JP2006074972A

JP2006074972A - Ultrasonic motor

Info

Publication number: JP2006074972A
Application number: JP2004258691A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kishi; 政典岸
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2024-09-06
Also published as: JP4521237B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic motor by which conversion efficiency is improved and a occupied volume is minimized. <P>SOLUTION: The ultrasonic motor 40 includes an arc shape rear stator 15 and a front stator 16 which are fixed and mounted at the backward outer periphery of a fixing frame for a lens barrel. Moreover, a vibrator block 30 movable along an arc is incorporated into the stators. The vibrator block 30 includes a roller 39 which is brought into contact with the inner face of the front stator 16, a vibrator 35, a presser spring 34 or the like which intervenes between the roller 39 and the vibrator 35. The vibrator 35 is movably supported along a rail 15a which is along the arc of the rear stator 15. When an ultrasonic driving voltage is applied to the vibrator 35, elliptical vibration is generated, and the vibrator 35 rotates and moves along the rail 15a. As the protruded end of a supporting shaft 36 is fit to a driving frame of the lens body tube, the driving frame is rotated by the rotation and movement. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、楕円振動を励起させる振動子を適用する回転駆動型の超音波モータに関する。 The present invention relates to a rotary drive type ultrasonic motor to which a vibrator for exciting elliptical vibration is applied.

従来から圧電振動子を駆動源とする振動波アクチュエータ（超音波モータ）は、広く知られており、その無音性、低速・高トルク特性、停止時の位置保持特性、および、電磁ノイズの発生も少ないなど多くの特徴を生かして種々の装置に実装されている。アクチュエータとしての動作形態は、回転型と直進型（リニア型）とがあり、振動波の発生モードには進行波型と定在波型とがあり、その組合せは目的に応じて適宜選択されている。 Conventionally, vibration wave actuators (ultrasonic motors) using a piezoelectric vibrator as a drive source are widely known, and their silence, low speed / high torque characteristics, position retention characteristics at stop, and generation of electromagnetic noise It is implemented in various devices taking advantage of many features such as few. There are two types of operation as an actuator: a rotary type and a straight type (linear type). There are two types of vibration wave generation modes: a traveling wave type and a standing wave type, and the combination is appropriately selected according to the purpose. Yes.

たとえば、カメラの撮影レンズの進退駆動に超音波モータを適用する場合、従来では振動子を円環型に配列して、進行波を発生させるようにしたものが多い。 For example, when an ultrasonic motor is applied to advance / retreat driving of a photographing lens of a camera, conventionally, many vibrators are arranged in an annular shape to generate a traveling wave.

特許文献１には、振動子に屈曲振動と縦振動とを合成した楕円振動を発生させ、被駆動体を駆動するリニア型超音波モータ構造が示されている。特許文献２には、リニア型超音波モータを用いて回転力を出力する構造が示されている。また、特許文献３には、進行波型の円環型超音波モータの構造が示されている。
特許文献１は、特許公報第２８７１７６８号である。特許文献２は、特開平８−１８２３５６号公報である。特許文献３は、特公平７−４８０８７号公報である。 Patent Document 1 discloses a linear ultrasonic motor structure that drives an object to be driven by generating elliptical vibration in which a vibration is combined with bending vibration and longitudinal vibration. Patent Document 2 discloses a structure that outputs a rotational force using a linear ultrasonic motor. Patent Document 3 discloses the structure of a traveling wave type annular ultrasonic motor.
Patent Document 1 is Japanese Patent Publication No. 2871768. Patent Document 2 is Japanese Patent Laid-Open No. 8-182356. Patent Document 3 is Japanese Patent Publication No. 7-48087.

上述した特許文献１に開示されたものは、リニア型の超音波モータであり、このリニア型のものは、一般に保持トルクが小さく、停止位置精度を出しにくい等の課題が残されている。 What is disclosed in Patent Document 1 described above is a linear type ultrasonic motor, and this linear type generally has problems such as low holding torque and difficulty in achieving stop position accuracy.

上述した特許文献２に開示されたものは、回転力を出力させるために径方向の位置規制手段として回転中心から延びる支持部材を必要としており、この支持部材が振動子と一体的に回転するため、アクチュエータ自体の占有体積が実質的に大きくなる可能性があった。 The one disclosed in Patent Document 2 described above requires a support member extending from the rotation center as a radial position restricting means in order to output a rotational force, and this support member rotates integrally with the vibrator. There is a possibility that the occupied volume of the actuator itself is substantially increased.

上述した特許文献３に開示されたものは、圧電体が円環形状に沿って配置され、モータサイズを変更すると圧電体の外形が異なる。また、必要回転角が少ない用途であっても圧電体レイアウトを円環状にしなければならない。さらに、この進行波型のものは原理的に振動の節（中立点）がないため、安定した押圧が難しく、変換効率にも限界があるなどの問題が残されている。 In the device disclosed in Patent Document 3 described above, the piezoelectric body is arranged along an annular shape, and when the motor size is changed, the outer shape of the piezoelectric body is different. Even in applications where the required rotation angle is small, the piezoelectric layout must be annular. Furthermore, since this traveling wave type has no vibration node (neutral point) in principle, stable pressing is difficult, and there is a problem that the conversion efficiency is limited.

本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、屈曲振動と縦振動とを合成した楕円振動によって振動子に押圧された被駆動体を相対移動させる超音波モータにおいて、変換効率の向上、および、占有体積を最小限に抑えることが可能な超音波モータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and in an ultrasonic motor that relatively moves a driven body pressed by a vibrator by an elliptical vibration obtained by combining bending vibration and longitudinal vibration, improvement in conversion efficiency is achieved. An object of the present invention is to provide an ultrasonic motor capable of minimizing the occupied volume.

本発明の請求項１に記載の超音波モータは、少なくとも１つの振動子を保持すると共に、上記振動子の回転移動の径方向位置を規制し、かつ、上記振動子を回転移動自在にガイドする位置規制部材と、上記振動子との接触面を有し、上記位置規制部材を保持する略円弧状または円環状のステータと、上記振動子を上記ステータに付勢する付勢部材と、上記振動子に設けられた機械的出力取り出し部材とを具備する。 The ultrasonic motor according to claim 1 of the present invention holds at least one vibrator, regulates the radial position of the rotational movement of the vibrator, and guides the vibrator to freely move. A substantially arcuate or annular stator having a contact surface between the position restricting member and the vibrator and holding the position restricting member, a biasing member for biasing the vibrator to the stator, and the vibration And a mechanical output taking-out member provided on the child.

本発明の請求項２に記載の超音波モータは、楕円振動を励起させる少なくとも１つの振動子と、上記振動子の回転移動の径方向の位置を規制する第一位置規制手段と、上記振動子の回転移動の軸方向の位置を規制する第二位置規制手段と、上記第一、および、第二位置規制手段の支持部材たるステータと、上記振動子を上記ステータに上記回転移動の回転軸方向に付勢接触させる付勢手段とを具備し、上記振動子を上記ステータに対して回転移動させることにより回転駆動力を発生させる。 The ultrasonic motor according to claim 2 of the present invention includes at least one vibrator that excites elliptical vibration, first position restricting means that restricts a radial position of the rotational movement of the vibrator, and the vibrator. A second position restricting means for restricting the position of the rotational movement in the axial direction, a stator as a support member of the first and second position restricting means, and the vibrator in the rotational axis direction of the rotational movement. Urging means for urging contact with the rotor, and generating rotational driving force by rotating the vibrator relative to the stator.

本発明の請求項３に記載の超音波モータは、請求項２に記載の超音波モータにおいて、上記第一位置規制手段は、上記ステータ側に設けた円弧もしくは円の凸形状部と、上記振動子側の上記ステータとの接触部に設けた上記ステータの凸形状部に嵌合する凹形状部とからなり、上記振動子の回転運動の径方向位置規制を行うことを特徴とする。 An ultrasonic motor according to a third aspect of the present invention is the ultrasonic motor according to the second aspect, wherein the first position regulating means includes a convex portion of an arc or a circle provided on the stator side, and the vibration. It comprises a concave shape portion fitted to the convex shape portion of the stator provided at the contact portion with the stator on the child side, and restricts the radial position of the rotational motion of the vibrator.

