JP2005198425A

JP2005198425A - Oscillation actuator and optical instrument

Info

Publication number: JP2005198425A
Application number: JP2004002277A
Authority: JP
Inventors: Yuuki Yoshikawa; 勇希吉川; Ikko Isagi; 一皇伊三木; Norio Yamamura; 則夫山村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2005-07-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillation actuator capable of thickness reduction of whole actuater. <P>SOLUTION: An oscillator 11 and a rotator 14 constituting an oscillation actuator are annular and have a hollow section. A rotational base 17 is secured to the hollow section of the rotator 14. The rotational base 17 comprises a tubular section 17b having an upper bottom part 17a and the outer circumference thereof is supported by a bearing 18. A protrusion 17c is formed downward at the center of rotation part on the inside of the tubular section 17b. An encoder 19, i.e. an optical rotational state detecting section for detecting rotational state of the rotator 14, comprising an encoder scale disc 19a fixed to the protrusion 17c of the rotational base 17 and a reflective encoder sensor 19b provided on a base 15 oppositely to the encoder scale disc 19a, is arranged to be contained in the hollow section of the oscillator 11 and the rotator 14 (the hollow section of the rotational base 17, in this case). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、回転状態検出部（エンコーダ）を備えた振動アクチュエータ装置及びそれを用いた光学装置に関するものである。 The present invention relates to a vibration actuator device including a rotation state detection unit (encoder) and an optical device using the vibration actuator device.

従来、エンコーダ付きの振動アクチュエータは、エンコーダと振動アクチュエータの主要構成部品が別々に製作され、組み立てられるのが一般的であった。
例えば、特許文献１は、進行性振動波の生じる振動体と、その振動体に加圧接触し進行性振動波により摩擦駆動で回転する移動体とを備え、移動体の回転を取り出すように、その移動体に連結されている回転軸の両端部を第１の軸受と第２の軸受とで支持する振動波モータであって、軸方向荷重を受ける第２の軸受で支持される側の回転軸を出力軸とし、第１の軸受で支持される回転軸に、シャフトエンコーダの回転ディスクを固定する入力軸を直結した構造を開示している。 Conventionally, a vibration actuator with an encoder is generally manufactured and assembled with the main components of the encoder and the vibration actuator separately.
For example, Patent Document 1 includes a vibrating body in which a progressive vibration wave is generated, and a moving body that is in pressure contact with the vibrating body and rotates by a frictional drive using the progressive vibration wave. A vibration wave motor that supports both ends of a rotating shaft connected to the moving body with a first bearing and a second bearing, and is rotated on the side supported by a second bearing that receives an axial load. A structure is disclosed in which an output shaft is used as an output shaft and an input shaft for fixing a rotary disk of a shaft encoder is directly connected to a rotary shaft supported by a first bearing.

しかし、上述した特許文献１の振動波モータは、振動波モータの移動体（回転体）に連結された回転軸に、シャフトエンコーダの回転ディスクを固定していたので、小型化、特に、回転軸方向の薄型化に制約があり、少ないスペースで、振動アクチュエータ装置を構成することが困難であった。
特開平７−１４３７６６号公報 However, since the vibration wave motor of Patent Document 1 described above has the rotating disk of the shaft encoder fixed to the rotating shaft connected to the moving body (rotating body) of the vibration wave motor, the size of the rotating wave motor is reduced. There is a limitation on the thinning of the direction, and it has been difficult to construct a vibration actuator device in a small space.
JP-A-7-143766

本発明の課題は、全体を薄型化することができる振動アクチュエータ装置及び光学装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a vibration actuator device and an optical device that can be thinned as a whole.

