JP7150777B2 - 振動波モータ及びこれを用いた装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動波モータ及びこれを用いた装置に関する。

圧電素子の圧電効果による変形を駆動源とする摩擦駆動型の超音波モータ（振動波モータ）は、電磁モータに比べて発生力が大きく、減速機構を設けることなく被駆動部を駆動させることが可能である。また、摩擦を利用して被駆動部を駆動させるため、保持力が大きく、静音性に優れた駆動を行うことが可能である。特許文献１では、２つの圧接部が形成された弾性体と圧電素子を備える振動子、および加圧バネにより加圧された圧接部に接触する被接触部材を有するリニア振動型モータが開示されている。また、特許文献２では、特許文献１とは異なる構成を有する振動波モータが開示されている。

特開２０１５－１３６２０５号公報 特許第３８２５６４３号公報

特許文献１では、加圧バネによる加圧の反力は可動部と一体化された移動板と固定のユニットカバー部材の双方に駆動方向に設けられたＶ溝部に嵌入された転動ボールで受けられるが、転動ボールは転がりながら移動をガイドするので駆動負荷を小さくできる。しかしながら、転動ボールを挟持する移動板とユニットカバー部材の位置は複数の部材を介して決められるため、介在する部材の寸法精度等により転動ボールがＶ溝部から脱落してしまう隙間が生じてしまうおそれがある。転動ボールの脱落を防止するために転動ボールの直径を大きくすると、装置が大型化してしまう。

また、特許文献２では、振動子はＶ字形の板バネでレールに加圧され、加圧の反力は板バネを支持する固定板と一体化され、レールの下面に当接する回転部材で受けられる。しかしながら、回転部材は転動するが、その回転軸部には加圧の反力を受けた状態で摩擦による駆動抵抗が働いている。この構成では、回転軸部に作用する摩擦トルクを外径との比率で低減しているので、駆動負荷を小さくするためには装置が大型化してしまう。

このような課題に鑑みて、本発明は、転動部材の脱落を抑制可能であるとともに、小型化可能な振動波モータを提供することを目的とする。

本発明の一側面としての振動波モータは、振動子と、前記振動子と接触する接触面を有する摩擦部材と、前記摩擦部材を固定するベース部材と、前記振動子を前記摩擦部材に対して加圧する加圧手段と、前記振動子と一体に移動する可動部材であって、該可動部材の移動方向に平行な方向に延びている溝部を含む可動部材と、前記接触面に平行な面と、前記可動部材の移動方向に平行な方向に延びているガイド部を備え、前記可動部材の移動をガイドするガイド部材と、前記ガイド部材を前記ベース部材に固定する固定部と、前記溝部と前記ガイド部の間に挟持された複数の転動部材を有し、前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材が相対的に移動する振動波モータであって、前記摩擦部材は、前記振動子と前記ガイド部材の間に配置され、前記可動部材は、前記ガイド部材の前記ガイド部が形成された面とは反対の面側に、前記複数の転動部材から離れる方向の前記ガイド部材の動きを規制する規制部を備え、前記規制部は、前記ガイド部材が前記規制部に当接した場合に、前記複数の転動部材のそれぞれにおいて一部が前記溝部の内部に位置する状態となるように設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、転動部材の脱落を抑制可能であるとともに、小型化可能な振動波モータを提供することができる。

本発明の実施形態に係る振動波モータユニットを備える撮像装置の断面図である。 実施例１の振動子の平面図および側面図である。 実施例１の振動波モータユニットの斜視図である。 実施例１の振動波モータユニットの分解斜視図である。 実施例１の振動波モータユニットの平面図および断面図である。 実施例１の振動子の動きの自由度の説明図である。 実施例１の加圧板と可動部材の関係を説明する図である。 実施例１の直進案内部の斜視図である。 実施例１の直進案内部の説明図である。 実施例１の直進案内部の組立の説明図である。 実施例１のレンズ駆動ユニットの斜視図である。 実施例２の振動波モータユニットの斜視図である。 実施例２の振動波モータユニットの分解斜視図である。 実施例２の振動波モータユニットの平面図および断面図である。 実施例２の振動子の動きの自由度の説明図である。 実施例２の加圧板と可動部材の関係を説明する図である。 実施例２の直進案内部の斜視図である。 実施例２の振動波モータユニットとレンズユニットの連結部の説明図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る振動波モータユニット（振動波モータあるいは超音波モータユニット。以下、モータユニットという）１０００を備える撮像装置（光学機器）の断面図である。本実施形態の撮像装置は、撮像レンズ部２０００およびカメラボディ３０００を備える。撮像レンズ部２０００の内部には、モータユニット１０００と、モータユニット１０００に取り付けられた合焦レンズ４０００が配置されている。カメラボディ３０００の内部には、撮像素子５０００が配置されている。合焦レンズ４０００は、撮影時にモータユニット１０００により光軸Ｏに沿って移動する。被写体像は撮像素子５０００の位置で結像し、撮像素子５０００は合焦した像を生成する。なお、本実施形態ではモータユニット１０００は撮像装置に搭載されているが、本発明はこれに限定されない。モータユニット１０００は、例えば、レンズユニット等の他の光学機器に搭載されてもよいし、光学機器とは異なる装置に搭載されてもよい。また、本実施形態では撮像レンズ部２０００およびカメラボディ３０００は一体的に構成されているが、本発明はこれに限定されない。撮像レンズ部２０００は、カメラボディ３０００に着脱可能に取り付けられてもよい。つまり、本発明でいうところの装置とは、後述の各実施例で説明する振動波モータと、この振動波モータからの駆動力によって駆動する部材とを有する装置のことをいう。

