(57)【要約】【課題】  耐久性を有するリニア駆動装置を提供する。【解決手段】  圧電素子１１ａを備えた２つの振動子１１と、振動子１１を固定する２つの保持部材１２と、振動子１１の圧電素子１１ａの側に設けられた加圧板１３と、加圧板１３を加圧する第一の加圧部材１４と、第一の加圧部材１４を加圧する第二の加圧部材１５と、第二の加圧部材１５に作用する加圧手段１６と、振動子１１と接触し、振動によって振動子１１と相対移動する摩擦部材１７と、を有し、第一の加圧部材１４が振動子１１に設けられたそれぞれの加圧板１３を加圧する加圧点１３ａの重心と第二の加圧部材１５が第一の加圧部材１４を加圧する加圧点１４ａの重心とが一致しており、保持部材１２は、振動子１１が摩擦部材１７に押圧するように相対移動の方向と平行な軸１８を中心として支持され、それぞれの振動子１１が接触するそれぞれの摩擦部材１７の接触面Ｓ１、Ｓ２が互いに平行ではない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を備えた少なくとも２つの振動子と、
前記振動子を固定する少なくとも２つの保持部材と、
前記振動子の前記圧電素子の側に設けられた加圧板と、
前記加圧板を加圧する第一の加圧部材と、
前記第一の加圧部材を加圧する第二の加圧部材と、
前記第二の加圧部材に作用する加圧手段と、
前記振動子と接触し、振動によって前記振動子と相対移動する摩擦部材と、を有し、
前記第一の加圧部材が前記振動子に設けられたそれぞれの前記加圧板を加圧する加圧点の重心と前記第二の加圧部材が前記第一の加圧部材を加圧する加圧点の重心とが一致しており、
前記保持部材は、前記振動子が前記摩擦部材に押圧するように前記相対移動の方向と平行な軸を中心として支持され、
それぞれの前記振動子が接触するそれぞれの前記摩擦部材の接触面が互いに平行ではないことを特徴とする、リニア駆動装置。
【請求項２】
前記相対移動の方向に直交する平面への前記保持部材の投影と、前記第一の加圧部材又は前記第二の加圧部材の投影の一部が重畳していることを特徴とする、請求項１に記載のリニア駆動装置。
【請求項３】
前記相対移動の方向に直交する平面への前記第二の加圧部材の投影と、前記加圧板又は前記第一の加圧部材の投影の一部が重畳していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリニア駆動装置。
【請求項４】
前記保持部材は、前記振動子をロール方向に拘束し、前記相対移動の方向と平行な軸を中心として前記振動子を前記摩擦部材に押圧するように支持することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリニア駆動装置。
【請求項５】
前記振動は、超音波領域の周波数の高周波振動であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリニア駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型軽量、高速駆動、かつ、静音駆動が求められる撮像装置のレンズ鏡筒等に応用される振動波モータを用いたリニア駆動装置に関し、特に大きな駆動力が要求される高画質のレンズ鏡筒等に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１又は２に開示されているような超音波モータを複数用いることにより、駆動力及び保持力が複数倍になるというメリットが得られる。そして、複数の超音波モータをレンズ鏡筒の円筒に沿ってレイアウトすることにより、レンズ鏡筒の小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７２９８６号公報
【特許文献２】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】
【０００４】
