JP4309736B2 - 振動波リニアモータ - Google Patents
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Description
また、上記の特性を生かし、振動子をレンズ保持部材である鏡枠に一体に設け振動子により固定軸に対して鏡枠を進退させるようにして、超音波モータをカメラの鏡枠の進退移動用の駆動源として用いることが提案されている。(例えば、特許文献2参照。)
また、超音波モータを使用したカード搬送装置も提案されている。この超音波モータは、多重モード振動をするリング状の振動板と、この振動板をガイドする溝が形成された一対のガイドレールとを備えている。そして、一方のガイドレールには可動レールが配置され、この可動レールを振動板に圧接している。これにより、振動板を振動させることで振動板がガイドレールに沿って直線的に移動するというものである。(例えば、特許文献3参照。)
また、振動体と披駆動部である軸を圧接ローラを用いて圧接し、振動体を超音波振動させることで軸を直線的に移動させるリニア超音波モータも提案されている。そして、振動体と軸部の圧接部において、振動体の断面形状をV字状や円弧状にする旨が記載されてい
る。(例えば、特許文献4参照。)
また、特許文献2の発明は、超音波モータが他の装置からの独立体でなく振動子がレンズ保持部材の鏡枠と一体に設けられ、鏡枠をガイドする長軸に振動子が駆動係合している点で、設計上の自由度が制約される虞がある。
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、簡単な構成で小型化を可能にした振動波リニアモータを提供することである。
この振動波リニアモータは、例えば上記振動子の上記規制部材に対する相対的移動方向における移動範囲を制限する第1の制限手段を有するように構成される。
また、上記振動波リニアモータにおいて、上記第1の制限手段は、上記傾きφが上記傾きθよりも小さい範囲になるように上記振動子の移動範囲を制限するように構成され、また、例えば上記押圧手段は、上記第2の規制部材の2点に対して上記押圧力を作用させ、上記第1の制限手段は、上記振動子の相対的移動方向において当該2点の外側に上記駆動接触部がはみ出さないように上記振動子の移動範囲を制限するように構成される。
上記第2の制限手段は、例えば上記保持手段に固定されているように構成され、また、例えば上記保持手段の一部が兼ねるように構成され、また、例えば上記傾きφが上記傾きθよりも小さい範囲で上記第2の規制部材の移動を許容するように構成される。
図1(a) は、本発明の振動波リニアモータを搭載したレンズ装置を示す外観斜視図であり、同図(b) は、同図(a) に示すレンズ装置のA−A´矢視断面を同図(a) の矢印a方向から見た図であり、レンズユニット各部の概略の構成を示している。
同図(a) に示すレンズ装置1は、特には図示しない本体装置のハウジングの撮影レンズ窓から撮影光軸O1(図では鉛直方向で示している)に沿ってレンズL1に入射する被写体からの光束を、レンズL1と一体なプリズムによって、水平方向にほぼ直角に(図では斜め右上方向に)折れ曲がるように反射させる。このレンズ装置1は、上記折り曲げられた同図(b) に示す第2の光軸O2に沿って、上記の入射光束を、レンズ装置1の端部(図では斜め右上方向端部)に配設されている例えばCCDなどからなる撮像素子14まで導いて撮像画像を生成する。
これら第1の固定鏡枠部15と第2の固定鏡枠部16との間に、上記第1の移動レンズ部9を保持する第1の移動鏡枠17、第2の移動レンズ部11を保持する第2の移動鏡枠18、及び第3の移動レンズ部12を保持する第3の移動鏡枠19が配置されている。
上記第1の移動鏡枠17、第2の移動鏡枠18、及び第3の移動鏡枠19は、上記の第1の移動レンズ部9、第2の移動レンズ部11及び第3の移動レンズ部12を、上記のレンズL1(以下、プリズムL1ともいう)によりほぼ直角に折り曲げられた第2の光軸O2に沿って、それぞれ独立に移動可能に保持している。
また、上記第1の移動レンズ部9と第2の移動レンズ部11の間の21は、絞り位置を示している。
図3は、同じく上記レンズ装置1を天地を逆にして下方から見た分解斜視図である。尚、上記の図2及び図3には、図1(a),(b) に示した構成と同一の構成部分には図1(a),(b) と同一の番号を付与して示している。
これにより、金属フレーム23(23a、23b)は、長手方向(前述した折り曲げられた第2の光軸O2方向でもある)に直角な断面が、1つの主面と長手方向の1つの側面からなるL字型のフレームを構成し、少量の材料で剛性を形成する理想的な構造のフレームとなっている。
そして、第1の固定鏡枠部15は図1(b) にも示したプリズムL1及び図2と図3には図示を省略しているがレンズL2が保持されて固定される。また第2の固定鏡枠部16には、これも図2と図3には図示を省略しているが図1(b) に示したレンズL9が保持されて固定される
これら第1の固定鏡枠部15と第2の固定鏡枠部16との間に、図1(b) にも示した3つの移動鏡枠(第1の移動鏡枠17、第2の移動鏡枠18、及び第3の移動鏡枠19)が配置される。
