JP2010226895A - Actuator, driver, lens unit and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータ、駆動装置、レンズユニット及び撮像装置に関する。 The present invention relates to an actuator, a driving device, a lens unit, and an imaging device.
突起部が設けられた弾性振動体と、電気−機械エネルギー変換素子からなり、弾性振動体を支持する一対の柱状の支持体とを備える振動型駆動装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。当該振動型駆動装置では、一対の柱状の支持体を、互いに異なる位相で軸方向へ伸縮させることにより、突起部を楕円運動させる。
上記振動型駆動装置は、弾性振動体における突起部の基端部を挟んだ両側が薄肉部となっており、当該薄肉部と支持体との間には隙間が空けられている。ここで、支持体による弾性振動体の支持点と突起部とが離れている。このため、支持体の伸縮量に対する突起部の横方向の相対的な変位量が減少する。 In the above vibration type driving device, both sides of the elastic vibration member sandwiching the base end portion of the protrusion are thin portions, and a gap is formed between the thin portion and the support. Here, the support point of the elastic vibrating body by the support body and the protrusion are separated. For this reason, the amount of relative displacement of the protrusion in the lateral direction with respect to the amount of expansion and contraction of the support decreases.
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態として、移動子を移動させるアクチュエータであって、前記移動子から前記移動子の移動方向と直交する方向に離れた位置から前記移動子へ向けて延び、前記移動子から遠い側の端から前記移動子の側へ設けられた溝により前記移動子の移動方向に分岐された一対の脚部を有する突起部と、前記一対の脚部の一方を支持し、電力を供給されることにより、前記移動子の移動方向と交差する方向に伸縮する第1電気機械変換部と、前記一対の脚部の他方を支持し、電力を供給されることにより、前記移動子の移動方向と交差する方向に前記第1電気機械変換部とは異なる位相で伸縮することにより、前記第1電気機械変換部と協働して、前記突起部を、前記移動子の側に変位しながら前記移動子の移動方向に揺動させる第2電気機械変換部と、を備えるアクチュエータを提供する。 In order to solve the above problems, as a first embodiment of the present invention, there is provided an actuator for moving a moving element from a position away from the moving element in a direction perpendicular to the moving direction of the moving element to the moving element. A protrusion having a pair of legs extending in a moving direction of the moving element by a groove provided on the moving element side from an end far from the moving element, and a pair of leg parts The first electromechanical converter that extends and contracts in a direction intersecting the moving direction of the moving element and the other of the pair of legs are supported and supplied with electric power. Thus, by extending and contracting with a phase different from that of the first electromechanical conversion unit in a direction intersecting with the moving direction of the moving element, in cooperation with the first electromechanical conversion unit, the projecting portion is While moving to the side of the mover, the mover A second electromechanical transducer unit is swung in the direction of movement, to provide an actuator comprising a.
なお、上記の発明の概要は、必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The summary of the invention described above does not enumerate all necessary features, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.
図1は、一実施例に係るアクチュエータ100を備えるモータ10を示す斜視図である。なお、説明の便宜上、回転軸110の軸方向における駆動出力側を出力側、その反対側を非出力側と記載する。また、回転軸110の軸方向(以下、回転軸方向という)からモータ10を見た場合を平面視、回転軸110の径方向からモータ10を見た場合を側面視として説明する。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a
この図に示すように、モータ10は、回転軸110、回転軸110に沿って出力側から順に配されたナット210、取付板120、付勢部材130、ワッシャ230、ロータ140、3個のアクチュエータ100、ベース190及びナット220を備える。取付板120は、円盤状に形成されており、軸心に回転軸110が挿通される。また、取付板120には、軸心に対して対称に一対のU字状の締結用穴122が形成されており、取付板120は、締結用穴122に挿通されるネジ等の締結具により、モータ10を駆動源として使用する装置に締結される。
As shown in this figure, the
ロータ140は、円盤状に形成されており、軸心に回転軸110が挿通される。また、ロータ140の出力側の端部には、ギア部144が形成されている。また、付勢部材130の一例は、図示する圧縮コイルバネであって、回転軸110が挿通される。アクチュエータ100は、ステータ150と一対の電気機械変換部160、162と一対のフレキシブルプリント配線板170、172と、ベース180とを備えている。
The
ベース180は、矩形板状の部材であり、ベース190にネジ止めされる。一対の電気機械変換部160、162は、圧電素子が回転軸方向に積層された積層型圧電素子であり、駆動電圧を供給されると積層方向に伸縮する。また、一対の電気機械変換部160、162は、ベース180の長手方向に並べて配されている。また、一対のフレキシブルプリント配線板170、172は、ベース180の長手方向に並べて配されており、フレキシブルプリント配線板170は、ベース180と電気機械変換部160とにより挟まれ、フレキシブルプリント配線板172は、ベース180と電気機械変換部162とにより挟まれている。
The
ステータ150は、弾性材料で形成され、矩形板状のベース部152と、該ベース部152の長手方向中央部に突設された突起部154とを備えている。ベース部152の長手方向一端側は、電気機械変換部160の上端面と接合され、ベース部152の長手方向他端側は、電気機械変換部162の上端面と接合されている。また、突起部154は、ベース部152からロータ140の側へ突出している。
The
フレキシブルプリント配線板170は、電気機械変換部160に交流の駆動電圧を供給して電気機械変換部160を回転軸方向に伸縮させる。また、フレキシブルプリント配線板172は、電気機械変換部162に交流の駆動電圧を供給して電気機械変換部162を回転軸方向に伸縮させる。
The flexible printed
図2は、モータ10を示す分解斜視図である。この図に示すように、回転軸110の軸方向両端部には、それぞれナット210、220が螺合するネジ部112が形成され、これらの間には、拡径した円盤状のフランジ部114が形成される。ナット210、取付板120、付勢部材130、ワッシャ230、及びロータ140は、フランジ部114よりも出力側に配される一方、ベース190、及びナット220は、フランジ部114よりも非出力側に配される。また、3個のアクチュエータ100は、回転軸110を包囲するように、ロータ140とベース190との間に配される。また、ロータ140は、軸受142を介して回転軸110に回転自在に支持される。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the
図3は、モータ10を示す側断面図である。この図に示すように、取付板120、付勢部材130、ワッシャ230、ロータ140、アクチュエータ100、及びベース190は、ナット210、220により回転軸方向に締め付けられている。ここで、付勢部材130は、弾性的に回転軸方向に収縮しており、ワッシャ230を介してロータ140をアクチュエータ100に圧接させている。
FIG. 3 is a side sectional view showing the