図２を参照して、本実施例のモータユニット１０００Ａが備える振動子２について説明する。図２は、振動子２の平面図および側面図である。図２（Ａ）は振動子２の平面図、図２（Ｂ）は側面図である。振動子２は、駆動突起２ａ、２ｂおよび固定腕部２ｃ、２ｄを備える。振動子２には、振動板（弾性板）３および圧電素子４が接着剤等により固着されている。圧電素子４に２相の高周波電圧が印加されると、超音波振動を励振し、駆動突起２ａ、２ｂの先端には図２（Ｂ）に示されるｘｙ平面上の楕円運動が励起される。この状態で駆動突起２ａ、２ｂに摩擦材が摩擦接触することで、振動子２および摩擦材は相対的に移動する。本実施例では、摩擦部材７に対向し、駆動突起２ａ、２ｂを含む矩形領域Ａ×Ｂを駆動力発生領域（対向領域）、矩形領域Ａ×Ｂおよびｘ軸に直交する面Ｃを前後対称面、矩形領域Ａ×Ｂおよびｚ軸に直交する面Ｄを左右対称面とする。前後対称面Ｃは、後述するよう移動部の移動方向および加圧手段の加圧方向に直交する方向、並びに加圧手段の加圧方向を含む面である。また、左右対称面Ｄは、移動部の移動方向および加圧手段の加圧方向を含む面である。

以下、図３から図５を参照して、モータユニット１０００Ａの構成について説明する。図３は、モータユニット１０００Ａの斜視図である。図３（Ａ）は平面側斜視図、図３（Ｂ）は底面側斜視図である。図４は、モータユニット１０００Ａの分解斜視図である。図５は、モータユニット１０００Ａの平面図および断面図である。図５（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）はそれぞれ、図５（Ａ）のｘ－ｘ断面図およびｚ－ｚ断面図である。

ベース部材５は、ビスにより固定部（不図示）に固定されるとともに、ビスを用いて摩擦部材７を固定する。摩擦部材７は、引張コイルバネ１０による加圧力により振動子２の駆動突起２ａ、２ｂと摩擦接触する。フレキシブル基板６は、異方性導電ペースト等で機械的および電気的に圧電素子４に接続され、圧電素子４に２相の高周波電圧を印加する。振動子保持枠８は、振動子２の固定腕部２ｃ、２ｄを接着等により固定することで、振動子２と一体化されている。加圧仲介部材９は、振動子２に接触するフェルト９ａ、および引張コイルバネ１０による加圧力を受ける金属等の高剛性板９ｂを備える。フェルト９ａは、振動子２に励起される振動を阻害せずに、振動子２に引張コイルバネ１０による加圧力を伝える。引張コイルバネ（加圧手段）１０は、振動子２の周囲に４つ配置され、本実施例では加圧手段として前述したように加圧力を発生させる。加圧板１１は、引張コイルバネ１０により付勢される。また、加圧板１１は、振動子２の前後対称面Ｃと左右対称面Ｄの交線上で加圧仲介部材９と当接する球状突起１１ａを備える。結合板金１２は、ビスで振動子保持枠８に固定される。ガイド部材１３は、固定板金１６を介して、摩擦部材７の駆動突起２ａ、２ｂとの接触面と平行になるようにビスでベース部材５に固定される。可動部材１４は、引張コイルバネ１０により付勢される。転動ボール（転動部材）１９ｘ、１９ｙ、１９ｚはそれぞれ、ガイド部材１３と可動部材１４の間に挟持され、引張コイルバネ１０による加圧力を受ける。一体化バネ１５は、引張コイルバネであり、結合板金１２を介して振動子保持枠８および可動部材１４がｘ軸方向において一体化するように付勢する。本実施例では、振動子２、振動子保持枠８、加圧仲介部材９、引張コイルバネ１０、加圧板１１、結合板金１２、および可動部材１４で構成される移動部は、ｘ軸に沿って摩擦部材７に対して相対的に移動する。

