JP6253715B2 - Vibration wave drive device and image shake correction device - Google Patents
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Description
本発明は、振動波駆動装置及びこれを用いた画像振れ補正装置に関するものである。 The present invention relates to a vibration wave drive device and an image shake correction device using the same.
振動子に振動を励起し、これに加圧接触された移動体を移動する振動波駆動装置が数多く提案されている。これらは特に精密な動作が求められる光学機器において、重要な機能部品として位置付けられている。その中に、直動型(直線状に移動体を移動可能な型式)の振動波駆動装置を複数配して駆動を組み合わせ、移動体の2次元方向への移動を可能にして、画像振れ補正装置として用いるものがある(特許文献1及び特許文献2参照)。 Many vibration wave driving devices have been proposed that excite vibrations in a vibrator and move a moving body that is in pressure contact with the vibrator. These are positioned as important functional components in an optical instrument that requires particularly precise operation. Therein, a combination of a plurality arranged by driving the vibration wave driving apparatus Chokudogata (linearly movable mobile of type), thereby enabling movement of the two-dimensional direction of the moving body, which vibration image Some devices are used as correction devices (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
しかしこれらの複数の振動波駆動装置による駆動を組み合わせる方法には、以下の解決すべき重要な課題がある。 However, the method of combining the driving by the plurality of vibration wave driving devices has the following important problems to be solved.
例えば移動体の移動方向によっては、この移動体の移動方向と、複数の振動波駆動装置のうち、いずれかの振動波駆動装置の駆動方向とが直交、又は直交に近い角度で交差する場合がある。この場合には、この移動方向と直交、又は直交に近い角度で交差する振動波駆動装置は駆動に寄与できないばかりか、移動体と振動波駆動装置の接触による摩擦力が移動体の移動の負荷となり、エネルギー的に損失を生じるため、出力ロスとなる。そして例えば画像振れ補正装置の駆動装置として使用する場合には、画像振れ補正装置の特性低下を引き起こしてしまう。 For example, depending on the moving direction of the moving body, the moving direction of the moving body and the driving direction of any of the plurality of vibration wave driving devices may intersect at an angle or near an orthogonal angle. is there. In this case, the vibration wave driving device that intersects the moving direction orthogonally or at an angle close to the orthogonal direction cannot contribute to driving, and the frictional force due to the contact between the moving body and the vibration wave driving device causes the load of movement of the moving body. Since energy is lost, output loss occurs. For example, when used as a drive device of an image shake correction apparatus, the characteristics of the image shake correction apparatus are deteriorated.
このような課題に対して、先の特許文献1及び特許文献2では、移動体との加圧方向の振動を励起し、摩擦力を減らして出力ロスを低減するという構成が開示されている。 In order to deal with such problems, Patent Document 1 and Patent Document 2 described above disclose a configuration in which vibration in a pressurizing direction with a moving body is excited to reduce frictional force and reduce output loss.
しかしながら、前述した振動波駆動装置や画像振れ補正装置での出力ロスの低減手段では、出力ロスの低減効果はあるが、移動体の移動に寄与しない振動波駆動装置に、振動を励起するために電気エネルギーが必要となり、これによる消費電力が大きくなる。また、移動体との加圧方向の振動の大きさも一定以上に大きくしないと出力ロスを効果的に抑制することができ困難である。このため、一定値以上の大きな振幅の振動を発生させる必要があり、消費電力も大きくなるという問題がある。 However, the means for reducing the output loss in the vibration wave driving device and the image shake correction device described above have the effect of reducing the output loss, but excite vibrations in the vibration wave driving device that does not contribute to the movement of the moving body. Electric energy is required, and power consumption due to this is increased. Moreover, unless the magnitude of vibration in the pressurizing direction with the moving body is increased to a certain level or more, it is difficult to effectively suppress output loss. For this reason, it is necessary to generate a vibration having a large amplitude of a certain value or more, and there is a problem that power consumption increases.
本発明の目的は、消費電力を大きくせずに先の出力ロスを小さくできる振動波駆動装置及び画像振れ補正装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vibration wave driving device and an image shake correction device that can reduce the previous output loss without increasing power consumption.
本願の請求項1に記載の振動波駆動装置の第1の構成は、電気機械エネルギー変換素子を有する第1の振動子と、電気機械エネルギー変換素子を有する第2の振動子と、前記第1の振動子に励起された振動により摩擦力によって前記第1の振動子に対して第1の振動子の駆動方向に相対移動し、前記第2の振動子に励起された振動により摩擦力によって前記第2の振動子に対して第2の振動子の駆動方向に相対移動する移動体と、を有する振動波駆動装置において、前記第1の振動子の駆動方向と前記第2の振動子の駆動方向とは、前記第1の振動子及び前記第2の振動子のそれぞれと前記移動体とが接触する面と平行な同一平面内で交差しており、前記第1の振動子を支持しており、前記同一平面内において前記第1の振動子の駆動方向と交差する方向に前記第1の振動子を移動可能な第1の移動機構と、前記第2の振動子を支持しており、前記同一平面内において前記第2の振動子の駆動方向と交差する方向に前記第2の振動子を移動可能な第2の移動機構と、を有することを特徴とする。 A first configuration of the vibration wave driving device according to claim 1 of the present application includes a first vibrator having an electromechanical energy conversion element, a second vibrator having an electromechanical energy conversion element, and the first vibrator. Relative to the first vibrator in the driving direction of the first vibrator by the frictional force caused by the vibration excited by the vibrator, and the frictional force caused by the vibration excited by the second vibrator. In a vibration wave driving device having a moving body that moves relative to the second vibrator in the driving direction of the second vibrator, the driving direction of the first vibrator and the driving of the second vibrator The direction intersects each of the first vibrator and the second vibrator in the same plane parallel to the surface where the movable body contacts, and supports the first vibrator. And the driving direction of the first vibrator in the same plane The first moving mechanism capable of moving the first vibrator in the direction of the difference and the second vibrator are supported, and intersect the driving direction of the second vibrator in the same plane. And a second moving mechanism capable of moving the second vibrator in a direction .
