JP2020198658A - 振動波モータおよび電子機器。 - Google Patents

振動波モータおよび電子機器。 Download PDF

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Abstract

【課題】 従来よりも小型で部品点数も少なく、かつ異音発生のリスクが少ない振動波モータを提供する。【解決手段】 上記課題を解決するために、電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子、前記弾性体と接する接触体、および前記振動子を支持する支持部材、を備え、前記支持部材は前記振動子の外周部を前記加圧の方向に沿って移動可能に支持するとともに、前記振動子における振動の節を選択的に支持する振動波モータを提供する。【選択図】 図4

Description

本発明は、振動波モータ及び電子機器に関する。
電気−機械エネルギー変換素子を用いた振動波モータには種々の構成のものが知られている。例えば、被駆動体と、平板状の弾性体の表面に2つの突起が設けられると共に弾性体の裏面に圧電素子が接合された振動子と、2つの突起と被駆動体とを加圧接触させるための加圧手段を有する振動波モータが知られている。この振動波モータでは、電気−機械エネルギー変換素子に所定の交流電圧を印加することによって、2つの突起を結ぶ方向と突起の突出方向とを含む面内で2つの突起の先端に楕円運動もしくは円運動を生じさせる。これにより、被駆動体が2つの突起から摩擦駆動力を受けることで、2つの突起を結ぶ方向に振動子と被駆動体とを相対的に移動させることができる。
振動子に励起される振動振幅が減衰されることないように振動子を安定して保持する機構を採用することは、振動波モータの駆動特性を安定させると共に高い性能を得る観点から重要となる。そこで、振動子の保持機構に関する種々の提案がなされている。例えば、特許文献1に記載された振動板と圧電素子から構成される振動子の保持機構は、振動子を保持する保持部材と、保持部材を支持する固定部材とを有しており、保持部材と固定部材の一方が嵌合突起を有し、他方が嵌合突起を受容する位置決め穴を有する。保持部材は、嵌合突起を位置決め穴に挿嵌することにより、振動子の突起の突出方向に移動可能に、固定部材に支持される。
ここで振動子は、振動板の長手方向に向けて延出する2つの腕部の先端に設けられている接合部を保持部材に接着や溶接することによって保持されている。該接合部は、振動子の振動を減衰しないように、振動振幅が小さい、節または節近傍となるように設計されている。
また特許文献2では付勢ばねを保持部材に当接させ、相対移動方向に駆動力よりも大きい付勢力を与えることで、制御性や位置決め精度を高める工夫がなされている。
特開2015−43668号 特開2017−200260号
しかしながら、特許文献1に開示された振動子の保持機構では、振動子の相対移動方向のサイズが大きくなるという問題があった。
振動板の接合部を節位置とするために、振動板の長手方向から大きく延出した構造となっており、この分サイズが大きくなってしまう。リング状の基台に振動子を配置するタイプでは接線方向に振動子がはみ出す恐れがあるため、振動板の設計に制約が生まれてしまう。また、振動子がリニアに移動するタイプでは、接合部と腕部の長さ分、移動方向のサイズが大きくなってしまう。
これに加えて、特許文献1に開示された振動子の形状では異音対策の観点で問題があった。上述した通り接合部を振動の節とするために、腕部が長い構造となっている。さらに振動の接合部への伝播を抑制するために腕部は振動板の短手方向や接合部よりも幅が狭い構造となっている。このように腕部の剛性を低く設計するため、可聴域の周波数も含めた不要な振動モードの数が多くなり、異音発生の原因となっていた。これらの不要な振動モードを励振させないために、被駆動体をはじめとする周辺構造の設計に制約が生じていた。
さらに部品点数が多いという問題もあった。安定して高い性能を得るために第1の保持部材、第2の保持部材、緩衝材を使用している。特許文献2ではこれに加えて、付勢ばねを使用するなど、駆動するために必須な振動子以外の部品点数が多くなっていた。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、従来よりも小型で部品点数も少なく、かつ異音発生のリスクが少ない振動波モータを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子、前記弾性体と接する接触体、
