JP2016226163A - 振動型モータ及び振動型モータを用いたレンズ駆動装置、レンズユニット、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品寸法や固定方法のバラつきによる摩擦部材の共振周波数の変化が低減され、駆動力の低下や騒音が発生しにくい振動型モータ及び振動型モータを用いたレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】交流電圧を印加することで振動する振動子と、振動子と圧接する第１の面と、第１の面の反対側に位置する第２の面を有し所定の方向に延在する摩擦部材と、摩擦部材を保持する保持部材を備えた振動型モータであって、第１の面は隣接する面との間に所定の方向と平行な方向に延在する第１の角部を形成し、第２の面は隣接する面との間に所定の方向と平行な方向に延在する第２の角部を形成し、第１の角部と第２の角部の曲率半径は異なり、第１の角部と第２の角部のうち曲率半径が小さい角部を形成する第１の面と第２の面のいずれか一つの面が保持部材と接触する振動型モータ。【選択図】図１

Description

本発明は、交流電圧を印加することで振動する振動子を用いる振動型モータに関する。

圧電素子の超音波振動を利用した振動型モータは、小型で、高い駆動力が得られ、広い速度レンジに対応でき、低振動かつ低騒音であるという特徴を有している。これらの特徴により、振動型モータは例えば小型かつ高出力な駆動が求められるカメラのレンズ鏡筒内において、フォーカスレンズの直線駆動やカム筒の回転駆動に用いられている。

振動型モータの駆動原理としては、圧電効果による圧電素子の伸縮を用いて振動子を振動させ、その振動を振動子に圧接された摩擦部材に伝達することで摩擦部材を相対的に駆動するものが知られている。特許文献１に開示された装置は振動型モータの一例である。

特許文献１に開示された装置は、突起が設けられた平板状の振動子に複数の振動モードを発生させ、振動モードの組み合わせにより突起に楕円運動を発生させる振動型モータである。突起は摩擦部材と圧接されており、突起に楕円運動が発生すると、突起は摩擦部材と接触と離間を繰り返しながら摩擦部材を送り出す。これにより、摩擦部材は振動子に対して相対的に駆動される。

この時、摩擦部材の共振周波数が振動子を振動させる駆動周波数帯と重なると、摩擦部材の共振が誘発されて不要な振動が発生し、駆動力の低下や騒音が発生する。この課題に対して、特許文献２では摩擦部材の共振周波数を特定の範囲内に収め、振動子の駆動周波数帯と摩擦部材の共振周波数が重ならないように設計することを提案している。

特開２００４−３０４８８７号公報 特開平９−２１５３４８号公報

摩擦部材の共振周波数が特定の範囲内に収まるように設計した場合でも、部品寸法や固定方法の僅かなバラつきにより、摩擦部材の共振周波数は変化してしまう。このため、摩擦部材の共振周波数を特定の範囲内に収め、駆動周波数帯と重ならないように設計された場合でも、製作された実物においては摩擦部材の共振周波数が振動子を振動させる駆動周波数帯と重なり、駆動力の低下や騒音が発生することがあった。

特に摩擦部材をプレス成形といったコストの低い製造法で製造する場合は、摩擦部材の角部の形状を安定させることは困難であり、摩擦部材の共振周波数を特定の範囲内に収められず駆動力の低下や騒音が発生し易かった。

そこで、本発明の目的は、部品寸法や固定方法のバラつきによる摩擦部材の共振周波数の変化が低減され、駆動力の低下や騒音が発生しにくい振動型モータ及び振動型モータを用いたレンズ駆動装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る振動型モータは、
交流電圧を印加することで振動する振動子と、
前記振動子と圧接する第１の面と、前記第１の面の反対側に位置する第２の面を有し所定の方向に延在する摩擦部材と
前記摩擦部材を保持する保持部材を備えた振動型モータであって、
前記第１の面は隣接する面との間に前記所定の方向と平行な方向に延在する第１の角部を形成し、
前記第２の面は隣接する面との間に前記所定の方向と平行な方向に延在する第２の角部を形成し、
前記第１の角部と前記第２の角部の曲率半径は異なり、
前記第１の角部と前記第２の角部のうち曲率半径が小さい角部を形成する前記第１の面と前記第２の面のいずれか一つの面が前記保持部材と接触することを特徴とする。

本発明によれば、部品寸法や固定方法のバラつきによる摩擦部材の共振周波数の変化が低減され、駆動力の低下や騒音が発生しにくい振動型モータ及び振動型モータを用いたレンズ駆動装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態にかかる振動型モータを示す図である。 摩擦部材の固定状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる振動型モータを示す図である。 保持部材の接触面に直交する方向から見た摩擦部材と保持部材を示す図である。 従来の振動型モータの課題を説明する図である。 摩擦部材の共振周波数の分布を示す図であり、本発明の振動型モータから得られる効果を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態の振動型モータを用いたレンズ駆動装置の全体を示す図である。 本発明のレンズ駆動装置に用いる振動型モータを示す分解斜視図である。

