JP2013205751A - 超音波モータ、及び超音波モータ付機器駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的薄型に構成され、デジタルカメラなどの電子機器等の機器に容易に組み込むことができる超音波モータ等を提供する。
【解決手段】超音波モータは、印加される駆動電圧により超音波振動する振動子１０１と、振動子を所定方向に沿って移動可能に支持するガイド部材１０３と、ガイド部材と並行して伸び振動子が圧接される相対摺動部材１０４と、相対摺動部材の振動子が圧接配置される面１０４aの反対側の面１０４bに取り付けられる摺動抵抗低減手段１０７と、振動子及び摺動抵抗低減手段を相対摺動部材のそれぞれの面１０４a、１０４bに圧接する弾性付勢手段１０７を有する。弾性付勢手段１０７は、振動子と摺動抵抗低減手段と相対摺動部材の積層方向及び所定方向と略直交する方向に相対摺動部材に対して並列的に配されると共に、ガイド部材と同軸上に配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタルカメラなどに適用される超音波モータ、及び超音波モータ付電子機器駆動装置などの超音波モータ付き機器駆動装置に関するものである。

従来、この種の超音波モータ付電子機器駆動装置は、高周波電圧の印加により周期的に振動する振動部材を可動体に圧接し両者間に摩擦力を生じさせることで、可動体を駆動する技術が知られている。特許文献１は次の様な技術を開示している。これは、高周波電圧の印加により周期的に振動する振動部材と、該振動部材の周期振動に伴って動かされる移動部材とを備えた超音波モータである。そして、振動部材と移動部材とを圧接させる押圧力を付与するバネ部材のみによって振動部材を支持し、バネ部材による振動部材の支持位置は、振動部材の振動の節部にあるように構成されていた。

特開2001-292584号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示の従来技術では、振動部材の振動節部を支持するとともに、振動部材を加圧して該部材と移動部材に摩擦力を生じさせる節部支持加圧部材を一つの部材で構成し、該支持加圧部材を固定部材と振動部材との間に組み込んでいる。したがって、超音波モータの厚さが増大するという問題が発生する。また、この超音波モータを電子機器等の機器に組み込む際の構成に関しては何らの技術も開示されていない。そこで、本発明の目的は、超音波モータを比較的薄型に構成するとともに、電子機器等の機器に組み込む際に容易にできる様にする構成を提供することである。

上記目的を達成するために本発明の超音波モータは、印加される駆動電圧により超音波振動する振動子と、振動子を所定方向に沿って移動可能に支持するガイド部材と、ガイド部材と並行して伸び振動子が圧接される相対摺動部材と、相対摺動部材の振動子が圧接配置される面の反対側の面に取り付けられ相対摺動部材に沿って振動子と一体的に移動して振動子の受ける摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減手段と、振動子及び摺動抵抗低減手段を相対摺動部材の前記それぞれの面に圧接する弾性付勢手段と、を有する。そして、弾性付勢手段は、振動子と相対摺動部材と摺動抵抗低減手段の積層方向及び前記所定方向と略直交する方向に相対摺動部材に対して並列的に配されると共に、ガイド部材と同軸上に配置されている。

本発明によれば、弾性付勢手段を上記の如く配置するので、超音波モータを比較的薄型に構成できるとともに、該モータをデジタルカメラなどの電子機器等の機器に組み込むにあたり適用できるより具体的な構成を提示することができる。

デジタルカメラ等の電子機器の駆動装置を表わす要部斜視図。 超音波モータの構成を表わす斜視図。 超音波モータが組み込まれた電子機器駆動装置の組込状態を示す要部斜視図。 超音波モータが組み込まれた電子機器駆動装置の組込状態を示す要部斜視図。

