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JP5871763B2 - Ultrasonic motor and lens apparatus having the same - Google Patents

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JP5871763B2
JP5871763B2 JP2012215789A JP2012215789A JP5871763B2 JP 5871763 B2 JP5871763 B2 JP 5871763B2 JP 2012215789 A JP2012215789 A JP 2012215789A JP 2012215789 A JP2012215789 A JP 2012215789A JP 5871763 B2 JP5871763 B2 JP 5871763B2
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真 追川
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亮 山▲崎▼
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、押圧された振動子に楕円振動を発生させることにより被駆動部を駆動する超音波モータと、その超音波モータを使用したレンズ装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic motor that drives a driven part by generating an elliptical vibration in a pressed vibrator, and a lens device using the ultrasonic motor.

従来から、無音動作、低速から高速までの駆動が可能、高トルク出力などの特徴を活かして、例えば、カメラやレンズの駆動源として超音波モータが採用されている。特許文献1に開示された超音波モータは、回転軸を有する円環状の被駆動部と、当該被駆動部と接触する接触部を備える複数の振動子とから構成されている。振動子は被駆動部に押圧された状態で保持されており、振動子の接触部が被駆動部に対して加圧されて接触している状態、所謂、加圧接触状態となっている。その加圧接触状態下で当該振動子に超音波振動が励起されると、振動子の接触部に楕円運動が生じ、被駆動部が被駆動部の回転軸を中心に回転駆動される。振動子の被駆動部への加圧接触状態は、押圧用凸部を有する板バネで当該振動子を被駆動体に対し付勢することで得られる。板バネに形成された押圧用凸部で当該振動子の中心付近を押圧付勢することで、振動子の接触部が良好な状態で被駆動部と加圧接触するような構成としている。   Conventionally, for example, an ultrasonic motor has been adopted as a drive source for a camera or a lens, taking advantage of features such as silent operation, driving from low speed to high speed, and high torque output. The ultrasonic motor disclosed in Patent Document 1 includes an annular driven part having a rotation shaft and a plurality of vibrators including a contact part that comes into contact with the driven part. The vibrator is held in a state where it is pressed by the driven portion, and the contact portion of the vibrator is pressed against the driven portion and is in a so-called pressure contact state. When ultrasonic vibration is excited in the vibrator under the pressure contact state, an elliptical motion is generated in the contact portion of the vibrator, and the driven part is rotationally driven around the rotation axis of the driven part. The pressure contact state of the vibrator to the driven part can be obtained by urging the vibrator against the driven body with a leaf spring having a pressing convex part. By pressing and energizing the vicinity of the center of the vibrator with the pressing convex portion formed on the leaf spring, the contact portion of the vibrator is in pressure contact with the driven portion in a good state.

特開2006−158052号公報JP 2006-158052 A 特開2004−304887号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-304877

しかし、特許文献1に開示された超音波モータにおいては、落下や誤作動等により大きな衝撃が加わった場合、振動子が損傷してしまう問題があった。   However, the ultrasonic motor disclosed in Patent Document 1 has a problem that the vibrator is damaged when a large impact is applied due to dropping or malfunction.

通常の超音波モータでは、振動子の超音波振動に伴うロータの共振振動による可聴域の音の発生を防止するため、ロータの質量を大きくすることで、共振周波数が可聴域に入らないよう設定している。すると、ロータから振動子へ向けた方向に大きな衝撃が加わった場合、ロータ、振動子、及び振動子を保持する保持部との間の衝突による撃力により、振動子が損傷する問題があった。   In a normal ultrasonic motor, in order to prevent the generation of sound in the audible range due to the resonance vibration of the rotor due to the ultrasonic vibration of the vibrator, the resonance frequency is set not to enter the audible range by increasing the mass of the rotor. doing. Then, when a large impact is applied in the direction from the rotor to the vibrator, there is a problem that the vibrator is damaged due to a striking force caused by a collision between the rotor, the vibrator, and the holding portion that holds the vibrator. .

同様に、振動子を保持する保持部についても、振動子の超音波振動に伴う保持部の共振振動による可聴域の音の発生を防止するため、保持部の質量を大きくすることで、共振周波数が可聴域に入らないように設定している。すると、振動子からロータへ向けた方向に大きな衝撃が加わった場合、ロータ、振動子、及び振動子を保持する保持部との間の衝突による撃力により、振動子が損傷する問題があった。   Similarly, for the holding part that holds the vibrator, the resonance frequency is increased by increasing the mass of the holding part in order to prevent the generation of audible sound due to the resonance vibration of the holding part accompanying the ultrasonic vibration of the vibrator. Is set not to enter the audible range. Then, when a large impact is applied in the direction from the vibrator to the rotor, there is a problem that the vibrator is damaged due to a striking force caused by a collision between the rotor, the vibrator, and the holding portion that holds the vibrator. .

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、落下や誤作動等が原因で大きな衝撃が加わった場合においても振動子が損傷しにくいモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, it also provides a and difficulty potatoes over data damage vibrator when the drop under or malfunction or the like is applied a large impact due With the goal.

本発明の振動型モータは、
接触面を有する被駆動部と、
振動子であって、圧電素子と、前記接触面と接触する少なくとも1つの接触部とを有し、前記圧電素子によって励振された振動を前記被駆動部に前記接触部を介し伝達し、前記被駆動部を駆動する、振動子と、
前記少なくとも1つの接触部を前記被駆動部に押圧する加圧手段と、
前記加圧手段を介し前記振動子を弾性的に保持する保持部と、
を備える超音波モータであって、
前記保持部の一部は衝撃防止部を形成し、
前記被駆動部と前記衝撃防止部の間における前記接触面の法線方向の隙間をL1、前記振動子と前記保持部の間において前記の法線方向に生じる最小隙間をL2とした場合、
L1 < L2
が満たされていることを特徴とする。
The vibration type motor of the present invention is
A driven part having a contact surface;
A vibrator having a piezoelectric element, and at least one contact portion in contact with said contact surface, said contact portion transmits through the vibration of said excited by the piezoelectric element to the driven part, wherein A vibrator that drives the driven part; and
Pressurizing means for pressing the at least one contact portion against the driven portion;
A holding part for elastically holding the vibrator via the pressurizing means;
An ultrasonic motor comprising:
A part of the holding part forms an impact prevention part,
When the gap in the normal direction of the contact surface between the driven part and the impact prevention part is L1, and the minimum gap generated in the normal direction between the vibrator and the holding part is L2,
L1 <L2
And wherein and Turkey have been met.

