JP2018148683A - 振動波モータ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動方向および厚さ方向へ小型化可能な振動波モータを提供すること。【解決手段】振動子と、振動子を保持する振動子保持部材と、振動子と接触する接触部材に対して振動子を加圧する加圧手段と、を有し、振動子に発生する振動により振動子と接触部材が相対移動する振動波モータであって、振動子は、振動子保持部材に連結される少なくとも２つの保持部を備え、保持部は、加圧手段の振動子に対する加圧方向から見て、振動子および接触部材の相対移動方向における振動子の端部の間に配置されるとともに、加圧方向および相対移動方向に直交する方向へ延出し、加圧手段は、振動子を加圧する少なくとも２つの加圧部材を備え、加圧部材は、加圧方向から見て、相対移動方向における振動子の端部の間に配置され、保持部および加圧部材は、振動子の中心に対して対称な位置に配置されている。【選択図】図５

Description

本発明は、光学機器などに適用される振動波モータに関する。

従来、高周波電圧を印加することで、周期的に振動する振動子を接触部材に圧接させることで、振動子および接触部材が相対的に移動する振動波モータ（超音波モータ）が知られている。特許文献１には、振動子、振動子を保持する振動子保持部材、摩擦部材、および振動子を摩擦部材に圧接するための加圧手段を有する超音波モータが開示されている。

特開２０１５−１２６６９２号公報

しかしながら、特許文献１の超音波モータでは、振動子と振動子保持部材とを連結する、振動子に設けられた保持部は振動子および摩擦部材の相対移動方向へ延出しているため、駆動方向へ大型化している。また、加圧手段は振動子の加圧方向へ積み重なるように構成されているため、厚さ方向へ大型化している。

このような課題に鑑みて、本発明は、駆動方向および厚さ方向へ小型化可能な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、振動子と、前記振動子を保持する振動子保持部材と、前記振動子と接触する接触部材に対して前記振動子を加圧する加圧手段と、を有し、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記接触部材が相対移動する振動波モータであって、前記振動子は、前記振動子保持部材に連結される少なくとも２つの保持部を備え、前記保持部は、前記加圧手段の前記振動子に対する加圧方向から見て、前記振動子および前記接触部材の相対移動方向における前記振動子の端部の間に配置されるとともに、前記加圧方向および前記相対移動方向に直交する方向へ延出し、前記加圧手段は、前記振動子を加圧する少なくとも２つの加圧部材を備え、前記加圧部材は、前記加圧方向から見て、前記相対移動方向における前記振動子の端部の間に配置され、前記保持部および前記加圧部材は、前記振動子の中心に対して対称な位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、駆動方向および厚さ方向へ小型化可能な振動波モータを提供することができる。

実施例１の振動波モータの斜視図である。 実施例１の振動波モータの分解斜視図である。 実施例１の振動波モータの側面断面図である。 実施例１の振動波モータの正面断面図である。 実施例１の振動波モータの要部斜視図である。 実施例１の振動波モータの要部下面図である。 実施例２の振動波モータの要部下面図である。 実施例３の振動波モータの要部下面図である。 本発明の実施形態に係る振動波モータが搭載された撮像装置の要部断面図である。

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。各実施例では、Ｘ軸に平行な方向を、振動子および接触部材の相対移動方向、Ｚ軸の負方向を、振動子を接触部材に対して加圧する方向(加圧方向)とする。なお、各実施例の座標系は説明の便宜上のものであって、本発明はこれに限定されない。

図１〜図４を参照して、本実施例の振動波モータ（超音波モータ）１の構成について説明する。図１〜図４はそれぞれ、振動波モータ１の斜視図、分解斜視図、側面断面図、および正面断面図である。

