JP7401274B2 - 振動型モータおよび光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、レンズの駆動等に利用される振動型モータに関する。

撮像装置等の光学機器においてレンズの駆動に用いられる振動型モータには、圧電素子により振動子に振動を励起して該振動子の突起の先端に楕円運動を発生させ、該振動子とその突起に圧接した摩擦部材とを相対駆動するものがある。ただし、このような振動型モータでは、振動子と摩擦部材とが摩耗して摩耗粉が発生し、摩耗粉がレンズや撮像素子に付着するおそれがある。

特許文献１には、振動子の周囲をカバーで覆うとともに、振動子と摩擦部材との間に封止体を配置することで摩耗粉のカバー外への流出を防ぐようにした振動型モータが開示されている。

特開２００７－１２１０８４号公報

しかしながら、特許文献１にて開示されているように振動子の周囲をカバーで覆うと、振動型モータが大型化する。また、カバーや封止体等の摩耗粉の流出を防ぐための専用の部品が必要となる。

本発明は、小型でありながらも摩耗粉の流出を抑制できるようにした振動型モータおよびこれを備えた光学機器を提供する。

本発明の一側面としての振動型モータは、振動する振動子を含む振動子ユニットと、振動子が接触する摩擦部材を含む摩擦部材ユニットとが第１の方向に相対移動する振動型モータである。振動子ユニットは、第１の方向に直交する第２の方向において摩擦部材ユニットに対して変位が可能であり、第２の方向において振動子を摩擦部材に加圧する構成を有する。摩擦部材ユニットは、第２の方向において振動子ユニットに所定量を超える変位を制限するように当接するストッパ部を有する。ストッパ部は、摩擦部材のうち振動子が接触する第１の方向の領域よりも長く延び、かつ第１の方向から見たときに、第２の方向において摩擦部材より振動子側に突出している。摩擦部材ユニットは、摩擦部材が固定されるベース部材と、該ベース部材とは別の部材である案内部材とを有する。案内部材は、第１の方向に延びる案内溝部を有し、該案内溝部に係合した転動部材の転動により摩擦部材ユニットと振動子ユニットとの相対移動を案内する。ストッパ部は、案内部材に設けられていることを特徴とする。なお、上記振動型モータにより光学素子を駆動する光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、振動子と摩擦部材との間で発生した摩耗粉の外部への流出を抑制することができる小型の振動型モータを実現することができる。

本発明の実施例１である振動型モータの分解斜視図。 実施例１の振動型モータの組立状態を示す図。 本発明の実施例２である振動型モータの特徴を示す図。 実施例２の振動型モータの特徴を示す別の図。 本発明の実施例３である光学機器を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１および図２（ａ）～（ｃ）は、本発明の実施例１である振動型モータ１の構成を示している。図１は振動型モータ１を分解して示しており、左側の図は斜め上側から見た振動型モータ１の構成を、右側の図は斜め下側から見た振動型モータ１の構成をそれぞれ示している。図２（ａ）は上方、側方および下方から見た組立状態の振動型モータ１を示し、図２（ｂ）および図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＡ－Ａ線での断面を示している。なお、以下の説明では、各構成要素の材料、形状および具体的な部材名を例として示すが、他の材料、形状および部材を用いることも可能である。

振動型モータ１は、振動子１１と、該振動子１１を保持する振動子保持部１２と、摩擦部材１３と、該摩擦部材１３を保持する摩擦部材保持部１４と、振動子１１を摩擦部材１３に加圧接触させる加圧力Ｆ１を発生する加圧部１５とを有する。この振動型モータ１においては、振動子１１、振動子保持部１２および加圧部１５を含む振動子ユニットが、摩擦部材１３および摩擦部材保持部１４を含む摩擦部材ユニットに対して図１中においてＤ１で示す第１の方向に移動する。振動子１１は、上記加圧力Ｆ１によって、第１の方向Ｄ１に直交する第２の方向Ｄ２において摩擦部材１３に加圧接触する。なお、摩擦部材ユニットが振動子ユニットに対して移動してもよい。すなわち、振動子ユニットと摩擦部材ユニットが相対移動すればよい。