本発明によれば、落下や誤作動等が原因で大きな衝撃が加わった場合においても振動子が損傷しにくいモータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible also to provide with difficulty potatoes over data damage vibrator when the drop under or malfunction or the like is applied large impact caused.

本発明の実施例1における超音波モータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the ultrasonic motor in Example 1 of the present invention. 図1に示される各部材を組込んだ状態の斜視図である。It is a perspective view in the state where each member shown in Drawing 1 was built. 振動子の接合状態を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows the joining state of a vibrator. (A)及び(B)は、実施例1における各部材を組込んだ状態を示す拡大断面図である。(C)は、(B)のA部の拡大詳細図であり、弾性部材の押圧力の成分ベクトルを示す。(A) And (B) is an expanded sectional view showing the state where each member in Example 1 was incorporated. (C) is an enlarged detail view of part A of (B), showing a component vector of the pressing force of the elastic member. リング基台のストッパーとロータの隙間を示す図である。It is a figure which shows the clearance gap between the stopper of a ring base, and a rotor.

以下、図を用いて本発明の実施例について説明する。なお、本実施例の超音波モータは、デジタルカメラ用のレンズ鏡筒などの駆動用アクチュエータとしてユニット化した回転駆動型モータを例に説明するが、使用用途はこれに限られたものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The ultrasonic motor of the present embodiment will be described by taking a rotary drive motor unitized as a drive actuator such as a lens barrel for a digital camera as an example, but the usage is not limited to this.

図1は、本発明の一実施例である超音波モータの分解斜視図である。なお、図において同一部材は同一記号で図示される。101は被駆動部であるロータであって、円環形状を有し、後述する振動子109が加圧接触するロータ接触面101aを備える。102は、ロータ接触面101aに押圧を伴う加圧接触状態で接触する振動板であり、103は、振動板102に接着剤などにより取り付けられる圧電素子である。そして、振動板102に圧電素子103が取り付けられた状態で、圧電素子103に電圧を印加することにより超音波振動を発生させ、振動板102に楕円運動を発生させることができる。104は、圧電素子103を有する振動板102が取り付けられ、それらを保持するための小基台である。振動子109は、振動板102と圧電素子103と小基台104とにより構成されている。そして、本実施例では、ロータ101の駆動方向と平行なロータ接触面101aに対し、加圧接触するように配置された3か所の振動子109でロータ101を回転駆動する。105は、保持部としてのリング基台であり、円環形状を有し、振動子109と、後述する加圧部材106、及び板バネ107を保持する。106は、リング基台105の貫通穴部105bに嵌合する加圧部材であり、ロータ101のロータ接触面101aに対して概ね垂直な方向にのみ移動可能に保持され、後述する板バネ107からの押圧力により小基台104を介して振動子109をロータ101に加圧接触させる。107は、弾性部材であるところの板バネであり、両端部はビス108にてリング基台105へ固定され、そして板バネの押圧力により振動子と被駆動部を加圧接触させる。そして、この加圧部材106と板バネ107が、本発明の加圧手段となる。
以上のように、各部材が組込まれ、超音波モータとしてユニット化される。
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ultrasonic motor according to an embodiment of the present invention. In the drawings, the same members are indicated by the same symbols. Reference numeral 101 denotes a rotor which is a driven portion, which has an annular shape and includes a rotor contact surface 101a with which a vibrator 109 described later is in pressure contact. Reference numeral 102 denotes a diaphragm that comes into contact with the rotor contact surface 101a in a pressurized contact state with pressing, and reference numeral 103 denotes a piezoelectric element that is attached to the diaphragm 102 with an adhesive or the like. In a state where the piezoelectric element 103 is attached to the vibration plate 102, ultrasonic vibration can be generated by applying a voltage to the piezoelectric element 103, and an elliptical motion can be generated in the vibration plate 102. Reference numeral 104 denotes a small base on which the diaphragm 102 having the piezoelectric element 103 is attached and holds them. The vibrator 109 includes a diaphragm 102, a piezoelectric element 103, and a small base 104. In this embodiment, the rotor 101 is rotationally driven by the three vibrators 109 arranged so as to come into pressure contact with the rotor contact surface 101a parallel to the drive direction of the rotor 101. Reference numeral 105 denotes a ring base as a holding unit, which has an annular shape, and holds a vibrator 109, a pressurizing member 106, which will be described later, and a leaf spring 107. A pressure member 106 is fitted into the through hole 105b of the ring base 105 and is held so as to be movable only in a direction substantially perpendicular to the rotor contact surface 101a of the rotor 101. The vibrator 109 is brought into pressure contact with the rotor 101 via the small base 104 by the pressing force of. Reference numeral 107 denotes a leaf spring which is an elastic member. Both ends of the leaf spring are fixed to the ring base 105 with screws 108, and the vibrator and the driven portion are brought into pressure contact with the pressing force of the leaf spring. The pressing member 106 and the leaf spring 107 serve as the pressing unit of the present invention.
As described above, each member is incorporated and unitized as an ultrasonic motor.

