JP2018038259A - 振動アクチュエータ及び光学機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の振動アクチュエータ10は、円筒状のベース部11と、前記ベース部11の外周に配置されるアクチュエータ部100と、を具備し、前記アクチュエータ部100は、電気機械変換素子32を含む振動部30と、前記振動部30に対して相対的に回転する回転部22と、前記振動部30と前記回転部22とを圧接するための加圧部40と、を備え、前記加圧部40は複数の爪部41Aを有し、前記ベース部11は、前記爪部41Aとバヨネット結合する係合部12を有すること、を特徴とする。
【選択図】図3
Description
なお、上記構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図において、光軸に沿った被写体側をZプラス側、像側をZマイナス側として説明する。光軸は振動アクチュエータ10の中心の軸線方向でもある。
本実施形態のカメラ1は、撮像素子6を有するカメラボディ2と、レンズ鏡筒3とを備える。レンズ鏡筒3は、カメラボディ2に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態のカメラ1は、レンズ鏡筒3が交換レンズである例を示すが、これに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒であってもよい。
振動アクチュエータ10は、略円環形状であり、その軸線方向が光軸方向(Z方向)と略一致するようにレンズ鏡筒3内に配置されている。この振動アクチュエータ10は、カメラ1のフォーカス動作時にレンズ4を駆動する駆動源として用いられている。
振動アクチュエータ10から得られた駆動力は、カム筒5に伝えられる。レンズ4のレンズ枠4aは、カム筒5とカム係合しており、振動アクチュエータ10の駆動力によってカム筒5が光軸回りに回転すると、レンズ4は、光軸方向へ移動して焦点調節が行なわれる。
図2は、振動アクチュエータ10の外観斜視図である。図3は、振動アクチュエータ10の部分(環状の一方の)縦断面図である。
振動アクチュエータ10は、ベース部となる中筒11の外周に、アクチュエータ部100が配置されたものである。アクチュエータ部100は、ロータ部20と、ステータ30と、両者を圧接させる加圧部40とが、Z軸マイナス方向に向かって直列に配設されて構成されている。本実施形態の振動アクチュエータ10は、Z軸方向に移動不能なロータ部20に、ステータ30を加圧部40によって圧接させるいわゆるステータ加圧構造である。
中筒11の前端(Z軸プラス側の端)には、大径のフランジ部11Aが形成されている。また、中筒11の後端(Z軸マイナス側の端)の周囲には加圧部40における後述するウェーブワッシャ41が係合する係合溝(係合部)12が形成されている。
ロータ保持部材21は、円環状の基部21AのZ軸マイナス側に小径の円環状の嵌合部21Bを備え、その基部21Aで軸受け11Cを介して中筒11に回転自在に装着されている。
嵌合部21Bは、ロータ22の基部22Aに嵌合し、ロータ22をその径方向の位置を規定して(同芯に)保持する。また、ロータ保持部材21における基部21Aの外周には、出力ピン25が径方向に突設されている。
ロータ22は、アルミニウム合金等によって、略円環状に形成されている。ロータ22は、基部22AのZ軸マイナス側に突設された肉薄の被駆動部22Bを備えている。
シート24は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の低摩擦の部材によって形成されている。シート24は、防振材23とロータ22の基部22AのZ軸プラス側の端面との間に介設されている。シート24は、ロータ22のロータ保持部材21に対する接触圧を周方向において均一化させるように作用する。
弾性体31は、高弾性率を有するステンレス鋼またはインバー鋼等の鉄合金により略円環状に形成されている。弾性体31のZ軸プラス側は、複数のスリットが形成された櫛歯部31Aとなっている。弾性体31のZ軸マイナス側の端面には、圧電体32が導電性を有する接着剤等によって接着されている。
そして、ステータ30は、圧電体32の伸縮によって弾性体31における櫛歯部31Aの先端面に進行波を生じ、櫛歯部31Aの先端面が加圧接触しているロータ22を回転駆動する。
ウェーブワッシャ41は、円環状で中心軸方向に波打った形状に弾性を有する薄板素材によって形成され、中心軸方向(Z軸方向)の弾性変形で復帰力を生ずるものである。ウェーブワッシャ41は、中筒11に外挿されてその係合溝12にZ軸方向に移動不能に係合し、これによって中筒11に装着されている。なお、その中筒11への装着構造については、後に詳述する。
加圧板43は、金属薄板による円環状の部材であって、振動吸収材42とウェーブワッシャ41との間に配設されている。加圧板43は、ウェーブワッシャ41の押圧力を周方向において均等化して振動吸収材42に作用させる。
図4は、ウェーブワッシャ41の中筒11への装着構造を説明する図である。図5は、ウェーブワッシャ41の斜視図である。図6は、ウェーブワッシャ41の爪部41Aと中筒11の係合溝12との関係を説明する図であって、(a)はウェーブワッシャ41の平面図、(b)は中筒11を背面側(Z軸マイナス側)から見た図である。
