JPH11318089A

JPH11318089A - 超音波モータ付き部品及びこれを用いた電子機器

Info

Publication number: JPH11318089A
Application number: JP10124518A
Authority: JP
Inventors: Masao Kasuga; 政雄春日; Akihiro Iino; 朗弘飯野; Makoto Suzuki; 鈴木　　誠
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】装置構成の小型化を図るとともに、伝達損失
のなく出力を維持する。【解決手段】円筒状の外筒と、該外筒の内側に設けら
れた円筒状の内筒と、を備えた超音波モータ付き部品に
おいて、前記外筒と前記内筒との間隙に設けられ、前記
内筒又は前記外筒の一方に対して圧接させ且つ駆動力を
加える圧電振動子を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内筒と外筒との間
隙に設けた圧電振動子により、内筒と外筒とを相対的に
可動させる超音波モータ付き部品およびこれを用いた電
子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、マイクロモータの分野で、圧電素
子の圧電効果を利用して駆動力を得る超音波モータが注
目されている。この超音波モータは、例えば、カメラの
内筒と外筒とを相対的に可動させるために用いられてい
る。図１６は、第１の従来例に係わる超音波モータを用
いて内筒と外筒とを相対運動させるカメラの断面構造を
示す。このカメラ１００は、レンズ１０１ａと、レンズ
１０１ａの外周に固定された内筒１０２と、内筒１０２
の外側に設けられ、内周にレンズ１０１ｂを固定した外
筒１０３と、外筒１０３と内筒１０２との間隙に設けた
距離環１０４と、距離環１０４の端部に固定され、内筒
１０２に組み込まれるとともに、円環状振動子１０５ａ
を有する超音波モータ１０５とを備え、内筒１０２と距
離環１０４とは、ヘリコイドネジ１０２ａ、１０４ａで
係合し、外筒１０３と距離環１０４とは、ヘリコイドネ
ジ１０３ａ、１０４ｂで係合している（特開昭５９−１
１０３８８９号公報参照）。そして、超音波モータ１０
５の円環状の振動子を距離環１０４とともに回動させる
と、内筒１０２は、ヘリコイドネジ１０２ａ、１０４ａ
により回転しながら前進、後進する。この内筒１０２と
外筒１０３との相対的な距離の変化により、レンズ１０
１ａとレンズ１０１ｂとの焦点距離を調整する。

【０００３】図１７は、第２の従来例に係わる超音波モ
ータを用いて内筒と外筒とを相対運動させるカメラの断
面構造を示す。このカメラ１１０は、レンズ１１１と、
レンズの外縁を固定した外筒１１２と、外筒１１２の内
側に設けられた内筒１１３と、外筒１１２の外部に配置
されるとともに、円柱状振動子１１４ａを有する超音波
モータ１１４と、超音波モータ１１４を支持するととも
に、内筒１１３と固定する固定部材１１５を備え、外筒
１１２と内筒１１３とはヘリコイドネジ１１２ａ、１１
３ａとで係合され、外筒１１２と超音波モータ１１４と
は、ヘリコイドネジ１１２ｂ、１１４ａで係合されてい
る（特開平４−１４５８８１号公報参照）。そして、超
音波モータ１１４の円柱状振動子１１４ａを回転させる
と、外筒１１２はヘリコイドネジ１１２ｂ、１１４ａに
より、回転しながら前進し、内筒１１３は、ヘリコイド
ネジ１１２ａ、１１３ａにより回転しながら外筒に対し
て相対的に後進する。これにより、レンズ１１１の焦点
距離は調整される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来例に係わる超音波モータ１０５では、円環状振動子
１０５ａの内周と外周との間に適当な肉厚を要するとと
もに、円環状振動子１０５ａの支持方法が困難なため、
小型化を要する構造に適しないという問題点を有してい
た。

【０００５】また、第２の従来例に係わる超音波モータ
１１４では、固定支持しやすいという利点を持っている
が、外筒１１２と内筒１１３との間隙に配置するには大
きすぎるため、小型化には適当でない。さらに、超音波
モータ１１４は、ヘリコイドネジ１１２ａ、１１３ａ、
ヘリコイドネジ１１２ｂ、１１４ａ等を介して駆動力を
伝達するため、出力の低下や伝達損失が大きい等の問題
点を有していた。

【０００６】本発明の目的は、装置構成の小型化を図る
とともに、出力を維持し、出力の伝達損失のない超音波
モータ付き部品及びこれを用いた電子機器を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本課題の解決手段
は、請求項１に記載するように、円筒状の外筒と、該外
筒の内側に設けられた円筒状の内筒と、を備えた超音波
モータ付き部品において、前記外筒と前記内筒との間隙
に設けられ、前記内筒又は前記外筒の一方に対して圧接
させ且つ駆動力を加える圧電振動子を備えたことを特徴
とする。

