JP2020072558A - 振動波モータ及び振動波モータを備えた駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不要な振動の発生を低減した振動波モータを提供する。【解決手段】振動波モータ１００は、圧電素子１０３と振動板１０２とから構成され、矩形形状部１０４ａを有する振動子１０４と、振動子１０４と摩擦接触する摩擦部材１０１と、振動子１０４を保持する第１の保持部材１０５と、第１の保持部材１０５を保持する第２の保持部材１０６と、第２の保持部材１０６を保持する第３の保持部材１０７と、を備え、振動子１０４と摩擦部材１０１とは相対移動し、第２の保持部材１０６の一方は矩形形状部１０４ａと相対移動方向において重複する位置で、第２の保持部材１０６の他方は矩形形状部１０４ａと相対移動方向に直交する方向において重複する位置で、それぞれ第１の保持部材１０５又は第３の保持部材１０７に接続する。【選択図】 図３

Description

本発明は、振動波モータ及び振動波モータを備えた駆動装置に関する。

超音波モータでは、駆動源である振動子の振動を阻害することなく、駆動方向への駆動力をガタなく取り出す構成が採用されている。例えば特許文献１では、振動子を保持する構成部材である保持部材の１つを振動子の駆動方向には剛性が高く、振動子の押圧方向には剛性が低く構成し、ガタを無くした超音波モータが開示されている。

特開２０１５−２２０９１１号公報

しかしながら、特許文献に開示された従来技術では、超音波モータを小型化するため、振動子から駆動力を取り出す部材までの接続距離が短い。そのため振動子からの振動が伝わりやすく、各部材に異音が発生しやすい。また、駆動力を取り出す部材が接続される被駆動部材（例えば鏡筒部材）に対して振動を伝えやすく、それら被駆動部材も共振による異音が発しやすい。

本発明の目的は、不要な振動の発生を低減した振動波モータを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の振動波モータは、圧電素子と振動板とから構成され、矩形形状部を有する振動子と、振動子と摩擦接触する摩擦部材と、振動子を保持する第１の保持部材と、第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、第２の保持部材を保持する第３の保持部材と、を備え、振動子と摩擦部材とは相対移動し、第２の保持部材の一方は矩形形状部と相対移動方向において重複する位置で、第２の保持部材の他方は矩形形状部と相対移動方向に直交する方向において重複する位置で、それぞれ第１の保持部材又は第３の保持部材に接続することを特徴とする。

本発明によれば、不要な振動の発生を低減した振動波モータを提供することができる。

（Ａ）本発明の振動波モータ１００の平面図である。（Ｂ）本発明の振動波モータ１００の断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の振動波モータ１００の振動子１０４を保持する構成を示す分解斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）本発明の振動子１０４と各部材の接続位置の関係を説明する図である。 本発明の振動波モータ１００を適用した撮像装置の構成を示す模式図である。

（実施例）
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。なお、本明細書において、後述する振動子１０４と摩擦部材１０１が相対移動する方向をＸ軸方向と定義する。また、後述するバネ１１０による加圧方向をＺ軸方向と定義する。更に、Ｘ軸方向とＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向と定義する。

図１（Ａ）は、実施例の振動波モータ１００（超音波モータ）をＺ軸方向からみた平面図を示している。図１（Ｂ）は図１（Ａ）で示す断面線ＩＢ−ＩＢにおける振動波モータ１００の断面図を示している。本実施例における振動波モータ１００は、以下に述べる振動子１０４、摩擦部材１０１、第１の保持部材１０５、第２の保持部材１０６、第３の保持部材１０７等により構成されている。

振動子１０４は、弾性を有する振動板１０２と圧電素子１０３により構成されている。振動板１０２と圧電素子１０３は、公知の接着剤等により固着されており、圧電素子１０３は電圧を印加することにより超音波領域の周波数の振動（超音波振動）を励振する。

摩擦部材１０１は、ネジ等の公知の技術により固定側レール部材１１３とともに固定枠部材１１２に固定されている。なお、摩擦部材１０１、固定枠部材１１２及び固定側レール部材１１３により固定部が構成される。