図4は、図3の4−4断面図である。この図に示すように、3個のアクチュエータ100は、回転軸110の周りに2π/3ずつずらして配されており、これらにより包囲された空間は、平面視にて三角形となっている。また、3個の突起部154は、回転軸110の周りに2π/3ずつずらして配されている。
4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. As shown in this figure, the three
図5は、アクチュエータ100を示す斜視図である。この図に示すように、アクチュエータ100では、一対の電気機械変換部160、162の間に隙間161が空けられており、一対の電気機械変換部160、162は、互いに伸縮方向と直交する方向(即ち、配列方向)へ離間している。
FIG. 5 is a perspective view showing the
また、ステータ150のベース部152の長手方向中央部には、ベース部152を長手方向に二分する矩形状の溝153が形成されている。該溝153は、ベース部152の幅方向の全域に渡って延びており、一対の電気機械変換部160、162の間の隙間161と回転軸方向に重なり合うように形成されている。このため、ベース部152の長手方向一端側(以下、ベース部1521という)の全体が、電気機械変換部160の端面の全体に接合され、ベース部152の長手方向他端側(以下、ベース部1522という)の全体が、電気機械変換部162の端面の全体に接合されている。
In addition, a
また、溝153は、深さ方向については、ベース部152を貫通して突起部154の基端部まで延びている。これにより、突起部154の基端部には、溝153によりベース部152の長手方向に二分された一対の脚部156、157が形成されている。脚部156は、ベース部1521における溝153側の端部から電気機械変換部160の反対側へ延びている。また、脚部157は、ベース部1522における溝153側の端部から電気機械変換部162の反対側へ延びている。即ち、突起部154は、一対の脚部156、157を備えるコ字状の基端部によりベース部152に支持されている。
Further, the
また、フレキシブルプリント配線板170、172には、それぞれ、ドライバ171、173を介して波形成形器175が接続されている。ドライバ171は、波形成形器175で波形が成形された駆動電圧を電気機械変換部160に印加する。また、ドライバ173は、波形成形器175で波形が成形された駆動電圧を電気機械変換部162に印加する。
In addition, a
次に、本実施形態における作用について説明する。図6Aは、ステータ150の動作の概略を示している。また、図6Bのグラフは、電気機械変換部160の駆動電圧波形と電気機械変換部162の駆動電圧波形とを示している。
Next, the operation in this embodiment will be described. FIG. 6A shows an outline of the operation of the
グラフ中に実線で示す電気機械変換部160に印加される交流電圧(以下、A相電圧という)の波形は、sinθで表される。また、グラフ中に破線で示す電気機械変換部162に印加される交流電圧(以下、B相電圧という)の波形は、sin(θ−π/2)で表される。以下、電気機械変換部160及び電気機械変換部162の駆動電圧の変化とステータ150の動作との関係を詳細に説明する。
A waveform of an AC voltage (hereinafter referred to as an A-phase voltage) applied to the
図6Bに示すように、θ=0では、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が0Vとなり、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が負の最大値(−VMAX)となる。この状態で、電気機械変換部160は伸縮せず、電気機械変換部162は最大に収縮している。このため、突起部154は、最大に電気機械変換部162側に傾く姿勢をとる。
As shown in FIG. 6B, when θ = 0, the drive voltage applied to the
θ=π/2では、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が正の最大値(VMAX)となり、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が0Vとなる。この状態で、電気機械変換部160は、最大に伸長する。一方、電気機械変換部162は、伸縮しない。このため、突起部154は、最大に電気機械変換部162の側に傾く姿勢をとる。
At θ = π / 2, the drive voltage applied to the
ここで、θ=0からθ=π/2に遷移するに際して、突起部154は、電気機械変換部160、162の作用により、電気機械変換部162の側に傾いた姿勢に維持される。また、突起部154は、電気機械変換部160、162が共に伸長量を増加させることにより、ロータ140の側へ変位する。
Here, when transitioning from θ = 0 to θ = π / 2, the
次に、θ=3π/4では、電気機械変換部160、162に印加される駆動電圧が、正の同値(V2)となる。ここで、駆動電圧V2は0VとVMAXとの中間値である。この状態で、電気機械変換部160、162は、同量伸長している。このため、突起部154は、傾きのない姿勢をとる。
Next, at θ = 3π / 4, the drive voltage applied to the
ここで、θ=π/2から3π/4に遷移するに際して、突起部154は、電気機械変換部160、162の作用により、電気機械変換部162の側に傾いた姿勢から傾きのない姿勢に変化する。一方で、突起部154は、電気機械変換部162の伸長量が電気機械変換部160の収縮量を上回ることにより、最もロータ140の側の位置(以下、最上位という)へ変位する。
Here, when transitioning from θ = π / 2 to 3π / 4, the
次に、θ=πでは、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が0Vとなり、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が正の最大値(VMAX)となる。この状態で、電気機械変換部160は、伸縮しない。一方、電気機械変換部162は、最大に伸長する。このため、突起部154は、最大に電気機械変換部160の側に傾く姿勢をとる。
Next, at θ = π, the drive voltage applied to the
ここで、θ=3π/4からθ=πに遷移するに際して、突起部154は、電気機械変換部160、162の作用により、傾きのない姿勢から電気機械変換部160の側に傾いた姿勢に遷移する。一方で、突起部154は、電気機械変換部160の収縮量が電気機械変換部162の伸長量を上回ることにより、最上位から中間位置へ変位する。
Here, when transitioning from θ = 3π / 4 to θ = π, the projecting
次に、θ=3π/2では、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が−VMAXとなり、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が0Vとなる。この状態で、電気機械変換部160は、最大に収縮する。一方、電気機械変換部162は、伸縮しない。このため、突起部154は、最大に電気機械変換部160の側に傾く姿勢をとる。
Then, the θ = 3π / 2, the driving voltage -V MAX becomes applied to the
ここで、θ=πからθ=3π/2に遷移するに際して、突起部154は、電気機械変換部160、162の作用により、電気機械変換部160の側に傾いた姿勢に維持される。一方で、突起部154は、電気機械変換部160、162は、同量、収縮することにより、正の側の中間位置から負の側の中間位置へ変位する。
Here, when transitioning from θ = π to θ = 3π / 2, the
次に、θ=7π/4では、電気機械変換部160、162に印加される駆動電圧が、負の同値(−V2)となる。ここで、駆動電圧(−V2)は0Vと−VMAXとの中間値である。この状態で、電気機械変換部160、162は、同量収縮している。このため、突起部154は、傾きのない姿勢をとる。
Next, at θ = 7π / 4, the drive voltage applied to the
ここで、θ=3π/2から7π/4に遷移するに際して、突起部154は、電気機械変換部160、162の作用により、電気機械変換部160の側に傾いた姿勢から傾きのない姿勢に変化する。一方で、突起部154は、電気機械変換部162の収縮量が電気機械変換部160の伸長量を上回ることにより、負の側の中間位置から最下位へ変位する。
Here, when transitioning from θ = 3π / 2 to 7π / 4, the
そして、θ=7π/4からθ=2πに遷移すると、突起部154は、上述のθ=0の状態に復帰する。
When the transition is made from θ = 7π / 4 to θ = 2π, the
ここで、突起部154の先端部は、電気機械変換部160、162の作用により、軸方向の中間位置から最高位まで上昇しながら、電気機械変換部162の側から電気機械変換部160の側へ揺動する。そして、突起部154の先端部は、電気機械変換部160、162の作用により、軸方向の最高位から中間位置まで下降しながら、電気機械変換部162の側から電気機械変換部160の側へ揺動する。
Here, the tip of the
そして、突起部154の先端部は、電気機械変換部160、162の作用により、軸方向の中間位置から最下位まで下降しながら、電気機械変換部160の側から電気機械変換部162の側へ揺動する。そして、突起部154の先端部は、電気機械変換部160、162の作用により、軸方向の最下位から軸方向の中間位置まで上昇しながら、電気機械変換部160の側から電気機械変換部162の側へ揺動する。
And the front-end | tip part of the
即ち、突起部154の先端部は、電気機械変換部160、162の作用により、ロータ140の半径方向に沿った軸線の周りに周回する楕円運動をする。
That is, the tip of the