図2は、図1の各部材を組込んだ状態の斜視図である。なお、図2において、ロータ101上に円周状に並ぶ振動子109まわりの構成は3か所とも全て同一であり、図の煩雑さを防ぐため、図中の手前側にだけ参照符号を付している。図に示すようにリング基台105の3か所において、それぞれ2つのビス108で固定された板バネ107により、加圧部材106を介して振動子109に押圧力が加えられ、その結果、振動子109がロータ101のロータ接触面101aに付勢され加圧接触する。リング基台105は、ロータ101の方向に突出した、衝撃防止部としてのストッパー105cを備える。ストッパー105cは、ロータ101の円環形状の円周に沿って配置された3つの振動子109の間それぞれに配置されており、振動子109と同様に3か所存在し、全て同一の構成となっている。後述するように、リング基台105のストッパー105cは、ロータ101のロータ接触面101aと対向するストッパー接触部105dを有しており、ストッパー面105dとロータ接触面101aとの間には所定の大きさを有する隙間が設けられている。これにより、振動子109とリング基台105が衝突し、振動子109が損傷するのを防いでいる。なお、実際のレンズ鏡筒などに組み込まれる際には、ロータ101をフォーカス機構やズーム機構に連結して駆動する。   FIG. 2 is a perspective view showing a state in which each member of FIG. 1 is incorporated. In FIG. 2, the configuration around the vibrators 109 arranged in a circle on the rotor 101 is the same in all three places, and in order to prevent complexity of the drawing, reference numerals are attached only to the front side in the drawing. doing. As shown in the figure, a pressing force is applied to the vibrator 109 through the pressure member 106 by the leaf springs 107 fixed by two screws 108 at three locations on the ring base 105, respectively. The child 109 is biased and brought into pressure contact with the rotor contact surface 101a of the rotor 101. The ring base 105 includes a stopper 105 c that projects in the direction of the rotor 101 and serves as an impact prevention unit. The stoppers 105c are arranged between three vibrators 109 arranged along the circumference of the annular shape of the rotor 101, and there are three places like the vibrator 109, all having the same configuration. It has become. As will be described later, the stopper 105c of the ring base 105 has a stopper contact portion 105d facing the rotor contact surface 101a of the rotor 101, and a predetermined size is provided between the stopper surface 105d and the rotor contact surface 101a. A gap having a thickness is provided. This prevents the vibrator 109 and the ring base 105 from colliding and damaging the vibrator 109. When incorporated in an actual lens barrel or the like, the rotor 101 is driven by being connected to a focus mechanism or a zoom mechanism.

次に、超音波モータの構成部材の詳細について説明する。図3は、図1及び図2における振動板102と小基台104の接合状態を説明するための拡大斜視図で、ロータ101側から見た図である。図において振動板102の中央の平板部102aには、2か所の突起部が形成される。102bは、当該突起部の上端面に形成された、接触部としての突起接触面であり、ロータ101のロータ接触面101aと当接する面である。2か所の突起接触面は同一平面上に形成され、ロータ接触面101aとの当接状態を良好にするため、製造工程時には研磨などにより均一な面に仕上げられる。   Next, details of components of the ultrasonic motor will be described. FIG. 3 is an enlarged perspective view for explaining the joining state of the diaphragm 102 and the small base 104 in FIGS. 1 and 2 and is a view seen from the rotor 101 side. In the figure, two protrusions are formed on the flat plate portion 102a at the center of the diaphragm 102. Reference numeral 102 b denotes a protrusion contact surface as a contact portion formed on the upper end surface of the protrusion, and is a surface that contacts the rotor contact surface 101 a of the rotor 101. The two projecting contact surfaces are formed on the same plane, and are finished to a uniform surface by polishing or the like during the manufacturing process in order to improve the contact state with the rotor contact surface 101a.

一方、図3に示す平板部102aの裏面側(2か所の突起部を有する面と反対の面側)には圧電素子103が接着剤などにより取り付けられている。なお、平板部102aの裏面と圧電素子103の取り付けは、取り付けられればその方法は限定されない。この圧電素子103は複数の圧電素子膜を積層して形成されたものである。そして、この積層された圧電素子103は、所望の交流電圧を印加することにより励振され、圧電素子103が取り付けられた振動板102には2つの振動モードが励起される。このとき2つの振動モードの振動位相が所望の位相差となるように設定することで、突起接触面102bには、図3の矢印で示すような楕円運動が発生する。この楕円運動を図1及び図2に示すような3か所の振動子109で発生させ、ロータ接触面101aに伝達することで、ロータ101を回転駆動させることが可能となる。なお、前述の圧電素子の積層構造や振動モードに関する詳細は、特許文献2に記載されている内容と同様であるため、それらの説明は省略する。   On the other hand, the piezoelectric element 103 is attached to the back surface side of the flat plate portion 102a shown in FIG. 3 (the surface side opposite to the surface having the two protruding portions) with an adhesive or the like. In addition, the attachment method of the back surface of the flat plate part 102a and the piezoelectric element 103 is not limited as long as it is attached. The piezoelectric element 103 is formed by laminating a plurality of piezoelectric element films. The laminated piezoelectric element 103 is excited by applying a desired AC voltage, and two vibration modes are excited in the diaphragm 102 to which the piezoelectric element 103 is attached. At this time, by setting the vibration phases of the two vibration modes to have a desired phase difference, an elliptical motion as indicated by an arrow in FIG. 3 occurs on the protrusion contact surface 102b. This elliptical motion is generated by three vibrators 109 as shown in FIGS. 1 and 2 and transmitted to the rotor contact surface 101a, whereby the rotor 101 can be driven to rotate. Note that details regarding the laminated structure and vibration mode of the piezoelectric element described above are the same as the contents described in Patent Document 2, and a description thereof will be omitted.

次に、振動板102の両端には、小基台104の両側に形成された一段高い上面部104aと接合するための2か所の接合部102cが形成されている。そして、振動板102は小基台104に、この接合部102cにおいて溶接や接着などにより接合されるが、振動板102と小基台104が接合されれば、その方法は限定されない。2か所の接合部102cと平板部102aとの間には2か所の腕部102dが形成され、この腕部102dを介して、圧電素子103が取り付けられた平板部102aは小基台104に固定される。この腕部102dは、平板部102aに発生する振動を接合部102cに伝達しにくい構成とするため、図3に示すように平板部102aや接合部102cに対して細い形状となっている。言い換えると、剛体である小基台104が平板部102aに発生する振動を阻害しないような連結の構成を、当該腕部102dによって実現している。また、小基台104の中央付近の平面部104bと、圧電素子103の平面部104bと対向する面(不図示)の間には所定の隙間203が形成されている。   Next, two joint portions 102 c are formed at both ends of the diaphragm 102 to join the upper surface portion 104 a formed on both sides of the small base 104. The diaphragm 102 is joined to the small base 104 by welding or adhesion at the joint 102c. However, as long as the diaphragm 102 and the small base 104 are joined, the method is not limited. Two arm portions 102d are formed between the two joint portions 102c and the flat plate portion 102a, and the flat plate portion 102a to which the piezoelectric element 103 is attached via the arm portions 102d is the small base 104. Fixed to. The arm portion 102d has a narrow shape with respect to the flat plate portion 102a and the bonding portion 102c as shown in FIG. 3 in order to make it difficult to transmit the vibration generated in the flat plate portion 102a to the bonding portion 102c. In other words, the arm portion 102d realizes a connection configuration in which the small base 104, which is a rigid body, does not inhibit the vibration generated in the flat plate portion 102a. In addition, a predetermined gap 203 is formed between the flat portion 104 b near the center of the small base 104 and a surface (not shown) facing the flat portion 104 b of the piezoelectric element 103.

