KR101272678B1

KR101272678B1 - 진동파 구동장치 및 진동파 구동장치를 구비한 촬상장치

Info

Publication number: KR101272678B1
Application number: KR1020100059475A
Authority: KR
Inventors: 타카오 모리; 타카히로 오야; 히로유키 와다; 시게루 타케시타; 슈이치 테라다
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2013-06-10
Also published as: US8344594B2; JP5534721B2; CN101931340B; US20100321806A1; KR20100138817A; CN101931340A; JP2011010395A

Abstract

진동파 구동장치는, 진동을 발생시키는 진동자와, 상기 진동자에 마찰 접촉해 회전축을 중심으로 회전하는 회전자와, 상기 회전축을 중심으로 회전하고, 상기 회전자의 회전을 외부 부품에 전달하는 전달부재를 구비한다.

Description

진동파 구동장치 및 진동파 구동장치를 구비한 촬상장치{VIBRATION WAVE DRIVEN APPARATUS AND IMAGE PICKUP APPARATUS INCLUDING VIBRATION WAVE DRIVEN APPARATUS}

본 발명은, 진동파 구동장치 및 촬상장치에 관한 것이다.

카메라의 렌즈 구동용 제품 등에 응용되는 진동파 구동장치로서는, 막대형의 진동파 구동장치가 있다. 일본국 공개특허공보 특개 2008-187805호에는 회전자(Rotor)의 출력을 기어(gear)가 사이에 삽입된 외부기기에 전달하는 막대형의 진동파 구동장치가 개시되어 있다. 도 10a 및 10b를 사용해서 종래의 진동파 구동장치의 구조를 설명한다. 도 10a는 종래의 막대형의 진동파 구동장치의 단면도다. 도 10b는, 회전자와 기어가 서로 맞물리는 부분의 사시도다.

도 10a에 있어서, 제1 탄성체(1), 제2 탄성체(2) 및 적층 압전소자(3)는, 특정의 협지력으로 샤프트(4) 및 너트(5)에 의해 체결된다. 회전자(7)는, 회전자(7)의 한쪽의 면(도면에서 하부단)이 내마모성 부재(6)에 접촉한다. 내마모성 부재(6)는, 제1 탄성체(1)의 상부단에 설치된다. 그 회전자(7)의 다른 쪽의 면에 대향하도록 기어(8)가 설치된다. 기어(8)는, 회전자(7)와 함께 회전하고, 그 진동파 구동장치의 출력을 외부기기에 전달한다. 상기 기어(8)의 위치는, 그 진동파 구동장치에 부착하도록 설치된 플랜지(고정부)(10)에 의해, 샤프트(4)를 따라 스러스트(thrust) 방향으로 고정되어 있다. 상기 회전자(7)에 압력을 가하기 위한 가압 용수철(15)이, 상기 기어(8)와 회전자(7)와의 사이에 설치된다.

도 10b에 나타나 있는 바와 같이, 회전자(7)에는 원형오목부(7c)가 설치되고, 그 회전자의 윗면에, 서로 반경방향 및 축대칭으로 연장되는 한 쌍의 홈부(7a,7b)가 설치된다. 기어(8)의 밑면에는, 회전자(7)의 원형오목부(7c)에 맞물리도록 원기둥 모양 돌출부(8c)가 설치되고, 상기 회전자(7)의 홈부 7a,7b에 각각 맞물리도록 한 쌍의 돌출부(8a,8b)(돌출부 8b는 미도시됨)가 설치된다. 이것들이 맞물림으로써, 회전자(7)의 회전이 기어(8)에 전달되어서 출력된다.

상기 종래의 진동파 구동장치에서는, 상기 기어(8)와, 상기 기어(8)로부터의 출력을 받는 외부기기의 기어는, 평(spur)기어다. 이 때문에, 카메라의 렌즈 경통의 광축과 상기 진동파 구동장치의 회전축을 대략 서로 평행하게 배치할 필요가 있었다.

한편, 렌즈 경통의 광축과 진동파 구동장치의 회전축을 대략 평행하게 배치함으로써, 진동파 구동장치의 배치의 융통성이 제한된다. 따라서, 스페이스를 효율적으로 이용하기 위해서는 더욱 개선이 요구되고 있었다.