しかしながら、２つの超音波モータをレンズ鏡筒の円筒に沿ってレイアウトするために、２つの超音波モータに角度をもたせて配置した場合、部材の精度が確保しにくい構成となり、振動子の接触部に偏摩耗が生じ、耐久性を損なわせるという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、振動子の接触部に偏摩耗が生じない、耐久性を有するリニア駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明のリニア駆動装置は、圧電素子を備えた少なくとも２つの振動子と、前記振動子を固定する少なくとも２つの保持部材と、前記振動子の前記圧電素子の側に設けられた加圧板と、前記加圧板を加圧する第一の加圧部材と、前記第一の加圧部材を加圧する第二の加圧部材と、前記第二の加圧部材に作用する加圧手段と、前記振動子と接触し、振動によって前記振動子と相対移動する摩擦部材と、を有し、前記第一の加圧部材が前記振動子に設けられたそれぞれの前記加圧板を加圧する加圧点の重心と前記第二の加圧部材が前記第一の加圧部材を加圧する加圧点の重心とが一致しており、前記保持部材は、前記振動子が前記摩擦部材に押圧するように前記相対移動の方向と平行な軸を中心として支持され、それぞれの前記振動子が接触するそれぞれの前記摩擦部材の接触面が互いに平行ではないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、振動子の接触部に偏摩耗が生じない、耐久性を有するリニア駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）本発明の第一の実施例のリニア駆動装置の一部を示す図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）本発明の第一の実施例のリニア駆動装置の一部を示す図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｅ）本発明の第一の実施例のリニア駆動装置を示す図である。
【図４】本発明の第一のリニア駆動装置を組み込んだレンズ鏡筒３を示す断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）本発明の第二の実施例のリニア駆動装置の一部を示す図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）本発明の第二の実施例のリニア駆動装置の一部を示す図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）本発明の第二の実施例のリニア駆動装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第一の実施例）
以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第一の実施例であるリニア駆動装置（以下、「振動波モータ１０」とする。）の一部を構成する振動子１１と、振動子１１を保持する保持部材１２とを示す斜視図である。図１（Ａ）は、振動子１１を圧電素子１１ａの側から見た斜視図、図１（Ｂ）は接触部１１ｃの側から見た斜視図である。なお、図面において振動波モータ１０の相対移動の方向をＸ方向、加圧方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。
【００１０】
振動波モータ１０は、振動子１１を有する。振動子１１には、圧電素子１１ａ及び固定部１１ｂ、並びに後述の摩擦部材１７と接触する突起の形状をした接触部１１ｃが設けられ、図示されていない給電手段により交流電圧が印加され、高周波振動（超音波領域の周波数の超音波振動）する。保持部材１２は、係合突起１２ｃを備え、係合突起１２ｃが振動子１１の固定部１１ｂと係合することにより振動子１１が固定されている。更に保持部材１２には、Ｙ方向に延在する第一の長孔１２ａが１つ形成され、更にＺ方向に延在する第二の長孔１２ｂが２つ形成されており、第二の長孔１２ｂは、Ｘ方向において第一の長孔１２ａの両側に位置している。