振動子１００は、振動体１０１、および接着剤などにより、振動体１０１に固着された圧電素子１０３を備える。振動体１０１は、振動子保持部材１０２に連結される保持部１００ｂ、１００ｃを備え、溶接や接着剤などにより振動子保持部材１０２に固定される。また、振動体１０１は、加圧された状態で摩擦部材（接触部材）１０４に接触している。圧電素子１０３は、高周波電圧を印加されることで超音波振動を励振する。振動体１０１と圧電素子１０３が接着された状態で圧電素子１０３に超音波振動を励振させることで、振動体１０１に共振現象が起こる。すなわち、振動子１００は、高周波電圧が印加されることで超音波振動を起こす。その結果、振動体１０１に設けられた圧接部１００ａに略楕円振動が発生する。圧接部１００ａが摩擦部材１０４の摩擦接触面１０４ａに圧接することで相対的に移動させる駆動力が発生し、振動子１００が摩擦部材１０４に対してＸ軸に沿って移動することが可能となる。圧電素子１０３に印加する高周波電圧の周波数や位相を変えることで、回転方向や楕円比を適宜変化させて所望の振動を発生させることができる。

なお、本実施例では、振動体１０１は２つの保持部１００ｂ，１００ｃを備えているが、それ以上の保持部を備えていてもよい。

保持筐体１０５は、加圧保持部材１１０を保持する。振動子保持部材１０２と保持筐体１０５との間には、ローラー（転動部材）１０６ａおよび連結手段１１６が組み込まれている。連結手段１１６は、ローラー１０６ｂおよび所定の弾性を有する板バネ（付勢部材）１０７から構成されている。板バネ１０７は、保持筐体１０５に当接している。ローラー１０６ｂは、板バネ１０７と振動子保持部材１０２との間に挟持され、Ｚ軸に沿って移動可能である。

板バネ１０７は、ローラー１０６ｂを介して、振動子保持部材１０２を図３のＡ方向へ付勢し、保持筐体１０５を図３のＢ方向へ付勢する。そのため、ローラー１０６ａは、振動子保持部材１０２と保持筐体１０５との間で挟持される。

以上のように構成することで、振動子１００および摩擦部材１０４の相対移動方向（Ｘ軸に平行な方向。以下、相対移動方向という。）では、ガタが発生しない。また、振動子１００が加圧される方向（Ｚ軸の負方向。以下、加圧方向という）では、ローラー１０６ａ、１０６ｂの作用により摺動抵抗がほとんど発生しない。

また、板バネ１０７の付勢力は、保持筐体１０５および被駆動部の駆動開始時および駆動停止時に発生する加減速による慣性力より大きくなるように設定されている。このように設定することで、振動子１００、振動子保持部材１０２および保持筐体１０５には駆動時の慣性力による振動子１００の移動方向に沿った相対変位が発生しないため、安定した駆動制御を実現することができる。

なお、本実施例では転動部材としてローラー１０６ａ、１０６ｂを使用しているが、Ｚ軸に沿って移動可能であれば本発明はこれに限定されない。例えば、ローラーの代わりにボールなどを使用してもよい。また、本実施例では付勢部材として板バネ１０７を使用しているが、振動子保持部材１０２と保持筐体１０５との間のガタをなくすことができる付勢機能を有していれば本発明はこれに限定されない。

加圧手段１１４は、加圧保持部材１１０および加圧バネ（加圧部材）１１１ａ、１１１ｂを有する。移動部材１１２は、振動子保持部材１０２および保持筐体１０５を介して振動子１００に連結され、振動子１００と略一体的に移動する。

加圧保持部材１１０および移動部材１１２には、加圧バネ１１１ａ、１１１ｂを連結保持する保持部が設けられている。これにより、加圧保持部材１１０と移動部材１１２との間に引っ張りバネ力が生じ、加圧保持部材１１０および移動部材１１２はそれぞれ、Ｚ軸の負方向およびＺ軸の正方向へ引き込まれる。