본 발명의 일 국면에 따른 진동파 구동장치는, 진동을 발생시키는 진동자와, 상기 진동자와 마찰 접촉해 회전축을 중심으로 회전하는 회전자와, 상기 회전축을 중심으로 회전하고, 상기 회전자의 회전을 외부 부품에 전달하는 전달부재를 구비한다. 상기 전달부재의 일부는, 웜(worm) 기어의 웜부를 구성한다.

본 발명의 또 다른 특징들을 첨부된 도면들을 참조하여 아래의 예시적 실시예들로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 진동파 구동장치의 단면도다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 다른 형태의 기어를 갖는 진동파 구동장치의 단면도다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 진동파 구동장치의 기어에 설치한 슬릿의 사시도다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 진동파 구동장치의 단면도이며, 웜 기어에 의한 스러스트가 플랜지에 작용하는 상태를 나타내는 단면도다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 진동파 구동장치의 단면도이며, 웜 기어에 의한 스러스트가 회전자에 작용하는 상태를 나타내는 단면도다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 구동동작 중의 상기 기어의 자세(orientation)의 변화를 나타내는 단면도다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 회전자와 기어의 다른 끼워 맞춤(fitting)의 상태를 나타내는 단면도다.
도 8a는 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 기어의 끼워 맞춤부의 구성을 나타낸다.
도 8b는 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 회전자의 끼워 맞춤부의 구성을 나타낸다.
도 8c는 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 기어와 상기 회전자의 끼워 맞춤부의 구성을 나타낸다.
도 9a는 본 발명의 제3실시예에 따른 촬상장치의 개략도다.
도 9b는 본 발명의 제3실시예에 따른 촬상장치의 다른 개략도다.
도 10a는 종래의 막대형 진동파 구동장치의 단면도다.
도 10b는 종래의 막대형 진동파 구동장치에 포함된 기어와 회전자간의 맞물림의 상태를 도시한 도면이다.

도 1은, 본 발명의 제1실시예에 따른 진동파 구동장치의 단면도다. 도 1을 참조하면, 제1 탄성체(1), 제2 탄성체(2) 및 전기-기계 에너지 변환 소자인 적층 압전소자(3)는, 축부재에 해당하는 샤프트(4) 및 너트(5)에 의해, 특정 협지력으로 체결되어 있다. 상기 제1 및 제2 탄성체(1,2)는, 놋쇠나 스테인레스 등의 금속으로 제조된다. 상기 제1 및 제2 탄성체(1,2)와 상기 적층 압전소자(3)는, 란쥬반(Langevin)형 진동자를 구성한다.

회전자(7)의 한쪽의 면(도면에서 밑면)이 내마모성 부재(6)에 접촉한다. 내마모성 부재(6)는, 상기 제1 탄성체(1)의 상부단에 설치된다. 상기 회전자(7)의 한쪽의 면은, 회전자(7)의 다른 쪽의 면(도면에서는 상부면)보다도 접촉 면적이 작고, 또한 적당한 용수철 특성을 갖는다. 상기 회전자(7)의 다른 쪽의 면에 대향하도록 출력 전달부재로서의 역할을 하는 기어(8)가 설치된다. 상기 기어(8)는, 회전자(7)와 동축으로 함께 회전하고, 진동파 구동장치의 출력(즉, 회전자(7)의 회전)을 외부기기에 전달한다. 그 기어(8)의 상세한 내용은, 아래에 후술한다.

상기 기어(8)는, 회전자(7)에 압력을 인가하도록 구성된 가압 용수철(15)에 의해, 진동파 구동장치를 상기 외부기기에 부착하는 고정부인 플랜지(10)에 대해 상기 회전자(7)에 인가된 압력과 같은 압력으로 가압된다. 상기 기어(8)의 위치는, 상기 압력으로 상기 플랜지(10)의 끝면과 접촉함으로써 상기 샤프트(4)를 따라 스러스트 방향으로 고정된다.