本発明を適用した基本的な実施形態を、添付図面を参照して以下、具体的に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号で示してある。以下説明する実施形態は例示として説明するものであり、本発明を限定するものではないことは言うまでもない。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態にかかる振動型モータ１の構成と特徴について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態にかかる振動型モータ１を示す図である。図１（ａ）は、振動型モータ１の分解斜視図、図１（ｂ）は振動型モータ１を駆動方向（図１においてＤ１方向）の側面方向（図１においてＤ２方向）より見た図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように振動型モータ１は、振動子１１、摩擦部材１２、保持部材１３、締結部材１４によって構成される。

振動子１１は電圧を印加することで伸縮する圧電素子１１１と弾性体１１２によって構成される。圧電素子１１１に適切な交流電圧を印加することで振動子１１が振動する。弾性体１１２には、後述の摩擦部材１２方向に突出する突起１１２ａが設けられており、振動子１１が振動した時には突起１１２ａが図１（ｂ）においてｒ１で示す楕円運動を描く。交流電圧の印加方法や、突起の楕円運動の発生原理については特許文献１に開示されているものと同様であるため、省略する。

振動子１１は不図示の加圧手段により加圧力Ｆ１を受け、突起１１２ａは摩擦部材１２と圧接している。摩擦部材１２は図１においてＤ１方向に延在する直方体形状の部材である。突起１１２ａが摩擦部材１２と圧接した状態で突起１１２ａに楕円運動を発生させると、突起１１２ａが摩擦部材１２に繰り返し摩擦力を与える。この摩擦力により摩擦部材１２が相対的に駆動される。この時、摩擦部材１２の位置を固定した場合、振動子１１は図１中におけるＤ１方向に移動する。反対に、振動子１１の位置を固定した場合、摩擦部材１２が図１中におけるＤ１方向に移動する。また、摩擦部材１２には固定用の穴部１２１ａ、１２１ｂが設けられている。

保持部材１３は摩擦部材１２を保持する部材であり、２つの固定部１３１ａ、１３１ｂを有している。また、固定部１３１ａ、１３１ｂには摩擦部材１２と接触する接触面１３２ａ、１３２ｂが形成されている。

締結部材１４であるビスは、摩擦部材１２の穴部１２１ａ、１２１ｂを介して保持部材１３の固定部１３１ａ、１３１ｂに嵌合する。これにより摩擦部材１２を保持部材１３に締結することができる。

ここで、摩擦部材１２としては例えば硬度の高い金属材を用いることができる。さらに、摩擦部材１２を図１においてＤ１方向に延在する直方体形状を形成するには、例えばプレス加工が用いられる。このようにすることで、摩擦部材１２を低コストで製造できる。この時、加工の方向によってダレやバリが発生し、直方体形状の摩擦部材１２の角部は異なった曲率半径を有する。ここで、摩擦部材１２のうち、振動子１１の突起１１２ａが圧接する面を第１の面Ｓ１、第１の面Ｓ１の反対側に位置する面を第２の面Ｓ２とする。さらに、第１の面Ｓ１と第１の面Ｓ１に隣接する面の間に形成され、摩擦部材１２の延在する所定の方向（図１においてＤ１方向）と平行な方向に延在する角部を第１の角部Ｃ１とする。また、第２の面Ｓ２と第２の面Ｓ２に隣接する面の間に形成され、摩擦部材１２の延在する所定の方向（図１においてＤ１方向）と平行な方向に延在する角部を第２の角部Ｃ２とする。

図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２の詳細を示している。

第１の角部Ｃ１の曲率半径をＲ１、第２の角部Ｃ２の曲率半径をＲ２とした時、Ｒ１よりＲ２の方が小さい。振動型モータ１の特徴は、第１の角部Ｃ１の曲率半径Ｒ１と第２の角部の曲率半径Ｒ２の大きさが異なることである。また、第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２のうち曲率半径の小さい第２の角部Ｃ２を形成する第２の面Ｓ２が保持部材１３の接触面１３２ａ、１３２ｂと接触することである。この特徴の作用および効果については後述する。

次に、本発明の第１の実施形態にかかる振動型モータ１の作用について述べる。

図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、それぞれ図１（ｃ）と同様の断面図である。図２（ａ）は上述の振動型モータ１の特徴を備えない場合を説明する図であり、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は上述の振動型モータ１の特徴を備えた場合を説明する図である。図２（ａ）は例えばプレス加工によりダレやバリが発生した摩擦部材１２においてダレ面が保持部材１３と接触するよう固定した場合を示す図である。図２（ｂ）は例えばプレス加工によりダレやバリが発生した摩擦部材１２においてバリ面が保持部材１３と接触するよう固定した場合を示す図である。図２（ｃ）は例えばプレス加工の後にバレル加工などのバリを落とす加工を施した摩擦部材１２をダレ面の反対側の面が保持部材１３と接触するよう固定した場合を示す図である。

