JP5591754B2 - 台の搬送システム - Google Patents

Description

関連出願との相互参照
本願は、２００５年３月３０日に出願された英国特許出願第０５０６３５８．１号から優先権を請求する。この英国特許出願の開示内容は参照することによってここに編入される。

本発明は、物体を取付け可能な台を有し、台ひいては物体を正確に搬送および位置決めするために制御可能である搬送システムに関する。

多くの用途において、機械システム、光学機械式システムおよび／または電気機械式システムの比較的に小型でたいていの場合精密な構成要素の動きと位置決めを正確かつ迅速に制御するための装置が必要とされる。例えば、携帯電話に組み込まれるカメラと共に使用される光学系はたいていの場合、種々の焦点合わせおよびズーミング機能を提供するために、光学系のレンズおよび／または他の構成要素を正確に動かし、その位置を制御するための搬送システムを必要とする。携帯電話が小型になり、これらのカメラのために使用可能な空間が狭くなるので、レンズおよび／または構成要素の位置を制御するための搬送システムの大きさの制約と、搬送システムの精度および速度は一般的に一層厳しくなる。

運動エネルギーの量を正確にコントロールして機械システムに供給するために、種々の圧電モータが制御可能である。例えば、ツーメリス（Zumeris）等の特許文献１と、発明の名称が“多層圧電モータ（Multilayer Piezoelectric Motor）”であるＰＣＴの特許文献２には、物体を移動および位置決めするために、正確に制御された運動エネルギー量を伝えることができる圧電モータが記載されている。特許文献１と特許文献２に記載した圧電モータは、大きくて平行な上下面と狭くて短い端面および狭くて長い端面を有する比較的に薄い長方形の圧電振動子を備えている。振動子の短い端面領域または振動子の短い端面の“摩擦コブ”の面は任意選択的に、可動物体の接触面に押し付けられるモータ連結面として機能する。振動子の上下面の電極あるいは特許文献２記載の圧電モータの場合には振動子の層の上下面の電極は、モータの摩擦コブに振動を励起するために通電される。この摩擦コブは可動物体の接触面を経て可動物体に運動エネルギーを伝える。発明の名称が“圧電モータおよびモータ駆動構造体（Piezoelectric Motors and Motor Driving Con- figurations）”であるＰＣＴの特許文献３には、可動物体を回転させるための種々の圧電モータおよびこのようなモータの連結方法が記載されている。発明の名称が“高分解能圧電モータ（High Resolution Piezoelectric Motor）”であるＰＣＴの特許文献４には、比較的に高い精度で物体の位置決めをするための圧電モータと圧電モータの操作方法が記載されている。上述のすべての文献の開示内容は参照することによってここに編入される。
米国特許第５，６１６，９８０号明細書 ＷＯ ００／７４１５３ ＰＣＴ／ＩＬ００／００６９８ ＰＣＴ／ＩＬ０３／００６０３

本発明の幾つかの実施の形態の特徴は、物体を取付け可能な台、以下“支持台”と、台を正確に移動および位置決めするためにモータを制御できるように、モータと台を連結する伝動システムとを備えた搬送システムを提供することに関する。

本発明の幾つかの実施の形態の特徴によれば、伝動システムは圧電モータを台に連結するように構成されている。

本発明の幾つかの実施の形態の特徴は、支持台と、軸線回りに回転可能で支持台に連結された管からなる伝動装置、以下“駆動管”とを備えた搬送システム、以下“タレット駆動型システム”を提供することに関する。

駆動管の円筒面のねじに螺合するねじが支持台に形成され、支持台は少なくとも１本の直線ガイドに連結され、この直線ガイドに沿って自由にスライドまたは転動可能である。少なくとも１本のガイドレールは、駆動管の回転時に支持台の回転を防止する。その結果、駆動管が回転しても、支持台は駆動管の軸線に沿って並進する。任意選択的な圧電モータは駆動管に連結され、駆動管を回転し、それによって駆動管の軸線に沿った支持台とそれに取付けた要素の変位を制御するために制御可能である。

本発明の幾つかの実施の形態の特徴は、支持台と、支持台を取付けた少なくとも１本の駆動レールを有する伝動システムとを備えた搬送システム、以下“よじ登り駆動型システム”と呼ぶ、を提供することに関する。

本発明の実施の形態によれば、モータの連結面が少なくとも１本の駆動レールのうちの１本の駆動レールに弾性的に押し付けられるように、少なくとも１個の圧電モータが支持台に取付けられている。モータはその連結面に振動を発生させるために制御可能であり、この振動はモータ、ひいては台を“よじ登らせて”、駆動レールに沿って並進させる。任意選択的に、少なくとも１本の駆動レールは複数の駆動レールであり、少なくとも１個のモータは複数のモータである。任意選択的に、各モータは、モータ連結面が駆動レールに押し付けられるように、複数の駆動レールの異なる１本の方に弾性的に押し付けられている。任意選択的に、伝動システムは少なくとも１本のガイドを備え、このガイドレールに沿って支持台が自由にスライドまたは転動するように形成されている。ガイドレールは台の方向を安定させ、正確に制御して台を移動および位置決めするために寄与する。任意選択的に、少なくとも１個のモータが台に取付けられ、駆動レールの方へ押し付けられ、それによって、台を調節し、少なくとも１本の駆動レールおよび／またはガイドレールに対して台を整列させるために寄与するトルクを発生する。

本発明の幾つかの実施の形態の特徴は、支持台に形成された対応ねじに螺合するねじを形成したロッド、以下“ウォーム駆動軸”を備えた以下“ウォーム駆動型システム”と呼ぶ搬送システムを提供することに関する。任意選択的な圧電モータはウォーム駆動軸に連結され、ウォーム駆動軸に沿って支持台を並進させる目的でウォーム駆動軸を回転させるために制御可能である。

本発明の幾つかの実施の形態の特徴は、以下“変形駆動型システム”と呼ぶ搬送システムを提供することに関する。この変形駆動型システムでは、支持台が少なくとも１個の変形可能要素、以下“変形可能カプラ”に連結されている。任意選択的に、圧電モータは支持台を移動させその位置を制御するために少なくとも１個の変形可能カプラを選択的に変形または戻し変形するために制御される。

本発明の実施の形態の特徴は、支持台の位置および／または運動を決定するための第１と第２の周期パターンによって発生させられるモアレパターンを有するモアレエンコーダを提供することに関する。本発明の実施の形態によるエンコーダは、少なくとも第１と第２の光検出器を備えている。この光検出器は任意選択的に直交信号を供給し、製造が比較的に容易であり、第１と第２の周期パターンの相対的配向の乱れに対して、慣用のモアレエンコーダよりも鈍感である。

本発明の実施の形態では、モアレパターンを形成するために使用される第１と第２の周期パターンの少なくとも一方に、周期パターンの他の部分に対して任意選択的に４分の１周期だけずらされた領域が形成されている。その結果、モアレパターンはその中の縞の第２領域に対して９０°だけ位相を空間的にずらした縞の第１領域を有する。第１と第２の光検出器はそれぞれ第１と第２領域内の縞を感知するために位置決めされ、それによって第１と第２の周期パターンの相対的な運動方向を決定するために使用可能な直交信号を提供する。

第１と第２の周期パターンの少なくとも一方に、位相をずらした領域を形成することにより、第１と第２の光検出器の位置決めの精度の制限は、先行技術のモアレエンコーダにおける直交検出器の位置決めの精度の制限に比べて緩和される。更に、本発明の実施の形態によるエンコーダは、第１と第２の周期パターンの相対方向の乱れに対して鈍感である。

本発明の幾つかの実施の形態の特徴は、光学系の少なくとも１個の要素を移動および位置決めするための、本発明の実施の形態による搬送システムを備えた光学系を提供することに関する。任意選択的に、要素は光学系に含まれるレンズまたはレンズ群（以下、ここで使用されるレンズは１個のレンズおよび／またはレンズ系と呼ぶ）である。任意選択的に、光学系はカメラに含まれている。任意選択的に、カメラは携帯電話に組み込まれている。

従って、本発明の実施の形態に従い、回転軸線を有し、表面の少なくとも一部にねじを形成した管と、管のねじに螺合するねじを有する、物体を取付け可能な少なくとも１個の台と、少なくとも１個の直線ガイドとを具備し、少なくとも１個の台がこの直線ガイドに沿って自由に移動し、管がその回転軸線回りに回転するときに直線ガイドが少なくとも１個の台の回転を防止し、更に、管を回転させ、それによって少なくとも１個の台を管の回転軸線に沿って両方向に選択的に並進させるために制御可能である圧電モータを具備する、物体を移動および位置決めするための搬送システムが提供される。

任意選択的に、管のねじは管の少なくとも内面領域のねじである。任意選択的に、少なくとも１個の台はねじを有する台であり、このねじは内面のねじに螺合する。

本発明の実施の形態では、管のねじは管の少なくとも外面領域のねじである。任意選択的に、少なくとも１個の台はねじを有する台であり、このねじは外面のねじに螺合する。

本発明の実施の形態では、搬送システムは、管のねじに螺合するねじを有していない少なくとも１個の他の台を備えている。任意選択的に、搬送システムは、管の軸線に沿った少なくとも１つの予め定めた位置に、他の台を固定するための操作可能であるラッチを備えている。任意選択的に、ラッチは少なくとも１個の弾性的な止め具と、搬送システムの表面に形成された、この止め具に合う少なくとも１つのノッチとを備え、この止め具とノッチは少なくとも１つの予め定めた位置に他の台を固定するために協働する。任意選択的に、他の台は少なくとも１個の弾性止め具のうちの１個の止め具を備えている。その代わりにまたはそれに加えて、少なくとも１つのノッチのうちの１つのノッチが他の台に形成されている。

