本發(fā)明涉及用于設備(例如光學設備)的振動驅動式致動器。

背景技術：

振動驅動式致動器(振動波馬達)構造成通過利用機電能量轉換在振動體中激發(fā)振動來使振動體和壓接觸振動體的摩擦部件相對移動，并且用于驅動光學設備中的鏡頭，例如照相機和可互換鏡頭。除了環(huán)型振動驅動式致動器和桿型振動驅動式致動器以外，振動驅動式致動器還包括日本專利公開JP2014-212682中公開的直線型振動驅動式致動器。

JP2014-212682中公開的振動驅動式致動器包括加壓部件，該加壓部件構造成產(chǎn)生加壓力以使振動體與摩擦部件壓接觸。在振動體和加壓部件之間設置有壓力傳遞部件(加壓力傳遞部件，加壓板)，其構造成接觸加壓部件并且將加壓力傳遞至振動體。因為壓力傳遞部件可旋轉地被保持，所以因振動而改變定向(轉動)的振動體能夠始終均勻地壓在摩擦部件上。

然而，JP2014-212682中公開的振動驅動式致動器會引起加壓部件和壓力傳遞部件之間接觸位置的偏移。此外，壓力傳遞部件和振動體之間的相對位置也會偏移。該偏移會使加壓部件所產(chǎn)生的加壓力不能把振動體均勻地壓靠摩擦部件，并且會導致振動驅動式致動器的特性不穩(wěn)定。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種振動驅動式致動器，其通過簡單結構來抑制加壓部件與壓力傳遞部件之間接觸位置的偏移和壓力傳遞部件與振動體之間相對位置的偏移，從而具有穩(wěn)定特性。本發(fā)明還提供了一種使用振動驅動式致動器的光學設備。

根據(jù)本發(fā)明一方面的振動驅動式致動器包括：振動體，通過機電能量轉換在振動體中激發(fā)振動；振動體保持部件，構造成保持振動體；摩擦部件，構造成接觸振動體；加壓部件，構造成產(chǎn)生加壓力以使振動體能在第一方向上壓接觸摩擦部件；和壓力傳遞部件，其設置在振動體和加壓部件之間，并且構造成將加壓力傳遞至振動體，其特征在于，振動體和摩擦部件由于振動而在垂直于第一方向的第二方向上相對移動，并且，設置于振動體保持部件和壓力傳遞部件中一個上的第一接觸部接觸設置于振動體保持部件和壓力傳遞部件中另一個上的第二接觸部，以便限制振動體保持部件和壓力傳遞部件之間在第二方向上的相對位移，并且允許振動體保持部件和壓力傳遞部件之間在平行于第一方向和第二方向的平面上的相對轉動。

通過以下參照附圖對示例性實施例的說明將清楚本發(fā)明的其它特征。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的振動驅動式致動器的分解透視圖。

圖2是根據(jù)第一實施例的振動驅動式致動器的剖視圖。

圖3是根據(jù)第一實施例的振動驅動式致動器的局部放大透視圖。

圖4是根據(jù)第一實施例的振動驅動式致動器的局部剖視圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的可互換鏡頭的剖視圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的實施例進行說明。

第一實施例

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的分解狀態(tài)的振動驅動式致動器100。在圖1中，Y方向表示在振動驅動式致動器100中稍后將描述的振動體被推靠或者壓靠到摩擦部件上的加壓方向(第一方向)，并且Z方向表示振動體和摩擦部件之間的相對移動方向(第二方向)。X方向表示垂直于Y方向和Z方向的寬度方向(第三方向)。圖2示出了在平行于Y方向和Z方向的YZ截面上的根據(jù)該實施例的組裝好的振動驅動式致動器100。

附圖標記101表示作為金屬彈性部件的振動板。附圖標記102表示作為機電能量轉換器的壓電元件。振動板101和壓電元件102粘合到一起并且形成振動體103。

附圖標記104表示配線基板，其電連接至壓電元件102。振動板101具有沿Z方向設置的兩個突出部101a。兩個突出部101a的末端(底端)接觸稍后將描述的摩擦部件113的摩擦接觸表面113a。

附圖標記105表示振動體保持部件，其構造成通過保持振動板101的兩端來保持整個振動體103。附圖標記106表示滾動部件，并且附圖標記107表示用于滾動部件106的彈簧部件。滾動部件106和彈簧部件107附連至振動體保持部件105。稍后將描述的移動基座部件110經(jīng)由滾動部件106和滾動用彈簧部件107保持振動體保持部件105，以使得振動體保持部件105可以在Y方向上位移并且可以阻止振動體保持部件105在Z方向上位移。

