JP6624859B2 - 振動波モータ - Google Patents

Description

本発明は、振動子に発生する振動によって、振動子と振動子に摩擦接触する摺動部材が相対移動する振動波モータに関する。

近年、デジタルカメラやビデオカメラの撮影装置では、フォーカシングやズーミングの駆動源に電磁型モータよりすぐれた振動波モータが用いられている。

振動波モータは、例えば、摺動部材と、圧電素子を貼りあわせた二つの突起部を有する振動板の振動子から構成されている。振動子の圧電素子に互いに位相の異なる２相の交流電圧を印加することで、突起部に振動を励振させ、この振動板の突起部を摺動部材に加圧することで、両者間に発生する摩擦力により振動子と摺動部材が相対移動する。これから、前後方向に移動するリニアタイプや、正逆方向に回転する回転タイプの振動波モータが得られる。

より詳細には、一つの振動子に上下の振動モードと、振り子振動モードのような複数の異なる振動モードを励振させ、これら振動モードを重ね合せることにより振動板の突起部の振動の軌跡が楕円になるようにする。振動子が摺動部材に加圧した状態で、振動子にこの振動を励振させると、これが駆動力となり連続的に相対移動することを実現している。

また、一般に前後方向または正逆方向に回転するモータとしては、その往復動作の特性が揃っていた方が制御し易い。そのため、往復速度が等しい特性が望ましく、ここでは二つの突起部と摺動部材との間の摩擦力が揃っていること、圧電素子によるそれぞれの突起部の振動特性が揃っていることが重要である。

つまり、寸法バラツキなどの様々な原因により、それぞれの突起部の加圧力が揃わなかったり、振動板と圧電素子との間に生じた貼り合わせずれが生じる。これにより、それぞれの突起の振動特性が揃わないと、振動子と摺動部材の相対移動の、往復速度差が発生するという問題がある。

これに対して、近年、上述のように振動子と摺動部材に相対移動の往復速度差があっても、振動子に対して往復速度調整することで、相対移動の往復速度差を少なくする技術が提案されている。

例えば、特許文献１では振動子の振り子振動モードの腹位置において、この位置に質量体を貼って質量を追加したり、この位置の弾性体を切削することで質量を削減し、振動子と摺動部材の相対移動における往復速度差の調整をしている。振動子と摺動部材の相対移動の往復速度差に合わせて、振動子と摺動部材の相対往復運動の駆動特性を振動子の振動特性を変えることで往復速度差を減少する調整を行っている。このような、相対移動の往復速度差の少ない振動波モータが開示されている。

特開平１０１９１６６３号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、振動子と摺動部材の相対移動の往復速度差に合わせて、振動子と摺動部材の相対往復運動における駆動特性を調整し往復速度差を減少する調整を行う際に、振動子を振動波モータから分解する必要がある。

より詳細に述べると、振動波モータとして組立終了後に、振動子と摺動部材を相対移動させ往復速度差を測定する。この往復速度差にあわせて往復相対運動における駆動特性を調整する。この調整は、振動子に対して摺動部材が摩擦接触する側の質量を増減させる必要があり、その加工のためには、振動子と摺動部材を分離させなければならない可能性がある。これにより、せっかく組立てた振動波モータを分解することが必要となる。

また、振動子と摺動部材の往復速度差に合わせて、往復相対運動における駆動特性を調整するが、調整の確認には、更に振動波モータとして組立てて往復速度差を測定する必要がある。もし、ここで往復速度差が思惑通りに少なくなっていない場合は、再度振動波モータを分解して往復速度差を調整する必要が生じてしまう。往復速度差を調整するため、一度組み立てた振動波モータを少なくとももう一度分解する必要が生じる。従って、この調整方法では、振動波モータの組立コストが上昇する。

そこで、本発明の目的は、振動子と摺動部材が相対移動する往復速度差の調整を、振動波モータの組ばらしをする必要がなく、振動波モータの完成形で調整可能で、往復速度調整が容易な振動波モータを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の振動波モータは、複数の突起部を有する振動子と、前記複数の突起部が接触する摺動部材と、前記振動子を前記摺動部材に加圧する加圧力を与える加圧部材と、前記振動子を振動させることにより前記振動子と前記摺動部材が相対移動する振動波モータであって、前記加圧力の加圧方向または加圧位置を変更する加圧部変更手段を有し、前記加圧部変更手段により、前記加圧力の値を変更すること無しに前記複数の突起部に前記加圧力が等しく与えられることを特徴としている。

本発明によれば、振動子と摺動部材が相対移動する往復速度差の調整を、振動波モータの組ばらしをする必要がなく、振動波モータの完成形で調整可能で、往復速度調整が容易な振動波モータを提供できる。

本発明の実施例１にかかる振動波モータの構成を示す断面図である。 本発明の実施例１にかかる振動波モータの構成を示す図である。 本発明の実施例１にかかる振動波モータ付きレンズ鏡筒の構成を示す軸方向断面図である。 本発明の実施例にかかる振動波モータの往復速度差調整の説明図及び調整前後の模式図である。 本発明の実施例２にかかる振動波モータの構成を示す断面図である。 本発明の実施例２にかかる振動波モータの構成を示す図である。 本発明の実施例２にかかる振動波モータの往復速度差調整の説明図及び調整前後の模式図である。 従来の振動波モータの構成及び往復速度差の発生を説明する模式図である。

本発明を適用した各実施例を、添付図面を参照して以下、具体的に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号で示してある。以下説明する実施例は例示として説明するものであり、本発明を限定するものではないことは言うまでもない。

まず、本発明の各実施例を説明する前に、図８を用いて従来の振動波モータの構成と往復速度差の発生について説明する。

図８（ａ）は、従来の振動波モータ３００の構成で、振動板１の製造誤差で二つの突起部１ａ及び１ｂの高さが異なり、振動子の姿勢に傾きが生じていることを示す概略図である。図８（ａ）においては、説明のため振動子１０１の傾きを誇張して示している。

