JP2014138438A - Pressing mechanism for standing wave type piezoelectric vibration motor, lens driving device and lens barrel - Google Patents
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Abstract
Description
本件発明は、振動体であるピエゾ振動モータ本体の一端側に配置し、他端側に有する振動出力端子を被駆動対象物に付勢接触させる定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構、この押圧機構を備えた定在波型ピエゾ振動モータを用いたレンズ駆動装置及びレンズ鏡筒に関する。 The present invention relates to a pressing mechanism for a standing wave piezo vibration motor that is disposed on one end side of a piezo vibration motor main body that is a vibrating body, and that urges and contacts a vibration output terminal that is provided on the other end side to a driven object. The present invention relates to a lens driving device and a lens barrel using a standing wave type piezoelectric vibration motor having a mechanism.
従来より、可動機構を備える各種装置の駆動源として、逆圧電効果を利用したピエゾ振動モータが存在する。ピエゾ振動モータとは、ピエゾ素子からなるピエゾ振動モータ本体を振動させて、その振動を摩擦力を介して外部へ駆動力として取出すモータをいう。ピエゾ振動モータは、低速高トルクを実現可能であり、静粛性に優れ、小型軽量化に適しているといった特徴があり、例えば、カメラのオートフォーカス機能やズーム機能、走査型電子顕微鏡等、精密な位置決めが要求される可動機構の駆動源として好適に用いられている。 Conventionally, there has been a piezoelectric vibration motor using a reverse piezoelectric effect as a drive source for various devices including a movable mechanism. A piezo vibration motor refers to a motor that vibrates a piezo vibration motor body made of a piezo element and extracts the vibration as a driving force through a frictional force. Piezo vibration motors can achieve low speed and high torque, have excellent quietness, and are suitable for miniaturization and weight reduction. For example, precision auto-focus function, zoom function, scanning electron microscope, etc. It is suitably used as a drive source for a movable mechanism that requires positioning.
ちなみに、ピエゾ振動モータには、定在波型と進行波型との2種類が存在する。ここで、定在波型のピエゾ振動モータは、主に矩形状を呈し、ピエゾ素子からなるピエゾ振動モータ本体を振動させて、その一端側に有する振動出力端子に楕円等の回転運動を発生させ、当該振動出力端子を被駆動対象物に付勢接触させて、両者間の摩擦力により被駆動対象物を駆動するものである。一方、進行波型のピエゾ振動モータは、主に環形状を呈し、ピエゾ素子を貼り付けた弾性体を振動させ、この弾性体表面に楕円振動を形成する進行波を発生させ、当該弾性体表面を被駆動対象物に付勢接触させて、両者間の摩擦力により被駆動対象物を駆動するものである。従って、ピエゾ振動モータの小型化を図るにあたっては、その形状及び構造により、進行波型のピエゾ振動モータよりも定在波型のピエゾ振動モータを採用することが好ましい。 Incidentally, there are two types of piezoelectric vibration motors, standing wave type and traveling wave type. Here, the standing wave type piezo vibration motor mainly has a rectangular shape, and vibrates a piezo vibration motor main body composed of piezo elements, and generates a rotational motion such as an ellipse at a vibration output terminal at one end thereof. The vibration output terminal is urged into contact with the driven object, and the driven object is driven by the frictional force between them. On the other hand, a traveling wave type piezoelectric vibration motor mainly has an annular shape, vibrates an elastic body to which a piezoelectric element is attached, and generates a traveling wave that forms elliptical vibration on the elastic body surface. Is urged into contact with the driven object, and the driven object is driven by the frictional force between them. Therefore, in order to reduce the size of the piezoelectric vibration motor, it is preferable to employ a standing wave type piezoelectric vibration motor rather than a traveling wave type piezoelectric vibration motor due to its shape and structure.
ところで、定在波型のピエゾ振動モータを用いて被駆動対象物側へ駆動力を伝達するには、ピエゾ振動モータ本体が有する振動出力端子を被駆動対象物に付勢接触させる必要があるため、当該ピエゾ振動モータ本体を被駆動対象物側に押圧するための押圧機構が備えられる。この押圧機構は、ピエゾ振動モータ本体において振動出力端子が設けられる側面とは反対の側面側から押圧することにより、当該振動出力端子を被駆動対象物に押圧接触させ、当該振動出力端子により発生された楕円等の回転運動を確実に当該被駆動対象物に伝達させるべく備えられるものである。 By the way, in order to transmit the driving force to the driven object side using the standing wave type piezo vibration motor, it is necessary to urge the vibration output terminal of the piezo vibration motor main body against the driven object. A pressing mechanism for pressing the piezoelectric vibration motor main body toward the driven object side is provided. This pressing mechanism is generated by the vibration output terminal by pressing the vibration output terminal against the driven object by pressing from the side opposite to the side where the vibration output terminal is provided in the piezoelectric vibration motor main body. It is provided in order to reliably transmit a rotational motion such as an ellipse to the driven object.
