KR101798483B1 - 진동파 모터, 렌즈 경통 및 카메라 - Google Patents

Abstract

바람직한 구동 성능을 얻을 수 있고, 또한 정숙하게 구동시킬 수 있는 진동파 모터를 제공한다.
진동파 모터는, 구동 신호에 의해 여진되는 전기 기계 변환 소자와, 상기 전기 기계 변환 소자에 접합되고, 상기 여진에 의해 구동면에 진행성 진동파를 발생시키는 진동자와, 상기 진동자의 구동면에 가압 접촉되는 슬라이딩면을 갖고, 상기 진행성 진동파에 의해 구동되는 상대 운동 부재와, 상기 전기 기계 변환 소자에 상기 구동 신호를 주는 구동 장치를 구비하는 진동파 모터에 있어서, 상기 구동 장치는, 상기 진동자의 상기 구동면에 발생하는 진동 진폭을 a 값으로 정의하고, 상기 진동자의 상기 구동면에 발생하는 진행파의 파장을 λ 로 정의했을 때, a 값/λ

0.00025 를 만족시키는 진행성 진동파를 상기 구동면에 발생시키는 구동 신호를 상기 전기 기계 변환 소자에 주는 것을 특징으로 한다.

Description

진동파 모터, 렌즈 경통 및 카메라{VIBRATIONAL WAVE MOTOR, LENS BARREL AND CAMERA}

본 발명은 2010년 2월 8일에 출원된 일본 특허출원 제 2010-025757호 및 제 2010-025161호에 대해 35 U.S.C. 119항 하의 우선권의 이익을 주장한다. 그 출원의 내용은 전체가 여기에서 참고로서 통합된다.

본 발명은 진동파 모터, 렌즈 경통 및 카메라에 관한 것이다.

진동파 모터는, 일본 특허공보 평1-17354호 등에서 공지된 바와 같이, 압전체의 신축을 이용하여 탄성체의 구동면에 진행성 진동파 (이하, 진행파라고 약칭한다) 를 발생시키는 것이다. 이 진행파에 의해 구동면에는 타원 운동이 발생하고, 타원 운동의 파두 (波頭) 에 가압 접촉한 이동자는 구동된다. 이와 같은 진동파 모터는 저회전에서도 고 (高) 토크를 갖는다는 특징이 있다. 이 때문에, 구동 장치에 탑재한 경우에 구동 장치의 기어를 생략할 수 있고, 기어 소음을 없앰으로써 정적화 (靜寂化) 를 달성하거나 위치 결정 정밀도가 향상될 수 있다는 이점이 있다.

한편, 이 진동파 모터는 스테이터에 발생한 1 ㎛ 정도의 진동 진폭을 이용하고 있기 때문에 특성이 불안정하다. 이 문제를 해결하기 위하여, 일본 공개특허공보 소61-35178호에는 진폭을 구동면의 표면 조도의 1.5 배 이상으로 하여 구동 효율이나 구동 성능을 개선하는 것이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 소61-35178호에 기재된 기술에 의하면, 진폭이 어느 정도의 크기인 경우에는 바람직한 구동 성능이 얻어져 정숙하게 구동하고 있다. 그러나, 진동 진폭이 지나치게 커지면, 이동자에 대한 가압이 듣지 않게 되어 이음 (異音) 이 발생하거나, 또, 이동자와 진동자 사이에서 적정한 마찰 접촉이 얻어지지 않거나 하는 문제가 발생하여 양호한 구동 성능을 얻을 수 없게 된다.

최근에 구동면의 재료의 내마모성이 진보하여, 진동자에 큰 진동 진폭을 발생시켜 구동시킨 경우의 마찰 마모가 저감되어, 진동자에 대진폭을 발생시키는 것이 가능해지고 있다. 따라서, 대진폭으로 구동시켰을 때의 속도 제어의 적정화에 대한 새로운 과제가 발생하고 있다.

또, 일본 특허공보 평1-17354호와 같은 구성에 있어서는 진동자와 이동자가 마찰 전달되고 있는 구성상, 모터의 효율이나 구동 특성이 진동자와 이동자의 접촉 상태의 영향을 받는다.

예를 들어, 이동자의 강성이 낮아 변형량이 지나치게 크면, 진동자의 진폭에 추종하여 지나치게 변형되기 때문에, 진행파의 노드부 (역속도부) 의 영향을 받아 저속 회전시의 구동 특성·효율이 나빠진다.

반대로 이동자의 강성이 높아 변형량이 지나치게 작으면, 진동자의 진폭이 커졌을 때에 접촉 상태가 불안정해져 이음 발생을 일으키는 원인이 된다.

종래에는 슬라이딩 재료의 마모성 부족 때문에 비교적 진폭이 작은 영역에서 구동되고 있었기 때문에 상기 과제는 특별히 현재 (顯在) 화되지 않았지만, 최근에 구동면의 재료의 내마모성이 진보하여 진동자에 큰 진동 진폭을 발생시켜 구동시킨 경우의 마찰 마모량이 저감됐기 때문에 상기의 과제가 현재화되고 있다.

본 발명에서는 이와 같은 과제점을 해결하여 바람직한 구동 성능을 얻을 수 있고, 또한 정숙하게 구동시킬 수 있는 진동파 모터, 렌즈 경통 및 카메라를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이하와 같은 해결 수단에 의해 상기 과제를 해결한다.

본 발명의 제 1 검지에 의하면, 구동 신호에 의해 여진되는 전기 기계 변환 소자와, 상기 전기 기계 변환 소자에 접합되고, 상기 여진에 의해 구동면에 진행성 진동파를 발생시키는 진동자와, 상기 진동자의 구동면에 가압 접촉되는 슬라이딩면을 갖고, 상기 진행성 진동파에 의해 구동되는 상대 운동 부재와, 상기 전기 기계 변환 소자에 상기 구동 신호를 주는 구동 장치를 구비하는 진동파 모터에 있어서, 상기 구동 장치는, 상기 진동자의 상기 구동면에 발생하는 진동 진폭을 a 값으로 정의하고, 상기 진동자의 상기 구동면에 발생하는 진행파의 파장을 λ 로 정의했을 때, a 값/λ

0.00025 를 만족시키는 진행성 진동파를 상기 구동면에 발생시키는 구동 신호를 상기 전기 기계 변환 소자에 주는 것을 특징으로 하는 진동파 모터를 제공한다.

또, 본 발명의 제 2 검지에 의하면, 구동 신호에 의해 여진되는 전기 기계 변환 소자와,

상기 전기 기계 변환 소자에 접합되고, 상기 여진에 의해 구동면에 진행성 진동파를 발생시키는 진동자와, 상기 진동자의 상기 구동면에 가압 접촉되는 슬라이딩면을 갖고, 상기 진행성 진동파에 의해 구동되는 상대 운동 부재와, 상기 전기 기계 변환 소자에 상기 구동 신호를 주는 구동 장치를 구비하는 진동파 모터에 있어서, 상기 구동 장치는, 상기 진동자의 상기 구동면에 발생하는 진동 진폭을 a 값으로 정의하고, 상기 진동자의 구동면에 가압 접촉한 상기 상대 운동 부재의 상기 슬라이딩면의 가압 방향의 변형량을 b 값으로 정의했을 때, a 값/b 값

3 을 만족시키는 진행성 진동파를 상기 구동면에 발생시키는 구동 신호를 상기 전기 기계 변환 소자에 주는 것을 특징으로 하는 진동파 모터를 제공한다.