【０００８】以上の解決手段にあって、外筒が固定さ
れ、内筒が自由に可動する場合、内筒が固定され、外筒
が自由に可動する場合、内筒、外筒共に自由に可動する
場合のの何れも含まれる。また、圧電振動子は、装置の
小型化を図る観点から、最も薄い厚み方向と内筒、外筒
の径方向とを一致させるように設ける方が好ましい。ま
た、圧電振動子の駆動力は、外筒、内筒に対して、周方
向へ加える場合、長手方向へ加える場合、周方向と長手
方向の中間方向へ加える場合の何れも含まれる。また、
圧電振動子は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン
酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル
酸リチウムを用いて成形される。さらに、圧電振動子に
は、駆動力を拡大させる観点から、出力取り出し部を設
ける方が好ましい。

【０００９】これによれば、圧電振動子は外筒と前記内
筒との間隙に設けられるので、新たな設置スペースを設
ける必要がなく、圧電振動子を外筒、内筒の一部に設け
ることもないので、外筒、内筒の肉厚を薄くすることが
できる。また、前記内筒又は前記外筒の一方に圧接させ
て駆動力を加えるので、動力伝達機構を必要とせず、ま
た、駆動力の伝達損失も生じない。したがって、装置構
成の小型化が図られるとともに、出力は維持され、出力
の伝達損失を生じない。

【００１０】また、請求項２に記載するように、請求項
１記載の超音波モータ付き部品において、前記圧電振動
子は、前記外筒の内周面に設けるとともに、前記内筒の
外周面に対して、径方向へ圧接され且つ周方向へ駆動力
を加えることを特徴とする。これによれば、圧電振動子
は、内筒の外周面に対して径方向へ圧接されるととも
に、周方向へ駆動力を加え、内筒と外筒とを相対的に回
動させる。

【００１１】また、請求項３に記載するように、請求項
１記載の超音波モータ付き部品において、前記圧電振動
子は、前記外筒の内周面に設けるとともに、前記内筒の
外周面に対して、径方向へ圧接され且つ長手方向へ駆動
力を加えることを特徴とする。これによれば、圧電振動
子は、内筒の外周面に対して径方向へ圧接されるととも
に、長手方向へ駆動力を加えるので、外筒に対して長手
方向へ内筒を相対的に前進、後進させる。

【００１２】また、請求項４に記載するように、請求項
１記載の超音波モータ付き部品において、前記圧電振動
子は、前記内筒の外周面に設けるとともに、前記外筒の
内周面に対して、径方向へ圧接され且つ周方向へ駆動力
を加えることを特徴とする。これによれば、圧電振動子
は、外筒の内周面に対して径方向へ圧接されるととも
に、周方向へ駆動力を加えるので、内筒に対して外筒を
相対的に回動させる。

【００１３】また、請求項５に記載するように、請求項
１記載の超音波モータ付き部品において、前記圧電振動
子は、前記内筒の外周面に設けるとともに、前記外筒の
内周面に対して、径方向へ圧接され且つ長手方向へ駆動
力を加えることを特徴とする。これによれば、圧電振動
子は、外筒の内周面に対して径方向へ圧接されるととも
に、長手方向へ駆動力を加えるので、内筒に対して外筒
を相対的に前進、後進させる。

【００１４】また、請求項６に記載するように、請求項
１記載の超音波モータ付き部品において、前記内筒は外
周面から径方向へ突出する外鍔部を有し、前記圧電振動
子は、前記外筒の内周面に設けるとともに、前記内筒の
外鍔部に対して、該内筒の長手方向へ圧接され且つ該内
筒の周方向へ駆動力を加えることを特徴する。

【００１５】これによれば、圧電振動子は、内筒の外鍔
部に対して、内筒の長手方向へ圧接されるとともに、内
筒の周方向へ駆動力を加えるので、外筒に対して内筒を
相対的に回動させる。

【００１６】また、請求項７に記載するように、請求項
１記載の超音波モータ付き部品において、前記外筒は内
周面から径方向へ突出する内鍔部を有し、前記圧電振動
子は、前記内筒の外周面に設けるとともに、前記外筒の
内鍔部に対して、該外筒の長手方向へ圧接され且つ該外
筒の周方向へ駆動力を加えることを特徴する。

【００１７】これによれば、圧電振動子は、外筒の内鍔
部に対して、外筒の長手方向へ圧接されるとともに、外
筒の周方向へ駆動力を加えるので、内筒に対して外筒を
相対的に回動させる。

【００１８】また、請求項８に記載するように、請求項
１から請求項７の何れかに記載の超音波モータ付き部品
において、前記圧電振動子は、屈曲振動波を生じる平板
状の第１の圧電振動子と、伸縮振動波を生じる平板状の
第２の圧電振動子と、を少なくとも備え、前記第１の圧
電振動子と前記第２の圧電振動子とを厚み方向へ一体的
に積層させたことを特徴とする。

