JP6818583B2 - 駆動装置及び駆動装置を用いた光学装置 - Google Patents

Description

本発明は振動波モータに係り、特に弾性体が板状のリニア用振動波モータとリニア用振動波モータを用いた駆動装置と、駆動装置を用いてレンズを光軸方向に駆動する光学装置に関する。

従来から、小型且つ軽量及び高速且つ静音駆動を特徴とする超音波モータは、撮像装置のレンズ鏡筒等のアクチュエータに採用されている。このアクチュエータにはリニア駆動する超音波モータが搭載されている。例えば、特許文献１には、圧電素子と弾性体で構成された振動子と、レンズを保持する可動部材と、振動子を可動部材に対して加圧する加圧部材と、可動部材を光軸方向に直進案内する案内部材とで構成された超音波モータが開示されている。振動子に高周波振動を生成し、振動子上に形成された突起部の先端に楕円運動を生成することで、振動子が可動部材と相対移動することにより、レンズを相対移動方向に移動することができる。

特開平７−１０４１６６号公報

特許文献１に開示された超音波モータでは、可動部材が案内部材に加圧力により加圧される構成となっている。この加圧力により可動部材と案内部材との間には摺動抵抗が発生し、この摺動抵抗は可動部材が相対移動方向に移動する際の負荷となっている。この摺動抵抗によって、可動部材の移動速度が低下するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、可動部材と案内部材との間の摺動抵抗を低減し、移動速度の低下を防止した駆動装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明における駆動装置は、振動子と、振動子を保持する固定部材と、振動子と相対移動する可動部材と、振動子を可動部材に対して加圧する加圧部材と、可動部材を案内する第１の案内部材と第２の案内部材と、を備えた振動波モータにおいて、前記加圧部材は、前記可動部材を前記第１の案内部材に対して付勢する第１の付勢力と、前記可動部材を前記第２の案内部材に対して付勢する第２の付勢力とを発生し、前記第２の付勢力は前記第１の付勢力よりも小さく、第１の案内部材は、固定部材及び可動部材の両方又はいずれかに設けられた溝部に係合する転動部材であり、第２の案内部材は、可動部材に設けられた溝部に係合して可動部材を案内することを特徴とする。

本発明によれば、可動部材と案内部材との間の摺動抵抗を低減し、移動速度の低下を防止した駆動装置を提供することができる。

本発明の実施形態の振動子１００と保持部材１０３の構成を示す斜視図である。 （Ａ）〜（Ｄ）本発明の第１の実施例に係る光学装置１０の構成を示す図である。 本発明の第１の実施例に係る光学装置１０の部材に及ぶ力を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の第１の実施例に係る光学装置１０の駆動状態を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）本発明の第２の実施例に係る光学装置２０の構成を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る光学装置２０の部材に及ぶ力を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の第２の実施例に係る光学装置２０の駆動状態を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）本発明の第３の実施例に係る光学装置３０の構成を示す図である。 本発明の第３の実施例に係る光学装置３０の部材に及ぶ力を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の第３の実施例に係る光学装置３０の駆動状態を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）従来例の光学装置５０の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面において、同一符号は同一部材を示している。本明細書中において、後述する振動子１００と摩擦部材１１２が相対移動する方向をＸ方向、振動子１００を摩擦部材１１２に対して加圧する加圧方向をＺ方向とする。Ｚ方向において、振動子１００から摩擦部材１１２への向きを＋Ｚ方向、摩擦部材１１２から振動子１００への向きを−Ｚ方向と定義する。また、Ｘ方向及びＺ方向と直交する直交方向をＹ方向とする。

図１は、本発明の実施形態の振動子１００と保持部材１０３の構成を示す斜視図である。振動子１００は、振動板１０１及び圧電素子１０２によって構成されており、振動板１０１に高周波振動（超音波領域の周波数で振動）する圧電素子１０２が固定されている。振動板１０１は、矩形状の平板部１０１ｄと、平板部１０１ｄに突起部１０１ａを有する。圧電素子１０２に高周波電圧を印加することによって、振動子１００が高周波振動し、長手方向であるＸ方向と短手方向であるＹ方向にそれぞれの固有振動モードで共振するように設定されている。この共振によって突起部１０１ａの先端部に楕円運動が生じる。

振動子１００は、後述のレンズ保持部材１１１に固定された摩擦部材１１２に対して加圧されており、この加圧された状態において、前述の楕円運動を発生させると、摩擦力を介して駆動力を得ることができる。この駆動力により、振動子１００は高周波振動によって摩擦部材１１２に対して相対移動することができる。

振動板１０１の矩形状の平板部１０１ｄの相対移動の方向の両端部には、振動子１００を保持部材１０３に保持するための保持部１０１ｂが設けられており、保持部１０１ｂには保持穴１０１ｃが設けられている。保持部材１０３は、保持部１０１ｂの保持穴１０１ｃに対応する位置にそれぞれ保持突起１０３ａを備えている。保持部材１０３の保持突起１０３ａは、保持穴１０１ｃに係合し、係合箇所は接着等の手段で固定されている。この構成により、振動子１００と保持部材１０３とは、相対移動方向にガタなく一体となって移動することができる。

