KR101617675B1 - 진동 액추에이터 및 그것을 갖는 렌즈 장치 - Google Patents

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Abstract

제 1 부재와 접촉하는 접촉면을 갖고, 압전소자가 고정되어 있는 진동자로서, 상기 압전소자의 구동에 의해 상기 제 1 부재에 대하여 운동을 발생시키는 상기 진동자와, 상기 접촉면에 대해 수직한 축방향을 갖는 관통 구멍부를 구비한 고정부와, 상기 고정부의 상기 관통 구멍부에 의해 안내되고, 상기 진동자에 접속된 제 2 부재에 접촉하는 가압부로서, 상기 고정부의 상기 관통 구멍부의 접촉면에 대해 평행한 방향으로의 이동이 규제되는 동안, 탄성 부재에 의해 상기 접촉면을 상기 제 1 부재에 대해 누르도록, 상기 진동자에 부세력을 가하는 상기 가압부를 구비하는 진동 엑추에이터가 제공된다.

Description

진동 액추에이터 및 그것을 갖는 렌즈 장치{VIBRATION ACTUATOR AND LENS APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은, 눌러진 진동자에 타원 진동을 발생시킴으로써 피구동부를 구동하는 진동 액추에이터와, 이 진동 액추에이터를 사용한 렌즈장치에 관한 것이다.
종래부터, 무음 동작, 저속에서 고속까지의 구동 능력 및 높은 토크 출력의 이점을 이용하여, 예를 들면, 렌즈기구나 카메라를 구동하는 구동원으로서 초음파 모터가 사용되어 왔다. 예를 들어, 일본국 특허 제4,652,784호 공보에 개시된 초음파 모터는, 회전축을 갖는 원환형의 피구동부와 복수의 진동자를 구비한다. 각 진동자는 피구동부에 대해 소위 가압 접촉 상태로 되어 있는데, 즉 진동자가 피구동부에 눌러진 상태에서 피구동부에 접촉하고 있다. 진동자들은 원환형의 피구동부 위에 소정의 간격을 두어 배치되어 있다. 가압 접촉 상태하에서 해당 진동자에 초음파 진동이 여기되면, 진동자의 피구동부와 접하고 있는 진동자의 부분에 타원 운동이 생겨, 피구동부가 피구동부의 회전축을 중심으로 회전 구동된다. 해당 진동자의 피구동부에 대한 가압 접촉 상태는, 진동자의 중앙 부근에 설정된 진동 절(node)에 해당하는 진동자의 부분을 판 스프링을 사용하여 부세함으로써 얻어진다. 판 스프링의 가압력은, 해당 판 스프링의 고정부 근방에 설치된 스크류와 조절 와셔에 의해 조절된다.
그렇지만, 일본국 특허 제4,652,784호 공보에 개시된 초음파 모터는, 조절 기구를 구성하는 다수의 구성부품을 갖는, 진동자에 가해지는 가압력을 조절하는 복잡한 조절 기구를 구비한다. 더구나, 해당 조절 기구의 판 스프링은 원환 형상 내에 들어갈 수 있는 직선 형상으로 형성되어 있으므로, 판 스프링이 전체 길이가 짧고 높은 스프링 상수를 갖는다. 그 결과, 판 스프링에 대한 약간의 조정으로 가압력이 크게 변화하여 버리므로, 미세한 조정이 필요하였다.
본 발명에 따르면, 제 1 부재와 접촉하는 접촉면을 갖고, 압전소자가 고정되어 있는 진동자로서, 상기 압전소자의 구동에 의해 상기 제 1 부재에 대하여 운동을 발생시키는 상기 진동자와, 상기 접촉면에 대해 수직한 축방향을 갖는 관통 구멍부를 구비한 고정부와, 상기 고정부의 상기 관통 구멍부에 의해 안내되고, 상기 진동자에 접속된 제 2 부재에 접촉하는 가압부로서, 상기 고정부의 상기 관통 구멍부에서 상기 접촉면에 대해 평행한 방향으로의 이동이 규제되는 동안, 탄성 부재에 의해 상기 접촉면을 상기 제 1 부재에 대해 누르도록, 상기 진동자에 부세력을 가하는 상기 가압부를 구비하는, 진동 액추에이터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징은 첨부된 도면을 참조하여 주어지는 이하의 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은, 전술한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 진동자에서 발생하는 타원 진동에 의해 피구동부를 구동하는 초음파 모터에 있어서, 해당 진동자를 해당 피구동부의 접촉면에 가압 접촉시키는 가압력을 조절하는 기구를 사용하지 않더라도, 양호한 가압력이 얻어져, 진동자와 피구동부 사이의 양호한 가압 접촉 상태를 얻는다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 초음파 모터의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 각 부재를 조립한 상태의 사시도이다.