상기 구동 장치는, 상기 진동자의 상기 구동면에 발생하는 진동 진폭을 a 값으로 정의하고, 상기 진동자의 구동면에 가압 접촉한 상기 상대 운동 부재의 상기 슬라이딩면의 가압 방향의 변형량을 b 값으로 정의했을 때, a 값/b 값

3 을 만족시키는 진행성 진동파를 상기 구동면에 발생시키는 구동 신호를 상기 전기 기계 변환 소자에 주어도 된다.

상기 구동 장치는, 0.000003

a 값/λ 를 만족시키는 진행성 진동파를 상기 구동면에 발생시키는 구동 신호를 상기 전기 기계 변환 소자에 주어도 된다.

상기 구동 장치는, 0.04

a 값/b 값을 만족시키는 진행성 진동파를 상기 구동면에 발생시키는 구동 신호를 상기 전기 기계 변환 소자에 주어도 된다.

상기 진동자의 상기 구동면 또는 상기 상대 운동 부재의 슬라이딩면에 내구성 박막이 도포되어 있어도 된다.

상기 박막은 폴리아미드이미드를 주성분으로 하고, 영률이 4 ㎬ 이상 10 ㎬ 이하이고, 막두께가 50 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 진동파 모터여도 된다.

본 발명의 제 3 검지에 의하면, 전기 기계 변환 소자의 여진에 의해 구동면에 진행성 진동파를 발생시키는 진동자와, 상기 진동자의 구동면에 가압 접촉되는 슬라이딩면을 갖고, 상기 진행성 진동파에 의해 구동되는 상대 운동 부재를 구비하는 진동파 모터에 있어서, 상기 진동자의 상기 구동면에 가압 접촉한 상기 상대 운동 부재의 상기 슬라이딩면의 가압 방향의 변형량을 b, 상기 진동자의 구동면에 발생하는 진행파의 파장을 λ 로 정의했을 때, 0.009

b/λ

0.03 (%) 인 것을 특징으로 하는 진동파 모터를 제공한다.

상기 파장은 4 ∼ 15 ㎜ 여도 된다.

슬라이딩하는 중심 직경은 5 ㎜ ∼ 40 ㎜ 여도 된다.

상기 상대 운동 부재의 슬라이딩부의 높이 (H) 는, 0.7 (㎜)

H

1.2 (㎜) 여도 된다.

상기 진동자와 상기 상대 운동 부재를 가압 접촉하고 있는 가압력을 N 으로 하고, 상기 상대 운동 부재의 슬라이딩 직경을 D 로 하면, N/πD=p 가 0.2 (N/㎜)

p

0.9 (N/㎜) 의 범위여도 된다.

본 발명의 제 5 검지에 의하면, 상기 진동파 모터를 구비하는 렌즈 경통을 제공한다.

본 발명의 제 6 검지에 의하면, 상기 진동파 모터를 구비하는 카메라를 제공한다.

또한, 상기 구성은 적절히 개량해도 되며, 또 적어도 일부를 다른 구성물로 대체해도 된다.

본 발명에 의하면 바람직한 구동 성능을 얻을 수 있으며, 또한 정숙하게 구동가능한 진동파 모터, 렌즈 경통 및 카메라를 제공할 수 있다.

도 1 은 진동파 모터를 구비하는 카메라를 설명하는 도면.
도 2 는 진동파 모터를 설명하는 도면.
도 3 은 진행파를 이용한 진동파 모터의 진동자 및 이동자의 접촉 상태를 설명하는 도면.
도 4 는 진행파를 이용한 진동파 모터의 진동자 및 이동자의 접촉 상태를 설명하는 도면.
도 5 는 진동파 모터의 구동 장치를 설명하는 블록도.
도 6 은 진동파 모터의 주파수와 속도의 관계를 설명하는 도면.
도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태의 진동파 모터를 설명하는 도면.

(제 1 실시형태)

이하, 본 발명에 관련된 진동파 모터 (10) 의 실시형태에 대하여 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1 은 제 1 실시형태의 진동파 모터 (10) 를 구비하는 카메라 (1) 를 설명하는 도면이다.

카메라 (1) 는, 촬상 소자 (8) 를 갖는 카메라 보디 (2) 와, 렌즈 (7) 를 갖는 렌즈 경통 (3) 을 구비하고 있다. 렌즈 경통 (3) 은 카메라 보디 (2) 에 착탈할 수 있는 교환 렌즈이다. 또한, 본 실시형태에서는 렌즈 경통 (3) 은 교환 렌즈인 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않으며 예를 들어, 카메라 보디와 일체형인 렌즈 경통으로 해도 된다.

렌즈 경통 (3) 은, 렌즈 (7), 캠통 (6), 기어 (4, 5), 진동파 모터 (10) 등을 구비하고 있다. 본 실시형태에서는 진동파 모터 (10) 로부터 얻어진 구동력은, 기어 (4, 5) 를 통하여 캠통 (6) 에 전달된다. 렌즈 (7) 는, 캠통 (6) 에 렌즈 프레임 (7a) 을 개재하여 유지되어 있고, 진동파 모터 (10) 의 구동력에 의해 광축 방향 (도 1 중에 나타내는 화살표 L 방향) 과 거의 평행하게 이동한다.

도 1 에 있어서, 렌즈 경통 (3) 내에 형성된 도시하지 않은 렌즈군 (렌즈 (7) 를 포함한다) 에 의해 촬상 소자 (8) 의 촬상면에 피사체 이미지가 결상된다. 촬상 소자 (8) 에 의해, 결상된 피사체 이미지가 전기 신호로 변환되고, 그 신호를 A/D 변환함으로써 화상 데이터가 얻어진다.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태의 진동파 모터 (10) 를 설명하는 도면이다.

본 실시형태에서는 진동자 (11) 측을 고정으로 하고, 상대 운동 부재 (12 ; 이동자) 를 구동시키도록 되어 있다.

진동자 (11) 는 후술하는 바와 같이 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 압전 소자나 전왜 소자 등을 예로 한 전기 기계 변환 소자 (이하, 압전체 (13) 라고 한다) 와, 압전체 (13) 를 접합시킨 탄성체 (14) 로 구성되어 있다. 진동자 (11) 에는 진행파가 발생하도록 되어 있는데, 본 실시형태에서는 일례로서 4 파의 진행파로서 설명한다.

탄성체 (14) 는 공진 첨예도가 큰 금속 재료로 이루어지고, 형상은 원고리 형상으로 되어 있다. 압전체 (13) 가 접합되는 반대면에는 홈 (17) 이 패여 있고, 돌기 부분 (18 ; 홈 (17) 이 없는 지점) 의 선단면이 구동면 (18a) 이 되어 이동자 (12) 에 가압 접촉된다.

