JP2021136746A - 振動型アクチュエータおよび光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗粉を積極的に回収し、その後に解放される摩耗粉を低減することができる振動型アクチュエータを提供する。【解決手段】振動型アクチュエータ１００は、振動が励起される振動体１０２と振動体１０２に接触する接触体１０３とが相対移動する。振動体１０２と接触体１０３のうち少なくとも一方の材料は磁性体を含む。磁石上に粘着材が配された集塵部材を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、振動型アクチュエータおよび光学機器に関する。

振動型アクチュエータ（振動型駆動装置）は、電気機械エネルギ変換素子（圧電素子）等により振動体に振動を励起し、該振動体とこれに加圧接触する接触体とを相対移動させる。振動型アクチュエータでは、振動体と接触体とのうちの一方が他方に対して摺動することにより、摩耗粉塵（摩耗粉）が発生する。特許文献１には、接触体を磁化し、磁性体である摩耗粉塵（摩耗粉）を磁気（磁力）により集塵（集粉）するように構成された振動型アクチュエータが開示されている。また、特許文献２には、振動体と接触体との間の接触部分の近傍に配した、粘着性部材や、着磁または帯電部材に摩耗粉塵（摩耗粉）を付着させるようにした振動型アクチュエータが開示されている。

特開２０１６−２５８０６号公報 特開２００６−３３９９５号公報

磁性体は、時間の経過により酸化して磁性体ではなくなりうる。このため、特許文献１や特許文献２に開示されているように磁性体としての摩耗粉塵を着磁した部材に付着させても、摩耗粉塵は磁性体ではなくなると、着磁した部材から解放されうる。また、特許文献２に開示された粘着性部材は、これに接触した摩耗粉塵を付着させるだけであり、これに接触しない摩耗粉塵を付着させることはない。また、特許文献２に開示された帯電部材は、温度や湿度によってクーロン力が低下し、付着した摩耗粉塵が解放されうる。

本発明は、例えば、集塵の点で有利な振動型アクチュエ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型アクチュエータは、振動が励起される振動体と該振動体に接触する接触体とが相対移動する。振動体と接触体のうち少なくとも一方の材料は磁性体を含む。振動型アクチュエータは、磁石上に粘着材が配された集塵部材を有することを特徴とする。なお、上記振動型アクチュエータを備えた光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、例えば、集塵の点で有利な振動型アクチュエータを提供することができる。

本発明の実施例１である振動型モータを備えたレンズ装置の断面図。 実施例１の振動型モータの断面図。 実施例１の振動型モータの斜視図。 実施例１における吸着部材の断面図。 実施例１における摩耗粉の保持メカニズムを示す図。 本発明の実施例２である振動型モータを示す外観図。 実施例２の振動型モータの断面図。 本発明の実施例３である振動型モータの外観図。 本発明の実施例４である振動型モータを備えたレンズ装置の断面図。 実施例４の振動型モータの部分断面図。 実施例４における吸着部材の断面図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例１である振動型アクチュエータとしての振動型モータ１００を備えた光学機器としてのレンズ装置（交換レンズ）１０の断面を示す。レンズ装置１０は、光学素子としての焦点調節用のレンズ（フォーカスレンズ）２００と、該フォーカスレンズ２００を保持するレンズ保持枠３００とを有する。なお、レンズ保持枠３００が保持するレンズは、変倍用のレンズであってもよい。レンズ保持枠３００は振動型モータ１００の可動部に連結されており、振動型モータ１００の可動部とともに光軸方向（Ｚ方向）に駆動される。

図２は、振動型モータ１００の断面を示している。振動型モータ１００は、固定部と、該固定部に対して移動する可動部とにより構成されている。可動部は、電気‐機械エネルギ変換素子としての圧電素子１０１と、該圧電素子１０１と接合された弾性体としての振動板（振動体）１０２を有する。さらに可動部は、加圧部材１０４と、加圧ベース部材１０５と、圧縮コイルバネ１０６と、フェルト１０７を有する。振動板１０２は、スモールベース部材１０２２に固定されている。スモールベース部材１０２２は、図１中のレンズ保持枠材３００に連結されるチップホルダ１０２３と連結されている。