振動波モータ３００の駆動源である振動子１０１は、振動波モータ３００の駆動時に高周波駆動電圧が印加される圧電素子２と、圧電素子２に与える高周波駆動電圧により振動が発生する振動板１とが接着剤で貼りつけられて構成されている。振動板１には突起部１ａ及び１ｂがＸ方向に並んで２つ形成されている。

振動波モータ３００全体を支えるユニットベース４の底部には振動子１０１に摩擦接触する金属材料から形成されている摺動部材３が、上部には天板７がそれぞれ固定されている。更に、天板７の下方にはガイド部材９が設けられ、天板７とガイド部材９との間には４つの転動部材８が組み込まれている。転動部材８が天板７とガイド部材９に挟み込まれた状態で転動することにより、ガイド部材９はＸ方向に移動できる。

ガイド部材９には４つのガイド溝（不図示）が設けられ、天板７にも同様に４つのガイド溝（不図示）が設けられている。それぞれのガイド溝に転動部材８が組み込まれている。また、ガイド部材９には、振動子保持部材６が取り付けられている。また、振動子保持部材６には、振動子１０１が接着剤で取り付けられ、保持されている。

ガイド部材９の内部には、振動子１０１を加圧する加圧機構部が設けられ、加圧力２０で振動子１０１を摺動部材３の方向へ加圧している。

以下、加圧機構部を詳細に説明する。振動子１０１には加圧機構部から加圧力を受ける加圧ベース５が取り付けられている。加圧機構部は、加圧部材である加圧軸１６、加圧ばね１７、ワッシャ１８、加圧蓋１９から構成されている。加圧軸１６の先端部１６ａの加圧ベース５（後述）に接触する端部はＲ形状として形成されている。加圧軸１６の先端部１６ａはガイド部材９にある加圧軸ガイド穴９ａに嵌合されている。

また、加圧軸１６の加圧軸部１６ｂが、加圧蓋１９の中央に設けた加圧軸ガイド穴１９ａに嵌合するように加圧蓋１９がガイド部材９に取り付けられている。加圧軸部１６ｂを巻回する加圧ばね１７がワッシャ１８を固定端として、加圧軸１６の先端部１６ａを加圧し、Ｒ形状の先端部１６ａが振動子１０１に取り付けられた加圧ベース５に加圧力２０を印加する。振動子１０１への加圧により、振動子１０１を保持する剛性が弱いばね材からなる振動子保持部材６を変形させ、これに取り付けられた振動子１０１を摺動部材４の方向へ加圧する。

従来の振動波モータ３００は以上のように構成され、加圧機構部が振動子１０１を摺動部材３に対して加圧することで、突起部１ａ及び１ｂが摺動部材３に摩擦接触する。

振動子１０１を構成する圧電素子２に高周波駆動電圧が印加され、振動子１０１に振動を励振させることにより突起部１ａ及び１ｂと摺動部材３の両者間の摩擦力により駆動力が生じ、摺動部材３に対し振動子１０１がＸ方向に移動する。振動子１０１がＸ方向に移動するのに伴い、振動子１０１が取り付けられているガイド部材９が、転動部材８の転動を介してＸ方向に移動する。

次に、振動子１０１の振動板１の突起部１ａ及び１ｂの高さの差により往復運動に速度差が発生する例について説明する。

図８（ａ）に示すように、振動板１のわずかな製造誤差で突起部１ａのＺ方向の寸法Ａに対して、突起部１ｂのＺ方向の寸法Ｂが小さく、振動子１０１が矢印７３で示す方向に傾いている。振動子１０１は振動子保持部材６に取り付け、保持されているが、振動子保持部材６は剛性が弱いばね材で形成されているため振動子１０１自身も傾いてしまう。また、振動子１０１に取り付けられた加圧ベース５も同様に傾く。

この状態で、振動子１０１は中心線７１から中心線７２に傾くが、加圧機構部による加圧力２０は中心線７１の位置を加圧しているので、加圧力２０は突起部１ａに対して、突起部１ｂへの加圧力が大きくなるように作用する。ここで、振動子１０１の摺動部材３への加圧部である突起部１ａ及び１ｂの加圧力が不均等となり駆動方向のＸ方向の摩擦力にバラツキが発生する。これにより、振動子の往復駆動の駆動特性に異方性が生じ、往復速度差が発生する。

この往復速度差について、図８（ｂ）を参照して以下、詳細に説明する。

図８（ｂ）は、この往復速度差の発生を説明する模式図である。ここでは、加圧力２０をＦ０としている。加圧軸１６の振動子１０１への加圧位置７６は、振動子１０１に対する突起部１ａ及び１ｂの取付け位置の中間に位置している（図中‖印）。しかしながら、突起部１ａ及び１ｂのＺ方向の寸法が異なるため、突起部１ａ及び１ｂの摺動部材３への加圧位置は、中心線７１に対して、Ｌ１＞Ｌ２の関係となる。

加圧力２０がＦ０であるとき突起部１ａ及び１ｂの摺動部材３からの抗力を、それぞれＦ１、Ｆ２とすると、式１が成り立つ。また、Ｆ０に対して振動子１０１が受けるモーメントである式２が成り立つ。式２においてＦ１×Ｌ１は突起部１ａのモーメント、Ｆ２×Ｌ２は突起部１ｂのモーメントである。この式２においてＬ１＞Ｌ２の関係があると、Ｆ１＜Ｆ２となる。つまり、突起部１ａに対して、突起部１ｂの加圧力が大きくなり、摩擦力も大きくなる。
Ｆ０＝Ｆ１+Ｆ２ 式１
Ｆ１×Ｌ１＝Ｆ２×Ｌ２ 式２