図２（ａ）では、第１の角部Ｃ１の曲率半径Ｒ１は第２の角部Ｃ２の曲率半径Ｒ２よりも小さい。しかし、第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２のうち曲率半径の小さい第１の角部Ｃ１を形成する第１の面Ｓ１ではなく、第２の面Ｓ２が保持部材１３と接触している。

特許文献２に記載の装置のように、摩擦部材１２は共振周波数が所定の範囲内に収まり、振動子１１が振動する駆動周波数と重ならないように設計される。しかし、部品寸法や固定方法のバラつきにより共振周波数が設計値から変化してしまうことがある。図２（ａ）のように保持部材１３と接触する第２の面Ｓ２が大きな曲率半径の第２の角部Ｃ２を有する場合、摩擦部材１２と保持部材１３との接触範囲の幅Ｗ１が小さくなる。また、曲率半径Ｒ２を厳密に管理することは難しく、接触範囲の幅Ｗ１は変動しやすい。摩擦部材１２と保持部材１３との接触範囲の幅Ｗ１が変化した際の摩擦部材１２の共振周波数の変化を有限要素法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ：ＦＥＭ）を用いて解析した結果を図５に示す。

図５（ａ）は摩擦部材１２のＦＥＭ解析条件を表す図である。図５（ａ）の斜線部Ａ１は摩擦部材１２と保持部材１３の接触面１３２ａ、１３２ｂとの接触範囲を表す。また、摩擦部材１２と保持部材１３との接触範囲の幅を小さくした時の振動モードの共振周波数の変化を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）においてＭ１、Ｍ３、Ｍ５で表す実線はそれぞれ摩擦部材１２の屈曲１次振動モード、屈曲２次振動モード、屈曲３次振動モードの共振周波数の変化を表している。また、図５（ｂ）においてＭ２、Ｍ４、Ｍ６で表す破線はそれぞれ摩擦部材１２の捻じり１次振動モード、捻じり２次振動モード、捻じり３次振動モードの共振周波数の変化を表している。図５（ｂ）に示すように、Ｍ１からＭ６で表すいずれの振動モードにおいても接触範囲の幅Ｗ１が小さくなると共振周波数が低下する傾向がある。以上のＦＥＭ解析結果により、図２（ａ）に示すように接触範囲の幅Ｗ１が変動しやすい場合は摩擦部材１２の共振周波数が大きく変化しやすいことが分かる。

図２（ｂ）及び図２（ｃ）では、図２（ａ）の場合と異なり、第１の角部Ｃ１の曲率半径Ｒ１は第２の角部Ｃ２の曲率半径Ｒ２よりも大きい。そして、第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２のうち曲率半径の小さい第２の角部Ｃ２を形成する第２の面Ｓ２が保持部材１３と接触している。図２（ｂ）ではバリによる凸部のみが保持部材１３に接触するため接触面積は少ないが、接触範囲の幅Ｗ１は図２（ａ）より広く得ることができる。また、図２（ｃ）ではほぼ全域が接触範囲となるため接触範囲の幅Ｗ１は図２（ａ）より広く得ることができる。また、第２の角部Ｃ２の曲率半径Ｒ２は小さく、曲率半径Ｒ２の変動が接触範囲の幅Ｗ１に与える影響は小さい。図５（ｂ）に示すＦＥＭ解析結果より、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように接触範囲の幅Ｗ１が変動しにくい場合は摩擦部材１２の共振周波数が変化しにくいことが分かる。

以下、本発明の第１の実施形態にかかる振動型モータ１から得られる効果について説明する。

図６は摩擦部材１２の共振周波数の分布を示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）では、図５（ｂ）で示した振動モードＭ１乃至Ｍ６の共振周波数の分布を表している。図６（ａ）は図２（ａ）で示したように接触範囲の幅Ｗ１の変動が大きく、共振周波数が大きく変化した場合の摩擦部材１２の共振周波数の分布を示す。また、図６（ｂ）は図２（ｂ）及び図２（ｃ）で示したように接触範囲の幅Ｗ１の変動が小さく、共振周波数の変化が小さい場合の摩擦部材１２の共振周波数の分布を示す。摩擦部材１２の共振周波数の設定値を破線で表し、共振周波数が接触範囲の幅Ｗ１の変動により変化した後の値を実線で表す。また、振動子１１を振動させる駆動周波数帯をｆｄとする。