および前記振動子を支持する支持部材、を備え、前記支持部材は前記振動子の外周部を前記加圧の方向に沿って移動可能に支持するとともに、前記振動子における振動の節を選択的に支持する振動波モータを提供する。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、従来よりも小型で部品点数も少なく、かつ異音発生のリスクが少ない振動波モータを提供することが可能となる。
本発明の実施例1における振動波モータの分解斜視図である。 本発明の実施例1における振動波モータの組立斜視図である。 本発明の実施例1から3における振動モードを説明する図であるである。 本発明の実施例1における振動子及び加圧部材の分解斜視図である。 本発明の実施例1における振動子及び加圧部材の組立斜視図である。 本発明の実施例1から3における振動モードの節位置を示す図である。 本発明の実施例1における振動子及び加圧部材の組立斜視図である。 本発明の実施例2における振動波モータの分解斜視図である。 本発明の実施例2における振動波モータの断面図である。 本発明の実施例2における振動子及びリング基台の斜視図である。 本発明の実施例3における振動波モータの分解斜視図である。 本発明の実施例3における振動波モータの組立斜視図である。 本発明の実施例4における振動波モータを用いた撮像装置の概略構成を示す上面図とブロック図である。
上記課題を解決するための本発明にかかる振動波モータは、電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子、前記弾性体と接する接触体、前記接触体と前記振動子を加圧する加圧部、および前記振動子を支持する支持部材、を備えている。さらには、前記支持部材は前記振動子の外周部を前記加圧の方向に沿って移動可能に支持するとともに、前記振動子における振動の節を選択的に支持する構成を有するものである。
振動波モータは、前記支持部材は前記振動子の定在波振動における最大変位の35%以下となる前記振動子の部位を支持する構成を取りうる。また、前記弾性体は略矩形であり、矩形部および互いに独立した少なくとも2つの延出部が設けられており、前記支持部材に設けられた突起は前記矩形部および前記延出部に接している構成を取りうる。
さらには複数の前記突起により前記弾性体の前記矩形部の四隅を遊嵌して支持する構成を採用してもよい。
以下、図面を用いて本発明にかかる実施形態を例示し、具体的に説明する。
[実施例1]
本実施例は、リニア駆動するリニア型振動波モータに本発明を適用した例であり、その詳細を図1〜図7を用いて説明する。まず図1は本発明の実施例1における振動波モータ1の分解斜視図であり。図2は組立斜視図である。ここで接触体であるスライダ9の移動方向をX、加圧方向をZ、X方向及びZ方向に垂直な方向をYと定義する。
弾性体3と電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子4が接着剤等で固定され振動子2を構成する。さらに弾性体3との反対面の圧電素子4にフレキシブルプリント基板5が固定されており、これらで振動子2を構成している。フレキシブルプリント基板5の固定方法はZ方向のみへの通電を可能にする異方性導電ペーストや異方性導電フィルムで行われる。
弾性体3は金属やセラミックスなど振動の減衰が小さい材料が好ましい。弾性体3の製造に関しては、プレス成型や切削などで突起部31を一体で設けてもよいし、突起部31を別に製造して、後から溶接や接着などで固定することも可能である。また突起部31は本実施例のように複数設けてもよいし、1つでもよい。
圧電素子4は例えばチタン酸ジルコン酸鉛を用いる。またチタン酸バリウムや、チタン酸ビスマスナトリウムなどの鉛を含有しない圧電材料を主成分としたものでもよい。鉛を含有しないとは、鉛の含有量が1000ppm以下であることを指す。圧電素子4の両面には不図示の電極パターンが形成されており、フレキシブルプリント基板5からの給電が行われる。振動子2を支持する支持部材として加圧部材6、加圧バネ7、加圧バネ7の加圧力をうける基台8が設けられている。
