JP2014072986A - Vibration type driving device and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動型駆動装置及び撮像装置に関する。特に、異なる振動モードの振動を組み合わせることにより振動子と被駆動体とを相対移動させる振動型駆動装置及び撮像装置に関する。 The present invention relates to a vibration type driving device and an imaging device. In particular, the present invention relates to a vibration type driving apparatus and an imaging apparatus that relatively move a vibrator and a driven body by combining vibrations of different vibration modes.
異なる振動モードの振動を組み合わせることにより振動子と被駆動体とを相対移動させる振動型駆動装置として、二つの異なる面外方向の曲げ振動モードを組み合わせる形態のものが提案されている（特許文献１参照）。 As a vibration-type driving device that relatively moves a vibrator and a driven body by combining vibrations in different vibration modes, a configuration in which two different out-of-plane bending vibration modes are combined has been proposed (Patent Document 1). reference).
この振動型駆動装置は、振動子と被駆動体との間に摩擦力を発生させるため、振動子と被駆動体とを加圧接触させるための加圧部材を備えている。更に、振動子と被駆動体との接触が安定するための支持構造を備えている。 This vibration type driving device includes a pressure member for bringing the vibrator and the driven body into pressure contact in order to generate a frictional force between the vibrator and the driven body. Furthermore, a support structure for stabilizing the contact between the vibrator and the driven body is provided.
支持構造として特許文献２には、振動子の支持位置を振動子の被駆動体との接触部近傍とすることで、振動型駆動装置の発生する推力（相対移動させるための駆動力）に基づく反力によるモーメントの発生を抑える支持構造が開示されている。 Patent Document 2 discloses a support structure based on thrust generated by a vibration-type drive device (drive force for relative movement) by setting the support position of the vibrator in the vicinity of the contact portion with the driven body of the vibrator. A support structure that suppresses generation of a moment due to a reaction force is disclosed.
特許文献２のように、振動子の支持位置を振動子の被駆動体との接触部近傍とする構成は、構造が複雑になる可能性がある。 As in Patent Document 2, the structure in which the support position of the vibrator is in the vicinity of the contact portion with the driven body of the vibrator may have a complicated structure.
そこで、本発明は、振動子と被駆動体との接触状態の安定化を、簡易な構造で実現することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to realize stabilization of a contact state between a vibrator and a driven body with a simple structure.
本発明の振動型駆動装置は、突起部を備える振動子と、前記振動子を支持し外部の部材に固定するための支持部材と、を有し、前記振動子に励起される振動により、前記突起部に加圧された状態で接触する被駆動体を前記振動子に対して第１の方向に相対移動させる振動型駆動装置であって、
前記支持部材は、
前記振動子の前記第１の方向における両方の端部に設けられた結合部と固定される第１の固定部と、前記振動子の前記第１の方向と交差する方向の両端面である両側面の側において前記外部の部材と固定される第２の固定部と、前記第１の固定部と前記第２の固定部との間に夫々設けられた弾性変形部と、を有し、
前記弾性変形部は夫々、前記第１の方向に対して傾斜する傾斜部を備え、
前記第２の固定部に対して対称な位置に設けられた前記傾斜部同士の傾斜方向の交点が、前記第２の固定部よりも、前記突起部と前記被駆動体との接触面側に位置するように前記傾斜部が構成されていることを特徴とする。
The vibration-type driving device of the present invention includes a vibrator having a protrusion, and a support member for supporting the vibrator and fixing to the external member, and the vibration excited by the vibrator A vibration type driving device that moves a driven body that is in contact with the protrusion in a pressurized state relative to the vibrator in a first direction,
The support member is
A first fixing portion fixed to a coupling portion provided at both ends of the vibrator in the first direction, and both sides that are both end faces of the vibrator in a direction intersecting the first direction A second fixing portion fixed to the external member on the surface side, and an elastic deformation portion provided between the first fixing portion and the second fixing portion, respectively.
Each of the elastic deformation portions includes an inclined portion that is inclined with respect to the first direction,
The intersection in the inclination direction of the inclined portions provided at positions symmetrical to the second fixed portion is closer to the contact surface side of the protrusion and the driven body than the second fixed portion. The said inclination part is comprised so that it may be located, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によって、振動子と被駆動体との接触状態の安定化を簡易な構成で実現することができる。 According to the present invention, stabilization of the contact state between the vibrator and the driven body can be realized with a simple configuration.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態における振動型駆動装置１の構成を示す分解斜視図である。振動型駆動装置１は所謂超音波モータを駆動源とした１自由度の直線駆動が可能な装置である。本実施形態の振動型駆動装置１は、振動子ユニット２と被駆動体４とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the vibration type driving device 1 according to the first embodiment. The vibration type driving device 1 is a device capable of linear driving with one degree of freedom using a so-called ultrasonic motor as a driving source. The vibration type driving device 1 of the present embodiment includes a vibrator unit 2 and a driven body 4.
振動子ユニット２は、外部の部材としてのスライド部品３５に設けられており、スライド部品３５は、図１中Ｘ方向に延びるガイド棒３４によりＸ方向にスライド移動可能となるように保持されている。また、ガイド棒３４は、第一基部３１に固定された二つの第二基部３２に挟まれるように保持固定されている。 The vibrator unit 2 is provided in a slide part 35 as an external member, and the slide part 35 is held so as to be slidable in the X direction by a guide bar 34 extending in the X direction in FIG. . The guide bar 34 is held and fixed so as to be sandwiched between two second base parts 32 fixed to the first base part 31.