図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ異なる角度から見た光学装置１０の斜視図、図２（Ｃ）は正面図、図２（Ｄ）は図２（Ｃ）の断面線ＩＩＤ−ＩＩＤにおける断面図である。振動子１００の突起部１０１ａは、摩擦部材１１２に当接する。加圧部材１０７は、振動子１００を摩擦部材１１２に対して加圧するための圧縮ばね等のばね部材であって、一端部は固定部材１０４に、もう一端部は加圧板１０６に当接する。加圧部材１０７は、加圧部材１０７の加圧力Ｆ_１を均一化するための板状の加圧板１０６と、振動子１００の振動減衰を抑制するフェルト等の緩衝部材１０５とを介して振動子１００を摩擦部材１１２に対して加圧している。

固定部材１０４は、図示されていない鏡筒に固定されるとともに、振動子１００を保持している。図２（Ｃ）に示すように、固定部材１０４の内壁１０４ａと保持部材１０３のＸ方向外側の面との間には、二つのローラー１０８が設けられている。これらのローラー１０８が転動することで、固定部材１０４と保持部材１０３とは、加圧方向（Ｚ方向）の相対移動は規制されないが、相対移動方向（Ｘ方向）の相対移動は規制されるような構成となる。固定部材１０４及び保持部材１０３のＺ方向における相対移動が規制されないことにより、部品公差や組立公差等によって生じる誤差が吸収され、振動子１００の突起部１０１ａを安定して摩擦部材１１２に当接させることができる。また、固定部材１０４及び保持部材１０３のＸ方向における相対移動が規制されることにより、Ｘ方向の相対移動方向にガタがない状態とすることができる。

摩擦部材１１２は、レンズ保持部材１１１にねじ１１５によって固定されて、レンズ保持部材１１１と一体化している。振動子１００の高周波振動によって得られた駆動力により、摩擦部材１１２は固定部材１０４、保持部材１０３、振動子１００に対して相対移動することができる。すなわち、レンズ保持部材１１１は摩擦部材１１２とともに相対移動方向であるＸ方向に振動子１００に対して相対移動する。

レンズ保持部材１１１は、レンズＬを保持するための部材であって、本発明の可動部材に相当する。レンズ保持部材１１１は、後述の転動部材とガイドバーＧとにより相対移動方向に案内されている。転動部材は、例えば固定部材１０４に固定された支持板１０９に設けられた転動溝部１０９ｇ及びレンズ保持部材１１１に設けられた転動溝部１１１ｇに係合する。更に、ガイドバーＧはレンズ保持部材１１１に設けられたＵ溝部１１１ｂに係合することにより、レンズ保持部材１１１が案内される。転動部材は本発明の第１の案内部材、ガイドバーＧは本発明の第２の案内部材に相当する。

図２（Ｃ）、（Ｄ）において、破線で囲まれた部分が振動波モータ１５０（超音波モータ）である。振動波モータ１５０は、振動子１００、固定部材１０４、保持部材１０３、加圧部材１０７等を備え、振動子１００の高周波振動によって得られた駆動力により、摩擦部材１１２を相対移動させる。

図２（Ｄ）において、一点鎖線で囲まれた部分が駆動装置１６０である。駆動装置１６０は、振動波モータ１５０を有し、振動子１００の高周波振動によってレンズ保持部材１１１を相対移動方向であるＸ方向に相対移動させることができる。

光学装置１０は、レンズＬとガイドバーＧと駆動装置１６０とを備えており、レンズＬはレンズ保持部材１１１に固定されているため、振動子１００と摩擦部材１１２との相対移動によって、レンズＬを光軸方向であるＸ方向に移動することができる。

本発明の実施形態における振動波モータ１５０は、第１の案内部材が固定部材１０４及び可動部材の両方又はいずれかに設けられた溝部に係合し、第２の案内部材が可動部材に設けられた溝部に係合することにより可動部材を案内する構成を特徴とする。そしてこの構成により、レンズ保持部材１１１が光軸方向に移動する際の摺動抵抗によってレンズ保持部材１１１の移動速度が低下することを防止している。以下、本発明をより具体的な実施例を挙げて説明する。

（第１の実施例）
本発明の第１の実施例に係る光学装置１０の構成について図２（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。レンズ保持部材１１１には、レンズＬを保持する略環状保持部と、略環状保持部に備えられた相対移動方向に延びる延出部１１１ａと、延出部１１１ａに離間して位置し略環状保持部に備えられたＵ溝部１１１ｂとが設けられている。延出部１１１ａには、相対移動方向に沿って２つの転動溝部１１１ｇが＋Ｚ方向側の面に設けられている。そして、Ｕ溝部１１１ｂは、図示されていない鏡筒に固定されたガイドバーＧに係合している。