具体的な構成として振動子2の下方には振動子2を加圧及び支持する加圧部材6が設けられている。加圧部材は加圧バネ7によってZ方向に加圧力が付与され、その反力を加圧受け部材である基台8で受けている。加圧ばね7は振動波モータ1をZ方向に小型化するために円錐コイルばねを採用している。なお、コイル形状は簡略化して図示している。
振動子2の上方には接触体であるスライダ9が設けられ、弾性体3の突起部31と加圧接触している。スライダ9はスライダホルダ10に固定され、一体となってX方向に駆動される。なおスライダ9とスライダホルダ10の間に振動減衰のためのゴムを設けてもよい。スライダ9は耐摩耗性の高い金属やセラミック、樹脂、またはその複合材で構成される。特にSUS420J2などのステンレスを窒化した材料が耐摩耗性や量産性の観点から好ましい。
スライダホルダ10及びボールレール12に設けられた上下3対のレールで3つのボール11を挟み込み、ボールレール12を基台8に固定することで、スライダ9とスライダホルダ10がその他の部品に対してX方向に移動できるようにしている。スライダホルダ10に所望の形状の出力伝達部を取り付けることによって、外部に出力を伝達する。本実施例では振動子2を固定し、スライダ9が移動する例を示しているが、逆にスライダ9を固定し、振動子2を移動させることも可能である。
次に、図3を用いて振動子2に励起される振動モードについて説明する。本実施例では圧電素子3にフレキシブルプリント基板5を通じて交流電圧を印加して、振動子2に2つの異なる面外曲げ振動を励振し、これらの振動を合成した振動を生じさせる。
第1の振動モードであるモードAは、振動子2の長手方向であるX方向に平行に2つの節が現れる一次の面外曲げ振動モードである。モードAの振動により、2か所の突起部31−1、31−2が加圧方向であるZ方向に変位する。第2の振動モードであるモードBは、振動子2の短手方向であるY方向におおよそ平行な3つの節が現れる二次の面外曲げ振動モードである。モードBの振動によって、2か所の突起部31−1、31−2がX方向に変位する。
これらのモードA,モードBの振動を合成することによって、2か所の突起部31−1、31−2がZX面内で楕円運動あるいは円運動を行う。この突起部31−1、31−2にスライダ9を加圧接触させることによって、X方向に摩擦力が発生し、振動子2とスライダ9とを相対的に移動させる駆動力(推力)が発生する。本実施例では、振動子2が後述の手法で保持されているため、スライダ9がX方向に移動する。
振動波モータ1を効率よく駆動するためには、振動子2に励振させる2つの振動モードの振動(変位)を阻害することなく振動子2を支持することが必要となり、このためには、これら2つの振動モードの節近傍を支持することが望ましい。このような理由から、振動子2に励振される2つの振動モードの共通の節を選択的に加圧・保持するために、図4に示すように加圧部材6に2つの凸部61−1、61−2を設けている。図6にその接触位置と各振動モードにおける節位置を示す。なお簡略化のために、フレキシブルプリント基板5は省略している。
図6において、黒色に塗りつぶされた部分は節近傍を示している。具体的には各振動モードの最大変位の35%以下の変位の個所を黒く表示している。ここではこの最大変位の35%以下の変位の個所を節近傍と定義する。モードA、Bを重ね合わせると黒い部分が重なる場所、つまり共通の節近傍が6個出現(丸印4か所と星印2か所)する。このうち星印で表す2か所が、振動子2をより効率的に支持する以下2つの観点で好ましい。まず他4か所よりも変位がより小さいこと、次にZX断面で見るとX方向には1点で加圧されているために突起部31−1、31−2とスライダ9とのY軸回りのイコライズ機能をもたせ、接触を均一化させることが可能だからである。
このような理由から、図6の星印部を、凸部61−1、61−2を選択的に接触させることで、単に振動子の裏面を一様に面加圧・面支持する構造と比べ、より効率的に振動子2を加圧している。さらに凸部61−1、61−2と振動子2の間に作用する摩擦力によって振動子2をX及びY方向に保持している。本実施例では振動子2の中でもフレキシブルプリント基板5と凸部61−1、61−2が接触しているが、この最大静止摩擦力が、スライダ9に発生する推力よりも常に大きい値になるように加圧力と摩擦係数を調整している。いわば凸部によってあたかも点接触するかのように加圧するため、振動波モータ1の駆動中に、振動子2が加圧部材6に対して移動することを大きく低減している。