本発明の請求項４に記載の超音波モータは、請求項２に記載の超音波モータにおいて、上記第一位置規制手段は、上記ステータ側に設けた円弧もしくは円の凹形状部と、上記振動子側のステータとの接触部に設けた上記ステータの凹形状に嵌合する凸形状部とからなり、上記振動子の回転運動の径方向位置規制を行う。 The ultrasonic motor according to a fourth aspect of the present invention is the ultrasonic motor according to the second aspect, wherein the first position restricting means includes an arc-shaped or circular concave portion provided on the stator side, and the vibration. It consists of a convex part that fits into the concave part of the stator provided at the contact part with the stator on the child side, and restricts the radial position of the rotational movement of the vibrator.

本発明の請求項５に記載の超音波モータは、請求項３、または、４に記載の超音波モータにおいて、上記凸形状部および凹形状部の当接部分における移動方向直交断面は、所定の曲率を持った表面形状の断面からなり、上記付勢手段による付勢力により上記凸形状部と上記凹形状部を当接させて上記振動子の回転運動の径方向位置規制を行う。 An ultrasonic motor according to a fifth aspect of the present invention is the ultrasonic motor according to the third or fourth aspect, wherein a cross section perpendicular to the moving direction at a contact portion of the convex shape portion and the concave shape portion is a predetermined shape. It consists of a cross-section with a curved surface shape, and restricts the radial position of the rotational motion of the vibrator by bringing the convex portion and the concave portion into contact with each other by the biasing force of the biasing means.

本発明の請求項６に記載の超音波モータは、請求項２に記載の超音波モータにおいて、上記第二位置規制手段は、上記振動子と上記ステータとの接触面にローラもしくはボールを用いた支持構造体からなる。 An ultrasonic motor according to a sixth aspect of the present invention is the ultrasonic motor according to the second aspect, wherein the second position regulating means uses a roller or a ball on a contact surface between the vibrator and the stator. It consists of a support structure.

本発明の請求項７に記載の超音波モータは、請求項２に記載の超音波モータにおいて、上記ステータの形状は、略円弧形状である。 An ultrasonic motor according to a seventh aspect of the present invention is the ultrasonic motor according to the second aspect, wherein the stator has a substantially arc shape.

本発明の請求項８に記載の超音波モータは、請求項２に記載の超音波モータにおいて、上記ステータの形状は、リング形状である。 An ultrasonic motor according to an eighth aspect of the present invention is the ultrasonic motor according to the second aspect, wherein the stator has a ring shape.

本発明によれば、変換効率が向上し、占有体積を最小限に抑えることも可能である超音波モータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the conversion efficiency can improve and the ultrasonic motor which can also suppress an occupied volume to the minimum can be provided.

以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態である超音波モータ（超音波モータ部）が組み込まれたレンズ鏡筒の光軸を含む縦断面図である。図２は、上記超音波モータ部の分解斜視図である。図３は、上記超音波モータ部の斜視図である。図４は、上記超音波モータ部を構成する振動子ブロックの分解斜視図である。図５は、上記振動子ブロックの斜視図である。図６は、上記超音波モータ部の光軸方向に沿った面の断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view including an optical axis of a lens barrel in which an ultrasonic motor (ultrasonic motor unit) according to an embodiment of the present invention is incorporated. FIG. 2 is an exploded perspective view of the ultrasonic motor unit. FIG. 3 is a perspective view of the ultrasonic motor unit. FIG. 4 is an exploded perspective view of the transducer block constituting the ultrasonic motor unit. FIG. 5 is a perspective view of the transducer block. FIG. 6 is a cross-sectional view of the surface of the ultrasonic motor section along the optical axis direction.

なお、以下の説明において、上記レンズ鏡筒の第一群〜第四群レンズからなる撮影レンズ光軸Ｏと平行な方向をＯｚ方向とし、その被写体側を＋，結像側を−とする。光軸Ｏに対するラジアル方向をＲ方向とし、光軸Ｏ中心とする円周の接線方向をＴ方向とする。なお、本実施形態の場合、光軸Ｏは、後述するステータの円弧の中心、または、振動子ブロックの回転中心と一致、または、略一致するものとする。 In the following description, the direction parallel to the photographic lens optical axis O composed of the first to fourth lens groups of the lens barrel is defined as the Oz direction, the subject side is defined as +, and the imaging side is defined as −. A radial direction with respect to the optical axis O is defined as an R direction, and a tangential direction of a circumference around the optical axis O is defined as a T direction. In the case of the present embodiment, the optical axis O is assumed to coincide with or substantially coincide with the center of the arc of the stator, which will be described later, or the rotation center of the transducer block.

本実施形態のレンズ鏡筒１は、図１に示すように固定枠２と、固定枠２の外周部に支持されるカム環３と、カム環３の外周に嵌入するズーム操作用ズーム環４と、第一群レンズ２０を保持する第一群レンズ枠５と、第一群レンズ枠５の後方にあって、第二群レンズ２１を保持する第二群レンズ枠６と、第二群レンズ枠６の後方にあって、第三群レンズ２２を保持する第三群レンズ枠７と、第三群レンズ枠７の後方にあって、フォーカスレンズである第四群レンズ２３を保持する第四群レンズ枠８と、駆動源としての超音波モータを構成する超音波モータ部４０とを有してなる。 As shown in FIG. 1, the lens barrel 1 of the present embodiment includes a fixed frame 2, a cam ring 3 supported on the outer periphery of the fixed frame 2, and a zoom ring 4 for zoom operation that fits on the outer periphery of the cam ring 3. A first group lens frame 5 that holds the first group lens 20, a second group lens frame 6 that is behind the first group lens frame 5 and holds the second group lens 21, and a second group lens. A fourth group lens 7 that is behind the frame 6 and holds the third group lens 22 and a fourth group lens 23 that is behind the third group lens frame 7 and is the focus lens. It has a group lens frame 8 and an ultrasonic motor unit 40 constituting an ultrasonic motor as a drive source.

固定枠２は、環状枠部材であって、その環状部外周に円周ガイド溝２ｄおよびＯｚ方向に沿った直進ガイド溝２ａと、Ｏｚ方向に対して斜行するカム溝２ｂとを有し、さらに、後方部にステータ嵌入用外周部２ｅ，振動子の支持軸が挿通する逃げ用切り欠き部２ｆが設けられる。そして、固定枠２の後端部には、エンドプレート２４およびカメラ装着用マウント２６とがビス５５によって固着される。さらに、エンドプレート２４には、外枠２５が固着される。 The fixed frame 2 is an annular frame member, and includes a circumferential guide groove 2d and a rectilinear guide groove 2a along the Oz direction on the outer periphery of the annular portion, and a cam groove 2b that is inclined with respect to the Oz direction. Furthermore, an outer peripheral portion 2e for stator insertion and a notch portion 2f for escape through which the support shaft of the vibrator is inserted are provided at the rear portion. The end plate 24 and the camera mounting mount 26 are fixed to the rear end portion of the fixed frame 2 with screws 55. Further, the outer frame 25 is fixed to the end plate 24.

カム環３は、環状枠部材であって、固定枠２の外周に嵌入し、内周側突部３ｄが固定枠２の円周ガイド溝２ｄに係合した状態でＯｚ方向規制され、回動可能に支持される。円環部には、Ｏｚ方向の溝３ａと、Ｏｚ方向に対して斜行する２組のカム溝３ｂ，３ｃが設けられる。 The cam ring 3 is an annular frame member that is fitted into the outer periphery of the fixed frame 2, and is restricted in the Oz direction with the inner peripheral protrusion 3 d engaged with the circumferential guide groove 2 d of the fixed frame 2. Supported as possible. The annular portion is provided with a groove 3a in the Oz direction and two sets of cam grooves 3b and 3c that are inclined with respect to the Oz direction.

ズーム環４は、環状枠部材であって、カム環３の外周に嵌入し、突起４ｂをカム環３の溝３ａに係合させ、カム環３と一体化される。ズーム環４の外周部には操作用ゴムリング４ａが装着されている。 The zoom ring 4 is an annular frame member that is fitted on the outer periphery of the cam ring 3, engages the protrusion 4 b with the groove 3 a of the cam ring 3, and is integrated with the cam ring 3. An operation rubber ring 4 a is attached to the outer periphery of the zoom ring 4.

フォーカス駆動枠１７は、環状枠部材であって、固定枠２の後方内周に回動可能に嵌入して支持される。フォーカス駆動枠１７には、外周部に振動子３５の支持軸３６の先端がＴ方向にガタない状態で嵌入する溝部１７ａと、＋Ｏｚ方向に突出する連結腕部１７ｂとが設けられる。 The focus drive frame 17 is an annular frame member, and is supported by being rotatably fitted to the rear inner periphery of the fixed frame 2. The focus drive frame 17 is provided with a groove portion 17a into which the tip of the support shaft 36 of the vibrator 35 is not loose in the T direction on the outer peripheral portion, and a connecting arm portion 17b protruding in the + Oz direction.

