(57)【要約】【課題】高精度で回転状態を検出できると共に、全体を薄型化することができる振動アクチュエータ装置を提供する。【解決手段】振動アクチュエータ装置１０を構成する振動体１１及び回転体１４は、円環型であって、中空部を有している。そして、回転体１４は、その中空部に回転台１７が固定されている。回転台１７は、その外周が軸受１８で支持されている。エンコーダ１９は、回転体１４の回転状態を検出する光学式の回転状態検出部であって、回転体１４に直接取り付けられたエンコーダスケール（被回転部検出部）１９ａと、このエンコーダスケール１９ａに対向するようにベース１５に設けられた反射型のエンコーダセンサ１９ｂとを備え、振動体１１の中空部に納まるように配置されている。【選択図】図１
2005198424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動波を発生する振動体と、
前記振動体と加圧接触して、前記振動波により回転する回転体と、
前記回転体の回転状態を検出する回転状態検出部とを備え、
前記回転状態検出部は、被回転検出部を有し、その被回転検出部を前記回転体で兼用すること、
を特徴とする振動アクチュエータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータ装置において、
前記振動体は、中空部を有し、
前記回転状態検出部は、前記振動体の前記中空部の内側に配置されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータ装置において、
前記回転状態検出部は、反射型又は透過型の光学式センサーであること、
を特徴とする振動アクチュエータ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ装置と、
前記振動体を支持するベース部材と、
前記ベース部材に回転自在に支持され、前記回転体によって駆動される回転台と、
前記回転台に設置される光学機器と、
を備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光学装置において、
前記回転台は、配線及び／又は配管を行うための中空部を備えたこと、
を特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転状態検出部（エンコーダ）を備えた振動アクチュエータ装置及びそれを用いた光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンコーダ付きの振動アクチュエータは、エンコーダと振動アクチュエータの主要構成部品が別々に製作され、組み立てられるのが一般的であった。
例えば、特許文献１は、進行性振動波の生じる振動体と、その振動体に加圧接触し進行性振動波により摩擦駆動で回転する移動体とを備え、移動体の回転を取り出すように、その移動体に連結されている回転軸の両端部を第１の軸受と第２の軸受とで支持する振動波モータであって、軸方向荷重を受ける第２の軸受で支持される側の回転軸を出力軸とし、第１の軸受で支持される回転軸に、シャフトエンコーダの回転ディスクを固定する入力軸を直結した構造を開示している。
しかし、上述した特許文献１の振動波モータは、振動波モータの移動体（回転体）に連結された回転軸に、シャフトエンコーダの回転ディスクを固定していたので、小型化、特に、回転軸方向の薄型化に制約があり、少ないスペースで、振動アクチュエータ装置を構成することが困難であった。
【０００３】
特許文献２は、ロータリ磁気エンコーダ一体型超音波サーボモータを提案しているが、磁気式であるので、検出精度が悪いという問題があった。
【特許文献１】特開平７−１４３７６６号公報
【特許文献２】特開昭６３−２９４２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、高精度で回転状態を検出できると共に、全体を薄型化することができる振動アクチュエータ装置及び光学装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、振動波を発生する振動体（１１、３１）と、前記振動体と加圧接触して、前記振動波により回転する回転体（１４、３４）と、前記回転体の回転状態を検出する回転状態検出部（１９、３９）とを備え、前記回転状態検出部は、被回転検出部（１９ａ、１９ｃ、３９ａ、３９ｃ）を有し、その被回転検出部（１９ａ、１９ｃ、３９ａ、３９ｃ）を前記回転体（１４、３４）で兼用すること、を特徴とする振動アクチュエータ装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ装置において、前記振動体（１４、３４）は、中空部を有し、前記回転状態検出部（１９、３９）は、前記振動体の前記中空部の内側に配置されていること、を特徴とする振動アクチュエータ装置である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータ装置において、前記回転状態検出部は、反射型又は透過型の光学式センサー（１９、１９−２、３９、３９−２）であること、を特徴とする振動アクチュエータ装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ装置（１０、１０−２、１０−３、３０、３０−２）と、前記振動体を支持するベース部材（１５、３５）と、前記ベース部材に回転自在に支持され、前記回転体によって駆動される回転台（１７、３７）と、前記回転台に設置される光学機器（２１）と、を備えたことを特徴とする光学装置である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の光学装置において、前記回転台は、配線及び／又は配管を行うための中空部（１７ｄ）を備えたこと、を特徴とする光学装置である。
