び第１外側接触面３７ａを有している。
円筒基部３０は、第１実施形態と同様の構成であるため詳細な説明を省略する。
【００５１】
第１環状部３１０は、出力軸１８の軸方向に所定長さ（厚さ）を有する略円環形状で円板状に形成される。第１環状部３１０は、第１内側筒状部３１１と、第１中間筒状部３１２と、第１外側筒状部３１３とを有している。
【００５２】
第１内側筒状部３１１、第１中間筒状部３１２及び第１外側筒状部３１３は、金属材料によって形成され、同心状に互いに接合されている。第１内側筒状部３１１、第１中間筒状部３１２及び第１外側筒状部３１３は、出力軸１８側から、第１内側筒状部３１１、第１中間筒状部３１２、第１外側筒状部３１３の順に、径方向に配置されている。第１内側筒状部３１１、第１中間筒状部３１２及び第１外側筒状部３１３は、出力軸１８の軸方向の長さ（厚さ）は、略同じに形成されている。
【００５３】
第１環状部３１０は、径方向において互いに線膨張係数の異なる同心の複数の円環状に形成される。本実施形態においては、第１中間筒状部３１２の線膨張係数は、第１内側筒状部３１１及び第１外側筒状部３１３の線膨張係数よりも大きい。
【００５４】
このように構成される第１環状部３１０は、周囲の温度が低温及び高温に変化することにより変形する。
具体的には、図４（ａ）に示すように、第１環状部３１０は、周囲の温度が常温のときは、積層部３１が弾性体１２１の駆動面１２ｄに略平行の円板形状である。そして、第１環状部３１０の径方向の長さは、第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａが突出部１２ｆの駆動面１２ｄに接触する長さである。第１中間接触面３６ａは、ヤング率が大きく軟らかい面である。
【００５５】
また、図４（ｂ）に示すように、第１環状部３１０は、周囲の温度が高温になると、第１中間筒状部３１２の線膨張係数が大きいため、出力軸１８の径方向に伸びる。これにより、第１環状部３１０の径方向の長さは、第１内側接触面３５ａが突出部１２ｆの駆動面１２ｄに接触する長さに伸長する。第１内側接触面３５ａは、ヤング率が小さく硬い面である。
【００５６】
また、図４（ｃ）に示すように、第１環状部３１０は、周囲の温度が低温になると、第１中間筒状部３１２の線膨張係数が大きいため、出力軸１８の径方向に収縮する。これにより、第１環状部３１０の径方向の長さは、第１外側接触面３７ａが突出部１２ｆの駆動面１２ｄに接触する長さに収縮する。第１外側接触面３７ａは、ヤング率が小さく硬い面である。
【００５７】
以上のように構成されることによって、第２実施形態の超音波モータ１０Ａは、前述の第１実施形態と同様に、常温時において、ヤング率が大きく軟らかい第１中間接触部３６の第１中間接触面３６ａが接触するため、高速回転しても異音が発生することが低減される。更に、超音波モータ１０Ａは、高温時及び低温時において、ヤング率が小さく硬い第１内側接触面３５ａ又は第１外側接触面３７ａが突出部１２ｆの駆動面１２ｄに接触するため、超音波モータ１０Ａの起動時に、移動子１５Ａを速やかに回転させることができる。
【００５８】
第２実施形態によると、以下の効果を有する。
超音波モータ１０Ａは、周囲の温度が常温のとき、ヤング率が大きく軟らかい第１中間接触面３６ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触している。また、超音波モータ１０Ａは、周囲の温度が高温のとき、線膨張係数の大きい第１中間筒状部３１２が主に径方向に伸びて、ヤング率が小さく硬い第１内側接触面３５ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する。また、超音波モータ１０Ａは、周囲の温度が低温のとき、第１中間筒状部３１２が主に径方向に収縮して、ヤング率が小さく硬い第１外側接触面３７ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する。
そのため、超音波モータ１０Ａは、第１実施形態の超音波モータ１０と同様な効果を有し、常温時において、高速回転しても異音が発生することが低減される。更に、超音波モータ１０Ａは、高温時及び低温時において、超音波モータ１０Ａの起動時に、移動子１５Ａを速やかに回転させることができるため、起動特性の低下を低減することができる。
【００５９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態については、主として、第１実施形態及び第２実施形態とは異なる点を説明し、第１実施形態及び第２実施形態と同様な構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、超音波モータの動作についても第１実施形態と同様であるため説明を省略する。第３実施形態が第２実施形態と異なる点は、主に、移動子１５Ｂである。図５は、本発明の第３実施形態の超音波モータ１０Ｂの移動子１５Ｂの形状を示す図であって、（ａ）は、超音波モータ１０Ｂの停止時の移動子１５Ｂの形状を示す図であり、（ｂ）は、超音波モータ１０Ｂの回転時の移動子１５Ｂの形状を示す図である。