例えば、特許文献1には、各種電子機器に用いられる振動アクチュエータに関するものであり、さらに言えば、電気機械変換素子を用いた定在波型の超音波アクチュエータに関する発明が開示されている。ここで、特許文献1に開示の超音波アクチュエータは、ピエゾ素子の屈曲振動と伸縮振動の合成により駆動子が楕円運動を起こし、この楕円運動により当該駆動子に支持された可動体を動作させるために用いられるものである。
For example,
なお、特許文献1の図1等には、ピエゾ素子10が被実装体1に設けられた支持体6,7,9の支持部6A,6B,7A,7B,9Aにより支持され、当該ピエゾ素子10を支持部9Aを介して裏面から支持すると共に駆動子2を可動体3に押圧する構成が示されている。ここで、特許文献1に係る超音波アクチュエータにおける、ピエゾ素子10を可動体3側に押圧するための押圧機構は、当該ピエゾ素子10を可動体3側に押圧するための支持部9Aを、エラストマー、シリコーンゴム、板バネ等の弾性体として当該ピエゾ素子10に面接触させたものである。特許文献1に係る超音波アクチュエータは、ピエゾ素子10を可動体3側に押圧するにあたって、このような押圧機構を採用することで、ピエゾ素子10の伸び振動(伸縮振動)の阻害低減の効果を得るものである。
In FIG. 1 and the like of
しかし、特許文献1に開示の超音波アクチュエータにおける、ピエゾ素子を可動体側に押圧するための押圧機構では、支持部のピエゾ素子に対する押圧力が大きくなるに従って当該支持部の可動体に押される方向と略平行となる方向への伸縮性が失われてしまい、当該ピエゾ素子の伸び振動(伸縮振動)の阻害低減の効果が十分に得られず、超音波アクチュエータの駆動効率を低下させてしまう。ピエゾ素子は、可動体と圧接する部位のみならず、当該可動体側に押圧される部位も振動しており、当該支持部の当該ピエゾ素子に対する押圧力が大きくなるに従って当該支持部が潰れて硬度が上昇して、ピエゾ素子の挙動が非線形となり好ましくない。
However, in the ultrasonic actuator disclosed in
また、特許文献1に開示の超音波アクチュエータは、ピエゾ素子が振動した際に、ピエゾ素子を可動体側に押圧する支持部と当該ピエゾ素子との接触状態も振動により変動を受けやすい。従って、特許文献1に開示の超音波アクチュエータにおけるピエゾ素子を可動体に押圧する機構をレンズ駆動装置に備わるレンズ移動用の定在波型ピエゾ振動モータに用いた場合、設置場所の制約により可動体と駆動子との当接部分と略同一直線上に押圧機構を配置することが出来ず、押圧機構による押圧力が不安定になりやすい。また、超音波アクチュエータにおける、振動体として用いられるピエゾ素子は、ヒステリシスがあるため、静止状態で想定した押圧機構とピエゾ素子との位置関係が僅かにずれることがある。その結果、押圧機構からピエゾ素子に作用する押圧力が分散され、最適な状態で押圧することが出来ず駆動効率が低下するという問題が生じてしまう。
Further, in the ultrasonic actuator disclosed in
本件発明は、上述した問題点を解決するものであり、定在波型ピエゾ振動モータにおける振動体を被駆動対象物側に押圧する際に、当該振動体の振動の妨げを低減し、且つ当該振動体を安定した状態で駆動体側に押圧することが可能な押圧機構、この押圧機構を備えた定在波型ピエゾ振動モータを用いたレンズ駆動装置及びレンズ鏡筒を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and when the vibrating body in the standing wave piezo vibration motor is pressed against the driven object side, the obstruction of the vibration of the vibrating body is reduced, and the It is an object of the present invention to provide a pressing mechanism capable of pressing the vibrating body toward the driving body in a stable state, a lens driving device using the standing wave piezo vibration motor provided with the pressing mechanism, and a lens barrel. .
そこで、本発明者等は、鋭意研究を行った結果、以下の定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構、レンズ駆動装置及びレンズ鏡筒を採用することで上記問題を達成するに到った。 Accordingly, as a result of intensive studies, the present inventors have achieved the above problem by employing the following pressing mechanism for a standing wave type piezoelectric vibration motor, a lens driving device, and a lens barrel.
本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構: 本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構は、ピエゾ振動モータ本体の一端側に配置し、他端側にある振動出力端子を被駆動対象物に付勢接触させる定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構であって、当該押圧機構は、ピエゾ振動モータ本体の一端側の面と接触して押すことの可能な接触面を備える付勢部材を用いるものであり、且つ、振動するピエゾ振動モータ本体と付勢部材との間に生じる摺動抵抗を軽減するため、当該付勢部材の接触面に潤滑剤を保持させる潤滑性摺動抵抗軽減手段を設けたことを特徴とする。 Standing wave type piezoelectric vibration motor pressing mechanism according to the present invention: The standing wave type piezoelectric vibration motor pressing mechanism according to the present invention is arranged on one end side of the piezoelectric vibration motor main body, and is a vibration output terminal on the other end side. Is a pressing mechanism for a standing wave type piezo vibration motor that urges and contacts the driven object, and the pressing mechanism has a contact surface that can be pressed in contact with a surface on one end side of the piezo vibration motor main body. Lubricity that uses a biasing member provided and holds a lubricant on the contact surface of the biasing member in order to reduce sliding resistance generated between the vibrating piezoelectric vibration motor main body and the biasing member. A sliding resistance reduction means is provided.