第一群レンズ枠５は、固定枠２の前端部に固着して支持される。 The first group lens frame 5 is fixedly supported on the front end portion of the fixed frame 2.

第二，三群レンズ枠６，７は、固定枠２の内周に嵌入して進退可能に支持され、外周にそれぞれカムフォロア１１，１２が固着されている。カムフォロア１１，１２は、固定枠２の直進ガイド溝２ａを直進ガイド状態で貫通し、さらに、カム環３のカム溝３ｂ，３ｃに摺動自在に嵌入している。 The second and third group lens frames 6 and 7 are inserted into the inner periphery of the fixed frame 2 and supported so as to be able to advance and retreat, and the cam followers 11 and 12 are fixed to the outer periphery, respectively. The cam followers 11 and 12 pass through the rectilinear guide groove 2 a of the fixed frame 2 in a rectilinear guide state, and are further slidably fitted into the cam grooves 3 b and 3 c of the cam ring 3.

第四群レンズ枠８は、固定枠２の内周に嵌入して支持され、外周にカムフォロア１３が固着されている。カムフォロア１３は、固定枠２のカム溝２ｂに対して摺動自在に嵌入する。また、第四群レンズ枠８の外周部には、Ｏｚ方向に沿ったガイド溝８ａが設けられている。このガイド溝８ａにはフォーカス駆動枠１７の連結腕部１７ｂがＯｚ方向に摺動可能に嵌入する。 The fourth group lens frame 8 is inserted and supported on the inner periphery of the fixed frame 2, and the cam follower 13 is fixed to the outer periphery. The cam follower 13 is slidably fitted into the cam groove 2 b of the fixed frame 2. Further, a guide groove 8 a along the Oz direction is provided on the outer peripheral portion of the fourth group lens frame 8. The connecting arm portion 17b of the focus drive frame 17 is fitted into the guide groove 8a so as to be slidable in the Oz direction.

なお、上記レンズ鏡筒１において、ズーミングを行う場合、ズーム環４のズーム回動操作が行われ、カム環３が回動駆動されると、カム溝３ｂ，３ｃに嵌入するカムフォロア１１，１２を介して第二，三群レンズ枠６，７がＯｚ方向に進退駆動され、光軸Ｏ方向の各ズーム位置に移動し、ズーミングが行われる。 In the lens barrel 1, when zooming is performed, when the zoom ring 4 is rotated and the cam ring 3 is driven to rotate, the cam followers 11 and 12 fitted in the cam grooves 3b and 3c are moved. Thus, the second and third group lens frames 6 and 7 are driven back and forth in the Oz direction, moved to each zoom position in the optical axis O direction, and zooming is performed.

また、レンズ鏡筒１のフォーカス駆動時には、後述するように超音波モータ部４０の振動子３５が駆動され、支持軸３６が光軸Ｏまわりに回動駆動されると、支持軸３６を介してフォーカス駆動枠１７が回動駆動される。そして、連結腕部１７ｂを介して第四群レンズ枠８が固定枠２に対して相対的に回動駆動される。その回動によってカムフォロア１３がカム溝２ｂを摺動移動するので、第四群レンズ枠８は、回転しながらＯｚ方向に進退して光軸Ｏ方向のフォーカス位置に移動し、フォーカシングが行われる。 Further, when the lens barrel 1 is driven to focus, as will be described later, when the vibrator 35 of the ultrasonic motor unit 40 is driven and the support shaft 36 is driven to rotate around the optical axis O, the support shaft 36 passes through the support shaft 36. The focus drive frame 17 is driven to rotate. Then, the fourth lens group frame 8 is rotationally driven relative to the fixed frame 2 via the connecting arm portion 17b. As the cam follower 13 slides and moves in the cam groove 2b by the rotation, the fourth lens group frame 8 advances and retreats in the Oz direction while rotating and moves to the focus position in the optical axis O direction, and focusing is performed.

超音波モータ部４０は、第四群レンズ枠８を進退駆動するフォーカス駆動用アクチュエータであって、図２，４に示すように後ステータ１５，前ステータ１６と、振動子３５等を含む振動子ブロック（図５，６）３０と、センサ支持板２７，磁気センサ２８，ＭＲ磁気シート２９からなる磁気センサ部等を有してなる。 The ultrasonic motor unit 40 is a focus driving actuator that drives the fourth group lens frame 8 forward and backward, and as shown in FIGS. 2 and 4, a vibrator including a rear stator 15, a front stator 16, a vibrator 35, and the like. A block (FIGS. 5 and 6) 30, a sensor support plate 27, a magnetic sensor 28, a magnetic sensor unit including an MR magnetic sheet 29, and the like.

後ステータ１５，前ステータ１６は、図２に示すように互いにＯｚ方向の対向して配置され、超音波モータ回動中心（光軸Ｏと略一致）の円弧形状を有する２つの支持部材であり、後ステータ１５は、振動子３５の回転移動の径方向、すなわち、超音波モータの回動軸の径方向を規制する第一位置規制手段（位置規制部材）を有する。また、前ステータ１６は、振動子３５の回転移動の軸方向、すなわち、超音波モータの回動軸の軸方向を規制する第二位置規制手段（位置規制部材）を有する。後述するように後，前ステータ１５，１６の内側には、振動子ブロック３０が円弧に沿って移動可能な状態で組み込まれる。
なお、後，前ステータ１５，１６の円弧形状の円弧角は、超音波モータ部４０の必要駆動回動角度だけの回動を許容するだけの角度となる。また、後ステータ１５は、後述するように駆動子３８が当接することから耐摩耗性のよい材料で形成される。 The rear stator 15 and the front stator 16 are two support members that are arranged to face each other in the Oz direction as shown in FIG. 2 and have an arc shape at the ultrasonic motor rotation center (substantially coincident with the optical axis O). The rear stator 15 has first position restricting means (position restricting member) for restricting the radial direction of the rotational movement of the vibrator 35, that is, the radial direction of the rotating shaft of the ultrasonic motor. Further, the front stator 16 has second position restricting means (position restricting member) for restricting the axial direction of the rotational movement of the vibrator 35, that is, the axial direction of the rotating shaft of the ultrasonic motor. As will be described later, the transducer block 30 is incorporated inside the front stators 15 and 16 so as to be movable along an arc.
In addition, the arc angle of the arc shape of the front stators 15 and 16 is an angle that allows the rotation of the ultrasonic motor unit 40 by the required drive rotation angle. Further, the rear stator 15 is formed of a material having good wear resistance because the driver element 38 abuts as described later.

後ステータ１５の円弧両端部にＯｚ方向の柱部が設けられ、その先端部にビス穴１５ｂと位置決めピン１５ｃとが設けられる。一方、前ステータ１６の円弧両端部にビス挿通穴１６ｂと位置決めピン穴１６ｃとが設けられる。さらに、後ステータ１５の＋Ｏｚ側の表面には、円弧に沿った凸部の第一位置規制手段であるレール１５ａが形成される。 Columns in the Oz direction are provided at both ends of the arc of the rear stator 15, and screw holes 15b and positioning pins 15c are provided at the front ends thereof. On the other hand, screw insertion holes 16b and positioning pin holes 16c are provided at both ends of the arc of the front stator 16. Furthermore, a rail 15a is formed on the surface of the rear stator 15 on the + Oz side, which is a first position restricting means for convex portions along the arc.

上記磁気センサ部において、磁気センサ２８がその先端部に装着されているセンサ支持板２７は、後述する超音波モータ部４０のローラホルダ３３にビス５４によって固着される。上記取り付け状態で磁気センサ２８は、前ステータ１６の外周部に貼付されるＭＲ磁気シート２９に摺接し、振動子３５の回転量を検出する。その摺接状態は、図６の断面図に示される。 In the magnetic sensor unit, the sensor support plate 27 on which the magnetic sensor 28 is mounted is fixed to a roller holder 33 of the ultrasonic motor unit 40 to be described later with a screw 54. In the attached state, the magnetic sensor 28 is in sliding contact with the MR magnetic sheet 29 attached to the outer peripheral portion of the front stator 16 and detects the rotation amount of the vibrator 35. The sliding contact state is shown in the sectional view of FIG.