【発明の効果】
【０００６】
このように、本発明によれば、以下のような効果がある。
（１）回転状態検出部の被回転検出部を、振動アクチュエータの回転体で兼用したので、小型化、特に、回転軸方向の薄型化を実現することができ、少ないスペースで振動アクチュエータ装置を構成することが可能となる。
このように、回転体と被回転検出部を一体化することによって、軸方向長は、振動体と回転体のより厚い一方の厚み以上のスペースを要せず、回転角又は回転角速度などの回転状態を検出することができる。また、回転体と被回転検出部の位置ずれや軸ずれによる精度低下要因を除去することができ、検出精度が向上する。さらに、振動アクチュエータ装置の組立作業性の向上により製作コストを低下させることができる。
（２）回転状態検出部は、反射型又は透過型の光学式センサーを用いるので、精度の高い検出ができる。
（３）光学装置は、薄型化した振動アクチュエータ装置を用いるので、装置全体の重心が低くなり、安定した駆動が行える。
（４）回転台は、配線や配管を行うための中空部を備えているので、配線や配管の保護となるうえ、見栄えもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、小型化、薄型化を実現するという目的を、エンコーダを振動体の中空部に納まるように配置すると共に、回転状態検出部の被回転検出部を回転体で兼用することによって実現した。
【実施例１】
【０００８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明による振動アクチュエータ装置の実施例１を模式的に示す断面図である。
実施例１の振動アクチュエータ装置１０は、弾性体１２及びこの弾性体１２に接合され、駆動信号により励振され、弾性体１２の駆動面に振動波を発生させる圧電素子（電気機械変換素子）１３からなる振動体１１と、この振動体１１の弾性体１２の駆動面に圧接され、前記振動波で回転駆動される回転体１４とからなる円環型の超音波モータが駆動源として用いられている。
【０００９】
この振動アクチュエータ装置１０では、加圧支持部１６は、ベース１５に振動体１１を支持すると共に、振動体１１と回転体１４とを加圧接触させている。
また、回転台１７は、回転体１４が固定されており、軸受１８を介して、ベース１５に回転自在に取り付けられている。
【００１０】
実施例１では、振動体１１及び回転体１４は、円環型であって、中空部を有している。そして、回転体１４は、その中空部に回転台１７が固定されている。回転台１７は、その外周が軸受１８で支持されている。
エンコーダ１９は、回転体１４の回転状態（回転角又は回転角速度）を検出する光学式の回転状態検出部であって、回転体１４に直接取り付けられたエンコーダスケール（被回転部検出部）１９ａと、このエンコーダスケール１９ａに対向するようにベース１５に設けられた反射型のエンコーダセンサ１９ｂとを備え、振動体１１の中空部に納まるように配置されている。なお、エンコーダ１９ｂは発光部（不図示）と受光部（不図示）を有している。
【００１１】
実施例１の振動アクチュエータ装置１０は、振動体１１の中空部にエンコーダ１９を配置し、回転体１４にエンコーダスケール１９ａを直接貼付し、従来のエンコーダスケールディスクと兼用したので、回転軸方向の薄型化を実現することが可能となった。
【実施例２】
【００１２】
図２は、本発明による振動アクチュエータ装置の実施例２を模式的に示す断面図である。
なお、以下に示す各実施例では、前述した実施例１と同様な機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に統一した符号を付して、重複する説明や図面を適宜省略する。
実施例２の振動アクチュエータ装置１０−２では、エンコーダ１９−２は、回転体１４にスリット（被回転部検出部）１９ｃを直接形成し、従来のエンコーダスケールディスクを回転体１４と兼用すると共に、透過型のエンコーダセンサ１９ｄを用いたものであり、実施例１と同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００１３】
図３は、本発明による振動アクチュエータ装置の実施例３を模式的に示す断面図、図４は、図３の振動アクチュエータ装置を用いた光学装置の実施例を模式的に示す断面図である。
実施例３の振動アクチュエータ１０−３は、図３に示すように、回転台１７―３に中空部１７ｄが形成されている。本実施例の光学装置２０は、図４に示すように、振動アクチュエータ装置１０―３のベース１５に回転自在に支持され、回転体１４によって駆動される回転台１７を雲台とし、回転台１７に光学機器であるカメラ２１を配置して、回転駆動（パン動作）させるものである。
回転台１７は、上述した中空部１７ｄに配線２２を通している。カメラ２１は、１８０〜３６０度回転すれば十分であるので、配線２２は、捩じれるだけであり、内部に収容することができ、断線などがしにくく、見栄えもよい。
実施例３によれば、カメラ２１を駆動する光学装置２０の高さを低くおさえることができ、重心が低く安定した駆動を行うことができる。また、エンコーダ１９は、光学式であるので、精度のよい位置制御が可能である。
【実施例４】
【００１４】
図５は、本発明による振動アクチュエータ装置の実施例４を模式的に示す断面図である。
