(57)【要約】【課題】高精度な駆動が可能な超音波モータ及び超音波モータを備えた光学機器を提供する。【解決手段】高周波電圧の印加により超音波振動する振動子と、振動子が加圧され、振動子に対して相対的に移動自在な摺動部材と、振動子が固定される基台と、基台を保持し、振動子を進退自在に支持する支持部材とを備えた超音波モータにおいて、基台と支持部材を連結する連結部材とを有し、連結部材は、摺動部材の移動方向にはガタなく、かつ振動子が摺動部材に加圧される方向には可撓性を有するように基台と支持部材を連結している。【選択図】図１
2015033165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電圧の印加により超音波振動する振動子と、
前記振動子が加圧され、前記振動子に対して相対的に移動自在な摺動部材と、
前記振動子が固定される基台と、
前記基台を保持し、前記振動子を進退自在に支持する支持部材と、
前記基台と前記支持部材を連結する連結部材とを有し、
前記連結部材は、前記摺動部材の移動方向にはガタなく、かつ前記振動子が前記摺動部材に加圧される方向には可撓性を有するように前記基台と前記支持部材を連結していることを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波モータにおいて、
前記連結部材は前記振動子と前記摺動部材が相対的に移動する方向へ延設される腕部を有し、
該腕部の先端が前記基台に固定されるとともに、
前記振動子を前記摺動部材へ加圧する前記連結部材と一体または別体の加圧手段を有していることを特徴とする超音波モータ。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波モータにおいて、
前記連結部材には前記振動子を前記摺動部材に加圧するための加圧部が一体に形成されていることを特徴とする超音波モータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、
前記連結部材に設けられた腕部は少なくとも２か所に配置され、
該２か所の腕部の間に、前記振動子を前記摺動部材に加圧するための加圧手段が配置されることを特徴とする超音波モータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータと、
ガイドバーにより光軸方向に移動自在に保持され、合焦用レンズを有するレンズホルダとを備え、
前記摺動部材は前記振動子と前記レンズホルダとの間に挟持され、前記超音波モータの駆動により前記レンズホルダが前記摺動部材の移動方向に移動することで、前記合焦用レンズが光軸方向に移動して合焦動作をすることを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラなどに適用される超音波モータ及び超音波モータを備えた光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の超音波モータ及び超音波モータ付光学機器において、高周波電圧の印加により周期的に振動する振動子を摺動部材に圧接することで摺動部材を駆動する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９２５８４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、上述の特許文献に開示された従来技術では、振動体１４（本件の振動子に相当）の振動節部を支持する機能と、振動体を加圧し振動体とレール１１ａ（本件の摺動部材に相当）に摩擦力を生じさせる機能とを一つのバネ部材１７と複数のゴムシート１５、１６、１８を用い、このバネ部材１７を固定板１９と振動体１４との間に、それぞれゴムシートを介して組み込んでいる。
【０００５】
