JP2016101023A - Vibration wave motor and optical device including the same - Google Patents
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Description
本発明は振動波モータに関し、特に振動子に発生する超音波振動によって、振動子と振動子に摩擦接触する摺動部材とが相対移動する超音波モータに関する。 The present invention relates to a vibration wave motor, and more particularly to an ultrasonic motor in which a vibrator and a sliding member that is in frictional contact with the vibrator are relatively moved by ultrasonic vibration generated in the vibrator.
近年、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影装置では、フォーカシングやズーミングの駆動源として、電磁型モータよりも優れる振動波モータとしての超音波モータが用いられている。 In recent years, in an imaging apparatus such as a digital camera or a video camera, an ultrasonic motor as a vibration wave motor superior to an electromagnetic motor is used as a driving source for focusing and zooming.
超音波モータは、圧電素子を有する振動子において超音波振動を励振させ、この振動子を摺動部材に加圧して接触させることで、両者間に発生する摩擦力による駆動力を得るモータである。このように超音波モータは摩擦力による駆動力を得るため、安定した加圧下における安定した摩擦力を得ることが重要となる。しかしながら、安定した加圧を行う為には、複雑な加圧機構と、そのためのスペースが必要となり、超音波モータが大型化してしまう問題がある。それに対して、従来から安定した加圧を小型な機構で実現するための超音波モータの例が提案されている。 An ultrasonic motor is a motor that obtains a driving force by a frictional force generated between the two by exciting ultrasonic vibration in a vibrator having a piezoelectric element and pressurizing and contacting the vibrator with a sliding member. . As described above, since an ultrasonic motor obtains a driving force based on a frictional force, it is important to obtain a stable frictional force under stable pressure. However, in order to perform stable pressurization, a complicated pressurization mechanism and a space for it are required, and there is a problem that the ultrasonic motor becomes large. On the other hand, an example of an ultrasonic motor for realizing stable pressurization with a small mechanism has been proposed.
例えば、特許文献1では、加圧ばねを板ばねとし、その両端部をケース部材で保持し、板ばねの中央部で振動子の中央の突起部を加圧する構成を用いて小型化を実現している。特許文献2では、振動子の定在波の節に対応する位置の振動子の両端面に支持軸を設け、コイルばねで付勢される加圧板がこの支持軸を加圧する構成を用いて小型化を実現している。上記特許文献1、特許文献2は共に振動子の中心に向けて加圧を行うことで、安定した加圧を実現している。
For example, in
上述の特許文献1や特許文献2に開示された従来技術による超音波モータでは、製造誤差等何らかの要因により振動子の姿勢に傾きがある場合に、加圧の方向が、振動子の中央位置に向かう方向からずれてしまい、安定した摩擦力を得ることが出来なくなる。
In the conventional ultrasonic motor disclosed in
そこで、本発明の目的は、振動子の姿勢に傾きがある場合でも、振動子に安定した加圧を行うことが可能なコンパクトな構成の振動波モータを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vibration wave motor having a compact configuration that can stably pressurize a vibrator even when the posture of the vibrator is inclined.
上記目的を達成するために、本発明では、突起部を有する振動子と、突起部が摩擦接触する摩擦接触面を有する摺動部材と、振動子を保持する振動子保持部材と、振動子を摺動部材に加圧する加圧部とを備え、振動子に振動を発生させることにより振動子と摺動部材とが相対移動する振動波モータにおいて、振動子と摺動部材が相対移動する方向と加圧部による加圧方向とに直交する方向の軸線まわりに回動可能なように、加圧部が振動子保持部材に取り付けられている構成とした。 In order to achieve the above object, in the present invention, a vibrator having a protrusion, a sliding member having a friction contact surface with which the protrusion comes into frictional contact, a vibrator holding member that holds the vibrator, and a vibrator are provided. A vibration wave motor that includes a pressurizing unit that pressurizes the sliding member and causes the vibrator and the sliding member to move relative to each other by generating vibration in the vibrator; and a direction in which the vibrator and the sliding member move relative to each other The pressurizing unit is attached to the vibrator holding member so as to be rotatable around an axis in a direction orthogonal to the pressurizing direction by the pressurizing unit.
本発明により、振動子の姿勢に傾きがある場合でも、振動子に安定した加圧を行うことが可能なコンパクトな構成の振動波モータを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a vibration wave motor having a compact configuration that can stably pressurize a vibrator even when the posture of the vibrator is inclined.