振動子ユニット２は、後述する振動子３（図３参照）と支持部材１３（図２参照）とを備えており、この支持部材１３を介して振動子３はスライド部品３５の固定部３５ｂにビス止めされる。このように固定されることでスライド部品３５と振動子ユニット２とはＸ方向に一体的に移動可能となる。 The vibrator unit 2 includes a vibrator 3 (see FIG. 3) and a support member 13 (see FIG. 2), which will be described later, and the vibrator 3 is attached to the fixing portion 35b of the slide component 35 via the support member 13. Screwed. By being fixed in this way, the slide part 35 and the vibrator unit 2 can move integrally in the X direction.
スライド部品３５と振動子ユニット２との間には、加圧ばね３６が配置されている。加圧ばね３６は略板バネ形状であり、Ｚ方向の撓みとバネ力の発生を行う加圧部材である。加圧ばね３６の自由端側は振動子ユニット２を形成する振動子３に接触している。 A pressure spring 36 is disposed between the slide component 35 and the vibrator unit 2. The pressure spring 36 has a substantially leaf spring shape and is a pressure member that performs bending in the Z direction and generation of a spring force. The free end side of the pressure spring 36 is in contact with the vibrator 3 forming the vibrator unit 2.
振動子ユニット２のＺ方向上側には、振動子ユニット２とのＸ方向の相対移動運動を行う被駆動体４が配される。本実施形態の被駆動体４は、角棒形状であり、摩擦駆動を行う上で必要とされる耐摩耗性を確保するために、例えばマルテンサイト系ステンレス材で形成される。被駆動体４の両端部は、被駆動体保持部材３３と第二基部３２とに挟まれた状態で固定されている。 On the upper side of the transducer unit 2 in the Z direction, a driven member 4 that performs relative movement in the X direction with respect to the transducer unit 2 is disposed. The driven body 4 of the present embodiment has a rectangular bar shape, and is formed of, for example, a martensitic stainless material in order to ensure the wear resistance required for friction driving. Both ends of the driven body 4 are fixed while being sandwiched between the driven body holding member 33 and the second base portion 32.
被駆動体４と振動子ユニット２との間の推力を発生させるために必要な摩擦力を発生させるため、加圧ばね３６のバネ力により、被駆動体４と振動子ユニット２とは加圧された状態で接触している。ここで、所望の加圧接触を行うには、振動子ユニット２と被駆動体４とがＺ方向にも相対的に移動可能である必要がある。本実施形態では、後述するように、支持部材１３の一部が弾性変形することにより、振動子ユニット２と被駆動体４とがＺ方向に相対移動可能となっている。なお、振動子３と被駆動体４との間に発生する推力により、振動子３及びスライド部品３５は図中Ｘ方向に移動する。 In order to generate a frictional force necessary for generating a thrust between the driven body 4 and the vibrator unit 2, the driven body 4 and the vibrator unit 2 are pressurized by the spring force of the pressure spring 36. In contact with the Here, in order to perform a desired pressure contact, it is necessary that the vibrator unit 2 and the driven body 4 are relatively movable in the Z direction. In the present embodiment, as will be described later, a part of the support member 13 is elastically deformed, so that the vibrator unit 2 and the driven body 4 can be relatively moved in the Z direction. Note that the vibrator 3 and the slide component 35 move in the X direction in the figure by the thrust generated between the vibrator 3 and the driven body 4.
本実施形態においては、スライド部品３５に部材を取り付けてスライド部品３５から駆動力、又は変位を取り出すことにより任意の機器を駆動できる。具体的には、実施形態２に示すようなカメラのレンズ等を駆動することができる。また、本実施形態では、振動子ユニット２が被駆動体４に対して移動する構成であるが、本発明はこれに限定されず、被駆動体４が移動する構成としてもよい。被駆動体４が移動する場合、振動子ユニット２はスライド移動しないよう外部の部材に固定され、被駆動体４が移動可能となるよう保持される。本実施形態の振動型駆動装置１は本発明の説明に用いるための一例であり、任意の構成を選択可能である。 In the present embodiment, an arbitrary device can be driven by attaching a member to the slide component 35 and taking out a driving force or displacement from the slide component 35. Specifically, a camera lens or the like as shown in the second embodiment can be driven. In the present embodiment, the vibrator unit 2 is moved with respect to the driven body 4. However, the present invention is not limited to this, and the driven body 4 may be moved. When the driven body 4 moves, the vibrator unit 2 is fixed to an external member so as not to slide, and the driven body 4 is held so as to be movable. The vibration type driving device 1 of the present embodiment is an example for use in the description of the present invention, and an arbitrary configuration can be selected.
本実施形態の振動子ユニットについて詳細に説明する。図２は、実施形態１における振動型駆動装置１で用いられる振動子ユニット２の斜視図であり、図３は振動子ユニット２の分解斜視図である。振動子ユニット２は、振動子３と支持部材１３とを備える。また、図４に振動子３の斜視図を示す。 The vibrator unit of this embodiment will be described in detail. FIG. 2 is a perspective view of the vibrator unit 2 used in the vibration type driving apparatus 1 according to the first embodiment, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the vibrator unit 2. The vibrator unit 2 includes a vibrator 3 and a support member 13. FIG. 4 is a perspective view of the vibrator 3.
本実施形態の振動子３は、金属材料等の弾性体により板状に形成された振動板１１と、電気−機械変換素子である矩形板状に形成された圧電素子板１２とを接着等により一体化することで構成される。振動子３には、外部との電気的な接続を行う、フレキシブル基板１４が配される。 The vibrator 3 according to the present embodiment includes a vibration plate 11 formed in a plate shape by an elastic body such as a metal material and a piezoelectric element plate 12 formed in a rectangular plate shape as an electro-mechanical conversion element by bonding or the like. Consists of integration. The vibrator 3 is provided with a flexible substrate 14 that is electrically connected to the outside.