【００１１】
図１（Ｃ）は、１つの第一の長孔１２ａと２つの第二の長孔１２ｂに軸１８を通し、加圧板１３が振動子１１の圧電素子１１ａの側に設けられた状態を示す斜視図である。この状態において、第一の長孔１２ａは軸１８にＹ方向の自由度を与え、第二の長孔１２ｂは軸１８にＺ方向の自由度を与えるようにそれぞれの長孔の大きさと軸１８の直径が決められている。更に、振動子１１と保持部材１２は軸１８を中心として回動自由になっている。又、加圧板１３には、後述の加圧力Ｐ１を受けるための加圧突起部１３ａが形成されている。
【００１２】
図２（Ａ）は、振動子１１が保持部材１２に保持され、加圧板１３が配置された状態の平面図である。図２（Ｂ）は同状態の側面図、図２（Ｃ）は同状態の正面図である。固定部位Ｂは、振動波モータ１０に形成されており、ばねＳＰは保持部材１２と固定部位Ｂの間に設けられている。ばねＳＰの作用力は振動波モータ１０の駆動力に対して十分大きく設定されている。この結果、振動子１１と保持部材１２は振動波モータ１０の相対移動の方向に拘束されている。又、図１（Ｃ）で示すように、保持部材１２は軸１８に対してＺ方向に自由度があるので、図２（Ｂ）に示す振動子１１のピッチ方向Ｐには自由度があり、２つの接触部１１ｃが均等に加圧される。又、図２（Ｃ）で示すように、軸１８を中心として振動子１１と保持部材１２は回動自由（図２（Ｃ）の回動範囲Ａ）であるので、保持部材１２は相対移動の方向と平行な軸１８を中心として振動子１１を後述の摩擦部材１７に押圧することが可能である。しかしながら、振動子１１は保持部材１２に固定されており、保持部材１２は軸１８によって支持されているので、振動子１１を中心としたロール方向Ｒ（図２（Ｃ）におけるＲで示す方向）には拘束されている。
【００１３】
図３（Ａ）乃至（Ｅ）は、２つの振動波モータ１０を用いた場合を示しており、振動子１１が保持部材１２に保持され、加圧板１３が配置されたもの２組を、Ｚ方向の軸に対して略１８０°回転対称な位置に配置し、同一の軸１８で回動自由に支持した構成を示す。このような構成にすることで、２つの振動子１１は共に、相対移動の方向とロール方向Ｒには拘束され、振動子１１を摩擦部材１７に加圧する加圧方向とピッチ方向Ｐには自由となる。
【００１４】
図３（Ａ）は、相対移動の方向から見た正面図、図３（Ｂ）は斜視図である。振動子１１、保持部材１２、加圧板１３及び摩擦部材１７により構成された振動波モータ１０の２組は、Ｚ方向の軸に対して略１８０°回転対称な位置に配置され、同一の軸１８で回動自由に支持されている。摩擦部材１７は、振動子１１の接触部１１ｃと接触し、振動子１１の高周波振動によって振動子１１が進行方向（Ｘ方向）に相対移動する。図示された部材のうち、摩擦部材１７が固定され摩擦部材１７以外の部材が移動する構成、及びその逆の構成も実施可能であるので、ここでは移動する部材と固定する部材を限定せず「相対移動」と表現している。又、図３（Ａ）に示すように、２つの振動波モータ１０を角度θ傾けて配置しているため、それぞれの振動子１１が接触するそれぞれの摩擦部材１７の２つの接触面Ｓ１及びＳ２が互いに平行ではない。すなわち、接触面Ｓ１及びＳ２が同一平面になっていない。
【００１５】
