JP2018102106A - 振動波モータおよびこれを用いた装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で安定した性能を有する振動波モータおよびレンズ駆動装置を提供すること。【解決手段】２つの駆動突起を備える振動子と、振動子を保持する保持部材と、保持部材と一体に並進移動する可動部材と、可動部材に対する保持部材の３軸の回転自由度を許容するとともに、３軸の並進自由度を制限する回転ユニットと、保持部材および可動部材が一体化して並進移動するように、保持部材および可動部材を付勢する付勢部材と、付勢部材による保持部材の回転ユニットを中心とする回転を規制する規制ユニットと、を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、振動波モータおよびこれを用いた装置に関する。

圧電素子の圧電効果による変形を駆動源とする摩擦駆動型の振動波モータ（超音波モータ）は、電磁モータに比べて発生力が大きく、減速機構を設けることなく被駆動部を駆動させることが可能である。また、摩擦を利用して被駆動部を駆動させるため、保持力が大きく、静音性に優れた駆動を行うことが可能である。

摩擦駆動型の振動波モータは、圧接部を有する振動板と圧電素子から構成される振動体と、駆動突起に加圧接触させた被駆動部と、を有する。振動波モータは、圧接部に対する加圧力を所定値に保つことで所望の性能を発揮することができる。加圧力が大きいと発生力は増加するが、振動体の駆動振動が抑制される。そのため、同一速度を出すための消費電力が増加し、電気機械変換効率は低下する。一方、加圧力が小さいと発生力は減少する。特に、圧接部が２個である場合、両者に対する加圧力がアンバランスになると、駆動方向に対して対称であるべき変形が非対称となり、変換効率が低下するととともに、種々特性の駆動方向による差も大きくなってしまう。

特許文献１には、振動体が固定される基台と基台を保持する振動子支持部材が連結手段によって駆動方向へ一体化されている振動波モータが開示されている。振動体は振動子支持部材に対して摺動部材に当接する方向へ加圧されているため、振動体と摺動部材との当接状態は安定化される。

特許文献２の超音波モータでは、第１および第３の保持部材は、第２の保持部材を介して振動子を保持する。薄板バネである第２の保持部材の駆動方向の剛性を高く、振動子を摩擦部材に押圧する方向の剛性を低くすることで、振動子と摩擦部材との当接状態は安定化される。

特許第５９６９９７６号公報 特開２０１５−２２０９１１号公報

特許文献１の振動波モータでは、基台と振動子支持部材は平面方向へ二重構造になっており、十分な剛性を確保する場合、大型化してしまうおそれがある。

また、特許文献２の超音波モータでは、薄板バネである第２の保持部材に上述の機能を持たせるために、振動子を保持する第１および第３の保持部材は平面方向で二重構造になっており、十分な剛性を確保する場合、大型化してしまうおそれがある。また、第２の保持部材は振動源である振動子を保持する第１の保持部材と結合しているため、その形状による振動モードに基づく不要な振動や騒音が発生するおそれがある。

このような課題に鑑みて、本発明は、小型で安定した性能を有する振動波モータを提供することを目的とする。

本発明の一側面としての振動波モータは、２つの駆動突起を備える振動子と、前記振動子を保持する保持部材と、前記保持部材と一体に並進移動する可動部材と、前記可動部材に対する前記保持部材の３軸の回転自由度を許容するとともに、３軸の並進自由度を制限する回転ユニットと、前記保持部材および前記可動部材が一体化して並進移動するように、前記保持部材および前記可動部材を付勢する付勢部材と、前記付勢部材による前記保持部材の前記回転ユニットを中心とする回転を規制する規制ユニットと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、小型で安定した性能を有する振動波モータを提供することができる。

本発明の実施形態に係る振動波モータユニットを備える撮像装置の断面図である。 実施例１の振動子の平面図および側面図である。 実施例１の振動波モータユニットの斜視図である。 実施例１の振動波モータユニットの分解斜視図である。 実施例１の振動波モータユニットの平面図および断面図である。 実施例１の振動子の動きの自由度の説明図である。 実施例１の加圧板と可動部材の関係を説明する図である。 実施例１の直進案内部の斜視図である。 実施例１の直進案内部の説明図である。 実施例１の直進案内部の組立の説明図である。 実施例１のレンズ駆動ユニットの斜視図である。 実施例２の振動波モータユニットの斜視図である。 実施例２の振動波モータユニットの分解斜視図である。 実施例２の振動波モータユニットの平面図および断面図である。 実施例２の振動子の動きの自由度の説明図である。 実施例２の第１加圧板と第２加圧板の関係を説明する図である。 実施例２のレンズ駆動ユニットの斜視図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る振動波モータユニット（振動波モータあるいは超音波モータユニット。以下、モータユニットという）１０００を備える撮像装置（光学機器）の断面図である。本実施形態の撮像装置は、撮像レンズ部２０００およびカメラボディ３０００を備える。撮像レンズ部２０００の内部には、モータユニット１０００と、モータユニット１０００に取り付けられた合焦レンズ４０００が配置されている。カメラボディ３０００の内部には、撮像素子５０００が配置されている。合焦レンズ４０００は、撮影時にモータユニット１０００により光軸Ｏに沿って移動する。被写体像は撮像素子５０００の位置で結像し、撮像素子５０００は合焦した像を生成する。なお、本実施形態ではモータユニット１０００は撮像装置に搭載されているが、本発明はこれに限定されない。モータユニット１０００は、例えば、レンズユニット等の他の光学機器に搭載されてもよいし、光学機器とは異なる装置に搭載されてもよい。また、本実施形態では撮像レンズ部２０００およびカメラボディ３０００は一体的に構成されているが、本発明はこれに限定されない。撮像レンズ部２０００は、カメラボディ３０００に着脱可能に取り付けられてもよい。つまり、本発明でいうところの装置とは、後述の各実施例で説明する振動波モータと、この振動波モータからの駆動力によって駆動する部材とを有する装置のことをいう。