在該實施例中，防止位移是指完全禁止任何位移，或者禁止超過容許范圍的位移且允許在容許范圍內(nèi)的位移。

附圖標記109表示壓力傳遞部件。附圖標記108表示緩沖部件，其由彈性材料制成并且設置在壓電元件102和壓力傳遞部件109之間。緩沖部件108抑制振動體103的振動傳遞至壓力傳遞部件109和壓力傳遞部件109上方的其它部件。

壓力傳遞部件109包括處于壓力傳遞部件109在寬度方向(X方向)上的一端處作為第一接觸部的突出部109a，并且突出部109a限制壓力傳遞部件109相對于振動體保持部件105在Z方向上的位移(或者限制壓力傳遞部件109和振動體保持部件105之間的相對位移)。壓力傳遞部件109在Z方向上的兩個位置處具有作為第三接觸部的兩個軸部件109b，并且軸部件109b限制壓力傳遞部件109相對于移動基座部件110在X方向上的位移(或者限制壓力傳遞部件109和振動體保持部件105之間的相對位移)。

在壓力傳遞部件109的中心處或者在Z方向上兩個軸部件109b之間的中心且X方向上的中心處設置裝配孔部109c，該裝配孔部中裝配稍后將描述的壓力部件111的裝配軸。因為裝配孔部109c設置在壓力傳遞部件109的中心處，所以來自加壓部件111的加壓力可以均勻地傳遞給兩個突出部101a。

移動基座部件110包括頂面部110b和構造成保持振動體103、振動體保持部件105與壓力傳遞部件109的保持部110a。頂面部110b具有構造成在頂面部110b寬度方向(X方向)上的兩側沿Z方向延伸的三個導槽部110b-1、110b-2和110b-3。三個導槽部110b-1、110b-2和110b-3均與滾珠110d接合。移動基座部件110以及由移動基座部件110保持的振動體103、振動體保持部件105、壓力傳遞部件109、加壓部件111構成了移動單元。

加壓部件111產(chǎn)生加壓力，以用于使振動體103在Y方向上與摩擦部件113壓接觸。加壓部件111包括加壓軸部件111a、壓簧111b和固定軸部件111c。

附圖標記112表示蓋板，其通過四個螺釘112a固定在稍后將描述的外殼部件114上。蓋板112包括導槽部112b-1、112b-2和112b-3，它們構造成在與移動基座部件110中的三個導槽部110b-1、110b-2和110b-3相應的位置處沿Z方向延伸。滾珠110d保持在移動基座部件110中的導槽部110b-1、110b-2和110b-3與蓋板112中的導槽部112b-1、112b-2和112b-3之間，以使得滾珠110d可以沿Z方向滾動。

摩擦部件113具有摩擦接觸表面113a，其接觸振動板101的兩個突出部101a。摩擦部件113在其沿Z方向的兩端處經(jīng)由兩個螺釘113b固定在外殼部件114上。

外殼部件114保持蓋板112和摩擦部件113，并且保持移動單元的移動基座部件110，同時沿Z方向引導移動基座部件110。

現(xiàn)在參見圖2、圖3和圖4，將對通過加壓部件111對振動體103加壓以及壓力傳遞部件109的轉動進行說明。圖3示出了組裝到振動體保持部件105中的壓力傳遞部件109，并且圖4示出了沿著圖3中的A-A線的截面的壓力傳遞部件109和振動體保持部件105。在圖3中，振動體保持部件105保持著連接到配線基板104上的振動體103。

在圖2中，如上所述，加壓部件111包括加壓軸部件111a、壓簧111b和固定軸部件111c。固定軸部件111c插入到形成于移動基座部件110中的固定軸保持孔部110e中，并且當圍繞沿Y方向延伸的軸線轉動固定軸部件111c時固定軸部件111c與固定軸保持孔部110e卡口式聯(lián)接。從而，固定軸部件111c固定到移動基座部件110中。該結構防止了固定軸部件111c沿+Y方向(振動體103相反側的向上方向)相對于移動基座部件110位移(脫落)。

此外，在使加壓軸部件111a可以彈性地變形并且形成于加壓軸部件111a頂部處的兩個爪部111a-1之間的間隔可變窄的情況下，加壓軸部件111a從底部插入到形成于固定軸部件111c中心處的孔部111c-1中。插入到孔部111c-1中的兩個爪部111a-1回復到變形前狀態(tài)，并且它們之間的間隔增大。加壓軸部件111a被固定軸部件111c保持成使得加壓軸部件111a可以沿Y方向在這樣一種范圍內(nèi)移動，該范圍具有一底端位置，在該底端位置處爪部111a-1與形成于固定軸部件111c中的孔部111c-1的上部處的爪鎖定部111c-2接合。

