KR101604991B1 - 초음파 모터 및 이를 갖는 렌즈 장치 - Google Patents

Abstract

피구동부재와 접촉하는 접촉면과 압전소자를 갖고 상기 압전소자에 의해 여진된 초음파 진동에 의해 상기 피구동부재를 구동하는 진동자; 상기 진동자를 유지하는 유지부; 상기 접촉면을 상기 피구동부재에 가압하기 위해서, 상기 유지부를 피구동부재를 향해서 바이어싱하는 바이어스 힘을 가하는 가압부; 및 상기 가압부를 지지하는 고정부를 구비하고, 상기 유지부는, 상기 피구동부재의 구동방향으로 상기 접촉면의 양측에 상기 진동자를 유지하는, 초음파 모터를 제공한다.

Description

초음파 모터 및 이를 갖는 렌즈 장치{ULTRASONIC MOTOR AND LENS APPARATUS INCLUDING THE SAME}

본 발명은, 가압된 진동자에 타원진동을 발생시킴으로써 피구동부재를 구동하는 초음파 모터와, 그 초음파 모터를 사용한 렌즈 장치에 관한 것이다.

종래부터, 무음동작, 저속으로부터 고속까지의 구동 가능, 및 고 토크(torque) 출력등의 이점을 살리고, 예를 들면 렌즈 기구나 카메라를 구동하는 구동원으로서 초음파 모터가 사용되고 있다. 예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개 2006-158052호에 개시된 초음파 모터는, 회전축을 갖는 원환형의 피구동부재와, 복수의 진동자로 구성된다. 각 진동자는 소위 피구동부재에 대하여 가압된 접촉 상태에 있다, 즉, 상기 진동자는 상기 피구동부재에 대해 가압되는 상태에서 피구동부재와 접촉하고 있다. 상기 진동자는, 원환형의 피구동부재 위에 소정의 간격으로 배치되어 있다. 상기 가압된 접촉 상태하에서 해당 진동자에 초음파진동이 여기되면, 진동자의 피구동부재와 접하고 있는 부분에 타원운동이 생기고, 피구동부재가 피구동부재의 회전축을 중심으로 회전 구동된다. 해당 진동자의 피구동부재에 대한 가압된 접촉 상태는, 진동자의 중앙부근에 설정된 진동 노드에 해당한 상기 진동자의 일부를 판 스프링에 의해 바이어싱함으로써 얻어진다. 상기 판 스프링의 가압력은, 그 판 스프링의 고정부 근방에 설치된 나사와 조절 와셔에 의해 조정된다.

그렇지만, 일본국 공개특허공보 특개 2006-158052호에 개시된 초음파 모터에 있어서는, 진동자에 여기된 초음파진동을 중단하지 않도록, 진동자가 가압되는 장소에는 진동 노드를 설정할 필요가 있다. 또한, 진동자와 피구동부재의 접촉면의 양호한 가압 접촉 상태를 얻기 위해서, 접촉면 사이의 중앙에서 피구동부재에 대해 진동자를 가압하는 것이 필요하므로, 진동자가 가압하는 접촉면 사이의 중앙근방에는 진동 노드를 설정하지 않으면 안되고, 진동에 대한 설계 자유도가 제한되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 진동자에 발생하는 초음파 진동에 의해 피구동부재를 구동하는 초음파 모터에 있어서, 상기 진동자와 상기 피구동부재간의 접촉면에서의 양호한 가압 접촉 상태를 확보하면서, 진동에 대한 설계 자유도가 개선된다.

본 발명에 따른 초음파 모터는, 피구동부재와 접촉하는 접촉면과 압전소자를 갖고 상기 압전소자에 의해 여진된 초음파 진동에 의해 상기 피구동부재를 구동하는 진동자; 상기 진동자를 유지하는 유지부; 상기 접촉면을 상기 피구동부재에 가압하기 위해서, 상기 유지부를 상기 피구동부재를 향해서 바이어싱하는 바이어스 힘을 가하는 가압부; 및 상기 가압부를 지지하는 고정부를 구비하고, 상기 유지부는, 상기 피구동부재의 구동방향으로 상기 접촉면의 양측에 상기 진동자를 유지하고, 상기 진동자는, 상기 피구동부재와 접촉되는 상기 접촉면을 형성하는 돌기부와, 상기 압전소자를 포함하는, 평판부; 상기 진동자를 유지하기 위해서 상기 유지부와 접합하는 접합부; 및 상기 접합부와 상기 평판부를 접속하는 접속부를 구비하고, 상기 접속부는 상기 평판부보다 진동 감쇠율이 높다.

