JP2017143659A - Turning drive unit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turning drive unit that has a high general purpose, a small size, and excellent controllability.SOLUTION: A monitor camera, which is an example of a turning drive device, comprises: a camera body 110; a turning frame body 120 that pivotally supports the camera body 110 so as to freely rotate it around a first rotation axis L1; a base part 130 that pivotally supports the turning frame body 120 around a second rotation axis L2 orthogonal to the first rotation axis L1; and two vibration type actuators 101a, 101b arranged on the base part 130. A driven body 103 of each of the vibration type actuators 101a, 101b is connected to a camera body 110. By driving each of the two driven bodies 103 in the same direction as a third direction substantially orthogonal to both the first rotation axis L1 and the second rotation axis L2, the camera body 110 is rotated around the first rotation axis L1. By driving it in a direction opposite the third direction, the camera body 110 and the turning frame body 120 are integrally rotated around the second ration axis L2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、振動体と被駆動体とを加圧接触させ、振動体に励起させた振動によって振動体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を用いた旋回駆動装置に関する。   The present invention relates to a turning drive device using a vibration type actuator that brings a vibrating body and a driven body into pressure contact and moves the vibrating body and the driven body relatively by vibration excited by the vibrating body.

振動型アクチュエータの特徴である高精度で静粛な駆動を活かした旋回駆動装置が知られている(特許文献1参照)。図9は、周知の旋回駆動装置の一例であるステージ装置400の概略構成を示す側面図である。ステージ装置400では、パン駆動用の振動型アクチュエータ401aの駆動軸にケース420が固定されており、ケース420にはチルト駆動用の振動型アクチュエータ401bが固定されている。そして、チルト駆動用の振動型アクチュエータ401bの駆動軸には、旋回ステージ410が固定されている。このような構成により、振動型アクチュエータ401bを駆動することにより、旋回ステージ410のみを第1の回転軸L1回りに回転させるチルト駆動を行うことができる。そして、振動型アクチュエータ401aを駆動することにより、ケース420と振動型アクチュエータ401bと旋回ステージ410とを一体的に第2の回転軸L2回りに回転させるパン駆動を行うことができる。   A turning drive device is known that utilizes the high-precision and silent drive that is characteristic of a vibration actuator (see Patent Document 1). FIG. 9 is a side view showing a schematic configuration of a stage device 400 which is an example of a known turning drive device. In stage device 400, case 420 is fixed to the drive shaft of vibration actuator 401a for pan driving, and vibration actuator 401b for tilt driving is fixed to case 420. A turning stage 410 is fixed to the drive shaft of the vibration type actuator 401b for tilt driving. With such a configuration, by driving the vibration type actuator 401b, it is possible to perform tilt driving in which only the turning stage 410 is rotated about the first rotation axis L1. Then, by driving the vibration type actuator 401a, it is possible to perform pan driving in which the case 420, the vibration type actuator 401b, and the turning stage 410 are integrally rotated about the second rotation axis L2.

旋回駆動装置の別の例として、互いに略直交する2つの軸のそれぞれの軸回りに回転自在な球体を回転体とし、回転体を回転駆動するために2つ以上の圧電駆動部を備える回転駆動装置が提案されている(特許文献2参照)。2つ以上の圧電駆動部はそれぞれ、回転体を回転させる第1の運転モードと、縦振動により非回転用の圧電駆動部と回転体との間の摩擦力を低減させる第2の運転モードでの駆動が可能となっている。   As another example of the swivel drive device, a sphere that is rotatable around each of two axes substantially orthogonal to each other is used as a rotator, and the rotator is provided with two or more piezoelectric drive units for rotationally driving the rotator. An apparatus has been proposed (see Patent Document 2). Each of the two or more piezoelectric drive units is a first operation mode in which the rotating body is rotated, and a second operation mode in which the frictional force between the non-rotating piezoelectric drive unit and the rotating body is reduced by longitudinal vibration. Can be driven.

特開2005−37724号公報JP 2005-37724 A 特開2001−211676号公報JP 2001-211676 A

しかしながら、上記のステージ装置400では、パン駆動の際に、旋回ステージ410だけでなくチルト駆動用の振動型アクチュエータ401bとケース420とが一体となって第2の回転軸L2回りに回転する。そのため、パン駆動用の振動型アクチュエータ401aには大きなトルクが必要となってしまい、パン駆動用の振動型アクチュエータ401aが大型化し、ひいてはステージ装置400全体が大型化するという問題が生じる。また、チルト駆動用の振動型アクチュエータ401bが第2の回転軸L2回りに回転するために、チルト駆動用の振動型アクチュエータ401bへの給電のためにスリップリング等を用いる必要があり、その分だけステージ装置が大型化してしまうという問題がある。更に、チルト駆動用の振動型アクチュエータ401bは、旋回ステージ410の外径側に配置されているため、パン駆動時のイナーシャが増大し、旋回ステージ410の位置決め精度や応答性等が低下するおそれがある。加えて、ステージ装置400を設置する場所には、チルト駆動用の振動型アクチュエータ401bが移動可能なスペースを確保する必要があり、設置場所が制限されてしまうという問題がある。   However, in the stage apparatus 400 described above, not only the turning stage 410 but also the vibration actuator 401b for tilt driving and the case 420 are integrally rotated around the second rotation axis L2 during pan driving. For this reason, a large torque is required for the vibration actuator 401a for driving the pan, and there is a problem that the vibration actuator 401a for driving the pan is increased in size, and the entire stage device 400 is increased in size. In addition, since the vibration actuator 401b for tilt driving rotates around the second rotation axis L2, it is necessary to use a slip ring or the like for supplying power to the vibration actuator 401b for tilt driving, and accordingly. There is a problem that the stage device becomes large. Further, since the vibration type actuator 401b for tilt driving is arranged on the outer diameter side of the turning stage 410, the inertia at the time of pan driving increases, and the positioning accuracy and responsiveness of the turning stage 410 may be lowered. is there. In addition, it is necessary to secure a space where the vibration actuator 401b for tilt driving can be moved at a place where the stage apparatus 400 is installed, and there is a problem that the installation place is limited.

上記特許文献2に記載された回転駆動装置では、複数の圧電駆動部を用いて回転体を駆動する構成となっているため、ステージ装置400についての上述の問題は生じない。しかし、球体状の回転体を所定の方向に回転させるためには、複数の圧電駆動部のうちの1つを第1の運転モードで駆動し、残りを回転体との間の摩擦力を低減するために第2の運転モードで駆動する必要があるため、消費電力が増大するという問題がある。また、回転体はその表面で圧電駆動部と接触しているため、回転体の表面に高精度な加工が必要となり、生産コストが増加する。更に、回転体が球体状であるため、平板状のステージと比較すると、旋回ステージに取り付ける部材(例えば、カメラ等)の形状や大きさの制限が大きいという問題もある。   The rotational drive device described in Patent Document 2 has a configuration in which a rotating body is driven using a plurality of piezoelectric drive units, and thus the above-described problem with respect to the stage device 400 does not occur. However, in order to rotate the spherical rotating body in a predetermined direction, one of the plurality of piezoelectric driving units is driven in the first operation mode, and the remaining friction force between the rotating body and the rotating body is reduced. In order to do so, it is necessary to drive in the second operation mode, which causes a problem of increased power consumption. Further, since the rotating body is in contact with the piezoelectric drive unit on the surface thereof, high-precision processing is required on the surface of the rotating body, and the production cost increases. Furthermore, since the rotating body is spherical, there is a problem that the shape and size of a member (for example, a camera or the like) attached to the turning stage is greatly limited as compared with a flat plate stage.

本発明は、汎用性が高く、小型で制御性に優れた旋回駆動装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a turning drive device that is highly versatile, small in size, and excellent in controllability.

本発明に係る旋回駆動装置は、第1の回転体と、前記第1の回転体を第1の軸の軸回りに回転自在に軸支する第2の回転体と、前記第1の軸と略直交する第2の軸の軸回りに前記第2の回転体を回転自在に軸支する基台部と、前記基台部に配置された2つの振動型アクチュエータと、を備え、前記2つの振動型アクチュエータはそれぞれ、前記基台部に支持された支持部材と、前記支持部材に保持された振動体と、前記振動体に励起された振動によって、前記第1の軸および前記第2の軸の両方と略直交する第3の軸の軸方向に駆動される被駆動体と、を有し、前記2つの振動型アクチュエータの前記被駆動体はそれぞれ前記第1の回転体と連結され、前記2つの振動型アクチュエータの前記被駆動体をそれぞれ前記第3の軸の軸方向の同じ向きに駆動したときに前記第1の回転体は前記第1の軸の軸回りに回転し、前記2つの振動型アクチュエータの前記被駆動体をそれぞれ前記第3の軸の軸方向の反対向きに駆動したときに、前記第1の回転体および前記第2の回転体は一体的に前記第2の軸の軸回りに回転することを特徴とする。   The turning drive device according to the present invention includes a first rotating body, a second rotating body that rotatably supports the first rotating body about an axis of the first axis, and the first shaft. A base part that rotatably supports the second rotating body around an axis of a second axis that is substantially orthogonal, and two vibration actuators disposed on the base part, and the two Each of the vibration type actuators includes a support member supported by the base portion, a vibration body held by the support member, and vibrations excited by the vibration body, so that the first shaft and the second shaft A driven body driven in the axial direction of a third axis that is substantially orthogonal to both of the two driven actuators, wherein the driven bodies of the two vibration actuators are coupled to the first rotating body, The driven bodies of the two vibration actuators are the same in the axial direction of the third axis. The first rotating body rotates about the axis of the first axis when driven, and the driven bodies of the two vibration actuators are respectively opposite to the axial direction of the third axis. When driven, the first rotating body and the second rotating body integrally rotate about the axis of the second shaft.

本発明によれば、汎用性が高く、小型で制御性に優れた旋回駆動装置を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a turning drive device that is highly versatile, small in size, and excellent in controllability.

