JP2008148438A

JP2008148438A - 振動波駆動装置

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Publication number: JP2008148438A
Application number: JP2006332404A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Okumura; 一郎奥村; Nobuyuki Kojima; 信行小島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-12-08
Also published as: JP5188061B2

Abstract

【課題】コンプライアンス機構を不要にして小型化を実現することができるリニア駆動装置を提供する。
【解決手段】このリニア駆動装置は、振動波を発生する振動部材１と、該振動部材１の振動波が伝達されることで振動部材１に対して相対的に長手方向に沿ってスライド駆動されるリニアスライダ６と、振動部材１およびリニアスライダ６のうちの移動側の部材に取り付けられる駆動対象部材を移動方向に沿って案内する案内部材と、を備える。そして、リニアスライダ６の曲げ剛性およびねじり剛性を、案内部材の曲げ剛性およびねじり剛性より小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動部材に所定の振動波を発生させて、接触する部材との間の摩擦力により駆動力を得る振動波駆動装置および該振動波駆動装置を備えるレンズ鏡筒に関する。

従来のこの種の振動波駆動装置としては、例えば、図４に示すリニア駆動装置がある（特許文献１）。

このリニア駆動装置は、図４に示すように、振動波を発生する振動部材１０１と、該振動部材１０１の振動波が伝達されることで振動部材１０１に対して相対的に長手方向（Ｘ方向）に沿って直線的にスライド駆動される長尺なリニアスライダ１０２とを備える。

なお、図４では、振動部材１０１に対してリニアスライダ１０２がＸ方向に移動するようになっているが、これとは逆にリニアスライダ１０２に対して振動部材１０１がＸ方向に移動するようにすることも可能である。そして、振動部材１０１およびリニアスライダ１０２のうちの移動側の部材に、駆動対象部材が取り付けられる。

また、リニアスライダ１０２を磁石で形成したものが提案されている（特許文献２）。この提案では、振動部材１０１とリニアスライダ１０２とが引き合って、振動部材１０１の突起部１０３ａ，１０３ｂの先端１０４ａ，１０４ｂとリニアスライダ１０２とが接触し、その摩擦力でＸ方向の駆動力を得るようにしている。

しかし、振動部材１０１とリニアスライダ１０２との接触は２点、あるいは線か平面で接触するため、図４のＹ方向への移動を規制しないと、同方向に位置が変動する。また、振動部材１０１とリニアスライダ１０２との接触部分が摩耗により変形するとＺ方向の位置も変動する。

したがって、この種のリニア駆動装置を用いて精密な直線駆動を制御しようとすると、振動部材１０１とリニアスライダ１０２との接触部とは別に、駆動対象部材の移動を案内するとともに、駆動対象部材の姿勢を安定させるための案内部材が必要となる。

しかし、このような案内部材を設けた場合、案内部材による駆動対象部材の案内方向および姿勢と、振動部材１０１とリニアスライダ１０２との接触部分と、を高精度に平行に配置することが困難となる。

そこで、従来においては、この平行度の誤差を緩和、吸収するためのコンプライアンス機構を設けたリニア駆動装置が提案されている。

このリニア駆動装置は、図５に示すように、振動波を発生する振動部材２０３と、該振動部材２０３の振動波が伝達されることで振動部材２０３に対して相対的に長手方向に沿って直線的にスライド駆動される長尺なリニアスライダ２０２とを備える。

振動部材２０３には、該振動部材２０３の一部品である弾性体が設けられており、弾性体の裏面には振動波を発生する不図示の圧電セラミックスが設けられている。また、振動部材２０３には、案内部材２０５による駆動対象部材の案内方向および姿勢と、振動部材２０３とリニアスライダ２０２との接触部分と、の平行度誤差を緩和、吸収するためのコンプライアンス機構である板ばね２０４が設けられている。
特開２００４−３０４８８７号公報特開２００５−３５４７８７号公報

上記従来の技術では、案内部材による駆動対象部材の案内方向および姿勢と、振動部材２０３とリニアスライダ２０２との接触部分と、の平行度誤差を緩和、吸収するためのコンプライアンス機構が大きなスペース占有するので、装置の大型化を招く。