壓簧111b被加壓軸部件111a和固定軸部件111c保持在壓縮狀態(tài)。該結構在加壓軸部件111a中產(chǎn)生了沿-Y方向(朝向振動體103的向下方向)的加壓力。另外，形成于加壓軸部件111a末端(底端)上的裝配軸111a-2插入并裝配到形成于壓力傳遞部件109中的裝配孔部109c中。因此，通過在Y方向上的兩個部位(即，固定軸部件111c中的孔部111c-1和壓力傳遞部件109中的裝配孔部109c)，加壓軸部件111a被保持，并且可以在Y方向上提供穩(wěn)定的加壓。

壓力傳遞部件109的兩個軸部件109b分別對應地插入到形成于移動基座部件110的保持部110a中作為第四接觸部的兩個長孔部110a-1中。每個長孔部110a-1在Z方向上較長并且與軸部件109b接合(接觸)，以便限制軸部件109b在X方向上的位移并且允許軸部件109b在Z方向上的位移。該結構允許壓力傳遞部件109在Y方向上相對于移動基座部件110位移和允許壓力傳遞部件109在YZ平面上相對于移動基座部件110轉動(壓力傳遞部件109和移動基座部件110之間的相對轉動)，并且限制壓力傳遞部件109在X方向上相對于移動基座部件110位移。

此外，壓力傳遞部件109的突出部109a與形成于振動體保持部件105在寬度方向(X方向)上的一個側壁上沿Z方向的凹部105a(作為第二接觸部)接合(接觸)。該結構限制了壓力傳遞部件109在Z方向上相對于振動體保持部件105位移。此外，該接合允許壓力傳遞部件109在Y方向上相對于振動體保持部件105位移(壓力傳遞部件109和振動體保持部件105之間的相對位移)和允許壓力傳遞部件109在YZ截面上相對于振動體保持部件105轉動(壓力傳遞部件109和振動體保持部件105之間的相對轉動)。

因為移動基座部件110保持振動體保持部件105同時經(jīng)由滾動部件106和滾動用彈簧部件107限制振動體保持部件105在Z方向上的位移，所以也限制了壓力傳遞部件109相對于移動基座部件110在Z方向上位移。

穿過振動體保持部件105中構造成凹部的配線引出部105b來將配線基板104引出。配線引出部105b設置在X方向上凹部105a的相對側處。因為凹部105a和配線引出部105b設置在振動體保持部件105中的分開位置處，所以可以維持振動體保持部件105的強度。

裝配孔部109c設置在壓力傳遞部件109在Z方向和X方向上的中心處。振動體103經(jīng)由壓力傳遞部件109背面?zhèn)鹊木彌_部件108而由振動體保持部件105保持。因為加壓部件111中的加壓軸部件111a的裝配軸111a-2插入到壓力傳遞部件109中的裝配孔部109c中，所以在該位置處產(chǎn)生了加壓力。結果，來自加壓部件111的加壓力始終施加于振動體103在Z方向和X方向上的中心。因此，如圖2中所示，可以向振動板101的兩個突出部101a施加均勻的加壓力，并且突出部101a可以穩(wěn)定地壓接觸摩擦部件113的摩擦接觸表面113a。

如圖4中所示，振動體保持部件105中的凹部105a在Z方向上的兩側處具有作為接觸表面的平面105c。壓力傳遞部件109的突出部109a在Z方向上的兩側具有作為接觸表面的弧形曲面109d。每個弧形曲面109d在X方向上線性地接觸(線接觸)平面105c。

由于該結構，壓力傳遞部件109相對于振動體保持部件105被保持成限制了壓力傳遞部件109在Z方向和X方向上位移，并且為壓力傳遞部件109提供在Y方向和YZ截面上一定程度的自由度。加壓軸部件111a的裝配軸部111a-2以微小間隙地裝配在壓力傳遞部件109中的裝配孔部109c中。裝配軸111a-2在裝配孔部109c中的裝配長度設定成如圖2中尺寸d所示較短。因此，壓力傳遞部件109可圍繞裝配孔部109c在YZ截面上沿圖2中箭頭B所示方向相對于加壓部件111轉動。振動體保持部件105經(jīng)由滾動部件106和彈簧部件107而由移動基座部件110保持，并且因此除了可在Y方向上位移以外振動體保持部件105還可沿箭頭B所示方向相對于移動基座部件110轉動。