【００１９】以上の手段にあって、圧電振動子には、出
力を向上させる観点から、さらに第１の圧電振動子また
は第２の圧電振動子を積層させた方が好ましい。これに
よれば、圧電振動子は、第１の圧電振動子に生じる屈曲
振動波と第２の圧電振動子に生じる伸縮振動波とによ
り、楕円振動を生じ、この楕円振動する圧電振動子を周
期的に内筒又は外筒に圧接させて、駆動力としての摩擦
力を生じさせる。また、平板状の第１の圧電振動子と第
２の圧電振動子とを厚み方向へ一体的に積層させている
ので、全体の厚みは小さくなる。

【００２０】また、請求項９に記載するように、請求項
８記載の超音波モータ付き部品において、前記圧電振動
子の厚み方向と前記外筒、内筒の径方向とを一致させる
ように設けたことを特徴とする。

【００２１】これによれば、外筒と内筒との間隙を、最
も小さくすることができ、装置の小型化が図られる。

【００２２】また、請求項１０に記載するように、電子
機器であって、請求項１から請求項９の何れかに記載の
超音波モータ付き部品を用いたことを特徴とする。これ
によれば、本発明に係わる超音波モータ付き部品を用い
た電子機器が実現される。ここで、電子機器には、カメ
ラのオートフォーカス、ビデオのレンズ、アイリス、顕
微鏡、内視鏡等が含まれる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１５を参照して本
発明に係わる実施の形態を詳細に説明する。《実施の形態１》図１は、本発明を適用した実施の形態
１に係わる超音波モータ付き部品のブロック図を示し、
図２は、超音波モータ付き部品の断面構造を示し、図３
は、超音波モータの構造を示し、（ａ）は平面構造を、
（ｂ）は側面構造を示す。また、図４は、各圧電素子の
平面構造を示し、図５は、超音波モータの動作原理を示
す。超音波モータ付き部品は、図１、図２に示すよう
に、本発明の外筒としての外筒部１１と、外筒部１１の
内側に設けられた本発明の内筒としての内筒部１２と、
外筒部１１と内筒部１２との間隙に設けられた移動案内
部１３と、同様に外筒部１１と内筒部１２との間隙に、
厚み方向を内筒部１２の径方向と一致させ、長手方向を
内筒部１２の周方向と一致させて配置した超音波モータ
２０と、外筒部１１の内周面に固定されて超音波モータ
２０を支持、加圧する加圧支持部１４から構成されてい
る。このように、超音波モータ２０を外筒部１１と内筒
部１２との間隙に設けられるので、新たな設置スペース
を設ける必要がなく、外筒部１１、内筒部１２の肉厚を
薄くすることができる。

【００２４】ここで、外筒部１１、内筒部１２は、共に
円筒体であり、外筒部１１の基端部は固定される一方、
内筒部１２は回動自在に設けられている。移動案内部１
３は、外筒部１１と内筒部１２との間隙に応じた径の球
状体であり、内筒部１２の回動に伴って回動し、球状体
の回動を案内する。加圧支持部１４は、例えば、ゴム、
コイルスプリング等からなり、後述する弾性体２１に屈
曲振動波を生じさせたとき、弾性体２１の節部を支持す
るとともに、弾性体２１を内筒部１２の径方向に加圧
し、後述する出力取り出し部２２を内筒部１２の外周面
に圧接させる。

【００２５】超音波モータ２０は、本発明の圧電振動子
としての圧電素子３０を有する弾性体２１と、弾性体２
１の下面に固定された出力取り出し部２２から構成され
ている。詳細には、図３に示すように、弾性体２１は、
各矩形板状の、第１の圧電素子３１と、本発明の第１の
圧電振動子としての第２の圧電素子３２と、第３の圧電
素子３３と、本発明の第２の圧電振動子としての第４の
圧電素子３４と、第５の圧電素子３５と、本発明の第１
の圧電振動子としての第６の圧電素子３６と、第７の圧
電素子３７とを、厚み方向へ一体的に積層した構造であ
る。

【００２６】図４（ａ）において、第１の圧電素子３１
は、励振信号入力用に用いられ、表面において、一方の
長辺の縁部に第１の入力用電極パターン４１ａ、４１
ａ、４１ａ、４１ａと、他方の長辺の縁部に第２の入力
用電極パターン４１ｂ、４１ｂ、４１ｂ、４１ｂと、中
心部の一方の縁部に第３の入力用電極パターン４１ｃ
と、中心部の他方の縁部に第４の入力用電極パターン４
１ｄとを形成している。また、各電極パターン４１ａ、
４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、同図（ｈ）に示すように、
弾性体２１の側面に対して上端から下端まで連続して伸
びている。なお、図面中の（＋）、（−）は、接続され
る後述の電極パターンを形成した分極部の分極処理の方
向に対応して表示したものである。

