(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体を振動させ、当該振動体を被駆動体に圧接させて振動体の振動を伝えて駆動力とする振動モータであって、
一端側の側面に突形状の出力部を有し、当該出力部を被駆動体に当接配置させる振動体と、
当該振動体の他端側の側面において、振動体を被駆動体側に押圧する与圧機構とを備え、
当該与圧機構は、与圧源と、当該与圧源から当該振動体への押圧力を伝達する与圧伝達部と、当該振動体との当接位置に回動自在に設けられた与圧補正部とを備え、当該与圧補正部により振動体に対して所定の角度で圧力を付与するものであり、
当該与圧補正部は、当該振動体の他端側の側面と当接する平面部と、当該与圧伝達部に回動可能に係止される接続部とを有し、
当該与圧補正部は、当該接続部において、与圧伝達部の押圧力の角度を所定の角度に補正して振動体を押圧することを特徴とする振動モータ。
【請求項２】
前記与圧補正部は前記接続部に円弧状の外周面を有し、
前記与圧伝達部は、当該与圧補正部の円弧状の外周面の形状に沿った円弧形状の切欠部を有し、
当該与圧補正部の接続部の円弧状の外周面と、与圧伝達部の切欠部とが当接した状態で、与圧補正部が与圧伝達部に係止されることにより、与圧補正部が回動自在に設けられる請求項１に記載の振動モータ。
【請求項３】
前記与圧補正部の接続部が、前記与圧伝達部の切欠部と対応する溝状に形成され、当該溝状の接続部に、当該与圧伝達部の切欠部が挿入配置されて、係止されたものである請求項２に記載の振動モータ。
【請求項４】
前記与圧補正部は、エンジニアリングプラスチックからなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載の振動モータ。
【請求項５】
前記エンジニアリングプラスチックが、液晶ポリマー又はポリエーテルケトンである請求項４に記載の振動モータ。
【請求項６】
レンズを光軸方向に移動させる駆動源として、レンズの外周側に請求項１〜請求項５のいずれかに記載の振動モータを備えることを特徴とするレンズ駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、振動体を振動させ、当該振動体を被駆動体に圧接させて振動体の振動を伝えて駆動力とする振動モータ及びこの振動モータを用いてレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
可動機構を備える各種装置の駆動源の一つに振動モータがある。振動モータは、出力部を有する振動体を振動させて、出力部において楕円等の回転運動を発生させ、当該出力部を被駆動体に圧接させ、両者間の摩擦力により被駆動体へ動力を伝達するものである。振動モータの中でも超音波モータは、低速高トルクを実現可能であり、静粛性に優れ、小型軽量化に適しているといった特徴があり、例えば、カメラのオートフォーカス機能や、走査型電子顕微鏡等、精密な位置決めが要求される可動機構の駆動源として用いられている。
【０００３】
特許文献１には、光学系駆動装置に用いる振動モータが開示されている。また、本件出願人は、振動モータの設置面積を小さくし、小型化に貢献する特許文献２に開示の振動モータユニットを提案した。この特許文献１及び特許文献２に開示されているように、カメラ等の光学系駆動装置に振動モータを用いる場合、限られたスペースに振動モータ及び駆動力伝達機構を配置する必要があり、小型且つ駆動効率に優れた振動モータが検討されてきた。
【０００４】
図５は、振動モータの振動体と被駆動体との関係を示す図である。図５に示すように、振動モータは、振動体１００に有する出力部１０１において発生する回転運動を被駆動体２００に伝達するためには、出力部１０１を被駆動体２００に圧接させる必要がある。そこで、振動モータには、振動体１００を被駆動体側２００側に押圧するための与圧機構を備える。与圧機構は、振動体１００の出力部１０１を有する側面１０２とは反対の側面１０３から押圧することにより、振動体１００を被駆動体２００に圧接させる。この際、被駆動体２００への駆動力の伝達を安定させるためには、被駆動体２００と出力部１０１との当接部分と同一直線上において、図５の矢印の方向から押圧力が作用することが望ましい。
【０００５】
しかし、振動モータをレンズの駆動機構として用いる場合、設置場所に制約があるため、与圧機構を、被駆動体２００及び出力部１０１との当接部分と同一直線上に直列に配置することが困難となる。そのため、特許文献１の加圧部材では、ベース部材に形成された貫通穴の外縁部に略沿うように屈曲した形状の加圧力伝達部材を用いている。また、特許文献２の与圧機構では、基礎部材の第１面に振動子を配置し、第二面に与圧機構を配置し、与圧ガイドを介して、与圧機構の付勢力を伝達させる機構を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４１８２５８８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０６９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