支持板１０９は、相対移動方向に沿って２つの転動溝部１０９ｇを−Ｚ方向側の面に備えるとともに、ねじ１１５によって固定部材１０４に固定される。この固定に際し、レンズ保持部材１１１と支持板１０９との間には、転動部材である転動球１１４がＸ方向に２つ並んで組み込まれる。そして、これら２つの転動球１１４は、支持板１０９の転動溝部１０９ｇとレンズ保持部材１１１の転動溝部１１１ｇとの両者に係合し、レンズ保持部材１１１が相対移動方向に移動する際に、転動球１１４が転動溝部１０９ｇと転動溝部１１１ｇの間を転動する。

このように、第１の実施例は、転動部材が球形状の転動球１１４であり、可動部材と固定部材１０４の両方に設けられた溝部に対して転動部材が係合する構成である。更に、レンズ保持部材１１１の転動溝部１１１ｇに転動球１１４が係合し、レンズ保持部材１１１のＵ溝部１１１ｂにガイドバーＧが係合することで、レンズ保持部材１１１は光軸方向であるＸ方向に直進案内される。すなわち、レンズ保持部材１１１は、転動球１１４とガイドバーＧとによって直進案内されている。

球形状である転動球１１４がレンズ保持部材１１１に設けられた転動溝部１１１ｇと支持板１０９に設けられた転動溝部１０９ｇとに係合する構成により、レンズ保持部材１１１の相対移動方向に移動の際の摺動抵抗が軽減される。なお、レンズ保持部材１１１、ガイドバーＧ、転動球１１４、転動溝部１０９ｇ及び転動溝部１１１ｇはそれぞれ本発明における可動部材、第２の案内部材、第１の案内部材、溝部に相当する。また、支持板１０９はねじ１１５によって固定部材１０４に固定されているため、支持板１０９も固定部材１０４とともに本発明の固定部材に相当する。

次に図３を参照して、レンズ保持部材１１１に与えられる加圧力Ｆ_１と、レンズ保持部材１１１を転動球１１４に対して付勢する付勢力Ｆ_１２ｂ及びレンズ保持部材１１１をガイドバーＧに対して付勢する付勢力Ｆ_１３ｂについて説明する。レンズ保持部材１１１には、加圧部材１０７による加圧力Ｆ_１が摩擦部材１１２を介して与えられる。この加圧力Ｆ_１により、レンズ保持部材１１１は転動球１１４とガイドバーＧに対して付勢されている。すなわち、この加圧力Ｆ_１により、転動溝部１１１ｇには作用点Ａにおいて加圧反力Ｆ_１２が発生し、Ｕ溝部１１１ｂには作用点Ｂにおいて加圧反力Ｆ_１３が発生する。そして、加圧方向（図におけるＺ方向）の力のつり合い式を考えると、
Ｆ_１＝Ｆ_１２＋Ｆ_１３ （１）
である。

ここで、加圧力Ｆ_１が作用する方向の延長線Ｄと、２つの作用点Ａ及び作用点Ｂを結ぶ直線との交じわる点を交点Ｃとする。そして、加圧反力Ｆ_１２と加圧反力Ｆ_１３を２つの作用点Ａ及び作用点Ｂを結ぶ直線に対して垂直な成分の力Ｆ_１２ｖ、Ｆ_１３ｖと平行な成分の力Ｆ_１２ｈ、Ｆ_１３ｈに分解する。

また、加圧部材１０７の加圧力Ｆ_１により、レンズ保持部材１１１を転動球１１４に付勢する付勢力Ｆ_１２ｂが発生する。更に、加圧部材１０７の加圧力Ｆ１によりレンズ保持部材１１１をガイドバーＧに付勢する付勢力Ｆ_１３ｂが発生する。付勢力Ｆ_１２ｂは、加圧反力Ｆ_１２に対して方向が逆で大きさが等しい力である。また、付勢力Ｆ_１３ｂは、加圧反力Ｆ_１３の垂直方向成分の力Ｆ_１３ｖに対して方向が逆で大きさが等しい力である。