図4(A)、(B)は、各部材を組込んだ状態を示す拡大断面図でロータ101を上側とした図になっており、図2のおける3か所の振動子109のうち1か所の周囲のみを拡大している。なお、残りの2か所に関しては同様の構成を有するため説明は省略する。   4 (A) and 4 (B) are enlarged sectional views showing a state in which each member is assembled, with the rotor 101 on the upper side. One of the three vibrators 109 in FIG. Only the area around the place is enlarged. The remaining two locations have the same configuration and will not be described.

図4(A)は、ロータ101の駆動方向に平行で、ロータ接触面101aと接触する2つの突起接触面102bを含む全突起接触面の重心と、当該重心を起点とするロータ接触面101aの法線を含む面を切断面としている。   FIG. 4A shows the center of gravity of all the protrusion contact surfaces including two protrusion contact surfaces 102b that are in contact with the rotor contact surface 101a and parallel to the driving direction of the rotor 101, and the rotor contact surface 101a starting from the center of gravity. The plane containing the normal is the cut plane.

図4(B)は、図3における振動板102において、ロータ接触面101aと接触する全突起接触面の重心とロータ接触面101aの法線を含み、且つ図4(A)の切断面に直交する面を切断面としている。   4B includes the center of gravity of all the contact surfaces of the protrusions that contact the rotor contact surface 101a and the normal line of the rotor contact surface 101a in the diaphragm 102 in FIG. 3, and is orthogonal to the cut surface of FIG. 4A. The surface to be cut is the cut surface.

ただし、全突起接触面とは、全ての突起接触面102bを含んだものであり、ここでは2つの突起接触面102bを含む。また、全突起接触面の重心(全接触重心部とも記す)は、後述する中心線201とロータ接触面101aの交点も含む。   However, the total protrusion contact surface includes all the protrusion contact surfaces 102b, and here includes two protrusion contact surfaces 102b. In addition, the center of gravity of the contact surface of all the protrusions (also referred to as the total contact center of gravity) includes an intersection of a center line 201 and a rotor contact surface 101a described later.

図4(A)、(B)の201は、振動板102のロータ接触面101aと接触する全突起接触面の重心を通過し、当該ロータ接触面101aの法線を含む中心線である。
突起接触面102bは、ロータ接触面101aと当接し、加圧接触状態にある。また、振動板102は、両端の接合部102cが2か所の上面部104aで小基台104と接合されている。そして、圧電素子103と小基台104の平面部104bの間には所定の隙間203が形成されている。
4A and 4B, 201 is a center line that passes through the center of gravity of all the protrusion contact surfaces that contact the rotor contact surface 101a of the diaphragm 102 and includes the normal line of the rotor contact surface 101a.
The protrusion contact surface 102b is in contact with the rotor contact surface 101a and is in a pressure contact state. Further, the diaphragm 102 is joined to the small base 104 at two upper surface portions 104a at the joint portions 102c at both ends. A predetermined gap 203 is formed between the piezoelectric element 103 and the flat portion 104 b of the small base 104.

小基台104の下面側には穴部104cと長穴部104dが設けられ、リング基台105に形成された2か所の軸部105aが嵌合している。小基台104の下側中央には当接部104eが設けられている。この当接部104eは、図4(A)の断面においては図に示されるような円弧形状を有し、紙面奥行方向(図4(B)においては左右方向)に延在する円筒形状の一部からなっている。そして、この当接部104eには加圧部材106の上端面106aが接している。この上端面106aは平面で形成されているため、当接部104eとの接触は、図4(A)の紙面奥行方向(図4(B)においては左右方向)に長さを有する線接触となる。なお、本実施例では当接部104eが前述のように円弧形状を有する円筒形状の一部としたが、当接部104eと加圧部材106の上端面106aが直線の線接触を保てれば、その形状は限定されない。   A hole 104c and an elongated hole 104d are provided on the lower surface side of the small base 104, and two shaft portions 105a formed on the ring base 105 are fitted. A contact portion 104 e is provided at the lower center of the small base 104. This contact portion 104e has an arc shape as shown in the figure in the cross section of FIG. 4A, and has a cylindrical shape extending in the depth direction of the paper (the left-right direction in FIG. 4B). It consists of parts. The contact portion 104e is in contact with the upper end surface 106a of the pressure member 106. Since the upper end surface 106a is formed as a flat surface, the contact with the contact portion 104e is a line contact having a length in the depth direction of the paper surface in FIG. 4A (the left-right direction in FIG. 4B). Become. In the present embodiment, the contact portion 104e is a part of the cylindrical shape having the arc shape as described above. However, if the contact portion 104e and the upper end surface 106a of the pressure member 106 can maintain a straight line contact, The shape is not limited.

リング基台105は、図1に示されるような板バネと対向する面に貫通穴部105bを有し、加圧部材106は、当該貫通穴部105bに嵌合して板バネと接触することで、板バネと協働することができる。なお、貫通穴部105b及び加圧部材106の中心軸は、中心線201、すなわちロータ接触面101aに対して垂直な軸方向と概ね一致している。そして、図4(A)、(B)の加圧部材106の下側の球面部106bには、板バネ107が変形して弾性力により加圧部材106を小基台104方向に弾性的に付勢した状態で接触している。   The ring base 105 has a through hole 105b on the surface facing the plate spring as shown in FIG. 1, and the pressure member 106 is fitted into the through hole 105b to come into contact with the plate spring. Thus, it can cooperate with the leaf spring. Note that the central axes of the through-hole portion 105b and the pressure member 106 substantially coincide with the center line 201, that is, the axial direction perpendicular to the rotor contact surface 101a. 4 (A) and 4 (B), the leaf spring 107 is deformed on the lower spherical surface portion 106b of the pressure member 106, and the pressure member 106 is elastically moved toward the small base 104 by an elastic force. Touching in an energized state.