종래의 막대형 진동파 구동장치와 같이, 적층 압전소자(3)에 고주파전압을 인가할 때, 진동기 장치(9)에 예를 들면 초음파 주파수를 갖는 휨진동을 발생시킨다. 이에 따라, 회전자(7)에 접촉하는 제1 탄성체(1)의 윗면에는 타원운동이 생성되어, 회전자(7)는 내마모성 부재(6)에 눌려져 마찰 접촉해 회전 구동한다. 상기 회전자(7)와 상기 기어(8)의 끝면에는, 종래의 막대형 진동파 구동장치와 같이, 도 10b에서 나타낸 바와 같은 한 쌍의 홈부와 돌출부가 설치되어 있다. 상기 홈부와 돌출부간에 맞물림으로써, 회전자(7)의 회전은 상기 기어(8)에 전달된다. 이것에 의해, 상기 회전자(7), 상기 기어(8) 및 상기 가압 용수철(15)은 상기 샤프트(4)를 중심으로 함께 회전한다. 마찰 접촉이란, 서로 접촉하는 두개의 물체간에 일어나는 상대운동의 방향과 반대방향으로 작용하는 마찰을 수반하는 접촉 상태를 나타낸다. 회전자란, 고정자의 미소 진동(타원운동)에 의해 회전되고, 가압 용수철의 압력으로 마찰판에 대해 눌려지도록 구성되는 부품을 나타낸다. 상기회전자는, 고정자측 접촉면에 일어나는 타원운동 때문에 접점부에서 발생하는 마찰력으로 회전된다. 전달부재란, 모터의 구동력을 외부기기에 전달하도록 구성된 부품이며, 회전자와 플랜지간에 설치된다. 상기 전달부재는, 상기 마찰 접점을 갖는 하나에 대해 대향하는 상기 회전자의 면들 중 하나에 끼워 맞추어진다. 이렇게 하여 상기 전달부재와 상기 회전자는 함께 회전한다.

도 10a에서 나타내는 종래의 막대형 진동파 구동장치의 기어(8)와 비교하면, 상기 제1실시예에 따른 기어(8)는, 축방향으로 보다 길다, 즉 상기 샤프트(4)를 따라 연장되는 상기 기어(8)의 일부는 보다 길다. 따라서, 본 제1실시예에서는, 종래의 장치보다 상기 샤프트(4)의 지름을 굵게 하여, 강성이 보다 높다. 이렇게 하여, 구동 작동시에 진동기 장치(9)를 안정하게 지지한다.

상기 기어(8)의 상세한 구조를 설명한다. 도 1의 기어(8)는, 출력 추출부로서 기능하는 웜(81)(웜부)을 갖는다. 웜(81)과 외부 기어 (제1단의 기어)인 웜 휠(11)을 조합하여 웜 기어를 구성하고 있다. 웜 기어에 의해, 회전자(7)의 회전축과 대략 수직한 축을 중심으로 한 회전운동을 한다. 일반적으로, 웜 기어란, 구동 기어(웜)와 그것에 딱 맞물리는 헬리컬 기어(웜 휠)로 이루어진 기구를 말한다. 웜은, 지름이 작고, 딱 맞물리는 장소에서 그 웜의 축방향으로 스러스트를 발생한다. 그 웜 기어는, 고감속비를 실현하는 것이 특징이다. 상기 제1실시예에 따른 웜(81)은 원통형 웜이며, 상기 회전자(7)와 상기 플랜지(10)의 사이에 설치되어 있다. 물론, 도 2와 같이, 상기와는 달리, 단부를 향하여 지름이 증가하는 장구형 웜(double-enveloping worm)을 사용하여도 된다. 장구형 웜을 사용하는 경우, 웜 휠(11)과의 접촉 면적이 넓어져, 그 웜의 내마모성이 향상한다.

상기 웜(81)의 출력 전달 지름(웜(81)이 웜 휠(11)과 딱 맞물리는 장소에서의 웜(81)의 지름)은 회전자(7)의 외경보다도 작다. 이것은, 다음의 이유 때문이다. 웜 기어의 토크 전달에 의해 발생하는 스러스트Ｆｗ는, 기어(8)를 샤프트(4)에 대하여 경사시키는 모멘트로서 작용한다. 이 때문에, 출력 전달 지름이 작음으로써, 상기 기어(8)를 경사시키는 모멘트가 보다 작아진다.