ここで、付勢力Ｆ_１２ｂ及び付勢力Ｆ_１３ｂが作用する位置について考えると、相対移動方向から見た際に、付勢力Ｆ_１２ｂの作用点Ａと加圧力Ｆ_１が作用する方向の延長線Ｄとの距離Ｌ_１２が、付勢力Ｆ_１３ｂの作用点Ｂと当該延長線Ｄとの距離Ｌ_１３より短い。すなわち、距離Ｌ_１２＜距離Ｌ_１３である。これを用いると、加圧反力Ｆ_１２の作用点Ａから交点Ｃまでの距離Ｌ_２と加圧反力Ｆ_１３の作用点Ｂから交点Ｃまでの距離Ｌ_３の関係は、
Ｌ_１２：Ｌ_１３＝Ｌ_２：Ｌ_３
Ｌ_２＜Ｌ_３ （２）
となる。ここで、交点Ｃ回りのモーメントのつり合いを考えると、
Ｆ_１２ｖ×Ｌ_２＝Ｆ_１３ｖ×Ｌ_３ （３）
である。式（２）、（３）から加圧反力Ｆ_１２の垂直方向成分の力Ｆ_１２ｖ、加圧反力Ｆ_１３の垂直方向成分の力Ｆ_１３ｖの大小関係は、
Ｆ_２ｖ＞Ｆ_３ｖ （４）
となる。付勢力Ｆ_１２ｂは加圧反力Ｆ_１２に大きさが等しく、付勢力Ｆ_１３ｂは加圧反力Ｆ_１３の垂直方向成分の力Ｆ_１３ｖの大きさに等しいことから、付勢力Ｆ_１２ｂと付勢力Ｆ_１３ｂの大小関係を考えると、式（３）、（４）から、
Ｆ_１２ｂ＞Ｆ_１３ｂ （５）
となる。すなわち、距離Ｌ_３より距離Ｌ_２が短くなるように構成することで、ガイドバーＧに付勢される付勢力Ｆ_１３ｂを転動球１１４に付勢される付勢力Ｆ_１２ｂより小さくすることができる。この効果に関しては後述する。なお、付勢力Ｆ_１２ｂと付勢力Ｆ_１３ｂは、それぞれ本発明の第１の付勢力と第２の付勢力に相当する。

図１１（Ａ）は、従来例の光学装置５０の構成を示す斜視図であり、図１１（Ｂ）は、その側面図である。レンズＬが固定されたレンズ保持部材１は、ガイドバーＧ１とガイドバーＧ２の２本によって光軸方向（Ｘ方向）に直進案内されている。

加圧部材７によって加圧力Ｆが発生し、ガイドバーＧ１は加圧力Ｆが作用する方向の延長線Ｄ上に設けられているため、レンズ保持部材１は加圧力ＦでガイドバーＧ１に付勢されている。この構成により、レンズ保持部材１が光軸方向に移動する際は、レンズ保持部材１はガイドバーＧ１に対して摺動しながら移動し、加圧力Ｆの大きさに応じた摺動抵抗が発生する。このため、従来例の光学装置５０では、レンズ保持部材１が光軸方向に移動する際に摺動抵抗によって移動速度が低下してしまう。

上記の従来例に対して、本発明の第１の実施例では、転動球１１４とガイドバーＧとにより加圧力Ｆ_１が受けられている。更に、ガイドバーＧに付勢される付勢力Ｆ_１３ｂは転動球１１４に付勢される付勢力Ｆ_１２ｂよりも小さくなっている。このため、レンズ保持部材１１１が移動する際に、レンズ保持部材１１１とガイドバーＧとの間で生じる摺動抵抗は小さくなっている。また、レンズ保持部材１１１が移動する際に、転動球１１４は転動するため摺動抵抗はほぼ生じない。このため、本発明の第１の実施例では、レンズ保持部材１１１が相対移動方向に移動する際にレンズ保持部材１１１のＵ溝部１１１ｂとガイドバーＧとの間に発生する摺動抵抗を小さくすることができる。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、図２（Ｄ）の断面線ＩＶ−ＩＶにおける本発明の第１の実施例に係る光学装置１０の駆動状態を示す断面図である。図４（Ａ）はレンズ保持部材１１１が駆動範囲の中央の位置にある状態、図４（Ｂ）はレンズ保持部材１１１が駆動範囲の端部にある状態を示している。

本発明の第１の実施例に係る光学装置１０では、転動球１１４は相対移動方向に２つ設けられており、レンズ保持部材１１１が中央から端部まで移動するのに伴って、転動溝部１０９ｇと転動溝部１１１ｇとの間で転動しながら移動する。この移動に伴い、転動球１１４と加圧部材１０７との相対的な位置関係も変化する。そして、レンズ保持部材１１１が中央から端部まで移動する移動範囲全域において、相対移動方向及び加圧力Ｆ_１の方向と直交する方向への投影面において、加圧部材１０７により与えられる加圧力Ｆ_１は２つの転動球１１４の間を通る方向に作用する。このように、加圧力Ｆ_１を２つの転動球１１４の間で受けているため、移動範囲全域において転動球１１４は、転動溝部１０９ｇ及び転動溝部１１１ｇに係合した状態を保つことができる。このため、レンズ保持部材１１１は支持板１０９に対して浮上したりすることなく、一定の距離を保ったまま安定して直進案内される。

以上説明したとおり、本発明の第１の実施例に係る光学装置１０では、加圧部材１０７によって与えられる加圧力Ｆ_１が作用する方向の延長線Ｄに対するガイドバーＧの位置よりも転動球１１４の位置の方が近くなるように構成されている。このような構成により、レンズ保持部材１１１を付勢する付勢力Ｆ_１２ｂがガイドバーＧを付勢する付勢力Ｆ_１３ｂより小さくなる。この結果、可動部材と案内部材との間の摺動抵抗を低減し、移動速度の低下を防止し、応答性の向上を達成する顕著な効果が得られる。