加圧保持部材１１０には、略半球状の突起で形成され、弾性部材１０９と当接する加圧部１１０ａが設けられている。加圧保持部材１１０は、弾性部材１０９を挟むように、圧電素子１０３を押圧保持している。弾性部材１０９を設けることで、加圧部１１０ａと圧電素子１０３が直接接触して圧電素子１０３の損傷を防止することができる。加圧バネ１１１ａ、１１１ｂにより生じたバネ力は、これらの部材を介して、振動子１００を加圧する。これにより、振動子１００の圧接部１００ａと摩擦部材１０４の摩擦接触面１０４ａとが摩擦接触する。

なお、本実施例では、加圧手段１１４は加圧保持部材１１０および加圧バネ１１１ａ、１１１ｂにより構成されているが、振動子１００を摩擦部材１０４へ加圧することが可能であれば本発明はこれに限定されない。また、加圧手段１１４は、２つの加圧バネ１１１ａ、１１１ｂを備えているが、それ以上の加圧バネを備えていてもよい。

移動部材１１２は、保持筐体１０５に接着やねじ止めなどで固定されている。移動部材１１２には、保持筐体１０５を相対移動方向へガイドする突起部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが形成されている。ガイド部材１１３は、摩擦部材１０４の摩擦接触面１０４ａと反対側の面側に配置されている。摩擦部材１０４およびガイド部材１１３は、ねじ止めなどにより地板１１５に固定されている。ガイド部材１１３には、移動部材１１２のそれぞれの突起部に対向するようにＶ溝や平面が設けられている。移動部材１１２の突起部１１２ａ〜１１２ｃがガイド部材１１３に設けられたＶ溝や平面を摺動することで、移動部材１１２はガイド部材１１３に直進ガイドされる。これらの部材によって、保持筐体１０５は、振動子１００および摩擦部材１０４の相対移動方向へ進退可能に支持される。

以下、図５および図６を参照して、振動体１０１に設けられた保持部１００ｂ、１００ｃ、および加圧保持部材１１０に設けられた、加圧バネ１１１ａ、１１１ｂのそれぞれの第１端が掛けられる保持部１１０ｂ、１１０ｃの好ましい配置について説明する。

図５は、振動波モータ１の要部斜視図である。図６は、振動波モータ１の要部下面図である。図６に示される振動子１００の中心１００ｄは、相対移動方向における振動子１００の中心線３０１と、相対移動方向および加圧方向に直交する方向（Ｙ軸に平行な方向。以下、直交方向という。）における振動子１００の中心線５０１との交点である。

保持部１００ｂ、１００ｃが相対移動方向へ延出して設けられた場合、振動波モータ１が相対移動方向へ大型化してしまう。そこで、本実施例では、保持部１００ｂ、１００ｃは、相対移動方向において、相対移動方向における振動子１００の端部１００ｅの間に配置されるとともに、直交方向へ延出している。保持部１００ｂ、１００ｃをこのように設けることで、振動波モータ１を相対移動方向および加圧方向へ小型化することができる。

また、直交方向において、保持部１００ｂ、１００ｃを直交方向における振動子１００の端部１００ｆの間に配置することで、振動波モータ１を直交方向へ小型化することができる。

また、保持部１００ｂ、１００ｃは、振動子１００の中心１００ｄに対して対称な位置に配置される。特に、保持部１００ｂ、１００ｃを中心１００ｄに対して点対称な位置に配置することが好ましい。このように配置することで、振動子１００を振動子保持部材１０２に対してバランス良く保持することができるため、振動波モータ１を安定して駆動させることができる。

さらに、保持部１００ｂ、１００ｃを振動子１００に励振される送り振動の節の位置から延出するように設けることで、振動子１００の振動をなるべく阻害せず、効率的に動力を伝達することができる。

保持部１１０ｂ、１１０ｃが相対移動方向へ延出して設けられた場合、振動波モータ１が相対移動方向へ大型化してしまう。そこで、本実施例では、保持部１１０ｂ、１１０ｃは、相対移動方向において、端部１００ｅの間に配置されるとともに、直交方向へ延出している。保持部１１０ｂ、１１０ｃをこのように設けることで、振動波モータ１を相対移動方向および加圧方向へ小型化することができる。