次に、図６を参照して、本実施例の振動子２の動きの自由度について説明する。図６は、振動子２の動きの自由度の説明図である。図６では、説明に不要なモータユニット１０００Ａの構成部品は省略している。図６（Ａ）は、一体化バネ１５による付勢力で結合板金１２を介して一体化された振動子保持枠８および可動部材１４を示している。一体化バネ１５は、振動子保持枠８に設けられたフック部８ａと可動部材１４に設けられたフック部１４ｂの間に掛けられている。基準ボール１７は、結合板金１２に形成された円錐穴部１２ａと可動部材１４に形成された円錐穴部１４ａの間に挟持されている。転動ボール１８は、振動子保持枠８に形成されたＶ字溝８ｂと可動部材１４に形成された平面部１４ｃの間に挟持されている。Ｖ字溝８ｂと平面部１４ｃにより転動ボール１８を挟持することで、振動子保持枠８および可動部材１４の基準ボール１７を中心とするｙ軸回りの回転方向（ｙａｗ方向）への回転は規制される。

図６（Ｂ）は、一体化バネ１５、基準ボール１７、および転動ボール１８の設定中心の平面で切断した場合のモータユニット１０００Ａの断面図である。矢印Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、振動子保持枠８に働く力を表している。矢印Ａにより表される力は、基準ボール１７を中心に振動子保持枠８が回転するように、一体化バネ１５が振動子保持枠８を付勢する力である。矢印Ｂにより表される力は、平面部１４ｃにより転動ボール１８がＶ字溝８ｂに対して作用する力である。Ｖ字溝８ｂと平面部１４ｃにより転動ボール１８を挟持することで、振動子保持枠８および可動部材１４の基準ボール１７を中心とする回転は規制されているため、振動子保持枠８のｙａｗ方向への回転は規制される。このとき、力Ａと力Ｂの基準ボール１７を中心とするモーメントは釣り合っている。

力Ｃは、結合板金１２を介して振動子保持枠８に作用する力であるが、図６（Ｃ）に示されるように、力Ａと力Ｂの合力と釣り合っている。そのため、振動子保持枠８のｘ軸方向（ｘ軸並進方向）およびｚ軸方向（ｚ軸並進方向）への動きの自由度は規制される。また、基準ボール１７は円錐穴部１２ａと円錐穴部１４ａの間に挟持されているので、振動子保持枠８のｙ軸方向（ｙ軸並進方向）への動きの自由度も規制される。

以上より、本実施例では、振動子２と一体化された振動子保持枠８の可動部材１４に対する動きは、ｘ軸回りの回転方向（ｒｏｌｌ方向）およびｚ軸回りの回転方向（ｐｉｔｃｈ方向）の２自由度となる。本実施例では、振動子２がｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向の動きの自由度を有することで、振動子２の駆動突起２ａ、２ｂを摩擦部材７に確実に当接させることが可能である。また、振動子２の動きの自由度を規制する力Ａ－Ｃは、１つの平面内で釣り合っているため、駆動突起２ａ、２ｂに対して不要な力のアンバランスを起こさない。

図６（Ｄ）および図６（Ｅ）はそれぞれ、基準ボール１７を中心に振動子保持枠８がｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向へ回転している状態を示す図である。図６（Ｄ）および図６（Ｅ）に示されているように、ｒｏｌｌ方向への回転で駆動突起２ａ、２ｂがｙ軸方向へ上下し、ｐｉｔｃｈ方向への回転で駆動突起２ａ、２ｂのｙ軸方向における位置の差に対応することが可能である。

図７は、加圧板１１と可動部材１４の関係を説明する図である。４本の引張コイルバネ１０は、加圧板１１と可動部材１４の各バネ掛け部に係合している。加圧板１１と可動部材１４のｙ軸方向の間隔は不図示のモータユニット１０００Ａの構成部品により決定するため、４本の引張コイルバネ１０は加圧板１１および可動部材１４を付勢する。４本の引張コイルバネ１０は、球状突起１１ａから等間隔の位置にそれぞれ対称に配置された同一仕様のバネである。しかしながら、各引張コイルバネの所定長さでの付勢力は製造ばらつきにより必ずしも同一とはならず、加圧板１１および可動部材１４の各バネ掛け部の位置も単部品内での製造精度や間に介在する部品の製造誤差により誤差が生じる。本実施例では、加圧板１１は、球状突起１１ａで加圧仲介部材９に当接し、球状突起１１ａを支点としてｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向の動き（傾き）の自由度を持つ。すなわち、加圧板１１は、球状突起１１ａを支点としてｒｏｌｌ方向およびｐｉｔｃｈ方向へ傾斜可能である。そのため、球状突起１１ａから加圧仲介部材９を介して駆動突起２ａ、２ｂに作用する４本の引張コイルバネ１０による加圧力はそれぞれ、上記の製造ばらつきに対して最適に調整される。