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。また、以下の各実施例の説明において図面との関連において理解を容易ならしめるべく、振動子と摺動部材との相対移動方向を「X軸」と規定し、説明を行う。また、超音波モータの振動子製造誤差等の何らかの要因による傾きが無い場合に加圧ばねにより振動子が摺動部材に対して加圧される方向を「Z軸」、X軸とZ軸とに直交する方向を「Y軸」と規定し、説明を行う。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of each embodiment, the relative movement direction of the vibrator and the sliding member is defined as “X-axis” to facilitate understanding in relation to the drawings. In addition, the direction in which the vibrator is pressed against the sliding member by the pressurizing spring when there is no inclination due to some factor such as a vibrator manufacturing error of the ultrasonic motor is expressed as “Z axis”, X axis and Z axis. The direction orthogonal to the direction is defined as the “Y-axis” and will be described.
(実施例1)
以下、図1から図5を用いて、本発明の振動波モータとしての超音波モータの実施例1の構成を説明する。
Example 1
Hereinafter, the configuration of the first embodiment of the ultrasonic motor as the vibration wave motor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
図1は本発明の実施例1における超音波モータの構成を示しており、振動子と摺動部材との相対移動方向における断面図(XZ断面)である。図2は本発明の実施例1における超音波モータの構成を示しており、振動子と摺動部材との相対移動方向に対し直交する方向の断面図(YZ断面)である。図3は本発明の実施例1における超音波モータの加圧部の斜視図である。図4は本発明の実施例1における超音波モータの振動子保持部材の斜視図である。図5は本発明の実施例1における超音波モータの振動子保持部材に振動子が取り付けられた状態を示す斜視図である。 FIG. 1 shows a configuration of an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view (XZ cross section) in a relative movement direction between a vibrator and a sliding member. FIG. 2 shows a configuration of the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view (YZ cross section) in a direction orthogonal to the relative movement direction of the vibrator and the sliding member. FIG. 3 is a perspective view of the pressure unit of the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view of the vibrator holding member of the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the vibrator is attached to the vibrator holding member of the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention.
図1および図2において、8は超音波モータユニット全体を支えるユニットベースである。ユニットベース8には、Z軸方向の下側に摺動部材3が固定され、Z軸方向の上側にカバー部材としての天板9が固定される。そして、天板9には4つの転動部材6が組み込まれている。転動部材6は天板9と振動子保持部材5とに設けられたガイド溝により挟持された状態で転動することにより、振動子保持部材5が図1における移動方向6a(X軸方向)に移動可能となっている。
1 and 2,
図4に示すように、振動子保持部材5には4つのガイド溝5bが設けられ、天板9にもガイド溝5bと対向する位置に同様の4つのガイド溝が設けられ(不図示)、これらのガイド溝に転動部材6が挟持されて組み込まれている。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、振動子保持部材5には、振動子保持部材5の駆動時に高周波駆動電圧が印加されて励振する圧電素子2と、圧電素子2により超音波振動が励起される振動板1とからなる振動子101が取り付けられている。X軸方向に二か所設けられた振動子保持部材5の取付け部において、振動子101が接着剤などで振動子保持部材5に取り付けられている。なお、圧電素子2と振動板1は接着剤で貼り付けられて振動子101を構成している。振動板1には先端が球形状の突起部1aが駆動方向であるX軸方向に並んで2つ形成されている。
As shown in FIG. 5, the
図3に示すように、振動子101を摺動部材3に加圧力により付勢するための薄板状の板ばねである加圧部材11が2つのブラケット10に取り付けられている。本実施例においては、支持部材としての2つのブラケット10と加圧部材11とにより加圧部を構成している。
As shown in FIG. 3, a
図1及び図2に示すように、この加圧部材11からの加圧力を、球面を有する突起部7aで受ける加圧ベース7が、振動子101において、圧電素子2の振動板1が貼り付けられている側とは逆側の圧電素子2に固定されている。そして、加圧ベース7の上方に配置された加圧部材11からの加圧力を加圧ベース7が受け、加圧ベース7が振動子101を摺動部材3に対して加圧することで、突起部1aが摺動部材3の摩擦接触面3aに摩擦接触する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図4に示すように、振動子保持部材5には、加圧部材11とブラケット10とから成る加圧部を回転自在に保持する支承軸5aが設けられている。支承軸5aは、振動子101と摺動部材3が相対移動する方向6a(X軸方向)と加圧部材11による加圧方向(Z軸方向)とに直交する方向、すなわち、振動子保持部材5を横断する方向であるY軸方向において離間し対向して設けられている。ここで、支承軸5aは、振動子101の2つの突起部1aと摺動部材3とが接触する摩擦接触面3aの近傍に位置するように配置される。また、支承軸5aは、振動子保持部材5を横断する方向における両縁部から互いに向き合うように内方に突出するように設けられている。
