JP2010268630A - Actuator, lens unit and imaging device - Google Patents
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Abstract
【課題】配線板と振動子との相対的な位置関係を確保できるアクチュエータを提供する。
【解決手段】軸部と、前記軸部の周りに回転自在であるロータと、前記軸部が挿通され、前記ロータに当接したステータと、前記軸部が挿通され、前記ステータを間に置いて前記ロータの反対側に配置され、前記ステータに前記軸部の周りに遷移する振動を発生させる振動子と、前記軸部が挿通され、前記振動子を間に置いて前記ステータの反対側に配置され、前記ステータと共に前記振動子を挟むベースと、前記軸部が挿通され、前記振動子と共に前記ベースと前記ステータとの間に挟まれて配置され、前記振動子に電力を供給する配線板と、を備え、前記ベース、前記配線板、前記振動子、及び前記ステータの各要素間の摩擦係数のうち、前記配線板と前記振動子との間の摩擦係数が最大であることを特徴とするアクチュエータ。
【選択図】図2An actuator capable of securing a relative positional relationship between a wiring board and a vibrator is provided.
A shaft portion, a rotor that is rotatable around the shaft portion, a stator through which the shaft portion is inserted and in contact with the rotor, a shaft portion is inserted, and the stator is interposed therebetween. Arranged on the opposite side of the rotor, and a vibrator that generates vibration that transitions around the shaft portion in the stator, and the shaft portion is inserted and placed on the opposite side of the stator with the vibrator interposed therebetween. A wiring board that is disposed and has a base that sandwiches the vibrator together with the stator, the shaft portion is inserted, and is sandwiched between the base and the stator together with the vibrator, and supplies power to the vibrator. And the friction coefficient between the wiring board and the vibrator is the largest among the friction coefficients between the elements of the base, the wiring board, the vibrator, and the stator. Actuator to do.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、アクチュエータ、レンズユニット及び撮像装置に関する。 The present invention relates to an actuator, a lens unit, and an imaging apparatus.
振動子としての積層型圧電素子によりステータに発生される振動によってロータを回転させるアクチュエータが知られている(例えば、特許文献1参照)。当該超音波モータでは、シャフトが、ステータ、振動子、配線板、及びベースに挿通されており、シャフトに螺合したベースとステータとにより、振動子、及び配線板が締付けられて固定されている。 An actuator that rotates a rotor by vibration generated in a stator by a laminated piezoelectric element as a vibrator is known (see, for example, Patent Document 1). In the ultrasonic motor, the shaft is inserted through the stator, the vibrator, the wiring board, and the base, and the vibrator and the wiring board are fastened and fixed by the base and the stator that are screwed into the shaft. .
上記アクチュエータでは、ベースをシャフトの回りに回転させてベースとステータとにより配線板及び振動子を締付ける組立工程において、配線板と振動子とが互いに相対的に回転した場合には、配線板と振動子との接点が互いにずれてしまうという問題がある。そこで、当該事情に鑑み、配線板と振動子との相対的な位置関係を確保できるアクチュエータを提供することを課題とする。 In the actuator described above, when the wiring board and the vibrator rotate relative to each other in the assembly process of rotating the base around the shaft and fastening the wiring board and the vibrator by the base and the stator, the wiring board and the vibration There is a problem that the contacts with the child are displaced from each other. In view of the circumstances, it is an object to provide an actuator that can ensure the relative positional relationship between a wiring board and a vibrator.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、軸部と、前記軸部の周りに回転自在であるロータと、前記軸部が挿通され、前記ロータに当接したステータと、前記軸部が挿通され、前記ステータを間に置いて前記ロータの反対側に配置され、前記ステータに前記軸部の周りに遷移する振動を発生させる振動子と、前記軸部が挿通され、前記振動子を間に置いて前記ステータの反対側に配置され、前記ステータと共に前記振動子を挟むベースと、前記軸部が挿通され、前記振動子と共に前記ベースと前記ステータとの間に挟まれて配置され、前記振動子に電力を供給する配線板と、を備え、前記ベース、前記配線板、前記振動子、及び前記ステータの各要素間の摩擦係数のうち、前記配線板と前記振動子との間の摩擦係数が最大であることを特徴とするアクチュエータを提供する。 