JP2015228719A - Vibrator, vibration actuator and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動子、振動型アクチュエータ及び撮像装置に関し、例えば、異なる振動モードの振動を組み合わせて駆動される振動子と、この振動子と被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータと、振動型アクチュエータを備える撮像装置に関する。 The present invention relates to a vibrator, a vibration type actuator, and an imaging device, for example, a vibrator that is driven by combining vibrations of different vibration modes, and a vibration type actuator that relatively moves the vibrator and a driven body. The present invention relates to an imaging device including a vibration type actuator.
異なる振動モードを組み合わせた振動を振動子に生じさせることにより、振動子と被駆動体とを相対移動させる振動型アクチュエータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された振動型アクチュエータでは、振動子に2つの突起部を設け、被駆動体と突起部とを加圧接触させることで、突起部と被駆動体との間に摩擦力を発生させている。そして、振動子に2つの異なる面外方向の曲げ振動モードの振動を励振させて、2つの突起部の先端に楕円運動(或いは円運動)を生じさせることによって、振動子と被駆動体との相対移動を可能としている。
There has been proposed a vibration-type actuator that causes the vibrator and the driven body to move relative to each other by causing the vibrator to generate a combination of different vibration modes (see, for example, Patent Document 1). In the vibration type actuator described in
上記従来技術における振動子に励起される2つの振動モードは、後述する本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータでも用いるため、ここで詳細に説明することとする。 The two vibration modes excited by the vibrator in the prior art are also used in a vibration type actuator according to an embodiment of the present invention described later, and will be described in detail here.
図8(a)は、振動子80の概略構造を示す斜視図である。振動子80は、矩形状の振動板81と、振動板81に接合された圧電素子82とを備える。振動板81において圧電素子82が接合されている面の反対側の面には、2カ所に突起部81b1,81b2が形成されており、突起部81b1,81b2のそれぞれの先端には更に、不図示の被駆動体と加圧接触する接触部81e1,81e2が形成されている。
FIG. 8A is a perspective view showing a schematic structure of the
図8(b)は、振動子80に励振される2つの曲げ振動モードのモード形状を模式的に示す図である。圧電素子82に交流電圧(交番電圧)を印加することにより、振動子80に2つの面外方向の曲げ振動モード(以下「モードA」、「モードB」と称呼する)を合成した振動を励振させる。
FIG. 8B is a diagram schematically showing mode shapes of two bending vibration modes excited by the
図8(b)上図に示すように、第1の振動モードであるモードAは、振動子80の長手方向である図中X方向に平行に2つの節が現れる1次の面外曲げ振動モードであり、YZ面に対称な形状のモードである。なお、本明細書において「平行」とは、厳密に平行な場合だけなく、平行とみなせる場合を含む概念であり、平行であることによる効果や性質が実質的に得られる場合を含む。同様に、「垂直」とは、厳密に垂直な場合だけでなく、垂直とみなせる場合を含む概念であり、垂直であることによる効果や性質が実質的に得られる場合を含む。
As shown in the upper diagram of FIG. 8B, mode A, which is the first vibration mode, is a first-order out-of-plane bending vibration in which two nodes appear parallel to the X direction in the figure, which is the longitudinal direction of the
モードAの振動により、接触部81e1,81e2には、不図示の被駆動体の摩擦摺動面と垂直な方向(Z方向)に主要な変位を生じる振幅が励振される。つまり、モードAの振動によって、突起部81b1,81b2には、被駆動体を突き上げる方向に変位する。 Due to the vibration of mode A, the contact portions 81e1 and 81e2 are excited with an amplitude that causes a major displacement in a direction (Z direction) perpendicular to the friction sliding surface of the driven body (not shown). That is, due to the vibration of mode A, the protrusions 81b1 and 81b2 are displaced in the direction of pushing up the driven body.
