JP2675884B2 - 振動波装置 - Google Patents

振動波装置

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JP2675884B2 JP1343131A JP34313189A JP2675884B2 JP 2675884 B2 JP2675884 B2 JP 2675884B2 JP 1343131 A JP1343131 A JP 1343131A JP 34313189 A JP34313189 A JP 34313189A JP 2675884 B2 JP2675884 B2 JP 2675884B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカメラ,プリンタ,紙送り等に用いられる振
動波装置、特に進行性振動波を用いた振動波装置に関す
る。
〔従来の技術〕
弾性体に進行性振動波を生じさせ、この振動によって
ロータ等の移動体を移動させる振動波モータは小型であ
り、また低速時に高いトルクが得られることから、近年
一眼レフカメラの撮影レンズ駆動用として採用された。
第2図は振動波モータを、撮影レンズ駆動用として組
込んだ一眼レフカメラの撮影レンズの縦断面図で、1は
撮影レンズの光軸Lを回転中心とする円環状の金属性の
弾性体で、後述するロータ3に接する側には第3図に示
される様に所定の幅tと深さhの溝1Aが全周にわたって
設けられている。また該弾性体1の下部にはPZT等の圧
電素子2が接着剤により固定されている。電気−機械エ
ネルギー−変換素子としての該圧電素子2に対しては公
知の方法で、位相が異なる超音波の交番信号が印加さ
れ、この信号に応答して弾性体1が振動することによっ
て振動体を形成する弾性体1の周方向に回転する進行性
振動波が発生する。3は弾性体1の上面に加圧接触した
端部を有する円環状のロータで、移動体としての該ロー
タ3の他端にはゴム等の円環状の第1の吸振体5が設け
られている。4はフエルト等で形成された円環状の振動
絶縁体で、該絶縁体4はフエルト台8を介して重ね合わ
された2枚の皿バネ9から加圧力を受けている。
前述のロータ3は前記した第1の吸振体5を介して連
結板22に密接保持される。円環状の連結板22は6本の締
め付けビス(不図示)により出力伝達体25と固定され
る。光軸Lを回転中心として回転する出力伝達体25はボ
ール10を用いてボールレース13,14で玉軸受けを構成し
ている。ボールレース13,14は撮影レンズの外筒12に固
定され、外筒12は固定筒11と結合され、カメラマウント
19に固定される。出力伝達体25の先端には連結コロ15が
固定され、光軸方向に設けられたフオーカスレンズ27を
保持した移動環17のキー溝(不図示)と係合する。固定
内筒18のネジ部18aと移動環17のネジ部17aがヘリコイド
結合しており、出力伝達体25の回転運動によって連結コ
ロ15を介して移動環17は回転しながら光軸方向へ移動可
能となる。
かかる構成において、カメラ側からのAF信号または、
マニユアルリング16からの駆動信号によって該振動体1,
2に公知の方法で進行性振動波を発生させ、ロータ3を
回転させて最終的にフオーカスレンズ27を光軸方向へ移
動させ、ピント調整を行うものである。
そしてかかる従来装置の場合、この振動体1,2は駆動
用進行性振動波が振動体上のどの位置でも同じ振幅、同
じ波長となる様に均一な部材で形成され、かつ第3図示
のようにほぼ均一な構造となっていた。
〔発明が解決しようとしている問題点〕
しかしながら、上記従来装置では駆動用の次数の駆動
用進行性振動波とは異なる複数の次数(複数の異なる波
長)での進行性振動波が成長し、騒音が発生することが
あった。
〔問題点を解決する為の手段〕
本発明はかかる問題を解決した、騒音発生が抑えられ
た振動波装置を提供するもので、位置的位相差を有する
電気−機械エネルギー変換手段が設けられ、位置的位相
が互いにずれる複数の定在波を励起して駆動用進行性振
動波を形成した弾性体を有する振動波装置において、前
記弾性体及び前記弾性体の振動波が伝達される振動波装
置の他の部材における複数の部材は、前記電気−機械エ
ネルギー変換手段により前記弾性体に励起される駆動用
振動モードとは異なる次数で振動する一方が他方の倍数
とはならない複数の次数の振動モードで見て、各々その
半波長の整数倍或いはほぼ整数倍の位置での動剛性を他
の位置での動剛性に比べて変化させた振動波装置を特徴
とする。
〔実施例〕