【００２７】第２の圧電素子３２は、図４（ｂ）に示す
ように、長手方向に沿って、厚み方向へ交互に逆方向に
分極処理した４箇所の分極部を有し、各分極部に対応し
て第１の電極パターン４２ａ、第２の電極パターン４２
ｂ、第３の電極パターン４２ｃ、第４の電極パターン４
２ｄを形成している。ここで、（＋）、（−）は、各分
極部の厚み方向の分極処理方向を示している。また、各
電極パターン４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、一方
の長辺まで一部を突出させて、第１の圧電素子３１の第
１の入力用電極パターン４１ａに接続している。

【００２８】第３の圧電素子３３は、図４（ｃ）に示す
ように、第２の圧電素子３２の各電極パターン４２ａ、
４２ｂ、４２ｃ、４２ｄの対極として対極用電極パター
ン４３をほぼ全面に形成している。また、この対極用電
極パターン４３は、一方の長辺の縁部まで一部を突出さ
せて、第１の圧電素子３１の第３の入力用電極パターン
４１ｃに接続されている。

【００２９】第４の圧電素子３４は、図４（ｄ）に示す
ように、ほぼ全体を厚み方向へ分極処理した分極部を有
し、分極部に対応させて電極パターン４４を形成してい
る。この電極パターン４４は、他方の長辺まで一部を突
出させて、第１の圧電素子３１の第４の入用電極パター
ン４１ｄに接続している。

【００３０】第５の圧電素子３５は、図４（ｅ）に示す
ように、第４の圧電素子３４の電極パターン４４の対極
として対極用電極パターン４５を形成している。この電
極パターン４５は、一方の長辺まで一部を突出させて、
第１の圧電素子３１の第３の入力用電極パターン４１ｃ
に接続している。

【００３１】第６の圧電素子３６は、図４（ｆ）に示す
ように、長手方向に沿って、厚み方向へ交互に逆方向に
分極処理した４箇所の分極部を有し、各分極部に対応し
て第１の電極パターン４６ａ、第２の電極パターン４６
ｂ、第３の電極パターン４６ｃ、第４の電極パターン４
６ｄを形成している。ここで、各分極部の分極処理の方
向は、第２の圧電素子３２と逆の関係になっている。ま
た、各電極パターン４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ
は、他方の長辺まで一部を突出させて第１の圧電素子３
１の第２の入力用電極パターンに接続している。

【００３２】第７の圧電素子３７は、第６の圧電素子３
６の各電極パターン４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの
対極として、対極用電極パターン４７を形成している。
また、この対極用電極パターン４７は、一方の長辺まで
一部を突出させて第１の圧電素子３１の第３の入力用電
極パターン４１ｃに接続されている。なお、第１の圧電
素子３１、第３の圧電素子３３、第５の圧電素子３５、
第７の圧電素子３７の代わりに、絶縁性の弾性材、例え
ば、硬質ゴム等を用いてもよい。

【００３３】出力取り出し部２４は、図３（ｂ）に示す
ように、弾性体２１の長手方向に設けた第１の出力取り
出し部２２ａと、第２の出力取り出し部２２ｂとからな
り、弾性体２１に生じる楕円振動を拡大させて内筒部１
２に摩擦力を加える。このように、内筒部１２に出力取
り出し部２４を直接、圧接させているので、動力伝達機
構を設ける必要がなく、装置構成の小型化が図られる。

【００３４】次に、図２、図４、図５に基づいて、この
超音波モータの動作について説明する。先ず、内筒部１
２を一方向へ回転させたいときは、図４に示す第１の圧
電素子３１の第１の入力用電極パターン４１ａ、第３の
入力用電極パターン４１ｃ、第４の入力用電極パターン
４１ｄに励振信号を入力すればよい。このとき、第２の
圧電素子３２は、図５中Ａ線に示すような、厚み方向の
屈曲振動波を生じ、第４の圧電素子３４は、同図Ｂ線に
示すような、長手方向の伸縮振動波を生じる。弾性体２
１の各部は、屈曲振動波と伸縮振動波とを合成した、同
図Ｃ線に示すような楕円振動を起こし、各出力取り出し
部２２ａ、２２ｂはこの楕円振動を拡大させる。

【００３５】ここで、図２において、出力取り出し部２
２は、加圧支持部１４により加圧されて、内筒部１２に
径方向へ圧接され、内筒部１２に周方向への駆動力とし
ての摩擦力を加える。これにより、内筒部１２は一方向
へ回転する。このとき、出力取り出し部２２は、内筒部
１２に圧接して直接摩擦力を加えるので、駆動力の伝達
損失を生じない。