板バネ107は、変形量の変化による押圧力のばらつきを低減するため、ある程度バネ定数を小さくする必要がある。従って、板バネは極力厚みを薄くし、長さもできるだけ長い方がよい。本実施例の板バネ107は、薄板を用い、長さについては、円環状の超音波モータ内でできるだけ長いバネ長とするため、円弧形状で形成されている。そうすることで、加圧部材106の押圧方向の変位量に多少の変化が生じても押圧力のばらつきを小さく抑えることができる。以上のような構成で、振動子109は、加圧部材106を介して板バネ107により、ロータ101に対して押圧されている。   The leaf spring 107 needs to have a small spring constant to some extent in order to reduce variations in the pressing force due to changes in the deformation amount. Therefore, the leaf spring should be as thin as possible and the length should be as long as possible. The plate spring 107 of the present embodiment uses a thin plate, and is formed in an arc shape in order to make the length as long as possible in an annular ultrasonic motor. By doing so, even if a slight change occurs in the amount of displacement of the pressing member 106 in the pressing direction, the variation in the pressing force can be suppressed to be small. With the configuration described above, the vibrator 109 is pressed against the rotor 101 by the leaf spring 107 via the pressure member 106.

次に、図4(A)、(B)、(C)を参照し、板バネ107による押圧力の伝達構成について説明する。以下の説明において、押圧力ベクトルとは、各図の断面において押圧力の方向及び大きさを含む力のベクトルである。   Next, with reference to FIGS. 4A, 4 </ b> B, and 4 </ b> C, a structure for transmitting a pressing force by the leaf spring 107 will be described. In the following description, the pressing force vector is a force vector including the direction and magnitude of the pressing force in the cross section of each figure.

まず、図4(A)において、小基台104は、当接部104eで加圧部材106と接触している。また小基台104は、2か所の突起部の突起接触面102bでロータ101に接触しており、各突起接触面102bの重心は、中心線201からロータの駆動方向において概ね等しい距離にある。一方、板バネ107と加圧部材106の接触に関し、本実施例では板バネ107が円弧形状で形成されているため、板バネ107の両端の支持部と押圧力の入力点(板バネ107と加圧部材106の接触点)が一直線上に存在しない。従って、押圧力を発生させる際の板バネ107の断面は、図4(B)で示されるような、傾きを持つ状態となることがある。その場合には、結果として、板バネ107によって加圧部材106に入力される押圧力のベクトルは矢印206aとして図示することができる。加圧部材106と板バネ107の接触点は、中心線201上には存在せず、図4(B)においては中心線の右側の点205にずれてしまう。   First, in FIG. 4A, the small base 104 is in contact with the pressure member 106 at the contact portion 104e. In addition, the small base 104 is in contact with the rotor 101 at the protrusion contact surfaces 102b of the two protrusions, and the center of gravity of each protrusion contact surface 102b is at an approximately equal distance from the center line 201 in the driving direction of the rotor. . On the other hand, regarding the contact between the leaf spring 107 and the pressure member 106, in this embodiment, the leaf spring 107 is formed in an arc shape, so that the support portions at both ends of the leaf spring 107 and the input points of the pressing force (the leaf spring 107 and The contact point of the pressure member 106 does not exist on a straight line. Therefore, the cross section of the leaf spring 107 when the pressing force is generated may be in an inclined state as shown in FIG. In that case, as a result, the vector of the pressing force input to the pressing member 106 by the leaf spring 107 can be illustrated as an arrow 206a. The contact point between the pressing member 106 and the leaf spring 107 does not exist on the center line 201 and shifts to a point 205 on the right side of the center line in FIG.

図4(C)に、図4(B)のA部の点205まわりの拡大詳細図を示す。板バネ107が加圧部材106に付与する押圧力はベクトル206aで表され、中心線201に対して傾いている。従って、当該押圧力ベクトル206aは、中心線201と平行な方向の成分ベクトル206bと、中心線201と垂直な方向の成分ベクトル206cに分解できる。   FIG. 4C shows an enlarged detailed view around the point 205 in the portion A of FIG. 4B. The pressing force applied to the pressing member 106 by the leaf spring 107 is represented by a vector 206 a and is inclined with respect to the center line 201. Therefore, the pressing force vector 206 a can be decomposed into a component vector 206 b in a direction parallel to the center line 201 and a component vector 206 c in a direction perpendicular to the center line 201.

加圧部材106は、図4(A)、(B)で示されるように、中心線201と概ね平行な方向にのみ自由度を持ってリング基台105に保持されている。すなわち、加圧部材106は、ロータ接触面101aの法線に対し概ね平行な方向に移動可能であるが、当該ロータ接触面101aの法線に対し概ね垂直な方向への移動は規制されている。このため、板バネ107により加圧部材106を押圧する押圧力(ベクトル206a)のうち、中心線201方向の成分(ベクトル206b)に対応する力(ベクトル204a)が小基台104に伝達される。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the pressure member 106 is held by the ring base 105 with a degree of freedom only in a direction substantially parallel to the center line 201. That is, the pressure member 106 can move in a direction substantially parallel to the normal line of the rotor contact surface 101a, but movement in a direction substantially perpendicular to the normal line of the rotor contact surface 101a is restricted. . For this reason, the force (vector 204a) corresponding to the component (vector 206b) in the direction of the center line 201 among the pressing force (vector 206a) pressing the pressing member 106 by the leaf spring 107 is transmitted to the small base 104. .

一方、小基台104に伝達された押圧力(ベクトル204a)は、2つの突起部の突起接触面102bによりロータ接触面101aに伝達され、それぞれの突起接触面102bがロータ接触面101aを押圧する力は、押圧力ベクトル204aの半分の大きさの押圧力(ベクトル204b)となる。   On the other hand, the pressing force (vector 204a) transmitted to the small base 104 is transmitted to the rotor contact surface 101a by the projection contact surfaces 102b of the two projections, and each projection contact surface 102b presses the rotor contact surface 101a. The force is a pressing force (vector 204b) that is half the pressing force vector 204a.