상기 기어(8)는, 기어(8)의 한쪽의 단부(도 1에서 상부단)에서 플랜지(10)의 하부에 끼워 맞추어진다. 또한, 상기 기어(8)는, 그 내주방향으로부터 안쪽으로 돌출하는 스토퍼(82)에서의 샤프트(4)와 끼워 맞추고 있다. 즉, 상기 기어(8)는, 축방향의 단부들 부근의 2점에서 상기 샤프트(4)와 끼워 맞추어져 있고, 그 2점은 스러스트Ｆｗ에 의해 생긴 상기 기어(8)의 자세의 변화를 억제하기 위해 지지를 한다. 이렇게 하여, 상기 기어(8)는, 상기 샤프트(4)에 대해 경사지는 것을 억제한다. 상기 스토퍼(82)는, 샤프트(4)의 단차부에 접촉하도록 상기 위치에 설치되어 있다. 상기 스러스트Ｆｗ를 샤프트(4)의 상기 단차부가 받아들인다. 그래서, 상기 샤프트(4)를 따라 상기 기어(8)의 변위를 억제한다. 상기 제1실시예에서는, 기어(8)의 위치가 상기 샤프트(4)가 연장되는 방향으로 고정되어 있다.

또한, 상기 기어(8)는, 웜(81)보다도 지름이 큰 플랜지부(83)를 일체로 가지고 있다. 상기 플랜지부(83)에 도 3과 같은 방사형으로 연장되는 슬릿들 설치하여, 상기 플랜지부(83)와 이와 별도로 설치한 포토인터럽터(12)는 함께 회전 센서를 형성한다. 이러한 경우에, 웜 기어의 고감속비는, 고속으로 동작하는 상기 진동파 구동장치의 회전을 직접 판독할 때 사용되어서, 고정밀 구동동작이 실현된다. 물론, 이와는 달리, 플랜지부(83)에 별도로 준비한 슬릿들을 부착하여 회전 센서를 얻어도 된다.

스페이스 가용성의 관점에서, 웜 휠이 차지하는 스페이스이외의 샤프트(4)를 중심으로 하는 주변 공간을 자유롭게 이용하는 것이 가능하다. 그 때문에, 본 제1실시예에서는, 웜(81)의 주변의 외주측이며, 상기 회전자(7)의 외부 주변의 내주측에, 전기부품(13)을 배치하고 있다. 일반적인 전자기 모터와는 달리, 본 발명의 제1실시예에 따른 진동파 구동장치는, 자장의 영향을 받지 않는다. 이에 따라서, 예를 들면, 자장을 발생하는 코일을 배치하고, 진동파 구동장치에 일부의 자속이 누설된다고 하는 경우에도 문제가 안된다.

요약하면, 상기 제1실시예에서는, 상기 회전자(7)와 동축으로 회전하는 출력 전달부재인 상기 기어(8)의 일부를 웜 기어의 웜으로서 구성했다. 이 때문에, 부품수를 늘리지 않고, 진동파 구동장치의 회전축을 렌즈의 경통의 광축에 대하여 대략 수직으로 설치할 수 있다.

도 4와 도 5는, 본 발명의 제2실시예에 따른 진동파 구동장치의 단면도다. 상기 제1실시예와 동일형상의 부품에 관하여 설명은 생략한다.

제2실시예에서는, 상기 스토퍼(82)와 샤프트(4)의 단차부(스토퍼(82)와 샤프트(4)가 서로 끼워 맞추어지는 위치) 사이에 스페이스A(틈)을 설치한다. 그래서, 웜 기어의 토크 전달에 의해 발생한 스러스트Ｆｗ를 받는 상기 기어(8)는, 상기 샤프트(4)를 따라 이동 가능하다.

도 4는, 스러스트Ｆｗ가 상기 플랜지(10)를 향하여 작용하는 제2실시예에 따른 진동파 구동장치의 상태를 보이고 있다. 이후, 도 4에 도시된 상태를 제1상태라고 한다. 상기 기어(8)는, 압축되는 가압 용수철(15)의 힘Ｆｓ와 상기 웜 기어의 스러스트Ｆｗ 때문에, 상기 플랜지(10)를 향해 가압된다. 상기 힘들의 합으로서 발생된 압력에 의해, 샤프트(4)를 따라 스러스트 방향으로의 상기 기어(8)의 위치는, 그 기어(8)가 플랜지(10)에 접촉하도록 고정된다. 내마모성 부재(6)에 대해 회전자(7)의 마찰구동부(마찰 접촉상태에 있는 상기 회전자(7)의 일부)에는, 이 상태에 있어서의 가압 용수철(15)의 압축량에 의해 결정되는 압력이 부여된다.