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、中空部を有し、振動波を発生する振動体（１１）と、中空部を有し、前記振動体と加圧接触して、前記振動波により回転する回転体（１４）と、前記振動体及び／又は前記回転体の中空部の内側に配置され、前記回転体の回転状態を検出する回転状態検出部（１９）と、を含む振動アクチュエータ装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ装置において、前記回転状態検出部（１９）は、回転部材（１９ａ，１９ｃ）を備えており、前記回転部材は、前記回転体の中空部の内側に配置され、前記回転体と直接又は間接に接続されていること、を特徴とする振動アクチュエータ装置である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータ装置において、前記回転状態検出部は、反射型又は透過型の光学式センサー（１９，１９−２）であること、を特徴とする振動アクチュエータ装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ装置（１０、１０−２、１０−３）と、前記振動体を支持するベース部材（１５）と、前記ベース部材に回転自在に支持され、前記回転体によって駆動される回転台（１７）と、前記回転台に設置される光学機器（２１）と、を備えたことを特徴とする光学装置である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の光学装置において、前記回転台は、配線及び／又は配管（２２）を行うための中空部（１７ｄ）を備えたこと、を特徴とする光学装置である。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.
The invention of claim 1 includes a vibrating body (11) having a hollow portion and generating a vibration wave, and a rotating body having a hollow portion, in pressure contact with the vibrating body, and rotated by the vibration wave ( 14) and a rotation state detection unit (19) that is disposed inside the hollow portion of the vibrating body and / or the rotating body and detects the rotating state of the rotating body.
According to a second aspect of the present invention, in the vibration actuator device according to the first aspect, the rotation state detection unit (19) includes a rotation member (19a, 19c), and the rotation member is a hollow of the rotating body. The vibration actuator device is characterized in that the vibration actuator device is disposed inside the unit and is directly or indirectly connected to the rotating body.
According to a third aspect of the present invention, in the vibration actuator device according to the first or second aspect, the rotation state detection unit is a reflective or transmissive optical sensor (19, 19-2). This is a characteristic vibration actuator device.
The invention according to claim 4 is the vibration actuator device (10, 10-2, 10-3) according to any one of claims 1 to 3, and a base member (15) for supporting the vibrating body. And an optical device (21) that is rotatably supported by the base member and is driven by the rotating body, and an optical device (21) installed on the rotating table. It is.
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical device according to the fourth aspect, the rotary base includes a hollow portion (17d) for performing wiring and / or piping (22). It is.

このように、本発明によれば、以下のような効果がある。
（１）振動アクチュエータの中空部に、回転状態検出部を配置したので、小型化、特に、回転軸方向の薄型化を実現することができ、少ないスペースで振動アクチュエータ装置を構成することが可能となる。
（２）回転状態検出部は、反射型又は透過型の光学式センサーを用いるので、精度の高い検出ができる。
（３）光学装置は、薄型化した振動アクチュエータ装置を用いるので、装置全体の重心が低くなり、安定した駆動が行える。
（４）回転台は、配線や配管を行うための中空部を備えているので、配線や配管の保護となるうえ、見栄えもよい。 Thus, according to the present invention, there are the following effects.
(1) Since the rotation state detection unit is arranged in the hollow portion of the vibration actuator, it is possible to realize a reduction in size, particularly a reduction in thickness in the direction of the rotation axis, and to configure a vibration actuator device in a small space. Become.
(2) Since the rotation state detection unit uses a reflective or transmissive optical sensor, highly accurate detection can be performed.
(3) Since the optical device uses a thin vibration actuator device, the center of gravity of the entire device is lowered and stable driving can be performed.
(4) Since the turntable is provided with a hollow portion for performing wiring and piping, it protects the wiring and piping and also looks good.

本発明は、小型化、薄型化を実現するという目的を、エンコーダを振動体の中空部及び回転体（又は回転台）の中空部に納まるように配置することによって実現した。 The object of the present invention is to realize the downsizing and thinning by arranging the encoder so as to be accommodated in the hollow part of the vibrating body and the hollow part of the rotating body (or rotating table).

以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明による振動アクチュエータ装置の実施例１を模式的に示す断面図である。
実施例１の振動アクチュエータ装置１０は、弾性体１２及びこの弾性体１２に接合され、駆動信号により励振され、弾性体１２の駆動面に振動波を発生させる圧電素子（電気機械変換素子）１３からなる振動体１１と、この振動体１１の弾性体１２の駆動面に圧接され、前記振動波で回転駆動される回転体１４とからなる円環型の超音波モータが駆動源として用いられている。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and the like.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a first embodiment of a vibration actuator device according to the present invention.
The vibration actuator device 10 according to the first embodiment includes an elastic body 12 and a piezoelectric element (electromechanical conversion element) 13 that is bonded to the elastic body 12 and is excited by a drive signal to generate a vibration wave on the driving surface of the elastic body 12. An annular ultrasonic motor comprising a vibrating body 11 and a rotating body 14 that is pressed against the drive surface of the elastic body 12 of the vibrating body 11 and is rotationally driven by the vibration wave is used as a driving source. .