本発明の超音波モータは、弾性付勢手段を、振動子などの積層方向及び振動子の移動可能な方向と略直交する方向に、振動子と摺動抵抗低減手段が圧接される相対摺動部材に対して並列的に配すると共に、ガイド部材と同軸上に配置することである。より具体的には、弾性付勢手段は、振動子を保持する振動子ホルダのガイド部材に対する嵌合部の外周に配置されて回転付勢力を発生する。また、弾性付勢手段は、振動子を保持する振動子ホルダをガイド部材の軸周りに回転付勢する一方の腕部で相対摺動部材の一方の面に圧接すると共に、他方の腕部で摺動抵抗低減手段を相対摺動部材の反対面に押圧する。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかわる駆動装置を表わす要部斜視図である。１０１は、印加される駆動電圧により超音波振動する振動子である。振動子１０１は、振動子ホルダ１０２に設けられた図外の位置決めピンに係合穴１０１ｆが係合することで、振動子ホルダ１０２と一体となって光軸方向（図中記載）に沿って駆動される。この時、振動子ホルダ１０２には、光軸に沿って延設されたガイド部材であるガイドバー１０３に相対摺動自在に保持される嵌合穴１０２ａが形成され、ホルダ１０２がガイドバー１０３に係合保持されている。よって、振動子１０１と振動子ホルダ１０２は、ガイドバー１０３によって支持され、所定方向である光軸方向に沿って移動可能に構成される。

振動子１０１は、図２に示すように、振動子本体１０１ａ、圧電素子１０１ｃ、１０１ｄ、基台１０１ｅによって構成されている。圧電素子１０１ｃ、１０１ｄは、高周波駆動電圧が印加されると、振動子本体１０１ａが長手方向、短手方向にそれぞれ共振を起こすように設定されている。その結果、振動子本体に形成された圧接部１０１ｂ先端が図２に示すような楕円運動を起こす。振動子１０１は、この其々の圧電素子に印加する高周波電圧の周波数や位相を変えることで、回転方向や楕円比を適宜変化させて所望の動きを発生させられるように成してある。よって、相手部品である相対摺動部材（図１中、１０４）との摩擦力により相対駆動力を発生させ、該振動子１０１自身を光軸方向に沿って進退させることが可能となる。相対摺動部材１０４は、ガイドバー１０３と並行して伸び、後述する様に振動子が圧接されている。この時、ガイドバー１０３、相対摺動部材１０４は図外の地板等に公知の固定手段で保持されている。

１０５は光学素子であるところのレンズホルダで、例えばデジタルカメラなどの電子機器に適用される撮影レンズの一部をなす合焦用レンズ１０５ａを内包している。該レンズホルダ１０５に形成された嵌合穴１０５ｂはガイドバー１０３と摺動自在に係合し、振動子ホルダ１０２と同様、光軸に沿って進退可能に成してある。さらにこの時、レンズホルダ１０５に設けられた振れ止め穴１０５ｃと振れ止めバー１０６が光軸方向摺動自在に係合し、レンズホルダ１０５のガイドバー嵌合穴１０５ｂ周りの回転を阻止し、光軸方向の動きのみを許可する構成となっている。この時、振れ止めバー１０６は嵌合バー１０３同様、図外の地板等に公知の固定手段で保持されている。１０７は圧縮トーションバネであり、振動子ホルダ１０２のガイドバー嵌合外周部１０２ｂに配置される。該圧縮トーションバネ１０７の腕の一端１０７ａは振動子ホルダ１０２の係合部１０２ｃを押圧している。