また、加圧板１１は加圧仲介部材９を含む振動子保持枠８に対して相対的にｒｏｌｌ方向とｐｉｔｃｈ方向の動きの自由度を有するため、振動子保持枠８の傾きおよび傾きの変化に関わらず、可動部材１４に対する加圧板１１の姿勢は最適な状態に調整される。そのため、球状突起１１ａから加圧仲介部材９を介して駆動突起２ａ、２ｂに作用する４本の引張コイルバネ１０による加圧力はそれぞれ、ばらつくことなく安定する。また、加圧板１１と可動部材１４のｙ軸方向の距離が変化することがあるが、引張コイルバネ１０は板バネ等に比べるとバネ定数を小さくすることが可能であるため加圧力の安定化に有利である。

また、加圧板１１に設けられた突起１１ｂは図６（Ｂ）に示される振動子保持枠８に形成された溝部８ｃと係合するため、振動子保持枠８を介して加圧板１１および可動部材１４はｘ軸方向において一体化されている。したがって、移動部がｘ軸に沿って移動する間、引張コイルバネ１０、加圧板１１、および可動部材１４の位置関係は変化せず、引張コイルバネ１０による加圧力は安定する。

図８は、ガイド部材１３、可動部材１４、および両部材の間に挟持される転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚにより構成される直進案内部の斜視図である。図９は、直進案内部の説明図である。可動部材１４には、それぞれ転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚと係合する直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚがｘ軸方向（移動部の移動方向）に平行に形成されている。直進ガイド溝（第１の溝形状）１４ｘ、１４ｙは、ｘ軸に沿って直列、すなわちｘ軸に平行な同一直線上に離間して形成されている。また、直進ガイド溝（第２の溝形状）１４ｚは、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙに対してｚ軸方向へ離間し、ｘ軸に沿って形成されている。可動部材１４は、転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚが転動することで引張コイルバネ１０による加圧力を受けながらガイド部材１３に対してｘ軸に沿って滑らかに移動する。

図９（Ａ）は、ガイド部材１３および可動部材１４が転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚに当接する状態を表している。また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の状態における転動ボール１９ｙ、１９ｚを通る位置での断面図である。直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚの一部には、各転動ボールに係合可能となるように６０度の開角を有する面が形成されている。ガイド部材１３には、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙに対向し、転動ボール１９ｘ、１９ｙに係合するｘ軸に沿って一続きに形成された案内壁（第１のガイド部）１３ｘ－ｙが形成されている。案内壁１３ｘ－ｙには、各転動ボールに係合可能となるように１２０度の開角が形成されている。また、ガイド部材１３には、直進ガイド溝１４ｚに対向し、転動ボール１９ｚに係合するｘｚ面に平行にｘ軸に沿って形成された案内平面部（第２のガイド部）１３ｚが形成されている。なお、本実施例では各直進ガイド溝の一部に６０度の開角を有する面が形成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、各直進ガイド溝の一部にｙｚ面に対して所定の角度を有する面がｘ軸に沿って形成されていればよく、直進ガイド溝全体が所定の角度を有するＶ字形状溝として形成されてもよい。また、本実施例では案内壁１３ｘ－ｙに１２０度の開角が形成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、案内壁１３ｘ－ｙは、各転動ボールに係合できればｘ軸に沿ってｙｚ面に対して所定の角度を有するように形成されてもよい。

ガイド部材１３には、平面部（当接部）１３ｖ、１３ｗが形成されている。可動部材１４は、前述したように、引張コイルバネ１０とそれぞれ係合する４つのバネ掛け部（係合部）を備える。図９（Ａ）の状態で４つのバネ掛け部のうち２つのバネ掛け部は、その一部である規制部１４ｖが平面部１３ｖとｙ軸方向において間隔ａを形成するように設けられている。また、可動部材１４には、図９（Ａ）の状態で平面部１３ｗとｙ軸方向において間隔ａを形成するように、２つのストッパ部（規制部）１４ｗが設けられている。