振動板１１は、矩形状の振動部１１ａ、振動部１１ａの上面（圧電素子板１２の固定面とは反対側の面）においてＸ方向の２箇所に形成された突起部１１ｂ、振動部１１ａのＸ方向の両側（つまり振動子３における両方の端部）に形成された結合部１１ｃを備えている。振動板１１はＸ方向及びＹ方向に対称な形状である。なお、本発明において、「対称」な形状とは厳密に対称な形状だけでなく、加工誤差等により略対称な形状も含む。 The vibration plate 11 includes a rectangular vibration portion 11a, protrusions 11b formed at two positions in the X direction on the upper surface of the vibration portion 11a (the surface opposite to the fixed surface of the piezoelectric element plate 12), and the vibration portion 11a. A coupling portion 11c formed on both sides in the X direction (that is, both ends of the vibrator 3) is provided. The diaphragm 11 has a symmetrical shape in the X direction and the Y direction. In the present invention, the “symmetric” shape includes not only a strictly symmetrical shape but also a substantially symmetrical shape due to a processing error or the like.
ここで、図７を用いて振動子３に励起される二つの振動モードについて説明する。本実施形態では、圧電素子板１２に交流電圧を印加して振動子３に２つの面外方向の曲げ振動モード（ＭＯＤＥ−ＡとＭＯＤＥ−Ｂ）を合成した振動を励振する。第１の振動モードとしてのＭＯＤＥ−Ａは、振動子３の長手方向である図中Ｘ軸方向に平行に２つの節が現れる一次の面外曲げ振動モードであり、ＹＺ面に対称な形状のモードである。ＭＯＤＥ−Ａの振動により、二つの突起部１１ｂには被駆動体と接触する面と垂直な方向（Ｚ軸方向）に変位する振幅が励振される。つまり、ＭＯＤＥ−Ａの振動により、突起部１１ｂは、被駆動体４を突き上げる方向に変位する。なお、本発明において「平行」とは、厳密に平行な場合だけなく、略平行とみなせる場合も含む。 Here, two vibration modes excited by the vibrator 3 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, an alternating voltage is applied to the piezoelectric element plate 12 to excite the vibrator 3 by combining two bending vibration modes (MODE-A and MODE-B) in the out-of-plane direction. MODE-A as the first vibration mode is a primary out-of-plane bending vibration mode in which two nodes appear parallel to the X-axis direction in the figure, which is the longitudinal direction of the vibrator 3, and has a shape symmetrical to the YZ plane. Mode. Due to the vibration of MODE-A, the two protrusions 11b are excited with an amplitude that is displaced in a direction perpendicular to the surface in contact with the driven body (Z-axis direction). That is, the protrusion 11b is displaced in the direction in which the driven body 4 is pushed up by the vibration of MODE-A. In the present invention, the term “parallel” includes not only strictly parallel but also cases where it can be regarded as substantially parallel.
第２の振動モードであるＭＯＤＥ−Ｂは振動子３の図中Ｙ軸方向に平行に３つの節が現れる二次の面外曲げ振動モードであり、ＹＺ面に逆対称且つＸＺ面に対称な形状のモードである。ＭＯＤＥ−Ｂの振動によって、二つの突起部１１ｂには被駆動体と接触する面と平行な方向（Ｘ軸方向）に変位する振幅が励振される。つまりＭＯＤＥ−Ｂの振動により、突起部１１ｂは、被駆動体４との相対移動方向に変位する。これら二つの振動モードを組み合わせることで接触部である二つの突起部１１ｂの上部はＸＺ面内の楕円運動を行い、Ｘ軸方向に被駆動体４を相対移動させる駆動力（推力）が発生する。この駆動力により、振動子３と被駆動体とは相対的に移動する。 MODE-B, which is the second vibration mode, is a secondary out-of-plane bending vibration mode in which three nodes appear parallel to the Y-axis direction of the vibrator 3 in the figure, and is symmetrical with respect to the YZ plane and symmetrical with respect to the XZ plane. It is a mode of shape. Due to the vibration of MODE-B, the two protrusions 11b are excited with an amplitude that is displaced in a direction parallel to the surface in contact with the driven body (X-axis direction). That is, the protrusion 11 b is displaced in the relative movement direction with the driven body 4 by the vibration of MODE-B. By combining these two vibration modes, the upper portions of the two protrusions 11b that are contact portions perform an elliptical motion in the XZ plane, and a driving force (thrust) that relatively moves the driven body 4 in the X-axis direction is generated. . Due to this driving force, the vibrator 3 and the driven body move relatively.
ここで、本実施形態において、Ｘ方向は振動子３と被駆動体４との相対移動方向（第１の方向）と言える。また、Ｚ方向は振動子３と被駆動体４との加圧方向であり、ＭＯＤＥ−Ａにおける突起部の突き上げ方向と言える。 Here, in the present embodiment, the X direction can be said to be the relative movement direction (first direction) between the vibrator 3 and the driven body 4. The Z direction is the pressurizing direction of the vibrator 3 and the driven body 4 and can be said to be the protruding direction of the protrusion in MODE-A.
次に本実施形態の支持部材１３について詳細に説明する。図５に支持部材１３の斜視図を示す。本実施形態の支持部材１３は、薄板状の金属材料に、打ち抜き及び曲げ加工を行うことにより形成されている。支持部材１３はＸ方向及びＹ方向に対称な形状である。 Next, the support member 13 of this embodiment will be described in detail. FIG. 5 shows a perspective view of the support member 13. The support member 13 of the present embodiment is formed by punching and bending a thin plate metal material. The support member 13 has a symmetrical shape in the X direction and the Y direction.