홈 (17) 을 파는 이유는, 진행파의 중립면을 가능한 한 압전체 (13) 측에 근접시키고, 이로써 구동면 (18a) 의 진행파의 진폭을 증폭시키기 위해서이다. 홈 (17) 이 패이지 않은 부분을 본 실시형태에서는 베이스부 (19) 라고 한다. 그 베이스부 (19) 의 홈 (17) 측과는 반대면에 압전체 (13) 를 접합한다.

탄성체 (14) 의 구동면 (18a) 에는 고속 구동시켰을 때의 내마모성을 확보하기 위하여 윤활성의 표면 처리가 이루어져 있다. 그 재료는 폴리아미드이미드를 주성분으로 하며 PTFE 가 첨가된 것으로, 물성으로는 영률이 4 ∼ 10 ㎬ 정도, 바람직하게는 8 ㎬ 이하이다. 또 두께는 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하로 되어 있다.

압전체 (13) 는 일반적으로는 통칭 PZT 라 불리는 티탄산지르콘산납이라는 재료로 구성되어 있지만, 최근에는 환경 문제 때문에 납프리 재료인 니오브산칼륨나트륨, 니오브산칼륨, 니오브산나트륨, 티탄산바륨, 티탄산비스무트나트륨, 티탄산비스무트칼륨 등으로 구성되는 경우도 있다.

압전체 (13) 표면에는 전극 (도시하지 않음) 이 배치되고, 그것은 원주 방향 을 따라 2 개의 상 (相) (A 상, B 상) 으로 나뉘어져 있다. 각 상에서는 1/2 파장마다 교대로 분극되고, A 상과 B 상 사이에는 1/4 파장만큼 간격이 벌어지도록 전극이 배치되어 있다.

이동자 (12) 는 알루미늄 등의 경금속으로 이루어지고, 슬라이딩면 (12a) 의 표면에는 내마모성을 향상시키기 위한 알루마이트 처리가 이루어져 있다.

출력축 (20) 은 고무 부재 (21) 를 개재하여 이동자 (12) 에 결합되고, 이동자 (12) 와 일체로 회전하도록 되어 있다. 출력축 (20) 과 이동자 (12) 사이의 고무 부재 (21) 는, 고무에 의한 점착성으로 이동자 (12) 와 출력축 (20) 을 결합시키는 기능과, 이동자 (12) 로부터의 진동을 출력축 (20) 에 전달하지 않기 위한 진동 흡수의 기능이 요구되고 있어, 부틸 고무 등이 바람직하다.

가압 부재 (22) 는 출력축 (20) 에 고정된 기어 부재 (23) 와 베어링 받이 부재 (24) 사이에 형성되어 있다. 기어 부재 (23) 는 축의 D 컷에 끼이도록 삽입되어 E 클립 등의 스토퍼 (25) 로 고정되고, 회전 방향 및 축 방향으로 출력축 (20) 에 일체가 되도록 되어 있다. 또, 베어링 받이 부재 (24) 는 베어링 (26) 내경측에 삽입되며, 베어링 (26) 은 고정 부재 (27) 의 내경측에 삽입된 구조로 되어 있다.

이와 같은 구조를 취함으로써 이동자 (12) 가 진동자 (11) 구동면 (18a) 에 가압 접촉된다.

도 3 및 도 4 는 진행파를 이용한 진동파 모터 (10) 의 진동자 (11) 및 이동자 (12) 의 접촉 상태를 설명하는 도면이다.

진동자 (11) 에는 진행파가 발생되어 있고, 그 진폭을 a 값 (p-p), 물결의 파장을 λ (㎜) 로 한다. 진행파 파두에 발생하는 타원 운동의 가압 방향의 크기와 둘레 방향의 크기는 거의 1 : 1 이기 때문에, a 값의 크기는 하기 식으로 근사된다.

a=무부하 회전 속도 (rpm)/60×π×D×2π×f×2

여기에서,

D : 이동자 (12) 의 슬라이딩면 (12a) 의 직경 (㎜)

f : 구동 신호의 주파수 (㎐) 이다.

또한, 슬라이딩면 (12a) 은 폭이 있기 때문에, D 는 외경과 내경의 중앙값으로 정의한다.

한편, 이동자 (12) 는 진동자 (11) 의 구동면 (18a) 에 가압 접촉되어 있기 때문에, 진행파를 따라 슬라이딩면 (12a) 이 변형되고 있다. 그 변형량을 b 값으로 한다. b 값의 크기는 하기 식으로 근사된다.

b=1/384×p×λ⁴÷(E×(B×H³/12))

여기에서,

p : 하중 (N) ÷ (D×π) 단위 길이당 하중 (N/㎜)

E : 이동자 (12) 의 슬라이딩부의 영률 (N/㎟)

B : 이동자 (12) 의 슬라이딩부의 폭 (㎜)

H : 이동자 (12) 의 슬라이딩부의 높이 (㎜)

이다.

a 값, b 값, λ 의 관계는 지금까지 관계가 없는 것으로 생각되고 있었지만, 실험의 결과, 적정한 범위가 있는 것이 판명되었다. 실험 결과를 표 1 에 나타낸다.

구동 신호의 구동 주파수를 변경하여 회전 속도를 변경해 가면 구동 효율이 서서히 올라가지만, 어느 값에서부터 떨어지기 시작한다. 이것은 진폭이 작을 때에는 진동자 (11) 의 진동 에너지로부터 이동자 (12) 에 대한 회전 운동 에너지로의 변환 로스가 있지만, 진폭이 커짐으로써 그 변환 로스가 적어져 가지만, 어느 진동 진폭값 이상은 진폭이 지나치게 커져 진동 자체에 로스가 발생하게 되기 때문인 것으로 생각된다. 그 임계값은 파장에 대한 진폭의 비율 (즉, a 값/λ) 로 정해져 있는 것으로 생각된다.

진동 자체에 로스가 발생한 상태는, 진동이 불안정해져 있는 상태이기 때문에, 이 불안정한 영역에서는 진동파 모터 (10) 는 제어하기 어려운 상태로 되어 있다.

본 측정에 의하면, a 값/λ

0.00025 보다 커지면 구동 효율이 감소한다. 따라서, a 값/λ

0.00025 의 관계가 바람직하다.

또, 안정적인 회전을 얻기 위해서는, 0.000003

a 값/λ 의 관계가 바람직하다.

또한, 구동 효율은 =회전 속도×토크÷입력 전력으로부터 산출하고 있다.

또, 구동 신호의 구동 주파수를 변경하여 회전 속도를 변경해 가면, 어느 회전수 이상에서는 이음이 발생하기 시작한다. 이것은 진폭이 작을 때에는 진동자 (11) 구동면 (18a) 과 이동자 (12) 슬라이딩면 (12a) 이 가압에 의해 밀착되어 있지만, 진폭이 커져 회전 속도가 증가해 가면, 가압에 대한 억제가 듣지 않게 되어, 이동자 (12) 슬라이딩면 (12a) 이 들뜨기 시작하여 진동자 (11) 구동면 (18a) 사이에 간극이 발생하기 때문인 것으로 생각된다.

