KR102372496B1 - 진동형 모터, 렌즈 장치, 및, 전자기기 - Google Patents

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료 야마사키
야스후미 야마모토
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Abstract

진동형 모터는, 제1 및 제2 진동자와, 제1 및 제2 진동자와 접촉하도록 구성된 마찰부재와, 제1 및 제2 진동자를 마찰부재에 대해 가압하도록 구성된 가압부재와, 제1 및 제2 진동자와 마찰부재 사이의 상대 이동을 안내하도록 구성된 제1 및 제2 안내부재를 구비한다. 제1 및 제2 진동자는, 제1 및 제2 진동자와 마찰부재 사이의 상대 이동 방향과 다른 방향으로 이격되어 있다. 제1 안내부재 및 제2 안내부재는, 상대 이동 방향과 다른 방향에 있어서 제1 진동자와 제2 진동자 사이에 설치되어 있다. 가압부재에 의해 제1 진동자 및 제2 진동자에 가해지는 가압력의 가압 중심은, 제1 안내부재와 제2 안내부재 사이에 위치한다.

Description

진동형 모터, 렌즈 장치, 및, 전자기기{VIBRATION TYPE MOTOR, LENS APPARATUS, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은, 렌즈 장치 등에 적용가능한 진동형 모터에 관한 것이다.
일본국 특개 2015-65809호 공보에는, 압전소자와 돌기부를 갖는 탄성체를 갖는 진동자와, 진동자의 고주파 진동에 의해 진동자에 대하여 상대 이동하도록 구성된 마찰부재와, 진동자를 마찰부재에 가압하도록 구성된 가압부재를 구비한 초음파 모터가 개시되어 있다. 일본국 특개 2015-65809호 공보에 개시된 초음파 모터는, 진동자에 가해진 가압력의 반력을 받으면서 진동자와 마찰부재의 상대 이동을 안내하도록 구성된 안내 수단을 더 구비한다. 안내 수단은, 안내부재와 안내 홈으로 구성되고, 안내부재가 안내 홈에 걸어맞추어 안내 홈 위를 구름으로써, 진동자와 마찰부재의 상대 이동을 안내한다.
그렇지만, 일본국 특개 2015-65809호 공보에 개시된 초음파 모터는, 전체 구동 범위에 걸쳐 가압부재의 가압력을 3개의 안내부재의 내측에서 진동자에게 가한다. 이 때문에, 안내 홈의 점유 범위가 초음파 모터의 이동 방향으로 길어진다. 그 결과, 초음파 모터의 이동 방향의 사이즈가 커져, 소형의 초음파 모터를 실현하는 것이 어렵다.
본 발명은, 소형의 진동형 모터, 렌즈 장치, 및, 전자기기를 제공한다.
본 발명의 일면에 따른 진동형 모터는, 제1 진동자 및 제2 진동자와, 상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자와 접촉하도록 구성된 마찰부재와, 상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자를 상기 마찰부재에 대해 가압하도록 구성된 가압부재와, 상기 제1 및 상기 제2 진동자와 상기 마찰부재 사이의 상대 이동을 안내하도록 구성된 제1 안내부재 및 제2 안내부재를 구비한다. 상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자는, 상기 제1 및 제2 진동자와 상기 마찰부재 사이의 상대 이동 방향과 다른 방향으로 이격되어 있다. 상기 제1 안내부재 및 상기 제2 안내부재는, 상기 상대 이동 방향과 다른 방향에 있어서 상기 제1 진동자와 상기 제2 진동자 사이에 설치되어 있다. 상기 가압부재에 의해 상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자에 가해지는 가압력의 가압 중심은, 상기 제1 안내부재와 상기 제2 안내부재 사이에 위치한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따른 렌즈 장치는, 상기한 진동형 모터와, 상기 진동형 모터에 의해 구동되는 광학계를 구비한다. 본 발명의 또 다른 일면에 따른 전자기기는, 상기한 진동형 모터와, 상기 진동형 모터에 의해 구동되는 구동 대상을 구비한다.
본 발명의 또 다른 특징은 첨부도면을 참조하여 주어지는 이하의 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a 내지 도 1c는, 제1실시형태에 따른 초음파 모터를 구비한 렌즈 장치의 구성도다.
도 2a 내지 도 2c는, 제1실시형태에 따른 안내부재의 위치의 설명도다.
도 3a 및 도 3b는, 제1실시형태에 따른 안내 홈의 각도 및 길이의 설명도다.
도 4a 내지 도 4c는, 제1실시형태에 따른 이동 범위와 안내 홈의 길이의 관계의 설명도다.
도 5a 및 도 5b는, 제1실시형태의 변형예에 따른 안내 홈 및 안내부재의 설명도다.
도 6a 내지 도 6c는, 제2실시형태에 따른 안내부재의 위치의 설명도다.
도 7a 내지 도 7c는, 제2실시형태에 따른 안내부재의 위치의 설명도다.
도 8a 및 도 8b는, 비교예에 따른 안내부재의 위치의 설명도다.
도 9a 내지 도 9c는, 비교예에 따른 이동 범위와 안내 홈의 길이의 관계의 설명도다.
도 10은, 제3실시형태에 따른 촬상장치의 구성도다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 중복하는 설명은 생략한다.