本発明の実施の形態では、少なくとも１個の直線ガイドが少なくとも１個の止め具のうちの１個の弾性止め具を備えている。本発明の実施の形態では、少なくとも１つのノッチのうちの１つのノッチが少なくとも１個の直線ガイドに形成されている。

本発明の実施の形態では、少なくとも１つの予め定めた位置が複数の位置である。任意選択的に、管のねじに螺合するねじを有する少なくとも１個の台のうちの１個の台の運動が、予め定めた位置のうちの異なる位置の間で他の台を移動させる。

本発明の幾つかの実施の形態では、圧電モータが管の接触面領域に押し付けられる連結面を有し、モータが管を回転させる連結面に運動を発生させるために制御される。任意選択的に、管は管の軸線と同心的な環状カラーを備え、モータの連結面が押し付けられる面領域はカラーの面領域である。

任意選択的に、圧電モータの連結面は摩擦コブを有する。それに加えてまたはその代わりに、圧電モータは比較的に大きくて平行な２つの環状面を有する環状圧電本体を備え、モータ連結面は１つの環状面領域の少なくとも一部を有し、環状圧電本体内で励起こされる進行波は管を回転させる。

更に、本発明の実施の形態では、物体を取付け可能な少なくとも１個の台と、少なくとも１個の台の各々に取付けられ、モータから可動本体に運動エネルギーを伝えるための連結面を有する少なくとも１個の圧電モータと、少なくとも１本の駆動レールと、少なくとも１本の駆動レールのうちの１本の駆動レールに接触させるために連結面を押圧する弾性体と、駆動レールに対して平行な少なくとも１本のガイドレールとを具備し、台がこのガイドレールに沿って実質的に自由に移動し、ガイドレールが駆動レールと相対的な台の回転を防止し、駆動レールに沿って両方向に台を選択的に並進させる目的で、駆動レールに力を加えるために、圧電モータが制御可能である、物体を移動および位置決めするための搬送システムが提供される。

任意選択的に、少なくとも１本の駆動レールは複数の平行な駆動レールである。任意選択的に、少なくとも１個の台のうちの１個の台は、各駆動レールのために台に取付けられた異なる圧電モータを備えている。任意選択的に、各モータの連結面とこの連結面を押し付ける駆動レールとの間で弾性体によって発生させられる力が、台をガイドレールの方へ付勢するトルクを発生する。任意選択的に、弾性体は台の一体部分として形成されている。任意選択的に、台の一部は比較的に細い弾性首部によって台の残りの部分に連結されている。任意選択的に、一部と首部は台に形成された長穴によって画成されている。

本発明の幾つかの実施の形態では、台が少なくとも１本のガイドレールに沿って転動する要素を有する少なくとも１個の軸受を備えている。任意選択的に、転動する要素とガイドレールは対応する相補的な面を有し、この面はガイドレールに対して横向きの、ガイドレールと転動要素とガイドレールの変位を実質的に防止する。

任意選択的に、相補的な面の一方は凸面であり、他方は凹面である。それに加えてまたはその代わりに、転動要素が車輪からなっている。任意選択的に、車輪に溝が形成され、この溝がガイドレールの相補的な面の形に適合している。

更に、本発明の実施の形態によれば、少なくとも１つのねじ付き穴を形成した、物体を取付け可能な少なくとも１個の台と、少なくとも１つのねじ付き穴のうちの１つのねじ付き穴のねじに螺合するねじを形成した少なくとも１本の軸と、接触面が回転するときに軸が回転するように、少なくとも１本の軸の各々に連結された接触面と、実質的に自由に移動するように台を案内し、軸と相対的な台の回転を防止する、軸に対して平行な少なくとも１個の直線ガイドと、軸に沿って両方向に台を選択的に並進させる目的で、接触面ひいては軸を回転させるために制御可能である圧電モータとを具備する、物体を位置決めするための搬送システムが提供される。

任意選択的に、少なくとも１本の軸は複数のねじ付き軸である。任意選択的に、少なくとも１個の台は複数の台である。任意選択的に、複数の軸のうちの少なくとも２本の軸のねじは、異なる支持台のみの穴のねじに螺合する。任意選択的に、各軸のねじは１個のみの台のねじ付き穴のねじに螺合する。

本発明の幾つかの実施の形態では、接触面が軸の軸線に対して平行な垂線を有する平らな面である。本発明の幾つかの実施の形態では、接触面が駆動軸の軸線に一致する回転軸線を有する円筒面である。

更に、本発明の実施の形態では、少なくとも２つのねじ付き穴を形成した、物体を取付け可能な少なくとも１個の台と、少なくとも２つのねじ付き穴のうちの１つのねじ付き穴のねじに螺合するねじを形成した少なくとも２本の軸と、接触面が回転するときに軸が回転するように、少なくとも２本の軸の各々に連結された接触面と、軸に沿って両方向に台を選択的に並進させる目的で、各軸の接触面ひいては軸を回転させるために制御可能である圧電モータとを具備する、物体を位置決めするための搬送システムが提供される。

更に、本発明の実施の形態では、物体を取付け可能な少なくとも１個の台と、台に連結された変形可能な形を有する少なくとも１個の支持構造体と、少なくとも１個の支持構造体を変形させるために操作可能である少なくとも１個の圧電モータとを具備し、台を第１の位置から第２の位置に移動させるために、少なくとも１個の圧電モータが支持構造体の形を第１の形から第２の形に変形する、物体を位置決めするための搬送システムが提供される。

任意選択的に、支持構造体は平行四辺形である。任意選択的に、圧電モータは支持構造体の形を変えるために、平行四辺形の高さを変更する。

本発明の幾つかの実施の形態では、システムが少なくとも１個の圧電モータを除いて、１つの一体部品として形成されている。

更に、本発明の実施の形態では、前述の請求項にいずれかに記載の搬送システムと、この搬送システムの台に取付けられた少なくとも１個の光学要素と、台ひいては光学要素を移動および位置決めするために搬送システムを制御するコントローラとを具備する光学系が提供される。任意選択的に、光学要素はレンズである。任意選択的に、レンズはズームレンズ系の構成要素である。

更に、本発明の実施の形態では、本発明の実施の形態による光学系を有するカメラが提供される。

更に、本発明の実施の形態では、本発明の実施の形態によるカメラを有する携帯電話が提供される。

更に、本発明の実施の形態では、第１と第２の周期パターン領域を有し、第１周期パターン領域が第２周期パターンに対して位相をずらされている第１周期パターンと、第１と第２の縞領域を有するモアレパターンを発生するために、第１と第２のパターン領域に干渉する第２周期パターンと、それぞれモアレパターンの第１と第２の領域の縞に反応する信号を発生する第１と第２の光検出器とを具備し、第１と第２の周期パターンの１つが可動の物体に対して固定されている、可動物体の位置を監視するためのモアレエンコーダが提供される。任意選択的には、第１と第２のパターン領域は同じ周期を有する。任意選択的には、第２周期パターンは第１と第２のパターン領域の周期と同じ周期を有する。

本発明の幾つかの実施の形態では、第１と第２のパターン領域が互いに４分の１周期だけずらされている。

本発明の幾つかの実施の形態では、第１と第２の領域の周期の方向が平行である。任意選択的に、第１と第２のパターン領域は、パターンの周期の方向に対して垂直な方向に沿って、互いにずらされている。任意選択的には、第１と第２のパターン領域は、パターンの周期の方向に対して平行な方向に沿って、互いにずらされている。

本発明の幾つかの実施の形態では、第１パターン領域が等間隔平行線の格子からなっている。本発明の幾つかの実施の形態では、第２周期領域が等間隔平行線の第２の格子からなっている。本発明の幾つかの実施の形態では、第２周期パターンが等間隔平行線の第２の格子からなっている。

