JPH02280676A - 振動波駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【！集土の利用分野］ 本発明は振動波モータに関するものである。

［従来の技術］ 弾性体に進行性振動波を生じさせ、この振動によってロ
ータ等の穆動体を移動させる振動波モータは、小型であ
り、また低速時に高いトルクが得られることから、近年
−眼レフカメラの撮影レンズ駆動用として深川された。

第２図は振動波モータを、撮影レンズ駆動用として組込
んだ一眼レフカメラの撮影レンズの縦断面図で、１は撮
影レンズの光軸りを回転中心とする、円環状の金属性の
弾性体で、後述するロータ３に接する側には第３図に示
される様に所定の幅ｔと深さｈの溝ＩＡが全周にわたっ
て設けられている。また該弾性体１の下部にはＰＺＴ等
の圧電素子２からなる駆動用の２群の駆動相等が接着剤
により固定されている。電気−機械エネルギ変換素子と
しての該圧電素子２からなる２群の駆動相に対しては公
知の方法で、位相の異なる超音波の駆動信号が夫々印加
され、この信号に応答して弾性体１が振動することによ
って振動体を形成する弾性体１の周方向に回転する進行
性振動波が発生する。３は弾性体１の上面に加圧接触し
た端部を有する円環状のロータで、移動体としての該ロ
ータ３の他端にはゴム等の円環状の吸振体５が設けられ
ている。４はフェルト等で形成された円環状の撮動絶縁
体で、該絶縁体４はフェルト台８を介して重ね合わされ
た２枚の皿バネ９から加圧力を受けている。

前述のロータ３は前記した吸振体５を介して連結板２２
に密接保持される。円環状の連結板２２は締め付はビス
（不図示）により出力伝達体２５と固定される。光軸り
を回転中心として回転する出力伝達体２５はボール１０
を用いてボールレース１３．１４で玉軸受けを構成して
いる。ボールレース１３．１４は撮影レンズの外筒１２
に固定され、外筒１２は固定筒１１と結合され、カメラ
マウント１９に固定される。

出力伝達体２５の先端には連結コロ１５が固定され、光
軸・方向に設けられたフォーカスレンズ２７を保持した
移ｉＩｌ！環１７のキー溝（不図示）と係合する。固定
内筒１８のネジ部１８ａと移動環１７のネジ部１７ａが
ヘリコイド結合しており、出力伝達体２５の回転運動に
よフて連結コロ１５を介して移動環１７は回転しながら
光軸方向へ移動可能となる。

かかる構成において、カメラ側からのＡＦ信号または、
マニュアルリング１６からの駆ｗＪ信号によって弾性体
と圧電素子からなる振動体に公知の方法で進行性振動波
を発生させ、ロータ３を回転させて最終的にフォーカス
レンズ２７を光軸方向へ移動させ、ピント調整を行うも
のである。

そしてかかる振動波モータにおいて、この振動体は駆動
用進行性振動波がＳ動体上のどの位置でも同じ振幅、同
じ波長となる様に均一な部材で形成され、かつ第３図示
のようにほぼ均な構造となっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の振動波モータでは振動体、移
動体、或いはそれらの保持部材の加工後の平面度誤差が
、振動体と移動体の接触面に面圧ラムを引き起こし、か
かる原因により駆動用進行性振動波とは異なった波長の
進行性振動波が成長し、振動体と９動体との接触面より
騒音が発生することがありた。

そしてこの騒音を発生する波長をもった進行性振動波を
分析したところ、この不要進行性振動波は、１つの波長
の場合であったり、あるいは複数の波長の場合であった
。

本発明の目的は、駆動モードの波長に影響を与えること
なく不要の波数の進行性振動波の発生を防止して鳴きの
ない振動波モータを提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を達成するための代表的な例は、駆動用電
気−機械エネルギ変換手段に交流電圧を印加することに
より、弾性体に位置的位相が互いにづれがある複数の定
在波を励起して該弾性体に進行性振動波を形成し、該弾
性体と該弾性体に加圧接触した加圧部材とを相対移動さ
せる振動波子−夕において、進行性振動波形成に影響を
及ぼす上記の弾性体及び加圧部材を含むモータ構成部材
の少なくとも１つの部材に、該弾性体に励起される駆動
モードの複数の定在波の固有振動数差が、駆動用の進行
性振動波以外の少なくとも１つの振動モードにおける複
数の定在波の振動数差よりも小さくなるように動剛性不
均一部を設けたことを特徴とする振動波モータにある。

