JP2018151550A - 駆動装置、撮像装置、駆動ステージ - Google Patents
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Abstract
【課題】応答性の高い振動波モータを提供する。【解決手段】振動波モータ1は、相対的に移動可能な第1の振動子11および第2の振動子12と、第1の振動子11と第2の振動子12のそれぞれに対して相対的に移動可能な摺動部材13とを含み、摺動部材13は第1の振動子11と第2の振動子12とに挟まれており、第1の振動子11が振動することによって、第1の振動子11と摺動部材13との間に駆動力が発生し、第2の振動子12が振動することによって、第2の振動子12と摺動部材13との間に駆動力が発生する。【選択図】図3
Description
本発明は、駆動装置、撮像装置、駆動ステージに関する。
静止画や動画を撮影する撮像装置においては、従来、一方向に高速で移動する被写体に追従して合焦できるように技術開発がなされてきた。特許文献1には、高速で移動する被写体に追従できるように機動性を高めたフォーカス機構が開示されている。しかしながら、被写体の動きや撮影時の撮像装置の動きは様々である。このため、被写体や撮像装置の移動方向が頻繁に変化する場合などに対応するため、さらなる応答性の向上が要求されている。また、産業用の駆動ステージなどにおいては、駆動速度の高速化や高い応答性が要求されている。
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、応答性に優れた駆動装置を提供することである。
前記課題を解決するため、本発明は、振動子と前記振動子が接触する摺動部材とを有し、前記振動子が振動することで前記振動子と前記摺動部材との間に駆動力を発生させる駆動装置であって、相対的に移動可能な2つの前記振動子と、2つの前記振動子のそれぞれに対して相対的に移動可能な1つの前記摺動部材と、を含み、1つの前記摺動部材は、2つの前記振動子に挟まれていることを特徴とする。
本発明によれば、応答性に優れた駆動装置を提供することができる。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態では、振動波モータの3次元の各方向を、X方向、Y方向、Z方向で示す。X方向は、振動波モータが出力する駆動力の方向(駆動方向、移動方向)である。Z方向は、X方向に直角な方向であって、かつ、後述する第1の振動子と摺動部材と第2の振動子の積層方向である。Y方向は、X方向およびY方向に直角な方向である。
(振動波モータ)
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係る駆動装置である振動波モータ1の構成例について、図1と図2を参照して説明する。図1は、第1の実施形態に係る振動波モータ1に設けられている第1の振動子11と摺動部材13と第2の振動子12の構成例を模式的に示す図であり、(a)は斜視図、(b)はY方向視の側面図である。図2は、第1の実施形態に係る振動波モータ1の構成例を模式的に示す図であり、(a)はY方向視の断面図であって(b)のA−B矢視図、(b)はX方向視の断面図であって(a)のC−D矢視図である。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係る駆動装置である振動波モータ1の構成例について、図1と図2を参照して説明する。図1は、第1の実施形態に係る振動波モータ1に設けられている第1の振動子11と摺動部材13と第2の振動子12の構成例を模式的に示す図であり、(a)は斜視図、(b)はY方向視の側面図である。図2は、第1の実施形態に係る振動波モータ1の構成例を模式的に示す図であり、(a)はY方向視の断面図であって(b)のA−B矢視図、(b)はX方向視の断面図であって(a)のC−D矢視図である。
振動波モータ1は、第1の振動子11と、摺動部材13と、第2の振動子12とを有している。そして、図1に示すように、第1の振動子11と、摺動部材13と、第2の振動子12とは、Z方向に重ねられるようにして設けられており、第1の振動子11と第2の振動子12の間に摺動部材13が設けられている。
第1の振動子11と第2の振動子12は、同じ構成を有しており、互いに反対向きで設けられている。第1の振動子11と第2の振動子12は、それぞれ、圧電素子101と振動板102とを有している。圧電素子101と振動板102とは、接着剤によって接着されている。圧電素子101は、駆動時において高周波駆動電圧が印加されると超音波振動する。圧電素子101の構成は特に限定されるものではなく、公知の各種の圧電素子が適用できる。振動板102には、摺動部材13の側に向かって突出する2つの突起部103が、X方向に並べて設けられている。2つの突起部103の先端部は、後述する第1の付勢手段14と第2の付勢手段15のZ方向の付勢力Fによって、摺動部材13の表面に付勢された状態で接触している。
振動波モータ1の駆動時において、第1の振動子11と第2の振動子12には、それぞれ、圧電素子101に2相の高周波駆動電圧が印加される。これにより、超音波振動が励振されて2相の合成された超音波振動が発生し、振動板102の2つの突起部103の先端部が楕円運動する。そして、第1の振動子11の振動板102の2つの突起部103の先端部と摺動部材13の間には、第1の振動子11と摺動部材13とをX方向に相対的に移動させる摩擦力が発生する。同様に、第2の振動子12の振動板102の2つの突起部103の先端部と摺動部材13の間には、第2の振動子12と摺動部材13とをX方向に相対的に移動させる摩擦力が発生する。これらの摩擦力が駆動力となる。圧電素子101に印加する2相の高周波駆動電圧の周波数や位相を適宜変更することによって、2つの突起部103の先端部の回転方向や楕円運動の長径と短径の比率を適宜変更でき、所望の運動を発生させることができる。
このように、第1の実施形態に係る振動波モータ1は、2つの振動子(第1の振動子11と第2の振動子12)と、これら2つの振動子の間に設けられている1つの摺動部材13とを有している。そして、2つの振動子のそれぞれは1つの摺動部材13との間で駆動力(摩擦力)を発生させる。すなわち、2つの振動子(第1の振動子11と第2の振動子12)のそれぞれが、別々の摺動部材との間で駆動力(摩擦力)を発生させるのではなく、共通の1つの摺動部材13との間で駆動力(摩擦力)を発生させる。また、第1の実施形態では、第1の振動子11と第2の振動子12は、X方向視やY方向視において、摺動部材13を挟んで対称となる向きで設けられている。そして、このような構成により、第1の振動子11は、摺動部材13のZ方向の一方の面との間で駆動力(摩擦力)を発生させる。また、第2の振動子12は、摺動部材13のZ方向の他方の面(第1の振動子11の振動板102の突起部103が接触している側とは反対側の面)との間で、駆動力(摩擦力)を発生させる。すなわち、第1の振動子11と第2の振動子12は、摺動部材13の互いに反対側の面との間において駆動力(摩擦力)を発生させる。
図2に示すように、振動波モータ1は、さらにユニットベース16と蓋部17とを有している。
ユニットベース16は、振動波モータ1の各部材を支持する部材である。ユニットベース16は、例えば、底部161と、底部161のY方向の両縁部に沿うように設けられている2つの側部162とを有しており、Z方向の一側(底部161が設けられる側とは反対側)が開口している断面がコの字形状の構造体となっている。蓋部17は、例えば平板状の構成を有している。蓋部17には、Z方向に貫通する貫通孔状の開口部171が設けられている。そして、蓋部17は、ユニットベース16のZ方向の一側に、底部161と所定の距離をおいて対向するように設けられている。
