JP7183224B2 - 振動型駆動装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動と摩擦力とによって回転駆動力を生じさせる振動型駆動装置および撮像装置に関する。

従来、撮像装置等の電子機器において、励起した振動と摩擦力とにより回転駆動を生じさせる振動型駆動装置が採用される。振動型駆動装置として、小型、高出力、静粛性という特徴を併せ持つ超音波モータが知られている。超音波モータには、特許文献１に記載のリング型の振動子を用いたものや、特許文献２、３に記載の振動片型の振動子を用いたものがある。このような超音波モータは、例えばカメラのレンズ駆動に用いられる場合、レンズ枠に連結された摩擦部材に振動子を加圧接触させ、振動子が発生する楕円運動を摩擦部材に伝達することでレンズ枠を回転駆動している。

ところで、振動型駆動装置における駆動部は、加圧力を常時受けながら被駆動部を駆動するので、当該加圧力に起因した摺動摩擦による駆動力の損失が発生する。そこで、このような摺動摩擦による駆動力の損失を抑えるため、特許文献１ではローラ、特許文献２ではボールなどの転動部材によって加圧力を受け止める構造を採用している。

特開２０１８－１８９７４５号公報 特開２００６－１５８０５４号公報 特開２００４－３０４８８７号公報

しかしながら、駆動力の損失を発生させる摺動摩擦はラジアル方向にも発生する。例えば、特許文献１では、周方向に配置された複数のローラによって、加圧された回転筒をスラスト方向で受け止めると同時に、各ローラの内側端面に回転筒が嵌合することで、回転駆動時のラジアル方向のガタつきを防止している。この構成によると、回転筒のラジアル方向の嵌合部にはすべり摩擦が発生するため、この箇所でも駆動力の損失が発生する。さらに、振動子が加圧接触する駆動半径よりもラジアル方向外側で回転筒がローラに嵌合するため、駆動力の損失に与える影響が大きい。従って、駆動負荷を低減することに関し改善の余地がある。

また、特許文献２では、ロータ本体とベアリング受けのそれぞれの円周に沿って設けられたＶ溝で複数のボールを挟持することで、加圧されたロータ本体をスラスト方向で受け止めると同時に、回転駆動時のラジアル方向のガタつきを防止している。この構成により、スラスト方向およびラジアル方向共に転がり摩擦によって受け止める構造となるので、駆動力の損失が低減される。ところが、それぞれのＶ溝同士の径を一致させたり偏芯を無くしたりするためには、非常に高い加工精度が要求され、それに伴いコストも高くなる。従って、コスト抑制と高い駆動精度の維持の両立は容易でない。

本発明は、駆動負荷を低減しつつ低コストで高精度な振動型駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、突起部が設けられた振動子を有し、前記振動子を振動させて駆動力を発生させる駆動部と、第１の方向にて前記突起部と加圧接触する接触部を有する第１のユニットと、前記駆動部の駆動力によって前記第１のユニットに対して前記第１の方向と平行な所定の回転軸を中心に相対的に回転する第２のユニットと、前記第１の方向にて前記第１のユニットと前記第２のユニットで挟持され、前記第１のユニットと前記第２のユニットとを相対的に回転可能に支持する３つ以上の支持部材と、を有し、前記突起部の前記接触部と接触する接触点全体が、前記第１の方向から見て、前記３つ以上の支持部材のいずれか３つの支持部材の中心を直線で結んで形成される１つ以上の三角領域のいずれかの三角領域内の位置にあることを特徴とする。

本発明によれば、駆動負荷を低減しつつ低コストで高精度な振動型駆動装置を提供することができる。

電子機器の模式図である。 振動型モータの分解斜視図である。 振動型モータの分解斜視図である。 振動型モータの要部の断面図である。 振動子の振動モードの模式図、楕円運動する突起部の模式図である。 転動ボールを保持する構成の要部の斜視図である。 －Ｙ側から見た複数の転動ボールの配置を説明する図である。 －Ｙ側から見た複数の転動ボールの配置を説明する図である。 転動ボールを保持する構成の要部の斜視図である。 －Ｙ側から見た複数の転動ボールの配置を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る振動型駆動装置が適用される電子機器の模式図である。この電子機器として旋回駆動装置１が例示される。旋回駆動装置１は、固定体１０と、固定体１０に対して回転可能な可動体２０とを含む。固定体１０は、振動型駆動装置としての振動型モータ１００のほか、旋回駆動装置１全体を制御する制御基板（不図示）を含む。振動型モータ１００は断面図で示されている。可動体２０は、被写体を撮像可能な撮像部である撮像装置２１を含む。なお、旋回駆動装置１全体を撮像装置と呼称してもよい。