제1실시형태
우선, 본 발명의 제1실시형태에 대해 설명한다. 본 명세서는, 후술하는 진동자와 마찰부재가 상대 이동하는 이동 방향을 X방향으로 설정하고, 진동자를 마찰부재에 대하여 가압하는 가압방향을 Z방향으로 설정한다. Z방향에 있어서, 후술하는 진동자로부터 마찰부재에의 방향을 +Z방향으로 설정하고, 마찰부재로부터 진동자에의 방향을 -Z방향으로 설정한다. X방향 및 Z방향의 각각과 직교하는 직교 방향을 Y방향으로 설정한다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하여, 본 실시형태에 따른 진동형 모터인 초음파 모터(150), 및, 초음파 모터(150)를 구비한 렌즈 장치(160)의 구성에 대해 설명한다. 초음파 모터(150)는, 렌즈 장치(160)의 렌즈(120)를 구동하는 렌즈 구동장치의 일부를 구성한다. 도 1a 내지 도 1c는, 초음파 모터(150), 및, 초음파 모터(150)를 구비한 렌즈 장치(160)의 구성도다. 도 1a는 렌즈 장치(160)의 정면도, 도 1b는 도 1a 중의 영역 180을 확대한 초음파 모터(150)의 정면도, 도 1c는 도 1b 중의 A-A선에 따른 단면도다.
진동자(제1 진동자) 100X 및 진동자(제2 진동자) 100Y는 각각, 2개의 돌기부(101a)를 갖는 진동판(101)과, 고주파에서 진동하는 압전소자(102)를 구비한다. 압전소자(102)는, 미도시의 전원이 전압을 인가할 때 고주파에서(초음파) 진동한다. 압전소자(102)는, 진동판(101)에 대하여 접착 또는 다른 수단에 의해 고정되어 있고, 압전소자(102)의 고주파 진동이 대응하는 진동자 100X, 100Y의 전체에 고주파 진동을 여진한다. 마찰부재(제1 마찰부재) 103X 및 마찰부재(제2 마찰부재) 103Y 각각은, 진동자 100X, 100Y의 대응하는 것과 당접하고, 베이스 부재(108)에 대하여 나사 등에 의해 고정되어 있다. 진동자 100X, 100Y는, 접착 및 다른 수단에 의해 홀더(105)에 대하여 고정되어 있다. 홀더(105)는, 연결판(113)을 거쳐 접착 또는 다른 수단에 의해 고정부재(112)에 고정되어 있다. 단, 본 실시형태는, 이들 부재를 나사나 접착으로 고정하는 것에 한정되는 것은 아니고, 다른 수단을 사용한 고정 방법에 적용가능하다.
가압부재(104)는, 진동자 100X, 100Y를 각각 대응하는 마찰부재 103X, 103Y에 가압하며, 상측 가압판(109), 하측 가압판(111), 및, 탄성판(110)을 거쳐 진동자(100)를 가압하고 있다. 가압부재(104)는, 2개소에 있어서 상측 가압판(109)과 고정 측판(고정판)(114)을 연결하고, 진동자 100X, 100Y를 마찰부재 103X, 103Y에 대해 가압하도록 가압력을 부여하고 있다.
본 실시형태에 따르면, 초음파 모터(150)는, 2개의 진동자 100X, 100Y와, 이것들과 당접하는 2개의 마찰부재 103X, 103Y를 구비한다. 진동자 100X, 100Y는, 가압방향(Z방향)과 직교하는 방향(Y방향)으로 이격되어 병렬로 배치되어 있다. 마찬가지로, 마찰부재 103X, 103Y도, 가압방향(Z방향)과 직교하는 방향(Y방향)으로 병렬로 배치되어 있다. Y방향으로 동일 부재로서 배치되어 있는 2개의 병렬 쌍들에 대한 부호를 보기 쉽게 하기 위해 각 도면에서 생략하고 있는 경우가 있다.
상측 가압판(109)은, 고정부재(112)의 걸림부(112a)를 회전 중심으로 하여 고정부재(112)와 걸어맞추어져 있고, 하측 가압판(111) 위의 볼록부에 접촉하여, 가압부재(104)의 가압력을 전달하고 있다. 하측 가압판(111)은, 진동자 100X, 100Y의 상부에 걸쳐서 배치된다. 하측 가압판(111)과 진동자 100X, 100Y의 각각의 압전소자(102) 사이에는, 탄성판(110)이 배치되어 있다. 탄성판(110)은, 하측 가압판(111)의 가압부와 압전소자(102)의 직접적인 접촉을 방지하여, 압전소자(102)의 손상을 방지하고 있다.
고정 측판(114)은, 고정부재(112)에 미도시의 나사 등으로 고정되어 있다. 가동측판(안내판)(106)은, 베이스 부재(108)에 나사(116)로 고정되어 있다. 단, 이들 부재의 고정 방법은 이 예에 한정되는 것은 아니다. 베이스 부재(108)에는 마찰부재 103X, 103Y도 고정되어 있기 때문에, 가동측판(106)은, 마찰부재 103X, 103Y와 일체로 되어 있다. 가동측판(106) 위의 나사(116)로 고정되는 고정면(106b)은, 가동측 안내 홈(제1 홈)(106a)이 설치되어 있는 면(106c)보다도 베이스 부재(108)에 가까운 위치로 더 낮아져 있다. 이 때문에, 가동측판(106)이 고정 측판(114)에 대하여 상대 이동했을 때에, 나사(116)가 고정 측판(114)과 간섭하지 않으며, 가동측판(106)을 이동 방향(X방향)으로 더 소형화할 수 있다. 마찰부재 103X, 103Y 및 가동측판(106)이 고정되는 베이스 부재(108)는, 마찰부재 103X, 103Y 및 가동측판(106)의 진동자 100X, 100Y 측(+Z방향)에 위치하고 있다. 이렇게, 베이스 부재(108)가 가압방향(Z방향)에 있어서 진동자(100)와 중첩하도록 설치되어 있어, 베이스 부재(108)를 진동자 100X, 100Y와 반대측에 설치했을 경우에 비해, 가압방향(Z방향)으로 소형화할 수 있다.