そして、図2に示すように、ユニットベース16の底部161と2つの側部162と、蓋部17とに囲まれた領域には、底部161に近い側から順に、第1の振動子11と、摺動部材13と、第2の振動子12とが、Z方向に重ねられるように設けられている。すなわち、摺動部材13から見て底部161に近い側に第1の振動子11が設けられており、蓋部17に近い側に第2の振動子12が設けられている。
第1の振動子11は、ユニットベース16の底部161に、ユニットベース16に対してX方向およびY方向に変位できないが、Z方向には変位可能(往復移動可能)に設けられている。例えば、ユニットベース16の底部161の内周面側には固定部材18が設けられており、固定部材18における蓋部17に対向する側には第1の振動子保持部材19が設けられている。そして、第1の振動子11は第1の振動子保持部材19の蓋部17の側に取付けられている。固定部材18は、ユニットベース16に対して変位できないように、例えばユニットベース16の底部161に固定されている。第1の振動子保持部材19は、固定部材18に対してX方向とY方向には変位できないが、Z方向には変位(往復移動)できるように設けられている。このため、第1の振動子11は、ユニットベース16に対してX方向とY方向には変位できないが、Z方向には変位できる。なお、第1の振動子保持部材19は、第1の振動子11を保持できる構成であればよく、具体的な構成は特に限定されるものではない。
また、固定部材18の内部には、第1の付勢手段14が設けられている。第1の付勢手段14は、第1の振動子11を、第1の振動子保持部材19とともに摺動部材13に向けて所定の付勢力Fで付勢する。そして、このZ方向の付勢力Fによって、第1の振動子11の振動板102の2つの突起部103の先端部は、摺動部材13の底部161に対向する側の面に付勢されて接触している状態となる。第1の付勢手段14は、例えば、付勢ばねと付勢ばねの変形に応じて移動するばね軸とを有している。そして、第1の付勢手段14の付勢ばねがばね軸を介して第1の振動子保持部材19を押圧する。これにより、第1の振動子11は、摺動部材13に向けて付勢される。なお、第1の付勢手段14は、第1の振動子11を摺動部材13に向けてZ方向に付勢できる構成であればよく、具体的な構成は特に限定されるものではない。また、第1の付勢手段14は、固定部材18の内部に設けられる構成でなくてもよく、固定部材18の外部に設けられてもよい。
摺動部材13は、ユニットベース16の内部をX方向に往復移動可能に設けられている。例えば、次のような構成が適用される。摺動部材13のY方向の両端面(側部162に対向する面)のそれぞれには、X方向に延伸するガイド溝131が設けられている。同様に、ユニットベース16の2つの側部162のそれぞれにも、X方向に延伸するガイド溝163が設けられている。そして、摺動部材13のガイド溝131と側部162のガイド溝163には、球状体などといった転動可能な転動部材22が嵌め込まれている。なお、図2においては、2つずつの転動部材22が設けられている構成を例に示すが、転動部材22の数は限定されない。そして、このような構成によれば、転動部材22が摺動部材13のガイド溝131と側部162のガイド溝163に嵌まり込んでいる状態で転動する。これにより、摺動部材13はX方向(摺動部材13のガイド溝131と側部162のガイド溝163の延伸方向)に直線往復移動可能である。なお、摺動部材13の支持構造は、このような構成に限定されるものではない。摺動部材13は、ユニットベース16の内部をX方向に直線往復移動可能に設けられている構成であればよい。
第2の振動子12は、摺動部材13と蓋部17との間に、X方向に直線往復移動可能で、かつZ方向に変位可能(往復移動可能)に設けられている。例えば、次のような構成が適用できる。
ユニットベース16の内部には、可動部材21が設けられているとともに、可動部材21における底部161に対向する側には、第2の振動子保持部材20が設けられている。そして、第2の振動子12は、第2の振動子保持部材20の底部161の側に設けられている。可動部材21は、ユニットベース16の内部をX方向に往復移動である。例えば、蓋部17の内周面にはX方向に延伸するガイド溝172が設けられており、可動部材21における蓋部17に対向する側の面にもX方向に延伸するガイド溝211が設けられている。そして、蓋部17のガイド溝172と可動部材21のガイド溝211に嵌まり込むように、球状体などといった所定の数の転動部材22が設けられている。そして、転動部材22が蓋部17のガイド溝172と可動部材21のガイド溝211に嵌まり込んだ状態で転動する。これにより、可動部材21はX方向(ガイド溝172,211の延伸方向)に直線往復移動可能である。このため、第2の振動子12は、可動部材21および第2の振動子保持部材20とともに、ユニットベース16の内部をX方向に直線往復移動できる。
第2の振動子保持部材20は、可動部材21に、Z方向に変位可能(往復移動可能)に設けられている。このため、第2の振動子12は、可動部材21および第2の振動子保持部材20とともにX方向に直線往復移動可能であり、可動部材21およびユニットベース16に対してZ方向に変位可能(往復移動可能)である。なお、第2の振動子保持部材20は、第2の振動子12を保持できる構成であればよく、具体的な構成は限定されるものではない。
また、可動部材21の内部には、第2の付勢手段15が設けられている。第2の付勢手段15は、第2の振動子12を、第2の振動子保持部材20とともに摺動部材13に向けてZ方向の付勢力Fで付勢する。これにより、第2の振動子12の振動板102の2つの突起部103の先端部は、摺動部材13における蓋部17に対向する面(第1の振動子11の振動板102の2つの突起部103の先端部が接触している面とは反対側の面)に付勢されて接触する。第2の付勢手段15の構成は、第1の付勢手段14と同じでよい。また、第2の付勢手段15は、第2の振動子12を摺動部材13の側に付勢できる構成であればよく、具体的な構成は限定されない。
このように、第1の付勢手段14と第2の付勢手段15の付勢力は互いに反対向きである。そして、第1の付勢手段14と第2の付勢手段15とは、第1の振動子11と第2の振動子12とを、摺動部材13を挟んで互いに接近する向きに付勢する。このため、摺動部材13は、第1の付勢手段14と第2の付勢手段15によって、第1の振動子11と第2の振動子12とに付勢力Fで挟まれた(挟持された)状態となる。
振動波モータ1は、可動部材21に連結されている被駆動物をX方向に駆動することができる。前記のとおり、蓋部17には開口部171が設けられているため、この開口部171を通じて可動部材21を被駆動物に連結することができる。そして、第2の振動子12を振動させると、第2の振動子12と摺動部材13との間でX方向の駆動力が発生するから、可動部材21はX方向に移動し、可動部材21に連結されている被駆動物をX方向に駆動することができる。また、第1の振動子11と第2の振動子12の両方を振動させると、摺動部材13がユニットベース16に対してX方向に移動するとともに、可動部材21が摺動部材13に対してX方向に移動する。したがって、摺動部材13の第1の振動子11に対する移動速度と、可動部材21の摺動部材13に対する移動速度との合成速度によって、被駆動物を駆動できる。
このように、第1の実施形態に係る振動波モータ1においては、固定部材18から可動部材21までの間に、駆動力を発生させる第1の振動子11と摺動部材13と第2の振動子とが直列的に設けられており、互いに接触している。そして、可動部材21を固定部材18に対して相対的に移動させる力が、振動波モータ1の駆動力として出力される。このため、可動部材21を各種の連結部材を介して被駆動物に連結することにより、被駆動物を駆動することができる。そして、第1の振動子11と摺動部材13と第2の振動子とが直列的に設けられて互いに接触している構成であるから、可動部材21の固定部材18に対する相対速度は、第1の振動子11と摺動部材13の相対速度と摺動部材13と第2の振動子12の相対速度の合成速度となる。なお、連結部材は、可動部材21と被駆動部材とを連結できる構成であればよく、具体的な構成は限定されるものではない。