【００３６】一方、内筒部１２を、逆方向へ回転させた
いときは、第１の圧電素子３１の第２の入力用電極パタ
ーン４１ｂ、第３の入力用電極パターン４１ｃ、第４の
入力用電極パターン４１ｄに励振信号を入力すればよ
い。このとき、第６の圧電素子３６は、図５中Ａ線に対
し１８０°位相のずれた屈曲振動波を生じ、第４の圧電
素子３４には、同図Ｂ線で示す伸縮振動波を生じる。弾
性体２１の各部は、屈曲振動波と伸縮振動波との合成に
より、図５中Ｃ線と逆方向の楕円振動を起こす。ここ
で、図２において、出力取り出し部２２は、内筒部１２
に逆の周方向への摩擦力を加える。これにより、内筒部
１２は逆方向へ回転する。

【００３７】以上より、本実施の形態によれば、超音波
モータ２０は、外筒部１１と内筒部１２との間隙に設け
られるので、新たな設置スペースを設ける必要がなく、
外筒、部１１、内筒部１２の肉厚を薄くすることができ
る。また、内筒部１２に圧接させて駆動力を加えるの
で、動力伝達機構を必要とせず、また、駆動力の伝達損
失も生じない。したがって、装置構成の小型化が図られ
るとともに、出力は維持され、出力の伝達損失を生じな
い。

【００３８】なお、本実施の形態は、以下のように変形
してもよい。図６は、超音波モータ付き部品の変形の態
様を示す図である。超音波モータ付き部品は、超音波モ
ータ２０を外筒部１１と内筒部１２との間隙に設けら
れ、厚み方向を内筒部１２の径方向に向け、長手方向を
内筒部１２の長手方向へ向けて配置している。また、内
筒部１２は、長手方向へ移動自在に設けられている。こ
れによれば、出力取り出し部２２は、内筒１２に対し
て、長手方向に駆動力を加えるので、内筒１２は外筒１
１に対して長手方向へ前進、後退する。

【００３９】《実施の形態２》図７は、本発明を適用し
た実施の形態２に係わる超音波モータ付き部品を示す図
であり、図８は、超音波モータの構造を示し、（ａ）は
平面の構造、（ｂ）は側方の構造を示し、図９は、各圧
電素子の平面構造を示す図である。また、図１０は、超
音波モータの動作原理を示す。超音波モータ付き部品
は、本発明の外筒としての外筒部５１と、外筒部５１の
内側に設けられた本発明の内筒としての内筒部５２と、
外筒部５１と内筒部５２との間隙に設けられた移動案内
部１３と、同様に外筒部５１と内筒部５２との間隙に、
厚み方向を内筒部５２の径方向と一致させ、長手方向を
内筒部５２の周方向と一致させて配置した超音波モータ
６０と、外筒部５１の内周面に固定されて超音波モータ
６０を支持、加圧する加圧支持部５４から構成されてい
る。

【００４０】ここで、内筒部５２は、円筒状の内筒部本
体５２ａと、内筒部本体５２ａの縁部から外径方向へ伸
びる外鍔部５２ｂとからなり、また、この内筒部５２は
周方向へ回動自在に設けられている。一方、外筒部５２
ｂは、実施の形態１に係わる外筒部１１ｂと同一の構成
であり、一方の基端を固定している。

【００４１】加圧支持部５４は、例えば、ゴム、コイル
スプリング等からなり、後述する弾性体６１に屈曲振動
波を生じさせたとき、弾性体６１の節部近傍を支持する
とともに、弾性体６１を内筒部本体５２ａの長手方向へ
加圧し、後述する出力取り出し部６２を内筒部５２の外
鍔部５２ｂに圧接させる。

【００４２】超音波モータ６０は、図８に示すように、
本発明の圧電振動子としての圧電素子を有する弾性体６
１と、弾性体６１の側面に固定された出力取り出し部６
２から構成されている。弾性体６１は、各矩形板状の、
第１の圧電素子７１と、本発明の第１の圧電振動子とし
ての第２の圧電素子７２と、第３の圧電素子７３と、本
発明の第２の圧電振動子としての第４の圧電素子７４と
を、厚み方向へ一体的に積層した構造である。

【００４３】詳細には、第１の圧電素子７１は、図９
（ａ）において、励振信号入力用に用いられ、表面の一
方の長辺の縁部に第１の入力用電極パターン８１ａ、８
１ａと、他方の長辺の縁部に第２の入力用電極パターン
８１ｂ、８１ｂと、中心部の一方の縁部に第３の入力用
電極パターン８１ｃと、中心部の他方の縁部に第４の入
力用電極パターン８１ｄとを形成している。また、各電
極パターン８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄは、同図
（ｅ）に示すように、弾性体６１の側面に対して上端か
ら連続して下端まで伸びている。なお、図面中の（＋）
は、接続される後述の電極パターンを形成した分極部の
分極処理の方向を対応させて表示している。

