CN1581666A - 振动波线性电动机 - Google Patents

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佐佐木靖夫
中尾寿宏
白鸟和利
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Abstract

本发明涉及一种振动波线性电动机,在振子主体的上下方分别设置平板部与驱动接触部成一体化的连结型驱动接触部,与这些连结型驱动接触部的凹部接触的上下两根导向轴被支承部的直立部支承,由螺旋弹簧向下面的导向轴作用向上推压的弹性力,使两根导向轴压接并夹持振子。在振子主体上施加相位不同的交流电压,振子主体发生振动波,在驱动接触部的部分产生椭圆旋转振动,振子与两根导向轴、支承部在轴向上相对移动。固定一方,另一方被连结在驱动体上。

Description

振动波线性电动机
技术领域
本发明涉及使用了振子的振动波线性电动机,特别是涉及一种可用简单的结构实现小型化的振动波线性电动机。
背景技术
近年来,作为取代电磁型电动机的新型电动机,超声波电动机(振动波电动机)受到人们的关注。该超声波电动机与以前的电磁型电动机相比,有下述优点:a、无齿轮,故得到低速高推力。b、保持力大。c、行程长且分辨率高。d、富于安静稳定性。e:不产生磁噪声,也不受噪声的影响等。
作为具有这些优点的以往的超声波电动机,有本申请人提出的使用了超声波振子的一个基本形式的线性超声波电动机(例如,参照日本国特开平07-163162号公报的第[0035]段~第[0040]段、图7和图18)。
此外,提出了利用上述优点而使用超声波电动机作为照相机的镜框的进退移动用的驱动源,以便利用一体地设置在透镜保持部件即镜框上的振子,使镜框相对固定轴前进后退(例如,参照日本国特开平08-179184号公报的“摘要”、图1)。
此外,也提出了使用了超声波电动机的卡片搬送装置。该超声波电动机具有进行多模振动的环状的振动板和形成了导引该振动板的槽的一对导轨。然后,在一侧导轨上配置可动轨,将该可动轨压接在振动板上。这样,通过使振动板振动,该振动板就沿着导轨直线移动(例如,参照日本国特开平04-069072号公报的第3页左栏第20行~第4页左栏第13行、图1和图3)。
此外,也提出了使用压接辊压接振动体和作为被驱动部的轴后、,通过使振动体进行超声波振动,使轴直线地移动的线性超声波电动机。然后,在振动体与轴部的压接部,使振动体的截面形状呈V字形或圆弧状(例如,参照日本国特开平09-149664号公报的摘要、图1)。
发明内容
本发明的振动波线性电动机的结构,具有:基座;第一抵接部件,相对于该基座固定;第二抵接部件,配置成可向该第一抵接部件移动;弹性机构,向上述第一抵接部件弹压该第二抵接部件;振子,配设在上述第一与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;第一及第二驱动接触部,在该振子的与上述第一抵接部件对置的一侧应与该第一抵接部件接触,并在上述相对移动方向上按规定间隔设置;以及第三驱动接触部,在上述振子的与上述第二抵接部件对置的一侧应与该第二抵接部件接触,并设置在与上述第一和第二驱动接触部之间相对应的位置上。
附图说明
图1A是表示搭载了本发明的振动波线性电动机的透镜装置的外观立体图,图1B是表示从图1A的箭头a方向看图1A中示出的透镜装置的A-A’向剖面的透镜装置各部分的概略结构的图。
图2是从上方看透镜装置的分解立体图。
图3是将透镜装置上下倒转后从下方看的分解立体图。
图4A是一个实施方式中的振动波线性电动机的分解立体图,图4B是表示其组装好后的状态的立体图。
图5A是振动波线性电动机的振子的正视图,图5B是其侧视图,图5C是表示图5A、图5B中示出的振子的压电片和电极配置的图,图5D~5F是表示振子的其他结构例的图。
图6是示出驱动控制振动波线性电动机的驱动电路的图。
图7A、7B是模式地说明振动波线性电动机的振子主体的超声波椭圆振动的立体图。
图8A、8B是模式地示出施加了相位仅相差π/2的160kHz左右的交流电压时的振子的驱动接触部的椭圆振动的图。
图9A、9B、9C是说明振子主体沿着两根导向轴在其两端部间自行地进退移动时的振动波线性电动机全体动作的图。
图10A是说明连结振动波线性电动机和第三移动镜框的连结方法的立体图,图10B是仅取其连结部进行表示的放大立体图,图10C是表示检测第三移动镜框的移动量的磁传感器单元的放大图。
图11A是沿箭头c方向看图9B时的图,图11B是图9B的A-A’向剖面图。
图12是将磁传感器单元的详细结构同组装了磁传感器单元的振动波线性电动机与第三移动镜框共同表示的局部分解立体图。
图13是表示振动波线性电动机和配置在其振子的外部电极与驱动电路间的挠性基板的立体图。
图14A、14B是表示驱动接触部与导向轴的结合的基本形式的图,图14A是图13的C-C’向剖面图,图14B是图14A的D-D’向剖面图。
图15A是再次表示驱动接触部与导向轴的接触结合的基本形式的图,图15B~15E是分别表示其变形例的图(其一)。
图16A是再次表示驱动接触部与导向轴的接触结合的基本形式的图,图16B~16F是分别示出其变形例的图(其二)。
图17A~17D是说明即使驱动接触部的一部分从导向轴离开、对驱动也不产生根本问题的图。
图18A、18B是说明驱动接触部与导向轴的接触结合形态、和与振子、驱动接触部和导向轴的配置结构中的振子移动特性的图(其一)。
图19A、19B是说明驱动接触部与导向轴的接触结合形态、和与振子、驱动接触部和导向轴的配置结构中的振子移动特性的图(其二)。
图20A、20B是说明驱动接触部与导向轴的接触结合形态、和与振子、驱动接触部和导向轴的配置结构中的振子移动特性的图(其三)。
图21A、21B是说明驱动接触部与导向轴的接触结合形态、和与振子、驱动接触部和导向轴的配置结构中的振子移动特性的图(其四)。
图22A、22B是说明驱动接触部与导向轴的接触结合形态、和与振子、驱动接触部和导向轴的配置结构中的振子移动特性的图(其五)。
图23A、23B是说明驱动接触部与导向轴的接触结合形态、和与振子、驱动接触部和导向轴的配置结构中的振子移动特性的图(其六)。
具体实施方式
第一实施例
以下,参照附图说明本发明的实施方式。
<搭载振动波线性电动机的透镜装置>
图1A是表示搭载了本发明的振动波线性电动机的透镜装置的外观立体图,图1B是从图1A的箭头a方向看图1A中示出的透镜装置的沿A-A’的剖面的图,示出了透镜装置各部的概略结构。
再有,图1A共同示出了与透镜装置1共同地组装在例如照相机等主体装置的壳内的电路板2的一部分,所述电路板2具有控制该透镜装置1的各部分的驱动的控制电路。
图1A示出的透镜装置1中,特别是利用与透镜L1一体的棱镜,使从未图示的主体装置的壳的摄影透镜窗沿着摄影光轴O1(图中在垂直方向中示出)射入到透镜L1的来自被摄体的光束,反射成向与水平方向大致垂直的方向弯折。该透镜装置1将上述入射光束沿着上述弯折后的图1B中示出的第二光轴O2导向到配置在透镜装置1端部(图中斜右上方向端部)的、例如由CCD等构成的摄像元件14中,生成摄像图像。
如图1B所示,在透镜装置1的内部沿着向上述水平方向弯折的第二光轴O2具有多个透镜,包括:第一固定透镜部8,由透镜L1和透镜L2构成;第一移动透镜部9,由透镜L3和透镜L4构成;第二移动透镜部11,由透镜L5、透镜L6和透镜L7构成;第三移动透镜部12,由透镜L8构成;第二固定透镜部13,由透镜L9构成。并且,在这些透镜组的终端配置着摄像元件14。
上述第一固定透镜部8的透镜L1与棱镜一体化,并与透镜L2共同被保持在第一固定镜框部15上,固定在透镜装置1内,该棱镜使从上述摄影透镜窗沿着摄影光轴O1射入的来自被摄体的光束向大致弯折90°的水平方向反射后、沿着第二光轴O2变更光束行进路线。此外,上述第二固定透镜部13被保持在第二固定镜框部16中,固定在透镜装置1内。
在用垂直于第二光轴O2的面切割后的剖面大致成L形的后述的金属框架的纵长方向的端部,通过树脂成形一体地形成上述第一固定镜框部15和第二固定镜框部16。
在这些第一固定镜框部15和第二固定镜框部16之间,配置着保持上述第一移动透镜部9的第一移动镜框17、保持第二移动透镜部11的第二移动镜框18、保持第三移动透镜部12的第三移动镜框19。
上述第一移动镜框17、第二移动镜框18和第三移动镜框19,沿着由上述透镜L1(以下称作棱镜L1)大致垂直弯折的第二光轴O2,分别独立且可移动地保持着上述第一移动透镜部9、第二移动透镜部11和第三移动透镜部12。
为了使沿着该透镜装置1的光学系统的第二光轴O2射入的被摄体的光束的焦点距离变化,设置了上述第一移动透镜部9和第二移动透镜部11。换言之,为了调节透镜系统的变焦比(ズ一ム比),设置了保持这些第一移动透镜部9和第二移动透镜部11的第一移动镜框17和第二移动镜框18。
此外,为了调节上述光束在摄像元件14上成像的焦点,设置着第三移动透镜部12。换言之,保持该第三移动透镜部12的第三移动镜框19,作为可在该第二光轴O2方向上自由移动的对焦用的镜框设置。
此外,上述第一移动透镜部9和第二移动透镜部11之间的21表示光圈的位置。
此外,在该透镜单元中,为了使上下的厚度(对于摄影用的透镜单元,实际上是深度方向的厚度)极薄,切开分别保持包含直径较大的透镜L2、L5、L8的第一固定透镜部8、第二移动透镜部11、第三移动透镜部12的第一固定镜框部15、第二移动镜框部18、第三移动镜框19的框壁的、相对于第二光轴O2的上下方向的一方的一部分或全部(图1B所示例子中,与下方的透镜下端部相对应的部分),形成缺口部15-1、18-1、19-1。
然后,该切出缺口后缺少框壁的部分强度变弱,关于该部分镜框的不象第一固定镜框15这样的特别具有其他加强部分的第二、第三移动镜框18、19,在夹着第二光轴O2与上述缺口部对置的一侧、即上侧的框壁上,设置着向外部突出的后述的凸部。图中,第二、第三移动镜框18、19的上侧框壁看起来稍厚,是因为示出上述凸部的截面。
此外,关于第三移动镜框19,由于整体左右薄且弱,故恐怕只靠上述凸部的加强不充分,因此,设置了突出部19-2,使得从形成在缺口部19-1相反侧上的透镜壳身部,向成为透镜L8的有效光线范围外的左侧的周围弯入,所述缺口部19-1形成在透镜L8的下部侧。
图2是从上方看上述透镜装置1的分解立体图。
图3是使上述透镜装置1上下反转后从下方看的分解立体图。再有,在上述图2和图3中,对与图1A、1B的结构相同的结构部分附加与图1A、1B相同的标记。
如上述图2和图3所示,透镜装置1具有主固定镜框22。在该主固定镜框22的内外安装并收纳图2和图3中示出的全部的结构要素时,整个就形成了装置主体的图1A中示出的外形形状,所述装置主体在对置的长方形的两个主面和夹在该两个主面中间的扁平空间内装入了结构要素。
上述主固定镜框22具有形成上述两个主面的至少一个主面的金属框架23a。在该透镜装置1的结构中,另一个主面开放着。由从一方的主面的金属框架23a大致直角地连接设置的金属框架23b,构成由该金属框架23a形成的一方的主面与开放的另一方主面所夹成的扁平空间的纵长方向的一个侧面。
此外,横向的一个侧面(图2、图3中斜左下方的横向侧面),也由与上述主面的金属框架23a和纵长方向侧面的金属框架23b大致垂直地连接设置的金属框架23c构成。
这样,金属框架23(23a、23b)的与纵长方向(也是前述的弯折后的第二光轴O2方向)成直角的截面构成由一个主面和纵长方向的一个侧面形成的L字型的框架,成为由少量材料形成钢性的理想结构的框架。
在该金属框架23的纵长方向的两端部,分别形成着通过注塑成形(アウトサ一ト成形)与金属框架23一体成形的固定成形部。这两个固定成形部是图1B中示出的第一固定镜框部15和第二固定镜框部16。
然后,第一固定镜框部15保持并固定图1B中示出的棱镜L1和图2和图3中省略了图示的透镜L2。此外,在第二固定镜框部16上保持并固定图2和图3中都省略了图示但图1B中示出的透镜L9。
在这些第一固定镜框部15与第二固定镜框部16之间,配置图1B中示出的3个移动镜框(第一移动镜框17、第二移动镜框18和第三移动镜框19)。