このような構成によれば、振動波モータ1の応答性を高めることができる。特に、第1の振動子11と第2の振動子12とに個別に駆動目標値(駆動量、駆動方向および駆動速度)を与え、個別に駆動制御することにより、振動波モータ1の応答性を高めることができる。例えば、ある期間においては被駆動物を所定の方向に駆動し、当該ある期間の経過後の次の期間に被駆動物を反対方向に駆動する場合には、次のように動作させる。すなわち、前記ある期間においては、第1の振動子11と第2の振動子12の前記所定の方向に駆動させる。そして、前記ある期間が終了するよりも前から、第1の振動子11と第2の振動子12の他方(駆動させていない一方)について、反対方向への駆動を開始する。このような構成によれば、振動波モータ1の駆動方向を俊敏に変更することができる。また、頻繁に駆動方向を変更するような場合において、前記動作を繰り返すことにより駆動方向の俊敏な切換を行うことができる。このように、振動波モータ1の応答性を高めることができる。
また、このような構成によれば、可動部の慣性を小さくできる。例えば、振動子と摺動部材の組を多段化する場合、複数の振動子のそれぞれが別々の摺動部材との間で駆動力を発生させる構成とすると、振動子と同数の摺動部材を設けなければならない。このような構成では、振動子と同数の摺動部材が設けられるから、駆動力を発生させる際に移動させる部材の質量(可動部の質量)が大きくなる。このため、俊敏な動作が阻害され、応答性の向上を図ることが困難となる。これに対して、第1の実施形態では、2つの振動子(第1の振動子11と第2の振動子12)が、共通の1つの摺動部材13との間で駆動力を発生させる構成である。このような構成であると、1つの振動子に対して1つの摺動部材を設ける構成に比較して、摺動部材の数を少なくして可動部の質量(慣性)を小さくできる。したがって、振動波モータ1の応答性を高めることができる。また、摺動部材の数を減少させることができるから、振動波モータ1の小型化を図ることができる。
さらに、このような構成であれば、駆動の高速化や省電力化を図ることができる。例えば、第1の振動子11と第2の振動子12とを同時に同方向に駆動することにより、いずれか一方のみを駆動する場合に比較して駆動速度を高速化できる。また、第1の振動子11と第2の振動子12のいずれか一方のみを駆動することによって、駆動時の省電力化を図ることができる。さらに、高速化と位置制御の高精度化を図ることもできる。例えば、ある期間においては第1の振動子11と第2の振動子12の両方を同時に駆動することにより駆動の高速化を図り、ある期間の経過後には一方のみを駆動することによって、位置制御の高精度化を図ることができる。
なお、前記実施形態では、第1の振動子11と第2の振動子12とがZ方向に重なるように設けられる構成を示したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、第1の振動子11と第2の振動子12とが、摺動部材13の同じ側に、Y方向に並べて設けられる構成であってもよい。すなわち、第1の振動子11と第2の振動子12は、摺動部材13の同じ側の面との間で駆動力を発生させる構成であってもよい。
例えば、ユニットベース16の底部161に、第1の振動子11がX方向に変位しないように設けられるとともに、第2の振動子12がX方向に変位可能(直線往復移動可能)に設けられる。そして、第1の振動子11と第2の振動子12を覆うように、摺動部材13がX方向に変位可能(直線往復移動可能)に設けられる。この場合、ユニットベース16の底部161に開口部(蓋部17の開口部171に相当する)が設けられ、この開口部を介して第2の振動子12を保持する第2の振動子保持部材20と被駆動物とを連結することができる。このような構成であっても、前記同様の効果を奏することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る振動波モータ3の構成例について説明する。図3は、第2の実施形態に係る振動波モータ3の構成例を模式的に示す図である。なお、図3(a)は(b)のE−F矢視図、(b)は(a)のG−H矢視図、(c)は(b)のI−J矢視図である。なお、第1の実施形態と共通する構成には第1の実施形態と同じ符号を付し、説明を省略する。
次に、第2の実施形態に係る振動波モータ3の構成例について説明する。図3は、第2の実施形態に係る振動波モータ3の構成例を模式的に示す図である。なお、図3(a)は(b)のE−F矢視図、(b)は(a)のG−H矢視図、(c)は(b)のI−J矢視図である。なお、第1の実施形態と共通する構成には第1の実施形態と同じ符号を付し、説明を省略する。
図3に示すように、第2の実施形態に係る振動波モータ3は、第1の振動子11と、第2の振動子12と、第3の振動子33と、第4の振動子34と、第1の摺動部材35と、第2の摺動部材36とを有している。さらに、第2の実施形態に係る振動波モータ3は、固定部材18と、第1の可動部材37と、第2の可動部材38とを有している。そして、ユニットベース16の内部に、底部161の側から順に、固定部材18と、第1の振動子11と、第1の摺動部材35と、第3の振動子33と、第2の可動部材38と、第4の振動子34と、第2の摺動部材36と、第2の振動子12と、第1の可動部材37とが、Z方向に重ねられるように設けられている。
第2の実施形態に係る振動波モータ3は、第1の実施形態と比較して、第1の振動子11と第2の振動子12の間に、第1の摺動部材35と、第3の振動子33と、第2の可動部材38と、第4の振動子34と、第2の摺動部材36とが設けられている点で相違する。
第2の実施形態の第1〜第4の振動子11,12,33,34は、第1の実施形態の第1の振動子11や第2の振動子12と共通の構成が適用できる。すなわち、第1〜第4の振動子11,12,33,34は同じ構成でよく、それぞれ、接着剤などによって互いに固定されている圧電素子101と振動板102とを有している。振動板102には、Z方向に突出しX方向に並ぶ2つの突起部103が設けられている。また、第1〜第4の振動子11,12,33,34の動作は、第1の実施形態の第1の振動子11や第2の振動子12と同じである。
第1の振動子11は、第1の摺動部材35と底部161との間に、ユニットベース16に対してX方向およびY方向には変位できないが、Z方向には変位可能(往復移動可能)に設けられている。そして、第1の振動子11は、第1の付勢手段14によって、Z方向に第1の摺動部材35に向けて付勢されている。第2の振動子12は、第2の摺動部材36と蓋部17との間に、X方向に直線往復移動可能に設けられている。また、第2の振動子12は、Z方向にも変位可能(往復移動可能)に設けられている。そして、第2の振動子12は、第2の付勢手段15によって、Z方向に第2の摺動部材36に向けて付勢されている。なお、第1の振動子11と第2の振動子12の構成は、第1の実施形態と共通の構成が適用できる。また、第1の振動子11と第2の振動子12のそれぞれを支持や付勢するための構成についても、第1の実施形態と共通の構成が適用できる。
第1の摺動部材35と第2の摺動部材36と第2の可動部材38は、いずれもX方向に直線往復移動可能で、かつ、Z方向にも変位可能に設けられている。例えば、次のような構成が適用される。第1の摺動部材35と第2の摺動部材36と第2の可動部材38のY方向の両端面(ユニットベース16の側部162に対向する面)のそれぞれには、X方向に延伸するガイド溝351,361,381が設けられている。