In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention, a shaft portion, a rotor that is rotatable around the shaft portion, a stator that is inserted through the shaft portion and is in contact with the rotor, The shaft portion is inserted, the vibrator is disposed on the opposite side of the rotor with the stator interposed therebetween, and the shaft portion is inserted through a vibrator that generates vibration that moves around the shaft portion in the stator. The vibrator is disposed on the opposite side of the stator and the base is sandwiched between the base and the stator together with the stator. The shaft is inserted between the base and the stator together with the vibrator. A wiring board that supplies electric power to the vibrator, and among the friction coefficients between the base, the wiring board, the vibrator, and the stator, the wiring board and the vibrator Friction coefficient between To provide an actuator which is characterized in that.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、一実施形態に係るアクチュエータ100を示す側面図である。なお、シャフト110の軸方向における駆動出力側を出力側、その反対側を非出力側として説明する。また、シャフト110の軸方向からアクチュエータ100を見た場合を平面視、シャフト110の径方向からアクチュエータ100を見た場合を側面視として説明する。
FIG. 1 is a side view showing an
この図に示すように、アクチュエータ100は、円柱状の軸部材であるシャフト110と、シャフト110が挿通された取付板190、ロータ160、ステータ120、電気機械変換部130、配線板140、及びベース150とを備えている。取付板190、ロータ160、ステータ120、電気機械変換部130、配線板140、及びベース150は、シャフト110の軸方向に沿って出力側から非出側へ記載順に配されている。
As shown in this figure, the
取付板190は、円盤であって、軸心にシャフト110が挿通されている。また、取付板190には、複数のネジ孔が形成されており、アクチュエータ100が搭載される機器の取付部191にネジ192により締結される。この複数のネジ孔は、取付板190の軸心に対して対称に配されている。また、シャフト110の出力側の端部には、Eリング230が取り付けられており、シャフト110が取付板190から非出力側へ抜け出ないようになっている。
The
ロータ160は、円筒形状の回転体であって、軸心にシャフト110が挿通されている。また、ロータ160と取付板190との間には、軸受220と歯車180とが配されている。軸受220と歯車180とは、シャフト110の軸方向に沿って出力側から記載順に配されており、これらの軸心にはシャフト110が挿通されている。
The
軸受220は転がり軸受であって、軸受220の内輪は、シャフト110に嵌合している。また、軸受220の外輪は、歯車180の中央部に嵌合している。また、歯車180とロータ160とは嵌合している。
The
ステータ120は、セラミック製の円盤であって、軸心にシャフト110が挿通されている。また、電気機械変換部130は、ドーナツ形状でセラミック製の圧電素子が積層されてなる円筒状の積層型圧電素子であって、軸心にシャフト110が挿通されている。また、配線板140は、ポリイミド製の円盤状の基板部分と銅製の配線部分とを備えるフレキシブルプリント配線板であって、軸心にシャフト110が挿通されている。さらに、ベース150は、ステンレス製の円盤であって、軸心にシャフト110が挿通されている。
The
ステータ120はロータ160に、電気機械変換部130はステータ120に、それぞれ当接している。また、配線板140は、電気機械変換部130とベース150とにより挟まれている。
The
また、ベース150の外周部には、保持部154が形成されている。この保持部154は、ベース150の軸心を中心として回転対称に配された4個の平面により構成されており、レンチ等の工具により保持される。
A
図2は、アクチュエータ100を示す側断面図である。この図に示すように、シャフト110の出力側には、出力側から非出力側へかけて記載順に、Eリング取付用の溝112、Dカット部113、軸受220の内輪と嵌合する嵌合部114が形成されている。溝112とDカット部113とはシャフト110の軸方向に間隔を空けずに形成され、Dカット部113と嵌合部114とがシャフト110の軸方向に微小間隔を空けて形成されている。嵌合部114の直径はDカット部113の直径より大きくなっている。
FIG. 2 is a side sectional view showing the
Dカット部113は、平面視にてD字状に形成され、一方、取付板190の軸心には、Dカット部113と凸凹関係にある平面視にてD字状の孔193が形成されており、Dカット部113と孔193とが、相対回転不能に嵌り合っている。また、Eリング230の外径がDカット部113の外径より大きく、嵌合部114の直径が孔193の内径より大きく、さらに、取付板190の厚みとDカット部113の軸方向長さが同一であることにより、取付板190が軸方向へ移動不能となっている。
The D-cut portion 113 is formed in a D shape in plan view. On the other hand, a D-
取付板190の非出力側の面における中央部には、円状のリブ194が形成されている。リブ194の高さは、Dカット部113と嵌合部114との間隔と同一であり、また、軸受220の軸方向寸法と嵌合部114の軸方向寸法とは同一である。このため、軸受220の非出力側の端部と嵌合部114の非出力側の端部とは面一となっている。
A
歯車180の出力側の面における中央部には、軸受220の外輪と嵌合する円状の凹部181が形成されている。即ち、歯車180は、軸受220を介してシャフト110の嵌合部114にシャフト110の軸線周りに回転自在に支持されている。
A
また、歯車180の非出力側の面には、平面視にて円状の凹部182が形成され、ロータ160の出力側の面には、凹部182と嵌合する平面視にて円状の凸部161が形成されている。また、ロータ160の内周部166とシャフト110との間には空間が形成されており、この空間には、付勢部材170と振動体210とが配されている。
Further, a circular
振動体210は、円筒状の金属製弾性体であって、シャフト110が挿通されている。振動体210の内周部212における非出力側の端部には、ネジ部214が形成され、シャフト110には、ネジ部214と螺合するネジ部115が形成されており、振動体210における非出力側の端部がシャフト110に締結固定されている。
The vibrating