上記3つの移動鏡枠が組み込まれるに先立って、ズーム用シャフトカム25が、主固定鏡枠22の開放側の長手方向側面の且つ第1の固定鏡枠部15の側部に近接して配置される。ズーム用シャフトカム25は、カム部のカム溝が設けられた周面を形成する太径部と、太径部の両端から同軸に突設された細径部26(26a、26b)を有しており、撮像素子14とは反対側端部に突設されている細径部26aにはギア27が固設されている。
付勢板バネ32の3個の曲がり足部32−1を金属フレーム23cの3個の切欠部33に係合させながら、付勢板バネ32の本体部が金属フレーム23c側に押し込まれると、止め切片32−2の先端が凸部34の周面に係止することにより、付勢板バネ32が金属フレーム23cの外面に位置固定され、その付勢バネ部32−3の先端部によりズーム用シャフトカム25の凸部31が押し付勢されて、位置決めされる。
更に、この絞り・シャッタユニット42の下方に、第3の移動鏡枠19を移動駆動するための振動波リニアモータ46と磁気センサユニット47とが、主固定鏡枠22の短手方向に並んで重なるようにして配置される。
磁気センサユニット47は(図3参照)、磁気センサホルダ48、磁気センサ49、磁気スケール51、及び付勢バネ52を備えている。
このように、上述した各部材が配置された後、図1(b) に示した移動レンズ部9、11、及び12(図2と図3には図示を省略)をそれぞれ接着剤で固定された第1の移動鏡枠17、第2の移動鏡枠18、及び第3の移動鏡枠19が組み付けられる。
これら第1の移動鏡枠17、第2の移動鏡枠18及び第3の移動鏡枠19は(図2参照)、それぞれ、軸受部53(53−1、53−2、53−3)を備え、これらの軸受部53には、それぞれ、ガイド孔54(54−1、54−2、54−3)が設けられている。
更に、第1の移動鏡枠17の上記軸受部53とU字切欠部55とを有する後端部と対向する前端部外面56と(図2参照)上記軸受部53が配置される側面部57との境界に形成される段差部58には、光反射部材59が貼着されて配置される。
また、第3の移動鏡枠19の軸受部53−3に一体に横方向に立設される側面には光反射部材62が貼着されている。
この凸部63は、上述した装置全体を薄型にするために小判形のレンズの後部平坦部分に対応する枠壁が切り欠かれて欠如している鏡枠の強度を補強するために設けられている。
これにより、第1,第2及び第3の移動鏡枠17、18及び19(つまり3個の移動レンズ部9、11、12)は、図1(b) に示す光軸O2方向に移動可能に支持される。
また、上記3個の移動鏡枠の組み付けに先立って、第1の固定鏡枠部15と第2の固定鏡枠部16のそれぞれ金属フレーム23bで構成される閉側面と開口主面とに最も近接する位置に形成された他の2つのガイド軸支持孔67(図3参照)により両端を支持されて第2のガイド軸68が配置される。
上記のようにカムフォロア61がズーム用シャフトカム25のカム溝に嵌入することにより、ズーム用シャフトカム25と第1の移動鏡枠17及び第2の移動鏡枠18とが摺動自在に係合する。
これら二本のガイド軸により支持されて、3個の移動鏡枠(17、18、19)が、光軸O2方向に摺動可能に規制され且つ一方のガイド軸により他方のガイド軸周りの回転を禁止され、光軸O2に直角方向の位置決めをされて主固定鏡枠22内に配置される。
これにより、ズーム用シャフトカム25のカム溝に係合するそれぞれのカムフォロア61−1、61−2が、ズーム用シャフトカム25のカム溝の溝壁のそれぞれ相反する片側に押し付けられるようになり、したがって、ズーム用シャフトカム25の回転駆動時のカム溝とカムフォロア間に生じる遊びが解消される、これにより、左移動時と右移動時における位置関係が正しく制御される。
この後、撮像素子14が第2の固定鏡枠部16の下面に取り付けられる。また、金属フレーム23aと同一面にある第1の固定鏡枠部15の面の、第1の移動鏡枠17に取り付けられている光反射部材59に対応する位置にフォトセンサ取付孔71が設けられており、このフォトセンサ取付孔71にフォトセンサ72が配置される。
<振動波リニアモータの全体構成>
続いて、合焦用の第3の移動レンズ部12を保持する第3の鏡粋の移動を駆動する振動波リニアモータについて説明する。
更に、この振動子70の駆動接触部76を介して振動子本体75を上下から移動方向に並行に挟持して振動子70の移動をガイドする2本のガイド軸77(77−1、77−2)と、これらを位置決めしながら全体を支持する支持部78とを備えている。上記の駆動接触部76は、それぞれの配設面において、ガイド軸77の方向に突出するように形成されている。
また、その下のガイド軸77−2の両端部近傍で、螺旋バネ83による付勢を行っているので、振動子70の進行方向全体に亘って下のガイド軸77−2を均等に振動子70に押圧することができ、したがって、振動子70の位置が何処に在っても、その駆動接触部を常に安定してガイド軸77に押圧させることができ振動子70の安定した進退移動を実現することができる。