【００４４】第２の圧電素子７２は、図９（ｂ）に示す
ように、各々矩形状に４分割された分極部を有し、この
各分極部は、隣り合う分極方向を同一方向となるよう
に、厚み方向へ分極処理している。また、各分極部に対
応して第１の電極パターン８２ａ、８２ｂ、第２の電極
パターン８２ｃ、８２ｄを形成している。ここで、
（＋）は、厚み方向の分極処理の方向を示している。ま
た、第１の電極パターン８２ａ、８２ｂは、第２の圧電
素子７２の近接する長辺までそれぞれ一部を突出させ、
第１の圧電素子７１の第１の入力用電極パターン８１
ａ、８１ａに接続している。第２の電極パターン８２
ｃ、８２ｄは、それぞれ第２の圧電素子７２の近接する
長辺まで一部を突出させ、第１の圧電素子８１の第２の
入力用電極パターン８１ｂ、８１ｂに接続している。

【００４５】第３の圧電素子７３は、図９（ｃ）に示す
ように、第２の圧電素子７２の各電極パターン８２ａ、
８２ｂ、８２ｃ、８２ｄの対極として対極用電極パター
ン８３をほぼ全面に形成している。また、この対極用電
極パターン８３は、同圧電素子７３の一方の長辺まで一
部を突出させて、第１の圧電素子７１の第３の入力用電
極パターン８１ｃに接続させる。

【００４６】第４の圧電素子７４は、図９（ｄ）に示す
ように、ほぼ全体を厚み方向へ分極処理した分極部を有
し、この分極部に対応させて電極パターン８４を形成し
ている。この電極パターン８４は、同圧電素子７４の他
方の長辺まで一部を突出させて第１の圧電素子７１の第
４の入用電極パターン８１ｄに接続している。

【００４７】次に、図７、図９，図１０に基づいて、超
音波モータ付き部品の使用方法について説明する。先
ず、内筒部５２を一方向へ回転させたいときは、図９に
示す第１の圧電素子７１の第１の入力用電極パターン８
１ａ、第３の入力用電極パターン８１ｃ、第４の入力用
電極パターン８１ｄに励振信号を入力すればよい。この
とき、第２の圧電素子７２は、図１０中Ｃ線に示すよう
な、幅方向の屈曲振動波を生じ、第４の圧電素子８４
は、同図Ｄ線に示すような、長手方向の伸縮振動波を生
じる。弾性体６１の各部は、屈曲振動波と伸縮振動波と
を合成して楕円振動を起こし、出力取り出し部６２は、
同図Ｅ線に示すように、この楕円振動を拡大させる。

【００４８】ここで、図７において、出力取り出し部６
２は、加圧支持部５４により内筒部本体５２ａの長手方
向へ加圧され、内筒部５２の外鍔部５２ｂに圧接され
る。内筒部５２は、出力取り出し部材６２により、周方
向への駆動力としての摩擦力を加えられる。これによ
り、内筒部１２は一方向へ回転する。このとき、出力取
り出し部６２は、直接、内筒部５２の外鍔部５２ｂに圧
接して摩擦力を加えるので、駆動力の伝達損失を生じな
い。

【００４９】一方、内筒部１２を、逆方向へ回転させた
いときは、図９に示す第１の圧電素子７１の第２の入力
用電極パターン８１ｂ、第３の入力用電極パターン８１
ｃ、第４の入力用電極パターン８１ｄに励振信号を入力
すればよい。このとき、第２の圧電素子７２は、図１０
中Ｃ線に対し１８０°位相のずれた屈曲振動波を生じ、
第４の圧電素子７４には、同図Ｄ線で示す伸縮振動波を
生じる。弾性体６１の出力取り出し部６２は、屈曲振動
波と伸縮振動波との合成により、図中Ｅ線と逆方向の楕
円振動を起こす。ここで、図７において、出力取り出し
部６２は、内筒部６２の外鍔部５２ｂに対して逆の周方
向への摩擦力を加える。これにより、内筒部６２は逆方
向へ回転させられる。

【００５０】以上より、本実施の形態によれば、実施の
形態１と同様な効果が得られるのはもちろんのこと、超
音波モータ６０は、内筒部５２の外鍔部５２ｂに対し
て、内筒部本体５２ａの長手方向へ圧接されるととも
に、内筒部５２の周方向へ駆動力を加えるようにしたの
で、外筒部５１に対して内筒部５２を相対的に回動させ
る。

【００５１】《実施の形態３》図１１は、本発明を適用
した実施の形態３に係わる超音波モータ付き部品のブロ
ック図を示し、図１２は、超音波モータ付き部品の断面
構造を示す図である。超音波モータ付き部品は、実施の
形態１と略同様な構成であり、外筒部１１と内筒部１２
との間隙に、厚み方向を内筒部１２の径方向と一致さ
せ、長手方向を内筒部１２の周方向とを一致させて配置
した超音波モータ２０と、外筒部１１に外周面に固定さ
れて超音波モータ２０を支持、加圧する加圧支持部１４
から構成される点を特徴とする。なお、これ以降、同一
構成については同一符号を付して、説明を省略する。