また、直交方向において、保持部１１０ｂ、１１０ｃを端部１００ｆの間に配置することで、振動波モータ１を直交方向へ小型化することができる。

さらに、保持部１１０ｂ、１１０ｃは、振動子１００の中心１００ｄに対して対称な位置に配置される。特に、保持部１１０ｂ、１１０ｃを中心１００ｄに対して点対称な位置に配置することが好ましい。このように配置することで、加圧バネ１１１ａ、１１１ｂを振動子１００に対してバランス良く配置することができる。すなわち、加圧バネ１１１ａ、１１１ｂの加圧力によって振動子１００をバランス良く加圧することができるため、振動波モータ１を安定して駆動させることができる。

以上説明したように、本実施例では、保持部１００ｂ、１００ｃは、相対移動方向において、端部１００ｅの間に配置されるとともに、直交方向において、端部１００ｆの間に配置されている。さらに、保持部１００ｂ、１００ｃは、中心１００ｄに対して略点対称の位置に配置されている。同様に、保持部１１０ｂ、１１０ｃは、相対移動方向において、端部１００ｅの間に配置されるとともに、直交方向において、端部１００ｆの間に配置されている。さらに、保持部１１０ｂ、１１０ｃは、中心１００ｄに対して略点対称の位置に配置されている。保持部１００ｂ、１００ｃ、および保持部１１０ｂ、１１０ｃをこのように配置することで、小型で、安定して駆動可能な振動波モータ１を実現することができる。

なお、本実施形態では、保持部１００ｂ、１００ｃ、および保持部１１０ｂ、１１０ｃを、中心１００ｄに対して略点対称の位置に配置しているが、本発明はこれに限定されない。保持部１００ｂ、１００ｃ、および保持部１１０ｂ、１１０ｃの一方を、中心１００ｄに対して略点対称の位置に配置し、他方を、直交方向における振動子１００の中心線５０１に対して略線対称の位置に配置してもよい。

図７は、本実施例の振動波モータ１の要部下面図である。本実施例の振動波モータ１は、実施例１とは異なる、振動子保持部材７０２および加圧保持部材７１０を有する。その他の部材については実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。

加圧保持部材７１０は、加圧バネ１１１ａ、１１１ｂのそれぞれの第１端が掛けられる保持部７１０ｂ、７１０ｃを有する。保持部７１０ｂ、７１０ｃは、相対移動方向における振動子１００の中心線３０１上に、直交方向における振動子１００の中心線５０１に対して略線対称となるように設けられている。すなわち、加圧バネ１１１ａ、１１１ｂが、直交方向における振動子１００の中心線５０１に対して略線対称となるように配置されている。

また、振動子保持部材７０２の加圧バネ１１１ａ、１１１ｂを逃げる形状も相対移動方向における振動子１００の中心線３０１上に、直交方向における振動子１００の中心線５０１に対して略線対称となるように形成されている。

以上説明したように、加圧バネ１１１ａ、１１１ｂを、直交方向における振動子１００の中心線５０１に対して略線対称となるように配置した場合であっても、小型で、安定して駆動可能な振動波モータ１を実現することができる。

図８は、本実施例の振動波モータ１の要部下面図である。本実施例の振動波モータ１は、実施例１および実施例２とは異なる、振動子８００、振動子８００に設けられた保持部８００ｂ、８００ｃ、および振動子保持部材８０２を有する。その他の部材については実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。

保持部８００ｂ、８００ｃは、相対移動方向における振動子１００の中心線３０１上に、直交方向における振動子１００の中心線５０１に対して略線対称となるように設けられている。

以上説明したように、保持部８００ｂ、８００ｃを、直交方向における振動子１００の中心線５０１に対して略線対称となるように配置した場合であっても、小型で、安定して駆動可能な振動波モータ１を実現することができる。