도 3은 진동자와 소형 기대(base)의 접합 상태를 나타낸 확대 사시도다.
도 4a는 실시예 1에 따른 각 부재를 조립한 상태를 나타낸 확대 단면도이다.
도 4b는 실시예 1에 따른 각 부재를 조립한 상태를 나타낸 확대 단면도이다.
도 4c는 도 4b에 도시된 A 부분의 확대 상세도로서, 탄성부재의 가압력의 성분 벡터를 나타낸 것이다.
도 5는 로터 및 링 기대가 각각 경사진 경우를 나타낸 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 초음파 모터의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 각 부재를 조립한 상태를 나타낸 확대 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 이때, 본 실시예에 따른 초음파 모터의 일례로서, 디지털 카메라용의 렌즈 경통 등을 구동하는 액추에이터로서 유닛으로 형성된 회전 구동형 모터를 설명하지만, 사용 용도는 이것에 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 초음파 모터의 분해 사시도이다. 도면에 있어서, 동일 부재는 동일 기호로 도시된다. 도 1에 도시된 것과 같이, 실시예 1에 따른 초음파 모터는, 로터(101), 진동판(102), 압전소자(103), 소형 기대(104), 링 기대(105), 가압부재(106) 및 판 스프링(107)을 구비한다. 로터(101)는 피구동부이며, 후술하는 진동자(109)가 가압력에 의해 가압 접촉하게 되는 접촉면(101a)을 구비한다. 진동판(102)은, 접촉면(101a)에 가압을 수반하는 가압 접촉 상태하에서 접촉하는 부재이다. 압전소자(103)는 진동판(102)에 접착제 등으로 압착되어 있다. 진동판(102)에 압전소자(103)가 압착된 상태에서 압전소자(103)에 전압을 인가하면, 초음파 진동이 발생되어, 진동판(102)에 타원 운동을 발생시킬 수 있다. 진동판(102)과 압전소자(103)는 진동자(109)를 구성한다. 본 실시예에서는, 진동자(109)가 3개소에 설치되어, 로터(101)를 회전 구동한다. 소형 기대(104)는, 진동자(109)를 유지하기 위한 유지부재이다. 링 기대(105)는 소형 기대(104)와, 가압부재(106) 및 판 스프링(107)을 유지하는 고정부재이다. 가압부재(106)는, 링 기대(105)의 관통 구멍부(105b)에 끼워넣어지며, 로터(101)의 접촉면(101a)에 대해 대략 수직한 방향으로만 이동가능하게 유지되어, 후술하는 판 스프링(107)으로부터의 가압력에 의해 소형 기대(104)를 개재하여 진동자(109)를 로터(101)에 가압 접촉시킨다. 판 스프링(107)은 탄성부재로서 기능하고, 그것의 양 단부가 스크류(108)로 링 기대(105)에 고정되고, 판 스프링의 가압력에 의해 진동자를 피구동부와 가압 접촉시킨다. 이 가압부재(106)와 판 스프링(107)이 본 발명의 가압부를 구성한다.
이상과 같이, 전술한 각 부재가 초음파 모터로서 한 개의 유닛으로 조립된다.
도 2는, 도 1에 도시된 각 부재를 조립한 상태의 사시도이다. 도 2에 있어서, 진동자(109) 주변의 구성은 3개소 모두에 대해 동일하므로, 도면을 간략화하기 위해, 도면 중의 앞쪽에만 번호를 붙이고 있다. 도 2에 도시한 것과 같이, 링 기대(105)의 3개소 각각에 있어서, 2개의 스크류(108)로 고정된 판 스프링(107)에 의해, 가압부재(106)와 소형 기대(104)를 개재하여 진동자(109)에 가압력이 가해져, 그 결과, 진동자(109)와 로터(101)의 접촉면(101a)이 가압 접촉하게 된다. 실제로 초음파 모터를 렌즈 경통 등에 장착할 때에는, 로터(101)를 포커스 기구나 줌 기구에 연결해서 구동한다.