振動子１０１の駆動速度は、進行方向に対して後側の駆動力が支配的となるので、Ｘ方向の駆動速度Ｖ２が−Ｘ方向の駆動速度Ｖ１より大きくなる。結果としてＶ１＜Ｖ２の往復速度差が発生する。

一方、振動子１０１の２相間の振動のバラツキは、圧電素子２の分極時のバラツキ、振動板１と圧電素子２の貼りズレで発生する。これによって、それぞれの突起部１ａ及び１ｂの振動の軌跡の大きさなどが異なり、結果として、往復速度差が発生する。

すなわち、振動子１０１の往復速度差は、ここではそれぞれの突起部１ａ及び１ｂに発生する摩擦力がそろわないことや、突起部１ａ及び１ｂの振動の軌跡が揃わないことを原因として発生している。

（実施例１）
次に、図１及び図２を用いて、本発明の実施例１にかかる振動波モータ１００を説明する。

図１は、本発明の実施例１の振動波モータ１００の構成を示す断面図であり、振動板１の製造誤差で２つの突起部１ａ及び１ｂの高さが異なり、振動子１０１の姿勢に傾きがあることを示している。図１では、説明のため振動子１０１の傾きを誇張して示している。

図２は、本発明の実施例１の振動波モータ１００を構成する構成部材を示す図である。図１に示す振動波モータ１００の構成を説明する。従来の振動波モータ３００と基本構成は同様であり、加圧機構部が異なるのみなので、ここでは加圧機構部の詳細を説明する。

振動子１０１には加圧機構部から加圧力を受ける加圧ベース５が取り付けられている。加圧ベース５の中央部には加圧軸２１の先端部２１ａの先端のＲ形状と同様の曲率を備えたＲ形状部５ａが設けられている。

加圧機構部は、加圧部材である加圧軸２１、加圧ばね２２、加圧部変更手段である傾き調整部材２４、ワッシャ２３、加圧蓋２５から構成される。加圧軸２１の先端部２１ａはＲ形状として形成され、加圧ベース５のＲ形状部５ａがこれを受ける。加圧軸２１の加圧軸部２１ｂが、ガイド部材１０に設けられＸ方向に延在しＺ方向に貫通した長穴１０ｃに嵌合している。

また、図２（ａ）に示すように、加圧軸２１の加圧軸部２１ｂの外形は、傾き調整部材２４に設けたＹ方向に延在しＺ方向に貫通した長穴２４ｂにも嵌合している。傾き調整部材２４は更に、ガイド部材１０にある穴１０ｂに嵌合している。図２（ｂ）に示すように、抜け止めとして、加圧蓋２５がガイド部材１０にある穴１０ｄに嵌合し、加圧蓋２５はガイド部材１０にある、ねじ穴１０ｅにねじ（不図示）でねじ止めされている。

傾き調整部材２４は、ガイド部材１０にある穴１０ｂに位置決めされているが、傾き調整部材２４にある２つの穴２４ａを使って矢印２４ｈの方向での回転が可能となっている。

この傾き調整部材２４にある長穴２４ｂは、傾き調整部材２４の中心からＹ方向にずれているため、傾き調整部材２４を回転させると長穴２４ｂは傾き調整部材２４を中心に矢印２４ｉで示すようにＺ方向に回転する円弧運動をする。

傾き調整部材２４が回転すると、長穴２４ｂに嵌合している加圧軸２１の加圧軸部２１ｂも同様に矢印２４ｉの方向に円弧運動する力が作用する。しかし、加圧軸部２１ｂはガイド部材１０に設けられた長穴１０ｃにも同時に嵌合しているので、これに規制され、加圧軸部２１ｂはＸ方向の直線移動のみ可能となる。これは、傾き調整部材２４に設けた長穴２４ｂがＹ方向に長い長穴のため、加圧軸部２１ｂに対する矢印２４ｉの方向の円弧運動の力の作用に対して、Ｘ方向の直線移動が可能となるためである。

図１に示すように、加圧ばね２２がワッシャ２３を固定部として、加圧軸２１の先端部２１ａを加圧するように取り付けられ、Ｒ形状部として形成された先端部２１ａが振動子１０１に取り付けられた加圧ベース５のＲ形状部５ａに矢印で示す加圧力２０を加える。

振動子１０１への加圧により、これを保持する剛性が弱いばね材からなる振動子保持部材６を変形させ、これに取り付けられた振動子１０１を摺動部材３へ加圧する。

この状態で、傾き調整部材２４を回転させると加圧軸２１の先端部２１ａが、加圧ベース５のＲ形状部５ａに嵌合した状態を維持し、加圧軸２１の加圧軸部２１ｂはＸ方向に傾くこととなる。これにより、振動子１０１の加圧する方向が変更される。

加圧軸２１の加圧軸部２１ｂが嵌合する、傾き調整部材２４の長穴２４ｂの内面は、図２（ａ）に示すように、加圧軸部２１ｂを受ける受け部２４ｃが加圧軸部２１ｂに向かって突出するＲ形状として形成されているため加圧軸部２１ｂに対して点接触する。

ガイド部材１０の詳細は、前述のように図２（ｂ）に関して説明した。図２（ｃ）は、天板７の詳細を説明する上面図である。天板７はガイド溝７ｂを備えている。ガイド溝７ｂとガイド部材１０のガイド溝１０ａとの間で転動部材８が転動する。天板７の四隅に設けた穴７ａは、ユニットベース４へ取り付ける際のねじ取付け穴であり、矩形の穴７ｃは傾き調整部材２４を回転させるためのニゲ穴である。

以上のような構成で本発明の振動波モータ１００は構成され、加圧機構が振動子１０１を摺動部材３に対して加圧することで、突起部１ａ及び１ｂが摺動部材３に摩擦接触する。

振動子１０１を構成する圧電素子２に高周波駆動電圧が印加され、振動子１０１に振動を励振させる。これにより突起部１ａ及び１ｂと摺動部材３の両者間にある摩擦により駆動力が生じ、摺動部材３に対し振動子１０１がＸ方向に移動する。