図8(b)下図に示すように、第2の振動モードであるモードBは、振動子80の図中Y向に平行に3つの節が現れる2次の面外曲げ振動モードであり、YZ面に逆対称、且つ、ZX面に対称な形状のモードである。モードBの振動によって、突起部81b1,81b2には、被駆動体の摩擦摺動面と平行な方向(X方向)に主要な変位を生じる振幅が励振される。つまり、モードBの振動により、接触部81e1,81e2は、被駆動体との相対的な移動方向に変位する。
As shown in the lower diagram of FIG. 8B, the mode B that is the second vibration mode is a second-order out-of-plane bending vibration mode in which three nodes appear parallel to the Y direction of the
モードA,Bの振動モードを組み合わせることにより、接触部81e1,81e2がZX面内で楕円運動を行い、これにより、被駆動体と振動子80との間に駆動力(推力)が発生する。そして、この駆動力により、振動子80と被駆動体とをX方向に相対移動させることができる。
By combining the vibration modes of modes A and B, the contact portions 81e1 and 81e2 perform an elliptical motion in the ZX plane, whereby a driving force (thrust) is generated between the driven body and the
次に、モードA,Bの各振動モードにおける2つの接触部81e1,81e2の振動変位について説明を続ける。図8(b)には、モードAにおける接触部81e1,81e2の振動変位をそれぞれベクトルV1−a,V2−aで示している。同様に、モードBにおける接触部81e1,81e2の振動変位をそれぞれベクトルV1−b,V2−bで示している。モードAの振動はZX面について略対称であるので、ベクトルV1−aとベクトルV2−aとは、ZX面に対して略対称となる。また、モードBの振動はZX面について略逆対称であるので、ベクトルV1−bとベクトルV2−bとは、ZX面について略逆対称となる。よって、接触部81e1,81e2の振動変位は同等の性質となるので、以下では、接触部81e2の動きについて説明することとする。 Next, the description of the vibration displacement of the two contact portions 81e1 and 81e2 in each vibration mode of modes A and B will be continued. In FIG. 8B, vibration displacements of the contact portions 81e1 and 81e2 in mode A are indicated by vectors V1-a and V2-a, respectively. Similarly, vibration displacements of the contact portions 81e1 and 81e2 in mode B are indicated by vectors V1-b and V2-b, respectively. Since the vibration in mode A is substantially symmetric with respect to the ZX plane, the vector V1-a and the vector V2-a are substantially symmetric with respect to the ZX plane. Further, since the vibration of mode B is substantially inversely symmetric about the ZX plane, the vector V1-b and the vector V2-b are substantially inversely symmetric about the ZX plane. Therefore, since the vibration displacement of the contact portions 81e1 and 81e2 has the same property, the movement of the contact portion 81e2 will be described below.
説明を簡単にするため、モードAとモードBは、ベクトルV2−aとベクトルV2−bの大きさが共に単位量1となるように励振されているとする。ベクトルV2−aの方向をX方向基準とした角度θ2−aで示すこととし、ベクトルV2−bの方向をX方向基準とした角度θ2−bで示すこととすると、ここでは、角度θ2−aは82.6度であり、角度θ2−bは8.5度である。 In order to simplify the explanation, it is assumed that the mode A and the mode B are excited so that the vector V2-a and the vector V2-b are both unit quantities of 1. If the direction of the vector V2-a is indicated by an angle θ2-a with respect to the X direction, and the direction of the vector V2-b is indicated by an angle θ2-b with reference to the X direction, here, the angle θ2-a Is 82.6 degrees, and the angle θ2-b is 8.5 degrees.
図9(a)は、モードAとモードBを時間的に1/4周期の差を与えて励振した場合の接触部81e2の振動1周期の変位軌跡を示す図である。横軸はX方向の変位であり、縦軸はZ方向の変位である。モードAに対してモードBが時間的に1/4周期遅れるように励振すると、図中矢印で示す方向に振動変位が発生する。図9(b)は、角度θ2−aが90度、角度θ2−bが0度である場合の接触部81e2の振動1周期の変位軌跡を示す図である。図9(b)に示した変位軌跡が略円形であるのに対して、図9(a)ではX方向に傾いた角度を持つ楕円形となる。 FIG. 9A is a diagram showing a displacement trajectory of one period of vibration of the contact portion 81e2 when Mode A and Mode B are excited with a difference of ¼ period in time. The horizontal axis is the displacement in the X direction, and the vertical axis is the displacement in the Z direction. When the mode B is excited so that the mode B is delayed by ¼ period with respect to the mode A, vibration displacement occurs in the direction indicated by the arrow in the figure. FIG. 9B is a diagram illustrating a displacement locus of one cycle of vibration of the contact portion 81e2 when the angle θ2-a is 90 degrees and the angle θ2-b is 0 degrees. The displacement locus shown in FIG. 9 (b) is substantially circular, whereas in FIG. 9 (a), it becomes an ellipse having an angle inclined in the X direction.