다음에, 초음파 모터의 구성부재의 상세에 대해 설명한다. 도 3은, 로터(101)측에서 보았을 때, 도 1 및 도 2에 도시된 진동판(102)과 소형 기대(104)의 접속 상태를 설명하기 위한 확대 사시도이다. 도 3에 도시된 것과 같이, 진동판(102)의 중앙에 있는 평판부(102a)에는 2개소의 돌기부(102b)가 형성되어 있다. 돌기부(102b)의 상단면, 즉, 로터(101)의 접촉면(101a)과 당접하는 면은 동일 평면 위에 형성되고, 접촉면에 대해 양호한 당접 상태를 얻기 위해, 이 상단면이 제조공정에서는 연마 등에 의해 매끄러운 면으로 마무리된다.
한편, 도 3에 나타낸 평판부(102a)의 이면측(2개소의 돌기부(102b)가 형성되어 있는 면과는 반대의 면측)에는 압전소자(103)가 접착제 등에 의해 압착되어 있다. 평판부(102a)의 이면에 압전소자(103)를 압착하는 방법은, 2개의 구성부품이 서로 압착되는 한, 한정되지 않는다. 이 압전소자(103)는 복수의 압전소자막을 적층해서 일체화한 것이다. 이 복수의 압전소자막을 적층하여 형성된 압전소자(103)에 원하는 교류(AC)전압을 인가함으로써 여진시켜, 압전소자(103)가 압착된 진동판(102)에 2개의 진동모드를 여기한다. 이때, 2개의 진동모드의 진동 위상을 원하는 위상차가 얻어지도록 설정함으로써, 돌기부(102b)에는, 도 3의 화살표로 나타낸 것과 같이 타원 운동이 발생한다. 이 타원 운동을 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같은 3개소의 진동자(109)에서 발생시켜, 로터(101)의 접촉면(101a)에 전달함으로써, 로터(101)를 회전구동시키는 것이 가능해진다. 전술한 압전소자의 적층 구조와 전술한 진동모드에 관한 상세한 것은 일본국 특개 2004-304887호 공보에 기재되어 있는 내용과 같다. 일본국 특개 2004-304887호 공보의 전체 내용은 참조용으로 본 출원에 원용된다.
진동판(102)의 양단에는, 소형 기대(104)의 양측에 형성된 더 높은 상면부(104a)와 접합하기 위한 2개소의 접합부(102c)가 형성되어 있다. 이 접합부(102c)에서 용접이나 접착을 함으로써 진동판(102)이 소형 기대(104)에 접합되지만, 진동판(102)과 소형 기대(104)가 접합되는 한, 진동판(102)과 소형 기대(104)의 접합방법은 한정되지 않는다. 2개소의 접합부(102c)와 평판부(102a) 사이에는 2개소의 암부(arm part)(102d)가 각각 형성되고, 이 암부(102d)를 개재하여, 진동판(102)과 압전소자(103)가 소형 기대(104)에 고정된다. 이 암부(102d)는, 평판부(102a)에서 발생하는 진동을 접합부(102c)에 전달하기 어려운 구성을 달성하기 위해, 도 3에 나타낸 것과 같이 평판부(102a) 및 접합부(102c)보다 좁은 형상으로 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 강체인 소형 기대(104)가 평판부(102a)에서 발생하는 진동을 저해하지 않도록 하는 연결 구성을, 해당 접합부(102c)에 의해 실현하고 있다. 또한, 소형 기대(104)의 중앙 부근의 평탄부(104b)와, 압전소자(103)의 평탄부(104b)와 대향하는 면(미도시) 사이에는 소정의 간격(203)이 형성되어 있다.
도 4a 및 도 4b는, 각 부재를 조립한 상태를 나타낸 확대 단면도로서, 도 2에 도시된 3개소의 진동자(109) 중 1개소의 주위 영역만을 확대하여 나타내고 있다. 나머지 2개소는 동일한 구성을 가지며, 그것의 설명을 생략한다.
도 4a는, 로터(101)가 상측에 배치된 도면으로, 진동판(102)의 2개의 돌기부(102b)에 있어서, 로터(101)의 접촉면(101a)과 접촉하는 상단면의 각각의 무게중심과, 해당 각각의 무게중심을 기점으로 하는 각각의 상단면의 법선을 포함하는 면에 절단면을 갖고 있다.
도 4b는, 도 3에 도시된 진동판(102)의 돌기부(102b)에 있어서 접촉면(101a)과 접촉하는 전체 상단면의 무게중심과 접촉면(101a)의 법선을 포함하고, 또한 도 4a의 도면에 직교하는 면에서의 절단면을 나타낸 것이다. 단, 전체 상단면이란, 2개의 상단면의 모두를 포함하는 면을 말한다.