第1図は本発明を適用した一眼レフカメラ用撮影レン
ズに於ける振動波モータの弾性体1と電気−機械エネル
ギー変換素子としての圧電素子2の要部斜視図である。
該第1図示撮影レンズは第2図,第3図示撮影レンズの
それとほぼ同じであるので、第2図示撮影レンズと異な
る機素についてのみ説明し、他の機素についての説明は
省略する。
第1図において、1は振動波モータの主要な構成部分
を形成する円環状の弾性体で、移動体としてのロータ3
(第2図参照)との接触面には幅t1,深さh1の多数の溝1
Aが全周にわたって設けられている。またこれらの溝の
一部は1Bとして図示される様に深さh2の深溝となってい
る。騒音を発生する振動波の波の数が、例えば3個の時
(以後この波の数が弾性体1に生じた時の曲げ振動波を
3次モードの曲げ振動波と称しn個の波が弾性体1に生
じた時の曲げ振動波をn次モードの曲げ振動波と称す)
には、この深溝1Bはピツチθ=60゜の間隔或いは該間隔
に近い間隔(尚この場合は騒音は実用上問題のない程度
に抑圧される)で6個設けられる。
4は後述する圧電素子2の裏面に設けられた振動体1
の縦振動を吸収する円環状の振動絶縁体4で、複数の切
り欠き4Bが円周上に設けられている。この切り欠き4Bは
5次モードの曲げ振動波によって騒音が発生することを
防止する切り欠きであるので、切り欠き4Bのピツチθ
は、θ=36゜の間隔、或いは該間隔に近い間隔(尚こ
の場合は騒音は実用上問題のない程度に抑圧される)で
設けられる。
尚、騒音を発生する曲げ振動波がn1次モードとn2次モ
ードの曲げ振動波の時には深溝1Bは の間隔、或いは該間隔にほぼ近い間隔で弾性体1上に設
けられ、また切り欠き4Bは の間隔、或いは該間隔にほぼ近い間隔で弾性体1及び絶
縁体4上に設けられ該間隔にほぼる。2は電気−機械エ
ネルギー変換素子としてのPZT等の圧電素子で、第2図
示従来装置と同様に弾性体1の一方の端面に接着剤で貼
着される。該圧電素子2のA相駆動領域を形成する各領
域2A1〜2A7及びB相駆動領域を形成する各領域2B1〜2B7
は第1図示の様に交互に異なる分極方向に分極され、ま
たA相駆動領域中の領域2A1とB相駆動領域中の領域2B1
との間にはA相,B相駆動領域の夫々に共通で、不図示の
駆動源のアースに接続される共通電極2Cが設けられる。
またA相,B相駆動領域を形成する各領域2A1〜2A7,2B1
〜2B7の幅は弾性体1の曲げ振動波の波長λの1/2に設定
され、更に共通電極2Cとセンサ電極2Dの幅の和は波長λ
に設定されている。前記共通電極2Cと対向する側に設け
られた、前記A相駆動領域を形成する各領域2A1〜2A7
の電極は不図示の第1交流電源に接続される。また前記
共通電極2Cと対向する側に設けられた、前記B相駆動領
域を形成する各領域2B1〜2B7上の電極は、前記交流電源
の出力信号と90゜位相差のある交流信号を出力する不図
示の第2交流電源に接続される。そして前記A相駆動領
域2A1〜2A7の夫々と、前記領域2A1〜2A7の夫々と対応す
るB相駆動領域2B1〜2B2の夫々とはλ/4離間されて設け
られている。
かかる構成の撮影レンズの動作について説明する。
前記第1,第2交流電源によって圧電素子2のA相駆動
領域及びB相駆動領域に交流信号を供給すると、圧電素
子2の曲げ振動によって弾性体1には8個の波からなる
進行性振動波、換言すれば8次モードの進行性振動波が
発生し、該振動波によってロータ3(第2図参照)は光
軸Lを中心として回転する。その結果フオーカスレンズ
27は光軸Lに沿って移動して合集動作が実行される。
以上の説明は振動波モータが正常に動作した時の動作
説明であるが、動作中或いは動作開始時から騒音を発生
する可能性のあるn1次モード及びn2次モードの曲げ振動
波、たとえば3次モード及び5次モードの曲げ振動波が
弾性体1上に発生した時の動作について以下に説明す
る。
第1図示の様な動剛性の不均一構造の弾性体1の場
合、深溝1Bの位置を節とする3次モードの振動波に対応
する弾性体1の固有振動数f1は高く、一方深溝1Bの位置
を腹とする3次モードの振動波に対応する弾性体1の固
有振動数f2は前述の固有振動数より低いものとなる。
この様に3次モードの振動波の夫々の位置に於ける弾
性体1の固有振動数は異なるので、騒音を発生する可能
性のある3次モードの振動波は進行波となり得ず、従っ
て3次モードの振動波が何らかの原因によって発生して
も、それによって騒音が発生することはないものであ
る。
また切り欠き4Bの位置を節とする5次モードの振動波