본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부된 도면들을 참조하여 다음의 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 모터의 분해 사시도다.
도 2는 도 1에 도시된 부재들을 조립한 상태의 사시도다.
도 3은 진동자와 소 기틀(smaller base)의 접합 상태를 나타내는 확대 사시도다.
도 4a는 제1 실시예에 따른 상기 부재들의 조립 상태를 나타내는 확대 단면도다.
도 4b는 제1 실시예에 따른 상기 부재들의 조립 상태를 나타내는 확대 단면도다.
도 4c는 도 4b의 Ａ부의 확대 상세도이며, 탄성부재의 가압력의 성분 벡터를 나타낸다.
도 5는 로터(rotor) 및 링 기틀이 각각 기운 상태를 나타내는 확대 단면도다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부재들의 조립 상태를 나타내는 확대 단면도다.
도 6b는 제2 실시예에 따른 부재들의 조립 상태를 나타내는 확대 단면도다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부도면에 따라 상세히 설명하겠다.

이하, 첨부도면을 참조해서 본 발명의 예시적 실시예에 관하여 설명한다. 본 실시예에 따른 초음파 모터는, 디지털 카메라용의 렌즈 경통등의 구동용 액추에이터로서 유닛으로 형성된 회전 구동형 모터를 예로서 설명하지만, 사용 용도는 이것에 한정된 것이 아니다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 모터의 분해 사시도다. 이 도면에서, 동일부재는 동일 참조기호로 나타낸다. 도 1에 나타낸 것처럼, 본 실시예에 따른 초음파 모터는, 로터(101), 진동판(102), 압전소자(103), 소 기틀(104), 링 기틀(105), 가압부재(106) 및 판 스프링(107)을 구비한다. 상기 로터(101)는, 피구동부재로서, 후술하는 진동자(109)가 가압력에 의해 가압 접촉되는 접촉면(101a)을 구비한다. 진동판(102)은, 가압을 수반하는 가압 접촉 상태하에서 접촉면(101a)과 접촉하는 부재다. 압전소자(103)는, 진동판(102)에 접착제등에 의해 압착되어 있다. 진동판(102)에 압전소자(103)가 압착된 상태에서, 압전소자(103)에 전압을 인가하는 경우, 타원운동을 발생시킬 수 있다. 진동판(102)과 압전소자(103)로 진동자(109)를 구성한다. 본 실시예에서는, 진동자(109)가 세 지점에 설치되어서, 로터(101)를 회전 구동한다. 소 기틀(104)은, 진동자(109)를 유지하기 위한 유지부재다. 링 기틀(105)은, 소 기틀(104)과, 후술하는 가압부재(106) 및 판 스프링(107)을 유지하기 위한 고정부재다. 가압부재(106)는, 링 기틀(105)의 관통구멍부(105b)에 끼워 넣어지고, 로터(101)의 접촉면(101a)에 대하여 수직한 방향으로만 이동하도록 유지되어서, 후술하는 판 스프링(107)으로부터의 압력에 의해 소 기틀(104)을 거쳐 진동자(109)를 로터(101)에 가압하여 접촉시킨다. 판 스프링(107)은, 탄성부재로서, 각 단부에서 나사(108)로 상기 링 기틀(105)에 고정되어서, 판 스프링의 압력에 의해 진동자와 피구동부재를 가압하여 접촉시킨다. 이 가압부재(106)와 판 스프링(107)은, 본 발명의 가압부를 구성한다.

이상과 같이, 상술한 부재들은, 초음파 모터로서 유닛으로 조립된다.

도 2는, 도 1에 나타낸 부재들의 조립 상태를 나타내는 사시도다. 도 2에 있어서, 진동자(109) 주변의 구성은 세 지점도 모두 동일해서, 본 도면을 간략화하기 위해서, 도면 중의 앞쪽에만 참조부호를 부여하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 링 기틀(105)의 세 지점 각각에 있어서, 2개의 나사(108)로 고정된 판 스프링(107)에 의해, 가압부재(106)와 소 기틀(104)을 거쳐 진동자(109)에 압력이 인가되고, 그 결과, 진동자(109)와 로터(101)의 접촉면(101a)이 가압하여 접촉한다. 실제의 렌즈 경통등에 초음파 모터를 실장할 때에, 로터(101)를 포커싱 기구나 줌 기구에 연결해서 구동한다.