この振動アクチュエータ装置１０では、加圧支持部１６は、ベース１５に振動体１１を支持すると共に、振動体１１と回転体１４とを加圧接触させている。
また、回転台１７は、回転体１４が固定されており、軸受１８を介して、ベース１５に回転自在に取り付けられている。 In the vibration actuator device 10, the pressure support unit 16 supports the vibrating body 11 on the base 15 and makes the vibrating body 11 and the rotating body 14 come into pressure contact.
The rotating table 17 has a rotating body 14 fixed thereto, and is rotatably attached to the base 15 via a bearing 18.

実施例１では、振動体１１及び回転体１４は、円環型であって、中空部を有している。そして、回転体１４は、その中空部に回転台１７が固定されている。
回転台１７は、上底部１７ａを有する円筒部１７ｂを備え、その円筒部１７ｂの外周が軸受１８で支持されていると共に、円筒部１７ｂの内側の回転中心部に、下向きに凸部１７ｃが形成されている。
エンコーダ１９は、回転体１４の回転状態（回転角又は回転角速度など）を検出する光学式の回転状態検出部であって、回転台１７の凸部１７ｃに取り付けられたエンコーダスケールディスク（回転部材）１９ａと、このエンコーダスケールディスク１９ａに対向するようにベース１５に設けられた反射型のエンコーダセンサ１９ｂとを備え、振動体１１の中空部及び回転体１４（ここでは、回転台１７）の中空部に納まるように配置されている。なお、エンコーダセンサ１９ｂは発光部（不図示）と受光部（不図示）を有している。 In the first embodiment, the vibrating body 11 and the rotating body 14 are ring-shaped and have a hollow portion. The rotating body 14 has a turntable 17 fixed to the hollow portion.
The turntable 17 includes a cylindrical portion 17b having an upper bottom portion 17a. The outer periphery of the cylindrical portion 17b is supported by a bearing 18, and a convex portion 17c is formed downward at the center of rotation inside the cylindrical portion 17b. Has been.
The encoder 19 is an optical rotation state detection unit that detects the rotation state (rotation angle or rotation angular velocity or the like) of the rotating body 14, and is an encoder scale disk (rotating member) attached to the convex portion 17 c of the turntable 17. 19a and a reflective encoder sensor 19b provided on the base 15 so as to face the encoder scale disk 19a, and a hollow portion of the vibrating body 11 and a hollow portion of the rotating body 14 (here, the rotating table 17). It is arranged to fit in. The encoder sensor 19b has a light emitting part (not shown) and a light receiving part (not shown).

実施例１の振動アクチュエータ装置１０は、振動体１１の中空部及び回転体１４（回転台１７）の中空部にエンコーダ１９を配置するようにしたので、回転軸方向の薄型化を実現することが可能となった。 In the vibration actuator device 10 according to the first embodiment, the encoder 19 is disposed in the hollow portion of the vibrating body 11 and the hollow portion of the rotating body 14 (the turntable 17). It has become possible.

図２は、本発明による振動アクチュエータ装置の実施例２を模式的に示す断面図である。
なお、以下に示す各実施例では、前述した実施例１と同様な機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に統一した符号を付して、重複する説明や図面を適宜省略する。
実施例２の振動アクチュエータ装置１０−２では、エンコーダ１９−２は、スリットが形成されたエンコーダスケールディスク１９ｃと、透過型のエンコーダセンサ１９ｄとからなる透過型のものが用いられているが、実施例１と同様の効果が得られる。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a second embodiment of the vibration actuator device according to the present invention.
In each of the embodiments described below, parts having the same functions as those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals or unified reference numerals, and repeated descriptions and drawings are appropriately omitted.
In the vibration actuator device 10-2 of the second embodiment, the encoder 19-2 is a transmission type composed of an encoder scale disk 19c having a slit and a transmission encoder sensor 19d. The same effect as in Example 1 is obtained.