振動子１０１のＸ方向の移動に伴い、振動子１０１が取り付けられているガイド部材１０は転動部材８が転動することでＸ方向に移動する。

なお、本発明の振動波モータ１００では振動子１０１が移動し、摺動部材３が固定される構成としたが、振動子１０１を固定し、摺動部材３が移動する構成としてもよい。

次に図３を参照して、レンズ鏡筒のフォーカシングの駆動源に、本発明の振動波モータ１００を用いた例を説明する。図３は、本発明の実施例１にかかる振動波モータ１００を用いたレンズ鏡筒の構成を示す軸方向断面図である。レンズ鏡筒４１は、被写体側から、撮像光学系としての１、２群レンズ鏡筒４２、次に、フォーカスレンズ４３とフォーカスレンズ４３を保持するレンズ移動枠４４を備えている。更に、レンズ鏡筒４１は、４、５群レンズ鏡筒４５を備え、１、２群レンズ鏡筒４２及び４、５群レンズ鏡筒４５には、それぞれ固定レンズが組み込まれている。

レンズ移動枠４４を光軸４９方向に前後移動させる２つのメインガイドバー４６がレンズ鏡筒４１の鏡筒内壁へ光軸４９に平行に取り付けられている。また、レンズ鏡筒４１の鏡筒内部には、ガイド部材１０が光軸４９方向に移動可能となるようにユニットベース４が取り付けられている。ガイド部材１０とレンズ移動枠４４は連結部材４７で連結し、振動波モータ１００を構成する振動子１０１の駆動力をレンズ移動枠４４へ伝達しフォーカスレンズ４３を光軸４９方向に移動させることが可能となる。レンズ鏡筒４１には、後述の実施例２にかかる振動波モータ２００も適用できることは言うまでもない。

次に図１及び図４を用いて、振動波モータ１００の往復駆動における往復速度差の調整について説明する。本発明の実施例１によれば、振動波モータ１００の組ばらしをする必要がなく、振動波モータ１００の完成形のままで調整可能で、かつ往復速度調整が容易な振動波モータ１００が提供できる。

振動波モータ１００の往復速度差は、振動子１０１のそれぞれの突起部１ａ及び１ｂに発生する摩擦力がそろわないことや、突起部１ａ及び１ｂの振動の軌跡が揃わないことが原因として発生している。

このうち、ここでは振動子１０１の二つの突起部１ａ及び１ｂの高さが異なり、それぞれの突起部１ａ及び１ｂに発生する摩擦力がそろわないことで往復速度差が発生することについてと、その往復速度調整について説明をする。

尚、その他の原因による往復速度差の発生も、下記に説明する方法で同様に往復速度差調整が可能である。

図４（ａ）は、図１で説明した本発明の実施例１にかかる振動波モータ１００と同様に、振動板１の製造誤差によって二つの突起部１ａ及び１ｂの高さが異なり、振動子姿勢に傾きがある状態を示している。図４においては、説明のため振動子１０１の傾きを誇張して示している。

図４（ｂ）は、振動波モータ１００の往復速度差の調整前の往復速度差の発生を説明する模式図である。また、図４（ｃ）は、振動波モータ１００の往復速度差の調整後の往復速度差が無くなった状態を示す模式図である。

まず、図１で振動波モータ１００の往復駆動における往復速度差の発生する例について説明する。

図１においては、振動板１のわずかな製造誤差で突起部１ａのＺ方向による寸法Ａに対して突起部１ｂのＺ方向における寸法Ｂが小さく、振動子１０１が矢印７３で示す方向に傾いている。振動子１０１は振動子保持部材６に取り付けられ、保持されているが、振動子保持部材６は剛性が弱いばね材で形成されているため振動子１０１は傾いてしまう。また、振動子１０１に取り付けられた加圧ベース５も同様に傾く。

この状態で、振動子１０１は中心線７１から中心線７２に傾くが、加圧機構による加圧力２０が中心線７１の位置を加圧すると、加圧力２０は突起部１ａに対して、突起部１ｂの方が加圧力が大きくなるように作用する。ここで、振動子１０１の摺動部材３への加圧部である突起部１ａ及び１ｂの加圧力が不均等となり駆動方向のＸ方向における摩擦力にバラツキが発生する。これにより、振動波モータ１００の往復駆動の駆動特性に異方性が生じ、往復速度差が発生する。

往復速度差について、以下、詳細に説明する。図４（ｂ）は、この往復速度差の発生を示す模式図である。ここでは、加圧力２０をＦ０としている。加圧軸２１の振動子１０１への加圧位置７６は、振動子１０１に対する突起部１ａ及び１ｂの取付け位置の中間である。（図中‖印参照）しかし、突起部１ａ及び１ｂのＺ方向の寸法が異なるため、突起部１ａ及び１ｂの摺動部材３に対する加圧位置は、中心線７１に対して、Ｌ１＞Ｌ２の関係となる。

加圧力２０がＦ０であるとき突起部１ａ及び１ｂの摺動部材３からの抗力を、それぞれＦ１、Ｆ２とすると、式１が成り立つ。また、Ｆ０に対して振動子１０１が受けるモーメントである式２が成り立つ。式２においてＦ１×Ｌ１は突起部１ａのモーメント、Ｆ２×Ｌ２は突起部１ｂのモーメントである。この式２において、Ｌ１＞Ｌ２の関係があると、Ｆ１＜Ｆ２となる。つまり、突起部１ａに対して、突起部１ｂへの加圧力が大きくなり、摩擦力も大きくなる。
Ｆ０＝Ｆ１+Ｆ２ 式１
Ｆ１×Ｌ１＝Ｆ２×Ｌ２ 式２