在这3个移动镜框和上述2个固定镜框上形成着粘结剂积存部24(参照图2),使得分别保持并固定透镜的粘结剂不溢出到周围。该粘结剂积存部24是形成在被固定的透镜的周面与镜框之间的很小的间隙。
再有,第三移动镜框19和第二固定镜框部16的粘结剂积存部在图2和图3中藏在里面看不见。此外,第一固定镜框部15的粘结剂积存部也在图中看不见,但设置在与同透镜L1成一体的棱镜侧面相对应的部分上。
在安装上述3个移动镜框之前,变焦用轴凸轮25配置在主固定镜框22的开放侧的纵长方向侧面的、且与第一固定镜框部15的侧面部分邻近的位置上。变焦用轴凸轮25具有形成设置了凸轮部的凸轮槽的周面的粗径部和从粗径部的两端同轴地突出设置的细径部26(26a、26b),在突出设置在与摄像元件14相反侧的端部上的细径部26a上,固定设置着齿轮27。
变焦用轴凸轮25一旦将一方的细径部26a插入通过形成在与第一固定镜框部15的金属框架23c一体化的熔接部上的轴承嵌合孔28内之后,就一边向图的斜右方引入,一边将另一方的细径部26b嵌入到在藏在图中看不见的第一固定镜框部15上形成的轴承孔中,使一方的细径部26a在轴承嵌合孔28内与轴承29结合。这样,变焦用轴凸轮25就可旋转地被支承第一固定镜框部15上。
在变焦用轴凸轮25的一方的细径部26a的突出端,还形成着直径小的凸部31,在一方的细径部26a与轴承29结合时,该凸部31从轴承29向上方外部突出。通过由弹性板簧32弹性按压该凸部31,变焦用轴凸轮25就被定位在上下的轴承上,并稳定地保持。
弹性板簧32由下述部分构成:3个弯腿部32-1,从大致四角形的主体部通过切缝分离一部分,向下方弯折后进一步向水平弯折其前端而形成;切开主体部中央而形成的止动切片32-2;以及,从主体部一体地延伸设置的弹簧部32-3。
另一方面,在金属框架23c侧,在与上述弹性板簧32的3个弯腿部32-1相对应的位置上形成3个缺口部33,在被这3个缺口部33包围的大致中央,形成着与上述弹性板簧32的止动切片32-2相对应的凸部34。
若一边使弹性板簧32的3个弯腿部32-1与金属框架23c的3个缺口部33结合,一边将弹性板簧32的主体部按入到金属框架23c侧,则通过止动切片32-2的前端与凸部34的周面结合,弹性板簧32被定位在金属框架23c的外面,由该弹簧部32-3的前端部弹性按压变焦用轴凸轮25的凸部31来定位。
这样,变焦用轴凸轮25的中心轴以朝着主固定镜框22的纵长方向、即与第二光轴O2平行的方向,配置在被保持在第一固定镜框部15上的棱镜L1的附近,配置成至少轴向中的一部分与棱镜L1的侧面邻接。
接着,将变焦用电动机单元35配置在由保持透镜(棱镜)L1的反射面背侧的第一固定镜框部15的斜面和由金属框架23c形成的略三角柱形的空间部(参照图3)中,其减速齿轮组36与变焦用轴凸轮25的齿轮27结合。通过将齿轮轴固定部37和止动板固定部38的两处止动部(参照图3)用螺栓紧固在形成于第一固定镜框部15上的位置决定孔39和止动孔41中,将该变焦用电动机单元35固定在第一固定镜框部15上。
接着上述,在主固定镜框22上装配光圈快门单元42。光圈快门单元42(以下参照图2)具有光圈快门部43和旋转螺线管(ロ一タリ一ソレノイド)44、45,所述光圈快门部43具有限制形成第二光轴O2的反射光的通过光量的光圈和快门,所述旋转螺线管44和45分别机械地驱动该光圈快门部43的光圈和快门。
光圈快门部43配置在图1B中示出的光圈的位置21上,两个旋转螺线管44和45配置在变焦用轴凸轮25的下方。
另外,在该光圈快门单元42的下方,在主固定镜框22的横向上并列重叠地配置着用于移动驱动第三移动镜框19的振动波线性电动机46和磁传感器单元47。
这样,振动波线性电动机46位于变焦用轴凸轮25的轴的延长方向上,并且配置在摄像面一侧。
磁传感器单元47(参照图3)具有磁传感器座48、磁传感器49、磁标尺51和弹簧52。
再有,关于上述振动波线性电动机46和磁传感器单元47,以后进一步详细地叙述。
这样配置了上述各部件之后,装配已分别用粘结剂固定了图1B中示出的移动透镜部9、11和12(图2和图3中省略图示)的第一移动镜框17、第二移动镜框18和第三移动镜框19。
保持在这些第一移动镜框17、第二移动镜框18和第三移动镜框19上的图1B中示出的移动透镜部9、11和12的各透镜L3~L8,由于在图1B中是侧剖视图,故不明确,但透镜对于图1A中示出的透镜装置1被切去上下(图1B中上下)后,上下的周面形成平坦的周面,若在正面看透镜,就呈椭圆形的形状。
然后,第一、第二、第三移动镜框17、18、19的透镜保持部的外周保持上述椭圆形的透镜,与此相对应,沿着第二光轴O2的上下(图1A所示的透镜装置1中的上下、图1B所示的透镜单元中的上下)的周面形成平面,这样,可实现组装在透镜装置1中的移动镜框的薄型化。
此外,第二、第三移动镜框18、19为了谋求进一步的薄型化,切开保持透镜的镜框的下部(图2中下方的部分、图3中上方的部分)的、与透镜下部的平坦周面部分相对应的框壁,形成图1B中示出的缺口部18-1、19-1,露出了透镜后部的平坦周面部分。
再有,上述缺口部对于第二移动镜框18来说位于图2和图3中看得见的部分,但对于第三移动镜框来说,隐藏在剩余的周围的镜框的里面,看不到。
这些第一移动镜框17、第二移动镜框18和第三移动镜框19(参照图2),分别具有轴承部53(53-1、53-2、53-3),在这些轴承部53上分别设置着导向孔54(54-1、54-2、54-3)。
此外,在这些第一移动镜框17、第二移动镜框18和第三移动镜框19上,在与上述轴承部53对置的端部分别具有U字形缺口部55(55-1、55-2、55-3)(参照图3)。
另外,在台阶部58上粘贴配置着光反射部件59,所述台阶部58形成在前端部外面56(参照图2)与配置有上述轴承部53的侧面部57的边界上,所述前端部与具有第一移动镜框17的上述轴承部53和U字形缺口部55-1(参照图3)的后端部对置。
此外,在与第一移动镜框17的轴承部53-1一体地横向突出设置的部分和与第二移动镜框18的轴承部53-2成一体地向上延伸设置的部分,分别形成着凸轮从动件61(61-1、61-2)。
此外,在与第三移动镜框19的轴承部53-3成一体地横向直立设置的侧面上粘贴着光反射部件62。
此外,在第二移动镜框18和第三移动镜框19上,在与具有上述轴承部53和U字形缺口部55的后端部对置的前端部外面,形成着图1B中说明的加强用的凸部63(63-2、63-3)。
该凸部63是为了加强具有切口的镜框强度而设置的,为了使上述装置全体薄型化,与椭圆形透镜的后部平坦部分相对应的框壁被切出缺口。
此外,在上述3个移动镜框的导向孔54中插入通过两端被支承在导向轴支承孔64中的第一导向轴65,该导向轴支承孔64(64-1、64-2)形成在与第一固定镜框部15和第二固定镜框部16的各自的开口侧面与开口主面最近的角部上。
这样,第一、第二和第三移动镜框17、18和19(即3个移动透镜部9、11、12)就可移动地被支承在图1B中示出的光轴O2的方向上。
此外,通过将支承第一导向轴65的导向轴支承孔64(64-1、64-2)形成在与开口侧面和开口主面最接近的角部上,第一导向轴65就在由主固定镜框22形成的透镜装置1主体内,尽可能地邻近配置在开放的侧面与开放的主面相交的最外部上。这样地,通过轴承部53被支承在尽可能地邻近最外部而设置的第一导向轴65上,3个移动镜框紧凑地被配置在狭窄扁平的装置主体内部。
在插入通过该第一导向轴65时,在第一移动镜框17的轴承部53-1与第二移动镜框18的轴承部53-2之间,在第一导向轴65上外嵌装设着具有按压弹性力的压缩弹簧66。
此外,在组装上述3个移动镜框之前,配置由其他的2个导向轴支承孔67(参照图3)支承两端的第二导向轴68,该其他的2个导向轴支承孔67形成在与由第一固定镜框部15和第二固定镜框部16的各自的金属框架23b构成的闭侧面和开口主面最接近的位置上。
在组装上述3个移动镜框时,将上述U字形缺口部55从横向嵌合在上述第二导向轴68上并自由滑动地支承后,通过以该第二导向轴68为支点使各移动镜框向内侧转动,配设在第一移动镜框17和第二移动镜框18上的凸轮从动件61就自由滑动地嵌入到变焦用轴凸轮25的凸轮槽中结合。
即,在变焦用轴凸轮25上分别形成与多个镜框(在该例子中是第一移动镜框17和第二移动镜框18)相对应的凸轮(与凸轮从动件61-1、61-2结合的凸轮槽)。
如上所述地,通过将凸轮从动件61嵌入到变焦用轴凸轮25的凸轮槽中,变焦用轴凸轮25与第一移动镜框17及第二移动镜框18就可自由滑动地结合。
此外,与此同时,将第一移动镜框17的上部外面56(参照图2)与形成一个主面的金属框架23a的背面邻近配置,在第二移动镜框18和第三移动镜框19的前端部外面形成的加强用的凸部63,同样地嵌入在形成在金属框架23a上的开口部69中。
该开口部69为了回避与第二移动镜框18及第三移动镜框19的移动引起的、移动透镜(参照图1B的透镜L5~L8)的移动之间的干扰,即需要回避对凸部63的移动的妨碍,在与上述移动透镜的移动行程相对应的上下方形成长的开口部。
之后,将上述第一导向轴65插入通过各移动镜框的轴承部53的导向孔54和两端部的导向轴支承孔64中。这样,上述两根导向轴(65、68)就与变焦用轴凸轮25邻接,并且,与变焦用轴凸轮25的轴平行配置。
这样地,由于轴形状部件相互邻接且并行地配置,因此,能够有助于装置整体的小型化。
3个移动镜框17、18、19由这两根导向轴支承,被限制成可在光轴O2方向上滑动,并且,由一方的导向轴禁止绕另一方的导向轴的旋转,决定了与光轴O2成直角方向的位置后,配置在主固定镜框22内。
此外,通过在第一移动镜框17的轴承部53-1与第二移动镜框18的轴承部53-2之间,将压缩弹簧66外嵌在第一导向轴65上进行安装,第一移动镜框17和第二移动镜框18因弹性力被推向相反方向。
这样,就将与变焦用轴凸轮25的凸轮槽结合的各个凸轮从动件61-1、61-2按压在变焦用轴凸轮25的凸轮槽的槽壁的各自相反的一侧上,从而,消除在变焦用轴凸轮25的旋转驱动时的凸轮槽与凸轮从动件之间产生的游隙(遊び),这样,正确地控制左移和右移时的位置关系。
在上述配置中,与变焦用轴凸轮25大致并行且邻接地配置第一导向轴65。
之后,在第二固定镜框部16的下面安装摄像元件14。此外,在与金属框架23a位于同一面上的第一固定镜框部15的面的、与安装在第一移动镜框17上的光反射部件59相对应的位置上,设有光电传感器安装孔71,在该光电传感器安装孔71中配置光电传感器72。
该光电传感器72探测第一移动镜框的绝对位置。通过由未图示的控制装置计数变焦用电动机单元35的进行步进驱动的变焦电动机的步数来检测移动位置,决定与该探测到的绝对位置相距的第一移动镜框的移动距离。
此外,在面向第二固定镜框部16的开放侧面的一侧的、与安装在第三移动镜框19上的光反射部件62相对应的位置上,配置其他光电传感器73。该光电传感器73检测来自安装在第三移动镜框19上的光反射部件62的反射光,探测第三移动镜框19的绝对位置。
决定了这些绝对位置后,利用变焦用电动机单元35中的电动机的正反两方向的旋转,变焦用轴凸轮25在规定范围的角度内在正反两方向上转动。由于第一移动镜框17的凸轮从动件61-1和第二移动镜框18的凸轮从动件61-2与设置在该变焦用轴凸轮25的外周上的2个凸轮槽结合,因此,随着上述变焦用轴凸轮25的转动,第一移动镜框17和第二移动镜框18(即第一移动透镜部9和第二移动透镜部11)就沿着第二光轴O2的方向进行远离和靠近的移动,对在光轴O2方向上前进的光束的影像进行缩小或放大的变焦。
此外,利用在图1B中示出的第一、第二移动透镜部9、11之间的光圈位置21上配置光圈快门部43的光圈快门单元42,在对沿光轴O2前进的光束的行进路线进行开断控制的同时,使控制向摄像面的光量的光学滤波器(ND滤波器)在光束的行进路线内前进或后退。
接着,说明对保持调焦用的第三移动透镜部12的第三镜框的移动进行驱动的振动波线性电动机。
<振动波线性电动机的整体结构>