【００６０】
第３実施形態の超音波モータ１０Ｂの弾性体１２１は、第２実施形態と同様に、櫛歯部１２ａの先端から移動子１５Ｂ側に向けて突出する突出部１２ｆを有している。突出部１２ｆの先端面は、移動子１５Ａに加圧接触され、移動子１５Ｂを駆動する駆動面１２ｄとなる。
【００６１】
図５に示すように、第３実施形態の超音波モータ１０Ｂの移動子１５Ｂは、円筒基部３０と、第２環状部３２０と、第２接触部３４１と、を有している。円筒基部３０は、第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成であるため詳細な説明を省略する。
第３実施形態の第２接触部３４１は、出力軸１８から離間した略円環形状に形成されている。第２接触部３４１は、第２内側接触部３５１と、第２外側接触部３６１とを有している。第２接触部３４１の第２内側接触部３５１及び第２外側接触部３６１それぞれは、弾性体１２１の駆動面１２ｄに対向するとともに、弾性体１２１の駆動面１２ｄに接触可能な、第２内側接触面３５１ａ及び第２外側接触面３６１ａを有している。
【００６２】
第２内側接触部３５１及び第２外側接触部３６１は、金属材料により短筒の円環状に形成されている。第２内側接触部３５１及び第２外側接触部３６１は、出力軸１８を中心に、同心状に形成されている。第２内側接触部３５１及び第２外側接触部３６１は、出力軸１８側から、第２内側接触部３５１、第２外側接触部３６１の順に径方向に配置されて一体的に形成されている。
【００６３】
第２接触部３４１は、径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される。本実施形態においては、第２接触部３４１の第２内側接触部３５１のヤング率は、第２外側接触部３６１のヤング率よりも大きい。
【００６４】
第２環状部３２０は、出力軸１８の軸方向に所定長さ（厚さ）を有する略円環形状で円板状に形成される。第２環状部３２０は、第２内側筒状部３２１と、第２中間筒状部３２２と、第２外側筒状部３２３とを有している。
【００６５】
第２内側筒状部３２１、第２中間筒状部３２２及び第２外側筒状部３２３は、金属材料によって形成され、同心状に互いに接合されている。第２内側筒状部３２１、第２中間筒状部３２２及び第２外側筒状部３２３は、出力軸１８側から、第２内側筒状部３２１、第２中間筒状部３２２、第２外側筒状部３２３順に、径方向に配置されている。第２内側筒状部３２１、第２中間筒状部３２２及び第２外側筒状部３２３は、出力軸１８の軸方向の長さ（厚さ）は、略同じに形成されている。
【００６６】
第２環状部３２０は、径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される。本実施形態においては、第２中間筒状部３２２のヤング率は、第２内側筒状部３２１及び第２外側筒状部３２３のヤング率よりも大きい。
【００６７】
このように構成される第２環状部３２０は、移動子１５の回転時において、ヤング率が大きく軟らかい第２中間筒状部３２２が遠心力で径方向に伸びる。
具体的には、図５（ａ）に示すように、第２環状部３２０は、移動子１５の停止時においては、積層部３１が弾性体１２の駆動面１２ｄに略平行の円筒形状である。そして、第２環状部３２０は、第２外側接触面３６１ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触するような径方向の長さである。第２外側接触面３６１ａは、ヤング率が小さく硬い面である。
【００６８】
また、図５（ｂ）に示すように、第２環状部３２０は、移動子１５が弾性体１２に対して一定の回転数よりも大きい回転数で回転したときには、第２中間筒状部３２２のヤング率が大きく軟らかいため、第２中間筒状部３２２が遠心力で出力軸１８の径方向に伸びる。これにより、第２環状部３２０は、第２内側接触面３５１ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触するような径方向の長さに伸長する。第２内側接触面３５１ａは、ヤング率が大きく軟らかい面である。
【００６９】
以上のように構成されることによって、第３実施形態の超音波モータ１０Ｂは、超音波モータ１０Ｂの起動時に、ヤング率の小さい硬い第２外側接触面３６１ａが突出部１２ｆの駆動面１２ｄに接触する。そのため、超音波モータ１０Ｂは、移動子１５Ｂを速やかに回転させることができる。更に、超音波モータ１０Ｂは、移動子１５Ｂが弾性体１２１に対して一定の回転数よりも大きい回転数で回転したときには、ヤング率が大きく軟らかい第２内側接触面３５１ａが接触する。そのため、超音波モータ１０Ｂは、高速回転しても異音が発生することが低減される。
