JP2016032351A - Vibration type actuator, optical equipment, and imaging apparatus - Google Patents
Vibration type actuator, optical equipment, and imaging apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016032351A JP2016032351A JP2014153809A JP2014153809A JP2016032351A JP 2016032351 A JP2016032351 A JP 2016032351A JP 2014153809 A JP2014153809 A JP 2014153809A JP 2014153809 A JP2014153809 A JP 2014153809A JP 2016032351 A JP2016032351 A JP 2016032351A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flat plate
- plate portion
- diaphragm
- vibration
- protrusions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
【課題】振動型アクチュエータの進行方向の寸法を短縮して小型化すること。【解決手段】振動型アクチュエータの振動板1は、矩形状の平板部1aに設けた複数の突起部1b1〜4を有する。振動板1に固定された圧電素子2に交流電圧を印加すると高周波振動する。振動板1と接触する摩擦部材は、振動板1の高周波振動によって相対移動する。突起部1b1〜4は、平板部1a上で矩形の各頂点にそれぞれ位置している。平板部1a上で対角に位置する第1の組の突起部1b1と1b2は、異なる対角に位置する第2の組の突起部1b3と1b4よりも、摩擦部材との摩擦力が相対的に大きい。第1の組の突起部1b1と1b2は、平板部1aを基準とする高さが、第2の組の突起部1b3と1b4よりも大きく、突起部1b1の先端部1d1と突起部1b2の先端部1d2が摩擦部材と接触する。振動板1は、摩擦部材に対して平板部1aの短辺方向へ相対移動する。【選択図】図1An object of the present invention is to reduce the size of a vibration type actuator by shortening the dimension in the traveling direction. A diaphragm 1 of a vibration type actuator has a plurality of protrusions 1b1-4 provided on a rectangular flat plate portion 1a. When an AC voltage is applied to the piezoelectric element 2 fixed to the diaphragm 1, it vibrates at a high frequency. The friction member in contact with the diaphragm 1 moves relative to the diaphragm 1 due to high-frequency vibration. The protrusions 1b1 to 4 are located at the respective vertices of the rectangle on the flat plate portion 1a. The first set of protrusions 1b1 and 1b2 located diagonally on the flat plate portion 1a have a frictional force relative to the friction member relative to that of the second set of protrusions 1b3 and 1b4 located differently. Big. The first set of protrusions 1b1 and 1b2 have a height relative to the flat plate portion 1a that is higher than the second set of protrusions 1b3 and 1b4, and the tip ends 1d1 and 1b2 of the protrusion 1b1. Part 1d2 contacts the friction member. The diaphragm 1 moves relative to the friction member in the short side direction of the flat plate portion 1a. [Selection] Figure 1
Description
本発明は振動型アクチュエータに関し、特に弾性体を板状としたリニア駆動タイプの振動波モータに関するものである。 The present invention relates to a vibration type actuator, and more particularly to a linear drive type vibration wave motor having a plate-like elastic body.
小型軽量、高速駆動、かつ、静音駆動を特徴とする超音波モータは撮像装置のレンズ鏡筒等に採用されている。特許文献1に開示されたリニア駆動用の超音波モータは、矩形状の平板部と平板部上に設けられた突起部とを有する振動板と、振動板に固定されて高周波振動する圧電素子と、突起部に接触する摩擦部材によって構成されている。振動板には、圧電素子の高周波振動によって、共振周波数が略一致した短辺方向の曲げ振動の1次の固有振動モードと長辺方向の曲げ振動の2次の固有振動モードが励振される。2つの固有振動モードのうち、短辺方向の曲げ振動の1次の固有振動モードでは突起部先端が平板部に対して垂直方向に振動し、長辺方向の曲げ振動の2次の固有振動モードでは突起部先端が平板部に対して水平方向に振動する。これらの固有振動モードを組み合わせることによって振動板の突起部に楕円運動が生成される。振動板の突起部は摩擦部材に対して加圧されて接触しており、楕円運動により生じた摩擦により振動板と摩擦部材が長辺方向に相対移動する。
Ultrasonic motors characterized by small size, light weight, high-speed driving, and silent driving are employed in lens barrels and the like of imaging devices. An ultrasonic motor for linear drive disclosed in
近年、超音波モータを搭載した電子機器、特にレンズ等の光学素子の駆動装置には小型化の要求が高まっている。特許文献1に開示の超音波モータは矩形状の振動板の長辺方向に進行する構成となっているため、進行方向の寸法が大きい構成となっている。このため、超音波モータを用いた駆動装置全体のサイズが大型化してしまうという問題があった。
本発明の目的は、振動型アクチュエータの進行方向の寸法を短縮して小型化することである。
In recent years, there has been an increasing demand for downsizing electronic devices equipped with ultrasonic motors, in particular, driving devices for optical elements such as lenses. Since the ultrasonic motor disclosed in
An object of the present invention is to reduce the size of the vibration actuator by reducing the dimension in the traveling direction.