このため、電気機械変換部162側から電気機械変換部160側へ移動している突起部154の先端部によって、ロータ140に電気機械変換部162側から電気機械変換部160側への推力が発生される。一方で、電気機械変換部160側から電気機械変換部162側へ移動している突起部154の先端部によっては、ロータ140に電気機械変換部160側から電気機械変換部162側への推力は発生されない。また、3個のアクチュエータ100の電気機械変換部160及び電気機械変換部162には、それぞれ同位相の波形の駆動電圧が印加される。従って、同期して上記楕円運動をする複数の突起部154により、ロータ140に一方向への回転力が発生され、モータ10から回転トルクが出力される。
For this reason, the thrust from the
図7は、ステータ150の動作を示す側面図である。この図に示すように、ベース部152の長手方向一端側のベース部1521とベース部152の長手方向他端側のベース部1522とが、溝153により分離されている。このため、図中破線で示すように、ベース部1521とベース部1522とは、独立して回転軸方向に変位でき、回転軸方向についての相対位置を異ならせることができる。
FIG. 7 is a side view showing the operation of the
例えば、図中破線で示すように、ベース部1521がロータ140の側に変位する一方、ベース部1522が電気機械変換部160の側に変位することができる。この場合には、ベース部1521と一体化された脚部156がロータ140の側に変位する一方、ベース部1522と一体化された脚部157が電気機械変換部160の側に変位する。これにより、突起部154は、電気機械変換部162の側へ傾斜する。
For example, as indicated by a broken line in the figure, the
また、ベース部1522がロータ140の側に変位する一方、ベース部1521が電気機械変換部162の側に変位した場合には、脚部157がロータ140の側に変位する一方、脚部156が電気機械変換部162の側に変位する。これにより、突起部154は、電気機械変換部160の側へ傾斜する。
When the
ここで、突起部154の基端部に溝153によりロータ140の回転方向に分岐された一対の脚部156、157を設け、一方の脚部156を電気機械変換部160で支持すると共に、他方の脚部157を電気機械変換部162で支持した。これにより、突起部154の基端部における回転方向一方側を構成する脚部156に対して、電気機械変換部160の伸縮量と同量の変位量を与え、突起部154の基端部における回転方向他方側を構成する脚部157に対して、電気機械変換部162の伸縮量と同量の変位量を与えることができる。従って、電気機械変換部160、162の伸縮量に対する突起部154の回転方向に沿った方向への相対的な変位量を、効率よく拡大することができ、アクチュエータ100の出力を効率よく拡大することができる。
Here, a pair of
また、突起部154は、電気機械変換部160における電気機械変換部162側の端部と、電気機械変換部162における電気機械変換部160側の端部とに支持されている。従って、電気機械変換部160、162の伸縮量に対する突起部154の回転方向に沿った方向への相対的な変位量を、より一層効率よく拡大することができ、アクチュエータ100の出力をより一層効率よく拡大することができる。
Further, the
なお、本実施形態に係るモータ10は、3個のアクチュエータ200を備えるが、アクチュエータ200の設置数は、2個でもよく、または3個より多数であってもよい。さらには、単数であってもよい。
The
また、モータ10では、突起部154を円運動させたが、矩形状の経路に沿って運動させてもよく、また、往復運動させてもよい。突起部154を往復運動させる場合は、ロータ140の回転方向への移動速度を反回転方向への移動速度より遅くすることによって、ロータ140を一方向へ回転させ続けることができる。
Moreover, in the
図8は、他の実施例に係るアクチュエータ200を備えるモータ20を示す斜視図である。この図に示すように、アクチュエータ200は、ステータ150と一対の電気機械変換部160、162と一対のフレキシブルプリント配線板170、172と、ベース260と、電気機械変換部240と、フレキシブルプリント配線板250と、ベース180とを備えている。
FIG. 8 is a perspective view showing a
ベース260は、矩形状の板材であり、このベース260の長手方向に並べて配された一対の電気機械変換部160、162を支持している。また、一対のフレキシブルプリント配線板170、172は、ベース260の長手方向に並べて配されている。フレキシブルプリント配線板170は、電気機械変換部160とベース260とにより挟まれ、フレキシブルプリント配線板172は、電気機械変換部162とベース260とにより挟まれている。
The
また、電気機械変換部240とフレキシブルプリント配線板250とが、ベース260とベース180とにより挟まれている。フレキシブルプリント配線板250は、電気機械変換部240に交流の駆動電圧を供給して電気機械変換部240を回転軸方向に伸縮させる。
Further, the
図9は、モータ20を示す分解斜視図である。この図に示すように、3個のアクチュエータ200は、回転軸110を包囲するように、ロータ140とベース190との間に配される。
FIG. 9 is an exploded perspective view showing the
図10は、モータ20を示す側断面図である。この図に示すように、取付板120、付勢部材130、ロータ140、アクチュエータ200、及びベース190は、ナット210、220により回転軸方向に締め付けられている。ここで、付勢部材130は、弾性的に回転軸方向に収縮しており、ロータ140をアクチュエータ100に圧接させている。
FIG. 10 is a side sectional view showing the
図11は、アクチュエータ200を示す斜視図である。この図に示すように、アクチュエータ200では、回転方向に配列された一対の電気機械変換部160、162と、電気機械変換部240とが、回転軸方向に重ねて配されている。
FIG. 11 is a perspective view showing the
次に、本実施形態における作用について説明する。図12Aは、ステータ150の動作の概略を示している。また、図12Bのグラフは、電気機械変換部160、162の駆動電圧波形と電気機械変換部240の駆動電圧波形とを示している。
Next, the operation in this embodiment will be described. FIG. 12A shows an outline of the operation of the
上段のグラフ中に実線で示す電気機械変換部160に印加される交流電圧の波形は、sinθで表される。また、上段のグラフ中に破線で示す電気機械変換部162に印加される交流電圧の波形は、sin(θ−π/2)で表される。また、下段のグラフ中に鎖線で示す電気機械変換部240に印加される交流電圧の波形は、sin(θ−π/4)で表される。以下、電気機械変換部160、162、240の駆動電圧の変化とステータ150の動作との関係を詳細に説明する。
The waveform of the alternating voltage applied to the
図12Bに示すように、θ=0では、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が0Vとなり、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が負の最大値(−VMAX)となる。この状態で、電気機械変換部160は伸縮せず、電気機械変換部162は最大に収縮している。このため、突起部154は、最大に電気機械変換部162の側に傾く姿勢をとる。
As shown in FIG. 12B, when θ = 0, the drive voltage applied to the
また、θ=0では、電気機械変換部240に印加される駆動電圧が0Vと−VMAXとの中間値(−V1)となる。この状態で、電気機械変換部240の全体は収縮している。なお、この状態での電気機械変換部240の収縮量は、最大収縮量より小さい。
Further, when θ = 0, the drive voltage applied to the
θ=π/2では、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が正の最大値(VMAX)となり、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が0Vとなる。この状態で、電気機械変換部160は、最大に伸長する。一方、電気機械変換部162の部分は、伸縮しない。このため、突起部154は、最大に電気機械変換部162の側に傾く姿勢をとる。
At θ = π / 2, the drive voltage applied to the
また、θ=π/2では、電気機械変換部240の電極に印加される駆動電圧が0VとVMAXとの中間値(V1)となる。この状態で、電気機械変換部240の全体は伸長している。なお、この状態での電気機械変換部240の伸長量は、最大伸長量より小さい。
Further, when θ = π / 2, the drive voltage applied to the electrode of the
ここで、θ=0からθ=π/2に遷移するに際して、突起部154は、電気機械変換部160、162の作用により、電気機械変換部162の側に傾いた姿勢に維持される。また、突起部154は、電気機械変換部160、162が共に伸長量を増加させることにより、ロータ140の側へ変位する。さらに、突起部154は、電気機械変換部240が収縮状態から伸長状態に変化することにより、ロータ140の側へより大きく変位する。
Here, when transitioning from θ = 0 to θ = π / 2, the
次に、θ=3π/4では、電気機械変換部160、162に印加される駆動電圧が、正の同値(V2)となる。ここで、駆動電圧V2は0VとVMAXとの中間値である。この状態で、電気機械変換部160と電気機械変換部162とは、同量伸長する。このため、突起部154は、傾きのない姿勢をとる。
Next, at θ = 3π / 4, the drive voltage applied to the
また、θ=3π/4では、電気機械変換部240の電極に印加される駆動電圧が最大値(VMAX)となる。この状態で、電気機械変換部240の全体の伸長量が最大となる。