그 임계값은 이동자 (12) 슬라이딩면 (12a) 의 변형량에 대한 진폭의 비율 (즉, a 값/b 값) 로 정해져 있는 것으로 보여진다. 이음이 발생한 상태는 회전 속도가 불안정해져 있기 때문에, 이 불안정한 영역에서는 진동파 모터 (10) 는 제어하기 어려운 상태로 되어 있다.

본 측정에 의하면, a 값/b 값

3.0 의 관계가 바람직하다. 또, 안정적인 회전을 얻기 위해서는, 0.04

a 값/b 값의 관계가 바람직하다.

또한, B 값, H 값의 정의인데, 도 4 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 이동자 (12) 의 슬라이딩부의 폭, 높이이다. (a) 에서는 슬라이딩부의 지지 부재가 내경측으로 연장되어 있지만, (b) 와 같이 외경측으로 연장되어 있어도 동일한 정의이다.

또, (c) 와 같이, 슬라이딩면 (12a) 에 고분자재의 슬라이딩 재료 (12c) 가 부착되어 있는 경우에는, 슬라이딩 재료는 금속보다 영률이 매우 작기 때문에, 슬라이딩 재료 (12c) 의 부분을 제외한 부분으로 정의한다.

도 5 는 제 1 실시형태의 진동파 모터 (10) 의 구동 장치 (50) 를 설명하는 블록도이다.

먼저, 진동파 모터 (10) 의 구동/제어에 대하여 설명한다.

발진부 (51) 는 제어부 (52) 의 지령에 의해 원하는 주파수의 구동 신호를 발생시킨다.

이상부 (移相部; 53) 는 그 발진부 (51) 에서 발생한 구동 신호를 위상이 상이한 2 개의 구동 신호로 나눈다.

증폭부 (54) 는 이상부 (53) 에 의해 나뉘어진 2 개의 구동 신호를 각각 원하는 전압으로 승압시킨다.

증폭부 (54) 로부터의 구동 신호는 진동파 모터 (10) 에 전달되고, 이 구동 신호의 인가에 의해 진동자 (11) 에 진행파가 발생하여 이동자 (12) 가 구동된다.

회전 검출부 (55) 는 광학식 인코더나 자기 인코더 등에 의해 구성되고, 이동자 (12) 의 구동에 의해 구동된 구동물의 위치나 속도를 검출하고, 검출값을 전기 신호로서 제어부 (52) 에 전달한다.

제어부 (52) 는 렌즈 경통 (3) 내 또는 카메라 (1) 본체의 CPU 로부터의 구동 지령을 기초로 진동파 모터 (10) 의 구동을 제어한다. 제어부 (52) 는 회전 검출부 (55) 로부터의 검출 신호를 받고, 그 값을 기초로 위치 정보와 속도 정보를 얻어 목표 위치로 위치가 결정되도록 발진부 (51) 의 주파수나 증폭부 (54) 의 전압을 제어한다.

정방향의 구동, 역방향의 구동인데, 구동 정방향으로 구동하는 경우에는 이상부 (53) 에서의 2 개의 구동 신호 (주파 전압 신호) 의 위상차를 + 값, 예를 들어 +90 도로 하고, 역방향으로 구동하는 경우에는 이상부 (53) 에서의 2 개의 구동 신호 (주파 전압 신호) 의 위상차를 - 값, 예를 들어 -90 도로 하면 된다.

도 6 은 진동파 모터 (10) 의 주파수와 속도의 관계를 설명하는 도면이다.

진동파 모터 (10) 의 경우, 속도 변경이나 제어는 구동 주파수로 실시하는 것이 일반적이고, 주파수를 낮춰가면 속도가 올라가고, 주파수를 높여가면 속도가 내려 간다.

본 실시형태에 의하면 진동파 모터 (10) 의 구동 장치 (50) 는 이하와 같이 하여 작용시킨다.

최초로, 출하 전의 공장 내의 설정에 대하여 설명한다.

먼저, D : 이동자 (12) 의 슬라이딩면 (12a) 의 직경 (㎜) (도 2 참조) 및 λ : 진동자 (11) 의 파장 (㎜) 을 제어부 (52) 에 입력한다.

다음으로, 예비 구동을 실시한다. 그 방법으로서, 먼저, 발진부 (51) 로부터 구동 신호를 발생시킨다. 그 신호는 위상부에 의해 90 도 위상이 상이한 2 개의 구동 신호로 분할되고, 증폭부 (54) 에 의해 원하는 전압으로 증폭된다.

구동 신호는 진동파 모터 (10) 의 압전체 (13) 에 인가되고, 진동자 (11) 의 구동면 (18a) 에 진행파를 발생시킨다.

구동면 (18a) 에 가압 접촉된 이동자 (12) 는 이 타원 운동에 의해 마찰적으로 구동된다.

이동자 (12) 의 구동에 의해 구동된 구동체에는 광학식 인코더가 배치되어 있어, 그곳으로부터 전기 펄스가 발생하여 제어부 (52) 에 전달되어 속도를 얻을 수 있게 된다.

그 1) 속도값, 2) 그 때의 구동 주파수, 3) 입력한 D 값으로부터 진행파의 진폭 a 값을 산출하고, 4) 입력한 λ 값으로부터 a 값/λ

0.00025 의 관계가 유지되는 구동 주파수를 얻는다.

그 주파수를 하한 주파수 A 로 한다. 여기까지가 출하 전의 공장 내의 설정이다.

실제 구동·제어의 작용으로는 제어부 (52) 로부터 구동 지령이 발령되고, 발진부 (51) 로부터는 구동 신호를 발생시킨다. 그 신호는 위상부에 의해 90 도 위상이 상이한 2 개의 구동 신호로 분할되고, 증폭부 (54) 에 의해 원하는 전압으로 증폭된다.

구동 신호는 진동파 모터 (10) 의 압전체 (13) 에 인가되어 압전체 (13) 는 여진되고, 그 여진에 의해 탄성체 (14) 에는 4 차 굽힘 진동이 발생한다.

압전체 (13) 는 A 상과 B 상으로 나뉘어져 있어, 구동 신호는 각각 A 상과 B 상에 인가된다. A 상으로부터 발생하는 4 차 굽힘 진동과 B 상으로부터 발생하는 4 차 굽힘 진동은 위치적인 위상이 1/4 파장 어긋나게 되어 있으며, 또 A 상 구동 신호와 B 상 구동 신호는 90 도 위상이 어긋나 있기 때문에, 2 개의 굽힘 진동은 합성되어 4 파의 진행파가 된다.

진행파의 파두에는 타원 운동이 발생하고 있다. 따라서, 구동면 (18a) 에 가압 접촉된 이동자 (12) 는, 이 타원 운동에 의해 마찰적으로 구동된다. 이동자 (12) 의 구동에 의해 구동된 구동체에는 광학식 인코더가 배치되어 있어, 그곳으로부터 전기 펄스가 발생하여 제어부 (52) 에 전달된다. 제어부 (52) 는 이 신호를 기초로 현재의 위치와 현재의 속도를 얻을 수 있게 된다. 제어부 (52) 가 목표 속도와 실속도가 일치하도록 주파수를 변경함으로써 제어하지만, 그 주파수가 하한 주파수 A 를 하회하지 않도록 한다.