振動子１０１の駆動速度は、進行方向に対して後側の駆動力が支配的となるので、Ｘ方向の駆動速度Ｖ２が−Ｘ方向の駆動速度Ｖ１より大きくなる。結果としてＶ１＜Ｖ２の往復速度差が発生する。

次に、図４（ａ）で振動波モータ１００の往復速度差を調整で少なくする説明をする。往復速度差を少なくする調整方法は、突起部１ａ及び１ｂへの加圧力２０の加圧バランスを調整することで、振動波モータ１００の−Ｘ方向の駆動特性を上げてＸ方向の駆動性能を下げるようにして行う。

具体的な調整方法は、加圧力２０の加圧力作用について突起部１ａを大きくし、突起部１ｂを小さくする方向に調整する。加圧軸２１をＹ軸周りに右回転させて中心線７１から中心線７２になるように傾け、振動子１０１の移動方向の線上で、振動子１０１を加圧する方向を変更するのである。

これには、傾き調整部材２４に設けられた２つの穴２４ａを使って、傾き調整部材２４のＺ軸周の矢印２４ｈの方向で左回転させると、加圧軸２１の加圧軸部２１ｂに−Ｘ方向の力が作用する。この時、加圧軸２１の先端部２１ａが加圧力２０で加圧されているので、加圧軸２１の先端部２１ａのＲ形状部が、加圧ベース５のＲ形状部５ａに合わさった状態を維持し、加圧軸２１は−Ｘ方向に傾くこととなり、振動子１０１を加圧する加圧方向が変更される。これにより、加圧力２０の加圧力作用が突起部１ａにおいて大きくなり、突起部１ｂにおいて小さくなる調整が可能となる。

図４（ｃ）は、振動波モータ１００の往復速度差の調整後、往復速度差が無くなったことを説明する模式図である。

ここでは、加圧力２０をＦ０としている。加圧軸２１を突起部１ａ及び１ｂの摺動部材３への加圧位置が、中心線７２に対して、Ｌ１＝Ｌ２の関係となるように、中心線７１から中心線７２に−Ｘ方向に傾ける。Ｆ０はＦＸとＦＺの分力となる。この時、ＦＺに対する突起部１ａ及び１ｂの摺動部材３からの抗力を、それぞれＦ１、Ｆ２とすると、式３が成り立つ。また、Ｆ０に対して振動子１０１が受けるモーメント式である式４が成り立つ。Ｍａ＝Ｆｚ×Ｌ１は突起部１ａのモーメント、Ｍｂ＝Ｆｚ×Ｌ２は突起部１ｂのモーメントである。
この式４においてＬ１＝Ｌ２の関係があると、Ｆ１＝Ｆ２となる。
Ｆｚ＝Ｆ１+Ｆ２ 式３
Ｆｚ×Ｌ１＝Ｆｚ×Ｌ２ 式４

つまり、突起部１ａ、１ｂの加圧力が等しくなり、摩擦力も等しくなる。これにより、Ｘ方向の駆動速度Ｖ２と−Ｘ方向の駆動速度Ｖ１が等しくなり往復速度差を無くすことができる。

以上が、振動子１０１の二つの突起部１ａ及び１ｂの高さが異なり、それぞれの突起部１ａ及び１ｂに発生する摩擦力がそろわないことで往復速度差が発生することについて、及び、その往復速度調整についての説明である。

但し、実際には振動波モータ１００の往復速度差は、振動子１０１のそれぞれの突起部１ａ及び１ｂに発生する摩擦力がそろわない場合がある。また、突起部１ａ及び１ｂの振動の軌跡が揃わない場合もある。これらが総合的な原因となって発生するため、全ての原因に対する往復速度差の調整が必要となる。

その調整のやり方としては、上記に述べてきたように傾き調整部材２４の回転による加圧軸２１の傾き量で、速度差をバランスさせて往復速度が等しくなるようにする方法である。

傾き調整部材２４の回転による加圧軸２１の傾き量は、振動波モータ１００の駆動特性を実験計測した往復速度差から決めた傾き量とし、傾き量は、あらかじめ用意された往復速度差と加圧軸２１の傾き量結果データベースで決められる。

往復速度差と加圧軸２１の傾き量結果データベースは、振動子１０１のそれぞれの突起部１ａ及び１ｂに発生する摩擦力がそろわないことや、突起部１ａ及び１ｂの振動の軌跡が揃わないことなどの総合的な原因を含むものである。

以上、説明したように、本実施例１によれば、振動子１０１を加圧する加圧方向を変更する。これにより、振動子１０１と摺動部材３が相対移動する往復速度差の調整をするのに、振動波モータ１００の分解をする必要がなく、振動波モータ１００の完成形のままで調整可能で、往復速度調整が容易な振動波モータ１００を提供できる。

（実施例２）
次に、図５及び図６を用いて、本発明の実施例２にかかる振動波モータ２００を説明する。実施例１では振動子１０１を加圧する加圧方向が変更されたが、以下説明する実施例２では、振動子１０１を加圧する加圧中心位置が変更される。

図５は、本発明の実施例２にかかる振動波モータ２００の構成で、振動板１の製造誤差で２つの突起部１ａ及び１ｂの高さが異なり、振動子姿勢に傾きがある図である。図は振動子１０１の傾きを誇張して示している。図６は本発明の実施例２にかかる振動波モータ２００の構成部材を示す概略図である（図５の振動波モータ２００の構成説明で用いている）。実施例１の振動波モータ１００と基本構成は同様であり、加圧機構部が異なるのみなので、ここでは実施例２の加圧機構部の詳細を主に説明する。