図１Ａは、本発明の実施の形態によるタレット駆動型システムの概略的な分解図と、組み立てられたシステムを概略的に示す図である。 図１Ｂは、本発明の実施の形態によるタレット駆動型システムの概略的な分解図と、組み立てられたシステムを概略的に示す図である。 図１Ｃは、カメラ内のレンズの焦点を合わせるための、図１Ａ，１Ｂに示したものに類似する、本発明の実施の形態によるタレット駆動型システムを概略的に示す。 図１Ｄは、機械補正式ズームレンズ光学系内のレンズを移動させて位置決めするための、図１Ａ，１Ｂに示したものに類似する、本発明の実施の形態によるタレット駆動型システムを概略的に示す。 図１Ｅは、本発明の実施の形態による、望遠配置構造および広角配置構造のタレット駆動型システムによって位置決めされた、図１Ｄに示した光学系に含まれるレンズを概略的に示す。 図１Ｆは、本発明の実施の形態による、望遠配置構造および広角配置構造のタレット駆動型システムによって位置決めされた、図１Ｄに示した光学系に含まれるレンズを概略的に示す。 図１Ｇは、本発明の実施の形態による、連続的な倍率範囲を提供する機械補正式ズームレンズ系内のレンズを動かすための２個の支持台を有するタレット駆動型システムを概略的に示す。 図１Ｈは、本発明の実施の形態による他のタレット駆動型システムの概略的な分解図と組み立て図である。 図１Ｉは、本発明の実施の形態による他のタレット駆動型システムの概略的な分解図と組み立て図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態によるよじ登り駆動型システムの概略的な斜視図と平面図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態によるよじ登り駆動型システムの概略的な斜視図と平面図である。 図２Ｃは、本発明の実施の形態による他のよじ登り駆動型システムの概略的な斜視図と平面図である。 図２Ｄは、本発明の実施の形態による他のよじ登り駆動型システムの概略的な斜視図と平面図である。 図３Ａは、本発明の実施の形態によるウォーム駆動型システムを概略的に示す。 図３Ｂは、本発明の実施の形態による他のウォーム駆動型システムを概略的に示す。 図４Ａは、本発明の実施の形態による変形駆動型システムの概略的な分解図と、このシステムの組み立て図である。 図４Ｂは、本発明の実施の形態による変形駆動型システムの概略的な分解図と、このシステムの組み立て図である。 図４Ｃは、本発明の実施の形態による、図４Ａ，４Ｂに示した変形駆動型システムの操作を示す概略的な側面図である。 図４Ｄは、本発明の実施の形態による、図４Ａ，４Ｂに示した変形駆動型システムの操作を示す概略的な側面図である。 図４Ｅは、本発明の実施の形態による、図４Ａ，４Ｂに示した変形駆動型システムの操作を示す概略的な側面図である。 図５は、本発明の実施の形態による他の変形駆動型システムを概略的に示す。 図６Ａは、本発明の実施の形態による変形駆動型システムの概略的な分解図と組み立て図である。 図６Ｂは、本発明の実施の形態による変形駆動型システムの概略的な分解図と組み立て図である。 図７Ａは、本発明の実施の形態による他の変形駆動型システムの概略的な分解図と組み立て図である。 図７Ｂは、本発明の実施の形態による他の変形駆動型システムの概略的な分解図と組み立て図である。 図８Ａは、先行技術によるモアレエンコーダにおいて縞のモアレパターンを発生するために使用される周期パターンを概略的に示す。 図８Ｂは、先行技術によるモアレエンコーダにおいて縞のモアレパターンを発生するために使用される周期パターンを概略的に示す。 図８Ｃは、先行技術による、図８Ａ，８Ｃに示した周期パターンによって発生させられるモアレパターンを有するモアレエンコーダを概略的に示す。 図９Ａは、本発明の実施の形態によるモアレエンコーダにおいて縞のモアレパターンを発生するために使用される周期パターンを概略的に示す。 図９Ｂは、本発明の実施の形態によるモアレエンコーダにおいて縞のモアレパターンを発生するために使用される周期パターンを概略的に示す。 図９Ｃは、本発明の実施の形態による、図９Ａ，９Ｃに示した周期パターンによって発生させられるモアレパターンを有するモアレエンコーダを概略的に示す。 図１０Ａは、本発明の実施の形態によるモアレパターンを発生するために使用される概略的な他の周期パターンと、周期パターンによって発生させられるモアレパターンを有するモアレエンコーダを示す。 図１０Ｂは、本発明の実施の形態によるモアレパターンを発生するために使用される概略的な他の周期パターンと、周期パターンによって発生させられるモアレパターンを有するモアレエンコーダを示す。

以下において、添付の図を参照して、本発明の限定されない実施の形態を説明する。この段落に続いてリストアップされた図の２つ以上に示した同一の構造体、要素または部品には、それらを示したすべての図において、概ね同じ番号が付けてある。図に示した構成要素および特徴づけるものの寸法は、表示の都合上および表示を明確にするために選定されており、必ずしも一定の比率に応じて示されていない。

図１Ａ，１Ｂはそれぞれ、本発明の実施の形態によるタレット駆動型システム２０の概略的な分解図と、組み立てられたシステムを概略的に示す図である。

タレット駆動型搬送システム２０は任意選択的に、それによって移動させられる物体を取付けた支持台２２と、駆動管２４と、ベース２６と、少なくとも１本のガイドレール２８を備えている。

支持台２２には、各ガイドレール２８に適合する通し穴または通し溝３０が形成されている。支持台の表面３２の少なくとも一部は円筒形であり、ねじ３４が形成されている。駆動管２４は任意選択的にその内面に形成されたねじ３６を有する。このねじ３６はねじ３４に螺合し、それによって支持台２２を駆動管内にねじ込むことができる。任意選択的に、駆動管２４は駆動カラー４０を備えている。ベース２６には任意選択的に円形竪穴４２とこの円形竪穴と同心的な環状凹部４４が形成されている。この環状凹部内で任意選択的に、車輪４６によって示す、当該技術において知られている適当な構造の４個のころがり軸受が取付けられている。竪穴４２とそれに関連する凹部４４と軸受４６は、駆動管２４が駆動カラー４０を軸受に載せて竪穴内に着座することができ、着座時に駆動管が容易に回転するように構成されている。

タレット駆動装置２０を組み立てるために、支持台２２を駆動管２４内にねじ込み、支持台の溝３０をガイドレール２８と整列させる。そして、駆動カラー４０が軸受４６に接触して軸受に“載る”まで、ガイドレール２８を溝３０に挿通させて駆動管を竪穴４２内に着座させる。

少なくとも１個の圧電モータ５０が任意選択的に駆動カラー４０に連結されている。圧電モータ５０は任意選択的には上述の米国特許第５，６１６，９８０号明細書またはＰＣＴのＷＯ ００／７４１５３に記載されたタイプまたはその変形である。一例としておよび説明の便宜上、図１Ａ，１Ｂの圧電モータ５０と他の図に概略的に示した圧電モータは、特許文献１に示されたタイプの圧電モータに類似している。図示したタイプの圧電モータの代わりに、当該技術において知られている他の圧電モータを使用することができる。

圧電モータ５０は任意選択的に長方形の薄い圧電振動子５１を備えている。比較的に大きな第１表面５２は任意選択的に対称のチェッカー盤模様をなして表面に配置された４個の象限電極５３を備えている。任意選択的に、表面５２とは反対側の第２表面５４に、１個の大きな電極（図示せず）が配置されている。圧電モータ５０は任意選択的に、振動子５１の短い端面５７に、摩擦コブ５６を備えている。この摩擦コブは好ましくは端面の中央に配置されている。摩擦コブ５６は任意選択的に、酸化アルミニウムやステンレス鋼のような耐摩耗性の強い材料またはＰＥＥＫ（ポリエチル エチル ケトン）のような耐摩耗性および高衝撃性プラスチックによって形成されている。

圧電モータ５０は、摩擦コブ５６がカラーの表面領域６０に押し付けられるように、モータをカラーに弾性的に付勢することによって駆動カラー４０に連結されている。圧電モータ５０をカラー４０に弾性的に付勢するために、当該技術において知られている種々の装置および方法のすべてを使用可能である。一例として、図１Ｂには“蹄鉄”フレーム７０に取付けられた圧電モータ５０が概略的に示してある。この蹄鉄フレームは摩擦コブ５６をカラーに弾性的に押し付けるようにカラー４０の方にモータを付勢する弾性部材７２を備えている。任意選択的に、少なくとも１個の圧電モータ５０はそれぞれ、軸受４６がカラーに接触する位置とは反対側の位置で、その摩擦コブ５６がカラー４０に押し付けられるように位置決めされている。任意選択的に、摩擦コブ５６がカラー４０に押し付けられる表面領域６０は耐摩耗性の強い材料によって形成または保護され、任意選択的に摩擦コブを形成している材料と同じ材料によって形成または保護されている。

電極５３は摩擦コブ４６に振動および／または運動を励起するために当該技術において知られているすべての運転方法に従って通電される。この摩擦コブはカラー４０と駆動管２４を時計回りまたは反時計回りに選択的に回転させるためにトルクを加える。比較的に大きな回転角度にわたって駆動管２４を回転させるために、電極５３はＡＣ電圧によって通電されて摩擦コブ４６に楕円振動を発生するかあるいは上述した米国特許第５，６１６，９８０号明細書に記載されているように、単極電圧がパルス化してかけられて摩擦コブのパルス運動を発生する。正確に制御された比較的に小さな回転角度にわたって駆動管２４を回転させるために、圧電モータ５０は任意選択的に、上述のＰＣＴ／ＩＬ０３／００６０３に記載されているように、ＤＣモードで運転される。

圧電モータ５０が駆動管２４を回転させるために制御されているときに、ガイドレール２８が支持台２２の回転を防止するので、支持台は駆動管の長さに沿って並進する。正確に制御された時計回りまたは反時計回りの回転角度にわたって選択的に駆動管を回転させるために圧電モータ５０を制御することにより、支持台２２は駆動管に沿って両方向に選択的に並進され、駆動管に沿って正確に位置決め可能である。例えば、（図１Ａに示すように）ねじ３４とこのねじに螺合するねじ３６が左ねじであると仮定する。そして、圧電モータ５０がタレット駆動装置２０の頂部（すなわち、タレット駆動装置の支持台側）から見て駆動管２４を時計回りに回転させるために制御されるとき、支持台２２はベース２６の方に移動する。モータが駆動管２４を反時計回りに回転させるために制御されるとき、支持台はベースから離れるように移動する。

