JPH11235062A - 振動アクチュエータ駆動装置及びレンズ鏡筒 - Google Patents
振動アクチュエータ駆動装置及びレンズ鏡筒Info
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- JPH11235062A JPH11235062A JP10029696A JP2969698A JPH11235062A JP H11235062 A JPH11235062 A JP H11235062A JP 10029696 A JP10029696 A JP 10029696A JP 2969698 A JP2969698 A JP 2969698A JP H11235062 A JPH11235062 A JP H11235062A
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Abstract
もコストダウンを図ることを可能とする。 【解決手段】 駆動信号により振動する振動子11と、
振動子11と接触して、相対運動を行うリング状の相対
運動部材3と、振動子11を支持して、相対運動部材3
に加圧接触させる加圧支持部材2とを備え、加圧支持部
材2は、リング状のベース部2aと、ベース部2aに片
持ち支持された板ばね部2bと、板ばね部2bの自由端
部側に設けられた支持ピン2c部とを備える。
Description
してリング状の部材と相対運動を行う振動アクチュエー
タ駆動装置及びそのような振動アクチュエータ駆動装置
を用いて撮影光学系を駆動するレンズ鏡筒に関するもの
である。
電気機械変換素子(圧電素子、電歪素子など、以下代表
して圧電素子と記す)により弾性体を振動させ、複数の
振動モードを調和的に発生させることにより、その弾性
体の表面に楕円運動を引き起こさせ、その弾性体を自走
させるか、又は、その弾性体に接触する移動体を駆動す
るものが知られている。
交流電圧を印加して、その弾性体に縦振動と屈曲振動を
調和的に発生させることにより、駆動力を得る超音波モ
ータが開発されており、「光ピックアップ移動を目的と
した圧電リニア・モータ」(富川義郎他:第5回電磁力
関連のダイナミックシンポジウム講演論文集pp393
〜398)の中で構成と負荷特性が述べられてる。ま
た、新版超音波モータ(上羽貞行、富川義郎著、トリケ
ップス刊pp145〜146)には、自走式の装置が示
されている。
り、1次の縦振動と4次(又は8次)の屈曲振動の共振
周波数が非常に近い値となる形状に設計されている。そ
して、圧電素子に2つの共振周波数に近い周波数の交流
電圧を2相(位相差90゜)印加することにより、弾性
体に2つのモードが調和した振動を発生させる。この弾
性体は、屈曲振動の腹となる部分に突起部が設けられて
おり、この突起部の先端が楕円運動することにより、駆
動力を得る。また、交流電圧の2相間の位相差を90゜
及び−90゜にすることにより、駆動方向が逆転する。
振動の共振周波数は、以下の式で表される。
クチュエータ駆動装置は、振動子の加圧をコイルばねに
よって行っていたので、実装時に比較的大きなスペース
が必要である、という問題があった。また、振動子の加
圧と支持を別の部材で行っていたので、組立性が悪いう
え、部品コストが比較的高くなる、という問題があっ
た。
組立性がよく、しかもコストダウンが図れる振動アクチ
ュエータ駆動装置及びそのような振動アクチュエータ駆
動装置を用いたレンズ鏡筒を提供することである。
に、請求項1の発明では、駆動信号により振動する振動
子と、前記振動子と接触して、相対運動を行うリング状
の相対運動部材と、前記振動子を支持して、前記相対運
動部材に加圧接触させる加圧支持部材とを備え、前記加
圧支持部材は、リング状のベース部と、前記ベース部に
片持ち支持された板ばね部と、前記板ばね部の自由端部
側に設けられた支持部とを備える振動アクチュエータ駆
動装置を提供する。
動アクチュエータ駆動装置において、前記板ばね部は、
前記ベース部に複数設けられており、複数の前記振動子
を加圧可能である振動アクチュエータ駆動装置を提供す
る。
動アクチュエータ駆動装置において、前記板ばね部は、