本発明によれば、振動子が駆動方向と異なる方向に力が働いた場合に、当該力が働いた方向に移動する機構を有することで、振動波駆動装置及び画像振れ補正装置の、消費電力を大きくすることなく、出力ロスを小さくできる。 According to the present invention, when a force is applied to the vibrator in a direction different from the drive direction, the power consumption of the vibration wave drive device and the image shake correction device is achieved by having a mechanism that moves in the direction in which the force is applied. The output loss can be reduced without increasing the value.
以下に本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
本発明は、電気機械エネルギー変換素子を有する振動子と、前記振動子を支持する支持部材と、を有し、前記振動子に振動を励起して、摩擦力によって前記振動子と接触する移動体を移動させる振動波駆動装置において、前記振動子が、前記振動子と前記移動体とが接触する面と平行な平面内で、前記振動子の駆動する第1の方向と交差する第2の方向に移動可能な移動機構を有するものである。 The present invention includes a vibrator having an electromechanical energy conversion element, and a support member that supports the vibrator, and excites vibration in the vibrator and contacts the vibrator by a frictional force. In the vibration wave driving apparatus for moving the vibrator, the vibrator has a second direction intersecting a first direction driven by the vibrator in a plane parallel to a surface in contact with the vibrator and the moving body. It has a moving mechanism which can move to.
本発明において、「振動子と移動体とが接触する面」とは、振動子と移動体とが接触する複数の接触点を含む仮想的な平面を意味する。そして「振動子と移動体とが接触する面と平行な平面(同一平面)」とは前記した仮想的な「振動子と移動体とが接触する面」と平行な仮想的な平面を意味しており、無数に存在する。これらの平面は、本発明の移動機構の移動方向を規定するための方向である、第1の方向と第2の方向とを明確に把握するために規定する平面である。本発明において、前記第1の方向とは、前記振動子が移動体を移動させる方向であり、駆動方向ともいう。また本発明の前記第2の方向とは本発明の移動機構により移動可能な方向であり、「かわし方向」ともいい、本来の移動体の移動方向と交差する方向に力が作用した場合に当該力に抗することなく移動する(かわす)方向を意味する。そして本発明の移動機構は、上記構成によって規定される第2の方向に移動可能であることを特徴とするものである。 In the present invention, the “surface where the vibrator and the moving body are in contact” means a virtual plane including a plurality of contact points where the vibrator and the moving body are in contact. “The plane parallel to the surface where the vibrator and the moving body contact (same plane)” means the virtual plane parallel to the virtual “surface where the vibrator and the moving body contact”. And innumerable. These planes are planes that are defined to clearly grasp the first direction and the second direction, which are directions for defining the moving direction of the moving mechanism of the present invention. In the present invention, the first direction is a direction in which the vibrator moves the moving body, and is also referred to as a driving direction. In addition, the second direction of the present invention is a direction that can be moved by the moving mechanism of the present invention, and is also referred to as a “drilling direction”, and is applied when a force acts in a direction that intersects the moving direction of the original moving body. It means the direction of moving (dodging) without resisting force. The moving mechanism of the present invention is characterized in that it can move in the second direction defined by the above configuration.
本発明において振動子を選択的に第2の方向に移動可能とする(第1の方向には実質的に移動しない)構成としては、第2の方向のみに移動可能なガイド部材を設けることにより実現できる。さらに、振動子を弾性部材(典型的にはバネ部材)で支持しておき、当該弾性部材を特定の方向のみ変位しやすい構成とすることによっても実現できる。 In the present invention, the vibrator can be selectively moved in the second direction (not substantially moved in the first direction) by providing a guide member that can move only in the second direction. realizable. Furthermore, the vibrator can be supported by an elastic member (typically a spring member) and the elastic member can be easily displaced only in a specific direction.
本発明において「第1の方向と交差する第2の方向」が存在する状態とは、第1の方向である移動方向とは異なる方向の成分が存在している(第1の方向とは異なる方向に移動する力が生じている)状態を意味する。このように移動方向とは異なる方向に移動する力が働いている状態は、前述したように出力ロスの原因となる。第1の方向と第2の方向との交差する角度は典型的には90°の時が最も出力ロスを生じる可能性が高いが、わずかでも交差していれば、その交差角度に応じた出力ロスが発生し得る。 In the present invention, the state in which the “second direction intersecting the first direction” exists includes a component in a direction different from the moving direction that is the first direction (different from the first direction). This means a state in which a force moving in the direction is generated. As described above, a state in which a force moving in a direction different from the moving direction is acting causes output loss as described above. The angle at which the first direction and the second direction intersect typically has the highest possibility of causing an output loss when it is 90 °, but if there is even a slight intersection, the output according to the intersection angle Loss can occur.
本発明の振動子は、振動板(振動体ともいう)と、電気機械エネルギー変換素子(代表的には圧電セラミックス)と、から構成され、電気機械エネルギー変換素子に所定の電界を印加することにより、所望の振動を励振させることができる。 The vibrator according to the present invention includes a diaphragm (also referred to as a vibrating body) and an electromechanical energy conversion element (typically piezoelectric ceramics), and applies a predetermined electric field to the electromechanical energy conversion element. The desired vibration can be excited.