また、ロータ160の内周部166における非出力側の端部には、内径側へ張り出したフランジ部168が形成されており、このフランジ部168には、付勢部材170の非出力側の端部が当接している。付勢部材170は、圧縮コイルバネであって、内部にシャフト110及び振動体210が挿通されている。また、付勢部材170の出力側の端部は、歯車180の凹部182に当接しており、シャフト110の軸方向に弾性収縮している。
Further, a
ステータ120の軸心には、振動体210の非出力側端部に存する嵌合部211が嵌合する嵌合孔121が形成されている。ここで、振動体210の嵌合部211より出力側には、該嵌合部211より大径の段差部218が形成されており、ステータ120の出力側の面と段差部218とが係合している。
A
ロータ160の非出力側の面には、円環状のリブ162が形成されており、この円環状のリブ162が、付勢部材170の付勢力によりステータ120に圧接されている。また、歯車180及び軸受220が取付板190に、取付板190がEリング230にそれぞれ、付勢部材170の付勢力により圧接されている。
An
配線板140は、円盤状に形成された円盤部142と、円盤部142から外径側へ延出する外延部144とを備えている。円盤部142の直径は、電気機械変換部130の直径と同一である。
The
ベース150の軸心には、ネジ孔152が形成され、シャフト110の非出力側端部には、ネジ孔152と螺合するネジ部116が形成されており、ベース150がシャフト110の非出力側端部に締結固定されている。即ち、電気機械変換部130と配線板140とは、段差部218により出力側への移動を阻止されたステータ120と、シャフト110に螺合したベース150とにより、締付けられた状態で固定されている。
A
ところで、ステータ120の非出力側の面126、及び電気機械変換部130の出力側の面136は、共に研磨、熱処理等の平滑度を向上させる表面加工を施されることにより、互いの間の隙間が減ぜられ、互いの密着度が向上されている。また、電気機械変換部130の非出力側の面135、及び配線板140の出力側の面145は、同様の表面加工を施されることにより、互いの間の隙間が減ぜられ、互いの密着度が向上されている。さらに、配線板140の非出力側の面146、及びベース150の出力側の面156も、同様の表面加工を施されることにより、互いの間の隙間が減ぜられ、互いの密着度が向上されている。これにより、電気機械変換部130で生じた変位、振動をステータ120へ効率よく伝播させることができ、以って、アクチュエータ100の出力を効率よく増加させることができる。
By the way, the non-output-
ここで、配線板140の出力側の面145と当該面145に密着する電気機械変換部130の非出力側の面135との間の摩擦係数μ1と、配線板140の非出力側の面146と当該面146に密着するベース150の出力側の面156との間の摩擦係数μ2とは、下記(1)式の関係を満足するように設定されている。
μ1>μ2…(1)
Here, the friction coefficient μ1 between the output-
μ1> μ2 (1)
また、上記摩擦係数μ1と、電気機械変換部130の出力側の面136と当該面136に密着するステータ120の非出力側の面126との間の摩擦係数μ3とは、下記(2)式の関係を満足するように設定されている。
μ1>μ3…(2)
The friction coefficient μ1 and the friction coefficient μ3 between the output-
μ1> μ3 (2)
また、上記摩擦係数μ2と上記摩擦係数μ3とは、下記(3)式の関係を満足するように設定されている。
μ3>μ2…(3)
The friction coefficient μ2 and the friction coefficient μ3 are set so as to satisfy the relationship of the following expression (3).
μ3> μ2 (3)
なお、摩擦係数μ1、μ2、μ3は、面126、135、136、145、146、156の表面粗さに依存するので、面126、135、136、145、146、156の表面粗さを大小させることにより、摩擦係数μ1、μ2、μ3を大小させる。また、摩擦係数μ1、μ2、μ3は、面126、135、136、145、146、156の材質の違いにも依存するので、面126、135、136、145、146の表面粗さを、材質の違いを考慮に入れたうえで大小させる。
Since the friction coefficients μ1, μ2, and μ3 depend on the surface roughness of the
図3は、電気機械変換部130を示す分解斜視図である。この図に示すように、電気機械変換部130は、シャフト110の軸方向に積層された複数の素子層138を備えている。素子層138の各々は、圧電材料板137と、圧電材料板137の表面に形成された複数の電極131、132、133、134とを備えている。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the
電極131、132、133、134は、略セクタ状の同形状とされており、シャフト110を中心として回転対称に配されている。また、同符号が付された電極の全体同士が軸方向に重なり合うように、素子層138が積層されており、各電極は、電気機械変換部130の側面に形成された導線により、配線板140の電極に導通される。また、圧電材料板137の電極形成面の裏側にはグランド電極が形成されており、各層のグランド電極は、電気機械変換部130の側面に形成された導線により、配線板140のグランド電極に導通される。
The
圧電材料板137は、駆動電圧を印加された場合に伸張する圧電材料を含んでいる。具体的には、チタン酸チタン酸ジルコン酸鉛、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電材料を含んでいる。なお、多くの圧電材料は脆いので、りん青銅等の高弾性金属材料で補強することが好ましい。また、上記電極は、ニッケル、金等の電極材料を用いて、鍍金、スパッタ、蒸着、厚膜印刷等の方法で、圧電材料の表面に直接に形成すればよい。 The piezoelectric material plate 137 includes a piezoelectric material that expands when a driving voltage is applied. Specific examples include piezoelectric materials such as lead zirconate titanate, quartz, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zinc niobate, and lead scandium niobate. It is out. Since many piezoelectric materials are fragile, they are preferably reinforced with a highly elastic metal material such as phosphor bronze. The electrode may be formed directly on the surface of the piezoelectric material by using an electrode material such as nickel or gold by a method such as plating, sputtering, vapor deposition, or thick film printing.