振動型モータ１００は、振動を用いて被駆動体１２１を回転駆動する振動子１０１（後述する）を備える回転式の超音波モータである。可動体２０は、振動型モータ１００の被駆動体１２１に連結されている。振動子１０１が被駆動体１２１を回転移動させることによって、撮像装置２１を含む可動体２０は回転中心Ｐを中心として回転する。

旋回駆動装置１は、可動体２０が被駆動体１２１に連結され、支持体１２２を固定状態にして用いられる構成である。しかし、これとは逆に、旋回駆動装置１は、可動体２０が支持体１２２に連結され、被駆動体１２１を固定状態にして用いられる構成であってもよい。

図２、図３は、振動型モータ１００の分解斜視図である。図４は、振動型モータ１００の要部の断面図である。

以降、各部の方向を、図２、図３等に示したＸ、Ｙ、Ｚ座標軸を基準として呼称する。ここでは便宜上、回転中心Ｐの軸線方向と平行な方向をＹ方向と定義する。特に、Ｙ方向において、振動子１０１に対して被駆動体１２１が位置する側を＋Ｙ方向とする。振動子１０１の長手方向をＺ方向と定義する。Ｙ方向とＺ方向とに直交する方向をＸ方向と定義する。

振動型モータ１００は、主として、支持体１２２、被駆動体１２１、シャーシ１２２ｄを有する。支持体１２２は、振動型モータ１００全体を保持している。被駆動体１２１は、全体として略円環形状の部材である。被駆動体１２１は、軸部１２１ａ、転動受け部１２１ｂ、接触面１２１ｓを有する。接触面１２１ｓは摩擦面である。支持体１２２には回転支持穴１２２ａが形成されている。被駆動体１２１の軸部１２１ａが回転支持穴１２２ａに回転可能に嵌合（軸支）されている。これにより、被駆動体１２１全体が、回転中心Ｐを中心として支持体１２２に対して相対的に回転可能である。従って、振動型モータ１００のラジアル方向はすべり軸受構造となっている。

振動型モータ１００は、ラジアル方向における嵌合関係が回転支持穴１２２ａと軸部１２１ａとによって決定されるシンプルな構成であるので、比較的低コストで且つ容易に嵌合精度を確保可能である。なお、被駆動体１２１を単一部材で構成してもよいし、接触面１２１ｓおよび転動受け部１２１ｂを含む円盤状部分と軸部１２１ａとを別部材で構成してもよい。あるいは、軸部１２１ａと回転支持穴１２２ａとの関係を反対にしてもよい。すなわち、被駆動体１２１に回転支持穴を設け、支持体１２２に軸部を設け、両者を嵌合することによって、被駆動体１２１全体が、支持体１２２に対して相対的に回転可能となるように構成してもよい。

振動子１０１は、弾性体１０２と圧電素子１０３とを有する。圧電素子１０３は、弾性体１０２に振動を励起させる電気－機械エネルギ変換素子である。圧電素子１０３は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で構成される。弾性体１０２は例えばステンレス等の板金で構成される。

弾性体１０２は、それぞれ長手方向に並んだ各２つの突起部１０２ａおよび被保持部１０２ｂを有する（図２）。弾性体１０２と圧電素子１０３とは、接着剤などにより固着されている。両者が固着された状態で、後述する加圧機構により圧電素子１０３が押圧されることで、突起部１０２ａが、被駆動体１２１の接触面１２１ｓに対して加圧接触する。圧電素子１０３に高周波交流の駆動電圧が印加されることで発生する超音波領域の周波数の振動（超音波振動）により、弾性体１０２の突起部１０２ａに楕円運動ＥＭ（図５（ａ）、（ｂ））が起こる。これによって、突起部１０２ａと接触面１２１ｓとの間で駆動力が発生する。突起部１０２ａと接触面１２１ｓとの接触位置が、後述する駆動力Ｆ２（図３）が発生する位置である。