図９（Ｃ）は、ガイド部材１３と可動部材１４がｙ軸方向において当接した状態、すなわち平面部１３ｖと２つの規制部１４ｖ、および平面部１３ｗと２つのストッパ部１４ｗが当接している状態を表している。また、図９（Ｄ）は、図９（Ｃ）の状態における転動ボール１９ｚの位置での断面図である。図９（Ｃ）では、転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚは、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚに係合しているが、ガイド部材１３とは接触していない。また、図９（Ｄ）では、転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚは、ガイド部材１３に接触しているが、可動部材１４とは接触していない。図９（Ｄ）に示されるように、転動ボール１９ｚは、ガイド部材１３に接触した位置でも直進ガイド溝１４ｚに対して間隔ｂだけ可動部材１４に掛っているので、直進ガイド溝１４ｚから脱落することはない。また、転動ボール１９ｘ、１９ｙはそれぞれ、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙに間隔ｂだけ可動部材１４に掛かっているので、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙから脱落することはない。

以上説明したように、本実施例では、平面部１３ｖ、１３ｗと当接する複数の規制部１４ｖおよびストッパ部１４ｗを設けることで転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚの脱落を防止することが可能である。具体的には、規制部１４ｖおよびストッパ部１４ｗは、間隔ａが可動部材１４の設計面１４ｅから各転動部材が対応する直進ガイド溝と係合する位置までの間隔ｃより短くなるように設けられていればよい。本実施例では、規制部１４ｖおよびストッパ部１４ｗは、ガイド部材１３がｙ軸方向に移動した際に各転動ボールが間隔ｂだけ可動部材１４に掛かるように、すなわち、各転動ボールの一部が各直進ガイド溝の内部に位置するように設けられている。なお、本実施例のモータユニット１０００Ａは、３つの転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚを備えているが、本発明はこれに限定されない。例えば、３つ以上の転動ボールを備え、それに応じてガイド部材１３のガイド部および可動部材１４の直進ガイド溝を形成すればよい。ただし、３つ以上の転動ボールを備える場合、転動ボールや直進ガイド溝の製造誤差によりガイド部や直進ガイド溝に係合しない転動ボールが存在するため、可動部材１１４が高精度に移動しにくくなる。そのため、可動部材１１４を高精度に移動させるために、転動ボールの数を３つにすることが好ましい。

また、本実施例では、図８（Ｂ）に示されるように、可動部材１４のバネ掛け部はガイド部材１３のｙ軸方向の投影面内に配置されている。具体的には、バネ掛け部は、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚと案内壁１３ｘ－ｙおよび案内平面部１３ｚを挟み込むように配置されている。このように配置することで、ガイド部材１３のｙ軸の正側の空間（案内壁１３ｘ－ｙおよび案内平面部１３ｚが形成されている面とは反対側の面側の空間）を有効に活用することが可能である。また、基準ボール１７と係合する円錐穴部１４ａ、一体化バネ１５と係合するフック部１４ｂ、および後述する連動部１４ｄもガイド部材１３のｙ軸方向の投影面内に配置されている。具体的には、各部材は、直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚと案内壁１３ｘ－ｙおよび案内平面部１３ｚを挟み込むように配置されている。ガイド部材１３のｙ軸の正側の空間を活用することで、モータユニット１０００Ａを小型化することが可能となる。

本実施例では、上記構成により、ガイド部材１３、可動部材１４および転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚをｙ軸方向で組み込むことは不可能である。そのため、本実施例では、図１０に示されるように、転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚをそれぞれ可動部材１４の直進ガイド溝１４ｘ、１４ｙ、１４ｚに乗せて矢印Ｓ方向へスライドさせてガイド部材１３に差し込むことで図８（Ａ）に示される組み込み状態となる。

図１１（Ａ）は、モータユニット１０００Ａが取り付けられた状態のレンズ駆動ユニットの斜視図である。図１１（Ｂ）は、モータユニット１０００Ａが取り付けられていない状態のレンズ駆動ユニットの斜視図である。図１１（Ｃ）は、モータユニット１０００Ａとレンズユニット３００の連結部を示す図である。図１１（Ｄ）は、連結部の断面図である。レンズユニット３００は、バー・スリーブ構成にて光軸（ｘ軸）に沿って移動可能に支持されている。ガイドバー３０１、３０２は、ｘ軸に平行に形成され、不図示の部材により支持される。連動部材３０３は、連動付勢バネ３０４を介してレンズユニット３００と光軸方向において一体化されるとともに、矢印Ｒ方向へ回転力を加えられている。可動部材１４に設けられた連動部１４ｄには、図１１（Ｄ）に示されるように６０度の開角を有する溝形状が形成されている。図１１（Ｂ）の矢印Ｒ方向への回転力により、連動部材３０３に設けられた球状連動部３０３ａは連動部１４ｄに形成された溝形状に係合し、モータユニット１０００Ａの駆動力は連動部材３０３を介してレンズユニット３００に伝達される。また、連動部材３０３の矢印方向Ｒへの回転力は、転動ボール１９ｘ、１９ｙ、１９ｚを介してガイド部材１３に受けられる。また、モータユニット１０００Ａとレンズユニット３００のｙ軸方向の位置誤差は連動部材３０３の矢印Ｒ方向の回転で吸収され、ｚ軸方向の位置誤差は連動部１４ｄに形成された溝形状と球状連動部３０３ａの係合位置がｚ軸方向へ移動することで吸収される。したがって、製造上の誤差がある場合でも、モータユニット１０００Ａは、レンズユニット３００を光軸に沿って滑らか、かつ、確実に駆動することができる。