振動子１０１には加圧機構部から加圧力を受ける加圧ベース５が取り付けられている。加圧機構部は、加圧部材である加圧軸２６、加圧ばね２７、加圧部変更手段である位置調整部材２９と、ワッシャ２８、加圧蓋３０、加圧軸ガイド部材３１から構成される。加圧軸２６の先端部２６ａはＲ形状として形成され、加圧ベース５の上面がこれを受ける。加圧軸２６の加圧軸部２６ｂが、ガイド部材１１にあるＸ方向の長穴１１ｃに嵌合している。また、加圧軸２６の加圧軸部２６ｂは、位置調整部材２９にあるＹ方向長穴２９ｂにも嵌合している。

更に、加圧軸２６の加圧軸部２６ｃが加圧軸ガイド部材３１のＸ方向に長い長穴３１ａに嵌合している。位置調整部材２９が、ガイド部材１１にある穴１１ｂに嵌合している。その抜け止めとして、加圧蓋３０がガイド部材１１にある穴１１ｄに嵌合し、加圧蓋３０はガイド部材１１にある、ねじ穴１１ｅにねじ（不図示）でねじ止めされている。

位置調整部材２９は、ガイド部材１１に設けた穴１１ｂに位置決めされ、位置調整部材２９に設けたかに目穴２９ａ（図６（ａ））を使って矢印２９ｈ方向に回転が可能となっている。

位置調整部材２９に設けられた長穴２９ｂは、位置調整部材２９の中心からＹ方向にずれているため、位置調整部材２９を回転させると、長穴２９ｂはＺ軸を中心として矢印２９ｉの方向で円弧運動をする。これにより加圧軸２６が振動子１０１に対して移動し、加圧位置が変更される。

位置調整部材２９が回転することで、長穴２９ｂに嵌合している加圧軸２６の加圧軸部２６ｂも同様に矢印２９ｉの方向で円弧運動する力が作用する。しかしながら、加圧軸部２６ｂはガイド部材１１に設けられ、Ｘ方向に長い長穴１１ｃにも同時に嵌合している。また、加圧軸部２６ｃは加圧軸ガイド部材３１に設けられたＸ方向の長穴３１ａにも嵌合しているので、これに規制され加圧軸部２６ｂはＸ方向の直線移動のみが可能となる。一方で、位置調整部材２９に設けられた長穴２９ｂがＹ方向に延在する長穴のため、加圧軸部２６ｂに対する矢印２９ｉの方向の円弧運動の作用に対して、Ｘ方向の直線移動が可能となる。

加圧ばね２７がワッシャ２８を固定部として、加圧軸２６の先端部２６ａを加圧するように取り付けられ、先端部２６ａのＲ形状部が振動子１０１に取り付けられた加圧ベース５の上面に加圧力２０を加える。

振動子１０１への加圧により、これを保持する剛性が弱いばね材からなる振動子保持部材６を変形させ、これに取り付く振動子１０１を摺動部材３へ加圧する。

この状態で、位置調整部材２９を回転させると加圧軸２６の先端部２６ａのＲ形状が、加圧ベース５の上面に接触状態で、加圧軸２１はＸ方向に平行移動することとなる。

加圧軸２６の加圧軸部２６ｂが嵌合する、位置調整部材２９の長穴２９ｂは、Ｒ形状部として形成された受け部２９ｃを備えており、加圧軸部２６ｂと点接触している。

図６（ｂ）に示すように、ガイド部材１１に設けられたガイド溝１１ａと天板７に設けられたガイド溝７ｂとの間で転動部材８が転動する。天板７に設けられた穴７ａは、ユニットベース４へのねじ取付け穴で、各矩形の穴７ｃは位置調整部材２９を回転させるためのニゲ穴である。

以上のように本発明の実施例２にかかる振動波モータ２００は構成され、加圧機構部が振動子１０１を摺動部材３に対して加圧することで、突起部１ａ及び１ｂが摺動部材３に摩擦接触する。

振動子１０１を構成する圧電素子２に高周波駆動電圧が印加され、振動子１０１に振動を励振させることにより突起部１ａ及び１ｂと摺動部材３の両者間にある摩擦により駆動力が生じ、摺動部材３に対し振動子１０１がＸ方向に移動する。

振動子１０１がＸ方向に移動するのに伴い、振動子１０１が取り付けられているガイド部材１１が転動部材８が転動することでＸ方向に移動する。

なお、実施例１と同様に本発明の実施例２にかかる振動波モータ２００では振動子１０１が移動し、摺動部材３が固定される構成としたが、振動子１０１を固定し、摺動部材３が移動する構成でもよい。

次に、図５及び図７を用いて、振動波モータ２００の往復駆動における往復速度差の調整を、振動波モータ２００の組ばらしをする必要がなく、振動波モータ２００の完成形で調整可能で、往復速度調整が容易な振動波モータ２００を説明する。

振動波モータ２００の往復速度差は、振動子１０１のそれぞれの突起部に発生する摩擦力がそろわないことや、突起部１ａ及び１ｂの振動の軌跡が揃わないことなどが原因として発生している。

このうち、振動子１０１の二つの突起部１ａ及び１ｂの高さが異なり、それぞれの突起部１ａ及び１ｂに発生する摩擦力がそろわないことで往復速度差が発生することについてと、その往復速度調整についての説明をする。尚、その他の原因による往復速度差の発生も、下記に述べる方法で同様に往復速度差調整が可能である。

図７（ａ）は、図５で説明した本発明の実施例２にかかる振動波モータ２００と同様に、ある振動板１の製造誤差で二つの突起部１ａ及び１ｂの高さが異なり、振動子１０１の姿勢に傾きがある状態を示している。説明のため図７では振動子１０１の傾きを誇張して示している。図７（ｂ）は、実施例２にかかる振動波モータ２００の往復速度差の調整前の往復速度差の発生を説明する模式図である。また、図７（ｃ）は、実施例２にかかる振動波モータ２００の往復速度差の調整後の往復速度差が無くなったことを示す模式図である。