実施例４の振動アクチュエータ装置３０は、弾性体３２及びこの弾性体３２に接合され、駆動信号により励振され、弾性体３２の駆動面に振動波を発生させる圧電素子（電気機械変換素子）３３からなる振動体３１と、この振動体３１の弾性体３２の駆動面に圧接され、前記振動波で回転駆動される回転体３４とからなるステータ内径部ロータ収納型の超音波モータが駆動源として用いられている。
【００１５】
この振動アクチュエータ装置３０は、不図示の加圧部よって、振動体３１と回転体３４とを加圧接触させている。
また、回転台（回転軸）３７は、回転体３４が固定されており、軸受３８を介して、ベース３５に回転自在に取り付けられている。
【００１６】
実施例４では、振動体３１及び回転体３４は、円環型であって、中空部を有している。そして、回転体３４は、その中空部に回転台３７が固定されている。回転台３７は、その外周が軸受３８で支持されている。
エンコーダ３９は、回転体３４の回転状態を検出する光学式の回転状態検出部であって、回転体３４に直接取り付けられた窪み状のエンコーダスケール（被回転部検出部）３９ａと、このエンコーダスケール３９ａに対向するようにベース３５に設けられた反射型のエンコーダセンサ３９ｂとを備え、振動体３１の中空部に納まるように配置されている。
エンコーダセンサ３９ｂは、ベース３５に形成された切り欠き部に埋没させることにより、一層の軸方向長の短縮を図ることが可能である。
【００１７】
実施例４の振動アクチュエータ装置３０は、回転体３４に窪み状エンコーダスケール３９ａを直接形成し、従来のエンコーダスケールディスクを回転体３４で兼用したので、回転軸方向の薄型化を実現することが可能となった。
つまり、この振動アクチュエータ装置３０は、振動体３１を円環状とし、その内径空間に回転体３４を設置し、その回転体３４にエンコーダスケール３９ａなどの回転角度の検出要素を一体化することによって、軸方向長は、振動体３１と回転体３４のより厚い一方の厚み以上のスペースを要せず、回転角又は回転角速度の検出機能を持たせることができる。
また、回転体３４と検出要素を一体の部品として構成することにより、検出要素と回転体３４との位置ずれや軸ずれによる精度低下要因を除去することができるため、結果として、検出精度が向上する。
さらに、回転体３４と検出要素を一体の部品として構成することによって、振動アクチュエータ装置の組立作業性の向上による製作コストの低下といった利点が得られる。
なお、回転体３４の部材形状の変更や、表面処理の変更、ロータ構成部材への着磁といった方法による検出要素の追加においては、部品点数の減少による原材料費の低減という利点も得られる。
【実施例５】
【００１８】
図６は、本発明による振動アクチュエータ装置の実施例５を模式的に示す断面図である。
実施例５の振動アクチュエータ装置３０−２では、エンコーダ３９−２は、回転体３４にスリット（被回転部検出部）３９ｃを直接形成し、従来のエンコーダスケールディスクを回転体３４で兼用すると共に、透過型のエンコーダセンサ３９ｄを用いたものであり、実施例４と同様の効果が得られる。
【００１９】
（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）エンコーダは、スリット部や反射部の他に、回転体の一部に乱反射部や吸光部を設けてもよい。
（２）光学機器は、カメラの例で説明したが、レーザー発振器など回転精度を求められるものに、好適に使用できる。
（３）実施例３で説明した光学装置２０は、振動アクチュエータ１０−３の代わりに、実施例１、２のもの又は実施例４、５のものを使用してもよいし、それらの振動アクチュエータの回転台に、中空部１７ｄを設けたものを使用してもよい。また、中空部１７ｄは、配線をするための例で説明したが、配管の用途に使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による振動アクチュエータ装置の実施例１を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明による振動アクチュエータ装置の実施例２を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明による振動アクチュエータ装置の実施例３を模式的に示す断面図である。
【図４】図３の振動アクチュエータ装置を用いた光学装置の実施例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明による振動アクチュエータ装置の実施例４を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明による振動アクチュエータ装置の実施例５を模式的に示す断面図である
【符号の説明】
【００２１】
１０、３０  振動アクチュエータ装置
１１、３１  振動体
１２、３２  弾性体
１３、３３  圧電素子
１４、３４  回転体
１５、３５  ベース
１６  加圧支持部
１７、３７  回転台
１８、３８  軸受
１９、３９  エンコーダ
１９ａ、１９ｃ、３９ａ、３９ｃ  エンコーダスケール
１９ｂ、３９ｂ  エンコーダセンサ（反射型）
１９ｄ、３９ｄ  エンコーダセンサ（透過型）
２０  光学装置
２１  光学機器
２２  配線
【図１】
2005198424.tif 000003
【図２】
2005198424.tif 000004
【図３】
2005198424.tif 000005
【図４】
2005198424.tif 000006
【図５】
2005198424.tif 000007
【図６】
2005198424.tif 000008