JP6213589B2 - 振動アクチュエータ及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、振動アクチュエータ及び光学機器に関するものである。

従来技術として、例えば、電気機械変換素子を用いて、移動子を駆動する振動アクチュエータが知られているが（特許文献１）、ベアリングが外周部に配置されており、そのベアリングの摺動音が大きいという問題があった。

一方、このような振動アクチュエータは、静音化を図るために、プラスチックのベアリングを用いることが提案されていた（特許文献２）。

特開昭６３−１０３６７５号公報 特開２０１１−１０５３９号公報

上述した従来の振動アクチュエータは、デジタル一眼レフカメラのレンズ鏡筒に用いられているが、レンズ鏡筒の小型化が要請されており、振動アクチュエータの全長を短縮することが望まれていた。

本発明の課題は、レンズ鏡筒の全長の短縮化を図ることを可能にする振動アクチュエータ、光学機器を提供することである。

本発明は、以下のような手段により課題を解決する。
第１の発明は、電気機械変換素子により駆動される振動子と、前記振動子により回転されるロータと、前記ロータの少なくともスラスト方向の位置を規制するロータホルダと、前記ロータが回転すると回転する支持部材と、前記ロータを前記振動子側へ加圧する加圧部材と、を備え、前記ロータホルダは、環状の筒部と、前記筒部の外周側に設けられ前記ロータ側からの加圧力を受ける第１面を有する外周側フランジ部と、前記筒部の内周側に設けられ前記第１面と前記振動子との間で前記支持部材と接する第２面を有する内周側フランジ部とを有し、前記ロータの少なくとも一部は、ラジアル方向において前記ロータホルダの前記筒部に対して前記支持部材の反対側に設けられ、かつ、前記スラスト方向において前記支持部材と同じ位置に設けられている振動アクチュエータである。
第２の発明は、電気機械変換素子により駆動される振動子と、前記振動子により回転されるロータと、前記ロータの少なくともスラスト方向の位置を規制するロータホルダと、前記ロータホルダの一部と接する支持部材と、前記ロータを前記振動子側へ加圧する加圧部材と、を備え、前記ロータホルダは、環状の筒部と、前記筒部の外周側に設けられ前記ロータ側からの加圧力を受ける第１面を有する外周側フランジ部と、前記筒部の内周側に設けられ前記第１面と前記振動子との間で前記支持部材と接する第２面を有する内周側フランジ部とを有し、前記ロータの少なくとも一部は、ラジアル方向において前記ロータホルダの前記筒部に対して前記支持部材の反対側に設けられ、かつ、前記スラスト方向において前記支持部材と同じ位置に設けられている振動アクチュエータである。
第３の発明は、第１又は第２の発明の振動アクチュエータの中空部に光路が配置されていることを特徴とする光学機器である。

本発明によれば、振動アクチュエータの全長の短縮化ができるという効果がある。

本発明による振動アクチュエータの実施形態を示す詳細断面図である。 本発明による振動アクチュエータの実施形態を示す断面図である。 本発明による振動アクチュエータの実施形態を示す斜視図である。 本発明による振動アクチュエータの実施形態を示す部分分解図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
まず、本実施形態の振動アクチュエータの基本構造について説明する。
本実施形態の振動アクチュエータは、ステータ１１、圧電体１２、ロータ１３、中筒１４、緩衝部材１５、吸振材１６等を備えている。
ステータ１１は、ステンレス材料やインバー材料等の鉄合金や真鍮等の弾性変形が可能な金属材料を用いて形成された略円環形状の部材であり、一方の端面には、圧電体１２が設けられ、他方の面には、複数の溝を切って形成された櫛歯部１１ａが形成されている。この櫛歯部１１ａの先端面は、圧電体１２の励振により、進行波が発生し、ロータ１３を駆動する駆動面となる。

圧電体１２は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機能を有し、本実施形態では、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いて形成され、導電性の接着剤等を用いて、ステータ１１に接合されている。圧電体１２上には、不図示のフレキシブルプリント基板と電気的に接続された電極が形成されており、このフレキシブルプリント基板から供給される駆動信号によって、圧電体１２が励振される。

ロータ１３は、略円環形状の部材であり、後述するウェーブワッシャ４の加圧力によってステータ１１の駆動面に加圧接触され、ステータ１１の進行波によって摩擦駆動される。

中筒１４は、本実施形態の振動アクチュエータをレンズ鏡筒に固定する部材である。

緩衝部材１５は、ゴム等を用いて形成された略円環形状の部材である。この緩衝部材１５は、ステータ１１の振動を中筒１４側へ伝えないようにする部材であり、ステータ１１と中筒１４との間に設けられている。