고정 측판(114)은, 2개의 V자 형상의 고정측 안내 홈(제2 홈)(114a)을 갖는다. 가동측판(106)도, 2개의 V자 형상의 가동측 안내 홈(106a)을 갖는다. 가동측판(106)의 가동측 안내 홈(106a)과 고정 측판(114)의 고정측 안내 홈(114a)은, 서로 대향한다. 구 형상의 안내부재(제1 안내부재) 107X 및 구 형상의 안내부재(제2 안내부재) 107Y는, 진동자 100X, 100Y와 마찰부재 103X, 103Y 사이의 상대 이동을 안내한다. 안내부재 107X, 107Y는, 가동측 안내 홈(106a) 및 고정측 안내 홈(114a)에 걸어맞추어 유지되어 있다. 즉 가동측판(106)은 안내부재 107X, 107Y와 당접하고 있다. 이러한 구성은, V자 형상의 가동측 안내 홈(106a) 및 고정측 안내 홈(114a) 위를 구 형상의 안내부재 107X, 107Y가 구를 때, 가동측판(106)과 고정 측판(114)이 X방향으로 직진 안내한다.
본 실시형태는, 진동자 100X, 100Y와 마찰부재 103X, 103Y의 상대 이동시에 있어서 마찰부재 103X, 103Y를 가동부로 설정하고, 진동자 100X, 100Y를 고정부로 설정하고 있다. 마찰부재 103X, 103Y는, 가동측판(106)과 일체로 되고, 진동자(100)는 고정 측판(114)과 일체로 된다. 이 때문에, 진동자 100X, 100Y와 마찰부재 103X, 103Y는, 안내부재 107X, 107Y에 의해 후술하는 이동 방향인 X방향으로 직진 안내된다. 가동측판(106)은, 2개의 마찰부재 103X, 103Y의 사이에 설치되어 있다. 또한, 가동측판(106)은, 가압방향(Z방향)과 직교하는 방향(Y방향)에서 보았을 때, 마찰부재 103X, 103Y의 각각의 적어도 일부와 중첩하도록 설치되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태의 구성은, 가동측판(106)과 마찰부재 103X, 103Y가 가압방향(Z방향)으로 중첩하는 구성보다, 소형화가 가능해 진다.
베이스 부재(108)는, 이동 방향(X방향)으로 단단히 렌즈 홀더(121)에 접속된다. 렌즈 홀더(121)는, 렌즈(120)를 유지하고 있고, 제1 가이드 바(122)와 끼워맞춤으로써, 이동 방향(X방향) 주위로 회전가능하게 직진 안내된다. 제1 가이드 바(122)는, 도 1a 및 도 1b에서 "고정"으로 표기되어 있는 것 같이, 미도시의 부재에 대하여 고정된다. 렌즈 홀더(121)는, 렌즈 홀더(121)의 회전 규제부재인 제2 가이드 바(123)와 끼워맞추어진다. 제2 가이드 바(123)도, 도 1a 및 도 1b에 "고정"으로 표기되어 있는 것 같이, 미도시의 부재에 대하여 고정된다. 이에 따라, 렌즈 홀더(121)는, 회전이 규제되어, 이동 방향(X방향)으로 회전하지 않고 직진 안내된다. 본 실시형태에 따르면, 렌즈 장치(160)는, 초음파 모터(150), 렌즈(120), 렌즈 홀더(121), 제1 가이드 바(122) 및 제2 가이드 바(123)를 구비한다.
전술한 바와 같이, 진동자 100X, 100Y에는 압전소자(102)에 의해 고주파 진동이 여진된다. 이에 따라, 진동판(101)의 돌기부(101a)에는 타원운동이 생성된다. 진동자 100X, 100Y는, 가압부재(104)에 의해 마찰부재 103X, 103Y에 가압되어 당접하고 있다. 이 때문에, 진동자 100X, 100Y의 타원운동에 의해, 진동자 100X, 100Y와 마찰부재 103X, 103Y 사이에 마찰이 생기므로, 진동자 100X, 100Y와 마찰부재 103X, 103Y가 이동 방향(X방향)으로 상대 이동한다. 고정부재(112)에 대하여 일체로 된 진동자 100X, 100Y에 대하여 마찰부재 103X, 103Y가 이동 방향(X방향)으로 이동한다. 이 때문에, 마찰부재 103X, 103Y가 고정된 베이스 부재(108), 렌즈 홀더(121), 및 렌즈(120)가 이동 방향(X방향)으로 이동한다. 즉, 압전소자(102)에 전압이 인가될 때, 진동자 100X, 100Y와 마찰부재 103X, 103Y의 상대 이동에 의해, 렌즈(120)r X방향으로 이동할 수 있다.