In addition, at θ = 3π / 4, the drive voltage applied to the electrode of the
ここで、θ=π/2から3π/4に遷移するに際して、突起部154は、電気機械変換部160、162の作用により、電気機械変換部162の側に傾いた姿勢から傾きのない姿勢に変化する。また、突起部154は、電気機械変換部162の伸長量が電気機械変換部160の収縮量を上回ることにより、最もロータ140の側の位置(以下、最上位という)へ変位する。さらに、突起部154は、電気機械変換部240の伸長量が最大量まで増加することにより、ロータ140の側へより大きく変位する。
Here, when transitioning from θ = π / 2 to 3π / 4, the
次に、θ=πでは、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が0Vとなり、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が正の最大値(VMAX)となる。この状態で、電気機械変換部160の部分は、伸縮しない。一方、電気機械変換部162は、最大に伸長する。このため、突起部154は、最大に電気機械変換部160の側に傾く姿勢をとる。
Next, at θ = π, the drive voltage applied to the
また、θ=πでは、電気機械変換部240の電極に印加される駆動電圧が正の中間値(V1)となる。この状態で、電気機械変換部240の全体の伸長量は、最大伸長量より小さくなる。
In addition, at θ = π, the drive voltage applied to the electrode of the
ここで、θ=3π/4からθ=πに遷移するに際して、突起部154は、電気機械変換部160、162の作用により、傾きのない姿勢から電気機械変換部160の側に傾いた姿勢に遷移する。また、突起部154は、電気機械変換部160の収縮量が電気機械変換部162の伸長量を上回ることにより、最上位から中間位置へ変位する。さらに、突起部154は、電気機械変換部240の伸長量が最大量から減少することにより、ロータ140の反対側へより大きく変位する。
Here, when transitioning from θ = 3π / 4 to θ = π, the projecting
次に、θ=3π/2では、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が−VMAXとなり、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が0Vとなる。この状態で、電気機械変換部160は、最大に収縮する。一方、電気機械変換部162は、伸縮しない。このため、突起部154は、最大に電気機械変換部160の側に傾く姿勢をとる。
Next, at θ = 3π / 2, the drive voltage applied to the
また、θ=3π/2では、電気機械変換部240の電極に印加される駆動電圧が負の中間値(−V1)となる。この状態で、電気機械変換部240の全体の収縮量は、最大収縮量より小さくなる。
In addition, at θ = 3π / 2, the drive voltage applied to the electrode of the
ここで、θ=πからθ=3π/2に遷移するに際して、突起部154は、電気機械変換部160、162の作用により、電気機械変換部160の側に傾いた姿勢に維持される。また、突起部154は、電気機械変換部160、162が、同量収縮することにより、正の側の中間位置から負の側の中間位置へ変位する。さらに、突起部154は、電気機械変換部240が、伸長した状態から収縮した状態に遷移することにより、ロータ140の反対側へより大きく変位する。
Here, when transitioning from θ = π to θ = 3π / 2, the
次に、θ=7π/4では、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が、負の同値(−V2)となる。ここで、駆動電圧(−V2)は0Vと−VMAXとの中間値である。この状態で、電気機械変換部160と電気機械変換部162とは、同量収縮する。このため、突起部154は、傾きのない姿勢をとる。
Next, at θ = 7π / 4, the drive voltage applied to the
また、θ=7π/4では、電気機械変換部240の電極に印加される駆動電圧が負の最大値(−VMAX)となる。この状態で、電気機械変換部240の全体の収縮量が最大となる。
In addition, when θ = 7π / 4, the drive voltage applied to the electrode of the
ここで、θ=3π/2から7π/4に遷移するに際して、突起部154は、電気機械変換部160、162の作用により、電気機械変換部160の側に傾いた姿勢から傾きのない姿勢に変化する。また、突起部154は、電気機械変換部162の収縮量が電気機械変換部160の伸長量を上回ることにより、負の側の中間位置から最下位へ変位する。さらに、突起部154は、電気機械変換部240の収縮量が最大量まで増加することにより、ロータ140の反対側へより大きく変位する。
Here, when transitioning from θ = 3π / 2 to 7π / 4, the
そして、θ=7π/4からθ=2πに遷移すると、突起部154は、上述のθ=0の状態に復帰する。
When the transition is made from θ = 7π / 4 to θ = 2π, the
ここで、突起部154の先端部は、電気機械変換部160、162の作用により、軸方向の中間位置から最高位まで上昇しながら、電気機械変換部162の側から電気機械変換部160の側へ揺動する。そして、突起部154の先端部は、電気機械変換部160、162の作用により、軸方向の最高位から中間位置まで下降しながら、電気機械変換部162の側から電気機械変換部160の側へ揺動する。
Here, the tip of the
そして、突起部154の先端部は、電気機械変換部160、162の作用により、軸方向の中間位置から最下位まで下降しながら、電気機械変換部160の側から電気機械変換部162の側へ揺動する。そして、突起部154の先端部は、電気機械変換部160、162の作用により、軸方向の最下位から軸方向の中間位置まで上昇しながら、電気機械変換部160の側から電気機械変換部162の側へ揺動する。
And the front-end | tip part of the
即ち、突起部154の先端部は、電気機械変換部160、162の作用により、ロータ140の半径方向に沿った軸線の周りに周回する楕円運動をする。
That is, the tip of the
また、突起部154は、電気機械変換部240の作用により、ロータ140に対して接近又は離間する方向へ往復動する。ここで、電気機械変換部240は、突起部154の先端部が、電気機械変換部162側から電気機械変換部160側へロータ140の側に膨らんだ楕円弧に沿って運動するのに合わせて伸長して突起部154を上昇させる。また、電気機械変換部240は、突起部154の先端部が、電気機械変換部160側から電気機械変換部162側へロータ140の反対側に膨らんだ楕円弧に沿って運動するのに合わせて収縮して突起部154を下降させる。
Further, the
このため、ロータ140には、電気機械変換部162側から電気機械変換部160側へ移動している突起部154の先端部によって、電気機械変換部162側から電気機械変換部160側への推力が発生される。一方で、ロータ140には、電気機械変換部160側から電気機械変換部162側へ移動している突起部154の先端部によっては、電気機械変換部160側から電気機械変換部162側への推力は発生されない。従って、同期して上記楕円運動をする複数の突起部154により、ロータ140に一方向への回転力が発生され、モータ20から回転トルクが出力される。
For this reason, the
ここで、電気機械変換部160、162が、突起部154に対して、ロータ140の半径方向に沿った軸線の周りに周回する楕円運動をさせることから、電気機械変換部240を設けない場合でも、ロータ140に一方向への回転力を発生させることができる。しかし、上述の作用を発揮する電気機械変換部240を設けたことから、突起部154の回転軸方向の移動量を、増幅できる。よって、突起部154からロータ140に伝わる運動エネルギを効率よく増加でき、ロータ140に発生する推力を効率よく増加でき、以って、出力トルクを効率よく増加できる。
Here, since the
また、電気機械変換部240の周方向に亘る全体が軸方向へ伸縮することから、電気機械変換部240の軸方向の伸縮量を効率よく増加でき、突起部154の回転軸方向への移動量を効率よく増加できる。さらに、突起部154の回転軸方向への移動量を効率よく増加できることに伴い、突起部154がロータ140の回転方向に沿って移動するときには、突起部154からロータ140へ運動エネルギが効率よく伝えられる一方、突起部154がロータ140の回転方向の逆方向へ移動するときには、突起部154からロータ140へ伝わる運動エネルギが効果的に低減される。
Further, since the whole of the
また、出力トルクを効率よく増加できることに伴って、同じ出力トルクを得るのに、電気機械変換部160、162、240を構成する圧電材料板の枚数を減らしたり、面積を減少させたりすることができる。よって、電気機械変換部160、162、240を小型化でき、以って、アクチュエータ200を小型化できる。また、同じ出力トルクを得るのに、電気機械変換部160、162、240の駆動電圧を低下させることができるので、消費電力を低減できる。
In addition, the output torque can be increased efficiently, and in order to obtain the same output torque, the number of piezoelectric material plates constituting the
また、電気機械変換部160、162および電気機械変換部240のそれぞれの出力を重畳させたことにより、突起部154の変位量を拡大できている。よって、系全体の共振を利用しない場合であっても、ロータ140に十分な回転力を発生させることができる。これにより、モータ20の形状、寸法についての設計自由度が増す。さらに、共振を利用しない場合には、電気機械変換部160、162、240に印加する電圧の周波数を可変できるので、ロータ140の回転速度を当該電圧の周波数で制御することができる。
