(57)【要約】      （修正有）【課題】小型の振動波モータを提供すること。【解決手段】圧電素子と振動体からなる振動子と、圧電素子に接続される配線基板１１５と、振動子と摩擦接触する摩擦部材と、振動子を保持する振動子保持部材１０６と、振動子保持部材と摩擦部材とを保持するベース部材１１０とを備え、振動子に発生する超音波振動により振動子と摩擦部材が相対移動する振動波モータであって、振動子保持部材は、振動子と摩擦部材の相対移動に伴う配線基板の移動を案内する第１のガイド部１０７を備え、ベース部材は、第１のガイド部と対向した位置に配置され、振動子と摩擦部材の相対移動に伴う配線基板の移動を案内する第２のガイド部１１１を備え、第１のガイド部と第２のガイド部の間隔は、振動子と摩擦部材の相対移動方向において、振動子の中央部１３０から離れることに伴い広がることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と振動体からなる振動子と、
前記圧電素子に接続される配線基板と、
前記振動子と摩擦接触する摩擦部材と、
前記振動子を保持する振動子保持部材と、
該振動子保持部材と前記摩擦部材とを保持するベース部材と、を備え、
前記振動子に発生する超音波振動により前記振動子と前記摩擦部材が相対移動する振動波モータであって、
前記振動子保持部材は、前記振動子と前記摩擦部材の相対移動に伴う前記配線基板の移動を案内する第１のガイド部を備え、
前記ベース部材は、前記第１のガイド部と対向した位置に配置され、前記振動子と前記摩擦部材の相対移動に伴う前記配線基板の移動を案内する第２のガイド部を備え、
前記第１のガイド部と前記第２のガイド部の間隔は、前記振動子と前記摩擦部材の相対移動方向において、前記振動子の中央部から離れることに伴い広がることを特徴とする振動波モータ。
【請求項２】
前記間隔は、前記第１のガイド部側に広がることを特徴とする請求項１に記載の振動波モータ。
【請求項３】
前記間隔は、連続的に変化していることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、特に振動波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高トルク出力、高い位置決め精度、静粛性などの特徴を活かして、例えばカメラやレンズの駆動源として、振動波モータが広く採用されている。
【０００３】
近年では、多群のズーム構成においても、比較的簡単な構造で小型に構成することが望まれており、振動波モータのユニットも同様に更なる小型化が求められている。
【０００４】
特許文献１には、振動板と圧電素子からなる振動子と、振動子保持部材とを固定し、振動子の振動を阻害しないように動力を取りだす技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１２６６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１においては、圧電素子に接続される配線基板を振動子の移動方向に対して側面から配回し、配線基板の移動を振動子支持部材がガイドする必要が有る。その際、振動子支持部材が配線基板の曲げ反力によるモーメントを受け、振動子の駆動効率を低下させてしまうという課題が有る。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で駆動効率を一定に保つことが可能な振動波モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る振動波モータは、
圧電素子と振動体からなる振動子と、前記圧電素子に接続される配線基板と、前記振動子と摩擦接触する摩擦部材と、前記振動子を保持する振動子保持部材と、該振動子保持部材と前記摩擦部材とを保持するベース部材とを備え、前記振動子に発生する超音波振動により前記振動子と前記摩擦部材が相対移動する振動波モータであって、前記振動子保持部材は、前記振動子と前記摩擦部材の相対移動に伴う前記配線基板の移動を案内する第１のガイド部を備え、前記ベース部材は、前記第１のガイド部と対向した位置に配置され、前記振動子と前記摩擦部材の相対移動に伴う前記配線基板の移動を案内する第２のガイド部を備え、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部の間隔は、前記振動子と前記摩擦部材の相対移動方向において、前記振動子の中央部から離れることに伴い広がることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単な構成で駆動効率を一定に保つことが可能な振動波モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１が適用できる撮像装置の断面図