【００７０】
第３実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）超音波モータ１０Ｂは、超音波モータ１０Ｂの起動時に、ヤング率の大きい第２中間筒状部３２２が伸びていない状態であるため、ヤング率の小さい硬い第２外側接触面３６１ａが弾性体１２の駆動面１２ｄに接触している。そのため、超音波モータ１０Ｂは、超音波モータ１０Ｂの起動時に、移動子１５Ｂを速やかに回転させることができる。これにより、超音波モータ１０Ｂは、起動特性の低下を低減することができる。
また、移動子１５Ｂが弾性体１２１に対して一定の回転数よりも大きい回転数で回転したときには、ヤング率の大きい第２中間筒状部３２２が遠心力で伸びて、ヤング率の大きい軟らかい第２内側接触面３５１ａが弾性体１２１の駆動面１２ｄに接触する。これにより、超音波モータ１０Ｂは、高速回転しても異音が発生することが低減される。
【００７１】
（２）第２環状部３２０及び第２接触部３４１は、径方向においてヤング率の異なる同心の円環状に形成される。そのため、ヤング率が大きい部分の割合を適宜調整することで、超音波モータ１０Ｂの回転特性の低下を低減することができる。
【００７２】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
【００７３】
（１）前述の第１実施形態において、第２円板状部３３の線膨張係数を第１円板状部３２の線膨張係数よりも大きく構成したが、第１円板状部３２の線膨張係数を第２円板状部３３の線膨張係数よりも大きく構成してもよい。
この場合、前述の第１実施形態と同様に、周囲の温度が常温のとき、ヤング率が大きい軟らかい部分である第１中間接触面３６ａが主に弾性体１２の駆動面１２ｄに接触する。
また、周囲の温度が高温のとき、第１円板状部３２が第２円板状部３３に対して伸びて、積層部３１の外周縁側が弾性体１２に近づく方向に反ってたわむ。これにより、第１外側接触面３７ａは、弾性体１２に接触する。
また、周囲の温度が低温のとき、第１円板状部３２が第２円板状部３３に対して収縮して、積層部３１の外周縁側が弾性体１２から離れる方向に反ってたわむ。これにより、第１内側接触面３５ａは、弾性体１２に接触する。
そのため、第１実施形態と同様に、常温時において、超音波モータ１０は、高速回転しても異音が発生することが低減される。更に、高温時及び低温時において、超音波モータ１０の起動時に、超音波モータ１０は、移動子１５を速やかに回転させることができる。
【００７４】
（２）また、前述の第２実施形態においては、第１中間筒状部３１２の線膨張係数を、第１内側筒状部３１１及び第１外側筒状部３１３よりも大きく構成したが、これに制限されず、第１内側筒状部３１１及び第１外側筒状部３１３の線膨張係数を、第１中間筒状部３１２よりも大きく構成してもよい。この場合においても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、常温時において、超音波モータ１０Ａは、高速回転しても異音が発生することが低減される。更に、超音波モータ１０Ａは、高温時及び低温時において、第１内側筒状部３１１及び第１外側筒状部３１３が径方向に伸縮するため、超音波モータ１０Ａの起動時に、移動子１５Ａを速やかに回転させることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１：カメラ、３：レンズ鏡筒、１０，１０Ａ，１０Ｂ：超音波モータ、１１：振動子、１２：弾性体、１３：圧電体、１５，１５Ａ，１５Ｂ：移動子、３１：積層部、３２：第１円板状部、３３：第２円板状部、３４：第１接触部、３５：第１内側接触部、３５ａ：第１内側接触面、３６：第１中間接触部、３６ａ：第１中間接触面、３７：第１外側接触部、３７ａ：第１外側接触面、１２１：弾性体、３１０：第１環状部、３２０：第２環状部、３４１：第２接触部、３５１：第２内側接触部、３５１ａ：第２内側接触面、３６１：第２外側接触部、３６１ａ：第２外側接触面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械変換素子に接触して設けられ、前記電気機械変換素子の駆動により振動波を生じる弾性体と、前記弾性体と加圧接触し、前記振動波によって回転軸を中心に前記弾性体に対して相対的に回転される相対移動部材と、を備える振動アクチュエータであって、