上記の駆動接触部76は、第1又は第2のガイド軸77との接触面に、第1又は第2のガイド軸77から適正にガイドされる(あるいは規制される)ための凹状の切り欠き部が設けられており、これにより、振動子70は、駆動接触部76を介して第1又は第2のガイド軸77に沿った方向のみに移動するように移動方向を規制されている。
<振動子の構成>
図5(a) は、上記のような振動波リニアモータ46の振動子70の正面図であり、同図(b) は、その側面図、同図(c) は、同図(a),(b) に示す振動子70の圧電体シートと電極配置を示する図である。また、同図(d),(e) は、振動子の他の構成例を2例示す図であり、同図(f) は、連結型駆動接触部の他の形状の例を示す図である。
同図(a),(b) に示すように、振動子70は、積層された圧電体シート86から成る圧電体シート層87とその下方に積層された弾性体シート88から成る弾性体シート層89とで構成された振動子本体75と、振動子本体75の圧電体シート86の積層方向の対向する2面にそれぞれ設けられた複数個(本例では合計4個)の駆動接触部76とで構成されている。
上記の駆動接触部76は、絶縁体シート91のそれぞれ外側面に密着して形成されている。また、各2個の駆動接触部76は、それぞれ単体ではなく、板状部材から成る平板部92と一体に形成され、これにより2個の駆動接触部76が相互に連結された連結型駆動接触部93(全体が接触部ではなく2つの駆動接触部76が接触部を形成している)を形成している。また、この連結型駆動接触部93は振動子本体75とは別体で形成されている。
また、連結型駆動接触部93の平板部92の大きさは、振動子本体75の面に一致する大きさに形成することが好ましい。(連結型駆動接触部93と振動子本体75とが互いに固着する面は、形状、大きさが同一であること、すなわち、連結型駆動接触部93の底面は、連結型駆動接触部93が固着されるべき振動子本体の面と同一であることが好ましい。)
このようにすると、連結型駆動接触部93を振動子本体75に取り付ける際に位置合わせが容易となって組み立て作業の能率が向上する。なお、図5(f) 下側の連結型駆動接触部93のように平板部92(連結型駆動接触部93)の一端が振動子本体75の面の一端と揃っているだけでも同じ目的を達成することができる。
他方は同じく左右二方に分けてほぼ前面にA−内部電極箔96とB+内部電極箔97を形成された圧電体シート86nである。上記A−内部電極箔96とB+内部電極箔97には、それぞれ左右の中央に近い位置に、外部と接続するための端子96−1と端子97−1が圧電体シート86nの上記と同じ一方の側方に突出して形成されている。
本例では、圧電体シート層87は、これら2種類の圧電体シート86mと86nとを、それぞれ24枚ずつ合計48枚のシート層として、交互に重ねて構成されている。
上記のA+内部電極箔94、A−内部電極箔96、B+内部電極箔97、及びB−内部電極箔95からそれぞれ圧電体シート86(86m、86n)の一方の側方に突出して形成されている外部接続用の端子94−1、95−1、96−1及び97−1は、同図(a) に示す振動子本体75の一方の側面(図4(a),(b) に示した2本のガイド軸77に並行で且つガイド軸77に対面していない2つの側面のうちの一方の側面)において、焼き付け銀より成るA+電極接続外部端子98、A−電極接続外部端子99、B+電極接続外部端子101、及びB−電極接続外部端子102にそれぞれ接続されている。
尚、本例における振動子本体75の寸法は、例えば、長手方向の寸法が10mm、短手方向の寸法が2mm、そして高さが2.5mmの形状で構成されている。この振動子本体75には、図5(a) に示すように、図4(a),(b) では図示省略したピン部材取り付け孔103が、上記のA相電極とB相電極のほぼ中間、つまり振動子本体75のほぼ央部に形成されている。このピン部材取り付け孔103については後述する。
<駆動原理>
図6は、上記構成の振動波リニアモータ46を駆動制御する駆動回路を示す図である。同図に示す駆動回路110は、AF(オートフォーカス)回路109と共に図1(a) に示した回路基板2に搭載されている。
発振回路112は、移動信号を受け取ると超音波駆動電圧をAMP(増幅器)114−1を介して振動波リニアモータ46のA相電極98、99に印加し、他方で同じ超音波駆動電圧を90°移相回路113に出力する。
前述したように第3の移動鏡枠19の絶対位置はリフレクタ(光反射部材62)と反射型フォトセンサ73によって予め検出されており、この絶対位置はCPU111に通知されている。
先ず、図5(a) に示した振動子本体75のA相電極98,99、及びB相電極101、102に、同位相で周波数160kHz近傍の交番電圧を印加すると、振動子本体75には1次の縦振動が励起される。また、上記A相電極98,99、及びB相電極101、102に、逆位相で周波数160kHz近傍の交番電圧を印加すると、振動子本体75には2次の屈曲振動が励起される。
尚、本実施の形態では、共振周波数に関して、屈曲2次振動の共振周波数を縦1次振動の共振周波数より数%程度(望ましくは3%程度)低くなるように設計している。このように構成することで、後述するように振動波リニアモータとしての出力特性を大幅に向上させることができる。