また、ユニットベース16の2つの側部162の内周面のそれぞれには、3つずつのガイド溝部材41が、Z方向に変位可能(往復移動可能)に設けられている。例えば、ユニットベース16の2つの側部162の内周面のそれぞれには、Z方向に延伸するガイドレールの固定軸39が設けられている。図3においては、2本ずつの固定軸39が設けられている構成を例に示す。そして、それぞれの固定軸39には、固定軸39上をその延伸方向に往復移動可能に係合している3つずつのスライド部材40が設けられている。そして、3つずつのガイド溝部材41が、固定軸39に設けられている3つずつのスライド部材40のそれぞれに取付けられている。このため、スライド部材40が固定軸39上を往復移動することにより、3つずつのガイド溝部材41は、それぞれZ方向に往復移動可能である。
3つずつのガイド溝部材41は、いずれも棒状の部材である。そして、第1の摺動部材35と第2の摺動部材36と第2の可動部材38のY方向の両端面のそれぞれに対向する側の面には、X方向に延伸するガイド溝411が設けられている。第1の摺動部材35と第2の摺動部材36と第2の可動部材38のそれぞれのガイド溝と351,361,381と、3つずつのガイド溝部材41のそれぞれのガイド溝411とには、球状体などの転動部材22が嵌め込まれるようにして設けられている。
このような構成であると、第1の摺動部材35と第2の摺動部材36と第2の可動部材38は、それぞれ転動部材22が転動することによって、X方向に直線往復移動可能である。また、第1の摺動部材35と第2の摺動部材36と第2の可動部材38は、3つずつのガイド溝部材41のそれぞれが固定軸39に沿ってZ方向に移動することにより、Z方向に往復移動可能である。なお、第1の摺動部材35と第2の摺動部材36と第2の可動部材38とは、それぞれ互いに個別にX方向に直線往復移動可能で、かつ個別にZ方向に往復移動可能に設けられている。
また、図3においては、ユニットベース16の2つの側部162のそれぞれに、2つずつの固定軸39が設けられている構成を例に示す。ただし、ユニットベース16の2つの側部162に設けられる固定軸39の数は限定されるものではない。
第2の可動部材38は、第1の摺動部材35と第2の摺動部材36の間に設けられている。第2の可動部材38における第1の摺動部材35の側には、第3の振動子33が設けられており、その反対側の第2の摺動部材36の側には、第4の振動子34が設けられている。また、第3の振動子33と第4の振動子34は、第2の可動部材38に関して対称の向きとなるように、背中合わせに設けられている。そして、第3の振動子33の振動板102の2つの突起部103の先端部は、第1の摺動部材35における蓋部17に対向する側の面に接触している。また、第4の振動子34の振動板102の2つの突起部103の先端部は、第2の摺動部材36における底部161に対向する側の面に接触している。なお、第3の振動子33と第4の振動子34は、第2の可動部材38に対してX方向とY方向には変位できないが、Z方向には変位が許容される(ガタがある)ように設けられている。
前述のとおり、第1の付勢手段14は、第1の振動子11をZ方向に第1の摺動部材35の側に付勢し、第2の付勢手段15は、第2の振動子12をZ方向に第2の摺動部材36の側に付勢する。そして、第1の摺動部材35と第2の摺動部材36と第2の可動部材38とは、Z方向に移動可能である。このため、第1の付勢手段14と第2の付勢手段15のZ方向の付勢力Fにより、第1の振動子11の振動板102の2つの突起部103の先端部は、第1の摺動部材35の底部161の側の面に付勢されて接触している状態となる。同様に、第2の振動子12の振動板102の2つの突起部103の先端部は、第2の摺動部材36の蓋部17の側の面に付勢されて接触している状態となる。さらに、第1の付勢手段14と第2の付勢手段15の付勢力Fにより、第3の振動子33の振動板102の2つの突起部103の先端部は、第1の摺動部材35の蓋部17の側の面に付勢されて接触している状態となる。同様に、第4の振動子34の振動板102の2つの突起部103の先端部は、第2の摺動部材36の底部161の側の面に付勢されて接触している状態となる。
このような構成であると、第1の振動子11に高周波駆動電圧が印加されると、第1の振動子11と第1の摺動部材35との間に、第1の振動子11と第1の摺動部材35とを相対的にX方向に変位させる駆動力が発生する。第3の振動子33に高周波駆動電圧が印加されると、第3の振動子33と第1の摺動部材35との間に、第3の振動子33と第1の摺動部材35とを相対的にX方向に変位させる駆動力が発生する。このように、第1の振動子11と第3の振動子33は、第1の摺動部材35との間で駆動力(摩擦力)を発生させる。すなわち、第1の振動子11と第3の振動子33は、1つの共通の摺動部材(第1の摺動部材35)との間でそれぞれ別個に駆動力を発生させる。
第2の振動子12に高周波駆動電圧が印加されると、第2の振動子12と第2の摺動部材36との間に、第2の振動子12と第2の摺動部材36とを相対的にX方向に移動させる駆動力(摩擦力)が発生する。第4の振動子34に高周波駆動電圧が印加されると、第4の振動子34と第2の摺動部材36との間に、第4の振動子34と第2の摺動部材36とを相対的にX方向に移動させる駆動力(摩擦力)が発生する。このように、第2の振動子12と第4の振動子34は、第2の摺動部材36との間で摩擦力(駆動力)を発生させる。すなわち、第2の振動子12と第4の振動子34は、1つの共通の摺動部材(第2の摺動部材36)との間でそれぞれ別個に駆動力を発生させる。
そして、第1〜第4の振動子11,12,33,34の全部または一部に高周波駆動電圧を印加することにより、第1の可動部材37と第2の可動部材38と第1の摺動部材35と第2の摺動部材36とを、固定部材18に対してX方向に移動させることができる。第2の実施形態では、第1の可動部材37を移動させる力が、振動波モータ3の駆動力として出力される。
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第1の実施形態と比較すると、振動子と摺動部材の組み合わせが多段化されている。すなわち、第1の実施形態では、2つの振動子とこれら2つの振動子とが接触する1つの摺動部材との組を1組有するのに対し、第2の実施形態ではこのような組を複数有する。そして、固定部材18と第1の可動部材37との間に、第1の振動子11と、第1の摺動部材35と、第3の振動子33と、第2の可動部材38と、第4の振動子34と、第2の摺動部材36と、第2の振動子12とが、たがいに直列に接触するように設けられている。このような構成であれば、第1の可動部材37のユニットベース16に対する移動速度は、第1の摺動部材35と第2の摺動部材36と第1の可動部材37の合成速度となるから、さらなる高速化を図ることができる。このため、さらなる応答性の向上を図ることができる。
なお、第2の実施形態では、第3の振動子33と第4の振動子34を有し、これらが第2の可動部材38に設けられている構成を例に示したが、このような構成に限定されない。例えば、第3の振動子33と第4の振動子34と第2の可動部材38とに代えて、Z方向の両側のそれぞれに突起部103が設けられている振動子が設けられる構成であってもよい。この場合、この振動子が、第1の摺動部材35と第2の摺動部材36のそれぞれとの間で駆動力(摩擦力)を発生させる。このような構成であれば、振動波モータ3のさらなる小型化を図ることができる。
また、第2の実施形態では、第1の摺動部材35が第1の振動子11と第3の振動子33に挟まれ、第2の摺動部材36が第2の振動子12と第4の振動子34に挟まれる構成を例に示したが、このような構成に限定されない。
