JP6995660B2 - 振動波モータを備えた駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動波モータ及び振動波モータを備えた駆動装置に関する。

特許文献１に開示された超音波モータを備えた駆動装置では、レンズ保持部材に駆動対象である光学レンズとガイドバーが備えられ、光学レンズがガイドバーにより直動案内されている。そして、レンズ保持部材はモータ保持部材に４本のネジで固定された超音波モータに駆動力連結部材を介して連結されている。

特開２０１６－８２８０２号公報

しかしながら、超音波モータを固定するためにフランジ部を設ける必要があるので装置が大型化するとともに、固定するために４本のネジを必要とするので部品点数が増えてしまい、コストがかかる。

本発明の目的は、小型な構成で固定することが可能な振動波モータを提供することである。

上記の課題を解決するために、振動波モータは、振動子と、該振動子に摩擦接触する摩擦部材と、前記振動子を前記摩擦部材に加圧する加圧手段と、前記振動子と前記摩擦部材との相対移動を案内する案内手段と、動力取り出し部と、を備え、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材とは相対移動し、前記案内手段は前記摩擦部材を保持し、更に固定部を備え、該固定部は前記案内手段において前記摩擦部材をはさんだ両端近傍に設けられ、前記動力取り出し部は、前記加圧手段が前記振動子を加圧する加圧方向と前記相対移動の方向とに直交する方向に延出した部材に備えられており、前記固定部は、前記動力取り出し部が連結部材に連結する位置を通過し前記相対移動の方向と平行な直線の近傍に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、小型な構成で固定することが可能な振動波モータを提供することができる。

実施例１における振動波モータ１００をＹ軸方向から見た断面図である。 実施例１における振動波モータ１００をＸ軸方向から見た断面図である。 実施例１における振動波モータ１００の分解図である。 実施例２における振動波モータ２００をＸ軸方向から見た断面図である。 デジタルカメラの概略図である。 実施例１における振動波モータ１００を搭載したフォーカスユニット２０の構成を示す断面図である。

（実施例１）
以下に、本発明の実施例１を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１～３には、本発明の実施例１における振動波モータ１００（超音波モータ）の構成が示されている。図面において、ＸＹＺ座標系を図のように定義したときに、図１は振動波モータ１００をＹ軸方向から見た際の断面図である。図２は振動波モータ１００をＸ軸方向から見た際の断面図である。図３は振動波モータ１００の分解図である。図１～３を用いて振動波モータ１００の構成を説明する。

実施例１の振動波モータ１００は、振動子１０３を有し、振動子１０３は振動体１０１と圧電素子１０２により構成される。振動体１０１と圧電素子１０２は、接着剤等の手段により互いに固着されている。振動体１０１は、相対移動の方向（Ｘ軸方向）に沿って２つの突起部１０１ａを備え、後述する摩擦部材１１５に摩擦接触している。

振動子１０３は、第１の保持部材１０５によりその全体が保持されている。圧電素子１０２のＺ軸方向の上側には、振動遮断部材１０４が配置され、振動遮断部材１０４は振動子１０３で発生する振動が振動遮断部材１０４のＺ軸方向の上側に設けられた他の部材へ伝達するのを防止する。なお、振動遮断部材１０４としては、フェルトなどの繊維からなる部材を用いられることが多い。

振動遮断部材１０４のＺ軸方向の上側には、振動子１０３を摩擦部材１１５へ加圧するための加圧力を伝達する第１の伝達部材１０６及び第２の伝達部材１０７が配置されている。この加圧力は、加圧バネ１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄにより発生され、これらは４つの引っ張りコイルバネにより構成される。なお、第１の伝達部材１０６及び第２の伝達部材１０７と加圧バネ１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄが加圧手段を構成しており、請求項中の加圧手段に対応している。

振動波モータ１００は、更に第１の保持部材１０５を保持する第２の保持部材１０９を有する。第２の保持部材１０９と第１の保持部材１０５との間には、転動コロ１１０Ａ、１１０Ｂとガタ寄せバネ１１１が備えられている。そして、第２の保持部材１０９と第１の保持部材１０５は、Ｘ軸方向にガタなく連結されるとともに、第１の保持部材１０５は第２の保持部材１０９に対してＺ軸方向に移動可能に保持されている。