なお、突起接触面102bとロータ接触面101aとの接触は面接触であるため、実際にはその面内で均一に分布した押圧力を呈するが、理解を容易にするため、面内の重心位置に働く力のベクトルとして表現している。また、加圧部材106と当接部104eの接触は線接触であるため、実際にはその線接触する直線上で均一に分布した押圧力を呈するが、これも直線上の重心位置に働く力のベクトルとして表現している。以後、面接触や線接触の場合も重心位置における力のベクトルで表現する。   In addition, since the contact between the protrusion contact surface 102b and the rotor contact surface 101a is a surface contact, in actuality, a pressing force uniformly distributed in the surface is presented. However, in order to facilitate understanding, the position of the center of gravity in the surface It is expressed as a vector of the force that works on. In addition, since the contact between the pressure member 106 and the contact portion 104e is a line contact, in reality, a pressing force uniformly distributed on the straight line in contact with the line is exhibited, but this also acts on the center of gravity position on the straight line. It is expressed as a vector. Hereinafter, surface contact and line contact are also expressed by a force vector at the center of gravity.

また、加圧部材106にはその側面部において、板バネ107によって、加圧部材106に入力される押圧力ベクトル206aの中心線201と垂直な方向の成分ベクトル206cによる摩擦力が発生する。一方、軸部105aでの嵌合においても摩擦力が発生する。これらの摩擦力は押圧力に対して十分に小さいため無視している。実際、この側面の仕上げをある程度滑らかにすれば、摩擦力の影響は無視できる程度に小さくできる。   Further, a frictional force generated by a component vector 206c in a direction perpendicular to the center line 201 of the pressing force vector 206a input to the pressing member 106 is generated by the leaf spring 107 on the side surface of the pressing member 106. On the other hand, a frictional force is also generated in the fitting at the shaft portion 105a. Since these frictional forces are sufficiently small with respect to the pressing force, they are ignored. In fact, if the finish on this side surface is smoothed to some extent, the influence of the frictional force can be reduced to a negligible level.

本実施例では前述のように、加圧部材106がリング基台105に対して、概して、中心線201方向のみ自由度を有した状態で保持される構成となっている。従って、加圧部材106が小基台104へ与える押圧力ベクトル204aは、中心線201と概ね一致させることができる。このとき、押圧力ベクトル204aの大きさは、板バネ207による押圧力ベクトル206aの中心線201と平行な方向の成分ベクトル206bと概ね等しくなる。押圧力ベクトル206aの中心線201と垂直な方向の成分ベクトル206cは、加圧部材106の側面部における摩擦力に影響する。なお、加圧部材106の側面と貫通穴部105bの内面は、滑らかに仕上げることで、生じる摩擦力は押圧力に比べて十分小さく、加圧部材106の中心線201方向のスムーズな進退を阻害することもない。最後に、1か所の突起部102bがロータ接触面101aに与える押圧力ベクトルは204bとなり、その大きさは押圧力ベクトル204aの半分となる。これは、図4(A)に示されるように、突起部102bが中心線201から概ね等しい距離に2か所存在するためである。このように、図4(A)、(B)で示したように、入力される押圧力ベクトル206aの力点は中心線201からずれてしまい、またその方向は中心線201と平行ではないが、2つの突起接触面102bは、ロータ101のロータ接触面101aに対して良好な加圧接触状態を保つことが可能となる。   In this embodiment, as described above, the pressure member 106 is generally held with respect to the ring base 105 in a state having a degree of freedom only in the direction of the center line 201. Therefore, the pressing force vector 204 a applied to the small base 104 by the pressing member 106 can be made to substantially coincide with the center line 201. At this time, the magnitude of the pressing force vector 204a is substantially equal to the component vector 206b in a direction parallel to the center line 201 of the pressing force vector 206a by the leaf spring 207. The component vector 206c in the direction perpendicular to the center line 201 of the pressing force vector 206a affects the frictional force at the side surface of the pressing member 106. Note that the side surface of the pressure member 106 and the inner surface of the through-hole portion 105b are finished smoothly, so that the generated frictional force is sufficiently smaller than the pressing force and hinders smooth advancement and retraction of the pressure member 106 in the direction of the center line 201. I don't have to. Finally, the pressing force vector applied to the rotor contact surface 101a by one protrusion 102b is 204b, and the magnitude thereof is half of the pressing force vector 204a. This is because, as shown in FIG. 4A, there are two protrusions 102b at substantially the same distance from the center line 201. Thus, as shown in FIGS. 4A and 4B, the force point of the input pressing force vector 206a is deviated from the center line 201, and the direction is not parallel to the center line 201. The two protrusion contact surfaces 102b can maintain a good pressure contact state with respect to the rotor contact surface 101a of the rotor 101.

一方、小基台104は、当接部104eの直線上の接触部を介し、加圧部材106によってロータ接触面101aに対して押圧される。従って、図4(A)における断面においては、小基台104が傾き可能な構成となっており、仮に製造時の寸法誤差や組み立て誤差、また外乱による部材の傾きが生じても、良好な加圧接触状態を保つことができる。   On the other hand, the small base 104 is pressed against the rotor contact surface 101a by the pressing member 106 via the contact portion on the straight line of the contact portion 104e. Therefore, in the cross section in FIG. 4A, the small base 104 can be tilted, and even if a dimensional error or assembly error during manufacturing, or a tilt of the member due to disturbance occurs, a satisfactory addition can be obtained. The pressure contact state can be maintained.

図5は、各部材を組込み、ロータ101を上側とした状態になっており、図4(A)の断面の法線方向から超音波モータの側面を見た図であり、図2のおける3か所の振動子109のうち1か所の周囲のみを拡大している。なお、残りの2か所に関しては同様の構成を有するため説明は省略する。   FIG. 5 shows a state in which each member is incorporated and the rotor 101 is on the upper side, and the side surface of the ultrasonic motor is viewed from the normal direction of the cross section of FIG. Only one of the vibrators 109 is enlarged. The remaining two locations have the same configuration and will not be described.