特許文献２に開示された装置のように、摩擦部材１２の共振周波数は振動子１１の駆動周波数帯ｆｄと重ならないように設定される。図６（ａ）に示すように摩擦部材１２の共振周波数の変化が大きい場合は駆動周波数帯ｆｄと摩擦部材１２の共振周波数が重なってしまうことがある。これにより摩擦部材１２の共振が誘発されて不要な振動が発生し、駆動力の低下や騒音が発生することがある。これに対し、図６（ｂ）に示すように摩擦部材１２の共振周波数の低下が小さい場合は振動子１１の駆動周波数帯ｆｄと摩擦部材１２の共振周波数が重ならず、駆動力の低下や騒音の発生を抑制することができる。

以上により、第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２の曲率半径は異なり、第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２のうち角の曲率半径が小さい角部を形成する第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２のいずれか一つの面が保持部材１３と接触する。これにより、部品寸法や固定方法のバラつきによる摩擦部材１２の共振周波数の変化が低減され、駆動力の低下や騒音が発生しにくい振動型モータ１を提供することができる。

なお、第１の実施形態にかかる振動型モータ１では、第１の面Ｓ１が形成する第１の角部Ｃ１の曲率半径Ｒ１よりも第２の面Ｓ２が形成する第２の角部Ｃ２の曲率半径Ｒ２が小さい。ここでは、曲率半径が小さい角部を形成する第２の面Ｓ２が保持部材１３と接触する例を示した。しかし、本発明は上記に限らず、第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２のうち曲率半径が小さい角部を形成する第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２のいずれか一つの面が保持部材１３と接触すれば本発明の効果を得ることができる。例えば、第１の角部Ｃ１の曲率半径Ｒ１が第２の角部の曲率半径Ｒ２より小さい時は第１の面Ｓ１が保持部材１３と接触すれば良い。

なお、第１の実施形態にかかる振動型モータ１では、摩擦部材１２をプレス加工で成形することで第１の角部Ｃ１の曲率半径Ｒ１と第２の角部Ｃ２の曲率半径Ｒ２が異なる形状となる例を示した。しかし、本発明の摩擦部材１２の成形方法はプレス加工に限らず、第１の角部Ｃ１の曲率半径Ｒ１と第２の角部Ｃ２の曲率半径Ｒ２が異なれば、本発明の効果を得ることができる。このため、部品寸法や固定方法のバラつきによる摩擦部材１２の共振周波数の変化が低減され、駆動力の低下や騒音が発生しにくい振動型モータ１を提供することができる。

ここで、保持部材１３の接触面１３２ａ、１３２ｂの形状と締結部材１４の摩擦部材１２と接触する面の形状について図４を用いて説明する。図４は摩擦部材１２と保持部材１３を保持部材１３の接触面１３２ａ、１３２ｂに直交する方向から見た図である。摩擦部材１２において振動子１１の突起１１２ａが摩擦摺動する領域を摺動領域Ａ３とする。また、それぞれの固定部１３１ａ、１３１ｂから見て摩擦部材１２が延在する方向を第１の方向Ｄ１ａ、Ｄ１ｂとする。さらに、それぞれの固定部１３１ａ、１３１ｂにおいて、接触面１３２ａ、１３２ｂ上における第１の方向Ｄ１ａ、Ｄ１ｂと直交する方向を第２の方向Ｄ２ａ、Ｄ２ｂとする。振動型モータ１では、それぞれの固定部１３１ａ、１３１ｂが有する接触面１３２ａ、１３２ｂの第２の方向Ｄ２ａ、Ｄ２ｂの長さが図４（ａ）においてＷ２で示すように第１の方向Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ方向の摺動領域Ａ３が存在する側の端部で最大となる。

本発明の振動型モータ１は図２（ｂ）及び図２（ｃ）で示したように摩擦部材１２と保持部材１３の接触範囲の幅Ｗ１が大きく、変動しにくい。そして摩擦部材１２の幅方向端部で確実に摩擦部材１２と保持部材１３が接触する作用を持つ。ここで、図４（ａ）に示すように接触面１３２ａ、１３２ｂは第２の方向Ｄ２ａ、Ｄ２ｂの長さが図４（ａ）においてＷ２で示すように第１の方向Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ方向の摺動領域Ａ３が存在する側の端部で最大となる形状である。この時、図４（ａ）に示すように、摩擦部材１２と接触面１３２ａ、１３２ｂは、摩擦部材１２の幅方向の両端部にある領域Ａ２ａ及びＡ２ｂで確実に接触することができる。