図１２から図１４を参照して、本実施例の振動波モータユニット（超音波モータユニット。以下、モータユニットという）１０００Ｂの構成について説明する。図１２は、モータユニット１０００Ｂの斜視図である。図１２（Ａ）は平面側斜視図、図１２（Ｂ）は底面側斜視図である。図１３は、モータユニット１０００Ｂの分解斜視図である。図１４は、モータユニット１０００Ｂの平面図および断面図である。図１４（Ａ）は平面図、図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）はそれぞれ、図１４（Ａ）のｘ－ｘ断面図およびｚ－ｚ断面図である。

本実施例のモータユニット１０００Ｂが備える振動子２は、実施例１の振動子２と同一である。ベース部材１０５は、ビスにより固定部（不図示）に固定されるとともに、ビスを用いて摩擦部材１０７を固定する。摩擦部材１０７は、引張コイルバネ１１０による加圧力により駆動突起２ａ、２ｂと摩擦接触する。フレキシブル基板１０６は、実施例１と同様に、異方性導電ペースト等で機械的および電気的に振動子２の圧電素子４に接続され、圧電素子４に２相の高周波電圧を印加する。振動子保持枠１０８は、振動子２の固定腕部２ｃ、２ｄを接着等により固定することで、振動子２と一体化されている。加圧仲介部材１０９は、振動子２に接触するフェルト１０９ａ、および引張コイルバネ１１０による加圧力を受ける金属等の高剛性板１０９ｂを備える。フェルト１０９ａは、振動子２に励起される振動を阻害せずに、振動子２に引張コイルバネ１１０による加圧力を伝える。引張コイルバネ（加圧手段）１１０は、振動子２の周囲に４つ配置され、本実施例では加圧手段として前述したように加圧力を発生させる。加圧板１１１は、引張コイルバネ１１０により付勢される。また、加圧板１１１は、加圧仲介部材１０９と当接するｙ軸方向の位置が等しい２つの球状突起１１１ａを備える。２つの球状突起１１１ａは、振動子２の前後対称面Ｃ内で左右対称面Ｄに対して対称となるように設けられている。可動部外枠１１２は、ビスにより可動部材１１４と一体化されている。ガイド部材１１３は、固定板金１１６を介して、摩擦部材１０７の駆動突起２ａ、２ｂとの接触面と平行になるようにビスでベース部材１０５に固定される。可動部材１１４は、引張コイルバネ１１０により付勢される。転動ボール（転動部材）１１９ｘ、１１９ｙ、１１９ｚはそれぞれ、ガイド部材１１３と可動部材１１４の間に挟持され、引張コイルバネ１１０による加圧力を受ける。本実施例では、振動子２、振動子保持枠１０８、加圧仲介部材１０９、引張コイルバネ１１０、加圧板１１１、可動部外枠１１２、および可動部材１１４で構成される移動部は、ｘ軸に沿って摩擦部材１０７に対して相対的に移動する。

次に、図１５を参照して、本実施例の振動子２の動きの自由度について説明する。図１５は、振動子２の動きの自由度の説明図である。図１５では、説明に不要なモータユニット１０００Ｂの構成部品は省略している。図１５（Ａ）は、振動子保持枠１０８と一体化されている可動部外枠１１２および可動部材１１４を示している。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）に示される構成を基準バー１１７および被付勢バー１１８を通る平面で切断した断面図である。図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）に示される構成を振動子２の左右対称面Ｄで切断した断面図である。

一体化バネ１１５は、板バネであり、可動部外枠１１２に設けられたバネ取り付け部１１２ｂに固定され、被付勢バー１１８を介して振動子保持枠１０８に形成された平面部１０８ｂを矢印Ｄ方向へ付勢する。また、振動子保持枠１０８に形成された平面部１０８ａは、平面部１０８ａと可動部外枠１１２に形成された平面部１１２ａの間に挟持された基準バー１１７を介して、矢印Ｄ方向の付勢力と釣り合う矢印Ｅ方向の反力を受ける。したがって、振動子保持枠１０８および可動部外枠１１２は、一体化バネ１１５の付勢力により基準バー１１７および被付勢バー１１８を介してｘ軸方向において一体化されている。また、基準バー１１７を平面部１１２ａおよび平面部１０８ａの間に挟持することで、振動子保持枠１０８のｙａｗ方向への回転も規制される。また、振動子保持枠１０８がｚ軸方向において可動部外枠１１２に嵌合することで、振動子保持枠１０８のｚ軸方向（ｚ軸並進方向）およびｒｏｌｌ方向への回転も規制される。