도 4a 및 도 4b에 있어서, 중심선(201)은, 진동판(102)의 돌기부(102b)에 있어서 접촉면(101a)과 접촉하는 전체 상단면의 무게중심을 통과하고, 해당 접촉면(101a)의 법선을 포함하는 선이다.
돌기부(102b)의 상단면은 로터(101)의 접촉면(101a)과 당접하고, 가압 접촉 상태로 유지된다. 또한, 진동판(102)의 양단에 있는 접합부(102c)가 2개소의 상면부(104a)에서 소형 기대(104)와 접합되어 있다. 그리고, 압전소자(103)와 소형 기대(104)의 평탄부(104b) 사이에는 소정의 간격(203)이 형성되어 있다.
소형 기대(104)의 밑면측에는 구멍부(104c)와 긴 구멍부(104d)가 설치되고, 링 기대(105)에 형성된 2개소의 축부(105a)가 그 안에 각각 끼워넣어진다. 소형 기대(104)의 하측 중앙에는 당접부(104e)가 설치되어 있다. 이 당접부(104e)는, 도 4a에 나타낸 것과 같은 원호 형상이 지면의 깊이 방향(도 4b에 있어서는 횡 방향)으로 연장되는 반원통 형상으로 형성되어 있다. 이 당접부(104e)에는 가압부재(106)의 상단면(106a)이 접하고 있다. 이 상단면(106a)은 평탄면으로 형성되어 있으므로, 당접부(104e)와의 접촉은, 도 4a의 지면의 깊이 방향(도 4b에 있어서는 횡 방향)으로 길이를 갖는 선접촉이다. 본 실시예에서는 당접부(104e)가 상기한 것과 같이 원호 형상을 갖는 반원통 형상으로 형성되지만, 당접부(104e)와 가압부재(106)의 상단면(106a)이 직선의 선접촉을 유지할 수 있다면, 이 당접부(104e)의 형상은 한정되지 않는다.
링 기대(105)는, 도 1에 나타낸 것과 같은 판 스프링과 대향하는 면에 관통 구멍부(105b)를 구비하고, 가압부재(106)는 해당 관통 구멍부(105b)에 끼워넣어져 판 스프링과 접촉함으로써, 판 스프링(107)과 협동한다. 관통 구멍부(105b) 및 가압부재(106)의 중심축은 중심선(201), 즉 접촉면(101a)에 대해 수직한 축방향과 대략 일치하고 있다. 도 4a 및 도 4b의 가압부재(106)의 하측의 구면부(106b)에 판 스프링(107)이 변형하여, 판 스프링(107)의 탄성력에 의해 가압부재(106)가 소형 기대(104)에 대해 부세된 상태에서 접촉하고 있다.
판 스프링(107)은, 변형량의 변화에 의한 가압력의 격차를 저감하기 위해, 어느 정도 스프링 상수를 작게 할 필요가 있다. 따라서, 판 스프링은 최대한 두께가 얇고, 판 스프링(107)은 가능한 한 길이가 긴 것이 바람직하다. 원환형의 초음파 모터 내에서 가능한한 긴 스프링 길이를 달성하기 위해, 본 실시예의 판 스프링(107)은 박판을 사용하여 원호 형상으로 형성되어 있다. 이와 같은 구조에 의해, 가압부재(106)의 가압 방향으로 변위량에 다소의 변화가 생겨도, 가압력의 격차를 억제할 수 있다. 따라서, 종래예와 달리, 가압력을 조절하기 위한 조절기구가 불필요하게 된다. 이상과 같은 구성에서, 진동자(109)는, 소형 기대(104)와 가압부재(106)를 개재하여 판 스프링(107)에 의해 로터(101)에 대해 눌러져 있다.
다음에, 도 4a, 도 4b 및 도 4c를 참조하여, 판 스프링(107)에 의한 가압력의 전달 구성에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 가압력 벡터란, 각 도면의 단면에 있어서 가압력의 방향 및 크기를 포함하는 힘의 벡터이다.