［作用］ 上記した構成の振動波モータは、不要な振動モードが発
生しても、そのモードにおける定在波の固有振動数差が
駆動モードの定在波の固有振動数差よりも大きいので、
駆動モードにおける進行波形成に影響を与えることなく
不要モードの進行波の形成が阻止され、０！＆き等の騒
音発生が未然に防止できる。

［実施例］ 第１図は本発明による振動波モータの実施例１を示す弾
性体の平面図である。

本実施例による弾性体２８は、第３図に示すように円環
状に形成されると共に、振幅の拡大を図るために移動体
（不図示）圧接面側に複数の溝を形成している。

本実施例において、上記した溝は、４°ピツチで９０個
形成し、上記した振幅の拡大を図る目的の他に、不要モ
ードの進行波発生を防止す２８ｏの１４個の溝（以下深
溝と称す）の深さｈを他の溝２８ａ（計７６個）よりも
若干、例えば０．２ｍｍ深くし動剛性を変えている。な
お、本実施例の振動体はリング面外曲げ振動の７次モー
ド（７波モード）を駆動モードとするようにしている。

したがって、モータ駆動時に発生する鳴きは、駆動モー
ドより低次モードであることから、３，４，５．６次（
波）モードのいずれか、あるいはその複合の共振として
発生することになる。なお従来例で示したモータでは、
２次モードは、弾性体と移動体の接触状態を考えると不
安定であるためか殆んど発生しなかった。

このような動剛性が不均一な構造の弾性体２８を有する
振動波モータにおいて、５次モードの不要モードが発生
した場合を例にして、鳴き発生の防止を以下に説明する
。

進行性振動波の形成原理は、波長（λ）と振動数が共に
等しく、互いに位置的位相がλ／４ずれた２つの定在波
を合成することにより形成されるものである。したがっ
て、不要モードの進行波の発生を防ぐには、弾性体２８
上に形成される不要モードにおける２つの定在波の固有
振動数が等しくならないようにすればよく、そのために
本実施例では、深溝２８ｂ・・・２８ｈ・・・２８０を
形成して、弾性体２８の動剛性の不均一化を図っている
。

進行波の形成において、２つの定在波が位置的位相がλ
／４ずれるということは、弾性体２８における周方向の
任意の１点に一方の定在波の腹があるとすると、その点
に他方の定在波の節がなければならない。

５次モードの振動波において、弾性体２８上に形成され
る１波長は７２°ピツチ１ある。ここで、深溝２８ｂを
節とする５波の定在波が発生したとすると、その定在波
は深溝２８ｅ、２８ｈ、２８１゜２８ｊ、２ＢＩ１１が
腹の位置となり、との定在波に対応する弾性体２８の固
有振動数をｆｒｃとする。また、深溝２８ｂを腹とする
５波の定在波が発生したとすると、その定在波は深溝２
８ｅ、２８ｈ、２８１２８ｊ、２８ｍが節の位置となり
、との定在波に対応する弾性体２８の固有振動数をｆ、
とする。

５次モードの進行波が発生するには、双方の定在波の固
有振動数ｆ　ｒｌとｆ　ｒｅとが等しいか又はその固有
振動数差、八ｆ、、−１ｆｒ、−ｆｒｅが小さいことが
必要で、逆にこの固有振動数差Δｆｒｓが大きければ５
次モードの進行波が発生しなくなる。