本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構において、前記潤滑性摺動軽減手段は、前記ピエゾ振動モータ本体の一端側に配する付勢部材の接触面に溝状、開口形状、凹凸形状のいずれかの形状を設け、ここに潤滑剤を保持させるものであることが好ましい。 In the pressing mechanism for a standing wave piezo vibration motor according to the present invention, the lubricous sliding mitigation means has a groove shape, an opening shape, and an unevenness on a contact surface of an urging member disposed on one end side of the piezo vibration motor main body. It is preferable that any one of the shapes is provided to hold the lubricant.
本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構において、前記潤滑剤は、油性潤滑剤であることが好ましい。 In the standing wave type piezoelectric vibration motor pressing mechanism according to the present invention, the lubricant is preferably an oil-based lubricant.
本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構において、前記ピエゾ振動モータ本体の一端側に配する付勢部材の接触面は、他端側にある振動出力端子が被駆動対象物に付勢接触するときの付勢軸に対し、略垂直となるように配置することが好ましい。 In the pressing mechanism for a standing wave piezo vibration motor according to the present invention, the contact surface of the urging member disposed on one end side of the piezo vibration motor main body has a vibration output terminal on the other end side attached to the driven object. It is preferable to arrange so as to be substantially perpendicular to the urging shaft when the urging contact is made.
本件発明に係るレンズ駆動機構: 本件発明に係るレンズ駆動機構は、撮像装置のレンズ駆動装置であって、レンズを光軸方向に移動させる駆動源として上述した押圧機構を備えた定在波型ピエゾ振動モータを用いたことを特徴とする。 Lens drive mechanism according to the present invention: The lens drive mechanism according to the present invention is a lens drive device of an imaging apparatus, and is a standing wave type piezo provided with the above-described pressing mechanism as a drive source for moving the lens in the optical axis direction. A vibration motor is used.
本件発明に係るレンズ鏡筒: 本件発明に係るレンズ鏡筒は、上述したレンズ駆動装置を用いたことを特徴とする。 Lens barrel according to the present invention: The lens barrel according to the present invention is characterized by using the lens driving device described above.
本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構は、定在波型ピエゾ振動モータにおいて、振動体であるピエゾ振動モータ本体の一端側の面に、上述したような特徴を有する付勢部材を配置することにより、当該ピエゾ振動モータ本体の振動を阻害せずに適切な振動状態を保つことが出来る。その結果、定在波型ピエゾ振動モータの駆動ムラが低減して、駆動効率の最適化を図ることができる。また、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構によれば、これを備えたピエゾ振動モータを用いたレンズ駆動装置及びレンズ鏡筒の小型軽量化を図ることが出来る。 The pressing mechanism for a standing wave piezo vibration motor according to the present invention is an urging member having the above-described characteristics on a surface of one end side of a piezo vibration motor main body that is a vibrating body in a standing wave piezo vibration motor. By arranging this, it is possible to maintain an appropriate vibration state without inhibiting the vibration of the piezo vibration motor main body. As a result, the driving unevenness of the standing wave type piezoelectric vibration motor is reduced, and the driving efficiency can be optimized. Further, according to the pressing mechanism for a standing wave piezo vibration motor according to the present invention, it is possible to reduce the size and weight of the lens driving device and the lens barrel using the piezo vibration motor provided with the mechanism.
以下、図面を参照して、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構、レンズ駆動装置及びレンズ鏡筒の好ましい実施の形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a pressing mechanism for a standing wave piezo vibration motor, a lens driving device, and a lens barrel according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構を説明するためにその一実施の形態を示した斜視図である。また、図2は、本件発明の付勢部材の第一の実施の形態を示した斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a pressing mechanism for a standing wave piezo vibration motor according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the first embodiment of the urging member of the present invention.