도 5는, 스러스트Ｆｗ가 회전자(7)의 방향으로 작용하고 있는 경우의 제2실시예에 따른 진동파 구동장치의 상태를 보이고 있다. 이후, 도 5에 도시된 상태를 제2 상태라고 한다. 웜 기어에서 발생된 스러스트Ｆｗ가 가압 용수철(15)에 의해 기어(8)를 플랜지(10)의 방향으로 밀어 올리는 힘Ｆｓ보다도 클 때, 상기 기어(8)는, 회전자(7)를 향해 상기 샤프트(4)를 따라 이동하고, 가압 용수철(15)의 힘Ｆｓ와 상기 스러스트Ｆｗ가 서로 균형이 잡히는 위치에서 정지한다. 상기 가압 용수철(15)의 힘Ｆｓ와 스러스트Ｆｗ간의 차이가 큰 경우에는, 상기 기어(8)는, 스토퍼(82)가 샤프트(4)의 단차부에 접촉하는 위치에서 정지한다. 이 상태에서, 스러스트Ｆｗ로부터 가압 용수철(15)의 힘Ｆｓ를 뺀 압력에 의해, 기어(8)는 샤프트(4)의 단차부와 접촉하고 있다. 그래서, 상기 샤프트(4)가 연장되는 방향으로 상기 기어(8)의 위치는 고정된다. 상기 샤프트(4)의 단차부는, 상기 기어(8)가 상기 회전자(7)를 향해 이동하는 경우에도 상기 기어(8)의 단부와 상기 회전자(7)의 단부가 서로 접하지 않는 위치이며, 기어(8)가 플랜지(10)에 끼워 맞춘 상태를 유지하는 위치에 설치된다. 도 4에 나타낸 제1상태와 같이, 내마모성 부재(6)과 회전자(7)의 마찰구동부에는, 이 상태에 있어서의 가압 용수철(15)의 압축량에 의해 결정된 압력이 부여된다.

따라서, 제１ 및 제2 상태에서는, 가압 용수철(15)의 압축량이 서로 다르고, 마찰구동부에 인가된 압력이 서로 다르다. 구체적으로, 도 4에 도시된 것처럼 스러스트Ｆｗ가 플랜지(10)의 방향으로 작용하는 제1 상태보다도, 도 5에 도시된 것처럼 스러스트Ｆｗ가 상기 회전자(7)의 방향으로 작용하는 제2 상태에서 상기 마찰구동부에 인가된 가압 하중이 크다.

특히, 본 발명의 제2실시예는, 카메라 렌즈에 진동파 구동장치를 사용하는 경우에, 렌즈 경통의 확대(extension)와 수축(retraction) 동작을 행하는 상기 회전자(7)의 회전 방향이 스러스트Ｆｗ의 방향과 같아지도록 설계된다. 상기 확대란, 상기 렌즈 경통이 상기와 같은 방향으로 돌출하도록 이동하는 동작이며, 상기 수축이란, 상기 렌즈 경통이 반대 방향(카메라 본체에 렌즈 경통이 수용되는 방향)으로 이동하는 동작을 나타낸다.

렌즈 경통을 확대하기 위해서는, 상기 진동파 구동장치는, 상기 회전자(7)가 회전 방향이 마찰구동부에 인가된 가압 하중을 증대하는 상기 방향으로 회전되는 제2 상태에서 작동된다. 렌즈 경통을 수축하기 위해서는, 상기 진동파 구동장치는, 상기 제2 상태와 비교해서 가압 하중이 저감되는 제1 상태에서 작동된다. 이렇게 함으로써, 다른 구동모드를 제공한다. 특히, 렌즈 경통을 확대할 때는, 토크가 큰 출력이 증가되고, 렌즈 경통이 수축될 때 비교적 토크가 작은 출력이 감소된다. 종래의 막대형 진동파 구동장치는, 확대동작과 수축 동작시에 발생된 스러스트가 대략 같도록 구성된다. 이 때문에, 이물질을 말려들게 하지 않기 위해서 상기 수축동작시의 스러스트를 감소시키는 경우에, 상기 확대동작시의 스러스트는 피할 수 없이 감소되어야 한다. 그러나, 상기 제2실시예에 따른 구성에서, 상기 수축동작시에 상기 렌즈 경통에 이물질을 말려들게 하지 않게 하고, 외부로부터 상기 렌즈 경통의 확대를 억제하게 하는 힘이 인가된 경우에도 힘센 확대 동작을 실현한다.