吸振材１６は、不織布やフェルト等を用いて形成された略円環形状の部材である。この吸振材１６は、ロータ１３の振動をウェーブワッシャ４側へ伝えないようにする部材であり、ロータ１３と後述するロータホルダ２の外周側フランジ部２ａとの間に設けられている。

次に、本実施形態による振動アクチュエータをさらに詳しく説明する。
この振動アクチュエータは、ステータ１１とロータ１３を圧接させることにより、ステータ１１のロータ側面で発生する進行波を、ロータ１３に回転力として変換して伝えている。振動アクチュエータは、この圧接力を適切に受けないと出力が落ちてしまい、性能が劣り、かつ、耐久性も劣ってしまう。
そのため、振動アクチュエータは、ベアリングが必要となる。中空状の振動アクチュエータの場合には、ベアリングとしては、大型のスラストベアリングを用いる場合と、３個のミニチュアベアリングを用いる場合の２通りの方法がある。ミニュチュアベアリングの場合には、全長を短縮するのには不向きである。そこで、本実施形態では、振動アクチュエータの回転軸と、スラストベアリングの回転軸が一致するタイプの大型のスラストベアリングを採用し、静音化と全長短縮化を図るようにしたものである。

本実施形態の振動アクチュエータは、前述した基本構造に加え、スラストベアリングリテーナユニット（以下、リテーナユニットという）１と、ロータホルダ２と、軌道体３と、ウェーブワッシャ４と、バヨネット５等とを備えている。

図１、図４に示すように、リテーナユニット１は、ステータ１１の回転軸と回転軸が同軸に設けられ、ロータホルダ２の円筒部２ｃの内周側に配置されている。このリテーナユニット１は、ドーナツ板状のリテーナ１ａに複数のベアリング鋼球１ｂが回転可能に保持されている。

ロータホルダ２は、ロータ１３のスラスト方向及びラジアル方向の位置を規制する中空状の部材であり、外周側フランジ部２ａと内周側フランジ部２ｂとが、円筒部２ｃの両側に形成されている。内周側フランジ部２ｂは、円筒部２ｃ側（内側）の面が軌道面２ｄとなっている。また、外周側フランジ部２ａは、ロータ１３の加圧力を受ける部分であり、外部に出力を取り出す出力取り出し部２ｅが設けられている。

軌道体３は、ドーナツ板状の部材であり、リテーナユニット１側が軌道面３ａ，ウェーブワッシャ４側が当たり面３ｂになっている。軌道面３ａ及び当たり面３ｂは、ロータホルダ２の円筒部２ｃの内側に配置されている。

ウェーブワッシャ４は、ロータ１３とステータ１１とをスラスト方向に圧接させる加圧部材である。

バヨネット５は、ドーナツ板状の部材であり、内周側に３個の爪部５ａが形成されており、中筒１４の内周面に形成された溝１４ａ（図４参照）に係合することにより、上記各部材を中筒１４に固定することができる。

本実施形態による振動アクチュエータは、上記のように構成されているので、以下のような効果がある。
（１）振動アクチュエータは、以下の３つが音の発生源になっている。
（ａ）ステータ１１とロータ１３の摺動面
（ｂ）ベアリングの軌道面２ｄ，３ａ
（ｃ）ウェーブワッシャ４の当たり面３ｂ
本実施形態は、ベアリング１の２つの軌道面２ｄ，３ａが共にロータホルダ２の内周側に配置される。また、軌道体３のウェーブワッシャ４の当たり面３ｂがロータホルダ２の内周側に配置される。
（ｂ）と（ｃ）の片面（当たり面３ｂ）側まで、ロータホルダ２でカバーされることにより、外部への音の伝達がさえぎられ、静音化が図られた。

（２）軌道体３の材質をプラスチック（可塑性材料）とすることによって、ベアリングから発生する音（ｂ）とウェーブワッシャ４の当たり面３ｂから発生する音（ｃ）を低減することができる。
また、リテーナ１ａの材質をプラスチックとすることによって、ベアリング１から発生する音（ｂ）を低減することができる。
プラスチックとして、好適な例は、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）等の熱硬化性樹脂である。

（３）ベアリングの軌道面２ｄ，３ａから発生する音（ｂ）に関して、スラストベアリングのベアリング鋼球１ｂの数を変化させて評価したところ、ステータ１１の進行波の波数の整数倍では音が大きくなった。そのため、本実地形態では、スラストベアリングのベアリング鋼球１ｂの数をステータ１１に発生する進行波の波数の整数倍でないようにすることにより、静音化が図られた。

