振动波马达和透镜驱动装置的制作方法

本公开涉及振动波马达和通过使用振动波马达来驱动透镜的透镜驱动装置。

背景技术：

近年来，为了高速化、高精度化和静音化的聚焦操作而使用超声波马达作为驱动源的透镜驱动装置引人注目。特别地，能够直线地驱动驱动目标的直线型超声波马达由于它们的优异的可控性和驱动特性而被用作透镜驱动装置中的驱动源。出于减小透镜驱动装置的厚度的目的，日本特开2016-82611号公报提出了这样一种直线型超声波马达：在该直线型超声波马达中，用于在可动部件的行进方向上引导可动部件的引导机构被布置在与构件堆叠的方向垂直的方向上。

技术实现要素：

然而，在日本特开2016-82611号公报中，通过仅改变滚动构件和引导构件的配置来减小超声波马达的厚度。因而，即使厚度被大幅度地减小，厚度能够减小多少也是有限度的。

根据本公开的一个方面，一种振动波马达，其包括：振子；摩擦构件，其与所述振子摩擦接触；加压构件，其对所述振子与所述摩擦构件加压使得所述振子与所述摩擦构件彼此摩擦接触；第一引导构件和第二引导构件，其以允许所述振子和所述摩擦构件相对移动的方式引导所述振子和所述摩擦构件；保持构件，其保持所述摩擦构件和所述第一引导构件；以及固定构件。所述摩擦构件和所述第一引导构件利用所述固定构件固定于所述保持构件。

本公开还提供一种透镜驱动装置，其包括前述振动波马达。

从以下参照附图对示例性实施方式的说明，本公开的其它特征将变得明显。

附图说明

图1a是实施方式1中的振动波马达的平面图，图1b是实施方式1中的振动波马达的截面图。

图2a和图2b是示出实施方式1中的振子的操作的示意图，图2c是振动板的仰视图。

图3a是示出可动引导构件的仰视图，图3b是示出固定引导构件的仰视图。

图4a、图4b、图4c和图4d是示出实施方式1中的构成均衡机构(equalizationmechanism)的构件的视图。

图5是实施方式2中的振动波马达的截面图。

图6是透镜驱动装置的框图。

图7是配备有实施方式1中的振动波马达的固定筒的截面图。

图8是说明实施方式1中的振动波马达的操作的流程图。

具体实施方式

(实施方式1)

将参照附图说明实施方式1中的振动波马达100的构造。在附图中，后述的振子103相对于后述的摩擦构件106移动的方向被定义为x方向，后述的加压构件107的加压方向被定义为z方向，垂直于x方向和z方向两者的方向被定义为y方向。

图1a是示出振动波马达100的平面图，图1b是沿着图1a中的截面线ib-ib的截面图。图2a和图2b是示出振子103和摩擦构件106的构造以及振动波马达100的驱动原理的示意图。图2c是振动板104的仰视图。图3a是示出可动引导构件109的仰视图，图3b是固定引导构件110的仰视图。图4a是均衡机构112的上板构件113的仰视图，图4b是振子保持构件114的仰视图，图4c是沿着图4b中的截面线ivc-ivc的截面图，图4d是下板构件117的仰视图。

如图1a和图1b所示，振动波马达100包括保持构件101、移动构件102、振子103、摩擦构件106、加压构件107、引导机构108以及均衡机构112。保持构件101是保持摩擦构件106和引导机构108的构件，并且是固定于未示出的镜筒10的大体上框架形状的构件。保持构件101沿着x方向设置有两个紧固孔101a，并且利用这些紧固孔101a及固定构件119保持和紧固摩擦构件106及固定引导构件110。保持构件101还设置有开口101b，并且当从z方向观察时，后述的可动引导构件109布置于开口101b内，其中z方向是加压构件107的加压方向。

移动构件102是大体上框架形状的构件并且是相对于保持构件101移动的构件。移动构件102利用均衡机构112的振子保持构件114保持振子103，并且移动构件102还具有接合部102a以及未示出的紧固孔，移动构件102通过紧固孔利用螺钉等紧固于可动引导构件109，接合部102a与后述的联接构件16接合。

通过粘结振动板104和压电元件105形成振子103。如图2a和图2c所示，振动板104沿着其长度方向(x方向)设置有两个突出部104a，并且设置有用于将振动板104固定于振子保持构件114的臂部104b，这些臂部104b中的各臂部中均形成孔104c。另外，作为柔性电路板的供电构件(未示出)电连接至压电元件105。当从供电构件向压电元件105施加具有特定振幅和相位差的电压时，振子103以使突出部104a做椭圆运动em的方式变形。