【図２】（ａ）は本発明が適用できる振動波モータの斜視図、（ｂ）は本発明が適用できる振動波モータの斜視図、（ｃ）は本発明が適用できる振動波モータの分解斜視図
【図３】（ａ）は本発明が適用できる振動波モータの−Ｚ方向矢視図、（ｂ）は本発明が適用できる振動波モータの＋Ｙ方向矢視図、（ｃ）は本発明が適用できる振動波モータの＋Ｙ方向矢視図
【図４】（ａ）は本発明が適用できる振動波モータの部分拡大図、（ｂ）は本発明が適用できる振動波モータの部分拡大図
【図５】（ａ）は本発明が適用できる振動波モータの＋Ｙ方向矢視図、（ｂ）は本発明が適用できる振動波モータの部分拡大図、（ｃ）は本発明が適用できる振動波モータの＋Ｙ方向矢視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明を適用可能な撮像装置の構成を表している。尚、本説明において、振動波モータが撮像装置に搭載された場合について説明するが、本発明を限定するものではない。また、後述の撮像レンズ部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、撮像レンズ部１は交換可能なレンズであっても構わない。
【００１３】
図１において、撮像レンズ部１と、カメラボディ２によって撮像装置本体が形成されている。撮像レンズ部１の内部において、合焦レンズ４は振動波モータ３と連結されており、後述する振動波モータ３を構成する振動子が移動することにより、合焦レンズは光軸６と略平行な方向に移動可能となる。撮像時には合焦レンズが光軸６と略平行な方向に移動し、被写体像は撮像素子５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。
【００１４】
図２は本発明を適用可能な振動波モータ３の構成を示している。図２（ａ）は振動波モータ３の全容を示す為の斜視図を表している。図２（ｂ）は図２（ａ）から後述する摩擦部材１０１、振動子１０４、ベース部材１１０、配線基板１１５以外を除き、内部構成を分かりやすくした斜視図である。また、図２（ｃ）は分解斜視図を表している。
【００１５】
本実施例における振動波モータ３は、以下に述べる各部材により形成されている。振動子１０４は弾性体としての振動板１０２と圧電素子１０３とにより構成されている。振動板１０２と圧電素子１０３は公知の接着材等により固定されている。圧電素子１０３には配線基板１１５が接続され、圧電素子１０３は電圧を印加することにより超音波振動を励振する。圧電素子１０３に超音波振動を励振させることで、振動子１０４に共振が起こる。このとき振動子１０４には２種の定在波からなる略楕円運動が発生する。
【００１６】
振動子１０４と振動子保持部材１０６とは、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。更に、振動子保持部材１０６は被駆動体と連結される不図示の動力取り出し部を備えるが、本説明では省略する。また、振動子保持部材１０６は、後述する第１の案内部１０７を備えるが、ここでは省略する。
【００１７】
摩擦部材１０１とレールプレート１１２は不図示のネジ等によりベース部材１１０に固定されている。ベース部材１１０は更に、後述する第２の案内部１１１を備えるが、ここでは省略する。レールプレート１１２は３つの固定案内部を備えている。一方、可動プレート１１４は３つの移動案内部を備えている。それぞれ対応する案内部の間で転動ボール１１３が狭持されている。尚、本実施例においては上記レールプレート１１２が備える３つの溝の内、２つはＶ溝、１つは有底の平面溝となっているが、転動ボール１１３が転動出来る溝で有れば構わない。
【００１８】
振動子保持部材１０６は更に、可動プレート１１４と不図示のネジ等で固定される。バネ１０８は振動子１０４を囲う様に４方向に配置されている。バネ１０８の両端は、付勢部材１０９及び可動プレート１１４がそれぞれ備える固定部に固定されている。弾性部材１０５が圧電素子１０３と付勢部材１０９との間に配置されている。弾性部材１０５は、付勢部材１０９と圧電素子１０３との直接接触を妨げ、圧電素子１０３の損傷を防止している。バネ１０８の加圧力は弾性部材１０５を介し、振動子１０４を摩擦部材１０１に付勢する加圧力となる。