振動子ブロック３０は、図２，４に示すように後ステータ１５，前ステータ１６に組み込まれるブロックであって、屈曲定在波振動と縦振動との合成による楕円運動を励起させる振動子３５と、振動子３５を保持する振動子ホルダ３１と、弾性体３２と、ローラホルダ３３と、振動子３５を付勢するための付勢手段である押さえバネ３４と、第二位置規制手段であって、前ステータ１６との支持構造体を構成する一対の転動体のローラ３９と、接続ＦＰＣ（フレキシブル基板）４２とからなる。
なお、図４，５に示すＯｚ，Ｒ，Ｔの各方向は、超音波モータ部４０に振動子ブロック３０を取り付け状態での方向を示す。 2 and 4, the vibrator block 30 is a block incorporated in the rear stator 15 and the front stator 16. The vibrator block 30 excites elliptical motion by combining bending standing wave vibration and longitudinal vibration. A vibrator holder 31 that holds the vibrator 35, an elastic body 32, a roller holder 33, a pressing spring 34 that is a biasing means for biasing the vibrator 35, and a second position restricting means. The roller 39 includes a pair of rolling elements constituting a support structure with the front stator 16 and a connection FPC (flexible substrate) 42.
4 and 5 indicate directions in a state where the transducer block 30 is attached to the ultrasonic motor unit 40.

振動子３５は、図４，１３等に示すように積層圧電体３５Ａと、中立軸であって、機械的出力取り出し部材となる支持軸３６と、駆動子３８とを有してなる。 As shown in FIGS. 4 and 13 and the like, the vibrator 35 includes a laminated piezoelectric body 35A, a neutral shaft, a support shaft 36 serving as a mechanical output extraction member, and a driver 38.

支持軸３６は、積層圧電体３５Ａの略中央部の振動の節（中立点）となる部分を積層方向（Ｒ方向）に貫通して接着固定され、軸両端が積層圧電体３５Ａから突出している。特に片方の軸先端部は、レンズ鏡筒組み付け状態でフォーカス駆動枠１７の溝部１７ａに嵌入できるように光軸Ｏ側に所定量突出している（図６）。 The support shaft 36 is bonded and fixed through a portion serving as a vibration node (neutral point) at a substantially central portion of the multilayer piezoelectric body 35A in the stacking direction (R direction), and both ends of the shaft protrude from the multilayer piezoelectric body 35A. . In particular, one end of the shaft protrudes by a predetermined amount toward the optical axis O so that it can be fitted into the groove 17a of the focus drive frame 17 in the assembled state of the lens barrel (FIG. 6).

駆動子３８は、支持軸３６と直交するＯｚ方向（積層方向と直交）の積層圧電体３５Ａの底面上（図４）であって、長手方向（Ｔ方向）の端部に固定される一対の突起よりなる。この駆動子３８の幅方向（Ｒ方向）の中央部には第一位置規制手段を構成する凹形状部の溝部３８ａが形成される。この溝部３８ａは、後ステータ１５の円弧状のレール１５ａに対してＲ方向にガタのない状態で摺動可能に嵌入する溝である。 The driver 38 is a pair of piezoelectric elements 35A on the bottom surface (FIG. 4) of the laminated piezoelectric body 35A in the Oz direction (perpendicular to the lamination direction) orthogonal to the support shaft 36, and fixed to the ends in the longitudinal direction (T direction). Consists of protrusions. A concave groove portion 38a constituting the first position restricting means is formed at the center portion of the driver 38 in the width direction (R direction). This groove portion 38a is a groove that is slidably fitted in the R direction with respect to the arc-shaped rail 15a of the rear stator 15 without any play in the R direction.

なお、振動子３５のさらなる詳細な構成および作用は、後で図７〜１３を用いて説明する。 A further detailed configuration and operation of the vibrator 35 will be described later with reference to FIGS.

振動子ホルダ３１は、振動子側（図４で下側）へのそれぞれが対向する起立部３１ａ，３１ｂを有しており、起立部３１ａには、Ｒ方向に対向する状態の支持軸嵌入用切り欠き３１ｃが設けられる。 The vibrator holder 31 has upright portions 31a and 31b that face each other toward the vibrator side (lower side in FIG. 4), and the upright portion 31a is for inserting a support shaft in a state of facing the R direction. A notch 31c is provided.

ローラホルダ３３は、振動子側（図４で下側）への対向する起立部３３ｂと反振動子側への２組の対向する起立部３３ｃを有しており、それぞれ対向する起立部３３ｃには、ローラ３９の軸部３９ａが回転可能に嵌入する軸穴３３ｄが設けられる。 The roller holder 33 has an upright portion 33b facing the vibrator side (lower side in FIG. 4) and two sets of upstanding portions 33c facing the anti-vibrator side. Is provided with a shaft hole 33d into which the shaft portion 39a of the roller 39 is rotatably fitted.

押さえバネ３４は、平板形状の中央部にＯｚ方向（図４で上下方向）に弾性変形可能な折り曲げ凸部３４ａを有している。 The holding spring 34 has a bent convex portion 34a that can be elastically deformed in the Oz direction (vertical direction in FIG. 4) at the center portion of the flat plate shape.

弾性体３２は、弾性変形可能なゴム材料等からなる平板形状の部材である。 The elastic body 32 is a plate-shaped member made of an elastically deformable rubber material or the like.

ここで、振動子３５の詳細な構成について図７〜１３を用いて説明する。
図７は、上記振動子ブロックの振動子にフレキシブルプリント基板を固着した状態を支持軸方向からみた図である。図８は、図７のＡ矢視図である。図９は、図７の振動子からフレキシブルプリント基板を外した状態を支持軸方向から見た図である。図１０は、図９のＢ矢視図である。図１１は、図９のＣ矢視図である。図１２は、上記振動子の積層圧電体を構成する圧電素子部と絶縁板の焼き付け処理前の分解斜視図である。図１３は、上記振動子の屈曲振動と縦振動との合成振動時の変形状態を拡大して示した図であって、振動子が図１３（Ａ）の屈曲状態から図１３（Ｂ）の伸張状態、図１３（Ｃ）の屈曲状態、図１３（Ｄ）の収縮状態の順に変形する様子を示している。なお、図中のＯｚ，Ｒ，Ｔ方向は、振動子ブロック３０のレンズ鏡筒１の超音波モータ部４０への取り付け状態における方向を示している。 Here, a detailed configuration of the vibrator 35 will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a view of the state in which the flexible printed circuit board is fixed to the vibrator of the vibrator block as viewed from the support axis direction. FIG. 8 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. FIG. 9 is a view of the state in which the flexible printed circuit board is removed from the vibrator of FIG. 7 as viewed from the support axis direction. 10 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. FIG. 11 is a view taken in the direction of arrow C in FIG. FIG. 12 is an exploded perspective view of the piezoelectric element portion and the insulating plate constituting the laminated piezoelectric body of the vibrator before the baking process. FIG. 13 is an enlarged view showing a deformed state of the vibrator in the combined vibration of the bending vibration and the longitudinal vibration. The vibrator is changed from the bent state in FIG. 13A to the one in FIG. It shows a state of deformation in the order of the extended state, the bent state of FIG. 13C, and the contracted state of FIG. In addition, the Oz, R, and T directions in the figure indicate directions in a state where the lens block 1 of the transducer block 30 is attached to the ultrasonic motor unit 40.

振動子３５は、図９，１２等に示すように複数の２種類の圧電シート３７Ｘ，３７Ｙと２枚の絶縁板３７Ａ，３７Ｂからなる積層圧電体３５Ａと、導電性銀ペーストからなる電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ａ′，４１ｂ′とで形成され、さらに、前述した支持軸３６と一対の駆動子３８とを有している。 The vibrator 35 includes a laminated piezoelectric body 35A composed of a plurality of two types of piezoelectric sheets 37X and 37Y and two insulating plates 37A and 37B, and an electrode 41a composed of a conductive silver paste, as shown in FIGS. 41b, 41c, 41d, 41a ′, 41b ′, and further includes the support shaft 36 and a pair of driver elements 38 described above.