図３（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ加圧板１３を備えた２つの振動子１１を保持するそれぞれの保持部材１２と、それぞれの加圧板１３を加圧する第一の加圧部材１４と、第二の加圧部材１５とを加圧方向に展開した図である。図３（Ｃ）は相対移動の方向から見た展開図、図３（Ｄ）は展開した斜視図である。第一の加圧部材１４は凹部１４ａを有し、第二の加圧部材１５は加圧突起１５ａとＶ溝１５ｃを有する。振動波モータ１０の駆動源である振動子１１の圧電素子１１ａの側に設けられた加圧板１３は、加圧突起部１３ａにおいて第一の加圧部材１４による加圧力Ｐ１で加圧される。更に、第一の加圧部材１４は、凹部１４ａにおいて第二の加圧部材１５の加圧突起１５ａを介して、第二の加圧部材１５による加圧力Ｐ２で加圧される。第二の加圧部材１５は、Ｖ溝１５ｃで係合する係合軸１９の中心を支点として加圧手段である加圧ばね１６によって加圧力Ｐ３で加圧される。このように第一の加圧部材１４と第二の加圧部材１５を設けている理由は、２つの振動波モータ１０を角度θ傾けて配置しているため、上記の加圧部材は単純な平面の部材にはならず、曲げ加工等を含むので、部材の精度が確保しにくい。もし１つの加圧部材で２つの振動子１１を加圧すると、それぞれの振動子１１への加圧力が同一にならず、均一に加圧できないためである。第一の実施例では、第一の加圧部材１４が２つの加圧板１３を加圧する第一の加圧点である加圧突起部１３ａ（Ｐ１の矢の先）の重心と第二の加圧部材１５が第一の加圧部材１４を加圧する第二の加圧点である凹部１４ａ（Ｐ２の矢の先）の重心が一致している。このため、２つの振動子１１への加圧力は同一になる。
【００１６】
ここで、２つの振動波モータ１０が角度θ傾いて配置されている理由は、振動波モータ１０をレンズ鏡筒３に応用する場合に、レンズ鏡筒３の円筒の円弧に沿って振動波モータ１０をレイアウトしたほうがレンズ鏡筒３の小型化が図れるからである。又、図３（Ｄ）に示すように、第一の加圧部材１４及び第二の加圧部材１５には、孔１４ｂ及び孔１５ｂが設けられている。この孔１４ｂ及び孔１５ｂを設ける理由は、相対移動の方向から見て加圧板１３と第一の加圧部材１４と第二の加圧部材１５を部分的に重畳して配置したほうが装置の小型化が図れるからである。一方、孔１４ｂ及び孔１５ｂを設けることによって剛性が低下するので、第一の加圧部材１４と第二の加圧部材１５の精度が確保しにくいことが懸念される。そして、部材の寸法のばらつきによって、振動子１１を基準として摩擦部材１７が傾いたり、第一の加圧部材１４が傾いたりする可能性が高いことも考えられる。しかしながら、第一の実施例の保持部材１２は、ロール方向Ｒに振動子１１を拘束している。この結果、２つの振動波モータ１０に角度θをもたせて配置した場合において、上記のように部材の精度が確保しにくい形状であっても、振動子１１の接触部１１ｃの偏摩耗を生じさせず、耐久性を損なわせることのない振動波モータ１０を提供できる。
【００１７】
図３（Ｅ）は、図３（Ａ）の拡大図であって、隠れ線を点線で示している。図３（Ｅ）を用いて、振動波モータ１０の小型化を図るために、加圧板１３と第一の加圧部材１４と第二の加圧部材１５とを部分的に重畳して配置した構成について具体的に説明する。
【００１８】
図３（Ｅ）の円Ｃで示す部分において、第一の加圧部材１４と第二の加圧部材１５の隠れ線は保持部材１２と重畳しており、相対移動の方向に直交するＹ−Ｚ平面への保持部材１２の投影と第一の加圧部材１４又は第二の加圧部材１５の投影の一部が重畳している。第一の加圧部材１４は第二の加圧部材１５によって加圧されるので、第一の加圧部材１４と第二の加圧部材１５の加圧点（凹部１４ａ）においてＹ−Ｚ平面への投影が重畳することはできない。しかしながら、第一の加圧部材１４と第二の加圧部材１５の加圧点（凹部１４ａ）は、保持部材１２と接触や係合はしないので、Ｙ−Ｚ平面への投影を重畳して配置することが可能である。この構成によって振動波モータ１０のＺ方向の小型化を図ることができる。
【００１９】
次に、図３（Ｅ）の円Ｄで示す部分において、加圧板１３と第一の加圧部材１４の隠れ線が第二の加圧部材１５と重畳しており、Ｙ−Ｚ平面への第二の加圧部材１５の投影と加圧板１３又は第一の加圧部材１４の投影の一部が重畳した構成となっている。加圧板１３は第一の加圧部材１４によって加圧されるので、加圧板１３と第一の加圧部材１４の加圧点（加圧突起部１３ａ）においてＹ−Ｚ平面への投影が重畳することはできない。しかしながら、加圧板１３と第一の加圧部材１４の加圧点（加圧突起部１３ａ）は、第二の加圧部材１５と接触や係合はしないので、Ｙ−Ｚ平面への投影を重畳して配置することが可能である。この構成によって振動波モータ１０のＺ方向の小型化を図ることができる。