固定部は、接触体としてのスライダ１０３と、該スライダ１０３がビス１０３１により固定される保持部材としてのモータベース部材１０３２により構成されている。スライダ１０３を保持するモータベース部材１０３２は、レンズ装置１０の本体（筐体）を構成する部材に固定される。

振動板１０２に設けられた２つの突起１０２１は、加圧ベース部材１０５と加圧部材１０４とにより挟まれた圧縮コイルバネ１０６のバネ力（加圧力）により、フェルト１０７を介してスライダ１０３の表面に加圧接触する。フェルト１０７は、２つの突起１０２１からの加圧力を均一に分散させる役割を有する。

振動板１０２とスライダ１０３は、ともに磁性体であるＳＵＳ４２０等を含む合金材料により形成されており、これらの加圧接触により摩擦が生じる。圧電素子１０１に通電されると、振動板１０２には、各突起１０２１の先端を楕円運動させる振動が励起される。この結果、振動板１０２を含む可動部は、楕円運動する各突起１０２１の先端とスライダ１０３の表面との間の摩擦によってスライダ１０３の長手方向（Ｚ方向）に駆動される。この際、各突起１０２１がスライダ１０３の表面に対して摩擦摺動することによって磁性体としての摩耗粉が発生する。なお、振動板１０２とスライダ１０３のうち少なくとも一方の材料が磁性体を含めば、磁性体としての摩耗粉（摩耗粉塵）が発生する。

図３は図２中のＯ方向から見た振動型モータ１００を示している。モータベース部材１０３２におけるスライダ１０３に沿った領域には、集塵部材としての吸着部材１１０が固定されている。図４は、吸着部材１１０の断面を示している。吸着部材１１０は、磁石１１２と、該磁石１１２の表面上（つまりは磁石上）に設けられた粘着剤（粘着材）１１１とにより構成されている。磁石１１２の裏面は、両面テープ１１３によりモータベース部材１０３２に固定されている。

図３に示すように、吸着部材１１０は、粘着剤１１１が振動板１０２とスライダ１０３が配置された領域Ｓに、さらに言えばスライダ１０３と振動板１０２（突起１０２１）が摩擦摺動して摩耗粉が発生する領域に面するようにモータベース部材１０３２に固定されている。このことは、粘着剤１１１が磁石１１２よりも振動板１０２とスライダ１０３の近くに配置されていると言い換えることができる。

図５は、実施例１における吸着部材１１０の摩耗粉の保持メカニズムを示している。前述したように振動板１０２の２つの突起１０２１とスライダ１０３とが摩擦摺動することにより発生する摩耗粉１１４は磁性体である。吸着部材１１０の磁石１１２は、その磁力（矢印で示す）によって磁性体である摩耗粉１１４を積極的に吸引する。こうして磁力により吸引された摩耗粉１１５は、該磁力と粘着剤１１１の粘着力とによって吸着部材１１０に保持される。

吸着部材１１０に保持された摩耗粉１１５は、その後、時間の経過に伴って酸化して磁性を失った摩耗粉１１６となる。特に振動板１０２やスライダ１０３に対して酸化防止膜等によって対酸化処理がなされている場合に発生する摩耗粉は、不動態膜が形成されにくいためにより酸化がし易く、磁性が失われやすい。磁性を失った摩耗粉１１６に対しては、磁石１１２による吸引力は失われる。しかし、本実施例では、磁性を失った摩耗粉１１６に対しても粘着剤１１１の粘着力があるために、吸着部材１１０に保持され続ける。

このように本実施例によれば、振動型モータ１００内で発生した磁性体としての摩耗粉を磁石１１２の磁力によって積極的に回収することができ、その後に摩耗粉の磁性が失われても粘着剤１１１の粘着力により摩耗粉を解放することなく保持し続けることができる。このため、長期にわたって、レンズ装置１０内に拡散する摩耗粉を低減することができる。

図６は、本発明の実施例２である振動型モータ４００を示している。図７は、振動型モータ４００における図６に示したＸ−Ｘ線での断面を示す。本実施例の振動型モータ４００の可動部と固定部の構成は実施例１の振動型モータ１００と同様である。