その自由端部が前記相対運動部材の周方向に向いている
振動アクチュエータ駆動装置を提供する。
動アクチュエータ駆動装置において、前記板ばね部は、
その自由端部が前記相対運動部材の径方向に向いている
振動アクチュエータ駆動装置を提供する。
動アクチュエータ駆動装置において、前記板ばね部は、
前記径方向の加圧力を調整可能である振動アクチュエー
タ駆動装置を提供する。
する振動子と、前記振動子と接触して、相対運動を行う
リング状の相対運動部材と、前記振動子と前記相対運動
部材とを加圧する加圧部材と、前記振動子を支持する支
持部材とを備え、前記支持部材は、前記振動子を上面か
ら支持する第1の支持部と、前記振動子を側面から支持
する第2の支持部とを備える振動アクチュエータ駆動装
置を提供する。
動アクチュエータ駆動装置において、前記第2の支持部
は、前記振動子に発生する振動の節の位置において前記
振動子を支持する振動アクチュエータ駆動装置を提供す
る。
7までのいずれか1項に記載の振動アクチュエータ駆動
装置において、前記振動子は、屈曲振動と縦振動を調和
的に発生することによって、駆動力を発生する振動アク
チュエータ駆動装置を提供する。
とも一部を支持し、前記撮影光学系の光軸の方向に移動
可能な光学系支持部と、請求項1から請求項8までのい
ずれか1項に記載の振動アクチュエータ駆動装置と、前
記光軸回りの回転運動を前記光軸方向の直進運動に変換
して前記光学系支持部に伝達する変換部とを備え、前記
振動アクチュエータ駆動装置は、前記相対運動部材が前
記光軸の回りに回転可能な回転部を構成し、前記振動子
が、前記回転部の一部と摩擦接触することにより前記回
転部を回転駆動するか、または、前記回転部に設けら
れ、前記回転部と対向する他の部材の一部と摩擦接触す
ることにより、前記回転部を回転駆動し、前記変換部
は、前記回転部の回転運動を前記光軸方向の直進運動に
変換するレンズ鏡筒を提供する。
実施の形態をあげ、本発明をさらに詳細に説明する。 (第1実施形態)図1〜図3は、本発明による振動アク
チュエータ駆動装置の第1実施形態を示す図であって、
図1は、駆動装置全体を示す斜視図、図2は、図1を部
品ごとに分解して示す分解斜視図、図3は、図1の加圧
支持部材を抜き出して示す斜視図である。なお、図1に
おいては、分かり易くするために、部品の一部を省略し
た状態を示す。以下の実施形態では、振動アクチュエー
タは、超音波領域で振動する超音波モータを例に説明す
る。
と、加圧支持部材2と、相対運動部材3と、ベアリング
4と、3個の振動アクチュエータ10等とを備えてい
る。ベース部材1は、振動アクチュエータ10を取り付
けるための部材であり、図2に示すように、大径の第1
リング部1aと、中径の第2リング部1bと、小径のつ
ば部1cとを備えている。3個の振動アクチュエータ1
0は、図2に示すように、ベース部材1に対して、互い
にほぼ等間隔で配置される。
10を支持すると共に、この振動アクチュエータ10を
相対運動部材3に加圧する部材である。この加圧支持部
材2は、図3に抜き出して示すように、ベース部材1の
第1リング部1aに取り付けられるリング状のベース部
2aと、そのベース部2aの3カ所にその一部を矩形形
状に、斜めに曲げ起こして形成され、片持ち支持のばね
となるばね部2b−1及びそのばね部2b−1に連接さ
れた平坦な取付部2b−2をもつ板ばね部2bと、その
板ばね部2bの取付部2b−2に設けられた2本の支持
ピン2c,2c’とを備えている。
10に接触して、この振動アクチュエータ10との間で
相対運動を行う部材であり、ここでは、リング状の被駆
動部材である。
部材1に回転自在に取り付けるための部材であり、ベー
ス部材1の第2リング部1bに挿入され、その外周にお
いて相対運動部材3を支持している。
2により、相対運動部材3に加圧された状態で接触し、
駆動力を発生する。また、振動アクチュエータ10は、
加圧支持部材2の支持ピン2c,2c’によって位置決
めされた状態で支持されている。
相対運動部材3を駆動する原理を説明する。図4は、第
1実施形態に係る駆動装置の振動アクチュエータを示す
斜視図、図5は、振動アクチュエータの駆動回路を示す
ブロック図である。振動アクチュエータ10は、矩形平