また、領域Ａ２ａ、Ａ２ｂはそれぞれ固定部１３１ａ、１３１ｂから見て第１の方向Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ方向の摺動領域Ａ３が存在する側の端部に配置されている。この時、摩擦部材１２のうち固定されず自由に振動できる領域の長さは図４（ａ）においてＬ１で表され、領域Ａ２ａ、Ａ２ｂの間隔と一致する。領域Ａ２ａ、Ａ２ｂは摩擦部材１２と保持部材１３が摩擦部材１２の角部の影響を受けず確実に接触する領域であるため、Ｌ１は変動しにくい。

摩擦部材１２の共振周波数は自由に振動できる領域の長さＬ１にも依存するが、振動型モータ１では長さＬ１も変動しにくい。このため、部品寸法や固定方法のバラつきによる摩擦部材１２の共振周波数の変化がより低減され、駆動力の低下や騒音が発生しにくい。以上により、それぞれの固定部１３１ａ、１３１ｂが有する接触面１３２ａ、１３２ｂは、第２の方向Ｄ２ａ、Ｄ２ｂの長さが第１の方向Ｄ１ａ、Ｄ１ｂの摺動領域Ａ３が存在する側の端部で最大となることが好ましい。

また、保持部材１３の接触面１３２ａ、１３２ｂの形状と締結部材１４と摩擦部材１２とが圧接する領域との関係を、図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ｂ）は締結部材１４と摩擦部材１２とが圧接する領域Ａ４ａ、Ａ４ｂを図４（ａ）に投影した図である。振動型モータ１では領域Ａ４ａ、Ａ４ｂが接触面１３２ａ、１３２ｂに内包されている。

締結部材１４と摩擦部材１２とが圧接する領域Ａ４ａ、Ａ４ｂが接触面１３２ａ、１３２ｂに内包されない時（例えば締結部材１４が傾いて締結された場合）、摩擦部材１２が領域Ａ４ａ、Ａ４ｂに倣って傾き、摩擦部材１２と接触面１３２ａ、１３２ｂとの接触が不安定になることがある。その結果、本発明の効果を低減してしまうことが考えられる。振動型モータ１のように締結部材１４と摩擦部材１２とが互いに圧接する領域Ａ４ａ、Ａ４ｂが接触面１３２ａ、１３２ｂに内包される。このように内包される時は、締結部材１４が傾いて締結された場合であっても摩擦部材１２が接触面１３２ａ、１３２ｂに倣うため、摩擦部材１２と接触面１３２ａ、１３２ｂとの安定した接触が可能となり、本発明の効果を十分得ることができる。以上により、締結部材１４と摩擦部材１２とが圧接する領域Ａ４ａ、Ａ４ｂは接触面１３２ａ、１３２ｂと直交する方向から見て接触面１３２ａ、１３２ｂに内包されることが好ましい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態にかかる振動型モータ２の構成と特徴について詳細に説明する。

図３は第２の実施形態にかかる振動型モータ２を示す図である。図３（ａ）は振動型モータ２の分解斜視図、図３（ｂ）は振動型モータ２を駆動方向（図３においてＤ１方向）の側面方向（図３においてＤ２方向）より見た図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように振動型モータ２は、振動子２１、摩擦部材２２、保持部材２３、締結部材２４によって構成される。

振動子２１は、第１の実施形態と同様に圧電素子２１１、弾性体２１２によって構成され、弾性体２１２には後述の摩擦部材２２に向かって突出する突起２１２ａが設けられている。振動子２１の振動の原理に関しては第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。振動子２１は加圧力Ｆ１により摩擦部材２２に圧接される。摩擦部材２２は穴部２２１ａ、２２１ｂが設けられている。保持部材２３は固定部２３１ａ、２３１ｂを有し、それぞれの固定部２３１ａ、２３１ｂには接触面２３２ａ、２３２ｂが形成されている。締結部材２４であるビスは摩擦部材２２を固定部２３１ａ、２３１ｂに締結する。これらの構成は第１の実施形態と同様である。なお、本実施形態においても、振動子２１の位置を固定するようにしても、摩擦部材２２の位置を固定するようにしてもよい。

ここで、第１の実施形態と同様に、振動子２１の突起２１２ａが圧接する摩擦部材２２の面を第１の面Ｓ１、第１の面Ｓ１の反対側に位置する面を第２の面Ｓ２とする。さらに、第１の面Ｓ１と第１の面Ｓ１に隣接する面の間に形成され、摩擦部材２２の延在する方向（図３においてＤ１方向）に延在する角部を第１の角部Ｃ１とする。また、第２の面Ｓ２と第２の面Ｓ２に隣接する面の間に形成され、摩擦部材２２の延在する方向に延在する角部を第２の角部Ｃ２とする。