【００２０】
なお、第一の実施例は、振動子１１が２つの接触部１１ｃを有するが、接触部１１ｃの個数は機能を満たす範囲で任意に選択できる。更に、摩擦部材１７を２つ有するが、２つの摩擦部材１７を一体に構成することもできる。又、保持部材１２が軸１８によって回動自由に支持されているが、振動子１１を相対移動の方向とロール方向Ｒには拘束でき、摩擦部材１７に加圧する加圧方向とピッチ方向Ｐには自由に支持できれば具体的な支持構成は任意に選択できる。加圧ばね１６が引張ばねであるが、圧縮ばねや板ばね等でも機能を満たす範囲で任意に選択できる。そして、２つの振動子１１を有するが、振動子１１の数は機能を満たす範囲で任意に選択できる。
【００２１】
図４は、本発明の第一の実施例の振動波モータ１０が組み込まれたレンズ鏡筒３の一例の断面図である。なお、当該レンズ鏡筒３は略回転対称の形状であるため、上側半分のみを示しており、振動波モータ１０が有する２つの振動子１１のうちの１つと、２つの摩擦部材１７のうちの１つが示されている。撮像装置としてのカメラ本体１は、レンズ鏡筒３が着脱自在に取り付けられ、カメラ本体１内には撮像素子２が設けられている。カメラ本体１のマウント４には、レンズ鏡筒３をカメラ本体１に取り付けるためのバヨネット部が設けられている。レンズ鏡筒３は固定筒５を有しており、マウント４のフランジ部と当接している。固定筒５には更にレンズＧ１を保持する前鏡筒６とレンズＧ３を保持する後鏡筒７が固定されている。レンズ鏡筒３は更にフォーカスレンズ保持枠８を備え、フォーカスレンズ保持枠８はレンズＧ２を保持している。フォーカスレンズ保持枠８は更に前鏡筒６と後鏡筒７に保持されたガイドバー９によって直進移動可能に保持されている。摩擦部材１７はフォーカスレンズ保持枠８に固定され、振動子１１は図示されていない保持部材１２等を介して前鏡筒６と後鏡筒７に相対移動の方向に関して拘束されている。ただし、振動子１１を摩擦部材１７に加圧する加圧方向については回動自由であることは上記の通りである。このような構成で、振動波モータ１０の振動子１１が駆動すると、振動波モータ１０の駆動力は、摩擦部材１７を介してフォーカスレンズ保持枠８に伝達される。フォーカスレンズ保持枠８はガイドバー９によって案内されて直線移動する。このレンズ鏡筒３は、摩擦部材１７が移動し、摩擦部材１７以外の部材が固定された構成であるが、摩擦部材１７が固定され、振動子１１が移動する構成も選択可能である。
【００２２】
このように本発明の第一の実施例の振動波モータ１０をレンズ鏡筒３に組み込むことによって、振動子１１の接触部１１ｃの偏摩耗を生じさせず、耐久性を損なわせることのないレンズ鏡筒３を提供できる。
【００２３】
（第二の実施例）
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第二の実施例である振動波モータ２０の一部を構成する振動子１１と、振動子１１を保持する保持部材２２とを示す斜視図である。図５（Ａ）は、振動子１１を圧電素子１１ａの側から見た斜視図、図５（Ｂ）は接触部１１ｃの側から見た斜視図である。振動子１１には、圧電素子１１ａ及び固定部１１ｂ、並びに接触部１１ｃが設けられ、図示されていない給電手段により交流電圧が印加され高周波振動する。保持部材２２は、係合突起２２ｃを備え、係合突起２２ｃが振動子１１の固定部１１ｂと係合することにより振動子１１が固定されている。更に保持部材２２には、第一の丸孔２２ａが１つ形成され、更にＺ方向に延在する第二の長孔２２ｂが１つ形成されている。
【００２４】