板状の弾性体11と、弾性体11に接着された6つの圧
電素子12a,12a’,12b,12b’,12p,
12p’とから構成されている。
部11a,11bが形成されており、この駆動力取り出
し部11a,11bが相対運動部材3に加圧接触するこ
とで駆動力を相対運動部材3に伝達する。この駆動力取
り出し部11a,11bは、弾性体11に発生する屈曲
振動の腹となる位置に設けられている。駆動力取り出し
部11a,11bは、弾性体11の本体と一体に形成し
てもよいし、耐摩耗性を有する樹脂等からなる摺動材を
接着することで形成してもよい。
b’は、駆動用圧電素子であり、圧電素子12a,12
a’に第1の交流電圧を印加し、圧電素子12b,12
b’に前記第1の交流電圧と位相の異なる第2の交流電
圧を印加することにより、それらの圧電効果によって、
弾性体11に1次の縦振動と4次の屈曲振動を調和的に
発生させる。これらの振動により、駆動力取り出し部1
1a,11bに楕円運動が発生し、弾性体11と相対運
動部材3との間に相対運動が発生する。また、圧電素子
12p,12p’は、弾性体11に発生する振動の状態
をモニタするための圧電素子であり、後述する制御回路
21に接続される。なお、弾性体11は、本体がGND
電位に接続されている。
回路21と、発振器22と、移相器23と、増幅器2
4,25などとを備えている。
p’の出力に基づいて、制御信号を生成する回路であ
り、その出力は、発振器22に接続されている。発振器
22は、制御回路21からの制御信号に基づいて、高周
波の交流電圧を発振するためのものであり、その出力は
分岐され、一方は、移相器23によって90°移相され
た後に、増幅器24を介して、第1の交流電圧として、
圧電素子12a,12a’に接続されている。また、分
岐された他方は、増幅器25を介して、第2の交流電圧
として、圧電素子12b,12b’に接続されている。
移相器23は、発振器22からの交流電圧の位相を90
°(または−90°)変化させるためのものである。
から圧電素子12a,12a’に第1の交流電圧が印加
され、圧電素子12b,12b’に第2の交流電圧が印
加される。第1と第2の交流電圧は、電気的に位相が9
0゜異なっており、この2相の交流電圧が印加されるこ
とにより、弾性体11の駆動力取り出し部11a,11
bの先端に楕円運動が発生する。第1実施形態の振動ア
クチュエータ駆動装置においては、3個の振動アクチュ
エータ10に対して、個別に駆動回路20が設けられて
いる。そして、全ての振動アクチュエータ10に同一方
向の駆動力を発生させることで、相対運動部材3を、図
2に示す回転軸回りに回転駆動する。
ね部に支持ピンを組み合わせた加圧支持部材を用いてい
るので、実装のためのスペースが少なくて済む。また、
加圧と支持を一体となった部材で行うようにしたので、
組立性がよいうえ、部品コストも下げることができる。
3カ所に設けられているので、相対運動部材3に対し
て、3つの振動アクチュエータ10を独立して、加圧支
持でき、浮きや傾きが生ずることはない。従来の円環型
の超音波モータが固定子(弾性体)と回転子(相対運動
部材)の平面度を厳しく要求されるの対して、本実施形
態では、相対運動部材3と振動アクチュエータ10の駆
動力取り出し部11a,11bの平面度だけで済み、加
工コストを軽減できるという利点がある。
係る振動アクチュエータ駆動装置の加圧支持部材を抜き
出して示した概略図である。なお、以下に説明する各実
施形態では、前述した第1実施形態と同様な機能を果た
す部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜
省略する。第1実施形態では、板ばね部2bは、たわむ
方向が周方向であったが、第2実施形態の加圧支持部材
2Bでは、板ばね部2dは、たわむ方向が径方向である
点で相違する。
は、別体に設けられている。板ばね部2dは、ばね部2
d−1と、ばね部2d−1に先端側連接された取付部2
d−2と、ばね部2d−1の根元側に連接された基部2
d−3と、基部2d−3をベース部2aに取り付けるね
じ等の取付部材2d−4、取付部2d−2に形成された
