JP7169851B2 - Vibration wave motor and lens device using vibration wave motor - Google Patents
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Description
本発明は、振動子と摩擦部材とを相対移動させる振動波モータと、その振動波モータを使用したレンズ装置に関する。 The present invention relates to a vibration wave motor for relatively moving a vibrator and a friction member, and a lens apparatus using the vibration wave motor.
従来の振動波モータユニットは、例えば特許文献1に開示されるように、固定されたガイド部材の案内壁と可動する可動部材の直進ガイド溝との間に転動部材を挟持し、移動部を直進ガイドする構成を有している。 As disclosed in Patent Document 1, for example, a conventional vibration wave motor unit has a rolling member sandwiched between a guide wall of a fixed guide member and a rectilinear guide groove of a movable member to move a moving portion. It has a straight guide configuration.
しかしながら、特許文献1の振動波モータユニットでは、可動部材の移動量が大きくなると、ガイド部材の案内壁を駆動方向に長くすることが必要となり、振動波モータユニットの大型化を招いてしまう。 However, in the vibration wave motor unit of Patent Document 1, when the amount of movement of the movable member increases, it becomes necessary to lengthen the guide wall of the guide member in the driving direction, resulting in an increase in the size of the vibration wave motor unit.
本発明の目的は、移動量を大きくした場合でも大型化しない振動波モータを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vibration wave motor that does not increase in size even when the amount of movement is increased.
本発明の振動波モータは、圧電素子と振動板とからなる振動子と、加圧手段の加圧力によって前記振動子と加圧接触すると共に、前記振動子と相対移動する摩擦部材と、前記加圧接触する接触面の反対側に配置され、前記相対移動をガイドするガイド手段と、前記摩擦部材と前記ガイド手段とを保持する固定部材と、を備え、前記ガイド手段は、ガイド溝部と前記固定部材に保持される被保持部とを有し、前記ガイド溝部は、前記加圧手段による加圧方向から見た場合に前記摩擦部材と重なる位置に配置され、前記被保持部は、前記振動子と前記摩擦部材の相対移動端部の近傍において、前記加圧方向から見た場合に前記ガイド溝部を挟んだ両側に配置されることを特徴とする。 The vibration wave motor of the present invention comprises: an oscillator comprising a piezoelectric element and a diaphragm; a friction member which is in pressure contact with the oscillator by pressure of a pressure means and moves relative to the oscillator; guide means disposed on the opposite side of the contact surface that press-contacts and guides the relative movement; a held portion held by a member, the guide groove portion being arranged at a position overlapping with the friction member when viewed in the direction of pressure applied by the pressure means; and near the relatively moving ends of the friction member, they are arranged on both sides of the guide groove when viewed from the pressing direction.
移動量を大きくした場合でも大型化しない振動波モータを提供することができる。 It is possible to provide a vibration wave motor that does not increase in size even when the amount of movement is increased.