次に、本実施形態における作用について説明する。図4A〜図4Dは、ステータ120及び電気機械変換部130の動作を誇張して示す斜視図である。図4A、図4B、図4Cおよび図4Dの相互の間に記入された矢印は、ステータ120及び電気機械変換部130の状態が遷移することを示すと共に、状態の遷移が循環してステータ120及び電気機械変換部130が周期的に動作することを示す。
Next, the operation in this embodiment will be described. 4A to 4D are perspective views showing exaggerated operations of the
電極131、132、133、134のいずれかに対して駆動電圧が印加された場合、電気機械変換部130の軸方向の長さは、駆動電圧が印加された電極131、132、133、134に対応する部位で増加する。一方、駆動電圧が印加されていない電極131、132、133、134に対応する部位では、電気機械変換部130の軸方向の長さは変化しない。ステータ120は、電気機械変換部130の軸方向の長さが増加した部位において持ち上げられる。これにより、ステータ120は傾斜する。
When a driving voltage is applied to any of the
電極131、132、133、134に対して順次駆動電圧が印加されると、電極131、132、133、134に対応する部位で、電気機械変換部130の軸方向の長さが順次増加する。例えば、電極131、132、133、134に対して、π/4ずつ位相が異なる交流電圧が印加される。これにより、ステータ120の傾斜方向が、軸心周りの一方向へと遷移していくと共に、当該方向へ遷移する振動が発生する。ステータ120には、共振周波数の振動を発生させる。
When a driving voltage is sequentially applied to the
ロータ160は、付勢部材170に付勢されて、ステータ120に対して定常的に当接している。このため、ロータ160は、傾斜方向を周回させつつ揺動するステータ120から摩擦駆動力及び軸周りに遷移する共振を受けて回転する。また、ロータ160のリブ164と歯車180の凹部182とは、付勢部材170の付勢力により圧接されており、ロータ160と歯車180とは、凸部161と凹部182との間に生じる摩擦力により一体で回転する。これにより、モータ駆動力が出力される。
The
次に、アクチュエータ100の組立工程について説明する。当該組立工程では、まず、シャフト110のDカット部113を、非出力側から取付板190の孔193に挿入する。このとき、Dカット部113の平面部と孔193の平面部とを合わせる。
Next, the assembly process of the
次に、Eリング230をシャフト110の溝112に嵌める。これにより、取付板190は、Eリング230により出力側へ移動不能とされ、Dカット部113より大径の嵌合部114により非出力側へ移動不能とされる。
Next, the
次に、シャフト110を軸受220の内輪に出力側から挿通して、シャフト110の嵌合部114と軸受220の内輪とを嵌合させる。このとき、軸受220の内輪を取付板190のリブ194に当接させる。そして、シャフト110を歯車180に出力側から挿通して、軸受220の外輪を歯車180の凹部181に嵌合させる。
Next, the
次に、付勢部材170をロータ160の内部に挿入した後に、シャフト110を付勢部材170及びロータ160の内部に出力側から挿通する。このとき、ロータ160の凸部161を歯車180の凹部182に嵌合させる。
Next, after the biasing
次に、シャフト110を振動体210に出力側から挿通する。このとき、シャフト110のネジ部115と振動体210のネジ部214とを螺合させることにより、振動体210をシャフト110に締結固定する。そして、シャフト110をステータ120の嵌合孔121に出力側から挿通する。このとき、振動体210の嵌合部211をステータ120の嵌合孔121に嵌合させると共に、ステータ120を段差部218に係合させる。
Next, the
以降の工程については図5及び図6を参照して説明する。これらの図に示すように、シャフト110を電気機械変換部130の孔に出力側から挿通する。そして、シャフト110を配線板140の孔に出力側から挿通する。
The subsequent steps will be described with reference to FIGS. As shown in these drawings, the
次に、シャフト110のネジ部116をベース150のネジ孔152に出力側から挿入して、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させることにより、ベース150をシャフト110に螺合させる。このとき、ベース150とステータ120とにより電気機械変換部130及び配線板140を挟み込んだ状態で、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させることにより、ベース150とステータ120とにより電気機械変換部130及び配線板140を締付ける。
Next, the
ここで、配線板140と電気機械変換部130との互いに密着し合う面145と面135との間の摩擦係数μ1が、配線板140とベース150との互いに密着し合う面146と面156との間の摩擦係数μ2より大きくなっている。このため、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させるに際して、配線板140と電気機械変換部130との互いに密着し合う面145と面135との間に生じる摩擦抵抗が、配線板140とベース150との互いに密着し合う面146と面156との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。従って、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させた場合、ベース150が配線板140に対して相対的に回転する。
Here, the friction coefficient μ1 between the