Further, by superimposing the outputs of the
次に、モータ20の他の動作方法について説明する。図13Aは、ステータ150の動作の概略を示す。また、図13Bのグラフは、電気機械変換部160、162の駆動電圧波形と電気機械変換部240の駆動電圧波形とを示す。上段のグラフ中に実線で示す電気機械変換部160に印加される交流電圧の波形は、sinθで表される。また、グラフ中に破線で示す電気機械変換部162に印加される交流電圧の波形は、sin(θ−π)で表される。さらに、下段のグラフに鎖線で示す電気機械変換部240に印加される交流電圧の波形は、cosθで表される。以下、電気機械変換部160及び電気機械変換部162の駆動電圧の変化とステータ150の動作との関係を詳細に説明する。以下、電気機械変換部160、162、240の駆動電圧の変化とステータ150の動作との関係を詳細に説明する。
Next, another operation method of the
図13Bに示すように、電気機械変換部240の駆動電圧が正側に最大となるとき、電気機械変換部160、162の駆動電圧が0Vとなる。この状態で、突起部154は、最もロータ140側の位置(以下、最高位という)において、傾きのない姿勢をとる。そして、この状態から、電気機械変換部240の駆動電圧が低下されると共に、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が低下され、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が上昇される。電気機械変換部240の駆動電圧が0Vまで低下されたときに、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が負側に最大となり、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が正側に最大となる。この状態において、突起部154は、軸方向の可動範囲の中間位置(以下、中間位置という)において、最大に電気機械変換部160の側に傾く姿勢をとる。
As shown in FIG. 13B, when the drive voltage of the
この状態から、電気機械変換部240の駆動電圧が低下されると共に、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が上昇され、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が低下される。電気機械変換部240の駆動電圧が負側に最大となったとき、電気機械変換部160、162に印加される駆動電圧が0Vとなる。この状態において、突起部154は、最もロータ140の反対側の位置(以下、最下位という)において、傾きのない姿勢をとる。
From this state, the drive voltage of the
この状態から、電気機械変換部240の駆動電圧が上昇されると共に、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が上昇され、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が低下される。電気機械変換部240の駆動電圧が0Vになったとき、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が正側に最大となり、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が負側に最大となる。この状態において、突起部154は、中間位置において、電気機械変換部162側に傾く姿勢をとる。
From this state, the drive voltage of the
この状態から、電気機械変換部240の駆動電圧が上昇されると共に、電気機械変換部160に印加される駆動電圧が低下され、電気機械変換部162に印加される駆動電圧が上昇される。電気機械変換部240の駆動電圧が最大になったとき、電気機械変換部160、162に印加される駆動電圧が0Vとなる。この状態において、突起部154は、最高位において、傾きのない姿勢をとる。
From this state, the drive voltage of the
即ち、突起部154は、中間位置から最高位まで上昇して中間位置に下降するまでの間に、電気機械変換部162側に傾いた姿勢から電気機械変換部160側に傾いた姿勢に遷移する。このとき、突起部154の中間位置と最高位置との間での軸方向に沿った往復動と、突起部154の電気機械変換部162側から電気機械変換部160側への移動とが重畳される。これにより、突起部154の先端部が、電気機械変換部162側から電気機械変換部160側へロータ140側に膨らんだ楕円弧を描きながら移動する。
That is, the
また、突起部154は、中間位置から最下位まで下降して中間位置に上昇するまでの間に、電気機械変換部160側に傾いた姿勢から電気機械変換部162側に傾いた姿勢に遷移する。このとき、突起部154の中間位置と最下位との間での軸方向に沿った往復動と、突起部154の電気機械変換部160側から電気機械変換部162側への移動とが重畳される。これにより、突起部154の先端部が、電気機械変換部160側から電気機械変換部162側へロータ140の反対側に膨らんだ楕円弧を描きながら移動する。
Further, the
即ち、突起部154の先端部は、ロータ140の半径方向に沿った軸線の周りを周回する楕円運動をする。このため、電気機械変換部162側から電気機械変換部160側へ移動している突起部154の先端部によって、ロータ140に電気機械変換部162側から電気機械変換部160側への推力が発生される。一方で、電気機械変換部160側から電気機械変換部162側へ移動している突起部154の先端部によって、ロータ140に電気機械変換部160側から電気機械変換部162側への推力は発生されない。従って、同期して上記楕円運動をする複数の突起部154により、ロータ140に一方向への回転力が発生され、回転トルクが出力される。
That is, the tip of the
なお、本実施形態では、突起部154の先端部は、円運動の一例として、回転方向を長軸とする楕円運動をしているが、他の円運動の例として、電気機械変換部240の回転軸方向への伸縮量を増加させて、突起部154の先端部の運動軌跡を真円、あるいは回転軸方向を長軸とする楕円としてもよい。即ち、突起部154の先端部に、真円運動、あるいは回転軸方向を長軸とする楕円運動をさせもよい。
In the present embodiment, the tip of the
本実施形態では、突起部154の回転軸方向の移動量は、電気機械変換部160又は電気機械変換部162と重合した領域の回転軸方向への伸縮量に、電気機械変換部240の周方向に亘る全体が回転軸方向へ伸縮する量を加算した量となる。よって、突起部154からロータ140に伝わる運動エネルギを効率よく増加でき、ロータ140に発生する推力を効率よく増加でき、以って、出力トルクを効率よく増加できる。
In the present embodiment, the amount of movement of the
また、電気機械変換部240の周方向に亘る全体が軸方向へ伸縮することから、電気機械変換部240の軸方向の伸縮量を効率よく増加でき、突起部154の回転軸方向への移動量を効率よく増加できる。さらに、突起部154の回転軸方向への移動量を効率よく増加できることに伴い、突起部154がロータ140の回転方向に沿って移動するときには、突起部154からロータ140へ運動エネルギが効率よく伝えられる一方、突起部154がロータ140の回転方向の逆方向へ移動するときには、突起部154からロータ140へ伝わる運動エネルギが効果的に低減される。
Further, since the whole of the
また、出力トルクを効率よく増加できることに伴って、同じ出力トルクを得るのに、電気機械変換部160、162、240を構成する圧電材料板の枚数を減らしたり、面積を減少させたりすることができる。よって、電気機械変換部160、162、240を小型化でき、以って、アクチュエータ200を小型化できる。また、同じ出力トルクを得るのに、電気機械変換部160、162、240の駆動電圧を低下させることができるので、消費電力を低減できる。
In addition, the output torque can be increased efficiently, and in order to obtain the same output torque, the number of piezoelectric material plates constituting the
また、電気機械変換部160、162および電気機械変換部240のそれぞれの出力を重畳するので、突起部154の変位量が大きい。よって、系全体の共振を利用しない場合であっても、突起部154を大きく変位することができ、ロータ140に十分な回転力を発生させることもできる。これにより、モータ20の形状、寸法についての設計自由度が増す。さらに、共振を利用しない場合には、電気機械変換部160、162、240に印加する電圧の周波数を可変できるので、ロータ140の回転速度を当該電圧の周波数で制御することができる。
In addition, since the outputs of the
図14は、4個のアクチュエータ100を回転方向にπ/2の間隔で配した実施例を示す平面図である。この図に示すように、当該実施例では、4個の突起部154が、回転方向にπ/2の間隔で配されている。
FIG. 14 is a plan view showing an embodiment in which four
次に、本実施例における作用について説明する。図15Aは、ステータ150の動作の概略を示す。また、図15Bのグラフは、電気機械変換部160、162の駆動電圧波形と電気機械変換部240の駆動電圧波形とを示す。以下、電気機械変換部160、162、240の駆動電圧の変化とステータ150の動作との関係を詳細に説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 15A shows an outline of the operation of the
本実施例では、4個のアクチュエータ100を各組2個のアクチュエータ100からなる2組のアクチュエータ100の群に分け、2組のアクチュエータ100の群を位相が異なる駆動信号により駆動させる。図15Aの上段は、2組のアクチュエータ100の群の一方(以下、第1群という)のステータ150の動作を示している。また、図15Bの下段は、2組のアクチュエータ100の群の他方(以下、第2群という)のステータ150の動作を示している。