本発明の第1実施形態に係る監視カメラの概略構成を示す斜視図及び分解斜視図である。It is the perspective view and exploded perspective view which show schematic structure of the surveillance camera which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示す監視カメラの側面図である。It is a side view of the surveillance camera shown in FIG. 図1に示す監視カメラを構成する振動型アクチュエータの概略構成を示す分解斜視図と、振動型アクチュエータを構成する振動体に励起される振動の振動モードを説明する斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a vibration type actuator constituting the surveillance camera shown in FIG. 1 and a perspective view for explaining a vibration mode of vibration excited by a vibrating body constituting the vibration type actuator. 図1に示す監視カメラをパン駆動させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which pan-driven the surveillance camera shown in FIG. 図1に示す監視カメラをチルト駆動させた状態を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a state where the surveillance camera shown in FIG. 1 is tilt-driven. 図1に示す監視カメラの変形例に係るステージ装置の斜視図である。It is a perspective view of the stage apparatus which concerns on the modification of the surveillance camera shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係る監視カメラの概略構成を示す斜視図と、監視カメラを構成する振動型アクチュエータ及びその周辺の構造を示す分解斜視図である。It is the perspective view which shows schematic structure of the surveillance camera which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and the exploded perspective view which shows the vibration type actuator which comprises a surveillance camera, and its surrounding structure. 図7に示す監視カメラを構成する振動型アクチュエータにおいて振動体と被駆動体とを加圧接触させる別の構成を説明する図(側面図)である。It is a figure (side view) explaining another structure which pressurizes a vibrating body and a to-be-driven body in the vibration type actuator which comprises the surveillance camera shown in FIG. 周知のステージ装置の概略構成を示す側面図である。It is a side view which shows schematic structure of a known stage apparatus.

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。本実施形態では、本発明に係る旋回駆動装置として、監視カメラ及びステージ装置を取り上げることとする。但し、本発明に係る旋回駆動装置は、このような用途に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, a surveillance camera and a stage device are taken up as the turning drive device according to the present invention. However, the turning drive device according to the present invention is not limited to such applications.

本発明の第1実施形態について説明する。図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る監視カメラ100の概略構成を示す斜視図である。図1(b)は、監視カメラ100の分解斜視図である。説明の便宜上、図1(a),(b)に示すように、監視カメラ100に対して、互いに直交するX方向(X軸)、Y方向(Y軸)及びZ方向(Z軸)を定める。そして、監視カメラ100は、XY面が水平面と略平行となり、Z軸が鉛直方向と略平行となるように配置されているものとする。「略平行」とは、実質的に平行とみなすことができることをいい、厳密に平行であることを必要としないことをいう。   A first embodiment of the present invention will be described. Fig.1 (a) is a perspective view which shows schematic structure of the surveillance camera 100 which concerns on 1st Embodiment of this invention. FIG. 1B is an exploded perspective view of the monitoring camera 100. For convenience of explanation, as shown in FIGS. 1A and 1B, an X direction (X axis), a Y direction (Y axis), and a Z direction (Z axis) that are orthogonal to each other are defined for the surveillance camera 100. . And the surveillance camera 100 shall be arrange | positioned so that XY plane may become substantially parallel to a horizontal surface and a Z-axis may become substantially parallel to a perpendicular direction. “Substantially parallel” means that it can be regarded as substantially parallel, and does not need to be strictly parallel.

監視カメラ100は、振動型アクチュエータ101a,101b、カメラ本体110(第1の回転体(撮像装置))、旋回枠体120(第2の回転体)及び基台部130を備える。カメラ本体110は、レンズ部111、2つの取付部112及び2つの第1の回転シャフト部113を有する。旋回枠体120は、第2の回転シャフト部122及び2カ所に設けられた第1の軸受121を有する。基台部130は、第2の軸受131及び2本のガイドピン132を有する。   The monitoring camera 100 includes vibration type actuators 101a and 101b, a camera body 110 (first rotating body (imaging device)), a turning frame body 120 (second rotating body), and a base 130. The camera body 110 includes a lens unit 111, two attachment portions 112, and two first rotation shaft portions 113. The revolving frame 120 has a second rotating shaft portion 122 and first bearings 121 provided at two locations. The base part 130 includes a second bearing 131 and two guide pins 132.

カメラ本体110に設けられた2つの第1の回転シャフト部113はそれぞれ、レンズ部111の光軸L3と略直交する第1の回転軸L1(第1の軸)を中心軸とする丸棒状シャフトであり、旋回枠体120に設けられた第1の軸受121に挿入される。これにより、カメラ本体110は、旋回枠体120に対して第1の回転軸L1を中心として回転自在に軸支される。なお、第1の軸受121は、転がり軸受や滑り軸受等である。旋回枠体120の第2の回転シャフト部122は、第2の回転軸L2(第2の軸)を中心軸とした丸棒状シャフトであり、基台部130に設けられた第2の軸受131に挿入される。これにより、旋回枠体120は、基台部130に対して第2の回転軸L2を中心として回転自在に軸支される。なお、第2の軸受131は、転がり軸受や滑り軸受等である。   Each of the two first rotating shaft portions 113 provided in the camera body 110 is a round rod-shaped shaft having a first rotating axis L1 (first axis) substantially orthogonal to the optical axis L3 of the lens portion 111 as a central axis. And inserted into the first bearing 121 provided on the revolving frame 120. As a result, the camera body 110 is pivotally supported by the revolving frame 120 so as to be rotatable about the first rotation axis L1. Note that the first bearing 121 is a rolling bearing or a sliding bearing. The second rotating shaft portion 122 of the revolving frame body 120 is a round bar-shaped shaft having the second rotating shaft L <b> 2 (second axis) as a central axis, and the second bearing 131 provided on the base portion 130. Inserted into. Thereby, the revolving frame 120 is pivotally supported by the base portion 130 so as to be rotatable about the second rotation axis L2. The second bearing 131 is a rolling bearing or a sliding bearing.

ここで、図1に示されるように、第2の回転軸L2はZ方向と略平行であり、第1の回転軸L1と第2の回転軸L2とは略直交している。ここで、第1の回転軸L1と第2の回転軸L2とが略直交しているとは、部品誤差や組み付け誤差を考慮し、カメラ本体110のチルト駆動とパン駆動とが独立して可能な角度で交差していることを指し、厳密に直交していることを必要としないことをいう。レンズ部111の光軸L3と第1の回転軸L1とが略直交することも、同様に定義される。   Here, as shown in FIG. 1, the second rotation axis L2 is substantially parallel to the Z direction, and the first rotation axis L1 and the second rotation axis L2 are substantially orthogonal. Here, the fact that the first rotation axis L1 and the second rotation axis L2 are substantially orthogonal allows tilt drive and pan drive of the camera body 110 independently in consideration of component errors and assembly errors. It means crossing at a certain angle and does not need to be strictly orthogonal. It is similarly defined that the optical axis L3 of the lens unit 111 and the first rotation axis L1 are substantially orthogonal to each other.

基台部130に対してカメラ本体110と旋回枠体120は一体的に第2の回転軸L2回りに回転自在であり、旋回枠体120に対してカメラ本体110は、第1の回転軸L1回りに回転自在となっている。前述の通り、本実施形態では、Z方向を鉛直方向と略平行な方向としているため、第2の回転軸L2は鉛直方向と略平行であり、第1の回転軸L1は水平方向と略平行である。そこで、以下の説明では、適宜、第1の回転軸L1回りにカメラ本体110を回転させる駆動をチルト駆動といい、第2の回転軸L2回りにカメラ本体110と旋回枠体120とを一体的に回転させる駆動をパン駆動という。   The camera body 110 and the turning frame body 120 are integrally rotatable about the second rotation axis L2 with respect to the base portion 130, and the camera body 110 is rotated with respect to the turning frame body 120 by the first rotation axis L1. It can rotate freely. As described above, in the present embodiment, since the Z direction is substantially parallel to the vertical direction, the second rotation axis L2 is substantially parallel to the vertical direction, and the first rotation axis L1 is substantially parallel to the horizontal direction. It is. Therefore, in the following description, driving for rotating the camera body 110 about the first rotation axis L1 as appropriate is referred to as tilt driving, and the camera body 110 and the turning frame body 120 are integrated with each other about the second rotation axis L2. The drive that is rotated at a time is called pan drive.

監視カメラ100が図1(a)に示すように第1の回転軸L1がY方向と略平行な状態にあるときにX方向から見て、2つの取付部112は、カメラ本体110において、第2の回転軸L2を中心としてY方向で実質的に対称となる位置に設けられている。第1の回転シャフト部113が第1の軸受121に軸支されることによりカメラ本体110が旋回枠体120に支持された状態で、2つの取付部112は旋回枠体120とは接触していない。2つの取付部112はそれぞれ、連結部材の一例である自在継手105(図2参照)を介して、振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの被駆動体103(図3参照)に連結される。基台部130に設けられた2本のガイドピン132は、後述するように、振動型アクチュエータ101a,101bを支持する役割を担う。   When the surveillance camera 100 is in a state where the first rotation axis L1 is substantially parallel to the Y direction as shown in FIG. It is provided at a position that is substantially symmetric in the Y direction about the second rotation axis L2. The two attachment portions 112 are in contact with the revolving frame body 120 in a state where the camera body 110 is supported by the revolving frame body 120 by the first rotating shaft portion 113 being pivotally supported by the first bearing 121. Absent. The two attachment portions 112 are respectively connected to the driven bodies 103 (see FIG. 3) of the vibration type actuators 101a and 101b via a universal joint 105 (see FIG. 2) which is an example of a connecting member. As will be described later, the two guide pins 132 provided on the base 130 serve to support the vibration type actuators 101a and 101b.