また、上記摩擦係数μ1が、電気機械変換部130とステータ120との互いに密着し合う面136と面126との間の摩擦係数μ3より大きくなっている。このため、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させるに際して、配線板140と電気機械変換部130との互いに密着し合う面145と面135との間に生じる摩擦抵抗が、電気機械変換部130とステータ120との互いに密着し合う面136と面126との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。従って、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させるに際して、配線板140がベース150に追従して回転する場合には、配線板140が電気機械変換部130と一体となってステータ120に対して相対的に回転する。
Further, the friction coefficient μ1 is larger than the friction coefficient μ3 between the
以上により、本実施形態に係るアクチュエータ100では、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させて、ベース150とステータ120とにより配線板140及び電気機械変換部130を締付ける場合に、配線板140と電気機械変換部130との位置関係を一定に保つことができる。従って、配線板140と電気機械変換部130とを接着したり、配線板140と電気機械変換部130とをキーとキー溝とにより位置決めしたりすることなしに、配線板140と電気機械変換部130との位置関係を確保した状態で、ベース150とステータ120とにより配線板140と電気機械変換部130とを締結固定することができる。
As described above, in the
また、ベース150、配線板140、電気機械変換部130、ステータ120が、動作中の捩りモーメントを受けてシャフト110の周りに動く場合でも、配線板140と電気機械変換部130とは一体となって、ベース150及びステータ120に対して相対的に動く。従って、配線板140と電気機械変換部130とを接着したり、配線板140と電気機械変換部130とをキーとキー溝とにより位置決めしたりすることなしに、動作中の配線板140と電気機械変換部130との位置関係を確保できる。
Further, even when the
ここで、配線板140と電気機械変換部130との接着を不要としたことにより、作業工程、作業工数を削減できる。また、配線板140と電気機械変換部130との間に接着層が存在しないことにより、アクチュエータ100の振動周波数特性の変動要因を減らすことができ、当該振動周波数特性の調整を容易化できる。
Here, since the bonding between the
また、配線板140と電気機械変換部130とを位置決めするキーとキー溝等の位置決め部を要しない。従って、配線板140及び電気機械変換部130の周方向の位置による形状特性の差をなくすことができ、以って、アクチュエータ100における周方向の位置による周波数特性のバラツキを抑制できる。
Further, a positioning part such as a key and a key groove for positioning the
また、本実施形態に係るアクチュエータ100では、上記摩擦係数μ3が上記摩擦係数μ2より大きくなっている。このため、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させるに際して、電気機械変換部130とステータ120との互いに密着し合う面136と面126との間に生じる摩擦抵抗が、配線板140とベース150との互いに密着し合う面146と面156との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。よって、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させた場合、ベース150は、電気機械変換部130及びステータ120に対して相対的に回転する一方、電気機械変換部130は、ステータ120に対して相対的に回転することはない。
In the
以上により、本実施形態に係るアクチュエータ100では、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させて、ベース150とステータ120とにより配線板140及び電気機械変換部130を締付ける場合に、電気機械変換部130とステータ120との位置関係を一定に保つことができる。よって、電気機械変換部130との相対位置が不変である配線板140の周方向の位置が、締付け前の位置に対して不変となる。従って、締付け前に、配線板140の外延部144を所定の位置に合わせることにより、締付け中の配線板140の固定を要することなく、締付け後においても、外延部144を所定の位置に合わせた状態にすることができる。
As described above, in the
図7は、他の実施形態に係るアクチュエータ200を示す側断面図である。この図に示すように、アクチュエータ200では、配線板140が電気機械変換部130の出力側の面136とステータ120の非出力側の面126との間に挟み込まれている。
FIG. 7 is a side sectional view showing an
ここで、配線板140の非出力側の面146と電気機械変換部130の出力側の面136との間の摩擦係数μ1´と、電気機械変換部130の非出力側の面135とベース150の出力側の面156との間の摩擦係数μ2´とは、下記(1´)式の関係を満足するように設定されている。
μ1´>μ2´…(1´)
Here, the friction coefficient μ1 ′ between the non-output-
μ1 ′> μ2 ′ (1 ′)
また、上記摩擦係数μ1´と、配線板140の出力側の面145とステータ120の非出力側の面126との間の摩擦係数μ3´とは、下記(2´)式の関係を満足するように設定されている。
μ1´>μ3´…(2´)
The friction coefficient μ1 ′ and the friction coefficient μ3 ′ between the output-
μ1 ′> μ3 ′ (2 ′)
また、上記摩擦係数μ3´と上記摩擦係数μ2´とは、下記(3´)式の関係を満足するように設定されている。
μ3´>μ2´…(3´)
The friction coefficient μ3 ′ and the friction coefficient μ2 ′ are set so as to satisfy the relationship of the following expression (3 ′).