一般に、質量をｍ、剛性をｋとした時の固有振動数ｆ、
は 深溝部分は弾性体の板厚が薄い為、曲げ剛性には小さい
、従って深溝の位置を腹とする場合の曲げ剛性をｋｅと
し、深溝の位置を節とする場合の曲げ剛性をに、とする
と、深溝の位置を節とする場合の腹位置の板厚が厚い為
、ｋ、＞ｋｅ つまり、 ｆ　、、＞　ｆ　ｒｅとなる。

したがって、５次モードにおける固有振動数ｆ　ｒｇと
ｆ　ｒｅとは振動数が異なり、その差が大きいので、鳴
きの発生する可能性がある５次モードの振動数は進行波
となり得す、５次モードの振動数が何らかの原因によっ
て発生しても、それによって鳴きが発生することはない
。

また、この鳴き発生の防止効果は、固有振動数差Δｆｒ
ｓが大きい程顕著であることは明らかである。

以上の説明は不要モードが５次モードの場合であるが、
本実施例の弾性体２８にあっては、５次モード以外に、
６次モード、４次モード、３次モードの不要モードにつ
いても５次モードの場合と同様に進行波の形成を阻止す
るようになっている。

すなわち、４次モードの場合、深溝２８ｂ、２８ｆ。

２８ｇ、２８＋、２８に、２８１が動剛性を不均一にし
、固有振動数差Δｆｒ４をその振動波の位置で異ならせ
て４次モードの進行波の形成を防止する。

ただし、この場合、弾性体２８に形成された全周等ピッ
チ９０個の溝に対して、４では割り切れないので、深溝
２８ｆ、２８ｇ、　（２８に、２８１も同様）の中間を
中心位置として４次モードの１波長受ある９０”　ピッ
チとしている。

また、３次モード及び６次モードの場合、深溝２８ｃ、
２８ｄ、２８ｆ、２８ｇ、２８に、２８１．２８ｎ、２
８ｏが動剛性を不均一にし、固有振動数差Δｆ１５．Δ
ｆｒ６をその振動波の位置で異ならせて３次、６次モー
ドの進行波形成を防止、する。

ただし、この場合も深溝２８ｃ、２８ｄと、深溝２８ｆ
、２８ｇと、深溝２８に、２８１と、深溝２８ｎ、２８
ｏの夫々の中間を中心位置として、３次モードの場合１
７２波長、６次モードの場合１波長である６０°ピツチ
としている。

第６図は、これらの１次モードの固有振動数差Δｆ　ｒ
ｎを各モード毎に求めたものである。、Ｃが第１図で示
す実施例１の場合である（以下第１図の深溝パターンを
Ｃパターンと略す）。第６図かられかるように、駆動用
の７次モードも動剛性の不均一によって固有振動数差Δ
ｆｒ７が生じているがその量は少ない。しかもその他の
騒音時発生する。３次、４次、５次、６次モードの固有
振動ａ差Δｆｒ３＋Δｆｔ４＊　Δｆｒｓ＋Δｆｒ８の
方が７次モードの場合のΔｆｒ？より大きいので鳴き防
止効果が大ぎいのがわかる。つまり、モータ駆動に悪影
響を与えず、しかも鳴きが発生しにくい。

第４図は本発明の実施例２を示す弾性体の平面図である
。

本実施例による弾性体２９の深溝パターンは、黒塗りの
部分がその他の溝２９ａより若干深い、例えば０．２ｍ
ｍ深い溝である。この深溝パターンは、第１図に示す深
溝パターンＣと比べて深溝２８ｃ、２８ｄ、２８ｎ、２
８ｏがない以外は同じである。つまり、４次及び５次モ
ードの振動波を進行波になりに＜＜シ、それらモードに
よる１ｌＳｔ！発生を防ぐ効果があるパターンである。