振動モータは、振動体が振動するため、与圧機構による振動体への与圧部と振動体との接触状態も振動により変動を受けやすい。特に、レンズ駆動機構等の場合、設置場所の制約により、被駆動体２００と出力部１０１との当接部分と同一直線上に振動モータの与圧機構を配置することが出来ない場合、与圧機構からの押圧力が不安定になりやすい。
【０００８】
また、超音波モータの場合、振動体として用いられる圧電素子は、印加電圧と変移量との間にヒステリシスがあるため、静止状態で想定した与圧機構と振動体との位置関係が僅かにずれることがある。その結果、与圧機構から振動体に作用する力が分散されて、最適な状態で押圧できず駆動効率が低下するという課題があり、更なる改善が求められていた。
【０００９】
そこで、本件発明は、安定した状態で振動体を駆動体側に押圧することが可能であり、駆動効率を高めた振動モータ及びこの振動モータを用いて、効率良くレンズを移動可能にするレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、鋭意研究を行った結果、以下の振動モータ及びレンズ駆動装置を採用することで上記目的を達成するに到った。
【００１１】
本件発明に係る振動モータは、振動体を振動させ、当該振動体を被駆動体に圧接させて振動体の振動を伝えて駆動力とする振動モータであって、
一端側の側面に突形状の出力部を有し、当該出力部を被駆動体に当接配置させる振動体と、
当該振動体の他端側の側面において、振動体を被駆動体側に押圧する与圧機構とを備え、
当該与圧機構は、与圧源と、当該与圧源から当該振動体への押圧力を伝達する与圧伝達部と、当該振動体との当接位置に回動自在に設けられた与圧補正部とを備え、当該与圧補正部により振動体に対して所定の角度で圧力を付与するものであり、
当該与圧補正部は、当該振動体の他端側の側面と当接する平面部と、当該与圧伝達部に回動可能に係止される接続部とを有し、
当該与圧補正部は、当該接続部において、与圧伝達部の押圧力の角度を所定の角度に補正して振動体を押圧することを特徴とする。
【００１２】
本件発明に係る振動モータは、前記与圧補正部は前記接続部に円弧状の外周面を有し、前記与圧伝達部は、当該与圧補正部の円弧状の外周面の形状に沿った円弧形状の切欠部を有し、当該与圧補正部の接続部の円弧状の外周面と、与圧伝達部の切欠部とが当接した状態で、与圧補正部が与圧伝達部に係止されることにより、与圧補正部が回動自在に設けられるものがより好ましい。
【００１３】
本件発明に係る振動モータは、前記与圧補正部の接続部が、前記与圧伝達部の切欠部と対応する溝状に形成され、当該溝状の接続部に、当該与圧伝達部の切欠部が挿入配置されて、係止されたものであるものがより好ましい。
【００１４】
本件発明に係る振動モータは、前記与圧補正部は、エンジニアリングプラスチックからなるものがより好ましい。
【００１５】
本件発明に係る振動モータは、前記エンジニアリングプラスチックが、液晶ポリマー又はポリエーテルケトンであることがより好ましい。
【００１６】
本件発明に係るレンズ駆動機構は、レンズを光軸方向に移動させる駆動源として、レンズの外周側に請求項１〜請求項６のいずれかに記載の振動モータを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本件発明に係る振動モータは、振動体の出力部を被駆動体に圧接させるための与圧機構に与圧補正部を備えることにより、与圧機構から振動体への押圧力を所定の角度に調節して付与することができる。その結果、振動体の被駆動体側への押圧が安定し、駆動力の伝達不良を抑制することができる。特に、被駆動体と振動体の出力部との当接部分と同一直線上に与圧源を配置出来ない場合であっても所定の角度で押圧可能となり、振動モータが安定した駆動伝達力を発揮することができる。また、本件発明に係るレンズ駆動機構は、このような振動モータをレンズの外周側に配置することにより、安定した駆動力でレンズを移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本件発明に係る振動モータの一実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】与圧補正部及び与圧伝達部との接続部を示す断面図である。
【図４】与圧機構における与圧伝達部と与圧補正部の構成例を示す部分平面図である。
【図５】振動体と被駆動体との配置例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る振動モータ及びレンズ駆動機構の好ましい実施の形態を説明する。
【００２０】
