(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と、
該振動子と接触する摩擦部材と、
前記摩擦部材を固定するベース部材と、を備える振動波モータと、
前記振動波モータを保持するモータ保持部材と、
前記ベース部材と前記モータ保持部材との間及び前記摩擦部材と前記モータ保持部材との間で押圧されて挟持される振動吸収部材と、
を備え、
前記ベース部材と前記モータ保持部材との間における前記振動吸収部材の幅の変形量と、前記摩擦部材と前記モータ保持部材との間における前記振動吸収部材の幅の変形量とは異なることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、前記振動吸収部材は、前記振動波モータの前記摩擦部材と前記ベース部材との隙間を塞ぐように配置されることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動装置において、前記振動吸収部材は前記ベース部材と当接する側の面に粘着部を備え、該粘着部の少なくとも一部は前記隙間に露出していることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動装置において、前記ベース部材と前記モータ保持部材との間における前記振動吸収部材の幅の変形量は、前記摩擦部材と前記モータ保持部材との間における前記振動吸収部材の幅の変形量よりも小さいことを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の駆動装置において、前記振動吸収部材と当接する前記摩擦部材の当接面は、前記振動吸収部材と当接する前記ベース部材の当接面に対し、前記モータ保持部材の側へ突出していることを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置において、前記振動波モータは超音波モータであることを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の駆動装置と、
レンズを保持し前記駆動装置により駆動されるレンズ保持部材とを備えることを特徴とするレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器などに適用される超音波モータ等の振動波モータを備えた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からこの種の振動波モータでは、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振動子と摺動部材とを相対的に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２０００−３２４８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１に開示された従来技術の振動波モータは、振動子と振動子が圧接された摩擦部材とを備えている。そしてその振動波モータは、摩擦部材とその摩擦部材を支持するためのベース部材との間に、振動子が発生した楕円振動によって摩擦部材に生じる振動を吸収するための振動吸収部材を別個に備えた構造となっている。
【０００５】
しかしながら特許文献１の構成によると、振動波モータ全体に生じる振動を吸収する機構は無く、光学機器などに振動波モータを搭載する際には、振動波モータ全体に生じる振動を吸収する手段を別途設けなくてはならない。そのため部品点数が増え、駆動装置としてのコストダウンの妨げになっている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、超音波モータ等の振動波モータを備えた駆動装置において、安価な構成で振動波モータに発生する振動の低減を実現することである。
【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駆動装置は以下の構成を備える。
【０００８】