この場合、振動子70の底面にある駆動接触部76の位置での超音波振動による楕円振動の回転の向きと、上面に配置してある駆動接触部76の位置での超音波振動による楕円振動の回転の向きとは逆になる。
上記の縦方向への伸縮幅dhの振動と、長手方向への幅dwの振り子状振動とで、この中央部cにも楕円運動が発生する。この中央部cにおける楕円運動の周期は、上述した長手方向端部又はそれよりも中央部寄りの駆動接触部76(図5参照)の楕円運動の周期よりも約90°のずれを持っている。
また、図8(b) は、A相電極98,99が、B相電極101、102よりも、印加される交番電圧の位相がπ/2だけ進んでいる場合の動作を示しており、振動子70の底面の駆動接触部76は時計回り方向の回転をしており、他方、上面の駆動接触部76は反時計回り方向の回転をしている。この場合に振動子70に発生する駆動力は、図8(a) の場合と逆方向になる。
尚、図8(c),(d) 及び同図(e),(f) に示す振動子74の内部の構成は、図5(a) 〜(f) に例示した振動子70の内部構成と同一である。
このように、振動子本体75の図7(a),(b) に示した縦振動と屈曲振動とから合成される楕円振動が、4個又は3個の駆動接触部76を介して図4に(a),(b) に示す2本のガイド軸77に作用し、その反作用として振動子本体75が、2本のガイド軸77に沿って、支持部78の両立設部78−2間を進退移動する。これが、本発明における振動波リニアモータの動作原理である。
また、本例では、振動子70(又は74)が、ほぼ直方体形状であるので、このような場合は、縦振動と屈曲振動により上記の駆動力が得られるが、駆動接触部に楕円振動を起こして駆動力を得られるのであれば、振動子は他の形状でもよい。また、1または複数の、同じまたは整数倍の周波数のモードを同時に励起しても、同じような振動運動を得ることができる。
<連結部の構成>
次に、上述したような楕円振動による振動子70の振動波リニアモータ46内での2本のガイド軸77に沿った進退移動力を、第3の移動鏡枠19の移動駆動力として取り出す構成について説明する。
図10(a) は、図9(b) を矢印c方向に見た図、図10(b) は図9(b) のA−A´矢視断面図である。
板バネ119は、平らな本体部119−1と、この本体部119−1の下方から手前と上方に2段に折り曲げられたけ係止部119−2と、本体部119−1の左横から手前に折り曲げられた付勢部119−3とで構成されている。
第3の移動鏡枠19の鏡枠本体116の向う側の側面116−1と、係合突設部117の手前側の面との間には、ちょうど振動波リニアモータ46の振動子70と、この振動子70の図5に示したA+電極接続外部端子98、A−電極接続外部端子99、B+電極接続外部端子101、及びB−電極接続外部端子102に接続されるフレキシブル基板が配置されるだけの空隙が形成されている。
この係合により、移動出力取出用のピン部材120は、長孔118内において、第2の光軸O2方向への動きを禁止され、図9では図示を省略している金属フレーム23aに固定配置される振動波リニアモータ46の振動子70の第2の光軸O2方向への移動を忠実に第3の移動鏡枠19に伝達する。
また、これにより、移動出力取出用のピン部材120は、上記のように振動子70の第2の光軸O2方向への移動の向きと力を第3の移動鏡枠19に正確に伝達する一方で振動子70の楕円振動等による上下動は、長孔118内における上下動で吸収し、第3の移動鏡枠19に伝達することはない。
また、本例では、振動子70の中央部、すなわち1次縦振動と2次屈曲振動の共通の節部(それぞれの振動モードにおいて静止している点の近傍)に、振動子70の移動力(駆動接触部76の駆動力)を外部に取り出すためのピン部材120が固定配置されているが、振動子の振動モードとして他の振動モードまたは振動モードの合成を利用している場合でも、それらの振動モードの共通の節部または振動が極小になる部分にピン部材120を配置すれば、振動子の振動を阻害することなく被移動部材へ振動子の移動力を伝達することが可能である。
そのような構成にすることも可能であり、従って振動子70と2つのガイド軸77は相対的に移動する関係にあると説明したものである。ただし、以下の説明では、図9の構成を基本として、振動子70が2つのガイド軸77に対し自走すると表現することもある。
<移動量の検出>
ところで、図9に示した連結構成において、第3の移動鏡枠19の係合突設部117においては、図の向う側に磁気センサユニット47の磁気スケール121の図では陰になって見えない一端が係合突設部117に固定して配設され、磁気スケール121の図に見える他端部に対向する位置に、磁気センサユニット47の磁気センサ122が図9では図示を省略している金属フレーム23aに固定して配置される。
この磁気センサユニット47は、図2に示したフォトセンサ73が第3の移動鏡枠19の絶対位置を検知した後、その絶対位置からの第3の移動鏡枠19の移動距離を検出するために設けられる。
磁気センサ122にはほぼ中央部に磁気を検出するための検出部122−1が形成されている。また、検出部122−1の上方から、接着剤127により磁気センサ122との電気的接続が補強された4本の電極リード線128が引き出されている。