図2は、監視カメラ100の側面図であり、ホームポジションにある状態を示している。ホームポジションは、パン駆動の回転角度(以下「パン角度」という)とチルト駆動の回転角度(以下「チルト角度」という)がそれぞれ0度である状態を指す。よって、ホームポジションでは、第1の回転軸L1はY方向と略平行であり、且つ、レンズ部111の光軸L3はX方向と略平行となっている。ホームポジションでは、Y方向から見て、一方の振動型アクチュエータ101aの被駆動体103とカメラ本体110の一方の取付部112とを連結する自在継手105のコマ部105bの中心が、第2の回転軸L2上に位置する。このことは、他方の振動型アクチュエータ101b(図2には不図示)についても同様である。自在継手105の詳細については後述する。   FIG. 2 is a side view of the monitoring camera 100 and shows a state in the home position. The home position indicates a state in which the rotation angle of pan driving (hereinafter referred to as “pan angle”) and the rotation angle of tilt driving (hereinafter referred to as “tilt angle”) are 0 degrees. Therefore, at the home position, the first rotation axis L1 is substantially parallel to the Y direction, and the optical axis L3 of the lens unit 111 is substantially parallel to the X direction. At the home position, when viewed from the Y direction, the center of the top part 105b of the universal joint 105 that connects the driven body 103 of one vibration type actuator 101a and one mounting part 112 of the camera body 110 is the second rotation. Located on axis L2. The same applies to the other vibration type actuator 101b (not shown in FIG. 2). Details of the universal joint 105 will be described later.

図3(a)は、振動型アクチュエータ101aの概略構成を示す分解斜視図である。振動型アクチュエータ101a,101bは共に同じ構造を有するため、振動型アクチュエータ101bについての説明は省略する。振動型アクチュエータ101aは、振動体102、被駆動体103及び支持部材104を有する。振動体102は、弾性体102b、固定部102d、弾性体102bの一方の面に設けられた2つの突起部102c、弾性体102bにおいて突起部102cが設けられている面の反対側の面に設けられた圧電素子102aを有する。ここでは、振動体102として、2つの突起部102cで被駆動体103を摩擦駆動する構成を取り上げるが、被駆動体103を摩擦駆動するためには突起部102cは少なくとも1つあればよい。   FIG. 3A is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the vibration type actuator 101a. Since both the vibration type actuators 101a and 101b have the same structure, the description of the vibration type actuator 101b is omitted. The vibration type actuator 101 a includes a vibration body 102, a driven body 103, and a support member 104. The vibrating body 102 is provided on the opposite surface of the elastic body 102b, the fixed portion 102d, the two protrusions 102c provided on one surface of the elastic body 102b, and the surface of the elastic body 102b on which the protrusion 102c is provided. The piezoelectric element 102a is provided. Here, a configuration in which the driven body 103 is frictionally driven by the two protrusions 102 c is taken up as the vibrating body 102, but in order to frictionally drive the driven body 103, at least one protrusion 102 c is sufficient.

弾性体102bは、略矩平板状の形状を有し、例えば、マルテンサイト系のステンレス等の金属材料からなる。振動体102を支持部材104に固定するための固定部102dは、弾性体102bと一体的に振動体102の長手方向端に設けられている。突起部102cは、ばね性を有する厚さ(高さ)で形成されており、例えば、弾性体102bを構成する板材のプレス加工等によって弾性体102bと一体的に形成されている。但し、突起部102cは、これに限らず、溶接等によって弾性体102bに固定されていてもよい。突起部102cの先端部(上面)は、被駆動体103の摺動部103aと摩擦摺動するため、少なくとも突起部102cには、耐摩耗性を高めるために焼入処理等の硬化処理が施されている。   The elastic body 102b has a substantially rectangular flat plate shape and is made of, for example, a metal material such as martensitic stainless steel. A fixing portion 102d for fixing the vibrating body 102 to the support member 104 is provided integrally with the elastic body 102b at the longitudinal end of the vibrating body 102. The protrusion 102c is formed with a thickness (height) having spring properties, and is formed integrally with the elastic body 102b by, for example, pressing a plate material constituting the elastic body 102b. However, the protrusion 102c is not limited thereto, and may be fixed to the elastic body 102b by welding or the like. Since the tip portion (upper surface) of the protrusion 102c slides frictionally with the sliding portion 103a of the driven body 103, at least the protrusion 102c is subjected to a hardening process such as a quenching process in order to improve wear resistance. Has been.

電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子102aは、接着剤を用いて弾性体102bに接合されている。圧電素子102aは、矩形平板状の圧電セラミックスの両面に所定形状の電極が形成された構造を有する。圧電素子102aの電極には、不図示のフレキシブル配線板等を介して、所定の周波数の駆動電圧(交流電圧)が印加される。これにより、振動体102に後述する第1の振動モードと第2の振動モードの振動が励起され、2つの突起部102cを結ぶ方向と突起部102cの突出方向とを含む面内で、突起部102cに楕円運動を生じさせることができる。突起部102cの楕円運動によって被駆動体103は摩擦駆動され、被駆動体103と振動体102とを相対的にX方向に移動させることができる。本実施形態では、後述するように、振動体102は、支持部材104に支持されてX方向に移動することができないため、被駆動体103がX方向に移動する。なお、X方向は、第1の回転軸L1及び第2の回転軸L2の両方と略直交する第3の軸の軸方向(軸が延びる方向)である。   The piezoelectric element 102a, which is an electro-mechanical energy conversion element, is bonded to the elastic body 102b using an adhesive. The piezoelectric element 102a has a structure in which electrodes having a predetermined shape are formed on both sides of a rectangular plate-shaped piezoelectric ceramic. A drive voltage (AC voltage) having a predetermined frequency is applied to the electrode of the piezoelectric element 102a via a flexible wiring board (not shown). As a result, vibrations of a first vibration mode and a second vibration mode, which will be described later, are excited on the vibrating body 102, and the protrusions are within the plane including the direction connecting the two protrusions 102c and the protrusion direction of the protrusions 102c. An elliptical motion can be generated in 102c. The driven body 103 is frictionally driven by the elliptical motion of the protrusion 102c, and the driven body 103 and the vibrating body 102 can be relatively moved in the X direction. In the present embodiment, as will be described later, since the vibrating body 102 is supported by the support member 104 and cannot move in the X direction, the driven body 103 moves in the X direction. Note that the X direction is an axial direction (a direction in which the axis extends) of a third axis that is substantially orthogonal to both the first rotation axis L1 and the second rotation axis L2.

被駆動体103は、ステンレス等の金属材料からなり、略丸棒状の形状を有する。被駆動体103において、振動体102の2つの突起部102cとの摩擦摺動面である摺動部103aは平面状に形成されており、長手方向の一端には自在継手105と連結される連結部103bが設けられている。摺動部103aは、丸棒状部材の側面(曲面)をプレス加工や切削加工等により平坦にし、平滑な面となるようにラップ加工等を施すことにより形成することができる。また、摺動部103aには、窒化処理等の硬化処理が施されており、耐摩耗性が高められている。振動体102と被駆動体103とは、被駆動体103に内蔵される等して設けられた不図示のネオジウム磁石やフェライト磁石等の磁石による磁力(吸引力)により、所定の加圧力でZ方向において振動体102(突起部102c)と加圧接触している。   The driven body 103 is made of a metal material such as stainless steel and has a substantially round bar shape. In the driven body 103, a sliding portion 103a which is a friction sliding surface with the two protrusions 102c of the vibrating body 102 is formed in a flat shape, and is connected to the universal joint 105 at one end in the longitudinal direction. A portion 103b is provided. The sliding portion 103a can be formed by flattening the side surface (curved surface) of the round bar-like member by pressing or cutting, and performing lapping or the like so as to be a smooth surface. Further, the sliding portion 103a is subjected to a hardening process such as a nitriding process, so that the wear resistance is enhanced. The vibrating body 102 and the driven body 103 are formed with a predetermined pressure by a magnetic force (attraction force) generated by a magnet such as a neodymium magnet or a ferrite magnet (not shown) provided in the driven body 103 or the like. It is in pressure contact with the vibrating body 102 (projection 102c) in the direction.

支持部材104は、支持部104aとガイド溝部104bを有しており、振動体102の固定部102dが支持部104aに対して溶接や接着等により接合されている。支持部104aはZ方向に突出した形状を有しており、振動振幅の小さい振動体102の固定部102dのみを安定して固定する。これにより、振動体102に励起された振動の基台部130への伝搬を抑制することができると共に、振動体102を支持部材104に固定したことによって振動体102での振動の励起が阻害されてしまうことを抑制することができる。   The support member 104 includes a support portion 104a and a guide groove portion 104b, and the fixing portion 102d of the vibrating body 102 is joined to the support portion 104a by welding, adhesion, or the like. The support portion 104a has a shape protruding in the Z direction, and stably fixes only the fixing portion 102d of the vibrating body 102 having a small vibration amplitude. Accordingly, propagation of vibration excited by the vibrating body 102 to the base portion 130 can be suppressed, and excitation of vibration in the vibrating body 102 is inhibited by fixing the vibrating body 102 to the support member 104. Can be suppressed.

支持部材104のガイド溝部104bは、X方向において2つの突起部102cの中間に位置しており、Y方向に略平行に伸びた長穴形状を有する。ガイド溝部104bへは、基台部130にZ方向に突出するように形成されたガイドピン132が挿通される。ガイドピン132の外径とガイド溝部104bのX方向の幅は、ガイドピン132に対して支持部材104がY方向には移動可能であるがX方向では移動不可能となる寸法公差(はめあい公差)に設定されている。したがって、支持部材104は、ガイドピン132によってX方向での移動は規制されているが、Y方向とZ方向には移動が可能となっている。よって、支持部材104に接合された振動体102も、基台部130に対してX方向での移動が規制される一方で、Y方向及びZ方向へは移動可能となっており、このような構成としている理由については後述する。   The guide groove 104b of the support member 104 is located in the middle of the two protrusions 102c in the X direction, and has a long hole shape extending substantially parallel to the Y direction. A guide pin 132 formed so as to protrude in the Z direction on the base portion 130 is inserted into the guide groove portion 104b. The outer diameter of the guide pin 132 and the width of the guide groove portion 104b in the X direction are dimensional tolerances (fitting tolerances) that allow the support member 104 to move in the Y direction but not in the X direction with respect to the guide pin 132. Is set to Therefore, the support member 104 is restricted from moving in the X direction by the guide pins 132, but can move in the Y direction and the Z direction. Therefore, the vibrating body 102 joined to the support member 104 is also movable in the Y direction and the Z direction while being restricted from moving in the X direction with respect to the base portion 130. The reason for the configuration will be described later.