도 4a에 도시된 것과 같이, 소형 기대(104)는 당접부(104e)에서 가압부재(106)와 접촉하여 유지되고 있다. 또한, 소형 기대(104)는 2개소의 돌기부(102b)에서 로터(101)에 접촉하여 유지되고 있고, 각 접촉면의 무게중심은, 중심선(201)으로부터 로터의 구동 방향으로 동일한 거리에 놓여 있다. 한편, 판 스프링(107)과 가압부재(106) 사이의 접촉에 관해, 본 실시예에서는 판 스프링이 원호 형상으로 형성되어 있으므로, 판 스프링(107)의 양단의 지지부와, 가압력의 입력점(판 스프링(107)과 가압부재(106) 사이의 접촉점)이 일직선 위에 존재하지 않는다. 따라서, 가압력을 발생시킬 때의 판 스프링의 단면은, 도 4b에서 나타낸 것과 같이, 경사를 갖는 상태가 된다. 그 결과, 판 스프링(107)에 의해 가압부재(106)에 입력되는 가압력 벡터는 화살표 206a로서 표시할 수 있다. 가압부재(106)와 판 스프링(107)의 접촉점은, 중심선(201) 위에는 존재하지 않고, 도 4b에 있어서는, 이 접촉점이 중심선(201)의 우측의 점 205로 벗어나 버린다.
도 4c는, 도 4b에 도시된 A 부분의 점 205 주변의 확대 상세도이다. 판 스프링(107)에 의해 가압부재(106)에 가해지는 가압력은 벡터 206a로 표시되는데, 이것은 중심선(201)에 대해 경사져 있다. 따라서, 해당 가압력 벡터 206a는, 중심선(201)과 평행한 방향의 성분 벡터 206b와, 중심선(201)과 수직한 방향의 성분 벡터 206c로 분해할 수 있다.
가압부재(106)는, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 것과 같이, 중심선(201)과 대략 평행한 방향으로만 자유도를 갖고 링 기대(105)에 의해 유지되어 있다, 즉, 가압부재(106)의 이동은, 돌기부(102b)와 로터(101)의 접촉면(101a)이 접촉하는 면에 대해 대략 수직한 방향으로는 허용되는 한편, 이 면에 평행한 방향으로는 규제되고 있다. 따라서, 판 스프링(107)에 의해 가압부재(106)에 가해지는 가압력 벡터 206a는, 중심선(201) 방향의 성분 벡터 206b에 대응하는 힘(벡터 204a)으로 소형 기대(104)에 전달된다.
한편, 소형 기대(104)에 전달된 가압력(벡터 204a)은 2개의 돌기부(102b)에 의해 접촉면(101a)으로 전달되고, 각각의 돌기부(102b)에 의해 접촉면을 누르는 힘은 가압력 벡터 204a의 절반(벡터 204b)이 된다. 따라서, 2개소의 돌기부(102b)에 가해지는 가압력을 균등하게 유지할 수 있다.
돌기부(102b)와 접촉면(101a) 사이의 접촉은 면접촉이므로, 실제로는, 그 면 내에서 가압력이 균일하게 분포된다. 그러나, 이해를 쉽게 하기 위해서, 가압력을 면의 무게중심 위치에 작용하는 힘 벡터로서 표현하고 있다. 마찬가지로, 가압부재(106)와 소형 기대(104)의 당접부(104e) 사이의 접촉은 선접촉이므로, 실제로는, 그 직선 상에서 가압력 벡터가 균일하게 분포한다. 그러나, 이 가압력 벡터도 직선의 무게중심 위치에 작용하는 힘 벡터로서 표현된다. 이후, 가압력 벡터를 면접촉과 선접촉 모두에 대해 무게중심의 위치에서의 힘 벡터로 표현한다.
또한, 가압부재(106)의 측면부에 있어서, 판 스프링(107)에 의해 가압부재(106)에 입력되는 가압력 벡터 206a의 성분 벡터 206c에 의한 마찰력이 발생하는데, 이 성분 벡터 206c는 중심선(201)과 수직한 방향으로 작용한다. 한편, 축부(105a)에서의 끼워맞춤 부분에 있어서도 마찰력이 발생한다. 이들 마찰력은 가압력에 대해 충분히 작기 때문에 무시하고 있다. 실제로, 이 측면의 마무리를 어느 정도 매끄럽게 하면, 마찰력의 영향을 무시할 수 있을 정도로 줄일 수 있다.