一方、加圧部材6には4つの遊嵌部62(62−1、62−2、62−3、62−4)が設けられており、振動子2の外周面に対して、がたを有した状態で支持(遊嵌)している。この遊嵌部62は振動子2の組立時の位置決めや、スライダ9に何らかの外力が働いた場合にストッパーとしての機能を果たす。
また、遊嵌部62は、振動子2の外周面の振動の節とは異なる2か所で接触している可能性がある。しかし、本構成では上述したようにフレキシブルプリント基板5と凸部61−1、61−2の最大摩擦力がスライダ9に発生する推力より大きくなる。そのため、遊嵌部62と振動子2との接触部にはX及びY方向の力が働かないため、ここでの損失は無視できる程度であり駆動上の問題は生じない。
このように加圧部材6の凸部61と振動子2の節近傍、遊嵌部62と振動子2との外周面とが直接接触するので、加圧部材6の材料については、異音の発生を防ぐため振動絶縁性が高い樹脂であることが望ましい。凸部61に関しては上述した理由で振動子2の保持力を高めるために摩擦係数が高いほうが好ましいが、一方で遊嵌部62は振動子2との摩擦損失をより低減するために、摩擦係数が小さいほうが好ましい。このような理由から、凸部61に摩擦係数を高めるコーティングを、逆に遊嵌部62に対しては摩擦係数を下げるコーティングを別々に施すことも可能である。またそれぞれに適した摩擦係数の別部品を接着や圧入で構成することも可能である。
図4、図5では振動波モータ1のサイズを最小化するために、X方向の遊嵌を振動子2の短辺、Y方向の遊嵌を弾性体3の4つの延出部32(32−1、32−2、32−3、32−4)で行っている。この延出部32は振動変位をできるだけ小さくするために、モードAの節位置からX方向に延出している。ただしモードBの節位置とは異なっている。
ここで、弾性体3と圧電素子4を接着剤で接着した場合、接着剤を確実に接着面の全面に行き渡らせた結果として、接着面のエッジ部に接着剤がはみ出した状態で硬化することがある。このはみ出し量によっては、振動子2のX方向の正確な位置決めが困難となる。これに対して、図7のように延出部32のみでX及びY方向を遊嵌することで上記なような場合でも振動子2のX方向の正確な位置決めが可能となる。こうすることで凸部61を振動子2の共通の節(星印)に正確に接触させることができる。
すなわち前記弾性体は略矩形であり、矩形部および互いに独立した少なくとも2つの延出部が設けられており、前記支持部材に設けられた突起は前記矩形部および前記延出部に接している。この複数の前記突起により前記弾性体の前記矩形部の四隅を遊嵌して支持する構造をとるので強固な支持構造となる。
これまで述べてきたとおり、本実施例では、加圧部材6の遊嵌部62で振動子2を位置決めし、凸部61と振動子2の摩擦力で振動子2を保持していることで、特許文献1のような振動子の腕部及び接合部が不要となる。これにより以下5つの効果が期待できる。
第1の効果として、振動子2のX方向、つまり被駆動体の駆動方向のサイズを低減することが可能である。本実施例では特許文献1と比較して腕部や接合部が存在しない分、約40%サイズを低減している。
第2の効果として、振動子の腕部及び接合部がないことで、振動子形状がシンプルとなり、不要な振動モードの数も低減する。特許文献1では可聴域の振動モード2つを含め、120kHzまでに16個の不要な振動モードが存在するが、本実施例では可聴域外の4つの不要な振動モードしか存在しない。よって可聴域の振動モードが直接励振されたり、駆動周波数と不要な振動モードの差の周波数が励振されたりすることに起因する異音の発生のリスクが大幅に低減する。
第3の効果は部品点数の削減である。特許文献1における2つの保持部材及び緩衝部材、特許文献2における付勢ばねが不要となるため、振動波モータ1の部品費及び組立費の削減につながる。
第4の効果はモータ性能の向上である。節近傍を拘束していることは特許文献1と共通している。特許文献1では強度を確保するためにある程度の保持部材との接着面積を必要とする。これにより振動が抑制され、最大速度や推力が低下してしまう。実施例では接合部が溶接または接着されている状態とは異なり、振動子の節に対して接触加圧されているため、最大速度・推力・効率・温度安定性すべての項目において従来の振動波モータを上回っている。