自在継手105は、所謂、ユニバーサルジョイントであり、コマ部105bにおいて、Y軸回りとZ軸回りにそれぞれ回転可能な構造を有している。自在継手105の長手方向端にはそれぞれ、取付穴部105aが設けられている。一方の取付穴部105aは、被駆動体103に設けられている連結部103bと嵌合し、これにより、自在継手105は被駆動体103に連結される。自在継手105の他方の取付穴部105aは、カメラ本体110の取付部112に固定される。こうして、自在継手105を介して、カメラ本体110の取付部112と被駆動体103とが連結される。なお、自在継手105と被駆動体103或いは取付部112との連結は、接着や焼嵌め、ピン等を用いて行ってもよい。   The universal joint 105 is a so-called universal joint, and has a structure that can rotate around the Y axis and the Z axis in the top part 105b. A mounting hole 105 a is provided at each longitudinal end of the universal joint 105. One mounting hole 105 a is fitted to a connecting portion 103 b provided in the driven body 103, whereby the universal joint 105 is connected to the driven body 103. The other attachment hole 105 a of the universal joint 105 is fixed to the attachment portion 112 of the camera body 110. Thus, the mounting portion 112 of the camera body 110 and the driven body 103 are connected via the universal joint 105. The connection between the universal joint 105 and the driven body 103 or the mounting portion 112 may be performed using adhesion, shrink fitting, a pin, or the like.

続いて、振動型アクチュエータ101aの駆動(被駆動体103のX方向での駆動)に用いられる固有振動モードについて説明する。図3(b)は、振動型アクチュエータ101aを駆動するために振動体102に励起させる第1の振動モードを説明する斜視図である。図3(c)は、振動型アクチュエータ101aを駆動するために振動体102に励起させる第2の振動モードを説明する斜視図である。なお、図3(b),(c)では、変形形状の理解を容易にするために、振動体102の形状に比べて変位量が拡大されて表示されている。図3(b),(c)に示したX,Y,Z方向はそれぞれ、図2や図3(a)でのX,Y,Z方向と同じ方向となっている。   Next, the natural vibration mode used for driving the vibration type actuator 101a (driving the driven body 103 in the X direction) will be described. FIG. 3B is a perspective view illustrating a first vibration mode in which the vibrating body 102 is excited to drive the vibration type actuator 101a. FIG. 3C is a perspective view illustrating a second vibration mode in which the vibrating body 102 is excited to drive the vibration type actuator 101a. In FIGS. 3B and 3C, in order to facilitate understanding of the deformed shape, the displacement amount is enlarged and displayed as compared with the shape of the vibrating body 102. The X, Y, and Z directions shown in FIGS. 3B and 3C are the same as the X, Y, and Z directions in FIGS. 2 and 3A, respectively.

第1の振動モードは、X方向において2次の屈曲振動を生じるモードであり、Y方向と略平行な3本の節を有し、突起部102cは、第1の振動モードの振動によりX方向で往復運動を行う。このとき、突起部102cを第1の振動モードの振動で節となる位置の近傍に設けることにより、突起部102cをX方向で大きく変位させることができる。第2の振動モードは、Y方向において1次の屈曲振動を生じるモードであり、X方向と略平行な2本の節を有し、突起部102cは、第2の振動モードの振動によりZ方向で往復運動を行う。このとき、突起部102cが第2の振動モードの振動で腹となる位置の近傍に設けることにより、突起部102cをZ方向で大きく変位させることができる。なお、振動体102の固定部102dは、第1の振動モードの振動振幅が小さくなる節の近傍で、且つ、第2の振動モードの振動振幅が小さくなる節の近傍で、支持部104aに固定されている。   The first vibration mode is a mode in which secondary bending vibration is generated in the X direction, and has three nodes substantially parallel to the Y direction. The protrusion 102c is driven in the X direction by the vibration of the first vibration mode. Reciprocate at At this time, the protrusion 102c can be greatly displaced in the X direction by providing the protrusion 102c in the vicinity of a position that becomes a node by vibration in the first vibration mode. The second vibration mode is a mode in which a primary bending vibration is generated in the Y direction, has two nodes substantially parallel to the X direction, and the protrusion 102c is in the Z direction due to the vibration of the second vibration mode. Reciprocate at At this time, the protrusion 102c can be greatly displaced in the Z direction by providing the protrusion 102c in the vicinity of the position where the protrusion 102c becomes antinode due to the vibration in the second vibration mode. Note that the fixing portion 102d of the vibrating body 102 is fixed to the support portion 104a in the vicinity of the node where the vibration amplitude of the first vibration mode is small and in the vicinity of the node where the vibration amplitude of the second vibration mode is small. Has been.

第1の振動モードと第2の振動モードとを組み合わせることにより、突起部102cの先端部に略ZX面内で楕円運動を発生させ、これにより、略X方向に被駆動体103を摩擦駆動する駆動力を発生させることができる。このとき、2つの突起部102cがそれぞれ、第1の振動モードの節の位置、且つ、第2の振動モードの腹の位置に設けられていることで、突起部102cの振動変位を最も大きくすることができるため、高い出力を得ることができる。   By combining the first vibration mode and the second vibration mode, an elliptical motion is generated in the substantially ZX plane at the tip of the projection 102c, and thereby the driven body 103 is frictionally driven in the approximately X direction. A driving force can be generated. At this time, the two protrusions 102c are provided at the nodes of the first vibration mode and the antinodes of the second vibration mode, respectively, so that the vibration displacement of the protrusion 102c is maximized. Therefore, high output can be obtained.

次に、監視カメラ100でチルト駆動及びパン駆動を行う際の振動型アクチュエータ101a,101bの駆動方法について説明する。ここでは、便宜上、チルト角度のみを±30度とした場合と、パン角度のみを±30度とした場合について説明するが、チルト角度及びパン角度はこれに限定されるものではない。監視カメラ100においてパン角度及びチルト角度が0度となっているとき(ホームポジションにあるとき)の監視カメラ100の状態は、図1(a)及び図2に示されている。   Next, a driving method of the vibration type actuators 101a and 101b when the surveillance camera 100 performs tilt driving and pan driving will be described. Here, for convenience, a case where only the tilt angle is set to ± 30 degrees and a case where only the pan angle is set to ± 30 degrees will be described, but the tilt angle and the pan angle are not limited thereto. The state of the surveillance camera 100 when the pan angle and the tilt angle are 0 degrees (when in the home position) in the surveillance camera 100 is shown in FIGS.

図4は、監視カメラ100をチルト駆動させた状態を示す斜視図である。図4(a)は、ホームポジションからチルト角度のみを−30度駆動した監視カメラ100の状態を示している。振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの被駆動体103を、X方向のプラスの向きである矢印M2の向きに同じ移動量だけ駆動すると、カメラ本体110の2つの取付部112はそれぞれ、被駆動体103から矢印M2の向きに力を受ける。取付部112が第1の回転軸L1から一定の距離だけ離れているため、矢印M2の向きの力は、取付部112に対して第1の回転軸L1回りのモーメントとして作用する。一方、前述の通り、ホームポジションにある監視カメラ100をX方向から見たときに、2つの取付部112は第2の回転軸L2を中心としてY方向で実質的に対称となる位置に設けられている。そのため、2つの取付部112に作用する矢印M2の向きの力による第2の回転軸L2回りのモーメントは打ち消し合い、したがって、旋回枠体120が第2の回転軸L2回りに回転することはない。よって、2つの被駆動体103を矢印M2の向きに同時に同じ移動量で駆動することにより、カメラ本体110を第1の回転軸L1回りに回転させて、図4(a)に示すようにカメラ本体110をチルト角度のみが−30度となった状態とすることができる。   FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the surveillance camera 100 is tilt-driven. FIG. 4A shows a state of the monitoring camera 100 driven from the home position by only −30 degrees from the tilt angle. When the driven bodies 103 of the vibration type actuators 101a and 101b are driven by the same movement amount in the direction of the arrow M2, which is a positive direction in the X direction, the two attachment portions 112 of the camera body 110 are respectively driven bodies. A force is received from 103 in the direction of the arrow M2. Since the attachment portion 112 is separated from the first rotation axis L1 by a certain distance, the force in the direction of the arrow M2 acts on the attachment portion 112 as a moment around the first rotation axis L1. On the other hand, as described above, when the surveillance camera 100 in the home position is viewed from the X direction, the two attachment portions 112 are provided at positions that are substantially symmetrical in the Y direction about the second rotation axis L2. ing. Therefore, the moments around the second rotation axis L2 due to the force in the direction of the arrow M2 acting on the two attachment portions 112 cancel each other, and thus the revolving frame 120 does not rotate around the second rotation axis L2. . Therefore, by simultaneously driving the two driven bodies 103 in the direction of the arrow M2 with the same movement amount, the camera body 110 is rotated about the first rotation axis L1, and the camera as shown in FIG. The main body 110 can be in a state where only the tilt angle is −30 degrees.

なお、チルト角度が0度から−30度へ変化する間、自在継手105のコマ部105bはY軸回りに回転し、これに伴って取付部112はX方向のプラスの向きへ移動しながらZ方向のプラスの向きに移動するように第1の回転軸L1回りに回動する。ここで、振動体102は被駆動体103に対して磁力で吸引されているため、カメラ本体110のチルト駆動に伴い、基台部130に対して振動体102と支持部材104とが一体的にガイドピン132の突出方向(Z方向のプラスの向き)に移動する。このとき、支持部材104のX方向での移動は規制されているため、振動型アクチュエータ101a,101bの駆動は安定した状態で維持される。   While the tilt angle changes from 0 degree to -30 degrees, the top part 105b of the universal joint 105 rotates around the Y axis, and the attachment part 112 moves in the positive direction in the X direction along with this, It rotates around the first rotation axis L1 so as to move in the positive direction. Here, since the vibrating body 102 is attracted to the driven body 103 by a magnetic force, the vibrating body 102 and the support member 104 are integrated with the base portion 130 as the camera body 110 is tilted. The guide pin 132 moves in the protruding direction (positive direction in the Z direction). At this time, since the movement of the support member 104 in the X direction is restricted, the driving of the vibration type actuators 101a and 101b is maintained in a stable state.