ウェーブワッシャ41の内周部には、中筒11における係合溝12に係合する爪部41Aが突設されている。本実施形態では、図5および図6に示すように、爪部41Aは、周方向に3カ所、等角度間隔(120°間隔)で設けられている。
爪部41Aは、所定幅でウェーブワッシャ41の内径側に所定量突出している。図6(a)に示す爪部41Aの先端の径(内径:φD)は、図6(b)に示す中筒11における係合溝12の底(φd)に対して、ガタ無く嵌合する公差に設定されている。
係合ロータ部12Bは、嵌入部12Aの奥端から中筒11を背面側(Z軸マイナス側)から見て時計回り方向所定角度に延設されている。
図4中矢印で示すように、ウェーブワッシャ41の爪部41Aを中筒11の背面側の端部からその嵌入部12Aに嵌め込み、係合ロータ部12Bに沿って図中時計回りに回転させる。爪部41Aが係合凹部12Cに対応する位置に至ると、爪部41Aは係合凹部12Cに嵌まり、これによってウェーブワッシャ41は中筒11に回転不能として装着される。
図7に示すウェーブワッシャ411は、爪部411Aが6カ所周方向に等角度間隔(60°間隔)で設けられ、波の数(波長)が6波長の例である。爪部411Aは、各波長の谷の位置に設けられている。
また、接触部となる山の部分は、弾性体31に発生する振動波の整数倍である。
図8に示す皿バネ412は、爪部412Aが6カ所の例である。爪部412Aは、周方向に等角度間隔(60°間隔)で設けられる。このような皿バネ412を用いれば、相手部材(加圧板43)を円周状に押圧することができるため、一層均質的な押圧力を得ることができる。
最適の歯数は、爪部の数m、進行波の波数n、としたときのmとnの最小公倍数およびその整数倍である。図9に示す歯付バネ413は、爪部413Aの数m=6、進行波の波数n=8、の場合であって、歯413Bの数を24としたものである。
爪部413Aは、周方向に等角度間隔(60°間隔)で設けられる。また、歯413Bは、周方向に等角度間隔(15°間隔)で設けられる。
つぎに、本発明をロータ加圧構造の振動アクチュエータ適用した第2実施形態を、図10〜図13を参照して説明する。
図10は、加圧部材としてウェーブワッシャ410を用いた第2実施形態における振動アクチュエータ110の外観斜視図である。
図11は、図10に示す振動アクチュエータ110の縦断面図である。
図12は、加圧部材として皿バネ420を用いた第2実施形態における振動アクチュエータ120の外観斜視図である。
図13は、図12に示す振動アクチュエータ120の縦断面図である。
中筒11のZ軸マイナス側の端部には、大径のフランジ部11Bが形成されている。
中筒11のZ軸プラス側の端部には、ウェーブワッシャ410が装着される係合溝12が形成されている。係合溝12は、ウェーブワッシャ410の爪部410Aと対応して周方向に等角度間隔で6カ所設けられている。
ロータ部20は、軸受け27を介して中筒11に回転自在に装着されたロータ保持部材21と、当該ロータ保持部材21のZ軸マイナス側に保持されたロータ22と、両者の間に介設された防振材23と、により構成されている。
皿バネ420は、前述した第1実施形態において説明した図8に示す皿バネ412と同様に、爪部420A(図12には表れていない)が6カ所周方向に等角度間隔(60°間隔)で設けられたものである。
(1)本実施形態に係る振動アクチュエータ10では、ロータ22とステータ30とを圧接させる加圧部材としてのウェーブワッシャ41は、その備える爪部41Aが中筒11に形成された係合溝12に係合することで、中筒11に装着される。これにより、ウェーブワッシャ41を固定するための部材が不要となり、部品点数の削減によってコストを低減できると共に、小型化も可能となる。
(5)中筒11は、ポリカーボネート等の樹脂によって形成されているため、万一振動するウェーブワッシャ41の内周が当接しても、音の発生を抑制できる。
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態では、ウェーブワッシャ41の爪部41Aが係合する中筒11の係合溝12は、爪部41Aが嵌入することでその周方向移動を規制する係合凹部12Cを備えている。しかし、爪部41Aは、ウェーブワッシャ41の弾性復帰力で係合ロータ部12Bの壁面に圧接されて、その摩擦力が回転方向の移動を規制するため、この係合凹部12Cを設けない構成も可能である。
(3)ウェーブワッシャ41には、外周部に突起または切り欠きを設けたり穴を形成し、中筒11への装着時に工具による回転操作を可能とする構成としても良い。これにより、組立性を向上させることができる。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
Claims (1)
- 円筒状のベース部と、
前記ベース部の外周に配置されるアクチュエータ部と、を具備し、
前記アクチュエータ部は、
電気機械変換素子を含む振動部と、
前記振動部に対して相対的に回転する回転部と、
前記振動部と前記回転部とを圧接するための加圧部と、
を備え、
前記加圧部は複数の爪部を有し、
前記ベース部は、前記爪部とバヨネット結合する係合部を有すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
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