本発明において直動型振動波駆動装置とは、直線状に駆動可能な振動波駆動装置を意味しており、リニア型振動波駆動装置ともいう。そして単体では、移動体(被駆動体ともいう)を直線的に移動させる構成となるが、複数の直動型の振動波駆動装置を組み合わせることで、移動体を所望の方向に移動させることができる。 In the present invention, the direct acting vibration wave driving device means a vibration wave driving device that can be driven linearly, and is also called a linear vibration wave driving device. The single body is configured to move the moving body (also called the driven body) linearly, but the moving body can be moved in a desired direction by combining a plurality of direct-acting vibration wave driving devices. it can.
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの記載によって何ら限定されるものではない。また、各実施例における「方向」は全て、「振動子と移動体とが接触する面と平行な平面」内の方向を意味する。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these descriptions. In addition, all the “directions” in the embodiments mean directions in “a plane parallel to the surface where the vibrator and the moving body contact”.
図3は、本発明の第1の実施例に係る撮像装置としてのカメラの断面図である。そして図3のカメラは、動画及び静止画の撮影機能を有する。1はレンズ鏡筒で、2はカメラボディである。3は、レンズ鏡筒1に内蔵された画像振れ補正装置3である。画像振れ補正装置3には、光学レンズ4と、光学レンズ4が保持された移動体5と、移動体5を移動させる振動波駆動装置6がある。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a camera as an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. The camera shown in FIG. 3 has a moving image and still image shooting function. Reference numeral 1 denotes a lens barrel, and 2 denotes a camera body. Reference numeral 3 denotes an image blur correction device 3 built in the lens barrel 1. The image blur correction device 3 includes an optical lens 4, a moving
また、図3には示していないが、レンズ鏡筒1には、光学レンズ4以外の光学系、レンズ鏡筒1の振れを検出する加速度センサ、移動体の2次元の移動を検出するエンコーダが設けられる。さらに、振動波駆動装置6に電気エネルギーを供給する電源、加速度センサから出力される信号とエンコーダから出力される信号とを処理して電源を操作する制御方法を内蔵した制御部が設けられる。 Although not shown in FIG. 3, the lens barrel 1 includes an optical system other than the optical lens 4, an acceleration sensor that detects shake of the lens barrel 1, and an encoder that detects two-dimensional movement of the moving body. Provided. Furthermore, a power supply that supplies electric energy to the vibration wave driving device 6 and a control unit that incorporates a control method that processes the signal output from the acceleration sensor and the signal output from the encoder to operate the power supply are provided.
カメラボディ2内には撮像素子7がある。被写体からの光が、レンズ鏡筒1内の光学レンズ4を含む光学系を透過し、カメラボディ2内の撮像素子7に入射する。加速度センサの信号に基づき、画像振れ補正装置3により光学レンズ4を移動させることで、画像の振れを補正する事が可能となっている。 There is an image sensor 7 in the camera body 2. Light from the subject passes through an optical system including the optical lens 4 in the lens barrel 1 and enters the image sensor 7 in the camera body 2. By moving the optical lens 4 by the image blur correction device 3 based on the signal from the acceleration sensor, it is possible to correct the image blur.
図2は、撮像素子7側から見た移動体5と振動波駆動装置6の配置を示している。移動体5は、耐摩耗性の高い熱処理されたステンレス鋼からなり、円環形状に加工されている。中心部には画像触れ補正用の光学レンズ4が保持されている。振動波駆動装置6は光路を妨げないように、光学レンズ4を径方向に避けて配置されている。周方向を等分割するように4つの振動波駆動装置6(6A、6B、6C、6D)が配置されている。
FIG. 2 shows the arrangement of the moving
振動波駆動装置6は、直動の前進駆動及び後進駆動が可能になっており、各々の駆動方向を矢印8で示している。振動波駆動装置6A及び6Cの駆動方向は図中のX方向となっており、振動波駆動装置6B及び6Dの駆動方向は図中のY方向となっている。これらは駆動方向が直交している配置となっている。これらの駆動を組み合わせる事で、移動体5の、XY平面内の2次元の移動が可能となっている。本実施例では、駆動方向が直交する振動波駆動装置6によって、移動体5の2次元の移動を可能としたが、駆動方向が、交差するように振動波駆動装置6を配置すれば、本実施例と同じく2次元の移動体5の移動が可能である。
The vibration wave drive device 6 is capable of linear drive forward drive and reverse drive, and the respective drive directions are indicated by
図1は、本発明の振動波駆動装置6の斜視図である。図中の座標系は、直交座標系を右手系で示している。 FIG. 1 is a perspective view of a vibration wave driving device 6 of the present invention. The coordinate system in the figure shows the orthogonal coordinate system as a right-handed system.