因此，即使當由于制造誤差等而在蓋板112和摩擦部件113之間存在相對傾斜時，也可以維持振動體103在摩擦部件113的摩擦接觸表面113a上的良好摩擦接觸狀態(tài)。即使當摩擦部件113的摩擦接觸表面113a的平度不是很高時，也可以類似地維持良好的摩擦接觸狀態(tài)。例如，在圖2中，當摩擦部件113相對于蓋板112向右上方對角地傾斜時，振動體103和振動體保持部件105一起沿逆時針方向轉動并且變?yōu)閷堑爻疑?。緩沖部件108和壓力傳遞部件109逆時針方向地轉動。這樣，振動板101的兩個突出部101a由于均勻的加壓力而壓接觸摩擦部件113的摩擦接觸表面113a，并且可以實現(xiàn)穩(wěn)定的摩擦接觸狀態(tài)。

壓力傳遞部件109在Z方向上的位移被突出部109a和振動體保持部件105的凹部105a之間的接合所限制，并且壓力傳遞部件109在X方向上的位移也被兩個軸部件109b和移動基座部件110中長孔部110a-1之間的接合所限制。在該狀態(tài)下，構造成傳遞加壓力的加壓軸部件111a的裝配軸111a-2裝配到壓力傳遞部件109中的裝配孔部109c中，同時允許壓力傳遞部件109在YZ截面上轉動。因此，即使當壓力傳遞部件109轉動時，壓力傳遞部件109和加壓軸部件111a之間的接觸位置也不會偏移。該結構能夠始終將加壓力傳遞至壓力傳遞部件109的中心，并且能使傳遞給振動板101的兩個突出部101a的加壓力是均勻的。

因為壓力傳遞部件109的突出部109a在X方向上線性地接觸振動體保持部件105中的凹部105a，所以壓力傳遞部件109可相對于振動體保持部件105在YZ截面上沿圖2中所示箭頭B方向轉動。因為緩沖部件108設置在振動體保持部件105和壓力傳遞部件109之間，所以振動體保持部件105和壓力傳遞部件109因緩沖部件108的緩沖作用而不會一起轉動。振動體保持部件105在Y方向和YZ截面上相對于移動基座部件110的位移量大于壓力傳遞部件109的位移量，這是因為振動體103直接附連在振動體保持部件105上。緩沖部件108的緩沖特性會由于環(huán)境變化(例如，隨時間和濕度改變)而輕微地改變。例如，在非常潮濕的環(huán)境中，緩沖部件108包含濕氣并且改變其緩沖特性。

盡管上述因素，即使當振動體保持部件105和壓力傳遞部件109不一體地轉動時，上述線接觸也實現(xiàn)了振動板101的兩個突出部101a在摩擦部件113上的穩(wěn)定壓接觸。另外，即使當緩沖部件108的特性由于隨時間變化和環(huán)境變化而改變時，上述線接觸也可以維持穩(wěn)定的壓接觸。

上述結構可以實現(xiàn)一種具有簡單結構的小型振動驅動式致動器100，能使振動體103穩(wěn)定地壓接觸摩擦部件113。換句話說，壓力傳遞部件109的突出部109a接觸或接合振動體保持部件105中的凹部105a的這樣一種簡單結構就可阻止加壓部件111與壓力傳遞部件109之間接觸位置的偏移和壓力傳遞部件109與振動體103之間相對位置的偏移。因此，該實施例可以提供一種具有穩(wěn)定特性的小型振動驅動式致動器100。

可以通過經(jīng)由配線基板104給振動體103中壓電元件102施加驅動信號來在突出部101a的末端處產(chǎn)生振動(橢圓運動)。因為振動的突出部101a壓接觸摩擦部件113的摩擦接觸表面113a，所以在Z方向上產(chǎn)生驅動力并且移動單元沿Z方向移動?？梢酝ㄟ^把被驅動部件與移動基座部件110聯(lián)接來沿Z方向移動被驅動部件。

該實施例給壓力傳遞部件109提供了第一接觸部(突出部109a)并且給振動體保持部件105提供了第二接觸部(凹部105)。然而，壓力傳遞部件109可具有第二接觸部并且振動體保持部件105可具有第一接觸部。換句話說，第一接觸部可設置于壓力傳遞部件109和振動體保持部件105中的一個上，并且第二接觸部可設置于壓力傳遞部件109和振動體保持部件105中的另一個上。此外，該實施例給壓力傳遞部件109提供了第三接觸部(軸部件109b)并且給移動基座部件110提供了第四接觸部(長孔部110a-1)。然而，壓力傳遞部件109可具有第四接觸部，并且移動基座部件110可具有第三接觸部。換句話說，第三接觸部可設置于壓力傳遞部件109和移動基座部件110中的一個上，并且第四接觸部可設置于壓力傳遞部件109和移動基座部件110中的另一個上。