図２を参照して、本実施例のモータユニット１０００Ａが備える振動子２について説明する。図２は、振動子２の平面図および側面図である。図２（Ａ）は振動子２の平面図、図２（Ｂ）は側面図である。振動子２は、駆動突起２ａ、２ｂおよび固定腕部２ｃ、２ｄを備える。振動子２には、振動板３および圧電素子４が接着剤等により固着されている。圧電素子４に２相の高周波電圧が印加されると、超音波振動を励振し、駆動突起２ａ、２ｂの先端には図２（Ｂ）に示されるｘｙ平面上の楕円運動が励起される。この状態で駆動突起２ａ、２ｂに摩擦材が摩擦接触することで、振動子２および摩擦材は相対的に移動する。本実施例では、摩擦部材７に対向し、駆動突起２ａ、２ｂを含む矩形領域Ａ×Ｂを駆動力発生領域（対向領域）とする。また、矩形領域Ａ×Ｂおよびｘ軸に直交し、矩形領域Ａ×Ｂを対称に分割する面Ｃを前後対称面（第１面）、矩形領域Ａ×Ｂおよびｚ軸に直交し、矩形領域Ａ×Ｂを対称に分割する面Ｄを左右対称面（第２面）とする。前後対称面Ｃは、後述する移動部の移動方向および加圧手段の加圧方向に直交する方向、並びに加圧手段の加圧方向を含む面である。また、左右対称面Ｄは、移動部の移動方向および加圧手段の加圧方向を含む面である。

以下、図３から図５を参照して、モータユニット１０００Ａの構成について説明する。図３は、モータユニット１０００Ａの斜視図である。図３（Ａ）は平面側斜視図、図３（Ｂ）は底面側斜視図である。図４は、モータユニット１０００Ａの分解斜視図である。図５は、モータユニット１０００Ａの平面図および断面図である。図５（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）はそれぞれ、図５（Ａ）のｘ−ｘ断面図およびｚ−ｚ断面図である。

ベース部材５は、ビスにより固定部（不図示）に固定されるとともに、ビスを用いて摩擦部材７を固定する。摩擦部材７は、引張コイルバネ１０による加圧力により振動子２の駆動突起２ａ、２ｂと摩擦接触する。フレキシブル基板６は、異方性導電ペースト等で機械的および電気的に圧電素子４に接続され、圧電素子４に２相の高周波電圧を印加する。振動子保持枠８（保持部材）は、振動子２の固定腕部２ｃ、２ｄを接着等により固定することで、振動子２と一体化されている。加圧仲介部材９は、振動子２に接触するフェルト９ａ、および引張コイルバネ１０による加圧力を受ける金属等の高剛性板９ｂを備える。フェルト９ａは、振動子２に励起される振動を阻害せずに、振動子２に引張コイルバネ１０による加圧力を伝える。引張コイルバネ１０は、振動子２の周囲に４つ配置され、本実施例では加圧手段としてｙ軸の負方向へ加圧力を発生させる。加圧板１１は、引張コイルバネ１０により付勢される。また、加圧板１１は、振動子２の前後対称面Ｃと左右対称面Ｄの交線上で加圧仲介部材９と当接する球状突起１１ａを備える。結合板金（結合部材）１２は、ビスで振動子保持枠８に固定される。ガイド部材１３は、固定板金１６を介して、摩擦部材７の駆動突起２ａ、２ｂとの接触面と平行になるようにビスでベース部材５に固定される。可動部材１４は、引張コイルバネ１０により付勢される。転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚはそれぞれ、ガイド部材１３と可動部材１４の間に挟持され、引張コイルバネ１０による加圧力を受ける。一体化バネ（付勢部材）１５は、引張コイルバネであり、結合板金１２を介して振動子保持枠８および可動部材１４がｘ軸方向において一体化して並進移動するように付勢する。本実施例では、振動子２、振動子保持枠８、加圧仲介部材９、引張コイルバネ１０、加圧板１１、結合板金１２、および可動部材１４で構成される移動部は、ｘ軸に沿って摩擦部材７に対して相対的に移動する。

次に、図６を参照して、本実施例の振動子２の動きの自由度について説明する。図６は、振動子２の動きの自由度の説明図である。図６では、説明に不要なモータユニット１０００Ａの構成部品は省略している。図６（Ａ）は、一体化バネ１５による付勢力で結合板金１２を介して一体化された振動子保持枠８および可動部材１４を示している。一体化バネ１５は、振動子保持枠８に設けられたフック部８ａと可動部材１４に設けられたフック部１４ｂの間に掛けられている。基準ボール（第１の回転中心部）１７は、結合板金１２に形成された円錐穴部（第１の当接部）１２ａと可動部材１４に形成された円錐穴部（第１の当接部）１４ａの間に挟持されている。本実施例では、基準ボール１７、円錐穴部１２ａ、１４ａは、可動部材１４に対する振動子保持枠８の３軸の回転自由度を許容するとともに、３軸の並進自由度は制限する回転ユニットとして機能する。転動ボール１８は、振動子保持枠８に形成されたＶ字溝（第２の当接部）８ｂと可動部材１４に形成された平面部（第２の当接部）１４ｃの間に挟持されている。Ｖ字溝８ｂと平面部１４ｃにより転動ボール１８を挟持することで、振動子保持枠８の可動部材１４の基準ボール１７を中心とするｙ軸回りの回転方向（ｙａｗ方向）への回転は規制される。すなわち、本実施例では、Ｖ字溝８ｂ、平面部１４および転動ボール１８は、振動子保持枠８の回転ユニットを回転中心とする回転を規制する規制ユニットとして機能する。