9は矩形板形状の振動子である。振動子9は、二つの突起部12を有する振動板10と、振動板10に固着された電気機械エネルギー変換素子である圧電セラミックス11とで構成される。振動板10には、梁部と振動子固定部13がある。二つの突起部12は振動子9の長手方向に並んで配置されている。
Reference numeral 9 denotes a rectangular plate-shaped vibrator. The vibrator 9 includes a
14は振動子固定部13と固着されているスリーブで、15はレンズ鏡筒1に端部が固定されたバーである。スリーブ14には穴が開いており、その穴をバー15が貫通し、これらの組合せで、ガイド部材となっている。本発明におけるガイド部材とは特定の方向の移動を許容し、それ以外の方向への移動は拘束する部材のことをいう。振動子9がバー15の長手方向に移動可能となっている。また、スリーブ14とバー15の接触面にはグリースが塗布されており、摺動抵抗は極めて小さくなっている。突起部12の上面は移動体5に接触しており、バー15が不図示のコイルバネによって、突起部12が移動体5の方向に加圧されている。これによって、突起部12と移動体5は加圧接触している。
圧電セラミックス10に電源から交番電圧を印加し、振動子9に二つの振動モードの振動を励起する。図4の(a)と(b)に二つの振動モードを示す。図4(a)の振動モードはAモードともいう。また図4(b)の振動モードはBモードともいう。図4(a)に示す振動モードは、突起部12の上面が、振動子9の長手方向(送り方向ともいう:図中X方向)に振動する振動モード(Aモード)である。図4(b)に示す振動モードは、突起部12の上面が、移動体5との接触方向(突き上げ方向ともいう)に振動する振動モード(Bモード)である。これら二つの振動モードの振動を時間位相を略90°で励起するように、交番電圧を設定している。ここで略90°と記載した意味は、正確に90°でなくても、必要な振動が合成させる範囲で許容するという意味である。以下本発明における「略〜」という表現は同様の意味である。これにより、突起部12の上面は楕円軌跡で運動し、接触している移動体5を図4(a)中のXの方向の一方向に移動させる。また、二つの振動モードの振動の位相差を略−90°とすると、逆方向に移動体5を移動させられる。
An alternating voltage is applied to the piezoelectric ceramic 10 from a power source to excite the vibrator 9 in two vibration modes. 4A and 4B show two vibration modes. The vibration mode in FIG. 4A is also referred to as an A mode. Moreover, the vibration mode of FIG.4 (b) is also called B mode. The vibration mode shown in FIG. 4A is a vibration mode (A mode) in which the upper surface of the
これらの移動方向が、先に図2中の矢印8で示した振動波駆動装置6の駆動方向(Y方向:第1の方向)となっている。
These moving directions are the driving directions (Y direction: first direction) of the vibration wave driving device 6 previously indicated by the
本実施例では、振動波駆動装置6が、駆動方向(第1の方向)に直交した方向(第2の方向)に、スリーブ14とバー15で構成されたガイド部材を有している。これにより、移動体5がX方向(第2の方向)に移動した際には、振動波駆動装置6B及び6Dは、移動体5の動きに伴ってX方向に移動する。そしてX方向への移動は何ら拘束されず抵抗も実質的に無視できる。このため、振動波駆動装置6B及び6Dから、移動体5に働くX方向の力をほぼゼロにでき、移動体5の移動を妨げず、出力ロスがほぼない。
In this embodiment, the vibration wave driving device 6 has a guide member composed of a
本発明では、振動波駆動装置6B及び6Dに図4(a)の振動モード(Aモード)の振動を励起する必要がなく、電気機械エネルギー変換素子11に印加する電圧を小さくすることができる。このために消費されていた消費電力が削減できる。そして、電気機械エネルギー変換素子11に印加する電圧をゼロにすると、最も消費電力の削減効果が大きくなる。
In the present invention, it is not necessary to excite the vibration mode (A mode) vibration of FIG. 4A in the vibration
本実施例では、図2で、移動体5をY方向(第1の方向)に移動体を駆動する場合に、X方向(第2の方向)に移動体5を移動させる場合を述べた。同様に、移動体5をX方向(第1の方向)に駆動する場合にはY方向(第2の方向)に振動子を移動可能な機構を設けることによって本発明の効果を得ることができる。また、X方向とY方向とが90°以外の角度で交差する場合、振動波駆動装置6(6A、6B、6C、6D)のいずれも、その駆動方向と移動体5の移動方向は交差するため、駆動方向と直交した方向の摩擦力成分が発生する。そのような場合でも、本発明によれば、移動体5と振動波駆動装置6の間の摩擦力による出力ロスを抑制することができる。
In the present embodiment, the case where the moving
また、本実施例では、振動波駆動装置6のみを用いて、移動体の2次元の移動をさせているが、その一部を、接触を用いない電磁モータに置き換えても良い。例えば、1つの電磁モータと1つの振動波駆動装置6を、駆動方向が異なるように配置しても移動体5の2次元方向の移動を行うことができる。
In the present embodiment, the moving body is moved two-dimensionally using only the vibration wave driving device 6, but a part thereof may be replaced with an electromagnetic motor that does not use contact. For example, the moving
また本発明の振動波駆動装置は、レンズ鏡筒1に画像振れ補正装置3を内臓した例を示したが、カメラボディ2に内蔵しても良いし、カメラボディ内の撮像素子を移動させるように構成しても、本実施例と同様の効果が得られる。また、振動子9の形状や振動モードも別のものであっても、本発明の効果は得られる。 Moreover, although the vibration wave driving device of the present invention has shown the example in which the image blur correction device 3 is incorporated in the lens barrel 1, it may be built in the camera body 2 or may move the image sensor in the camera body. Even if it comprises, the effect similar to a present Example is acquired. Even if the shape and vibration mode of the vibrator 9 are different, the effect of the present invention can be obtained.