또한, 교류전압의 진폭, 즉, 진동파 구동장치의 구동신호는, 상기 회전자(7)의 회전 방향에 따라 변화된다. 구체적으로는, 상기 제１상태와 제2상태로, 입력 신호를 생성하는 펄스의 폭을 각각 다르게 함으로써, 적층 압전소자(3)에 인가된 교류 전압의 진폭은 가변한다. 즉, 제2 상태에서는, 마찰구동부에 인가된 가압 하중이 증대하여 상기 발생된 마찰력이 증가한다. 그러므로, 상술한 펄스의 폭을 증가시키고 상기 인가된 전압의 진폭을 증가시킴으로써, 안정한 구동 동작을 실현하고 있다.

다음에, 제2 상태에서의 기어(8)의 작용에 관하여 설명한다. 도 6은, 본 발명의 진동파 구동장치를 장기간 동안 동작한 후의 기어(8)의 자세를 나타낸다. 도 6에서는, 보다 쉽게 이해하기 위해서, 그 자세의 변화량의 배율을 실제보다 크게 하고 있다.

제2 상태에서는, 스러스트Ｆｗ는, 기어(8)가 샤프트(4)에 끼워 맞추어지는 기어(8)의 일부에 반경방향으로 작동하는 측력Ｆｗ2을 초래한다. 이 측력Ｆｗ2에 의해, 기어(8)가 샤프트(4)에 끼워 맞추어지는 상기 기어(8)의 일부에서 마모 혹은 변형을 생기게 한다. 또한, 스러스트Ｆｗ는, 기어(8)가 플랜지(10)에 끼워 맞추어지는 상기 일부를 중심으로 상기 기어(8)를 시계방향으로 회전시키려고 하는 모멘트로서 작용한다. 따라서, 기어(8)는 도 6에 도시된 정상적인 자세로 회전한다.

이러한 상태를 샤프트(4)를 중심으로 하는 주위 영역에 초점을 맞춘 단면에서 검사하면, 가압 용수철(15)은 웜 휠(11) 부근의 일부분에서 보다 압축된다. 이에 따라서, 회전자(7)를 내마모성 부재(6)에 누르도록 인가된 하중에 불균일이 일부 있고, 마찰구동부에서 가압 패턴(pressure pattern)을 생성한다. 또한, 회전자(7)의 축은, 웜 휠(11)의 측과 반대의 측을 향해 밀린다. 그에 따라, 회전에 동기한 속도 변동을 발생하게 되어, 불안정한 구동동작이 된다.

전술한 마찰구동부에서 가압 패턴이 일어나고 회전자(7)의 축이 상술한 것처럼 변위되는 상황에 있어서는, 구동동작중에 회전자(7)의 그 축이 기어(8)에 의해 구속되지 않으면서 안정하게 상기 회전자(7)가 회전할 수 있는 회전자(7)의 자세는, 상기 진동파 구동장치 전체에 의거하여 결정된다. 구체적으로, 도 7에 도시된 것처럼, 회전자(7)의 원형오목부(7c)와 기어(8)의 원기둥 모양 돌출부(8c)와의 사이, 또는, 회전자(7)의 각 원구멍(7h)과 이에 대응한 상기 기어(8)의 원기둥 모양 돌출부(8h)와의 사이에, 기어(8)의 자세 변화량보다 큰 클리어런스(간격)을 설치할 수 있다. 원형오목부(7c) 및 원구멍(7h)은, 회전자(7)에 있어서의 기어(8)와의 끼워 맞춤부이며, 원기둥 모양 돌출부(8c) 및 원기둥 모양 돌출부(8h)는, 기어(8)에 있어서의 회전자(7)와의 끼워 맞춤부다.