振動子１１は、板状の圧電素子（電気－機械エネルギ変換素子）１１１と、２つの突起１１２ａを有する弾性部材１１２とを貼り合わせて構成されている。圧電素子１１１は、ＰＺＴ（ピエゾ素子）であり、弾性部材１１２は金属板である。圧電素子１１１に２相の交流電圧を印加して振動子１１（弾性部材１１２）に振動を励起すると、突起１１２ａの先端に楕円運動を発生させることができる。

振動子保持部１２は、振動子保持枠１２１、連結板１２２、可動枠１２３および可動案内部材１２４により構成される。振動子保持部枠１２１は、樹脂製の枠体であり、振動子１１に直接接着されることで振動子１１を保持する。連結板１２２および可動枠１２３はそれぞれ薄い金属板および樹脂製の枠体である。振動子保持枠１２１と可動枠１２３を連結板１２２で連結することで、可動枠１２３に対して振動子１１と振動子保持枠１２１を第２の方向Ｄ２には移動可能に保持し、第１の方向Ｄ１にはガタなく保持する。可動案内部材１２４は、金属板金であり、案内溝部１２４ａを有する。可動枠１２３と可動案内部材１２４は、ビス１２５により締結される。

摩擦部材１３は、金属板であり、摺動面１３ａにおいて振動子１１の突起１１２ａと摩擦接触する。摩擦部材保持部１４は、ベース部材１４１および固定案内部材１４２により構成される。ベース部材１４１は、樹脂製の筐体である。ベース部材１４１には、ビス１４３により摩擦部材１３と固定案内部材１４２が固定される。固定案内部材１４２は、金属板金であり、案内溝部１４２ａを有する。上述した可動案内部材１２４の案内溝部１２４ａと固定案内部部材１４２の案内溝部１４２ａとの間には２つの転動ボール（転動部材）１４４が挟み込まれる。この構成により、振動子保持部１２は摩擦部材保持部１４に対して第１の方向Ｄ１に移動可能に保持される。

加圧部１５は、複数（本実施例では４つ）の加圧力発生部材１５１、加圧板１５２および加圧力伝達部材１５３により構成される。加圧力発生部材１５１および加圧板１５２はそれぞれ、引張ばねおよび金属板金である。加圧力発生部材１５１である引張ばねは、引き伸ばされた状態でその一端が可動案内部材１２４に、他端が加圧板１５２に接続されることにより、縮む方向に加圧力Ｆ１を発生する。加圧力伝達部材１５３は、樹脂製のブロックのうちを振動子１１側の面にフェルト等の緩衝体を貼り付けて構成されている。加圧力発生部材１５１が発生した加圧力Ｆ１は、加圧板１５２および加圧力伝達部材１５３を介して振動子１１に伝達される。振動子１１は、第２の方向Ｄ２に移動可能に保持されているため、加圧力Ｆ１によって振動子１１の突起１１２ａが摩擦部材１３の摺動面１３ａに加圧接触する。

このように構成される振動型モータ１において、前述したように振動子１１の突起１１２ａに楕円運動を発生させると、突起１１２ａと摩擦部材１３との間で駆動力が発生する。これにより振動子ユニットを摩擦部材ユニットに対して第１の方向Ｄ１に駆動することができる。

図２（ｂ）は通常状態での振動型モータ１の断面を、図２（ｃ）は外部からの衝撃が加わった状態での振動型モータ１の断面を示す。図２（ｃ）に示すように衝撃が加わると、可動案内部材１２４が固定案内部材１４２に対して第２の方向Ｄ２にて離間する方向Ｍ１に変位する。これにより可動案内部材１２４と固定案内部材１４２との間の第２の方向Ｄ２の間隔が広がると、可動案内部材１２４と固定案内部材１４２とにより挟み込まれた転動ボール１４４が横方向Ｍ２にずれて案内溝部１２４ａ，１４２ａから脱落するおそれがある。

このような転動ボール１４４の脱落を防ぐため、本実施例の振動型モータ１では、図２（ｂ）に示すように振動子保持部１２の可動枠１２３に第１ストッパ部１２３ａを設け、摩擦部材保持部１４の固定案内部材１４２に第２ストッパ部１４２ｂを設けている。衝撃が加わった際に第１ストッパ部１２３ａと第２ストッパ部１４２ｂが第２の方向Ｄ２において互いに当接することで、振動子保持部１２（つまりは振動子ユニット）の第２の方向Ｄ２での所定量を超える変位を制限して転動ボール１４４の脱落を防ぐことができる。