ここで、本実施例にて先行技術を用いた場合の問題点について図2を用いて説明する。例えば、X方向(第2の方向)に画像が振れ、それを相殺するようにX方向に移動体5を移動させる場合には、振動波駆動装置6B及び6Dは、駆動方向がY方向に向いているため、駆動に寄与しない。また、移動体5と振動波駆動装置6B及び6Dは、加圧接触している為に、この間に摩擦力が生じ、移動体5がX方向に移動するのを阻害してしまう。この阻害の程度を緩和するために、図4(a)に示した突起部12の上面が移動体5との接触方向に振動する振動モードの振動を励起していた。しかし、摩擦力を十分に低減するには、大きな振幅を起こす必要がある。そのために大きな振幅の振動を発生させる必要があり、消費電力が大きくなるという問題がある。
Here, the problem when the prior art is used in this embodiment will be described with reference to FIG. For example, when the moving
図5(a)は、本発明の別の形態の振動波駆動装置を突起部12側から見た斜視図である。図5(b)は、振動波駆動装置を突起部12の反対側から見た斜視図である。図中の座標系は、直交座標系を右手系で示している。両図を用いて、説明する。
FIG. 5A is a perspective view of a vibration wave driving device according to another embodiment of the present invention viewed from the
本実施例では、振動子と固定部の構成、及び振動子の保持構成が実施例1と異なる。ホルダ20は、振動子9の固定部13と結合しており、四角枠状の形状となっている。ホルダ20には弾性部材であるバネ17が取り付けられている。ホルダ20は、振動子9とバネ17の間の空間に、磁石16を保持している。
In the present embodiment, the configuration of the vibrator and the fixing portion and the holding structure of the vibrator are different from those in the first embodiment. The
バネ17は、板金のプレスによって製造されていて、材料はステンレス鋼のバネ材である。但し、本発明に採用し得るバネはこの構成に限らない。バネ17は、ホルダ20に固定されている図中のX方向に伸びた部分と、そこから、図中のZ方向に伸びた部分としてY変形バネ18があり、その先に固定部19がある。固定部19が不図示のレンズ鏡筒1に固定されている。Y変形バネ18は板厚方向が図中のY方向となり、Y方向(第2の方向)にはバネ剛性が小さく、X方向(第1の方向)にはバネ剛性が大きくなる。
The
不図示の磁性体である移動体5を、突起部12に接触させると、磁石16によって、振動子9と移動体5が加圧される。実施例1と同様に、圧電セラミックス11に所定の交番電圧を印加すると、移動体5をX方向(第1の方向)に駆動することができる。移動体5が他のアクチュエータによってY方向(第2の方向)に移動される際には、Y変形バネ部18のY方向のバネ剛性が小さいので、ここがY方向に曲げ変形し、振動子9がY方向に移動する。この時、振動子9から移動体5に与えるY方向の力は、振動子9のY方向の移動量に、Y変形バネ部18のY方向のバネ剛性を乗じた量となる。Y変形バネ部18の板厚を薄くする、あるいは細くする、バネ剛性の小さいバネを使用するなどすれば、このバネ剛性を簡単に小さくでき、移動体5のY方向の移動を妨げる力を小さくできる。また、振動波駆動装置の駆動方向のX方向には、Y変形バネ部18のバネ剛性が大きくなっているので、移動体5を力のロスが少なくX方向に駆動できる。実施例1では、ガイド部材を用いていたが、本実施例では板バネを用いており、より簡素な構造で本発明の効果が得られる。
When the
図6は、本発明の別の形態の振動波駆動装置を突起部12の反対側から見た斜視図である。図中の座標系は、直交座標系を右手系で示している。
FIG. 6 is a perspective view of a vibration wave driving device according to another embodiment of the present invention as viewed from the opposite side of the
本実施例は、バネ17のY変形バネ18が図中のY方向(第2の方向)に二つ並び、その先の固定部19が2つある点で実施例2と異なる。2つの固定部19は、不図示のレンズ鏡筒1に固定されている。この構成は、弾性的に、Y方向(第2の方向)の平行クランク機構になっている。振動子9が移動体5からY方向の力を受けた際、振動子9には、XZ平面内の回転運動が起こり難く、主にY方向に運動する。本実施例も実施例2と同様に、Y変形バネ18は板厚方向が図中のY方向(第2の方向)となっており、Y方向にはバネ剛性が小さくなっている。これにより、移動体5のY方向の移動を妨げる力を小さくできている。また、X方向(第1の方向)にはバネ剛性が大きくなっているので、移動体5を力のロスが少なくX方向に駆動できる。
The present embodiment is different from the second embodiment in that two Y deformation springs 18 of the
さらに、別のアクチュエータの駆動によって移動体5がY方向に移動し、振動子9がY方向に移動した場合には、先の弾性的な平行クランク機構によって、振動子9はXZ平面内の回転運動が、起こり難くなっている。これによって、振動子9の突起部12が移動体5に対しての傾き量が抑制され、突起部12と移動体5との接触の安定化が可能となっている。
Further, when the moving
図7(a)は、本発明の別の形態の振動波駆動装置を突起部12の反対側から見た斜視図である。図7(b)は、振動波駆動装置を突起部12の反対側から見た斜視図である。図中の座標系は、直交座標系を右手系で示している。両図を用いて、説明する。
FIG. 7A is a perspective view of a vibration wave driving device according to another embodiment of the present invention as viewed from the opposite side of the
本実施例は、バネ17のY変形バネ18と固定部19が、振動波駆動装置の駆動方向のX方向(第1の方向)を長手方向としている点で実施例2と異なる。Y変形バネ18の板厚方向は、実施例2と同じく、振動波駆動装置の駆動方向と直交した図中のY方向(第2の方向)となっている。
The present embodiment is different from the second embodiment in that the
本実施例も実施例2と同様に、Y変形バネ18は板厚方向が図中のY方向となっており、Y方向にはバネ剛性が小さくなっている。これにより、移動体5のY方向の移動を妨げる力を小さくできている。また、X方向にはバネ剛性が大きくなっているので、移動体5を力のロスが少なくX方向に駆動できる。本実施例では、バネ17がX方向を長手方向としているために、振動波駆動装置の低背化が可能となっている。
In the present embodiment, similarly to the second embodiment, the Y-
図8(a)は、本発明の別の形態の振動波駆動装置を突起部12の反対側から見た斜視図である。図8(b)は、振動波駆動装置を突起部12の反対側から見た斜視図である。図中の座標系は、直交座標系を右手系で示している。両図を用いて、説明する。
FIG. 8A is a perspective view of a vibration wave driving device according to another embodiment of the present invention as viewed from the opposite side of the