また、上記の磁気スケール121の背面には、表面の滑らかな非磁性の金属箔を貼着するか、あるいは滑らかな樹脂層を形成するようにすることが好ましい。そうすると、板バネ125との摩擦による磨耗を低く抑えることができ、装置の寿命を長期に維持することができる。
<フレキシブル基板>
次に、この振動波リニアモータ46の振動子70の外部電極と駆動回路110間に配置されるフレキシブル基板について説明する。
前述したように(図5(a) 参照)、振動子70に配設される焼き付け銀より成るA相およびB相の4つの電極接続外部端子(A+電極接続外部端子98、A−電極接続外部端子99、B+電極接続外部端子101、及びB−電極接続外部端子102)は、各内部電極箔の外部接続用の端子94−1、95−1、96−1及び97−1の突設側の振動子側面でこれら内部電極箔の外部接続用端子と接続されている。
また、この場合、振動波リニアモータのフレキシブル基板の屈曲配線部は、上述したように、振動波リニアモータに連結されて駆動される鏡枠との間に配置されるので、より小型なレンズ装置を提供することが可能となる。
ところで、固定側のガイド軸77−1に対して、可動側のガイド軸77−2は、振動子70の動き応じて揺動する。そして、可動側のガイド軸77−2(以下、単に可動シャフト77という)と振動子70の位置関係によっては、ときに大きな傾きが発生する。
ここで、可動シャフト77の両端部を下から上に押し付勢している螺旋バネ83(図4(a),(b) も参照)の押し付勢力が同等であるとして、図13(a) 〜(d) に示す両螺旋バネ83間の中心位置fを押圧力が均衡する位置とみなし、これを押圧均衡位置fということにする。
換言すれば、押圧均衡位置fは、そこに1個のみの駆動接触部76が当接しているときに、可動シャフト77が螺旋バネ83の押圧力によるトルクによって回転することなく、固定側のガイド軸77−1に対して平行を維持する点でもある。
同図(c),(d) は、振動子70の駆動接触部76が3個の場合を示し、1個のみの駆動接触部76が押圧均衡位置fにあるときのみ傾きは生じない。この場合も振動子70を上下逆にしても同様である。
ここで図のように一方の側の駆動接触部76が全て、全ての押圧点の外側(同図では左外側)になる場所まで移動したとする。その面の押圧点にもっとも近い駆動接触部76(76−1−1)の周りの押圧によるトルクは、同図の場合、螺旋バネ83が可動シャフト77に接着されていなければ、反時計回り方向のものしかなく、そのため可動シャフト77は、図のように傾き、螺旋バネ83の押圧力が実質0になって始めて安定する。
尚、振動子70に押圧力がかかっている状態では必ず幅の広い側の駆動接触部76−2が接触しているシャフト(77−1又は77−2)に倣うが、この場合振動子70に押圧力が殆どかからず、下に落ちた状態となるので、狭い方の駆動接触部76−1(76−1、76−1−1)の側が接触しているシャフト(同図の場合は可動シャフト77)に倣っている。そして、この状態では駆動力は生じない。
また、それだけでなく、駆動接触部76以外の部分は材料も接触に対して最適化されてない、つまり駆動接触部76よりも硬度が低いので、振動子本体75が損傷する虞があり、振動子本体75が損傷すると振動波リニアモータの寿命を低下させるという事態が招くことになる。従って、可動シャフトに傾きが生じたときに、振動子70の駆動接触部76以外の部分との接触を避けるために、振動子70の動き量を制限する必要がある。
ここで、傾いた可動シャフト77と駆動接触部76との接触点Aを通って水平な線と、同じく接触点Aを通って可動シャフト77の軸に倣った線とが成す角を角度θとすると、可動シャフト77に傾きが生じたとき可動シャフト77が振動子70の駆動接触部76以外の部分に接触しないようにするためには、可動シャフト77の水平線に対する傾きを角度φとして、この角度φが上記の角度θよりも小さくなるようにしなければならない。
また、図16(b) は、振動子70を異なる配置でセットすると。振動子70の動きにつれて可動シャフト77と振動子70が傾いて、この傾きによって可動シャフト77が振動子70の駆動接触部76以外の部分に接触している例を示す図である。
つまり、角度θは、可動シャフト77と、固定側のガイド軸77−1が接触する駆動接触部76(との接触点A)と振動子70上のその他の部分Bとを結んでなる直線となす角度であると言い換えることができる。
同図(a) は、可動シャフト77の両端に螺旋バネ83が配置されている構成であり、狭い間隔の駆動接触部76−1の右方の駆動接触部76−1−1が、中央部の押圧均衡位置fよりも左にいくと、同図(a) のように可動シャフト77が傾き、上述しようにトルクが均衡したところで停止する。
上記の式から図17(b) に示す傾き角度φのグラフが示される。このグラフはx0 =0.1lのときの計算結果である。このグラフに示されるように傾き角度の最大値は2.9°なので、同図(a) においてθ>2.9°となるように設計すればよい。このように設計すると、振動子70がどのような位置にあっても、傾いた可動シャフト77が振動子70の駆動接触部76以外の部分に接触することはない。