支持体１２２には、被駆動体１２１の転動受け部１２１ｂと対向する面である転動受け部１２２ｂが形成されている。転動受け部１２２ｂと転動受け部１２１ｂとの間に複数個（図では６個）の転動ボール１０８が設けられている。すなわち、振動型モータ１００のスラスト方向に関する支持構造は転がり軸受構造であり、被駆動体１２１と支持体１２２とは互いに、転動ボール１０８の転動を介して相対的に円滑に回転可能である。これにより、被駆動体１２１が、加圧力を受けながら移動する際の摩擦抵抗を極力小さくすることができる。

なお、転動受け部１２２ｂは支持体１２２に一体に設けてもよいが、別部材で構成してもよい。また、転動受け部１２１ｂは被駆動体１２１に一体に設けてもよいが、別部材で構成してもよい。なお、転動ボール１０８の代わりに、転動受け部１２２ｂと転動受け部１２１ｂとの間にローラやコロ等の転動部材を設けてもよいし、摺動部材を設けてもよい。

第１保持部材１０４は、弾性体１０２の被保持部１０２ｂを保持することで弾性体１０２を固定的に保持する。これにより、振動子１０１と第１保持部材１０４とは一体的に動く。シャーシ１２２ｄは支持体１２２に固定されている。枠部材１１３は、弾性連結部材１１４を介して第１保持部材１０４を保持している。枠部材１１３がシャーシ１２２ｄに複数のビス１１５で固定されることで、第１保持部材１０４は被駆動体１２１に対して位置決め固定される。

遮断部材１０５は、振動が他の部品に伝わらないように遮断する機能を有する。遮断部材１０５により、圧電素子１０３の超音波振動が後述する小基台１０６へ伝播することが抑制される一方、圧電素子１０３の超音波振動は減衰されない。遮断部材１０５の材料としてはフェルト生地が適している。小基台１０６は、遮断部材１０５を介して圧電素子１０３と面接触し、加圧バネ１１１による加圧力を圧電素子１０３に伝える機能を有する。

加圧機構は、加圧部材１１０、加圧手段としての加圧バネ１１１、受け部材１１２を含む。第２保持部材１０７はこの加圧機構を保持している。第２保持部材１０７は、枠部材１１３と共に、２つのビス１１５でシャーシ１２２ｄに固定される。受け部材１１２の中央には、丸穴である嵌合穴部１１２ａが形成され、受け部材１１２の外周面にはネジ部１１２ｂが形成されている。ネジ部１１２ｂが第２保持部材１０７のネジ穴１０７ａに螺合されることで、受け部材１１２は第２保持部材１０７に固定される。また、嵌合穴部１１２ａは、加圧部材１１０が有する嵌合軸部１１０ａを嵌合保持する。加圧部材１１０は、受け部材１１２の嵌合穴部１１２ａに嵌合されて、被駆動体１２１の接触面１２１ｓに対して概ね垂直な方向にのみ移動可能に保持される。

加圧部材１１０は、加圧バネ１１１からの加圧力を、小基台１０６と遮断部材１０５とを介して振動子１０１に伝える。これにより、振動子１０１が被駆動体１２１に加圧接触する。加圧バネ１１１は、例えば圧縮コイルバネで構成される。加圧バネ１１１の一方の端部は受け部材１１２に固定され、他方の端部は加圧部材１１０に当接している。このように加圧バネ１１１は圧縮状態で両端部が固定されることにより加圧力Ｆ１を発生させる。発生した加圧力Ｆ１は、圧電素子１０３に伝えられることで、被駆動体１２１の接触面１２１ｓの垂線方向（＋Ｙ方向）に働く力となる。その加圧力Ｆ１が、振動子１０１と被駆動体１２１とを加圧接触させる。従って、＋Ｙ方向が加圧バネ１１１による加圧方向である。転動ボール１０８は、加圧力Ｆ１を被駆動体１２１と支持体１２２との間で受け止める摺動部材の一例である。また、加圧力Ｆ１を付与する加圧位置は、振動子１０１の長手方向における弾性体１０２の２つの突起部１０２ａ間の略中心に設定されている。これにより、２つの突起部１０２ａを被駆動体１２１にバランスよく加圧接触させることができる。