이후, 초음파 모터의 구조부재의 상세내용에 관하여 설명한다. 도 3은, 로터(101)측에서 본 것처럼, 도 1 및 도 2에 나타낸 진동판(102)과 소 기틀(104)의 연결 상태를 설명하기 위한 확대 사시도다. 도 3에 나타낸 것처럼, 진동판(102)의 중앙의 평판부(102a)에는, 두 지점의 돌기부(102b)가 형성되어 있다. 돌기부의 상단면, 즉, 로터(101)의 접촉면(101a)과 접촉하는 면은 동일 평면에 형성되고, 접촉면에 대해 적절한 접촉 상태를 얻기 위해서, 상기 상단면은, 제조 공정시에 연마등에 의해 매끄러운 면으로 마무리될 수 있다.

한편, 도 3에 나타내는 평판부(102a)의 이면측(2지점의 돌기부(102b)가 형성되어 있는 면에 반대인 면측)에는 압전소자(103)가 접착제등에 의해 압착되어 있다. 평판부(102a)의 이면측과 압전소자(103)의 압착방법은, 2개의 구성요소가 서로 압착되면 한정되지 않는다. 이 압전소자(103)는 복수의 압전소자막을 적층해서 일체화한 것이다. 복수의 압전소자막을 적층해서 형성된 압전소자(103)에 원하는 교류(AC)전압을 인가하는 것으로 진동시켜, 압전소자(103)가 압착된 진동판(102)에 2개의 진동모드를 여기한다. 이때, 2개의 진동모드의 진동 위상이 원하는 위상차가 되도록 설정함으로써, 돌기부(102b)에는, 도 3의 화살표로 나타낸 바와 같이 타원운동이 발생한다. 이 타원운동을 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같은 세 지점의 진동자(109)에 발생시켜, 로터(101)의 접촉면(101a)에 전달함으로써 로터(101)를 구동하여 회전시킬 수 있다. 상술한 압전소자의 적층구조와 상술한 진동모드에 관한 상세한 것은, 일본국 공개특허공보 특개 2004-304887호에 기재되어 있는 내용과 거의 같다. 여기에서 마치 전체적으로 나타낸 것처럼 일본국 공개특허공보 특개 2004-304887호의 전체 내용은 참고로 포함된다.

진동판(102)의 양단에는, 소 기틀(104)의 양측에 형성된 보다 높은 상면부(104a)와 접합하기 위한 두 군데의 접합부(102c)가 형성되어 있다. 진동판(102)은 소 기틀(104)에, 이 접합부(102c)에 있어서 용접이나 접착에 의해 접합되지만, 진동판(102)과 소 기틀(104)을 접합하는 방법은, 진동판(102)과 소 기틀(104)이 서로 접합되면 한정되지 않는다. 두 군데의 접합부(102c)와 평판부(102a)와의 사이에는 두 군데의 아암부(접속부)(102d)가 형성되고, 이 아암부(102d)를 거쳐서, 진동판(102)과 압전소자(103)가 소 기틀(104)에 고정된다. 이 아암부(102d)는, 평판부(102a)에 발생하는 진동을 접합부(102c)에 전달하기 어렵고, 즉, 진동 감쇠율이 높은 구성을 달성하기 위해서, 도 3에 나타나 있는 바와 같이 평판부(102a)와 접합부(102c)보다 좁은 형상으로 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 강체(rigid member)인 소 기틀(104)이 평판부(102a)에 발생하는 진동이 중단되지 않는 것을 막기 위한 연결의 구성은, 해당 접합부(102c)에 의해 실현된다. 추가로, 소 기틀(104)의 중앙부근의 평면부(104b)와, 압전소자(103)의 평면부(104b)와 대향하는 면(도면에 나타내지 않는다)과의 사이에는, 소정의 공간(203)이 형성되어 있다.

진동자(109)와 로터(101)의 접촉면간의 마찰력으로 구동되는 초음파 모터에서는, 적절한 접촉 상태를 확보하기 위해서, 평판부(102a)의 중앙을 가압하고, 고르지 않은 가압을 적게 하는 것이 중요하다. 평판부(102a)의 중앙을 가압하기 위해서는, 진동자(109)의 중앙을 가압하는 것이 필요하다. 일본국 공개특허공보 특개 2006-158052호에 개시된 초음파 모터에서는, 진동자를 직접 방식으로 가압하고 있다. 그 때문에, 진동자(109)에 여기된 초음파 진동을 중단하지 않기 위해서, 진동 노드를 진동자(109)의 중앙에 설정하는 것이 필요하다. 그러므로, 2개의 진동모드를 조합해서 돌기부(102b)에 타원운동을 발생시키는 경우, 상기 진동 모드 각각에 대해서 진동자(109)의 중앙에 진동 노드를 설정하는 것이 필요하다. 그 결과, 진동의 설계 자유도가 제한된다고 하는 문제가 있었다.