上述した振動型アクチュエータを搭載した機器には消費電力の低減が求められており、そのため、振動型アクチュエータにも消費電力を低減しつつ所望の駆動力を得ること、つまり、駆動効率の向上が求められている。ここで、上述したように、振動型アクチュエータでは、接触部81e1,81e2の変位軌跡により被駆動体に対する駆動力を発生させるが、図9(a),(b)を比較すると、図9(a)の変位軌跡では、図9(b)の変位軌跡よりも駆動力が低減してしまう。これは、Z方向の変位が最大となるタイミングとX方向の速度が最大となるタイミングがずれてしまうこと等の理由による。よって、振動子80に発生させる振動変位をより理想的な状態に近付けることで、駆動効率を向上をさせることができると考えられる。
Equipment equipped with the above-described vibration type actuators is required to reduce power consumption. Therefore, vibration actuators are also required to obtain a desired driving force while reducing power consumption, that is, to improve driving efficiency. It has been. Here, as described above, in the vibration type actuator, the driving force for the driven body is generated by the displacement locus of the contact portions 81e1 and 81e2. When FIG. 9A and FIG. 9B are compared, FIG. ), The driving force is reduced as compared with the displacement locus shown in FIG. This is because the timing at which the displacement in the Z direction becomes maximum and the timing at which the velocity in the X direction becomes maximum are shifted. Therefore, it is considered that the drive efficiency can be improved by bringing the vibration displacement generated in the
本発明は、駆動効率を向上させた振動子と、この振動子を備える振動型アクチュエータを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a vibrator having improved driving efficiency and a vibration type actuator including the vibrator.
本発明に係る振動子は、振動部を備える振動板、及び、前記振動板における前記振動部の一方の面に接合された電気−機械エネルギ変換素子を備える振動子であって、前記振動子は、前記振動板の、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された面の反対側の面に、第1の方向に所定の間隔で設けられた2つの突起部と、前記2つの突起部と接触しないように前記2つの突起部の間に所定の厚さで前記振動部と一体形成された調整部と、を有し、前記第1の方向と、前記振動板の反対側の面に平行で且つ前記第1の方向と垂直な方向との、それぞれの方向に対称な形状を有することを特徴とする。 The vibrator according to the present invention is a vibrator including a vibration plate including a vibration portion, and an electro-mechanical energy conversion element bonded to one surface of the vibration portion of the vibration plate, , Two protrusions provided at a predetermined interval in a first direction on the surface of the diaphragm opposite to the surface to which the electro-mechanical energy conversion element is bonded, and contact with the two protrusions An adjusting portion integrally formed with the vibrating portion with a predetermined thickness between the two protrusions so as not to be parallel to the first direction and the opposite surface of the diaphragm. And it has the shape symmetrical to each direction of the said 1st direction and a perpendicular | vertical direction, It is characterized by the above-mentioned.
本発明に係る振動型アクチュエータは、振動部を備える振動板、及び、前記振動板における前記振動部の一方の面に接合された電気−機械エネルギ変換素子を備える振動子と、
前記振動子と加圧接触して前記振動子と相対移動を行う被駆動体とを備える振動型アクチュエータであって、前記振動子は、前記被駆動体と加圧接触させるために、前記振動板の、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された面の反対側の面に、駆動方向に所定の間隔で設けられた2つの突起部と、前記2つの突起部と接触しないように前記2つの突起部の間に所定の厚さで前記振動部と一体形成された調整部と、を有し、前記駆動方向と、前記振動板の反対側の面に平行で且つ前記駆動方向と垂直な方向との、それぞれの方向に対称な形状を有することを特徴とする。
A vibration type actuator according to the present invention includes a vibration plate including a vibration portion, and a vibrator including an electromechanical energy conversion element bonded to one surface of the vibration portion of the vibration plate;
A vibration type actuator comprising a driven body that makes pressure contact with the vibrator and moves relative to the vibrator, wherein the vibrator is in contact with the driven body in order to make pressure contact The two protrusions provided at a predetermined interval in the driving direction on the surface opposite to the surface where the electro-mechanical energy conversion element is joined, and the two protrusions so as not to contact the two protrusions. An adjustment part integrally formed with the vibration part with a predetermined thickness between the protrusions, the driving direction and a direction parallel to the opposite surface of the diaphragm and perpendicular to the driving direction And having a symmetrical shape in each direction.