このように、各部材が組込まれてユニット化され、振動型モータ１００が構成される。この構成において、振動子１０１が振動し、突起部１０２ａに楕円運動ＥＭ（図５（ｃ））が生じると、突起部１０２ａと被駆動体１２１の接触面１２１ｓとの間に駆動力Ｆ２（図３）が生じる。駆動力Ｆ２は回転中心Ｐを中心とする径方向に垂直であるので、被駆動体１２１は回転中心Ｐ周りに回転駆動される。

次に、振動型モータ１００の振動子１０１の振動モードについて、図５（ａ）～（ｃ）を用いて説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、振動子１０１の振動モードを示す模式図である。図５（ｃ）は、楕円運動ＥＭをする突起部１０２ａの模式図である。

振動子１０１の振動モードは、第１の振動と第２の振動とを含む複合的な振動である。第１の振動は、図５（ａ）に示すように、振動子１０１の突起部１０２ａに、矢印で示す往復運動Ｍ１を発生させ、主に接触面１２１ｓの接線方向に突起部１０２ａを変位させる振動である。第１の振動では節Ｎ１が複数生じる。振動子１０１においては、破線で示された３つの節Ｎ１が存在し、振動子１０１の長手方向の両端側にある節Ｎ１が突起部１０２ａの近傍に位置する。

第２の振動は、図５（ｂ）に示すように、突起部１０２ａに、矢印で示す往復運動Ｍ２を発生させ、主に接触面１２１ｓと接触離間させる方向に突起部１０２ａを変位させる振動である。第２の振動では節Ｎ２が複数生じる。振動子１０１においては、破線で示された２つの節Ｎ２が存在する。

第１の振動と第２の振動とを同一の周波数で発生させることで、突起部１０２ａにおける接触面１２１ｓとの接触点１０２ｃ（図４、図５（ｃ））に楕円運動ＥＭを発生させることができる。振動子１０１においては、上述した駆動力Ｆ２をより大きく発生させるために接触点１０２ｃを複数（２個）設けているが、複数設けることは必須でない。なお、第１の振動、第２の振動の発生方法などの詳細については上記特許文献３に記載されるように公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

次に、主に図４、図６、図７で、振動型モータ１００における転動ボール１０８の保持構造を説明する。また、支持体１２２が被駆動体１２１を支持する位置と、振動子１０１が被駆動体１２１に加圧接触する位置と、転動ボール１０８が被駆動体１２１と接触する位置との関係を説明する。

図６は、被駆動体１２１と支持体１２２との間で転動ボール１０８を保持する構成の要部の斜視図である。図７（ａ）、（ｂ）は、－Ｙ側から見た複数の転動ボール１０８の配置を説明する図である。

図１～図４では図示されていないが、被駆動体１２１の転動受け部１２１ｂと支持体１２２の転動受け部１２２ｂとの間には、リテーナ１０９が介在する。リテーナ１０９はリング形状の部材である。リテーナ１０９の内径部１０９ｂは、支持体１２２に形成されたリテーナ嵌合部１２２ｃに回転可能に嵌合されている。リテーナ１０９は、転動ボール１０８を保持するためのボール保持穴１０９ａを複数有する。複数のボール保持穴１０９ａは、円周方向に略等間隔（６０°間隔）に配置されている。転動ボール１０８がボール保持穴１０９ａに収容されることで、転動ボール１０８が周方向に略等間隔で保持される。

回転中心Ｐを中心する転動ボール１０８の公転半径はＲｒである。公転半径Ｒｒは、回転中心Ｐに平行な方向からの投影視において、回転中心Ｐから、転動ボール１０８が被駆動体１２１の転動受け部１２１ｂと接触する位置（第３の位置）までの距離（第３の距離）である。リテーナ１０９の内径部１０９ｂが支持体１２２のリテーナ嵌合部１２２ｃに回転可能に嵌合されているので、複数の転動ボール１０８は、公転半径Ｒｒと周方向の間隔とを規制された状態で被駆動体１２１と支持体１２２とに対して転動可能に保持される。

なお、リテーナ嵌合部１２２ｃの中心は回転中心Ｐと略一致している。また、リテーナ１０９のボール保持穴１０９ａの直径は転動ボール１０８の直径よりも大きく、リテーナ１０９自体の厚みは転動ボール１０８の直径より小さい。従って、転動ボール１０８は、互いの間隔を一定に保ちながら自転および公転することが可能となり、良好な保持が可能となる。なお、転動ボール１０８の数は６個に限定されないが、安定して転動保持をするために転動ボール１０８は最低３個以上必要である。