본 실시예에서는, 상기한 것과 같이, 가압부재(106)가 링 기대(105)에 대해, 대체로, 중심선(201) 방향으로만 자유도를 갖는 상태에서 유지된다. 따라서, 가압부재(106)에 의해 소형 기대(104)에 가해지는 가압력 벡터 204a는 중심선(201)과 대략 일치시킬 수 있다. 이때, 가압력 벡터 204a의 크기는, 판 스프링에 의한 가압력 벡터 206a의 중심선(201)과 평행한 방향의 성분 벡터 206b와 같다. 이것은, 가압력 벡터 206a의 성분 벡터 206b만이 가압력 벡터 204a로서 작용하기 때문이다. 가압력 벡터 206a 중심선(201)과 수직한 방향의 성분 벡터 206c는, 가압부재(106)의 측면부에 있어서의 마찰력에 영향을 미친다. 표면을 매끄럽게 마무리함으로써, 가압부재(106)의 측면과 관통 구멍부(105b)의 내면 사이에서 생기는 마찰력이 가압력에 비해 충분히 작아, 가압부재(106)의 스무스한 진퇴 운동을 방해하지 않는다. 최후에, 1개소의 돌기부(102b)에 의해 접촉면(101a)에 가해지는 가압력 벡터는 가압력 벡터 204b가, 그것의 크기는 가압력 벡터 204a의 절반이 된다. 이것은, 도 4a에 나타낸 것과 같이 돌기부(102b)가 2개소에 존재하기 때문이다. 이와 같이, 도 4a 및 도 4b의 단면도를 참조함으로써, 입력된 가압력 벡터 206a의 힘 점은 중심선(201)으로부터 벗어나 버리고, 또한 가압력 벡터 206a의 방향은 중심선(201)과 평행은 아니지만, 가압력 벡터 204a와 204b가 양호한 가압을 유지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 소형 기대(104)를 직접 판 스프링(107)으로 누르는 것이 아니고, 접촉면(101a)에 대해 수직한 방향, 즉 접촉면(101a)의 면 벡터의 방향으로만 대략 자유도를 갖도록 유지되는 가압부재(106)를 개재하여 누른다. 이와 같은 구성에 따라, 가압시의 판 스프링(107)의 변형에 무관하게, 접촉면(101a)에 대해 수직한 방향으로, 가압 방향의 변위량에 대해 판 스프링에 의한 부세력의 변동이 작은 접촉면(101a)에 대한 가압을 실현할 수 있다. 따라서, 판 스프링(107)도 원호형으로 형성할 수 있으므로, 판 스프링(107)을 원환형의 초음파 모터 내에서 배치할 수 있다. 더구나, 가능한한 긴 길이를 확보할 수 있으므로, 스프링 상수를 작게 할 수 있다. 그 결과, 판 스프링(107)의 가압시의 변형량을 크게 할 수 있으므로, 변형량의 변화에 의한 가압력의 격차를 줄일 수 있어, 종래예와 달리 가압력을 조절하는 기구가 불필요하게 된다.
한편, 소형 기대(104)는 당접부(104e)의 직선 형상의 접점부를 개재하여 눌러진다. 따라서, 도 4a에 도시된 단면에 있어서는, 소형 기대(104)를 경사지게 할 수 있어, 가령 제조시의 치수 오차나 외란에 의해 부재의 경사가 생겨도, 양호한 가압 접촉 상태를 유지할 수 있다.
도 5는, 도 4a에 도시된 것과 같은 부재의 같은 단면에 있어서의 단면도로서, 도 4a에 도시된 상태와 비교해서 로터(101)와 링 기대(105)에 소형 기대(104)의 당접부(104e)를 회전 중심으로 하여 상대적인 회전 경사가 생긴 경우를 나타내고 있다. 도 5에 있어서도, 진동판(102)의 돌기부(102b)는 로터(101)의 접촉면(101a)을 추종하여, 양호한 가압 접촉 상태를 유지하고 있다. 링 기대(105)는 구멍부(104c), 긴 구멍부(104d) 및 축부(105d)에 의해 소형 기대(104)에 끼워넣어져 있지만, 끼워맞춤 여유, 즉 끼워맞춤 간격이 존재하기 때문에, 소형 기대(104)와 링 기대(105)는 상대적으로 경사지게 할 수 있다. 따라서, 로터(101)와 링 기대(105)에 제조시의 치수 오차로 인해 부재의 경사가 생기거나, 구동시의 진동이나 외란에 의해 로터(101)와 링 기대(105)에 부재의 경사가 생긴 경우에도, 2개소의 돌기부(102b)에 있어서 접촉면(101a)이 양호하게 눌러질 수 있다.