이와 같은 제어 방법을 실시함으로써 항상 바람직한 구동 효율이 얻어져, 정숙한 구동을 할 수 있게 한다.

본 실시형태에서는, 탄성체 (14) 의 구동면 (18a) 에는 윤활성의 표면 처리가 이루어져 있다.

그 재료는 폴리아미드이미드를 주성분으로 하며 PTFE 가 첨가된 것으로, 물성으로는 영률이 4 ㎬ 이상, 두께가 50 ㎛ 이하로 되어 있다.

표면의 윤활 재료의 영률이 이 이상 작은 경우나 두께가 이 이상 큰 경우에는, 이동자 (12) 의 슬라이딩면 (12a) 의 접촉하는 구동면 (18a) 의 지점에 파고드는 변형이 발생하여 복잡한 마찰 구동으로 되어, 발명자가 알아낸 진동 진폭과 구동 효율의 관계와 상이한 경우가 있다. 구동면 (18a) 의 윤활성의 표면 처리가 영률 4 ㎬ 이상, 두께 50 ㎛ 이하 등인 경우에 발명자가 알아낸 진동 진폭과 구동 효율의 관계가 얻어지고, 따라서 본 발명의 효과가 얻어진다.

또한, 영률의 상한은 제조상 10 ㎬ 이하가 된다. 또 막두께는 얇아지면 박리되기 쉬워지기 때문에 막두께의 하한은 5 ㎛ 이상이 바람직하다.

예를 들어, 종래의 진동자 (11) 구동면 (18a) 이 금속 재료이거나 금속 도금, 이동자 (12) 슬라이딩면 (12a) 이 금속 재료이거나 금속 도금이라는 조합에서는, 금속끼리의 마찰 구동 때문에, 구동 속도가 크면 마찰 마모가 심해져, a 값을 크게 할 수 없다 (진동 진폭을 크게 할 수 없다). 그 때문에 본 실시형태가 규정하는 제어역까지 구동할 수 없어, 본 실시형태와 같은 수치는 필요는 없다. 그러나, 구동면 (18a) 또는 슬라이딩면 (12a) 에 영률이 크고, 얇은 윤활 피막을 실시하면, 진동 진폭을 크게 하여 구동 속도를 높여도 마찰 마모되는 경우가 없어진다. 이 때문에, 본 실시형태의 제어 방법이 유효해진다.

그러나, 종래의 진동자 (11) 구동면 (18a) 이 금속 재료이거나 금속 도금, 이동자 (12) 슬라이딩면 (12a) 이 금속 재료이거나 금속 도금이라는 조합에 있어서도, 고속 구동시의 마찰 마모가 발생하지 않으면 본 실시형태의 방법은 유효하여, 효과가 발생한다.

(제 2 실시형태)

다음으로, 제 2 실시형태를 설명한다. 제 2 실시형태는 이동자 (12) 의 가압 상태의 변형량을 기초로 진동 진폭을 제어한다.

본 실시형태에서는, 진동파 모터 제어 장치는 이하와 같이 하여 작용시킨다. 최초로, 출하 전의 공장 내의 설정에 대하여 설명한다.

먼저, D : 이동자 (12) 의 슬라이딩면 (12a) 의 직경 (㎜), λ : 진동자 (11) 의 파장 (㎜), 이동자 (12) 의 가압 상태의 변형량 b 값 (㎜) 을 산출하여 제어부 (52) 에 입력한다.

다음으로, 예비 구동을 실시한다. 그 방법으로서 발진부 (51) 로부터는 구동 신호를 발생시키고, 그 신호는 위상부에 의해 90 도 위상이 상이한 2 개의 구동 신호로 분할되고, 증폭부 (54) 에 의해 원하는 전압으로 증폭된다. 구동 신호는 진동파 모터 (10) 의 압전체 (13) 에 인가되어 진동자 (11) 의 구동면 (18a) 에 진행파를 발생시킨다. 구동면 (18a) 에 가압 접촉된 이동자 (12) 는, 이 타원 운동에 의해 마찰적으로 구동된다. 이동자 (12) 의 구동에 의해 구동된 구동체 (30) 에는 광학식 인코더가 배치되어 있어, 그곳으로부터 전기 펄스가 발생하여 제어부 (52) 에 전달되어 속도를 얻을 수 있게 된다.

마찬가지로, 1) 속도값, 2) 그 때의 구동 주파수, 3) 입력한 D 값으로부터 진행파의 진폭 a 값을 산출하고, 4) 입력한 b 값으로부터 a 값/b 값

3.0 의 관계가 유지되는 구동 주파수를 얻는다. 그 주파수를 하한 주파수 B 로 한다. 또한, 안정적인 회전을 얻기 위해서 0.04

a 값/b 값으로 한다. 여기까지가 출하 전의 공장 내의 설정이다.

실제 구동·제어의 작용으로는 제어부 (52) 로부터 구동 지령이 발령되고, 발진부 (51) 로부터는 구동 신호를 발생시키고, 그 신호는 위상부에 의해 90 도 위상이 상이한 2 개의 구동 신호로 분할되고, 증폭부 (54) 에 의해 원하는 전압으로 증폭된다. 구동 신호는 진동파 모터 (10) 의 압전체 (13) 에 인가되어 압전체 (13) 는 여진되고, 그 여진에 의해 탄성체 (14) 에는 4 차 굽힘 진동이 발생한다. 압전체 (13) 는 A 상과 B 상으로 나뉘어져 있어, 구동 신호는 각각 A 상과 B 상에 인가된다. A 상으로부터 발생하는 4 차 굽힘 진동과 B 상으로부터 발생하는 4 차 굽힘 진동은 위치적인 위상이 1/4 파장 어긋나게 되어 있으며, 또 A 상 구동 신호와 B 상 구동 신호는 90 도 위상이 어긋나 있기 때문에, 2 개의 굽힘 진동은 합성되어 4 파의 진행파가 된다.

진행파의 파두에는 타원 운동이 발생하고 있다. 따라서, 구동면 (18a) 에 가압 접촉된 이동자 (12) 는, 이 타원 운동에 의해 마찰적으로 구동된다. 이동자 (12) 의 구동에 의해 구동된 구동체에는 광학식 인코더가 배치되어 있어, 그곳으로부터 전기 펄스가 발생하여 제어부 (52) 에 전달된다. 제어부 (52) 는 이 신호를 기초로 현재의 위치와 현재의 속도를 얻을 수 있게 된다. 제어부 (52) 가 목표 속도와 실속도가 일치하도록 주파수를 변경함으로써 제어하지만, 그 주파수가 하한 주파수 B 를 하회하지 않도록 한다.

제 1 실시형태에서는 a 값/λ

0.00025 의 관계가 유지되도록 제어하고, 제 2 실시형태에서는 a 값/b 값

3.0 의 관계가 유지되도록 제어하고 있지만, 양방이 유지되도록 제어하는 방법이어도 된다.

(제 3 실시형태)

도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태의 진동파 모터 (110) 을 설명하는 도면으로서, 링 형상의 진동파 모터 (110) 를 렌즈 경통 (103) 에 장착한 상태의 도면이다.