（４）ロータホルダ２のロータスラスト受けの外周側フランジ部２ａよりも、ロータホルダ２のベアリングの軌道面２ｄを、ステータ１１側に配置したことにより、振動アクチュエータの全長を短縮できた（例えば、従来２５〜３０ｍｍであったものが、１５ｍｍに短縮できた）。

（５）中筒１４が中空状であり、内部に光路を通すことができるので、光学機器に用いる振動アクチュエータの全長を短縮化すると共に、静音化に最適である。

以上説明したように、実施の形態によれば、振動アクチュエータのさらなる静音化と全長の短縮化ができると共に、光学機器の動画撮影を好適に行うことができる、という効果がある。

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）ロータホルダ２は、内周側フランジ部２ｂの円筒部２ｃ側（内側）の面が軌道面２ｄとなっている。このため、軌道面２ｄにプラスチックの薄板を貼ったり、プラスチック層を形成することにより、さらなる静音化が図れる。
（２）本実施形態では、デジタル一眼レフカメラについて説明したが、本発明はこれに限定されず、デジタルコンパクトカメラ、ビデオカメラ等にも適用可能である。

１：スラストベアリングリテーナユニット、１ａ：リテーナ、１ｂ：ベアリング鋼球
２：ロータホルダ、２ａ，２ｂ：フランジ部、２ｃ：円筒部、２ｄ：軌道面、２ｅ：出力取り出し部、３：軌道体、３ａ：軌道面、３ｂ：当たり面、４：ウェーブワッシャ、５：バヨネット、１１：ステータ、１２：圧電体、１３：ロータ、１４：中筒、１５：緩衝部材、１６：吸振材

Claims (10)

1. 電気機械変換素子により駆動される振動子と、
   前記振動子により回転されるロータと、
   前記ロータの少なくともスラスト方向の位置を規制するロータホルダと、
   前記ロータが回転すると回転する支持部材と、
   前記ロータを前記振動子側へ加圧する加圧部材と、
   を備え、
   前記ロータホルダは、環状の筒部と、前記筒部の外周側に設けられ前記ロータ側からの加圧力を受ける第１面を有する外周側フランジ部と、前記筒部の内周側に設けられ前記第１面と前記振動子との間で前記支持部材と接する第２面を有する内周側フランジ部とを有し、
   前記ロータの少なくとも一部は、ラジアル方向において前記ロータホルダの前記筒部に対して前記支持部材の反対側に設けられ、かつ、前記スラスト方向において前記支持部材と同じ位置に設けられている振動アクチュエータ。
2. 電気機械変換素子により駆動される振動子と、
   前記振動子により回転されるロータと、
   前記ロータの少なくともスラスト方向の位置を規制するロータホルダと、
   前記ロータホルダの一部と接する支持部材と、
   前記ロータを前記振動子側へ加圧する加圧部材と、
   を備え、
   前記ロータホルダは、環状の筒部と、前記筒部の外周側に設けられ前記ロータ側からの加圧力を受ける第１面を有する外周側フランジ部と、前記筒部の内周側に設けられ前記第１面と前記振動子との間で前記支持部材と接する第２面を有する内周側フランジ部とを有し、
   前記ロータの少なくとも一部は、ラジアル方向において前記ロータホルダの前記筒部に対して前記支持部材の反対側に設けられ、かつ、前記スラスト方向において前記支持部材と同じ位置に設けられている振動アクチュエータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記支持部材と前記加圧部材は、前記第１面と第２面との間で接する振動アクチュエータ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記ロータホルダは環状であり、前記第１面は、前記第２面よりも外周側で前記ロータの加圧力を受けること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
5. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記ロータホルダは環状であり、前記第２面及び前記加圧部材は、前記第１面よりも内周側で前記支持部材と接すること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記第１面は、スラスト方向の加圧力を受けること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記ロータホルダは、前記外周側に設けられた外周側フランジ部と、前記内周側に設けられた内周側フランジ部と、前記外周側フランジ部と前記内周側フランジ部との間の環状の筒部と、を有し、
   前記支持部材は、前記ロータホルダの前記筒部の内周側に配置されていること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
8. 請求項７に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記第２面よりも前記振動子から離れた、前記支持部材が接触する第３面が、前記ロータホルダの前記筒部の内周側に配置されていること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
   前記支持部材は、スラストベアリングであること、
   を特徴とする振動アクチュエータ。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータの中空部に光路が配置されていること、
    を特徴とする光学機器。

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