(実施例)
以下に、本発明の好ましい実施の形態である実施例を図1と図2を用いて説明する。図面において、後述する振動子104と摩擦部材101の相対移動方向をX方向、後述するバネ110によって振動子104を摩擦部材101に加圧接触する加圧方向をZ方向、X方向とZ方向に直交する方向をY方向と定義する。
(Example)
An example, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. In the drawings, the direction of relative movement between the
図1は、本発明の実施例の振動波モータ100(超音波モータ)の展開図を示している。本実施例における振動波モータ100は、主に振動子104、摩擦部材101、ガイド手段、固定手段、加圧手段等により構成されている。
FIG. 1 shows a developed view of a vibration wave motor 100 (ultrasonic motor) according to an embodiment of the present invention. A
振動子104は、弾性を有する振動体である振動板102と圧電素子103により構成されている。圧電素子103は、公知の接着剤等により振動板102に固着されている。圧電素子103には、フレキシブル基板105が接合部105aで圧着されており、フレキシブル基板105を介して圧電素子103に高周波の電圧を印加することにより、振動子104に超音波領域の周波数の振動(超音波振動)を励振する。
The
振動子104は、振動子保持部材である第1の保持部材106により保持されている。振動子104は、第1の保持部材106に公知の接着剤等により固定されているが、固定されればその方法は限定されない。第1の保持部材106は、第2の保持部材107に後述する転動体(第1のローラ108a、第2のローラ108b)と板バネ109を介して連結されている。
The
振動子104は、摩擦部材101に加圧接触し、超音波振動によって摩擦部材101に対して相対移動する。この相対移動は、固定ガイド部材115と可動ガイド部材117等から構成されるガイド手段により、振動子104がX方向にガイドされることにより実現される。ガイド手段は、振動子104が摩擦部材101に加圧接触する接触面101aの反対側に配置されている。第2の保持部材107と可動ガイド部材117は、不図示のネジ等で固定されるが、固定されればその方法は限定されない。固定ガイド部材115と可動ガイド部材117の間には、転動ボールの形態の複数の転動部材116が設けられている。
The
振動子104は、摩擦部材101に対して相対移動するが、摩擦部材101は、第1のベース部材114にビス118により固定されている。更にビス119により固定ガイド部材115も、第1のベース部材114に固定されている。そして、第1のベース部材114、ビス118、ビス119は、摩擦部材101とガイド手段を保持する固定手段を構成する。なお、請求項中の固定部材の記載は、第1のベース部材114に対応する。
Vibrator 104 moves relative to
振動子104を摩擦部材101に加圧接触させるための加圧力は、バネ110によりもたらされる。バネ110は、4か所において付勢部材111と可動ガイド部材117を連結し、この複数のバネ110の加圧力によって振動子104を摩擦部材101へと加圧接触させている。付勢部材111は-Z方向に突起部111aを備え、この突起部111aが基材プレート112に当接することにより加圧力が伝達される。基材プレート112が付勢部材111に当接する面の反対側には、基材プレート112に貼付された緩衝部材113が配置されている。基材プレート112と緩衝部材113は、付勢部材111と圧電素子103の直接接触を妨げ、圧電素子103の損傷を防止するため、圧電素子103と付勢部材111の間に配置されている。バネ110、付勢部材111、基材プレート112、緩衝部材113等は、加圧手段を構成するが、請求項中の加圧手段の記載は、バネ110に対応する。
A
本発明の振動波モータ100では、振動子104、第1の保持部材106、第2の保持部材107、バネ110、付勢部材111、基材プレート112、緩衝部材113、可動ガイド部材117は、移動部121を構成する(図3(A)参照)。移動部121は、摩擦部材101に対してX方向に相対的に移動することができる。なお、移動部121が固定され、摩擦部材101が移動する構成も可能である。
In the
次に、図2、図3(A)~(D)を参照して本発明の振動波モータ100の構成を説明する。図2は、-Z方向から見た振動波モータ100の底面図である。図3(A)は図2の断面線IIIA-IIIAにおける断面図、図3(B)は断面線IIIB-IIIBにおける断面図、図3(C)は断面線IIIC-IIICにおける断面図、図3(D)は断面線IIID-IIIDにおける断面図である。
Next, the configuration of the