즉, 도 4a의 단면에 있어서, 도 5에 나타낸 경우에서와 같은 경사가 부재들 사이에 생기더라도, 도 4a에 있어서의 소형 기대(104)의 당접부(104e)와 가압부재(106)를 점 접촉으로 하여, 경사에 대한 접촉면들 사이의 추종성을 유지함으로써, 이와 같은 문제를 해결한다. 한편, 도 4b에 나타낸 단면에서는, 소형 기대(104)의 당접부(104e)와 가압부재(106)를 일직선의 선접촉으로 함으로써, 도 4b의 횡 방향으로 소형 기대(104)와 가압부재(106)가 서로에 대해 경사지지 않는다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 진동판(102)이 양단에 접합된 소형 기대(104)를 개재하여 진동판(102)이 로터(101)를 누름으로써, 압전소자(103)에 의해 진동판(102)에 가해지는 진동을 저해하지 않고, 가압 접촉을 가능하게 한다. 또한, 소형 기대(104)에 대한 가압은, 접촉면(101a)에 대해 수직한 방향으로만 자유도를 갖도록 유지된 가압부재(106)를 개재하여, 판 스프링(107)에 의해 부세하여 달성함으로써, 판 스프링(107)의 변형 상태에 무관하게 양호한 가압을 달성할 수 있다. 더구나, 소형 기대(104)에 당접부(104e)를 설치하여 가압을 달성하여, 제조시에 발생하는 치수 오차나 외란에 의한 부재의 경사에 무관하게, 양호한 가압 접촉 상태를 유지하는 것이 가능해진다.
실시예 1에서는 진동자를 소형 기대(104)에 의해 유지하고, 소형 기대(104)를 개재하여 눌렀지만, 종래기술에서와 같이 진동 절이 진동자의 중앙에 배치되어 있는 경우에는, 소형 기대(104)를 개재하지 않고, 이 중앙 부근에서 진동자를 직접 누를 수 있다.
실시예 2
본 발명의 실시예 2는 실시예 1의 변형예로서, 3개소의 가압부재(106)에 대응한 3개소의 판 스프링(107)이 일체화되어 있다. 이와 같은 구성으로, 판 스프링(107과 스크류(108)를 삭감하는 것이 가능해져, 비용절감의 효과가 있다.
도 6은, 본 발명의 실시예 2에 따른 초음파 모터의 분해 사시도이다. 도면에서, 동일 부재는 동일 기호로 표시되고, 실시예 1과 동일 부재는 동일 기호로 표시된다. 도 6에 도시된 것과 같이, 실시예 2에 따른 링 기대(301)는, 소형 기대(104)를 위치 결정하는 축부(105a)와, 가압부재(106)를 끼워맞추는 관통 구멍부(105b) 만을 구비한다 와셔(302)는 3개소의 가압부재(106)와 접촉하여 유지된다. 와셔(302)를 누르기 위해 웨이브 와셔(303)가 설치된다. 이 웨이브 와셔(303)의 상부에는 고정부재(미도시)가 설치되고, 이 고정부재와 와셔(302) 사이에 웨이브 와셔(303)를 끼움으로써, 웨이브 와셔(303)의 파형 형상을 소정량만큼 눌러으깨 가압력을 발생시킨다.
도 7은, 실시예 2에 따른 부재들을 조립한 상태를 나타낸 확대 단면도이다. 도 7에 도시된 것과 같이, 웨이브 와셔(303)가 소정량만큼 찌부러져, 와셔(302)를 개재하여, 가압부재(106)에 가압력이 전해진다. 이후의 가압력의 전달 구성은 실시예 1과 동일하다.
그런데, 실시예 1에서는, 판 스프링(107)이 링 기대(105)에 고정되어 있으므로, 도 4a 및 도 4b에 도시된 중심선(201) 방향에 있어서의 링 기대(105)의 절대 위치가 판 스프링(107)의 변형량에 의존해서 결정되고 있었다. 그렇지만, 실시예 2에서는, 링 기대(301)는 소형 기대(104) 및 가압부재(106)를 유지하는 역할만을 하며, 웨이브 와셔(303)는 고정되어 있지 않다. 따라서, 중심선(201) 방향으로의 링 기대(301)의 위치 결정은 되지 않는다. 따라서, 실시예 2에 따른 초음파 모터를 렌즈 경통 등에 장착할 때에는, 예를 들어, 이 링 기대(301)를 경통 내의 고정 통에 대해 원하는 절대 위치가 되도록 고정하여, 링 기대(301)가 부주의하게 움직이지 않도록 하면 된다. 이와 달리, 구성에 따라서는 링 기대(301)가 고정 통과 일체화될 수도 있다.
따라서, 실시예 2에서는, 3개소의 가압부재(106)에 대해 가압을 가하는 탄성부재로서 3개소의 가압부재(106)에 대해 1개의 웨이브 와셔(303)를 겸용하므로, 판 스프링과 스크류를 사용할 필요가 없어, 비용절감이 가능하다.