In this embodiment, the four
図15Bの上から1段目のグラフ中に実線で示す第1群の電気機械変換部160に印加される交流電圧の波形は、sinθで表される。また、同グラフ中に破線で示す第1群の電気機械変換部162に印加される交流電圧の波形は、sin(θ−π/2)で表される。また、上から3段目のグラフ中に鎖線で示す第1群の電気機械変換部240に印加される交流電圧の波形は、sin(θ−π/4)で表される。
The waveform of the AC voltage applied to the first group of
即ち、第1群の電気機械変換部160に印加される交流電圧の波形は、図12Bの上段のグラフ中に実線で示す電気機械変換部160に印加される交流電圧の波形と同一である。また、第1群の電気機械変換部162に印加される交流電圧の波形は、図12Bの上段のグラフ中に破線で示す電気機械変換部162に印加される交流電圧の波形と同一である。さらに、第1群の電気機械変換部240に印加される交流電圧の波形は、図12Bの下段のグラフ中に鎖線で示す電気機械変換部240に印加される交流電圧の波形と同一である。従って、図15Aの上段に示す第1群のステータ150の円運動は、図12Aに示すステータ150の円運動と、周期及び位相が同一である。
That is, the waveform of the AC voltage applied to the first group of
一方、図15Bの上から2段目のグラフ中に実線で示す第2群の電気機械変換部160に印加される交流電圧の波形は、sin(θ−π)で表される。また、同グラフ中に破線で示す第2群の電気機械変換部162に印加される交流電圧の波形は、sin(θ−3π/2)で表される。また、上から4段目のグラフ中に鎖線で示す第2群の電気機械変換部240に印加される交流電圧の波形は、sin(θ−5π/4)で表される。
On the other hand, the waveform of the AC voltage applied to the second group of
即ち、第2群の電気機械変換部160に印加される交流電圧の波形は、第1群の電気機械変換部160に印加される交流電圧の波形に対して−πだけ位相がずれている。また、第2群の電気機械変換部162に印加される交流電圧の波形は、第1群の電気機械変換部160に印加される交流電圧の波形に対して−πだけ位相がずれている。さらに、第2群の電気機械変換部240に印加される交流電圧の波形は、第2群の電気機械変換部240に印加される交流電圧の波形に対して−πだけ位相がずれている。従って、図15Aの下段に示す第2群のステータ150の円運動は、同図の上段に示す第1群のステータ150の円運動に対して、周期は同一となるが、逆位相となる。
That is, the waveform of the AC voltage applied to the second group of
これにより、第1群の突起部154が、電気機械変換部162側から電気機械変換部160側へロータ140の側に膨らんだ楕円弧に沿って運動している間に、第2群の突起部154が、電気機械変換部160側から電気機械変換部162側へロータ140の反対側に膨らんだ楕円弧に沿って運動する。そして、第1群の突起部154が、電気機械変換部160側から電気機械変換部162側へロータ140の反対側に膨らんだ楕円弧に沿って運動している間に、第2群の突起部154が、電気機械変換部162側から電気機械変換部160側へロータ140側に膨らんだ楕円弧に沿って運動する。
As a result, while the first group of
即ち、1群の突起部154と2群の突起部154とが、交互にロータ140に当接してロータ140に推力を与える。これにより、4個の突起部154を同位相で円運動させる場合と比較して、突起部154からロータ140に対して推力が作用しない時間を短縮でき、突起部154からロータ140に対して、より連続的に推力を作用させることができる。
That is, the first group of
ここで、本実施例では、回転軸110に対して対称に配された一対の突起部154を同期させて運動させる。これにより、ロータ140に対して作用する推力の回転中心に対する対称性を高くすることができ、回転軸110に作用する捩りモーメントを低減できる。
Here, in this embodiment, the pair of
なお、本実施例では、アクチュエータ200を4個配したが、アクチュエータ200の個数は複数であればよく、その中の少なくとも1個のアクチュエータ200を他のアクチュエータ200と異なる位相で円運動させればよい。また、本実施例では、アクチュエータ200を用いたが、アクチュエータ100を用いてもよい。
In this embodiment, four
図16は、他の実施形態に係るアクチュエータ600を示す正面図である。この図に示すように、アクチュエータ600では、脚部156とベース部1521との境界部である隅部に沿って溝602が形成され、脚部157とベース部1522との境界部である隅部に沿って溝604が形成されている。また、突起部154と脚部156との境界部である隅部に沿って溝606が形成され、突起部154と脚部157との境界部である隅部に沿って溝608が形成されている。
FIG. 16 is a front view showing an
このため、脚部156とベース部1521との境界部、及び脚部157とベース部1522との境界部が脚部156、157より薄くなっており、当該部位における剛性が低下されている。また、突起部154と脚部156との境界部、及び突起部154と脚部157との境界部が、脚部156、157より薄くなっており、当該部位における剛性が低下されている。
For this reason, the boundary part of the
これにより、脚部156とベース部1521との境界部、及び脚部157とベース部1522との境界部、突起部154と脚部156、157との境界部における可撓性が向上される。従って、突起部154の変位量を効率よく拡大できる。
Thereby, the flexibility in the boundary part of the
ここで、ステータ150の形状特性について説明する。図17は、ステータ150の寸法を示す図であり、図18の表は、寸法が異なるタイプA、タイプBの2種類のステータ150の各部の寸法を表す表である。なお、タイプA、タイプBの2種類のステータの材料は、ともにステンレスであり、これらの図中奥行き方向(移動子の移動方向と直交する方向)の寸法は3mmである。
Here, the shape characteristic of the
寸法Gは、溝153の幅、寸法H1は、突起部154のベース部152からの高さ、H2は、突起部154における下側の幅広部のベース部152からの高さ、H3は、脚部156、157のベース部152からの高さ、W1は、脚部156、157の厚さ(幅)、W2は、突起部154の下側の幅広部と上側の狭幅部との境界のベース部152からの高さ、W3は、突起部154の厚さ(幅)である。
The dimension G is the width of the
図19は、アクチュエータ100の動作を示す斜視図である。この図に示すように、アクチュエータ100では、電気機械変換部160、162を相対的に伸縮させることにより、突起部154が、電気機械変換部160、162の伸縮方向と直交する方向(以下、横方向という)に変位する。また、突起部154がロータ140に当接した状態で横方向に変位(以下、横変位という)するのに伴い、突起部154には、突起部154の変位方向の反対方向への反力(以下、横反力という)が作用する。
FIG. 19 is a perspective view showing the operation of the
図20は、タイプAのステータ150及びタイプBのステータ150のそれぞれについての横反力(N)と横変位量(μm)との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、横反力が2.5N以下の場合には、タイプAを用いるのが適切であり、横反力が2.5N以上の場合には、タイプBを用いるのが適切である。
FIG. 20 is a graph showing the relationship between the lateral reaction force (N) and the lateral displacement (μm) for each of the
なお、突起部154の材料を例えばアルミにすると、電気機械変換部160、162から受ける力により突起部154が変形し易くなり、突起部154の横変位量を増大できる。また、タイプA及びタイプBのステータ150において、W3=W2にすると、横反力に対する突起部154の剛性を向上させることができる。また、一対の脚部156、157の間隔であるGをより狭くすることにより、横変位量をより大きくすることができ、間隔Gが、突起部154のベース部152からの高さH1以下となることが好ましい。
If the material of the
図21は、モータ10を備える撮像装置700の概略構成を示す側断面図である。この図に示すように、撮像装置700は、光学部材420と、レンズ鏡筒430と、モータ10と、撮像部500と、制御部550と、を備える。レンズ鏡筒430は光学部材420を収容する。
FIG. 21 is a side sectional view showing a schematic configuration of an
モータ10は、光学部材420を移動させる。撮像部500は、光学部材420によって結像された画像を撮像する。制御部550は、モータ10および撮像部500を制御する。
The
また、撮像装置700は、光学部材420、レンズ鏡筒430、及びモータ10を備えるレンズユニット410と、ボディ460を含む。レンズユニット410は、マウント450を介して、ボディ460に対して着脱自在に装着される。
The
光学部材420は、図中で左側にあたる入射端から順次配列された、フロントレンズ422、コンペンセータレンズ424、フォーカシングレンズ426およびメインレンズ428を含む。フォーカシングレンズ426およびメインレンズ428の間には、アイリスユニット440が配置される。
The
モータ10は、光軸方向についてレンズ鏡筒430の中程にあって相対的に小径なフォーカシングレンズ426の下方に配置される。これにより、レンズ鏡筒430の径を拡大することなく、モータ10はレンズ鏡筒430内に収容される。モータ10は、例えばギア列を介してフォーカシングレンズ426を光軸方向に前進または後退させる。