この場合の各モードの固有振動数差Δｆ　ｒｎは第６図
中Ａで示している。以下この深溝パターンをＡパターン
と称す。

本実施例によるＡパターンでは、６次モードにおける固
有振動数差Δｆｒ１５も大きくできる。なお、駆動用の
７次モードの固有振動数差Δｉ？も前記したＣパターン
の場合よりも大きくなることから、Ｃパターンの振動波
モータに比べてモータ出力や効率の低下が大きいが、６
次モードの進行波の形成は防げる。

３４５図は本発明の実施例３の弾性体３０の平面図を示
し′ている。

本実施例による弾性体３０の深溝パターンは、黒塗りの
部分が他の溝３０ａより若干深い、例えば０．２ｍｍ深
い溝である。この深溝パターンは、第４図に示す実施例
２の深溝パターンＡと比べ、６次モードの鳴き防止対策
として全周等間隙の１波長である６０°ピツチの深溝（
３０ｂ）。

３０ｄ、３０ｈ、　（３０１）　、３０Ｊ、３０ｎを追
加したパターンである。つまり、最も単純に考えられる
３次−４次−５次−６次モードの鳴き防止パターンであ
る。この場合の各モードの固有振動数差Δｆ　ｒｎは′
ｓ６図中Ｂで示している。以下この深溝パターンをＢパ
ターンと称す、第６図に示す如く、６次モードの固有振
動数差Δｆｒ６はＡパターンに比べて２倍程度大きくな
り、６次モードの鳴きは発生しにくいものとなった。な
お、駆動用の７次モードの固有振動数差Δｆｒ７がＡパ
ターンより大きいので、モータ出力や効率の低下が大き
い。

以上説明した各実施例は、深溝を他の溝よりも０．２ｍ
ｍ深くしているが、この深さをさらに増加すれば効果が
より一層顕著なものとなる。

また、各実施例は深溝により弾性体の動剛性を変えてい
るが、付加質量や付加抵抗等を増減させて弾性体の動剛
性を変えたり、それらの複合により動剛性を変えるよう
にしてもよい。

さらに、弾性体の動剛性だけでなく、例えば第２図に示
すし動体（ロータ３）や、撮動絶縁体４や吸振体５等の
周辺部材の動剛性を不均一にしても同様の効果が得られ
る。

［発明の効果］ 以上の様に、本発明によれば、駆動源となる振動波の振
動モードの定在波の固有振動数差を、鳴き等の騒音を発
生させる可能性のある振動波の振動モードの固有振動数
差よりも小さくしたので、駆動に悪影響を与えることな
く実用上大きな問題となっていた鳴き等の騒音発生を抑
えることができるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による振動波モータの実施例１を示す弾
性体の平面図、第２図はレンズ鏡筒の断面図、第３図は
振動波モータの弾性体の斜視図、第４図は実施例２の弾
性体の平面図、第５図は実施例３の弾性体の平面図、第
６図は弾性体の０次モードの固有振動数差を各モード毎
に示した図である。 １．２８．２９．３０・・・弾性体 ２・・・圧電素子 ３・・・ロータ ２８ｂ・・・２８１・・・２８０・・・深溝２９ｂ・・
・２９ｆ・・・２９ｋ・・・深溝３０ｂ・・・３０ｈ・
・・３０ｏ・・・深溝第　１　図 第 図 第 図 第 図 第 図 （ｌｌｚ） モード次数ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　駆動用電気−機械エネルギ変換手段に交流電圧を印
   加することにより、弾性体に位置的位相が互いにづれが
   ある複数の定在波を励起して該弾性体に進行性振動波を
   形成し、該弾性体と該弾性体に加圧接触した加圧部材と
   を相対移動させる振動波モータにおいて、 進行性振動波形成に影響を及ぼす上記の弾 性体及び加圧部材を含むモータ構成部材の少なくとも１
   つの部材に、該弾性体に励起される駆動モードの複数の
   定在波の固有振動数差が、駆動用の進行性振動波以外の
   少なくとも１つの振動モードにおける複数の定在波の振
   動数差よりも小さくなるように動剛性不均一部を設けた
   ことを特徴とする振動波モータ。