上記の課題を解決するために、本発明に係る振動型アクチュエータは、矩形状の平板部に設けられた複数の突起部を有する振動板と、前記振動板に固定された圧電素子と、前記振動板の振動により前記振動板の突起部と接触して相対的に移動する摩擦部材と、を備える。前記平板部にて第1の対角線上に位置する前記突起部の第1の組は、前記平板部にて第2の対角線上に位置する前記突起部の第2の組よりも、前記摩擦部材との摩擦力が相対的に大きい。 In order to solve the above-described problems, a vibration type actuator according to the present invention includes a vibration plate having a plurality of protrusions provided on a rectangular flat plate portion, a piezoelectric element fixed to the vibration plate, and the vibration. And a friction member that moves relatively in contact with the protrusion of the diaphragm by vibration of the board. The first set of protrusions positioned on the first diagonal line in the flat plate portion is more frictional than the second set of protrusion portions positioned on the second diagonal line in the flat plate portion. The frictional force is relatively large.
本発明によれば、振動型アクチュエータの進行方向の寸法を短縮することにより小型化できる。 According to the present invention, the size of the vibration type actuator can be reduced by shortening the dimension in the traveling direction.
本発明の各実施形態に係る振動型アクチュエータについて、添付図面を参照して詳細に説明する。各実施形態に係る振動型アクチュエータは、小型軽量かつ広い駆動速度レンジが要求される電子機器に適用可能である。例えば、レンズやプリズム等の光学素子の駆動装置や、レンズ鏡筒等の光学機器、撮像装置等における可動光学部材の駆動装置への適用が挙げられる。 The vibration type actuator according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The vibration type actuator according to each embodiment can be applied to an electronic device that is required to be small and light and have a wide driving speed range. For example, application to a driving device for an optical element such as a lens or a prism, an optical device such as a lens barrel, an imaging device, or the like is applicable.
[第1実施形態]
図1から図5を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る超音波モータの基本的な構成を示す図である。図1(A)は平面図、図1(B)は正面図である。図1(C)、図1(D)は互いに反対方向から見た場合の側面図である。図1(E)は底面図、図1(F)は背面図である。本明細書において、超音波モータの振動板の長辺方向と平行な方向をX方向と定義し、振動板の短辺方向と平行な方向をY方向と定義する。X方向及びY方向に対して直交する方向、つまり振動板の厚み方向と平行な方向をZ方向と定義する。Z方向において、振動板から摩擦部材(図4:摩擦部材3参照)への向きを+Z方向とし、摩擦部材から振動板への向きを−Z方向と定義する。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a basic configuration of the ultrasonic motor according to the present embodiment. 1A is a plan view and FIG. 1B is a front view. 1C and 1D are side views when viewed from opposite directions. 1E is a bottom view, and FIG. 1F is a rear view. In this specification, a direction parallel to the long side direction of the diaphragm of the ultrasonic motor is defined as the X direction, and a direction parallel to the short side direction of the diaphragm is defined as the Y direction. A direction orthogonal to the X direction and the Y direction, that is, a direction parallel to the thickness direction of the diaphragm is defined as a Z direction. In the Z direction, the direction from the diaphragm to the friction member (see FIG. 4: friction member 3) is defined as the + Z direction, and the direction from the friction member to the diaphragm is defined as the −Z direction.