支持部材１３は、Ｘ方向の端部に位置する二つの第１の固定部１３ａと、Ｙ方向両側に位置する二つの第２の固定部１３ｂと、第１の固定部１３ａと第２の固定部１３ｂとを繋ぐように弾性変形部１３ｃを備える。第１の固定部１３ａは、振動子３の結合部１１ｃと組み合わされて固定される箇所である。第２の固定部１３ｂは、振動子のＹ方向両側（つまり振動子のＸ方向と交差する方向の両端面である両側面の側）において、スライド部品３５の固定部３５ｂと固定される箇所である。第２の固定部１３ｂにより、振動子ユニット２が外部の部材であるスライド部品３５と取付けられる。弾性変形部１３ｃは、第１の固定部１３ａと第２固定部１３ｂとの間の４箇所に形成されている。 The support member 13 includes two first fixing portions 13a located at end portions in the X direction, two second fixing portions 13b located on both sides in the Y direction, and the first fixing portion 13a and the second fixing portion. The elastic deformation part 13c is provided so that the part 13b may be connected. The first fixing portion 13 a is a portion that is fixed in combination with the coupling portion 11 c of the vibrator 3. The second fixing portion 13b is a portion where the second fixing portion 13b is fixed to the fixing portion 35b of the slide component 35 on both sides in the Y direction of the vibrator (that is, on both side surfaces that are both end faces in the direction intersecting the X direction of the vibrator). is there. The vibrator unit 2 is attached to the slide component 35 which is an external member by the second fixing portion 13b. The elastic deformation portions 13c are formed at four locations between the first fixing portion 13a and the second fixing portion 13b.
支持部材１３は、振動子３のＺ方向上側に配置されており、これら支持部材１３及び振動子３の中心位置がＸ、Ｙ方向に略一致するように位置が決められているので振動子ユニット２はＸ方向及びＹ方向に対称な形状である。ここでフレキシブル基板１４は他の構成部品と比較して剛性が低いので、本実施形態においては対称性を阻害しないものとみなしている。 The support member 13 is disposed on the upper side of the vibrator 3 in the Z direction, and the position of the support member 13 and the vibrator 3 is determined so that the center positions thereof substantially coincide with each other in the X and Y directions. Reference numeral 2 denotes a shape symmetric with respect to the X direction and the Y direction. Here, since the flexible substrate 14 has low rigidity as compared with other components, in this embodiment, it is considered that the symmetry is not hindered.
支持部材１３の第２の固定部１３ｂがスライド部品３５に固定されている状態で、振動子３の二つの突起部１１ｂに外部からの力、又は変位が加えられると、これらの値に応じて支持部材１３の弾性変形部１３ｃに弾性変形を生じさせる力が発生する。 When an external force or displacement is applied to the two protrusions 11b of the vibrator 3 in a state where the second fixing portion 13b of the support member 13 is fixed to the slide component 35, according to these values. A force that causes elastic deformation in the elastic deformation portion 13c of the support member 13 is generated.
図６には、支持部材１３の作用を説明するための模式図を示している。図６において、支持部材１３、振動板１１、固定部３５ｂに関して説明に必要な箇所を模式的に示している。支持部材１３は振動型駆動装置１に組み込まれた状態を示しており、図６中では、第２の固定部１３ｂがスライド部品３５の固定部３５ｂに固定された状態を示している。 In FIG. 6, the schematic diagram for demonstrating the effect | action of the supporting member 13 is shown. In FIG. 6, portions necessary for the description regarding the support member 13, the diaphragm 11, and the fixing portion 35 b are schematically shown. The support member 13 is shown in a state where it is incorporated in the vibration type driving device 1, and in FIG. 6, the second fixing part 13 b is shown fixed to the fixing part 35 b of the slide part 35.
図６（ａ）は支持部材１３に弾性変形が生じていない状態を示しており、図６（ｂ）は外力の作用により支持部材１３に弾性変形が生じている状態を示している。 FIG. 6A shows a state in which the support member 13 is not elastically deformed, and FIG. 6B shows a state in which the support member 13 is elastically deformed by the action of an external force.
弾性変形部１３ｃは、薄板金属材料で形成されている支持部材１３の一部に所望の角度で曲げ加工が施された傾斜部としての調整部１３ｃ２を備えている。この調整部１３ｃ２にはＸ軸に対して角度Ａ２が与えられている。調整部１３ｃ２の断面の延長線の交点Ｃ１（傾斜部同士の傾斜方向の交点）は、支持部材１３が振動子ユニット２に組み込まれた状態において、第２の固定部よりも、突起部１１ｂと被駆動体４との接触面側に位置している。 The elastic deformation portion 13c includes an adjustment portion 13c2 as an inclined portion obtained by bending a part of the support member 13 made of a thin metal material at a desired angle. The adjusting portion 13c2 is given an angle A2 with respect to the X axis. The intersection C1 of the extension line of the cross section of the adjustment portion 13c2 (intersection in the inclination direction between the inclination portions) is in the state where the support member 13 is incorporated in the vibrator unit 2 and the protrusion 11b rather than the second fixing portion. It is located on the contact surface side with the driven body 4.