本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構: 本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10は、ピエゾ振動モータ1本体の一端側に配置し、他端側にある振動出力端子3を被駆動対象物(図8における符号20参考のこと。)に付勢接触させる定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10に関するものである。また、当該押圧機構10は、ピエゾ振動モータ本体2の一端側の面と接触して押すことの可能な接触面11aを備える付勢部材11を用いるものであり、且つ、振動するピエゾ振動モータ本体2と付勢部材11との間に生じる摺動抵抗を軽減するため、当該付勢部材11の接触面11aに潤滑剤を保持させる潤滑性摺動抵抗軽減手段を設けたことを特徴とする。
Standing wave type piezoelectric vibration
図1に示すように、本件発明の定在波型ピエゾ振動モータ1は、振動体としてピエゾ素子(不図示)からなる略直方体形状としたピエゾ振動モータ本体2を備える。そして、図1に示すように、ピエゾ振動モータ本体2は、その一端側に突形状の振動出力端子3を有する。ピエゾ素子を用いた定在波型ピエゾ振動モータ1においては、振動出力端子3が所定の規則的な運動を行うように、ピエゾ素子の形状、電圧を印加する場所、印加電圧の量や周期等を調節してピエゾ素子に振動を発生させる。そして、振動出力端子3は、被駆動対象物に当接配置することで、ピエゾ振動モータ本体2の振動が被駆動対象物に伝達する。
As shown in FIG. 1, a standing wave type
本件発明の定在波型ピエゾ振動モータ1におけるピエゾ素子は、積層された複数の圧電体(不図示)と当該圧電体間に狭持された内部電極(不図示)とからなり、圧電体と内部電極とが交互に積層して構成されたものである。そして、ピエゾ素子の各内部電極にそれぞれ位相をずらした交流電圧を印加することで、ピエゾ振動モータ本体2には伸縮振動モードと屈曲振動モードとからなる振動が同時に励起し、振動出力端子3が楕円等の回転運動を行う(図1に示す矢印参照のこと。)。本件発明の定在波型ピエゾ振動モータ1は、振動出力端子3によるこのような運動を摩擦力により、特定の一方向運動として取り出すものである。このように、本件発明の定在波型ピエゾ振動モータ1は、ピエゾ素子の振動を駆動源とし、振動出力端子3を楕円運動等させて被駆動対象物を一方向に動かし、当該被駆動対象物の動作を駆動力に変換して出力する。
The piezoelectric element in the standing wave type
また、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10は、付勢部材11がピエゾ振動モータ本体2との接触面に潤滑剤を保持させる潤滑剤摺動抵抗軽減手段を設けることで、ピエゾ振動モータ本体2の振動を阻害せずに当該ピエゾ振動モータ本体2を被駆動対象物に対して押圧付勢させることが可能となる。よって、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10によれば、ピエゾ振動モータ本体2を被駆動対象物側に安定して圧接させることが出来、定在波型ピエゾ振動モータ1の振動出力端子3の楕円運動等を効率よく被駆動対象物へ伝達することが可能となる。なお、本件発明の付勢部材11は、その材料の硬さを大きくすると、よりピエゾ振動モータ本体2との摩擦係数を小さくすることが出来るため好ましい。
Further, the
また、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10は、付勢部材11の押圧方向をピエゾ振動モータ本体2から被駆動対象物へ向けた方向と略平行となるように配置することが望ましい。そうすることで、ピエゾ振動モータ本体2の振動出力端子3を被駆動対象物側に更に安定して圧接させることが出来、被駆動対象物を効率良く一方向に動かすことが可能となる。
Further, the
なお、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10は、上述したように、ピエゾ振動モータ本体2を被駆動対象物側へ向けて押圧し、振動出力端子3を被駆動対象物に付勢接触させる構造を採用したものである。仮に、当該振動出力端子3により発生された楕円等の回転運動を当該被駆動対象物に伝達するにあたって、当該被駆動対象物を当該振動出力端子3側に押圧する構造を採用した場合には、当該振動出力端子3の回転運動を確実に当該被駆動対象物に伝達することが困難となる。また、当該被駆動対象物を当該振動出力端子3側に押圧する構造を採用した場合には、押圧機構の大型化を招く恐れもあり好ましくない。
As described above, the
また、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10において、潤滑性摺動軽減手段は、ピエゾ振動モータ1本体2の一端側に配する付勢部材11の接触面11aに溝状、開口形状、凹凸形状のいずれかの形状を設け、ここに潤滑剤を保持させるものであることが好ましい。
Further, in the
上述したように、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10を構成する付勢部材11は、潤滑性摺動抵抗軽減手段として定在波型ピエゾ振動モータ1との接触面11aに潤滑剤を保持する構造を備えたものである。例えば、図2には、本件発明の付勢部材11の接触面11aに溝状部分11cが設けられているのが示されている。本件発明の付勢部材11は、図2に示すように、付勢部材11の接触面11aに連通して形成した溝状部分11cに潤滑剤を保持させることで、付勢部材11の接触面11a上に潤滑剤が適宜供給される。なお、図2に示すように、付勢部材11は、溝状部分11cが保持した潤滑剤が容易に漏れ出さないように外周縁に溝状等の形状を形成しないようにすることも出来る。
As described above, the urging
そして、付勢部材11は、ばね係止部11bに係止されたばね12によってピエゾ振動モータ本体2側に常時押し付けられる。本件発明の付勢部材11は、接触面11aに上述したような形状を設けることで、ピエゾ振動モータ本体2と直接接触せずに連続的な油膜に遮られて分離した状態となり、潤滑剤を常に介在させた状態でピエゾ振動モータ本体2を押圧付勢することが可能となる。