押さえ部2d−5などとを備えている。
鎖線で示すように、取付部2d−2を矢印B方向に変形
させることにより、振動アクチュエータ10への幅方向
での加圧力を調整することができる。そのため、振動ア
クチュエータ10と相対運動部材3間の相対速度(周速
度)の内周側と外周側との速度差を加圧力の調整によっ
て抑えることができる。つまり、周速度の大きい外周側
にかかる力が内周側よりも大きくなるようにすれば、外
周側で伝達される駆動力が内周側よりも大きくなり、速
度差が解消される。第2実施形態においては、板ばね部
2dのたわむ方向が径方向であるため、相対運動部材3
が左右どちらの方向に回転しても、振動アクチュエータ
10と相対運動部材3との間に作用する加圧力を一定の
値に維持することができる。
動アクチュエータ駆動装置の第3実施形態を示す図であ
る。第3実施形態では、振動アクチュエータ10Cは、
弾性体11のほぼ中央部に穴11c(貫通ではない)が
形成されており、この穴11cに、加圧支持部材2Cの
支持ピン2gが嵌まり合う形態となっている。なお、必
要であれば、圧電素子12に、貫通孔を設けるようにす
ればよい。
もつベース部2eと、板ばね部2fと、1本の支持ピン
2gと、壁部2e−1に設けられ、弾性体11の側面を
押さえる2本の押さえピン2h等とを備えている。押さ
えピン2hは、支持ピン2gだけでは、弾性体11が回
転してしまうので、側面から接触して、その回転を防止
するために設けられている。この押さえピン2hは、弾
性体11に発生する屈曲振動の節の位置で、接触するこ
とが好ましい。
位に接続されており、弾性体11をGND電位にする役
割も持っている。
hではなく、押さえ部材2iのように、高さ方向に幅が
あり、先端がクサビ形状のものであってもよい。ここ
で、押さえピン2h又は押さえ部材2iは、弾性体11
に単に接触しているだけであり、弾性体11に嵌め込ん
であるわけではない。
に係るレンズ鏡筒の実施形態を示す断面図、図9は、本
実施形態に係るレンズ鏡筒の振動アクチュエータ駆動装
置の部分を抜き出して示した図である。
する部材である。枠体36は、固定筒31にヘリコイド
39によって結合している。固定筒31の光軸前方に
は、回転筒32が回転自在に取り付けられている。この
回転筒32の内周には、光軸と平行にキー溝32aが形
成されている。また、焦点調節レンズ群L1の枠体36
には、キー36aが形成されており、キー36aは、キ
ー溝32aと係合している。
3Dが一体に固定されている。回転子3Dは、光軸に垂
直に交わる平坦部3D−1を光軸後方に有する。また、
回転子3Dは、外周面に周溝3D−2を有する。周溝3
D−2には、球4Dが敷き詰められている。球4Dは、
回転子3Dを固定筒31に対して転がり接触させ、回転
子3Dの円滑な回転運動を確保する部材である。球4D
の光軸前方では、抑え環34が固定筒31の内周側にね
じ込まれている。抑え環34は、球4Dの光軸方向の移
動を制限する部材である。抑え環34の作用により、球
4Dは、レンズ鏡筒が組み立てられた後にレンズ鏡筒か
ら飛び出すことはない。また、抑え環34は、球4Dと
ともに回転子3Dの光軸方向の移動をも制限する。よっ
て、回転子3Dと振動アクチュエータ10との間の距離
が拡大し、回転子3Dへの駆動力の伝達効率が低下等す
ることはない。
エータ10が、平坦部3D−1と対向するように配置さ
れている。また、振動アクチュエータ10は、図9に示
すように、互いにほぼ等間隔で3個配置されている。振
動アクチュエータ10は、図4に示すものと同じであ
り、加圧支持部材2は、図1,図2と同じものであり、
弾性体11を回転子3Dの平坦部3D−1の方向へ加圧
する。
保持する部材である。枠体37は、肉厚部分に光軸方向
に平行な貫通孔37a、37b(37bは37aと重な
るために不図示)を形成されており、また、外周の一部
に平坦部37cが形成されている。貫通孔37a(37
b)には、リニアガイド38が挿入されている。リニア
ガイド38は、光軸に平行に配置されており、固定筒3
1及び33に固定されている。
位置には、リニア型の振動アクチュエータ40が配置さ
れている。振動アクチュエータ40は、主に振動子41