振動板１０２は、突起部１０２ｂを備え、突起部１０２ｂの頂部には接触部１０２ｃが設けられており、接触部１０２ｃは後述のバネ１１０の加圧力により加圧付勢された状態で摩擦部材１０１に接触している。圧電素子１０３に駆動電圧が印加されると超音波振動が励振され、振動子１０４に共振現象が起こる。この時、振動子１０４には２種の定在波が発生し、振動板１０２の接触部１０２ｃに略楕円運動がおこる。振動板１０２が摩擦部材１０１に加圧され、振動板１０２が摩擦部材１０１に接触する接触状態において、振動子１０４に発生した略楕円運動が効率的に摩擦部材１０１へ伝達され、振動子１０４と摩擦部材１０１が相対移動する。

バネ１１０は、４か所に設けられており、加圧プレート１０９と可動側レール部材１１５を連結し、振動子１０４を摩擦部材１０１へ摩擦接触させる加圧力を付与している。加圧プレート１０９は、弾性部材１０８を貼り付けるための貼付部材１１１と接触し、加圧力を振動子１０４へ伝達している。弾性部材１０８は、貼付部材１１１と圧電素子１０３との間に配置されている。貼付部材１１１及び弾性部材１０８は、加圧プレート１０９と圧電素子１０３との直接接触を妨げ、圧電素子１０３の損傷を防止している。なお、弾性部材１０８、加圧プレート１０９、バネ１１０、貼付部材１１１及び可動側レール部材１１５により加圧機構が構成される。

振動子１０４と第１の保持部材１０５は、公知の接着剤等により固定されるが、固定されればその方法は限定されない。すなわち、振動子１０４は第１の保持部材１０５に直接保持されている。また、第１の保持部材１０５は第２の保持部材１０６に直接保持されており、第２の保持部材１０６は第３の保持部材１０７に直接保持されている。そして、薄板の板金で構成された第２の保持部材１０６を介して、第１の保持部材１０５は第３の保持部材１０７と連結されている。

第２の保持部材１０６と可動側レール部材１１５は、不図示のネジ等で固定されるが、固定されればその方法は限定されない。可動側レール部材１１５は、Ｖ溝形状をした可動側案内部１１５ａを２つ備えており、それぞれの可動側案内部１１５ａに転動ボール１１４が配置されている。一方、可動側レール部材１１５に対向する固定側レール部材１１３においてもＶ溝形状の固定側案内部１１３ａが備えられている。固定側レール部材１１３が有する固定側案内部１１３ａと可動側レール部材１１５が有する可動側案内部１１５ａにより転動ボール１１４が挟持され、この構成により後述の可動部のＸ軸方向への移動が案内される。なお、固定側レール部材１１３、転動ボール１１４及び可動側レール部材１１５により案内機構が構成される。

第３の保持部材１０７は、振動波モータ１００の駆動力を出力する出力部である接続部１０７ｂを備え、この接続部１０７ｂにおいて、被駆動部材（例えば後述の光学レンズ３）と接続される。

振動子１０４に接続する第１の保持部材１０５から第３の保持部材１０７までの構成部材及び加圧機構は、一体となって可動部を構成する。可動部は案内機構によりＸ軸方向へ案内され、固定部に対して相対移動する。そして、第３の保持部材１０７に接続される被駆動部材は、可動部とともにＸ軸方向へ移動することが可能となる。また、振動子１０４、第１の保持部材１０５、第２の保持部材１０６及び第３の保持部材１０７は、加圧付勢による加圧方向からみて重なるように配置されている。

図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の振動子１０４を保持する構成を示す分解斜視図であり、図中における太い矢印は振動子１０４で発生した不要な振動の伝達経路を示す。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）ではＺ軸方向において、視点が１８０度異なっている。以下に、振動子１０４を保持する構成を詳細に説明する。

図２（Ｂ）に示すように、振動板１０２が有する孔形状の接続孔部１０２ａに第１の保持部材１０５が有する突起形状の第１の接続突部１０５ａが嵌合することで、振動子１０４は第１の保持部材１０５と接続されている。そして、振動子１０４に接続する第１の接続突部１０５ａが設けられた側の裏側に設けられた突起形状の第２の接続突部１０５ｂに第２の保持部材１０６が有する孔形状の第２の接続孔部１０６ｂが嵌合する。この嵌合によって、図２（Ａ）に示すように、第１の保持部材１０５は第２の保持部材１０６と接続されている。すなわち、第１の保持部材１０５は、相対移動方向と直交する方向（Ｚ軸方向）の一方の側において、第１の接続突部１０５ａを備えており、他方の側（裏側）において、第２の接続突部１０５ｂを備えている。また、第１の接続突部１０５ａと第２の接続突部１０５ｂは、配置の方向が異なるだけでなく、１対の第１の接続突部１０５ａはＸ軸方向に沿って配置されており、１対の第２の接続突部１０５ｂは、Ｙ軸方向に沿って配置されている。