また、上記特許文献１および２では、振動部材１０１とリニアスライダ１０２との接触部分では振動の周期で接触と離間とが繰り返されている。そして、接触時には、長尺なリニアスライダ１０２の一面に振動部材１０１の突起部１０３ａ，１０３ｂの先端１０４ａ，１０４ｂが接触するので、リニアスライダ１０２は振動力を片側からのみ受けることになる。

従って、リニアスライダ１０２が曲げ振動を発生して音を発したり、振動部材１０１との接触／離間動作が乱れて駆動性能が低下したりすることがある。このため、従来では、リニアスライダ１０２の剛性を高めるために太い部材を使ったり、制振材を貼り付けたりしており、装置の小型化を妨げる原因になっている。

そこで、本発明は、コンプライアンス機構を不要にして小型化を実現することができる振動波駆動装置およびレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の振動波駆動装置は、振動波を発生する振動部材と、該振動部材の振動波が伝達されることで前記振動部材に対して相対的に長手方向に沿ってスライド駆動される長尺部材と、前記振動部材および前記長尺部材のうちの移動側の部材に取り付けられる駆動対象部材を移動方向に沿って案内する案内部材と、を備える振動波駆動装置であって、前記長尺部材の曲げ剛性およびねじり剛性を、前記案内部材の曲げ剛性およびねじり剛性より小さくした、ことを特徴とする。

本発明のレンズ鏡筒は、光学レンズを駆動対象部材とした振動波駆動装置を備えるレンズ鏡筒であって、前記振動波駆動装置として、請求項１又は２に記載の振動波駆動装置を用いる、ことを特徴とする。

本発明によれば、長尺部材の曲げ剛性およびねじり剛性を案内部材の曲げ剛性およびねじり剛性より小さくしている。これにより、コンプライアンス機構がなくても、案内部材による駆動対象部材の案内方向および姿勢と、振動部材と長尺部材との接触部分と、の平行度誤差を緩和、吸収することができ、装置の小型化を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態の一例であるリニア駆動装置を説明するための斜視図、図２は図１に示すリニア駆動装置の振動部材とリニアスライドとが接触した状態を示す図である。

本発明の実施の形態の一例であるリニア駆動装置（振動波駆動装置）は、図１に示すように、振動波を発生する振動部材１と、該振動部材１の振動波が伝達される長尺な薄板状のリニアスライダ（長尺部材）６とを備える。

振動部材１は、リニアスライダ６側を向く部位に金属等の弾性体２が設けられている。弾性体２には、２つの突起３がリニアスライダ６の長手方向に互いに離間して設けられており、各突起３の先端がリニアスライダ６に接触する（図２参照）。また、弾性体２の裏面側には、振動波を発生する圧電セラミックス等の電気−機械エネルギ変換素子５が設けられている。

電気−機械エネルギ変換素子５にはフレキシブルプリント基板７から交流電圧が印加され、フレキシブルプリント基板７は不図示の駆動制御回路に接続されている。振動部材１の突起３からリニアスライダ６に振動波が伝達されることで、振動部材１がリニアスライダ６に対して相対的に、該リニアスライダ６の長手方向に沿って直線的にスライド駆動される。そして、この実施の形態では、振動部材１に駆動対象部材（不図示）が取り付けられ、該駆動対象部材は案内部材（不図示）によって移動方向に沿って案内される。

ここで、この実施の形態では、振動部材１をリニアスライダ６の厚さ方向の両側にそれぞれ１つずつ、合計２つ配置している。２つの振動部材１は、共に振動モード、振動周波数、および振動位相が同一とされ、また、不図示のばねにより両側からリニアスライダ６に圧接されるようになっている。かかる圧接時には、２つの振動部材１の突起３はリニアスライダ６の両側の同じ位置で互いに対向するように配置される。

また、リニアスライダ６は、曲げ剛性およびねじり剛性が案内部材の曲げ剛性およびねじり剛性より小さく設定されており、その両端が固定部材（不図示）に固定される。さらに、リニアスライダ６は、場合によっては適度な張力で伸張された状態でその両端が固定部材（不図示）に固定される。

なお、リニアスライダ６としては、例えば、ステンレス鋼などの金属テープ、金属薄板あるいはポリイミドなどの樹脂製テープを使用することができるが、特に限定されず、ワイヤ形状あるいは細棒状のものを用いてもよい。