１０８はローラーホルダで、複数のローラー１０９がローラーピン１１０により回転可能に取り付けられて上述の摺動抵抗低減手段を構成している。この時、ローラーピン１１０がローラーホルダ１０８の嵌合穴１０８ａを貫通して、複数のローラー１０９をローラーホルダ１０８に対して自転可能に保持する。ローラーホルダ１０８は組込状態において相対摺動部材１０４のモータ圧接面１０４ａの反対面１０４ｂに光軸方向摺動自在に取り付けられるが、この時、ローラー１０９は相対摺動部材１０４の前記反対面１０４ｂに圧接される。すなわち、摺動抵抗低減手段は、相対摺動部材１０４の振動子１０１が圧接配置される面の反対側の面に取り付けられている。こうした構成により、摺動抵抗低減手段は、相対摺動部材の振動子が圧接配置される面の反対側の面に取り付けられ相対摺動部材に沿って振動子と一体的に移動して振動子の受ける摺動抵抗を低減する。上述の弾性付勢手段である圧縮トーションバネ１０７を上述したように構成することで、トーションバネを振動子に対して積層することなく、並列に配置できる。よって、駆動装置の薄型化が可能となる。圧縮トーションバネ１０７のもう一方の腕１０７ｂは、ローラーホルダ１０８の係合部１０８ｂに形成された係合穴（図４中、１０８ｃ）に係合することで、ローラーホルダ１０８、ローラーピン１１０、ローラー１０９を介して相対摺動部材１０４へ押圧力を発生する。

図３は上記超音波モータが組み込まれた電子機器駆動装置の組込状態を表す要部斜視図である。組込状態において、レンズホルダ１０５に形成された二か所の嵌合穴１０５ｂの間に形成された肉逃げ部１０５ｄ（図１参照）は、所謂嵌合逃げ部としてスペースが成してある。これは、二か所の嵌合穴１０５ｂをその全光軸方向長さに渡って一つの嵌合穴として、その精度を保証することが難しいために設けられる肉逃げである。そしてこの肉逃げ部１０５ｄに振動子ホルダ１０２が組み込まれ、ガイドバー１０３をレンズホルダ１０５と共用して光軸方向に摺動自在に配置される。この様に、振動子ホルダ１０２のガイドバーに対する嵌合部は、光学素子のガイドバーに対する第一の嵌合部と第二の嵌合部との間に配置されている。振動子ホルダ１０２のガイドバー嵌合外周部１０２ｂ（図１参照）には圧縮トーションバネ１０７が配置され、前述のごとく腕の一端１０７ａは振動子ホルダ１０２の係合部１０２ｃを押圧している。

この時、圧縮トーションバネ１０７は圧縮バネとしての機能も有しており、レンズホルダのガイドバー嵌合部１０５ｂの壁１０５ｆと振動子ホルダ１０２のバネ受け部１０２ｄ間で弾性付勢力を発生する。その結果、振動子ホルダの当接部１０２ｅがレンズホルダ１０５の受け部１０５ｅ（図１参照）に押圧され、レンズホルダ１０５は振動子ホルダ１０２とガタなく一体で光軸に沿って移動可能となる。この様に、弾性付勢手段である圧縮トーションバネ１０７は、振動子ホルダを光学素子の当接部に対して押圧当接する付勢力発生部を有している。

図４は上記超音波モータが組み込まれた電子機器駆動装置の組込状態を表す要部斜視図であり、ローラーホルダ１０８側から見た様子を示している。組込状態において、ローラー１０９の大径部１０９ａは相対摺動部材１０４の側面１０４ｃ、１０４ｄでその横方向の動きを規制される。そして、小径部１０９ｂが、前記モータ圧接面１０４ａの反対面１０４ｂに当接することで、光軸方向の動きに従って、反対面１０４ｂ上を転がりつつ移動する。