図６（Ｂ）は、一体化バネ１５、基準ボール１７、および転動ボール１８の設定中心の平面で切断した場合のモータユニット１０００Ａの断面図である。矢印Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、振動子保持枠８に働く力を表している。矢印Ａにより表される力（結合力ベクトル）は、基準ボール１７を中心に振動子保持枠８が回転するように、一体化バネ１５が振動子保持枠８を付勢する力である。矢印Ｂにより表れる力（反力ベクトル）は、平面部１４ｃにより転動ボール１８がＶ字溝８ｂに対して作用する力である。Ｖ字溝８ｂと平面部１４ｃにより転動ボール１８を挟持することで、振動子保持枠８および可動部材１４の基準ボール１７を中心とする回転は規制されているため、振動子保持枠８のｙａｗ方向への回転は規制される。このとき、力Ａと力Ｂの基準ボール１７を中心とするモーメントは釣り合っている。

ここでいう基準ボール１７を中心とする回転とは、回転ユニットを中心とする回転、あるいは、回転ユニットの一部を中心とする回転と言い換えることができる。

力Ｃは、結合板金１２を介して振動子保持枠８に作用する力（反力ベクトル）であるが、図６（Ｃ）に示されるように、力Ａと力Ｂの合力と釣り合っている。そのため、振動子保持枠８のｘ軸方向（ｘ軸並進方向）およびｚ軸方向（ｚ軸並進方向）への動きの自由度は規制される。また、基準ボール１７は円錐穴部１２ａと円錐穴部１４ａの間に挟持されているので、振動子保持枠８のｙ軸方向（ｙ軸並進方向）への動きの自由度も規制される。

以上より、本実施例では、振動子２と一体化された振動子保持枠８の可動部材１４に対する動きは、ｘ軸回りの回転方向（ｒｏｌｌ方向）およびｚ軸回りの回転方向（ｐｉｔｃｈ方向）の２自由度となる。本実施例では、振動子２がｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向の動きの自由度を有することで、振動子２の駆動突起２ａ、２ｂを摩擦部材７に確実に当接させることが可能である。また、振動子２の動きの自由度を規制する力Ａ−Ｃは、同一平面内で釣り合っているため、駆動突起２ａ、２ｂに対して不要な力のアンバランスを起こさない。

図６（Ｄ）および図６（Ｅ）はそれぞれ、基準ボール１７を中心に振動子保持枠８がｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向へ回転している状態を示す図である。図６（Ｄ）および図６（Ｅ）に示されているように、ｒｏｌｌ方向への回転で駆動突起２ａ、２ｂがｙ軸方向へ上下し、ｐｉｔｃｈ方向への回転で駆動突起２ａ、２ｂのｙ軸方向における位置の差に対応することが可能である。

基準ボール１７は、円錐穴部１２ａまたは円錐穴部１４ａと滑り摩擦を伴って回転する。基準ボール１７に玉軸受用鋼球のような形状および表面粗さ等が高精度に加工されたボールを使用し適切な潤滑剤を施すことで、一体化バネ１５の発生力や４本の引張りコイルバネ１０の力に対して滑り摩擦による負荷トルクを実用上問題のない値に抑制できる。また、基準ボール１７は、円錐穴部１２ａまたは円錐穴部１４ａのいずれかと一体化しても機能上支障はなく、接着等で固定することで組立性を向上させることが可能である。さらに、結合板金１２または可動部材１４のいずれかに基準ボール１７に相当する形状を設けてもよい。

なお、円錐穴部１２ａは、結合板金１２に設けられているが、振動子保持枠８に設けられてもよい。このとき、基準ボール１７は、振動子保持枠８に設けられた円錐穴部と一体化してもよい。さらに、振動子保持枠８に基準ボール１７に相当する形状を設けてもよい。

また、転動ボール１８は、Ｖ字溝８ｂまたは平面部１４ｃのいずれかと一体化させてもよい。この場合、転動ボール１８をＶ字溝８ｂまたは平面部１４ｃのいずれかに接着等で固定してもよいし、Ｖ字溝８ｂまたは平面部１４ｃのいずれかに転動ボール１８に相当する形状を設けてもよい。

図７は、加圧板１１と可動部材１４の関係を説明する図である。４本の引張コイルバネ１０は、加圧板１１と可動部材１４の各バネ掛け部に係合している。加圧板１１と可動部材１４のｙ軸方向の間隔は不図示のモータユニット１０００Ａの構成部品により決定するため、４本の引張コイルバネ１０は加圧板１１および可動部材１４を付勢する。４本の引張コイルバネ１０は、球状突起１１ａから等間隔の位置にそれぞれ対称に配置された同一仕様のバネである。しかしながら、各引張コイルバネの所定長さでの付勢力は製造ばらつきにより必ずしも同一とはならず、加圧板１１および可動部材１４の各バネ掛け部の位置も単部品内での製造精度や間に介在する部品の製造誤差により誤差が生じる。本実施例では、加圧板１１は、球状突起１１ａで加圧仲介部材９に当接し、球状突起１１ａを支点としてｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向の動き（傾き）の自由度を持つ。