以上説明したように、この実施の形態では、リニアスライダ６の曲げ剛性およびねじり剛性を案内部材の曲げ剛性およびねじり剛性より小さくしている。これにより、案内部材による駆動対象部材の案内方向および姿勢と、振動部材１とリニアスライダ６との接触部４と、の平行度が多少悪くても、平行度誤差をリニアスライダ６の撓み、あるいはねじれにより緩和、吸収することができる。この結果、コンプライアンス機構を不要にすることができ、装置の小型化を実現することができる。

また、振動モード、振動周波数、および振動位相が同一の２つの振動部材１をリニアスライダ６の厚さ方向の両側に同一位置で接触させているので、リニアスライダ６に曲げの振動応力が加えられないようにすることができる。これにより、リニアスライダ６の剛性をさらに小さくすることができ、この結果、リニアスライダ６の剛性を高めるために太い部材を使ったり、制振材を貼り付けたりする必要がなくなり、さらに装置の小型化を図ることができる。

図３に、本発明の実施の形態の一例であるリニア駆動装置をレンズ鏡筒に適用した例を示す。

カメラやビデオカメラ等の撮像装置に設けられるレンズ鏡筒はフォーカスやズームのように光学レンズを光軸に沿って駆動制御することが必要である。また、カメラやビデオカメラは携帯性も要求されるのでレンズ鏡筒の小型化が望まれる。

そこで、本発明の実施の形態の一例であるリニア駆動装置をレンズ鏡筒に適用することで、レンズ鏡筒ひいては撮像装置の小型化を図ることができる。

図３では、上記実施の形態と同様にして、２つの振動部材１がリニアスライダ６を挟むように対称配置されている。２つの駆動部材２には、キャリア９を介して光学レンズ（駆動対象部材）１０が取り付けられている。光学レンズ１０の光軸はリニアスライダ６と略平行に配置され、キャリア９は光学レンズ１０と略平行に配置された２本のガイドバー（案内部材）８ａ，８ｂによって光学レンズ１０と一体となって光軸方向に案内される。

なお、本発明の振動部材、長尺部材、駆動対象部材、案内部材等の構成は上記実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施の形態では、リニアスライダ６に対して振動部材１が該リニアスライダ６の長手方向に沿って移動する場合を例示したが、振動部材１に対してリニアスライダ６が長手方向に沿って移動する場合にも本発明を適用してもよい。

この場合、リニアスライダ６に駆動対象部材が取り付けられ、該駆動対象部材が案内部材によって案内されることになる。

本発明の実施の形態の一例であるリニア駆動装置を説明するための斜視図である。図１に示すリニア駆動装置の振動部材とリニアスライドとが接触した状態を示す図である。本発明の実施の形態の一例であるリニア駆動装置をレンズ鏡筒に適用した例を示す斜視図である。従来のリニア駆動装置を説明するための斜視図である。従来の他のリニア駆動装置を説明するための斜視図である。

符号の説明

１振動部材
２弾性体
３突起
４接触部
５電気−機械エネルギ変換素子
６リニアスライダ（長尺部材）
７フレキシブルプリント基板
８ａ，８ｂガイドバー（案内部材）
９キヤリア
１０光学レンズ（駆動対象部材）

Claims

振動波を発生する振動部材と、該振動部材の振動波が伝達されることで前記振動部材に対して相対的に長手方向に沿ってスライド駆動される長尺部材と、前記振動部材および前記長尺部材のうちの移動側の部材に取り付けられる駆動対象部材を移動方向に沿って案内する案内部材と、を備える振動波駆動装置であって、
前記長尺部材の曲げ剛性およびねじり剛性を、前記案内部材の曲げ剛性およびねじり剛性より小さくした、ことを特徴とする振動波駆動装置。
前記長尺部材の周囲に前記振動部材を複数配置し、複数の前記振動部材の振動モード、振動周波数、および振動位相を同一とした、ことを特徴とする請求項１に記載の振動波駆動装置。
光学レンズを駆動対象部材とした振動波駆動装置を備えるレンズ鏡筒であって、
前記振動波駆動装置として、請求項１又は２に記載の振動波駆動装置を用いる、ことを特徴とするレンズ鏡筒。