このように構成することにより、調整部１３ｃ２は矢印Ａ３に示す方向に剛性が低く、この矢印Ａ３とＸＺ面において直交する方向には剛性が大きくなるように形成される。さらに本実施形態においては、交点Ｃ１のＺ方向における位置が、突起部１１ｂのＺ方向における位置の高さと一致（位置が同じ）である。ここで本発明において、位置が「一致」、位置が「同じ」とは、厳密に一致していたり同じ位置にある場合だけでなく、位置が略一致、位置が略同じ場合も含む。なお、交点Ｃ１のＺ方向における位置は上記に限定する必要は無く、各部品の構造や静的な剛性の状態等に応じて調整すれば良い。 With this configuration, the adjusting portion 13c2 is formed so as to have low rigidity in the direction indicated by the arrow A3 and to have high rigidity in a direction orthogonal to the arrow A3 in the XZ plane. Furthermore, in the present embodiment, the position of the intersection C1 in the Z direction coincides with the height of the position of the protrusion 11b in the Z direction (the position is the same). Here, in the present invention, the position “match” and the position “same” include not only the case where the positions are exactly the same or the same position, but also the case where the positions are substantially the same and the positions are substantially the same. The position of the intersection C1 in the Z direction need not be limited to the above, and may be adjusted according to the structure of each component, the state of static rigidity, and the like.
図６において、支持部材１３が振動子ユニット２に組み込まれた状態で振動子３の突起部１１ｂが受ける外力を、模式的にＦ１で表わしている。この外力Ｆ１は、振動型駆動装置１を作動させている状態（つまり、振動子ユニット２と被駆動体４とを相対移動させている状態）で、被駆動体４から受ける反力であるのでＸ方向と等しい。 In FIG. 6, the external force received by the protrusion 11b of the vibrator 3 in a state where the support member 13 is incorporated in the vibrator unit 2 is schematically represented by F1. This external force F1 is a reaction force received from the driven body 4 in a state where the vibration type driving device 1 is operated (that is, a state where the vibrator unit 2 and the driven body 4 are relatively moved). Equal to the X direction.
この外力Ｆ１が加えられている時、支持部材１３の２箇所の弾性変形部１３ｃには、振動板１１、第１の固定部１３ａ（図５参照）を介して力が伝達される。また、弾性変形部１３ｃの一端は、第２の固定部１３ｂが固定部３５ｂに固定されていることにより変位が制限されている。 When this external force F1 is applied, force is transmitted to the two elastically deforming portions 13c of the support member 13 via the diaphragm 11 and the first fixing portion 13a (see FIG. 5). Further, the displacement of the one end of the elastic deformation portion 13c is limited by the second fixing portion 13b being fixed to the fixing portion 35b.
振動子ユニット２は、第２の固定部１３ｂにより保持されており、一方で突起部１１ｂにＸ方向の外力が加えられることになる。このような状態での弾性変形部１３ｃ等の変形や姿勢変化を図６（ｂ）に示している。ただし図６においては変形等を誇張して示しており、実際の変形はより小さいものとなっている。弾性変形部１３ｃのうち、調整部１３ｃ２に生じる曲げ変形は非常に小さく、この箇所以外の弾性変形部１３ｃに曲げ変形が生じることになる。その結果、図６（ｂ）に示されるような変形状態となる。 The vibrator unit 2 is held by the second fixing portion 13b, while an external force in the X direction is applied to the protrusion 11b. FIG. 6B shows the deformation and posture change of the elastic deformation portion 13c and the like in such a state. However, in FIG. 6, the deformation and the like are exaggerated, and the actual deformation is smaller. Of the elastic deformation portion 13c, the bending deformation generated in the adjustment portion 13c2 is very small, and the bending deformation occurs in the elastic deformation portion 13c other than this portion. As a result, a deformed state as shown in FIG.
このように弾性変形部１３ｃが変形すると、振動板１１、つまり図６では省略されている振動子３は、図６中矢印で示したｄＸ、即ちＸ方向に変位するように姿勢変化が生じることになる。これにより、外力Ｆ１による振動子３の姿勢変化からはモーメント力の発生が生じることを抑制することが出来ている。 When the elastically deforming portion 13c is deformed in this way, the vibration plate 11, that is, the vibrator 3 omitted in FIG. 6, is changed in posture so as to be displaced in the dX direction indicated by the arrow in FIG. become. Thereby, generation | occurrence | production of moment force can be suppressed from the attitude | position change of the vibrator | oscillator 3 by the external force F1.
つまり、本実施形態の支持部材１３の弾性変形部１３ｃは、振動子に対して、Ｙ方向を軸とした回転運動をさせる力よりも、Ｘ方向に変位させる力が多くかかるよう構成されている。 That is, the elastically deforming portion 13c of the support member 13 of the present embodiment is configured such that more force is applied to the vibrator in the X direction than the force that causes the vibrator to rotate about the Y direction. .
この結果、外力Ｆ１が加えられても突起部１１ｂにはＺ方向の力が発生せず、安定した接触状態を維持することが可能となる。 As a result, even if the external force F1 is applied, no force in the Z direction is generated in the protrusion 11b, and a stable contact state can be maintained.
（参考例）
次に、従来提案されている特許文献２と同様の構成の支持部材を用いた振動型駆動装置の例を説明する。図８は、本参考例における振動型駆動装置１ａの分解斜視図である。本参考例で示す振動型駆動装置１ａは、第一基部３１と二つの第二基部３２とにより基台が形成されている。そして、二つのガイド棒３４が、二つの第二基部に両側を保持され、Ｘ方向に沿うように配される。スライド部品３５は、二つのガイド棒３４と組み合わされてＸ方向のみに相対移動可能となる。
(Reference example)
Next, an example of a vibration type driving device using a support member having the same configuration as that of Patent Document 2 proposed in the past will be described. FIG. 8 is an exploded perspective view of the vibration type driving device 1a in the present reference example. In the vibration type driving device 1a shown in the present reference example, a base is formed by the first base portion 31 and the two second base portions 32. The two guide rods 34 are held on both sides by the two second bases and are arranged along the X direction. The slide part 35 can be relatively moved only in the X direction in combination with the two guide bars 34.