また、図5は、ロータ101とリング基台105との間に落下や誤作動等による衝撃は加えられていない状態であり、後述する隙間L1が最大値を有する状態を示す図である。ロータ101とリング基台105は、図5の状態よりも隙間L1を拡げる方向には相対的に移動不可能であるが、隙間L1を図5の状態よりも狭める方向、即ち、隙間L1の最大値以下とする範囲おいては相対的に移動可能である。   FIG. 5 is a diagram showing a state in which no impact is applied between the rotor 101 and the ring base 105 due to a drop or malfunction, and a gap L1 described later has a maximum value. The rotor 101 and the ring base 105 are relatively unmovable in the direction in which the gap L1 is expanded more than in the state of FIG. 5, but the direction in which the gap L1 is narrower than in the state of FIG. 5, that is, the maximum of the gap L1. In the range below the value, it can move relatively.

本実施例においては、図に示されるように、リング基台105は、ロータ101のロータ接触面101aと対向する面であって、ロータ101の駆動方向と平行な円環形状の円周に沿って配置された3つの振動子109の各間に、当該ロータ接触面101aの方向へ突出したストッパー105cを有する。なお、ストッパー105cは、リング基台105と一体で作成されてもよく、またねじ固定や溶接等によりリング基台105に取り付けられてもよいが、ストッパー105cがリング基台に存在すれば、その方法は限定されない。   In the present embodiment, as shown in the drawing, the ring base 105 is a surface facing the rotor contact surface 101a of the rotor 101, and is along a ring-shaped circumference parallel to the drive direction of the rotor 101. Between the three vibrators 109 arranged in this manner, there is a stopper 105c protruding in the direction of the rotor contact surface 101a. The stopper 105c may be formed integrally with the ring base 105, or may be attached to the ring base 105 by screw fixing, welding, or the like, but if the stopper 105c exists on the ring base, The method is not limited.

リング基台105に取り付けられたストッパー105cは、ロータ接触面101aと対向する部分にストッパー接触部105dを有しており、当該ストッパー接触部105dとロータ接触面101aとの間には、図5に示されるような、隙間L1が設けられている。なお、当該隙間L1が設けられれば、ストッパー105cやストッパー接触部105dの形状、ストッパー105cの取り付け個数、及びストッパー105cリング基台105への取り付け位置は限定されない。   The stopper 105c attached to the ring base 105 has a stopper contact portion 105d at a portion facing the rotor contact surface 101a, and the gap between the stopper contact portion 105d and the rotor contact surface 101a is shown in FIG. As shown, a gap L1 is provided. In addition, if the said clearance gap L1 is provided, the shape of the stopper 105c and the stopper contact part 105d, the number of attachments of the stopper 105c, and the attachment position to the stopper 105c ring base 105 will not be limited.

板バネ107によって振動子109がロータ101に所定量の加圧をされ、ロータ101とストッパー105cとの間に落下や誤作動等による衝撃が加わっていない状態において、ロータ接触面101aとストッパー105cのロータ接触面の法線方向の隙間をL1とする。これに対し、上記状態における、振動子109とリング基台105との間のロータ接触面の法線方向の最小隙間をL2とした場合、L1とL2には下記の条件式(1)が成立している。
L1 < L2 ・・・(1)
In a state where the vibrator 109 applies a predetermined amount of pressure to the rotor 101 by the leaf spring 107 and no impact due to a drop or malfunction is applied between the rotor 101 and the stopper 105c, the rotor contact surface 101a and the stopper 105c Let L1 be the gap in the normal direction of the rotor contact surface. On the other hand, when the minimum clearance in the normal direction of the rotor contact surface between the vibrator 109 and the ring base 105 in the above state is L2, the following conditional expression (1) is established for L1 and L2. doing.
L1 <L2 (1)

上記条件式(1)のような隙間関係を有することで、ロータ接触面101aとストッパー105cとの隙間L1を狭める方向に衝撃が付加された場合であっても、振動子109がリング基台105に衝突する前に、ロ−タ接触面101aとリング基台105に設けられたストッパー105cのストッパー接触部105dとが当接することとなる。なお、ロータ接触面101aとストッパー接触部105dとが当接する状態において、板バネ107は弾性変形している。   By having the gap relationship as in the above conditional expression (1), even when an impact is applied in the direction of narrowing the gap L1 between the rotor contact surface 101a and the stopper 105c, the vibrator 109 is connected to the ring base 105. The rotor contact surface 101a and the stopper contact portion 105d of the stopper 105c provided on the ring base 105 come into contact with each other before they collide with each other. The leaf spring 107 is elastically deformed when the rotor contact surface 101a and the stopper contact portion 105d are in contact with each other.

一方、紙面上方向に衝撃が加わった場合、リング基台105は、板バネ107による下方向への弾性力に抗して上方向に移動し、ロータ101は図5の位置で静止する。また、紙面下方向に大きな衝撃が加わった場合には、ロータ101は、板バネ107による上方向への弾性力に抗して下方向に移動し、リング基台105は図5の位置で静止する。つまり紙面上下方向いずれの方向に大きな衝撃が加わった場合でも、ロータ101とリング基台105の相対位置は近づくことになる。しかし、ロータ101とリング基台105のストッパー105cの間には、上述したように隙間L1があり、振動子109とリング基台105との間の最小隙間L2との間には条件式(1)が成立している。そのため、ロータ101とリング基台105の相対的な位置が近づいても、ロータ接触面101aとストッパー105cのストッパー接触部105bが当接し、それ以上の相対的な移動は制限される。   On the other hand, when an impact is applied upward in the drawing, the ring base 105 moves upward against the downward elastic force of the leaf spring 107, and the rotor 101 stops at the position shown in FIG. Further, when a large impact is applied downward in the drawing, the rotor 101 moves downward against the upward elastic force of the leaf spring 107, and the ring base 105 is stationary at the position shown in FIG. To do. That is, the relative position between the rotor 101 and the ring base 105 approaches even when a large impact is applied in any direction in the vertical direction of the drawing. However, as described above, there is the gap L1 between the rotor 101 and the stopper 105c of the ring base 105, and there is a conditional expression (1) between the minimum gap L2 between the vibrator 109 and the ring base 105. ) Is established. Therefore, even if the relative position of the rotor 101 and the ring base 105 approaches, the rotor contact surface 101a and the stopper contact portion 105b of the stopper 105c come into contact with each other, and further relative movement is restricted.