The urging
また、本件発明の付勢部材11は、その接触面11aに溝状、開口形状、凹凸形状のいずれかの形状を設けることで、潤滑剤の当該接触面11aに対する供給を適宜行うことが可能となる。例えば、図3には、図2に示す付勢部材11とは異なる形態の付勢部材11’を示す。図3に例示するように、本件発明の付勢部材11’は、図2に示す付勢部材11とばね係止部11’bを備える等基本的構造が同じである限り、接触面11’aに設けた溝状11’cの形状が図2に示す付勢部材11と異なるものであっても潤滑剤の当該接触面11’aに対する供給を適宜行うことが可能となる。
Further, the urging
本件発明の付勢部材11は、その接触面11aに設ける溝状の形状部分11cに潤滑剤を注入することによって、付勢部材11がピエゾ振動モータ本体2の一端側の面上を摺動するときに潤滑剤が溝状等の形状部分11cから吐き出され、当該付勢部材11と当該ピエゾ振動モータ本体2との間に潤滑剤が適宜供給されることとなる。これにより、本件発明の付勢部材11は、ピエゾ振動モータ本体2に対して押圧力を付与する方向を常に一定に保つことが出来、振動出力端子3を被駆動対象物に対して常に所定の押圧力で付勢接触させることが出来る。
In the urging
また、本件発明の付勢部材11は、ピエゾ振動モータ本体2との接触面に潤滑剤が適宜供給されることで、摩耗を低減することが出来、摩擦による発熱量を減少し、また、当該ピエゾ振動モータ本体2との接触部分における騒音の発生を抑制することが出来る。そして、本件発明の付勢部材11は、その接触面11aに潤滑剤が供給されることで、当該接触面11aにかかる荷重を潤滑剤の流体圧で受け、受圧面積を広げることで応力を分散し、ピエゾ振動モータ本体2を安定して押圧付勢することが出来る。
Further, the biasing
なお、本件発明の付勢部材11は、その接触面11a上への潤滑剤の供給がスムーズに行えるような内部構造を備えることも出来る。例えば、図2には、付勢部材11の接触面11aに溝状の形状部分11cが設けられ、当該付勢部材11の接触面11a上に潤滑剤が適宜供給されるように、潤滑剤を配した位置から潤滑剤吐出口に至るまでの潤滑剤排出径路が階段状斜面で形成された形状が示されている。本件発明の付勢部材11は、図2に示すような形状部分11cを備えることで、潤滑剤の吐出をスムーズに行うことが出来る。
The urging
図4は、図2に示す付勢部材を含む押圧機構を備えた定在波型ピエゾ振動モータの一実施の形態を示した断面図である。定在波型ピエゾ振動モータ1のピエゾ振動モータ本体2は、図4に示すように、その一方側の側面2aに有する出力端子3が被駆動対象物20に当接する位置に配置され、他方の側面2bには押圧機構10が当接配置される。また、被駆動対象物20及び押圧機構10は、それぞれベース部材30に取り付けられ、振動体となるピエゾ振動モータ本体2が、ベース部材30に取り付けられた振動体ホルダ31に収容保持される。なお、図4において、当該押圧機構10は、ばね12の一端がばね係止部11bに係止され、ばね13の他端がベース部材30に螺合して取り付けられたボルト25のばね係止部25aに係止される。この場合に、当該押圧機構10は、当該ボルト25を回転させて当該ベース部材30との螺合位置を変えることで、当該ばね係止部11bと当該ばね係止部25a間に挟まれたばね12の弾性力が変化し、付勢部材11がピエゾ振動モータ本体2を押圧する力を調整することが可能となる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a standing wave piezo vibration motor provided with a pressing mechanism including an urging member shown in FIG. As shown in FIG. 4, the piezo vibration motor
本実施の形態におけるレンズ駆動機構は、ピエゾ振動モータ本体2の振動によりピエゾ振動モータ本体2に備わる出力端子3を楕円運動等させて、被駆動対象物20を一方向に回転させ、当該被駆動対象物20に従動して回転する転動部材21を介して駆動力出力軸部22の一端側に取り付けられた出力ギヤ23より駆動力を出力する。ここで、当該ピエゾ振動モータ本体2に備わる出力端子3は、ピエゾ振動モータ本体2に容易に分離出来ない状態で接着されている。また、当該駆動力出力軸部22は、ベース部材30に固定される駆動力出力軸押さえ環24により回動可能に支持されている。また、当該転動部材21は、アンギュラ軸受けやスラスト軸受け等、当該駆動力出力軸部22の周りをスムーズに回転することが出来るものを適宜用いることが出来る。
The lens driving mechanism in the present embodiment causes the
ちなみに、本件発明の付勢部材11の接触面11aに設ける溝状部分11cの開口パターンは、図2,3に示す形状に限定されるものではなく、格子状、円状、直線状、円弧状、ジグザグ状、渦巻き状等としたものであっても良い。また、本件発明の付勢部材11のピエゾ振動モータ本体2との接触面11aに設ける開口形状部分の開口形状は、円形状、楕円形状、長穴形状、多角形状等からなる穴状としたものであっても良い。また、本件発明の付勢部材11の当該接触面11aに設ける凹凸形状部分は、多孔質状に凹部と凸部とが規則的又は不規則的に混在したものであっても良い。
Incidentally, the opening pattern of the groove-like portion 11c provided on the contact surface 11a of the biasing
例えば、図5に示すように、本件発明の付勢部材21は、ばね係止部21bを備え、接触面21aに格子状の溝21cを形成したものとすることが出来る。また、図6に示すように、本件発明の付勢部材31は、ばね係止部31bを備え、ピエゾ振動モータ本体2との接触面31aに同心円状の溝31cを形成したものとすることが出来る。また、図7に示すように、本件発明の付勢部材41は、ばね係止部41bを備え、ピエゾ振動モータ本体2との接触面41aに複数の開口形状41cを形成したものとすることが出来る。また、図8に示すように、本件発明の付勢部材51は、ばね係止部51bを備え、ピエゾ振動モータ本体2との接触面51aに複数の凸形状51cを形成したものとすることが出来る。