The
ボディ460は、メインミラー540、ペンタプリズム470、接眼系490を含む光学部材を収容する。メインミラー540は、レンズユニット410を介して入射した入射光の光路上に傾斜して配置される待機位置と、入射光を避けて上昇する撮影位置(図中に点線で示す)との間を移動する。
The
待機位置にあるメインミラー540は、入射光の大半を、上方に配置されたペンタプリズム470に導く。ペンタプリズム470は、入射光の鏡映を接眼系490に向かって出射するので、フォーカシングスクリーンの映像を接眼系490から正像として見ることができる。入射光の残りは、ペンタプリズム470により測光ユニット480に導かれる。測光ユニット480は、入射光の強度およびその分布等を測定する。
The
なお、ペンタプリズム470および接眼系490の間には、ファインダ液晶494に形成された表示画像を、フォーカシングスクリーンの映像に重ねるハーフミラー492が配置される。表示画像は、ペンタプリズム470から投影された画像に重ねて表示される。
A
また、メインミラー540は、入射光の入射面に対する裏面にサブミラー542を有する。サブミラー542は、メインミラー540を透過した入射光の一部を、下方に配置された測距ユニット530に導く。これにより、メインミラー540が待機位置にある場合は、測距ユニット530が被写体までの距離を測定する。なお、メインミラー540が撮影位置に移動した場合は、サブミラー542も入射光の光路から退避する。
The
更に、入射光に対してメインミラー540の後方には、シャッタ520、光学フィルタ510および撮像部500が順次配置される。シャッタ520が開放される場合、その直前にメインミラー540が撮影位置に移動するので、入射光は直進して撮像部500に入射される。これにより、入射光の形成する画像が電気信号に変換される。これにより、撮像部500は、レンズユニット410によって結像された画像を撮像する。
Further, a
撮像装置700において、レンズユニット410とボディ460とは電気的にも結合されている。従って、例えば、ボディ460側の測距ユニット530が検出した被写体までの距離の情報に応じてモータ10の回転を制御することにより、オートフォーカス機構を形成できる。また、測距ユニット530がモータ10の動作量を参照することにより、フォーカスエイド機構を形成することもできる。モータ10および撮像部500は、制御部550により上記の通り制御される。
In the
ここで、上述したように、モータ10の出力トルクを効率よく増加させることができる。よって、オートフォーカス機構の駆動力を効率よく高めることができるので、省電力化すると共に、高駆動力でオートフォーカス機構を駆動することが可能となる。
Here, as described above, the output torque of the
なお、モータ10によりフォーカシングレンズ426を移動させる場合について例示したが、アイリスユニット440の開閉、ズームレンズのバリエータレンズの移動等をモータ10で駆動できることはいうまでもない。この場合も、電気信号を介して測光ユニット480、ファインダ液晶494等と情報を参照し合うことにより、モータ10は、露出の自動化、シーンモードの実行、ブラケット撮影の実行等に寄与する。なお、撮像装置700では、モータ10に代えてモータ20を用いてもよい。
Although the case where the focusing
以上のように、モータ10は、撮影機、双眼鏡等の光学系において、合焦機構、ズーム機構、手振れ補正機構等の駆動に好適に使用できる。さらに、精密ステージ、より具体的には電子ビーム描画装置、検査装置用各種ステージ、バイオテクノロジ用セルインジェクタの移動機構、核磁気共鳴装置の移動ベッド等の動力源に使用されうるが、用途がこれらに限られないことはいうまでもない。
As described above, the
図22は、アクチュエータ200を備えるレンズユニット300の内部を示す斜視図である。当該レンズユニット300は、ボディ460に装着できる。この図に示すように、レンズユニット300には、フォーカシングレンズ426と、フォーカシングレンズ426を保持するレンズ保持枠302と、レンズ保持枠302の光軸方向への移動を案内する一対のガイドバー304、306とが配されている。レンズ保持枠302の左側には、軸受部308が設けられ、レンズ保持枠302の右上部には、前後一対の軸受部310、312が設けられている。ガイドバー304は、軸受部308に摺動自在に挿通され、ガイドバー306は、軸受部310、312に摺動自在に挿通されている。
FIG. 22 is a perspective view showing the inside of the
軸受部310と軸受部312とは、光軸方向に延びるステー314により連結されている。このステー314の下部には、光軸方向を長手方向とする矩形板状の移動体316が、上下方向に変位可能に懸架されている。また、ステー314の下部と移動体316との間には、板バネ318が配されている。この板バネ318は、移動体316を下方に付勢している。
The bearing
ここで、移動体316の下方には、アクチュエータ200が配されており、移動体316が板バネ318によりアクチュエータ200の突起部154に圧接されている。また、アクチュエータ200は、電気機械変換部160、162が、光軸方向に並ぶように配されている。このため、アクチュエータ200が上述の方法により動作されることにより、突起部154から移動体316に対して光軸方向への推力が作用されて、レンズ保持枠302及びフォーカシングレンズ426が光軸方向に移動される。なお、レンズユニット300では、アクチュエータ200に代えてアクチュエータ100を用いてもよい。
Here, the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
10、20 モータ、100 アクチュエータ、110 回転軸、112 ネジ部、114 フランジ部、120 取付板、122 締結用穴、130 付勢部材、140 ロータ、142 軸受、144 ギア部、150 ステータ、152 ベース部、153 溝、154 突起部、156、157 脚部、160 電気機械変換部、161 隙間、162 電気機械変換部、170、172 フレキシブルプリント配線板、171、173 ドライバ、175 波形成形器、180 ベース、190 ベース、200 アクチュエータ、210、220 ナット、230 ワッシャ、240 電気機械変換部、250 フレキシブルプリント配線板、260 ベース、300 レンズユニット、302 レンズ保持枠、304、306 ガイドバー、308、310、312 軸受部、314 ステー、316 移動体、318 板バネ、410 レンズユニット、420 光学部材、426 フォーカシングレンズ、428 メインレンズ、430 レンズ鏡筒、440 アイリスユニット、450 マウント、460 ボディ、470 ペンタプリズム、480 測光ユニット、490 接眼系、492 ハーフミラー、494 ファインダ液晶、500 撮像部、510 光学フィルタ、520 シャッタ、530 測距ユニット、540 メインミラー、542 サブミラー、550 制御部、600 アクチュエータ、602、604、606、608 溝、700 撮像装置、1521 ベース部、1522 ベース部 10, 20 Motor, 100 Actuator, 110 Rotating shaft, 112 Screw part, 114 Flange part, 120 Mounting plate, 122 Fastening hole, 130 Energizing member, 140 Rotor, 142 Bearing, 144 Gear part, 150 Stator, 152 Base part , 153 Groove, 154 Projection, 156, 157 Leg, 160 Electromechanical converter, 161 Gap, 162 Electromechanical converter, 170, 172 Flexible printed wiring board, 171, 173 Driver, 175 Waveform shaper, 180 Base, 190 base, 200 actuator, 210, 220 nut, 230 washer, 240 electromechanical converter, 250 flexible printed wiring board, 260 base, 300 lens unit, 302 lens holding frame, 304, 306 guide bar, 308, 10, 312 Bearing portion, 314 stay, 316 moving body, 318 leaf spring, 410 lens unit, 420 optical member, 426 focusing lens, 428 main lens, 430 lens barrel, 440 iris unit, 450 mount, 460 body, 470 penta Prism, 480 Photometric unit, 490 Eyepiece system, 492 Half mirror, 494 Finder liquid crystal, 500 Imaging unit, 510 Optical filter, 520 Shutter, 530 Distance measuring unit, 540 Main mirror, 542 Sub mirror, 550 Control unit, 600 Actuator, 602, 604, 606, 608 groove, 700 imaging device, 1521 base portion, 1522 base portion
Claims (12)
前記移動子から前記移動子の移動方向と直交する方向に離れた位置から前記移動子へ向けて延び、前記移動子から遠い側の端から前記移動子の側へ設けられた溝により前記移動子の移動方向に分岐された一対の脚部を有する突起部と、
前記一対の脚部の一方を支持し、電力を供給されることにより、前記移動子の移動方向と交差する方向に伸縮する第1電気機械変換部と、
前記一対の脚部の他方を支持し、電力を供給されることにより、前記移動子の移動方向と交差する方向に前記第1電気機械変換部とは異なる位相で伸縮することにより、前記第1電気機械変換部と協働して、前記突起部を、前記移動子の側に変位しながら前記移動子の移動方向に揺動させる第2電気機械変換部と、