図4(b)は、ホームポジションからチルト角度のみを+30度駆動した監視カメラ100の状態を示している。振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの被駆動体103を、X方向のマイナスの向きである矢印M1の向きに同じ移動量だけ駆動すると、カメラ本体110の2つの取付部112はそれぞれ、被駆動体103から矢印M1の向きに力を受ける。このとき、先述のチルト角度を−30度としたチルト駆動の場合と同様に、カメラ本体110には第1の回転軸L1回りのモーメントが作用するが、旋回枠体120には第2の回転軸L2回りのモーメントは発生しない。よって、2つの被駆動体103を矢印M1の向きに同時に同じ移動量で駆動することにより、カメラ本体110を第1の回転軸L1回りに回転させて、図4(b)に示すようにカメラ本体110をチルト角度のみが+30度となった状態とすることができる。   FIG. 4B shows a state of the surveillance camera 100 in which only the tilt angle is driven +30 degrees from the home position. When the driven bodies 103 of the vibration type actuators 101a and 101b are driven by the same amount of movement in the direction of the arrow M1, which is the negative direction of the X direction, the two attachment portions 112 of the camera body 110 are respectively driven bodies. A force is received from 103 in the direction of the arrow M1. At this time, the moment around the first rotation axis L1 acts on the camera body 110 as in the case of the tilt drive with the tilt angle set to −30 degrees, but the revolving frame 120 is subjected to the second rotation. No moment is generated around the axis L2. Therefore, by simultaneously driving the two driven bodies 103 in the direction of the arrow M1 with the same movement amount, the camera body 110 is rotated about the first rotation axis L1, and the camera as shown in FIG. The main body 110 can be in a state where only the tilt angle is +30 degrees.

なお、チルト角度が0度から+30度へ変化する間、自在継手105のコマ部105bはY軸回りに回転し、取付部112はX方向のマイナスの向きへ移動しながらZ方向のプラスの向きに移動するように、第1の回転軸L1回りに回動する。よって、チルト角度が−30度になるように駆動した場合と同様に、支持部材104と振動体102は、カメラ本体110のチルト駆動に伴い、一体的にZ方向のプラスの向きに移動する。   While the tilt angle changes from 0 degree to +30 degrees, the top part 105b of the universal joint 105 rotates around the Y axis, and the attachment part 112 moves in the negative direction in the X direction while moving in the positive direction in the Z direction. To rotate around the first rotation axis L1. Therefore, as in the case where the tilt angle is driven to be −30 degrees, the support member 104 and the vibrating body 102 move integrally in the positive direction of the Z direction as the camera body 110 is driven to tilt.

図5は、監視カメラ100をパン駆動させた状態を示す斜視図である。図5(a)は、ホームポジションからパン角度のみを−30度駆動した監視カメラ100の状態を示している。一方の振動型アクチュエータ101aを、その被駆動体103が矢印M1の向き(X方向のマイナスの向き)に移動するように駆動する。また、他方の振動型アクチュエータ101bを、その被駆動体103が矢印M2の向き(X方向のプラスの向き)に移動するように駆動する。すると、カメラ本体110の2つの取付部112はそれぞれ、振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの被駆動体103から矢印M1,M2の向きの力を受ける。こうして2つの取付部112に作用する力は、カメラ本体110及び旋回枠体120を第2の回転軸L2回りに回転駆動するモーメントとなるが、第1の回転軸L1回りでは、互いに打ち消し合うモーメントとなる。したがって、振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの被駆動体103を矢印M1,M2の向きに同じ移動量だけ駆動することにより、図5(a)に示すようにカメラ本体110をパン角度のみが−30度となった状態とすることができる。   FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the surveillance camera 100 is pan-driven. FIG. 5A shows a state of the surveillance camera 100 that is driven only by -30 degrees pan angle from the home position. One vibration type actuator 101a is driven so that the driven body 103 moves in the direction of the arrow M1 (the negative direction of the X direction). Further, the other vibration type actuator 101b is driven so that the driven body 103 moves in the direction of the arrow M2 (the positive direction of the X direction). Then, the two attachment portions 112 of the camera body 110 receive the forces in the directions of the arrows M1 and M2 from the driven bodies 103 of the vibration type actuators 101a and 101b, respectively. The force acting on the two attachment portions 112 in this way becomes a moment for rotationally driving the camera body 110 and the turning frame body 120 around the second rotation axis L2, but the moments canceling each other around the first rotation axis L1. It becomes. Therefore, by driving the driven bodies 103 of the vibration type actuators 101a and 101b by the same amount of movement in the directions of the arrows M1 and M2, as shown in FIG. It can be in a state of 30 degrees.

なお、パン角度が0度から−30度に変化する間、自在継手105のコマ部105bはZ軸回りに回転する。また、振動型アクチュエータ101aの被駆動体103はY方向をプラスの向きに移動し、振動型アクチュエータ101bの被駆動体103はY方向をマイナスの向きに移動する。ここで、振動体102は被駆動体103に対して磁力で吸引されており、振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの支持部材104は、基台部130に対してY方向に移動自在である。そのため、カメラ本体110のパン駆動に伴い、振動体102と支持部材104は一体となってY方向を互いに近付くように移動する。このとき、支持部材104のX方向での移動は規制されているため、振動型アクチュエータ101a,101bの駆動は安定した状態で維持される。   In addition, while the pan angle changes from 0 degree to −30 degrees, the top part 105b of the universal joint 105 rotates around the Z axis. The driven body 103 of the vibration type actuator 101a moves in the Y direction in the positive direction, and the driven body 103 of the vibration type actuator 101b moves in the Y direction in the negative direction. Here, the vibrating body 102 is attracted to the driven body 103 by a magnetic force, and the support members 104 of the vibration type actuators 101 a and 101 b are movable in the Y direction with respect to the base portion 130. Therefore, with the pan driving of the camera body 110, the vibrating body 102 and the support member 104 move together so as to approach each other in the Y direction. At this time, since the movement of the support member 104 in the X direction is restricted, the driving of the vibration type actuators 101a and 101b is maintained in a stable state.

図5(b)は、ホームポジションからパン角度のみを+30度駆動した監視カメラ100の状態を示している。パン角度のみを+30度駆動する場合には、振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの被駆動体103を駆動する向きを、パン角度のみを−30度駆動した場合と逆にすればよい。つまり、振動型アクチュエータ101aの被駆動体103を矢印M2の向きに、振動型アクチュエータ101bの被駆動体103を矢印M1の向きに、それぞれ同じ移動量だけ駆動すればよい。これにより、図5(b)に示すようにカメラ本体110をパン角度のみが+30度となった状態とすることができる。なお、パン角度が0度から+30度に変化する間、自在継手105のコマ部105bはZ軸回りに回転し、振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの被駆動体103はY方向を互いに近付くように移動する。これに伴い、振動体102と支持部材104は一体となってY方向を互いに近付くように移動する。   FIG. 5B shows a state of the monitoring camera 100 in which only the pan angle is driven +30 degrees from the home position. When only the pan angle is driven by +30 degrees, the direction of driving the driven bodies 103 of the vibration type actuators 101a and 101b may be reversed from the case where only the pan angle is driven by -30 degrees. That is, the driven body 103 of the vibration type actuator 101a may be driven in the direction of the arrow M2 and the driven body 103 of the vibration type actuator 101b may be driven in the direction of the arrow M1 by the same movement amount. Thereby, as shown in FIG.5 (b), the camera main body 110 can be made into the state which only the pan angle became +30 degree | times. While the pan angle changes from 0 degree to +30 degrees, the top part 105b of the universal joint 105 rotates around the Z axis so that the driven bodies 103 of the vibration type actuators 101a and 101b approach each other in the Y direction. Move to. Accordingly, the vibrating body 102 and the support member 104 move together so as to approach each other in the Y direction.

図4を参照して説明した通り、監視カメラ100では、振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの被駆動体103をX方向の同じ向きに同じ移動量だけ駆動することにより、チルト駆動のみを実現することができる。そして、図5を参照して説明したように、監視カメラ100では、振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの被駆動体103をX方向の反対向きに同じ移動量だけ駆動することにより、パン駆動のみを実現することができる。監視カメラ100の駆動態様は、このようにチルト駆動とパン駆動とを独立させて実行する駆動に限定されるものではない。即ち、振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの被駆動体103の移動量と移動の向きを調節することにより、パン駆動とチルト駆動を同時に実現して、レンズ部111の光軸L3を所望する方向へ向けることが可能である。   As described with reference to FIG. 4, in the surveillance camera 100, only the tilt drive is realized by driving the driven bodies 103 of the vibration actuators 101a and 101b in the same direction in the X direction by the same movement amount. be able to. As described with reference to FIG. 5, in the surveillance camera 100, only the pan driving is performed by driving the driven bodies 103 of the vibration type actuators 101 a and 101 b in the opposite directions in the X direction by the same movement amount. Can be realized. The drive mode of the monitoring camera 100 is not limited to the drive that executes the tilt drive and the pan drive independently as described above. That is, by adjusting the amount and direction of movement of the driven body 103 of each of the vibration type actuators 101a and 101b, pan driving and tilt driving are realized simultaneously, and the optical axis L3 of the lens unit 111 is in a desired direction. It is possible to turn to.