上述のように、支持体１２２の回転支持穴１２２ａに被駆動体１２１の軸部１２１ａが回転可能に嵌合されている。図４、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、回転中心Ｐに平行な方向からの投影視において、回転中心Ｐから、回転支持穴１２２ａに軸部１２１ａが支持される径方向における位置（第１の位置）までの距離（第１の距離）を、嵌合半径Ｒｆと称する。また、回転中心Ｐに平行な方向からの投影視において、回転中心Ｐから、振動子１０１の突起部１０２ａが被駆動体１２１の接触面１２１ｓに加圧接触する位置（第２の位置）までの距離（第２の距離）を、駆動半径Ｒｄと称する。第２の位置は、駆動力Ｆ２（図１（ｂ））が発生する位置でもある。

駆動半径Ｒｄと比較して、嵌合半径Ｒｆは短く、且つ公転半径Ｒｒは長い。すなわち、嵌合半径Ｒｆ＜駆動半径Ｒｄ＜公転半径Ｒｒという関係になっている。回転支持穴１２２ａと軸部１２１ａとの係合関係はすべり摩擦部であり、転動ボール１０８と転動受け部１２１ｂとの係合関係は転がり摩擦部である。すべり摩擦部の方が転がり摩擦部よりも摩擦力が大きい。すなわち、突起部１０２ａと接触点１０２ｃとの接触位置に対して、摺動摩擦がより大きいすべり摩擦部がラジアル方向内側に設けられ、摺動摩擦がより小さい転がり摩擦部がラジアル方向外側に設けられている。これにより、回転駆動に伴い発生する構成部品同士の摺動摩擦による駆動力の損失のうち、特にすべり摩擦による駆動力の損失が抑えられる。

また、駆動半径Ｒｄ＜公転半径Ｒｒであり、突起部１０２ａと接触点１０２ｃとの接触位置に対して、転動ボール１０８と転動受け部１２１ｂとの接触位置がラジアル方向外側であることから、振動型モータ１００の大型化が抑制される。例えば、図７（ａ）に示すように、振動子１０１の外形Ｅを投影すると、振動子１０１の接触点１０２ｃは公転半径Ｒｒより内側に位置しながらも、外形Ｅの一部は公転半径Ｒｒと投影上重なる。つまり、回転中心Ｐに平行な方向に、振動子１０１の少なくとも一部が、転動ボール１０８の摺動軌跡（転動軌跡）と並ぶ。これにより、ラジアル方向における振動型モータ１００の大型化が回避される。特に、本実施の形態のように、駆動力Ｆ２をより大きくするために接触点１０２ｃが複数設けられる場合は振動子１０１の外形Ｅが大型化しやすくなる。しかし上記構成によりスペース効率の良いレイアウトが可能となり、振動型モータ１００の小型化が容易となる。

さらに、駆動半径Ｒｄ＜公転半径Ｒｒであることで、安定した回転駆動が可能となっている。比較のために、図４に示す接触部１０２０ｃおよび転動ボール１０８０を参照する。仮に、公転半径Ｒｒの位置に振動子１０１の接触部１０２０ｃが設けられ、駆動半径Ｒｄの位置に転動ボール１０８０が設けられた場合を考える。この場合、転動ボール１０８０が振動子１０１の接触部１０２０ｃよりラジアル方向内側を常に公転することになる。そのため、接触部１０２０ｃに加圧力が与えられた際に、例えば、転動ボール１０８０を支点とした傾きθが発生するおそれがある。

傾きθを相殺するために、接触部１０２０ｃの位置に対して、回転中心Ｐを挟んだ概ね反対側の領域Ａ（図４）などに、例えば特許文献２に記載されるような傾き防止機構を設けると、モータ自体の大型化や高コスト化につながってしまう。そこで、本実施の形態では、接触点１０２ｃの位置に対して転動ボール１０８をラジアル方向外側に設けることで、上記のような傾きθの発生を抑えることができ、安定した回転駆動が可能となる。