図９は、実施例１から３で説明された本実施形態の振動波モータ１が搭載された撮像装置（光学機器）５００の要部断面図である。撮像装置５００は、撮像素子４を備えるカメラ本体２、およびカメラ本体２にマウント５を介して着脱可能に取り付けられるレンズ鏡筒３を有する。なお、レンズ鏡筒３は略回転対称形であるため、図９では上側半分のみを図示している。また、本実施例では、振動波モータ１が撮像装置５００に搭載されているが、本発明はこれに限定されない。振動波モータ１は、例えば、レンズ装置等の他の光学機器に搭載されてもよいし、振動波モータ１からの駆動力によって駆動する部材（被駆動部）を有する、光学機器とは異なる装置に搭載されてもよい。

固定筒６には、レンズＧ１を保持する前鏡筒７およびレンズＧ３を保持する後鏡筒８が固定されている。レンズ保持枠９は、レンズＧ２を保持し、前鏡筒７および後鏡筒８に保持されたガイドバー１０によって、光軸Ｏに沿って直進移動可能に保持されている。振動波モータ１の地板１１５に形成されたフランジ部は、後鏡筒８にビス等で固定されている。

上記構成において、振動波モータ１の振動子保持部材１０２を含む可動部が駆動すると、振動波モータ１の駆動力は、振動子保持部材１０２および移動部材１１２を介してレンズ保持枠９に伝達される。レンズ保持枠９は、ガイドバー１０によって案内されて光軸Ｏに沿って直進移動する。

なお、本実施例では、振動波モータ１は、被駆動部であるレンズ保持枠９を光軸Ｏに沿って直進移動させるために使用されるが、例えば、振れ補正レンズを備えるレンズ保持枠を光軸Ｏに直交する方向へ移動させるために使用されてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 振動波モータ
１００ 振動子
１００ｂ、１００ｃ 保持部
１００ｅ 端部
１０２ 振動子保持部材
１０４ 摩擦部材（接触部材）
１１１ａ、１１１ｂ 加圧バネ（加圧部材）
１１４ 加圧手段

Claims (8)

1. 振動子と、
   前記振動子を保持する振動子保持部材と、
   前記振動子と接触する接触部材に対して前記振動子を加圧する加圧手段と、を有し、
   前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記接触部材が相対移動する振動波モータであって、
   前記振動子は、前記振動子保持部材に連結される少なくとも２つの保持部を備え、
   前記保持部は、前記加圧手段の前記振動子に対する加圧方向から見て、前記振動子および前記接触部材の相対移動方向における前記振動子の端部の間に配置されるとともに、前記加圧方向および前記相対移動方向に直交する方向へ延出し、
   前記加圧手段は、前記振動子を加圧する少なくとも２つの加圧部材を備え、
   前記加圧部材は、前記加圧方向から見て、前記相対移動方向における前記振動子の端部の間に配置され、
   前記保持部および前記加圧部材はそれぞれ、前記振動子の中心に対して対称な位置に配置されていることを特徴とする振動波モータ。
2. 前記保持部および前記加圧部材はそれぞれ、前記振動子の中心に対して点対称の位置に配置され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. 前記保持部および前記加圧部材の一方は前記振動子の中心に対して点対称の位置に配置され、他方は前記振動子の中心を通り、前記相対移動方向に平行な前記振動子の中心線に対して線対称の位置に配置され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。
4. 前記加圧部材は、前記加圧方向から見て、前記直交する方向における前記振動子の端部の間に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の振動波モータ。
5. 前記保持部は、前記振動子に励振される送り振動の節の位置から延出されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の振動波モータ。
6. 前記振動子は、前記接触部材に接触する振動体と、電圧を印加されることで超音波振動を励振する圧電素子とを備え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. 請求項１から６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。
8. 前記装置は、レンズを備える光学機器であることを特徴とする請求項７に記載の光学機器。