그렇지만, 본 발명에 따른 초음파 모터에서는, 진동의 전달을 억제하는 아암부(102d)를 거쳐서 진동자(109)가 상기 소 기틀(104)에 유지되어 있기 때문에, 진동자(109)의 중앙에 진동 노드를 설정할 필요가 없다. 그 때문에, 예를 들면 일본국 공개특허공보 특개 2004-304887호에 기재되어 있는 것 같이, 2개의 진동모드는, 그 진동모드 중 한쪽의 진동모드의 노드가 진동자(109)의 중앙에 존재하지 않도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 진동의 설계 자유도가 높은 초음파 모터를 실현할 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 모터에서는, 돌기부(102b)에 대하여 구동방향외측에 아암부(102d)가 설치된다. 추가로, 해당 아암부(102d)에 대하여 구동방향 외측에 접합부(102c)가 설치된다. 이에 따라, 구동방향과 직교하는 방향, 즉 로터의 반지름 방향의 크기를 감소시키는 것이 가능하다. 그러므로, 본 발명에 의해 초음파 모터의 소형화를 실현할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는, 부재들의 조립 상태를 나타내는 확대 단면도로, 도 2에 있어서의 3개의 진동자(109) 중 하나의 주변영역만을 확대하여 도시하고 있다. 나머지 2개의 진동자의 구성도 동일하여, 그에 대한 설명을 생략한다.

도 4a는, 로터(101)가 상측에 위치된 도면으로서, 진동판(102)의 2개의 돌기부(102b)에 있어서, 로터(101)의 접촉면(101a)과 접촉하는 상기 상단면의 각각의 중심과, 그 각각의 중심을 기점으로 하는 각각의 상단면의 법선을 포함하는 면에 절단면을 갖는 도면이다.

도 4b는, 도 3에 나타낸 진동판(102)의 돌기부(102b)에 있어서, 접촉면(101a)과 접촉하는 전체 상단면의 중심과 그 접촉면(101a)의 법선을 포함하고, 또한 도 4a에 나타낸 면과 직교하는 면의 절단면을 나타낸다. 전체 상단면은, 2개의 상단면을 모두 포함하는 면이라고 한다.

도 4a 및 도 4b에서, 중심선(201)은, 진동판(102)의 돌기부(102b)에 있어서, 접촉면(101a)과 접촉하는 전체 상단면의 중심을 통과하고, 해당 접촉면(101a)의 법선을 포함하는 선이다.

돌기부(102b)의 상단면은 로터(101)의 접촉면(101a)과 접촉하고, 가압하여 접촉 상태에 있다. 또한, 진동판(102)의 양단의 접합부(102c)는, 두 군데의 상면부(104a)에서 소 기틀(104)과 접합되어 있다. 그리고, 압전소자(103)와 상기 소 기틀(104)의 평면부(104b)와의 사이에는 소정의 공간(203)이 형성되어 있다.

소 기틀(104)의 하면측에는 구멍부(104c)와 긴 구멍부(104d)가 설치되고, 이 구멍부에 링 기틀(105)에 형성된 두 군데의 축(shaft)부(105a)가 끼워 맞추어진다. 소 기틀(104)의 하측중앙에는 접촉부(104e)가 설치된다. 이 접촉부(104e)는, 도 4a에 나타낸 원호형상이, 지면의 깊이 방향(도 4b에 있어서는 횡방향)으로 연장하는 반원통형상으로 형성되어 있다. 상기 가압부재(106)의 상단면(106a)은, 상기 접촉부(104e)와 접하여 있다. 이 상단면(106a)은 평면으로서 형성되어 있어서, 접촉부(104e)와의 접촉은, 도 4a의 지면의 깊이 방향(도 4b에 있어서는 횡방향)으로 길이를 갖는 선접촉이다. 제1 실시예에서는 접촉부(104e)가 상기한 바와 같이 원호형상을 갖는 반원통형상으로 형성되었지만, 접촉부(104e)와 상기 가압부재(106)의 상단면(106a)이 직선의 선접촉을 유지할 수 있으면, 그 접촉부(104e)의 형상은 한정되지 않는다.