及び加圧部材42から構成されている。ここで、本体4
1は、実質的に振動アクチュエータ10の弾性体11と
同一のものである。
動アクチュエータ10を用いて回転子3Dに回転駆動力
を与える。また、回転子3Dの回転運動は、ヘリコイド
39により光軸方向の直進運動に変換した後に、焦点調
節レンズ群L1の駆動に利用される。したがって、本実
施形態では、焦点調節レンズ群L1の光軸方向の位置決
め精度は、主にヘリコイド39の特性によって決定され
る。言い換えると、本実施形態では、振動アクチュエー
タ10の駆動単位の大小に関わらず、ヘリコイド39の
形状を適当に定めることにより、焦点調節レンズ群L1
の位置決め精度を向上させ、高精度の合焦調整を行うこ
とが可能である。
Dの一部とのみ接触するので、平坦部3D−1にあまり
厳格な平面度が要求されないという利点がある。一般
に、超音波モータ等の振動アクチュエータでは、振動子
に生じる振動の振幅はミクロンオーダーであるために、
振動子と摩擦接触し、相対運動する移動子(回転子)に
対する平面度の要求は厳しい。しかも、平面度に対する
要求は、振動子と移動子の接触面積の増大とともにその
厳しさを増す。したがって、仮に特開昭59−1111
17号に開示されたレンズ鏡筒のように円環型の超音波
モータを採用した場合には、超音波モータと回転子とが
回転子の全周において互いに接するので、回転子に対す
る平面度の要求は非常に厳しくなる。これに対し、本実
施形態では、リニア型の振動アクチュエータを採用し、
これを回転子3D一部とのみ接触させているので、回転
子の平面度は、振動アクチュエータ10の長さに対応す
る比較的狭い領域内で保証されていれば足りる。したが
って、前述したように、回転子3Dの平坦部3D−1に
対する平面度の要求は比較的緩やかであり、その製造が
容易となっている。
加圧力が円環型の超音波モータを採用する場合よりも小
さいという利点がある。これは、単位面積当たりの加圧
力が同一である場合に、回転子との接触面積が小さいリ
ニア型の振動アクチュエータに加えるべき力の方が当然
に小さいことによる。よって、本実施形態では、振動ア
クチュエータの加圧支持部材やこれらを支持する周囲部
材の構造等を、円環型の超音波モータを採用した場合の
ように強固とする必要がない。
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の均等の範囲内である。以上の各実施形態
では、1次の縦振動と4次の屈曲振動を用いた超音波モ
ータについて説明したが、n次の縦振動とm次の屈曲振
動を用いるモータに関しても、本発明を同様に適用する
ことができる。また、レンズ鏡筒は、第2又は第3の実
施形態の振動アクチュエータ駆動装置を使用することも
可能である。
れば、実装スペースが小さくて済み、部品のコストを下
げることができ、組立性をよくすることができる、とい
う効果がある。
置の駆動装置全体を示す斜視図である。
置の部品ごとに分解して示す分解斜視図である。
置の加圧支持部材を抜き出して示す斜視図である。
ータを示す斜視図である。
ブロック図である。
2実施形態における加圧支持部材を抜き出して示した概
略図である。図6(a)は、加圧支持部材を回転軸にほ
ぼ平行な面で切断した断面図である。図6(b)は、加
圧支持部材の一部を示す斜視図である。
3実施形態の構成を示す概略図である。図7(a)は、
振動アクチュエータの構成を示す斜視図である。図7
(b)は、振動アクチュエータとその付近の加圧支持部
材の構成を、回転軸の軸方向から見た状態を示す図であ
る。図7(c)は、図7(b)におけるBB断面図であ
る。図7(d)は、図7(b)におけるAA断面図であ
る。図7(e)は、第3実施形態の変形例における加圧
支持部材の一部を示す斜視図である。
図である
ータ駆動装置の部分を抜き出して示した図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 駆動信号により振動する振動子と、 前記振動子と接触して、相対運動を行うリング状の相対
運動部材と、 前記振動子を支持して、前記相対運動部材に加圧接触さ