（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例に係る光学装置２０の構成について図５（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。第１の実施例は、転動部材が球形状の転動球１１４であり、可動部材側と固定部材１０４側に設けられた溝部に対して転動部材が係合する構成である。第２の実施例では、転動部材が軸受２１４であり、固定部材２０４に枢軸固定された軸受２１４が可動部材に設けられた溝部に係合する構成である点が第１の実施例と異なる点である。なお、第１の実施例と同じところは、説明を省略し、第１の実施例と異なるところだけを説明する。

第２の実施例の光学装置２０の構成を示す図５（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ第１の実施例の図２（Ａ）〜（Ｄ）に対応する。軸受２１４は、相対移動方向への投影面、すなわちＹ−Ｚ平面において外径に曲率を有する曲面部２１４ａを有するとともに、軸受２１４の中央に孔を有する。当該孔には、固定軸２１６が挿入される。なお、軸受２１４は簡略化した形状で図示されている。

レンズ保持部材２１１の相対移動方向に延びる延出部２１１ａには、相対移動方向に沿って転動溝部２１１ｇが＋Ｚ方向側の面に設けられている。そして、Ｕ溝部２１１ｂは、図示されていない鏡筒に固定されたガイドバーＧに係合している。

固定部材２０４は、固定穴２０４ｃを備えるとともに、固定穴２０４ｃには固定軸２１６が固定される。固定軸２１６が固定穴２０４ｃに固定されることで、軸受２１４は固定部材２０４に対して枢軸固定される。そして、軸受２１４の外径の曲面部２１４ａは、転動溝部２１１ｇに係合し、レンズ保持部材２１１が相対移動方向に移動する際に、軸受２１４は固定軸２１６回りに回転しながら転動溝部２１１ｇを転動する。

このように、第２の実施例は、転動部材が曲面部２１４ａを有する軸受２１４であり、可動部材に設けられた溝部に対して転動部材が係合する構成である。更に、レンズ保持部材２１１の転動溝部２１１ｇに曲面部２１４ａを有する軸受２１４が係合し、レンズ保持部材２１１のＵ溝部２１１ｂにガイドバーＧが係合することで、レンズ保持部材２１１は光軸方向であるＸ方向に直進案内される。すなわち、レンズ保持部材２１１は、軸受２１４とガイドバーＧとによって直進案内されている。

固定部材２０４に対して枢軸固定された曲面部２１４ａを有する軸受２１４がレンズ保持部材２１１に設けられた転動溝部２１１ｇに係合する構成により、レンズ保持部材２１１の相対移動方向に移動の際の摺動抵抗が軽減される。なお、レンズ保持部材２１１、軸受２１４、転動溝部２１１ｇはそれぞれ本発明における可動部材、第１の案内部材、溝部に相当する。また、第１の実施例で必要とされた支持板１０９は、第２の実施例では不要であり、固定部材２０４が本発明の固定部材に相当する。

次に図６を参照して、レンズ保持部材２１１に与えられる加圧力Ｆ_２とレンズ保持部材２１１を軸受２１４に対して付勢する付勢力Ｆ_２２ｂ及びレンズ保持部材２１１をガイドバーＧに対して付勢する付勢力Ｆ_２３ｂについて説明する。なお、図６は図３に対応している。レンズ保持部材２１１には、加圧部材２０７による加圧力Ｆ_２が摩擦部材２１２を介して与えられる。この加圧力Ｆ_２により、レンズ保持部材２１１は軸受２１４とガイドバーＧに対して付勢されている。すなわち、この加圧力Ｆ_２により、軸受２１４には作用点Ａにおいて加圧反力Ｆ_２２が発生し、Ｕ溝部２１１ｂには作用点Ｂにおいて加圧反力Ｆ_２３が発生する。そして、加圧方向（図におけるＺ方向）の力のつり合いを第１の実施例と同様に考えると、第１の実施例と同様な効果が得られる。

すなわち、本発明の第２の実施例では、加圧力Ｆ_２は、軸受２１４とガイドバーＧとにより受けられており、ガイドバーＧに付勢される付勢力Ｆ_２３ｂは軸受２１４に付勢される付勢力Ｆ_２２ｂよりも小さくなっている。また、付勢力Ｆ_２２ｂ及び付勢力Ｆ_２３ｂが作用する位置について考えると、相対移動方向から見た際に付勢力Ｆ_２２ｂの作用点Ａと加圧力Ｆ_２が作用する方向の延長線Ｄとの距離Ｌ_２２が、付勢力Ｆ_２３ｂの作用点Ｂと当該延長線Ｄとの距離Ｌ_２３より短い。すなわち、距離Ｌ_２２＜距離Ｌ_２３である。なお、付勢力Ｆ_２２ｂと付勢力Ｆ_２３ｂは、それぞれ本発明の第１の付勢力と第２の付勢力に相当する。