図５（Ｃ）は、この第一の丸孔２２ａと第二の長孔２２ｂに軸１８を通した状態の斜視図である。この状態において、第二の長孔２２ｂは軸１８にＺ方向に自由度を与え、振動子１１と保持部材２２は軸１８を中心として回動自由になっている。第一の実施例では１つの第一の長孔１２ａと２つの第二の長孔１２ｂの３つを用いて軸１８を中心として振動子１１と保持部材１２を回動自由に支持したが、第二の実施例では１つの第一の丸孔２２ａと１つの第二の長孔２２ｂを用いて同様の効果を得ている。
【００２５】
図６（Ａ）は、振動子１１が保持部材２２に保持され、加圧板１３が配置された状態の平面図である。図６（Ｂ）は同状態の側面図、図６（Ｃ）は正面図である。固定部位Ｂは振動波モータ２０に形成されており、ばねＳＰは保持部材２２と固定部位Ｂの間に設けられている。ばねＳＰの作用力は振動波モータ２０の駆動力に対して十分大きく設定されている。この結果、振動子１１と保持部材２２は振動波モータ２０の相対移動の方向に拘束されている。又、図５（Ｃ）で示すように、保持部材２２は軸１８に対してＺ方向に自由度があるので、図６（Ｂ）に示す振動子１１のピッチ方向Ｐには自由度があり、２つの接触部１１ｃが均等に加圧される。又、図６（Ｃ）で示すように、軸１８を中心として振動子１１と保持部材２２は回動自由（図６（Ｃ）の回動範囲Ａ）であるので、保持部材２２は相対移動の方向と平行な軸１８を中心として振動子１１を摩擦部材１７に押圧することが可能である。しかしながら、振動子１１は保持部材２２に固定されており、保持部材２２は軸１８によって支持されているので、振動子１１を中心としたロール方向Ｒ（図６（Ｃ）におけるＲで示す方向）には拘束されている。
【００２６】
図７（Ａ）乃至（Ｃ）は、２つの振動波モータ２０を用いた場合を示しており、振動子１１が保持部材２２に保持され、加圧板１３が配置されたもの２組を、Ｚ方向の軸に対して略１８０°回転対称な位置に配置し、同一の軸１８で回動自由に支持した構成を示す。このような構成にすることで、２つの振動子１１は共に、相対移動の方向とロール方向Ｒには拘束され、振動子１１を摩擦部材１７に加圧する加圧方向とピッチ方向Ｐには自由となる。
【００２７】
図７（Ａ）は、相対移動の方向から見た正面図である。図７（Ｂ）は、それぞれの加圧板１３を備えた２つの振動子１１を保持する保持部材２２と、それぞれの加圧板１３を加圧する第一の加圧部材１４と、第二の加圧部材１５とを加圧方向に展開した斜視図である。図７（Ｃ）は図７（Ａ）の拡大図であって、隠れ線を点線で示している。保持部材２２以外の構成は第一の実施例と同様であるので説明を省略する。
【００２８】
第一の実施例と同様に第二の実施例の保持部材２２は、ロール方向Ｒに振動子１１を拘束している。この結果、２つの振動波モータ２０に角度θをもたせて配置した場合において、部材精度が確保しにくい形状となっても、振動子１１の接触部１１ｃの偏摩耗を生じさせず、耐久性を損なわせることのない振動波モータ２０を提供できる。
【００２９】
なお、突起の個数、２つの摩擦部材１７を一体に構成すること、保持部材２２の支持構成、加圧手段、振動子１１の数等は機能を満たす範囲で任意に選択できることは、第一の実施例と同様である。又、図４のようなレンズ鏡筒３に組み込み可能であることも、第一の実施例と同様である。
【符号の説明】
【００３０】
１０、２０  振動波モータ（リニア駆動装置）
１１        振動子
１１ａ      圧電素子
１２、１２  保持部材
１３        加圧板
１３ａ      加圧突起部（加圧点）
１４        第一の加圧部材
１４ａ      凹部（加圧点）
１５        第二の加圧部材
１６        加圧ばね（加圧手段）
１７        摩擦部材
１８        軸
Ｓ１、Ｓ２  接触面
【図１】
2020018048.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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