振動子と、振動子と接触する摩擦部材と、摩擦部材を固定するベース部材と、を備える振動波モータと、振動波モータを保持するモータ保持部材と、ベース部材とモータ保持部材との間及び摩擦部材とモータ保持部材との間で押圧されて挟持される振動吸収部材と、を備え、ベース部材とモータ保持部材との間における振動吸収部材の幅の変形量と、摩擦部材とモータ保持部材との間における前記振動吸収部材の幅の変形量とは異なることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、超音波モータ等の振動波モータを備えた駆動装置において、安価な構成で振動波モータに発生する振動の低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例における超音波モータの機構を示す要部断面図である。
【図２】振動子、摩擦部材、及び振動子に高周波電圧を印加した際の振動子圧接部の楕円振動を表す要部拡大図である。
【図３】本発明の実施例における超音波モータを駆動源とする駆動装置を示す分解斜視図である。
【図４】振動吸収部材の組み込み状態における弾性変形量を表す断面図である。
【図５ａ】摩擦部材とベース部材との隙間を示す上面図である。
【図５ｂ】振動吸収部材の粘着部を示す正面図である。
【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。また、以下の各実施例の説明において図面との関連において理解を容易ならしめるべく、振動子と摩擦部材との相対移動方向を「Ｘ軸」と規定し、説明を行う。また、加圧ばねにより振動子が摩擦部材に対して加圧される方向を「Ｚ軸」、Ｘ軸とＺ軸とに直交する方向を「Ｙ軸」と規定し、説明を行う。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の実施例１における振動波モータとしての超音波モータ１００の機構を表す要部断面図（ＸＺ断面図）である。１０１は振動板であり、連結部材１０２に対して溶接や公知の接着剤などにより固定される。
【００１３】
図２は振動板１０１、圧電素子１０３、及び後述するスライダー即ち摩擦部材１０４を表す要部拡大図であり、Ｙ軸方向に見た図である。振動板１０１には圧電素子１０３が公知の接着剤などにより固着されており、振動板１０１と圧電素子１０３により振動子２００を形成する。圧電素子１０３は高周波の電圧が印加されると、振動子２００が共振を起こすように設定されている。その結果、振動子２００に形成された圧接部２００ａとしての先端が楕円振動Ｒを起こす。
【００１４】
この圧電素子１０３に印加する高周波電圧の周波数や位相を変えることで、楕円振動Ｒの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、振動子２００を相手部品である摩擦部材１０４に圧接させることにより駆動力が発生し、振動子２００自身を摩擦部材１０４に対して図１の矢印３００方向（Ｘ軸方向）に移動可能となる。
【００１５】
１０５は振動子支持部材であり、前述の振動子２００が固定された連結部材１０２に対し、ローラー１０６及び板バネ１０７を介して取り付け位置に固定される。１０８は加圧板であり、弾性部材１０９を挟んで、圧電素子１０３を押圧保持するように構成されている。
【００１６】
１１０は加圧バネ保持部材、１１１は加圧バネ、１１２は加圧バネ地板である。加圧バネ保持部材１１０と加圧バネ地板１１２とはそれらの間で加圧バネ１１１を挟持し、加圧バネ１１１は加圧方向（Ｚ軸方向）に伸縮自在となるように構成されている。加圧板１０８、弾性部材１０９、加圧バネ保持部材１１０、加圧バネ１１１及び加圧バネ地板１１２の部品からなる構成が加圧部２０１を形成し、加圧部２０１によって、振動子２００が摩擦部材１０４に圧接されることになる。
【００１７】
１１３は振動子２００が駆動方向（Ｘ軸方向）に沿って進退する際の駆動部２０２をガイドするガイド部の一部を備える移動板であり、振動子支持部材１０５に対しネジ１１４によって固定される。ここで本実施例においては、振動子２００、加圧部２０１、連結部材１０２、振動子支持部材１０５、ローラー１０６、板バネ１０７、移動板１１３、及びネジ１１４により駆動部２０２が構成されている。移動板１１３には転動部材であるボール１１５を受け入れるためのＶ字形状の断面を有するＶ溝部（不図示）が形成されている。１１６はカバープレートである。１１７はベース部材であり、ベース部材１１７にカバープレート１１６がネジ１１８で固定され、駆動部２０２をＸ軸方向に移動可能に収容している。カバープレート１１６も前述の駆動部２０２をガイドするガイド部の一部を備えている。駆動部２０２の移動板１１３のＶ溝部と、それに対向する位置に設けられたカバープレート１１６のＶ字形状の断面を有するＶ溝部（不図示）とによってボール１１５を挟持している。それにより、振動子支持部材１０５、すなわち駆動部２０２を駆動方向（Ｘ軸方向）に沿って進退可能に支持することを可能としている。ベース部材１１７には摩擦部材１０４がネジ１１９で固定される。このように、振動波モータとしての超音波モータ１００が構成されている。