まず、図５を参照して実施例２にかかる振動波モータ２００の往復駆動における往復速度差の発生する例について説明する。

振動板１のわずかな製造誤差によって突起部１ａのＺ方向における寸法Ａに対して突起部１ｂのＺ方向における寸法Ｂが小さく、振動子１０１が矢印７３で示す方向に傾いている。振動子１０１は振動子保持部材６に取り付けられ、保持されているが、振動子保持部材６は剛性が弱いばね材で形成されていて振動子１０１は傾いてしまう。また、振動子１０１に取り付けられた加圧ベース５も同様に傾いている。

この状態で、振動子１０１は中心線７１から中心線７２側に傾くが、加圧機構部による矢印で示す加圧力２０が中心線７１の位置を加圧すると、加圧力２０は突起部１ａに対して、突起部１ｂ側の加圧力が大きくなるように作用する。ここで、振動子１０１の摺動部材３への加圧部である突起部１ａ及び１ｂの加圧力が不均等となり駆動方向であるＸ方向における摩擦力にバラツキが発生する。これにより、振動波モータ２００の往復駆動の駆動特性に異方性が生じ、往復速度差が発生する。

この往復速度差について、以下、詳細に説明する。図７（ｂ）は、この往復速度差の発生を説明する模式図である。ここでは、矢印で示す加圧力２０をＦ０としている。加圧軸２６の振動子１０１に対する加圧位置７６は、振動子１０１に対する突起部１ａ及び１ｂの取付け位置の中間である。（図中‖印）しかし、突起部１ａ及び１ｂのＺ方向の寸法が異なるため、突起部１ａ及び１ｂの摺動部材３に対する加圧位置は、中心線７１に対して突起部１ｂ側に偏り、結果としてＬ１＞Ｌ２の往復速度差が発生する。

Ｆ０に対する突起部１ａ及び１ｂの摺動部材３からの抗力を、それぞれＦ１、Ｆ２とすると、式１が成り立つ。また、Ｆ０に対して振動子１０１が受けるモーメント式である式２が成り立つ。Ｍａ＝Ｆ１×Ｌ１は突起部１ａのモーメント、Ｍｂ＝Ｆ２×Ｌ２は突起部１ｂのモーメントである。この式２においてＬ１＞Ｌ２の関係があると、Ｆ１＜Ｆ２となる。つまり、突起部１ａに対して、突起部１ｂの加圧力が大きくなり、摩擦力も大きくなる。
Ｆ０＝Ｆ１+Ｆ２ 式１
Ｆ１×Ｌ１＝Ｆ２×Ｌ２ 式２

振動子１０１の駆動速度は、進行方向に対して後側の駆動力が支配的となるので、Ｘ方向における駆動速度Ｖ２が−Ｘ方向における駆動速度Ｖ１より大きくなる。結果としてＶ１＜Ｖ２の往復速度差が発生する。

次に、図７（ａ）を参照して振動波モータ２００の往復速度差を調整により減少するための方法を説明する。

往復速度差を少なくする調整方法は、突起部１ａと突起部１ｂの加圧力の加圧バランスを調整することであり、振動波モータ２００の−Ｘ方向の駆動特性を上げてＸ方向の駆動性能を下げるようにして行う。

加圧バランスを調整する具体的な方法は、以下の通りである。加圧力２０の加圧力作用を突起部１ａを大きくし、突起部１ｂを小さくする方向に調整する。加圧軸２６をＸ方向に平行移動させて中心線７１から中心線７４になるように移動し、振動子１０１の移動方向の線上で、振動子１０１を加圧する加圧位置が変更される。

これには、位置調整部材２９に設けられたかに目穴２９ａを使って、位置調整部材２９のＺ軸を中心として矢印２９ｈ（図６を参照）において位置調整部材２９を右回転させると、加圧軸２６の加圧軸部２６ｂにＸ方向の力が作用する。

この時、加圧軸２６の先端部２６ａが加圧力２０で加圧されているので、加圧軸２６の先端部２６ａが、加圧ベース５に接触した状態を維持し、加圧軸２６は移動することとなる。これにより、加圧力２０の加圧力作用を突起部１ａ側を大きくし、突起部１ｂ側を小さくする調整が可能となる。

次に図７（ｃ）を参照して、振動波モータ２００の往復速度差の調整後、往復速度差が無くなったことを示す模式図によって詳細を説明する。

ここでは、矢印で示す加圧力２０をＦ０としている。加圧軸２６をＸ方向に平行移動させ、Ｆ０に対する突起部１ａ及び１ｂの摺動部材３に対する加圧位置をＬ１＝Ｌ２の関係となるようにする。この時、突起部１ａ及び１ｂの摺動部材３からの抗力を、それぞれＦ１、Ｆ２とすると、式１が成り立つ。また、Ｆ０に対して振動子１０１が受けるモーメント式である式２が成り立つ。Ｍａ＝Ｆ１×Ｌ１は突起部１ａのモーメント、Ｍｂ＝Ｆ２×Ｌ２は突起部１ｂのモーメントである。この式２においてＬ１＝Ｌ２の関係があると、Ｆ１＝Ｆ２となる。
Ｆ０＝Ｆ１+Ｆ２ 式１
Ｆ１×Ｌ１＝Ｆ２×Ｌ２ 式２
つまり、突起部１ａ及び１ｂの加圧力が等しくなり、摩擦力も等しくなる。これにより、Ｘ方向の駆動速度Ｖ２と−Ｘ方向の駆動速度Ｖ１が等しくなり往復速度差を無くすことができる。

以上が、振動子１０１の２つの突起部１ａ及び１ｂの高さが異なり、それぞれの突起部１ａ及び１ｂに発生する摩擦力がそろわないことで往復速度差が発生することについて、及びその往復速度調整についての説明である。