本発明によれば、振動型アクチュエータの駆動効率を向上させることができ、これにより、振動型アクチュエータを搭載した機器の消費電力を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive efficiency of a vibration type actuator can be improved and, thereby, the power consumption of the apparatus carrying a vibration type actuator can be reduced.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータ1の概略構成を示す分解斜視図である。説明の便宜上、振動型アクチュエータ1について、図1中に示す三次元直交軸(X軸、Y軸、Z軸)を設定し、各種の方向を説明する際に、適宜、各軸の方向を用いることとする。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a
振動型アクチュエータ1は、1自由度の直線駆動が可能な装置であり、相対移動する振動子ユニット2と被駆動体4とを備える。振動子ユニット2は、スライド部品35に固定されている。また、スライド部品35は、図1中のX方向と平行に配置される2本のガイド棒34に、X方向にスライド移動可能に保持されている。2本のガイド棒34は、第1ベース部材31に固定された2つの第2ベース部材32に挟持された状態で固定されている。
The
振動子ユニット2は、後述する振動子3(図3参照)と支持部材13(図2参照)とを備えている。振動子3は、スライド部品35に設けられた固定部35bに支持部材13を介してビス止めされる。これにより、スライド部品35と振動子ユニット2とは、一体となってX方向に移動することができるようになっている。
The
スライド部品35と振動子ユニット2との間には、板バネ形状を有し、Z方向に撓むことでバネ力を発生する加圧手段である加圧バネ36が配置されている。加圧バネ36は、その自由端が振動子ユニット2を構成する振動子3に接触しており、振動子3を被駆動体4に向けて押圧している。
Between the
被駆動体4は、振動子ユニット2のZ方向上側に配置されている。具体的には、角棒形状を有する被駆動体4の両端(X方向端)はそれぞれ、保持部材33に固定されている。そして、2つの保持部材33はそれぞれ、2つの第2ベース部材32にビス止めされている。こうして、本実施形態では、固定された被駆動体4に対して、振動子ユニット2がスライド部品35と一体となって駆動方向であるX方向にスライド移動する構成となっている。なお、被駆動体4は、摩擦駆動を行う上で必要とされる耐摩耗性を確保するために、例えば、マルテンサイト系ステンレス材で形成される。
The driven
振動子ユニット2をスライド移動させるための駆動力(推力)を発生させるために必要な摩擦力が被駆動体4と振動子ユニット2との間に生じるように、被駆動体4と振動子ユニット2とは、加圧バネ36のバネ力により加圧された状態で接触している。ここで、所望の加圧接触状態を実現するためには、振動子ユニット2と被駆動体4とがZ方向に相対的に変位可能となっている必要がある。本実施形態では、支持部材13の一部が弾性変形することにより、振動子ユニット2と被駆動体4とがZ方向において相対的に変位可能となっている。
The driven
振動型アクチュエータ1では、振動子ユニット2と一体となってX方向にスライド移動するスライド部品35を出力手段として駆動力(又は変位)を取り出すことにより、任意の機器を駆動することができる。具体例としては、振動型アクチュエータ1は、第2実施形態で説明するような撮像装置(カメラ)のレンズ等の駆動に用いることができる。
In the
なお、本実施形態では、振動子ユニット2が被駆動体4に対してスライド移動する構成としたが、これに限定されず、固定された振動子ユニット2に対して被駆動体4が移動する構成としてもよい。その場合、振動子ユニット2をスライド移動することができないように所定の外部部材に固定し、被駆動体4を振動子ユニット2に対して移動自在に保持した構造とすればよい。また、本実施形態では、振動型アクチュエータ1として、振動子ユニット2がX方向にスライド移動するリニア型のものを取り上げたが、これに限定されず、回転型として構成されたものであってもよい。振動子ユニット2のように後述する2つの接触部11e1,11e2を有し、接触部11e1,11e2に生じる振動を用いた回転型の振動型アクチュエータの構成は周知であるので、ここでの説明は省略する。
In this embodiment, the
次に、振動型アクチュエータ1を構成する振動子ユニット2と、振動子ユニット2を構成する振動子3について、詳細に説明する。図2は、振動型アクチュエータ1に用いられている振動子ユニット2の構造を示す斜視図である。また、図3は、振動子ユニット2に用いられている振動子3の構造を示す斜視図である。
Next, the
振動子ユニット2は、振動子3と、支持部材13とを備える。支持部材13は、振動子3をZ方向に弾性的に保持している。振動子3は、金属材料等の弾性体により板状に形成された振動板11と、振動板11の一方の面に接着等により接合された電気−機械エネルギ変換素子である略矩形で板状の形状を有する圧電素子12とを有する。圧電素子12には、外部との電気的な接続を行うフレキシブル配線基板14が接続されている。