超音波モータ10は、振動板1と圧電素子2によって構成される。振動板1は、矩形状の平板部1aと、平板部1aから+Z方向に突設された突起部1b1、1b2、1b3、1b4とを有する。突起部1b1、1b2、1b3、1b4はそれぞれ、円柱状の胴体部1c1、1c2、1c3、1c4を有する。胴体部1c1、1c2、1c3、1c4上にはそれぞれ先端部1d1、1d2、1d3、1d4が設けられている。これらの先端部は胴体部よりも小径の円柱形状部であり、後述の摩擦部材と接触して摩擦を生じる。突起部1b1、1b2、1b3、1b4については、絞り加工等により平板部1aと一体成型で形成されるか、または別部品として平板部1aに対して接着等で貼り付けられる。図1(B)及び(F)には、突起部1b1、1b2、1b3、1b4のZ方向における長さをそれぞれ、h1、h2、h3、h4で示す。
The
圧電素子2は振動板1に固定されて高周波振動を行う。圧電素子2は、Y方向に平行な中心線Ycで2分割された第1領域2a(図1(A)の左側領域)と第2領域2b(図1(A)の右側領域)を有する。各領域2a、2bは同方向に分極しており、例えば第1領域2aがA相に割り当てられ、第2領域2bがB相に割り当てられている。第1領域2aと第2領域2bとの間に位置する第3領域2cは分極していない。第3領域2cには、圧電素子2の裏面2eの全面に亘って形成した電極から、側面領域2dに形成した電極を経由して導通されたグランドとして使用する電極が形成されている。連結部1e、1fは、Z方向から見た場合にコの字状をなし、平板部1aからX方向にそれぞれ突出した部分である。連結部1e、1fは、振動板1と同期して移動する、後述の振動子保持部材(図4:振動子保持部材4参照)に対し、直接的又は間接的に連結される部分であって、振動板1の矩形状の面の短辺部に設けられている。連結部1e、1fは、振動板1と圧電素子2の振動において変位が少ない位置に設けられており、十分に剛性が弱いので、振動を阻害しにくい形状となっている。従って、連結部1e、1fは振動板1と圧電素子2の振動に対し、殆ど影響を与えない。
The
圧電素子2の高周波振動によって平板部1aには、振動板1の短辺方向(Y方向)の曲げ振動に係る1次の固有振動モードと、振動板1の長辺方向(X方向)の曲げ振動に係る2次の固有振動モードが励振される。図1(E)に示す通り、突起部1b1、1b2、1b3、1b4は短辺方向の曲げ振動に係る1次の固有振動モードの節(X1,X2)の近傍であって、かつ、長辺方向の曲げ振動に係る2次の固有振動モードの腹(Y1,Y2)の近傍に位置する。不図示の駆動部の給電部は、A相の第1領域2aとB相の第2領域2bに対し、位相差を+90°から+270°まで変化させた交流電圧を印加する。これによって、圧電素子2に高周波振動を発生させることができる。
Due to the high-frequency vibration of the
次に図2を参照して、A相に対してB相の位相を約90°遅らせて交流電圧を印加した場合の振動の様子を説明する。図2(A)は、圧電素子のA相とB相に印加される交流電圧波形を例示する。横軸Tは時間軸であり、縦軸Vは電圧軸であり、グラフは各相の電圧変化を示す。位相P1からP4によって電圧の印加タイミング(時刻)をそれぞれ示している。図2(B)、(C)、(D)はそれぞれ図1(B)、(C)、(D)に対応しており、振動状態を誇張して模式的に示す。図2(A)に示す交流電圧の位相P1からP4に対して、それぞれ所定の遅れを持った位相p1からp4に相当する時刻での振動状態を代表して示す。図2(C)はX方向から見た場合の振動状態を示し、図2(D)はX方向にて図2(C)とは反対側から見た場合の振動状態を示す。胴体部1c1、1c2、1c3、1c4のうち、図2(C)では胴体部1c1及び1c3を図示し、図2(D)では胴体部1c2及び1c4を図示する。図2(B)はY方向から見た場合の振動状態を示し、胴体部1c1、1c2、1c3、1c4のうち、胴体部1c2及び1c3を図示する。また、図2では簡略化のため、圧電素子2と、先端部1d1、1d2、1d3、1d4と、連結部1e、1fを省略する。
Next, with reference to FIG. 2, the state of vibration when an AC voltage is applied by delaying the phase of the B phase by about 90 ° with respect to the A phase will be described. FIG. 2A illustrates an AC voltage waveform applied to the A phase and the B phase of the piezoelectric element. The horizontal axis T is a time axis, the vertical axis V is a voltage axis, and the graph shows the voltage change of each phase. Voltage application timing (time) is indicated by phases P1 to P4, respectively. FIGS. 2B, 2C, and 2D correspond to FIGS. 1B, 1C, and 1D, respectively, and schematically show the vibration state in an exaggerated manner. The vibration state at the time corresponding to the phases p1 to p4 having a predetermined delay with respect to the phases P1 to P4 of the AC voltage shown in FIG. FIG. 2C shows a vibration state when viewed from the X direction, and FIG. 2D shows a vibration state when viewed from the opposite side to FIG. 2C in the X direction. Of the body parts 1c1, 1c2, 1c3, and 1c4, FIG. 2C shows the body parts 1c1 and 1c3, and FIG. 2D shows the body parts 1c2 and 1c4. FIG. 2B shows a vibration state when viewed from the Y direction, and illustrates the body parts 1c2 and 1c3 among the body parts 1c1, 1c2, 1c3, and 1c4. In FIG. 2, the
図2(A)に示す位相P1とP3では、A相とB相とで電圧の向きが異なり、異符号である。また位相P2とP4では、A相とB相とで電圧の向きが同じであり、同符号である。
位相P2やP4に相当する時点ではA相とB相に同符号の電圧が印加されており、この場合には、A相とB相の各領域が同様に伸縮する。よって、短辺方向の曲げ振動に係る1次の固有振動モードが励振される。図2(C)にて丸枠内に2を付して示す矢印のように、胴体部1c1、1c2、1c3、1c4の各先端のY方向における振幅が最大となる。また、位相P1やP3に相当する時点ではA相とB相に異符号の電圧が印加されており、この場合には、A相とB相の各領域が逆方向に伸縮する。よって、長辺方向の曲げ振動に係る2次の固有振動モードが励振される。図2(B)にて丸枠内に1を付して示す矢印のように、胴体部1c1、1c2、1c3、1c4の各先端のZ方向における振幅が最大となる。A相に対してB相の位相を約90°遅らせて交流電圧を印加した結果、胴体部1c1、1c2、1c3、1c4の先端にはそれぞれ、時計回り方向と反時計回り方向の矢印でそれぞれ示す楕円運動が発生する。
In the phases P1 and P3 shown in FIG. 2A, the direction of the voltage is different between the A phase and the B phase, and they have different signs. Moreover, in the phases P2 and P4, the direction of the voltage is the same in the A phase and the B phase, and is the same sign.