다음에, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여, 안내부재 107X, 107Y의 위치에 대해 설명한다. 도 2a 내지 도 2c는, 안내부재 107X, 107Y의 위치의 설명도다. 도 2a 및 도 2b는 초음파 모터(150)의 요부의 평면도, 도 2c는 도 1b에 대응하는 정면도다. 도 2a 및 도 2b에서는, 가압부재(104), 홀더(105), 상측 가압판(109), 탄성판(110), 하측 가압판(111), 및, 연결판(113)을 생략하고 있다. 도 2a는 마찰부재 103X, 103Y 등의 가동부가 이동 범위의 중앙에 위치하는 것을 나타내고, 도 2b는 가동부가 이동 범위의 -X방향의 단부에 위치하는 것을 나타내고 있다.
진동자 100X, 100Y는, 가압부재(104)에 의해 마찰부재 103X, 103Y에 가압되어, 진동자 100X, 100Y의 돌기부(101a)가 마찰부재 103X, 103Y에 가압하여 접촉하고 있다. 이 때문에, 2개의 돌기부(101a)에 가해지는 가압력 (합력) Pa1이 마찰부재 103X, 103Y에 각각 가해진다. 초음파 모터(150)는, 2개의 진동자 100X, 100Y 및 2개의 마찰부재 103X, 103Y를 가진다. 2개의 진동자 100X, 100Y는, 진동자 100X, 100Y와 마찰부재 103X, 103Y가 상대 이동하는 이동 방향(X방향)과 대략 직교하는 방향(Y방향)으로 배치되어 있다. 2개의 마찰부재 103X, 103Y도, 이동 방향(X방향)과 대략 직교하는 방향(Y방향)으로 배치되어 있다. 2개의 마찰부재 103X, 103Y의 각각에 대하여 가압력 Pa1이 가해지고, 2개의 마찰부재 103X, 103Y와 가동측판(106)이, 베이스 부재(108)에 일체로 되어 있다. 이 때문에, 2개의 가해진 가압력 Pa1의 합력 Pb1이 마찰부재 103X, 103Y, 가동측판(106), 및 베이스 부재(108)에 주어진다.
안내부재 107X, 107Y는, 진동자 100X, 100Y의 사이에서 이동 방향(X방향)으로 정렬되고, 가압력 Pa1의 합력 Pb1이 가해지는 위치(가압 중심)는 안내부재 107X, 107Y를 둘러싸는 범위 C의 내측에 배치된다. 즉, 후술하는 진동자 100X, 100Y와 마찰부재 103X, 130Y의 상대 이동의 범위 L1 내에 있어서, 가압부재(104)에 의해 진동자 100X, 100Y에 가해지는 가압력 Pa1의 합력 Pb1이 안내부재 107X, 107Y의 내측에 주어진다. 환언하면, 합력 Pb1은 X방향으로 안내부재 107X와 107Y 사이에 주어진다. 이에 따라, 진동자 100X, 100Y에 가해지는 가압력 Pa1에 의해 가동측판(106)이 들뜨는 것이 방지되어 안정적으로 가압할 수 있다.
본 실시형태는, 안내부재 107X, 107Y의 각각과 진동자 100X 사이의 직교 방향(Y방향)에 있어서의 거리 D1을, 안내부재 107X, 107Y의 각각과 진동자 100Y 사이의 직교 방향(Y방향)에 있어서의 거리 D2보다 작게 설정한다. 본 실시형태의 구성에 따르면, 가압부재(104)의 가압력 Pa1에 의한 이동 방향(X방향)을 중심으로 하는 모멘트가 마찰부재 103X, 103Y에 고정된 베이스 부재(108)에 생긴다. 그러나, 거리 D1, D2가 서로 같기 때문에, 진동자 100X, 100Y에 가해지는 가압력 Pa1에 의한 모멘트가 균형이 잡히므로, 베이스 부재(108)에 불필요한 모멘트가 생기지 않는다.
다음에, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 가동측 안내 홈(106a) 및 고정측 안내 홈(114a)의 각각의 각도 및 길이에 대해 설명한다. 도 3a 및 도 3b는, 가동측 안내 홈(106a) 및 고정측 안내 홈(114a)의 각각의 각도 및 길이의 설명도다. 도 3a는 도 2c 중의 범위 D의 확대도, 도 3b는 도 3a 중의 범위 E의 확대도다. 도 3a에서는, 가동측 안내 홈(106a) 및 고정측 안내 홈(114a)의 각도를 나타내기 위해, 안내부재 107X, 107Y를 생략하고 있다. θ1 및 θ2는 각각, 가동측 안내 홈(106a) 및 고정측 안내 홈(114a)의 V자 형상의 각도다. 상기한 바와 같이, 가동측판(106)과 고정 측판(114)이 서로 상대 이동할 때, 가동측 안내 홈(106a) 및 고정측 안내 홈(114a) 위를 구 형상의 안내부재 107X, 107Y가 구른다. 이때, 가동측판(106) 및 고정 측판(114)은 각각, 안내부재 107X, 107Y에 대하여 상대 이동하고 있고, 이 상대 이동의 양(구름량)은 가동측 안내 홈(106a) 및 고정측 안내 홈(114a)의 각도에 근거하여 결정된다.