本実施例では、吸着部材４１０を、スライダ４０３の裏面（振動板４０２の突起部４０２１が接触する面とは反対側の面）と平行になるように、すなわちスライダ４０３に沿うようにモータベース部材４０３２に貼り付けて固定している。

吸着部材４１０は、磁石４１２と、該磁石４１２のうちスライダ４０３の裏面側に位置する表面に貼り付けられた粘着部材としての両面テープ４１３とにより構成されている。吸着部材４１０は、磁石４１２の表面上の両面テープ４１３がスライダ４０３と振動板４０２が配置された領域Ｓに面するように（両面テープ４１３が磁石４１２よりもスライダ４０３と振動板４０２の近くに配置されるように）モータベース部材４０３２に固定されている。

本実施例では、両面テープ４１３は磁石４１２の表面に貼り付けられた部分だけでなく、両側面および裏面に貼り付けられた部分も有しており、磁石４１２の裏面に貼り付けられた部分はモータベース部材４０３２に貼り付けられている。このように本実施例では、吸着部材４１０をモータベース部材４０３２に固定するための両面テープ４１３の一部を粘着部材としても使用している。

本実施例でも、振動型モータ４００内で発生した磁性体としての摩耗粉を磁石４１２の磁力によって積極的に回収することができ、その後に摩耗粉の磁性が失われても両面テープ４１３の粘着力により摩耗粉を解放することなく保持し続けることができる。このため、長期にわたって、レンズ装置内に拡散する摩耗粉を低減することができる。

図８は、本発明の実施例３である振動型モータ５００を示している。本実施例の振動型モータ４００の可動部と固定部の構成は実施例１の振動型モータ１００と同様である。

本実施例では、可動部において振動板５０２を保持する保持部材としてのスモールベース部材５０２２のうち振動板５０２の周囲（振動板５０２とスライダ５０３に沿った領域）に吸着部材５１０が固定されている。吸着部材５１０は、磁石と、該磁石の表面上に設けられた粘着剤とにより構成され、粘着剤が振動板５０２とスライダ５０３が配置された領域Ｓに面するように（磁石よりも振動板５０２とスライダ５０３の近くに配置されるように）、両面テープによりスモールベース部材５０２２に固定されている。

可動部のスモールベース部材５０２２に吸着部材５１０を固定したことにより、固定部（スライダ５０３）に対する可動部の移動とともに吸着部材５１０も移動する。このため、実施例１および実施例２のように固定部のモータベース部材に吸着部材を固定する場合に比べて吸着部材５１０をＺ方向において小型化することができる。

本実施例でも、振動型モータ５００内で発生した磁性体としての摩耗粉を吸着部材の磁石の磁力によって積極的に回収することができ、その後に摩耗粉の磁性が失われても粘着剤の粘着力により摩耗粉を解放することなく保持し続けることができる。このため、長期にわたって、レンズ装置内に拡散する摩耗粉を低減することができる。

図９は、本発明の実施例４である振動型モータ６００を備えたレンズ装置（交換レンズ）２０の断面を示す。レンズ装置２０は、光学素子としてのフォーカスレンズ群７００と、該フォーカスレンズ群７００を保持するレンズ保持枠８００とを有する。レンズ保持枠８００が保持するレンズ群は、変倍用のレンズ群であってもよい。

レンズ保持枠８００に設けられたカムフォロア８０１は、光軸ОＡ回りで回転可能なカム環８５０に設けられたカム溝部８５１に係合している。カム環８５０は、振動型モータ６００において光軸ОＡ回りで回転可能な可動部であるロータ６０３からの回転力が伝達されて回転する。レンズ保持枠８００は、ロータ６０３とともにカム環８５０が回転することで、カム溝部８５１のリフトによって光軸方向（Ｚ方向）に駆動される。

図１０は、振動型モータ６００の断面を示している。図１０中の上下方向がＺ方向である。振動型モータ６００は、圧電素子６０１が接合されたリング状の振動体としてのステータ６０２と、接触体としてのロータ６０３とを有する。ステータ６０２には、その周方向に複数のスリットが形成されている。ステータ６０２は、板バネ６０４のバネ力（加圧力）によりリング状のロータ６０３に加圧接触している。またステータ６０２には、該ステータ６０２の光軸ОＡ回りでの回転を阻止する回転ストッパ６０６が係合している。