すなわち、加圧板１１は、左右対称面Ｄ内で前後対称面Ｃに直交する軸および前後対称面Ｃ内で左右対称面Ｄに直交する軸を中心として傾斜可能である。なお、厳密に各軸を中心として傾斜可能である必要はなく、各軸から数ｍｍ程度ずれていても各軸を中心として傾斜可能であるとみなされる。例えば、性能や用途に応じて異なるが、±０．２ｍｍ程度ずれていてもよい。そのため、球状突起１１ａから加圧仲介部材９を介して駆動突起２ａ、２ｂに作用する４本の引張コイルバネ１０による加圧力はそれぞれ、上記の製造ばらつきに対して最適に調整される。

なお、加圧板１１が傾斜する際の中心となる軸は次のように定義してもよい。つまり、第１の加圧部材は、第１の振動子の移動方向および複数の加圧手段による加圧方向に直交する方向を第１の方向（ｚ軸方向）とするとき、この第１の方向を中心に傾斜可能であるとしてもよい。このような定義は後述の各実施例においても同様である。

また、加圧板１１は加圧仲介部材９を含む振動子保持枠８に対して相対的にｒｏｌｌ方向とｐｉｔｃｈ方向の動きの自由度を有するため、振動子保持枠８の傾きおよび傾きの変化に関わらず、可動部材１４に対する加圧板１１の姿勢は最適な状態に調整される。そのため、球状突起１１ａから加圧仲介部材９を介して駆動突起２ａ、２ｂに作用する４本の引張コイルバネ１０による加圧力はそれぞれ、ばらつくことなく安定する。また、加圧板１１と可動部材１４のｙ軸方向の距離が変化することがあるが、引張コイルバネ１０は板バネ等に比べるとバネ定数を小さくすることが可能であるため加圧力の安定化に有利である。

また、加圧板１１に設けられた突起１１ｂは図６（Ｂ）に示される振動子保持枠８に形成された溝部８ｃと係合するため、振動子保持枠８を介して加圧板１１および可動部材１４はｘ軸方向において一体化されている。したがって、移動部がｘ軸に沿って移動する間、引張コイルバネ１０、加圧板１１、および可動部材１４の位置関係は変化せず、引張コイルバネ１０による加圧力は安定する。

図８は、ガイド部材１３、可動部材１４、および両部材の間に挟持される転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚにより構成される直進案内部の斜視図である。図９は、直進案内部の説明図である。可動部材１４には、それぞれ転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚと係合する直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚがｘ軸方向（移動部の移動方向）に平行に形成されている。直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙは、ｘ軸に沿って直列、すなわちｘ軸に平行な同一直線上に離間して形成されている。また、直進ガイド溝１４ｚは、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙに対してｚ軸方向へ離間し、ｘ軸に沿って形成されている。可動部材１４は、転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚが転動することで引張コイルバネ１０による加圧力を受けながらガイド部材１３に対してｘ軸に沿って滑らかに移動する。

図９（Ａ）は、ガイド部材１３および可動部材１４が転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚに当接する状態を表している。また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の状態における転動ボール１９ｙ、１９ｚを通る位置での断面図である。直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚの一部には、各転動ボールに係合可能となるように６０度の開角を有する面が形成されている。ガイド部材１３には、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙに対向し、転動ボール１９ｘ、１９ｙに係合するｘ軸に沿って一続きに形成された案内壁１３ｘ−ｙが形成されている。案内壁１３ｘ−ｙには、各転動ボールに係合可能となるように１２０度の開角が形成されている。また、ガイド部材１３には、直進ガイド溝１４ｚに対向し、転動ボール１９ｚに係合するｘｚ面に平行にｘ軸に沿って形成された案内平面部１３ｚが形成されている。なお、本実施例では各直進ガイド溝の一部に６０度の開角を有する面が形成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、各直進ガイド溝の一部にｘｚ面に対して所定の角度を有する面がｘ軸に沿って形成されていればよく、直進ガイド溝全体が所定の角度を有するＶ字形状溝として形成されてもよい。また、本実施例では案内壁１３ｘ−ｙに１２０度の開角が形成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、案内壁１３ｘ−ｙは、各転動ボールに係合できればｘ軸に沿ってｘｚ面に対して所定の角度を有するように形成されてもよい。

ガイド部材１３には、平面部１３ｖ、１３ｗが形成されている。可動部材１４は、前述したように、引張コイルバネ１０とそれぞれ係合する４つのバネ掛け部を備える。図９（Ａ）の状態で４つのバネ掛け部のうち２つのバネ掛け部は、その一部である規制部１４ｖが平面部１３ｖとｙ軸方向において間隔ａを形成するように設けられている。また、可動部材１４には、図９（Ａ）の状態で平面部１３ｗとｙ軸方向において間隔ａを形成するように、２つのストッパ部１４ｗが設けられている。