진동자 (111) 는, 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 압전 소자나 전왜 소자 등을 예로 한 전기 기계 변환 소자 (113 ; 이하, 압전체라고 한다) 와, 압전체 (113) 를 접합시킨 탄성체 (114) 로 구성되어 있다. 진동자 (111) 에는 진행파가 발생하도록 되어 있는데, 본 실시형태에서는 일례로서 9 파의 진행파로서 설명한다.

탄성체 (114) 는, 공진 첨예도가 큰 금속 재료로 이루어지고, 형상은 원고리 형상으로 되어 있다. 압전체 (113) 가 접합되는 반대면에는 홈 (117) 이 패여 있고, 돌기부 (118 ; 홈 (117) 이 없는 지점) 의 선단면이 구동면 (118a) 이 되어 이동자 (112) 에 가압 접촉된다.

홈 (117) 을 파는 이유는, 진행파의 중립면을 가능한 한 압전체 (113) 측에 근접시키고, 이로써 구동면 (18a) 의 진행파의 진폭을 증폭시키기 위해서이다.

압전체 (113) 는 원주 방향을 따라 2 개의 상 (A 상, B 상) 으로 나뉘어져 있고, 각 상에서는 1/2 파장마다 분극이 교대로 된 요소가 나열되어 있고, A 상과 B 상 사이에는 1/4 파장만큼 간격이 벌어지도록 되어 있다.

압전체 (113) 아래에는 부직포 (도시 생략), 가압판 (120), 가압 부재 (122) 가 배치되어 있다. 부직포는 펠트를 예로 한 것으로서, 압전체 (113) 아래에 배치되어, 진동자 (111) 의 진동을 가압판 (120) 이나 가압부에 전달하지 않도록 되어 있다.

가압판 (120) 은 가압 부재 (122) 의 가압을 받도록 되어 있다.

가압 부재 (122) 는 가압판 (120) 아래에 배치되어 있어, 가압력을 발생시키는 것이다. 본 실시형태에서는 가압 부재 (122) 를 접시 스프링으로 했지만, 접시 스프링이 아니어도 코일 스프링이나 웹 스프링이어도 된다. 가압 부재 (122) 는, 누름 고리가 고정 부재 (127) 에 고정됨으로써 유지된다.

이동자 (112) 는 알루미늄 등의 경금속으로 이루어지고, 슬라이딩면 (12a) 의 표면에는 내마모성을 향상시키기 위한 슬라이딩 재료가 형성되어 있다.

이동자 (112) 의 위에는 이동자 (112) 의 세로 방향의 진동을 흡수하기 위해서, 고무와 같은 진동 흡수 부재 (131) 가 배치되고, 그 위에는 출력 전달부 (132) 가 배치되어 있다.

출력 전달부 (132) 는 고정 부재 (127) 에 형성된 베어링 (134) 에 의해 가압 방향과 직경 방향이 규제되고, 이로써 이동자 (112) 의 가압 방향과 직경 방향이 규제되고 있다.

출력 전달부 (132) 는 돌기부 (135) 가 있고, 그곳으로부터 캠 고리 (136) 에 접속된 포크가 끼워맞춰져 있고, 출력 전달부 (132) 의 회전과 함께 캠 고리 (136) 가 회전된다.

캠 고리 (136) 에는 키 홈 (140) 이 캠 고리 (136) 에 비스듬하게 패여져 있고, AF 고리 (141) 에 형성된 고정핀 (142) 이 키 홈 (140) 에 끼워맞춰져 있고, 캠 고리 (136) 가 회전 구동함으로써 광축 방향에 직진 방향으로 AF 고리 (141) 가 구동되어 원하는 위치에 정지시킬 수 있게 되어 있다.

고정 부재 (127) 는 누름 고리 (123) 가 나사에 의해 장착되고, 이것을 장착함으로써 출력 전달부 (132) 로부터 이동자 (112), 진동자 (111), 스프링까지를 1 개의 모터 유닛으로서 구성할 수 있게 된다.

본 실시형태에 있어서의 실험 결과를 표 2 로 설명한다.

구동 신호의 구동 주파수를 변경하여 회전 속도를 변경해 가면, 구동 효율은 서서히 올라가지만, 어느 값에서부터 떨어지기 시작한다. 이것은 진폭이 작을 때에는 진동자 (111) 의 진동 에너지로부터 이동자 (112) 에 대한 회전 운동 에너지로의 변환 로스가 있지만, 진폭이 커짐으로써 그 변환 로스가 적어져 가지만, 어느 진동 진폭값 이상은 진폭이 지나치게 커지기 때문에 진동 자체에 로스가 발생하게 되기 때문인 것으로 생각된다. 그 임계값은 파장에 대한 진폭의 비율 (즉, a 값/λ) 로 정해져 있다는 것으로 생각된다.

진동 자체에 로스가 발생한 상태는, 진동이 불안정해져 있기 때문에 이 불안정한 영역에서는 진동파 모터 (110) 는 제어하기 어려운 상태로 되어 있다.

본 측정에 의하면, a 값/λ

0.00025 의 관계가 바람직하다. 또, 안정적인 회전을 얻기 위해서는 0.000003

a 값/λ 의 관계가 바람직하다.

또한, 구동 효율은 =회전 속도×토크÷입력 전력으로부터 산출하고 있다.

또, 구동 신호의 구동 주파수를 변경해 보면서 회전 속도를 변경해 가면, 어느 회전수 이상에서는 이음이 발생하기 시작한다. 이것은 진폭이 작을 때에는 진동자 (111) 구동면 (18a) 과 이동자 (112) 슬라이딩면 (12a) 이 가압에 의해 밀착되어 있지만, 진폭이 커져 회전 속도가 증가해 가면, 가압에 대한 억제가 듣지 않게 되어, 이동자 (112) 슬라이딩면 (12a) 이 들뜨기 시작하여 진동자 (111) 구동면 (18a) 과의 사이에 간극이 발생하기 때문인 것으로 생각된다.

그 임계값은 이동자 (112) 슬라이딩면 (12a) 의 변형량에 대한 진폭의 비율 (즉, a 값/b 값) 로 정해져 있는 것으로 보여진다. 이음이 발생한 상태는 회전 속도가 불안정해져 있기 때문에, 이 불안정한 영역에서는 진동파 모터 (110) 는 제어하기 어려운 상태로 되어 있다.

본 측정에 의하면, a 값/b 값

3.0 의 관계가 바람직하다. 또, 안정적인 회전을 얻기 위해서는, 0.04

a 값/b 값의 관계가 바람직하다.

본 실시형태의 구동 방법, 제어 방법은, 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태와 동일하기 때문에 그 설명은 생략한다.

이상으로부터, 제 1 실시형태의 표 1 및 제 3 실시형태의 표 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태 및 제 3 실시형태 중 어느 것에서나, 형상이나 진행파의 파수, 파장에 관계없이 a 값/λ

0.00025 의 관계가 바람직하다. 또, 안정적인 회전을 얻기 위해서는 0.000003

a 값/λ 의 관계가 바람직하다. a 값/b 값

3.0 의 관계가 바람직하다. 또, 안정적인 회전을 얻기 위해서는 0.04

a 값/b 값의 관계가 바람직하다.