以上より、本実施例では、振動子２と一体化された振動子保持枠１０８の可動部材１１４に対する動きは、ｙ軸方向（ｙ軸並進方向）およびｐｉｔｃｈ回転方向の２自由度となる。本実施例では、振動子２がｙ軸方向およびｐｉｔｃｈ方向の動きの自由度を有することで、振動子２の駆動突起２ａ、２ｂを摩擦部材１０７に確実に当接させることが可能である。また、駆動突起２ａ、２ｂと摩擦部材１０７は、基準バー１１７および被付勢バー１１８が転動することで移動するため、動きの抵抗を小さくすることが可能である。また、矢印Ｄ方向の付勢力と矢印Ｅ方向の反力は、一つの平面内で釣り合っているため、駆動突起２ａ、２ｂに対して不要な力のアンバランスを起こさない。

図１６は、加圧板１１１と可動部材１１４の関係を説明する図である。４本の引張コイルバネ１１０は、加圧板１１１と可動部材１１４の各バネ掛け部に係合している。加圧板１１１と可動部材１１４のｙ軸方向の間隔は不図示のモータユニット１０００Ｂの構成部品により決定するため、４本の引張コイルバネ１１０は加圧板１１１および可動部材１１４を付勢する。本実施例では、加圧板１１１は、ｙ軸方向の位置が等しい２つの球状突起１１１ａで加圧仲介部材１０９に当接し、２つの球状突起１１１ａを支点としてｐｉｔｃｈ方向の動き（傾き）の自由度を持つ。すなわち、加圧板１１１は、２つの球状突起１１１ａを支点としてｐｉｔｃｈ方向へ傾斜可能である。そのため、２つの球状突起１１１ａから加圧仲介部材１０９を介して駆動突起２ａ、２ｂに作用する４本の引張コイルバネ１１０による加圧力はそれぞれ、最適に調整される。

また、加圧板１１１は加圧仲介部材１０９を含む振動子保持枠１０８に対して相対的にｐｉｔｃｈ方向の動きの自由度を有するため、振動子保持枠１０８の傾きおよび傾きの変化に関わらず、可動部材１１４に対する加圧板１１１の姿勢は最適な状態に調整される。また、加圧板１１１と可動部材１１４のｙ軸方向の距離が変化する場合があるが、引張コイルバネ１１０は板バネ等に比べるとバネ定数を小さくすることが可能であるため加圧力の安定化に有利である。

また、加圧板１１１に設けられた突起１１１ｂは、図１５（Ｂ）に示される振動子保持枠１０８に形成された溝部１０８ｃと係合するため、振動子保持枠１０８を介して加圧板１１１と可動部材１１４はｘ軸方向において一体化されている。したがって、モータユニット１０００Ｂがｘ軸に沿って移動する間、引張コイルバネ１１０、加圧板１１１、および可動部材１１４の位置関係は変化せず、引張コイルバネ１１０による加圧力は安定する。

図１７は、ガイド部材１１３、可動部材１１４、および両部材に挟持される転動ボール１１９ｘ、１１９ｙ、１１９ｚにより構成される直進案内部の斜視図である。ガイド部材１１３、可動部材１１４に形成された直進ガイド溝１１４ｘ、１１４ｙ、１１４ｚ、および転動ボール１１９ｘ、１１９ｙ、１１９ｚの関係は、実施例１と同様なので説明は省略する。ガイド部材１１３には、平面部（当接部）１１３ｖ、１１３ｗが形成されている。可動部材１１４は、前述したように、引張コイルバネ１１０と係合する４つのバネ掛け部（係合部）を備える。実施例１と同様に、ガイド部材１１３および可動部材１１４が各転動ボールに当接する状態で４つのバネ掛け部のうち２つのバネ掛け部は、その一部である規制部１１４ｖが平面部１１３ｖとｙ軸方向において間隔ａを形成するように設けられている。また、可動部材１１４には、ガイド部材１１３および可動部材１１４が各転動ボールに当接する状態で平面部１１３ｗとｙ軸方向において間隔ａを形成するように、２つのストッパ部（規制部）１１４ｗが設けられている。上記構成により、転動ボール１１９ｘ、１１９ｙ、１１９ｚの脱落を防止する。また、本実施例では、実施例１と同様に、可動部材１１４のバネ掛け部はガイド部材１１３のｙ軸方向の投影面内に配置している。このように配置することで、ガイド部材１１３のｙ軸の正側の空間を有効に活用でき、モータユニット１０００Ｂを小型化することが可能となる。