以上より、ロータ101がリング基台105のストッパー105cに当接した場合であっても、振動子109とリング基台105との間には、隙間L3(=L2−L1)が残る。隙間L3により、ロータ101、振動子109、及びリング基台105との間に直接の衝突が防止され、その結果、振動子109の損傷が防止できる。   As described above, even when the rotor 101 contacts the stopper 105c of the ring base 105, a gap L3 (= L2-L1) remains between the vibrator 109 and the ring base 105. The gap L3 prevents direct collision between the rotor 101, the vibrator 109, and the ring base 105, and as a result, damage to the vibrator 109 can be prevented.

以上のように、振動子に発生する超音波振動により被駆動部を駆動する超音波モータにおいて、ロータ101のロータ接触面101aに向けて突出したストッパー105cをリング基台105に設ける。こうすることで、ロータ101から振動子109に向けた方向、もしくは振動子109からロータ101に向けた方向に落下や誤作動等による大きな衝撃が加わった場合であっても、振動子109とリング基台105とが直接衝突し、振動子109が損傷してしまうことを防止することが可能となる。   As described above, in the ultrasonic motor that drives the driven part by the ultrasonic vibration generated in the vibrator, the ring base 105 is provided with the stopper 105 c that protrudes toward the rotor contact surface 101 a of the rotor 101. In this way, even when a large impact is applied in the direction from the rotor 101 to the vibrator 109 or the direction from the vibrator 109 to the rotor 101 due to a drop or malfunction, the vibrator 109 and the ring It is possible to prevent the vibrator 109 from being damaged by directly colliding with the base 105.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。たとえば、実施例においては円環形状を有するロータやリング基台により説明を行ったが、これらの形状は円環に限られたものではない。例えば、直線状に振動子を配置し、直線的な往復移動をさせる構成においても同様の効果を享受できる。   As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. For example, in the embodiments, description has been made with a rotor or ring base having an annular shape, but these shapes are not limited to an annular shape. For example, the same effect can be obtained even in a configuration in which the vibrators are linearly arranged and reciprocated linearly.

フォーカスレンズやズームレンズ等を駆動するための駆動手段として本実施例の超音波モータを有するレンズ装置を構成することによって、本発明の効果を享受することができるレンズ装置を実現することができる。   By configuring the lens apparatus having the ultrasonic motor of this embodiment as a driving unit for driving a focus lens, a zoom lens, and the like, a lens apparatus that can enjoy the effects of the present invention can be realized.

101 ロータ(被駆動部)
101a ロータ接触面(接触面)
102 振動板
102b 突起接触面(接触部)
103 圧電素子
104 小基台
104e 当接部
105 リング基台(保持部)
105c ストッパー(衝撃防止部)
105d ストッパー接触部
106 加圧部材
107 板バネ
109 振動子
L1 ロータとストッパー間の隙間
101 Rotor (driven part)
101a Rotor contact surface (contact surface)
102 Diaphragm 102b Projection contact surface (contact part)
103 Piezoelectric element 104 Small base 104e Abutting part 105 Ring base (holding part)
105c Stopper (Shock prevention part)
105d Stopper contact portion 106 Pressure member 107 Leaf spring 109 Vibrator L1 Clearance between rotor and stopper

Claims (6)

接触面を有する被駆動部と、
振動子であって、圧電素子と、前記接触面と接触する少なくとも1つの接触部とを有し、前記圧電素子によって励振された振動を前記被駆動部に前記接触部を介し伝達し、前記被駆動部を駆動する、振動子と、
前記少なくとも1つの接触部を前記被駆動部に押圧する加圧手段と、
前記加圧手段を介し前記振動子を弾性的に保持する保持部と、
を備え、
前記保持部は、衝撃防止部を有し
前記被駆動部の前記接触面と前記衝撃防止部の間における前記接触面の法線方向の隙間をL1、前記振動子の前記接触部と前記保持部の間において前記法線方向に生じる最小隙間をL2とした場合、
L1 < L2
の関係が満たされ、前記被駆動部の前記接触面と前記衝撃防止部とは接触可能であることを特徴とする振動型モータ。
A driven part having a contact surface;
A vibrator having a piezoelectric element and at least one contact portion in contact with the contact surface, transmitting vibrations excited by the piezoelectric element to the driven portion via the contact portion; A vibrator for driving the drive unit;
Pressurizing means for pressing the at least one contact portion against the driven portion;
A holding part for elastically holding the vibrator via the pressurizing means;
With
The holding portion has a shock prevention unit,
Resulting in the normal direction of the gap of the contact surface between the said contact surface with the impact prevention portion of the driven unit L1, in the normal direction between said contact portion and said holding portion of said vibrator When the minimum gap is L2,
L1 <L2
Vibration motor relation is satisfied, wherein the said contact surface with the impact prevention portion of the driven part, wherein contactable der Rukoto.
前記保持部と前記被駆動部は、前記隙間L1を所定の最大値以下とする範囲において、
前記法線方向に相対的に移動可能であることを特徴とする請求項1に記載の振動型モータ。
In the range where the holding portion and the driven portion have the gap L1 equal to or less than a predetermined maximum value,
The vibration type motor according to claim 1, wherein the vibration type motor is relatively movable in the normal direction.
前記衝撃防止部は、前記被駆動部に対して前記保持部から前記法線方向に突出していることを特徴とする請求項1又は2に記載の振動型モータ。 3. The vibration type motor according to claim 1 , wherein the impact prevention unit protrudes in the normal direction from the holding unit with respect to the driven unit . 前記被駆動部と前記保持部は、円環形状をそれぞれ有し、
前記振動子は、前記保持部の前記円環形状の円周に沿って、2つの前記衝撃防止部の間に配置されることを特徴とする請求項3に記載の振動型モータ。
The driven part and the holding part each have an annular shape,
4. The vibration type motor according to claim 3, wherein the vibrator is disposed between the two impact prevention parts along the circumference of the annular shape of the holding part.
前記振動型モータは、前記圧電素子によって励振された前記振動が超音波振動である超音波モータであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の振動型モータ。   5. The vibration type motor according to claim 1, wherein the vibration type motor is an ultrasonic motor in which the vibration excited by the piezoelectric element is an ultrasonic vibration. 6. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の振動型モータを備える、レンズ装置。   A lens apparatus comprising the vibration type motor according to claim 1.
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