以上の説明の通り、監視カメラ100では、振動型アクチュエータ101a,101bの協調駆動により、カメラ本体110のチルト駆動とパン駆動を実現している。つまり、従来の監視カメラのように、一方のアクチュエータによるパン駆動に伴って他方のアクチュエータをカメラ本体と共にパン方向に回転させる構成となっていない。そのため、振動型アクチュエータ101a,101bには大きなトルクが不要となることで、監視カメラ100全体の小型化が可能になる。また、パン駆動時のイナーシャを低減することができることで、カメラ本体110の位置決め(角度調整)精度や応答性等の制御性を向上させることができる。更に、チルト駆動とパン駆動の際に振動型アクチュエータ101a,101bが分担するトルクは、1つの振動型アクチュエータでチルト駆動やパン駆動を行う場合の略半分となる。よって、チルト駆動とパン駆動をそれぞれ別のアクチュエータで駆動する構成に比べて、振動型アクチュエータ101a,101bの小型化が可能であり、ひいては監視カメラ100の更なる小型化が可能となる。   As described above, the surveillance camera 100 realizes tilt drive and pan drive of the camera body 110 by cooperative driving of the vibration type actuators 101a and 101b. That is, unlike the conventional surveillance camera, the other actuator is not rotated in the pan direction together with the camera body in accordance with the pan driving by one actuator. Therefore, a large torque is not required for the vibration type actuators 101a and 101b, so that the entire surveillance camera 100 can be downsized. In addition, since the inertia during pan driving can be reduced, controllability such as positioning (angle adjustment) accuracy and responsiveness of the camera body 110 can be improved. Further, the torque shared by the vibration type actuators 101a and 101b during tilt driving and pan driving is substantially half that when tilt driving or pan driving is performed by one vibration type actuator. Therefore, the vibration type actuators 101a and 101b can be reduced in size as compared with the configuration in which the tilt drive and the pan drive are driven by different actuators, and thus the surveillance camera 100 can be further reduced in size.

監視カメラ100では、チルト駆動とパン駆動の際に振動型アクチュエータ101a,101bが相互に動作を阻害することなく協調して動作するため、球体状の被駆動体を回転駆動する従来の構造のように摩擦力を低減させための動作を実行させる必要がない。よって、振動型アクチュエータ101a,101bのそれぞれの振動体102(圧電素子102a)へは、カメラ本体110の駆動にのみ必要な電力を供給すればよいため、消費電力を抑えることができる。また、監視カメラ100では、振動型アクチュエータ101a,101bは、チルト駆動とパン駆動の際のY方向及びZ方向へのそれぞれの移動量が、基台部130に対して小さく抑えられる。そのため、パン駆動によってパン駆動軸回りに振動型アクチュエータが回転する構成で必要となるスリップリングを用いる必要はなく、フレキシブル配線板等を用いた簡単な構成で振動体102への給電が可能となることで、監視カメラ100の小型化が可能となる。更に、監視カメラ100では、振動体102を固定する支持部材104にガイド溝部104bを設けて振動体102と支持部材104とを一体的にY方向及びZ方向に移動可能な構成としている。これにより、振動型アクチュエータとは別にガイド部材を設ける等した場合と比べて部品点数を削減することができ、ひいては、監視カメラ100の小型化と軽量化が可能となる。   In the surveillance camera 100, since the vibration type actuators 101a and 101b operate in a coordinated manner without interfering with each other during tilt driving and pan driving, they have a conventional structure that rotationally drives a spherical driven body. It is not necessary to execute an operation for reducing the frictional force. Therefore, power required for driving the camera main body 110 only needs to be supplied to the vibrating bodies 102 (piezoelectric elements 102a) of the vibration type actuators 101a and 101b, so that power consumption can be suppressed. Further, in the monitoring camera 100, the vibration type actuators 101 a and 101 b have a small amount of movement in the Y direction and the Z direction during tilt driving and pan driving relative to the base unit 130. Therefore, it is not necessary to use a slip ring that is necessary for a configuration in which the vibration type actuator rotates around the pan drive axis by pan driving, and power can be supplied to the vibrating body 102 with a simple configuration using a flexible wiring board or the like. Thus, the surveillance camera 100 can be downsized. Furthermore, in the monitoring camera 100, a guide groove 104b is provided in the support member 104 that fixes the vibration body 102, and the vibration body 102 and the support member 104 can be moved integrally in the Y direction and the Z direction. As a result, the number of parts can be reduced compared to the case where a guide member is provided separately from the vibration type actuator, and as a result, the surveillance camera 100 can be reduced in size and weight.

監視カメラ100では、振動型アクチュエータ101a,101bを構成する被駆動体103の摺動部103aを平坦な形状としているため、被駆動体が球体のように高精度で複雑な加工が必要となる場合に比べて、生産性の向上とコストの低減が可能となる。また、監視カメラ100では、被駆動体103をX方向に駆動するリニア型の振動型アクチュエータ101a,101bを用いている。そのため、DCモータやステッピングモータ等の回転型モータの回転出力をボールねじやギア等を用いて直線的な出力に変換する場合に比べて構造を簡素化することができ、これにより、監視カメラ100の軽量化が可能となる。そして、ボールねじやギア等を用いないためにバックラッシュ等が発生せず、カメラ本体110を直接駆動することで、カメラ本体110の高精度な位置決めや応答性の高い制御が可能となる。このとき、監視カメラ100では、ボールねじやギア等の駆動音(噛み合う音)が発生しないため、静粛な動作が可能となる。   In the surveillance camera 100, since the sliding portion 103a of the driven body 103 constituting the vibration type actuators 101a and 101b has a flat shape, the driven body needs to be processed with high accuracy and complexity like a sphere. As a result, productivity can be improved and costs can be reduced. The surveillance camera 100 uses linear vibration actuators 101a and 101b that drive the driven member 103 in the X direction. Therefore, the structure can be simplified as compared with the case where the rotational output of a rotary motor such as a DC motor or a stepping motor is converted into a linear output using a ball screw, a gear, or the like. Can be reduced in weight. Since no ball screw or gear is used, backlash or the like does not occur, and the camera body 110 is directly driven, so that the camera body 110 can be positioned with high accuracy and controlled with high responsiveness. At this time, the surveillance camera 100 does not generate driving sound (meshing sound) such as a ball screw or a gear, so that a quiet operation is possible.

振動型アクチュエータ101a,101bは、摩擦力を利用して被駆動体103を駆動しているために保持力を有している。そのため、振動体102(圧電素子102a)に対する無通電時に予期せぬ外力が監視カメラ100に作用しても、カメラ本体110や旋回枠体120が動いてしまうのを抑制することができる。特に、監視カメラ100では、2つの振動型アクチュエータ101a,101bがカメラ本体110と連結されている。そのため、チルト回転又はパン回転の一方の回転方向にのみ外力が作用する場合の保持力は、1方向の回転に1つのアクチュエータを用いる場合の2倍となることで、外力に対してカメラ本体110を保持する高い効果を有する。よって、監視カメラ100では、DCモータ等を駆動源として構成される監視カメラで必要となるブレーキ等が不要になり、これにより、装置全体の更なる小型化や軽量化が可能となる。   The vibration type actuators 101a and 101b have a holding force because the driven body 103 is driven using a frictional force. Therefore, even if an unexpected external force acts on the monitoring camera 100 when no power is supplied to the vibrating body 102 (piezoelectric element 102a), it is possible to suppress the camera body 110 and the turning frame body 120 from moving. In particular, in the surveillance camera 100, two vibration type actuators 101 a and 101 b are connected to the camera body 110. For this reason, the holding force when an external force is applied only in one of the rotation directions of tilt rotation and pan rotation is twice that when one actuator is used for rotation in one direction. Has a high effect. Therefore, the monitoring camera 100 does not require a brake or the like that is necessary for the monitoring camera configured with a DC motor or the like as a drive source, thereby further reducing the size and weight of the entire apparatus.

ここで、監視カメラ100の変形例の1つであるステージ装置について説明する。図6は、ステージ装置200の概略構成を示す斜視図である。ステージ装置200は、振動型アクチュエータ201a,201b、ステージ210、旋回枠体220及び基台部230を備える。ステージ装置200は、第1実施形態に係る監視カメラ100のカメラ本体110をステージ210に取り替えた構造を有する。よって、振動型アクチュエータ201a,201b、旋回枠体220及び基台部230はそれぞれ、振動型アクチュエータ101a,101b、旋回枠体120及び基台部130と同じ構造を有しており、これらについての共通する説明は省略する。   Here, a stage apparatus which is one of the modified examples of the monitoring camera 100 will be described. FIG. 6 is a perspective view showing a schematic configuration of the stage apparatus 200. The stage apparatus 200 includes vibration type actuators 201a and 201b, a stage 210, a turning frame body 220, and a base part 230. The stage apparatus 200 has a structure in which the camera body 110 of the monitoring camera 100 according to the first embodiment is replaced with a stage 210. Therefore, the vibration type actuators 201a and 201b, the turning frame body 220, and the base part 230 have the same structure as the vibration type actuators 101a and 101b, the turning frame body 120, and the base part 130, respectively. The description to be omitted is omitted.

ステージ210は、平板状に形状を有し、その表面には複数箇所にねじ穴部214が設けられている。複数のねじ穴部214を用いて、様々な形状や大きさの被駆動部材をステージ210に取り付けることができる。これにより、ステージ装置200の汎用性を高めることができる。例えば、ステージ装置200は、デジタルカメラ等の撮像装置を固定する雲台として用いることができる。また、ステージ装置200を用いれば、ステージ210にカメラを取り付けて監視カメラとする場合でも、基台部230の実際の取付位置に応じてカメラの光軸の方向を変更することができ、よって、ニーズに応じた監視カメラを実現することができる。   The stage 210 has a flat plate shape, and the surface thereof is provided with screw holes 214 at a plurality of locations. Driven members of various shapes and sizes can be attached to the stage 210 using the plurality of screw hole portions 214. Thereby, the versatility of the stage apparatus 200 can be improved. For example, the stage apparatus 200 can be used as a pan head for fixing an imaging apparatus such as a digital camera. In addition, if the stage apparatus 200 is used, even when the camera is attached to the stage 210 to be a surveillance camera, the direction of the optical axis of the camera can be changed according to the actual mounting position of the base unit 230. A surveillance camera can be realized according to the needs.