このため、レンズ保持部材２１１が移動する際に、レンズ保持部材２１１とガイドバーＧとの間で生じる摺動抵抗は小さくなっている。また、レンズ保持部材２１１が移動する際に、軸受２１４は転動するため摺動抵抗はほぼ生じない。このため、本発明の第２の実施例では、レンズ保持部材２１１が相対移動方向に移動する際にレンズ保持部材２１１のＵ溝部２１１ｂとガイドバーＧとの間に発生する摺動抵抗を小さくすることができる。

図７（Ａ）、（Ｂ）は、図５（Ｄ）の断面線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける第２の実施例に係る光学装置２０の駆動状態を示す断面図である。図７（Ａ）はレンズ保持部材２１１が移動範囲の中央の位置にある状態、図７（Ｂ）はレンズ保持部材２１１が駆動範囲の端部にある状態を示しており、第１の実施例の図４（Ａ）、図４（Ｂ）にそれぞれ対応する。

本発明の第２の実施例に係る光学装置２０では、軸受２１４は相対移動方向に１つ設けられるとともに、固定部材２０４に固定されているため、レンズ保持部材２１１が相対移動方向に移動しても軸受２１４と加圧部材２０７との相対的な位置関係は変化しない。そして、レンズ保持部材２１１が中央から端部まで移動する移動範囲全域において、相対移動方向及び加圧力Ｆ_２の方向と直交する直交方向への投影面において、加圧部材２０７により与えられる加圧力Ｆ_２の延長線上に軸受２１４が設けられている。このように、加圧力Ｆ_２を軸受２１４で受けているため、移動範囲全域において軸受２１４は、転動溝部２１１ｇに係合した状態を保つことができる。

以上説明したとおり、本発明の第２の実施例に係る光学装置２０では、加圧部材２０７によって与えられる加圧力Ｆ_２が作用する方向の延長線Ｄに対するガイドバーＧの位置よりも軸受２１４の位置の方が近くなるように構成されている。このような構成により、レンズ保持部材２１１を付勢する付勢力Ｆ_２２ｂがガイドバーＧを付勢する付勢力Ｆ_２３ｂより小さくなる。この結果、可動部材と案内部材との間の摺動抵抗を低減し、移動速度の低下を防止し、応答速度の向上を達成する顕著な効果が得られる。

更に、第２の実施例では、レンズ保持部材２１１の相対移動方向の位置に関係なく、常に軸受２１４が加圧力Ｆ_２を受けており、軸受２１４は少なくとも１つあれば十分であるため、光学装置２０の相対移動方向の寸法を小さくできるというメリットがある。

（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例に係る光学装置３０の構成について図８（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。第２の実施例は、転動部材が軸受２１４であり、固定部材２０４側に枢軸固定された軸受２１４が可動部材側に設けられた溝部に係合する構成である。第３の実施例では、可動部材に枢軸固定された軸受３１４が固定部材３０４に設けられた溝部に係合する構成である点が第２の実施例と異なる点である。なお、第１の実施例と同じところは説明を省略し、第１の実施例と異なるところだけを説明する。

第３の実施例の光学装置３０の構成を示す図８（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ第１の実施例の図２（Ａ）〜（Ｄ）に対応する。軸受３１４は、相対移動方向への投影面、すなわちＹ−Ｚ平面において外径に曲率を有する曲面部３１４ａを有するとともに、軸受３１４の中央に孔を有する。当該孔には、固定軸３１６が挿入される。なお、軸受３１４は簡略化した形状で図示されている。

レンズ保持部材３１１の相対移動方向に延びる延出部３１１ａには、相対移動方向に沿って２つの固定穴３１１ｃがＹ方向に設けられている。固定軸３１６が固定穴３１１ｃに固定されることで、軸受３１４はレンズ保持部材３１１に対して枢軸固定される。そして、Ｕ溝部３１１ｂは、図示されていない鏡筒に固定されたガイドバーＧに係合している。

支持板３０９は、相対移動方向に沿って２つの転動溝部３０９ｇを−Ｚ方向側の面に備えるとともに、ねじ３１５によって固定部材３０４に固定される。この固定に際し、支持板３０９の２つの転動溝部３０９ｇには、２つの転動部材である軸受３１４がＸ方向に２つ並んで係合する。そして、レンズ保持部材３１１が相対移動方向に移動する際に、軸受３１４は固定軸３１６回りに回転しながら転動溝部３０９ｇを転動する。

このように、第３の実施例は、転動部材が曲面部３１４ａを有する軸受３１４であり、固定部材３０４に設けられた溝部に対して転動部材が係合する構成である。更に、固定部材３０４の転動溝部３０９ｇに曲面部３１４ａを有する軸受３１４が係合し、レンズ保持部材３１１のＵ溝部３１１ｂにガイドバーＧが係合することで、レンズ保持部材３１１は光軸方向であるＸ方向に直進案内される。すなわち、レンズ保持部材３１１は、軸受３１４とガイドバーＧとによって直進案内されている。