이상, 이 관계를 고려하여 진동파 모터를 제어하는 것은, 많은 진행파형 진동파 모터에 효과가 얻어질 것으로 생각된다.

(제 4 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 대하여 설명한다. 제 4 실시형태에 있어서는, 제 1 실시형태의 도 1 ∼ 3 을 사용하여 설명한다.

제 4 실시형태에서는 변형량 (b) 의 적정한 범위에 대한 검토를 실시하였다. 그 결과, 이동자 (12) 에 있어서 적정한 변형량 (b) 는 존재하지만, 그 변형량 (b) 의 범위는 진동파 모터 (10) 의 종류에 따라 상이한 것이 판명되었다. 그러나, 검토를 거듭한 결과, 변형량 (b) 을 진동파 모터 (10) 에서 발생한 파장 (λ) 으로 나눈 값 (b/λ) 에 있어서, 진동파 모터 (10) 의 크기 등에 관계가 없는 적정한 범위가 존재하는 것을 알 수 있었다.

이하, 그 b/λ 의 적정한 범위를 소형의 진동파 모터 (10) 와 원고리형 진동파 모터 (10) 에 대하여 구한 실험 결과에 대하여 설명한다.

또한, 소형의 진동파 모터 (10) 에 있어서의 바람직한 범위는, λ 에 대하여 4 ㎜ ∼ 15 ㎜ 이다. 이동자 (12) 가 슬라이딩하는 슬라이딩 직경 (D ; 도 2 에 도시) 은 5 ㎜ ∼ 40 ㎜ 이다. 이동자 (12) 의 슬라이딩부의 높이 (H) 는 0.7 (㎜)

H

1.2 (㎜) 이다. 가압력 (p) 은 0.2 (N/㎜) ∼ 0.9 (N/㎜) 이다.

[실험 결과 1]

슬라이딩 직경 (D) =10.6 ㎜, 파수=4, 파장 8.33 ㎜ 의 소형의 진동파 모터 (10) 에 있어서, 변형량 (b) 을 변경하여 이음 특성 및 구동 특성에 대하여 조사한 결과를 표 3 에 나타낸다.

이음 특성에 있어서, ○ : 이음 없음, × : 눈에 띄는 이음 있음

구동 특성에 있어서, ○ : 구동 효율 양호, × : 극단적인 구동 효율의 저하 있음

No.1-a 는 b/λ=0.009664 인 경우이다. 이음 발생은 없고, 또 구동 특성도 문제는 없다.

No.1-b 는 No.1-a 에 대하여 이동자 (12) 의 슬라이딩부의 높이 (H) 를 작게 하고, 또한 가압력 (p) 을 높게 한 경우로서 b/λ 는 0.030849 가 된다. 이 경우, 이동자 (12) 의 변형량 (b) 이 더욱 커져, 진동자 (11) 와의 접촉 상태가 조밀해지기 때문에 이음은 발생하지 않는다. 또, 저진폭시 (저속 구동시) 에 진행파의 역속도부의 영향을 받아 구동 효율이 극단적으로 저하되고 있어, 폐해로서 나타나고 있다.

No.1-c 는 No.1-a 에 대하여 이동자 (12) 의 슬라이딩부의 높이 (H) 를 크게 한 경우로서 b/λ 는 0.006474 가 된다. 이 경우, 진동자 (11) 의 변형량 (b) 이 작아져, 진동자 (11) 의 진폭이 큰 경우에 진동자 (11) 의 진동력을 흡수하지 못하여, 이음이 발생한다.

No.1-d 는 No.1-a 와 비교하여 가압력 (p) 을 작게 한 경우로서, b/λ 는 0.007959 가 된다. 가압력 (p) 이 작으면 가압에 의한 억제가 듣지 않게 되고, b 가 외관상 작아지기 때문에, 이음이 발생한다.

No.1-e 는 No.1-a 와 비교하여 가압력 (p) 을 크게 한 경우로서, b/λ 는 0.011370 이 된다. 이 경우, 이음 및 구동 특성도 문제는 없다.

[실험 결과 2]

슬라이딩 직경 (D) =57.3 ㎜, 파수=9, 파장 20.00 ㎜ 인 원고리형의 진동파 모터 (10) 를 사용한 경우에 있어서의, 상이한 b/λ 에 대한 이음 특성 및 구동 특성의 검토 결과를 표 4 에 나타낸다.

이음 특성에 있어서, ○ : 이음 없음, × : 눈에 띄는 이음 있음

구동 특성에 있어서, ○ : 구동 효율 양호, △ : 허용 레벨의 구동 효율 저하 있음, × : 극단적인 구동 효율의 저하 있음

No.2-a 는 b/λ=0.010681 인 경우이다. 이음 발생은 없고, 또 구동 특성도 문제는 없다.

No.2-b 는 No.2-a 에 대하여 이동자 (12) 의 슬라이딩부의 높이 (H) 를 작게 한 경우로서, b/λ 는 0.025319 가 된다. 이 경우, 이동자 (12) 의 변형량 (b) 이 커져, 진동자 (11) 와의 접촉 상태가 조밀해지기 때문에 이음은 발생하지 않는다. 단, 저진폭시 (저속 구동시) 에 진행파의 역속도부의 영향을 받아 구동 효율의 저하가 폐해로서 나타나기 시작하고 있다.

No.2-c 는 No.2-a 에 대하여 이동자 (12) 의 슬라이딩부의 높이 (H) 를 크게 한 경우로서 b/λ 는 0.007502 가 된다. 이 경우, 진동자 (11) 의 변형량 (b) 이 작아져, 진동자 (11) 의 진폭이 큰 경우에 진동자 (11) 의 진동력을 흡수하지 못하여 이음이 발생한다.

No.2-d 는 No.2-a 와 비교하여 가압력 (p) 을 작게 한 경우로서, b/λ 는 0.006923 이 된다. 가압력 (p) 이 작으면 가압에 의한 억제가 듣지 않아 b 가 외관상 작아지기 때문에, 이음이 발생한다.

No.2-e 는 No.2-a 에 대하여 이동자 (12) 의 슬라이딩부의 높이 (H) 를 더욱 작게 한 경우로서, b/λ 는 0.032871 이 된다. 이 경우, 이동자 (12) 의 변형량 (b) 이 더욱 커져, 진동자 (11) 와의 접촉 상태가 조밀해지기 때문에 이음은 발생하지 않는다. 또, 저진폭시 (저속 구동시) 에 진행파의 역속도부의 영향을 받아 구동 효율이 극단적으로 저하되고 있어, 폐해로서 나타나고 있다.

이상, 표 4 에 있어서도 상기 표 3 에서 나타낸 실험 결과와 동일한 경향을 볼 수 있다.

상기 실험 결과 1 및 실험 결과 2 를 정리한 것이 표 5 이다.

표 5 에 나타내는 바와 같이, 이음 발생과 구동 특성의 양방을 만족시키는 b/λ 의 범위는, 0.009

b/λ

0.03 이 된다.