摩擦构件106是与振子103摩擦接触的构件，并且摩擦构件106利用固定构件119紧固于保持构件101。此外，摩擦构件106具有z方向上的台阶形状(台阶部106a)，并且台阶部106a的z方向上的上表面是与振子103接触的摩擦接触面。此外，位于台阶部106a的上表面两侧的表面是与固定构件119接触的表面。当向振子103施加电压并且突出部104a做椭圆运动em时，在振子103与摩擦构件106之间间歇地产生摩擦力f，该摩擦力f作为用于振子103相对于摩擦构件106在x方向上的移动的推进力。该推进力驱动摩擦构件106并且由此驱动移动构件102。

将参照图2a和图2b说明振子103的操作。图2a是示出振子103的椭圆运动em的示意图，图2b是示出在振子103与摩擦构件106之间产生的摩擦力f的示意图。

未示出的供电构件连接到压电元件105。当从供电构件向压电元件105施加两相交流电时，压电元件105在变形的同时振动，并且振动板104相应地变形。通过将上述交流电的频率设定为预定值，振子103的突出部104a做椭圆运动em并且反复地与摩擦构件106接触和分离。如图2b所示，当振子103的突出部104a与摩擦构件106彼此接触时，在各突出部104a处沿x方向产生摩擦力f/2。当振子103的突出部104a与摩擦构件106彼此分离时，不产生摩擦力f。因而，在振子103与摩擦构件106之间沿x方向间歇地产生摩擦力f，使得振子103和摩擦构件106通过摩擦力f而彼此相对移动。摩擦力f是振动波马达100产生的推进力，并且通过振子保持构件114传递到移动构件102。

如图1a所示，加压构件107是使振子103与摩擦构件106摩擦接触的具有弹性的构件并且在实施方式1中为四个拉伸弹簧。加压构件107在被保持于可动引导构件109和后述的均衡机构112的上板构件113时在使可动引导构件109朝向上板构件113移动的方向上产生加压力，从而朝向下板构件117对上板构件113施力。这里，加压构件107的加压方向是振子103压靠摩擦构件106的方向。

引导机构108具有使振子103相对于摩擦构件106移动的功能，并且包括可动引导构件109、固定引导构件110和滚动构件111。如图3a所示，可动引导构件109具有紧固孔109a。可动引导构件109通过穿过这些紧固孔109a的螺钉等紧固于移动构件102，并且与移动构件102一起移动。另外，可动引导构件109具有保持加压构件107的四个保持部109b并且在加压构件107的加压方向上被施力。可动引导构件109还具有v形槽109c、109d和109e，各v形槽均接触一个滚动构件111。可动引导构件109还具有与保持构件101接触的接触部109f。当移动构件102位于其可能的移动范围的端部处时，一些接触部109f与保持构件101接触，从而使移动构件102的相对移动停止。利用该构造，能够以使得移动构件102不会移动超过其移动范围的方式限制移动构件102的位移。与此同时，保持构件101可以设置与可动引导构件109接触的所谓机械端部。

固定引导构件110是即使当振子103和摩擦构件106彼此相对移动时也保持固定的构件。如图3b所示，固定引导构件110具有两个紧固孔110a并且利用固定构件119紧固于保持构件101。固定引导构件110还具有v形槽110b和平坦部110c，v形槽110b和平坦部110c均与一个或多个滚动构件111接触。

滚动构件111是滚动球，并且在实施方式1中布置有三个滚动构件111，但滚动构件111的数量可以多于三个或少于三个。滚动构件111夹在可动引导构件109与固定引导构件110之间。通过滚动，滚动构件111能够使可动引导构件109和固定引导构件110在低摩擦情况下相对移动。具体地，在滚动构件111与固定引导构件110的v形槽110b和平坦部110c接触并且与可动引导构件109的v形槽109c、109d和109e接触的情况下，可动引导构件109被沿行进方向引导。利用以上构造，可动引导构件109相对于固定引导构件110被沿行进方向引导，结果移动构件102相对于保持构件101被沿行进方向引导。

均衡机构112包括上板构件113、振子保持构件114、两个滚动构件115、施力构件116和下板构件117。如图4a所示，上板构件113是传递使振子103与摩擦构件106接触的加压力的构件，并且设置有用于保持加压构件107的四个保持部113b且在加压构件107的加压方向上被施力。上板构件113还具有两个突出部113a，上板构件113利用两个突出部113a接触下板构件117。

如图1a和图1b所示，振子保持构件114是保持振子103的构件并且利用两个滚动构件115和施力构件116被保持于移动构件102。如图4b和图4c所示，振子保持构件114具有框架形状并且具有用于保持振子103的两个接合突起114a。接合突起114a与振动板104的臂部104b中形成的孔104c接合。另外，在振子保持构件114的x方向上的外侧，沿着加压方向形成与滚动构件115接触的表面114b。