图4A是在本例中使用的振动波线性电动机的分解立体图,图4B是示出其组装好后的状态的立体图。如图4A、4B所示,振动波线性电动机46首先具有振子70,振子70由长方体形状的振子主体75和多个(在图的例子中各2个)突起形状的驱动接触部76(76-1、76-2)构成,所述驱动接触部76在与该振子主体75的上下对置的两个面上分别与振子主体75一体地形成、或者以另外部件接合。
如上所述地,由于振子主体75是无凸凹的长方体形状,故容易实现整体的小型化,同时,由于在其对置的两个面上具有驱动接触部76,故能够发挥强力的驱动力。
另外,具有两根圆棒状的导向轴77(77-1、77-2)和支承部78,所述导向轴77通过该振子70的驱动接触部76从上下与移动方向并行地夹持振子主体75、来引导振子70的自行移动,所述支承部78对导向轴77定位并支承整体。上述驱动接触部76在各自的配设面中向导向轴77的方向突出。
在支承部78上,在从基部78-1的两端分别与基部78-1一体地设置的直立部78-2的上部,分别形成接合固定并支承上述两根导向轴77中的上面的导向轴77-1的固定轴承孔79,在其下方,形成着自由摆动地支承下面的导向轴77-2的轴承长孔81。在该支承部78的直立部78-2上,在支承着上述两根导向轴77的一侧,形成着开口部78-3。
此外,在支承部78的基部78-1的两端部附近的外底部,在与插入通过轴承长孔81的下面的导向轴77-2的两端部相对应的位置上,分别设置了凸部82,该凸部82在图中看不到,但从上方看为中空,在该中空部中保持具有按压弹性力的螺旋弹簧83。
然后,从中空部向外部上方突出的螺旋弹簧83的上端部在下面的导向轴77-2的两端部附近,通过弹性力将下面的导向轴77-2推向上方、即上面的导向轴77-1。这样,下面的导向轴77-2与上面的导向轴77-1共同被按压在夹持的振子70的下面的驱动接触部76上,利用振子70的后述的振动运动和螺旋弹簧83的弹性力,由轴承长孔81支承为可上下摆动。
这样地,由轴承长孔81上下可摆动地支承着下面的导向轴77-2,因此,这样就能够容易地吸收导向轴77的装配误差,从而,也容易实现整体的小型化。
此外,在其下面的导向轴77-2的两端部附近,由于螺旋弹簧83的弹性力作用,因此,能够在振子70的整个行进方向上均等地将下面的导向轴77-2按压在振子70上,从而,不论振子70的位置在何处,都能够使该驱动接触部总是稳定地按压在导向轴77上,能够实现振子70的稳定的进退移动。
再有,将两根导向轴77分为上方和下方进行说明,但由于组装到透镜装置1中时的位置关系,上下变反了,下面的导向轴77-2成为上面的导向轴,此外,若透镜装置1从位于图1B所示平面的状态立起时,则作为左或右的导向轴、或者近处或远处的导向轴进行说明。
此外,向上面的导向轴77-1方向弹压上述下面的导向轴77-2的两端部附近的弹性部件,不限于螺旋弹簧83,也可以使用板簧,此外,也可以使用磁铁等。此外,不限于用按压弹性力向上面的导向轴77-1方向按压,也可以用牵引弹性力向上面的导向轴77-1方向牵引。
接着,为了防止上述自由摆动的下面的导向轴77-2从轴承长孔81种脱落和脱出,配置了防脱销84,与在轴承长孔81中插入通过的下面的导向轴77-2的两端部抵接,该防脱销84将其两端部接合固定在形成于轴承长孔81的开口部外侧的销固定槽85内。在利用上述防脱销84防止下面的导向轴77-2脱落和脱出的同时,限制振子70反转移动时的反向移动。
利用其后述的特有的振动运动和驱动接触部76及两根导向轴77-1、77-2的作用,上述振子70在两端的直立部78-2之间、向与图4B中的双向箭头b示出的导向轴77-1和77-2平行的方向进行进退移动。
虽然以后详细描述,上述驱动接触部76在与第一或第二导向轴77的接触面上,设置各种各样不同形状的凹形缺口部,用于被第一或第二导向轴77正确地引导(或者限定),这样,振子70被限制移动方向,使得仅通过驱动接触部76向沿着第一或第二导向轴77的方向移动。
这样地,形成振子70的移动路径的导向轴77,也通过驱动接触部76限制振子70的移动方向。此外,由于驱动接触部76有3个以上,因此,振子70在第一、第二导向轴76、77形成的面内的旋转也被限制。从而,不需要振子70的旋转制动机构而结构变简单。
该图4B中示出的本例中的振动波线性电动机46成为振子70如上所述地相对两个导向轴77进行移动的自行式的结构,但若设置例如夹持振子70的移动方向的前后端部的部件,并将该部件固定在框架上,则保持两个导向轴77的支承部78移动,由此,振子70和两个导向轴77就处于相对移动的关系。关于它在下面进一步描述。
<振子的结构>
图5A是如上所述的振动波线性电动机46的振子70的正视图,图5B是其侧视图,图5C是表示图5A、5B所示振子70的压电片和电极配置的图。再有,图5A中示出的振子70的朝向与图4A、4B中示出的情况上下相反。此外,在图4A、4B中也示出了向省略了图示的振子主体75配线的电极。
如图5A、5B所示,振子70由振子主体75和多个(在本例中合计4个)驱动接触部76构成,所述振子主体75包括由层叠的压电片86构成的压电片层87和由层叠在其下方的弹性片88构成的弹性片层89,所述驱动接触部76分别设置在振子主体75的压电片86的层叠方向上的、对置的2个面上。
通过在层叠了压电片86和弹性片88的状态下进行烧结并实施钻孔,制成上述的振子主体75。
在驱动接触部76上设置凹状的缺口部76a,该凹状的缺口部具有各种各样不同的形状,但对此以后叙述。
在压电片层87的上面和弹性片层89的下面,分别粘贴着绝缘片91。再有,该绝缘片91也可以使用与原来为绝缘体的弹性片88相同的部件。
上述驱动接触部76与绝缘片91的各个外侧面紧密接触地形成。此外,各2个的驱动接触部76都不是单体,而是与由板状部件构成的平板部92一体形成,这样,形成了相互连结了2个驱动接触部76的连结型驱动接触部93(整体不是接触部,由2个驱动接触部76形成了接触部)。此外,该连结型驱动接触部93与振子主体75分别形成。
这样地,通过设置为连结型驱动接触部93,与多个驱动接触部分散的情况相比,组装性提高。再有,不需要把两个面都构成在连结型驱动接触部93上,只要任一个面的驱动接触部76形成连结型驱动接触部93,也能够有助于组装性的提高。
此外,该连结型驱动接触部93最好用使例如铝粉等磨粒分散固化后的树脂材料形成。该材质由于与振子70的其他部分相比声阻抗低,因此,激发与大致连结驱动接触部以外的部分的后述的纵向振动和弯曲振动接近的振动,故设计容易。
此外,该连结型驱动接触部93由于选择兼具硬度和弹性的材质作为其材质,故如上所述地容易与振子主体75一体地振动变,同时,耐磨损性提高,能有助于振动波线性电动机46的耐久性。
此外,连结型驱动接触部93的平板部92的大小最好形成为与振子主体75的面一致的大小。(最好连结型驱动接触部93与振子主体75相互固定接合的面的形状和大小相同,即,连结型驱动接触部93的底面最好与应该固定接合连结型驱动接触部93的振子主体的面相同。)
这样地,在将连结型驱动接触部93安装在振子主体75上时,位置对准变得容易,组装操作的效率提高。再有,如图5F的下侧的连结型驱动接触部93所示,即使只有平板部92(连结型驱动接触部93)的一端与振子主体75的面的一端一致,也能够达到相同的目的。
上述振子主体75的压电片层87构成主要提供强制振动的压电体部,弹性片层89构成与压电体部一起激发特定的振动模式的激发部。但是,若仅用压电体部就能够激发期望的振动模式,就不一定需要激发部。
形成压电片层87的压电片86与弹性片层89的弹性片88的不同点仅在于是否进行图5C中示出的内部电极处理,本来是由例如PZT(钛酸锆酸铅)等同一材质构成的薄的矩形的片状部件。具体地说,具有例如长10mm、宽2.5mm、高(层叠方向的厚度)80μm的形状。
再有,在本例中使用的PZT材料选择使用Qm值为2000这样的大的硬系材料。弹性片也同样。此外,从上下夹持压电片层87和弹性片层89的绝缘片91,是相同的PZT材料,是厚度40μm的形状。这些绝缘片是与压电片相同的材料,但没设置电极,因此,是未分极状态,没有压电性,从而,实质上具有作为绝缘体的特性。
用进行了内部电极处理的、仅电极的图形不同的两种片状压电元件,构成压电片层87的压电片86。这两种压电片86如图5C所示,是一方分为左右两方后在大致整个面上形成了A+内部电极箔94和B-内部电极箔95的压电片86m。在上述A+内部电极箔94和B-内部电极箔95上,分别在接近左右两端的位置上,向压电片86m的一侧突出地形成了用于与外部连接的端子94-1和端子95-1。
另一方面,是同样分为左右两方后在大致整个面上形成了A-内部电极箔96和B+内部电极箔97的压电片86n。在上述A-内部电极箔96和B+内部电极箔97上,分别在左右的靠近中央的位置上,向压电片86n的与上述相同的一侧突出地形成了用于与外部连接的端子96-1和端子97-1。
上述内部电极箔使用银钯合金或者银作为其电极材料,例如利用蒸镀和光刻蚀法技术,形成厚4μm的形状。
在本例中,交替重叠各24片合计48片的这两种压电片86m和86n作为片层,以此构成压电片层87。
这样地,在除去最上部和最下部的中间部中,构成了自身形成了一片内部电极箔的压电片86(86m或86n)和向与自身连接的压电片86(86m或86n)的两方施加相反电位的电压的内部电极。
从上述的A+内部电极箔94、A-内部电极箔96、B+内部电极箔97、B-内部电极箔95分别向压电片86(86m、86n)的一侧突出形成的外部连接用的端子94-1、95-1、96-1、97-1,在图5A中示出的振子主体75的一个侧面(与图4A、4B中示出的两根导向轴77平行、且不与导向轴77面对的2个侧面中的一个侧面)中,分别与烧结银构成的A+电极连接外部端子98、A-电极连接外部端子99、B+电极连接外部端子101和B-电极连接外部端子102连接。
上述的一方的A+电极连接外部端子98和A-电极连接外部端子99构成为A相电极,另一方的B+电极连接外部端子101和B-电极连接外部端子102构成为B相电极。再有,该情况下,A-电极连接外部端子99和B-电极连接外部端子102分别构成为A相与B相的地(GND)连接用,因此,该情况下,也可以构成为与同一引线等连接而在电气上成为同电位。
通过这些A相与B相的电极连接外部端子,从后述的驱动电路向压电片层87施加电压,振子主体75发生后述的超声波椭圆振动。
再有,本例中的振子主体75的尺寸例如是纵长方向的尺寸为10mm、横向的尺寸为2mm、高度为2.5mm的形状。如图5A所示,在该振子主体75上,在上述A相电极与B相电极的大致中间、即振子主体75的大致中央部,形成了图4A、4B中省略了图示的销部件安装孔103。关于该销部件安装孔103,以后进行叙述。
此外,作为压电体部,不一定是压电片层87,也可以是如下部分。图5D示出了压电体部,粘接结合由层叠压电体或压电元件构成的压电体129、由例如黄铜材料构成的振子主体主要部130、振子主体部件131作为振子主体,在其上粘接了连结型驱动接触部93。振子主体主要部130和振子主体部件131构成激发部。
此外,图5E示出了在长方体形状的例如黄铜材料的弹性体部132上连接薄的单板压电体133、连结型驱动接触部93的结构。弹性体部132构成激发部。在这些部件的粘接时,给予充分的按压力进行粘接,为了提高振动传达效率而尤为重要。
<驱动原理>
图6是表示驱动控制上述结构的振动波线性电动机46的驱动电路的图。图6中示出的驱动电路105与AF(自动调焦)电路106共同搭载在图1A中示出的电路板2上。
驱动电路105的CPU(central processing unit,即中央处理器)107从AF电路106接收移动或停止的任一指示信号和前或后方向的任一指示信号时,向振荡电路108和90°移相电路109输出对应的信号。
振荡电路108接收移动信号后,通过放大器110向振动波线性电动机46的A相电极98、99施加超声波驱动电压,另一方面,将相同的超声波驱动电压输出到90°移相电路109中。