本実施例は、バネ17のY変形バネ18と固定部19が、振動波駆動装置の駆動方向のX方向に2つ配置している点で実施例4と異なる。Y変形バネ18の板厚方向は、実施例4と同じく、振動波駆動装置の駆動方向(第1の方向)と直交した図中のY方向(第2の方向)となっている。
The present embodiment is different from the fourth embodiment in that two Y deformation springs 18 and fixing
本実施例も実施例4と同様に、Y変形バネ18は板厚方向が図中のY方向となっており、Y方向(第2の方向)にはバネ剛性が小さくなっている。これにより、移動体5のY方向の移動を妨げる力を小さくできている。また、X方向(第1の方向)にはバネ剛性が大きくなっているので、移動体5を力のロスが少なくX方向に駆動できる。
In the present embodiment, similarly to the fourth embodiment, the thickness of the
さらに、別のアクチュエータの駆動によって移動体5がY方向に移動し、振動子9がY方向に移動した場合には、XY平面内の回転に対する剛性が大きくなっており、この平面内の回転運動が、起き難くなっている。これによって、振動波駆動装置の駆動方向が、図中XY平面内で回転してしまう量を低減できる。
Further, when the moving
図9(a)は、本発明の別の形態である振動波駆動装置を突起部12の反対側から見た斜視図である。図9(b)は、振動波駆動装置を突起部12の反対側から見た斜視図である。図中の座標系は、直交座標系を右手系で示している。両図を用いて、説明する。
FIG. 9A is a perspective view of a vibration wave driving device according to another embodiment of the present invention viewed from the opposite side of the
本実施例は、バネ17のY変形バネ18と固定部19が、振動波駆動装置の駆動方向に直交した図中のY方向に2つ配置している点で実施例5と異なる。実施例5のように、Y変形バネ18を駆動方向のX方向に2つ配置すると、振動子9がY方向(第2の方向)に大きく移動した際には、Y変形バネ18が長手方向に引っ張られる状態となる。これにより、振動子9のY方向の移動が阻害され、一定以上の移動が必要な場合には、移動体5のY方向の移動が制限される場合がある。これに対し、本実施例ではY変形バネ18をY方向に2つ配置している。振動子9がY方向(第2の方向)に大きく移動したとしても、Y変形バネ18は曲げ変形の状態を保ち、Y変形バネ18が長手方向に引っ張られる現象を抑制できる。
The present embodiment is different from the fifth embodiment in that two Y deformation springs 18 and fixing
また、本実施例のバネ17には、板厚方向がZ方向かつ長手方向がX方向の緩衝部21がある。この緩衝部17は振動子9の、YZ平面内とXZ平面内の回転運動と、Z方向の並進運動が起き易い構成となっている。不図示の移動体5に対し、振動波駆動装置がこれら方向の取付姿勢に誤差をもって固定されたとしても、突起部12の上面が移動体5の面にならい易いようになっている。
Further, the
Y変形バネ18の板厚方向は、実施例5と同じく、振動波駆動装置の駆動方向(第1の方向)と直交した図中のY方向(第2の方向)となっている。本実施例も実施例5と同様に、Y変形バネ18は板厚方向が図中のY方向となっており、Y方向にはバネ剛性が小さくなっている。これにより、移動体5のY方向の移動を妨げる力を小さくできている。また、X方向(第1の方向)にはバネ剛性が大きくなっているので、移動体5を力のロスが少なくX方向に駆動できる。
The plate thickness direction of the
本実施例は制限部材24有する点で実施例1と異なる。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the limiting
図12を用いて説明する。図12は、移動体5と振動波駆動装置6の配置を示している。図1での撮像素子7側から見た図となっている。
This will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows the arrangement of the moving
制限部材24が、直方体形状で、移動体5に固着されている。制限部材24は、各々の振動波駆動装置6(6A、6B、6C、6D)の振動子9が固着しているスリーブ14を、駆動方向8(第1の方向)と直交した方向(第2の方向)に挟むように、二つずつ配置されている。振動波駆動装置6Aでは、スリーブ14のX方向に沿った側面と、制限部材24のX方向に沿った側面とで、X方向のガイドを構成している。これによって、移動体5に対する振動子9及びスリーブ14の駆動方向8(X方向)の相対移動を許容(移動可能)しつつ、これと直交したY方向の相対移動量を制限する構成となっている。その他の振動波駆動装置(6B、6C、6D)でも、同様に、移動体5に対する振動子9及びスリーブ14の駆動方向8の相対移動が許容され、これと直交した方向の相対移動量が制限されている。
The limiting
ここで、制限部材24の効果について、説明する。
Here, the effect of the limiting
振動波駆動装置6Aの駆動方向8はX方向となっており、通常は、移動体5と振動子9のY方向の相対移動は起こらない。この場合には、移動体5に所望の移動量を与えた際、バー15に対する振動子9及びスリーブ14のY方向の移動量は、移動体5の所望の移動量に一致する。
The driving
しかしながら、組み付け誤差などによる駆動方向のズレや外乱などによって、移動体5と振動子9のY方向の滑りによる相対移動が発生する場合がある。この場合には、バー15に対する振動子9及びスリーブ14のY方向の移動量は、移動体5の所望の移動量に、移動体5と振動子9の滑りによる相対移動量が加わった量となる。
However, relative movement due to slippage in the Y direction between the moving
この滑りによる相対移動が繰り返し数多く起こった場合には、移動体5と振動子9及びスリーブ14のY方向の相対移動量が大きくなる場合がある。
When many relative movements due to this slip occur repeatedly, the relative movement amounts in the Y direction of the moving
これが大きくなり過ぎると、スリーブ14とバー15で構成されたガイド部材の突き当たりが起こり、振動子9に姿勢を変化させる不要な力が作用する。これが、移動体5と振動子9の不安定な接触などの問題を引き起こしてしまう。
If this becomes too large, the guide member constituted by the
本実施例では、振動子9及びスリーブ14と移動体5とのY方向の相対移動量を、制限部材24によって制限している。これにより、バー15に対する振動子9及びスリーブ14のY方向の移動量を制限でき、上述の問題を防ぐ効果がある。
In this embodiment, the relative movement amount of the vibrator 9 and the
その他の振動波駆動装置(6B、6C、6D)でも効果は同様である。 The effect is the same in other vibration wave driving devices (6B, 6C, 6D).