このため、たとえば振動落下などにより衝撃力がかかった時や、微小往復運動による合焦動作であるところの所謂ウォブリング動作、さらには起動、停止時の加減速による慣性力等により、固定板と振動板の相対位置がずれてしまい、レール１１ａに対する振動体１４の駆動方向位置を精度高く制御できなくなるという問題が発生する。この問題を解決する方法に関しては、なんら技術的な開示がなされていない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、高精度な駆動が可能な超音波モータ及び超音波モータを備えた光学機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の超音波モータは、高周波電圧の印加により超音波振動する振動子と、前記振動子が加圧され、前記振動子に対して相対的に移動自在な摺動部材と、前記振動子が固定される基台と、前記基台を保持し、前記振動子を進退自在に支持する支持部材と、前記基台と前記支持部材を連結する連結部材とを有し、前記連結部材は、前記摺動部材の移動方向にはガタなく、かつ前記振動子が前記摺動部材に加圧される方向には可撓性を有するように前記基台と前記支持部材を連結していることを特徴とする。
上記目的を達成するために本発明の超音波モータを備えた光学機器は、超音波モータと、ガイドバーにより光軸方向に移動自在に保持され、合焦用レンズを有するレンズホルダとを備え、前記摺動部材は前記振動子と前記レンズホルダとの間に挟持され、前記超音波モータの駆動により前記レンズホルダが前記摺動部材の移動方向に移動することで、前記合焦用レンズが光軸方向に移動して合焦動作をすることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように構成することで、従来例のように落下衝撃、ウォブリング、加減速による慣性力等の影響により、振動子の位置ずれが起きて、送り制御精度が悪くなることがなくなり、高精度な駆動が可能な超音波モータ及び超音波モータを備えた光学機器を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例を示す、超音波モータを備えた光学機器の要部分解斜視図である。
【図２】超音波モータの要部の構成を示す斜視図である。
【図３】連結部材の拡大斜視図である。
【図４】第２実施例を示す超音波モータを備えた光学機器の要部分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。各図面において同一部分は同一符号で示している。
【００１１】
［第１実施例］
図１は、本発明の第１実施例を示す、超音波モータを備えた光学機器の要部分解斜視図である。光学機器は、超音波モータ及びデジタルカメラに適用されるフォーカス駆動機構を有する。矩形の振動子１０１は長手方向の両端に被接合部１０１ｅを備えている。被接合部１０１ｅは、基台１０２の接合部１０２ｂに対して溶接などにより固定され、これにより振動子１０１が基台１０２に固定されている。
【００１２】
連結部材１０３は被固定穴部１０３ａを備え、被固定穴部１０３ａと基台１０２に形成されたねじ穴１０２ａに対して、ねじ１０４を挿通することにより連結部材１０３が基台１０２に固定される。振動子１０１を支持する支持部材１０５はねじ部１０５ｂを備え、ねじ部１０５ｂと連結部材１０３の被固定穴部１０３ｂに対してねじ１０６を挿通することによって支持部材１０５は連結部材１０３に固定される。
【００１３】
図２は超音波モータの要部の構成を示す斜視図である。超音波モータの要部を構成する振動子１０１は、図２に示すように、振動子本体１０１ａ、圧電素子１０１ｃ及び１０１ｄ、によって構成されている。圧電素子１０１ｃ及び１０１ｄは高周波電圧が印加されると、振動子本体１０１ａが長手方向及び短手方向で、それぞれ超音波振動による共振を起こすように設定されている。
【００１４】
その結果、振動子本体１０１ａに形成された圧接部１０１ｂの先端が図２に示すような楕円運動を起こし、それぞれの圧電素子１０１ｃ及び１０１ｄに印加する高周波電圧の周波数や位相を変えることで、回転方向や楕円比を適宜変化させて所望の動きを発生させることができる。よって圧電素子１０１ｃ及び１０１ｄと接触して、振動子１０１に対して相対的に移動自在（摺動自在）な摺動部材１０７（図１参照）との摩擦力により相対駆動力を発生させ、振動子１０１自身を光軸に沿って進退させることが可能となる。
【００１５】