まず、図2を参照して振動波モータ100の構成を説明する。可動ガイド部材117には、バネ110を係合するためのバネかけ部117bが4カ所備えられており、バネかけ部117bにバネ110がかかっている。可動ガイド部材117には、転動部材116をX方向に転動ガイドする可動ガイド溝部117aが備えられている。同様に固定ガイド部材115には、転動部材116をX方向に転動ガイドする固定ガイド溝部115aが備えられている。転動部材116がバネ110の加圧力によって固定ガイド溝部115aと可動ガイド溝部117aに挟持された状態で転動することで、可動ガイド部材117は固定ガイド部材115に対して低負荷を保ったままX方向に直進移動することができる。
First, the configuration of the
第1のベース部材114は、固定ガイド部材115と摩擦部材101を保持する。固定ガイド部材115は、4カ所の被保持部115bを有し、この被保持部115bで第1のベース部材114に固定される。固定ガイド部材115の+Z方向には、摩擦部材101が配置されている。-Z方向から見た場合に、固定ガイド部材115の固定ガイド溝部115aは摩擦部材101と重なる位置に配置される。
A
また、その固定ガイド溝部115aのX方向端部の近傍に設けられた被保持部115bは、Y方向において固定ガイド溝部115aを挟んだ両側に配置される。このような位置に固定ガイド溝部115aを配置することで、振動子104と摩擦部材101の相対移動量を増やすために固定ガイド溝部115aの長さを伸ばした場合でも、固定ガイド溝部115aと被保持部115bは干渉しない。そのため振動子104と摩擦部材101の相対移動量を増やす場合でも、固定ガイド溝部115aをZ方向やY方向に避けるように構成する必要がない。この構成により、振動子104と摩擦部材101の相対移動量を増やす場合でも、大型化しない振動波モータ100を提供することができる。
The held
フレキシブル基板105は、-X方向に伸延する伸延部105bと、伸延するフレキシブル基板105を+X方向に折り返す屈曲部105cを有する。第2の保持部材107は、屈曲部105cによってZ方向に発生するフレキシブル基板105からの折り曲げ反力をフレキシブル基板当接部107a(Uターンフレキ受け部)で受けている。
The
振動子104と摩擦部材101の相対移動量を増やそうとすると、フレキシブル基板105の伸延部105bの長さを長くする必要がある。これに伴い、フレキシブル基板105の屈曲部105cの反力を受けるためのフレキシブル基板当接部107aの長さも長くなる。移動部121が可動範囲の-X方向端部の近傍に位置する場合、フレキシブル基板当接部107aは-X方向に最も突出する。従来の構成では、もし、この位置にあるフレキシブル基板当接部107aを避けるように第1のベース部材114を-X方向に広げた形状に形成すると、被保持部115bがX方向に大きくなってしまう。
In order to increase the amount of relative movement between the
本発明の振動波モータ100では、加圧方向から見た場合に、固定ガイド部材115の被保持部115bは、フレキシブル基板当接部107aより摩擦部材101に近い位置に配置されている。もし、振動子104と摩擦部材101の相対移動量を大きくしても、駆動方向に伸びたフレキシブル基板当接部107aと被保持部115bが干渉することがない。この構成により被保持部115bをX方向の外側に形成する必要がなくなり、移動量を大きくした場合でも、大型化しない振動波モータ100を提供することができる。
In the
次に、図3(A)を参照して振動波モータ100の構成を説明する。バネ110は、振動子104を摩擦部材101に加圧接触させるために加圧力を発生させる。付勢部材111はバネかけ部111bを備え、また可動ガイド部材117もバネかけ部117bを備えており、バネかけ部111b、117bにバネ110をかけることにより、それぞれが連結されている。バネ110の加圧力は、基材プレート112と緩衝部材113を介して、振動子104を摩擦部材101にZ方向に加圧する付勢力となる。そして、振動板102の接触部102aは摩擦部材101に対して加圧された状態で接触し、加圧接触状態となる。
Next, the configuration of the
この加圧接触状態において、圧電素子103に2相の駆動電圧が印加されると、振動板102に2相の超音波振動が励起され、接触部102aに楕円運動が生じ、発生した楕円運動が効率的に摩擦部材101へ伝達される。その結果、移動部121は、固定側である摩擦部材101及び第1のベース部材114に対してX方向に相対的に移動することができる。
In this pressurized contact state, when a two-phase drive voltage is applied to the
固定ガイド部材115は、摩擦部材101を挟んで振動子104の反対側に配置され、振動子104と摩擦部材101のX方向の相対的な移動をガイドしている。第1のベース部材114には、ガイド部材固定部114a(第1の固定部)が設けられており、固定ガイド部材115がビス119によって固定されている(図3(D)参照)。また、第1のベース部材114には摩擦部材固定部114cが設けられており、摩擦部材101がビス118によって固定されている。
The fixed