尚、図17(a) とは逆に、同図記載の振動子70が上下逆転しているときは、振動子70は可動シャフト77に倣って傾くが、この場合も全く同様にして、固定側のガイド軸77−1が振動子70の駆動接触部76以外の部分に接触しないためのθの条件を求めることができる。
ところで、可動シャフト77の傾き角度の規制(制限)では、上記のように或る範囲までの傾きを許容するのではなく、振動子70の移動範囲を図13(a) 〜(d) で説明した可動シャフト77が傾かない条件の範囲内とすれば、常に可動シャフト77の傾き角度を「0」とすることができる。これであれば、不測の振動や衝撃が外部から加えられたような場合でも可動シャフト77が振動子70の駆動接触部76以外の部分に接触することを確実に防止することができる。
同図に示すように、この振動波リニアモータは、二つのガイド軸77−1、77−2を支持する支持部78の立設部78−2の内側に固定して、それぞれストッパ133が横方向に突設されて配置される。同図に示す例では、振動子70が左方に移動して左側の立設部78−2の内側に設けられたストッパ133に当接して、それ以上の移動を制限されており、振動子70は、図13(a) 〜(d) で説明した可動シャフト77が傾かない条件の範囲の限界点で停止している。
尚、このようにストッパによる振動子70への直接的な移動の制限を行う代わりに、振動子70の絶対位置を検出する位置検出センサを用い、可動シャフトが傾かない条件の範囲内で振動子70が移動するように振動子70の位置制御を行うようにしてもよい。
ところで、可動シャフト77の傾きを前述したθ>φの範囲で許容する場合、その範囲内を振動子70が移動するようにストッパを設けて制限すると、ストッパを設けた分だけ二つのガイド軸を支持する支持部78の構成が大型化する。
同図に示すように、可動シャフト77は、両端部を軸受長孔81により揺動自在に保持されており、振動子70の移動に応じて傾き角度φの傾きを生じるが、支持部78の立設部78−2の内壁面78−2−1がストッパの機能を兼ねており、この内壁面78−2−1が、可動シャフト77の傾きが最大でもθ>φとなる位置で振動子70の移動を規制するようにしている。
上述した第2〜第4の実施の形態では、可動シャフトと振動子本体との干渉(接触)を回避するために、専ら振動子の移動範囲を規制する構成を説明してきたが、可動シャフトの揺動による傾きそのものを規制(制限)するようにしてもよい。
同図(a) に示すように、図14(a) に示した図の場合と同様に、上下どちらか一方の面の駆動接触部76(図20(a) では下面の駆動接触部76)が全て押圧均衡位置fに対して一方の側(図20(a) では左側)に片寄って、可動シャフト77が反時計回り方向に回動して傾いているが、その可動シャフト77の端部周面上部77−2−1が、支持部78の立設部78−2の軸受長孔81の上部内面81−1に当接して、それ以上の傾きを制限されている。
図21(a) は、第6の実施の形態としての小型であって可動シャフトの傾きが常に「0」に維持されるように可動シャフトの傾き規制する振動波リニアモータの正面断面図であり、同図(b) は、その側面図である。
同図(a) に示すように、振動子70が一方(図の例では左方)に寄ったことを、前述した絶対位置センサと駆動電圧パルスで検出すると、制御回路は、振動子70が近づいた方の螺旋バネ83に設けられた円柱状アクチュエータ134を上昇させることで螺旋バネ83の付勢力を強めて可動シャフト77に加わるトルクの不均衡を常に補正する。これにより、トルクの均衡位置を振動子70の移動につれて移動させ、常に可動シャフト77を固定側のガイド軸77−1に対して平行に保つようにする。
2 回路基板
8 第1の固定レンズ部
9 第1の移動レンズ部
11 第2の移動レンズ部
12 第3の移動レンズ部
13 第2の固定レンズ部
14 撮像素子
L1 プリズム一体化レンズ
L2、L9 固定レンズ
L3、L4、L5、L6、L7、L8 移動レンズ
15 第1の固定鏡枠部
15−1 切欠部
16 第2の固定鏡枠部
17 第1の移動鏡枠
18 第2の移動鏡枠
18−1 切欠部
19 第3の移動鏡枠
19−1 切欠部
19−2 突設部
21 絞り位置(シャッタ位置)
22 主固定鏡枠
23(23a、23b、23c) 金属フレーム
24 接着剤溜まり部
25 ズーム用シャフトカム
26(26a、26b) 細径部
27 ギア
28 軸受嵌合孔
29 軸受
31 凸部
32 付勢板バネ
32−1 曲がり足部
32−2 止め切片
32−3 付勢バネ部
33 切欠部
34 凸部
35 ズーム用モータユニット
36 減速ギア列
37 ギア軸固定部
38 止め板固定部
39 位置決め孔
41 止め孔
42 絞り・シャッタユニット
43 絞り・シャッタ部
44、45 ロータリーソレノイド
46 振動波リニアモータ
47 磁気センサユニット
48 磁気センサホルダ
49 磁気センサ
51 磁気スケール
52 付勢バネ
53(53−1、53−2、53−3) 軸受部
54(54−1、54−2、54−3) ガイド孔
55(55−1、55−2、55−3) U字切欠部
56 前端部外面
57 側面部