さらに、第2の実施形態においては、固定部材18と第1の可動部材37との間に、2つの振動子とこれら2つの振動子が共通して接触する1つの摺動部材とからなる組が2組設けられる構成を示したが、このような組の数は2組に限定されるものではない。要は、このような組を複数有する構成であればよく、3組以上有する構成であってもよい。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る振動波モータ5の構成例について、図4を参照して説明する。図4は、第3の実施形態に係る振動波モータ5の構成例を模式的に示す図であり、(a)はY方向視の断面図であって(b)のQ−R矢視図、(b)はX方向視の断面図であって(a)のM−N矢視図である。
次に、第3の実施形態に係る振動波モータ5の構成例について、図4を参照して説明する。図4は、第3の実施形態に係る振動波モータ5の構成例を模式的に示す図であり、(a)はY方向視の断面図であって(b)のQ−R矢視図、(b)はX方向視の断面図であって(a)のM−N矢視図である。
図4に示すように、第3の実施形態に係る振動波モータ5は、固定摺動部材53と、可動摺動部材54と、可動筐体55と、第1の振動子51と、第2の振動子52と、付勢手段56とを有している。固定摺動部材53と可動摺動部材54は、Z方向に所定の距離をおいて離れて平行に設けられている。さらに第3の実施形態に係る振動波モータ5は、そして、第1の振動子51と付勢手段56と第2の振動子52とは、固定摺動部材53と可動摺動部材54との間に、Z方向に重ねられるようにして設けられている。
固定摺動部材53は、振動波モータ5とは別の外部の部材などに固定される部材である。可動摺動部材54は、振動波モータ5の各部材に固定されておらず、固定摺動部材53に対してX方向に相対的に変位可能である。なお、固定摺動部材53と可動摺動部材54の具体的な寸法や形状などは特に限定されるものではない。
第1の振動子51と第2の振動子52は、第1の実施形態の第1の振動子51や第2の振動子12と同じ構成が適用できる。すなわち、第1の振動子51と第2の振動子52は、それぞれ、接着剤によって互いに接着されている圧電素子101と振動板102とを有している。また、振動板102には、Z方向に突出しX方向に並べて設けられる2つの突起部103が設けられている。
可動筐体55は支持手段の例であり、振動波モータ5の各部材を互いに所定の関係となるように連結する部材である。可動筐体55と固定摺動部材53および可動摺動部材54とは、それぞれX方向に相対的に変位可能であるが、Y方向とZ方向には相対的に変位できないように連結されている。たとえば、可動筐体55には、X方向に貫通する2つの貫通孔551が設けられており、固定摺動部材53と可動摺動部材54とは、これらの貫通孔551のそれぞれに挿通されている。換言すると、固定摺動部材53と可動摺動部材54とは、可動筐体55に、X方向に変位可能に軸支されている。また、可動筐体55は、第1の振動子51を保持する第1の振動子保持部材57と、第2の振動子52を保持する第2の振動子保持部材58とを、X方向とY方向には変位できないが、Z方向には変位可能に支持できるように構成されている。
第1の振動子51は、第1の振動子保持部材57に支持されている状態で、可動筐体55にZ方向に往復移動可能に収容されている。第2の振動子52は、第2の振動子保持部材58に支持されている状態で、可動筐体55にZ方向に往復移動可能に収容されている。そして、第1の振動子51と第2の振動子52とは、可動筐体55とともに、一体的に固定摺動部材53および可動摺動部材54に対してX方向に相対的に移動可能である。第1の振動子保持部材57と第2の振動子保持部材58との間には、付勢手段56が設けられている。付勢手段56には、例えば、ばねやゴムなどといった、公知の各種弾性体が適用できる。付勢手段56は、可動筐体55に対して、Z方向には変形可能であるが、X方向とY方向には変位できないように設けられている。
そして、付勢手段56のZ方向の付勢力Fによって、第1の振動子51は固定摺動部材53に向けて付勢され、第2の振動子52は可動摺動部材54に向けて付勢されている。このように、1つの付勢手段56が、2つの振動子(第1の振動子51と第2の振動子52)をZ方向に互いに反対側であって互いに離れる向きに付勢する。そして、付勢手段56の付勢力Fによって、第1の振動子51の振動板102の2つの突起部103の先端部は、固定摺動部材53の表面に付勢されて接触している状態となる。同様に、第2の振動子52の振動板102の2つの突起部103の先端部は、可動摺動部材54の表面に付勢されて接触している状態となる。
第1の振動子51の圧電素子101に高周波駆動電圧が印加されると、第1の振動子51に超音波振動が励振され、振動板102の2つの突起部103の先端部と固定摺動部材53との間に駆動力(摩擦力)が発生する。これにより、第1の振動子51および第1の振動子51が設けられている可動筐体55が、固定摺動部材53に対してX方向に移動する。また、第2の振動子52の圧電素子101に高周波駆動電圧が印加されると、第2の振動子52に超音波振動が励振され、振動板102の2つの突起部103の先端部と可動摺動部材54との間に駆動力(摩擦力)が発生する。これにより、可動摺動部材54は、第2の振動子52および第2の振動子52が設けられている可動筐体55に対して、X方向に移動する。このように、第3の実施形態に係る振動波モータ5は、可動摺動部材54をX方向に駆動できる。
なお、前述のとおり第1の振動子51と第2の振動子52とは可動筐体55に収容されており、固定摺動部材53および可動摺動部材54に対して、可動筐体55とともに一体となって相対的に移動する。すなわち、第1の振動子51と固定摺動部材53との間に駆動力が発生すると、第1の振動子51と第2の振動子52とは一体となって、固定摺動部材53に対して相対的に移動する。同様に、第2の振動子52と可動摺動部材54との間に駆動力が発生すると、第1の振動子51と第2の振動子52とは一体となって、可動摺動部材54に対して相対的に移動する。このため、第1の振動子51と第2の振動子52の少なくとも一方を振動させることによって、固定摺動部材53と可動摺動部材54とが相対的に移動する。そして、固定摺動部材53と可動摺動部材54とを相対的に移動させる力が、振動波モータ5の駆動力として出力される。
第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、第1の振動子51と第2の振動子52に互いに異なる駆動目標値(駆動量、駆動方向および駆動速度)を与え、個別に駆動制御することで、反転駆動時においても応答性を高めることができる。
なお、上記実施形態では、第1の振動子51と第2の振動子52とが、付勢手段56を挟んでZ方向に重ねられるように設けられる構成を示すが、このような構成に限定されない。例えば、第1の振動子51と第2の振動子52とがY方向に並べて設けられるとともに、固定摺動部材53および可動摺動部材54とがZ方向の同じ側の一側にY方向に並べて設けられる構成であってもよい。この場合、可動筐体55には、第1の振動子51を付勢する付勢手段と、第2の振動子52を付勢する付勢手段とが設けられ、これらの付勢手段のそれぞれが、第1の振動子51と第2の振動子52とをZ方向に同じ向きに付勢する。このような構成であっても、前記同様の効果を奏することができる。
(撮像装置)
次に、振動波モータ1,3,5の撮像装置7への適用例について説明する。図5は、本発明の第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用された撮像装置7のレンズユニット72の構成例を模式的に示す図である。ここでは、レンズユニット72の合焦動作(フォーカシング動作)の駆動力源(駆動装置)に、本発明の第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用されている例を示す。すなわち、振動波モータ1,3,5の被駆動物である光学素子として、フォーカスレンズ732が適用される例を示す。なお、ここでは第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用されている例を示すが、第2の実施形態に係る振動波モータ3と第3の実施形態に係る振動波モータ5も適用可能である。