【００５２】ここで、外筒部１１の基端部は固定され、
内筒部１２は回動自在に設けられている。また、加圧支
持部１４は、弾性体２１に対して屈曲振動波の節部近傍
を支持するとともに、弾性体２１を外筒部１１の径方向
に加圧し、後述する出力取り出し部２２を外筒部１２の
内周面に圧接させる。

【００５３】これによれば、実施の形態１と同様の効果
を得られる他、超音波モータ２０はは、外筒部１１の内
周面に対して径方向へ圧接されるとともに、周方向へ駆
動力を加えるので、内筒部１１に対して外筒部１２を相
対的に回動させる。

【００５４】《実施の形態４》図１３は、本発明を適用
した実施の形態４に係わる超音波モータ付き部品の断面
構造を示す図である。超音波モータ付き部品は、本発明
の外筒としての外筒部９１と、外筒部９１の内側に設け
られた本発明の内筒としての内筒部９２と、外筒部９１
と内筒部９２との間隙に、厚み方向を内筒部９２の径方
向と一致させ、長手方向を内筒部９２の長手方向と一致
させて配置した超音波モータ２０と、内筒部９２に外周
面に固定されて超音波モータ２０を支持、加圧する加圧
支持部１４から構成されている点に特徴を有する。

【００５５】ここで、内筒部９２は円筒体であり、外筒
部９１は、円筒状の外筒部本体９１ａと、外筒部本体９
１ａの一方の端部から内径方向へ伸びる内鍔部９１ｂと
からなる。また、外筒部９１は長手方向へ移動自在に設
けられ、内筒部９２の基端は固定されている。

【００５６】これによれば、実施の形態１と同様の効果
が得られる他、超音波モータ２０は、外筒部本体９１ａ
に対して、長手方向へ摩擦力を加えるようにしたので、
内筒部９２に対して外筒部９１を長手方向へ相対的に前
進、後退させる。

【００５７】なお、本実施の形態は、以下のように変形
してもよい。図１４は、実施の形態４に係わる変形の態
様の断面構造を示す図である。即ち、超音波モータ付き
部品は、外筒部９１と内筒部９２との間隙に、厚み方向
を内筒部９２の径方向と一致させ、長手方向を内筒部９
２の長手方向と一致させて配置した超音波モータ６０
と、内筒部９２に外周面に固定されて超音波モータ６０
を支持、加圧する加圧支持部５４から構成されている点
に特徴を有する。ここで、超音波モータ６０は、加圧支
持部５４により内筒部９２の長手方向へ加圧され、外筒
部９１の内鍔部９１ｂに圧接されている。これによれ
ば、超音波モータ６０は、外筒部９１の内鍔部９１ｂに
対して周方向へ摩擦力を加えるようにしたので、内筒部
９２に対して外筒部９１を相対的に回動させる。

【００５８】《実施の形態５》図１５は、本発明に係わ
る超音波付き部品を電子機器に適用した実施の形態５の
ブロック図を示す。本電子機器は、前述したような圧電
素子９３を有する弾性体９４と、弾性体９４により相対
的に可動される内筒部、外筒部９５と、弾性体９４を支
持すると共に、弾性体９４を内筒部、外筒部９５へ加圧
する加圧支持手段９６と、内筒部、外筒部９５と連動し
て可動する伝達機構９７と、伝達機構９７の動作に基づ
いて運動する出力機構９８を備えることにより実現す
る。ここで、電子機器には、カメラのオートフォーカ
ス、ビデオのレンズ、アイリス、顕微鏡、内視鏡等が含
まれる。伝達機構９７には、例えば、歯車、送りつめ等
を用いる。出力機構９８には、例えば、カメラにおいて
はシャッタ駆動機構、レンズ駆動機構を、電子時計にお
いては指針駆動機構、カレンダ駆動機構を、工作機械に
おいては刃具送り機構、加工部材送り機構等を用いる。
なお、内筒部、外筒部９５に出力軸を取り付け、出力軸
からトルクを伝達する動力伝達機構を有する構成にすれ
ば、簡易な構成ので駆動機構が実現される。

【００５９】

【発明の効果】以上より、本発明によれば、圧電振動子
を外筒と前記内筒との間隙に設けて、新たな設置スペー
スを設ける必要をなくすると共に、圧電振動子を一部に
設けないので外筒、内筒の肉厚を薄くし、また、内筒又
は外筒の一方に圧接させて駆動力を加え、動力伝達機構
を必要としないようにしたので、装置構成の小型化が図
られる。また、内筒又は外筒の一方に直接、圧接させ駆
動力を加えるようにしたので、出力は維持され、出力の
伝達損失を生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施の形態１に係わる超音波
モータ付き部品のブロック図を示す。