안내부재 107X, 107Y가 가동측 안내 홈(106a) 위를 구를 때의 구름 반경이 RM1이고, 안내부재 107X, 107Y가 고정측 안내 홈(114a) 위를 구를 때의 구름 반경이 RS1인 것으로 가정한다. 이때, 안내부재 107X, 107Y가 굴러서 1회전했을 때의 가동측판(106) 및 고정 측판(114) 각각의 구름량은, 2πRM1, 2πRS1이 된다. 초음파 모터(150)의 상대 이동의 범위를 LS1으로 가정하고, 베이스 부재(108)가 범위 LS1에 걸쳐 이동했을 때에 안내부재 107X, 107Y가 구르는 회전수를 n으로 가정한다. 또한, 안내부재 107X, 107Y가 가동측 안내 홈 106 및 고정측 안내 홈 114 위를 각각 구르는 길이를 LRM, LRS로 한다. 범위 LS1은 LS1=LRM+LRS으로 산출되고, 구름 길이 LRM, LRS는 각각 n×2πRM1, n×2πRS1이 되고, 이들 길이가 가동측 안내 홈(106a) 및 고정측 안내 홈(114a)의 필요하게 된다. 구름 반경 RM1, RS1은 각각, V 형상 홈의 각도 θ1 및 θ2를 사용하여, 이하의 식 (1A) 및 (1B)과 같이 표시된다.
RM1=r×sinθ1 …(1A)
RS1=r×sinθ2 …(1B)
식 (1A), (1B)에 있어서, r은 안내부재 107X, 107Y의 각각의 반경이다. 이렇게, V 형상 홈의 각도 θ1, θ2가 클수록 구름 반경 RM1, RS1이 커져, 각 안내 홈의 필요한 길이도 길어진다. 본 실시형태에서는, 가동측판(106) 내부의 가동측 안내 홈(106a)의 각도 θ1은, 고정 측판(114) 내부의 고정측 안내 홈(114a)의 각도 θ2보다도 작게 설정된다. 이 구성에 따라, 가동측 안내 홈(106a)의 길이를 더 짧게 할 수 있어, 가동측판(106)의 상대 이동 방향의 사이즈를 증가시키지 않고 가동측 안내 홈(106a)을 구성하는 것이 가능해 진다.
다음에, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 범위 LS1과 가동측 안내 홈(106a)의 길이의 관계에 대해 설명한다. 도 4a 내지 도 4c는, 범위 LS1과 가동측 안내 홈(106a)의 길이의 관계의 설명도다. 도 4a 내지 도 4c는 각각 평면도이며, 간략화를 위해 가동측 안내 홈(106a)과 안내부재 107X, 107Y 및 합력(가압 중심) Pb1 만을 나타내고 있다. 도 4a는, 마찰부재 103X, 103Y 등의 가동부가 범위 LS1의 중심에 위치하고 있는 것을 나타내고 있다. 도 4b 및 도 4c는 각각, 가동부가 범위 LS1의 -X방향의 단부 및 +X방향의 단부에 위치하고 있을 때, 가동측 안내 홈(106a), 안내부재 107X, 107Y, 및, 합력(가압 중심) Pb1의 위치 관계를 나타내고 있다.
진동자 100X, 100Y와 마찰부재 103X, 103Y 사이의 상대 이동에 의해, 고정된 가압부재(104), 상측 가압판(109) 등에 대하여 마찰부재 103X, 103Y, 베이스 부재(108), 및, 가동측판(106)이 X방향으로 이동한다. 이 때문에, 진동자 100X, 100Y와 마찰부재 103X, 103Y의 상대 이동에도 불구하고 합력(가압 중심) Pb1의 위치가 유지되고, 가동측 안내 홈(106a)이 X방향으로 이동한다. 이에 응답하여, 안내부재 107X, 107Y가 가동측 안내 홈(106a) 위를 구르면서 X방향으로 이동한다. 이때, 전술한 바와 같이, 범위 LS1의 전체 영역에 있어서 합력(가압 중심) Pb1은 2개의 안내부재(굴림부재) 107X, 107Y의 내측에 위치하고, 도 4a 내지 도 4c의 각각에 있어서의 점선 위에 위치한다. 가동측 안내 홈(106a)의 점유 범위를 L1로 가정한다. 이에 따라, 점유 범위 L1은 2개의 가동측 안내 홈(106a)의 길이 LM1과 2개의 가동측 안내 홈(106a) 사이의 거리 LD1을 사용하여, 이하의 식(2)에 표시된 것과 같이 계산된다.
L1=2×LM1+LD1 …(2)
길이 LM1은, 전술한 바와 같이 범위 LS1의 크기에 따라 결정된다. 거리 LD1은, 예를 들면 2개의 홈 형상을 형성하기 위한 최소의 가공가능한 거리이다. 본 실시형태는, 2개의 안내부재 107X, 107Y에 대하여 2개의 가동측 안내 홈(106a) 및 2개의 고정측 안내 홈(114a)을 설치하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 2개의 안내부재 107에 대하여 1개의 가동측 안내 홈(106a) 및 1개의 고정측 안내 홈(114a)이 설치되어도 된다.
다음에, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 본 실시형태의 변형예에 따른 초음파 모터(150a)에 대해 설명한다. 도 5a 및 도 5b는, 변형예에 따른 초음파 모터(150a)에 있어서의 안내부재 107X, 107Y, 가동측 안내 홈(106a), 및, 고정측 안내 홈(114a)의 설명도다. 도 5a는 도 2a에 대응하는 평면도, 도 5b는 도 1b에 대응하는 정면도다. 도 5a에서는, 진동자 100X, 100Y를 생략하고, 고정 측판(114) 및 고정측 안내 홈(114a)을 나타내기 위해 가동측판(106)을 점선으로 나타내고 있다.