링 기틀(105)은, 도 1에 나타나 있는 바와 같은 판 스프링(107)과 대향하는 면에 관통구멍부(105b)를 갖고, 가압부재(106)는, 해당 관통구멍부(105b)에 끼워 맞춰서 판 스프링(107)과 접촉함으로써, 판 스프링(107)과 함께 작동한다. 관통구멍부(105b) 및 가압부재(106)의 중심축은, 중심선(201), 즉 접촉면(101a)에 대하여 수직한 축방향과 대략 일치한다. 도 4a, 도 4b의 가압부재(106)의 하측의 구면부(106b)에는, 판 스프링(107)이 변형하여, 그 판 스프링(107)의 탄성력에 의해 가압부재(106)를 소 기틀(104)에 대해 바이어싱된 상태에서 접촉하고 있다.

판 스프링(107)은, 변형량의 변화에 의한 압력의 변동을 저감하기 위해서, 어느 정도 용수철 정수를 작게 할 필요가 있다. 따라서, 판 스프링(107)은 가능한 얇고, 판 스프링(107)은 가능한 긴 것이 바람직하다. 제1 실시예에 따른 판 스프링(107)은, 얇은 판을 사용하고, 길이에 대해서는, 원환형의 초음파 모터내에서 가능한 긴 스프링 길이로 하기 위해서, 원호형상으로 형성되어 있다. 이러한 구조에 의해, 가압부재(106)의 가압 방향의 변위량에 다소의 변화가 생겨도 판 스프링(107)에 의한 바이어스 힘의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 종래 예와 달리, 압력을 조절하는 기구가 불필요하다. 이상과 같은 구성으로, 진동자(109)는, 소 기틀(104)과 가압부재(106)를 통해 로터(101)에 대하여 판 스프링(107)에 의해 눌린다.

이하, 도 4a, 도 4b, 도 4c를 참조하여, 판 스프링(107)에 의한 압력의 전달 구성에 관하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 압력 벡터는, 각 도면의 단면에 있어서 압력의 방향과 크기를 포함하는 힘의 벡터다.

도 4a에 나타낸 것처럼, 소 기틀(104)은, 접촉부(104e)에서 가압부재(106)와 접촉하고 있다. 또 소 기틀(104)은, 두 군데의 돌기부(102b)에서 로터(101)에 접촉하고 있고, 각 접촉면의 중심은, 중심선(201)으로부터 로터의 구동방향에 있어서 동일한 거리에 위치되어 있다. 한편, 판 스프링(107)과 가압부재(106)간의 접촉에 관해서, 제1 실시예에서는 판 스프링이 원호형상으로 형성되어 있기 때문에, 판 스프링(107)의 양단의 지지부와, 압력의 입력점(판 스프링(107)과 가압부재(106)의 접촉점)이 일직선 위에 존재하지 않는다. 따라서, 압력을 발생시킬 때의 판 스프링의 단면은, 도 4b에서 나타낸 바와 같은, 기울기를 갖는 상태에 있다. 결과적으로, 판 스프링(107)에 의해 가압부재(106)에 입력된 압력의 벡터는, 화살표 206a로 도시될 수 있다. 가압부재(106)와 판 스프링(107)의 접촉점은, 중심선(201) 위에는 존재하지 않고, 도 4b에 있어서는 중심선(201)의 오른쪽의 점(205)으로 어긋나 있다.

도 4c는, 도 4b의 Ａ부의 점(205) 부근의 확대 상세도를 나타낸다. 판 스프링(107)이 가압부재(106)에 인가한 압력은, 벡터(206a)로 나타내고, 이 벡터는 중심선(201)에 대하여 기울어져 있다. 따라서, 해당 압력 벡터(206a)는, 중심선(201)에 평행한 방향의 성분 벡터(206b)와, 중심선(201)에 수직한 방향의 성분 벡터(206c)로 분해될 수 있다.

가압부재(106)는, 도 4a, 도 4b에 나타나 있는 바와 같이, 중심선(201)과 대략 평행한 방향으로만 자유도를 갖고서 링 기틀(105)에 유지되어 있기 때문에, 판 스프링(107)이 가압부재(106)에 인가한 압력 벡터(206a)는, 중심선(201) 방향의 성분 벡터(206b)에 대응하는 힘(벡터 204a)으로 소 기틀(104)에 전달된다.