２種類の圧電シート３７Ｘ，３７Ｙは、それぞれ厚さ１００μｍ程度の矩形の圧電素子からなる。圧電シート３７Ｘには、その前面に厚さ１０μｍ程度の銀−パラジウム合金が塗布された第一内部電極３７Ｘａ，３７Ｘｃ，３７Ｘｃ′，３７Ｘａ′が絶縁された４つの領域に分割されて配置されている。圧電素子の長手方向（Ｏｚ方向）の端面位置まで上記各内部電極の上側端部が伸びている（図１２）。 The two types of piezoelectric sheets 37X and 37Y are each composed of a rectangular piezoelectric element having a thickness of about 100 μm. In the piezoelectric sheet 37X, first internal electrodes 37Xa, 37Xc, 37Xc ′, 37Xa ′, which are coated with a silver-palladium alloy having a thickness of about 10 μm on the front surface, are divided into four insulated regions. . The upper end of each internal electrode extends to the end face position in the longitudinal direction (Oz direction) of the piezoelectric element (FIG. 12).

一方、圧電シート３７Ｙには、その前面に厚さ１０μｍ程度の銀−パラジウム合金が塗布された第二内部電極３７Ｙｂ，３７Ｙｄ，３７Ｙｄ′，３７Ｙｂ′が絶縁された４つの領域に分割されて配置されている。圧電素子の長手方向（Ｏｚ方向）の端面位置まで上記内部電極の下側端部が伸びている（図１２）。 On the other hand, the second internal electrodes 37Yb, 37Yd, 37Yd ', 37Yb', whose front surface is coated with a silver-palladium alloy having a thickness of about 10 μm, are divided into four insulated regions and disposed on the piezoelectric sheet 37Y. ing. The lower end of the internal electrode extends to the end face position in the longitudinal direction (Oz direction) of the piezoelectric element (FIG. 12).

互いに隣接する上記圧電シート３７Ｘ，３７Ｙ同士の第一内部電極３７Ｘａ，３７Ｘｃ，３７Ｘｃ′，３７Ｘａ′と第二内部電極３７Ｙｂ，３７Ｙｄ，３７Ｙｄ′，３７Ｙｂ′とは形状が同じで、電極端部が上下が逆になり、積層されたときに矩形電極面が互いに重なる位置に配置されている。このような内部電極が施された２種類の圧電シート３７Ｘ，３７Ｙを交互に４０層程度積層される。 The first internal electrodes 37Xa, 37Xc, 37Xc ', 37Xa' of the piezoelectric sheets 37X, 37Y adjacent to each other and the second internal electrodes 37Yb, 37Yd, 37Yd ', 37Yb' have the same shape, and the end portions of the electrodes are up and down. Are reversed, and the rectangular electrode surfaces are arranged so as to overlap each other when stacked. About 40 layers of two types of piezoelectric sheets 37X and 37Y provided with such internal electrodes are alternately laminated.

積層された圧電素子の左側端面には、第一内部電極３７Ｘａ，３７Ｘｃおよび第二内部電極３７Ｙｂ，３７Ｙｄの端部が積層状態で露呈する内部電極露呈部が形成されている（図示せず）。積層された圧電素子の右側端面には、第一内部電極３７Ｘｃ′，３７Ｘａ′および第二内部電極３７Ｙｄ′，３７Ｙｂ′の端部が積層状態で端面に露呈する内部電極露呈部が形成される（図示せず）。さらに、上記内部電極露呈部上にそれぞれ導電性銀ペーストからなる各４つの独立した外部電極が両側面部に形成され、該内部電極と導通するようになっている（図１０）。 On the left end face of the laminated piezoelectric element, an internal electrode exposing portion is formed (not shown) in which the end portions of the first internal electrodes 37Xa and 37Xc and the second internal electrodes 37Yb and 37Yd are exposed in a laminated state. On the right end surface of the laminated piezoelectric element, an internal electrode exposing portion is formed in which the end portions of the first internal electrodes 37Xc ′ and 37Xa ′ and the second internal electrodes 37Yd ′ and 37Yb ′ are exposed on the end surfaces in the laminated state ( Not shown). Further, four independent external electrodes each made of a conductive silver paste are formed on both side surfaces on the internal electrode exposed portion, and are electrically connected to the internal electrode (FIG. 10).

上記積層された圧電素子の前後面に圧電シート３７Ｘ，３７Ｙと同一矩形形状の絶縁板３７Ａ，３７Ｂが配され、積層圧電体３５Ａが形成される。前面側の絶縁板３７Ａの表面には図９に示されるように導電銀ペーストからなる電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ａ′，４１ｂ′が形成される。 Insulating plates 37A and 37B having the same rectangular shape as the piezoelectric sheets 37X and 37Y are arranged on the front and rear surfaces of the laminated piezoelectric elements, thereby forming a laminated piezoelectric body 35A. As shown in FIG. 9, electrodes 41a, 41b, 41c, 41d, 41a 'and 41b' made of conductive silver paste are formed on the surface of the front insulating plate 37A.

上記絶縁板３７Ａ上の電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ａ′，４１ｂ′は、上記各積層された圧電シート毎の両側に露呈した積層状態の両側面内部電極にそれぞれにより電気接続される。すなわち、電極４１ａには、第一内部電極３７Ｘａが電気接続される。電極４１ｂは、第二内部電極３７Ｙｂと電気接続される。電極４１ｃには、第一内部電極３７Ｘｃおよび第一内部電極３７Ｘｃ′が電気接続される。電極４１ｄには、第二内部電極３７Ｙｄおよび第二内部電極３７Ｙｄ′が電気接続される。電極４１ａ′には、第一内部電極３７Ｘａ′が電気接続される。電極４１ｂ′には、第二内部電極３７Ｙｂ′が電気接続される。 The electrodes 41a, 41b, 41c, 41d, 41a ', 41b' on the insulating plate 37A are electrically connected to the internal electrodes on both side surfaces in the laminated state exposed on both sides of each laminated piezoelectric sheet. That is, the first internal electrode 37Xa is electrically connected to the electrode 41a. The electrode 41b is electrically connected to the second internal electrode 37Yb. A first internal electrode 37Xc and a first internal electrode 37Xc ′ are electrically connected to the electrode 41c. A second internal electrode 37Yd and a second internal electrode 37Yd 'are electrically connected to the electrode 41d. The first internal electrode 37Xa ′ is electrically connected to the electrode 41a ′. A second internal electrode 37Yb 'is electrically connected to the electrode 41b'.

上記電極接続状態の積層された圧電シート３７Ｘ，３７Ｙに絶縁板３７Ａ，３７Ｂを重ねた状態の積層圧電体３５Ａを焼き付け処理し、上記各電極を利用して分極を行うと振動子３５が得られる。 The vibrator 35 is obtained by baking the laminated piezoelectric body 35A in which the insulating plates 37A and 37B are stacked on the laminated piezoelectric sheets 37X and 37Y in the electrode connected state and performing polarization using the electrodes. .

前述したように積層圧電体３５Ａには、振動子３５の振動中立点である節となる位置にはステンレス材等よりなる支持軸３６が貫通して接着固定される。さらに、積層圧電体３５Ａの底面上（図４）であって、長手方向の両端部位置に一対の駆動子３８が接着固着される。該駆動子３８は、高分子材料にアルミナを分散して形成される。 As described above, the support shaft 36 made of stainless steel or the like penetrates and is fixed to the laminated piezoelectric body 35 </ b> A at a position that is a node that is a vibration neutral point of the vibrator 35. Further, a pair of driver elements 38 are bonded and fixed on the bottom surface of the laminated piezoelectric body 35A (FIG. 4) at both end positions in the longitudinal direction. The driver 38 is formed by dispersing alumina in a polymer material.

振動子３５の絶縁板３７Ａに設けられた各電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ａ′，４１ｂ′上には、接続パターンを有する接続基板である接続ＦＰＣ４２が各電極と電気接続された状態で装着される（図７）。 On each electrode 41a, 41b, 41c, 41d, 41a ′, 41b ′ provided on the insulating plate 37A of the vibrator 35, a connection FPC 42, which is a connection board having a connection pattern, is electrically connected to each electrode. Mounted (FIG. 7).

詳しくは、接続ＦＰＣ４２は、信号ライン４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの接続パターンを有しており、信号ライン４２ａには、絶縁板３７Ａの電極４１ａと４１ａ′とが共に接続される。信号ライン４２ｂには、絶縁板３７Ａの電極４１ｂと４１ｂ′とが共に接続される。信号ライン４２ｃには、絶縁板３７Ａの電極４１ｃが接続される。信号ライン４２ｄには、絶縁板３７Ａの電極４１ｄが接続される。そして、該信号ライン４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは、振動子駆動回路に接続される。 Specifically, the connection FPC 42 has a connection pattern of signal lines 42a, 42b, 42c, and 42d, and the electrodes 41a and 41a ′ of the insulating plate 37A are connected together to the signal line 42a. Both the electrodes 41b and 41b 'of the insulating plate 37A are connected to the signal line 42b. The electrode 41c of the insulating plate 37A is connected to the signal line 42c. The electrode 41d of the insulating plate 37A is connected to the signal line 42d. The signal lines 42a, 42b, 42c, and 42d are connected to the vibrator driving circuit.