本件発明に係る振動モータは、振動体を振動させ、当該振動体を被駆動体に圧接させて振動体の振動を伝えて駆動力とするものであり、振動体と与圧機構とを備える。図１は、撮像用レンズの駆動機構として、本件発明に係る振動モータをレンズの外周側に配置した例を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１及び図２に示すように、振動モータ１の振動体２は、その一方側の側面２ａに有する出力部２１が被駆動体３に当接する位置に配置され、他方の側面２ｂには与圧機構４が当接配置される。被駆動体３及び与圧機構４は、それぞれベース部材９に取り付けられ、振動体２は、ベース部材９に取り付けられた振動体ホルダ１０に保持される。
【００２１】
被駆動体３は、振動体２の出力部２１から伝達された運動に基づき駆動される可動部材である。図１及び図２に示す例では、外形状が略円柱状の駆動伝達部３１が固定軸３２を中心に回転可能にベース部材９に取り付けられる。この駆動伝達部３１に、振動体２の出力部２１が圧接され、出力部２１が所定の運動をすると、出力部２１と駆動伝達部３１との摩擦力により、駆動伝達部３１が回転する。駆動伝達部３１に付随して回転する駆動力出力部３３に、図示しないレンズ移動機構が接続されることによりレンズ移動機構の駆動源として作用する。なお、被駆動体３は、振動モータ１から直接駆動される駆動対象物自体であってもよいし、駆動対象物に駆動力を伝達する間接部材であっても良い。
【００２２】
本実施の形態では、振動体１は圧電素子からなる略直方体形状のものを用いた。そして、振動体２は、一端側の側面２ａに突形状の出力部２１を有する。この出力部２１は被駆動体３に当接配置させる。圧電素子を用いた振動モータの場合、出力部２１において所定の規則的な運動に変換されるように、圧電素子の形状、電圧を印加する場所、印加電圧の量や周期等を調節して圧電素子に振動を生じさせる。本実施の形態では、出力部２１において楕円の回転運動が生じる構成とした。
【００２３】
振動体ホルダ１０は、振動体２が振動可能な状態にして振動体２を保持する。また、振動体２は、出力部２１側の側面２ａと、その他方の側面２ｂとが露出した状態で振動体ホルダ１０で保持される。本実施の形態では、振動体２の長さ方向の側面２ｃ，２ｄ及び上下面の数カ所において、振動体２を保持する構成とした。図１に示すように、この振動体２の出力部２１は、被駆動体３の固定軸３２の中心を通る仮想直線Ｌ上において、被駆動体３の駆動伝達部３１の外周面に当接した状態で振動体ホルダ１０に保持される。本明細書では、この被駆動体３の固定軸３２の中心を通る仮想直線Ｌは、振動体２から被駆動体３に駆動力を伝達する際の基準線Ｌと呼ぶ。
【００２４】
次に、与圧機構４は、振動体２の他端側の側面２ｂにおいて、振動体２を被駆動体３側に押圧する。本実施の形態では、与圧機構４は、図１及び図２に示すように、与圧源７と、与圧伝達部５と、与圧補正部６とを備え、振動体２の出力部２１とは反対側の側面２ｂ側に配置される。与圧源７はスプリングコイルからなり、振動体２とは離間し、コイルスプリングの伸縮方向が基準線Ｌと平行となる位置に配置され、一方の端部７１がベース部材９に固定され、他方の端部７２は与圧伝達部５に接続される。
【００２５】
与圧機構４の与圧伝達部５は、与圧源７の与圧力を振動体２側に伝達する部材である。本実施の形態では、与圧伝達部５は、支軸８を介してベース部材９に取り付けられ、支軸８を中心に回動可能なアーム状の部材である。そして、与圧伝達部５は、与圧源接続部５１で与圧源７と接続することにより、与圧源接続部５１には矢印Ｂ方向に力が作用して支軸８を中心に回動し、与圧力を出力する側となる出力端部５２側が振動体２側に近付く方向に力が作用する。この結果、与圧機構４には、振動体２を被駆動体３側に押圧する力が生じるのである。
【００２６】
さらに、与圧機構４には、振動体２との当接位置に回動自在に設けられた与圧補正部６を備える。図１及び図２に示すように、与圧補正部６は、振動体２の他端側の側面２ｂと当接する平面部６１と、与圧伝達部５に回動可能に係止される接続部６２とを有する。本件発明に係る振動モータは、回転可能な与圧補正部６を、与圧伝達部５と振動体２の側面２ｂとの間に配置することにより、振動体２の側面２ｂに対して、与圧伝達部５の押圧力の角度を補正して振動体２に対して所定の角度で圧力を付与することを特徴とする。この結果、振動体２を被駆動体３側に適切な角度で安定して圧接させることができる。また、与圧伝達部５と振動体２との間の力に乱れが生じる場合の緩衝効果が得られる。
【００２７】
与圧補正部６は、少なくとも、平面部６１が振動体２の他端側の側面２ｂと当接可能であり、且つ与圧伝達部５に回動可能に係止されていれば良い。例えば、与圧伝達部５の厚さ方向に貫通させた軸（不図示）を介して与圧補正部を回動可能に取り付ける構成が考えられる。その他の例として、球体の一部を接線と並行な面で切除した形状の与圧補正部とし、与圧伝達部５の切欠部５３を与圧補正部の球面に沿った形状として、切欠部５３に与圧補正部を配置し、与圧伝達部５と振動体２との間に与圧補正部を狭持する構成が考えられる。特に、図３に示すように、与圧伝達部５に円弧状の切欠部５３を設け、与圧補正部６に円弧状の外周面を有する接続部６２を当接させて係止する構成とすれば、簡易な構成であるため取り付けが容易であるだけでなく、与圧力の伝達を安定して行うことができる。