【００１９】
そして、振動板１０２は摩擦部材１０１に対し加圧された状態で接触する。この加圧接触状態において圧電素子１０３に駆動電圧が印加されると、振動子１０４に発生した楕円運動が効率的に摩擦部材１０１へ伝達する。その結果、振動子１０４、振動子保持部材１０６、弾性部材１０５、付勢部材１０９、バネ１０８、可動プレート１１４で構成される移動部１２０は、光軸６と略平行である矢印１２１の方向に相対移動可能となる。
【００２０】
次に図２、図３、図４を用いて振動波モータ３内部における、配線基板１１５の配回しについて説明する。
【００２１】
図３は本発明が適用可能な振動波モータ３の構成を表している。それぞれ図３（ａ）振動波モータ３の−Ｚ方向矢視図、図３（ｂ）＋Ｙ方向矢視図を表しており、図３（ｃ）は移動部１２０が相対移動した様子を表している。図４は配線基板１１５の折り曲げ部の拡大図を表しており、図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図３（ａ）、（ｂ）の状態の拡大図である。尚、説明を簡単にする為、説明に不要な部品を除いている。
【００２２】
先述の通り、配線基板１１５は圧電素子１０３に接続される。圧電素子１０３は配線基板１１５を介して不図示のメイン基盤等から給電され、超音波振動を励振することが可能となる。
【００２３】
配線基板１１５は圧電素子１０３の中央部、つまり振動子中央部１３０を中心に接続され、振動子１０４の移動を阻害しないよう、側面に延出している。配線基板１１５は図２（ｂ）に示される、固定範囲１２２において、ベース部材１１０に固定されている。固定範囲１２２は振動子１０４が移動した場合においても固定され続けている。振動子１０４が移動する際、配線基板１１５にテンションがかからないようにするため、図２（ｃ）に示されるように矢印１２１方向に折り曲げられている。
【００２４】
折り曲げにより形成される円弧の中心は、振動子１０４の移動に伴い、可動範囲１２３の領域内で、振動子１０４の移動方向と同じ方向に移動する。しかし、円弧中心の移動量は振動子１０４の移動量の約半分である為、振動子中央部１３０と円弧中心１３１までの距離Ｌは変化し、接近または離間をする。
【００２５】
配線基板１１５のＹ方向の位置がずれ、他部品と干渉しないように、配線基板１１５の移動を案内する必要が有る。本発明では図２、図３、図４に示されるように、振動子保持部材１０６が備える第１の案内部１０７と、ベース部材１１０が備える第２の案内部１１１がそれぞれ対向する位置に構成されている。第１の案内部１０７と第２の案内部１１１により配線基板１１５の移動を案内する構成となっている。
【００２６】
先述の通り、配線基板１１５は矢印１２１方向に折り曲げられている。しかし、この配線基板１１５の折り曲げ部においては、第１の案内部１０７と、第２の案内部１１１のＺ方向間隔で決まる円弧半径を大きくしようとする方向に曲げ反力Ｆが働く。曲げ反力Ｆは以下の式（１）で簡易的に表現することが出来る。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
ここで、δはＺ方向の変位量、Ｅは縦弾性係数、Ｉは断面２次モーメント、ｒは円弧半径を表している。また、説明を簡単にする為、直線部長さ等で決まる項をＡと置いている。
この曲げ反力Ｆは第１の案内部１０７と、第２の案内部１１１で受けている。
【００２９】
振動子１０４が移動した場合においても、曲げ反力Ｆは変わらない。しかし、振動子中央部１３０と円弧中心１３１の距離Ｌは変化をするため、曲げ反力Ｆ×距離Ｌで決まるモーメントＭは変化をする。図３（ｃ）のように、振動子中央部１３０と円弧中心１３１の距離Ｌが最大となるときに、モーメントＭは最大となる。モーメントＭは振動子中央部１３０を略中心とし、図４（ａ）に表される方向に働く。
【００３０】
第１の案内部１０７を備える振動子保持部材１０６は、振動子１０４を保持している。その為、特に図３（ｃ）のように、振動子中央部１３０と円弧中心１３１の距離Ｌが離れ、モーメントＭが大きい領域において、第１の案内部１０７がモーメントＭの影響により撓み、振動子１０４の駆動を阻害するという課題が有った。