以上のように構成される振動型モータ１の内部では、摩擦部材１３のうち振動子１１（突起部１１２ａ）が摺動する摺動面における振動子摺動領域で摩耗粉が発生する。この振動子摺動領域から振動型モータ１の外部まで繋がる直線的な経路があると、摩耗粉が外部へと流出するおそれがある。このような摩耗粉の外部への流出を抑制するため、本実施例の振動型モータ１は以下のような構成を有する。

図３（ａ）は、第２の方向Ｄ２から見た振動子１１、摩擦部材１３および摩擦部材保持部１４を示している。図３（ｂ）は、第１の方向Ｄ１から見た振動子１１、摩擦部材１３および摩擦部材保持部１４の断面（図３（ａ）中のＢ－Ｂ線での断面）を示している。これらの図に示すように、第１の方向Ｄ１（および第２の方向Ｄ２）に直交する第３の方向Ｄ３における摩擦部材１３（摺動面１３ａ）を挟んだ両側において、前述した固定案内部材１４２の第２ストッパ部１４２ｂが摩擦部材１３に隣接するように配置されている。

図３（ａ）に示すように、第２ストッパ部１４２ｂの第１の方向Ｄ１での長さＬ２は、摩擦部材１３の摺動面１３ａのうち振動子摺動領域Ａ１の長さＬ１よりも長く設定されている。また図３（ｂ）に示すように、振動型モータ１の内部の領域を第２の方向Ｄ２において摺動面１３ａを境界として振動子側Ｓ１と摩擦部材側Ｓ２とに分けたときに、第２ストッパ部１４２ｂは摩擦部材側Ｓ２から振動子側Ｓ１まで延びている。言い換えれば、第２ストッパ部１４２ｂが、摺動面１３ａ（振動子摺動領域Ａ１）よりも振動子側Ｓ１に突出している。

摩擦部材１３上を振動子１１が第１の方向Ｄ１に移動する場合、摩耗粉は摺動面１３ａの振動子摺動領域Ａ１にて発生し、発生した摩耗粉の大部分は摺動面１３ａ上において第１および第２の方向Ｄ１，Ｄ３に直交する第３の方向（幅方向）Ｄ３に広がる経路Ｒ１で振動型モータ１の外部に流出する。しかし、本実施例では、経路Ｒ１を第２ストッパ部１４２ｂのうち振動子側Ｓ１に突出した部分が遮断しており、摩耗粉の経路Ｒ１からの流出を防ぐことができる。一般に摩耗粉の大きさは数ミクロン～数十ミクロンであるため、他の部材と接触した摩耗粉は静電気力により該他の部材に吸着する。本実施例では、発生した摩耗粉の大部分が摩擦部材１３と第２ストッパ部１４２ｂに付着する。このため、摩耗粉の外部への流出を抑制することができる。

本実施例では、転動ボール１４４の脱落を防止するために設けられた第２ストッパ部１４２ｂを利用して摩耗粉の外部への流出を抑制する。このため、摩耗粉の流出を抑制するために専用の部材を設けたり、該部材を配置するためのスペースが不要としたりすることができ、振動型モータ１の大型化を防ぐこともできる。

以上説明したように、本実施例によれば、振動子１１と摩擦部材１３との間で発生した摩耗粉の外部への流出を抑制することができる小型の振動型モータ１を実現することができる。

なお、第２ストッパ部１４２ａは、必ずしも前述したように摩擦部材１３に対して第３の方向Ｄ３における両側に隣接するように配置されていなくてもよく、経路Ｒ１からの摩耗粉の流れを遮断できるように配置されていればよい。

また、第２ストッパ部１４２ａは、第１の方向Ｄ１に延びる固定案内部材１４２を曲げ加工するだけで設けることができる。このため、第２ストッパ部１４２ａを配置するためのスペースを小さくすることができる。

次に、本発明の実施例２である振動型モータ２について説明する。本実施例の振動型モータ２は、実施例１の振動型モータ１と同様に、振動子２１と、振動子保持部２２と、摩擦部材２３と、摩擦部材保持部２４と、加圧部２５とを有する。また実施例１と同様に、振動子２１は、圧電素子２１１と弾性部材２１２とにより構成されている。振動子保持部２２は、振動子保持枠２２１、連結板２２２、可動枠２２３および可動案内部材２２４により構成されている。摩擦部材保持部２４は、ベース部材２４１と固定案内部材２４２により構成されている。加圧部２５は、加圧力発生部材２５１、加圧板２５２および加圧力伝達部材２５３により構成されている。