90°移相电路109根据与来自CPU107的移动信号一起接收到的前或后方向的任一指示信号,将从振荡电路108输入的超声波驱动电压的频率相位进行+90°或-90°的移相,通过其他放大器111施加给振动波线性电动机46的B相电极101、102。
这样,振动波线性电动机46发生超声波振动,如后所述地向规定方向自行,使第三移动镜框19沿着光轴02向规定方向移动。
如前所述,利用反射镜(光反射部件62)和反射型光电传感器73预先检测第三移动镜框19的绝对位置,将该绝对位置通知给CPU107。
另一方面,通过由磁传感器读出磁传感器单元47的磁标尺,来检测第三移动镜框19的移动量。将表示由该磁传感器读取的移动量的脉冲信号,通过放大器112输出到计数器113中。计数器113测量表示该移动量的脉冲信号,向CPU107输出测量结果。
CPU107根据从光电传感器73输入的第三移动镜框19的绝对位置和从计数器113输入的移动量测量结果,识别第三移动镜框19的当前位置,将该识别到的第三移动镜框19的当前位置通知给AF电路106。CPU107利用来自AF电路106的停止信号,使上述振荡电路的输出停止。
图7A、7B是模式地说明被如上所述地振荡驱动的振动波线性电动机46的振子主体75的超声波椭圆振动的立体图。
首先,若向图5A中示出的振子主体75的A相电极98、99和B相电极101、102以同相位施加频率160kHz附近的交流电压,就在振子主体75上激发一级纵向振动。此外,若向上述A相电极98、99和B相电极101、102以反相位施加频率160kHz附近的交流电压,就在振子主体75上激发二级的弯曲振动。
若利用有限要素法并通过计算机解析这些振动,就分别预想到如图7A所示的谐振纵向振动姿势和如图7B所示的谐振弯曲振动姿势。然后,超声波振动测定的结果证实了这些预想。
再有,在本实施方式中,与谐振频率有关,将弯曲二次振动的谐振频率设计成比纵向一级振动的谐振频率低百分之几(期望是3%左右)。通过这样的结构,就能够如后所述地使振动波线性电动机的输出特性大幅度地提高。
接着,若对振子主体75的A相电极98、99和B相电极101、102施加相位仅相差π/2的160kHz附近的交流电压,就能在振子70的驱动接触部76的位置观测出椭圆振动。
该情况下,处于振子70底面的驱动接触部76的位置的超声波振动引起的椭圆振动的旋转方向,与配置在上面的驱动接触部76的位置上的超声波振动引起的椭圆振动的旋转方向相反。
图8A、8B是模式地表示施加了相位仅相差π/2的160kHz附近的交流电压时的振子的驱动接触部的椭圆振动的图。图8A表示A相电极98、99同B相电极101、102相比施加的交流电压的相位滞后π/2时的动作,振子70的底面的驱动接触部76进行逆时针方向的旋转,另一方面,上面的驱动接触部76进行顺时针方向的旋转。
然后,图8B表示A相电极98、99同B相电极101、102相比施加的交流电压的相位提前π/2时的动作,振子70的底面的驱动接触部76进行顺时针方向的旋转,另一方面,上面的驱动接触部76进行逆时针方向的旋转。
这样地,最好是相同面的驱动接触部配置在向相同方向旋转的位置上,并且,相反侧面的驱动接触部配置在向相反方向旋转的位置上。这样,就能够以最佳效率地取出驱动力。
即,由上述振子主体75的纵向振动和弯曲振动合成的椭圆振动,通过4个驱动接触部76作用在两根导向轴77上,作为其反作用,振子主体75和驱动接触部76成为一体,沿着两根导向轴77在支承部78的两个直立部78-2之间自行地进退移动。
图9A、9B、9C是说明振子主体75和驱动接触部76成为一体作为振子70,并沿着两根导向轴77在支承部78的两个直立部78-2之间自行地进退移动时的振动波线性电动机全体的动作的图。再有,在图9中,为了说明,与图4不同地示出了配置间隔窄的驱动接触部76-1与可动的导向轴77-2接触的形态。
如图9A所示,设现在振子70正在向箭头d示出的图左方自行。在图9A中,仅在振子70下部的两个驱动接触部76上,用逆时针方向的箭头示出了驱动接触部76的椭圆旋转振动,但振子70上部的两个驱动接触部76也进行顺时针方向的椭圆旋转振动,用这些椭圆旋转振动产生的驱动力,使向箭头d方向的推力对振子70作用。
振动波线性电动机46这样地在驱动接触部76中发生椭圆旋转振动,由于该椭圆旋转振动,驱动接触部76冲击导向轴77,作为其反作用,就产生了使振子70移动的驱动力。
即,驱动接触部76的椭圆旋转振动能量成为振子70的驱动能量。但是,椭圆旋转振动能量的全部不成为驱动能量。这是因为,由于驱动接触部76按压导向轴77时的反作用,在振子主体76上产生了弹性变形。即,驱动接触部76的椭圆旋转振动能量的一部分成为振子70的驱动力的同时,使振子主体76弹性变形。并且,在驱动接触部76位于振子70端部的情况和位于中心(重心)侧的情况中,驱动接触部76位于端部时的该弹性变形量大。从而,在图4中示出的例子中,为了高效地得到驱动力,在振子主体75的中心(重心)侧配置的驱动接触部76-1与固定的导向轴77-1接触。
根据这样的理由,即驱动接触部76的配置间隔窄的一侧(驱动接触部76靠近振子70的重心侧配置的一侧)的驱动接触部76的一方,由与振子主体75的弹性变形的影响少,所以,能够高效地产生驱动力。
另一方面,导向轴77中的导向轴77-1被固定在支承部78上,但由于导向轴77-2向导向轴77-1弹压,因此,在推力方向上配置微小量的间隙。从而,如图9A所示,在振子70向箭头d方向移动时,间隙变小,使得导向轴77-2和与振子70的移动方向相反侧的防脱销84抵接。
从而,振子70如图9A所示来到左方最顶端,接着,如图9B所示地使自行方向向右方反转,在4个驱动接触部76使椭圆旋转振动的方向反转(该情况下,在图9B中用顺时针方向的箭头仅示出了振子70下部的两个驱动接触部76的椭圆旋转振动,但振子70的上部的两个驱动接触部76也进行着逆时针方向的椭圆旋转振动)时,利用与固定在支承部78上的导向轴77-1接触着的驱动接触部76(图中上侧的两个)的椭圆旋转振动产生的驱动力,向如图9C所示的箭头e的方向驱动振子70。
另一方面,与相对于支承部78可动的导向轴77-2接触的驱动接触部76(图中下侧的两个)的椭圆旋转振动产生的驱动力,首先用于缩小间隙(ガタ),直到将导向轴77-2与驱动方向e的相反侧的防脱销84抵接。因此,在变更振子70的前进方向的情况下,与可动导向轴77-2接触的驱动接触部76的驱动力使导向轴77-2变位之后,驱动振子70。
这样地,在变更振子70的前进方向的情况下,在其初期阶段,仅用与固定在支承部78上的导向轴77-1接触的驱动接触部78所产生的驱动力驱动振子70。之后,若可动的导向轴77-2的缩小间隙结束,则加上与导向轴77-2接触着的驱动接触部所产生的驱动力,向图9C所示的箭头e的方向驱动振子70。
之后,振子70在到达右方端部后使自行反转成从右端向左方时,该情况下,也只用与导向轴77-1接触着的驱动接触部76所产生的驱动力,开始向图9A中示出的箭头d的方向驱动振子70,之后,导向轴77-2成为图9A中示出的状态后反向移动停止,加上与导向轴77-2接触着的驱动接触部76的驱动力,振子70开始如图9A所示地向左方自行。这就是本发明中的振动波线性电动机的工作原理。
再有,在本实施方式中,压电体部由配设A相电极98、99的A相和配设B相电极101、102的B相的两处构成,但压电体部不限于两处,只要能引起纵向振动和弯曲振动,也可以是3处以上。
此外,在本例中,由于振子70是大致长方体形状,故在这样的情况下,由纵向振动和弯曲振动而产生椭圆旋转振动,得到上述驱动力,但振子也可以是其他形状。此外,在本例中,使用了一级的纵向振动和二级的弯曲振动,但不限于此,也可以根据振子的大小和配置的驱动接触部的位置及数量,使用更高级的纵向振动和弯曲振动。
再者,期望驱动接触部配置在作为振动波线性电动机可得到最高水平的输出特性的任意位置上,即发生最大的椭圆旋转振动的位置。更具体地说,在本实施方式的情况下,由于使振子发生纵向振动和弯曲振动,因此,期望在该弯曲振动的中间的位置配置驱动接触部。此外,如上所述地,期望驱动接触部的位置配置在振子主体的变形影响小的振子主体中心侧的位置上,其优于振子主体变形的影响大的端部侧的位置。一般地,可以如下配置驱动接触部:由于进行的椭圆振动成为驱动源,至少在一个以上的驱动接触部引起椭圆振动,至少使在全部的驱动接触部的部位产生的振动所引起的驱动力的总和不等于0。
此外,也可以不需要在全部的驱动接触部的位置上引起椭圆运动,在引起单振动或反方向振动的情况下,来自各驱动接触部的驱动力的总和不成为0、而成为向某一个方向的驱动力即可。
此外,为了良好地维持振子70的平衡,使得不产生使振子70自身旋转的扭矩,以上述的条件并不一定是完全的,例如只选择成至少单面在引起相同朝向的椭圆振动的位置上设置驱动接触部76,也能够提高效率。
<连结部的结构>
下面,说明将如上所述的椭圆振动所产生的振子70的振动波线性电动机46内的进退移动力作为第三移动镜框19的移动驱动力取出的结构。
图10A是说明连接上述振动波线性电动机46和第三移动镜框19的方法的立体图,图10B是仅取其连结部进行表示的放大立体图,图10C是表示检测第三移动镜框19的移动量的磁传感器单元的放大图。
图11A是按箭头c方向看图10B的图,图11B是图10B的A-A’向剖视图。
再有,图10A是在图3中看振动波线性电动机46和第三移动镜框19的图。此外,图10A中为了表示清楚,将从振子70的斜向左上侧的销固定面中央的图5A所示的销部件安装孔103向内部插入通过后固定的移动输出取出用销部件115拔出到销固定面侧。
如图10A所示,第三移动镜框19由保持第三移动透镜部12的镜框主体116和轴承部53-3、从该轴承部53-3向下方突出设置的结合突出部117构成。在结合突出部117的大致中央部,在与镜框主体116沿着光轴02移动的移动方向平行的方向上穿设着长的长孔118。
在该长孔118(以下还参照图11A、11B)中,从图的后侧结合将移动输出取出用的销部件115弹压在与第三移动镜框19抵接的地方(结合突出部117的长孔118)上的板簧119。
板簧119由平坦的主体部119-1、从该主体部119-1的下方向前方和上方弯折两段的固定部119-2、从主体部119-1的左侧横向朝前方弯折的弹性部119-3构成。
该板簧119固定在结合突出部117上,使得该固定部119-2从背侧绕入地夹持第三移动镜框19的形成着长孔118的结合突出部117的下端部。这样,板簧119的主体部119-1与长孔118的背侧开口面紧密结合,将弹性部119-3从背侧插入到长孔118内的规定位置。
在弹性部119-3和长孔118的左端部之间,形成仅能够插入通过移动输出取出用的销部件115的间隙。
在第三移动镜框19的镜框主体116的背侧的侧面116-1和结合突出部117的前面侧的面之间,形成着正好配置包含振动波线性电动机46的振子70的驱动部和其挠性基板(后述)的间隙。
在该空隙中配置了振动波线性电动机46时,如图10B所示,其移动输出取出用的销部件115插入通过在弹性部119-3与长孔118的左端部之间形成的间隙。
由于该结合,移动输出取出用销部件115在长孔118内被禁止向第二光轴O2方向的移动,忠实地将固定配置在图10中省略示出的金属框架23a上的振动波线性电动机46的振子70向第二光轴O2方向的移动传递给第三移动镜框19。
此外,另一方面,在上述结合中允许销部件115在上下移动中有游隙。利用该游隙,吸收振子70与两根导向轴77(77-1、77-2)的安装时的位置偏移等。
另外,由于这样,一方面,移动输出取出用销部件115如上所述地使振子70向第二光轴O2方向的移动的朝向和力正确地传递给第三移动镜框19,另一方面,振子70的椭圆振动等产生的上下移动,在长孔118内的上下移动中吸收,不传递给第三移动镜框19。
这样地,在本例中,在振子70与第三移动镜框19之间的连结中,一方面固定在振子70上,另一方面,利用板簧119的弹性力,在与第三移动镜框19的镜框抵接的地方(结合突出部117的长孔118)上,形成仅抵接的移动输出取出用销部件115的连结状态,这样,就使振子70的移动力(驱动力)传递给第三移动镜框19的移动。