次に、振動波モータ1,3,5の撮像装置7への適用例について説明する。図5は、本発明の第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用された撮像装置7のレンズユニット72の構成例を模式的に示す図である。ここでは、レンズユニット72の合焦動作(フォーカシング動作)の駆動力源(駆動装置)に、本発明の第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用されている例を示す。すなわち、振動波モータ1,3,5の被駆動物である光学素子として、フォーカスレンズ732が適用される例を示す。なお、ここでは第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用されている例を示すが、第2の実施形態に係る振動波モータ3と第3の実施形態に係る振動波モータ5も適用可能である。
レンズユニット72の撮像光学系は、被写体に向ける側から順に、第1のレンズ鏡筒731と、フォーカスレンズ732およびフォーカスレンズ732を保持しているレンズ移動枠733と、第2のレンズ鏡筒734とを有している。第1のレンズ鏡筒731と第2のレンズ鏡筒734には、それぞれ固定レンズ735が組込まれている。さらに、レンズユニット72の撮像光学系は、レンズ移動枠733を撮像光学系の光軸L方向に往復移動するようにガイドする2つのメインガイドバー736と、本発明の各実施形態に係る振動波モータ1,3,5とを有する。2つのメインガイドバー736は、レンズユニット72の筐体721の内部に取付けられている。
振動波モータ1,3,5は、フォーカスレンズ732(被駆動物である光学素子)をレンズ移動枠733とともに撮像光学系の光軸L方向に駆動可能に設けられている。すなわち、前記各実施形態に係る振動波モータ1,3,5のX方向が撮像光学系の光軸L方向に平行となる向きで設けられている。第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用される構成であれば、振動波モータ1のユニットベース16がレンズユニット72の筐体721に固定されており、可動部材21が連結部材74を介してレンズ移動枠733に連結されている。第2の実施形態に係る振動波モータ3が適用される構成であれば、振動波モータ3のユニットベース16がレンズユニット72の筐体721に固定されており、第1の可動部材37が連結部材74を介してレンズ移動枠733に連結されている。第3の実施形態に係る振動波モータ5が適用される構成であれば、固定摺動部材53がレンズユニット72の筐体721に固定されており、可動摺動部材54がレンズ移動枠733に連結されている。これらのような構成であると、振動波モータ1,3,5の駆動力によって、被駆動物としての光学素子の例であるフォーカスレンズ732が、レンズ移動枠733とともに撮像光学系73の光軸L方向に往復移動する。
図6(a)は、本発明の第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用された撮像装置7の構成例を模式的に示すブロック図である。撮像装置7は、前述のレンズユニット72と撮像装置本体71とを有している。レンズユニット72は、本発明の各実施形態に係る振動波モータ1,3,5と、この振動波モータ1,3,5の被駆動物の光学素子であるフォーカスレンズ732と、このフォーカスレンズ732が設けられているレンズ移動枠733とを有している。撮像装置本体71は、使用者が操作するレリーズボタン711と、撮像光学系73を介して受光した被写体からの光(被写体の光学像)から画像データを生成して出力する撮像素子712とを有している。
さらに撮像装置7は、制御手段701と、第1の信号処理手段702と、第2の信号処理手段703と、第3の信号処理手段704と、第1の駆動手段705と、第2の駆動手段706とを有している。制御手段701は、撮像装置7の各部を制御する。第1の信号処理手段702と、第2の信号処理手段703と、第3の信号処理手段704は、撮像素子712が出力する画像データに対して所定の処理を実行する。第1の駆動手段705と第2の駆動手段706は、制御手段701からの指示にしたがって振動波モータ1を駆動する。
撮像素子712は、撮像光学系73を介して受光すると、画像信号を生成して出力する。撮像素子712には、CCDセンサやCMOSセンサなどの公知の各種撮像素子が適用できる。
制御手段701は、撮像装置7の各部を制御する。例えば、制御手段701は、第1の信号処理手段702と第2の信号処理手段703と第3の信号処理手段704とが計算したフォーカスレンズ732の駆動目標値に基づいて、第1の駆動手段705と第2の駆動手段706を制御する。
第1の信号処理手段702は、撮像素子712の第1の領域A1の画像データS1を取得し、取得した画像データS1から第1の領域A1の主被写体の焦点状態を算出し、算出した焦点状態からフォーカスレンズ732の駆動目標値を計算する。第2の信号処理手段703は、撮像素子712の第2の領域A2の画像データS2を取得して同様の計算を行い、第3の信号処理手段704は、撮像素子712の第3の領域A3の画像データS3を取得して同様の計算を行う。
なお、第1の信号処理手段702と第2の信号処理手段703と第3の信号処理手段704は、レリーズボタン711の信号も取得する。そして、第1の信号処理手段702と第2の信号処理手段703と第3の信号処理手段704は、レリーズボタン711が半押しされると(使用者による合焦動作の指示の操作を検出すると)、前述のようにそれぞれの領域についてフォーカスレンズ732の駆動目標値を計算する。
例えば、撮像素子712にCMOSセンサが適用され、画像信号を常時出力している場合には、次のように処理する。すなわち、図6(b)に示すように、1フレームの画像のうちの最初の1/3の時間を第1の領域A1とし、第1の信号処理手段702は、この最初の1/3の時間の画像データS1を取得してフォーカスレンズ732の駆動目標値を計算する。1フレームの画像のうちの中間の1/3の時間を第2の領域A2とし、第2の信号処理手段703は、この中間の1/3の時間の画像データS2を取得してフォーカスレンズ732の駆動目標値を計算する。1フレームの画像のうちの最後の1/3の時間を第3の領域A3とし、第3の信号処理手段704は、この最後の1/3の時間の画像データS3を取得してフォーカスレンズ732の駆動目標値を計算する。
このように各領域A1〜A3の画像データS1〜S3のそれぞれを、専用の信号処理手段(第1〜第3の信号処理手段702〜704)で分担して処理することにより、フォーカスレンズ732の駆動目標値を高速に計算できる。また、このような構成であれば、1フレームの撮影途中(最後の1/3の時間の画像データを取得する前)であっても、フォーカスレンズ732の駆動目標値の計算が可能となる。このように、1フレーム中で複数の駆動目標値を取得することで、高い応答性で焦点調節が可能になる。なお、図6(c)に示すように、画像データをランダムに取得する場合には、たとえば次のような方法が適用できる。すなわち、第1の信号処理手段702と第2の信号処理手段703と第3の信号処理手段704は、それぞれ、互いに異なる領域の画像信号を取得して異なる領域ごとにフォーカスレンズ732の駆動目標値を計算する。
そして、第1の信号処理手段702と第2の信号処理手段703と第3の信号処理手段704は、計算したそれぞれの領域のフォーカスレンズ732の駆動目標値を制御手段701に送信する。制御手段701は、取得したフォーカスレンズ732の駆動目標値に応じて第1の振動子11と第2の振動子12の駆動目標値を設定し、第1の駆動手段705と第2の駆動手段706とを制御することで、合焦動作を行う。この際、制御手段701は、第1の振動子11の駆動目標値と第2の振動子12の駆動目標値とを、互いに異なる値に設定できる。