任意選択的に、タレット駆動装置２０は駆動管２４の回転を監視する監視システムを備えている。駆動管２４の回転角度を監視するために、当該技術で知られている種々の位置監視センサおよびシステムを使用することができる。任意選択的に、監視システムは駆動管２４上に位置する基準マーキングと、この基準マーキングの位置および／または動きを感知するセンサを備えている。一例として、タレット駆動装置２０において、駆動管２４の回転を監視するために、光検出器６４が駆動カラー４０に設けられた目盛罫線６２を感知する。本発明の幾つかの実施の形態では、光検出器６４はモアレエンコーダの構成要素であり、目盛罫線６２は定置された第２回析格子と関連して使用される第１回析格子の罫線である。この第２回析格子は縞のモアレパターンを形成するために光検出器（図示せず）に入る光をろ波する。縞の動きは光検出器６４によって感知され、駆動管２４ひいては支持台２２の回転および位置を監視するために使用される。任意選択的に、モアレエンコーダは慣用のモアレエンコーダであり、モアレパターンは慣用のモアレパターンである。任意選択的に、モアレエンコーダは本発明の実施の形態によるエンコーダであり、モアレパターンは以下に説明するようにモアレパターン第２領域の縞に対して任意選択的に位相を９０°ずらされた縞第１領域を有するモアレパターンである。任意選択的に、監視システムは圧電モータ５０を制御するために閉ループ制御システムで使用される信号を発生する。

位置監視システムが特にタレット駆動装置に関連して使用されるのに対し、モアレエンコーダのような位置監視システムは、搬送システムの構成要素および／または搬送システムに含まれる支持台の位置を直接的または間接的に測定するために、本発明の実施の形態によるすべての搬送システムと共に使用可能である。

タレット駆動装置２０は、駆動管２４に沿って支持台を位置決めするために構成要素を支持台２２に取付けて少なくとも１個の圧電モータ５０を制御することにより、構成要素の並進および正確な位置決めが要求される種々の用途に有利に使用可能である。本発明の実施の形態では、図示した例として、タレット駆動装置２０は、図１Ｃに部分的に切断して略示したカメラ１００の少なくとも１個のレンズの位置を制御するために使用される。

カメラ１００は図１Ａおよび図１Ｂに示したタレット駆動型システムに類似したタレット駆動型システム１０２と、このタレット駆動型システムの竪穴４２の底に取付けた、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ光電面のような、光電性の面１０４とを備えている。レンズ１０６によって示した第１の対物レンズまたは対物レンズ系は、駆動管システム２４に取付けてもよいし、タレット駆動装置１０２および光電面１０４と相対的な所定の正確な位置にレンズを保持する構造体に取付けてもよい。図１Ｃの例では、レンズ１０６は駆動管２４に取付けられている。レンズ１０８によって示した第２の焦点合わせレンズまたは焦点合わせレンズ系は、図１Ａおよび図１Ｂの図示に類似して、支持台２２に取付けられている。この支持台はレンズを保持するために貫通穴を備えている。圧電モータ５０は駆動管２４を回転させ、駆動管に沿って支持台２２の位置、ひいては光電面１０４からのレンズ１０８の距離を変更するために制御される。このレンズの距離の変更は、光電面上でカメラ１００によって撮像されるシーンの焦点合わせのために要求される。光電面１０４上のシーンの焦点合わせのために焦点合わせレンズ１０８を位置決めするのにふさわしい距離を、所定のシーンについて決定するための、当該技術で知られている種々の方法および装置が、圧電モータ５０を制御するために使用可能である。

他の例として、図１Ｄは、本発明の実施の形態に従ってカメラ１１２内の機械的に補正されるズームレンズ系を制御するために使用される、タレット駆動型システム２０に似たタレット駆動型システム１１０を概略的に示している。

カメラ１１２は光電面１０４と、駆動管２４に取付けられた“固定された”対物レンズまたは対物レンズ系１１４を任意選択的に有するズームレンズ系と、移動可能な２個のレンズまたはレンズ系１１５，１１６を備えている。（カメラ１１２が任意選択的に構成され、対物レンズ１１４が駆動管２４に取付けられ、駆動管と共に回転するがしかし、“固定された”と見なされる。というのは、光電面１０４からの距離が任意選択的に固定されているからである。）移動可能なレンズ１１６は図１Ｃに示した支持台２２に類似する支持台１２６に取付けられている。移動可能なレンズ１１５は駆動管２４のねじ３６に螺合するねじを任意選択的に有していない支持台１２５に取付けられている。支持台１２５はねじ３６の頂部に接触する外面１２８を有する。その結果、支持台１２５は駆動管２４の回転軸線（図示せず）に対して比較的に正確に一直線に揃えられるがしかし、駆動管の回転は支持台１２５を駆動管の長さに沿って並進させない。

本発明の実施の形態に従って、支持台１２６は支持台１２５に連結され、並進のために支持台１２５を“ピギーバック方式”で搬送し、駆動管２４の長さに沿って支持台１２５を位置決めする。支持台１２５は所望の位置で支持台１２６によって位置決めされるときに、支持台１２５に配置された少なくとも１個の弾性的な止め具によってこの位置に任意選択的に“ロック”させられる。この止め具はタレット駆動装置１１２に含まれるガイドレール１３０に任意選択的に形成されたノッチに係合する。

タレット駆動装置１１２に含まれるガイドレール１３０は図１Ａ，１Ｃに示したガイドレール２８に似ているがしかし、本発明の実施の形態に従って少なくとも１本のガイドレール１３０に溝１３１が形成されている。この溝はその中に形成された少なくとも１つの“溝”ノッチ１３２を有する。挿入画１３４はガイドレール１３０の細長い部分を示し、このガイドレールは溝１３１と、この溝内に形成されたノッチ１３２を備えている。任意選択的に、溝１３１と少なくとも１つの“溝ノッチ”１３２が両ガイドレール１３０に形成されている。そして、一方の溝１３１には、他のガイドレールの少なくとも１つの溝ノッチ１３２の鏡像の溝ノッチが形成されている。一例として、タレット駆動装置１１２において、各ガイドレール１３０には、多数の溝ノッチ１３２が形成されていると仮定される。

各溝１３１のために、支持台１２５は弾性的な“溝止め具”１３６を備えている。この溝止め具は溝に挿入され、溝内のノッチ１３２にスナップ作用によって係合する。支持台１２５の溝止め具１３６は挿入画１３８に示してある。この挿入画は支持台の一部を拡大して示す。本来なら挿入透視図１３８では見えない溝止め具１３６の一部は、ゴーストラインで示してある。溝止め具１３６が溝１３０に沿った所定の位置に配置された溝ノッチ１３２に係合すると、支持台１２５は光電面１０４から所定の間隔をおいて“ロック”される。支持台１２５の“ノッチ位置”はレンズ１１５の位置に対応している。この位置のために、レンズ１１４，１１５，１１６は所望な倍率を生じ、光電面１０４上にカメラによって撮像されたシールを満足できるように焦点合わせする。

支持台１２６は一対の支持台止め具１４０を備えていてもよい。この支持台止め具は支持台１２６に形成された支持台ノッチ１４２に係合するように形成され、支持台１２６を支持台１２５に連結する。止め具１４０をノッチ１４２に係合させ、支持台１２５を支持台１２６にロックするために、本発明の実施の形態に従って、駆動管２４は比較的に高速で回転させられ、支持台１２６を支持台１２５に“衝突”させる。支持台１２５の慣性と、溝止め具１３６と溝ノッチ１３２の間に生じる摩擦および力は、支持台止め具１４０を変形させる“衝突”力を発生し、それによって支持台止め具は外側に曲がり、支持台ノッチ１４２に滑り込んで係合する。支持台１２６から支持台１２５を連結解除するために、本発明の実施の形態に従って、駆動管２４は充分に高い速度で回転させられ、支持台１２５を支持台１２６から“急に引き離す”。溝止め具とノッチ１３６，１３２によって生じる慣性、摩擦および力は、支持台止め具１４０を変形させる“急に引き離す”力を生じる。それによって、支持台止め具は外側に曲がり、支持台ノッチ１４２から滑り出て係合解除する。

支持台１２６が一旦支持台１２５に連結されると、本発明の実施の形態に従って両支持台が連結解除されないように、駆動管２４を充分に遅く回転させることができ、支持台１２６の運動は或るノッチ位置から支持台１２５を係合解除させ、他の所望なノッチ位置に支持台１２５をピギーバックさせることができる。

任意選択的に、溝ノッチ１３２の位置はレンズ１１５のための多数の位置を提供する。このレンズ１１５のための多数の位置は、レンズ１１５が小さな倍率とシーンの広角視界を生じる位置（レンズ１１６は駆動管２４に沿った補正位置）と、レンズ１１５，１１６が大きな倍率とシーンの望遠視界を生じる位置との間で提供される。図１Ｅ，１Ｆは図１Ｄに示したカメラ１１２の断面を概略的に示している。図１Ｅ，１Ｆはそれぞれ支持台１２５とレンズ１１５の広角ノッチ位置と望遠ノッチ位置を示し、そしてレンズ１２６の対応補正位置を示している。