せる加圧支持部材とを備え、 前記加圧支持部材は、 リング状のベース部と、 前記ベース部に片持ち支持された板ばね部と、 前記板ばね部の自由端部側に設けられた支持部とを備え
ることを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の振動アクチュエータ駆
動装置において、 前記板ばね部は、前記ベース部に複数設けられており、
複数の前記振動子を加圧可能であることを特徴とする振
動アクチュエータ駆動装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の振動アクチュエータ駆
動装置において、 前記板ばね部は、その自由端部が前記相対運動部材の周
方向に向いていることを特徴とする振動アクチュエータ
駆動装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の振動アクチュエータ駆
動装置において、 前記板ばね部は、その自由端部が前記相対運動部材の径
方向に向いていることを特徴とする振動アクチュエータ
駆動装置。 - 【請求項5】 請求項4に記載の振動アクチュエータ駆
動装置において、 前記板ばね部は、前記径方向の加圧力を調整可能である
ことを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置。 - 【請求項6】 駆動信号により振動する振動子と、 前記振動子と接触して、相対運動を行うリング状の相対
運動部材と、 前記振動子と前記相対運動部材とを加圧する加圧部材
と、 前記振動子を支持する支持部材とを備え、 前記支持部材は、 前記振動子を上面から支持する第1の支持部と、 前記振動子を側面から支持する第2の支持部とを備える
ことを特徴とする振動アクチュエータ駆動装置。 - 【請求項7】 請求項6に記載の振動アクチュエータ駆
動装置において、 前記第2の支持部は、前記振動子に発生する振動の節の
位置において前記振動子を支持することを特徴とする振
動アクチュエータ駆動装置。 - 【請求項8】 請求項1から請求項7のいずれか1項に
記載の振動アクチュエータ駆動装置において、 前記振動子は、屈曲振動と縦振動を調和的に発生するこ
とによって、駆動力を発生することを特徴とする振動ア
クチュエータ駆動装置。 - 【請求項9】 撮影光学系の少なくとも一部を支持し、
前記撮影光学系の光軸の方向に移動可能な光学系支持部
と、 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の振動
アクチュエータ駆動装置と、 前記光軸回りの回転運動を前記光軸方向の直進運動に変
換して前記光学系支持部に伝達する変換部とを備え、 前記振動アクチュエータ駆動装置は、前記相対運動部材
が前記光軸の回りに回転可能な回転部を構成し、前記振
動子が、前記回転部の一部と摩擦接触することにより前
記回転部を回転駆動するか、または、前記回転部に設け
られ、前記回転部と対向する他の部材の一部と摩擦接触
することにより、前記回転部を回転駆動し、 前記変換部は、前記回転部の回転運動を前記光軸方向の
直進運動に変換することを特徴とするレンズ鏡筒。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10029696A JPH11235062A (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 振動アクチュエータ駆動装置及びレンズ鏡筒 |
US09/059,466 US6078438A (en) | 1997-04-14 | 1998-04-14 | Vibration actuator and lens barrel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10029696A JPH11235062A (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | 振動アクチュエータ駆動装置及びレンズ鏡筒 |
Publications (1)
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