ところで、監視カメラ100では、自在継手105としてコマ部105bがY軸とZ軸のそれぞれの軸回りに回転可能なものを用いたが、カメラ本体110の取付部112と被駆動体103の連結構造はこれに限定されるものではない。例えば、自在継手105においてY軸回りの回転可能であると共にY方向に移動可能な構成とし、支持部材104においてZ軸回りに回転可能であると共にZ方向に移動可能な構成としてもよい。つまり、パン駆動とチルト駆動とを独立して行うことができる限りにおいて、カメラ本体110の取付部112と振動型アクチュエータ101a,101bとの連結は、どのような自由度で構成されていてもよい。そして、自在継手105は、ユニバーサルジョイントに限定されず、必要な自由度が得られるなら、継手形状や溝形状であってもよい。   By the way, in the surveillance camera 100, the universal joint 105 uses the piece 105 b that can rotate around the Y-axis and the Z-axis, but the connection structure of the mounting portion 112 of the camera body 110 and the driven body 103. Is not limited to this. For example, the universal joint 105 may be configured to be rotatable about the Y axis and movable in the Y direction, and the support member 104 may be configured to be rotatable about the Z axis and movable in the Z direction. That is, as long as pan driving and tilt driving can be performed independently, the connection between the mounting portion 112 of the camera body 110 and the vibration type actuators 101a and 101b may be configured with any degree of freedom. . The universal joint 105 is not limited to a universal joint, and may have a joint shape or a groove shape as long as a necessary degree of freedom is obtained.

また、監視カメラ100では、基台部130に設けられたガイドピン132と支持部材104に設けられたガイド溝部104bとの係合により、振動体102と支持部材104とが一体的にY方向とZ方向の各方向に移動可能とした。しかし、これに限らず、支持部材104がZ方向のみに移動可能となるようにガイド溝部104bを設計すると共に、被駆動体103がY方向で移動しても振動体102による摩擦駆動が常に可能となるように被駆動体103の幅を広げた構成としてもよい。   Further, in the surveillance camera 100, the vibrating body 102 and the support member 104 are integrally formed in the Y direction by the engagement between the guide pin 132 provided on the base portion 130 and the guide groove portion 104 b provided on the support member 104. It was movable in each direction of the Z direction. However, the present invention is not limited thereto, and the guide groove 104b is designed so that the support member 104 can move only in the Z direction, and the friction drive by the vibrating body 102 is always possible even if the driven body 103 moves in the Y direction. A configuration in which the width of the driven body 103 is widened may be adopted.

次に、本発明の第2実施形態について説明する。図7(a)は、本発明の第2実施形態に係る監視カメラ300の概略構成を示す斜視図である。監視カメラ300は、振動型アクチュエータ301a,301b、レンズ部311及び取付部312を有するカメラ本体310、旋回枠体320及び基台部330を備える。監視カメラ300が備えるカメラ本体310、旋回枠体320及び基台部330は、第1実施形態に係る監視カメラ100が備えるカメラ本体110、旋回枠体120及び基台部130と同じであり、よって、これらの説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7A is a perspective view showing a schematic configuration of a monitoring camera 300 according to the second embodiment of the present invention. The monitoring camera 300 includes a camera main body 310 having vibration type actuators 301 a and 301 b, a lens unit 311, and a mounting unit 312, a turning frame 320, and a base unit 330. The camera body 310, the turning frame body 320, and the base unit 330 included in the monitoring camera 300 are the same as the camera body 110, the turning frame body 120, and the base unit 130 included in the monitoring camera 100 according to the first embodiment. These descriptions are omitted.

図7(b)は、監視カメラ300を構成する振動型アクチュエータ301a及びその周辺部の概略構成を示す分解斜視図である。なお、振動型アクチュエータ301a,301bは同じ構造を有するため、振動型アクチュエータ301bについての説明は省略する。振動型アクチュエータ301aは、振動体302及び被駆動体303を有する。振動体302は、第1実施形態で説明した振動型アクチュエータ101aを構成する振動体102と同じであるため、説明を省略する。   FIG. 7B is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the vibration type actuator 301a constituting the surveillance camera 300 and its peripheral portion. Since the vibration type actuators 301a and 301b have the same structure, the description of the vibration type actuator 301b is omitted. The vibration type actuator 301 a includes a vibration body 302 and a driven body 303. Since the vibrating body 302 is the same as the vibrating body 102 constituting the vibration type actuator 101a described in the first embodiment, the description thereof is omitted.

基台部330には、振動体302を支持する支持ばね部材304が設けられている。支持ばね部材304には、Z方向に突出した形状を有する支持部304aが設けられており、振動体302に設けられている固定部302d(振動体102の固定部102dに対応する)は、支持部304aに溶接や接着等で接合されている。第1実施形態と同様に、振動振幅の小さい固定部302dで振動体302が支持ばね部材304に固定されることにより、振動体302に励起された振動が基台部330に伝わるのを抑制することができる。また、振動体302を支持ばね部材304に固定したことによって振動体302での振動励起が阻害されてしまうことを抑制することができる。   The base portion 330 is provided with a support spring member 304 that supports the vibrating body 302. The support spring member 304 is provided with a support portion 304a having a shape protruding in the Z direction, and a fixing portion 302d (corresponding to the fixing portion 102d of the vibration body 102) provided on the vibration body 302 is supported. It is joined to the part 304a by welding or adhesion. Similar to the first embodiment, the vibration body 302 is fixed to the support spring member 304 by the fixing portion 302d having a small vibration amplitude, thereby suppressing the vibration excited by the vibration body 302 from being transmitted to the base portion 330. be able to. In addition, it is possible to prevent the vibration excitation in the vibrating body 302 from being inhibited by fixing the vibrating body 302 to the support spring member 304.

支持ばね部材304は、Y方向とZ方向の各方向で変形可能であるが、X方向では変形し難いばね定数を有する形状に設計された弾性部材である。そのため、支持ばね部材304に結合された振動体302は、基台部330に対して、X方向での移動は規制されるが、Y方向とZ方向の各方向に移動することができるようになっている。   The support spring member 304 is an elastic member designed in a shape having a spring constant that can be deformed in each of the Y direction and the Z direction but is difficult to deform in the X direction. Therefore, the vibrating body 302 coupled to the support spring member 304 is restricted from moving in the X direction with respect to the base 330, but can move in each direction of the Y direction and the Z direction. It has become.

カメラ本体310の取付部312(カメラ本体110の取付部112に対応する)と振動型アクチュエータ301aの被駆動体303とは、連結部材の一例である球面軸受305を介して連結されている。球面軸受305は、球面部305bにおいて図中のY軸とZ軸のそれぞれの軸回りに回転可能な構造を有する。球面部305bには取付ねじ部305aが接合されており、取付ねじ部305aは被駆動体303の一端に設けられた連結ねじ穴部303bと嵌合し、これにより球面軸受305は被駆動体303に連結される。   The attachment portion 312 of the camera body 310 (corresponding to the attachment portion 112 of the camera body 110) and the driven body 303 of the vibration type actuator 301a are connected via a spherical bearing 305 which is an example of a connection member. The spherical bearing 305 has a structure that can rotate around each of the Y axis and the Z axis in the drawing in the spherical portion 305b. A mounting screw portion 305a is joined to the spherical surface portion 305b, and the mounting screw portion 305a is fitted into a connecting screw hole portion 303b provided at one end of the driven body 303, whereby the spherical bearing 305 is fitted to the driven body 303. Connected to

被駆動体303は、磁石303cと、振動体302との摩擦摺動面となる摺動板303aとを有し、球面軸受305と連結される連結ねじ穴部303bは磁石303cに設けられている。摺動板303aには、耐摩耗性を高めるために、窒化処理等の硬化処理が施されており、磁石303cに対して接着剤を用いて接合されている。磁石303cと振動体302を構成する弾性体及び支持ばね部材304との間に作用する吸引力によって、振動体302と被駆動体303は所定の加圧力で接触している。   The driven body 303 includes a magnet 303c and a sliding plate 303a that becomes a friction sliding surface with the vibrating body 302, and a connecting screw hole portion 303b that is connected to the spherical bearing 305 is provided in the magnet 303c. . The sliding plate 303a is subjected to a hardening process such as a nitriding process in order to increase the wear resistance, and is bonded to the magnet 303c using an adhesive. The vibrating body 302 and the driven body 303 are in contact with each other with a predetermined pressure by the attractive force acting between the magnet 303c and the elastic body constituting the vibrating body 302 and the support spring member 304.

第1実施形態に係る監視カメラ100と同様に、監視カメラ300でも、振動型アクチュエータ301a,301bのそれぞれの被駆動体303をX方向の所定の向きに所定の移動量だけ駆動することにより、カメラ本体310のチルト駆動とパン駆動が実現される。振動体302は、チルト駆動の際にはZ方向に被駆動体303から力を受けるが、このとき、支持ばね部材304がX方向での変形が抑制された状態でZ方向に変形することで、振動体302と被駆動体303との間を安定した接触状態に維持することができる。また、振動体302は、パン駆動の際にはY方向に被駆動体303から力を受けるが、このとき、支持ばね部材304がX方向での変形が抑制された状態でY方向に変形することで、振動体302と被駆動体303との間を安定した接触状態に維持することができる。したがって、監視カメラ300が、第1実施形態に係る監視カメラ100が奏する効果と同等の効果を奏する。   Similar to the monitoring camera 100 according to the first embodiment, the monitoring camera 300 also drives the driven bodies 303 of the vibration type actuators 301a and 301b by a predetermined amount of movement in a predetermined direction in the X direction. Tilt drive and pan drive of the main body 310 are realized. The vibrating body 302 receives a force from the driven body 303 in the Z direction during tilt driving. At this time, the support spring member 304 is deformed in the Z direction with deformation in the X direction being suppressed. Thus, a stable contact state can be maintained between the vibrating body 302 and the driven body 303. In addition, the vibrating body 302 receives a force from the driven body 303 in the Y direction during pan driving. At this time, the support spring member 304 is deformed in the Y direction while deformation in the X direction is suppressed. Thus, a stable contact state can be maintained between the vibrating body 302 and the driven body 303. Therefore, the monitoring camera 300 has the same effect as the monitoring camera 100 according to the first embodiment.