なお、転動ボール１０８の公転により転動ボール１０８がいかなる回転位相にある場合であっても、転動ボール１０８を支点とした傾きθの発生を抑えるためには、ある一定の条件を満たす必要がある。転動ボール１０８と振動子１０１との望ましい位置関係を説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、複数の転動ボール１０８ａ～１０８ｆが周方向において等間隔（６０°間隔）に配置されている場合を考える。加圧機構による被駆動体１２１の接触面１２１ｓへの突起部１０２ａの接触位置を加圧位置ｆとする。加圧位置ｆは第２の位置と略一致する。回転中心Ｐに平行な方向からの投影視において、転動ボール１０８の中心同士を結んでできる多角形をＳ１とし、多角形Ｓ１の内接円をＣ１とする。振動子１０１の接触点１０２ｃ及び加圧位置ｆは、多角形Ｓ１の内接円Ｃ１の内側に位置する。上記のような位置関係にすることによって、転動ボール１０８がいかなる回転位相にある場合でも、転動ボール１０８の中心同士を結んでできるいずれかの三角形の中に常に接触点１０２ｃ及び加圧位置ｆが位置することになる。

例えば、接触点１０２ｃ及び加圧位置ｆは、転動ボール１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの中心を結んでできる三角形ａｂｃの中に位置する。また、転動ボール１０８の回転位相のうち、代表して、図７（ａ）に示した状態から回転中心Ｐを中心に転動ボール１０８が６０°回転した状態を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）に示す状態においても、振動子１０１の接触点１０２ｃ及び加圧位置ｆは、転動ボール１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの中心を結んでできる三角形ａｂｃの中に位置する。

このように、三角形ａｂｃで加圧力を受け止めることができるので、上述した傾きθの発生を抑えることができる。以上のような位置関係にすることで、転動ボール１０８がいかなる回転位相にある場合であっても同様の効果を得ることができる。ちなみに、図７（ｂ）に示す例では、加圧位置ｆは、三角形ａｂｃの中に入るだけでなく、転動ボール１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄの中心を結んでできる三角形の中にも入っている。 なお、転動ボール１０８の中心同士を結んでできる多角形Ｓ１の内接円Ｃ１の内側に、少なくとも加圧位置ｆが位置すればよい。三角形を形成する転動ボール１０８は連続するものであることは必須でない。言い換えると、ある３つの転動ボール１０８の中心位置を頂角とする三角形内に加圧位置ｆが位置するような３つの転動ボール１０８が存在すればよい。

図６、図７に示す例では、複数の転動ボール１０８を、回転中心Ｐを中心とする周方向において等間隔（６０°間隔）に配置したが、複数の転動ボール１０８は必ずしも等間隔に配置されなくてもよい。転動ボール１０８が不等間隔に配置される変形例を図８で説明する。

図８（ａ）、（ｂ）は、－Ｙ側から見た複数の転動ボール１０８の配置を説明する図である。図８（ａ）に示す例では、転動ボール１０８ｂが他の転動ボール１０８に対して周方向に１０°ずれた位置に配置されている。接触点１０２ｃ及び加圧位置ｆは、転動ボール１０８の中心同士を結んでできる多角形Ｓ２を形成する辺のうち回転中心Ｐからの距離が最も近い辺ｂｃに接し且つ回転中心Ｐを中心とした円Ｃ２の内側に位置するように配置されている。

このような位置関係にすることによって、転動ボール１０８がいかなる回転位相にある場合でも、転動ボール１０８の中心同士を結んでできるいずれかの三角形の中に常に振動子１０１の接触点１０２ｃ及び加圧位置ｆが位置することになる。例えば、図８（ａ）に示す状態においては、接触点１０２ｃ及び加圧位置ｆは、転動ボール１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの中心を結んでできる三角形ａｂｃの中に位置する。これにより、三角形ａｂｃで加圧力を受け止めることができるので、上述した傾きθの発生を抑えることができる。

また、転動ボール１０８の回転位相のうち、代表して、図８（ａ）に示した状態から回転中心Ｐを中心に転動ボール１０８が２５°回転した状態を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示す状態においても、接触点１０２ｃ及び加圧位置ｆは、転動ボール１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃの中心を結んでできる三角形ａｂｃの中に位置する。これにより、三角形ａｂｃで加圧力を受け止めることができるので、上述した傾きθの発生を抑えることができる。以上のような位置関係にすることで、転動ボール１０８がいかなる回転位相にある場合であっても同様の効果を得ることができる。ちなみに、図８（ｂ）に示す例では、加圧位置ｆは、三角形ａｂｃの中に入るだけでなく、転動ボール１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄの中心を結んでできる三角形の中にも入っている。