更に、第２の保持部材１０６が有する孔形状の第１の接続孔部１０６ａに第３の保持部材１０７が有する突起形状の接続突部１０７ａが嵌合することで、第２の保持部材１０６は第３の保持部材１０７と接続されている。そして、第２の保持部材１０６に接続する接続突部１０７ａが設けられた側の裏側に設けられた接続部１０７ｂにおいて、第３の保持部材１０７は、被駆動部材（例えば光学レンズ３）と接続している。すなわち、第３の保持部材１０７は、相対移動方向と直交する方向（Ｚ軸方向）の一方の側において、接続突部１０７ａを備えており、他方の側（裏側）において、接続部１０７ｂを備えている。また、１対の接続突部１０７ａはＸ軸方向に沿って配置されている。

図２（Ａ）、（Ｂ）における、太い矢印は、振動子１０４から伝わる不要な振動の伝達経路を模式的に示している。ここで、不要な振動が伝達される各部材内での振動の伝達経路に着目すると、必ず相対移動方向であるＸ軸方向の端部近辺で部材に接続される一方の被接続部材と接続し、もう一方の被接続部材とはＺ軸方向に垂直なＹ軸方向の端部近辺で接続している。このように構成することで、振動子１０４から第３の保持部材１０７までの構成をＸ−Ｙ平面内において大型化することなく、振動の伝達経路を長くすることができる。

また、第２の保持部材１０６は薄板の板金部材により構成される弾性を有する部材であって、Ｚ軸方向の厚さは薄く構成されるとともに、Ｘ−Ｙ平面方向に延在する形状になっている。そして、第２の保持部材１０６は加圧付勢による加圧方向への剛性が相対移動方向への剛性より低い特性を有する構成となっている。この構成により、加圧方向であるＺ軸方向に対して、第１の保持部材１０５と第３の保持部材１０７との相対的な移動が負荷なく実現されるとともに、Ｘ−Ｙ平面内ではガタなく接続することが可能である。

また、第１の保持部材１０５及び第３の保持部材１０７は、いずれも樹脂材料により構成される樹脂部材であり、振動を減衰する作用を有するので、振動子１０４から伝達される不要な振動の減衰効果が大きい。更に、第１の保持部材１０５が有する第１の接続突部１０５ａと第２の接続突部１０５ｂの配置について着目すると、Ｚ軸方向で接続位置が逆になっている。また、第３の保持部材１０７についても同様であり、接続突部１０７ａと接続部１０７ｂの配置については、Ｚ軸方向で逆向きに配置されている。このような構成により、更に振動の伝達経路を長くすることが可能であり、振動の減衰効果をより高めることができる。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、図２（Ａ）、（Ｂ）において説明した各部材の接続位置と振動子１０４との配置関係を示している。図３（Ａ）は底面図、図３（Ｂ）は正面図、図３（Ｃ）は上面図をそれぞれ示している。振動子１０４は、矩形形状部１０４ａを有するが、矩形形状部１０４ａは、例えば圧電素子１０３の形状であってもよく、また振動板１０２における圧電素子１０３が固着される部分の形状であってもよい。以下、振動子１０４の矩形形状部１０４ａと前述の各接続部との、相対移動方向であるＸ軸方向と相対移動方向と直交するＹ軸方向における位置の重複関係について説明する。