초음파 모터(150a)는, 1개의 가동측 안내 홈(106a) 및 1개의 고정측 안내 홈(114a)을 갖는다. 안내부재 107X, 107Y는, 가동측 안내 홈(106a) 및 고정측 안내 홈(114a)의 각각에 걸어맞추도록 설치되어 있다. 유지판(117)은, 가동측 안내 홈(106a)과 고정측 안내 홈(114a) 사이에 배치된 구멍을 갖는 판 형상의 부재이다. 안내부재 107X, 107Y는, 유지판(117)의 구멍부(117a)에 설치되어 있다. 이에 따라, 1개의 가동측 안내 홈(106a) 및 1개의 고정측 안내 홈(114a) 만을 갖는 구성도, 안내부재 107X, 107Y 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있다. 1개의 가동측 안내 홈(106a)은, 2개의 가동측 안내 홈(106a) 사이의 간격 LD1을 없앨 수 있어, 가동측 안내 홈(106a)의 점유 범위 L1을 좁힐 수 있다.
다음에, 도 8a 및 도 8b 및 도 9a 내지 도 9c를 참조하여, 비교예에 따른 초음파 모터(950)에 대해 설명한다. 도 8a 및 도 8b는, 초음파 모터(950)의 안내부재 907X, 907Y, 907Z의 위치의 설명도다. 도 8a 및 도 8b는 도 2a 및 도 2b에 대응하는 평면도다. 도 9a 내지 도 9c는, 초음파 모터(950)의 범위(상대 이동의 범위) LS9와 가동측 안내 홈 906a의 길이의 관계의 설명도다. 도 9a 내지 도 9c는 도 4a 내지 도 4c에 대응하는 평면도다.
초음파 모터(950)는, 3개의 안내부재 907X, 907Y, 907Z를 갖는다. 또한, 초음파 모터(950)는, 안내부재 907X, 907Y에 대응해서 2개의 가동측 안내 홈 906a1을 갖고, 안내부재 907Z에 대응해서 1개의 가동측 안내 홈 906a2를 갖는다. 초음파 모터(950)는, 2개의 가동측 안내 홈 906a1 및 1개의 가동측 안내 홈 906a2에 대응해서 3개의 고정측 안내 홈(914a)을 갖는다.
2개의 가동측 안내 홈 906a1은 이동 방향(X방향)으로 나란하게 배치되고, 1개의 가동측 안내 홈 906a2는 진동자 900X, 900Y에 대해 2개의 가동측 안내 홈 906a1의 반대측에 설치되어 있다. 진동자 900X, 900Y를 안정적으로 마찰부재 903X, 903Y에 대해 가압하기 위해서, 합력(가압 중심) Pb9가 전체 범위 LS9에서 안내부재 907X, 907Y, 907Z를 연결하여 이루어진 삼각형의 영역 F의 내에 놓이도록 가동측 안내 홈 906a1, 906a2가 설치된다. 본 비교예는, 합력(가압 중심) Pb9와 2개의 가동측 안내 홈 906a1을 직교 방향(Y방향)으로 거리 DB9 만큼 분리하여, 2개의 가동측 안내 홈 906a1을 간격 LD9 만큼 분리할 필요가 있다. 이 때문에, 가동측 안내 홈 906a1의 점유 범위 L9(2개의 가동측 안내 홈 906a1의 길이 LM9와 2개의 가동측 안내 홈 906a1 사이의 거리 LD9를 사용하여, L9=2×LM9+LD9로 표시된다)가 커져 버린다.
이하, 본 실시형태의 효과에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 비교예와 비교하여, 가동측 안내 홈(106a)을 2개의 진동자 100X, 100Y 사이에 설치하고, 가동측 안내 홈(106a)과 합력(가압 중심) Pb1의 직교 방향(Y방향)에 있어서의 거리가 0이 된다. 이 때문에, 2개의 가동측 안내 홈 906a 사이의 거리 LD1 만큼 이것들을 분리하는 것이 필요하다. 이와 달리, 상기한 바와 같이, 2개의 가동측 안내 홈(106a)을 1개로 줄일 때, 간격 LD1을 0으로 설정할 수 있다. 이에 따라, 가동측 안내 홈(106a)의 점유 범위 L1을 비교예보다도 작게 할 수 있다. 즉, 본 실시형태는, 이동 방향에 있어서의 안내 홈의 점유 범위를 작게 해서 이동 방향에 있어서의 소형화를 달성하는 것이 가능해 진다.
본 실시형태는, 고정부재(112)에 고정된 진동자 100X, 100Y에 대하여, 마찰부재 103X, 103Y가 X방향으로 상대 이동하는 구성을 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 고정부재(112)에 마찰부재 103X, 103Y가 고정되고, 진동자 100X, 100Y가 X방향으로 상대 이동하여도 된다. 큰 이동 범위는, 진동자 100X, 100Y가 이동하는 구성으로 함으로써, 이동 방향의 사이즈를 소형화할 수 있다. 또한, 본 실시형태는, 진동자 100X, 100Y가 2개의 마찰부재 103X, 103Y에 대해 각각 가압되는 구성을 설명했지만, 진동자 100X, 100Y가 1개의 마찰부재에 대해 가압되어도 된다. 1개의 마찰부재는 코스트를 낮출 수 있다.
제2실시형태
다음에, 본 발명에 따른 제2실시형태에 대해 설명한다. 제1 실시형태에서는, 2개의 안내부재가 2개의 진동자 사이에 설치되는 구성에 대해 설명했다. 한편, 본 실시형태는, 3개의 안내부재가 설치되고, 이 중 2개의 안내부재가 2개의 진동자의 사이에 설치되는 점에서, 제1실시형태와 다르다. 제1실시형태와 공통의 설명에 대해서는 생략한다.