図１Ｇは本発明の実施の形態に従って、２個の支持台を備えたタレット駆動型システム１５０の破断図である。この支持台はそれぞれ、駆動管のねじに連結されている。図には一例として、タレット駆動装置１５０がカメラ１５１内に設けられ、本発明の実施の形態に従って、連続した倍率範囲を生じるカメラの機械補正式ズームレンズ系のレンズを動かして位置決めする。

タレット駆動装置１５２は駆動管１５４を備え、この駆動管の内側にはねじの第１セット１５６が形成され、外側にはねじの第２セット１５８が形成されている。駆動管は任意選択的にベース１６２の竪穴１６０内に着座し、ベース１６２内に取付けられた軸受１６６に載っている回転カラー１６４を備えている。それによって、駆動管はその軸線回りに自由に回転可能である。任意選択的に、駆動管１５４はその内側で竪穴１６０の底に配置された圧電モータ５０によって回転させられ、圧電モータの摩擦コブ５６は駆動管１５４の内面領域１６７に接触する。

カメラ１５１は圧電モータ５０の上に位置する支持台１７３上に配置された光電面１７０を備えている。ズームレンズ系は任意選択的に、定置された焦点合わせレンズまたは焦点合わせレンズ系１８０と、第１と第２の可動レンズまたは可動レンズ系１８１，１８２を備えている。第１可動レンズ１８１は駆動管１５４の内側に配置された第１支持台１８３に取付けられている。この第１支持台は第１ねじ１５６に螺合するねじ１８４を有する。第２可動レンズ１８２は駆動管１５４上に装着された管１８７を有する第２支持台１８６に取付けられている。この管には、駆動管の第２ねじ１５８に螺合するねじ１８８が形成されている。駆動管１５４が回転するときに、支持台１８３，１８６はガイドレール１９０によって回転を阻止される。駆動管１５４が回転するときに、支持台１８６はガイドレール１９１によって回転を阻止することが可能である。このガイドレール１９１は支持台に取付けられ、そしてガイドレール１９０に形成された穴１９２に装着されている。

圧電モータ５０が回転すると、駆動管１５４と第１および第２のレンズ１８１，１８２がそれぞれねじ１５６，１５８のピッチによって決定される速度で駆動管１５４に沿って並進させられる。このピッチは、レンズ１８１，１８２の位置が連続した倍率範囲のためにシーンの像の満足できる焦点合わせを提供するように、当該技術において知られている方法を用いて決定される。一例として、図１Ｇでは、駆動管のねじ１５８が比較的に大きなピッチを有し、駆動管のねじ１５６が比較的に小さなピッチを有する。その結果、一般的に機械補正式ズームレンズ系において要求されるように、“対物”レンズ１８２は駆動管１５４の１回転あたり、カメラ１５１によって撮影されるシーンの方へまたはシーンから離れる方へ、レンズ１８１よりも大きな距離を移動する。

図１Ｈ，１Ｉは、本発明の実施の形態による他のタレット駆動型システム２００の概略的な分解図と組み立て図である。

タレット駆動型システム２００はタレット駆動型システム２０に類似し、駆動カラー４０を有する駆動管２４と、ベース２６とを備えている。このベースは竪穴４２とガイドレール２８（図１Ｈ）を備えている。しかしながら、タレット駆動型システム２００では、駆動管２４が竪穴４２のリムの周りに配置された環状の圧電モータ２０２（図１Ｈ）によって駆動される。組み立てられると（図１Ｉ）、駆動カラー４０は多数の軸受によって環状圧電モータ２０２に弾性的に押し付けられる。この軸受は図１Ｉにおいて車輪２０４によって概略的に示してある。駆動管２４を時計回りと反時計回りに選択的に回転させ、駆動管に沿って支持第２２を並進させるために、時計回りと反時計周りの進行波が環状モータ２０２に選択的に励起こされる。

図２Ａ，２Ｂはそれぞれ、本発明の実施の形態によるよじ登り駆動装置２２０の斜視図および平面図である。よじ登り駆動装置２２０は支持台２２２を備え、更に任意選択的に２本の駆動レール２２４と２本のガイドレール２２６を備えている。

本発明の実施の形態に従い、各ガイドレール２２６のために、支持台２２２はガイドレールに沿って移動する少なくとも１個の案内車輪２２８を備えている。任意選択的に、支持台２２２には２つの長穴２３０が形成されている。この長穴はそれぞれ、比較的に細い首部２３４によって支持台の本体に取付けられたアーム２３２を形成している。圧電モータ５０は各アーム２３２の凹部２３３内に取付けられている。

長穴２３０と、アーム２３２に関連して設けられた比較的に細い首部２３４は、支持台２２２の平面に対してほぼ垂直な軸線回りにアームを弾性的に曲げることができる。この軸線は首部２３４の領域に位置している。本発明の実施の形態に従い、支持台２２２がレールに取付けられているときに、アーム２３２が曲がり、支持台２２２の本体の方へ“押し付けられる”ように、長穴２３０および／またはアーム２３２が形成され、および／または駆動レール２２４とガイドレール２２６が位置決めされている。その結果、アームは圧電モータ５０をそれに関連する駆動レール２２４の方に付勢する弾性的なトルクを発生する。この付勢により、圧電モータの摩擦コブ５６が駆動レールに弾性的に接触し、案内車輪２２８がガイドレール２２６に弾性的に押し付けられる。案内車輪２２８とガイドレール２２６は、レールと相対的な案内車輪の横向きの動きを最小限に抑え、駆動レールおよびガイドレールに対して正確に示された支持台２２２の位置を維持する。任意選択的に、これは各案内車輪２２８の円形面の形成によって達成される。この案内車輪は溝２２９を有し（図２Ｂに示す）、この溝には、それに関連するガイドレールが装着されている。

圧電モータ５０の電極に通電し、適当な振動、任意選択的には楕円振動を摩擦コブ５６に励起することにより、支持台２２２は駆動レール２２４とガイドレール２２６を上下に選択的に動かすために制御される。この振動はモータひいては支持台をそれぞれ、レールに沿って“よじ登らせる”かまたは下降させる。任意選択的に、駆動レール２２４は耐摩耗性材料によって作られ、および/または摩擦コブ５６に接触する駆動レールに沿った領域は保護耐摩耗性材料によって被覆されている。

図２Ａ，２Ｂには１個の支持台２２２を備えたよじ登り駆動装置２２０が示してあるが、本発明の幾つかの実施の形態では、多数の支持台が１個のよじ登り駆動装置に設けられている。この支持台は支持台２２２に類似していてもよい。よじ登りシステムのガイドレールと駆動レールに沿った各支持台の位置は、支持台に取付けられたモータによって個別的に制御される。本発明の実施の形態による多数の支持台を有するよじ登り駆動装置は、ズームレンズ系の多数の可動レンズの各レンズ位置を、系内の他のレンズの位置とは無関係に制御することができる。従って、このようなよじ登り駆動装置を使用するズームレンズ系は一般的に、タレット駆動装置を使用するズームレンズ系よりも一層フレキシブルであり、一般的にタレット駆動装置によって動かされるズームレンズ系よりも大きな連続倍率範囲を提供するように形成可能である。

本発明の幾つかの実施の形態では、多数の駆動レールおよびガイドレールが図２Ａ，２Ｂに示すものと異なっており、および／または圧電モータを駆動レールに連結する方法が図に示したものと異なっている。

図２Ｃ，２Ｄはよじ登り駆動型システム２５０の概略的な斜視図と平面図である。このよじ登り駆動型システムでは、支持台２５２が１本の駆動レール２５４および１本のガイドレール２５６に連結され、１個の圧電モータ５０によって駆動される。

モータ５０は支持台２５２に形成された長穴２５８内に任意選択的に取付けられ、板ばね２６２の爪２６０によって所定の位置に保持されている。板ばねの主帯部２６４は当該技術において知られている種々の方法を用いて支持台２５２に取付けられ、そして摩擦コブ５６がレールに弾性的に押し付けられるように、モータを駆動レール２５４の方に付勢している。本発明の実施の形態では、駆動レール２５４が支持台２５２に形成された穴２７０を通過している。それによって、穴の一部を形成する壁の比較的に狭い領域がこのレールに接触し、低摩擦の“バックストップ”を提供する。駆動レールは摩擦コブ５６によってこのバックストップに押し付けられる。任意選択的に、穴２７０は２つの壁２７３によって形成された角２７２を有するように形成されている。駆動レール２５４は摩擦コブ５６で駆動レールに加えられる力によって角に押し付けられ、駆動レールは比較的に狭い領域で各々の壁２７３に接触する。本発明の幾つかの実施の形態では、板ばね２６２が駆動レール２５４を、穴２７０の領域の代わりに、少なくとも１個の軸受に押し付けている。この軸受は支持台２５２に取付けられている。少なくとも１個の軸受は、ガイドレールを安定させてその長さ方向に対して垂直に横方向変位させないように形成されている。

図２Ａ乃至２Ｄでは駆動レールとガイドレールが真っ直ぐであるが、本発明の幾つかの実施の形態では、ガイドレールと駆動レールが湾曲している。更に、図１Ａ乃至２Ｄと以下の図に示した支持台が平面の台であるが、本発明は平面の台に限定されない。本発明の実施の形態による搬送システムに含まれる支持台は、平らではない面を有していてもよいし、および／または物体を支持台に取付けるために使用され、支持台の二次元対称性を破る隆起のようなものを支持台に形成してもよい。