振動子駆動回路は、発振部，移相部，駆動部等を有してなり、駆動部を介して位相制御された駆動電圧が振動子３５に印加される。 The vibrator driving circuit includes an oscillation unit, a phase shift unit, a driving unit, and the like, and a driving voltage whose phase is controlled is applied to the vibrator 35 through the driving unit.

上記駆動電圧が印加された振動子３５には、図１３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す屈曲定在波振動と縦振動が合成された振動が励起され、駆動子３８の先端に位相のずれた楕円振動（図７に示す軌跡Ｅ1 ，Ｅ2 の楕円振動）を発生させる。 The vibrator 35 to which the drive voltage is applied is excited by a vibration obtained by combining the bending standing wave vibration and the longitudinal vibration shown in FIGS. 13A, 13B, 13C, and 13D. Elliptical vibrations (ellipse vibrations of the trajectories E1 and E2 shown in FIG. 7) are generated at the tip of the child 38.

上述した各構成部材からなる超音波モータ部４０においては、図３に示すように対向して配される後ステータ１５，前ステータ１６の内側に振動子ブロック３０が組み込まれる。 In the ultrasonic motor unit 40 including the above-described constituent members, the vibrator block 30 is incorporated inside the rear stator 15 and the front stator 16 that are arranged to face each other as shown in FIG.

詳しく説明すると、まず、図５に示すように振動子ブロック３０において、振動子３５は、弾性体３２を介在した状態で振動子ホルダ３１の起立部３１ａ，３１ｂ内に挿入され、支持軸３６は、起立部３１ａの切り欠き３１ｃにガタなく嵌入される。この状態で振動子３５は、支持軸３６の根元部が起立部３１ａの内面で挟持され、支持軸方向にガタのない状態で、且つ、支持軸まわりに回動可能に支持される。 More specifically, as shown in FIG. 5, in the vibrator block 30, the vibrator 35 is inserted into the upright portions 31a and 31b of the vibrator holder 31 with the elastic body 32 interposed therebetween. The raised portion 31a is inserted into the notch 31c without play. In this state, the vibrator 35 is supported such that the root portion of the support shaft 36 is sandwiched between the inner surfaces of the upright portions 31a, and there is no backlash in the support shaft direction, and the support shaft 36 is rotatable around the support shaft.

ローラホルダ３３には起立部３３ｃの内側にローラ３９が挿入され、ローラ軸部３９ａは、軸穴３３ｄに回転可能な状態で支持される。 A roller 39 is inserted into the upright portion 33c of the roller holder 33, and the roller shaft portion 39a is rotatably supported in the shaft hole 33d.

ローラホルダ３３は、起立部３３ａの内側に押さえバネ３４が挿入された状態で振動子ホルダ３１の上面側（図４）に起立部３３ａ，３３ｂと起立部３１ａ，３１ｂを嵌合させて組み付けられる。 The roller holder 33 is assembled with the upright portions 33a and 33b and the upright portions 31a and 31b fitted to the upper surface side (FIG. 4) of the vibrator holder 31 with the presser spring 34 inserted inside the upright portion 33a. .

上記組み付け状態のローラホルダ３３と振動子ホルダ３１とは、駆動子３８の溝部３８ａをレール１５ａに係合させた状態で後ステータ１５に装着される。そこで、図３に示すようにローラ３９を押圧する状態で前ステータ１６が後ステータ１５の柱部上方（図３上）に載置され、位置決めピン１５ｃを位置決め穴１６ｃに嵌入させ、挿通穴１６ｂを挿通させたビス５６をビス穴１５ｂに螺着することによって後ステータ１５と前ステータ１６とを固着する。その固着状態で後ステータ１５と前ステータ１６とは、互いに平行な状態に保持される。また、振動子ブロック３０においては、ローラ３９が回転可能な状態で前ステータ１６の内面に押さえバネ３４の付勢力で当接し、一方、振動子３５は、上記押さえバネ３４の付勢力によって後ステータ１５側に押圧される。従って、駆動子３８は、溝部３８ａが後ステータ１５のレール１５ａにＲ方向のガタのない嵌合状態で後ステータ１５の＋Ｏｚ側内面に当接した状態で支持される。 The assembled roller holder 33 and vibrator holder 31 are attached to the rear stator 15 with the groove 38a of the driver 38 engaged with the rail 15a. Therefore, as shown in FIG. 3, the front stator 16 is placed above the pillar portion of the rear stator 15 (on the top of FIG. 3) while pressing the roller 39, and the positioning pin 15c is fitted into the positioning hole 16c to insert the insertion hole 16b. The rear stator 15 and the front stator 16 are fixed to each other by screwing the screws 56 inserted through the screw holes 15b into the screw holes 15b. In the fixed state, the rear stator 15 and the front stator 16 are held in parallel with each other. In the vibrator block 30, the roller 39 is in contact with the inner surface of the front stator 16 with the biasing force of the pressing spring 34 while the roller 39 is rotatable, while the vibrator 35 is in contact with the rear stator by the biasing force of the pressing spring 34. 15 side is pressed. Accordingly, the driver element 38 is supported in a state in which the groove portion 38a is in contact with the inner surface of the rear stator 15 on the + Oz side in a fitting state without any play in the R direction on the rail 15a of the rear stator 15.

上述した組み立て状態の超音波モータ部４０は、レンズ鏡筒１の後方部に組み込まれる。すなわち、後ステータ１５のビス挿通穴１５ｄを挿通させたビス（図示せず）を固定枠２側に螺着し、超音波モータ部４０の後，前ステータ１５，１６が固定枠２に後方部外周に固着される。その固着状態では、振動子３５の支持軸３６のＲ方向の内周側（光軸Ｏ側）に突出している軸先端部は、固定枠２の逃げ用切り欠き部２ｆを挿通してフォーカス駆動枠１７の溝部１７ａに対してＴ方向にガタのない状態でＯｚ方向に摺動可能な状態で嵌入する。 The assembled ultrasonic motor unit 40 is incorporated in the rear part of the lens barrel 1. That is, a screw (not shown) inserted through the screw insertion hole 15d of the rear stator 15 is screwed to the fixed frame 2 side, and after the ultrasonic motor portion 40, the front stators 15 and 16 are attached to the fixed frame 2 at the rear portion. Fixed to the outer periphery. In the fixed state, the shaft tip projecting toward the inner peripheral side (optical axis O side) in the R direction of the support shaft 36 of the vibrator 35 is inserted into the relief cutout portion 2f of the fixed frame 2 to drive the focus. The groove 17a of the frame 17 is fitted in a state in which there is no backlash in the T direction and is slidable in the Oz direction.

超音波モータ部４０が装着されたレンズ鏡筒１におけるフォーカシング時のレンズ保持枠の進退動作について説明すると、振動子３５に振動子駆動回路を介して駆動電圧が印加されると、駆動子３８が図７に示される軌跡Ｅ1 ，Ｅ2 のような楕円振動を行う。ローラ３９の前ステータ１６への当接による押さえバネ３４の付勢力が振動子３５側に伝達され、駆動子３８が後ステータ１５の接触面に当接する。駆動子３８の接触面は、後ステータ１５のレール１５ａを跨いだ状態で後ステータ１５の接触面に押圧され、振動子３５は、駆動子３８の楕円振動によって後ステータ１５のレール１５ａに沿って自走状態で光軸Ｏ中心に回動移動する。ローラ３９も振動子３５と共に前ステータ１６の内面に沿って転動しながら回動移動する。また、振動子３５の回動移動中は、振動子３５と振動子ホルダ３１との間に介在する弾性体３２によって振動子３５が支持されていることから振動子３５が支持軸３６まわりに傾斜することが防止される。 The advance / retreat operation of the lens holding frame at the time of focusing in the lens barrel 1 to which the ultrasonic motor unit 40 is mounted will be described. When a drive voltage is applied to the vibrator 35 via the vibrator drive circuit, the driver 38 is moved. Elliptical vibrations such as the trajectories E1 and E2 shown in FIG. 7 are performed. The urging force of the holding spring 34 due to the contact of the roller 39 with the front stator 16 is transmitted to the vibrator 35 side, and the driver 38 contacts the contact surface of the rear stator 15. The contact surface of the driver element 38 is pressed against the contact surface of the rear stator 15 while straddling the rail 15 a of the rear stator 15, and the vibrator 35 is moved along the rail 15 a of the rear stator 15 by the elliptical vibration of the driver element 38. In a self-running state, it rotates around the optical axis O. The roller 39 also rotates along with the vibrator 35 while rolling along the inner surface of the front stator 16. Further, during the rotational movement of the vibrator 35, the vibrator 35 is inclined around the support shaft 36 because the vibrator 35 is supported by the elastic body 32 interposed between the vibrator 35 and the vibrator holder 31. Is prevented.