这样地,在将振动波线性电动机46搭载在电子设备或装置等上的情况下,销部件115是用于将振子70的移动驱动力向外部(电子设备内的移动驱动机构、装置内的被移动驱动物)传递的移动驱动传递装置。
此外,在本例中,在振子70的中央部、即一级纵向振动和二级弯曲振动共同的节点部(在各个振动模式中的静止点的附近)上,固定配置着用于向外部取出振子70的移动力(驱动接触部76的驱动力)的销部件115,但在作为振子的振动模式利用其他的振动模式或者振动模式的组合的情况下,若也在它们的振动模式的共同的节点部或者振动变为极小的部分上配置销部件115,就可以不阻碍振子的振动,而向被移动部件传递振子的移动力。
但是,在前述的图4B中说明了本例中的振动波线性电动机46中振子70与两个导向轴77处于相对移动的关系。若用图10进行说明,则在图10的情况下,利用相对于被固定的支承部78自行的振子70,与该振子70连结的第三移动镜框19移动,但例如用不阻碍振子70振动的弹性部件夹持振子70的移动方向的前后的端部,将该弹性部件固定在金属框架23a上,并在第三移动镜框19的适当部位形成保持两个导向轴77的支承部。
若这样,振子70就成为固定配置,被该振子70的驱动接触部76驱动的两个导向轴77就移动,即,与两个导向轴77连结的第三移动镜框19移动。
也可以构成如上结构,因此,说明了振子70与两个导向轴77处于相对移动的关系。但是,在以下的说明中,将图10的结构作为基本,有时也表现成振子70相对于两个导向轴77自行。
再有,在图10中示出的连结结构中,在第三移动镜框19的结合突出部117中,在图的背侧将磁传感器单元47的磁标尺121的、在图中隐藏看不见的一端固定配设在结合突出部117上,在与磁标尺121的、在图中看得见的另一端所对置的位置上,将磁传感器单元47的磁传感器122固定配置在图10中省略了图示的金属框架23a上。
将该磁传感器122配设到金属框架23a上的过程是,将磁传感器122嵌入在传感器保持框123中,利用固定孔124-1将固定该传感器保持框123的固定板124固定在金属框架23a上,由此,磁传感器122被固定在金属框架23a上。此外,这时,同时固定配置向磁传感器122方向弹性按压磁标尺121的板簧部件125。
<移动量的检测>
图12是同组装了该磁传感器单元47的振动波线性电动机46与第三移动镜框19一起表示图2和图3中示出的磁传感器单元47的详细结构的局部分解立体图。
设置该磁传感器单元47,是为了在图2中示出的光电传感器73检测到第三移动镜框19的绝对位置后,检测来自该绝对位置的第三移动镜框19的移动距离。
如图12所示,上述振动波线性电动机46如图10中说明的那样被配置在第三移动镜框19的镜框主体116的侧面(与U字形缺口部55-3所在的侧面相反一侧的侧面)与结合突出部117之间。并且,该振动波线性电动机46与磁传感器座126(传感器保持框123、固定板124)一起被固定在金属框架23a上。
在磁传感器座126的固定板124上固定板簧125的固定部125-1,在磁传感器座126的传感器保持框123上保持着磁传感器122。
在磁传感器122的大致中央部形成着用于检测磁力的检测部122-1。此外,从检测部122-1的上方,引出利用粘结剂127加强了与磁传感器122的电连接的4根电极引线128。
此外,在从结合突出部117进一步按规定的阶差向外侧(图12中斜右下方向)伸出而形成平面部的标尺保持部117-1上粘接磁标尺121的固定部121-1,这样,磁标尺121将标尺面朝着磁传感器122的检测部122-1被固定在标尺保持部117-1上,上述结合突出部117是从第三移动镜框19的轴承部53-3向上直立设置(在图3和图10中,由于上下方向相反,所以表示成向下方直立设置的形状)的。
该磁标尺121通过标尺保持部117-1固定安装在第三移动镜框19上,对此,磁传感器122固定在金属框架23a上,通过将第三移动镜框19配置成相对该金属框架23a如上所述地可沿着两根导向轴(65、68)移动,磁传感器122和磁标尺121也配置成可相对移动。
该磁标尺121由具有弹性的片材、例如聚酯等树脂制薄片构成,在标尺面侧涂覆磁性物质,按一定间隔磁化该磁性物质。磁传感器122为了读取其磁性,最好磁标尺121的标尺面与磁传感器122的检测部122-1始终尽量地接近。
因此,设置了板簧125。即,板簧125具有弹簧部125-2,其从固定部125-1向下方下降后横向外伸成钩型,在弹簧部125-2的端部,形成向着磁标尺121侧突出设置的圆弧形的凸部125-3。该凸部125-3形成在与磁传感器122的检测部122-1相对应的位置上。
通过将该板簧125的固定部125-1与磁传感器座126的固定板124一起固定在金属框架23a上,板簧125的凸部125-3向磁传感器122的检测部122-1按压磁标尺121的没固定在固定部117-1上的部分、即自由端侧121-2。
这样,磁标尺121的标尺面一边与磁传感器122的检测部122-1滑动接触,一边相对移动。这样地,通过磁标尺121的标尺面与磁传感器122的检测部122-1接触移动,磁传感器122就能够正确地读取磁标尺121的标度。
如上所述,由于在圆弧形的凸部125-3上形成按压磁标尺121的标尺面背面的板簧125的部分,因此,与磁标尺121的摩擦阻力极小,这样,就降低由按压产生的阻力负载。
此外,最好在上述磁标尺121的背面粘贴表面光滑的非磁性的金属箔,或者形成光滑的树脂层。于是,就能够较低地抑制与板簧125的摩擦引起的磨损,能够长期维持装置的寿命。
如以上说明,在本实施方式中,利用振动波驱动的振动波线性电动机,在长方体棱柱形的超声波振子的相对置的两个面上设置多个驱动接触部,通过由导向轴支承配设有该驱动接触部的两个面的简单结构,可实现不需要专门的旋转制动机构的超声波振子的自行移动,此外,不需要在现有型中必要的可动导轨或与该可动导轨连接的台架,且构成各部分的配置空间极小,可实现小型化。
从而,就能够提供一种结构简单且可小型化的振动波线性电动机,例如,在向透镜装置等的主体装置中组装时,配置空间小到能配置在主体装置的壳体和成为被驱动体的镜框之间的狭小间隙中。
此外,在振子上设置多个驱动接触部,利用最适当的按压力使这些驱动接触部在导向轴上滑动,因此,就能够充分地发挥超声波振子的振动波椭圆振动所产生的驱动力,另外,能够进一步使振子的移动性稳定,其结果,能够提高作为振动波线性电动机的工作性能。
再有,在以上的实施方式中,固定作为限制部件的导向轴,振子沿着导向轴移动,但也可以反之,固定振子,使导向轴作为被驱动部件移动。总而言之,限制部件与振子相对移动的结构不变。
<挠性基板>
下面,说明配置在该振动波线性电动机46的振子70的外部电极与驱动电路105之间的挠性基板。
图13是表示上述的振动波线性电动机46和配置在该振动波线性电动机46的振子70的外部电极与驱动电路105之间的挠性基板的立体图。
如前所述(参照图5A),在各内部电极箔的外部连接用的端子94-1、95-1、96-1和97-1的突出设置侧的振子侧面,配设在振子70上的由烧结银构成的A相和B相的4个电极连接外部端子(A+电极连接外部端子98、A-电极连接外部端子99、B+电极连接外部端子101和B-电极连接外部端子102),与这些内部电极箔的外部连接用端子连接。
即,上述A相和B相的4电极连接外部端子与振子主体75的两根导向轴77的轴方向(即振子70的自行方向)平行,并且,仅配置在不与导向轴77对置(即没有分配导向轴77)的2个侧面中的一个侧面上。在仅配置在该一个侧面上的4个电极连接外部端子上,电连接配设了挠性基板130的电极连接部130-1。
然后,该挠性基板130被配置成:从与电极(A相和B相的4个电极连接外部端子)连接的端部(电极连接部130-1)到驱动电路105的配线部130-2,向振子70的自行方向的前后两侧分支。此外,向该两侧分支的配线部130-2分别形成为同一宽度。
该振动波线性电动机46利用位于支承部78两端上的直立部78-2,保持着两根导向轴77(77-1、77-2)的各自两端,但向上述挠性基板130的两侧分支的配线部130-2,在支承部78的两端、即2个直立部78-2的附近弯曲,然后折返到中央部,在该中央部合流。
并且,在轴承部78的端部、即两个直立部78-2中的至少一方的端部(在本例中是两方的端部)设置着开口部78-3,该开口部78-3容许上述挠性基板130的弯曲后的配线部130-2伴随着振子70的自行移动进行弯曲移动时的进入和退出。
此外,该振动波线性电动机46的振子主体75如图5A所示,在上述A相、B相的电极附近的位置形成了销部件安装孔103,但如图10和图11所示,通过该销部件安装孔103,用于与第三移动镜框19的结合突出部117连结的销部件115,被突出设置在与振子70的自行方向正交的方向上。然后,上述挠性基板130在其电极连接部130-1上具有不妨碍上述销部件115突出的回避孔13-3。
这样地,本例的挠性基板130由于其要连接的振子主体75的电极连接外部端子仅配置在振子主体75的两个侧面中的一个侧面上,因此,延伸至挠性基板130的驱动电路105的配线能够集中在一部分上,从而,促进整体的小型化。
此外,向振子70的自行方向的前后两侧分支而配置从电极连接端部引出到驱动电路105的挠性基板130,因此,能够狭窄地形成向两侧分支的一个配线部130-2的宽度,在能够狭窄地构成挠性基板130的引出部分的空间宽度的同时,由于将该分支的配线部130-2的宽度形成为同一宽度,因此,能够将挠性基板130(即配线部130-2)的引出配置空间维持为同一宽度,这样,在进一步促进振动波线性电动机46小型化的同时,配设挠性基板的附近的设计变得容易。
此外,由于在轴承部78端部的直立部78-2上设置着使基板130的进行弯曲的配线部130-2可进退的开口部78-3,因此,扩大了伴随着振子70的自行移动的挠性基板130弯曲移动时的收容空间,降低了振子70的自行产生的挠性基板130的弯曲的配线部130-2的弯曲变动的负载,振子70的自行更容易。
此外,由于在挠性基板130的电极连接部130-1上具有不妨碍销部件115突出的回避孔13-3,因此,能够在由销部件115连结的第三移动镜框19与振子70之间配置挠性基板130,促进组装了振动波线性电动机46的例如透镜装置1等的主体装置的小型化。
此外,这样地,若将具有自行式振子的小型振动波线性电动机作为调焦用透镜的镜框驱动源搭载,就能够提供一种进行安静稳定的透镜驱动的透镜装置。
此外,该情况下,如上所述,由于振动波线性电动机的挠性基板的弯曲配线部配置在与振动波线性电动机连结并进行驱动的镜框之间,因此,能够提供一种更小型的透镜装置。
<驱动接触部和导向轴>
在上述的振动波线性电动机46的振子70的自行中,驱动接触部76与导向轴77的关系极为重要。
图14A、14B是表示驱动接触部76与导向轴77的结合的基本形式的图,图14A是图13的C-C’剖视图,图14B是图14A的D-D’剖视图。该图14A、14B中示出的振动波线性电动机46省略了图13中示出的挠性基板130和支承部78的直立部78-2的开口部78-3的图示。
该图14A、14B中,对与图4A、4B、图5A、图10A、图13中示出的结构相同的构成部分,赋予与各图中示出的构成部分相同的附图标记。如图14B所示,在驱动接触部76与上下方的导向轴77(77-1、77-2)的接触结合的形状中,圆棒形的导向轴77、和凹形的缺口部76a沿着圆棒形的导向轴77的外形而成为圆弧形的驱动接触部76为基本形,该基本形的驱动接触部76与圆棒形的导向轴77的结合形态成为基本形。
图15A是再次表示图14B中示出的驱动接触部76与导向轴77的接触结合的基本形的图,图15B~15E是分别表示其变形例的图。如图15A所示,在与振子70的前进方向正交的截面中,驱动接触部76进行振动方向f的椭圆旋转振动。从而,若将包含驱动接触部76与导向轴77的接触部而形成的接触面M和上述振动方向f垂直地配置,使得驱动接触部78与导向轴77接触,就高效地产生驱动力。
换言之,上述接触面M的法线H与振动方向f所成的角越小,就越能够高效地产生驱动力。在图15A中示出的例子中,驱动接触部76与导向轴77以圆弧形的面接触,但由于在与振动方向f正交的接触面M中,驱动接触部76与导向轴77接触,故高效地产生驱动力。