For example, as shown in FIG. 5, the urging
また、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10において、潤滑剤は、油性潤滑剤であることが好ましい。
Moreover, in the
本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10は、付勢部材11が保持する潤滑剤として油性潤滑剤を用いることで、ピエゾ振動モータ本体2と当該付勢部材11との接触界面に潤滑剤を適宜供給することが可能となる。ここで、本件発明の押圧機構10で用いる油性潤滑剤としては、シリコーン系グリース、鉱油系グリース等を用いることが望ましい。ここで、グリースとは、液体潤滑剤と増ちょう剤とを混ぜて得られる半固体状の潤滑剤をいい、耐漏洩性が要求される部位に好適に用いることが出来る。また、グリースは、少量であっても長期間潤滑性能を維持することが出来るため、補給を頻繁に行う必要がない。ちなみに、液体状の潤滑剤は、その粘度が小さいため、油が接触面の圧力に耐えられず流体潤滑の状態が保てなくなるため、本件発明の押圧機構10に用いるには適当ではない。但し、半固体状の潤滑剤は、その粘度が大きくなりすぎると摩擦抵抗が大きくなり、摺動動作中に摩擦損失を生じてしまうため、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1の使用条件に合わせて粘度の調整を行うことが好ましい。
The
なお、本件発明の付勢部材11が保持する油性潤滑剤は、流動性が高く付勢部材11から流れ出す恐れがあるものであっても、付勢部材11の接触面に設ける溝状等の形状部分11cに繊維状物質を配することで、潤滑剤保持力が高められて潤滑剤の無駄な流出を防止すると共に、毛細管現象により付勢部材11の接触面に適宜潤滑剤を供給することが可能となる。ここで、当該繊維状物質の種類は特に限定されるものではないが、例えばフェルトやポリプロピレン繊維等を好適に用いることが出来る。ちなみに、本件発明の付勢部材11は、接触面11a以外の側面に潤滑剤補給用の開口部11dを設け、この開口部11dに潤滑剤を注入することで、付勢部材11内に潤滑剤を補給することが出来る。本件発明の付勢部材11は、その内部に潤滑剤を貯蔵しておくことで、補給を頻繁に行う必要がなくなる。
Note that the oil-based lubricant held by the biasing
また、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1用押圧機構10において、ピエゾ振動モータ本体2の一端側に配する付勢部材11の接触面は、他端側にある振動出力端子3が被駆動対象物20に付勢接触するときの付勢軸に対し、略垂直となるように配置することが好ましい。
Further, in the
本件発明の付勢部材11の接触面は、他端側にある振動出力端子3が被駆動対象物20に付勢接触するときの付勢軸に対し、略垂直となるように配置することで、ピエゾ振動モータ本体2の振動出力端子3が被駆動対象物20を適正な力で押圧し、定在波型ピエゾ振動モータ1から出力される駆動力が効率良く伝達されることとなる。また、本件発明の定在波型ピエゾ振動モータ1は、上述したように、被駆動対象物20に対してピエゾ振動モータ本体2の振動を駆動力に変換して伝達させるため、振動出力端子3を被駆動対象物20に一定の力で押圧接触することが望ましい。以上のことから、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1は、被駆動対象物20とピエゾ振動モータ本体2と押圧機構10とが略直線上に配置されることが好ましい。
The contact surface of the urging
ちなみに、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ1は、ピエゾ振動モータ本体2の胴体部の外周に振動出力端子3の付勢軸の軸振れを防止する振動規制部材4を備えることで、ピエゾ振動モータ本体2において適切な振動を発生させることが出来、振動出力端子3に出力される運動にムラが生じないため、駆動効率及び駆動制御能の向上を図ることが出来る。
Incidentally, the standing wave type
本件発明の定在波型ピエゾ振動モータ1は、振動体となるピエゾ振動モータ本体2に1つの固有振動又は異なる2つの固有振動を所定の周波数及びタイミングで発生させることにより、出力部となる振動出力端子3において、楕円等の回転運動や往復運動を発生させる。例えば、ピエゾ振動モータ本体2に伸縮振動(縦振動)と曲げ振動とを生じさせ、その伸縮振動及び曲げ振動の固有振動数を一致させ、且つ、それぞれ所定のタイミングで励起させることにより振動出力端子3において楕円等の回転運動が生じる。この振動出力端子3に被駆動対象物20を接触させて、両者間の摩擦力により振動出力端子3の回転運動を被駆動対象物20に伝達することで、当該被駆動対象物20が回転運動する。
The standing wave type
そのため、ピエゾ振動モータ本体2の振動の変位が最小となる位置(伸縮振動と曲げ振動とが調和的に発生した場合の共通の節に対応する位置)に当該ピエゾ振動モータ本体2の振動を妨げずにを支持する部材として振動規制部材4を当接配置することで、ピエゾ振動モータ本体2が有する振動出力端子3の付勢軸の軸振れを効果的に抑制することが可能となる。その結果、本件発明の定在波型ピエゾ振動モータ1は、ピエゾ振動モータ本体2の振動を適切な状態に保ち、押圧力の変動に伴う駆動ムラを低減して駆動効率の最適化を図ることが可能となる。ちなみに、図1には、ピエゾ振動モータ本体2に押し付ける振動規制部材4が、節に対応する位置に配置されるために、ピエゾ振動モータ本体2の長手方向に間隔をあけて片側面に2カ所(中央から素子長さの30〜40%程度離れた部分)設けられている。
Therefore, the vibration of the piezo vibration motor