한편, 소 기틀(104)에 전달된 압력(벡터 204a)은, 2개의 돌기부(102b)에 의해 접촉면(101a)에 전달되고, 각각의 돌기부(102b)가 접촉면을 가압하는 힘은 압력 벡터(204a)의 절반(벡터 204b)이다. 따라서, 두 군데의 돌기부(102b)에 있어서의 압력을 균등하게 유지할 수 있다.

돌기부(102b)와 접촉면(101a)간의 접촉은 면접촉이므로, 실제로는 그 면내에서 압력이 균일하게 분포된다. 그렇지만, 보다 잘 이해하기 위해서, 상기 압력은, 상기 면의 중심위치에 작용하는 힘의 벡터로서 나타낸다. 마찬가지로, 가압부재(106)와 소 기틀(104)의 접촉부(104e)간의 접촉은, 선접촉이기 때문에, 실제로는 그 직선상에서 압력 벡터가 균일하게 분포된다. 그렇지만, 이 압력 벡터도, 상기 직선의 중심위치에 작용하는 힘의 벡터로서 나타낸다. 이후, 상기 압력은, 면접촉과 선접촉의 경우도 중심위치에 있어서의 힘의 벡터로서 나타낸다.

또한, 가압부재(106)의 측면부에 있어서, 판 스프링(107)에 의해 가압부재(106)에 입력된 압력 벡터(206a)의 중심선(201)에 수직한 방향으로 작용하는 성분 벡터(206c)에 의한 마찰력이 발생한다. 한편, 축부 105a에서의 끼워 맞추어지는 부분에서도 마찰력이 발생한다. 이것들의 마찰력은, 상기 압력에 대하여 충분하게 작기 때문에 무시된다. 실제로, 이 측면의 마무리를 어느 정도 매끄럽게 하면, 마찰력의 영향은 무시할 수 있는 정도로 감소될 수 있다.

제1 실시예에서는, 상기한 바와 같이, 가압부재(106)가 링 기틀(105)에 대하여, 대체로, 중심선(201)의 방향으로만 자유도를 가진 상태에서 유지되어 있다. 따라서, 가압부재(106)가 소 기틀(104)에 인가한 압력 벡터(204a)는, 중심선(201)과 대략 일치될 수 있다. 이때, 압력 벡터(204a)의 크기는, 판 스프링에 의한 압력 벡터(206a)의 중심선(201)과 평행한 방향의 성분 벡터(206b)와 같다. 이것은, 압력 벡터206a의 성분 벡터(206b)만이 압력 벡터204a가 되기 때문이다. 압력 벡터(206a) 중심선(201)에 수직한 방향의 성분 벡터(206c)는, 가압부재(106)의 측면부에 있어서의 마찰력에 영향을 준다. 가압부재(106)의 측면과 관통구멍부(105b)의 내면 사이에서 생긴 마찰력은, 매끄러운 마무리에 의해, 상기 압력에 비교해서 충분히 작고, 가압부재(106)의 매끄러운 왕복 운동을 저해하지 않는다. 최후에, 하나의 돌기부(102b)가 접촉면(101a)에 인가한 압력 벡터의 크기는, 압력 벡터(204a)의 절반이다. 이것은, 도 4a에 나타나 있는 바와 같이 돌기부(102b)가 두 군데 존재하기 때문이다. 이렇게, 도 4a 및 도 4b의 단면도를 참조함에 의해, 상기 입력된 압력 벡터(206a)의 역점은 중심선(201)으로부터 어긋나고, 또한 상기 압력 벡터(206a)의 방향은 중심선(201)과 평행하지 않지만, 압력 벡터(204a, 204b)는 적절한 압력을 유지할 수 있다.

한편, 소 기틀(104)은 접촉부(104e)의 직선 모양의 접점부를 거쳐서 눌려진다. 따라서, 도 4a에 나타낸 단면에 있어서는, 소 기틀(104)이 경사질 수 있고, 제조시의 치수 오차나 외란에 의한 부재의 기울기가 생기는 경우에도, 적절한 가압 접촉 상태를 유지할 수 있다.