图15B中示出的变形例中,截面为圆形的导向轴77与截面为圆弧形的缺口部76a,在形成有缺口部76a的槽的底部(在图中是上方而成为顶部,但在此将与槽的开口部对置的面称作底部)的一点131(由于在图中是截面,所以是一点,实际上是一条线)上接触(抵接或者压接,以下相同),该接触部(一点131)中的接触面M的法线H的方向与驱动接触部76-3的振动方向f一致。从而,图15B中示出的例子中也能够高效地产生驱动力。
图15C中示出的变形例中,截面为圆形的导向轴77和截面为“コ”字形的缺口部76a,也在形成有缺口部76a的槽的底部的一点131接触,该接触部(一点131)中的接触面M的法线H的方向和驱动接触部76-3的驱动力的工作方向一致。从而,图15C中示出的例子中也能够高效地产生驱动力。
此外,图15D、15E中示出的变形例中,截面为圆形之外的形状的变形导向轴77-3和截面为梯形的缺口部76a,在形成有缺口部76a的槽的底部的一定范围的线132(由于图中是截面,所以是线,实际上是面)上接触,该接触部(线132)中的接触面M的法线H的方向与驱动接触部76-3的振动方向f一致。从而,图15E中示出的例子中也能够高效地产生驱动力。
这样地,这些图15B~15E中示出的一处接触型的驱动接触部76-3与导向轴(圆形的导向轴77或变形导向轴77-3)的接触结合的形态中,接触部中的接触面M的法线H的方向与驱动接触部76-3的驱动力的工作方向一致,因此,是工作时驱动接触部76-3的驱动力最大的功能形态,这些形状的驱动接触部76-3可以称作具有强的驱动功能的驱动接触部。
但是,在这些接触结合的形态中,在形成有缺口部76a的槽的底部的一点或一定范围上接触,从而,缺口部76a相对于导向轴77(或者77-3,以下相同)仅在其上部接触。
换言之,形成有缺口部76a的槽的底部的宽度,比插入到该槽中的导向轴77的接触点或接触面的宽度更宽,开口部的开口宽度比如上所述的底部的宽度更宽,并且,比插入到该槽中的导向轴77的最大宽度更宽。
这样,就在导向轴77的两侧面和形成有缺口部76a的槽的两侧壁之间,相互形成容许游隙的间隙。这是为了使驱动接触部76与导向轴77接触成振动方向f与接触面M的法线H方向平行。即,通过在形成有缺口部76a的槽的两侧壁与导向轴77的两侧面之间形成间隙,即使在缺口部76a和导向轴77上有制造误差和组装误差,也能够成为期望的接触状态。
从而,图15B~15E中所示形状的驱动接触部76-3是具有强的驱动功能的驱动接触部,但在导向轴77对通过安装面76b安装的振子主体75(参照图14A、B)的导向功能中容许规定的游隙,该导向功能限制振子70向与振子70相对导向轴77的相对移动方向和上下两根导向轴77的排列方向正交的方向、即从相对移动方向偏离的方向的移动。
图16A也是再次表示图14B中示出的驱动接触部76与导向轴77的接触结合的基本形式的图,图16B~16F是分别示出与上述不同的变形例的图。在图16A中示出的基本形中,驱动接触部76的椭圆旋转振动的振动方向f、和驱动接触部76与导向轴77的接触面M的法线H的关系如上所述。
图16B中示出的缺口部76a截面是圆弧形,图16C中示出的缺口部76a截面是V字形,图16D、16E中示出的缺口部76a截面是梯形,并且,图16F中示出的缺口部76a截面是翻倒了有棱角的杯子的形状。此外,图16A、16B、16C中示出的导向轴77的截面是圆形,图16E、16F中示出的变形导向轴77-3的截面分别是六角形和正方形。
在该图16A~16F中示出的驱动接触部76-4与导向轴77(或者77-3,以下相同)的接触结合的形态中,导向轴77不与形成有缺口部76a的槽的底部接触,而在槽的两侧壁的各自一点(实际上是线)133或槽的两侧壁各自的线(实际上是面)134上接触。即,所述驱动接触部76-4和导向轴77在除了槽的底部之外的两侧壁的两个地方上接触。
这样地,由于两处接触型的驱动接触部76-4在形成有缺口部76a的槽的两侧壁两处上与导向轴77接触,因此,在导向轴77的两侧面侧与形成有缺口部76a的槽的两侧壁之间相互没有游隙,从而,导向轴77对通过安装面76b安装的振子主体75(参照图14A、14B)的导向功能完全有效地动作,该导向功能限制振子70向与振子70相对导向轴77的相对移动方向和上下两根导向轴77的排列方向正交的方向、即从相对移动方向偏离的方向的移动。因此,图16B~16F所示形状的驱动接触部76-4可以说是具有很强的导向功能的驱动接触部。此外,由于是两处接触,也可以说是耐久性高的形态。
但是,两处的接触部中的接触面M的法线H与驱动接触部76-4的振动方向f所成的角θ,与图15A~15E中示出的例子相比变大了。从而,由于振动方向f与接触面M不垂直,因此,驱动接触部76-4进行椭圆旋转振动而产生的按压导向轴77的按压力中,仅在与驱动接触部76-4的安装面76b垂直的方向上工作的这部分的力才能成为振子70的驱动力。因此,可以说该形态的驱动接触部76-4的驱动力比图15B~15E所示形态的驱动接触部76-3弱。
但是,由于上下两根导向轴77中的一侧的导向轴77-2由轴承长孔81和螺旋弹簧83保持成可自由摆动,因此,特别是振子70处于两端附近时,上下两根导向轴77就不平行(没有振子70的一侧的间隔多少变近一些),随之有时驱动接触部76中几个不与导向轴77接触。
通过进一步附加保持平行性的机构,能够消除这样的现象,但有时驱动接触部76的一部分从导向轴77离开,对驱动来说不是根本的问题。
图17A~17D是说明即使驱动接触部76的一部分从导向轴77离开也对驱动不产生根本问题的图。图17A、17B示出了振动波线性电动机46的驱动部的图4B所示基本形,示出了振子70、从上下夹持振子70的两根导向轴77(77-1、77-2)、在其两端部向上方弹压下面的导向轴77-2的两个螺旋弹簧83、以及保持这些导向轴77和螺旋弹簧83的支承部78的基部78-1。
此外,在振子70上示出了按窄间隔配置的两个驱动接触部76-1、按宽间隔配置的两个驱动接触部76-2、中央的销部件安装孔103、其两侧的A+电极连接外部端子98、A-电极连接外部端子99、B+电极连接外部端子101和B-电极连接外部端子102。
上述按窄间隔配置的两个驱动接触部76-1不一定需要2个,也可以是一个。
参照图17A、17B进一步说明与这样结构的振子70、驱动接触部76、导向轴77的配置结构,其具有:支承部78;相对于该支承部78固定的上面的导向轴77-1;配置成可向着该上面的导向轴77-1移动的下面的导向轴77-2;螺旋弹簧83,向着上面的导向轴77-1弹压该下面的导向轴77-2;振子70,配设在上下导向轴77之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上面的导向轴77-1,在规定的相对移动方向上相对地移动;两个驱动接触部76-2,在该振子70的与上面的导向轴77-1对置的一侧,按规定间隔设置在相对移动方向上;以及一个驱动接触部76-1,在振子70的与下面的导向轴77-2对置的一侧,设置在与上述两个驱动接触部76-2之间相对应的位置上;另外,在与下面的导向轴77-2对置的一侧,再设置一个驱动接触部76-1,将这两个驱动接触部77-2的配置间隔配置成比上述两个驱动接触部76-2的配置间隔窄,从后面附加在与上述下面的导向轴77-2对置的一侧的驱动接触部76-1,也被配置在与上述两个驱动接触部76-2之间相对应的位置上。
但是,前面讲过,即使驱动接触部76的一部分事先从导向轴77离开,对驱动也不是根本的问题,但这在例如上述的图17A、17B中,4个驱动接触部76在移动路径的中心附近4个都接触,但有时在左端是左下的驱动接触部76、在右端是右下的驱动接触部76多少成为浮起的状态。
该情况下,没浮起的(处于左端时是右下的)驱动接触部76接触后进行椭圆振动,成为驱动力之源。从而,驱动接触部76是形成接触部的部件或部分,但正确地说,应该认为驱动接触部76是在移动路径中的至少一部分中与导向轴77接触的部分。
再有,图17C、17D示出了振子70的上下方向与图17A、17B的情况相反地配置的情况的例子。即,配置间隔宽的驱动接触部76-2与可动的导向轴77-2接触,配置间隔窄的驱动接触部76-1与固定导向轴77-1接触。该情况下的与振子70、驱动接触部76、导向轴77的配置结构的详细说明是重复的,故省略说明,但可以按照图17A、17B的情况进行说明。
但是,图15和图16中示出了驱动接触部76与导向轴77的接触结合的各种各样的不同形态,但在图17所示的任意的与振子70、驱动接触部76和导向轴77的配置结构中是否使用图15和图16所示的任意接触结合的形态时,必须要考虑振子70在移动方向上的移动特性。
图18A、18B至图23A、23B是分别说明驱动接触部与导向轴的接触结合形态和与振子70、驱动接触部及导向轴的配置结构中的振子的移动特性的图。
此外,在各图18A、18B至图21A、21B中,在右侧模式地示出了与图14A同样的上面两个驱动接触部的间隔窄、下面两个驱动接触部的间隔宽的结构,在左侧模式地示出了与图14B同样的剖视图。此外,分别在图22A、22B及图23A、23B中,示出了振子70的上下方向与图18A、18B至图21A、21B的情况相反的配置结构。
这些配置结构与图17C、17D中示出的配置结构相同,将窄间隔的两个驱动接触部配置在振子70的上面,将宽间隔的两个驱动接触部配置在振子70的下面。该形态如图17C、17D所示,下面的宽间隔的两个驱动接触部始终与摆动型的下面的导向轴接触,但上面的窄间隔的两个驱动接触部的任一方有动不动就从固定型的上面的导向轴离开的倾向。
通过组合这样的结构上的特性和具有很强导向功能的驱动接触部或者具有很强驱动功能的驱动接触部,就得到各个配置结构中特有的对振子70的移动驱动上的特性。
首先,图18A、18B共同示出导向功能优先的配置结构,在驱动接触部与导向轴的接触结合形态中,上面的窄间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态、和下面的宽间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态,都是使用了图16B、图16D或图16E中示出的具有很强的导向功能的驱动接触部76-4和导向轴77(77-1、77-2)或者变形导向轴77-3的结构。该结构特别是能最佳地抑制向与振子70的移动方向成直角的方向的旋转移动。
此外,图19A示出了上面的窄间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态,虽然在图15中没有示出,但示出了平板状的导向轴77-4与平板片型驱动接触部76-5的接触结合形态,该平板片型驱动接触部76-5是具有很强的驱动功能的驱动接触部。并且,下面的宽间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态是利用图16B中示出的具有很强导向功能的驱动接触部76-4的接触结合形态。
此外,图19B示出了上面的窄间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态,是利用图15B中示出的具有很强驱动功能的驱动接触部76-3的接触结合形态,下面的宽间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态是利用图16D中示出的具有很强导向功能的驱动接触部76-4的接触结合形态。
这样地,图19A、19B中,都使具有很强驱动功能的驱动接触部与固定侧的上面的导向轴接触,如图17C、17D所示,在任一个驱动接触部离开了接触结合状态的情况下,也维持很强的驱动功能。
此外,如前所述,在变更了振子70的驱动方向之后,进行可动的导向轴77-2的缩小间隙的动作。即,在变更驱动方向之后,就几乎不发生与可动导向轴77-2接触着的驱动接触部所产生的驱动力。从而,通过在固定的导向轴上具有很强驱动功能的接触形态下,使导向轴与驱动接触部接触,就能够在刚变更驱动方向之后,也能发生更强的驱动力。