次に、第1の保持部材106と第2の保持部材107の連結手段について説明する。転動体は、第1のローラ108a、第2のローラ108bで構成され、第1のローラ108aと第2のローラ108bが第1の保持部材106と第2の保持部材107の間に配置されている。更に、振動子104の相対移動方向であるX方向に対して所定の付勢力を有する板バネ109が第2の保持部材107と第2のローラ108bの間に配置されている。そして、第1のローラ108a、第2のローラ108bは、バネ110による加圧方向(Z方向)に対しては移動自在である。板バネ109の付勢力により、第1の保持部材106は第2のローラ108bを介して-X方向に付勢されると共に、第2の保持部材107は+X方向に付勢される。この構成により、第1のローラ108aは第1の保持部材106と第2の保持部材107の間で付勢され、落下することなく挟持される。
Next, connecting means for connecting the first holding
以上のように構成することにより、移動部121の移動方向であるX方向にはガタの発生が無く、また、バネ110による加圧方向には転動体の転動により移動自在となるため、駆動を阻害すること無く連結することが可能となる。なお、本発明においては、第1の保持部材106と第2の保持部材107との間の連結手段を構成する弾性部材として板バネ109を用いているが、ガタを無くすことができる部材で有れば構わない。
With the configuration as described above, there is no backlash in the X direction, which is the moving direction of the moving
上述の板バネ109の付勢力は、振動子104の駆動開始及び停止時に発生する加減速による慣性力よりも大きくなるように設定されている。この構成により、振動子104と第2の保持部材107とは、駆動時の慣性力による移動方向の相対変位が発生せず安定した駆動制御を実現することができる。
The biasing force of the
次に、図3(B)を参照して振動波モータ100の構成を説明する。フレキシブル基板105は接合部105aで圧電素子103(不図示)と接合されている。伸延部105bは、接合部105aから-X方向に沿って伸延する。屈曲部105cは、伸延部105bが-X方向から+X方向に折り返して反転した際に形成される。フレキシブル基板105は、固定部105dにおいて、第1のベース部材114のフレキ固定部114dで固定される。移動部121がX方向に移動した際には、屈曲部105cの位置が移動することで、フレキ固定部114dとガイド部材固定部114aの間の距離変動を吸収している。この構成により移動部121がX方向に移動しても、フレキ固定部114dとガイド部材固定部114aに負荷がかかるのを軽減している。
Next, the configuration of the
フレキシブル基板105は、屈曲部105cで折り返されているため、Z方向に折り返し反力が発生する。第2の保持部材107には、この折り返し反力を受けるためのフレキシブル基板当接部107aが設けられている。フレキシブル基板105がフレキシブル基板当接部107aと当接することで、屈曲部105cで-X方向から+X方向に折り返す形状を保つことができる。フレキシブル基板当接部107aは移動部121の中で-X方向に一番突出している箇所となっている。
Since the
次に、図3(C)を参照して振動波モータ100の構成を説明する。Z方向において、固定ガイド部材115と摩擦部材101が重なる位置に固定ガイド溝部115aが形成され、可動ガイド部材117と摩擦部材101が重なる位置に可動ガイド溝部117aが形成されている。固定ガイド溝部115aと可動ガイド溝部117aの間には、バネ110による加圧力によって転動部材116が挟持されている。この構成により固定ガイド部材115に対して可動ガイド部材117はX方向に直進ガイドされる。
Next, the configuration of the
第2の保持部材107には、球面突起部107bが形成されている。そして、被駆動部材(後述のフォーカスレンズ3)は、連結部材122を介して球面突起部107bに接続されるが、その際に、連結部材122は+Z方向の付勢力を付与して球面突起部107bと当接する。この構成により第2の保持部材107と被駆動部材がX方向に一体的に動くことが可能となる。
A
次に、図2と図3(D)を参照して振動波モータ100の構成を説明する。第1のベース部材114は、4つのビス120によってベース部材固定部114b(第2の固定部)で第2のベース部材123に固定される。そして、振動子104と摩擦部材101の相対移動端部の近傍では、第2の保持部材107のフレキシブル基板当接部107aは、第1のベース部材114のガイド部材固定部114aとベース部材固定部114bの間に入り込む構成となっている。この構成により、第2の保持部材107のフレキシブル基板当接部107aとの干渉を避けるために第1のベース部材114をX方向に大きくする必要がなくなり、大型化しない振動波モータ100を提供することができる。
Next, the configuration of the
以上、本発明の振動波モータ100では、加圧方向から見た場合に摩擦部材101と重なる位置に固定ガイド溝部115aを設けている。その固定ガイド溝部115aのX方向端部近傍に設けられた被保持部115bは、Y方向において固定ガイド溝部115aを挟んだ両側に配置されている。この構成により、固定ガイド溝部115aとベース部材固定部114bの干渉を回避し、振動子104と摩擦部材101の相対移動量を増やす場合にも、振動波モータ100を小型化できる。