도 6a 내지 도 6c는, 본 실시형태에 따른 안내부재 207X, 207Y, 207Z의 위치의 설명도다. 도 6a 및 도 6b는 초음파 모터(250)의 평면도, 도 6c는 정면도이며, 이들 도면은 도 2a 내지 도 2c에 대응한다. 도 7a 내지 도 7c는, 초음파 모터(250)의 범위(상대 이동의 범위) LS2와 가동측 안내 홈 906a의 길이의 관계의 설명도다. 도 7a 내지 도 7c는 도 4a 내지 도 4c에 대응하는 평면도다.
본 실시형태에 따른 초음파 모터(250)는, 진동자 200X, 200Y, 마찰부재 203X, 203Y, 가동측판(206), 고정 측판(214), 베이스 부재(208)을 가진다. 초음파 모터(250)는, 3개의 안내부재 207X, 207Y, 207Z를 갖고, 이 중 2개의 안내부재 207X, 207Y가 진동자 200X, 200Y 사이에 배치되어 있다. 도 6c에 나타낸 것과 같이, 안내부재 207X, 207Y의 각각과 진동자 200X 사이의 Y방향에 있어서의 거리 D1은, 안내부재 207X, 207Y의 각각과 진동자 200Y 사이의 Y방향에 있어서의 거리 D2보다도 크다(D1>D2). 도 6a 및 도 6b에 나타낸 것과 같이, 안내부재 207X, 207Y, 207Z는, 전체 구동 범위 LS2에 있어서 합력(가압 중심) Pb2가 안내부재 207X, 207Y, 207Z를 연결하여 이루어진 삼각형의 영역 G의 내측에 놓이도록 배치된다.
도 9a 내지 도 9c에 도시되는 비교예에서는, 합력(가압 중심) Pb9와 2개의 가동측 안내 홈 906a1이 직교 방향(Y방향)으로 거리 DB9 만큼 떨어져 있고, 2개의 가동측 안내 홈 906a1을 간격 LD9 만큼 분리할 필요가 있다. 한편, 본 실시형태는, 안내 홈 207X, 207Y를 진동자 200X, 200Y 사이에 설치하고 있다. 이 때문에, 합력(가압 중심) Pb2과 2개의 가동측 안내 홈 206a1의 각각과의 사이의 거리 DB2를 작게 할 수 있고, 2개의 가동측 안내 홈 206a1 사이의 거리 LD2를 작게 하는 것이 가능하다. 따라서, 가동측 안내 홈 206a1의 점유 범위 L2를 (2개의 가동측 안내 홈 206a1의 길이 LM2와 2개의 가동측 안내 홈 206a1의 거리 LD2를 사용하여 L2=2×LM2+LD2로 표시된다)을 작게 할 수 있다. 즉, 이동 방향의 안내 홈의 점유 범위를 작게 해서 이동 방향의 소형화가 가능하다. 본 실시형태는, 3개의 안내부재 207X, 207Y, 207Z를 설치해서, 가압부재(204)의 가압력을 받으며, 베이스 부재(208)의 자세가 안정된다고 하는 장점이 있다.
제3실시형태
다음에, 도 10을 참조하여, 본 발명의 제3실시형태에 따른 촬상장치에 대해 설명한다. 도 10은, 촬상장치(3)의 구성도(단면도)이다. 촬상장치(3)는, 전술한 각 실시형태의 초음파 모터(150)) 등의 초음파 모터를 구비하고 있다. 촬상장치(3)는, 카메라 본체(촬상장치 본체)(32)와, 카메라 본체(32)에 착탈가능한 렌즈 경통(렌즈 장치)(31)을 구비한다. 단, 본 실시형태는, 이것에 한정되는 것은 아니고, 카메라 본체와 렌즈 경통이 일체화된 촬상장치에도 적용가능하다.
카메라 본체(32)는, 촬상소자(32a)를 구비한다. 촬상소자(32a)는, CMOS 센서나 CCD 센서를 구비하고, 렌즈 경통(31) 내부의 촬상광학계(렌즈 G1, G2, G3)에 의해 형성된 광학상(피사체 상)을 광전변환해서 화상 데이터를 출력한다. 카메라 본체(32)의 마운트(321)는, 렌즈 경통(31)을 카메라 본체(32)에 부착하기 위해 사용되는 베이오넷부를 가진다.
렌즈 경통(31)은 마운트(321)의 플랜지부와 당접하고 있는 정 경통(311)을 갖는다. 고정 경통(311)과 마운트(321)는, 미도시의 나사로 고정되어 있다. 고정 경통(311)에는, 렌즈 G1을 유지하는 전방 경통(312)과 렌즈 G3을 유지하는 후방 경통(313)이 고정된다. 렌즈 경통(31)은, 렌즈 G2를 유지하는 렌즈 유지 프레임(314)을 구비하고 있다. 렌즈 유지 프레임(314)은, 전방 경통(312)과 후방 경통(313)에 의해 유지된 제1 가이드 바(122)에 의해 직진 이동할 수 있게 유지되어 있다. 초음파 모터(150)는, 후방 경통(313)에 미도시의 나사 등으로 고정되어 있다. 이러한 구성은, 초음파 모터(150)의 진동자가 진동할 때, 초음파 모터(150)의 구동력을 렌즈 홀더(121)에 전달한다. 그리고, 렌즈 홀더(121)는, 제1 가이드 바(122)에 의해 안내되면서 광축 C를 따른 방향으로 직선 이동한다.