도 5는, 도 4a에 나타낸 같은 부재의 동일한 단면에 있어서의 단면도이며, 도 4a의 상태와 비교해서 로터(101)와 링 기틀(105)에, 소 기틀(104)의 접촉부(104e)를 중심으로 상대적 회전 기울기가 일어나는 경우를 나타내고 있다. 도 5에 있어서도, 진동판(102)의 돌기부(102b)는, 로터(101)의 접촉면(101a)을 따라가서, 적합한 가압 접촉 상태를 유지하고 있다. 소 기틀(104)과 링 기틀(105)은, 구멍부(104c), 긴 구멍부(104d) 및 축부(105a)로 끼워 맞추고 있지만, 소 기틀(104)과 링 기틀(105)은, 끼워 맞추는 틈, 즉 끼워 맞추는 공간이 있기 때문에 상대적으로 기울어질 수 있다. 따라서, 가령 로터(101)와 링 기틀(105)에 제조시의 치수오차로 인해 부재의 기울기가 생기는 경우나, 구동시의 진동이나 외란에 의해 로터(101)와 링 기틀(105)에 부재의 기울기가 생기는 경우에도, 두 군데의 돌기부(102b)에 있어서 접촉면(101a)이 적절하게 가압될 수 있다.

즉, 도 4a의 단면에 있어서, 도 5에 나타낸 경우와 같은 기울기가 부재간에 생긴 경우에도, 도 4a의 소 기틀(104)의 접촉부(104e)와 가압부재(106)를 점접촉하여 상기 기울기에 대한 접촉면간의 추수성을 유지함으로써 상기 문제를 해결한다. 한편, 도 4b에 나타낸 단면에서는, 소 기틀(104)의 접촉부(104e)와 가압부재(106)를 일직선의 선접촉을 행함으로써 도 4b의 횡방향으로 상기 소 기틀(104)과 가압부재(106)가 서로에 대해 기울어지지 않는다.

이상과 같이, 제1 실시예에서는, 진동의 전달을 억제하는 아암부(102d)를 거쳐서 진동자(109)가 소 기틀(104)에 의해 유지되어 있다. 따라서, 진동 노드의 위치에 제한이 없어지기 때문에, 진동자와 피구동부재간의 접촉면의 적합한 가압 접촉 상태를 확보하면서, 진동에 대한 설계 자유도가 개선된 초음파 모터를 실현하는 것이 가능하다.

본 발명의 제2 실시예는, 제1 실시예의 변형 예로, 소 기틀(104)이 가압부재(106)와 접촉하는 접촉부가, 구면형상을 갖는 예다. 도 6a 및 도 6b는, 부재들의 조립 상태를 나타내는 확대 단면도로, 세 개의 진동자(109) 중 하나만이 확대하여 도시되어 있는 도면이다. 도 6a 및 도 6b에 나타낸 절단면의 방향과 위치는, 도 4a 및 도 4b와 같다. 도 6a 및 도 6b를 참조하여, 소 기틀(104)에 구면형상을 갖는 접촉부(104f)를 설치함으로써, 가압부재(106)는, 도 6a의 지면의 깊이 방향(도 6b에 있어서는 횡방향)으로도 점접촉이 되어서, 지면의 깊이 방향으로도 기울 수 있다. 따라서, 로터(101)와 링 기틀(105)의 제조시의 치수오차로 인해 반경방향으로 기울기가 생겼을 경우나, 구동시의 진동이나 외란에 의하여 부재에 도 6a의 지면 깊이 방향(도 6b에 있어서는 횡방향)으로 기울기가 생긴 경우에도, 두 군데의 돌기부(102b)에 있어서의 적합한 가압 접촉 상태를 유지할 수 있다. 또한, 제2 실시예에서는 접촉부(104f)가 상기한 바와 같이 구면형상을 갖지만, 접촉부(104f)와 가압부재(106)의 상단면(106a)이 한 점에서 서로 접촉하는 점접촉을 유지할 수 있으면, 그 형상은 한정되지 않는다.

상기의 구면 형상의 접촉부(104ｆ)이외의 구성요소, 및 판 스프링(107)으로부터의 압력의 전달 방법은, 제1 실시예와 동일하고, 그에 대한 설명은 생략한다.

이상과 같이, 제2 실시예에서는, 소 기틀(104)과 가압부재(106)가 구면형상을 갖는 접촉부(104f)에서 서로 점접촉하여서, 로터의 구동방향뿐만 아니라, 로터의 구동방향과 수직한 방향으로 기울기가 생긴 경우에도, 적합한 가압 접촉 상태를 유지할 수 있다.

포커스 렌즈나 줌렌즈를 구동하기 위한 구동부로서 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 초음파 모터를 렌즈 장치에서 이용함으로써, 본 발명의 효과를 갖는 렌즈 장치를 실현할 수 있다.