58 段差部
59 光反射部材
61(61−1、61−2) カムフォロア
62 光反射部材
63(63−2、63−3) 凸部
64(64−1、64−2) ガイド軸支持孔
65 第1のガイド軸
66 圧縮バネ
67 ガイド軸支持孔
68 第2のガイド軸
69 開口部
70 振動子
71 フォトセンサ取付孔
72、73 フォトセンサ
74(74、74a、74b) 振動子
75 振動子本体
76(76−1、76−1−1、76−2) 駆動接触部
77(77−1、77−2) ガイド軸(シャフト)
77−2−1 可動シャフト端部周面上部
78 支持部
78−1 基部
78−2 立設部
78−2−1 内壁面
78−3 開口部
79 固定軸受孔
81 軸受長孔
81−1 上部内面
82 凸部
83 螺旋バネ
84 抜け止めピン
85 ピン固定溝
86 圧電体シート
87 圧電体シート層
88 弾性体シート
89 弾性体シート層
91 絶縁体シート
92 平板部
93 連結型駆動接触部
94 A+内部電極箔
94−1 外部接続用の端子
95 B−内部電極箔
95−1 外部接続用の端子
96 A−内部電極箔
96−1 外部接続用の端子
97 B+内部電極箔
97−1 外部接続用の端子
98 A+電極接続外部端子
99 A−電極接続外部端子
101 B+電極接続外部端子
102 B−電極接続外部端子
103 ピン部材取り付け孔
105 圧電体
106 振動子本体主要部
107 振動子本体部品
108 弾性体部
109 AF(オートフォーカス)回路
110 駆動回路
111 CPU(central processing unit)
112 発信回路
113 90°移相回路
114−1、114−2、114−3 AMP(増幅器)
115 カウンタ
116 鏡枠本体
117 係合突設部
117−1 スケール保持部
118 長孔
119 板バネ
119−1 本体部
119−2 係止部
119−3 付勢部
120 ピン部材
121 磁気スケール
121−1 係止部
121−2 自由端側
122 磁気センサ
122−1 検出部
123 センサ保持枠
124 固定板
124−1 固定孔
125 板バネ部材
125−1 係止部
125−2 バネ部
125−3 凸部
126 磁気センサホルダ
127 接着剤
128 電極リード線
130 フレキシブル基板
130−1 電極接続部
130−2 配線部
130−3 回避孔
131 接触点Aを通る水平線
132 螺旋バネの初期位置
133 ストッパ
134 円柱状アクチュエータ
Claims (21)
- 圧電体部を含んで構成される振動子本体と該振動子本体の対向する2面にそれぞれ設けられた駆動接触部とを有する振動子と、
前記振動子を、前記駆動接触部を介して狭持する第1及び第2の規制部材と、
前記第2の規制部材を前記第1の規制部材に向けて相対的に付勢し、前記第2の規制部材から前記第1の規制部材に向いた押圧力を発生させる押圧手段と、
前記第1の規制部材を固定して保持すると共に、前記第2の規制部材を前記押圧力の方向に移動可能に保持する保持手段と、
を備え、
前記振動子本体への電圧印加により発生する振動を前記駆動接触部が駆動力に変換することにより、前記振動子と前記2つの規制部材とが相対的に移動する振動波リニアモータであって、
前記振動子の移動に伴って前記第1の規制部材と前記第2の規制部材との間に発生する傾きφは、前記第1または第2の規制部材のうちの一方の規制部材が接触する前記駆動接触部と前記振動子上のその他の部分とを結んでなる直線と、前記一方の規制部材に相対する他方の規制部材とが成す傾きθよりも小さくなるように構成されたことを特徴とする振動波リニアモータ。 - 前記振動子は、前記対向する2面にそれぞれ少なくとも2個の前記駆動接触部を有することを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。
- 前記振動子は、前記対向する2面のうち一方の面には少なくとも1個、他方の面には少なくとも2個以上の前記駆動接触部を有することを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。
- 前記振動子の前記規制部材に対する相対的移動方向における移動範囲を制限する第1の制限手段を有することを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。
- 前記第1の制限手段は、前記保持手段または前記第1または第2の規制部材に固定されていることを特徴とする請求項4に記載の振動波リニアモータ。
- 前記第1の制限手段は、前記保持手段または前記第1または第2の規制手段の一部が兼ねていることを特徴とする請求項4に記載の振動波リニアモータ。
- 前記第1の制限手段は、前記傾きφが前記傾きθよりも小さい範囲になるように前記振動子の移動範囲を制限することを特徴とする請求項4記載の振動波リニアモータ。
- 前記押圧手段は、前記第2の規制部材の2点に対して前記押圧力を作用させ、前記第1の制限手段は、前記振動子の相対的移動方向において当該2点の外側に前記駆動接触部がはみ出さないように前記振動子の移動範囲を制限することを特徴とする請求項4に記載の振動波リニアモータ。