The
振動板11は、略矩形の振動部11aと、振動部11aの上面(圧電素子12の接合面とは反対側の面)においてX方向に所定の間隔で形成された2つの突起部11b1,11b2とを備える。突起部11b1,11b2のそれぞれの上端面(Z方向に突出している上面)には、被駆動体4と加圧接触する接触部11e1,11e2が設けられている。振動板11のX方向両端(振動部11aのX方向側)にはそれぞれ、支持部材13と接合される結合部11c1,11c2が設けられており、結合部11c1,11c2と支持部材13とは溶接等により接合される。
The
なお、振動板11は、X方向とY方向にそれぞれ対称な形状を有する。但し、本実施形態において、「対称な形状」とは、厳密に対称な形状だけでなく、加工誤差等により略対称な形状を含むものとする。また、例えば、結合部11c1,11c2には振動子3を接合する際に用いる位置決め穴等がそれぞれ異なる形状で形成される場合があるが、振動子3の振動状態に影響を与えない程度の振動板11の形状の差異は無視することができ、この場合には、振動板11は対称な形状であるものとみなす。
The
また、振動板11に設けられた突起部11b1,11b2及び接触部11e1,11e2はそれぞれ、図8を参照して説明した振動子80の突起部81b1,81b2及び接触部81e1,81e2と同等である。また、振動部11a及び圧電素子12はそれぞれ、振動子80の振動板81及び圧電素子82と同等である。そして、振動子3の駆動は、図8を参照して説明したモードA(1次の面外曲げ振動モード)とモードB(2次の面外曲げ振動モード)の振動を振動子3に励振することによって行われる。その詳細については既に説明済みであるので、ここでの説明を省略する。
Further, the protrusions 11b1 and 11b2 and the contact portions 11e1 and 11e2 provided on the
振動部11aのZ方向上面(被駆動体4と対向する面)の中央部には、周辺部よりも板厚が厚く形成された調整部11dが、振動部11aと一体形成されている。なお、「一体形成されている」とは、振動部11aと調整部11dとは、同じ材料からなり、境界がなく、連続した組織が形成されていることを指す。
An
図2及び図3に示すように、調整部11dは、その長辺が振動板11の長手方向であるX方向と平行となるように、X方向及びY方向の略中央付近の、概ね、突起部11b1,11b2との間の領域に設けられている。本実施形態では、調整部11dは、均一厚さで、且つ、振動板11の他の構成要素と同様に、駆動方向(X方向)と、駆動方向と垂直な方向(Y方向)の各方向について対称な形状で形成されている。なお、調整部11dが突起部11b1,11b2と接触すると、調整部11dが接触部11e1,11e2が振動する際の変位方向と変位量に不要な影響を与えてしまうおそれがある。このような問題が生じないように、調整部11dは、突起部11b1,11b2と接触しないように形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the adjusting
調整部11dの作用について説明する。図4(a)は、調整部11dの厚さtと角度θ2−a,θ2−bとの関係を示す図である。なお、調整部11dの厚さtとは、振動部11aにおいて調整部11dが形成されていない部分の表面を基準とした値(振動部11aの周辺部のZ方向上面から調整部11dのZ方向上面までの厚さ)である。また、角度θ2−a,θ2−bは、図8(b)を参照して既に説明した通りであるので、ここでの説明を省略する。
The operation of the adjusting
図4(a)において、横軸は調整部11dの厚さtであり、縦軸は角度θ2−a,θ2−bの各値である。角度θ2−a,θ2−bは共に、厚さtの値に依存して変化しており、厚さtが略0.25mm〜0.3mmのときに、角度θ2−aは略90度となり、角度θ2−bは略0度となっていることがわかる。つまり、振動板11に所定厚さの調整部11dを設けることによって、角度θ1−a,θ2−aを略90度(ベクトルV1−a,V2−aをZ方向と平行)に、且つ、角度θ1−b,θ2−bを略0度(ベクトルV1−b,V2−bをX方向と平行)とすることができる。こうして、接触部11e1,11e2は共に、図9(b)に示したような略円形の変位軌跡を描く運動を行うことができるため、振動型アクチュエータ1を、従来と比較して、より高い効率で駆動させることが可能になる。
In FIG. 4A, the horizontal axis represents the thickness t of the adjusting
調整部11dの厚さtに限らず、調整部11dの形状(調整部11dのX方向及びY方向の各寸法)を調整することによっても、振動型アクチュエータ1の駆動効率を高めることができる。図4(b)は、調整部11dのX方向とY方向の寸法比と、角度θ2−a,θ2−bとの関係を示す図であり、横軸の寸法比には、Y方向寸法をX方向寸法で除した値を採用している。この寸法比が、概ね、0.876〜0.877となるときに、角度θ1−a,θ2−aを略90度にすると共に角度θ1−b,θ2−bを略0度として、図9(b)に示したような略円形の変位軌跡で接触部11e1,11e2を駆動することができることがわかる。