図９（Ｃ）は、ガイド部材１３と可動部材１４がｙ軸方向において当接した状態、すなわち平面部１３ｖと２つの規制部１４ｖ、および平面部１３ｗと２つのストッパ部１４ｗが当接している状態を表している。また、図９（Ｄ）は、図９（Ｃ）の状態における転動ボール１９ｚの位置での断面図である。図９（Ｃ）では、転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚは、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚに係合しているが、ガイド部材１３とは接触していない。また、図９（Ｄ）では、転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚは、ガイド部材１３に接触しているが、可動部材１４とは接触していない。図９（Ｄ）に示されるように、転動ボール１９ｚは、ガイド部材１３に接触した位置でも直進ガイド溝１４ｚに対して間隔ｂだけ可動部材１４に掛っているので、直進ガイド溝１４ｚから脱落することはない。また、転動ボール１９ｘ、１９ｙはそれぞれ、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙに間隔ｂだけ可動部材１４に掛かっているので、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙから脱落することはない。

以上説明したように、本実施例では、平面部１３ｖ、１３ｗと当接する複数の規制部１４ｖおよびストッパ部１４ｗを設けることで転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚの脱落を防止することが可能である。具体的には、規制部１４ｖおよびストッパ部１４ｗは、間隔ａが可動部材１４の設計面１４ｅから各転動部材が対応する直進ガイド溝と係合する位置までの間隔ｃより短くなるように設けられていればよい。本実施例では、規制部１４ｖおよびストッパ部１４ｗは、ガイド部材１３がｙ軸方向に移動した際に各転動ボールが間隔ｂだけ可動部材１４に掛かるように、すなわち、各転動ボールの一部が各直進ガイド溝の内部に位置するように設けられている。なお、本実施例のモータユニット１０００Ａは、３つの転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚを備えているが、本発明はこれに限定されない。例えば、３つ以上の転動ボールを備え、それに応じてガイド部材１３のガイド部および可動部材１４の直進ガイド溝を形成すればよい。ただし、３つ以上の転動ボールを備える場合、転動ボールや直進ガイド溝の製造誤差によりガイド部や直進ガイド溝に係合しない転動ボールが存在するため、可動部材１１４が高精度に移動しにくくなる。そのため、可動部材１１４を高精度に移動させるために、転動ボールの数を３つにすることが好ましい。

また、本実施例では、図８（Ｂ）に示されるように、可動部材１４のバネ掛け部はガイド部材１３のｙ軸方向の投影面内に配置されている。具体的には、バネ掛け部は、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚと案内壁１３ｘ−ｙおよび案内平面部１３ｚを挟み込むように配置されている。このように配置することで、ガイド部材１３のｙ軸の正側の空間（案内壁１３ｘ−ｙおよび案内平面部１３ｚが形成されている面とは反対側の面側の空間）を有効に活用することが可能である。また、基準ボール１７と係合する円錐穴部１４ａ、一体化バネ１５と係合するフック部１４ｂ、および後述する連動部１４ｄもガイド部材１３のｙ軸方向の投影面内に配置されている。具体的には、各部材は、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚと案内壁１３ｘ−ｙおよび案内平面部１３ｚを挟み込むように配置されている。ガイド部材１３のｙ軸の正側の空間を活用することで、モータユニット１０００Ａを小型化することが可能となる。

本実施例では、上記構成により、ガイド部材１３、可動部材１４および転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚをｙ軸方向で組み込むことは不可能である。そのため、本実施例では、図１０に示されるように、転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚをそれぞれ可動部材１４の直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚに乗せて矢印Ｓ方向へスライドさせてガイド部材１３に差し込むことで図８（Ａ）に示される組み込み状態となる。

図１１（Ａ）は、モータユニット１０００Ａが取り付けられた状態のレンズ駆動ユニットの斜視図である。図１１（Ｂ）は、モータユニット１０００Ａが取り付けられていない状態のレンズ駆動ユニットの斜視図である。図１１（Ｃ）は、モータユニット１０００Ａとレンズユニット３００の連結部を示す図である。図１１（Ｄ）は、連結部の断面図である。レンズユニット３００は、バー・スリーブ構成にて光軸（ｘ軸）に沿って移動可能に支持されている。ガイドバー３０１、３０２は、ｘ軸に平行に形成され、不図示の部材により支持される。連動部材３０３は、連動付勢バネ３０４を介してレンズユニット３００と光軸方向において一体化されるとともに、矢印Ｒ方向へ回転力を加えられている。可動部材１４に設けられた連動部１４ｄには、図１１（Ｄ）に示されるように６０度の開角を有する溝形状が形成されている。図１１（Ｂ）の矢印Ｒ方向への回転力により、連動部材３０３に設けられた球状連動部３０３ａは連動部１４ｄに形成された溝形状に係合し、モータユニット１０００Ａの駆動力は連動部材３０３を介してレンズユニット３００に伝達される。また、連動部材３０３の矢印方向Ｒへの回転力は、転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚを介してガイド部材１３に受けられる。また、モータユニット１０００Ａとレンズユニット３００のｙ軸方向の位置誤差は連動部材３０３の矢印Ｒ方向の回転で吸収され、ｚ軸方向の位置誤差は連動部１４ｄに形成された溝形状と球状連動部３０３ａの係合位置がｚ軸方向へ移動することで吸収される。したがって、製造上の誤差がある場合でも、モータユニット１０００Ａは、レンズユニット３００を光軸に沿って滑らかに、かつ、確実に駆動することができる。