As shown in FIG. 4, the
図3に示すように、2つのブラケット10のそれぞれには穴部10aが形成されている。それぞれの穴部10aに振動子保持部材5のそれぞれの支承軸5aが受け入れられるように取り付けられる。図3に示す加圧部材11とブラケット10とから成る加圧部を振動子保持部材5に組み込む際には、薄板状の加圧部材11を弾性変形させることで、容易にそれらを組み込むことが可能である。なお、ブラケット10と加圧部材11から成る加圧部は、振動子保持部材5の支承軸5aのまわりに回動可能に保持される。すなわち、図1及び図2に示すように、加圧部は、振動子101と摺動部材8が相対移動する方向(X軸方向)と加圧部による加圧方向(Z軸方向)とに直交する方向(Y軸方向)の軸線54まわりに回動可能なように、振動子保持部材に取り付けられる。好適には、この軸線54が摩擦接触面上3aまたはその近傍に位置するように、振動子101を摺動部材3に対して安定して加圧することが可能となる。詳細については後述する。
As shown in FIG. 3, a
また、図2に示すように、移動方向に直交する方向(Y軸方向)において、加圧部材11及びブラケット10から成る加圧部は振動子101を跨ぐように配置されている。このように、加圧部のブラケット10を振動子101の両側に配置して振動子保持部材5に装着されるように構成することで、超音波モータをコンパクトに薄型化することが可能となり、かつ、安定した加圧をコンパクトな構成で実現している。
In addition, as shown in FIG. 2, the pressurizing unit including the pressurizing
本実施例においては、振動子保持部材5に支承軸5aを設け、加圧部のブラケット10に穴部10aを設けているが、振動子保持部材5に穴部を設け、ブラケット10に支承軸を設けるものであってもよい。すなわち、振動子保持部材5が支承軸と穴部とのいずれか一方を有し、加圧部が支承軸と穴部のいずれか他方を有する構成でもよい。また、加圧部材を支持する支持部材と振動子保持部材の双方に穴部を設け、これら穴部に別体の支持軸を挿入するような構成でもよい。
In this embodiment, the
以上のような構成で本発明の振動波モータとしての超音波モータは構成される。図1及び図2に示すように、加圧部材11は、振動子101を摺動部材3に対して矢印の方向11a(Z軸方向)に加圧力を付与している。すなわち、加圧力は、振動板1の二つの突起部1aの間の、振動子101の中心線52と一致する方向11aに向けて付与される。そして、振動子101に超音波振動を発生させることにより突起部1aと摺動部材3の間での摩擦による駆動力が生じ、振動子101が摺動部材3に対し移動方向6a(X軸方向)に相対移動する。なお、本実施例では振動子101が移動し、摺動部材3が固定される構成としたが、振動子101を固定し、摺動部材3が移動する構成でもよい。
The ultrasonic motor as the vibration wave motor of the present invention is configured as described above. As shown in FIGS. 1 and 2, the pressurizing
次に、図6において、レンズ鏡筒のフォーカシングの駆動源に、本発明の超音波モータを用いたレンズ鏡筒の構成を説明する。 Next, referring to FIG. 6, the configuration of the lens barrel using the ultrasonic motor of the present invention as a driving source for focusing the lens barrel will be described.
図6は本発明の実施例1における超音波モータが使用されたレンズ鏡筒の構成を示す側部断面図である。図6において、光学装置であるレンズ鏡筒の光軸方向と、超音波モータの振動子101が摺動部材3に対し移動する方向6a(X軸方向)とは一致する。
FIG. 6 is a side sectional view showing a configuration of a lens barrel using the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 6, the optical axis direction of the lens barrel that is an optical device coincides with the
レンズ鏡筒21の撮像光学系は被写体側から1群レンズ22及び2群レンズ23を有している。そして、これらのレンズは1−2群レンズ鏡筒27により保持される。次いで、フォーカスレンズ24が配置され、フォーカスレンズ24はレンズ移動枠28により保持される。次いで、4群レンズ25、5群レンズ26が配置されており、これらは4−5群レンズ鏡筒29により保持される。1群レンズ22、2群レンズ23、4群レンズ25、5群レンズ26は、固定レンズである。また、絞りユニット駆動モータ32により絞りが駆動される絞りユニット33が、2群レンズ23とフォーカスレンズ24との間に設けられている。
The imaging optical system of the
そして、レンズ移動枠28を光軸41の方向において案内して前後移動させるための2つのメインガイドバー30が、レンズ鏡筒21の鏡筒内壁において光軸41に平行に延在するように取り付けられている。また、レンズ鏡筒21の鏡筒内部には、振動子保持部材5が光軸41の方向に移動可能となるようにユニットベース8が取り付けられている。振動子保持部材5とレンズ移動枠28とは連結部材31で連結され、振動子101の駆動力をレンズ移動枠28へ伝達することで、フォーカスレンズ24を光軸41の方向に移動させることが可能となる。
The two main guide bars 30 for guiding the
次に図7を用いて、振動子の製造誤差等の何らかの要因により振動子の姿勢に傾きがある場合について説明する。 Next, a case where the posture of the vibrator is inclined due to some factor such as a manufacturing error of the vibrator will be described with reference to FIG.