また、Y変形バネ18を用いた実施例2から6に述べた振動波駆動装置6においても、制限部材24は効果がある。
Further, the restricting
ここでは、制限部材24の側面と、振動子9が固着されたホルダ20の側面とで、駆動方向と直交した方向のガイドを構成した場合を述べる。
Here, a case will be described in which a guide in a direction orthogonal to the driving direction is configured by the side surface of the limiting
移動体5に所望の移動量を与えた際、この移動量に、移動体5と振動子9のY方向の滑りによる相対移動量が加わった量の変位がY変形バネ18に起こる。このY方向の滑りによる相対移動量が大きくなってしまうと、Y変形バネ18の変形反力が大きくなって、移動体5のY方向の移動を妨げる力が大きくなってしまう。また、Y変形バネ18に塑性変形する程の変形が起こってしまうと、加工硬化によって、さらに移動体5のY方向の移動を妨げる力が大きくなってしまう。
When a desired amount of movement is given to the moving
本実施例のように、制限部材24を設け、移動体5に対する振動子9のY方向の相対移動量を制限すると、Y変形バネ18の変形を小さくする効果が得られる。本実施例では、移動体5に対する振動子9の駆動方向と直交した相対移動量の制限機構として、制限部材24とスリーブ14による構成や、制限部材24とホルダ20による構成を述べたが、これに限るものではなく、バーとスリーブなどの他構成で実現しても良い。また、移動体5に、振動波駆動装置6の駆動方向に沿った溝を有する凹部を設け、この凹部と振動子9の突起部12の側面とで滑りガイドを構成してもよい。これらのように移動体5に対する振動子9の駆動方向と直交した相対移動量を制限可能な制限機構を有すれば良く、制限機構の構成を限定するものではない。
If the limiting
実施例1乃至7では、ガイド部材や板バネを用いた構成であった。しかし、本発明の効果を得る実施例の構成は他にもある。例えば、図10(a)と図10(b)で示した、バネ17に線径の細い丸棒22を振動波駆動装置の駆動方向の図中X方向に配し、その両端を不図示のレンズ鏡筒1に固定することができる。図中の座標系は、直交座標系を右手系で示している。
In Examples 1 to 7, the configuration is such that a guide member or a leaf spring is used. However, there are other configurations of the embodiment that achieve the effects of the present invention. For example, as shown in FIGS. 10A and 10B, a
この構成においては、振動子9は丸棒22を軸として、回転運動が起き易くなっている。移動体5が他のアクチュエータによって、Y方向(第2の方向)に移動された際に、それを阻害しないように、振動子9は突起部12の上面がY方向に移動する回転が起きるようになっている。
In this configuration, the vibrator 9 is easy to be rotated about the
また、他の例として、図11(a)と図11(b)に示した、バネ17に2本のワイヤ23を図中X方向に配し、その両端を不図示のレンズ鏡筒1に固定する例もある。図中の座標系は、直交座標系を右手系で示している。この構成では、特にこの2本のワイヤ23に掛かる張力を調整する事で、容易に振動子9のY方向(第2の方向)の移動に対する剛性を調節する事が可能となっている。
As another example, two
これらの例においても、振動子9がY方向に移動しやすい構成となっているので、移動体5が他のアクチュエータによって、Y方向に移動された際に、それを阻害しないような効果が得られる。
Also in these examples, since the vibrator 9 is configured to easily move in the Y direction, when the moving
また、本発明の効果が得られる物として、移動体5と接触する振動子9の突起部12は、突起形状でなくても良い。さらに、その上面が接触する構成でなく、例えば、突起部12の先端に面取り形状を設けて、その面取りの斜面を移動体5と接触させても良いし、突起部12の先端がR形状となっていても良い。
Moreover, as a thing with which the effect of this invention is acquired, the
さらに、Y変形バネの主たる変形方向を、説明の理解を助けるために各々の図中でX方向と直交するY方向としたが、ここに交差する方向であっても、変形した際にY方向に移動する成分があれば、本発明の効果が得られる。 Furthermore, the main deformation direction of the Y-deformation spring is set to the Y direction orthogonal to the X direction in each of the drawings in order to help understanding of the explanation. If there is a component that moves, the effect of the present invention can be obtained.