図３（ｃ）は図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２を示す図である。第１の角部Ｃ１の曲率半径をＲ１、第２の角部Ｃ２の曲率半径をＲ２とした時、Ｒ１がＲ２より小さい。振動型モータ２の特徴は、第１の角部Ｃ１の曲率半径Ｒ１と第２の角部の曲率半径Ｒ２の大きさが異なり、また第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２のうち曲率半径の小さい第１の角部Ｃ１を形成する第１の面Ｓ１が保持部材２３の接触面２３１ａ、２３１ｂと接触することである。また、第２の実施形態にかかる振動型モータ２では、第１の実施形態と異なり、保持部材２３の接触面２３２ａ、２３２ｂと接触する第１の面Ｓ１が振動子２１の突起２１２ａと圧接する。

次に、本発明の第２の実施形態にかかる振動型モータ２の作用について述べる。

振動型モータ２では、第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２のうち曲率半径の小さい第１の角部Ｃ１を形成する第１の面Ｓ１が保持部材２３の接触面２３１ａ、２３１ｂと接触している。このため、第１の実施形態で述べたように、摩擦部材２２と保持部材２３の接触範囲の幅が大きくなり、幅が変動しにくい。これにより、摩擦部材２２の共振周波数の変化が小さくなる。さらに、摩擦部材２２において振動子２１の突起２１２ａが接触する面である第１の面Ｓ１は振動子２１が滑らかに摺動できるように平面度および面粗度が良好な面が形成される。そのため、平面度および面粗度が良好な面である第１の面Ｓ１が保持部材２３の接触面２３２ａ、２３２ｂと接触することで、摩擦部材２２と保持部材２３の接触が安定し易い。これにより摩擦部材２２の固定条件が安定し易いため、摩擦部材２２の共振周波数の変化をより小さくすることができる。

続いて、本発明の第２の実施形態にかかる振動型モータ２の効果について述べる。

第１の実施形態と同様に、摩擦部材２２と保持部材２３の接触範囲の幅が大きくなり、また変動しにくく、摩擦部材２２の共振周波数の変化は小さい。以上により、部品寸法や固定方法のバラつきによる摩擦部材２２の共振周波数の変化が低減され、駆動力の低下や騒音が発生しにくい振動型モータ２が提供できる。また、振動型モータ２を用いたレンズ駆動装置を提供することができる。さらに、振動型モータ２は保持部材２３の接触面２３２ａ、２３２ｂと接触する第１の面Ｓ１が振動子２１の突起２１２ａと摺動する。その結果、摩擦部材２２の共振周波数の変化をさらに小さくしている。以上により、部品寸法や固定方法のバラつきによる摩擦部材２２の共振周波数の変化が大きく低減され、駆動力の低下や騒音が発生しにくい振動型モータ２を提供することができる。

なお、第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２のうち曲率半径が小さい角部を形成する第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２のいずれか一つの面が保持部材２３と接触すれば本発明の効果を得ることができることは第１の実施形態と同様である。

また、第１の角部Ｃ１の曲率半径Ｒ１と第２の角部Ｃ２の曲率半径Ｒ２が異なれば、本発明の効果を得ることができる。従って、第１の実施形態と同様に、本発明の第２の実施形態の摩擦部材２２の成形方法はプレス加工に限らない。

なお、摺動領域と方向Ｄ１と方向Ｄ２を第１の実施形態と同様に定義した場合、それぞれの固定部２３１ａ、２３１ｂが有する接触面２３２ａ、２３２ｂは、方向Ｄ２の長さが方向Ｄ１の摺動領域が存在する側の端部で最大となることが好ましいことは第１の実施形態と同様である。

なお、締結部材２４と摩擦部材２２が圧接する領域は接触面２３２ａ、２３２ｂと直交する方向から見て接触面２３２ａ、２３２ｂに内包されることが好ましいことは第１の実施形態と同様である。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態にかかる振動型モータ４を用いたレンズ駆動装置３の構成と特徴について説明する。

図７は、第３の実施形態にかかる振動型モータ４を用いたレンズ駆動装置３の全体を示す図である。図７（ａ）はレンズ駆動装置３の斜視図、図７（ｂ）はレンズ駆動装置３を図７（ａ）中を面Ｂで切った断面図である。レンズ駆動装置３はレンズ３１、レンズホルダ３２、２つのガイドバー３３、振動型モータ４によって構成される。

レンズ３１は例えばカメラ鏡筒に使用されるフォーカスレンズであり、レンズの光軸方向（図７（ａ）においてＤ１方向）に進退することで図７（ａ）においてＤ１方向から入射する光束の焦点距離を変化させることができる。

レンズホルダ３２はレンズ３１を保持し、ガイドバー３３が貫通する穴部３２ａと、振動型モータ４に設けられた駆動力伝達部４５ａに連結する溝部３２ｂを有する。

２つのガイドバー３３はレンズ３１の光軸方向（図７（ａ）においてＤ１方向）に延在し、レンズホルダ３２の穴部３２ａを貫通しているため、レンズホルダ３２を光軸方向にのみ移動可能に案内している。