図１２から図１４を参照して、本実施例の振動波モータユニット（超音波モータユニット。以下、モータユニットという）１０００Ｂの構成について説明する。図１２は、モータユニット１０００Ｂの斜視図である。図１２（Ａ）は平面側斜視図、図１２（Ｂ）は底面側斜視図である。図１３は、モータユニット１０００Ｂの分解斜視図である。図１４は、モータユニット１０００Ｂの平面図および断面図である。図１４（Ａ）は平面図、図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）はそれぞれ、図１４（Ａ）のｘ−ｘ断面図およびｚ−ｚ断面図である。

本実施例のモータユニット１０００Ｂは、第１振動子２＿１および第２振動子２＿２を備える。第１振動子２＿１および第２振動子２＿２は、実施例１の振動子２と同一である。第１振動子２＿１および第２振動子２＿２は、摩擦部材２０７を挟持する。第１振動子２＿１の駆動突起２ａ＿１、２ｂ＿１は、摩擦部材２０７の第１振動子２＿１側の第１当接面２０７＿１に当接する。また、第２振動子２＿２の駆動突起２ａ＿２、２ｂ＿２は、摩擦部材２０７の第２振動子２＿２側の第２当接面２０７＿２に当接する。

ベース部材２０５は、ビスにより固定部（不図示）に固定される。フレキシブル基板２０６＿１、２０６＿２はそれぞれ、第１振動子２＿１および第２振動子２＿２を振動させるために、機械的および電気的に第１振動子２＿１および第２振動子２＿２に接続される。第１振動子保持枠２０８＿１および第２振動子保持枠２０８＿２はそれぞれ、第１振動子２＿１の固定腕部および第２振動子２＿２の固定腕部を接着等により固定することで、第１振動子２＿１および第２振動子２＿２と一体化されている。加圧仲介部材２０９は、第１振動子２＿１に接触するフェルト２０９ａ、および引張コイルバネ２１０による加圧力を受ける金属等の高剛性板２０９ｂを備える。フェルト２０９ａは、第１振動子２＿１に励起される振動を阻害せずに、第１振動子２＿１に引張コイルバネ２１０による加圧力を伝える。引張コイルバネ２１０は、第１振動子２＿１および第２振動子２＿２の周囲に２つ配置され、本実施例では加圧手段として前述したように加圧力を発生させる。第１加圧板２１１は、引張コイルバネ２１０により付勢される。また、第１加圧板２１１は、第１振動子２＿１の前後対称面Ｃと左右対称面Ｄの交線上で加圧仲介部材２０９と当接する球状突起２１１ａを備える。第１結合板金２１２＿１および第２結合板金２１２＿２はそれぞれ、ビスで第１振動子保持枠２０８＿１および第２振動子保持枠２０８＿２に固定される。第２加圧板（第２の加圧部材）２１３は、引張コイルバネ２１０により付勢される。フェルト２１４は、第２振動子２＿２に励起される振動を阻害せずに、第２振動子２＿２に引張コイルバネ２１０による加圧力を伝える。一体化バネ２１５は、引張コイルバネであり、第１結合板金２１２＿１に設けられたフック部２１２ｂ＿１と第２結合板金２１２＿２に設けられたフック部２１２ｂ＿２の間に掛けられている。一体化バネ２１５は、第１結合板金２１２＿１および第２結合板金２１２＿２を介して、第１振動子保持枠２０８＿１および第２振動子保持枠２０８＿２を付勢する。一体化バネ２１５により付勢される第１振動子保持枠２０８＿１および第２振動子保持枠２０８＿２は、ベース部材２０５にｘ軸方向において一体化される。

本実施例では、各振動子、各振動子保持枠、加圧仲介部材２０９、引張コイルバネ２１０、各加圧板、各結合板金、フェルト２１４で構成される移動部は、ｘ軸に沿って摩擦部材２０７に対して相対的に移動する。なお、第１振動子２＿１と第２振動子２＿２、第１振動子保持枠２０８＿１と第２振動子保持枠２０８＿２、および第１結合板金２１２＿１と第２結合板金２１２＿２は、共通部品である。

次に、本実施例の第１振動子２＿１および第２振動子２＿２の動きの自由度について説明する。図１５は、第２振動子２＿２の動きの自由度の説明図である。図１５では、説明に不要なモータユニット１０００Ｂの構成部品は省略している。

図１５（Ａ）は、一体化バネ２１５により第２結合板金２１２＿２を介して一体化されている第２振動子保持枠２０８＿２およびベース部材２０５を示している。基準ボール２１７＿２は、第２結合板金２１２＿２に形成された円錐穴部２１２ａ＿２とベース部材２０５に形成された円錐穴部２０５ａ＿２の間に挟持されている。ボール２１８＿２は、第２振動子保持枠２０８＿２の平面部２０８ａ＿２とベース部材２０５に形成された円錐穴部２０５ｂ＿２の間に挟持されている。ボール２１８＿２を平面部２０８ｂ＿２と円錐穴部２０５ｃ＿２の間に挟持することで、第２振動子保持枠２０８＿２のベース部材２０５に対する基準ボール２１７＿２を中心とする回転は規制される。