【図２】図１に係わる超音波モータ付き部品の断面構造
を示す説明図である。

【図３】図１に係わる超音波モータの構造を示し、
（ａ）は平面構造を、（ｂ）は側面構造を示す。

【図４】図１に係わる各圧電素子の平面構造を示す説明
図である。

【図５】図１に係わる超音波モータの動作原理を示す説
明図である。

【図６】図１に係わる変形の態様を示す断面構造を示す
図である。

【図７】本発明を適用した実施の形態２に係わる超音波
モータ付き部品を示すブロック図である。

【図８】図７に係わる超音波モータの構造を示し、
（ａ）は平面の構造、（ｂ）は側方の構造を示す説明図
である。

【図９】図７に係わる各圧電素子の平面構造を示す説明
図である。

【図１０】図７に係わる超音波モータの動作原理を示す
説明図である。

【図１１】本発明を適用した実施の形態３に係わる超音
波モータ付き部品のブロック図を示す。

【図１２】図１１に係わる超音波モータ付き部品の断面
構造を示す説明図である。

【図１３】本発明を適用した実施の形態４に係わる超音
波モータ付き部品の断面構造を示す説明図である。

【図１４】図１３に係わる変形の態様の断面構造を示す
説明図である。

【図１５】本発明に係わる超音波付き部品を電子機器に
適用した実施の形態５のブロック図を示す。

【図１６】第１の従来例に係わる超音波モータを用いて
内筒と外筒とを相対運動させるカメラの断面構造を示す
説明図である。

【図１７】第２の従来例に係わる超音波モータを用いて
内筒と外筒とを相対運動させるカメラの断面構造を示す
説明図である。

【符号の説明】

１１外筒部（外筒）１２内筒部（内筒）２０超音波モータ３２第２の圧電素子（第１の圧電振動子）３４第４の圧電素子（第２の圧電振動子）３６第６の圧電素子（第１の圧電振動子）５１外筒部（外筒）５２内筒部（内筒）５２ｂ外鍔部６０超音波モータ７２第２の圧電素子（第１の圧電振動子）７４第４の圧電素子（第２の圧電振動子）９１外筒部（外筒）９１ｂ内鍔部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の外筒と、該外筒の内側に設けら
れた円筒状の内筒と、を備えた超音波モータ付き部品に
おいて、前記外筒と前記内筒との間隙に設けられ、前記内筒又は
前記外筒の一方に対して圧接させ且つ駆動力を加える圧
電振動子を備えたことを特徴とする超音波モータ付き部
品。
【請求項２】前記圧電振動子は、前記外筒の内周面に
設けるとともに、前記内筒の外周面に対して、径方向へ
圧接され且つ周方向へ駆動力を加えることを特徴とする
請求項１記載の超音波モータ付き部品。
【請求項３】前記圧電振動子は、前記外筒の内周面に
設けるとともに、前記内筒の外周面に対して、径方向へ
圧接され且つ長手方向へ駆動力を加えることを特徴とす
る請求項１記載の超音波モータ付き部品。
【請求項４】前記圧電振動子は、前記内筒の外周面に
設けるとともに、前記外筒の内周面に対して、径方向へ
圧接され且つ周方向へ駆動力を加えることを特徴とする
請求項１記載の超音波モータ付き部品。
【請求項５】前記圧電振動子は、前記内筒の外周面に
設けるとともに、前記外筒の内周面に対して、径方向へ
圧接され且つ長手方向へ駆動力を加えることを特徴とす
る請求項１記載の超音波モータ付き部品。
【請求項６】前記内筒は外周面から径方向へ突出する
外鍔部を有し、前記圧電振動子は、前記外筒の内周面に設けるととも
に、前記内筒の外鍔部に対して、該内筒の長手方向へ圧
接され且つ該内筒の周方向へ駆動力を加えることを特徴
とする請求項１記載の超音波モータ付き部品。
【請求項７】前記外筒は内周面から径方向へ突出する
内鍔部を有し、前記圧電振動子は、前記内筒の外周面に設けるととも
に、前記外筒の内鍔部に対して、該外筒の長手方向へ圧
接され且つ該外筒の周方向へ駆動力を加えることを特徴
とする請求項１記載の超音波モータ付き部品。
【請求項８】前記圧電振動子は、屈曲振動波を生じる
平板状の第１の圧電振動子と、伸縮振動波を生じる平板
状の第２の圧電振動子と、を少なくとも備え、前記第１
の圧電振動子と前記第２の圧電振動子とを厚み方向へ一
体的に積層させたことを特徴とする請求項１から請求項
７の何れかに記載の超音波モータ付き部品。
【請求項９】前記圧電振動子の厚み方向と前記外筒、
内筒の径方向とを一致させるように設けたことを特徴と
する請求項８記載の超音波モータ付き部品。
【請求項１０】請求項１から請求項９の何れかに記載
の超音波モータ付き部品を用いたことを特徴とする電子
機器。