The drive efficiency of the
なお、ここでは、調整部11dの厚さtの調整、或いは、X方向とY方向の寸法比の調整により、振動型アクチュエータ1の駆動効率を高めることができることについて説明した。但し、これに限られず、調整部11dの形状や調整部11dを設ける位置を調整することによっても、同じ効果を得ることができる。例えば、調整部11dの厚さtは均一であるとしたが、これに限定されず、駆動効率が改善する限りにおいて、位置によって厚さが異なる構造としてもよい。
Here, it has been described that the driving efficiency of the
ところで、本実施形態では、振動板11において調整部11dを振動部11aと一体形成している。これは、次の理由による。即ち、調整部11dを振動部11a(振動板11)とは別体として準備し、振動部11aに接着や溶接等で結合する構成とした場合には、その結合部での剛性のばらつきによって、振動部11aの振動状態の対称性が崩れるおそれがある。そして、振動部11の振動状態の対称性が崩れてしまうと、接触部11e1,11e2(突起部11b1,11b2)の振動変位が所望の値とならない。このような問題の発生を回避するため、調整部11dは、振動板11において、振動部11aと一体形成されていることが必要となる。
By the way, in this embodiment, in the
以上の説明の通り、振動型アクチュエータ1では、駆動効率を従来よりも高めることができるため、消費電力を低減することが可能になる。なお、これとは逆に、従来と同じ消費電力で、より大きな駆動力を得るという用い方も可能になり、ひいては、振動型アクチュエータ1の小型化と、振動型アクチュエータ1を搭載する機器の小型化が可能になる。
As described above, in the
<第2実施形態>
図5は、第2実施形態に係る振動型アクチュエータに用いられる振動子3Aの概略構造を示す斜視図である。振動子3Aは、振動板11Aの振動部11aに一体形成される調整部11dAの形状が、第1実施形態で説明した振動子3の調整部11dの形状と異なるのみで、その他の構成部品や構成部位は、振動子3(図3参照)の構成部品や構成部位と同じである。そのため、振動子3Aにおいて、振動子3と同じ構成部品や部位については、同じ符号を付して、説明を省略することとする。
Second Embodiment
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic structure of a
振動子3Aでは、突起部11b1,11b2間の間隔を調整することによって、モードBにおける接触部11e1,11e2の振動方向を所望の値に調整する。振動板11Aに一体形成された調整部11dは、その長辺が振動板11Aの短手方向であるY方向と平行になるように設けられた略長方形の形状を有し、X方向において突起部11b1,11b2の間の中央となる位置に設けられている。振動子3Aでは、角度θ1−b,θ2−bを調整部11dAで調整する必要はなく、角度θ1−a,θ2−aを所望の値に設定できればよいことになる。
In the
図6は、調整部11dAの厚さtとθ2−a,θ2−bの関係を示す図である。ここでも、調整部11dAの厚さtは、振動部11aにおいて調整部11dが形成されていない部分の表面を基準とした値である。図6に示されるように、角度θ2−bは、調整部11dAの厚さtに関係なく、概ね、0度近傍のほぼ一定の値を取っているが、角度θ2−aは、調整部11dAの厚さtが厚くなるに従って大きくなるように変化している。そして、調整部11dAの厚さtが、概ね、0.35mm近傍であるときに、角度θ2−aは略90度となることがわかる。よって、振動子3Aでも、調整部11dAの厚さtを適切に設定することで、角度θ1−a,θ2−aを略90度とし、角度θ1−b,θ2−bを略0度として、図9(b)に示した略円形の変位軌跡で接触部11e1,11e2を運動させることができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the thickness t of the adjustment unit 11dA and θ2-a and θ2-b. Also here, the thickness t of the adjusting portion 11dA is a value based on the surface of the portion of the vibrating
以上の説明の通り、振動型アクチュエータ1に、振動子3に代えて振動子3Aを適用した場合でも、振動子3Aの駆動効率を従来よりも高めることができるため、消費電力を低減することが可能になる。なお、ここでは、調整部11dAの厚さtを調整することによって角度θ1−a,θ2−aを所望の角度に設定する例を示したが、調整部11dAの平面形状や寸法を調整することによっても、角度θ1−a,θ2−aを所望の角度に設定することができる。また、ここでは、調整部11dAは、均一な厚さtを有するとしたが、これに限定されず、駆動効率が改善する限りにおいて、位置によって厚さが異なる構造としてもよい。
As described above, even when the
<第3実施形態>