【００１８】
図３は、本発明における超音波モータ１００を駆動源として光学レンズ１２２をリニア駆動する駆動装置を示す分解斜視図である。図３において、１２０はモータ保持部材であり、前述した超音波モータ１００や後述する光学レンズ１２２、ガイドバー１２３などを保持する。１２１はレンズ保持部材で、光学レンズ１２２が係合部（不図示）に固定されている。光軸Ｃの方向に延在するガイドバー１２３はレンズ保持部材１２１の一方の貫通穴で受け入れられ、レンズ保持部材１２１を案内する。そのため、レンズ保持部材１２１はガイドバー１２３と相対的に摺動自在になっている。さらに駆動装置においては、一端がモータ保持部材１２０に固定されて光軸Ｃの方向に延在する振れ止めバー１２４が他方の貫通穴で受け入れられてもよい。この場合、レンズ保持部材１２１は振れ止めバー１２４とも相対的に摺動自在になっている。これによってレンズ保持部材１２１が図３に示した光軸Ｃの方向（Ｘ軸方向）への進退を可能としている。レンズ保持部材１２１には、超音波モータ１００の駆動部２０２をレンズ保持部材１２１に連結するための駆動力連結部材１２５を保持するための連結保持部（不図示）が形成され、駆動力連結部材１２５が組み込まれている。駆動力連結部材１２５がレンズ保持部材１２１に組み込まれた状態においては、駆動力連結部材１２５が備えるトーションバネ１２６の作用により、駆動力連結部材１２５が超音波モータ１００に対して回転付勢される。また、レンズ保持部材１２１の連結保持部の係合穴に対して光軸Ｃの方向に駆動力連結部材１２５が押圧されることで光軸Ｃの方向のガタを吸収し、レンズ保持部材１２１と一体となって光軸Ｃの方向に進退することを可能としている。
【００１９】
なお駆動装置の組み込み状態においては、駆動力連結部材１２５の先端係合部を振動子支持部材１０５に形成された係合突部（不図示）に係合するように組み込まれている。そして、超音波モータ１００が発生する駆動力は駆動力連結部材１２５を介してレンズ保持部材１２１に伝達される。これによって、超音波モータ１００によるレンズ保持部材１２１の直線駆動を可能とする。
【００２０】
超音波モータ１００はモータ保持部材１２０に対しネジ１２７により締結される。１２８は振動吸収部材であり、超音波モータ１００とモータ保持部材１２０との間に押圧された状態で組み込まれる。振動吸収部材１２８は、典型的には、フェルトなどの繊維部材やスポンジ状の吸収体などで構成される。
【００２１】
振動吸収部材１２８が組み込まれた際、超音波モータ１００とモータ保持部材１２０とによって振動吸収部材１２８は押圧されて挟持され、それにより変形を生じる。また、振動吸収部材１２８は摩擦部材１０４とも接触することになり、摩擦部材１０４とモータ保持部材１２０とによっても振動吸収部材１２８は押圧されて挟持され、それにより変形を生じる。これによって超音波モータ１００のユニットに生じる振動と、摩擦部材１０４に生じる振動が振動吸収部材１２８によって抑制される。すなわち、高周波電圧の印加により振動する振動子２００の影響による不要な振動を低減することが可能となる。このことを以下に詳述する。
【００２２】
図４は組み込み状態における振動吸収部材１２８のＺ軸方向における幅の変形量を表す断面図（ＹＺ断面図）である。１３０は振動吸収部材１２８の組み込み前におけるＺ軸方向の初期高さｔを表している。図中Δｔ１は摩擦部材１０４とモータ保持部材１２０とにより振動吸収部材１２８が挟持された際の振動吸収部材１２８のＺ軸方向の幅の変形量を表している。また、Δｔ２は超音波モータ１００のベース部材１１７とモータ保持部材１２０とにより振動吸収部材１２８が挟持された際の振動吸収部材１２８のＺ軸方向の幅の変形量を表している。ここで、Δｔ１とΔｔ２の間にはΔｔ１＞Δｔ２の関係がある。
【００２３】