なお、転動ボール１０８の中心同士を結んでできる多角形Ｓ２を形成する辺のうち回転中心Ｐからの距離が最も近い辺に接し且つ回転中心Ｐを中心とした円Ｃ２の内側に、少なくとも加圧位置ｆが位置すればよい。

本実施の形態によれば、回転中心Ｐに平行な方向からの投影視において、駆動半径Ｒｄと比較して、嵌合半径Ｒｆは短く、公転半径Ｒｒは長い。これにより、すべり摩擦による駆動力の損失が低く抑えられるので、駆動負荷を低減することができる。また、上記特許文献２の構成のように、ボールを挟持するＶ溝同士の径を一致させたり偏芯を無くしたりする高い加工精度が要求されないので、構成が簡単でコスト上昇が抑えられる。よって、駆動負荷を低減しつつ低コストで高精度な振動型駆動装置を提供することができる。

また、転動ボール１０８の中心同士を結んでできる多角形Ｓ２を形成する辺のうち回転中心Ｐからの距離が最も近い辺に接し且つ回転中心Ｐを中心とする円Ｃ２の内側に、加圧位置ｆ（第２の位置）が位置する。この条件は、図７、図８に示す各例で満たされている。あるいは、転動ボール１０８が回転中心Ｐを中心とする同心円に配置され且つ、各々の距離が略一致する場合（図７）、転動ボール１０８の中心同士を結んでできる多角形Ｓ１の内接円Ｃ１の内側に加圧位置ｆが位置する。この条件は、図７に示す例で満たされている。これらのような構成により、傾きθの発生を抑えることができ、安定した回転駆動が可能となる。また、傾き防止機構が不要となるので小型化に寄与する。

なお、転動ボール１０８等の摺動部材は、６個に限定されず、回転中心Ｐを囲むように少なくとも３つ設けられればよい。

（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２の実施の形態における被駆動体１２１と支持体１２２との間で転動ボール１０８を保持する構成の要部の斜視図である。図１０（ａ）、（ｂ）は、－Ｙ側から見た複数の転動ボール１０８の配置を説明する図である。

本実施の形態では、第１の実施の形態に対し、転動ボール１０８の数と転動ボール１０８の保持構造が異なり、その他の構成は同様である。図９、図１０はそれぞれ、図６、図７に対応している。

本実施の形態の振動型モータ１００は、リテーナ１０９を有さず、複数の転動ボール１０８は、支持体１２２と被駆動体１２１とによってのみ保持される。具体的には、支持体１２２には、環状溝部Ｇが形成されている。環状溝部Ｇは、転動受け部１２２ｂおよび一対の側壁１２２ｅにより構成される。環状溝部Ｇ内に複数の転動ボール１０８が配置されている。環状溝部Ｇの中心は回転中心Ｐと略一致している。回転中心Ｐから環状溝部Ｇの幅方向の中心位置までの距離は、公転半径Ｒｒと同じである。従って、転動ボール１０８は、公転半径Ｒｒが規制された状態で被駆動体１２１と支持体１２２とに対して転動可能となる。

複数の転動ボール１０８は、環状溝部Ｇ内において、周方向およびラジアル方向に適正なガタを有した状態で配置されることで、転動ボール１０８同士の間隔を略一定に保ちながら自転および公転することが可能となり、良好な転動保持が可能となる。駆動半径Ｒｄ、嵌合半径Ｒｆ、公転半径Ｒｒの関係は第１の実施の形態と同様である。また、外形Ｅと公転半径Ｒｒとの関係も第１の実施の形態と同様である（図１０（ｂ））。なお、環状溝部Ｇは、上記特許文献２のＶ溝のように双方に形成されるものとは異なり、被駆動体１２１と支持体１２２のうち片方である支持体１２２に形成される。従って、高い加工精度が要求されないので、構成が簡単でコスト上昇が抑えられる。溝がＶ溝でない場合、環状溝部Ｇは被駆動体１２１と支持体１２２の双方に形成されていてもよい。

本実施の形態によれば、駆動負荷を低減しつつ低コストで高精度な振動型駆動装置を提供することに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

なお、上記各実施の形態では、撮像装置２１が振動型モータ１００により回転駆動される例を説明したが、振動型モータ１００により回転駆動される回転体を有する装置であれば本発明を適用可能である。その場合の回転体としては、例えば、レーザ光などの照射装置やロボットアームのアーム部なども該当する。