【００２８】
図３は、与圧機構４における与圧伝達部５と与圧補正部６との配置例を示す模式図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。本実施の形態では、与圧補正部６は、例えるならば、滑車の一部が切除されたような形状である。具体的には、図３（ａ）に示すように、平面視において円の一部が接線と平行な位置で切除された形状であり、図３（ｂ）に示すように、与圧伝達部５の厚さより厚く、円弧状の外周面には、与圧伝達部５が挿入配置可能な溝部６２が形成された形状を有する。この溝部６２が、与圧補正部６の接続部となる。与圧伝達部５には、与圧補正部６の円弧状の外周形状の接続部６２に沿った形状の切欠部５３が形成され、与圧補正部６の接続部６２である溝部にこの切欠部５３が挿入された状態となるように与圧補正部６を配置する。このとき、与圧補正部６は、与圧伝達部５と振動体２の側面２ｂとの間に狭持された状態で配置されるので、与圧伝達部５と与圧補正部６との係止状態は深くする必要は無い。むしろ、与圧補正部６の接続部６２の溝の深さが浅い方が、与圧補正部６と与圧伝達部５との接触面積が少ないので、回動時の摩擦を最小限に抑えることができる。
【００２９】
このように、平面視において円の一部が接線と平行な位置で切除された形状の与圧補正部６とすると、安定して与圧角度を補正できる。さらに、与圧補正部６は、図３（ａ）に示すように、半円より広い面積を有し、全円とした場合の中心点Ｐ（回転中心）が、与圧伝達部５の切欠部５３内に収まる構成とすると、与圧補正部６が安定して回動し、与圧機構４から振動体２への与圧方向を安定させることができる。そして、与圧補正部６は、図４に示すように、平面視において、円弧状の外周面の接続部の大きさに応じた半径ｒの仮想円の中心Ｐから平面部６１までの距離ｍが、ｍ／ｒ＝０〜０．９５となる位置において、当該仮想円の接線と平行に切ったような形状とすると、安定した回動が得られながら振動体２への当接面を十分に確保できて、与圧機構４からの圧力を振動体２に対して好適に付与できる。
【００３０】
また、与圧補正部６は、エンジニアリングプラスチックからなることが好ましい。与圧補正部６の材料として、エンジニアリングプラスチックを採用すると、振動体２と与圧補正部６の平面部６１との接触状態が良く、可動時のがたつきを抑えることができる。特に、エンジニアリングプラスチックが液晶ポリマー又はポリエーテルケトンであると、可動時の安定性が良い。
【００３１】
なお、本件発明に係る振動モータは、図示した例の他、基準線Ｌ上に与圧機構を直列に配置可能な場合にも適用できる。つまり、与圧機構４が振動体２の他端側の側面２ｂに対して垂直な方向から与圧するように与圧機構４を配置しても、振動モータ１が可動している間は振動体２が振動しているので、与圧機構４からの押圧力を一定に保つことが困難となる。このような場合にも、本件発明に係る振動モータのように、与圧補正部６を備える構成とすると、押圧力を安定して伝えることができる。
【００３２】
次に、本件発明に係るレンズ駆動機構について説明する。本件発明に係るレンズ駆動機構は、レンズを光軸方向に移動させる駆動源として、図１に示すように、上述の振動モータ１を、レンズの外周側に備えることを特徴とする。このように、レンズ駆動機構をレンズの外周側に配置する場合、本件発明に係る振動モータ１を備えると、与圧機構４を、振動体２と被駆動体３との基準線Ｌ上に直列に配置することが困難である場合に、与圧伝達部５からの付勢力を安定して伝達することができる。したがって、制約がある設置場所に設ける振動モータでも、駆動伝達に無駄が無く、駆動効率を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本件発明に係る振動モータは、設置場所に制約がある場合であっても振動体を被駆動体側に安定して押圧できるので、上述のレンズ駆動機構の他、小型の可動機構の駆動源として振動モータを用いる場合に利用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・振動モータ
２・・・振動体
３・・・被駆動体
４・・・与圧機構
５・・・与圧伝達部
６・・・与圧補正部
７・・・与圧源
２１・・出力部
５３・・切欠部
６１・・平面部
６２・・接続部
【図１】
0005601996.tif 000002
【図２】
0005601996.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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