각 실시형태에 있어서, 제1 및 제2 진동자(진동자 100X, 100Y)는, 제1 및 제2 진동자와 마찰부재 103X, 103Y 사이의 상대 이동 방향(X방향)과 다른 방향(바람직하게는 상대 이동 방향과 직교하는 방향(Y방향))으로 이격된다. 제1 및 제2 안내부재(안내부재 107X, 107Y)는, 상대 이동 방향(X방향)과 다른 방향에 있어서 제1 및 제2 진동자 사이에 설치되어 있다. 각 실시형태에 따른 초음파 모터는, 이동 방향으로 안내 홈의 점유 범위를 줄여 사이즈를 소형화할 수 있다. 따라서, 각 실시형태는, 소형의 초음파 모터, 렌즈 장치, 및, 촬상장치를 제공할 수 있다.
제3 실시형태는 촬상광학계(렌즈)를 진동형 모터에 의해 구동하지만, 촬상장치에 있어서의 촬상광학계(렌즈) 이외의 부품을 구동해도 된다. 예를 들면, 촬상소자를 구동대상으로 설정하고, 촬영 광학계의 광축과 직교하는 방향으로 촬상소자를 구동시키기 위해서 상기한 진동형 모터를 사용해도 된다. 본 발명이 적용가능한 전자기기는 촬상장치에 한정되지 않고, 촬상장치 이외의 전자기기에 있어서의 부품을 구동대상으로 구동하기 위해 상기한 진동형 모터를 사용하여도 된다.
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.
예를 들면, 각 실시형태에 따른 초음파 모터는, 렌즈 장치에 한정되는 것은 아니고, 소형이고 경량이며 넓은 구동속도 레인지를 갖는 것이 요구되는 다른 전자기기에도 적용가능하다.

Claims (11)

  1. 제1 진동자 및 제2 진동자와,
    상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자와 접촉하도록 구성된 마찰부재와,
    상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자를 상기 마찰부재에 대해 가압하도록 구성된 가압부재와,
    상기 제1 및 제2 진동자와 상기 마찰부재 사이의 상대 이동을 안내하도록 구성된 제1 안내부재 및 제2 안내부재를 구비하고,
    상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자는, 상기 제1 및 제2 진동자와 상기 마찰부재 사이의 상대 이동 방향과 다른 방향으로 이격되어 있고,
    상기 제1 안내부재 및 상기 제2 안내부재는, 상기 상대 이동 방향과 다른 방향에 있어서 상기 제1 진동자와 상기 제2 진동자 사이에 설치되어 있고,
    상기 가압부재에 의해 상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자에 가해지는 가압력의 가압 중심은 상기 제1 안내부재와 상기 제2 안내부재 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 진동형 모터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 진동자와 상기 마찰부재 사이의 상기 상대 이동의 범위 내에 있어서, 상기 가압부재에 의해 상기 제1 및 제2 진동자에 가해지는 가압력의 가압 중심은, 상기 제1 안내부재와 상기 제2 안내부재 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 진동형 모터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자는, 상기 상대 이동 방향과 직교하는 방향으로 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 진동형 모터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 안내부재 및 제2 안내부재는, 상기 상대 이동 방향으로 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 진동형 모터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 진동자는 각각은, 압전소자와, 돌기부를 갖는 진동판을 구비하고, 상기 마찰부재는, 상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자 각각의 상기 돌기부에 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 진동형 모터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 안내부재 및 상기 제2 안내부재와 접촉하도록 구성되고, 상기 마찰부재와 일체로 된 안내판을 더 구비하고,
    상기 마찰부재는, 상기 제1 진동자와 접촉하는 제1 마찰부재와, 상기 제2 진동자와 접촉하는 제2 마찰부재를 구비하고,
    상기 안내판은, 상기 제1 마찰부재와 상기 제2 마찰부재 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진동형 모터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 가압부재가 상기 제1 진동자 및 상기 제2 진동자를 가압하는 방향과 직교하는 방향에서 보았을 때, 상기 안내판의 적어도 일부는, 상기 제1 마찰부재 및 상기 제2 마찰부재의 각각의 적어도 일부와 중첩하는 것을 특징으로 하는 진동형 모터.
  8. 제 6항에 있어서,
    고정판을 더 구비하고,
    상기 제1 안내부재 및 상기 제2 안내부재는, 상기 제1 안내부재 및 상기 제2 안내부재가 상기 안내판에 형성된 제1 홈과 상기 고정판에 형성된 제2 홈 사이에서 구르도록 유지되고,
    상기 제1 홈 및 상기 제2 홈 각각은 V자 형상을 갖고,
    상기 제1 홈이 이루는 각도는 상기 제2 홈이 이루는 각도보다도 작은 것을 특징으로 하는 진동형 모터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 상대 이동 방향과 직교하는 방향에 있어서, 상기 제1 안내부재와 상기 제1 진동자 사이의 거리는, 상기 제1 안내부재와 상기 제2 진동자 사이의 거리와 같고, 상기 제2 안내부재와 상기 제1 진동자 사이의 거리는, 상기 제2 안내부재와 상기 제2 진동자 사이의 거리와 같은 것을 특징으로 하는 진동형 모터.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 진동형 모터와,
    상기 진동형 모터에 의해 구동되는 광학계를 구비한 렌즈 장치.
  11. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 진동형 모터와,
    상기 진동형 모터에 의해 구동되는 구동대상을 구비한 전자기기.
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