At the time corresponding to the phases P2 and P4, voltages having the same sign are applied to the A phase and the B phase. Therefore, the primary natural vibration mode related to the bending vibration in the short side direction is excited. As shown by an arrow with 2 in the round frame in FIG. 2C, the amplitude in the Y direction of each tip of the body portions 1c1, 1c2, 1c3, 1c4 is maximized. In addition, at the time corresponding to the phases P1 and P3, voltages having different signs are applied to the A phase and the B phase, and in this case, the regions of the A phase and the B phase expand and contract in the opposite directions. Therefore, the secondary natural vibration mode related to the bending vibration in the long side direction is excited. The amplitude in the Z direction of each tip of the body portions 1c1, 1c2, 1c3, and 1c4 is maximized as indicated by an arrow indicated by 1 in a round frame in FIG. As a result of applying an AC voltage by delaying the phase of the B phase by about 90 ° with respect to the A phase, the tips of the body portions 1c1, 1c2, 1c3, 1c4 are indicated by arrows in the clockwise direction and the counterclockwise direction, respectively. Elliptic motion occurs.
図3は振動板1を+Z方向の側から見た場合の斜視図であり、突起部1b1、1b2、1b3、1b4の先端に生成される楕円運動をそれぞれ矢印で示す。A相に対してB相の位相を約90°遅らせて交流電圧を印加した際に、突起部1b1、1b2、1b3、1b4の先端には、図示の楕円運動が発生する。これによって突起部1b1、1b2、1b3、1b4におけるそれぞれの先端部1d1、1d2、1d3、1d4も同様の楕円運動を行う。この場合、先端部1d1、1d2は−Y方向に対して実線の矢印で示す楕円運動を行う。また先端部1d3、1d4は+Y方向に対して破線の矢印で示す楕円運動を行う。
FIG. 3 is a perspective view when the
振動板1は摩擦部材に対して加圧接触されている。4つの突起部1b1、1b2、1b3、1b4はそれぞれ、平板部1a上で略矩形状の枠の各頂点に位置しており、図1(E)に示す中心線Ycに対して線対称に位置している。胴体部1c1、1c2、1c3、1c4上に配置された先端部1d1、1d2、1d3、1d4は、平板部1aを基準とした場合にそれぞれの高さがh1、h2、h3、h4である。平板部1a上で対角線上に位置する一組の先端部1d1と1d2の高さは、異なる対角線上に位置する別の一組の先端部1d3と1d4の高さよりも大きい。すなわち、突起部1b1、1b2、1b3、1b4の高さの関係は、下式に示す通りである。
h1>h3、h1>h4、h2>h3、h2>h4 (式1)
h1≒h2、h3≒h4 (式2)
The
h1> h3, h1> h4, h2> h3, h2> h4 (Formula 1)
h1≈h2, h3≈h4 (Formula 2)
このように突起部1b1と1b2の組の高さは、+Z方向にて突起部1b3と1b4の組よりも高い。よって、後述の摩擦部材に対して突起部1b1と1b2は接触するが、突起部1b3と1b4は接触しない。ここで、突起部1b1、1b2、1b3、1b4に与えられる垂直抗力をそれぞれN1、N2、N3、N4とする。振動板1が摩擦部材に対して加圧力Fで加圧されている場合、垂直抗力N1、N2は、
N1=N2=F/2 (式3)
となる。これに対して、突起部1b3と1b4は摩擦部材と接触しないので、垂直抗力N3、N4は、
N3=N4=0 (式4)
となる。
Thus, the height of the pair of protrusions 1b1 and 1b2 is higher than the pair of protrusions 1b3 and 1b4 in the + Z direction. Therefore, the protrusions 1b1 and 1b2 are in contact with a friction member described later, but the protrusions 1b3 and 1b4 are not in contact. Here, the vertical drag applied to the protrusions 1b1, 1b2, 1b3, and 1b4 is N1, N2, N3, and N4, respectively. When the
N1 = N2 = F / 2 (Formula 3)
It becomes. On the other hand, since the protrusions 1b3 and 1b4 do not contact the friction member, the vertical drag N3 and N4 are
N3 = N4 = 0 (Formula 4)
It becomes.