図３Ａは本発明の実施の形態によるウォーム駆動型システム３００を略示している。

ウォーム駆動型システム３００は少なくとも１つのねじ穴３３４を形成した少なくとも１個の支持台３３２と、穴を通過し、この穴のねじに螺合するねじを有する“ウォーム駆動”軸３３６とを備えている。任意選択的に、少なくとも１本のガイドレール３３８が支持台３３２の隙間付き穴（クリアランスホール）３４０を通過していてもよい。一例として、ウォーム駆動型システム３００は１本のウォーム駆動軸３３６および１本のガイドレール２３８に連結された１個の支持台３３２を備えている。

ウォーム駆動軸３３６は少なくとも１個の圧電モータに連結されている。この圧電モータは駆動軸の軸線の回りにウォーム駆動軸を時計回りまたは反時計回りに選択的に回転させるために制御可能である。ガイドレール３３８が支持台３３２の回転を防止するので、圧電モータは支持台を駆動軸に沿って両方向に選択的に並進させる。任意選択的に、駆動軸を図１Ａ，１Ｂに示した圧電モータ５０に類似する圧電モータに連結することができる。モータは駆動軸に取付けられたまたは設けられた接触面の方へ付勢され、モータの摩擦コブが接触面に弾性的に接触する。駆動軸を回転させるためにモータはこの接触面を回転させる。任意選択的に、接触面は駆動軸３３６の軸線に対して平行な垂線を有する平らな面である。任意選択的に、図３Ａに示すように、平らな接触面は駆動軸３３６に取付けられたまたは一体に形成された円板３４４の平らな面３４２である。本発明の幾つかの実施の形態では、接触面は駆動軸３３６の軸線と一致する回転軸線を有する円筒面である。任意選択的に、円筒面は円板３４４の面３４５のような円板の円筒側面である。任意選択的に、接触面はねじを形成していない駆動軸３３６の領域である。この領域は任意選択的に、摩擦コブ５６に接触するのに適した耐摩耗材料で被覆されている。モータを位置決めし、接触面の方に付勢するために、当該技術において知られた多くの種々の装置と方法を使用することができる。

図３Ｂは２個の支持台３５２を備えたウォーム駆動型システム３５０を略示している。この支持台にはそれぞれ、圧電モータ５０によって回転させられる異なるウォーム駆動軸３５４が連結されている。任意選択的に、ウォーム駆動型システム３５０は各支持台３５２の隙間付き穴を通過する少なくとも１本のガイドレールを備えている。一例として、ウォーム駆動型システム３５０は２本のガイドレール３５６を備え、このガイドレールはそれぞれ両支持台を通過しているが、両ウォーム駆動軸３５４は各支持台の穴３５８を通過し、ウォーム駆動軸が通過する各支持台の穴３５８の１つのみに、軸のねじに螺合するねじが形成されている。他の穴３５８は隙間付き穴として機能する。更に、各ウォーム駆動軸３５４は１個のみの支持台３５２のねじ付き穴３５８を通過している。従って、各駆動軸３５４は１個のみの支持台３５２の運動と位置を制御するために連結され、各支持台３５２の運動と位置は、連結されている特別な駆動軸３５４を回転させることによって、他の支持台の運動および位置と無関係に制御可能である。

本発明の実施の形態によるウォーム駆動型システムは、図３Ａ，３Ｂに示したものと異なる構造を有していてもよい。例えば、図３Ｂに示したものに類似する、本発明の或る実施の形態によるウォーム駆動型システムは、２個よりも多い支持台を備えることができる。この各支持台の運動と位置が、異なる駆動軸と関連する圧電モータによって、他の支持台の運動と位置に関係なく制御可能である。他の例では、同一の１個の支持台を複数の駆動軸に連結することができる。この駆動軸はそれぞれ、支持台の異なるねじ付き穴に連結されている。駆動軸は同期的に協力して、支持台を動かし、位置決めする。

ウォーム駆動型システムは本発明の実施の形態による他の搬送システムのように、種々の運動用途に適応可能である。特に、ウォーム駆動型システムはカメラ内の光学系のような光学系のレンズを動かして位置決めすることができる。

図４Ａ，４Ｂはそれぞれ、本発明の実施の形態による変形駆動型システム３６０の概略的な分解図と組み立て図である。

変形駆動型システム３６０はベース板３６２と、支持台取付けパネル３６６に連結可能な支持台３６４と、変形可能な２個の連結器３７０を備えることができる。各変形可能連結器３７０は任意選択的な長方形または正方形のフレーム３７２を備えている。このフレームは以下“変形アーム”と呼ぶ上部と底部３７４と、以下それぞれベース側部３７６および運動側部３７７と呼ぶ側部３７６，３７７を有する。

変形可能な“フレーム”３７０とベース板３６２と支持台取付けパネル３６６は、当該技術において知られている方法を用いて互いに組み立てられ、図４Ｂに示すような構造の変形駆動型システム３６０を形成する。例えば、種々の構成要素を、その材料に依存して、接着、溶接および種々のタイプのスナップロックを用いてスナップ止め可能である。図４Ａ，４Ｂに示すように、任意選択的に、トング３８０およびこのトングに適合する溝３８１を用いて、組み立てを補助することができる。このトングと溝は任意選択的に、図示のものに類似する形を有する。一例として、変形可能なフレーム３７０とベース板３６２と取付けパネル３６６はプラスチックによって製作されていると仮定すると、これらはトングと溝を用いて組み立てられ、そして超音波溶接可能である。

変形可能フレーム３７０の各変形アーム３７４はその各々の端部近くに、フレームの平面に対して平行な寸法に沿って比較的に細い部分３８２を備えている。従って、フレームはその平面内で、高さ、すなわち変形アーム３７４の間隔の異なる平行四辺形に、比較的に容易に変形可能である。任意選択的に、変形可能フレーム３７０はそれぞれ、ベース側部３７６から延びる２本の取付けアーム３８４の間に保持された圧電モータ５０を備えている。フレーム３７０の運動側部３７７は任意選択的に、耐摩耗材料によって製作された接触板３８６を備えている。圧電モータ５０はフレーム３７０のベース側部３７６に配置された弾性部材によって接触板３８６の方へ弾性的に付勢されている。それによって、摩擦コブ５６が接触板に接触する。任意選択的に、弾性部材はベース側部３７６に形成または取付けられた一対の尖端部材３８８によって構成されている。この尖端部材は弾性的な力を圧電モータ５０のエッジ３９０に加える。任意選択的に、変形可能フレーム３７０は、接触板３８６および圧電モータ５０を除いて、適当な弾性プラスチックから１個の一体製品として形成されている。例えば、変形可能フレーム３７０は単一部品として鋳造可能である。

各圧電モータ５０は所望な高さの平行四辺形にフレーム３７０を変形させる接触板３８６に力を加えるために操作可能である。変形フレーム３７０によって、支持台とそれに取付けられた構成要素は、支持台の平面に対して垂直に所望な距離だけ移動および変位可能である。

変形可能フレーム３７０を変形し、支持台３６４を変位させるための圧電モータ５０の操作は、図４Ｃ乃至４Ｅに示してある。これらの図は変形駆動型システム３６０の概略的な側面図である。図４Ｃにおいて、圧電モータ５０は変形可能フレーム３７４を変形させるために操作されていない。フレームは変形されていない形状、任意選択的には長方形であり、支持台３６４は“元の”位置に位置決めされている。図４Ｄ，４Ｅにおいて、圧電モータ５０は接触板３８６に力加えるために操作可能であり、この力は変形可能フレーム３７４の運動側部３７７を上下させ、フレームを平行四辺形に変形させ、そして支持台３６４を上下させる。

変形駆動型システム３６０は支持台３６４のための動的運動範囲を有する。この運動範囲は一般的に、本発明の実施の形態による他の搬送駆動システムによって生じる動的運動範囲よりもかなり小さい。しかし、本発明の実施の形態による変形駆動型システムによって得られる動的範囲は多くの場合、携帯電話に設けられたカメラのような小さなシステムで使用するのに適している。このようなカメラの光学系は、１ミリメートルまたは数ミリメートルの動的範囲にわたって動かされるレンズのような要素を備えている。このような動的範囲は本発明の実施の形態による変形駆動型システムによって容易に得られる。

変形駆動型システム３６０は別個の部材である変形可能フレームと適合するベースと台とから組み立てられる。本発明の幾つかの実施の形態では、変形駆動型システム３６０に類似する本発明の実施の形態による変形駆動型システムは、圧電モータ５０と接触板３８６を除いて、１つの一体ユニットとして形成されている。

図５は一例として、本発明の実施の形態による変形駆動型システム４００を略示している。この変形駆動型システムは圧電モータ５０と接触板３８６を除いて、例えばプラスチックから１つの一体部品として鋳造するのに適している。

図６Ａ，６Ｂはそれぞれ、本発明の実施の形態による他の変形駆動型システム４１０の概略的な分解図および組み立て図である。変形駆動型システム３６０，４００（図４Ａ，４Ｂと図５）では変形可能フレーム３７０を変形させる圧電モータ５０がフレームの内側に配置されているのに対し、変形駆動型システム４１０では圧電モータ５０はフレームの外側に配置されている。変形フレームの外側に圧電モータを配置すると、モータの大きさおよび配置方向の選択に一層融通が利く。