이상과 같이, 진동자에 발생하는 타원진동에 의해 피구동부재를 구동하는 초음파 모터에 있어서, 진동자와 피구동부재간의 접촉면에서 적합한 가압 접촉 상태를 확보하면서, 진동에 대한 설계 자유도를 개선함으로써, 종래 기술과 같이 진동자가 가압하는 접촉면의 중심근방에 진동 노드를 설정하지 않고서, 진동자와 피구동부재의 접촉면에서 적합한 가압 접촉 상태를 실현할 수 있다.

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 (12)

1. 피구동부재와 접촉하는 접촉면과 압전소자를 갖고, 상기 압전소자에 의해 여진된 초음파 진동에 의해 상기 피구동부재를 구동하는 진동자;
   상기 진동자를 유지하는 유지부;
   상기 접촉면을 상기 피구동부재에 가압하기 위해서, 상기 유지부를 상기 피구동부재를 향해서 바이어싱하는 바이어스 힘을 가하는 가압부; 및
   상기 가압부를 지지하는 고정부를 구비하고,
   상기 유지부는, 상기 피구동부재의 구동방향으로 상기 접촉면의 양측에 상기 진동자를 유지하고,
   상기 진동자는,
   상기 피구동부재와 접촉되는 상기 접촉면을 형성하는 돌기부와, 상기 압전소자를 포함하는, 평판부;
   상기 진동자를 유지하기 위해서 상기 유지부와 접합하는 접합부; 및
   상기 접합부와 상기 평판부를 접속하는 접속부를 구비하고,
   상기 접속부는 상기 평판부보다 진동 감쇠율이 높은, 초음파 모터.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 접속부는 상기 평판부보다도 좁은, 초음파 모터.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압부는 가압부재와 탄성부재를 구비하고,
   상기 탄성부재는 상기 가압부재를 거쳐서 상기 유지부에 바이어스 힘을 인가하고,
   상기 유지부는, 상기 가압부재와 점접촉하고, 상기 접촉면을 포함하는 평면의 법선이며, 상기 접촉면의 중심을 지나가는 법선을 포함하는 접촉부를 구비하는, 초음파 모터.
5. 피구동부재와 접촉하는 접촉면과 압전소자를 갖고, 상기 압전소자에 의해 여진된 초음파 진동에 의해 상기 피구동부재를 구동하는 진동자;
   상기 진동자를 유지하는 유지부;
   상기 접촉면을 상기 피구동부재에 가압하기 위해서, 상기 유지부를 상기 피구동부재를 향해서 바이어싱하는 바이어스 힘을 가하는 가압부; 및
   상기 가압부를 지지하는 고정부를 구비하고,
   상기 유지부는, 상기 피구동부재의 구동방향으로 상기 접촉면의 양측에 상기 진동자를 유지하고,
   상기 가압부는 가압부재와 탄성부재를 구비하고,
   상기 탄성부재는 상기 가압부재를 거쳐서 상기 유지부에 바이어스 힘을 인가하고,
   상기 유지부는, 상기 피구동부재의 구동방향에 수직한 방향으로 상기 가압부재와 선접촉 하는 접촉부를 구비한, 초음파 모터.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 진동자와 상기 유지부의 사이에 형성된 공간을 더 포함하는, 초음파 모터.
   
7. 청구항 1에 따른 초음파 모터를, 피구동부재를 구동하는 구동부로서 구비한, 렌즈 장치.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 진동자는,
   상기 피구동부재와 접촉되는 상기 접촉면을 형성하는 돌기부와, 상기 압전소자를 포함하는, 평판부;
   상기 진동자를 유지하기 위해서 상기 유지부와 접합하는 접합부; 및
   상기 접합부와 상기 평판부를 접속하는 접속부를 구비하고,
   상기 접속부는 상기 평판부보다 진동 감쇠율이 높은, 초음파 모터.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 접속부는 상기 평판부보다도 좁은, 초음파 모터.
10. 제 5 항에 있어서,
    상기 가압부는 가압부재와 탄성부재를 구비하고,
    상기 탄성부재는 상기 가압부재를 거쳐서 상기 유지부에 바이어스 힘을 인가하고,
    상기 유지부는, 상기 가압부재와 점접촉하고, 상기 접촉면을 포함하는 평면의 법선이며, 상기 접촉면의 중심을 지나가는 법선을 포함하는 접촉부를 구비하는, 초음파 모터.
11. 제 5 항에 있어서,
    상기 진동자와 상기 유지부의 사이에 형성된 공간을 더 포함하는, 초음파 모터.
12. 청구항 5에 따른 초음파 모터를, 피구동부재를 구동하는 구동부로서 구비한, 렌즈 장치.
    

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