図１５（Ｂ）は、一体化バネ２１５、基準ボール２１７＿２、およびボール２１８＿２の設定中心の平面で切断した場合のモータユニット１０００Ｂの断面図である。矢印Ａ、Ｂ、Ｃは、第２振動子保持枠２０８＿２に働く力を表している。矢印Ａにより表される力（結合力ベクトル）は、基準ボール２１７＿２を中心に第２振動子保持枠２０８＿２がｙ軸回りの回転方向（ｙａｗ方向）へ回転するように、一体化バネ２１５が第２振動子保持枠２０８＿２を付勢する力である。矢印Ｂにより表される力（反力ベクトル）は、ボール２１８＿２が第２振動子保持枠２０８＿２に対して作用する力である。前述したように、ボール２１８＿２を平面部２０８ｂ＿２と円錐穴部２０５ｃ＿２の間に挟持することで、第２振動子保持枠２０８＿２のベース部材２０５に対する基準ボール２１７＿２を中心とする回転は規制されている。そのため、第２振動子保持枠２０８＿２のｙａｗ方向への回転は規制される。このとき、力Ａと力Ｂの基準ボール２１７＿２を中心とするモーメントは釣り合っている。

力Ｃは、第２結合板金２１２＿２を介して第２振動子保持枠２０８＿２に作用する力（反力ベクトル）であるが、図１５（Ｃ）に示されるように、力Ａと力Ｂの合力と釣り合っている。そのため、第２振動子保持枠２０８＿２のｘ軸方向（ｘ軸並進方向）およびｚ軸方向（ｚ軸並進方向）への動きの自由度は規制される。また、基準ボール２１７＿２は円錐穴部２１２ａ＿２と円錐穴部２０５ａ＿２の間に挟持されているので、第２振動子保持枠２０８＿２のｙ軸方向（ｙ軸並進方向）への動きの自由度も規制される。

以上より、本実施例では、第２振動子２＿２と一体化された第２振動子保持枠２０８＿２のベース部材２０５に対する動きは、ｘ軸回りの回転方向（ｒｏｌｌ方向）およびｚ軸回りの回転方向（ｐｉｔｃｈ方向）の２自由度となる。本実施例では、第２振動子２＿２がｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向の動きの自由度を有することで、第２振動子２＿２の駆動突起２ａ＿２、２ｂ＿２を摩擦部材２０７の第２当接面２０７＿２に確実に当接させることが可能である。また、振動子２の動きの自由度を規制する力Ａ−Ｃは、１つの平面内で釣り合っているため、駆動突起２ａ＿２、２ｂ＿２に対して不要な力のアンバランスを起こさない。第２振動子保持枠２０８＿２のベース部材２０５に対する基準ボール２１７＿２を中心とする回転の動きは、実施例１の図６（Ｄ）および図６（Ｅ）で示した振動子保持枠８の基準ボール１７を中心とするｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ回転の動きと同様である。

図１５には図示されていないが、第１振動子２＿１、第１振動子保持枠２０８＿１、および第１結合板金２１２＿１は、第２振動子２＿２、第２振動子保持枠２０８＿２、および第２結合板金２１２＿２を、ｚ軸を中心に１８０度回転させた位置に配置される。基準ボール２１７＿１は、第１結合板金２１２＿１に形成された円錐穴部とベース部材２０５に形成された円錐穴部２０５ａ＿１の間に挟持される。また、ボール２１８＿１は、第１振動子保持枠２０８＿１の平面部２０８ａ＿１とベース部材２０５に形成された円錐穴部２０５ｂ＿１の間に挟持される。さらに、基準ボール２１７＿１、２１７＿２は、図１５（Ｂ）で示される同一の断面上に配置されている。そのため、本実施例では、第１振動子２＿１と一体化された第１振動子保持枠２０８＿１のベース部材２０５に対する動きの自由度は、ｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向の２自由度となる。本実施例では、第１振動子２＿１がｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向の動きの自由度を有することで、第１振動子２＿１の駆動突起２ａ＿１、２ｂ＿２を摩擦部材２０７の第１当接面２０７＿１に確実に当接させることが可能である。

本実施例では、摩擦部材２０７を挟持する第１振動子２＿１および第２振動子２＿２を同時に駆動することで、１つの振動子で駆動する場合に対してより大きな推力を発生させることが可能である。発生する推力に応じて一体化バネ２１５の付勢力を大きくすることが必要であるが、一体化バネ２１５を引張コイルバネとすることで省スペース化できるとともに、付勢力設定の自由度を板バネ等より大きくすることができる。また、各振動子と摩擦部材２０７を当接させる引張コイルバネ２１０による加圧力は摩擦部材２０７を挟んで釣り合っているので、本実施例では実施例１および実施例２で説明した加圧力を受けながら滑らかに動きを案内する直進案内部は不要である。

図１６は、第１加圧板２１１と第２加圧板２１３の関係を説明する図である。２本の引張コイルバネ２１０は、第１および第２加圧板２１１、２１３の各バネ掛け部に係合している。第１および第２加圧板２１１、２１３のｙ軸方向の間隔は不図示のモータユニット１０００Ｂの構成部品により決定するため、２本の引張コイルバネ２１０は第１および第２加圧板２１１、２１３を付勢する。２本の引張コイルバネ２１０は、球状突起２１１ａに対して対角の位置に配置された同一仕様のバネである。しかしながら、各引張コイルバネの所定長さでの付勢力は製造ばらつきにより必ずしも同一とはならず、第１および第２加圧板２１１、２１３の各バネ掛け部の位置も単部品内での製造精度や間に介在する部品の製造誤差により誤差が生じる。本実施例では、第１加圧板２１１は、球状突起２１１ａで加圧仲介部材２０９に当接し、球状突起２１１ａを支点としてｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向の動き（傾き）の自由度を持つ。すなわち、第１加圧板２１１は、左右対称面Ｄ内で前後対称面Ｃに直交する軸および前後対称面Ｃ内で左右対称面Ｄに直交する軸を中心として傾斜可能である。なお、厳密に各軸を中心として傾斜可能である必要はなく、各軸から数ｍｍ程度ずれていても各軸を中心として傾斜可能であるとみなされる。例えば、性能や用途に応じて異なるが、±０．２ｍｍ程度ずれていてもよい。そのため、球状突起２１１ａから加圧仲介部材２０９を介して駆動突起２ａ＿１、２ｂ＿１に作用する２本の引張コイルバネ２１０による加圧力はそれぞれ、上記の製造ばらつきに対して最適に調整される。また、第２振動子２＿２はその反力を第２加圧板２１３から受けるので、駆動突起２ａ＿２、２ｂ＿２には最適に調整された加圧力が作用する。