そして、振動子３５側の支持軸３６の先端部がフォーカス駆動枠１７の溝部１７ａに嵌入していることから、振動子３５の回動移動により該フォーカス駆動枠１７が回動駆動され、連結腕部１７ｂを介して第四群レンズ枠８が回動駆動される。第四群レンズ枠８は、上記回動によってすでに説明したようにカムフォロア１３がカム溝２ｂを摺動移動するので、回転しながらＯｚ方向（光軸Ｏ方向）のフォーカス位置に移動し、フォーカシングが行われる。 Since the tip of the support shaft 36 on the vibrator 35 side is fitted in the groove 17a of the focus drive frame 17, the focus drive frame 17 is rotationally driven by the rotational movement of the vibrator 35, and the connecting arm The fourth group lens frame 8 is rotationally driven through the portion 17b. The fourth group lens frame 8 moves to the focus position in the Oz direction (optical axis O direction) while rotating because the cam follower 13 slides and moves in the cam groove 2b as described above by the above rotation, and focusing is performed. Done.

以上、説明した本実施形態の超音波モータ部４０が組み込まれたレンズ鏡筒１では、振動子３５を後ステータ１５のレール上の円弧軌跡を自走状態で移動させることによってレンズ保持枠を回転進退駆動する構造を採用しており、モータの占有体積を最小限に抑えることが可能となる。さらには、モータの変換効率の向上および出力の安定化も実現できる。 As described above, in the lens barrel 1 in which the ultrasonic motor unit 40 according to the present embodiment described is incorporated, the lens holding frame is rotated by moving the vibrator 35 in a self-running state on the arc locus on the rail of the rear stator 15. A structure that advances and retracts is adopted, and the occupied volume of the motor can be minimized. Furthermore, it is possible to improve the conversion efficiency of the motor and stabilize the output.

なお、上述した実施形態の超音波モータ部４０に適用した後ステータ１５，前ステータ１６の形状は、円弧形状であったが、これに限らずそれぞれが円環形状（リング形状）であってもよい。その場合、後ステータ１５のレール１５ａを完全な円軌跡を有するレールとすることが可能であり、超音波モータの可動角範囲を広げることができる。さらには、該レール上に複数の振動子を配置して駆動力アップを図ることも可能となる。 The shapes of the rear stator 15 and the front stator 16 applied to the ultrasonic motor unit 40 of the above-described embodiment are arc shapes, but are not limited to this, and each may be an annular shape (ring shape). Good. In that case, the rail 15a of the rear stator 15 can be a rail having a complete circular locus, and the movable angle range of the ultrasonic motor can be expanded. Furthermore, it is possible to increase the driving force by arranging a plurality of vibrators on the rail.

また、振動子ブロック３０に設けられる支持構造体としてのローラ３９に替えてボールを組み込むことも可能である。 It is also possible to incorporate a ball in place of the roller 39 as a support structure provided in the vibrator block 30.

また、上述した実施形態の超音波モータ部４０においては、後ステータ１５のレール１５ａが凸形状でそれに嵌合する振動子３５の駆動子３８が中央部に凹状の溝３８ａを有する形状で構成されていたが、その変形例としてレール１５ａ側を凹形状とし、駆動子３８側を凸形状とした振動子の径方向位置規制構造を採用することも可能である。 Further, in the ultrasonic motor unit 40 of the above-described embodiment, the rail 15a of the rear stator 15 is convex, and the driver 38 of the vibrator 35 fitted thereto is configured to have a concave groove 38a at the center. However, as a modification thereof, it is also possible to employ a vibrator radial position regulating structure in which the rail 15a side is concave and the driver 38 side is convex.

さらに、上述した実施形態の超音波モータ部４０の後ステータのレールの断面形状およびそれに嵌合する振動子３５の駆動子の断面形状のさらなる変形例として図１４〜１６に示す断面形状が提案できる。 Furthermore, the cross-sectional shapes shown in FIGS. 14 to 16 can be proposed as further modifications of the cross-sectional shape of the rear stator rail and the cross-sectional shape of the driver of the vibrator 35 fitted to the rear stator rail of the ultrasonic motor unit 40 of the above-described embodiment. .

図１４に示す振動子の移動方向直交断面形状を有する変形例の後ステータ１５Ａおよび駆動子３８Ａにおいては、後ステータ１５Ａは、上記断面形状が所定の曲率をもつ略半円の第一位置規制手段となる凸部形状のレール１５Ａａを有する。駆動子３８Ａは、上記レール１５Ａａの曲率より僅かに小さい曲率の凹部形状の第一位置規制手段となる溝部３８Ａａを有する。レール１５Ａａの凸部は、駆動子３８Ａの溝部３８Ａａに係合し、押さえバネ３４の付勢力で付勢されて当接し、駆動力の伝達がなされる。同時に駆動子３８ＡのＲ方向（径方向）の位置規制がなされる。 In the modified rear stator 15A and driver 38A having a cross-sectional shape orthogonal to the moving direction of the vibrator shown in FIG. 14, the rear stator 15A is a first semi-circular first position restricting means having a predetermined curvature. It has the convex-shaped rail 15Aa. The driver 38A has a groove 38Aa serving as a concave-shaped first position restricting means having a curvature slightly smaller than the curvature of the rail 15Aa. The convex portion of the rail 15Aa engages with the groove portion 38Aa of the driver element 38A, is urged by and abutted by the urging force of the pressing spring 34, and the driving force is transmitted. At the same time, the position of the driver 38A in the R direction (radial direction) is restricted.

図１５に示す振動子の移動方向直交断面形状を有する他の変形例の後ステータ１５Ｂおよび駆動子３８Ｂは、図１４の変形例のものに対して凹凸が逆になる変形例である。すなわち、後ステータ１５Ｂ側は、上記断面形状が所定の曲率の略半円である凹部形状の第一位置規制手段となるレール１５Ｂａを有する。駆動子３８Ｂ側は、上記レール１５Ｂａの曲率より僅かに大きい曲率の第一位置規制手段となる凸部３８Ｂａを有している。レール１５Ｂａの凹部は、駆動子３８Ｂの凸部３８Ｂａに係合し、押さえバネ３４の付勢力で付勢されて当接し、駆動力の伝達がなされる。同時に駆動子３８ＢのＲ方向（径方向）の位置規制がなされる。 The rear stator 15B and the driver 38B having another cross-sectional shape perpendicular to the moving direction of the vibrator shown in FIG. 15 are modifications in which the concavities and convexities are opposite to those of the modification of FIG. That is, the rear stator 15B side has a rail 15Ba serving as a concave-shaped first position restricting means whose cross-sectional shape is a substantially semicircle having a predetermined curvature. The driver 38B side has a convex portion 38Ba serving as a first position restricting means having a curvature slightly larger than the curvature of the rail 15Ba. The concave portion of the rail 15Ba engages with the convex portion 38Ba of the driver element 38B, is urged by and abutted by the urging force of the pressing spring 34, and the driving force is transmitted. At the same time, the position of the driver 38B in the R direction (radial direction) is restricted.

上述した図１４，１５に示す変形例の後ステータ１５Ａおよび駆動子３８Ａを適用した場合、振動子のＲ方向のガタのない状態で超音波モータを駆動することが可能であり、高精度の回動駆動が実現できる。 When the stator 15A and the driver 38A after the modification shown in FIGS. 14 and 15 are applied, it is possible to drive the ultrasonic motor without any backlash in the R direction of the vibrator, and a highly accurate rotation. Dynamic drive can be realized.