雖然該實施例討論了直線型振動驅動式致動器，但是類似于該實施例的結構也適用于旋轉型(環(huán)型)振動驅動式致動器。

第二實施例

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例設置在作為光學設備的可互換鏡頭中的鏡筒的結構(沿著光軸α的剖面上)。第一實施例中的振動驅動式致動器安裝在該鏡筒中。

附圖標記1表示設置在最前側(物側)并且由直線筒8保持的第一鏡頭單元。當改變放大倍數(shù)時凸輪筒7轉動時，第一鏡頭單元1隨直線筒8沿作為光軸α延伸方向的光軸方向移動。附圖標記2表示第二鏡頭單元，其由引導筒6保持。附圖標記3表示第三鏡頭單元，其由引導筒6保持。當改變放大倍數(shù)時凸輪筒7轉動時，第三鏡頭單元3沿光軸方向移動。附圖標記4表示第四鏡頭單元，其由引導筒6保持。當改變放大倍數(shù)時凸輪筒7轉動時，第四鏡頭單元4沿光軸方向移動。附圖標記5表示第五鏡頭單元，用于當被稍后將描述的對焦致動器10沿光軸方向驅動時對焦。

引導筒6具有直線槽6A，每個直線槽與設置在第三鏡頭單元3和第四鏡頭單元4中未示出的凸輪隨動件接合并且沿光軸方向引導第三鏡頭單元3和第四鏡頭單元4。凸輪筒7具有凸輪槽7A、7B和7C，它們與設置在第三鏡頭單元3和第四鏡頭單元4中未示出的凸輪隨動件接合，并且直線筒8使第三鏡頭單元3和第四鏡頭單元4沿光軸方向移動。直線筒8設置在引導筒6和凸輪筒7的外周上。

附圖標記9表示固定筒，并且與未示出的照相機200可拆卸地聯(lián)接的安裝座30固定在固定筒后側(像平面?zhèn)?的端部上。手動對焦環(huán)MFR和手動變焦環(huán)MZR可圍繞光軸轉動地設置在固定筒9的外周上。當手動對焦環(huán)MFR轉動時，對焦致動器10使第五鏡頭單元5沿光軸方向移動以用于手動對焦。當手動變焦環(huán)MZR轉動時，第一鏡頭單元1、第三鏡頭單元3和第四鏡頭單元4沿光軸方向移動以用于手動變焦。

對焦致動器10是第一實施例中描述的直線型振動驅動式致動器(100)。附圖標記22表示控制基板，其構造成檢測手動對焦環(huán)MFR的轉動并且控制對焦致動器10的驅動(在振動體(103)中激發(fā)的振動)，以便沿光軸方向移動作為被驅動部件的第五鏡頭單元5?？刂苹?2、構造成檢測手動對焦環(huán)MFR轉動的未示出的傳感器和對焦致動器10由未示出的FPC(柔性印刷電路)相互電連接到一起。

該實施例采用第一實施例中描述的振動驅動式致動器(100)作為對焦致動器10，并且實現(xiàn)了可以非常精確地控制第五鏡頭單元5的位置和移動的可互換鏡頭。

雖然該實施例描述了可互換鏡頭的鏡筒，但是第一實施例中描述的振動驅動式致動器可用于供鏡頭一體式圖像拍攝設備(光學設備)使用的鏡筒。

根據(jù)第一實施例的振動驅動式致動器不限于上述光學設備，也適用于具有要由振動驅動式致動器驅動的被驅動部件的各種設備。

上述實施例均可以通過簡單結構來阻止加壓部件與壓力傳遞部件之間接觸位置的偏移和壓力傳遞部件與振動體之間相對位置的偏移，在該簡單結構中，設置于壓力傳遞部件和振動體保持部件的第一接觸部和第二接觸部相互接觸。因此，每個實施例可以提供具有穩(wěn)定特性的小型振動驅動式致動器。此外，本發(fā)明可以實現(xiàn)光學設備，并且可以實現(xiàn)采用振動驅動式致動器來非常精確地控制被驅動部件(例如鏡頭)的位置和移動的其它設備。

雖然已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應理解本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。以下權利要求的范圍應給予最寬泛的解釋，以便涵蓋所有變型以及等同結構和功能。