【００３１】
そこで本発明においては、第１の案内部１０７と第２の案内部１１１のＺ方向の間隔は、振動子中央部１３０から矢印１２１方向に離れることに伴い、広がることを特徴としている。
【００３２】
図４（ｂ）に示される破線１４０は、第１の案内部１０７と第２の案内部１１１のＺ方向の間隔が一定の場合の配線基板１１５の様子を表している。図からわかるように、破線１４０の状態の方が円弧半径は小さく、式（１）で表される配線基板１１５の曲げ反力Ｆは大きくなる。しかし、本発明の様に第１の案内部１０７と第２の案内部１１１のＺ方向の間隔を広げることによって曲げ反力Ｆは小さくすることが可能になる。先述したように振動子中央部１３０と円弧中心１３１の間の距離Ｌが長くなると、モーメントＭが大きくなる。また、曲げ反力Ｆが小さくなるとモーメントＭは小さくなる。よって、距離Ｌが長くなる範囲において、曲げ反力Ｆを小さくすることで、モーメントＭを小さくすることが出来る。
【００３３】
そのように構成することで、モーメントＭによる第１の案内部１０７への影響を低減し、振動子１０４の駆動効率を一定に保つことが可能になる。
【００３４】
振動子１０４の可動範囲全域で第１の案内部１０７と第２の案内部１１１のＺ方向の間隔を広げることは、振動波モータ３のＺ方向の大型化、または部品の剛性低下や成型性の低下を招く。その為、本発明では振動子中央部１３０と円弧中心１３１の距離Ｌに応じて、円弧半径を大きくしている。そのように構成することで、外形寸法や部品強度、成型性と、振動子１０４の駆動効率の向上を両立することが可能となる。
【００３５】
また、第１の案内部１０７と第２の案内部１１１のＺ方向の間隔の変化が急峻な場合には、変化の際に不要振動が発生し、振動子１０４の駆動を阻害する懸念が有る。その為、第１の案内部１０７と第２の案内部１１１のＺ方向の間隔の変化は、連続的な変化であることが望ましい。
【００３６】
図５はベース部材１１０が備える第２の案内部１１１の形状を変化させ、第１の案内部１０７と第２の案内部１１１の間隔を−Ｚ方向に広げた場合の図を表している。図５（ａ）は図３（ｃ）と同じ位置での状態を表しており、図５（ｂ）は図５（ａ）の拡大図である。図５（ｃ）は図５（ａ）の反対方向に移動した状態を表している。
【００３７】
図５（ａ）、（ｂ）に表されるように、ベース部材１１０が備える第２の案内部１１１の形状を変化させることでも、円弧半径を変化させることが可能である。しかし、図５（ａ）から図５（ｃ）の方向へ移動しようとする時、配線基板１１５の円弧が損傷しないよう、第２の案内部１１１は連続的で滑らかに第１の案内部１０７との間隔を変えていく必要が有る。その為、図５（ｂ）に表されるように、広い範囲で凹ませる必要が有り、部品剛性の低下が懸念される。
【００３８】
また、図５（ｃ）の状態において、配線基板１１５は折り曲がっていない状態を保とうとする為、上述の凹み形状にならおうとしない。そして、凹み形状の上部で配線基板１１５は振動しやすく、接触と離間を繰り返すことによる鳴きが懸念される。
【００３９】
その為、本発明では振動子保持部材１０６が備える第１の案内部１０７の形状を変化させることで、第１の案内部１０７と第２の案内部１１１のＺ方向の間隔を広げている。
【００４０】
以上により、本発明によれば、簡単な構成で駆動効率を一定に保つことが可能となる振動波モータを提供することができる。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  撮影レンズ部、２  カメラボディ、３  振動波モータ、４  合焦レンズ、
５  撮像素子、６  光軸、７  撮像素子、１０１  摩擦部材、１０２  振動板、
１０３  圧電素子、１０４  振動子、１０５  弾性部材、１０６  振動子保持部材、
１０７  第１の案内部、１０８  バネ、１０９  付勢部材、１１０  ベース部材、
１１１  第２の案内部、１１２  レールプレート、１１３  転動部材、
１１４  可動プレート、１１５  配線基板、１２０  移動部、１２２  固定範囲、
１２３  可動範囲、１３０  振動子中央部、１３１  円弧中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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