スライド部品３５の上部には振動子ユニット２が配される。スライド部品３５には二つの伝達部３５０ｂが形成されている。この伝達部３５０ｂは図中Ｚ方向に向いた開口が形成されている。一方、振動子ユニット２には後述する伝達部１５ｂが形成されており、スライド部品３５の伝達部３５０ｂと振動子ユニット２の伝達部１５ｂとが嵌め合わされて推力の伝達が行われる。 The vibrator unit 2 is disposed above the slide component 35. Two transmission parts 350 b are formed in the slide part 35. The transmission portion 350b is formed with an opening in the Z direction in the figure. On the other hand, the transducer unit 2 is formed with a transmission unit 15b, which will be described later, and the transmission unit 350b of the slide part 35 and the transmission unit 15b of the transducer unit 2 are fitted together to transmit thrust.
また、スライド部品３５の上部には加圧ばね３６が配置固定されている。加圧ばね３６は板バネ形状であり、図中Ｚ方向のバネ力の発生を行うものである。加圧ばね３６の自由端側は振動子ユニット２を形成する振動子３に接触している。 A pressure spring 36 is disposed and fixed on the slide part 35. The pressurizing spring 36 has a leaf spring shape and generates a spring force in the Z direction in the figure. The free end side of the pressure spring 36 is in contact with the vibrator 3 forming the vibrator unit 2.
振動子ユニット２のＺ方向上部には、振動子ユニット２とのＸ方向の相対移動運動を行う被駆動体４が配される。被駆動体４は実施形態１と同様に角棒形状であり、例えばマルテンサイト系ステンレス材で形成される。被駆動体４は両端部を被駆動体保持部材３３と第二基部３２とで挟み込まれて固定されている。 A driven body 4 that performs relative movement in the X direction with respect to the vibrator unit 2 is disposed on the top of the vibrator unit 2 in the Z direction. The driven body 4 has a square bar shape as in the first embodiment, and is formed of, for example, a martensitic stainless material. The driven body 4 is fixed by being sandwiched between the driven body holding member 33 and the second base 32 at both ends.
被駆動体４と振動子ユニット２との間の推力を発生させるにために必要な摩擦力を発生させるため、加圧ばね３６の発生するバネ力を用いて被駆動体４と振動子ユニット２とが加圧接触されている。加圧ばね３６に変形量を与えて所望の加圧接触を行うには、振動子ユニット２とスライド部品３５とがＺ方向に相対的に移動可能である必要があり、この機能は伝達部３５０ｂと１５ｂとがＺ方向に相対移動可能とすることで与えられている。 In order to generate a frictional force necessary to generate a thrust between the driven body 4 and the vibrator unit 2, the driven body 4 and the vibrator unit 2 are used by using the spring force generated by the pressure spring 36. Are in pressure contact. In order to apply a deformation amount to the pressure spring 36 to perform a desired pressure contact, the vibrator unit 2 and the slide part 35 need to be relatively movable in the Z direction. And 15b are given by allowing relative movement in the Z direction.
参考例の振動型駆動装置１ａに用いられている振動子ユニット２を、図９を用いて説明する。振動子ユニット２は、振動子３と支持部材である振動子保持部品１５とを組み合わせて構成されている。振動子ユニット２と被駆動体４とはＸ方向に相対移動運動が行われる。ここで、振動子３の構成や振動方式等は上述の実施形態１と同様であるため重複する説明を省略する。 The vibrator unit 2 used in the vibration type driving device 1a of the reference example will be described with reference to FIG. The vibrator unit 2 is configured by combining the vibrator 3 and a vibrator holding component 15 that is a support member. The vibrator unit 2 and the driven body 4 are relatively moved in the X direction. Here, since the configuration, the vibration method, and the like of the vibrator 3 are the same as those in the first embodiment described above, a duplicate description is omitted.
振動子保持部品１５は金属部品で形成されており、４箇所の枠部１５ｃ及びこれら枠部１５ｃで繋げられるように二つの固定部１５ａ及び二つの伝達部１５ｂが形成されている。振動子保持部品１５は、振動子３と二つの固定部１５ａを介して接合される。伝達部１５ｂはＹ方向に延出するように配された円筒形状の部位であり、この円筒形状の中心軸のＺ方向の位置は振動板１１の二つの突起部１１ｂと一致するように形成されている。 The vibrator holding component 15 is formed of a metal component, and is formed with four frame portions 15c and two fixing portions 15a and two transmission portions 15b so as to be connected by these frame portions 15c. The vibrator holding component 15 is joined to the vibrator 3 via the two fixing portions 15a. The transmission portion 15b is a cylindrical portion arranged so as to extend in the Y direction, and the position in the Z direction of the central axis of the cylindrical shape is formed so as to coincide with the two protrusion portions 11b of the diaphragm 11. ing.