실시예 3
렌즈장치에 포커스 렌즈나 줌렌즈 등을 구동하기 위한 구동수단으로서 실시예 1 또는 실시예 2에 따른 초음파 모터를 채용함으로써, 본 발명의 효과를 갖는 렌즈장치를 실현할 수 있다.
이상과 같이, 진동자에 발생하는 타원 진동에 의해 피구동부를 구동하는 초음파 모터에 있어서, 진동자와 피구동부의 접촉면에 대해 수직한 방향으로 이동하도록 구성된 가압부재를 개재하여, 탄성부재로부터의 가압력을 진동자에 전달함으로써, 종래기술에서 사용되고 있었던 가압력의 조절기구를 사용하지 않더라도, 해당 접촉면에서 양호한 가압 접촉 상태가 얻어질 수 있다.
예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.
101 : 로터 102: 진동판 103 : 압전소자
104 : 소형 기대 105 : 링 기대 106 : 가압부재
107 : 판 스프링 108 : 스크류 109 : 진동자
101a : 접촉면 102a : 평판부 102b : 돌기부
102c : 접합부 102d : 암부 104c : 구멍부
104d : 긴 구멍부 104e : 당접부 105a : 축부
105b : 관통 구멍부 201 : 중심선 302 : 와셔
303 : 웨이브 와셔

Claims (11)

  1. 제 1 부재와 접촉하는 접촉면을 갖고, 압전소자가 고정되어 있는 진동자로서, 상기 압전소자의 구동에 의해 상기 제 1 부재에 대하여 운동을 발생시키는 상기 진동자와,
    상기 접촉면에 대해 수직한 축방향을 갖는 관통 구멍부를 구비한 고정부와,
    상기 고정부의 상기 관통 구멍부에 의해 안내되고, 상기 진동자에 접속된 제 2 부재에 접촉하는 가압부로서, 상기 고정부의 상기 관통 구멍부에서 상기 접촉면에 대해 평행한 방향으로의 이동이 규제되는 동안, 탄성 부재에 의해 상기 접촉면을 상기 제 1 부재에 대해 누르도록, 상기 진동자에 부세력을 가하는 상기 가압부를 구비하는, 진동 액추에이터.
  2. 제 1 부재와 접촉하는 접촉면을 갖고, 압전소자가 고정되어 있는 진동자로서, 상기 압전소자의 구동에 의해 상기 제 1 부재에 대하여 운동을 발생시키는 상기 진동자와,
    상기 접촉면에 대해 수직한 축방향을 갖는 관통 구멍부를 구비한 고정부와,
    상기 고정부의 상기 관통 구멍부에 의해 안내되고, 상기 진동자에 접속된 제 2 부재에 접촉하는 가압부로서, 상기 고정부의 지지부를 개재하여 상기 접촉면에 대해 평행한 방향으로의 이동이 규제되는 동안, 탄성 부재에 의해 상기 접촉면을 상기 제 1 부재에 대해 누르도록, 상기 진동자에 부세력을 가하는 상기 가압부를 구비하고,
    상기 탄성 부재는, 복수의 가압 부재 중 적어도 2개의 가압 부재에 대해 겸용되고, 상기 복수의 가압 부재 중 적어도 2개의 가압 부재를 개재하여 상기 진동자에 대해 상기 접촉면에 수직한 방향으로 부세력을 가하는, 진동 액추에이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압부는, 상기 탄성 부재와 점접촉하는 접촉부를 구비한 진동 액추에이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부재는, 상기 제 1 부재의 구동방향에 수직한 방향으로 상기 가압부와 선접촉하는 당접부를 구비한 진동 액추에이터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 당접부는, 반원통 형상의 단면을 갖는 진동 액추에이터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성부재는, 원호 형상의 판 스프링인 진동 액추에이터.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성부재는, 웨이브 와셔를 구비한 진동 액추에이터.
  8. 청구항 1에 기재된 진동 액추에이터를 구비한 렌즈장치.
  9. 청구항 2에 기재된 진동 액추에이터를 구비한 렌즈장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동자는, 상기 압전 소자의 구동에 의한 초음파 진동에 의해 상기 제 1 부재에 대하여 운동을 발생시키는 진동 액추에이터.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 진동자는, 상기 압전 소자의 구동에 의한 초음파 진동에 의해 상기 제 1 부재에 대하여 운동을 발생시키는 진동 액추에이터.
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