変形駆動型システム４１０は支持台ユニット４１２と駆動パネル４１４を備えている。この駆動パネル４１４は任意選択的に、駆動パネルフレーム４１６と２個の鏡像型圧電モータ５０とを備えている。この圧電モータはフレームに取付けられ、その各々の摩擦コブ５６は互いに向き合っている。任意選択的に、フレーム４１６に一体形成された弾性尖端部材４１８が圧電モータ５０を相互の方に付勢している。支持台ユニット４１２は２個の変形可能フレーム４２２に取付けられた支持台４２０を備えている。この変形可能フレームはそれぞれベースアーム４２４に取付けられている。各ベースアーム４２４の端部４２５には任意選択的に、駆動パネルフレーム４１６の溝４２８に係合する形のトング４２６と、溝４２８に挿入可能なトング４２６の挿入深さを制限するストッパー４３０が形成されている。任意選択的に、取付けパネル４３２が変形可能フレーム４２２と支持台４２０を連結している。駆動フィン４３４は任意選択的に、パネルの側方エッジの間の中央において取付けパネル４３２に取付けられている。駆動フィン４３４は圧電モータ５０のための接触面として使用される、耐摩耗性材料によって形成された面４３５を有する。

駆動パネルフレーム４１６は図６Ａに示すように、１個のユニット部品として形成可能であるように構成されている。駆動パネルフレームは任意選択的にプラスチック材料から任意選択的にダイカストによって形成されている。支持台ユニット４１２は図６Ａに示すように、駆動フィン４３４を除いて、任意選択的に鋳造によって、１個のユニット部品として形成可能であるように構成されている。任意選択的に、支持台ユニット４１２はプラスチックからダイカストによって製造される。

変形駆動型システム４１０は支持台ユニット４１２を駆動パネル４１４に連結することによって組み立てられる。連結は支持台ユニット４１２のベースアームトング４２６を駆動パネルフレーム４１６の溝４２８に挿入し、駆動フィン４３４を圧電モータ５０の摩擦コブ５６の間に挿入することによっておよび任意選択的にトングを溝内で接着することによって達成される。この接着は任意選択的に、トング４２６と溝４２８の面を形成した材料と共に使用するのに適した接着剤を用いて行われる。駆動パネルフレーム４１６と支持台ユニット４１２がプラスチックで製作されている場合に任意選択的に、超音波溶接を用いてトングと溝を接着することができる。

変形駆動型システム４１０は鏡像型圧電モータ５０を制御して駆動フィン４３４を要求されるように上下に変位させることによって支持台４２０を動かして位置決めするために制御される。所望な量だけ駆動フィンを上下に変位させると、変形可能フレーム４２２が変形し、所望な変位だけ支持台４２０が変位する。

図７Ａ，７Ｂは本発明の実施の形態による他の変形駆動型システム４５０の概略的な分解図と組み立て斜視図である。変形駆動型システム４５０は変形駆動型システム４１０に似ており、駆動フィン４３４を有する支持台ユニット４１２と駆動パネル４５２を備えている。しかしながら、駆動パネル４５２は、図６Ａ，６Ｂに示した変形駆動型システム４１０の駆動パネル４１６内に設けられた２個の鏡像型モータ５０ではなく、１個の圧電モータ５０を備えている。車輪４５４によって略示されたバックストップ軸受は、駆動フィン４３４の自由な上下運動を許容しながら、駆動フィンを圧電モータ５０の摩擦コブ５６に押し付けた位置に保持する。

図４Ａ乃至４Ｂに示した変形駆動型システムが駆動フィンを用いて圧電モータに連結されているのに対し、本発明の実施の形態では変形駆動型システムを他の方法で圧電モータに連結することができる。例えば、取付けパネル４３２（図６Ａ，６Ｂ）のような取付けパネルが、駆動フィン４３４ではなくまたは駆動フィンに加えて、ねじ付き穴を有する。穴に螺合され圧電モータによって駆動されるねじ付き駆動軸は、取付けパネルを動かすために任意選択的に使用される。

更に、本発明の実施の形態に従って、圧電モータに連結するための駆動フィンを、変形駆動型システム以外で使用可能である。例えば、ガイドレールに取付けられた支持台は少なくとも１個の圧電モータに連結された駆動フィンを備えていてもよい。少なくとも１個のモータは支持台を並進させるために駆動フィンを並進させる。

上述したように、本発明の実施の形態では搬送システムに設けられた支持台の動きおよび／または位置を決定および／または制御するために、モアレパターン型オプティカルエンコーダが使用される。任意選択的に、モアレパターン型オプティカルエンコーダは慣用のエンコーダである。任意選択的に、エンコーダは本発明の実施の形態によるエンコーダである。

可動の物体の動きと位置を感知するためのモアレパターン型オプティカルエンコーダでは、物体の動きと位置を検出するために光検出器が明るい縞と暗い縞のモアレパターンの動きを検出する。モアレ縞は物体に形成または取付けられ物体と共に動く実質的に周期的なパターンと、光検出器に入る光をろ波する実質的に周期的なパターンとによって発生させられる。これらのパターンは互いに接近しておよび方向づけして位置決めされる。この方向づけは、パターンの周期の方向が小さな角度、以下“モアレ角度”だけ互いに角度をなすように行われる。物体に関連するパターンは以下“可動パターン”と呼び、光検出器に関連するパターンは以下“定置パターン”と呼ぶ。

一般的に、定置と可動の周期パターンは同じ周期を有する。このパターンによって生じる明るいモアレ縞と暗いモアレ縞は周期的であるがしかし、可動パターンまたは定置パターンのどちらかの周期よりも大きな周期を有する。（モアレパターン縞の周期はほぼＤ／sinθに等しい。ここで、Ｄは定置および可動周期パターンの周期で、θはそれらのモアレ角度である。）可動パターンの周期方向に対して平行な方向への可動物体とそれに関連する可動パターンの並進は、可動および定置のパターンの周期に対するモアレパターンの周期の比に等しいモアレ縞の並進を発生する。その結果、検出器は比較的に高い精度で可動物体の位置の比較的に小さな変化を検出するために使用可能である。説明の便宜上、可動および定置のパターンはそれぞれ平行な直線の格子であると仮定する。

１個の光検出器が位置の変化を比較的に高い精度で検出できるのに対し、１個の検出器で生じた信号は一般的に、それだけでは、周期の方向に沿った２つの平行な方向のどちらの方向に位置の変化が起こっているかを決定するのには充分ではない。一般的に、方向の検出には、モアレパターンを検出するために２個の光検出器が使用される。光検出器は、モアレパターンの波長の４分の１に等しい距離だけ、モアレパターンの周期の方向に沿って離れている。その結果、検出器は互いに９０°だけ位相がずれている“直交信号”を発生する。この直交信号は運動方向を決定するために使用される。

直交信号を提供するための光検出器の正確な位置決めはたいていの場合、骨が折れ費用のかかる作業である。加えて、可動物体の位置を監視するために一旦位置決めすると、物体の方向の比較的に小さな変化でも、定置パターンと可動パターンの間のモアレ角度に摂動を起こし、それによってモアレ縞の周期に摂動を起こし得る。モアレパターンの周期の摂動は光検出器の間の相対位相を、所望な９０°の直角位相差から変化させる。

図８Ａ，８Ｂは、先行技術によるオプティカルエンコーダのためのモアレパターンを発生するために使用される定置および可動ライン格子５０１，５０２を概略的に示している。格子５０１に含まれる格子ライン５０３は、任意水平４９９に対してゼロ傾斜を有し“Ｄ”だけ離れているラインとして示されている。動く格子５０２に含まれる格子ライン５０４は同じ距離Ｄだけ任意選択的に離れていて、例えば水平４９９に対してモアレ角度θ＝３．５°だけ傾斜している。

図８Ｃはモアレパターン５１０を備えたモアレエンコーダ５０９を略示している。このモアレパターンは明るい縞５１１と暗い縞５１２と、周期波長λ（〜Ｄ／sinθ）を有する。この周期波長は格子５０１，５０２によって発生する。モアレエンコーダは更に、可動格子５０２の並進を示すモアレパターンの変化を感知するための１対の直交光検出器５１３，５１４を備えている。ブロック矢印５０５によって示した方向の格子ラインに対して垂直な方向の可動格子５０２の並進は、明るい格子５１１と暗い格子５１２を右側へ並進させる。光検出器５１３，５１４は明るい縞５１１および暗い縞５１２に対して垂直な方向に沿って距離０．２５λだけ分離されている。

先行技術のモアレエンコーダで直交検出器が位置決めされ維持される精度を低減するために、可動または定置の周期パターン、以下“位相ずれパターン”を提供することにより、本発明の実施の形態による直交検出が行われる。この位相ずれパターンはパターンの他の領域に対して周期の４分１だけ空間的にずらした領域を有する。位相ずれパターンは、縞のモアレパターンを発生するために位相をずらしていない周期パターンと共に使用されるときに、モアレパターンの他の領域に対して９０°だけ位相をずらした縞の領域を有するモアレパターンを発生する。本発明の実施の形態によるモアレエンコーダは、モアレパターンの位相ずれ領域の縞の動きに対応する信号を発生する少なくとも１個の光検出器と、モアレパターンの位相をずらしていない領域の縞の動きに対応する信号を発生する少なくとも１個の光検出器を備えている。モアレパターン縞の位相のずれが９０°であるため、２個の光検出器によって発生する信号は、９０°だけ位相がずれており、物体の運動方向の決定のための使用に適した直交信号を生じる。この物体には、モアレパターンを発生するために使用される１個の周期パターンが取付けられている。以下に説明するように、位相のずれたモアレパターンの提供は本発明の実施の形態に従い、一般的に、エンコーダの光検出器を位置決めする精度の許容誤差を大きくし、かつモアレパターンを発生する周期的なパターンの間のモアレ角度の変化に対するエンコーダ信号の感度を低減する。