図１０は、振動子ユニット２をＺ方向中央付近で見たＸＺ断面図である。伝達部１５ｂを点線で示している。振動子ユニット２には被駆動体４との間に加圧力ＦＺ０が作用している。また、振動子ユニット２には被駆動体４とＸ方向に相対移動を行うため、二つの突起部１１ｂには被駆動体からの反力が作用する。この相対移動により発生する反力ＦＸ１を矢印で示している。さらに二つの突起部１１ｂが受ける力ＦＸ１により、二つの伝達部１５ｂにはＦｘと逆向きの力ＦＸ２が発生する。 FIG. 10 is an XZ cross-sectional view of the vibrator unit 2 viewed near the center in the Z direction. The transmission unit 15b is indicated by a dotted line. A pressing force FZ0 is applied between the vibrator unit 2 and the driven body 4. Further, since the vibrator unit 2 moves relative to the driven body 4 in the X direction, reaction force from the driven body acts on the two protrusions 11b. The reaction force FX1 generated by this relative movement is indicated by an arrow. Further, due to the force FX1 received by the two protrusions 11b, a force FX2 opposite to Fx is generated in the two transmission portions 15b.
これらの力ＦＸ１とＦＸ２は、大きさが等しく、互いに逆向きである。仮にＦＸ１とＦＸ２がＺ方向に異なる位置であると、振動子ユニット２にはＹ軸回りのモーメント力が生じることとなる。本構成の場合、このモーメント力は突起部１１ｂにＺ方向の力として作用することとなる。このＺ方向の力が生じると元々所望の値として設定している加圧力ＦＺ０を変動させることになり、振動型駆動装置としての性能に変化が生じてしまう。このような影響を避けるため、本参考例では、伝達部１５ｂは二つの突起部１１ｂとＺ方向に略同位置の位置となるように配してＹ軸回りのモーメントが発生しないようにしている。 These forces FX1 and FX2 are equal in magnitude and are opposite to each other. If FX1 and FX2 are at different positions in the Z direction, a moment force around the Y axis is generated in the vibrator unit 2. In the case of this configuration, this moment force acts on the protrusion 11b as a force in the Z direction. When the force in the Z direction is generated, the pressure FZ0 that is originally set as a desired value is changed, and the performance as the vibration type driving device is changed. In order to avoid such an influence, in this reference example, the transmission portion 15b is arranged so as to be substantially in the same position as the two projection portions 11b in the Z direction so that a moment around the Y axis is not generated. .
このように、本参考例では、振動子ユニット２の発生する推力の伝達が、スライド部品３５の伝達部３５０ｂと支持部材である振動子保持部品１５の伝達部１５ｂとの嵌め合いを介して行われている。この伝達部３５０ｂと１５ｂは前述のようにＺ方向に相対移動可能であることが必要であり、そのためわずかながらでもＸ方向に隙間が与えられている。しかしながら、本参考例では、この隙間により振動子ユニット２と被駆動体４とのＸ軸方向の相対移動変位を直接スライド部材３５に伝達することができず、高精度の位置決めが困難なものとなる。また、ばね力を利用して前記隙間を排除するなどの構成も考えられるが、そのためには部品点数や質量、スペースの増加などの課題が生じてしまう。 Thus, in this reference example, the transmission of the thrust generated by the vibrator unit 2 is performed through the fitting between the transmission part 350b of the slide part 35 and the transmission part 15b of the vibrator holding part 15 as a support member. It has been broken. The transmission parts 350b and 15b need to be relatively movable in the Z direction as described above, and therefore a gap is provided in the X direction even though it is slightly. However, in this reference example, the relative movement displacement in the X-axis direction between the vibrator unit 2 and the driven body 4 cannot be directly transmitted to the slide member 35 due to this gap, and high-precision positioning is difficult. Become. Moreover, although the structure of eliminating the said clearance gap using a spring force etc. is also considered, the subjects, such as an increase in a number of parts, mass, and a space, will arise for that purpose.
（実施形態２）
第１の実施形態で説明した振動型駆動装置１は、レンズ駆動用途として用いることができる。本実施形態では、第１の実施形態の振動型駆動装置１を撮像装置（光学機器）に用いた例について図１１を用いて説明する。
(Embodiment 2)
The vibration type driving device 1 described in the first embodiment can be used for lens driving. In the present embodiment, an example in which the vibration type driving device 1 of the first embodiment is used in an imaging device (optical apparatus) will be described with reference to FIG.
図１１は、レンズ鏡筒を備えた撮像装置を説明するためのブロック図である。第１レンズユニット３１０〜第４レンズユニット３４０の光軸上の後方（レンズを通過した光が入射する位置）に撮像素子８１０が配置される。この撮像素子８１０の出力はカメラ処理回路８２０に接続されている。カメラ処理回路８２０の一方の出力はＡＥゲート８３０を介してＣＰＵ８４０に接続され、他方の出力はＡＦゲート８５０、ＡＦ信号処理回路８６０を介してＣＰＵ８４０に接続されている。 FIG. 11 is a block diagram for explaining an imaging device including a lens barrel. The image sensor 810 is arranged behind the first lens unit 310 to the fourth lens unit 340 on the optical axis (a position where light that has passed through the lens is incident). The output of the image sensor 810 is connected to the camera processing circuit 820. One output of the camera processing circuit 820 is connected to the CPU 840 via the AE gate 830, and the other output is connected to the CPU 840 via the AF gate 850 and the AF signal processing circuit 860.
第２レンズユニット３２０の位置を検出する第１のリニアエンコーダ８７０、光量調節ユニット３５０の絞りを検出する絞りエンコーダ８８０、第４レンズユニット３４０の位置を検出する第２のリニアエンコーダ８９０の出力はＣＰＵ８４０に接続されている。リニアエンコーダ８７０、８９０はそれぞれ第２レンズユニット３２０及び第４レンズユニット３４０の光軸方向での相対位置（基準位置からの移動量）を検出する。 The output of the first linear encoder 870 that detects the position of the second lens unit 320, the aperture encoder 880 that detects the aperture of the light amount adjustment unit 350, and the output of the second linear encoder 890 that detects the position of the fourth lens unit 340 are the CPU 840. It is connected to the. The linear encoders 870 and 890 detect the relative positions (movement amounts from the reference position) of the second lens unit 320 and the fourth lens unit 340 in the optical axis direction, respectively.