ここでは、上述した本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータを撮像装置に応用した例について説明する。図7(a)は、撮像装置700の概略構成を示す上面図である。撮像装置700は、撮像素子710及び電源ボタン720を搭載したカメラ本体730を備える。また、撮像装置700は、第1レンズ群(不図示)、第2レンズ群320、第3レンズ群(不図示)、第4レンズ群340、基台上に配設された振動型アクチュエータ620,640を備えるレンズ鏡筒740を備える。レンズ鏡筒740は、交換レンズとして取り換え可能であり、撮影対象に合わせて適したレンズ鏡筒740をカメラ本体730に取り付けることができる。撮像装置700では、2つの振動型アクチュエータ620,640によってそれぞれ、第2レンズ群320,第4レンズ群340の駆動が行われ、振動型アクチュエータ620,640として第1実施形態の振動型アクチュエータ1が用いられる。
<Third Embodiment>
Here, an example in which the above-described vibration type actuator according to the embodiment of the present invention is applied to an imaging apparatus will be described. FIG. 7A is a top view illustrating a schematic configuration of the
図7(b)は、撮像装置700の概略構造を示すブロック図である。第1レンズ群310、第2レンズ群320、第3レンズ群330、第4レンズ群340及び光量調節ユニット350が、レンズ鏡筒740の内部の光軸上の所定位置に配置される。第1レンズ群310〜第4レンズ群340と光量調節ユニット350とを通過した光は、撮像素子710に結像する。撮像素子710の出力は、カメラ処理回路750へ送られる。
FIG. 7B is a block diagram illustrating a schematic structure of the
カメラ処理回路750は、撮像素子710からの出力信号に対して増幅やガンマ補正等を施す。カメラ処理回路750は、AEゲート755を介してCPU790に接続されると共に、AFゲート760とAF信号処理回路765とを介してCPU790に接続されている。カメラ処理回路750において所定の処理が施された映像信号は、AEゲート755と、AFゲート760及びAF信号処理回路765を通じてCPU790へ送られる。なお、AF信号処理回路765は、映像信号の高周波成分を抽出して、オートフォーカス(AF)のための評価値信号を生成し、生成した評価値をCPU790へ供給する。
The
CPU790は、撮像装置700の全体的な動作を制御する制御回路であり、取得した映像信号から、露出決定やピント合わせのための制御信号を生成する。CPU790は、決定した露出と適切なフォーカス状態が得られるように、振動型アクチュエータ620,640及びメータ630の駆動を制御することによって、第2レンズ群320、第4レンズ群340及び光量調節ユニット350の光軸方向位置を調整する。CPU790による制御下において、振動型アクチュエータ620は第2レンズ群320を光軸方向に移動させ、振動型アクチュエータ640は第4レンズ群340を光軸方向に移動させ、光量調節ユニット350はメータ630により駆動制御される。
The
振動型アクチュエータ620により駆動される第2レンズ群320の光軸方向位置は第1リニアエンコーダ770により検出され、検出結果がCPU790に通知されることで、振動型アクチュエータ620の駆動にフィードバックされる。同様に、振動型アクチュエータ640により駆動される第4レンズ群340の光軸方向位置は第2リニアエンコーダ775により検出され、検出結果がCPU790に通知されることで、振動型アクチュエータ640の駆動にフィードバックされる。光量調節ユニット350の光軸方向位置は、絞りエンコーダ780により検出され、検出結果がCPU790へ通知されることで、メータ630の駆動にフィードバックされる。
The position of the
このように、第1実施形態に係る振動型アクチュエータ1は、撮像装置700の所定のレンズ群を光軸方向に移動させる用途として用いることができ、これにより、安定したレンズ駆動が可能な、信頼性の高い撮像装置700を実現することができる。勿論、振動型アクチュエータ1は、第2実施形態で説明した振動子3Aを備えるものであってもよい。
As described above, the
<その他の実施形態>
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
<Other embodiments>
Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included. Furthermore, each embodiment mentioned above shows only one embodiment of this invention, and it is also possible to combine each embodiment suitably.