摩擦部材１０４に生じる振動と超音波モータ１００のユニットに生じる振動とは共振周波数が異なる。摩擦部材１０４とモータ保持部材１２０とにより挟持された際の振動吸収部材１２８の幅の変形量Δｔ１と、ベース部材１１７とモータ保持部材１２０とにより挟持された際の振動吸収部材１２８の幅の変形量Δｔ２とが異なる値になるように各部材を組み込む。それにより、異なる共振周波数を有する振動を共通の振動吸収部材１２８で抑制することができる。
【００２４】
典型的には、硬い物質により、高い共振周波数を有する摩擦部材１０４に生じる高周波の振動を抑制することができる。そのためには、摩擦部材１０４と振動吸収部材１２８とは、振動吸収部材１２８の組み込み前後でのＺ軸方向における幅の変形量Δｔ１を大きくさせて密着させる。それにより、摩擦部材１０４に発生する振動を振動吸収部材１２８が吸収し、摩擦部材１０４に生じる振動の影響を抑えることができる。そのために、振動吸収部材１２８の幅の変形量Δｔ１を可能な限り大きくする必要がある。本来、減衰効果を得るには摩擦部材１０４のバネ定数ｋ１と振動吸収部材１２８のバネ定数ｋ２との大小関係をｋ２＞ｋ１とするのが理想的である。しかし、振動吸収部材１２８のバネ定数ｋ２を摩擦部材１０４のバネ定数ｋ１より大きくすることは材質の特性上、実質的に困難である。そこで、摩擦部材１０４と振動吸収部材１２８との接触当接する部分において、振動吸収部材１２８のＺ軸方向における幅の変形量Δｔ１を大きくして密着させ、疑似的に２部品が一体化した様な状態を作り出す。そうすると、摩擦部材１０４の振動を阻害するダンパーとしての役割で振動吸収部材１２８が存在することになる。これによって、摩擦部材１０４に生じる振動を振動吸収部材１２８が阻害し、振動を抑制することができる。
【００２５】
一方、超音波モータ１００のユニットに生じる振動は低周波の振動である。低周波の振動はモータ保持部材１２０などの他部品の固有振動数に近い値となる場合がある。そのため、超音波モータ１００のユニットに生じる低周波の振動をモータ保持部材１２０に伝達しないことが重要である。特にスポンジ状の吸収体のような振動吸収部材１２８の幅の変形量Δｔ２が小さい場合、振動発生源に触れる面から伝わる振動を振動吸収部材１２８の内部で吸収し、振動の伝達を遮断する効果を得ることができる。すなわち、超音波モータ１００で生じた低周波の振動を、振動吸収部材１２８で吸収することで、モータ保持部材１２０に伝達せずに遮断することができる。従って、超音波モータ１００のベース部材１１７とモータ保持部材とによる振動吸収部材１２８の組み込み前後での幅の変形量Δｔ２は小さくすることが望ましく、これにより振動を遮断する効果を効果的に得ることができる。
【００２６】
以上のように、摩擦部材１０４を振動源とする高周波の振動に対しては、摩擦部材１０４とモータ保持部材１２０とによって振動吸収部材１２８に与えられる組み込み前後での幅の変形量Δｔ１を大きくする。これによって、摩擦部材１０４と振動吸収部材１２８とを疑似的に一体化させて、摩擦部材１０４に生じる振動を振動吸収部材１２８によって阻害して抑制する。一方、超音波モータ１００のユニットを振動源とする低周波の振動に対しては、超音波モータ１００のベース部材１１７とモータ保持部材１２０とによって振動吸収部材１２８に与えられる組み込み前後での幅の変形量Δｔ２を小さくする。これによって、超音波モータ１００に発生した低周波の振動を振動吸収部材１２８自身が吸収して、モータ保持部材１２０に伝達しないよう振動を遮断する。本発明の駆動装置においては、摩擦部材１０４をベース部材１１７に固定した際に、振動吸収部材１２８と当接する摩擦部材１０４の当接面が、振動吸収部材１２８と当接するベース部材１１７の当接面に対し、モータ保持部材１２０の側へ突出している。この構成により、ベース部材１１７とモータ保持部材１２０との間で挟持される振動吸収部材１２８の部分のＺ軸方向の幅は、摩擦部材１０４とモータ保持部材１２０との間で挟持される振動吸収部材１２８の部分のＺ軸方向の幅よりも大きくなっている。
【００２７】
上記のように、摩擦部材１０４とモータ保持部材１２０とによって生じる振動吸収部材１２８の幅の変形量Δｔ１と、ベース部材１１７とモータ保持部材１２０とによって生じる振動吸収部材１２８の幅の変形量Δｔ２をそれぞれ変えて各部材を組み込む。これによって、２つの異なる周波数に対する制振において、振動吸収部材を共通化することができる。すなわち、制振のための部品点数を削減でき、駆動装置としてのコストダウン効果を得ることができる。
【００２８】