図３（Ａ）を参照すると、振動板１０２の接続孔部１０２ａと第１の保持部材１０５の第１の接続突部１０５ａは、いずれも相対移動方向であるＸ軸方向に沿って配置されており、重複領域（Ｙ）内に位置している。次に、図３（Ｃ）を参照すると、第１の保持部材１０５の第２の接続突部１０５ｂと第２の保持部材１０６の第２の接続孔部１０６ｂは、いずれも相対移動方向に直交方向であるＹ軸方向に沿って配置されており、重複領域（Ｘ）内に位置している。すなわち、第１の保持部材１０５の一方の第１の接続突部１０５ａは、矩形形状部１０４ａと相対移動方向に直交する方向において重複する位置で、振動板１０２の接続孔部１０２ａと接続している。また、第１の保持部材１０５の他方の第２の接続突部１０５ｂは、矩形形状部１０４ａと相対移動方向において重複する位置で、第２の保持部材１０６の第２の接続孔部１０６ｂと接続している。なお、第１の保持部材１０５の一方の第１の接続突部１０５ａが矩形形状部１０４ａと相対移動方向において重複する位置で、振動板１０２の接続孔部１０２ａと接続していてもよい。この場合、第１の保持部材１０５の他方の第２の接続突部１０５ｂは、矩形形状部１０４ａと相対移動方向に直交する方向において重複する位置で、第２の保持部材１０６の第２の接続孔部１０６ｂと接続することになる。

図３（Ｃ）を参照すると、第２の保持部材１０６の第１の接続孔部１０６ａと第３の保持部材１０７の接続突部１０７ａは、いずれも相対移動方向であるＸ軸方向に沿って配置されており、重複領域（Ｙ）内に位置している。更に、第３の保持部材１０７と被駆動部材への接続部１０７ｂは、いずれも相対移動方向に直交方向であるＹ軸方向に沿って配置されている。すなわち、第２の保持部材１０６の一方の第１の接続孔部１０６ａは、矩形形状部１０４ａと相対移動方向に直交する方向において重複する位置で、第３の保持部材１０７の接続突部１０７ａと接続している。また、第２の保持部材１０６の他方の第２の接続孔部１０６ｂは、矩形形状部１０４ａと相対移動方向において重複する位置で、第１の保持部材１０５の第２の接続突部１０５ｂと接続している。なお、第２の保持部材１０６の一方の第１の接続孔部１０６ａが矩形形状部１０４ａと相対移動方向において重複する位置で、第３の保持部材１０７の接続突部１０７ａと接続していてもよい。この場合、第２の保持部材１０６の他方の第２の接続孔部１０６ｂは、矩形形状部１０４ａと相対移動方向に直交する方向において重複する位置で、第１の保持部材１０５の第２の接続突部１０５ｂと接続することになる。

上記のように構成することで、振動の伝達経路を長くすることが可能であり、振動の減衰効果をより高めることができ、小型でありながら不要な振動の発生を低減した振動波モータ１００を提供することができる。なお、上記の実施例のように、第１の保持部材１０５、第２の保持部材１０６、第３の保持部材１０７、被駆動部材を連結することで振動の減衰効果をより高めることができるが、一部の連結構造だけでも振動の減衰効果を高めることができる。例えば、第１の保持部材１０５、第２の保持部材１０６、第３の保持部材１０７の連結構造だけでも振動の減衰効果を高めることができるし、第２の保持部材１０６、第３の保持部材１０７、被駆動部材の連結構造だけでも振動の減衰効果を高めることができる。以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（適用例）
図４は、本発明の振動波モータ１００を適用した適用例である撮像装置の構成を示している。本明細書においては、振動波モータ１００を備えた鏡筒駆動装置が撮像装置に搭載された場合について説明するが、これは本発明を限定するものではない。また、後述の撮像レンズ部１とカメラボディ２が一体となっている撮像装置について説明をするが、撮像レンズ部１は交換可能なレンズであっても構わない。

図４において、撮像レンズ部１とカメラボディ２によって撮像装置本体が構成されている。撮像レンズ部１の内部において、光学レンズ３は振動波モータ１００の第３の保持部材１０７の接続部１０７ｂと連結されており、振動波モータ１００を構成する振動子１０４が移動することにより、光学レンズ３は相対移動方向と略同一な方向に案内される。すなわち、光学レンズ３は光軸５と略平行な方向に移動可能となる。これらレンズ及びレンズ保持枠からなる光学レンズ３を含む鏡筒と振動波モータ１００とにより、本発明の振動波モータ１００を適用した鏡筒駆動装置が構成される。光学レンズ３が合焦レンズである鏡筒駆動装置においては、撮像時に合焦レンズが光軸５と略平行な方向に移動し、被写体像は撮像素子４の位置で結像し、合焦した像を生成することが可能となる。