第1の駆動手段705は、制御手段701の制御に基づいて、第1の振動子11を駆動する。第2の駆動手段706は、制御手段701の制御に基づいて、第2の振動子12を駆動する。例えば、第1の駆動手段705と第2の駆動手段706は、それぞれ制御手段701による制御に基づいて高周波駆動信号を生成し、振動波モータ1の第1の振動子11の圧電素子101と第2の振動子12の圧電素子101のそれぞれに印加する。第1の駆動手段705と第2の駆動手段706には、例えば、高周波駆動電圧を生成する駆動回路が適用できる。なお、制御手段701は、第1の駆動手段705による第1の振動子11の駆動目標値と、第2の駆動手段706による第2の振動子12の駆動目標値とを、互いに異ならせることができる。
このような構成であれば、同一期間内に、第1の振動子11と第2の振動子12の一方を加速させ他方を減速させることができる。例えば、第1の信号処理手段702と第2の信号処理手段703とがそれぞれ第1の領域A1と第2の領域A2の画像データA1,A2を用いて計算したフォーカスレンズ732(レンズ移動枠733)駆動目標値が同方向の移動であるものとする。この場合、制御手段701は、第1の駆動手段705を制御して第1の振動子11を駆動し、フォーカスレンズ732を所定の一方向に駆動する。その後の第3の領域A3の画像データS3を用いて計算したフォーカスレンズ732駆動目標値が、第1の領域A1と第2の領域A2の画像データS1,S2を用いて計算したフォーカスレンズ732駆動目標値と反対方向であるものとする。この場合、第1の駆動手段705は、第1の振動子11を減速させる動作を行うとともに、第2の制御手段701は第2の振動子12を第1の振動子11とは反対側に加速させる。
このように、制御手段701は、第1の駆動手段705による第1の振動子11の駆動目標値と、第2の駆動手段706による第2の振動子12の駆動目標値とを、互いに異ならせる。これにより、例えば、第1の振動子11と第2の振動子12を同時に反対方向に駆動でき、フォーカスレンズ732の駆動方向を俊敏に変更できる。したがって、高い応答性が求められる場合において、高速なフォーカス動作を実現できる。すなわち、第1の駆動手段705による第1の振動子11の駆動目標値と、第2の駆動手段706による第2の振動子12の駆動目標値とを互いに異ならせることにより、応答性を高めることができる。
さらに、フォーカスレンズ732の駆動の高速化や駆動の省電力化を図ることができる。例えば、第1の駆動手段705と第2の駆動手段706が第1の振動子11と第2の振動子12を同方向に駆動することにより、駆動速度の高速化を図ることができる。また、第1の振動子11と第2の振動子12のいずれか一方のみを駆動することによって、駆動時の省電力化を図ることができる。さらに、高速化と位置制御の高精度化が要求される場合には、第1の振動子11と第2の振動子12の両方を同時に駆動することで高速化を図り、あるタイミングからは第1の振動子11と第2の振動子12のいずれか一方のみを駆動すればよい。
なお、撮像装置7は、CPUとROMとRAMを含むコンピュータを有している。このコンピュータのROMには、駆動装置である振動波モータを含め、撮像装置7の各部を制御するためのコンピュータプログラムがあらかじめ格納されている。そして、CPUはROMからこのコンピュータプログラムを読み出し、RAMに展開して実行する。これにより、コンピュータは前述の各手段として機能する。
次に、撮像装置7における振動波モータ1の制御方法について、図7を参照して説明する。図7は、撮像装置7における振動波モータ1,3,5の制御の処理の例を示すフローチャートである。この処理を実行するためのコンピュータプログラムは、撮像装置7のコンピュータのROMにあらかじめ格納されている。そして、コンピュータのCPUは、ROMからこのコンピュータプログラムを読み出し、RAMをワークエリアとして用いて実行する。これにより、この処理が実現する。なお、コンピュータのCPUは、撮像装置7の主電源がONにされると、この処理を開始する。
ステップS101の「画像データ取得」では、第1の信号処理手段702は、撮像素子712の第1の領域A1に対応する画像データS1を取得する、第2の信号処理手段703は、第2の領域A2に対応する画像データS2を取得する。第3の信号処理手段704は、第3の領域A3に対応する画像データS3を取得する。
ステップS102の「駆動目標値計算」では、第1の信号処理手段702と第2の信号処理手段703と第3の信号処理手段704とは、取得した画像データS1,S2,S3を処理する。この処理により、第1の領域A1と第2の領域A2と第3の領域A3のそれぞれにおける主要な被写体の焦点状態を検出し、検出した焦点状態から合焦のためのフォーカスレンズ732の駆動目標値を計算する。
ステップS103の「合焦動作指示有?」では、制御手段701は、レリーズボタン711が半押しされたか(すなわち、使用者による合焦動作の指示の操作を検出したか)否かを判断する。レリーズボタン711が半押しされるまでこのステップS103で待機し、レリーズボタン711が半押しされた場合にはステップS104に進む。
ステップS104の「フォーカスレンズ駆動」では、制御手段701は、第1の信号処理手段702と第2の信号処理手段703と第3の信号処理手段704が計算した第1の領域A1と第2の領域A2と第3の領域A3のそれぞれにおけるフォーカスレンズ732の駆動目標値を取得する。そして、制御手段701は、取得したフォーカスレンズ732の駆動目標値から、第1の振動子11と第2の振動子12の駆動目標値を決定する。そして、制御手段701は、第1の駆動手段705と第2の駆動手段706に振動波モータ1の駆動を指令し、第1の駆動手段705と第2の駆動手段706は、決定した駆動目標値となるように振動波モータ1(第1の振動子11および第2の振動子12)を駆動する。ここでは、前述のように、第1の駆動手段705が振動波モータ1の第1の振動子11を駆動し、第2の駆動手段706が第2の振動子12を駆動する。そしてステップS105に進む。
なお、フォーカスレンズ732(レンズ移動枠733)の移動開始時においては、第1の振動子11と第2の振動子12のいずれか一方を駆動してフォーカスレンズ732(レンズ移動枠733)を、フォーカスレンズ732の駆動目標値に応じて所定の方向に移動させる。そして、移動中にフォーカスレンズ732の駆動目標値が移動方向と反対方向になった場合(反転駆動の場合)には、第1の振動子11と第2の振動子12の駆動している一方を減速し、駆動していない他方を反対方向への加速を開始する(駆動を開始する)。すなわち、第1の振動子11の駆動目標値と第2の振動子12の駆動目標値をと互いに異ならせる(駆動方向を異ならせる)。このような構成によれば、フォーカスレンズ732の駆動の応答性を高めることができる。
また、高い駆動速度と位置精度が要求される場合には、制御手段701は、まず、第1の駆動手段705と第2の駆動手段706を制御して第1の振動子11と第2の振動子12の両方を駆動することにより、フォーカスレンズ732を高速に駆動させる。そして、制御手段701は、フォーカスレンズ732の駆動目標値が閾値以下となった場合(すなわち、目標位置に接近した場合)には、第1の振動子11と第2の振動子12のうちのいずれか一方の駆動を停止し、他方のみを駆動する。これにより、フォーカスレンズ732が目標位置に接近した場合には、駆動速度を低くして微速駆動とすることができるから、位置精度の向上を図ることができる。このように、高い駆動速度と位置精度の両立を図ることができる。