μ3 ′> μ2 ′ (3 ′)
次に、アクチュエータ200の組立工程について説明する。当該組立工程では、シャフト110をステータ120に挿通するまでの工程は、上述したアクチュエータ100の組立工程と同様であるので、説明を省略し、以降の工程について図8及び図9を参照して説明する。
Next, the assembly process of the
これらの図に示すように、シャフト110を配線板140の穴に出力側から挿通する。そして、シャフト110を電気機械変換部130の穴に出力側から挿通する。
As shown in these drawings, the
次に、シャフト110のネジ部116をベース150のネジ孔152に出力側から挿入して、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させることにより、ベース150をシャフト110に螺合させる。このとき、ベース150とステータ120とにより電気機械変換部130及び配線板140を挟み込んだ状態で、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させることによって、ベース150とステータ120とにより電気機械変換部130及び配線板140を締付ける。
Next, the
ここで、配線板140と電気機械変換部130との互いに密着し合う面146と面136との間の摩擦係数μ1´が、電気機械変換部130とベース150との互いに密着し合う面135と面156との間の摩擦係数μ2´より大きくなっている。このため、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させるに際して、配線板140と電気機械変換部130との互いに密着し合う面146と面136との間に生じる摩擦抵抗が、電気機械変換部130とベース150との互いに密着し合う面135と面156との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。従って、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させた場合、ベース150が電気機械変換部130に対して相対的に回転する。
Here, the friction coefficient μ1 ′ between the
また、上記摩擦係数μ1´が、配線板140とステータ120との互いに密着し合う面145と面126との間の摩擦係数μ3´より大きくなっている。このため、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させるに際して、配線板140と電気機械変換部130との互いに密着し合う面146と面136との間に生じる摩擦抵抗が、配線板140とステータ120との互いに密着し合う面145と面126との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。従って、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させるに際して、電気機械変換部130がベース150に追従して回転する場合には、配線板140が電気機械変換部130と一体となってステータ120に対して相対的に回転する。
Further, the friction coefficient μ1 ′ is larger than the friction coefficient μ3 ′ between the
以上により、本実施形態に係るアクチュエータ200では、上述のアクチュエータ100と同様に、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させて、ベース150とステータ120とにより配線板140及び電気機械変換部130を締付ける場合に、配線板140と電気機械変換部130との位置関係を一定に保つことができる。従って、配線板140と電気機械変換部130とを接着したり、配線板140と電気機械変換部130とをキーとキー溝とにより位置決めしたりすることなしに、配線板140と電気機械変換部130との位置関係を確保したうえで、ベース150とステータ120とにより配線板140と電気機械変換部130とを締結固定することができる。
As described above, in the
また、本実施形態に係るアクチュエータ200では、上記摩擦係数μ3´が上記摩擦係数μ2´より大きくなっている。このため、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させるに際して、配線板140とステータ120との互いに密着し合う面145と面126との間に生じる摩擦抵抗が、電気機械変換部130とベース150との互いに密着し合う面135と面156との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。従って、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させた場合、ベース150は、電気機械変換部130、配線板140及びステータ120に対して相対的に回転する一方、電気機械変換部130、及び配線板140は、ステータ120に対して相対的に回転することはない。
In the
以上により、本実施形態に係るアクチュエータ200では、ベース150をシャフト110に対して相対的に回転させて、ベース150とステータ120とにより配線板140及び電気機械変換部130を締付ける場合に、配線板140とステータ120との位置関係を一定に保つことができる。よって、配線板140の周方向の位置が、締付け前の位置に対して不変となる。従って、締付け前に、配線板140の外延部144を所定の位置に合わせることにより、締付け中の配線板140の固定を要することなく、締付け後においても、当該外延部144を所定の位置に合わせた状態にすることができる。
As described above, in the
図10は、振動アクチュエータ100を備える撮像装置700の概略構成を示す側断面図である。なお、上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
FIG. 10 is a side cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an
この図に示すように、撮像装置700は、光学部材420と、レンズ鏡筒430と、振動アクチュエータ100と、撮像部500と、制御部550と、を備える。レンズ鏡筒430は光学部材420を収容する。
As shown in this figure, the
振動アクチュエータ100は、光学部材420を移動させる。撮像部500は、光学部材420によって結像された画像を撮像する。制御部550は、振動アクチュエータ100および撮像部500を制御する。
The
また、撮像装置700は、光学部材420、レンズ鏡筒430、及び振動アクチュエータ100を備えるレンズユニット410と、ボディ460を含む。レンズユニット410は、マウント450を介して、ボディ460に対して着脱自在に装着される。
In addition, the
光学部材420は、図中で左側にあたる入射端から順次配列された、フロントレンズ422、コンペンセータレンズ424、フォーカシングレンズ426およびメインレンズ428を含む。フォーカシングレンズ426およびメインレンズ428の間には、アイリスユニット440が配置される。
The