可動部材に対して枢軸固定された曲面部３１４ａを有する軸受３１４が支持板３０９に設けられた転動溝部３０９ｇに係合する構成により、レンズ保持部材３１１の相対移動方向に移動の際の摺動抵抗が軽減される。なお、レンズ保持部材３１１、軸受３１４、転動溝部３０９ｇはそれぞれ本発明における可動部材、第１の案内部材、溝部に相当する。また、支持板３０９はねじ３１５によって固定部材３０４に固定されているため、支持板３０９も固定部材３０４とともに本発明における固定部材に相当する。

次に図９を参照して、レンズ保持部材３１１に与えられる加圧力Ｆ_３とレンズ保持部材３１１を軸受３１４に対して付勢する付勢力Ｆ_３２ｂ及びレンズ保持部材３１１をガイドバーＧに対して付勢する付勢力Ｆ_３３ｂについて説明する。なお、図９は図３に対応している。レンズ保持部材３１１には、加圧部材３０７による加圧力Ｆ_３が摩擦部材３１２を介して与えられる。この加圧力Ｆ_３により、レンズ保持部材３１１はガイドバーＧと支持板３０９に対して付勢されている。すなわち、この加圧力Ｆ_３により、支持板３０９の転動溝部３０９ｇには作用点Ａにおいて加圧反力Ｆ_３２が、Ｕ溝部３１１ｂには作用点Ｂにおいて加圧反力Ｆ_３３がそれぞれ発生する。そして、加圧方向（図におけるＺ方向）の力のつり合いを第１の実施例と同様に考えると、第１の実施例と同様な効果が得られる。

すなわち、本発明の第３の実施例では、加圧力Ｆ_３は、軸受３１４とガイドバーＧとにより受けられており、ガイドバーＧに付勢される付勢力Ｆ_３３ｂは軸受３１４に付勢される付勢力Ｆ_３２ｂよりも小さくなっている。また、付勢力Ｆ_３２ｂ及び付勢力Ｆ_３３ｂが作用する位置について考えると、相対移動方向から見た際に付勢力Ｆ_３２ｂの作用点Ａと加圧力Ｆ_３が作用する方向の延長線Ｄとの距離Ｌ_３２が、付勢力Ｆ_３３ｂの作用点Ｂと当該延長線Ｄとの距離Ｌ_３３より短い。すなわち、距離Ｌ_３２＜距離Ｌ_３３である。なお、付勢力Ｆ_３２ｂと付勢力Ｆ_３３ｂは、それぞれ本発明の第１の付勢力と第２の付勢力に相当する。

このため、レンズ保持部材３１１が移動する際に、レンズ保持部材３１１とガイドバーＧとの間で生じる摺動抵抗は小さくなっている。また、レンズ保持部材３１１が移動する際に、軸受３１４は転動するため摺動抵抗はほぼ生じない。このため、本発明の第３の実施例では、レンズ保持部材３１１が相対移動方向に移動する際にレンズ保持部材３１１のＵ溝部３１１ｂとガイドバーＧとの間に発生する摺動抵抗を小さくすることができる。

図１０（Ａ）、（Ｂ）は、図８（Ｄ）の断面線Ｘ−Ｘにおける第３の実施例に係る光学装置３０の駆動状態を示す断面図である。図１０（Ａ）はレンズ保持部材３１１が移動範囲の中央の位置にある状態、図１０（Ｂ）はレンズ保持部材３１１が移動範囲の端部にある状態を示しており、第１の実施例の図４（Ａ）、図４（Ｂ）にそれぞれ対応する。

本発明の第３の実施例の光学装置３０では、軸受３１４は相対移動方向に２つ設けられるとともに、レンズ保持部材３１１に固定されているため、レンズ保持部材３１１が相対移動方向に移動した際に一体となって相対移動方向に移動する。そして、レンズ保持部材３１１が中央から端部まで移動する移動範囲全域において、相対移動方向及び加圧力Ｆ_３の方向と直交する直交方向への投影面において、加圧部材３０７により与えられる加圧力Ｆ_３は２つの軸受３１４の間を通る方向に作用する。このように、加圧力Ｆ_３を２つの軸受３１４の間で受けているため、移動範囲全域において軸受３１４は、転動溝部３０９ｇに係合した状態を保つことができる。このため、レンズ保持部材３１１は、支持板３０９に対して浮いたりすることなく、一定の距離を保ったまま安定して直進案内される。

以上説明したとおり、第３の実施例に係る光学装置３０では、加圧部材３０７によって与えられる加圧力Ｆ_３が作用する方向の延長線Ｄに対するガイドバーＧの位置よりも軸受３１４の位置の方が近くなるように構成されている。このような構成により、レンズ保持部材３１１を付勢する付勢力Ｆ_３２ｂがガイドバーＧを付勢する付勢力Ｆ_３３ｂより小さくなる。この結果、可動部材と案内部材との間の摺動抵抗を低減し、移動速度の低下を防止し、応答性の向上を達成する顕著な効果が得られる。