ステップS105の「駆動完了?」では、制御手段701は、フォーカスレンズ732の駆動量(または振動波モータ1の駆動量)が駆動目標値に達したか否かを判断する。そして、フォーカスレンズ732の駆動量が駆動目標値に達していない場合には、第1の駆動手段705と第2の駆動手段706とは振動波モータ1の駆動を継続する。フォーカスレンズ732の駆動量が駆動目標値に達した場合には、ステップS102に戻る。
なお、ここでは、撮像装置7に第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用されている例を示したが、第2の実施形態に係る振動波モータ3と第3の実施形態に係る振動波モータ5も適用可能である。第2の実施形態に係る振動波モータ3を適用する場合には、撮像装置7が、第1の駆動手段705と第2の駆動手段706に加え、さらに第3の駆動手段と第4の駆動手段とを有している。そして、第3の駆動手段が第3の振動子33を駆動し、第4の駆動手段が第4の振動子34を駆動する。
(駆動ステージ)
次に、駆動ステージ8(自動ステージと称することもある)への適用例について説明する。図8は、本発明の第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用されている駆動ステージ8の構成例を模式的に示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のK−H矢視図である。なお、ここでは、第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用される構成を例に示すが、第2の実施形態に係る振動波モータ3と第3の実施形態に係る振動波モータ5のいずれも適用可能である。
次に、駆動ステージ8(自動ステージと称することもある)への適用例について説明する。図8は、本発明の第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用されている駆動ステージ8の構成例を模式的に示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のK−H矢視図である。なお、ここでは、第1の実施形態に係る振動波モータ1が適用される構成を例に示すが、第2の実施形態に係る振動波モータ3と第3の実施形態に係る振動波モータ5のいずれも適用可能である。
駆動ステージ8は、基台部81と、被駆動物の例である可動部82とを有している。可動部82は、基台部81に対して所定の方向に直線往復移動できるように設けられている。そして、可動部82を基台部81に対して駆動する駆動力源(駆動装置)に、本発明の各実施形態に係る振動波モータが適用される。駆動ステージ8は、例えば、所定の方向に延伸するガイド軸83と、ガイド軸83上をその延伸方向に往復移動可能に係合しているスライド部材84とを有している。そして、基台部81と可動部82のいずれか一方にガイド軸83が設けられており、他方にスライド部材84が設けられている。このような構成であれば、可動部82は基台部81に対してガイド軸83の延伸方向に往復移動可能である。
なお、図8においては、基台部81に2つのガイド軸83が設けられており、可動部82に4つのスライド部材84が設けられている構成を示すが、このような構成に限定されない。例えば、可動部82にガイド軸83が設けられ、基台部81にスライド部材84が設けられる構成であってもよい。また、ガイド軸83やスライド部材84の数も特に限定されるものではない。
そして、駆動ステージ8の中央部であって基台部81と可動部82との間には、本発明の各実施形態に係る振動波モータ1,3,5が設けられている。また、振動波モータ1,3,5は、X方向が可動部82の移動方向と平行な向きで設けられている。図8においては、第1の実施形態に係る振動波モータ1が設けられている構成を示すが、第2の実施形態に係る振動波モータ3や第3の実施形態に係る振動波モータ5が設けられている構成であってもよい。第1の実施形態に係る振動波モータ1または第2の実施形態に係る振動波モータ3が適用される構成であれば、ユニットベース16が基台部81に取付けられており、第1の可動部材37が連結部材を介して可動部82に連結されている。第3の実施形態に係る振動波モータ5が適用される構成であれば、固定摺動部材53が基台部81に取付けられており、可動摺動部材54が可動部82に取付けられている。このような構成であれば、振動波モータ1,3,5の駆動力によって、被駆動物の例である可動部82が基台部81に対して直線移動するように駆動される。
そして、このような構成によれば、駆動ステージ8の駆動の応答性を高めることができる。例えば、可動部82を複雑に動かす場合であっても、応答性を高めることができる。
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及び変更が可能である。
Claims (9)
- 振動子と前記振動子が接触する摺動部材とを有し、前記振動子が振動することで前記振動子と前記摺動部材との間に駆動力を発生させる駆動装置であって、
相対的に移動可能な2つの前記振動子と、
2つの前記振動子のそれぞれに対して相対的に移動可能な1つの前記摺動部材と、
を含み、
1つの前記摺動部材は、2つの前記振動子に挟まれていることを特徴とする駆動装置。 - 2つの前記振動子を1つの前記摺動部材に付勢する付勢手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
- 前記付勢手段は、2つの前記振動子を互いに反対側に付勢することによって、2つの前記振動子のそれぞれを1つの前記摺動部材に付勢することを特徴とする請求項2に記載の駆動装置。
- 振動子と前記振動子が接触する摺動部材とを有し、前記振動子が振動することで前記振動子と前記摺動部材との間に駆動力を発生させる駆動装置であって、
所定の方向に一体に移動可能な2つの前記振動子と、
2つの前記振動子のそれぞれに接触しており、互いに相対的に移動可能な2つの前記摺動部材と、
を含み、
2つの前記振動子は、2つの前記摺動部材の間に設けられていることを特徴とする駆動装置。 - 2つの前記振動子を、2つの前記振動子のそれぞれに付勢する付勢手段をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。
- 前記付勢手段は、2つの前記振動子を互いに反対側に向けて付勢することにより、2つの前記振動子を2つの前記摺動部材のそれぞれに向けて付勢することを特徴とする請求項5に記載の駆動装置。
- 2つの前記摺動部材を相対的に移動可能に支持するとともに、2つの前記振動子および前記付勢手段を収容する支持手段をさらに有することを特徴とする請求項5または6に記載の駆動装置。
- 光軸の方向に往復移動可能な光学素子と、前記光学素子を前記光軸の方向に移動させる駆動装置とを有し、
前記駆動装置は、請求項1から7のいずれか1項に記載の駆動装置であることを特徴とする撮像装置。 - 基台部と、前記基台部に対して相対的に移動可能に設けられるステージと、前記ステージを前記基台部に対して相対的に移動させる駆動装置とを有し、
前記駆動装置は、請求項1から7のいずれか1項に記載の駆動装置であることを特徴とする駆動ステージ。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017048538A JP2018151550A (ja) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | 駆動装置、撮像装置、駆動ステージ |
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Publications (1)
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2017
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