ここで図１を参照すると、ローラホルダ１０８は、摺動抵抗軽減部材である複数の回転ローラ１０９を備えている。ローラ１０９は、ローラピン１１０により回転自在に固定されている。ローラホルダ１０８の被係止部１０８ａは、組み立て時、１０５の係止爪部１０５ａと係合し、摺動部材１０７を圧接部１０１ｂとローラ１０９との間で挟持する。その結果、振動子１０１自身が光軸に沿って進退する際、ローラ１０９は摺動部材１０７の当接面上で転動し、抵抗なく振動子１０１が光軸方向に沿って進退自在となることを可能としている。
【００１６】
レンズホルダ１１は、光学素子であり、デジタルカメラなどの光学機器に適用される撮影レンズの一部をなし、光軸方向に移動して合焦動作をする合焦用レンズ１１１ｂを内包している。レンズホルダ１１１は、２つのガイドバー１１２，１１３により光軸方向に進退可能に支持されている。ガイドバー１１２，１１３は、レンズホルダ１１１を挟んでかつレンズホルダ１１１の上下に互いに平行に配置されている。ガイドバー１１２，１１３は、光軸に平行に配置することが好ましい。
【００１７】
ガイドバー１１２側に設けられたレンズホルダ１１１の被駆動部１１１ａには支持部材１０５に形成された不図示の駆動突部が係合している。これにより超音波モータが駆動されると、レンズホルダ１１１を光軸方向の決められた位置に駆動制御することが可能である。ガイドバー１１２，１１３、そして摺動部材１０７は不図示の地板に公知の固定手段で保持されている。ガイドバー１１２及びレンズホルダ１１１がデジタルカメラに適用されるフォーカス駆動機構を構成している。
【００１８】
振動子１０１を加圧する加圧板１１４は、基台１０２と連結部材１０３との間に設けられている。後述のように、連結部材１０３に設けられた複数の加圧腕部１０３ｃ（図３参照）は、加圧板１１４に当接し、加圧板１１４の当接面に押圧力を加える。加圧腕部１０３ｃは少なくとも２か所以上設けられる。
【００１９】
加圧板１１４は、基台１０２に設けた貫通孔１０２ｃに遊嵌する大きさである。そのため、加圧腕部１０３ｃから加圧板１１４に加えられた加圧力は基台１０２を介することなく、直接振動子１０１に加えられる。
【００２０】
その結果、振動子１０１を摺動部材１０７に対して必要な荷重で押しつけることで摩擦力を発生させ上述のように振動子１０１自身を光軸に沿って進退させることを可能としている。
【００２１】
図３は連結部材の拡大斜視図である。前述の通り、連結部材１０３の被固定穴部１０３ａと振動子１０１が溶接された基台１０２とがねじ１０４（図１参照）により締結される。さらに支持部材１０５の取り付けねじ部１０５ｂと被固定穴部１０３ｂとがねじ１０６により締結される。
【００２２】
この締結により振動子１０１は支持部材１０５に対して加圧方向には腕部１０３ｆの機能により十分な可撓性を有し、摺動部材１０７の移動方向である光軸方向にはガタなく支持することを実現している。よって、従来例のように落下衝撃、ウォブリング、加減速による慣性力等の影響により、振動子１０１の位置ずれが起きて、送り制御精度が悪くなることを防ぐことができる。
【００２３】
前述のように連結部材１０３の四隅に設けられた被固定穴部１０３ａが画成する空間の内側には複数の加圧腕部１０３ｃが形成されている。加圧腕部１０３ｃは、被固定穴部１０３ｂの近傍から光軸に沿って延設される第１の延設部１０３ｄと、先端で折り返して逆向きに延設される第２の延設部１０３ｅとから一体的に構成されている。これにより制限されたスペース内であってもバネ定数の小さいバネを実現している。加圧腕部１０３ｃ、第１の延設部１０３ｄ、第２の延設部１０３ｅが加圧手段を構成している。また、加圧腕部１０３ｃの先端部１０３ｇが加圧部を構成している。
【００２４】
連結部材１０３において、加圧腕部１０３ｃの４つの先端部１０３ｇは、加圧板１１４に確実に当接できるように、被固定穴部１０３ａの底面が画成する平面から、加圧板１１４の方向（加圧方向）に所定距離突出して設けられている。
【００２５】
組み立て状態においては、ローラホルダ１０８の被係止部１０８ａと支持部材１０５の係止爪部１０５ａとが係合しているので、連結部材１０３の加圧腕部１０３ｃは加圧板１１４を介して振動子１０１を摺動部材１０７に加圧（押圧）する力を発生する。
【００２６】