도 8a 및 도 8b는, 각각 회전자(7)와 기어(8)의 단면형상을 나타내는 사시도다. 도 8a는, 상기 기어(8)의 외곽과 중심이 같은 가상원 위에 4개의 원기둥 모양 돌출부(8h)를 90도 간격으로 설치한 상기 기어(8)의 끝표면을 나타낸다. 도 8b는, 원기둥 모양 돌출부(8h)에 대해 충분한 클리어런스를 각각 갖는 지름의 원구멍(7h)이, 원기둥 모양 돌출부(8h)와 대응하게 설치되는 회전자(7)를 나타낸다. 원구멍(7h) 및 원기둥 모양 돌출부(8h)를 90도 간격으로 설치함으로써, 적어도 하나의 원기둥 모양 돌출부(8h)를 거쳐 확실하게 회전자(7)로부터 기어(8)에 토크를 전달한다.

도 8c는, 축방향에서 본 회전자(7)와 기어(8)를 서로 끼워 맞춘 상태를 나타낸다. 실선이 회전자(7)를 나타내고, 파선이 기어(8)의 외곽을 나타낸다. 도 8c에서는, 상기 기어(8)가, 회전자(7)에 대하여 위쪽으로 변위되게 편심적이다. 최대 허용량의 이심률은, 각 원구멍(7h)과 이에 대응한 원기둥 모양 돌출부(8h) 사이의 반경의 차분에 해당한다. 구체적으로, 0.1mm 내지 0.3mm정도의 클리어런스를 원구멍(7h)과 원기둥 모양 돌출부(8h) 사이에 설치하고 있다. 회전자(7)로부터 기어(8)에의 토크의 전달은, 원기둥 모양 돌출부(8h)의 일부에서 행해진다. 도 8c에 도시된 화살표의 방향으로 회전자(7)가 회전할 경우, 도 8c의 우측에 도시된 원기둥 모양 돌출부(8h) 중 하나로 토크가 전달된다. 물론, 원기둥 모양 돌출부(8h)의 수, 및 원기둥 모양 돌출부(8h)와 원구멍(7h) 사이의 클리어런스는 적절하게 조절될 필요가 있다.

요약하면, 상기 회전자(7)의 각 끼워 맞춤부와 이에 대응한 상기 기어(8)의 끼워 맞춤부와의 사이에 특정 클리어런스를 설치함으로써, 구동중의 회전자(7)에 반경방향으로 그 자세를 구속하는 힘을 주지 않는다. 그러므로, 상기 기어(8)의 자세의 변화없이, 회전자(7)의 축은 안정하게 구동가능한 자세를 스스로 발견해서 원활한 구동을 유지할 수 있다.

도 9a는 본 발명의 제3실시예에 따른 촬상장치에 해당하는 카메라의 외관 사시도이다. 그 카메라는, 렌즈 경통(40)을 포함한다. 도 9b는 렌즈 경통(40)의 구동기구의 개략도다.

도 9b에 있어서, 제3실시예에 따른 카메라는, 상기 실시예들 중 어느 하나에 따른 진동파 구동장치 및 감속 기어(20a∼20c)를 렌즈 경통(40)의 일측면에 구비한다. 상기 진동파 구동장치의 출력을 감속 기어(20a∼20c)를 거쳐서 렌즈 경통(40)에 설치된 기어(30)에 전달함으로써, 그 렌즈 경통(40)이 광축방향으로 이동한다. 제3실시예에서는 웜 휠(11)의 회전 출력을 감속해서 렌즈 경통(40)의 기어(30)에 전달하기 위해서, 3개의 감속 기어(20a∼20c)를 이용한다. 감속 기어의 수는, 렌즈 경통(40)의 확대와 수축의 속도에 따라 변화되어도 된다. 이와는 달리, 상기 감속 기어는 생략되어도 되고, 웜 휠(11)이 렌즈 경통(40)의 기어(30)와 직접 딱 맞물려서, 렌즈 경통(40)이 구동되어도 된다.