図7は本発明の実施例1における超音波モータにおいて、振動子の製作誤差その他何らかの要因により振動子が傾いた状態を示す断面図である。なお、図7に示す断面図は図1のそれと同方向に見た図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state where the vibrator is tilted due to a manufacturing error of the vibrator and other factors in the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. 7 is a view seen in the same direction as that of FIG.
図7に示すように、振動板1の製造誤差その他何らかの要因により、左側突起部1bのZ軸方向における寸法Xに対して右側突起部1cのZ軸方向における寸法Yが小さい場合,振動子101は矢印51で示す方向に傾いてしまう。振動子101は振動子保持部材5の振動子取付け部に固定されているが、その取付け部の剛性は然程大きくないため振動子101は傾いてしまう。加圧部材11から加圧力が付与される加圧ベース7も振動子101の傾斜に合わせて傾く。加圧部のブラケット10はその穴部10aにおいて、振動子保持部材5の支承軸5aに対して回動可能に取り付けられているため、緊密に加圧ベース7を付勢している加圧部材11を有する加圧部も振動子101及び加圧ベース7に合わせて傾斜する。従って、振動子101が中心線52から中心線53に傾斜した場合、加圧部材11からの加圧力も中心線52から傾斜した中心線53に沿って振動子101に付与されることとなる。この際、加圧部材11は加圧ベース7の球面状の曲面を有する突起部7aに点接触で付勢する構成とされているため、好適にバランスよく加圧ベース7を介して振動子101に加圧力が付与されることとなる。
As shown in FIG. 7, when the dimension Y in the Z-axis direction of the
また、加圧部材11からの加圧力は、好適には、振動板1の二つの突起部1aの間の、振動子101の中心線52と一致する矢印の方向11aに向けて付与される。更に、加圧部が回動中心とする軸線54が、摩擦部材3の摩擦接触面上3aまたはその近傍に位置するように、加圧部が振動子保持部材5に好適に取り付けられている。これにより、振動子101が傾斜した場合であっても、加圧部材11からの加圧力は振動子101の2つの突起部1a間の中心に向けバランス良く2つの突起部1aに対して付与されることとなる。そのため、振動子101を安定して加圧することが可能となる。
Further, the pressing force from the pressurizing
(実施例2)
次に、図8から図10を用いて、超音波モータの薄型化を図りつつ、振動子101を摺動部材3に対して安定して加圧することが可能な、本発明の振動波モータとしての超音波モータの実施例2の構成を説明する。基本構成は実施例1と同様であり、ここでは相違点のみを説明する。
(Example 2)
Next, the vibration wave motor of the present invention capable of stably pressing the
図8は本発明の実施例2における超音波モータの構成を示しており、振動子と摺動部材との相対移動方向における断面図(XZ断面)である。図9は本発明の実施例2における超音波モータの構成を示しており、振動子と摺動部材との相対移動方向に対し直交する方向の断面図(YZ断面)である。図10は本発明の実施例2における超音波モータにおいて、製作誤差その他何らかの要因により振動子が傾いた状態を示す図8と同様な方向で見た断面図である。 FIG. 8 shows the configuration of the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view (XZ cross section) in the relative movement direction of the vibrator and the sliding member. FIG. 9 shows a configuration of the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view (YZ cross section) in a direction orthogonal to the relative movement direction of the vibrator and the sliding member. FIG. 10 is a cross-sectional view of the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention viewed in the same direction as FIG. 8 and shows a state in which the vibrator is inclined due to a manufacturing error or some other factor.