この結果、振動子１０１の圧接部１０１ｂは摺動部材１０７に対して押圧保持され、振動子１０１に印加された高周波電圧の作用により相対駆動力を発生し、振動子１０１自身を光軸に沿って進退させることを可能としている。この際、ローラ１０９の作用により、押圧力の反力による摺動摩擦抵抗はローラ１０９の作用により低減され駆動力の損失を回避することができる。
【００２７】
［第２実施例］
図４は、本発明の第２実施例を示す、超音波モータを備えた光学機器の要部分解斜視図である。光学機器は、超音波モータ及びデジタルカメラに適用されるフォーカス駆動機構を有する。
【００２８】
第１の実施例とその構成はほとんど同じなので、構成が異なる連結部材４０１と加圧用のコイルバネ４０２に関してのみ説明する。また、その他同一機能の部材は図１と同じ番号を付してある。
【００２９】
連結部材４０１の被固定穴部４０１ａと振動子１０１の溶接された基台１０２とが第１の実施例と同様に不図示のねじにより締結されている。さらに支持部材１０５の取り付けねじ部１０５ｃ（図４参照）と被固定穴部４０１ｂとが不図示のねじにより締結される。この締結により振動子１０１は第１実施例と同様に支持部材１０５に対して加圧方向には腕部４０１ｃの機能により十分な可撓性を有し、光軸方向にはガタなく支持することを実現している。よって第１実施例と同様に、落下衝撃、ウォブリング、加減速による慣性力等の影響により、振動子１０１の位置ずれが起きて、送り制御精度が悪くなることを防ぐことができる。
【００３０】
連結部材４０１の下方には加圧手段としての複数のコイルバネ４０２が設けられている。第２実施例ではコイルバネ４０２は２個設けられているが、この個数は２個に限定されるものでなく、他の個数でも良い。
【００３１】
コイルバネ４０２は連結部材４０１の２つの腕部４０１ｃの間に配置され、一端を支持部材１０５の上面裏側の壁に、他端を加圧板４０３のバネ受け部４０３ａに支持される。組み立て状態においては、第１実施例と同様に、ローラホルダ１０８の被係止部１０８ａと支持部材１０５の係止爪部１０５ａとが係合しているので、コイルバネ４０２は圧縮され、加圧板４０３を介して振動子１０１を摺動部材１０７に加圧する力を発生する。腕部４０１ａは少なくとも２つ設けられれば良く、２個以上の複数個設けることも可能である。
【００３２】
加圧板４０３は、基台１０２に設けた貫通孔１０２ｃに遊嵌する大きさである。そのため、コイルバネ４０２から加圧板４０３に加えられた押圧力は基台１０２を介することなく、直接振動子１０１に加えられる。
【００３３】
この結果、振動子１０１の圧接部１０１ｂは摺動部材１０７に対して加圧保持され、振動子１０１に印加された高周波電圧の作用により相対駆動力を発生し、振動子１０１自身を光軸に沿って進退させることを可能としている。この際、ローラ１０９の作用により、押圧力の反力による摺動摩擦抵抗はローラ１０９の作用により低減され駆動力の損失を回避することができる。
【００３４】
以上、本発明に関わる超音波モータ及び超音波モータを備えた光学機器に関してその具体例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、請求項記載の範囲に示したものであればどのような形態をとることも可能である。
【００３５】
振動子１０１を摺動部材１０７へ加圧する連結部材１０５は加圧手段と一体または別体とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
光学機器の制御性、信頼性を向上させる。
【符号の説明】
【００３７】
１０１            振動子
１０２            基台
１０３、４０１    連結部材
１０４、１０６    ねじ
１０５            支持部材
１０７            摺動部材
１０８            ローラホルダ
１０９            ローラ
１１０            ローラピン
１１１            レンズホルダ
１１２，１１３    ガイドバー
１１４、４０３    加圧板
４０２            コイルバネ
【図１】
2015033165.tif 000003
【図２】
2015033165.tif 000004
【図３】
2015033165.tif 000005
【図４】
2015033165.tif 000006