突起部1b1、1b2、1b3、1b4の先端部と摩擦部材との摩擦力をそれぞれf1、f2、f3、f4とすると、下式のようになる。
f1=μ×N1=μ×F/2、f2=μ×N2=μ×F/2 (式5)
f3=μ×N3=0、f4=μ×N4=0 (式6)
式中のμは、振動板1と摩擦部材との摩擦係数である。よって、各摩擦力f1、f2、f3、f4の関係は、
f1>f3、f1>f4、f2>f3、f2>f4 (式7)
f1≒f2、f3≒f4 (式8)
となる。
If the frictional forces between the tip portions of the protrusions 1b1, 1b2, 1b3, and 1b4 and the friction member are f1, f2, f3, and f4, respectively, the following equation is obtained.
f1 = μ × N1 = μ × F / 2, f2 = μ × N2 = μ × F / 2 (Formula 5)
f3 = μ × N3 = 0, f4 = μ × N4 = 0 (Formula 6)
Μ in the equation is a friction coefficient between the
f1> f3, f1> f4, f2> f3, f2> f4 (Formula 7)
f1≈f2, f3≈f4 (Formula 8)
It becomes.
4つの突起部のうち、平板部1aにて第1の対角線上に位置する突起部1b1と1b2からなる第1の組は、第2の対角線上に位置する突起部1b3と1b4からなる第2の組よりも高くなっている。よって、第1の組は、第2の組に比べて摩擦部材との摩擦力が相対的に大きい。摩擦部材に対して先端部1d1と1d2が接触するので、突起部1b1と1b2の楕円運動に伴い、摩擦部材と先端部1d1及び1d2との間の摩擦によって振動板1は推進力を得て、+Y方向に相対移動する。また、A相に対してB相の位相を約270°遅らせて交流電圧を印加した場合には、図2とは反対方向の楕円運動が発生する。この場合、突起部1b1と1b2の楕円運動に伴い、摩擦部材と先端部1d1及び1d2との間の摩擦によって振動板1は推進力を得て、−Y方向に相対移動する。
Of the four protrusions, the first set of protrusions 1b1 and 1b2 located on the first diagonal in the
本実施形態では、平板部1a上で突起部1b1から1b4が、長辺方向の曲げ振動に係る2次の固有振動モードの節よりも腹に近く、かつ短辺方向の曲げ振動に係る1次の固有振動モードの腹よりも節に近い位置に配置されている。高周波振動により突起部1b1と1b2の組が楕円運動を行い、これらと接触する摩擦部材に対して、振動板1は平板部1aの短辺方向(Y方向)へ相対的に移動可能である。本実施形態によれば、振動型アクチュエータの進行方向の寸法を短縮し、小型化を実現できる。
In the present embodiment, the protrusions 1b1 to 1b4 on the
[適用例]
次に、図4及び図5を参照して、本実施形態の超音波モータの適用例を説明する。
図4は超音波モータ10を利用したリニア駆動装置20の構成例を示す概略図である。図4(A)は超音波モータ10の進行方向から見た場合の図である。図4(B)は、図4(A)のA−A断面図である。
[Application example]
Next, an application example of the ultrasonic motor of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the
超音波モータ10は振動板1と圧電素子2を有する。摩擦部材3は、突起部1b1と1b2に接触して、高周波振動によって振動板1に対して相対移動する。摩擦部材3に対して振動板1は、Y方向に相対移動することができる。振動子保持部材4は振動板1と同期して移動する。振動子保持部材4は、複数の支持部4aによって、振動板1を連結部1eと1fで支持する。摩擦部材3の裏面、つまり突起部1b1及び1b2と接触しない側の面(+Z方向の面)には、回転摺動する複数のローラ41が配置されている。複数の支持部4bは、ローラ41をそれぞれ回転自在に軸支する。ローラ41は摩擦部材3の駆動時の摺動抵抗を低減するために設けられている。転動コロを用いた機構部でもよい。
The
加圧ばね42は、摩擦部材3に対して、突起部1b1と1b2を圧接状態で接触させる役目をもつ。加圧ばね42は、その下端部4c(+Z方向の端部)が圧電素子2に当接し、上端部が振動子保持部材4に当接している。加圧ばね42の加圧力により、突起部1b1、1b2が摩擦部材3に圧接された状態となる。図2に矢印で示す楕円運動で生じる駆動力によって、振動子保持部材4はY方向に推進力を得て、+Y方向へ相対的に移動することができる。
The
本適用例にて、超音波モータ10は短辺方向に進行することが可能である。すなわち、超音波モータ10の進行方向の寸法を短縮することで、リニア駆動装置20の小型化を達成できる。
In this application example, the
次に図5を参照して、レンズ駆動装置への適用例を説明する。図5は、図4のリニア駆動装置20を搭載したレンズ駆動装置において、レンズ駆動部を示す概略図である。図5では、光軸に平行な方向(光軸方向)がY方向に設定されている。図5(A)は光軸方向から見た場合の正面図である。図5(B)及び(C)は、枠体の一部を破断して示す側面図である。図5(C)は、図5(B)に対して更に小型化されたレンズ駆動装置を示している。
Next, an application example to the lens driving device will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing a lens driving unit in a lens driving device equipped with the
円筒形状の枠体51は、その内部にレンズ52とレンズホルダ53が配置される。対をなすガイド軸54と55に沿ってレンズホルダ53が光軸方向(Y方向)に案内される。図5(B)及び(C)に示すリニア駆動装置20では簡略化のため、振動板1の平板部1aと胴体部1c1、1c2、1c3、1c4、摩擦部材3以外の図示を省略する。
A