ＣＰＵ８４０の出力は、振動型駆動装置１（図１参照）の振動子３と、光量調整ユニット３５０の駆動源であるメータ９３０に接続されている。ＣＰＵ８４０は、撮像装置の動作の制御を行う制御回路であり、カメラ処理回路８２０は撮像素子８１０の出力に対して増幅やガンマ補正などを施す。特定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＥゲート８３０及びＡＦゲート８５０を通過する。これらのゲート８３０、８５０により、露出決定及びピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲が全画面内から設定される。ＡＦ信号処理回路８６０は、オートフォーカス（ＡＦ）用であり、映像信号の高周波成分を抽出してＡＦ評価値信号を生成する。 The output of the CPU 840 is connected to the vibrator 3 of the vibration type driving device 1 (see FIG. 1) and a meter 930 that is a driving source of the light amount adjustment unit 350. The CPU 840 is a control circuit that controls the operation of the imaging apparatus, and the camera processing circuit 820 performs amplification, gamma correction, and the like on the output of the imaging element 810. The contrast signal of the video signal subjected to the specific processing passes through the AE gate 830 and the AF gate 850. By these gates 830 and 850, an optimal signal extraction range for determining exposure and focusing is set from within the entire screen. The AF signal processing circuit 860 is for autofocus (AF), and extracts a high frequency component of the video signal to generate an AF evaluation value signal.
以上説明したように、第１の実施形態で説明した振動型駆動装置１は、撮像装置のレンズを移動させる用途として用いることができる。 As described above, the vibration type driving device 1 described in the first embodiment can be used for moving the lens of the imaging device.
１ 振動型駆動装置
２ 振動子ユニット
３ 振動子
４ 被駆動体
１１ 振動板
１２ 圧電素子板
１３ 支持部材
３１ 第一基部
３２ 第二基部
３３ 被駆動体枠
３４ ガイド棒
３５ スライド部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibrating type drive device 2 Vibrator unit 3 Vibrator 4 Driven body 11 Vibrating plate 12 Piezoelectric element plate 13 Support member 31 1st base 32 Second base 33 Driven body frame 34 Guide rod 35 Slide parts
Claims (7)
前記支持部材は、
前記振動子の前記第１の方向における両方の端部に設けられた結合部と固定される第１の固定部と、前記振動子の前記第１の方向と交差する方向の両端面である両側面の側において前記外部の部材と固定される第２の固定部と、前記第１の固定部と前記第２の固定部との間に夫々設けられた弾性変形部と、を有し、
前記弾性変形部は夫々、前記第１の方向に対して傾斜する傾斜部を備え、
前記第２の固定部に対して対称な位置に設けられた前記傾斜部同士の傾斜方向の交点が、前記第２の固定部よりも、前記突起部と前記被駆動体との接触面側に位置するように前記傾斜部が構成されていることを特徴とする振動型駆動装置。 A vibrator having a protrusion, and a support member for supporting the vibrator and fixing the vibrator to an external member, in a state where the protrusion is pressurized by vibration excited by the vibrator. A vibration type driving apparatus that moves a driven body that comes into contact with the vibrator in a first direction,
The support member is
A first fixing portion fixed to a coupling portion provided at both ends of the vibrator in the first direction, and both sides that are both end faces of the vibrator in a direction intersecting the first direction A second fixing portion fixed to the external member on the surface side, and an elastic deformation portion provided between the first fixing portion and the second fixing portion, respectively.
Each of the elastic deformation portions includes an inclined portion that is inclined with respect to the first direction,
The intersection in the inclination direction of the inclined portions provided at positions symmetrical to the second fixed portion is closer to the contact surface side of the protrusion and the driven body than the second fixed portion. A vibration type driving apparatus, wherein the inclined portion is configured to be positioned.
前記支持部材は、
前記振動子の前記第１の方向における両方の端部に設けられた結合部と固定される第１の固定部と、前記振動子の前記第１の方向と交差する方向の両端面である両側面の側において前記外部の部材と固定される第２の固定部と、前記第１の固定部と前記第２の固定部との間に夫々設けられた弾性変形部と、を有し、
前記弾性変形部は、前記相対移動による前記被駆動体からの反力が前記突起部に加わった場合に、前記振動子に対して、前記第１の方向及び前記加圧の方向に対して直交する方向を軸とした回転運動をさせる力よりも、前記第１の方向に変位させる力が大きくかかるよう構成されていることを特徴とする振動型駆動装置。 A vibrator having a protrusion, and a support member for supporting the vibrator and fixing the vibrator to an external member, in a state where the protrusion is pressurized by vibration excited by the vibrator. A vibration type driving apparatus that moves a driven body that comes into contact with the vibrator in a first direction,
The support member is
A first fixing portion fixed to a coupling portion provided at both ends of the vibrator in the first direction, and both sides that are both end faces of the vibrator in a direction intersecting the first direction A second fixing portion fixed to the external member on the surface side, and an elastic deformation portion provided between the first fixing portion and the second fixing portion, respectively.
The elastic deformation portion is orthogonal to the first direction and the pressurizing direction with respect to the vibrator when a reaction force from the driven body due to the relative movement is applied to the protrusion. A vibration-type driving device is configured such that a force that is displaced in the first direction is larger than a force that causes a rotational movement about the direction to be performed.
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