第5の効果は部品コストの削減である。弾性体3をプレス型で製造する場合、型もシンプルとなり、また寸法管理が容易となるため製造が容易となる。
以上のように本発明によれば、従来よりも小型で部品点数も少なく、かつ異音発生のリスクが少ない振動波モータを提供することが可能となる。
なお、本発明のリニア型の振動波モータにおいて、接触面に楕円運動または円運動を生成する方法は上記方法に限られない。例えば、上記とは異なる曲げ振動モードの振動同士を組み合わせてもよいし、弾性体を長手方向に伸縮させる縦の振動モードの振動と曲げ振動モードの振動とを組み合わせてもよい。
接触面を被駆動体の移動方向に変位させる振動モードと、接触面を加圧方向に変位させる振動モードとの組み合わせにより、接触面に楕円運動と円運動を生成する方式であり、加圧及び保持のための共通の節を有していれば、どのような駆動方式を用いても良い。
[実施例2]
本実施例について、図8〜10を用いて説明する。まず図8は本発明の実施例2における振動波モータの分解斜視図であり、径方向をX,回転方向をθ、加圧方向をZで定義する。また図9は本発明の実施例2における振動波モータのZX断面図である。
本実施例の特徴は、3つの振動子202(202−1、202−2、202−3)がリング基台206に保持されていることである。振動子202の構成及び駆動原理については実施例1と同様のため、説明を省略する。
リング基台206上には実施例1と同様の機能を果たす凸部及び遊嵌部が3セット、120度おきに設けられており、それぞれ振動子202を保持、遊嵌している。振動子202のフレキシブルプリント基板は、不図示の連結フレキシブルプリント基板によって連結され、同じ駆動電圧が圧電素子に与えられる。
振動子202の突起部に被駆動体であるロータ211を当接させ、接線方向に発生する駆動力によってロータ211が回転する。ロータ211上部には防振ゴム212が配置され、それぞれ、出力伝達部材216と一体的に回転可能な状態で保持されている。
一方、円環状のリング基台206は、不図示の部位で内筒217と組み合わされて、中心軸方向及び径方向での移動と中心軸回りの回転が規制されている。
リング基台206の下部には所定の剛性を有する加圧補助部材207が設けられ、加圧部材であるウェーブワッシャー208による加圧力を均一化している。ウェーブワッシャー208の下部には加圧受け部材209が配置させている。
この加圧受け部材209は、その内径側で、内筒217に対してネジ又はバヨネット構造で係合している。振動波モータ201は、加圧受け部材209を回転させて中心軸方向に移動させることでウェーブワッシャー208が圧縮される。リング基台206から出力伝達部材216までが、外筒213及び内筒217と、加圧受け部材209とによって加圧挟持された構造となっている。外筒213及び内筒217と、出力伝達部材216との間にはボール214及びリテーナ215が設けられ、加圧を受けながら、出力伝達部216を回転可能に支持している。外筒213及び内筒217は蓋210をそれぞれビス止めすることによって連結さている。
本実施例が、特許文献1の回転タイプ(図9)に対して優れる部分は保持部材13及び緩衝部材14を使用しない上に、X軸周りのイコライズ機能を有する点である。そのため突起62間の加圧が概ね均一となり、性能の安定性が高く、さらにθ方向のがたが無いため制御性に優れる。その他の効果は実施例1と同様である。
本実施例では振動子202が3つの場合について説明したが、これに限られることはなく、リング基台6に配置可能で1つ以上ならば、何個でも構わない。
[実施例3]
本実施例では、振動波モータ301における梁状の接触体である摩擦板303を2つの振動子302で挟み込む場合について説明する。振動子302の移動方向をX,加圧方向をZ,X方向及びZ方向に垂直な方向をYと定義する。振動子302の構成及び駆動原理については実施例1と同様のため、説明を省略する。図11は実施例3における振動波モータの分解斜視図であり、図12は組立斜視図である。
振動子302−1は上加圧部材305によって、紙面下方向に加圧されており、振動子302−2は下加圧部材306によって紙面上方向に加圧されており、振動子302−1、302−2はそれぞれ梁状の接触体である摩擦板303に接触している。摩擦板303は防振ゴム304を介して摩擦板ホルダ311に固定されている。上加圧部材305と下加圧部材306は互いにX軸周りに回転可能に係合しており、引張ばね308(308−1、308−2)によって加圧力を付与されている。上加圧部材305と下加圧部材306は互いの加圧反力を受け、加圧受け部材の機能も有している。なお引張ばね308は図を簡略化するためコイル部の図示を省いている。