상기 서술한 바와 같이, 탄성체의 구동면 (18a) 에는 윤활성의 표면 처리가 이루어져 있다. 그 재료는 폴리아미드이미드를 주성분으로 하며 PTFE 가 첨가된 것으로, 물성으로는 영률이 4 ㎬ 이상, 두께가 50 ㎛ 이하이다.

표면의 윤활 재료의 영률이 이 이상 작은 경우나 두께가 이 이상 큰 경우에는, 이동자 (12) 의 슬라이딩면 (12a) 이 접촉하는 구동면 (18a) 의 지점에 파고드는 변형이 발생하여, 복잡한 마찰 구동이 될 가능성이 있다. 이 때문에 0.009%

b/λ

0.03% 에 있어서 양호한 이음 특성 및 구동 특성을 확실하게 얻으려면, 영률이 4 ㎬ 이상, 두께가 50 ㎛ 이하인 것이 바람직할 것으로 생각된다.

또한, 진동자 (11) 의 구동면 (18a) 이 금속 재료 또는 금속 도금이고, 이동자 (12) 의 슬라이딩면 (12a) 이 금속 재료 또는 금속 도금이라는 조합에서는 금속끼리의 마찰 구동 때문에, 이동자 (12) 의 변형량 (b) 를 크게 하면 구동 속도가 큰 경우에 마찰 마모가 심해진다. 이 때문에, 통상적으로 b 값을 λ 에 대하여 크게 할 수 없다. 이와 같은 경우에는 b/λ 도 작게 하고, b 를 크게 했을 때에 발생하는 구동 특성의 문제에 대한 검토는 그다지 필요없을 가능성이 있다.

그러나, 최근에 구동면 (18a) 또는 슬라이딩면 (12a) 에 영률이 크고, 얇은 윤활 피막을 실시하고, 진동 진폭을 크게 하여 구동 속도를 높였을 때의 마찰 마모를 저감시킬 수 있게 되었다. 이 경우, b 를 크게 할 수 있게 된다. 이와 같은 마찰 마모가 낮은 경우에 있어서 본 실시형태의 효과가 보다 현저하게 나타난다.

단, 종래의 진동자 (11) 구동면 (18a) 이 금속 재료이거나 금속 도금, 이동자 (12) 슬라이딩면 (12a) 이 금속 재료이거나 금속 도금이라는 조합에서도 고속 구동시의 마찰 마모가 발생하지 않는 경우에는 본 실시형태의 효과는 충분히 나타난다.

이상, 본 실시형태에 의하면, 진행파의 파수, 파장이 상이하더라도 0.009%

b/λ

0.03% 의 범위가 바람직하고, 이 범위에 이동자 (12) 의 재질·형상 또는 가압 조건을 설정함으로써, 정숙하고, 구동 특성이 우수한 진행파형 진동파 모터 (10) 가 진행파의 파수, 파장에 상관없이 얻어진다.

또한, 상기 실시형태에서는 진행성 진동파를 사용한 진동파 모터로, 파수 4, 9 인 경우를 개시했지만, 다른 파수, 5, 6, 7, 8, 10 이상에서도 동일한 구성으로, 동일한 방법으로 제어하면 동일한 효과가 얻어진다.

Claims (16)

1. 구동 신호에 의해 여진되는 전기 기계 변환 소자와,
   상기 전기 기계 변환 소자에 접합되고, 상기 여진에 의해 구동면에 진행성 진동파를 발생시키는 진동자와,
   상기 진동자의 구동면에 가압 접촉되는 슬라이딩면을 갖고, 상기 진행성 진동파에 의해 구동되는 상대 운동 부재와,
   상기 전기 기계 변환 소자에 상기 구동 신호를 주는 구동 장치를 구비하는 진동파 모터로서,
   상기 구동 장치는,
   상기 진동자의 상기 구동면에 발생하는 진동 진폭을 a 값으로 정의하고, 상기 진동자의 상기 구동면에 발생하는 진행파의 파장을 λ 로 정의했을 때, 0.000003≤a 값/λ≤0.00025 를 만족시키는 진행성 진동파를 상기 구동면에 발생시키는 구동 신호를 상기 전기 기계 변환 소자에 주는 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
2. 구동 신호에 의해 여진되는 전기 기계 변환 소자와,
   상기 전기 기계 변환 소자에 접합되고, 상기 여진에 의해 구동면에 진행성 진동파를 발생시키는 진동자와,
   상기 진동자의 상기 구동면에 가압 접촉되는 슬라이딩면을 갖고, 상기 진행성 진동파에 의해 구동되는 상대 운동 부재와,
   상기 전기 기계 변환 소자에 상기 구동 신호를 주는 구동 장치를 구비하는 진동파 모터로서,
   상기 구동 장치는,
   상기 진동자의 상기 구동면에 발생하는 진동 진폭을 a 값으로 정의하고, 상기 진동자의 구동면에 가압 접촉한 상기 상대 운동 부재의 상기 슬라이딩면의 가압 방향의 변형량을 b 값으로 정의했을 때, 0.04≤a 값/b 값≤3 을 만족시키는 진행성 진동파를 상기 구동면에 발생시키는 구동 신호를 상기 전기 기계 변환 소자에 주는 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 진동자의 상기 구동면 또는 상기 상대 운동 부재의 슬라이딩면에 내구성 박막이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 박막은, 폴리아미드이미드를 포함하고, 영률이 4 ㎬ 이상 10 ㎬ 이하이고, 막두께가 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
5. 전기 기계 변환 소자의 여진에 의해 구동면에 진행성 진동파를 발생시키는 진동자와,
   상기 진동자의 구동면에 가압 접촉되는 슬라이딩면을 갖고, 상기 진행성 진동파에 의해 구동되는 상대 운동 부재를 구비하는 진동파 모터로서,
   상기 진동자의 상기 구동면에 가압 접촉한 상기 상대 운동 부재의 상기 슬라이딩면의 가압 방향의 변형량을 b, 상기 진동자의 구동면에 발생하는 진행파의 파장을 λ 로 정의했을 때, 0.009≤b/λ≤0.03 (%) 인 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 진동자의 상기 구동면 또는 상기 상대 운동 부재의 상기 슬라이딩면에 내구성 박막이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 내구성 박막은, 폴리아미드이미드를 포함하고, 영률이 4 ㎬ 이상 10 ㎬ 이하이고, 막두께가 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 파장이 4 ∼ 15 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
9. 제 5 항에 있어서,
   슬라이딩하는 중심 직경이 5 ㎜ ∼ 40 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
10. 제 5 항에 있어서,
    상기 상대 운동 부재의 슬라이딩부의 높이 (H) 가 0.7 (㎜) ≤H≤1.2 (㎜) 인 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
11. 제 5 항에 있어서,
    상기 진동자와 상기 상대 운동 부재를 가압 접촉하고 있는 가압력을 N 으로 하고, 상기 상대 운동 부재의 슬라이딩 직경을 D 로 하면, (N)/(D×π)=p 가 0.2 (N/㎜) ≤p≤0.9 (N/㎜) 의 범위인 것을 특징으로 하는 진동파 모터.
12. 제 5 항에 기재된 진동파 모터를 구비하는, 렌즈 경통.
13. 제 5 항에 기재된 진동파 모터를 구비하는, 카메라.
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