此外,如图19A所示,由于与一方的导向轴(图中是上面的导向轴77-4)的接触结合是平面接触,与另一方的导向轴(图中是下面的导向轴77-2)的接触结合是具有很强的导向功能的结合形态,因此,能够确保振子70整体的导向功能,此外,这样地,下面的接触自动地进行定位,因此,即使上面的接触是平面接触,也防止向与移动方向垂直的方向的水平移动,这样,也防止向与移动方向垂直的方向的旋转。从而,不需要进行平行方向的定位设定,组装很容易。图19B的情况也以此相同。
图20A、20B都示出驱动功能优先的配置结构,在驱动接触部与导向轴的接触结合形态中,上面的窄间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态、和下面的宽间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态,都是使用图15B、图15C或图19A的上面示出的具有很强导向功能的驱动接触部76-3或76-5和导向轴77(77-1、77-2)或平板状导向轴77-4的结构。该结构特别是对振子70的移动方向上的导向功能可以说最弱。但是,上下都缓和,由于具有导向功能,故不需要平行伸出,该情况下也具有组装容易的优点。
此外,图21A、21B中,上面的窄间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态表示图16B或图16D中示出的具有很强驱动功能的驱动接触部76-4的接触结合形态,下面的宽间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态表示具有图19A及图20B的上面示出的平板状的导向轴77-4与平板片型驱动接触部76-5的很强驱动功能的接触结合形态、或者图15B中示出的具有很强驱动功能的驱动接触部76-3与导向轴77-2的接触结合形态。
该配置形态是导向功能和驱动功能都良好地作用的形态,上面的窄间隔的两个具有很强导向功能的驱动接触部76-4与固定型的上面的导向轴77-1接触,发挥强有力的导向功能。另一方面,下面的宽间隔的两个具有很强驱动功能的驱动接触部76-5或76-3如图17C、D所示,不离开摆动的下面的导向轴而始终接触,故能够发挥强有力的驱动功能。
再者,在上述图18A~图21B中示出的例子中,使配置在振子主体75的中心(重心)侧的驱动接触部76与固定的导向轴77-1接触。几乎不受振子主体75变形的影响。即,在驱动接触部的配置形态中,能够使进一步高效地产生驱动力的驱动接触部与固定的导向轴77-1接触。这样,即使在刚改变了振子70的驱动方向之后,也能够稳定地得到驱动力。
这样地,通过适当地选择驱动接触部的配置、驱动接触部与导向轴的接触形态、以及导向轴的固定/可动,就能够有效地发生驱动力。并且,在使配置在振子上的驱动接触部中的配置间隔窄的驱动接触部,与固定的导向轴对置的同时,通过使驱动接触部与导向轴的接触结合形态成为具有如前所述的更强的驱动功能的形态,就能够非常有效地产生驱动力。
图22A、22B及图23A、22B与图17A、17B中示出的配置结构相同,在振子70的上面配置宽间隔的两个驱动接触部,在振子70的下面配置着窄间隔的两个驱动接触部。该形态如图17A、17B所示,上面的宽间隔的两个驱动接触部始终与固定型的上面的导向轴接触,但下面的窄间隔的两个驱动接触部的任一方有动不动就从摆动型的下面的导向轴离开的倾向。
该情况下,通过组合这样的结构上的特性和很强导向功能的驱动接触部或者很强驱动功能的驱动接触部,就得到各个配置结构中特有的对振子70的移动驱动上的特性。
首先,图22A、22B中,上面的宽间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态表示图16B或图16D中示出的具有很强导向功能的驱动接触部76-4的接触结合形态,下面的窄间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态表示图19A及图20B的上面示出的平板状的导向轴77-4与平板片型驱动接触部76-5的具有很强导向功能的接触结合形态、或者图15B中示出的具有很强驱动功能的驱动接触部76-3与导向轴77-2的接触结合形态。
该配置形态是导向功能和驱动功能都良好地作用的形态,上面的宽间隔的两个具有很强导向功能的驱动接触部76-4与固定型的上面的导向轴77-1始终接触,发挥强有力的导向功能。另一方面,下面的窄间隔的两个具有很强驱动功能的驱动接触部76-5或76-3如图17A、B所示,任一个有从摆动的下面的导向轴离开的倾向,但另一个必定与下面的导向轴接触,故能够发挥强有力的驱动功能。
此外,由于在使两者的接触结合形态成为具有很强导向功能的形态的同时,使配置间隔宽的驱动接触部78与固定的导向轴77-1接触,因此,能够进一步正确地引导振子70。即,通过适当地选择驱动接触部的配置间隔、驱动接触部与导向轴的接触形态、以及导向轴的固定/可动,就能够进一步正确地引导振子70。
然后,在使配置在振子上的驱动接触部中的配置间隔宽的驱动接触部与固定的导向轴对置的同时,通过使驱动接触部与导向轴的接触结合形态成为如前所述的具有更强的驱动功能,就能够进一步正确地引导振子70。
图23A、23B表示上面的宽间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态是图15C或15B中示出的具有很强驱动功能的驱动接触部76-3的接触结合形态,下面的窄间隔的两个驱动接触部与导向轴的接触结合形态表示图16D中示出的具有很强导向功能的驱动接触部76-4的接触结合形态。
这样地,图23A、23B中,由于都是使具有很强驱动功能的驱动接触部与固定侧的上面的导向轴接触,因此,在使振子70的移动方向刚反转之后,能够利用在具有很强驱动功能的驱动接触部上发生的驱动力,来驱动振子70。
此外,由于使具有很强导向功能的驱动接触部与摆动型的下面的导向轴接触,因此,如图17A、B所示,在任一个驱动接触部从接触结合离开的情况下,也能够维持很强的导向功能。这样地,图23A、23B中示出的配置结构就成为导向功能和驱动功能兼有的结构。
如以上说明的,本例中的振动波线性电动机,在例如长方体形状的振子主体表面的对置的两侧,设置了整体是凸形且中央部具有凹形槽的驱动接触部,并设置一部分的周面嵌入到该凹形槽中、并通过驱动接触部夹持振子的两根导向轴,固定两根导向轴的一方、把另一方向上述一方弹压,使两根导向轴始终按压并夹持振子,这样,利用振子的振动波,驱动接触部产生椭圆驱动振动,使振子和导向轴在轴方向上相对地移动,同时,由于驱动接触部的凹形槽与导向轴结合,就限定了移动方向,使得振子不脱离轴方向。
此外,在本实施方式中,说明了一体地形成有多个驱动接触部的例子,但不限于此,也可以分别将独立的驱动接触部安装在振子主体上。
这样地,本例的振动波线性电动机构成独立的单体的振动波线性电动机,然后,上述振子和导向轴在轴方向上的相对移动,能够作为对外部部件或者外部装置的被移动驱动体的移动驱动力而容易地取出。这样,可以提供一种结构简单且可小型化的振动波线性电动机。
如以上说明的,根据本发明的振动波线性电动机,是振子和导向轴向轴方向相对移动的简单的结构,是独立的单体结构,振子和导向轴在轴方向上的相对移动,能够作为对外部部件或者外部装置的被移动驱动体的移动驱动力而容易地取出。这样,可以提供一种结构简单且可小型化的振动波线性电动机。

Claims (36)

1.一种振动波线性电动机,其特征在于,具有:
基座;
第一抵接部件,相对于该基座固定;
第二抵接部件,配置成可向该第一抵接部件移动;
弹性机构,向上述第一抵接部件弹压该第二抵接部件;
振子,配设在上述第一与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;
第一及第二驱动接触部,在该振子的与上述第一抵接部件对置的一侧应与该第一抵接部件接触,并在上述相对移动方向上按规定间隔设置;以及
第三驱动接触部,在上述振子的与上述第二抵接部件对置的一侧应与该第二抵接部件接触,并设置在与上述第一和第二驱动接触部之间相对应的位置上。
2.如权利要求1所述的振动波线性电动机,其特征在于,
还设置在上述振子的与上述第二抵接部件对置的一侧应与该第二抵接部件接触的第四驱动接触部,该第四驱动接触部与上述第三驱动接触部的配置间隔比上述第一和第二驱动接触部的配置间隔窄。
3.如权利要求2所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第四驱动接触部配置在上述振子的上述相对移动方向上的、与上述第一和第二驱动接触部之间相对应的位置上。
4.如权利要求1所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第一和第二驱动接触部配置在上述振子的上述相对移动方向的端部附近。
5.一种振动波线性电动机,其特征在于,具有:
基座;
第一抵接部件,相对于该基座固定;
第二抵接部件,配置成可向该第一抵接部件移动;
弹性机构,向上述第一抵接部件弹压该第二抵接部件;
振子,配设在上述第一抵接部件与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;
第一及第二驱动接触部,在该振子的与上述第二抵接部件对置的一侧应与该第二抵接部件接触,并在上述相对移动方向上按规定间隔设置;以及
第三驱动接触部,在上述振子的与上述第一抵接部件对置的一侧,设置在与上述第一和第二驱动接触部之间相对应的位置上。
6.如权利要求5所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第三驱动接触部配置在比上述相对移动方向上的上述第一及第二驱动接触部的配置位置更靠近上述振子的重心位置的位置上。
7.如权利要求6所述的振动波线性电动机,其特征在于,
还设置在上述振子的与上述第一抵接部件对置的一侧应与该第一抵接部件接触的第四驱动接触部,该第四驱动接触部与上述第三驱动接触部的配置间隔比上述第一和第二驱动接触部的配置间隔窄。
8.如权利要求7所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第四驱动接触部配置在上述振子的上述相对移动方向上的、与上述第一和第二驱动接触部之间相对应的位置上。
9.如权利要求5所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第一及第二驱动接触部配置在上述振子的上述相对移动方向的端部附近。
10.一种振动波线性电动机,其特征在于,具有:
基座;
第一抵接部件,相对于该基座固定;
第二抵接部件,配置成可向该第一抵接部件移动;
振子,配设在上述第一与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;
第一驱动接触部,设置成在该振子的与上述第一抵接部件对置的一侧应与该第一抵接部件接触;
第二驱动接触部,设置成在上述振子的与上述第二抵接部件对置的一侧应与该第二抵接部件接触;以及
弹性机构,在上述第一及第二抵接部件和上述第一及第二驱动接触部之间提供按压力;
上述第一驱动接触部具有导向功能,所述导向功能限制上述振子向与上述振子的上述相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向正交的方向的移动。
11.如权利要求10所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第二驱动接触部在导向功能中容许规定的游隙,所述导向功能限制上述振子向与上述振子的上述相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向正交的方向的移动。
12.如权利要求11所述的振动波线性电动机,其特征在于,
在上述第二驱动接触部与上述第二抵接部件的接触部中,该接触部的法线与上述振子的振动方向所成的角,小于在上述第一驱动接触部与上述第一抵接部件的接触部中该接触部的法线与上述振子的振动方向所成的角。