図４（ａ）は、第２の方向Ｄ２から見た振動子２１、摩擦部材２３および摩擦部材保持部２４を示している。図４（ｂ）は、第１の方向Ｄ１から見た振動子２１、摩擦部材２３および摩擦部材保持部２４の断面（図４（ａ）中のＣ－Ｃ線での断面）を示している。実施例１と同様に、第１の方向Ｄ１（および第２の方向Ｄ２）に直交する第３の方向Ｄ３における摩擦部材２３（摺動面２３ａ）を挟んだ両側において、固定案内部材２４２の第２ストッパ部２４２ｂが摩擦部材１３に隣接するように配置されている。また図４（ａ）に示すように、第２ストッパ部２４２ｂの第１の方向Ｄ１での長さＬ２は、摩擦部材２３の摺動面２３ａのうち振動子摺動領域Ａ１の長さＬ１よりも長く設定されている。

さらに実施例１と同様に、図４（ｂ）に示すように、振動型モータ２の内部の領域を第２の方向Ｄ２において摺動面２３ａを境界として振動子側Ｓ１と摩擦部材側Ｓ２とに分けたときに、第２ストッパ部２４２ｂは摩擦部材側Ｓ２から振動子側Ｓ１まで延びている。すなわち、第２ストッパ部２４２ｂは、摺動面２３ａ（振動子摺動領域Ａ１）よりも振動子側Ｓ１に突出している。この構成により、実施例１と同様に、振動子２１と摩擦部材２３との間で発生した摩耗粉の外部への流出を抑制することができる。

ただし、本実施例では、第１の方向Ｄ１において摩擦部材２３の全長Ｌ３は第２ストッパ部２４２ｂの長さＬ２よりも長い。このため、摩擦部材２３には、第２ストッパ部２４２ｂが第３の方向Ｄ３にて隣接していない領域Ａ２が存在する。この領域Ａ２において、摩擦部材２３は、第３の方向Ｄ３における第２ストッパ部２４２ｂの両側の内端面（摩擦部材側の端面）Ｅ１よりも外側の位置Ｓ３まで広がっている。すなわち、領域Ａ２における摩擦部材２３の幅が振動子摺動領域Ａ１における摩擦部材２３の幅が大きい。

実施例１の振動型モータ１では、前述したように摩耗粉の大部分は第２ストッパ部１４２ｂに静電気力で付着するが、振動型モータ１に衝撃が加わった際に第２ストッパ部１４２ｂに付着していた摩耗粉が第２ストッパ部１４２ｂから離脱し、図３（ａ）中の経路Ｒ２で示すように第２ストッパ部１４２ｂの第１の方向Ｄ１の開口端から振動型モータ１の外部に流出するおそれがある。

これに対して、本実施例の振動型モータ２では、前述したように領域Ａ２における摩擦部材２３の幅が振動子摺動領域Ａ１における摩擦部材２３の幅が大きくなっており、図４（ｂ）に示すように経路Ｒ２がベース部材２４１と摩擦部材２３によって遮断される。この結果、第２ストッパ部２４２ｂから離脱した摩耗粉が経路Ｒ２を通って振動型モータ２の外部に流出することを抑制できる。このように、本実施例の振動型モータ２は、実施例１の振動型モータ１に比べて、摩耗粉の外部への流出を抑制する効果が高い構成を有する。

次に、本発明の実施例３である光学機器としてのカメラ（撮像装置）について説明する。図５（ａ）は本実施例のカメラ４の断面を示している。図５（ｂ）は本実施例のカメラ４のレンズ鏡筒３１に搭載された、実施例１の振動型モータ１を含むレンズ駆動装置３の構成を示している。

カメラ本体３２のマウント３２１には、レンズ鏡筒３１のうち固定筒３１１が不図示のビスにより固定されている。カメラ本体３２内には、被写体像を撮像する撮像素子３２ａが設けられている。

固定筒３１１には、第１レンズＧ１を保持する前鏡筒３１２と、第３レンズＧ３を保持する後鏡筒３１３とが固定されている。また固定筒３１１内における第１レンズＧ１と第３レンズＧ３との間には、レンズ保持枠３１４により保持された第２レンズ（光学素子）Ｇ２が配置されている。