下加圧部材306にはガイドバー307が係合しており、Z及びY方向の移動を規制しつつ、X方向にはスライド可能に支持している。ガイドバー307は摩擦板ホルダ311と固定部材310に挟み込まれて固定されている。
振動子302−1、302−2のフレキシブルプリント基板は、不図示の連結フレキシブルプリント基板によって連結され、同じ駆動電圧が圧電素子に入力される。振動子302の突起部に発生する楕円運動もしくは円運動によってX方向の推力が発生し、振動子302及び、加圧部材305、下加圧部材306、引張ばね308が一体となってX方向に移動する。
[実施例4]
振動波モータは、例えば、撮像装置(光学機器)のレンズ駆動用途等に用いることができる。そこで、一例として、レンズ鏡筒に配置されたレンズの駆動に振動波モータを用いた撮像装置について説明する。
図13(a)は、撮像装置700の概略構成を示す上面図である。撮像装置700は、撮像素子710及び電源ボタン720を搭載したカメラ本体730を備える。また、撮像装置700は、第1レンズ群(不図示)、第2レンズ群320、第3レンズ群(不図示)、第4レンズ群340、振動型駆動装置620,640を有するレンズ鏡筒740を備える。レンズ鏡筒740は、交換レンズとして取り換え可能であり、撮影対象に合わせて適したレンズ鏡筒740をカメラ本体730に取り付けることができる。撮像装置700では、2つの振動型駆動装置620,640によってそれぞれ、第2レンズ群320,第4レンズ群340の駆動が行われる。
振動型駆動装置620の詳細な構成は不図示であるが、振動型駆動装置620は、振動波モータと、振動波モータの駆動回路を有する。ロータ211は、ラジアル方向が光軸と略直交するように、レンズ鏡筒740内に配置される。振動型駆動装置620では、ロータ211を光軸回りに回転させ、不図示のギア等を介して被駆動体の回転出力を光軸方向での直進運動に変換することによって、第2レンズ群320を光軸方向に移動させる。振動型駆動装置640は、振動型駆動装置620と同様の構成を有することにより、第4レンズ群340を光軸方向に移動させる。
図13(b)は、撮像装置700の概略構成を示すブロック図である。第1レンズ群310、第2レンズ群320、第3レンズ群330、第4レンズ群340及び光量調節ユニット350が、レンズ鏡筒740内部の光軸上の所定位置に配置される。第1レンズ群310〜第4レンズ群340と光量調節ユニット350とを通過した光は、撮像素子710に結像する。撮像素子710は、光学像を電気信号に変換して出力し、その出力は、カメラ処理回路750へ送られる。
カメラ処理回路750は、撮像素子710からの出力信号に対して増幅やガンマ補正等を施す。カメラ処理回路750は、AEゲート755を介してCPU790に接続されると共に、AFゲート760とAF信号処理回路765とを介してCPU790に接続されている。カメラ処理回路750において所定の処理が施された映像信号は、AEゲート755と、AFゲート760及びAF信号処理回路765を通じてCPU790へ送られる。なお、AF信号処理回路765は、映像信号の高周波成分を抽出して、オートフォーカス(AF)のための評価値信号を生成し、生成した評価値をCPU790へ供給する。
CPU790は、撮像装置700の全体的な動作を制御する制御回路であり、取得した映像信号から、露出決定やピント合わせのための制御信号を生成する。CPU790は、決定した露出と適切なフォーカス状態が得られるように、振動型駆動装置620,640及びメータ630の駆動を制御することによって、第2レンズ群320、第4レンズ群340及び光量調節ユニット350の光軸方向位置を調整する。CPU790による制御下において、振動型駆動装置620は第2レンズ群320を光軸方向に移動させ、振動型駆動装置640は第4レンズ群340を光軸方向に移動させ、光量調節ユニット350はメータ630により駆動制御される。