摩擦部材3は、固定部材である枠体51に取り付けられて固定されている。振動板1は、枠体51に固定された摩擦部材3に沿って移動し、これと同期して振動子保持部材4が移動する。振動子保持部材4には駆動伝達部43が設けられている。レンズホルダ53は駆動伝達部43によって振動子保持部材4と連結された被駆動体であり、振動子保持部材4と同期して光軸方向に移動する。
The
リニア駆動装置20は、CPU(中央演算処理装置)を用いた制御部からの移動命令に従って駆動される。振動子保持部材4が図5のY方向に移動することにより、例えばレンズホルダ53は実線で示す第1位置から、2点鎖線で示す第2位置までの範囲(L4参照)を移動する。レンズ駆動装置では、振動板1の平板部1aの短辺方向が、レンズホルダ53の駆動方向に設定されている。L2は平板部1aの短辺方向(Y方向)の寸法を表し、L2とL3との和がL4である。L1は平板部1aの長辺方向(X方向)の寸法を表す。寸法L2は、寸法L1に対して小さいため、平板部1aの短辺方向を駆動方向として利用する本実施形態の超音波モータは、長辺方向を駆動方向として利用する従来の超音波モータと比較して、進行方向の小型化が可能となる。
The
L3は、レンズ駆動装置においてレンズ52の移動が可能な距離である。つまりL3は、レンズ駆動装置におけるリニア駆動装置20の移動距離L4から、超音波モータ10の進行方向の寸法(短辺方向の寸法)であるL2を引いた距離である。図5(C)に示す小型化されたレンズ駆動装置の場合には、リニア駆動装置20の移動距離L4がさらに短く、限定された長さとなる。超音波モータ10の進行方向の寸法L2を短縮することにより、レンズ52が移動可能な距離L3を十分に確保することができる。したがって、小型化されたレンズ駆動装置でも本実施形態の超音波モータ10が適用可能である。
L3 is a distance that allows the
本適用例によれば、超音波モータの進行方向の寸法を短縮することによって、レンズ駆動装置の小型化を達成できる。なお、本実施形態では突起部1b1、1b2の先端部のみが摩擦部材3に接触する構成例を示したが、4つの突起部1b1、1b2、1b3、1b4の全ての先端部が接触部として摩擦部材3に接触していてもよい。本実施形態では、突起部1b1の高さh1と突起部1b2の高さh2が、突起部1b3の高さh3や、突起部1b4の高さh4よりも大きく、突起部1b1と1b2が摩擦部材3に接触する例を示した。これに対して、4つの突起部1b1、1b2、1b3、1b4の全てが摩擦部材3に接触する場合でも、前記の式7と式8に示す関係を満たせばよい。この設定では駆動力が低下するものの、本実施形態と同様の作用が得られる。
According to this application example, the size of the lens driving device can be reduced by reducing the dimension of the ultrasonic motor in the traveling direction. In this embodiment, the configuration example in which only the tip portions of the projections 1b1, 1b2 are in contact with the
[第2実施形態]
次に図6及び図7を参照して本発明の第2実施形態を説明する。第1実施形態では、振動板1の平板部1a上に4つの突起部(脚部)を矩形状に配置した例を示したが、本実施形態では、平板部1a上に2つの突起部を配置した構成について説明する。なお、本実施形態にて第1実施形態の場合と同様の構成部については既に使用した符号に100を加算した符号を用いることによって、それらの詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In 1st Embodiment, although the example which has arrange | positioned four protrusion parts (leg part) on the
図6は、本実施形態に係る超音波モータ110の基本的な構成を説明する図である。図6(A)はZ方向から見た場合の平面図であり、図6(B)はY方向から見た場合の正面図である。図6(C)、図6(D)はX方向において互いに反対方向から見た場合の側面図である。図6(E)は底面図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a basic configuration of the
図6(E)に示す通り、突起部101b1、101b2は、短辺方向の曲げ振動に係る1次の固有振動モードの節(X1,X2)の近傍であって、かつ、長辺方向の曲げ振動に係る2次の固有振動モードの腹(Y1,Y2)の近傍に設けられている。突起部101b1、101b2は、平板部1a上で対角に配置されている。
As shown in FIG. 6E, the protrusions 101b1 and 101b2 are in the vicinity of the nodes (X1, X2) of the primary natural vibration mode related to the bending vibration in the short side direction and are bent in the long side direction. It is provided in the vicinity of the antinode (Y1, Y2) of the secondary natural vibration mode related to vibration. The protrusions 101b1 and 101b2 are arranged diagonally on the
図7は、A相に対してB相の位相を約90°遅らせて交流電圧を圧電素子102に印加した場合の振動の様子を示す。図7(A)から(D)に示す各図の意味は図2の場合と同様である。A相に対してB相の位相を約90°遅らせて交流電圧を印加した際に突起部101b1、101b2には、図7に矢印で示すように楕円運動が生成され、摩擦部材103との摩擦によって振動板101は+Y方向へ相対的に移動する。
FIG. 7 shows a state of vibration when an AC voltage is applied to the