振動型モータ４は第２の実施形態で述べた振動型モータ２と同様の特徴を有する振動型モータである。振動型モータ４はモータの駆動力を伝達する凸形状の駆動力伝達部４５ａを有しており、駆動力伝達部４５ａと溝部３２ｂが嵌合し、連結される。振動型モータ４が駆動した際、駆動力伝達部４５ａと溝部３２ｂの連結により駆動力がレンズホルダ３２に伝達され、レンズホルダ３２とレンズ３１を光軸方向（図７（ａ）においてＤ１方向）に移動させることができる。なお、振動型モータ４の駆動力をレンズホルダ３２に伝達させる機構及びレンズホルダ３２とレンズ３１を光軸方向に移動させる機構については、図７に示す機構に限定されず、その他の機構であってもよい。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明のレンズ駆動装置３に用いる振動型モータ４を示す分解斜視図であり、振動型モータ４の構成を説明する図である。図８（ａ）は、斜め上方から見た分解斜視図、図８（ｂ）は、斜め下方から見た分解斜視図である。振動型モータ４は振動子４１、摩擦部材４２、保持部材４３、締結部材４４、振動子保持部材４５、振動子連結部材４６、振動子連結部材４６を固定する固定部材４７、加圧部材４８、加圧板４９、転動ボール５０によって構成される。

振動子４１、摩擦部材４２、保持部材４３、締結部材４４は、第２の実施形態である振動型モータ２と同様の特徴を有している。詳細な構成に関しては振動型モータ２と同様であるため説明を省略する。また、これにより振動型モータ２と同様の作用、効果を有する。また、振動型モータ２の特徴に加え、保持部材４３には転動ボール５０が配置される溝部４３ａが設けられている。

振動子保持部材４５は振動子４１を保持し、振動子４１と一体となり摩擦部材４２を駆動する。また、振動子４１の駆動力を外部に伝達する駆動力伝達部４５ａと、転動ボール５０が配置される溝部４５ｂを有する。

振動子連結部材４６は例えば薄い板状の金属板から形成される。薄い金属板であるため、振動子４１を摩擦部材４２に加圧する方向（図８においてＤ３方向）には変形容易であり、振動型モータ４の駆動方向（図８においてＤ１方向）には変形しにくい。振動子連結部材４６は振動子４１と結合される結合部４６ａを有する。結合部４６ａは例えば接着や溶接により振動子４１に結合される。また、振動子連結部材４６は振動子連結部材４６を固定する固定部材４７であるビスによって振動子保持部材４５に固定される。振動子連結部材４６によって振動子４１と振動子保持部材４５は連結される。

ここで、振動子連結部材４６は振動子４１を摩擦部材４２に加圧する方向には変形容易であるため、振動子４１を摩擦部材４２に加圧する加圧力を阻害しない。さらに、振動型モータ４の駆動方向には変形しにくいため、振動子４１と振動子保持部材４５を振動型モータ４の駆動方向にガタ無く連結することができる。

加圧部材４８は例えば圧縮バネであり、弾性変形することにより振動子４１を摩擦部材４２に加圧する加圧力を生じる。

加圧部材４８と振動子４１との間には加圧板４９が配置されている。加圧板４９には緩衝部材４９ａとしてフェルトが貼り付けられている。加圧板４９は緩衝部材４９ａを介して振動子４１に接触することで、振動子４１の振動を阻害することなく加圧部材４８が生じる加圧力を振動子４１に伝達することができる。

転動ボール５０は保持部材４３の溝部４３ａと振動子保持部材４５の溝部４５ｂの間に配置される。この構造により摩擦部材４２と保持部材４３に対して、振動子４１、振動子保持部材４５、加圧部材４８及び加圧板４９は振動型モータ４の駆動方向（図８においてＤ１方向）にのみ移動可能に保持される。

上述の構成において振動子４１を振動させると、振動子４１と摩擦部材４２の間に生じる摩擦力により、振動子４１、振動子保持部材４５、加圧部材４８そして加圧板４９がＤ１方向に移動する。なお、振動子４１の位置を固定し、振動子４１と摩擦部材４２の間に生じる摩擦力により摩擦部材４２がＤ１方向に移動する構成にして、摩擦部材４２の移動に伴いレンズホルダ３２とレンズ３１を光軸方向に移動させるようにしてもよい。

図７に示したように、振動子保持部材４５の駆動力伝達部４５ａはレンズ３１を保持するレンズホルダ３２の溝部３２ｂに連結されているため、振動型モータ４の駆動によりレンズ３１およびレンズホルダ３２を光軸方向（図７においてＤ１方向）に進退させることが可能である。レンズ駆動装置３の特徴は本発明の第２の実施形態の振動型モータ２と同様の特徴を有する振動型モータ４を用いてレンズ駆動を行うことである。