に対応する弾性体1の固有振動数f3は高く、一方切り欠
き4Bの位置を腹とする5次モードの振動波に対応する弾
性体1の固有振動数f4は前述の固有振動数f3より低いも
のとなる。
この様に3次,5次モードの振動波の夫々の位置に於け
る弾性体1の固有振動数は異なるので、騒音を発生する
可能性のある3次,5次モードの振動波も進行波となり得
ず、従って3次,5次モードの振動波が何らかに原因によ
って発生してもそれによって騒音が発生することはな
い。
第1図示実施例では弾性体1及び絶縁体4の所定の位
置、すなわち騒音を発生させる可能性のある3次モード
並びに5次モードの振動波の波長λ1の1/2の整数
倍(以下γλ1/2,γλ2/2と記す。但しγは整数)に対
応した位置に弾性体1の動剛性を部分的に不均一にする
深溝1B及び切り欠き4Bを設けたが、この深溝1B及び切り
欠き4Bの位置の溝,切り欠きを逆に浅くして、弾性体1
の動剛性を部分的に不均一としても前述と同様な効果が
生じるものである。
尚、第1図示における絶縁体4に施した処理と同様な
処置を第2図に示される出力伝達体25に施しても良い。
付言すれば振動波モータの構成要素或いは該モータに連
結された装置の構成要素の所定位置、即ち騒音を発生さ
せる可能性のある振動波の波長λ12のγλ1/2,
γλ2/2,γλn/2に対応した位置に前述した様な不均一
部分を設けることにより騒音を防止出来るものである。
第3図は第1図示弾性体1の他の実施例を示すもの
で、第1図示実施例で示される歯1Cの一部、すなわち騒
音を発生させる可能性のある3次モードの振動波の波長
λのγλ/2に対応した位置にある歯1Cの一部を削って高
さの低い歯1Dを構成して、弾性体1の一部に弾性体の動
剛性を部分的に不均一とした例である。
尚、以上の実施例は円環状の振動波モータの例であっ
たが、本発明はかかる振動波モータだけではなく、弾性
体が円板状或いは長円形の振動波モータにも適用できる
だけでなく、弾性体1自身が進行性振動波によって移動
する型式の振動波モータにも適用出来るものである。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明では騒音を発生させる可能性の
ある一方が他方の倍数とはならない複数の次数の振動モ
ードを、弾性体及び弾性体の振動波が伝達される振動波
装置の他の部材における複数の部材(弾性体,振動絶縁
体,出力伝達体等)の動剛性を、特定な位置で変化させ
て進行性振動波とはならないようにしたので、実用上大
きな問題となっていた騒音を抑えることが出来たもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用した一眼レフカメラ用撮影レンズ
における振動波モータの要部分解斜視図、 第2図は従来の振動波モータを適用した撮影レンズの縦
断面図、 第3図は本発明を適用した振動波モータの他の実施例の
要部斜視図である。 図において、 1……弾性体、2……圧電素子、3……ロータ、4……
振動絶縁体、25……出力伝達体である。
フロントページの続き (72)発明者 向島 仁 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 月本 貴之 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 熱田 暁生 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−116979(JP,A) 特開 昭62−196084(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】位置的位相差を有する電気−機械エネルギ
    ー変換手段が設けられ、位置的位相が互いにずれる複数
    の定在波を励起して駆動用進行性振動波を形成した弾性
    体を有する振動波装置において、 前記弾性体及び前記弾性体の振動波が伝達される振動波
    装置の他の部材における複数の部材は、前記電気−機械
    エネルギー変換手段により前記弾性体に励起される駆動
    用振動モードとは異なる次数で振動する一方が他方の倍
    数とはならない複数の次数の振動モードで見て、各々そ
    の半波長の整数倍或いはほぼ整数倍の位置での動剛性を
    他の位置での動剛性に比べて変化させたことを特徴とす
    る振動波装置。
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