如图1b所示，两个滚动构件115是圆柱形构件并且是能够使振子保持构件114相对于移动构件102在加压构件107的加压方向上移动的构件。另外，施力构件116是诸如板簧的弹性构件，并且对移动构件102、振子保持构件114、滚动构件115施力以消除它们之间的松动，使得在它们之间不形成间隙。因而，通过滚动构件115和施力构件116，振子保持构件114被保持为可以相对于移动构件102仅在加压构件107的加压方向上移动。

如图4d所示，下板构件117是通过后述的缓冲构件118将加压力传递到振子103的构件。利用被布置为与下板构件117接触的上板构件113的突出部113a，上板构件113被定位为跟随下板构件117。这能够减少加压力的损失。利用以上构造，即使振子103和上板构件113由于诸如制造误差的变化而不平行于x方向，来自加压构件107的加压力也能够有效地传递到振子103。

缓冲构件118是大致板形状的弹性构件。该缓冲构件118被布置为夹在振子103与均衡机构112的下板构件117之间，并且具有防止来自振子103的振动传播到其它构件的功能。利用以上构造，响应于从供电构件施加的电压，引起振子103的振动(超声波范围内的频率的高频振动)并且由此驱动振子103，使得保持着振子103的移动构件102相对于保持构件101移动。

接下来，将通过比较日本特开2016-82611号公报中的传统超声波马达与实施方式1中的振动波马达100来说明振动波马达100的有益效果。日本特开2016-82611号公报提出了这样的构造：在该构造中，构成超声波马达的引导机构的槽和滚动构件被布置在与加压方向垂直的方向(y方向)上，以减小超声波马达的厚度。然而，该构造仅能够减小引导机构的厚度。

相比较而言，在实施方式1中的振动波马达100中，摩擦构件106、固定引导构件110和可动引导构件109被布置为在加压构件107的加压方向(z方向)上依次堆叠。另外，当从加压方向观察时可动引导构件109被布置于保持构件101的开口101b内，因此可动引导构件109被布置为在加压方向上不与保持构件101重叠。此外，固定构件119以使得摩擦构件106、固定引导构件110和保持构件101依次在加压方向上堆叠的方式固定摩擦构件106、固定引导构件110和保持构件101。利用该构造，作为固定构件的摩擦构件106和固定引导构件110被布置为在加压方向上堆叠。

另外，由于摩擦构件106和固定引导构件110利用相同的固定构件119固定于保持构件101，所以减少了固定构件119的数量，因而减少了由固定构件119占据的空间。利用以上构造，与传统超声波马达相比，振动波马达100的厚度显著减小。

此外，在传统超声波马达中，作为加压构件的卷簧在加压方向上被布置于振子的上方。相比较而言，在振动波马达100中，四个加压构件107未布置于振子103在加压方向上的上方、而是被布置为围着振子103。利用该构造，减小了加压构件107在加压方向上的厚度。如上所述，振动波马达100的厚度显著减小。

(实施方式2)

接下来，将参照附图说明实施方式2中的振动波马达200的构造。与实施方式1中的构件相同的构件以相同的附图标记表示并且省略其说明，将说明与实施方式1中的构件不同的构件。图5是振动马达200的截面图并且对应于实施方式1中的图1b。

在实施方式1中的振动波马达100中，摩擦构件106、固定引导构件110和保持构件101被布置为在加压构件107的加压方向(z方向)上依次堆叠，并且利用固定构件119固定这些构件。相比较而言，在实施方式2中的振动波马达200中，保持构件201、摩擦构件206和固定引导构件210被布置为在加压方向上依次堆叠，并且利用固定构件219固定这些构件。该构造的其它特征与实施方式1相同，因此省略该构造的其它特征的说明。

接下来，将说明实施方式2中的振动波马达200的有益效果。在振动波马达200中，摩擦构件206、固定引导构件210和可动引导构件209被布置为在加压方向(z方向)上依次堆叠。另外，当从加压方向观察时可动引导构件209被布置在保持构件201的开口201b内，因此可动引导构件209被布置为不与保持构件201在加压方向上重叠。此外，固定构件219以使保持构件201、摩擦构件206和固定引导构件210在加压方向上依次堆叠的方式固定保持构件201、摩擦构件206和固定引导构件210。利用该构造，作为固定构件的摩擦构件206和固定引导构件210被布置为在加压方向上堆叠。

另外，由于摩擦构件206和固定引导构件210利用相同的固定构件219固定到保持构件201，所以减少了固定构件219的数量，因而减少了由固定构件219占据的空间。利用以上构造，与传统超声波马达相比，振动波马达200的厚度显著减小。