As described above, in the
また加圧方向から見た場合に、固定ガイド部材115を固定するガイド部材固定部114aは、フレキシブル基板当接部107aより摩擦部材101に近い位置に配置した。これにより、フレキシブル基板当接部107aとガイド部材固定部114aの干渉を回避し、振動子104と摩擦部材101の相対移動量を増やす場合にも、振動波モータ100を小型化できる。
Further, when viewed from the pressure direction, the guide
更に振動子104と摩擦部材101の相対移動範囲の端部近傍では、第2の保持部材107のフレキシブル基板当接部107aは、第1のベース部材114のガイド部材固定部114aとベース部材固定部114bの間に入り込む構成とした。この構成により、第2の保持部材107のフレキシブル基板当接部107aとの干渉を回避し、振動子104と摩擦部材101の相対移動量を増やす場合にも、振動波モータ100を小型化できる。
Furthermore, in the vicinity of the end of the relative movement range between the
(適用例)
図4は、本発明の振動波モータ100を適用した撮像装置の構成を示している。なお、本説明においては、振動波モータ100が撮像装置に搭載された場合について説明するが、これは本発明を限定するものではない。また、撮像レンズ1とカメラボディ2が一体となっている撮像装置について説明をするが、撮像レンズ1は交換可能なレンズであっても構わない。
(Application example)
FIG. 4 shows the configuration of an imaging device to which the
図4に示すように、撮像装置本体は、撮像レンズ1とカメラボディ2によって構成されている。撮像レンズ1の内部において、振動波モータ100は鏡筒(第2のベース部材123に相当)に固定されている。更に、フォーカスレンズ3は振動波モータ100と連結されており、振動波モータ100を構成する振動子104が移動することにより、フォーカスレンズ3は光軸5と略平行な方向に移動可能となる。撮像時にはフォーカスレンズ3が光軸5と略平行な方向に移動し、被写体像は撮像素子4の位置で結像し、合焦した像を生成することが可能となる。
As shown in FIG. 4, the main body of the imaging device is composed of an imaging lens 1 and a
3 フォーカスレンズ(レンズ)
100 振動波モータ
101 摩擦部材
101a 接触面
102 振動板
103 圧電素子
104 振動子
105 フレキシブル基板
105a 接合部
105b 伸延部
105c 屈曲部
107 第2の保持部材(保持部材)
107a フレキシブル基板当接部
110 バネ(加圧手段)
114 第1のベース部材(固定部材)
114a ガイド部材固定部(第1の固定部)
114b ベース部材固定部(第2の固定部)
115 固定ガイド部材(ガイド手段)
115a 固定ガイド溝部(ガイド溝部)
115b 被保持部
116 転動部材(ガイド手段)
117 可動ガイド部材(ガイド手段)
123 第2のベース部材(鏡筒)
3 Focus lens (lens)
100
107a Flexible
114 first base member (fixing member)
114a guide member fixing portion (first fixing portion)
114b base member fixing portion (second fixing portion)
115 fixed guide member (guide means)
115a fixed guide groove (guide groove)
115b held
117 movable guide member (guide means)
123 second base member (lens barrel)
Claims (8)
加圧手段の加圧力によって前記振動子と加圧接触すると共に、前記振動子と相対移動する摩擦部材と、
前記加圧接触する接触面の反対側に配置され、前記相対移動をガイドするガイド手段と、
前記摩擦部材と前記ガイド手段とを保持する固定部材と、を備え、
前記ガイド手段は、ガイド溝部と前記固定部材に保持される被保持部とを有し、
前記ガイド溝部は、前記加圧手段による加圧方向から見た場合に前記摩擦部材と重なる位置に配置され、
前記被保持部は、前記振動子と前記摩擦部材の相対移動端部の近傍において、前記加圧方向から見た場合に前記ガイド溝部を挟んだ両側に配置されることを特徴とする振動波モータ。 a vibrator comprising a piezoelectric element and a diaphragm;
a friction member that is in pressure contact with the vibrator and moves relative to the vibrator due to the pressure of the pressure means;