次に、本発明の第３の実施形態にかかる振動型モータ４を用いたレンズ駆動装置３の作用について述べる。

レンズ駆動装置３のレンズ駆動に用いる振動型モータ４は第２の実施形態である振動型モータ２と同様の特徴を有しており、振動型モータ２と同様に摩擦部材４２の共振周波数の変化が小さい作用を得ることができる。

更に、本発明の第３の実施形態にかかる振動型モータ４を用いたレンズ駆動装置３の効果について述べる。

レンズ駆動装置３では摩擦部材４２の共振周波数の変化が小さい。このため、部品寸法や固定方法のバラつきに影響を受けない。また、摩擦部材４２の共振周波数の変化が小さいたね、駆動力の低下や騒音が発生しにくいレンズ駆動装置を提供することができる。

なお、レンズ駆動装置３ではフォーカスレンズを駆動する例を示したが、駆動するレンズはフォーカスレンズに限らず、例えばズームレンズや防振レンズでも本発明の効果を得ることができる。
すなわち、レンズ駆動装置３は、デジタルカメラなどの撮像装置に着脱可能なレンズユニット（交換レンズ）に用いることが可能である。また、デジタルカメラなどの撮像装置に一体的に設けられたレンズ鏡筒に用いることができる。

なお、レンズ駆動装置３では第２の実施形態にかかる振動型モータ２と同様の特徴を有する振動型モータ４を用いてレンズ駆動を行う例を示した。しかしながら、レンズ駆動に用いる振動型モータは振動型モータ２と同様である必要はなく、本発明の各実施態様で示した振動型モータのいずれかを用いていれば本発明の効果を得ることができる。また、振動型モータは、例えば振動子が超音波振動する超音波モータである。

本発明は、小型高出力なモータが求められるカメラのレンズ鏡筒内において、レンズ駆動等に利用可能である。

１、２、４ 振動型モータ
１１、２１、４１ 振動子
１１１、２１１ 圧電素子
１１２、２１２ 弾性体
１１２ａ、２１２ａ 突起
１２、２２、４２ 摩擦部材
１３、２３、４３ 保持部材
１４、２４、４４ 締結部材
４５ 振動子保持部材
４６ 振動子連結部材
４７ 固定部材
４８ 加圧部材
４９ 加圧板
５０ 転動ボール
３ レンズ駆動装置
３１ レンズ
３２ レンズホルダ
３３ ガイドバー

Claims (9)

1. 交流電圧を印加することで振動する振動子と、
   前記振動子と圧接する第１の面と、前記第１の面の反対側に位置する第２の面を有し所定の方向に延在する摩擦部材と、
   前記摩擦部材を保持する保持部材を備えた振動型モータであって、
   前記第１の面は隣接する面との間に前記所定の方向と平行な方向に延在する第１の角部を形成し、
   前記第２の面は隣接する面との間に前記所定の方向と平行な方向に延在する第２の角部を形成し、
   前記第１の角部と前記第２の角部の曲率半径は異なり、
   前記第１の角部と前記第２の角部のうち曲率半径が小さい角部を形成する前記第１の面と前記第２の面のいずれか一つの面が前記保持部材と接触することを特徴とする振動型モータ。
2. 前記保持部材は前記摩擦部材を固定する１つ以上の固定部と、各前記固定部において前記摩擦部材と接触する１つ以上の接触面とを有し、前記摩擦部材は前記振動子が摩擦摺動する摺動領域を有し、
   各前記固定部において、前記固定部から見て前記摩擦部材が延在する方向を第１の方向とし、
   各前記固定部において、前記接触面の上における前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とした時、各前記固定部が有する前記接触面は、前記第２の方向の長さが前記第１の方向の前記摺動領域が存在する側の端部で最大となることを特徴とする請求項１に記載の振動型モータ。
3. 前記摩擦部材を前記保持部材に締結する締結部材を更に有し、各前記固定部において、前記締結部材は所定の領域が前記摩擦部材に圧接することで前記摩擦部材を前記接触面に接触させ、前記締結部材の前記所定の領域は前記接触面と直交する方向から見て前記接触面に内包されることを特徴とする請求項２に記載の振動型モータ。
4. 前記摩擦部材の前記第１の面が前記保持部材と接触することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型モータ。
5. 前記摩擦部材の前記第２の面が前記保持部材と接触することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型モータ。
6. 前記振動型モータは、前記振動子が超音波振動する超音波モータであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動型モータ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動型モータを用いてレンズを駆動することを特徴とするレンズ駆動装置。
8. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動型モータを用いてレンズを駆動することを特徴とする、撮像装置に着脱可能なレンズユニット。
9. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動型モータを用いてレンズを駆動することを特徴とする撮像装置。

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