また、本件発明のピエゾ振動モータ本体2は、振動規制部材4により支持されることで、ピエゾ振動モータ本体2の振動が周辺の部品に伝播することによって発生する共振現象が起こらず、異音の発生を防止することが出来る。定在波型ピエゾ振動モータ1は、駆動原理的に稼働時の静音性が特徴の一つとしてあるため、駆動機構には静音設計が望まれる。なお、この振動規制部材4としては、エラストラマー、シリコンゴム、板ばね、コイルスプリング等を用いることで、ピエゾ振動モータ1の振動を阻害せずにより安定して支持することが出来る。また、図1には、振動規制部材4が円柱形状により示されているが、本件発明はこれに限定されない。例えば、振動規制部材4は、外形状を球状や円錐台形状等にすることが出来る。
Further, the piezoelectric vibration motor
本件発明に係るレンズ駆動装置: 本件発明に係るレンズ駆動装置51は、撮像装置のレンズ駆動装置であって、レンズを光軸O方向に移動させる駆動源として上述の押圧機構10を備えた定在波型ピエゾ振動モータ1を用いたことを特徴とするものである。
Lens driving device according to the present invention: A
図9は、本件発明の一実施の形態に係るレンズ駆動装置を備えた撮像装置の要部模式断面図である。本件発明に係るレンズ駆動装置51は、レンズ57を光軸O方向に移動させる手段として上述の押圧機構10を備えた定在波型ピエゾ振動モータ1を用いたものである。例えば、本件発明のピエゾ振動モータ1は、ピエゾ振動モータ本体2の振動出力端子3が圧接される被駆動対象物20に、図9に示すようなレンズ駆動機構を接続することにより、レンズ57を光軸O方向に移動させる駆動源として作用させることが出来る。被駆動対象物20は、ピエゾ振動モータ本体2の振動出力端子3から伝達された運動に基づき駆動される可動部材であり、外形状が円柱状を呈し、駆動力出力軸部22を中心に回転可能にベース部材に取り付けられる。この被駆動対象物20に、ピエゾ振動モータ本体2の振動出力端子3が圧接され、振動出力端子3が所定の運動をすると、振動出力端子3と被駆動対象物20との摩擦力により、被駆動対象物20が回転する。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a main part of an imaging device including a lens driving device according to an embodiment of the present invention. The
本件発明に係るレンズ駆動装置51は、上述の押圧機構10を備えた定在波型ピエゾ振動モータ1を用いることで、レンズ駆動装置50全体を小型化することが出来、また、駆動効率及び駆動制御能に優れた高性能なレンズ駆動装置を実現することが出来る。
The
ここで、図9を用いて本件発明に係るレンズ駆動装置51のレンズ駆動機構について、簡単に説明しておく。図9における、本件発明のレンズ駆動機構は、レンズ鏡筒50内に固定された固定筒52と、当該固定筒52の外周に貫挿配置されるカム筒53と、駆動力出力軸部22の一端側に設けられたギヤ22と噛合して光軸Oを中心に回転するフォーカスギヤリング54と、一端側を当該フォーカスギヤリング54に結合し、他端側をカム筒53の外周に設けられた凸部55に結合したアーム部材56とを備えている。そして、当該固定筒52の撮像側よりの外周面近傍には、定在波型ピエゾ振動モータユニット51が配置されている。
Here, the lens driving mechanism of the
また、図9に示すように、本件発明のレンズ駆動機構は、固定筒52内にフォーカスレンズ57がレンズ保持枠58に保持された状態で配置され、当該レンズ保持枠58に凸部59が設けられ、当該凸部59にカムローラ60が挿入されている。当該カムローラ60は、固定筒52の直進カム溝孔(不図示)とカム筒53のカム溝孔(不図示)とを貫通し、且つ当該固定筒52とカム筒53との間に配置される直進筒61に固定される。そして、当該直進筒61は、カム筒53がカム溝孔の範囲内で光軸O方向に対して定位置回転したときに、カムローラ60が当該直進カム溝孔に沿って移動することで、当該カムローラ60と共に光軸O方向にスライド移動する。
As shown in FIG. 9, the lens driving mechanism of the present invention is arranged in a state where the focus lens 57 is held by the lens holding frame 58 in the fixed cylinder 52, and the convex portion 59 is provided on the lens holding frame 58. The
すなわち、図9に示す本件発明のレンズ駆動機構は、駆動力出力軸部22の一端側に固定されるギヤ22の回転によりカム筒53を回転させたときに、カムローラ60を介して保持される直進筒61と共にレンズ保持枠58が光軸O方向へスライド移動することで、フォーカスレンズ57の焦点調節が行われる。ちなみに、図9において、符号62,63で示すレンズは固定レンズである。
That is, the lens driving mechanism of the present invention shown in FIG. 9 is held via the
本件発明に係るレンズ鏡筒: 本件発明に係るレンズ鏡筒50は、上述のレンズ駆動装置51用いたことを特徴とするものである。
Lens barrel according to the present invention: The
本件発明に係るレンズ鏡筒50は、上述のレンズ駆動装置51によれば、光軸方向からみた占有面積を小さくすることが出来、レンズ鏡筒の小型軽量化を図ることが出来る。また、本件発明に係るレンズ鏡筒50を用いることで、撮像装置を小型軽量化することが出来る。
According to the