更に、第３の実施例では、軸受３１４が相対移動方向に２つ設けられているため、光学装置３０に衝撃等が加わった際にもレンズ保持部材３１１はＺ方向回りに回転しにくく、安定して直進案内することができるというメリットがある。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明は、小型軽量かつ広い駆動速度レンジが要求される電子機器、特に光学装置等に利用可能である。

１００ 振動子
１０４、２０４、３０４ 固定部材
１０７、２０７、３０７ 加圧部材
１０９ｇ、３０９ｇ 転動溝部（溝部）
１１１、２１１、３１１ レンズ保持部材（可動部材）
１１１ｇ、２１１ｇ 転動溝部（溝部）
１１１ｂ、２１１ｂ、３１１ｂ Ｕ溝部（溝部）
１１２、２１２、３１２ 摩擦部材
１１４ 転動球（第１の案内部材）
２１４、３１４ 軸受（第１の案内部材）
１５０ 振動波モータ
１６０ 駆動装置
１０、２０、３０、５０ 光学装置
Ａ、Ｂ 作用点
Ｇ ガイドバー（第２の案内部材）
Ｌ レンズ
Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３ 加圧力
Ｆ_１２ｂ 第１の付勢力
Ｆ_１３ｂ 第２の付勢力
Ｌ_１２、Ｌ_１３ 距離

Claims (14)

1. 振動子と、
   前記振動子を保持する固定部材と、
   前記振動子と相対移動する可動部材と、
   前記振動子を前記可動部材に対して加圧する加圧部材と、
   前記可動部材を案内する第１の案内部材と第２の案内部材と、を備えた振動波モータにおいて、
   前記加圧部材は、前記可動部材を前記第１の案内部材に対して付勢する第１の付勢力と、前記可動部材を前記第２の案内部材に対して付勢する第２の付勢力とを発生し、前記第２の付勢力は前記第１の付勢力よりも小さく、
   前記第１の案内部材は、前記固定部材及び前記可動部材の両方又はいずれかに設けられた溝部に係合する転動部材であり、前記第２の案内部材は、前記可動部材に設けられた溝部に係合して前記可動部材を案内することを特徴とする、振動波モータ。
2. 前記第１の付勢力の作用点と前記加圧部材による加圧力の作用する方向の延長線との距離が、前記第２の付勢力の作用点と前記延長線との距離よりも短いことを特徴とする、請求項１に記載の振動波モータ。
3. 振動子と、
   前記振動子を保持する固定部材と、
   前記振動子と相対移動する可動部材と、
   前記振動子を前記可動部材に対して加圧する加圧部材と、
   前記可動部材を案内する第１の案内部材と第２の案内部材と、を備えた振動波モータにおいて、
   前記加圧部材は、前記可動部材を前記第１の案内部材に対して付勢する第１の付勢力と、前記可動部材を前記第２の案内部材に対して付勢する第２の付勢力とを発生し、前記第１の付勢力の作用点と前記加圧部材による加圧力の作用する方向の延長線との距離が、前記第２の付勢力の作用点と前記延長線との距離よりも短く、
   前記第１の案内部材は、前記固定部材及び前記可動部材の両方又はいずれかに設けられた溝部に係合する転動部材であり、前記第２の案内部材は、前記可動部材に設けられた溝部に係合して前記可動部材を案内することを特徴とする、振動波モータ。
4. 前記相対移動の方向及び前記加圧部材による加圧力の方向と直交する方向への投影面において、前記第１の案内部材は前記加圧力の作用する方向の延長線上に前記相対移動の方向に１つ設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動波モータ。
5. 前記第１の案内部材は、前記相対移動の方向に少なくとも２つ設けられており、前記相対移動の方向及び前記加圧部材による加圧力の方向と直交する方向への投影面において、前記加圧力の作用する方向の延長線が２つの前記第１の案内部材の間を通ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動波モータ。
6. 前記第１の案内部材は、球形状の転動部材であり、前記可動部材に設けられた溝部及び前記固定部材の上に設けられた溝部に係合することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動波モータ。
7. 前記第１の案内部材は、外径に曲面部を有する軸受により構成された転動部材であり、前記曲面部は前記可動部材又は前記固定部材のいずれかに設けられた溝部と係合することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動波モータ。
8. 前記軸受は、前記固定部材に枢軸固定されていることを特徴とする、請求項７に記載の振動波モータ。
9. 前記軸受は、前記可動部材に枢軸固定されていることを特徴とする、請求項７に記載の振動波モータ。
10. 前記第２の案内部材は、ガイドバーであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の振動波モータ。
11. 前記振動子と当接する摩擦部材が前記可動部材に固定されており、前記振動子は前記摩擦部材に対して加圧されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の振動波モータ。
12. 前記振動波モータは、超音波領域の周波数の振動を利用した超音波モータであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の振動波モータ。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の振動波モータを備えた駆動装置。
14. レンズを備え、前記レンズは、前記可動部材に固定され、前記振動子と前記可動部材との相対移動によって、前記レンズを光軸方向に移動させることを特徴とする、請求項１３に記載の駆動装置を用いた光学装置。

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