なお、各実施の形態において、「略」を付したものは完全を除外する趣旨ではない。例えば、「略等間隔」、「略一致」、「略一定」、「略中心」、「略円環形状」、「略等しい」はそれぞれ、等間隔、一致、一定、中心、円環形状、等しいを含む趣旨である。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

１０１ 振動子
１２１ 被駆動体
１２２ 支持体
１０２ａ 突起部
１０８ 転動ボール
Ｐ 回転中心
Ｒｄ 駆動半径
Ｒｆ 嵌合半径
Ｒｒ 公転半径

Claims (12)

1. 突起部が設けられた振動子を有し、前記振動子を振動させて駆動力を発生させる駆動部と、
   第１の方向にて前記突起部と加圧接触する接触部を有する第１のユニットと、
   前記駆動部の駆動力によって前記第１のユニットに対して前記第１の方向と平行な所定の回転軸を中心に相対的に回転する第２のユニットと、
   前記第１の方向にて前記第１のユニットと前記第２のユニットで挟持され、前記第１のユニットと前記第２のユニットとを相対的に回転可能に支持する３つ以上の支持部材と、を有し、
   前記突起部の前記接触部と接触する接触点全体が、前記第１の方向から見て、前記３つ以上の支持部材のいずれか３つの支持部材の中心を直線で結んで形成される１つ以上の三角領域のいずれかの三角領域内の位置にあることを特徴とする振動型駆動装置。
2. 前記接触点は、前記３つ以上の支持部材のいずれとも前記第１の方向に並ばない位置にあることを特徴とする請求項１に記載の振動型駆動装置。
3. 前記３つ以上の支持部材を、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの相対的な回転に伴い前記所定の回転軸の周方向に移動可能に保持する保持部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の振動型駆動装置。
4. 前記保持部材は、前記３つ以上の支持部材が互いに接触しないように前記３つ以上の支持部材の間の距離を規制することを特徴とする請求項３に記載の振動型駆動装置。
5. 前記振動子には、前記突起部が２つ設けられていて、
   前記２つの突起部の前記接触部と接触する接触点全体が、前記第１の方向から見て、前記３つ以上の支持部材のいずれか３つの支持部材の中心を直線で結んで形成される１つ以上の三角領域のいずれかの三角領域内の位置にあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動型駆動装置。
6. 前記第１の方向から見て、前記突起部の前記接触部と接触する接触点の大きさは、前記支持部材よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動型駆動装置。
7. 突起部が設けられた振動子を有し、前記振動子を振動させて駆動力を発生させる駆動部と、
   第１の方向にて前記突起部と加圧接触する接触部を有する第１のユニットと、
   前記駆動部の駆動力によって前記第１のユニットに対して前記第１の方向と平行な所定の回転軸を中心に相対的に回転する第２のユニットと、
   前記第１の方向にて前記第１のユニットと前記第２のユニットで挟持され、前記第１のユニットと前記第２のユニットとを相対的に回転可能に支持する３つ以上の支持部材と、
   前記第１のユニットと前記第２のユニットとが相対的に回転することで撮影方向が変化する撮像部と、を有し、
   前記突起部の前記接触部と接触する接触点全体が、前記第１の方向から見て、前記３つ以上の支持部材のいずれか３つの支持部材の中心を直線で結んで形成される１つ以上の三角領域のいずれかの三角領域内の位置にあることを特徴とする撮像装置。
8. 前記接触点は、前記３つ以上の支持部材のいずれとも前記第１の方向に並ばない位置にあることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記３つ以上の支持部材を、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの相対的な回転に伴い前記所定の回転軸の周方向に移動可能に保持する保持部材を有することを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
10. 前記保持部材は、前記３つ以上の支持部材が互いに接触しないように前記３つ以上の支持部材の間の距離を規制することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記振動子には、前記突起部が２つ設けられていて、
    前記２つの突起部の前記接触部と接触する接触点全体が、前記第１の方向から見て、前記３つ以上の支持部材のいずれか３つの支持部材の中心を直線で結んで形成される１つ以上の三角領域のいずれかの三角領域内の位置にあることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
12. 前記第１の方向から見て、前記突起部の前記接触部と接触する接触点の大きさは、前記支持部材よりも小さいことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の撮像装置。

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