案内手段は、可動側案内部材１１２、３つの転動ボール１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃと固定側案内部材１１４により構成されている。可動側案内部材１１２は、３つの転動ボール１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃをそれぞれ保持するガイド溝１１２ｇを備え、第２の保持部材１０９と連結されている。そして、可動側案内部材１１２は振動子１０３とともに相対移動の方向に移動可能となっている。

一方、固定側案内部材１１４は、３つの転動ボール１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃを介して可動側案内部材１１２に対向して配置されている。そして、固定側案内部材１１４は、転動ボール１１３Ａ、１１３Ｂを保持するガイド溝１１４ｇと、転動ボール１１３Ｃを案内する断面が矩形の案内部１１４ｃを備える。また、固定側案内部材１１４には、接着や両面テープ、ネジなどの手段により摩擦部材１１５が保持されている。

そして、３つの転動ボール１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃは、加圧バネ１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄの加圧力により固定側案内部材１１４と可動側案内部材１１２の間で挟持されている。なお、可動側案内部材１１２及び固定側案内部材１１４がそれぞれ請求項中の第１の案内部材及び第２の案内部材に対応している。また、可動側案内部材１１２、固定側案内部材１１４及び転動ボール１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃが請求項中の案内手段に対応している。

摩擦部材１１５は、Ｚ軸方向の上側の面に振動子１０３と接触する摩擦接触面を備え、下側の面は固定側案内部材１１４に接するとともに、固定側案内部材１１４に保持されている。可動側案内部材１１２、固定側案内部材１１４と転動ボール１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃにより、振動子１０３は摩擦部材１１５に対して、Ｘ軸方向に相対移動が可能に案内される。

固定側案内部材１１４には、固定部１１４ａ、１１４ｂとしての貫通穴が設けられており、この固定部１１４ａ、１１４ｂは、案内手段において摩擦部材１１５をはさんだ両端近傍に位置している。更に、固定部１１４ａ、１１４ｂは、２つの突起部１０１ａを結ぶ直線Ｌ１の近傍に設けられている。この固定部１１４ａ、１１４ｂに固定ネジ１１７Ａ、１１７Ｂを通し、固定側案内部材１１４を後述のフォーカスユニット２０内に設けられた鏡筒２１に固定することで、振動波モータ１００が固定される。このとき、固定ネジ１１７Ａ、１１７Ｂは、図２の点線で示すように振動波モータ１００のＹ軸方向における中心付近（中心線Ｃ）に設けられている。

振動波モータ１００は、動力取り出し部１１６を第２の保持部材１０９に備える。この動力取り出し部１１６に駆動対象となる被駆動部を連結することで、直動駆動が可能となる。図２では、連結部材２７が動力取り出し部１１６に連結された状態を点線で図示している。詳細に関しては後述する。

以上のように本実施例１の振動波モータ１００は構成され、振動子１０３に発生する超音波振動（超音波領域の周波数の高周波振動）により摩擦部材１１５上をＸ軸方向へ相対移動することで直動駆動を実現している。なお、実際には振動子１０３の圧電素子１０２には駆動電圧を供給するためのフレキシブルプリント基板と、駆動電圧を発生する駆動回路が配置されているが、図示及び説明を省略している。

本実施例１の振動波モータ１００は、固定側案内部材１１４の固定部１１４ａ、１１４ｂに２本の固定ネジ１１７Ａ、１１７Ｂにより固定されるので、小型な構成で固定が可能である。また、従来の構成と比べて部品点数を少なくすることができるので、コストを抑えることができるという優れた効果を奏する。

（実施例２）
実施例２は、実施例１と比べて更に、振動波モータ１００の鏡筒２１への固定をより安定的に行うことが可能な構成となっている。図４は、実施例２の振動波モータ２００をＸ軸方向から見た断面図であって実施例１の図２に対応している。図４において、連結部材２７は、回転軸２７ａ（図６参照）を中心に反時計まわりに回動する回転力を有している。そのため、連結部材２７と動力取り出し部２１６の連結位置である点Ｐでは、矢印で示す連結力ＦがＺ軸と平行な方向に働いている。そして、相対移動の方向（Ｘ軸方向）に平行で点Ｐを通過する線（図４の紙面に鉛直な方向の線）を直線Ｌ２とすると、実施例２では、固定部２１４ａ、２１４ｂが直線Ｌ２のＺ軸方向の下方又は、直線Ｌ２の近傍に設けられる構成となっている。なお、図４においては、図の煩雑さをなくすため固定ネジ２１７Ａ、２１７Ｂの記載は省略している。そして、本実施例２の振動波モータ２００は、実施例１の振動波モータ１００と同様な効果を有し、更に以下に説明するような優れた効果を奏する。