ロータ６０３とステータ６０２は、ともに磁性体材料であるＳＵＳ４２０等により形成されており、これらの加圧接触により摩擦が生じる。圧電素子６０１に通電されると、ステータ６０２にはその周方向に進行する振動（進行波）が励起される。この結果、ロータ６０３は、ステータ６０２との間の摩擦によって光軸ОＡ回りで回転駆動される。この際、ロータ６０３がステータ６０２に対して摩擦摺動することによって磁性体である摩耗粉が発生する。なお、ロータ６０３とステータ６０２のうち少なくとも一方の材料が磁性体材料であれば。磁性体としての摩耗粉が発生する。

このため、図９および図１０に示すように、レンズ装置２０の鏡筒本体（本体部材、筐体）を構成する固定筒２１における振動型モータ６００の外周近傍の位置に吸着部材６１０を固定している。

図１１に拡大して示すように、吸着部材６１０は、固定筒２１に両面テープ６１３により貼り付けられた磁石６１２と、該磁石６１２のうち振動型モータ６００に面する表面上および両側面上に形成された粘着部材としての粘着膜６１１とにより構成されている。吸着部材６１０は、粘着剤６１１がロータ６０３とステータ６０２が配置された領域Ｓに面するように（磁石６１２よりもロータ６０３とステータ６０２の近くに配置されるように）、固定筒２１に固定されている。

粘着膜６１１は、磁石６１２の表面に液体状のダストトラップ材を塗布し、その溶剤を揮発させることで成膜されたものである。ダストトラップ材は、溶剤にアクリル樹脂のモノマーと重合開始剤を溶かした液体であり、溶剤が揮発した後に重合開始剤がアクリルモノマーを重合させることで粘着膜６１１が形成される。

本実施例では、粘着膜６１１を磁石６１２の表面上および両側面上だけでなく、固定筒２１のうち磁石６１２の近傍の領域（磁石上とは異なる領域）にも設けられている。これにより、磁石６１２の表面および両側面のみに粘着膜を設ける場合に比べて、より多くの摩耗粉６１４を吸着することが可能となる。これと同様に、上述した実施例１〜３において、モータベース部材やスモールベース部材上における磁石の近傍の領域にも粘着部材を設けてもよい。

本実施例では、振動型モータ６００内で発生した磁性体としての摩耗粉６１４をレンズ装置２０の固定筒２１に固定された吸着部材６１０の磁石６１２の磁力によって積極的に回収することができ、吸着された摩耗粉６１５の磁性がその後に失われても粘着膜６１１の粘着力により摩耗粉６１５を解放することなく保持し続けることができる。このため、長期にわたって、レンズ装置２０内に拡散する摩耗粉を低減することができる。

なお、上記各実施例では、振動体を含む可動部が接触体を含む固定部に対して移動する場合について説明したが、接触体を含む可動部が振動体を含む固定部に対して移動するようにしてもよい。すなわち、振動体と接触体とが相対移動さればよい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０２ 振動板
１０３ スライダ
１０３２ モータベース部材
１１０ 吸着部材
１１０１ 磁石
１１０２ 粘着剤

Claims (9)

1. 振動が励起される振動体と該振動体に接触する接触体とが相対移動する振動型アクチュエータであって、
   前記振動体と前記接触体のうち少なくとも一方の材料は磁性体を含み、
   磁石上に粘着材が配された集塵部材を有することを特徴とする振動型アクチュエータ。
2. 前記集塵部材は、前記振動体と前記接触体とを収容する領域に配されていることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記接触体と前記集塵部材とを保持する保持部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の振動型アクチュエータ。
4. 前記振動体と前記集塵部材とを保持する保持部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の振動型アクチュエータ。
5. 前記粘着材は、前記振動体と前記接触体とが接触する領域に面するように配されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ。
6. 前記磁石上とは異なる領域に配された粘着材を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の振動型アクチュエータと、
   該振動型アクチュエータにより駆動される光学素子と、
   を有することを特徴とする光学機器。
8. 前記集塵部材を保持する本体部材を有することを特徴とする請求項７に記載の光学機器。
9. 前記光学素子を介して形成される像を撮像する撮像素子を有することを特徴とする請求項７または８に記載の光学機器。

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