本発明の振動波モータ１００では、小型でありながら不要な振動の発生が低減されているので、この振動波モータ１００を適用することにより、鳴きの発生しにくい鏡筒駆動装置を提供することができる。なお、上記の適用例では、被駆動部材を光学レンズ３とするレンズ駆動装置に本発明の振動波モータ１００を適用しているが、本発明の振動波モータ１００を用いて被駆動部材を駆動させる駆動装置はレンズ駆動装置に限定されない。例えば、被駆動部材を、撮像素子４を保持する保持枠とし、本発明の振動波モータ１００を用いて撮像素子４を駆動させる駆動装置であってもよいし、本発明の振動波モータ１００を用いてその他の被駆動部材を駆動させる駆動装置であってもよい。また、被駆動部材と振動波モータ１００とを連結させる連結構造は上記の構造に限定されず、被駆動部材の形状などに応じて第３の保持部材１０７と被駆動部材とを連結させる連結構造を用いてもよい。

３ 光学レンズ
１００ 振動波モータ
１０１ 摩擦部材
１０２ 振動板
１０３ 圧電素子
１０４ 振動子
１０４ａ 矩形形状部
１０５ 第１の保持部材
１０６ 第２の保持部材
１０７ 第３の保持部材

Claims (12)

1. 圧電素子と振動板とから構成され、矩形形状部を有する振動子と、
   該振動子と摩擦接触する摩擦部材と、
   前記振動子を保持する第１の保持部材と、
   前記第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、
   前記第２の保持部材を保持する第３の保持部材と、を備え、
   前記振動子と前記摩擦部材とは相対移動し、
   前記第２の保持部材の一方は前記矩形形状部と相対移動方向において重複する位置で、前記第２の保持部材の他方は前記矩形形状部と前記相対移動方向に直交する方向において重複する位置で、それぞれ前記第１の保持部材又は前記第３の保持部材に接続することを特徴とする、振動波モータ。
2. 圧電素子と振動板とから構成され、矩形形状部を有する振動子と、
   該振動子と摩擦接触する摩擦部材と、
   前記振動子を保持する第１の保持部材と、
   前記第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、
   前記第２の保持部材を保持する第３の保持部材と、を備え、
   前記振動子と前記摩擦部材とは相対移動し、
   前記第３の保持部材は、相対移動方向と直交する方向の一方の側において、前記第２の保持部材と接続し、他方の側において、駆動される部材と接続することを特徴とする、振動波モータ。
3. 前記第３の保持部材は、前記相対移動方向と直交する方向の一方の側において、前記第２の保持部材と接続し、他方の側において、駆動される部材と接続することを特徴とする、請求項１に記載の振動波モータ。
4. 前記第１の保持部材の一方は前記矩形形状部と前記相対移動方向において重複する位置で、前記第１の保持部材の他方は前記矩形形状部と前記相対移動方向に直交する方向において重複する位置で、それぞれ前記振動子又は前記第２の保持部材に接続することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動波モータ。
5. 前記第１の保持部材は、前記相対移動方向と直交する方向の一方の側において、前記振動子と接続し、他方の側において、前記第２の保持部材と接続することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動波モータ。
6. 前記第１の保持部材と前記第３の保持部材とは、振動の減衰する作用が高い部材から構成されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に振動波モータ。
7. 前記振動子と前記摩擦部材とは、前記相対移動方向と直交する方向に加圧付勢され、
   前記第２の保持部材は、弾性を有する部材であり、前記加圧付勢による加圧方向への剛性が前記相対移動方向への剛性より低いことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動波モータ。
8. 前記振動子と前記摩擦部材とは、前記相対移動方向と直交する方向に加圧付勢され、
   前記振動子、前記第１の保持部材、前記第２の保持部材及び前記第３の保持部材は、前記加圧付勢による加圧方向からみて重なるように配置されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動波モータ。
9. 前記振動波モータは、超音波領域の周波数の振動をする超音波モータであることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動波モータ。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の振動波モータにより駆動される被駆動部材を有し、
    前記被駆動部材は、前記相対移動方向と略同一な方向に案内され、
    前記第３の保持部材は、前記相対移動方向と直交する方向の一方の側において、前記第２の保持部材と接続し、他方の側において、前記被駆動部材と接続することを特徴とする、駆動装置。
11. 前記被駆動部材は、光学レンズであることを特徴とする請求項１０に記載の駆動装置。
12. 前記被駆動部材は、撮像素子を保持する保持枠であることを特徴とする請求項１０に記載の駆動装置。

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