上述したように構成された超音波モータ及び超音波モータ付電子機器駆動装置は、前述のごとく圧電素子１０１ｃ、１０１ｄに高周波電圧が印加されると振動子１０１ａが共振を起こし、圧接部１０１ｂ先端が楕円運動を起こす。そうすると、振動子１０１は振動子ホルダ１０２を介してトーションバネ１０７のガイドバーの軸を中心とする回転付勢力を受け、相対摺動部材１０４に圧接部１０１ｂ先端が押圧されているので摩擦力により光軸方向への推力を発生する。この結果、レンズホルダ１０５は光軸に沿って進退し、例えばデジタルカメラに適用された撮影レンズの合焦動作が行われる。この様に、ガイドバー１０３は、超音波モータにより駆動される光学素子を光軸に沿って移動可能に支持する光学素子ガイド手段を兼ねている。この時、前述の通りトーションバネ１０７のもう一方の腕部１０７ｂはローラーホルダ１０８の係合部１０８ｂに形成された係合穴（図４中１０８ｃ）に係合し、モータ圧接面１０４ａの反対面１０４ｂを押圧する。しかし、光軸方向の動きに伴ってローラー１０９が前記反対面１０４ｂ上を転がりつつ移動するので、その摺動抵抗は振動子の動作を阻害することなく、レンズホルダ１０５を光軸に沿ってスムーズに駆動することを可能としている。

以上、本発明に関わる超音波モータ及び超音波モータ付電子機器駆動装置に関してその具体例を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨の範囲であればどのような形態をとることも可能である。

１０１：振動子、１０２：振動子ホルダ、１０３：ガイドバー（ガイド部材）、１０４：相対摺動部材、１０５：レンズホルダ、１０７：圧縮トーションバネ（弾性付勢手段）、１０９：ローラー（摺動抵抗低減手段）

Claims (8)

1. 印加される駆動電圧により超音波振動する振動子と、
   前記振動子を所定方向に沿って移動可能に支持するガイド部材と、
   前記ガイド部材と並行して伸び前記振動子が圧接される相対摺動部材と、
   前記相対摺動部材の前記振動子が圧接配置される面の反対側の面に取り付けられ前記相対摺動部材に沿って前記振動子と一体的に移動して前記振動子の受ける摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減手段と、
   前記振動子及び前記摺動抵抗低減手段を前記相対摺動部材の前記それぞれの面に圧接する弾性付勢手段と、を有する超音波モータであって、
   前記弾性付勢手段は、前記振動子と前記相対摺動部材と前記摺動抵抗低減手段の積層方向及び前記所定方向と略直交する方向に前記相対摺動部材に対して並列的に配されると共に、前記ガイド部材と同軸上に配置されていることを特徴とする超音波モータ。
2. 請求項１に記載の超音波モータにおいて、前記振動子は振動子ホルダに保持され、前記振動子ホルダは前記所定方向に沿って移動可能に前記ガイド部材により支持されていることを特徴とする超音波モータ。
3. 請求項２に記載の超音波モータにおいて、前記弾性付勢手段は、前記ガイド部材の軸を中心とする回転付勢力により、前記振動子ホルダを前記相対摺動部材に圧接するとともに前記摺動抵抗低減手段を前記相対摺動部材に圧接するように構成されたことを特徴とする超音波モータ。
4. 請求項３に記載の超音波モータにおいて、前記弾性付勢手段は、前記振動子ホルダの前記ガイド部材に対する嵌合部の外周に配置されて前記ガイド部材の軸周りの回転付勢力を発生することを特徴とする超音波モータ。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の超音波モータにおいて、前記ガイド部材は、当該超音波モータにより駆動される光学素子を光軸に沿って移動可能に支持する光学素子ガイド手段を兼ねるように構成されたことを特徴とする超音波モータ。
6. 請求項５に記載の超音波モータにおいて、前記振動子ホルダの前記ガイド部材に対する嵌合部は、前記光学素子の前記ガイド部材に対する第一の嵌合部と第二の嵌合部との間に配置されていることを特徴とする超音波モータ。
7. 請求項５または６に記載の超音波モータにおいて、前記弾性付勢手段は、前記振動子ホルダを前記光学素子の当接部に対して押圧当接する付勢力発生部を有するように構成されていることを特徴とする超音波モータ。
8. 超音波モータの駆動力により電子機器が駆動される超音波モータ付電子機器駆動装置であって、
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の超音波モータを有することを特徴とする超音波モータ付電子機器駆動装置。

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