尚、摩擦部材及び超音波モータユニットは種々の材料で形成することができ、用いられている材料に応じてそれぞれの共振周波数も定まる。かかる場合であっても、振動吸収部材１２８の組み込み前後での変位量Δｔ１及びΔｔ２を適宜設定することにより、効果的に制振を行うことが出来る。
【００２９】
図５ａは、摩擦部材１０４とベース部材１１７との組み込み時に生じる隙間１３１をＺ軸方向に見た図である。図５ｂは、振動吸収部材１２８の粘着部１２８ｂをＸ軸方向に見た正面図である。
【００３０】
振動子２００の相手部材である摩擦部材１０４には、振動子２００を超音波振動させる際に、直接的に振動子２００から振動が伝わる。そのため、摩擦部材１０４を保持するベース部材１１７と触れる範囲を少なくすることが望ましい。本実施例においては摩擦部材１０４の振動の節にあたる位置のみで摩擦部材１０４とベース部材１１７とが接触するよう構成されている。そうすると、図５ａに示す隙間１３１が生じる。
【００３１】
振動子２００を超音波振動させる際に振動子２００と摩擦部材１０４との間には摩擦が生じ、摩擦によるゴミ（摩耗粉）が発生する。この摩擦によって発生した摩耗粉は、振動子２００が光軸Ｃの方向に駆動することによって、発生した位置から押しのけられ摩擦部材１０４から脱落し、ベース部材１１７との間の隙間１３１に落下する。この隙間１３１に落下した摩耗粉が、光学レンズ１２２に到達し付着してしまう場合がある。光学レンズ１２２に摩耗粉が付着すると光学性能に影響を与えてしまうため、摩耗粉が光学レンズ１２２に到達することは好ましくない。本発明においては、この摩擦部材１０４とベース部材１１７の隙間１３１を塞ぐように振動吸収部材１２８を配置して組み込むことができる。すなわち、摩擦部材１０４から隙間１３１にこぼれ落ちた摩耗粉を振動吸収部材１２８によって受け止めることになり、光学レンズ１２２へのゴミの到達及びゴミの付着を防止することができる。
【００３２】
ここでさらに本発明では、図５ｂのように振動吸収部材１２８のベース部材１１７への当接面側に粘着部１２８ｂを設けている。このようにすることで、摩擦部材１０４とベース部材１１７との間に生じる隙間１３１に粘着部１２８ｂが露出する。このように振動吸収部材１２８に粘着部１２８ｂを設け、上述の通りに配置すれば、隙間１３１にこぼれ落ちた摩耗粉を粘着部１２８ｂが受け止めることになり、粘着部１２８ｂに付着した後のゴミの移動を防止できるため、ゴミ取り効果をさらに高めることができる。
【００３３】
上記のように、摩擦部材１０４とベース部材１１７との間に生じる隙間１３１を塞ぐように振動吸収部材１２８を配置して組み込む。それにより、振動子２００と摩擦部材１０４との摩擦によって生じる摩耗粉が光学レンズ１２２に到達すること及び付着することを防止でき、ゴミ対策を可能としている。
【００３４】
以上、本発明に関わる振動波モータとしての超音波モータを備えた駆動装置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。例えば、本発明は、駆動部が直線駆動される超音波モータを備えた駆動装置を実施例に説明したが、駆動部が回転駆動される超音波モータを備えた駆動装置に対しても適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１００  超音波モータ
１０１  振動板
１０２  連結部材
１０３  圧電素子
１０４  摩擦部材
１０５  振動子支持部材
１０６  ローラー
１０７  板バネ
１０８  加圧板
１０９  弾性部材
１１０  加圧バネ保持部材
１１１  加圧バネ
１１２  加圧バネ地板
１１３  移動板
１１４、１１８、１１９、１２７  ネジ
１１５  ボール
１１６  カバープレート
１１７  ベース部材
１２０  モータ保持部材
１２１  レンズ保持部材
１２２  光学レンズ
１２３  ガイドバー
１２４  振れ止めバー
１２５  駆動力連結部材
１２６  トーションバネ
１２８  振動吸収部材
２００  振動子
Ｃ  光軸
【図１】
0006388396.tif 000002
【図２】
0006388396.tif 000003
【図３】
0006388396.tif 000004
【図４】
0006388396.tif 000005
【図５ａ】
0006388396.tif 000006
【図５ｂ】
0006388396.tif 000007