また、図１６に示す振動子の移動方向直交断面形状を有する変形例の後ステータ１５Ｃおよび駆動子３８Ｃにおいては、駆動子３８Ｃは、溝部のない凸状の平面接触面を有しており、後ステータ１５Ｃは、上記駆動子３８Ｃの凸状部に嵌合する凹部断面形状の第一位置規制手段となるレール１５Ｃａを有する。レール１５Ｃａの凹部に駆動子３８Ｃが嵌合して押さえバネ３４の付勢力で付勢され、当接し、駆動力の伝達がなされる。同時にレール１５Ｃａの凹部によって振動子３５のＲ方向（径方向）の位置規制がなされる。 Further, in the rear stator 15C and the driver 38C having the cross-sectional shape orthogonal to the moving direction of the vibrator shown in FIG. 16, the driver 38C has a convex planar contact surface without a groove portion. The stator 15C has a rail 15Ca serving as a first position restricting means having a concave cross-sectional shape that fits into the convex portion of the driver element 38C. The driving element 38C is fitted into the recess of the rail 15Ca and is urged by the urging force of the holding spring 34 to be brought into contact therewith, so that the driving force is transmitted. At the same time, the position of the vibrator 35 in the R direction (radial direction) is regulated by the recess of the rail 15Ca.

上述した図１６に示す変形例の後ステータ１５Ｃおよび駆動子３８Ｃを適用した場合、駆動子３８Ｃの接触面をより大きくとることが可能であり、耐久性の向上が可能となる。 When the stator 15C and the driver 38C after the modification shown in FIG. 16 are applied, the contact surface of the driver 38C can be made larger, and the durability can be improved.

本発明による超音波モータは、変換効率が向上し、占有体積を最小限に抑えた超音波モータとして利用できる。 The ultrasonic motor according to the present invention can be used as an ultrasonic motor having improved conversion efficiency and minimizing the occupied volume.

本発明の一実施形態である超音波モータが組み込まれたレンズ鏡筒の光軸を含む縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view containing the optical axis of the lens barrel in which the ultrasonic motor which is one Embodiment of this invention was integrated. 図１の超音波モータ部の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the ultrasonic motor part of FIG. 図１の超音波モータ部の斜視図である。It is a perspective view of the ultrasonic motor part of FIG. 図１の超音波モータ部を構成する振動子ブロックの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a transducer block constituting the ultrasonic motor unit of FIG. 1. 図４の振動子ブロックの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of the vibrator block of FIG. 4. 図１の超音波モータ部の光軸方向に沿った面の断面図である。It is sectional drawing of the surface along the optical axis direction of the ultrasonic motor part of FIG. 図４の振動子にフレキシブルプリント基板を固着した状態を支持軸方向からみた図である。It is the figure which looked at the state which fixed the flexible printed circuit board to the vibrator | oscillator of FIG. 4 from the support-axis direction. 図７のＡ矢視図である。It is A arrow directional view of FIG. 図７の振動子からフレキシブルプリント基板を外した状態を支持軸方向から見た図である。It is the figure which looked at the state which removed the flexible printed circuit board from the vibrator | oscillator of FIG. 7 from the support-axis direction. 図９のＢ矢視図である。It is a B arrow line view of FIG. 図９のＣ矢視図である。It is C arrow line view of FIG. 図７の振動子の積層圧電体を構成する圧電素子部と絶縁板の焼き付け処理前の分解斜視図である。FIG. 8 is an exploded perspective view of a piezoelectric element portion and an insulating plate constituting the laminated piezoelectric body of the vibrator of FIG. 7 before a baking process. 図７の振動子の屈曲振動と縦振動との合成振動時の変形状態を拡大して示した図であって、振動子が図１３（Ａ）の屈曲状態から図１３（Ｂ）の伸張状態、図１３（Ｃ）の屈曲状態、図１３（Ｄ）の収縮状態の順に変形する様子を示している。FIG. 14 is an enlarged view showing a deformed state of a combined vibration of the vibration of the vibrator of FIG. 7 and a longitudinal vibration, and the vibrator is in an extended state of FIG. 13B from the bent state of FIG. FIG. 13C shows the state of deformation in the order of the bent state of FIG. 13C and the contracted state of FIG. 図１の超音波モータの後ステータのレールの断面形状およびそれに嵌合する駆動子の断面形状の１つの変形例のレールと駆動子の嵌合部の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a fitting portion between a rail and a drive element according to one modification of a cross-sectional shape of a rail of a rear stator of the ultrasonic motor of FIG. 1 and a cross-sectional shape of a driver element fitted thereto. 図１の超音波モータの後ステータのレールの断面形状およびそれに嵌合する駆動子の断面形状の他の変形例のレールと駆動子の嵌合部の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a rail and driver fitting portion of another variation of the cross-sectional shape of the rail of the rear stator of the ultrasonic motor of FIG. 1 and the cross-sectional shape of the driver fitted therein. 図１の超音波モータの後ステータのレールの断面形状およびそれに嵌合する駆動子の断面形状のさらに他の変形例のレールと駆動子の嵌合部の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a rail and driver fitting portion according to still another modification of the cross-sectional shape of the rear stator rail and the cross-sectional shape of the driver fitted to the rear stator of the ultrasonic motor of FIG. 1.

Explanation of symbols

１５ …後ステータ
（ステータ，位置規制部材，
第一位置規制手段，支持部材）
１５ａ，１５Ａａ
…レール
（第一位置規制手段，ステータ側凸部）
１５Ｂａ，１５Ｃａ
…レール
（第一位置規制手段，ステータ側凹部）
１６ …前ステータ
（ステータ，位置規制部材，
第二位置規制手段，支持部材）
３４ …押さえバネ（付勢手段）
３５ …振動子
３６ …支持軸（機械的出力取り出し部材）
３８ａ，３８Ａａ
…駆動子の溝部
（振動子側の凹部，位置規制部材，
第一位置規制手段）
３８Ｂａ
…駆動子凸部
（振動子側の凸部，位置規制部材，
第一位置規制手段）
３８Ｃ…駆動子
（振動子側の凸部，位置規制部材，
第一位置規制手段）
３９ …ローラ（支持構造体）

代理人弁理士伊藤進 15 ... rear stator (stator, position regulating member,
(First position regulating means, support member)
15a, 15Aa
... Rail (first position restricting means, convex part on the stator side)
15Ba, 15Ca
... Rail (first position restricting means, concave on stator side)
16 ... front stator (stator, position regulating member,
(Second position restricting means, support member)
34… Presser spring (biasing means)
35 ... vibrator 36 ... support shaft (mechanical output extraction member)
38a, 38Aa
... Driver groove (resonator-side recess, position regulating member,
First position restriction means)
38Ba
... Driver convex part (convex part on transducer side, position regulating member,
First position restriction means)
38C ... driver (convex part on the vibrator side, position regulating member,
First position restriction means)
39 ... Roller (support structure)

Agent Patent Attorney Susumu Ito

Claims

A position restricting member that holds at least one vibrator, restricts the radial position of the rotational movement of the vibrator, and guides the vibrator to freely rotate;
A substantially arcuate or annular stator having a contact surface with the vibrator and holding the position regulating member;
A biasing member that biases the vibrator toward the stator;
A mechanical output extraction member provided in the vibrator;
An ultrasonic motor comprising:

At least one vibrator for exciting elliptical vibrations;
First position regulating means for regulating the radial position of the rotational movement of the vibrator;
Second position restricting means for restricting the axial position of the rotational movement of the vibrator;
A stator which is a support member of the first and second position regulating means;
Biasing means for biasing and contacting the vibrator with the stator in the rotational axis direction of the rotational movement;
And an ultrasonic motor that generates a rotational driving force by rotating the vibrator relative to the stator.

The first position restricting means includes a convex portion of an arc or a circle provided on the stator side and a concave portion that fits into the convex portion of the stator provided at a contact portion with the stator on the vibrator side. The ultrasonic motor according to claim 2, wherein the radial position control of the rotational motion of the vibrator is performed.

The first position restricting means includes an arc-shaped or circular concave-shaped portion provided on the stator side, and a convex-shaped portion fitted to the convex shape of the stator provided at a contact portion with the stator on the vibrator side. The ultrasonic motor according to claim 2, wherein radial position control of the rotational motion of the vibrator is performed.

The cross section perpendicular to the moving direction at the contact portion of the convex shape portion and the concave shape portion is a cross section having a curved surface shape, and the convex shape portion and the concave shape portion are brought into contact with each other by the urging force of the urging means. The ultrasonic motor according to claim 3, wherein the radial position of the rotational motion of the vibrator is restricted.

3. The ultrasonic motor according to claim 2, wherein the second position restricting unit includes a support structure using a roller or a ball on a contact surface between the vibrator and the stator.

The ultrasonic motor according to claim 2, wherein the stator has a substantially arc shape.

The ultrasonic motor according to claim 2, wherein the stator has a ring shape.