図３は、本発明による振動アクチュエータ装置を用いた光学装置の実施例を模式的に示す断面図である。
本実施例の光学装置２０は、実施例１と同様な振動アクチュエータ装置１０―３のベース１５に回転自在に支持され、回転体１４によって駆動される回転台１７を雲台とし、回転台１７に光学機器であるカメラ２１を配置して、回転駆動（パン動作）させるものである。
回転台１７は、凸部１７ｃに中空部１７ｄが形成されており、配線２２を通している。カメラ２１は、１８０〜３６０度回転すれば十分であるので、配線２２は、捩じれるだけであり、内部に収容することができ、断線などがしにくく、見栄えもよい。
実施例３によれば、カメラ２１を駆動する光学装置２０の高さを低くおさえることができ、重心が低く安定した駆動を行うことができる。また、エンコーダ１９は、光学式であるので、精度のよい位置制御が可能である。 FIG. 3 is a sectional view schematically showing an embodiment of an optical device using the vibration actuator device according to the present invention.
The optical device 20 of the present embodiment is rotatably supported by a base 15 of a vibration actuator device 10-3 similar to that of the first embodiment, and a turntable 17 driven by a rotating body 14 is used as a pan head. The camera 21 which is an optical device is arranged and rotationally driven (pan operation).
The turntable 17 has a hollow portion 17 d formed in the convex portion 17 c and passes through the wiring 22. Since it is sufficient for the camera 21 to rotate 180 to 360 degrees, the wiring 22 can only be twisted, and can be accommodated inside, and is not easily broken or the like.
According to the third embodiment, the height of the optical device 20 that drives the camera 21 can be reduced, and stable driving can be performed with a low center of gravity. In addition, since the encoder 19 is optical, accurate position control is possible.

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）光学機器は、カメラの例で説明したが、レーザー発振器など回転精度を求められるものに、好適に使用できる。
（２）実施例３で説明した光学装置２０は、振動アクチュエータ１０−３の代わりに、実施例１、２のものを使用してもよいし、実施例２のものに、中空部１７ｄを設けたものを使用してもよい。また、中空部１７ｄは、配線をするための例で説明したが、配管の用途に使用してもよい。 (Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
(1) Although the optical apparatus has been described with reference to the example of the camera, it can be suitably used for an apparatus that requires rotational accuracy such as a laser oscillator.
(2) The optical device 20 described in the third embodiment may use the first and second embodiments instead of the vibration actuator 10-3, or the second embodiment is provided with a hollow portion 17d. May be used. Moreover, although the hollow part 17d demonstrated in the example for wiring, you may use it for the use of piping.

本発明による振動アクチュエータ装置の実施例１を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically Example 1 of the vibration actuator apparatus by this invention. 本発明による振動アクチュエータ装置の実施例２を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically Example 2 of the vibration actuator apparatus by this invention. 本発明による振動アクチュエータ装置を用いた光学装置の実施例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the Example of the optical apparatus using the vibration actuator apparatus by this invention.

Explanation of symbols

１０振動アクチュエータ装置
１１振動体
１２弾性体
１３圧電素子
１４回転体
１５ベース
１６加圧支持部
１７回転台
１８軸受
１９エンコーダ
１９ａ，１９ｃエンコーダスケールディスク
１９ｂエンコーダセンサ（反射型）
１９ｄエンコーダセンサ（透過型）
２０光学装置
２１光学機器
２２配線

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibrating actuator apparatus 11 Vibrating body 12 Elastic body 13 Piezoelectric element 14 Rotating body 15 Base 16 Pressurization support part 17 Rotating base 18 Bearing 19 Encoder 19a, 19c Encoder scale disk 19b Encoder sensor (reflection type)
19d Encoder sensor (transmission type)
20 Optical device 21 Optical device 22 Wiring

Claims

A vibrating body having a hollow portion and generating a vibration wave;
A rotating body having a hollow portion, in pressure contact with the vibrating body, and rotated by the vibration wave;
A rotation state detection unit that is disposed inside a hollow portion of the vibrating body and / or the rotating body and detects a rotating state of the rotating body;
A vibration actuator device including:

The vibration actuator device according to claim 1,
The rotation state detection unit includes a rotation member,
The rotating member is disposed inside a hollow portion of the rotating body and is directly or indirectly connected to the rotating body;
A vibration actuator device characterized by the above.

In the vibration actuator device according to claim 1 or 2,
The rotational state detection unit is a reflective or transmissive optical sensor;
A vibration actuator device characterized by the above.

The vibration actuator device according to any one of claims 1 to 3,
A base member for supporting the vibrating body;
A turntable rotatably supported by the base member and driven by the rotating body;
Optical equipment installed on the turntable;
An optical apparatus comprising:

The optical device according to claim 4.
The turntable includes a hollow portion for performing wiring and / or piping;
An optical device characterized by the above.