実施例１では、図２を参照すると、固定部１１４ａ、１１４ｂの位置が連結力Ｆに対してＹ軸方向にずれた位置（中心線Ｃの近傍）に配置されているため、固定部１１４ａ、１１４ｂには連結部材２７の回転力による時計まわりのモーメントが発生する。しかしながら、実施例２では、直線Ｌ２のＺ軸方向の下方に固定部２１４ａ、２１４ｂが配置されているため、固定部２１４ａ、２１４ｂにおいてはモーメントの発生はなく、より安定して振動波モータ２００を固定することができるという効果が得られる。なお、実施例２では、固定部２１４ａ、２１４ｂを直線Ｌ２のＺ軸方向の下方に設ける構成としたが、直線Ｌ２からずれてもその近傍であればモーメントの発生は軽微であり、同様の効果を得ることができる。

更に、連結力Ｆは、後述のレンズ群１２を含むレンズ保持部材２２（被駆動部）の重量に応じて設定する必要があるため、被駆動部の重量が大きい場合は連結力Ｆも大きくする必要がある。しかしながら、実施例２のような固定部２１４ａ、２１４ｂの配置とすれば、被駆動部の重量によらず安定した固定が可能となる。また、昨今の焦点合わせの高速化に伴い、振動波モータ２００の高速駆動が必要となっている。高速駆動では高い周波数帯を含む加減速で振動波モータ２００を駆動することが必要となるため、振動波モータ２００を安定的に固定してフォーカスユニット２０の全体に不要な共振が発生しないことが重要となる。実施例２のような固定部２１４ａ、２１４ｂの配置は、この観点でも顕著な効果が得られる。

（適用例）
図５は、本発明の実施例１の振動波モータ１００を備えた駆動装置をデジタルカメラのレンズ駆動に適用した例であって、デジタルカメラの概略図である。デジタルカメラのレンズ部１０と、本体部３０がそれぞれ示されている。レンズ部１０は、レンズ群１１と、レンズ群１２を備えたフォーカスユニット２０が備えられる。そして、フォーカスユニット２０の内部には振動波モータ１００とレンズ群１２が備えられる。レンズ部１０は本体部３０に取り付けられており、本体部３０にはレンズ群１１、１２を通過した光束（光軸ＯＬ）を受光する撮像素子３１が備えられる。上記の構成により、撮像素子３１で得られる画像信号をもとに焦点検出を行い、焦点検出の結果に基づき振動波モータ１００を制御することでレンズ群１２がＸ軸方向に駆動制御される。なお、フォーカスユニット２０が請求項中の駆動装置に対応する。

図６は、振動波モータ１００を搭載したフォーカスユニット２０の構成を示しており、ＹＺ面に平行な面で切断した断面図である。図６において、鏡筒２１は、振動波モータ１００を保持するとともに、その内部には振動波モータ１００により駆動される被駆動部であるレンズ保持部材２２が保持されている。レンズ保持部材２２は、レンズ群１２を保持している。なお、レンズ群１２を含むレンズ保持部材２２が請求項中の被駆動部材に対応している。

鏡筒２１内には、ガイドバー２３、２４が設けられており、レンズ保持部材２２をＸ軸方向に直動案内している。位置検出センサ２５は、レンズ保持部材２２のＸ軸方向の位置を検出する。そして、レンズ保持部材２２の位置検出センサ２５と対向する位置には、位置スケール２６が設けられており、位置検出センサ２５が位置スケール２６の位置情報を読み取ることで、鏡筒２１内におけるレンズ保持部材２２のＸ軸方向の位置を知ることができる。連結部材２７は、振動波モータ１００のＸ軸方向の動力をレンズ保持部材２２に伝達する。更に、連結部材２７は、回転軸２７ａを中心に回動可能にレンズ保持部材２２に保持されるが、特に回転軸２７ａを中心に反時計まわりに回転する回転力を有する。この回転力により連結部材２７と振動波モータ１００の動力取り出し部１１６が連結されている。