1 振動型アクチュエータ
2 振動子ユニット
3,3A 振動子
4 被駆動体
11 振動板
11b1,11b2 突起部
11e1,11e2 接触部
11d,11dA 調整部
12 圧電素子(電気−機械エネルギ変換素子)
700 撮像装置
DESCRIPTION OF
700 Imaging device
Claims (14)
前記振動子は、
前記振動板の、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された面の反対側の面に、第1の方向に所定の間隔で設けられた2つの突起部と、
前記2つの突起部と接触しないように前記2つの突起部の間に所定の厚さで前記振動部と一体形成された調整部と、を有し、
前記第1の方向と、前記振動板の反対側の面に平行で且つ前記第1の方向と垂直な方向との、それぞれの方向に対称な形状を有することを特徴とする振動子。 A vibrator including a vibration portion, and a vibrator including an electro-mechanical energy conversion element bonded to one surface of the vibration portion in the vibration plate,
The vibrator is
Two protrusions provided at a predetermined interval in a first direction on a surface of the diaphragm opposite to a surface to which the electro-mechanical energy conversion element is bonded;
An adjustment part integrally formed with the vibration part with a predetermined thickness between the two protrusions so as not to contact the two protrusions;
A vibrator having a symmetric shape in each of the first direction and a direction parallel to the opposite surface of the diaphragm and perpendicular to the first direction.
前記振動子と加圧接触して前記振動子と相対移動を行う被駆動体とを備える振動型アクチュエータであって、
前記振動子は、
前記被駆動体と加圧接触させるために、前記振動板の、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された面の反対側の面に、駆動方向に所定の間隔で設けられた2つの突起部と、
前記2つの突起部と接触しないように前記2つの突起部の間に所定の厚さで前記振動部と一体形成された調整部と、を有し、
前記駆動方向と、前記振動板の反対側の面に平行で且つ前記駆動方向と垂直な方向との、それぞれの方向に対称な形状を有することを特徴とする振動型アクチュエータ。 A vibration plate including a vibration portion, and a vibrator including an electro-mechanical energy conversion element bonded to one surface of the vibration portion of the vibration plate;
A vibration type actuator comprising a driven body that is in pressure contact with the vibrator and performs relative movement with the vibrator;
The vibrator is
Two protrusions provided at predetermined intervals in the driving direction on the surface of the diaphragm opposite to the surface to which the electro-mechanical energy conversion element is bonded in order to make pressure contact with the driven body When,
An adjustment part integrally formed with the vibration part with a predetermined thickness between the two protrusions so as not to contact the two protrusions;
A vibration type actuator having a shape symmetrical with respect to each of a drive direction and a direction parallel to the opposite surface of the diaphragm and perpendicular to the drive direction.
前記振動子と加圧接触して前記振動子と相対移動を行う被駆動体とを備える振動型アクチュエータであって、
前記振動子は、
前記被駆動体と加圧接触させるために前記振動板において前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された面の反対側の面において前記振動部の長手方向に所定の間隔で設けられた2つの突起部と、
前記2つの突起部と接触しないように前記2つの突起部の間に前記振動部と一体形成された調整部とを有し、
前記調整部は、前記振動子に1次の面外曲げ振動モードと2次の面外曲げ振動モードの振動を励振したときに、前記振動子と前記被駆動体とが相対移動を行う方向と前記1次の面外曲げ振動モードの振動の方向とのなす角が略90度となるときに、前記相対移動を行う方向と前記2次の面外曲げ振動モードの振動の方向とのなす角が略0度となるように設けられていることを特徴とする振動型アクチュエータ。 A diaphragm including a substantially rectangular vibrating portion; and a vibrator including a substantially rectangular electro-mechanical energy conversion element joined to one surface of the vibrating portion of the diaphragm;
A vibration type actuator comprising a driven body that is in pressure contact with the vibrator and performs relative movement with the vibrator;
The vibrator is
Two protrusions provided at a predetermined interval in the longitudinal direction of the vibrating portion on the surface of the diaphragm opposite to the surface to which the electro-mechanical energy conversion element is bonded in order to make pressure contact with the driven body And
An adjustment part integrally formed with the vibration part between the two protrusions so as not to contact the two protrusions;
The adjustment unit has a direction in which the vibrator and the driven body perform relative movement when vibrations of a primary out-of-plane bending vibration mode and a secondary out-of-plane bending vibration mode are excited in the vibrator. The angle formed between the direction of the relative movement and the vibration direction of the secondary out-of-plane bending vibration mode when the angle formed with the vibration direction of the primary out-of-plane bending vibration mode is approximately 90 degrees. Is provided so as to be approximately 0 degrees.
前記振動型アクチュエータにより移動されるレンズと、
前記レンズを通過した光が結像する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。 The vibration type actuator according to any one of claims 7 to 13,
A lens moved by the vibration actuator;
An image pickup apparatus comprising: an image pickup element that forms an image of light passing through the lens.
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JP2014112590A JP2015228719A (en) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | Vibrator, vibration actuator and imaging device |
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