본 발명의 실시예들 중 어느 하나에 따른 진동파 구동장치에서는, 출력 전달부재로서 기능하는 상기 기어(8)의 일부는, 웜 기어의 웜(81)을 구성하고, 웜 휠(11)과 딱 맞물린다. 이에 따라, 카메라의 수직방향으로 연장되는 축을 중심으로 한 회전은, 광축을 따라 연장되는 축을 중심으로 한 회전으로 변환된다. 따라서, 제3실시예에서와 같이, 진동파 구동장치를 광축에 대하여 대략 수직하게 배치하는 것이 가능해진다(즉, 진동파 구동장치의 회전축을 렌즈 경통의 광축에 대하여 대략 수직으로 배치하는 것이 가능해진다).

도 9b에 도시된 진동파 구동장치를 감속 기어(20a∼20c)의 측면에 설치되지만, 진동파 구동장치와 감속 기어(20a∼20c)가 광축을 따라 선에 배치되는 경우, 컴팩트한 배치가 실현된다.

본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.

Claims

진동을 발생시키는 진동자;
상기 진동자에 마찰 접촉해 회전축을 중심으로 회전하는 회전자;
상기 회전축을 중심으로 회전하고, 상기 회전자의 회전을 외부 부품에 전달하는 전달부재; 및
상기 회전축으로 기능하고 단차부를 갖는 축 부재를 구비한 진동파 구동장치로서,
상기 전달부재의 일부는, 웜 기어의 웜부를 구성하고,
상기 전달부재는 상기 단차부에 끼워 맞추어지는 스토퍼를 가지며, 상기 전달부재의 상기 축 부재에 대한 기울기 및 상기 축 부재에의 이동량을 제한하는, 진동파 구동장치.
제 1 항에 있어서,
상기 웜부의 전달 지름은, 상기 회전자의 외경보다도 작은, 진동파 구동장치.
진동을 발생시키는 진동자;
상기 진동자에 마찰 접촉해 회전축을 중심으로 회전하는 회전자; 및
상기 회전축을 중심으로 회전하고, 상기 회전자의 회전을 외부 부품에 전달하는 전달부재를 구비하고,
상기 전달부재의 일부는, 웜 기어의 웜부를 구성하고,
상기 웜부의 전달 지름은 상기 회전자의 외경보다 작고,
상기 회전자가 상기 전달부재에 끼워 맞추어지는 상기 회전자의 끼워 맞춤부와, 상기 전달부재가 상기 회전자에 끼워 맞추어지는 상기 전달부재의 끼워 맞춤부와의 사이에 클리어런스가 설치된, 진동파 구동장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전달부재는, 상기 회전자와, 상기 진동파 구동장치를 상기 외부 부품에 부착하는 고정부와의 사이에 설치되는, 진동파 구동장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 스토퍼와 상기 단차부와의 사이에 클리어런스(clearance)가 설치되어, 상기 전달부재가 상기 축 부재를 따라 이동가능한, 진동파 구동장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 회전자가 상기 전달부재에 끼워 맞추어지는 상기 회전자의 끼워 맞춤부와, 상기 전달부재가 상기 회전자에 끼워 맞추어지는 상기 전달부재의 끼워 맞춤부와의 사이에 클리어런스가 설치된, 진동파 구동장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 웜부는, 지름이 그 단부를 향해 증가하는 장구형(double-enveloping type) 구조인, 진동파 구동장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전달부재는 상기 웜부의 지름보다 큰 지름을 가지며 상기 전달부재 위에 일체로 형성된 돌출부를 갖고, 이 돌출부가 반경방향으로 연장되는 슬릿들을 갖는, 진동파 구동장치.
렌즈 경통; 및
상기 렌즈 경통의 광축에 대하여 실질적으로 수직하게 배치된 청구항 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 상기 진동파 구동장치를 구비한, 촬상장치.
제 9 항에 있어서,
상기 전달부재는, 상기 회전자와, 상기 진동파 구동장치를 상기 외부 부품에 부착한 고정부 사이에 설치되는, 촬상장치.
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제 9 항에 있어서,
상기 웜부는, 지름이 그 단부를 향해 증가하는 장구형 구조인, 촬상장치.
제 9 항에 있어서,
상기 전달부재는 상기 웜부의 지름보다 큰 지름을 가지며 상기 전달부재 위에 일체로 형성된 돌출부를 갖고, 이 돌출부가 반경방향으로 연장되는 슬릿들을 갖는, 촬상장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전자와 상기 전달부재 사이에 가압 용수철을 더 구비한, 진동파 구동장치.