鏡筒２１の外側には、カム筒２８と直進案内筒２９が設けられている。カム筒２８には不図示のカム溝が、直進案内筒２９には不図示の直進案内溝がそれぞれ形成されており、直進案内筒２９はカム筒２８と径嵌合している。鏡筒２１のカムフォロア２１ａ、２１ｂ、２１ｃにより、鏡筒２１は、カム溝が形成されたカム筒２８、直進案内溝が形成された直進案内筒２９に係合することで、鏡筒２１全体がレンズ部１０のズーム動作に伴いＸ軸方向に移動可能に構成される。

以上の構成で、振動波モータ１００はレンズ部１０のフォーカスユニット２０内に配置される。レンズ群１２は、レンズ部１０のフォーカスレンズに該当し、図５に示すように、本体部３０の内部に配置された撮像素子３１の焦点検出結果に基づき振動波モータ１００を駆動することでフォーカスレンズが駆動され、焦点合わせが可能となっている。

そして振動波モータ１００は、固定側案内部材１１４の両端近傍に設けられた固定部１１４ａ、１１４ｂにより固定ネジ１１７Ａ、１１７Ｂを用いて鏡筒２１に固定されるため、従来例に比べてより小型な構成で鏡筒２１への取付けを実現している。また、固定部１１４ａ、１１４ｂは、固定側案内部材１１４に直接設けられているため、振動波モータ１００を固定するための専用の部材を必要とせず、小型な構成かつ低コストでの振動波モータ１００の固定を実現している。

更に、実施例２の振動波モータ２００を用いて駆動装置を構成して、実施例１と同様な効果が得られる。

１２ レンズ群（被駆動部）
２０ フォーカスユニット（駆動装置）
２１ 鏡筒
２２ レンズ保持部材（被駆動部）
２７ 連結部材
１００、２００ 振動波モータ
１０１ａ 突起部
１０３ 振動子
１０６ 第１の伝達部材（加圧手段）
１０７ 第２の伝達部材（加圧手段）
１０８ 加圧バネ（加圧手段）
１１２ 可動側案内部材（第１の案内部材）
１１３Ａ～１１３Ｃ 転動ボール
１１４ 固定側案内部材（第２の案内部材）
１１４ａ、１１４ｂ 固定部
１１５ 摩擦部材
２１４ａ、２１４ｂ 固定部
Ｆ 連結力
Ｌ１、Ｌ２ 直線
Ｐ 連結位置

Claims (9)

1. 振動子と、
   該振動子に摩擦接触する摩擦部材と、
   前記振動子を前記摩擦部材に加圧する加圧手段と、
   前記振動子と前記摩擦部材との相対移動を案内する案内手段と、
   動力取り出し部と、を備え、
   前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材とは前記相対移動し、
   前記案内手段は前記摩擦部材を保持し、更に固定部を備え、該固定部は前記案内手段において前記摩擦部材をはさんだ両端近傍に設けられ、
   前記動力取り出し部は、前記加圧手段が前記振動子を加圧する加圧方向と前記相対移動の方向とに直交する方向に延出した部材に備えられており、
   前記固定部は、前記動力取り出し部が連結部材に連結する位置を通過し前記相対移動の方向と平行な直線の近傍に設けられることを特徴とする、振動波モータ。
2. 前記案内手段は、移動可能な第１の案内部材と、固定された第２の案内部材とを備え、前記固定部は前記第２の案内部材に備えられることを特徴とする、請求項１に記載の振動波モータ。
3. 前記第１の案内部材は前記振動子とともに移動可能であり、前記第２の案内部材は前記摩擦部材を保持し、前記第２の案内部材は固定されていることを特徴とする、請求項２に記載の振動波モータ。
4. 前記案内手段は、更に転動ボールを備え、前記転動ボールは前記第１の案内部材と前記第２の案内部材との間に挟持されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の振動波モータ。
5. 前記振動子は、前記相対移動の方向に沿って２つの突起部を備え、前記固定部は、前記２つの突起部を結ぶ直線から前記加圧方向に直交する方向にずれて設けられることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動波モータ。
6. 前記動力取り出し部は、前記連結部材が有する回転力により前記連結部材と連結することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動波モータ。
7. 前記振動は、超音波領域の周波数の高周波振動であり、前記振動波モータは超音波モータであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動波モータ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動波モータと、前記相対移動によって駆動される被駆動部とを備える駆動装置であって、前記固定部は、前記振動波モータを前記駆動装置に固定することを特徴とする、駆動装置。
9. 前記被駆動部は、レンズ部であり、前記固定部は、前記振動波モータを前記駆動装置の鏡筒に固定することを特徴とする、請求項８に記載の駆動装置。

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