レンズ保持枠３１４は、前鏡筒３１２と後鏡筒３１３によって両端が保持された２本のガイドバー３１５によって光軸Ｄが延びる方向（光軸方向）に移動可能に保持されている。振動型モータ１は、後鏡筒３１３に不図示のビスにより固定されている。

振動型モータ１の可動枠１２３には、振動型モータ１が発生する駆動力をレンズ保持枠３１４に伝達する駆動力伝達部１２３ｂが設けられている。レンズ保持枠３１４には駆、動力伝達部１２３ｂが係合する係合溝部３１４ａと、係合溝部３１４ａに向けて駆動力伝達部１２３ｂを付勢する付勢ばね３１６が配置されている。駆動力伝達部１２３ｂが付勢ばね３１６の付勢力によって係合溝部３１４ａに係合することで、可動枠１２３とレンズ保持枠３１４とが連結される。

このため、振動型モータ１が駆動されると、その駆動力は可動枠１２３および駆動力伝達部１２３ｂを介してレンズ保持枠３１４に伝達される。これにより、レンズ保持枠３１４（第２レンズＧ２）は、ガイドバー３１５によって案内されながら光軸方向に移動する。

実施例１の振動型モータ１をレンズ駆動装置３に用いることで、小型でありながらもレンズＧ１～Ｇ３や撮像素子３２ａへの摩耗粉の付着を抑制したカメラ４を実現することができる。

なお、レンズ駆動装置３において、振動型モータ１に代えて実施例２の振動型モータ２を用いてもよい。

また本実施例ではレンズ駆動装置を搭載したレンズ一体型カメラについて説明したが、レンズ駆動装置を光学機器としての交換レンズに搭載してもよい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１，２ 振動型モータ
１１，２１ 振動子
１３，２３ 摩擦部材
１４２ｂ，２４２ｂ 第２ストッパ部

Claims (6)

1. 振動する振動子を含む振動子ユニットと、前記振動子が接触する摩擦部材を含む摩擦部材ユニットとが第１の方向に相対移動する振動型モータであって、
   前記振動子ユニットは、前記第１の方向に直交する第２の方向において前記摩擦部材ユニットに対して変位が可能であり、前記第２の方向において前記振動子を前記摩擦部材に加圧する構成を有し、
   前記摩擦部材ユニットは、前記第２の方向において前記振動子ユニットに所定量を超える変位を制限するように当接するストッパ部を有し、
   前記ストッパ部は、前記摩擦部材のうち前記振動子が接触する前記第１の方向の領域よりも長く延び、かつ前記第１の方向から見たときに、前記第２の方向において前記摩擦部材より前記振動子側に突出しており、
   前記摩擦部材ユニットは、前記摩擦部材が固定されるベース部材と、該ベース部材とは別の部材である案内部材とを有し、
   前記案内部材は、前記第１の方向に延びる案内溝部を有し、該案内溝部に係合した転動部材の転動により前記摩擦部材ユニットと前記振動子ユニットとの相対移動を案内し、
   前記ストッパ部は、前記案内部材に設けられていることを特徴とする振動型モータ。
2. 前記案内部材は、前記第２の方向における前記摩擦部材を挟んで前記振動子とは反対側に前記案内溝部を有し、
   前記ストッパ部は、前記案内部材における前記案内溝部が形成された部分から前記振動子側に突出する位置まで延びていることを特徴とする請求項１に記載の振動型モータ。
3. 前記ストッパ部は、前記第１および第２の方向に直交する第３の方向における前記摩擦部材の両側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の振動型モータ。
4. 前記ストッパ部は、前記振動子と前記摩擦部材との接触により発生した摩耗粉が前記振動型モータの外部に向かって流れる経路を遮断するように設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の振動型モータ。
5. 前記摩擦部材は、前記第１の方向において前記ストッパ部より長く、
   前記摩擦部材のうち前記第１の方向において前記ストッパ部より長く延びた部分が、前記第１および第２の方向に直交する第３の方向において、前記ストッパ部の摩擦部材側の端面より外側に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の振動型モータ。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の振動型モータと、
   該振動型モータにより駆動される光学素子とを有することを特徴とする光学機器。