を備えるアクチュエータ。 An actuator for moving the slider,
The movable element extends from the movable element in a direction perpendicular to the moving direction of the movable element toward the movable element, and is provided by a groove provided on the movable element side from an end far from the movable element. A protrusion having a pair of legs branched in the moving direction of
A first electromechanical converter that supports one of the pair of legs and is expanded and contracted in a direction intersecting a moving direction of the moving element by being supplied with electric power;
By supporting the other of the pair of leg portions and being supplied with electric power, the first electromechanical conversion unit expands and contracts in a direction intersecting the moving direction of the moving element, thereby extending the first In cooperation with an electromechanical converter, a second electromechanical converter that swings the protrusion in the moving direction of the mover while displacing the protrusion toward the mover;
An actuator comprising:
前記突起部に対して前記第1電気機械変換部及び前記第2電気機械変換部を挟んだ反対側に配され、前記第1電気機械変換部及び前記第2電気機械変換部を支持し、電力を供給されることにより、前記移動子の移動方向と直交する方向に前記第1電気機械変換部及び前記第2電気機械変換部とは異なる位相で伸縮することにより、前記第1電気機械変換部と協働して、前記突起部に、前記移動子の側に変位しながら前記移動子の移動方向に揺動し、前記移動子の反対側に変位しながら前記移動子の移動方向の反対方向へ揺動する円運動をさせる第3電気機械変換部を備える請求項1に記載のアクチュエータ。 The first electromechanical conversion unit and the second electromechanical conversion unit cooperate to cause the protrusion to reciprocate in a swinging direction in the moving direction of the moving element and in a direction opposite to the moving direction.
It is arranged on the opposite side of the first electromechanical converter and the second electromechanical converter with respect to the protrusion, and supports the first electromechanical converter and the second electromechanical converter. The first electromechanical conversion unit is expanded and contracted in a direction different from that of the first electromechanical conversion unit and the second electromechanical conversion unit in a direction orthogonal to the moving direction of the moving element. In cooperation with the projection, the protrusion is swung in the moving direction of the moving element while being displaced toward the moving element, and the moving direction of the moving element is reversed while being displaced to the opposite side of the moving element. The actuator according to claim 1, further comprising a third electromechanical converter that performs a circular motion that swings toward the bottom.
前記脚部と前記ベース部との結合部に、前記脚部より薄い薄肉部が形成されている請求項5に記載のアクチュエータ。 One is joined to the first electromechanical converter, the other is joined to the second electromechanical converter, the one is joined to one of the pair of legs, and the other is joined to the other of the pair of legs. It has a pair of base parts,
The actuator according to claim 5, wherein a thin portion thinner than the leg portion is formed at a joint portion between the leg portion and the base portion.
前記アクチュエータにより回転運動される前記移動子としてのロータと、
を備える駆動装置。 The actuator according to any one of claims 1 to 6, and
A rotor as the mover that is rotated by the actuator;
A drive device comprising:
少なくとも一の前記突起部を、他の前記突起部とは異なる位相で円運動させる請求項7に記載の駆動装置。 A plurality of the actuators are arranged side by side in the moving direction of the mover,
The drive device according to claim 7, wherein at least one of the protrusions is circularly moved with a phase different from that of the other protrusions.
前記ロータの回転方向に隣り合った前記突起部を異なる位相で円運動させ、且つ、前記ロータの回転中心に対して対称に配された一対の前記突起部を同期させて円運動させる請求項8に記載の駆動装置。 The four actuators are arranged at equal intervals in the rotation direction of the rotor,
9. The protrusions adjacent to each other in the rotation direction of the rotor are circularly moved in different phases, and a pair of protrusions arranged symmetrically with respect to the rotation center of the rotor are synchronously moved circularly. The drive device described in 1.
前記アクチュエータにより直線運動される移動子としてのスライダと、
を備える駆動装置。 The actuator according to any one of claims 1 to 6, and
A slider as a mover that is linearly moved by the actuator;
A drive device comprising:
前記駆動装置により光軸方向へ移動される光学部材と、
を備えるレンズユニット。 The drive device according to any one of claims 7 to 10, and
An optical member that is moved in the optical axis direction by the driving device;
A lens unit comprising:
前記駆動装置により光軸方向へ移動される光学部材と、
前記光学部材によって結像された画像を撮像する撮像部と、
を備える撮像装置。 The drive device according to any one of claims 7 to 10, and
An optical member that is moved in the optical axis direction by the driving device;
An imaging unit that captures an image formed by the optical member;
An imaging apparatus comprising:
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