なお、監視カメラ300では、磁石303cを用いて振動体302と被駆動体303とを加圧接触させているが、振動体302と被駆動体303とを加圧接触させる方法は、これに限定されるものではない。図8は、振動体302と被駆動体303´とを加圧接触させる別の概略構成を説明する図(側面図)である。図8の例では、加圧部材306を用いて振動体302と被駆動体303´とを加圧接触させている。ここで、被駆動体303に代えて示す被駆動体303´には磁石は用いられていない。被駆動体303´には、例えば、振動型アクチュエータ101aの被駆動体103と同じ材料が用いられ、そのため、被駆動体303´には摺動板303aが接合されていない。   In the monitoring camera 300, the vibrating body 302 and the driven body 303 are brought into pressure contact with each other using the magnet 303c, but the method of bringing the vibrating body 302 and the driven body 303 into pressure contact is limited to this. Is not to be done. FIG. 8 is a diagram (side view) illustrating another schematic configuration in which the vibrating body 302 and the driven body 303 ′ are brought into pressure contact. In the example of FIG. 8, the vibrating body 302 and the driven body 303 ′ are brought into pressure contact using the pressure member 306. Here, no magnet is used for the driven body 303 ′ shown instead of the driven body 303. For example, the same material as that of the driven body 103 of the vibration type actuator 101a is used for the driven body 303 '. Therefore, the sliding plate 303a is not joined to the driven body 303'.

加圧部材306は、加圧ばね306a、加圧受け部材306b及び従動部306cを有する。加圧ばね306aは、コイルばね等であり、振動体302と被駆動体303´とが所定の加圧力で接触可能なばね定数を有する。加圧受け部材306bは、加圧ばね306aからの加圧力を受けて、従動部306cを介して被駆動体303´を振動体302に対して押し付けている。被駆動体303´と接触する従動部306cは、球状体であり、加圧受け部材306bに回転自在に支持されている。よって、被駆動体303´がどの方向に移動しても、被駆動体303´に対して加圧を付与し続けることができ、磁石を用いないことによってコストの低減が可能となる。   The pressure member 306 includes a pressure spring 306a, a pressure receiving member 306b, and a driven portion 306c. The pressure spring 306a is a coil spring or the like, and has a spring constant that allows the vibrating body 302 and the driven body 303 'to contact with a predetermined pressure. The pressure receiving member 306b receives the pressure from the pressure spring 306a and presses the driven body 303 ′ against the vibrating body 302 via the driven portion 306c. The driven portion 306c that contacts the driven body 303 ′ is a spherical body and is rotatably supported by the pressure receiving member 306b. Therefore, no matter which direction the driven body 303 ′ moves, pressure can be continuously applied to the driven body 303 ′, and the cost can be reduced by not using a magnet.

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。更に、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。   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.

100,300 監視カメラ
101a,101b,301a,301b 振動型アクチュエータ
102,302 振動体
102a 圧電素子
102b 弾性体
102c 突起部
102d 固定部
103,303 被駆動体
104 支持部材
104b ガイド溝部
105 自在継手
110,310 カメラ本体
120,320 旋回枠体
130,330 基台部
132 ガイドピン
200 ステージ装置
304 支持ばね部材
305 球面軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,300 Surveillance camera 101a, 101b, 301a, 301b Vibrating actuator 102,302 Vibrating body 102a Piezoelectric element 102b Elastic body 102c Protrusion part 102d Fixing part 103,303 Driven body 104 Support member 104b Guide groove part 105 Universal joint 110,310 Camera body 120, 320 Revolving frame body 130, 330 Base portion 132 Guide pin 200 Stage device 304 Support spring member 305 Spherical bearing

Claims (12)

第1の回転体と、
前記第1の回転体を第1の軸の軸回りに回転自在に軸支する第2の回転体と、
前記第1の軸と略直交する第2の軸の軸回りに前記第2の回転体を回転自在に軸支する基台部と、
前記基台部に配置された2つの振動型アクチュエータと、を備え、
前記2つの振動型アクチュエータはそれぞれ、
前記基台部に支持された支持部材と、
前記支持部材に保持された振動体と、
前記振動体に励起された振動によって、前記第1の軸および前記第2の軸の両方と略直交する第3の軸の軸方向に駆動される被駆動体と、を有し、
前記2つの振動型アクチュエータの前記被駆動体はそれぞれ前記第1の回転体と連結され、
前記2つの振動型アクチュエータの前記被駆動体をそれぞれ前記第3の軸の軸方向の同じ向きに駆動したときに前記第1の回転体は前記第1の軸の軸回りに回転し、
前記2つの振動型アクチュエータの前記被駆動体をそれぞれ前記第3の軸の軸方向の反対向きに駆動したときに、前記第1の回転体および前記第2の回転体は一体的に前記第2の軸の軸回りに回転することを特徴とする旋回駆動装置。
A first rotating body;
A second rotating body that rotatably supports the first rotating body around an axis of the first axis;
A base portion that rotatably supports the second rotating body around an axis of a second axis substantially orthogonal to the first axis;
Two vibration-type actuators disposed on the base part,
Each of the two vibration actuators is
A support member supported by the base part;
A vibrating body held by the support member;
A driven body driven in the axial direction of a third axis that is substantially orthogonal to both the first axis and the second axis by vibration excited by the vibrating body;
The driven bodies of the two vibration actuators are connected to the first rotating body,
When the driven bodies of the two vibration actuators are driven in the same direction in the axial direction of the third axis, the first rotating body rotates about the axis of the first axis,
When the driven bodies of the two vibration actuators are driven in directions opposite to the axial direction of the third shaft, the first rotating body and the second rotating body are integrally formed with the second Rotation drive device characterized by rotating around the axis of the shaft.
前記2つの振動型アクチュエータの前記被駆動体はそれぞれ、前記第1の軸に平行な軸と前記第2の軸に平行な軸のそれぞれの軸回りに回転可能な連結部材を介して前記第1の回転体と連結されていることを特徴とする請求項1に記載の旋回駆動装置。   The driven bodies of the two vibration-type actuators are respectively connected to the first via a connecting member that can rotate about an axis parallel to the first axis and an axis parallel to the second axis. The swivel drive device according to claim 1, wherein the swivel drive device is connected to the rotating body. 前記連結部材は、ユニバーサルジョイントまたは球面軸受であることを特徴とする請求項2に記載の旋回駆動装置。   The turning drive device according to claim 2, wherein the connecting member is a universal joint or a spherical bearing. 前記2つの振動型アクチュエータの前記被駆動体は、前記第2の軸の軸方向において前記第1の軸から離れた位置で、前記連結部材を介して前記第1の回転体に連結されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の旋回駆動装置。   The driven bodies of the two vibration actuators are coupled to the first rotating body via the coupling member at a position away from the first axis in the axial direction of the second axis. The turning drive device according to claim 2 or 3, characterized in that. 前記2つの振動型アクチュエータの前記被駆動体は、前記第3の軸の軸方向から見たときに、前記第1の軸の軸方向において前記第2の軸を中心として対称となる位置に配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の旋回駆動装置。   The driven bodies of the two vibration actuators are arranged at positions symmetrical with respect to the second axis in the axial direction of the first axis when viewed from the axial direction of the third axis. The turning drive device according to any one of claims 1 to 4, wherein the turning drive device is provided. 前記2つの振動型アクチュエータのそれぞれの前記振動体は、前記被駆動体と加圧接触する突起部を有し、
前記突起部に前記第1の軸と略直交する面内で楕円運動が生じるように前記振動体が駆動されることによって前記被駆動体を前記第3の軸の軸方向で移動させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の旋回駆動装置。
Each of the vibration bodies of the two vibration actuators has a protrusion that is in pressure contact with the driven body,
The driven body is moved in the axial direction of the third axis by driving the vibrating body so that an elliptical motion is generated in a plane substantially orthogonal to the first axis at the protrusion. The turning drive device according to any one of claims 1 to 5.
前記振動型アクチュエータにおいて、前記振動体が有する前記突起部の先端部と前記被駆動体とが、前記被駆動体に設けられた磁石の吸引力によって、前記突起部の突出方向で加圧接触していることを特徴とする請求項6に記載の旋回駆動装置。   In the vibration type actuator, the tip of the protruding portion of the vibrating body and the driven body are in pressure contact with each other in the protruding direction of the protruding portion by an attractive force of a magnet provided on the driven body. The turning drive device according to claim 6, wherein the turning drive device is provided. 前記振動型アクチュエータの前記振動体と固定される支持部材を備え、
前記支持部材は、前記第1の軸と前記第2の軸のそれぞれの軸方向に移動可能であり、前記第3の軸の軸方向では移動が規制されてように前記基台部に支持されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の旋回駆動装置。
A support member fixed to the vibrating body of the vibration type actuator;
The support member is movable in the axial directions of the first shaft and the second shaft, and is supported by the base portion so that movement is restricted in the axial direction of the third shaft. The turning drive device according to claim 6, wherein the turning drive device is provided.
前記支持部材は、前記第1の軸の軸方向と平行な方向に伸びる長穴形状のガイド溝部を有し、
前記基台部は、前記第2の軸の軸方向に突出し、前記ガイド溝部に挿通されるガイドピンを有することを特徴とする請求項8に記載の旋回駆動装置。
The support member has an elongated hole-shaped guide groove extending in a direction parallel to the axial direction of the first shaft,
9. The turning drive device according to claim 8, wherein the base portion has a guide pin that protrudes in the axial direction of the second shaft and is inserted into the guide groove portion.
前記支持部材は、前記基台部に対して前記第1の軸と前記第2の軸のそれぞれの方向に変形可能な弾性部材であることを特徴とする請求項8に記載の旋回駆動装置。   9. The turning drive device according to claim 8, wherein the support member is an elastic member that can be deformed in the respective directions of the first shaft and the second shaft with respect to the base portion. 前記第1の回転体は、平板状のステージであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の旋回駆動装置。   The turning drive device according to any one of claims 1 to 10, wherein the first rotating body is a flat stage. 前記第1の回転体は、撮像装置であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の旋回駆動装置。   The turning drive device according to claim 1, wherein the first rotating body is an imaging device.
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