一般に超音波モータでは、突起部と摩擦部材との摩擦によって駆動力が得られる。従って、超音波モータが複数の突起部を有する場合、複数の突起部の先端が描く楕円形状の軌跡が均一である理想状態において駆動効率が最大となる。厚さが均一な平板の場合、平板の剛性は場所によらず一定である。これに対して、平板上に突起部を配置した場合、突起部の付近では平板上の他の部分と比較して剛性が高くなる。このため、2つの突起部をもつ超音波モータ110の場合、振動板101に設けた突起部101b1、101b2の付近では、それ以外の部分と比較して剛性が高い。超音波モータ110の場合、突起部101b1、101b2は平板部101a上で対角に位置しており、図6(E)の中心線Ycに対して非線対称な配置となっている。すなわち剛性に寄与する胴体部101c1、101c2は図中の中心線Ycを通るY−Z平面に対して面対称でない。従って、突起部の位置が対称でないことによって、振動板101の剛性分布は非対称となる。これに伴い、2つの突起部101b1、101b2の先端における楕円運動の軌跡は均一でなくなり、駆動効率が低下する。第1実施形態の超音波モータ10では、図1(E)に示すように、4つの突起部1b1、1b2、1b3、1b4が中心線Ycに対して線対称に配置されている。すなわち、剛性に寄与する胴体部1c1、1c2、1c3、1c4は、中心線Ycを通るY−Z平面に対して面対称である。このため、振動板1の剛性分布が対称となり、2つの突起部1b1、1b2の楕円運動の軌跡が均一となるので駆動効率は低下しない。
In general, in an ultrasonic motor, a driving force is obtained by friction between a protrusion and a friction member. Therefore, when the ultrasonic motor has a plurality of protrusions, the driving efficiency is maximized in an ideal state where the elliptical locus drawn by the tips of the plurality of protrusions is uniform. In the case of a flat plate having a uniform thickness, the rigidity of the flat plate is constant regardless of the location. On the other hand, when the protrusion is disposed on the flat plate, the rigidity is higher in the vicinity of the protrusion than the other portions on the flat plate. For this reason, in the case of the
本実施形態では、平板部101aにおいて2つの突起部を線対称でない配置とした場合でも、平板部101aの短辺方向に相対移動が可能であり、進行方向の寸法を小型化することができる。第1実施形態との比較において駆動効率は低いが、突起部(脚部)の数が少ないので構成は簡単になる。
In the present embodiment, even when the two protrusions are not line-symmetrically arranged in the
前記の実施形態では、固定された摩擦部材に対して振動板が移動する構成例を説明した。これに限らず、固定された振動板に対して摩擦部材が移動する構成であっても、小型化の効果は低くなるが、同様の作用が得られる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
In the above-described embodiment, the configuration example in which the diaphragm moves with respect to the fixed friction member has been described. Not limited to this, even if the friction member moves relative to the fixed diaphragm, the effect of downsizing is reduced, but the same effect can be obtained.
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
1,101 振動板
1a,101a 平板部
1b1〜4,101b1〜4 突起部
2,102 圧電素子
3,103 摩擦部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101
Claims (12)
前記振動板に固定された圧電素子と、
前記振動板の振動により前記振動板の突起部と接触して相対的に移動する摩擦部材と、を備え、
前記平板部にて第1の対角線上に位置する前記突起部の第1の組は、前記平板部にて第2の対角線上に位置する前記突起部の第2の組よりも、前記摩擦部材との摩擦力が相対的に大きいことを特徴とする振動型アクチュエータ。 A diaphragm having a plurality of protrusions provided on a rectangular flat plate portion;
A piezoelectric element fixed to the diaphragm;
A friction member that moves relatively in contact with the protrusion of the diaphragm by vibration of the diaphragm,
The first set of protrusions positioned on the first diagonal line in the flat plate portion is more frictional than the second set of protrusion portions positioned on the second diagonal line in the flat plate portion. A vibration-type actuator characterized by relatively high frictional force with the actuator.