振動型駆動装置620により駆動される第2レンズ群320の光軸方向位置は第1リニアエンコーダ770により検出され、検出結果がCPU790に通知されることで、振動型駆動装置620の駆動にフィードバックされる。同様に、振動型駆動装置640により駆動される第4レンズ群340の光軸方向位置は第2リニアエンコーダ775により検出され、検出結果がCPU790に通知されることで、振動型駆動装置640の駆動にフィードバックされる。光量調節ユニット350の光軸方向位置は、絞りエンコーダ780により検出され、検出結果がCPU790へ通知されることで、メータ630の駆動にフィードバックされる。
このように部材と、前記部材を駆動する前述したいずれかの振動波モータを備えた電子機器を構成することで、よりコンパクトな電子機器を提供できる。
カメラ等の光学機器、あるいはさまざまな電子機器に好適に適用できる。
1 振動波モータ
2 振動子
3 弾性体
31 突起部
32 延出部
4 圧電素子
5 フレキシブルプリント基板
6 加圧部材
61 凸部
62 遊嵌部
7 加圧バネ
8 基台
9 スライダ
10 スライダホルダ
11 ボール
12 レール
206 リング基台
208 ウェーブワッシャー
209 加圧受け部材
211 ロータ
212 防振ゴム
303 摩擦板
304 防振ゴム
305 上加圧部材
306 下加圧部材
307 ガイドバー

Claims (13)

  1. 電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子、
    前記弾性体と接する接触体、および
    前記振動子を支持する支持部材、
    を備え、
    前記支持部材は前記振動子の外周部を前記加圧の方向に沿って移動可能に支持するとともに、前記振動子における振動の節を選択的に支持する振動波モータ。
  2. 前記支持部材は前記振動子における異なる2つの振動モードの共通の節を加圧する凸部を有することを特徴とする請求項1に記載の振動波モータ。
  3. 複数の前記凸部が設けられている請求項2に記載の振動波モータ。
  4. 前記凸部と前記振動子の間に作用する最大静止摩擦力が、前記接触体に作用する推力よりも大きい請求項2または3に記載の振動波モータ。
  5. 前記支持部材は前記振動子の定在波振動における最大変位の35%以下となる前記振動子の部位を支持する請求項1乃至4のいずれか1項記載の振動波モータ。
  6. 前記弾性体は略矩形であり、矩形部および互いに独立した少なくとも2つの延出部が設けられており、前記支持部材に設けられた突起は前記矩形部および前記延出部に接している請求項1乃至5のいずれか1項記載の振動波モータ。
  7. 複数の前記突起により前記弾性体の前記矩形部の四隅を遊嵌して支持する請求項6に記載の振動波モータ。
  8. 前記支持部材は、前記振動子と接する加圧部材、前記加圧部材に加圧力を発生するバネ、前記バネを支持し前記加圧力を受ける基台よりなる請求項1乃至7のいずれか1項記載の振動波モータ。
  9. 前記接触体および前記基台は円環状であり、
    前記接触体に接するように前記基台に対して複数の前記振動子が設けられている請求項8に記載の振動波モータ。
  10. 一つの前記接触体を挟持するように、2つの前記振動子が設けられ、
    前記振動子をそれぞれ加圧する2つ加圧部材と前記2つの加圧部材を引っ張りバネによって加圧力が付与される請求項1乃至7のいずれか1項記載の振動波モータ。
  11. 梁状の前記接触体に対して前記振動子がリニア駆動するよう構成された請求項10に記載の振動波モータ。
  12. レンズと、
    請求項1乃至11のいずれか1項記載の振動波モータを備えた光学機器。
  13. 部材と、
    前記部材を駆動する請求項1乃至11のいずれか1項記載の振動波モータを備えた電子機器。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7362366B2 (ja) * 2019-08-30 2023-10-17 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ、光学機器および電子機器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11235062A (ja) * 1998-02-12 1999-08-27 Nikon Corp 振動アクチュエータ駆動装置及びレンズ鏡筒
JP2000060163A (ja) * 1998-02-10 2000-02-25 Nikon Corp 振動アクチュエ―タ