前記相対移動部材は、前記弾性体に接触可能でかつ該相対移動部材の前記回転軸に直交する径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される接触部を有し、該相対移動部材が変形しない場合と変形する場合とにおいて、前記接触部におけるヤング率の異なる部分が前記弾性体に接触すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記相対移動部材は、該相対移動部材の前記回転軸方向において互いに線膨張係数の異なる複数の円板状部が積層された積層部を有し、周囲の温度が常温のときにヤング率の大きい前記接触部において前記弾性体に接触し、周囲の温度が常温でないときに、前記積層部における前記複数の円板状部のうちの隣り合う円板状部の一方が前記一方に隣り合う他方に対して伸縮して前記回転軸を中心にたわむことにより、ヤング率の小さい前記接触部において前記弾性体に接触すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記相対移動部材は、該相対移動部材の前記径方向において互いに線膨張係数の異なる同心の複数の円環状に形成される第１環状部を有し、周囲の温度が常温のときにヤング率の大きい前記接触部において前記弾性体に接触し、周囲の温度が常温でないときに、前記第１環状部における前記線膨張係数の大きい部分が前記径方向に伸縮することにより、ヤング率の小さい前記接触部において前記弾性体に接触する
こと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記相対移動部材は、該相対移動部材の前記径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される第２環状部を有し、前記弾性体に対して一定の回転数以下で回転したときにはヤング率の小さい前記接触部において前記弾性体に接触し、前記弾性体に対して前記一定の回転数よりも大きい回転数で回転したときには、前記第２環状部におけるヤング率の大きい部分が遠心力で伸びることにより、ヤング率の大きい前記接触部において前記弾性体に接触すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるカメラ。
【請求項１】
電気機械変換素子に接触して設けられ、前記電気機械変換素子の駆動により振動波を生じる弾性体と、前記弾性体と加圧接触し、前記振動波によって回転軸を中心に前記弾性体に対して相対的に回転される相対移動部材と、を備える振動アクチュエータであって、
前記相対移動部材は、前記弾性体に接触可能でかつ該相対移動部材の前記回転軸に直交する径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される接触部を有し、該相対移動部材が変形しない場合と変形する場合とにおいて、前記接触部におけるヤング率の異なる部分が前記弾性体に接触すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記相対移動部材は、該相対移動部材の前記回転軸方向において互いに線膨張係数の異なる複数の円板状部が積層された積層部を有し、周囲の温度が常温のときにヤング率の大きい前記接触部において前記弾性体に接触し、周囲の温度が常温でないときに、前記積層部における前記複数の円板状部のうちの隣り合う円板状部の一方が前記一方に隣り合う他方に対して伸縮して前記回転軸を中心にたわむことにより、ヤング率の小さい前記接触部において前記弾性体に接触すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記相対移動部材は、該相対移動部材の前記径方向において互いに線膨張係数の異なる同心の複数の円環状に形成される第１環状部を有し、周囲の温度が常温のときにヤング率の大きい前記接触部において前記弾性体に接触し、周囲の温度が常温でないときに、前記第１環状部における前記線膨張係数の大きい部分が前記径方向に伸縮することにより、ヤング率の小さい前記接触部において前記弾性体に接触する
こと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記相対移動部材は、該相対移動部材の前記径方向において互いにヤング率の異なる同心の複数の円環状に形成される第２環状部を有し、前記弾性体に対して一定の回転数以下で回転したときにはヤング率の小さい前記接触部において前記弾性体に接触し、前記弾性体に対して前記一定の回転数よりも大きい回転数で回転したときには、前記第２環状部におけるヤング率の大きい部分が遠心力で伸びることにより、ヤング率の大きい前記接触部において前記弾性体に接触すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えるカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２７２３５（Ｐ２０１３−２７２３５Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２０２２（Ｐ２０１１−１６２０２２）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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