但し、実際には振動波モータ２００の往復速度差は、振動子１０１のそれぞれの突起部１ａ及び１ｂに発生する摩擦力がそろわない場合がある。また、突起部１ａ及び１ｂの振動の軌跡が揃わない場合もある。これらが原因となって発生するため、全ての原因に対する往復速度差の調整が必要となる。

その調整のやり方としては、上記に述べてきたように位置調整部材２９の回転による加圧軸２６の移動量で、速度差をバランスさせて往復速度が等しくなるようにする方法である。

更に、位置調整部材２９の回転による加圧軸２６の移動量は、振動波モータ２００の駆動特性を実験計測した往復速度差から決めた移動量とする。また、移動量は、あらかじめ用意された往復速度差と加圧軸２６の移動量結果データベースで決められる。

往復速度差と加圧軸２６の移動量結果データベースは、振動子１０１のそれぞれの突起部１ａ及び１ｂに発生する摩擦力がそろわないことや、突起部１ａ及び１ｂの振動の軌跡が揃わないことの原因を含むものである。

以上、説明したように、実施例２によれば、振動子１０１を加圧する加圧位置が変更される。これにより、振動子１０１と摺動部材３が相対移動する往復速度差の調整を、振動波モータ２００の組ばらしをする必要がなく、振動波モータ２００の完成形のままで調整可能で、往復速度調整が容易な振動波モータ２００を提供できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。また、振動波モータは、例えば振動板が超音波振動する超音波モータとすることができる。

１０１ 振動子
１ 振動板
１ａ 突起部
１ｂ 突起部
２ 圧電素子
３ 摺動部材
４ ユニットベース
５ 加圧ベース
５ａ Ｒ受け部
６ 振動子保持部材
７ 天板
７ａ 穴
７ｂ ガイド溝
７ｃ 矩形の穴
８ 転動部材
９ ガイド部材
９ａ 加圧軸ガイド穴
１０ ガイド部材
１０ａ ガイド溝
１０ｂ 穴
１０ｃ 長穴
１０ｄ 穴
１０ｅ ねじ穴
１１ ガイド部材
１１ａ ガイド溝
１１ｂ 穴
１１ｃ 長穴
１１ｄ 穴
１１ｅ ねじ穴
１６ 加圧軸
１６ａ 先端部
１６ｂ 加圧軸部
１７ 加圧ばね
１８ ワッシャ
１９ 加圧蓋
１９ａ 加圧軸ガイド穴
２０ 加圧力
２１ 加圧軸
２１ａ 先端部
２１ｂ 加圧軸部
２２ 加圧ばね
２３ ワッシャ
２４ 傾き調整部材
２４ａ 穴
２４ｂ 長穴
２４ｃ 受け部
２４ｈ 矢印
２４ｉ 矢印
２５ 加圧蓋
２６ 加圧軸
２６ａ 先端部
２６ｂ 加圧軸部
２６ｃ 加圧軸部
２７ 加圧ばね
２８ ワッシャ
２９ 位置調整部材
２９ａ かに目穴
２９ｂ 長穴
２９ｃ 受け部
２９ｈ 矢印
２９ｉ 矢印
３０ 加圧蓋
３１ 加圧軸ガイド部材
３１ａ 長穴
４１ レンズ鏡筒
４２ １、２群レンズ鏡筒
４３ フォーカスレンズ
４４ レンズ移動枠
４５ ４、５群レンズ鏡筒
４６ メインガイドバー
４７ 連結部材
４８ 絞りユニット
４９ 光軸
７１ 中心線
７２ 中心線
７３ 矢印
７６ 加圧位置
１００ 振動波モータ
２００ 振動波モータ
３００ 振動波モータ

Claims (9)

1. 複数の突起部を有する振動子と、
   前記複数の突起部が接触する摺動部材と、
   前記振動子を前記摺動部材に加圧する加圧力を与える加圧部材と、
   前記振動子を振動させることにより前記振動子と前記摺動部材が相対移動する振動波モータであって、
   前記加圧力の加圧方向または加圧位置を変更する加圧部変更手段を有し、
   前記加圧部変更手段により、前記加圧力の値を変更すること無しに前記複数の突起部に前記加圧力が等しく与えられることを特徴とする振動波モータ。
2. 前記加圧部材は加圧軸と加圧ばねで構成され、前記加圧部変更手段は前記加圧軸が前記振動子を加圧する加圧方向または加圧位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の振動波モータ。
3. 前記加圧部変更手段は、前記加圧部材の傾きを調整する傾き調整部材を備え、前記振動波モータの移動方向の線上において、前記傾き調整部材が前記振動子を加圧する加圧方向を変更することを特徴とする請求項２に記載の振動波モータ。
4. 前記傾き調整部材は前記加圧軸が嵌合する長穴を備え、前記傾き調整部材が回転することで、前記加圧軸が傾き前記加圧方向が変更されることを特徴とする請求項３に記載の振動波モータ。
5. 前記加圧部変更手段は、前記加圧部材が前記振動子を加圧する位置を変更する位置調整部材を備え、前記振動波モータの移動方向の線上において、前記位置調整部材が前記振動子を加圧する加圧位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の振動波モータ。
6. 前記加圧部変更手段は、前記加圧部材が前記振動子を加圧する位置を変更する位置調整部材を備え、前記振動波モータの移動方向の線上において、前記位置調整部材が前記振動子を加圧する加圧位置を変更することを特徴とする請求項２に記載の振動波モータ。
7. 前記位置調整部材は前記加圧軸が嵌合する長穴を備え、前記位置調整部材が回転することで、前記加圧軸が前記振動子に対して移動し、前記加圧位置が変更されることを特徴とする請求項６に記載の振動波モータ。
8. 前記長穴の内面は前記加圧部材に向かって突出するＲ形状として形成されていることを特徴とする請求項４又は７に記載の振動波モータ。
9. 前記振動波モータは、前記振動子が超音波振動する超音波モータであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動波モータ。

Images