- 前記振動子は、前記対向する2面にそれぞれ少なくとも2個の前記駆動接触部を有し、前記押圧手段は、前記第2の規制部材の2点に対して前記押圧力を作用させ、前記第1の制限手段は、前記振動子の相対的移動方向において前記2点に作用する押圧力の均衡位置を、前記駆動接触部が挟む範囲に前記振動子の移動を制限することを特徴とする請求項4に記載の振動波リニアモータ。
- 前記第2の規制手段の押圧方向への移動を制限する第2の制限手段を有することを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。
- 前記第2の制限手段は、前記保持手段に固定されていることを特徴とする請求項10に記載の振動波リニアモータ。
- 前記第2の制限手段は、前記保持手段の一部が兼ねていることを特徴とする請求項10に記載の振動波リニアモータ。
- 前記第2の制限手段は、前記傾きφが前記傾きθよりも小さい範囲で前記第2の規制手段の移動を許容することを特徴とする請求項10に記載の振動波リニアモータ。
- 前記振動子の移動に伴って前記第1の規制部材と前記第2の規制部材との間に発生する傾きφまたはそれを算出可能なパラメータを検出し、該傾きφが、前記傾きθよりも小さくなるように、前記押圧手段を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。
- 圧電体部を含んで構成される振動子本体と、該振動子本体に対向する2面にそれぞれ設けられた駆動接触部とを有する振動子と、
前記振動子を、前記駆動接触部を介して狭持する第1及び第2の規制部材と、
前記第2の規制部材を前記第1の規制部材に向けて相対的に付勢し、前記第2の規制部材から前記第1の規制部材に向いた押圧力を発生させる押圧手段と、
前記第1の規制部材を固定して保持すると共に、前記第2の規制部材を前記押圧力の方向に移動可能に保持する保持手段と、
を備え、
前記振動子本体への電圧印加により発生する振動を前記駆動接触部が駆動力に変換することにより、前記振動子と前記2つの規制部材とが相対的に移動する振動波リニアモータであって、
前記振動子の相対的な移動に伴って生ずる前記第1の規制部材に対する前記第2の規制部材の回動を、所定の範囲に規制する規制部材の傾き規制手段をさらに有することを特徴とする振動波リニアモータ。 - 前記規制部材の傾き規制手段は、前記振動子の相対的な移動の範囲を所定の範囲に規制することにより、前記第2の規制部材の回動を所定の範囲に規制することを特徴とする請求項15に記載の振動波リニアモータ。
- 前記規制部材の傾き規制手段は、前記振動子の相対的な移動の範囲を所定の範囲に制御することにより、前記第2の規制部材の回動を所定の範囲に規制することを特徴とする請求項15に記載の振動波リニアモータ。
- 前記規制部材の傾き規制手段は、前記規制部材の回動を制限する部位を前記保持手段に有することを特徴とする請求項15に記載の振動波リニアモータ。
- 圧電体部を含んで構成される振動子本体と該振動子本体の対向する2面にそれぞれ設けられた駆動接触部とを有する振動子と、
前記振動子を、前記駆動接触部を介して狭持する第1及び第2の規制部材と、
前記第2の規制部材を前記第1の規制部材に向けて相対的に付勢し、前記第2の規制部材から前記第1の規制部材に向いた押圧力を発生させる押圧手段と、
前記第1の規制部材を固定して保持すると共に、前記第2の規制部材を前記押圧力の方向に移動可能に保持する保持手段と、
を備え、
前記振動子本体への電圧印加により発生する振動を前記駆動接触部が駆動力に変換することにより、前記振動子と前記2つの規制部材とが相対的に移動する振動波リニアモータであって、
前記第1または第2の規制部材のうちの一方の規制部材が接触する前記駆動接触部と前記振動子上のその他の部分とを結んでなる直線と、前記一方の規制部材に相対する他方の規制部材とが成す傾き角度θは、所定の傾き角度より大きいことを特徴とする振動波リニアモータ。 - 前記所定の傾き角度は、前記第1又は第2の規制部材の長さ、前記押圧手段の有するバネ定数、該押圧手段の初期位置と前記第2の規制部材と前記駆動接触部との接触点を通り前記第1の規制部材に平行な線との距離、前記第2の規制部材と前記駆動接触部との接触点を通り前記第1の規制部材に平行な線と前記第2の規制部材の両端部周面上部との距離、及び前記第2の規制部材の押圧均衡位置から前記駆動接触部との接触点までの距離によって定まる最大値であることを特徴とする請求項19に記載の振動波リニアモータ。
- 前記最大値は、前記第1又は第2の規制部材の長さを2l、前記押圧手段の有するバネ定数をk、該押圧手段の初期位置と前記第2の規制部材と前記駆動接触部との接触点を通り前記第1の規制部材に平行な線との距離をx0 、前記第2の規制部材と前記駆動接触部との接触点を通り前記第1の規制部材に平行な線と前記第2の規制部材の両端部周面上部との距離をd1 及びd2 、並びに前記第2の規制部材の押圧均衡位置から前記駆動接触部との接触点までの距離をzとして得られる式
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