JP2009106153A (ja) * 2002-07-12 2009-05-14 Seiko Instruments Inc 圧電モータ及び圧電モータ付き電子機器
JP2010158127A (ja) * 2008-12-27 2010-07-15 Canon Inc 振動波駆動装置
JP2017195743A (ja) * 2016-04-22 2017-10-26 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ、レンズ鏡筒及び撮像装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06217565A (ja) * 1993-01-18 1994-08-05 Canon Inc 振動波リニアモーターおよびプリンター
JP4472421B2 (ja) * 2004-05-12 2010-06-02 オリンパス株式会社 振動波モータ
JP4977202B2 (ja) * 2007-07-12 2012-07-18 パナソニック株式会社 振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置
US7969065B2 (en) 2008-09-09 2011-06-28 Canon Kabushiki Kaisha Vibration wave driving device
JP5979817B2 (ja) * 2010-03-16 2016-08-31 キヤノン株式会社 振動波駆動装置
JP5709413B2 (ja) * 2010-06-21 2015-04-30 キヤノン株式会社 振動型駆動装置
JP5843469B2 (ja) * 2011-04-26 2016-01-13 キヤノン株式会社 振動波モータ
JP6304973B2 (ja) 2013-08-26 2018-04-04 キヤノン株式会社 超音波モータ
JP6271963B2 (ja) * 2013-11-21 2018-01-31 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ
JP6570335B2 (ja) * 2015-06-17 2019-09-04 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ、レンズ駆動装置および超音波モータ
JP6639243B2 (ja) * 2016-01-14 2020-02-05 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ及び電子機器
JP6771939B2 (ja) 2016-04-25 2020-10-21 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ及び電子機器
JP7321688B2 (ja) * 2017-09-29 2023-08-07 キヤノン株式会社 振動波アクチュエータ及びそれを用いた撮像装置、ステージ装置
JP2021069176A (ja) * 2019-10-21 2021-04-30 キヤノン株式会社 振動波モータ、光学機器及び電子機器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000060163A (ja) * 1998-02-10 2000-02-25 Nikon Corp 振動アクチュエ―タ
JPH11235062A (ja) * 1998-02-12 1999-08-27 Nikon Corp 振動アクチュエータ駆動装置及びレンズ鏡筒
JP2009106153A (ja) * 2002-07-12 2009-05-14 Seiko Instruments Inc 圧電モータ及び圧電モータ付き電子機器
JP2010158127A (ja) * 2008-12-27 2010-07-15 Canon Inc 振動波駆動装置
JP2017195743A (ja) * 2016-04-22 2017-10-26 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ、レンズ鏡筒及び撮像装置

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