此外，振动波马达200包括四个加压构件207，并且加压构件207不布置于振子203在加压方向上的上方而是布置为围着振子203。利用该构造，减小了加压构件207在加压方向上的厚度。如上所述，振动波马达200的厚度显著减小。

(应用例)

接下来，将说明作为应用了振动波马达100的应用例的透镜驱动装置1。透镜驱动装置1是这样的装置：其通过按照散焦移动整个光学系统或部分光学系统来校正通过摄像光学系统形成于摄像面的像的散焦。通过这样的移动，透镜驱动装置1能够使像聚焦，并且透镜驱动装置1安装于数字相机等。图6是透镜驱动装置1的框图。透镜驱动装置1包括：固定筒12，其包括振动波马达100和作为摄像光学系统的一部分的透镜11，其中振动波马达100驱动透镜11；镜筒10，固定筒12固定于镜筒10；以及相机本体20，其包括摄像元件21。

焦点检测器31检测形成于摄像元件21的像的焦点状态并且向控制器33输出相应的信号。另外，位置检测器32检测透镜11的当前位置(检测位置)并且向控制器33输出相应的信号。基于这些信号，控制器33向马达驱动器34输出信号以驱动振动波马达100。利用由此被驱动的振动波马达100，将透镜11驱动到目标位置，使得散焦被修正。结果，拍摄到良好的像。

接下来，将参照图7说明透镜11用的引导机构。图7是配备有振动波马达100的固定筒12的截面图。固定筒12大体上为筒状、被保持于未示出的镜筒10并且保持振动波马达100以及后述的第一限制构件14和第二限制构件15。

透镜架13大体上为筒状并且将透镜11保持在透镜架13的中央。在透镜架13中，以使第一限制构件14贯通圆形孔13a的方式形成圆形孔13a，并且以使得第二限制构件15接触u形槽13b的方式形成u形槽。另外，利用介于透镜架13与振动波马达100之间的联接构件16将透镜架13联接到振动波马达100。

第一限制构件14是主引导杆并且通过透镜架13的圆形孔13a接触透镜架13。第一限制构件14限制透镜架13在与相对移动的方向(x方向)垂直的方向上的直线移动。

第二限制构件15是副引导杆并且通过透镜架13的u形槽13b接触透镜架13。第二限制构件15限制透镜架13的绕着第一限制构件14的转动移动。利用第一限制构件14和第二限制构件15，透镜架13被引导为在相对移动的方向上直线移动并且由此相对于固定筒12移动。

联接构件16是将由振子103与摩擦构件106的相对移动产生的推进力传递到透镜架13的构件。联接构件16保持透镜架13并且通过无松动地接触移动构件102的接合部102a(未示出)而使透镜架13与移动构件102彼此联接。通过联接构件16，来自振子103的推进力从移动构件102传递到透镜架13，从而在行进方向上驱动透镜11。

利用以上构造，由振动波马达100产生的推进力通过联接构件16传递到透镜架13。通过第一限制构件14和第二限制构件15将透镜架13限制为不在除了相对移动方向之外的方向上移动，因此在相对移动方向上驱动透镜架13和透镜11。因而，作用于移动构件102的推进力通过联接构件16传递到透镜11并且驱动透镜11。结果，执行了聚焦。

接下来，将说明控制振动波马达100的方法。图8是示出振动波马达100的操作的流程图，并且从聚焦操作的开始到聚焦操作的结束示出聚焦操作。在步骤s1中，焦点检测器31检测形成于摄像元件21的像的焦点状态并且向控制器33输出相应的信号，控制器33计算并且更新(update)移动构件102应当移动到的目标位置。在步骤s2中，位置检测器32检测振动波马达100的移动构件102的位置并且向控制器33输出相应的信号，控制器33更新检测位置。在步骤s3中，基于步骤s1中更新的目标位置与步骤s2中更新的检测位置之间的差异，控制器33决定对振动波马达100通电并且向马达驱动器34输出信号。在步骤s4中，基于输入信号，马达驱动器34驱动振动波马达100以驱动移动构件102。在步骤s5中，控制器33确定是否停止操作。如果不停止操作，则处理返回到步骤s1，并且继续该控制以消除目标位置与移动构件102的检测位置之间的差异。如果停止操作，则终止聚焦操作。

通过使用厚度显著小于传统马达的实施方式1中的振动波马达100，可以提供薄型化的透镜驱动装置1。与此同时，通过使用实施方式2中的振动波马达200也能够实现相同的有益效果。

虽然已经参照示例性实施方式说明了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有的这些变型、等同结构和功能。