本実施例のモータユニット１０００Ｂは、レンズユニットを光軸に沿って駆動させるために、レンズ駆動ユニットの一部として機能する。図１８は、モータユニット１０００Ｂとレンズユニットの連結部の説明図である。実施例１と同様に、図１１（Ｂ）の矢印Ｒ方向への回転力により、可動部外枠１１２に設けられた球状連動部１１２ｃはレンズユニットに設けられた連動部材４０１に形成された６０度の開角を有する連動溝４０１ａと係合する。そのため、モータユニット１０００Ｂからの駆動力は、可動部外枠１１２を介して連動部材４０１に伝達される。また、矢印Ｒ方向への回転力は可動部外枠１１２と一体化された可動部材１１４および転動ボール１１９ｘ、１１９ｙ、１１９ｚを介してガイド部材１１３で受けられるため、振動子保持枠１０８には不要な力は伝わらない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの辞し形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。なお、前述の各実施例における各部材がある面内に存在するとは、その部材の少なくとも一部がその面と交差していると解釈してもよい。

１０００Ａ、１０００Ｂ 振動波モータユニット（振動波モータ）
２ 振動子
７、１０７ 摩擦部材
１０、１１０ 引張コイルバネ（加圧手段）
１３、１１３ ガイド部材
１４、１１４ 可動部材
１４ｖ、１１４ｖ 規制部
１４ｗ、１１４ｗ ストッパ部（規制部）
１４ｘ、１４ｙ、１１４ｘ、１１４ｙ 直進ガイド溝（第１の溝形状）
１４ｚ、１１４ｚ 直進ガイド溝（第２の溝形状）
１９ｘ、１９ｙ、１９ｚ、１１９ｘ、１１９ｙ、１１９ｚ 転動ボール（転動部材）

Claims (11)

1. 振動子と、
   前記振動子と接触する接触面を有する摩擦部材と、
   前記摩擦部材を固定するベース部材と、
   前記振動子を前記摩擦部材に対して加圧する加圧手段と、
   前記振動子と一体に移動する可動部材であって、該可動部材の移動方向に平行な方向に延びている溝部を含む可動部材と、
   前記接触面に平行な面と、前記可動部材の移動方向に平行な方向に延びているガイド部を備え、前記可動部材の移動をガイドするガイド部材と、
   前記ガイド部材を前記ベース部材に固定する固定部と、
   前記溝部と前記ガイド部の間に挟持された複数の転動部材を有し、
   前記振動子に発生する振動により前記振動子と前記摩擦部材が相対的に移動する振動波モータであって、
   前記摩擦部材は、前記振動子と前記ガイド部材の間に配置され、
   前記可動部材は、前記ガイド部材の前記ガイド部が形成された面とは反対の面側に、前記複数の転動部材から離れる方向の前記ガイド部材の動きを規制する規制部を備え、
   前記規制部は、前記ガイド部材が前記規制部に当接した場合に、前記複数の転動部材のそれぞれにおいて一部が前記溝部の内部に位置する状態となるように設けられていることを特徴とする振動波モータ。
2. 前記ガイド部材には、前記規制部に当接する当接部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の振動波モータ。
3. 前記当接部と前記当接部に当接する各規制部との間隔は、前記可動部材の設計面から前記転動部材が前記溝部と係合する位置までの間隔より短いことを特徴とする請求項２に記載の振動波モータ。
4. 前記加圧手段は、前記振動子の周囲に配置された複数の付勢手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の振動波モータ。
5. 前記可動部材は、前記複数の付勢手段のそれぞれに係合する複数の係合部を備え、
   前記複数の係合部は、前記溝部と前記ガイド部を挟み込むように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の振動波モータ。
6. 前記規制部は、前記複数の係合部のいずれかを利用していることを特徴とする請求項５に記載の振動波モータ。
7. 前記溝部の少なくとも一部には、前記移動方向に沿って前記平行な面に対して所定の角度を有する面が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の振動波モータ。
8. 前記振動子は、前記摩擦部材に接触する振動板、および電圧を印加されることで超音波振動を励振する圧電素子を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の振動波モータ。
9. 前記転動部材は、前記加圧手段による加圧の反力を受けることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の振動波モータ。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の振動波モータと、前記振動波モータからの駆動力によって駆動する部材とを有することを特徴とする装置。
11. 前記装置は、レンズを備える光学機器であること特徴とする請求項１０に記載の装置。

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