振動子保持部材5を移動方向6a(X軸方向)へ案内するため、本実施例の超音波モータでは、転動部材6のガイド部を摺動部材3に設けている。摺動部材3の摩擦接触面の、相対移動方向と直交する方向(Y軸方向)の両側の各側面に、それぞれV字形状の断面を有するガイド溝3bが相対移動方向(X軸方向)に延在するように形成されている。摺動部材3の側面に設けられたガイド溝3bに対向するようにして、振動子保持部材5にもV字形状の断面を有するガイド溝5bが、好適には片側2箇所ずつ形成されている。摺動部材3の側面に設けられたガイド溝3bと振動子保持部材5に設けられたガイド溝5bとの間に転動部材6が挟持されている。
In order to guide the
転動部材6を天板9と振動子保持部材5との間に挟持させて振動子保持部材5を相対移動方向に案内する実施例1の構成に対し、実施例2では上述の如く構成しているため、ユニットベース8と天板9を省くことが出来る。これにより、超音波モータを更に薄型化したコンパクトな構成を実現している。なお、他の構成は実施例1と同様である。
In contrast to the configuration of the first embodiment in which the rolling
図10に示すように、振動子101が製作誤差その他何らかの要因により、矢印51で示す方向に傾いて姿勢が変化した場合でも、実施例1において説明したように、加圧力を二つの突起部1aにバランスよく付与することができる。即ち、実施例2による薄型構成の超音波モータにおいても、加圧部材11による矢印の方向11aの加圧力は、傾斜した振動子101の中心線53に沿って2つの突起部1aの中心の位置の方向に付与される。これにより、2つの突起部1aに加圧力をバランスよく付与させることができる。
As shown in FIG. 10, even when the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
1 振動板
101 振動子
1a 突起部
1b 左側突起部
1c 右側突起部
2 圧電素子
3 摺動部材
3a 摩擦接触面
3b ガイド溝
5 振動子保持部材
5a 支承軸
5b ガイド溝
6 転動部材
6a 移動方向
7 加圧ベース
7a 突起部
8 ユニットベース
9 天板
10 ブラケット
10a 穴部
11 加圧部材
11a 矢印
21 レンズ鏡筒
22 1群レンズ
23 2群レンズ
24 フォーカスレンズ
25 4群レンズ
26 5群レンズ
27 1−2群レンズ鏡筒
28 レンズ移動枠
29 4−5群レンズ鏡筒
30 メインガイドバー
31 連結部材
32 絞りユニット駆動モータ
33 絞りユニット
41 光軸
51 矢印
52 中心線
53 中心線
54 軸線
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記突起部が摩擦接触する摩擦接触面を有する摺動部材と、
前記振動子を保持する振動子保持部材と、
前記振動子を前記摺動部材に加圧する加圧部と、
を備え、前記振動子に振動を発生させることにより前記振動子と前記摺動部材とが相対移動する振動波モータにおいて、
前記振動子と前記摺動部材が相対移動する方向と前記加圧部による加圧方向とに直交する方向の軸線まわりに回動可能なように、前記加圧部が前記振動子保持部材に取り付けられていることを特徴とする振動波モータ。 A vibrator having a protrusion, and
A sliding member having a frictional contact surface with which the protrusion is in frictional contact;
A vibrator holding member for holding the vibrator;
A pressurizing unit that pressurizes the vibrator against the sliding member;
In a vibration wave motor in which the vibrator and the sliding member move relative to each other by generating vibration in the vibrator,
The pressurizing part is attached to the vibrator holding member so that the vibrator and the sliding member can rotate about an axis perpendicular to the direction in which the vibrator and the sliding member move relative to each other and the pressurizing direction by the pressurizing part. A vibration wave motor characterized by the above.
レンズを保持し、前記振動波モータの前記振動子保持部材に連結するレンズ移動枠と、
前記レンズの光軸方向に延在し、前記レンズ移動枠を前記光軸方向に移動可能に案内するガイドバーと、
を備え、
前記振動波モータの駆動力により前記レンズ移動枠が前記ガイドバーに沿って前記光軸方向に移動することを特徴とする光学装置。 The vibration wave motor according to any one of claims 1 to 9,
A lens moving frame that holds the lens and is coupled to the vibrator holding member of the vibration wave motor;
A guide bar that extends in the optical axis direction of the lens and guides the lens moving frame so as to be movable in the optical axis direction;
With
The optical apparatus, wherein the lens moving frame is moved in the optical axis direction along the guide bar by the driving force of the vibration wave motor.
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