13.一种振动波线性电动机,其特征在于,具有:
基座;
第一抵接部件,相对于该基座固定;
第二抵接部件,可向该第一抵接部件移动;
振子,配设在上述第一与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;
第一驱动接触部,设置成在该振子的与上述第一抵接部件对置的一侧应与该第一抵接部件接触;
第二驱动接触部,设置成在上述振子的与上述第二抵接部件对置的一侧应与该第二抵接部件接触;以及
弹性机构,在上述第一及第二抵接部件与上述第一及第二驱动接触部之间提供按压力;
上述第二驱动接触部具有导向功能,所述导向功能限制上述振子向与上述振子的上述相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向正交的方向的移动,上述第一驱动接触部在上述导向功能中容许规定的游隙。
14.如权利要求13所述的振动波线性电动机,其特征在于,
在上述第一驱动接触部与上述第一抵接部件的接触部中,该接触部的法线与上述振子的振动方向所成的角,小于在上述第二驱动接触部与上述第二抵接部件的接触部中该接触部的法线与上述振子的振动方向所成的角。
15.一种振动波线性电动机,其特征在于,具有:
第一抵接部件;
第二抵接部件;
振子,配设在上述第一与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;
驱动接触部,设置在该振子上,与上述第一及第二抵接部件抵接;
弹性机构,施加弹性力使上述振子与上述第一及第二抵接部件压接;以及
插入部,设置在上述驱动接触部上,形成为插入上述第一抵接部件的至少一部分;
通过将上述第一抵接部件插入到上述插入部中,限制上述振子在与上述振子的上述相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向正交的方向上的的位置。
16.如权利要求15所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述插入部由截面为圆弧形的槽构成。
17.如权利要求15所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述插入部由截面为V字形的槽构成。
18.一种振动波线性电动机,其特征在于,具有:
第一抵接部件;
第二抵接部件;
振子,配设在上述第一与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;
第一驱动接触部,设置成在该振子的与上述第一抵接部件对置的一侧应与该第一抵接部件接触;
第二驱动接触部,设置成在上述振子的与上述第二抵接部件对置的一侧应与该第二抵接部件接触;
弹性机构,施加弹性力使上述第一及第二驱动接触部与上述第一及第二抵接部件压接;
第一槽部,设置在上述第一驱动接触部中应与上述第一抵接部件接触的部位;以及
第二槽部,设置在上述第二驱动接触部中应与上述第二抵接部件接触的部位;
利用上述第一和第二槽部,限制上述振子向与上述相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向成直角的方向的移动。
19.如权利要求18所述的振动波线性电动机,其特征在于,
具有固定上述第一抵接部件的基座;
上述第二槽部与上述第二抵接部件之间的游隙,比上述第一槽部与上述第一抵接部件之间的游隙大。
20.如权利要求19所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第二抵接部件与上述第二槽部的槽底部接触。
21.如权利要求19所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第一抵接部件与上述第一槽部的槽壁部接触。
22.如权利要求18所述的振动波线性电动机,其特征在于,
具有固定上述第一抵接部件的基座;
上述第一槽部与上述第一抵接部件之间的游隙,比上述第二槽部与上述第二抵接部件之间的游隙大。
23.如权利要求22所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第一抵接部件与上述第一槽部的槽底部接触。
24.如权利要求23所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第二抵接部件与上述第二槽部的槽壁部接触。
25.一种振动波线性电动机,其特征在于,具有:
基座;
第一抵接部件,相对于该基座固定;
第二抵接部件,配置成可向该第一抵接部件移动;
弹性机构,向上述第一抵接部件弹压该第二抵接部件;
振子,配设在上述第一与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;
第一驱动接触部,设置成在该振子的与上述第一或第二抵接部件的一方对置的一侧,应与对置的上述第一或第二抵接部件接触;
第二驱动接触部,和该第一驱动接触部一起在上述相对移动方向上按规定间隔配置在同一侧,并设置成应与上述第一或第二抵接部件接触;以及
第三驱动接触部,设置成在上述振子的与上述第一或第二抵接部件的另一方对置的一侧,应与对置的上述第一或第二抵接部件接触,并配置在上述相对移动方向上且与上述第一和第二驱动接触部之间相对应的位置;
上述第一及第二驱动接触部设置成在上述振子的与上述第一抵接部件对置的一侧应与该第一抵接部件接触,在上述第一或第二驱动接触部的至少一方具有导向功能,所述导向功能限制上述振子向与上述振子的相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向正交的方向的移动。
26.如权利要求25所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第三驱动接触部与上述第二抵接部件接触,使得容许上述振子向与上述振子的上述相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向正交的方向的移动。
27.一种振动波线性电动机,其特征在于,具有:
基座;
第一抵接部件,相对于该基座固定;
第二抵接部件,配置成可向该第一抵接部件移动;
弹性机构,向上述第一抵接部件弹压该第二抵接部件;
振子,配设在上述第一与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;
第一驱动接触部,设置成在该振子的与上述第一或第二抵接部件的一方对置的一侧,应与对置的上述第一或第二抵接部件接触;
第二驱动接触部,和该第一驱动接触部一起在上述相对移动方向上按规定间隔配置在同一侧,并设置成应与上述第一或第二抵接部件接触;以及
第三驱动接触部,设置成在上述振子的与上述第一或第二抵接部件的另一方对置的一侧,应与对置的上述第一或第二抵接部件接触,并配置在上述相对移动方向上且与上述第一和第二驱动接触部之间相对应的位置;
上述第三驱动接触部设置成在与上述第一抵接部件对置的一侧应与该第一抵接部件接触,并且具有导向功能,所述导向功能限制上述振子向与上述振子的上述相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向正交的方向的移动。
28.如权利要求27所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第一及第二驱动接触部与上述第二抵接部件接触,使得容许上述振子向与上述振子的上述相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向正交的方向的移动。
29.一种振动波线性电动机,其特征在于,具有:
基座;
第一抵接部件,相对于该基座固定;
第二抵接部件,配置成可向该第一抵接部件移动;
弹性机构,向上述第一抵接部件弹压该第二抵接部件;
振子,配设在上述第一与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;
第一驱动接触部,设置成在该振子的与上述第一或第二抵接部件的一方对置的一侧,应与对置的上述第一或第二抵接部件接触;
第一槽部,设置在该第一驱动接触部上,在应与上述第一或第二抵接部件的一方接触的部位形成;
第二驱动接触部,和上述第一驱动接触部一起在上述相对移动方向上按规定间隔配置在同一侧,设置成应与上述第一或第二抵接部件接触;
第二槽部,设置在该第二驱动接触部上,在应与上述第一或第二抵接部件的一方接触的部位形成;
第三驱动接触部,设置成在上述振子的与上述第一或第二抵接部件的另一方对置的一侧,应与对置的上述第一或第二抵接部件接触,并配置在上述相对移动方向上且与上述第一和第二驱动接触部之间对应的位置;以及
第三槽部,设置在该第三驱动接触部上,在应与对置的上述第一或第二抵接部件接触的部位形成;
上述第一和第二驱动接触部设置成在与上述第一抵接部件对置的一侧应与该第一抵接部件接触,利用上述第一槽部,限制上述振子在与上述相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向正交的方向上的位置。
30.如权利要求29所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第三槽部与上述第二抵接部件之间的游隙比上述第一槽部与上述第一抵接部件之间的游隙大。
31.如权利要求29所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第一槽部与上述第一抵接部件之间的游隙,和上述第二槽部与上述第二抵接部件之间的游隙大致相等。
32.如权利要求29所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第一抵接部件与上述第一槽部的除底部之外的至少两点接触。
33.一种振动波线性电动机,其特征在于,具有:
基座;
第一抵接部件,相对于该基座固定;
第二抵接部件,配置成可向该第一抵接部件移动;
弹性机构,向上述第一抵接部件弹压该第二抵接部件;
振子,配设在上述第一与第二抵接部件之间,通过施加驱动信号进行振动,相对于上述第一抵接部件,在规定的相对移动方向上相对地移动;
第一驱动接触部,设置成在该振子的与上述第一或第二抵接部件的一方对置的一侧,应与对置的上述第一或第二抵接部件接触;
第一槽部,设置在该第一驱动接触部上,在应与上述第一或第二抵接部件的一方接触的部位形成;
第二驱动接触部,和上述第一驱动接触部一起在上述相对移动方向上按规定间隔配置在同一侧,并设置成应与上述第一或第二抵接部件接触;
第二槽部,设置在该第二驱动接触部上,在应与上述第一或第二抵接部件的一方接触的部位形成;
第三驱动接触部,设置成在上述振子的与上述第一或第二抵接部件的另一方对置的一侧,应与对置的上述第一或第二抵接部件接触,并配置在上述相对移动方向上且与上述第一和第二驱动接触部之间对应的位置上;以及
第三槽部,设置在该第三驱动接触部上,在应与对置的上述第一或第二抵接部件接触的部位形成;
上述第三驱动接触部设置成在与上述第一抵接部件对置的一侧应与该第一抵接部件接触,利用上述第三槽部,限制上述振子在与上述相对移动方向和上述第一及第二抵接部件的排列方向正交的方向上的位置。
34.如权利要求33所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第一及第二槽部与上述第二抵接部件之间的游隙,比上述第三槽部与上述第一抵接部件之间的游隙大。
35.如权利要求33所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第一槽部与上述第二抵接部件之间的游隙,和上述第二槽部与上述第二抵接部件之间的游隙大致相等。
36.如权利要求33所述的振动波线性电动机,其特征在于,
上述第一抵接部件与上述第三槽部的除底部之外的至少两点接触。
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