1 レンズ鏡筒
2 カメラボディ
3 画像振れ補正装置
4 光学レンズ
5 移動体
6 振動波駆動装置
7 撮像素子
8 振動波駆動装置の駆動方向
9 振動子
10 振動板
11 圧電セラミックス
12 突起部
13 振動子固定部
14 スリーブ
15 バー
16 磁石
17 バネ
18 Y変形バネ
19 固定部
20 ホルダ
21 緩衝部
22 丸棒
23 ワイヤ
24 制限部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens barrel 2 Camera body 3 Image shake correction apparatus 4
Claims (15)
電気機械エネルギー変換素子を有する第2の振動子と、
前記第1の振動子に励起された振動により摩擦力によって前記第1の振動子に対して第1の振動子の駆動方向に相対移動し、前記第2の振動子に励起された振動により摩擦力によって前記第2の振動子に対して第2の振動子の駆動方向に相対移動する移動体と、を有する振動波駆動装置において、
前記第1の振動子の駆動方向と前記第2の振動子の駆動方向とは、前記第1の振動子及び前記第2の振動子のそれぞれと前記移動体とが接触する面と平行な同一平面内で交差しており、
前記第1の振動子を支持しており、前記同一平面内において前記第1の振動子の駆動方向と交差する方向に前記第1の振動子を移動可能な第1の移動機構と、
前記第2の振動子を支持しており、前記同一平面内において前記第2の振動子の駆動方向と交差する方向に前記第2の振動子を移動可能な第2の移動機構と、を有することを特徴とする振動波駆動装置。 A first vibrator having an electromechanical energy conversion element;
A second vibrator having an electromechanical energy conversion element;
Before SL relatively moved in the driving direction of the first vibrator to the first vibrator by frictional force by oscillations excitation to the first transducer, which is excited in the second vibrator vibrating in the vibration wave driving device having a movable body relatively moving in the driving direction of the second oscillator to the second oscillator by the frictional force by,
The driving direction of the first vibrator and the driving direction of the second vibrator are the same in parallel with the surface where the movable body contacts each of the first vibrator and the second vibrator. Intersect in the plane,
Said first transducer supports a, the same said at plane first vibrator driving Dokata direction and the first moving mechanism capable of moving the first vibrator in the direction you cross When,
A second moving mechanism supporting the second vibrator and capable of moving the second vibrator in a direction intersecting a driving direction of the second vibrator in the same plane. The vibration wave drive device characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の振動波駆動装置。 Said first transferring motive structure is vibration wave driving apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a guide member for restricting the movement direction of the first vibrator.
請求項1または2に記載の振動波駆動装置。 It said first transferring motive structure is vibration wave driving device according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises an elastic member.
請求項3に記載の振動波駆動装置。 The elastic member has a smaller spring stiffness in a direction intersecting the drive direction of the first vibrator in the same plane than the spring stiffness in the drive direction of the first vibrator. 4. The vibration wave drive device according to 3.
請求項4に記載の振動波駆動装置。 The vibration wave driving device according to claim 4, wherein the elastic member includes a plate portion.
請求項5に記載の振動波駆動装置。 6. The vibration wave driving device according to claim 5, wherein a plate thickness direction of the plate portion is a direction intersecting with a driving direction of the first vibrator in the same plane .
請求項6に記載の振動波駆動装置。 It said first transferring motive structure is vibration wave driven apparatus according to claim 6, wherein the plate portion is characterized in that it comprises a structure aligned plurality in the driving direction of the first vibrator.
請求項6に記載の振動波駆動装置。 The vibration wave according to claim 6, wherein the first moving mechanism includes a configuration in which a plurality of the plate portions are arranged in a direction intersecting a driving direction of the first vibrator in the same plane. Drive device.
請求項1から8のいずれか一項に記載の振動波駆動装置。The vibration wave drive device according to any one of claims 1 to 8.
請求項1から9のいずれか1項に記載の振動波駆動装置。The vibration wave drive device according to any one of claims 1 to 9.
電気機械エネルギー変換素子を備え、振動が励起されることにより駆動力を発生する第2の振動子と、A second vibrator comprising an electromechanical energy conversion element and generating a driving force when vibration is excited;
前記第1の振動子の駆動力によって第1の振動子の駆動方向に移動し、前記第2の振動子の駆動力によって第2の振動子の駆動方向に移動する移動体と、を有し、A moving body that moves in the driving direction of the first vibrator by the driving force of the first vibrator and moves in the driving direction of the second vibrator by the driving force of the second vibrator. ,
前記第1の振動子と前記第2の振動子とは、前記移動体の同じ面側に配置されており、The first vibrator and the second vibrator are arranged on the same surface side of the movable body,
前記第1の振動子の駆動方向と前記第2の振動子の駆動方向は、同一平面内において交差する関係にあり、前記移動体が前記第1の振動子の駆動方向に移動する際には前記第2の振動子は前記移動体と共に前記第1の振動子の駆動方向に移動し、前記移動体が前記第2の振動子の駆動方向に移動する際には前記第1の振動子は前記移動体と共に前記第2の振動子の駆動方向に移動するように構成されていることを特徴とする振動波駆動装置。The driving direction of the first vibrator and the driving direction of the second vibrator are in a crossing relationship in the same plane, and when the moving body moves in the driving direction of the first vibrator The second vibrator moves in the driving direction of the first vibrator together with the moving body. When the moving body moves in the driving direction of the second vibrator, the first vibrator A vibration wave driving device configured to move in the driving direction of the second vibrator together with the moving body.
請求項1から11のいずれか一項に記載の振動波駆動装置。The vibration wave drive device according to any one of claims 1 to 11.
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