a guide means disposed on the opposite side of the contact surface that makes pressure contact and guides the relative movement;
a fixing member that holds the friction member and the guide means,
The guide means has a guide groove portion and a held portion held by the fixed member,
The guide groove portion is arranged at a position overlapping the friction member when viewed from the direction of pressure applied by the pressure means,
The vibration wave motor, wherein the held portion is arranged on both sides of the guide groove portion when viewed from the pressure direction in the vicinity of the relative movement end portion of the vibrator and the friction member. .
前記振動子と前記フレキシブル基板とを保持する保持部材と、を更に備え、
前記フレキシブル基板は、前記圧電素子に接合される接合部と、該接合部から前記相対移動の方向に沿って伸延する伸延部と、前記伸延部を反転して折り返す屈曲部と、を有し、
前記保持部材は、前記伸延部及び前記屈曲部に当接するフレキシブル基板当接部を有し、
前記被保持部は、前記加圧方向から見た場合に前記フレキシブル基板当接部より前記摩擦部材に近い位置に配置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。 a flexible substrate;
a holding member that holds the vibrator and the flexible substrate,
The flexible substrate has a joint portion that is joined to the piezoelectric element, an extension portion that extends from the joint portion along the direction of the relative movement, and a bending portion that inverts and folds the extension portion,
The holding member has a flexible substrate abutting portion that abuts on the extending portion and the bent portion,
2. The vibration wave motor according to claim 1, wherein the held portion is arranged at a position closer to the friction member than the flexible substrate contact portion when viewed from the pressing direction.
前記加圧方向から見た場合に、前記第2の固定部は前記フレキシブル基板当接部より前記摩擦部材から遠い位置に配置されていることを特徴とする、請求項2に記載の振動波モータ。 The fixing member has a first fixing portion for fixing the guide means, and a second fixing portion for fixing to a second base member holding the fixing member,
3. The vibration wave motor according to claim 2, wherein the second fixing portion is arranged at a position farther from the friction member than the flexible substrate contact portion when viewed from the pressing direction. .
前記振動波モータにより駆動されるレンズと、を備え、
前記固定部材を保持する第2のベース部材は、鏡筒であることを特徴とする、撮像装置。 a vibration wave motor according to any one of claims 1 to 7;
a lens driven by the vibration wave motor,
An image pickup apparatus, wherein the second base member that holds the fixed member is a lens barrel.
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