駆動部により、前記第1領域及び第2領域に対して、位相の異なる交流電圧が印加されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。 The piezoelectric element has a first region and a second region divided in the long side direction,
7. The vibration type actuator according to claim 1, wherein an alternating voltage having a different phase is applied to the first region and the second region by the driving unit.
固定部材に取り付けられた前記摩擦部材に対して、前記振動板及び圧電素子が移動することにより光学素子が移動することを特徴とする光学機器。 The vibration type actuator according to any one of claims 1 to 8, comprising:
An optical device in which an optical element is moved by moving the diaphragm and the piezoelectric element with respect to the friction member attached to a fixed member.
固定部材に取り付けられた前記振動板に対して、前記摩擦部材が移動することにより光学素子が移動することを特徴とする光学機器。 The vibration type actuator according to any one of claims 1 to 8, comprising:
An optical device in which an optical element is moved by moving the friction member with respect to the diaphragm attached to a fixed member.
前記摩擦部材に対して前記振動板が相対的に移動することにより光学素子が移動することを特徴とする撮像装置。 The vibration type actuator according to any one of claims 1 to 8, comprising:
An imaging device, wherein an optical element is moved by moving the diaphragm relative to the friction member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014153809A JP2016032351A (en) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | Vibration type actuator, optical equipment, and imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014153809A JP2016032351A (en) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | Vibration type actuator, optical equipment, and imaging apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016032351A true JP2016032351A (en) | 2016-03-07 |
Family
ID=55442460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014153809A Pending JP2016032351A (en) | 2014-07-29 | 2014-07-29 | Vibration type actuator, optical equipment, and imaging apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016032351A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105846715A (en) * | 2016-06-12 | 2016-08-10 | 吉林大学 | Variable-damping piezoelectric driving motor |
| JPWO2021171600A1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-02 | ||
| WO2024056067A1 (en) * | 2022-09-15 | 2024-03-21 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | Piezoelectric actuator, driving device and camera module |
-
2014
- 2014-07-29 JP JP2014153809A patent/JP2016032351A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105846715A (en) * | 2016-06-12 | 2016-08-10 | 吉林大学 | Variable-damping piezoelectric driving motor |
| JPWO2021171600A1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-02 | ||
| WO2021171600A1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-02 | 国立大学法人東京大学 | Compact ultrasonic linear motor |
| JP7450977B2 (en) | 2020-02-28 | 2024-03-18 | 国立大学法人 東京大学 | small ultrasonic linear motor |
| WO2024056067A1 (en) * | 2022-09-15 | 2024-03-21 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | Piezoelectric actuator, driving device and camera module |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6501487B2 (en) | Ultrasonic motor and drive device using ultrasonic motor | |
| JP5765993B2 (en) | Vibration type driving device | |
| JP6463951B2 (en) | Drive device | |
| US10488616B2 (en) | Vibrator of vibratory drive unit, vibratory drive unit, interchangeable lens, imaging device, and automatic stage | |
| JP6604749B2 (en) | Vibration type motor, lens driving device using the vibration type motor, lens unit, and imaging device | |
| JP6422248B2 (en) | Driving device and lens driving device having the same | |
| JP2016032351A (en) | Vibration type actuator, optical equipment, and imaging apparatus | |
| US10845688B2 (en) | Actuator, optical device, and projector | |
| US9653675B2 (en) | Driving apparatus, lens apparatus including the same, and imaging apparatus | |
| CN106461933B (en) | Micro-mirror device and projection arrangement | |
| US10230312B2 (en) | Vibration wave motor | |
| JP6122452B2 (en) | Actuator | |
| CN109725432B (en) | Actuator, optical device, and projector | |
| JP6649729B2 (en) | Vibration wave motor | |
| US10924037B2 (en) | Vibration motor that prevents resonance of contact member, and electronic apparatus | |
| JP5665360B2 (en) | Vibration wave actuator | |
| JP6152019B2 (en) | Linear drive unit using ultrasonic motor | |
| US20160149114A1 (en) | Driving apparatus and optical device | |
| JP2017195743A (en) | Vibrating actuator, lens barrel and imaging device | |
| US10419676B2 (en) | Vibration-type actuator that drives vibrating body in combination of two bending vibration modes, and electronic apparatus | |
| JP6273137B2 (en) | Motor and device with motor | |
| JP6501488B2 (en) | Ultrasonic motor and drive device using ultrasonic motor | |
| JP2018101094A (en) | Vibration type actuator, lens driving device, optical instrument, and electronic apparatus | |
| JP2015167456A (en) | ultrasonic motor | |
| JP2015154657A (en) | ultrasonic motor |