振動アクチュエータ100は、光軸方向についてレンズ鏡筒430の中程にあって相対的に小径なフォーカシングレンズ426の下方に配置される。これにより、レンズ鏡筒430の径を拡大することなく、振動アクチュエータ100はレンズ鏡筒430内に収容される。振動アクチュエータ100は、例えばギア列を介してフォーカシングレンズ426を光軸方向に前進または後退させる。
The
ボディ460は、メインミラー540、ペンタプリズム470、接眼系490を含む光学部材を収容する。メインミラー540は、レンズユニット410を介して入射した入射光の光路上に傾斜して配置される待機位置と、入射光を避けて上昇する撮影位置(図中に点線で示す)との間を移動する。
The
待機位置にあるメインミラー540は、入射光の大半を、上方に配置されたペンタプリズム470に導く。ペンタプリズム470は、入射光の鏡映を接眼系490に向かって出射するので、フォーカシングスクリーン472の映像を接眼系490から正像として見ることができる。入射光の残りは、ペンタプリズム470により測光ユニット480に導かれる。測光ユニット480は、入射光の強度およびその分布等を測定する。
The
なお、ペンタプリズム470および接眼系490の間には、ファインダ液晶494に形成された表示画像を、フォーカシングスクリーン472の映像に重ねるハーフミラー492が配置される。表示画像は、ペンタプリズム470から投影された画像に重ねて表示される。
A
また、メインミラー540は、入射光の入射面に対する裏面にサブミラー542を有する。サブミラー542は、メインミラー540を透過した入射光の一部を、下方に配置された測距ユニット530に導く。これにより、メインミラー540が待機位置にある場合は、測距ユニット530が被写体までの距離を測定する。なお、メインミラー540が撮影位置に移動した場合は、サブミラー542も入射光の光路から退避する。
The
更に、入射光に対してメインミラー540の後方には、シャッタ520、光学フィルタ510および撮像部500が順次配置される。シャッタ520が開放される場合、その直前にメインミラー540が撮影位置に移動するので、入射光は直進して撮像部500に入射される。これにより、入射光の形成する画像が電気信号に変換される。これにより、撮像部500は、レンズユニット410によって結像された画像を撮像する。
Further, a
撮像装置700において、レンズユニット410とボディ460とは電気的にも結合されている。従って、例えば、ボディ460側の測距ユニット530が検出した被写体までの距離の情報に応じて振動アクチュエータ100の回転を制御することにより、オートフォーカス機構を形成できる。また、測距ユニット530が振動アクチュエータ100の動作量を参照することにより、フォーカスエイド機構を形成することもできる。振動アクチュエータ100および撮像部500は、制御部550により上記の通り制御される。
In the
なお、振動アクチュエータ100によりフォーカシングレンズ426を移動させる場合について例示したが、アイリスユニット440の開閉、ズームレンズのバリエータレンズの移動等を振動アクチュエータ100で駆動できることはいうまでもない。この場合も、電気信号を介して測光ユニット480、ファインダ液晶494等と情報を参照し合うことにより、振動アクチュエータ100は、露出の自動化、シーンモードの実行、ブラケット撮影の実行等に寄与する。また、本実施形態では、振動アクチュエータ100を備える撮像装置700を例に取って説明したが、振動アクチュエータ100に替えて、振動アクチュエータ200を備えてもよい。
Although the case where the focusing
以上のように、振動アクチュエータ100、200は、撮影機、双眼鏡等の光学系において、合焦機構、ズーム機構、手振れ補正機構等の駆動に好適に使用できる。さらに、精密ステージ、より具体的には電子ビーム描画装置、検査装置用各種ステージ、バイオテクノロジ用セルインジェクタの移動機構、核磁気共鳴装置の移動ベッド等の動力源に使用されうるが、用途がこれらに限られないことはいうまでもない。
As described above, the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、シャフト110に螺合するベース150とステータ120とにより電気機械変換部130及び配線板140を締付けた。しかし、ベース150の非出力側にシャフト110に螺合するナットを配して、該ナットとステータ120とによりベース150、電気機械変換部130及び配線板140を締め付けてもよい。また、取付板190をシャフト110に螺合させ、又はEリング230の替わりとなるナットをシャフト110に螺合させ、取付板190又は該ナットとベース150とにより、これらの間に存する構成要素を締め付けてもよい。
For example, in the above embodiment, the
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
100 アクチュエータ、110 シャフト、112 溝、113 Dカット部、114 嵌合部、115、116 ネジ部、120 ステータ、121 嵌合孔、126 面、130 電気機械変換部、131、132、133、134 電極、135、136 面、137 圧電材料板、138 素子層、140 配線板、142 円盤部、144 外延部、145、146 面、150 ベース、152 ネジ孔、154 保持部、156 面、160 ロータ、161 凸部、162、164 リブ、166 内周部、168 フランジ部、170 付勢部材、180 歯車、181、182 凹部、190 取付板、191 取付部、192 ネジ、193 孔、194 リブ、200 アクチュエータ、210 振動体、211 嵌合部、212 内周部、214 ネジ部、216 嵌合部、218 段差部、220 軸受、230 Eリング、410 レンズユニット、420 光学部材、426 フォーカシングレンズ、428 メインレンズ、430 レンズ鏡筒、440 アイリスユニット、450 マウント、460 ボディ、470 ペンタプリズム、472 フォーカシングスクリーン、480 測光ユニット、490 接眼系、492 ハーフミラー、494 ファインダ液晶、500 撮像部、510 光学フィルタ、520 シャッタ、530 測距ユニット、540 メインミラー、542 サブミラー、550 制御部、700 撮像装置 100 Actuator, 110 Shaft, 112 Groove, 113 D cut part, 114 Fitting part, 115, 116 Screw part, 120 Stator, 121 Fitting hole, 126 surface, 130 Electromechanical conversion part, 131, 132, 133, 134 Electrode 135, 136 surface, 137 piezoelectric material plate, 138 element layer, 140 wiring board, 142 disk portion, 144 extension portion, 145, 146 surface, 150 base, 152 screw hole, 154 holding portion, 156 surface, 160 rotor, 161 Convex part, 162, 164 rib, 166 inner peripheral part, 168 flange part, 170 urging member, 180 gear, 181, 182 concave part, 190 mounting plate, 