また、第１加圧板２１１は第１および第２振動子保持枠２０８＿１、２０８＿２に対して相対的にｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向の動きの自由度を有する。そのため、第１および第２振動子保持枠２０８＿１、２０８＿２の傾きおよび傾きの変化に関わらず、第１加圧板２１１の姿勢は最適な状態に調整され、２本の引張コイルバネ２１０による加圧力はそれぞれ、ばらつくことなく安定する。

第１加圧板２１１に設けられた突起２１１ｂは、図１２（Ａ）に示される第１振動子保持枠２０８＿１に形成された溝部２０８ｃ＿１と係合する。また、第２加圧板２１３に設けられた突起２１３ｂは、図１２（Ｂ）に示される第２振動子保持枠２０８＿２に形成された溝部２０８ｃ＿２と係合する。そのため、第１および第２加圧板２１１、２１３は、第１および第２振動子保持枠２０８＿１、２０８＿２を介して、ｘ軸方向において一体化される。したがって、移動部がｘ軸に沿って移動する間、引張コイルバネ２１０、第１加圧板２１１、および第２加圧板２１３の位置関係は変化せず、引張コイルバネ２１０による加圧力は安定する。

図１７は、レンズ駆動ユニットの斜視図である。図１７（Ａ）は、モータユニット１０００Ｂが取り付けられた状態のレンズ駆動ユニットの斜視図である。図１７（Ｂ）は、モータユニット１０００Ｂが取り付けられていない状態のレンズ駆動ユニットの斜視図である。レンズユニット５００は、バー・スリーブ構成にて光軸（ｘ軸）に沿って移動可能に支持されている。ガイドバー５０１、５０２は、ｘ軸に平行に形成され、不図示の部材により支持される。モータユニット１０００Ｂに設けられた摩擦部材２０７は、レンズユニット５００にビスおよび接着等で一体化され、レンズユニット５００に光軸方向へ移動させる推力を作用させる。

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および変更が可能である。

なお、引張コイルバネ１１０は、実施例１では４本、実施例２では２本設けられているが、他の本数であっても良い。また、実施例２において、第１加圧板２１１および第２加圧板２１３の係合関係を高さ方向に入れ替え、加圧手段として引張コイルバネの代わりに圧縮コイルバネを使用してもよい。

また、前述の各実施例における各部材がある面内に存在するとは、その部材の少なくとも一部がその面と交差していると解釈してもよい。

２ 振動子
２ａ、２ｂ 駆動突起
８ 振動子保持枠（保持部材）
８ｂ Ｖ字溝（規制ユニット）
１２ａ 円錐穴部（回転ユニット）
１４ 可動部材
１４ａ 円錐穴部（回転ユニット）
１４ｃ 平面部（規制ユニット）
１５ 一体化バネ（付勢部材）
１７ 基準ボール（回転ユニット）
１８ 転動ボール（規制ユニット）
１０００Ａ 振動波モータユニット（振動波モータ）

Claims (10)

1. ２つの駆動突起を備える振動子と、
   前記振動子を保持する保持部材と、
   前記保持部材と一体に並進移動する可動部材と、
   前記可動部材に対する前記保持部材の３軸の回転自由度を許容するとともに、３軸の並進自由度を制限する回転ユニットと、
   前記保持部材および前記可動部材が一体化して並進移動するように、前記保持部材および前記可動部材を付勢する付勢部材と、
   前記付勢部材による前記保持部材の前記回転ユニットを中心とする回転を規制する規制ユニットと、を有することを特徴とする振動波モータ。
2. 前記付勢部材により前記保持部材に作用する結合力ベクトル、前記規制ユニットにより前記保持部材に作用する反力ベクトル、および前記回転ユニットにより前記保持部材に作用する反力ベクトルは、同一平面内で釣り合っていることを特徴とする請求項１に記載の振動波モータ。
3. 前記回転ユニットは、前記回転ユニットの回転中心である第１の回転中心部および前記第１の回転中心部と当接する第１の当接部により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の振動波モータ。
4. 前記保持部材と一体化された結合部材を更に有し、
   前記第１の当接部は、前記結合部材および前記可動部材の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の振動波モータ。
5. 前記第１の回転中心部は、前記結合部材または前記可動部材のいずれかに設けられることを特徴とする請求項４に記載の振動波モータ。
6. 前記付勢部材は、コイルバネであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の振動波モータ。
7. 前記付勢部材は、引張りコイルバネであることを特徴とする請求項６に記載の振動波モータ。
8. 前記振動子は、電圧を印加されることで振動を励振する圧電素子を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の振動波モータ。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の振動波モータと、前記振動波モータからの駆動力によって駆動する部材と、を有することを特徴とする装置。
10. 前記装置は、レンズを備える光学機器であること特徴とする請求項９に記載の装置。