本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構は、シンプルな構造でありながらも、ピエゾ振動モータ本体の被駆動対象物側への駆動力の伝達を常に良好な状態に維持することが出来る。よって、本件発明に係るレンズ駆動装置は、本件発明に係る定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構を用いることで、駆動効率が向上し且つレンズ移動の際の制御を高精度に行うことが出来る。また、本件発明に係るレンズ駆動装置は、このような駆動効率の高いピエゾ振動モータを備えることで、消費電力量を抑制することができる。また、本件発明に係るレンズ鏡筒は、このレンズ駆動装置を用いることで小型軽量化することが出来る。以上のことから、本件発明に係るピエゾ振動モータ用押圧機構及びレンズ駆動装置は、良好な撮像品質を備える撮像装置の提供を可能にし、工業分野において全体システムを構成する上で重要な機械要素である位置決め機構等にも好適に用いることが出来る。 Although the standing wave type piezoelectric vibration motor pressing mechanism according to the present invention has a simple structure, it can always maintain a good transmission of driving force to the driven object side of the piezoelectric vibration motor main body. I can do it. Therefore, the lens driving device according to the present invention uses the standing wave piezo vibration motor pressing mechanism according to the present invention, so that the driving efficiency is improved and the control at the time of lens movement can be performed with high accuracy. . In addition, the lens driving device according to the present invention includes such a piezo vibration motor with high driving efficiency, so that the power consumption can be suppressed. Moreover, the lens barrel according to the present invention can be reduced in size and weight by using this lens driving device. From the above, the piezo vibration motor pressing mechanism and the lens driving device according to the present invention are capable of providing an imaging device having good imaging quality, and are important mechanical elements in configuring the entire system in the industrial field. It can be suitably used for a certain positioning mechanism or the like.
1 ピエゾ振動モータ
2 ピエゾ振動モータ本体
3 振動出力端子
4 振動規制部材
10 押圧機構
11 付勢部材
11a 接触面
11b ばね係止部
11c 溝状部分
12 ばね
DESCRIPTION OF
Claims (6)
当該押圧機構は、ピエゾ振動モータ本体の一端側の面と接触して押すことの可能な接触面を備える付勢部材を用いるものであり、
且つ、振動するピエゾ振動モータ本体と付勢部材との間に生じる摺動抵抗を軽減するため、当該付勢部材の接触面に潤滑剤を保持させる潤滑性摺動抵抗軽減手段を設けたことを特徴とする定在波型ピエゾ振動モータ用押圧機構。 A pressing mechanism for a standing wave piezo vibration motor, which is disposed on one end side of the piezo vibration motor main body and urges and contacts the vibration output terminal on the other end side to the driven object,
The pressing mechanism uses an urging member having a contact surface that can be pressed in contact with a surface on one end side of the piezoelectric vibration motor main body,
In addition, in order to reduce the sliding resistance generated between the vibrating piezo vibration motor main body and the biasing member, a lubricating sliding resistance reducing means for holding the lubricant on the contact surface of the biasing member is provided. A pressing mechanism for a standing wave piezo vibration motor.
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JP2019126220A (en) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | キヤノン株式会社 | Vibration type actuator and electronic equipment |
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2013
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