一例として、位相をずらしたモアレパターンを発生するために使用される定置および可動のパターンが本発明の実施の形態に従い、同じ周期を有する、すなわち同じ距離だけ分離されている平行なラインからなる格子であり、可動の格子が４分の１周期だけずらした領域を有する位相ずれ格子であると仮定する。格子の隣接領域に対して所望な量だけ正確に位相をずらした領域を有する位相ずれライン格子を、例えば印刷またはエッチングによって形成することは、当該技術において知られている多くの種々の技術を用いると比較的に容易である。４分の１周期位相ずれを含むことは、

図９Ａは、本発明の実施の形態による、モアレエンコーダで使用するためのモアレパターンを発生するための定置位相ずれライン格子５２０を略示している。このライン格子は図８Ｂに、更に便宜のために図９Ｂに示した可動格子５０２と共に任意選択的に使用可能である。位相格子５２０は、２つの部分、すなわちライン５２２を有する、括弧５２１で示した上側部分と、ライン５２４を有する、括弧５２３で示した下側部分とを含んでいることを除いて、図８Ａに示した格子５０３に似ている。（数字５２１と５２２は、これらの部分を示す括弧と同様に、格子５２０の上側部分と下側部分を示すために使用される。）ライン５２２とライン５２４は同じ距離Ｄだけ任意選択的に離してある。しかしながら、下側部分５２３は上側部分５２１に対して周期の４分の１だけ空間的にずらされている。ずれは、上側部分５２１の底ライン５２６が距離０．７５Ｄだけ底部分５２３の上側ライン５２７から分離されるように、ブロック矢印５２５によって示される領域に沿って０．２５Ｄに等しい距離だけ、任意選択的に上側部分５２１の方へ下側部分５２３をずらすことによって（または上側部分５２１を下方へずらすことによって）もたらされる。

図９Ｃは、本発明の実施の形態に従い、定置の位相ずれライン格子５２０と可動のライン格子５０２と光検出器５４０，５４１によって発生した縞のモアレパターン５３０を有するモアレエンコーダ５２９を概略的に示している。モアレパターン５３０は明るい縞５３２と暗い縞５３３を有する、括弧５３１によって示す上側領域と、明るい縞５３５と暗い縞５３６を有する下側領域５３４を備えている。“上側”縞５３２，５３３は周期λを有し、下側縞５３５，５３６は同じ周期λを有する。しかしながら、位相ずれ格子５２０における上側部分５２１と下側部分５２３の間の４分１周期のずれのために、下側モアレ縞５３５，５３６は上側モアレ縞５３２，５３３に対して、４分の１周期だけずらされている。

直交光検出器５４０，５４１は、本発明の実施の形態に従い、その間のライン５４２が縞５３２，５３３，５３５，５３６に対してほぼ平行であり、検出器がそれぞれ位相ずれ格子５２０（図９Ａ）の上側と下側部分５２１，５２３によってろ波されるように位置決めされている。ライン５４２が縞５３２，５３５に対して平行である限り、第１と第２の検出器５４０，５４２は、互いにほぼ９０°位相をずらした直交信号を提供する。

本発明の実施の形態に従って検出器５４０，５４１によって発生する信号の間の、公称９０°の相対的な“直交”位相は一般的に、先行技術の検出器５１３，５１４によって発生する信号の間の相対位相よりも、格子５２０と格子５０２の間のモアレ角度の変化に対して敏感でない。例えば、Δθに等しいモアレ角度θの変化は、先行技術の直交光検出器５１３，５１４（図８Ｃ）によって発生する信号間の相対位相“ψ”における約１００Δθ／θに等しい百分率変化を発生する。他方では、モアレエンコーダ（図９Ｃ）のために、本発明の実施の形態に従い、モアレ角度θの同じ変化Δθは、検出器５４０，５４１によって生じる信号について１００（Δθ／９０°）（Ｌ／２λ）にほぼ等しいψの百分率変化を発生する。百分率変化についての表現では、Ｌは５４０と５４１の間の距離であり、λはモアレパターン５３０の波長である。９０°≫θであるので、本発明によるψの百分率変化は、先行技術における百分率変化よりもかなり小さい。更に、モアレ角度θの変化に対する敏感度は、係数（Ｌ／２λ）が１よりも小さくなるように比較的に近接させて検出器５４０，５４１を位置決めすることによって更に低減することができる。モアレ縞５３２，５３３に対して平行な状態から角度Δαだけライン５４２を回転すると、相対信号位相ψの変化を生じるがしかし、この変化は比較的に小さく、約１００（Δα／９０°）（Ｌ／λ）に等しいと推定される。

図１０Ａは本発明による他の位相ずれ格子５５０を略示している。位相ずれ格子５５０は格子ライン５５２を有する左側部分５５１と、格子ライン５５４を有する、括弧５５３によって示した右側部分とからなっている。格子ライン５５４は、格子ラインに対して垂直なライン５５５に沿って格子ライン５５２と相対的に４分の１周期だけずらされている。図１０Ｂは位相ずれ格子５５０と定置格子５０２（図８Ｂ，９Ｂ）によって発生するモアレパターン５６０を略示している。光検出器５６１，５６２は本発明の実施の形態に従ってライン５５５の両側に位置決めされる。この位置決めは、光検出器がラインから等距離にあり、検出器を結ぶライン５５６がライン５５５に対してほぼ垂直になるように行われる。ライン５５４に対するライン５５２の４分の１周期のずれのために、検出器５６１，５６２は９０°の相対位相を有する直交信号を発生する。光検出器５６０，５６１は、それらの信号の相対位相に影響を及ぼすことなく、ライン５５５に対して平行に一緒に並進可能である。モアレパターン５３０と検出器５４０，５４１の場合のように、検出器５６１，５６２はモアレパターン５６０を感知するときに、相対位相を有する信号を提供する。この相対位相は位相ずれ格子５５０と格子５０２の間のモアレ角度θの変化に対して比較的に鈍感である。

モアレパターンの上記の模範的な実施の形態では位相ずれ格子が定置格子として使用され、“慣用”の格子が可動格子として使用されたが、本発明の幾つかの実施の形態では、位相ずれ格子を可動格子として使用し、慣用の格子を定置格子として使用することができる。

本出願の明細書および特許請求の範囲には、動詞“からなっている”、“含む”および“有する”そしてこれらの動詞の活用形はそれぞれ、動詞の目的語が動詞の主語の部材、構成要素、要素または部品を完全に列挙する必要がないことを示すために使用されている。

本発明の実施の形態を詳細に説明して本発明を説明したが、この実施の形態は例を挙げるために提供したものであり、本発明の権利範囲を制限するものではない。説明した実施の形態はいろいろな特徴を有するが、そのすべてが本発明のすべての実施の形態で必要であるとは限らない。本発明の幾つかの実施の形態は幾つかの特徴のみあるいは特徴の組み合わせのみを使用する。当業者にとって、説明した本発明の実施の形態の変形と、上記の実施の形態で説明したものとは異なる特徴の組み合わせを有する本発明の実施の形態が考えられる。本発明の範囲は次の特許請求の範囲によってのみ制限される。

Claims (6)

1. 物体を取付け可能な台と、
   前記台に取付けられ、モータから可動本体に運動エネルギーを伝えるための連結面を有する少なくとも１個の圧電モータと、
   前記連結面に接触する面を有する駆動レールと、
   前記駆動レールに対して平行であり、前記台を実質的に自由に移動案内するガイドレールと、
   前記駆動レールの面に対して平行である前記台の側面に取り付けられた帯部と、当該帯部からほぼ垂直方向に延在する爪とを有する板ばねであって、
   （ａ）前記爪を介して前記駆動レールの面に対して平行な成分と、
   （ｂ）前記帯部を介して前記駆動レールの面に対して垂直な成分と、を有する方向に前記モータの前記連結面を弾性的に付勢する力を加えるように形成された板ばねとを具えており、
   前記駆動レールに沿って両方向に前記台を選択的に並進させる目的で、前記駆動レール面に力を加えるために、前記圧電モータが制御可能であることを特徴とする物体を移動および位置決めするための搬送システム。
2. 請求項１に記載の搬送システムと、
   前記搬送システムの台に取付けられた少なくとも１個の光学要素と、
   前記台ひいては前記光学要素を移動および位置決めするために前記搬送システムを制御するコントローラとを具備することを特徴とする光学系。
3. 前記光学要素がレンズであることを特徴とする請求項２に記載の光学系。
4. 前記レンズがズームレンズ系の構成要素であることを特徴とする請求項３に記載の光学系。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光学系を有することを特徴とするカメラ。
6. 請求項５に記載のカメラを有することを特徴とする携帯電話。

Images