191 mounting part, 192 screw, 193 hole, 194 rib, 200 actuator, 210 vibrating body, 211 fitting portion, 212 inner peripheral portion, 14 Screw part, 216 Fitting part, 218 Step part, 220 Bearing, 230 E ring, 410 Lens unit, 420 Optical member, 426 Focusing lens, 428 Main lens, 430 Lens barrel, 440 Iris unit, 450 Mount, 460 Body 470 Penta prism, 472 Focusing screen, 480 Metering unit, 490 Eyepiece system, 492 Half mirror, 494 Finder liquid crystal, 500 Imaging unit, 510 Optical filter, 520 Shutter, 530 Distance measuring unit, 540 Main mirror, 542 Sub mirror, 550 Control Part, 700 imaging device
Claims (7)
前記軸部の周りに回転自在であるロータと、
前記軸部が挿通され、前記ロータに当接したステータと、
前記軸部が挿通され、前記ステータを間に置いて前記ロータの反対側に配置され、前記ステータに前記軸部の周りに遷移する振動を発生させる振動子と、
前記軸部が挿通され、前記振動子を間に置いて前記ステータの反対側に配置され、前記ステータと共に前記振動子を挟むベースと、
前記軸部が挿通され、前記振動子と共に前記ベースと前記ステータとの間に挟まれて配置され、前記振動子に電力を供給する配線板と、
を備え、
前記ベース、前記配線板、前記振動子、及び前記ステータの各要素間の摩擦係数のうち、前記配線板と前記振動子との間の摩擦係数が最大であることを特徴とするアクチュエータ。 The shaft,
A rotor rotatable around the shaft portion;
A stator through which the shaft portion is inserted and in contact with the rotor;
A vibrator through which the shaft portion is inserted, disposed on the opposite side of the rotor with the stator in between, and generating vibration that causes the stator to transition around the shaft portion;
A base through which the shaft portion is inserted, disposed on the opposite side of the stator with the vibrator interposed therebetween, and sandwiching the vibrator together with the stator;
A wiring board that is inserted between the shaft and is sandwiched between the base and the stator together with the vibrator, and supplies power to the vibrator;
With
The actuator characterized in that the friction coefficient between the wiring board and the vibrator is the largest among the friction coefficients between the elements of the base, the wiring board, the vibrator, and the stator.
前記配線板と前記振動子との間の摩擦係数が、前記ベースと前記配線板との間の摩擦係数、及び前記振動子と前記ステータとの間の摩擦係数より大きいことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 The wiring board is sandwiched and disposed between the base and the vibrator,
The friction coefficient between the wiring board and the vibrator is larger than the friction coefficient between the base and the wiring board and the friction coefficient between the vibrator and the stator. The actuator according to 1.
前記振動子と前記配線板との間の摩擦係数が、前記ベースと前記振動子との間の摩擦係数、及び前記配線板と前記ステータとの間の摩擦係数より大きいことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 The wiring board is disposed between the vibrator and the stator,
The friction coefficient between the vibrator and the wiring board is larger than the friction coefficient between the base and the vibrator and the friction coefficient between the wiring board and the stator. The actuator according to 1.
前記アクチュエータにより光軸方向へ移動される光学部材と、
を備えるレンズユニット。 The actuator according to any one of claims 1 to 5, and
An optical member moved in the optical axis direction by the actuator;
A lens unit comprising:
前記アクチュエータにより光軸方向へ移動される光学部材と、
前記光学部材によって結像された画像を撮像する撮像部と、
を備える撮像装置。 The actuator according to any one of claims 1 to 5, and
An optical member moved in the optical axis direction by the actuator;
An imaging unit that captures an image formed by the optical member;
An imaging apparatus comprising:
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-
2009
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