(57)【要約】【課題】安定した駆動を実現でき、小型化が可能な圧電アクチュエータを提供する。【解決手段】第１の方向に変位する第１圧電素子１８と、前記第１圧電素子に連結された駆動部材２２と、前記駆動部材を前記第１の方向に貫通させる開口部２０ａを有し、前記第１の方向と交差する方向に変位する第２圧電素子２０と、前記駆動部材に対する前記第２圧電素子の前記第１の方向における相対位置を変化させるように、前記第１および第２圧電素子を変位させる駆動信号を出力する駆動制御部５６，６６とを有する圧電アクチュエータ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に変位する第１圧電素子と、
前記第１圧電素子に連結された駆動部材と、
前記駆動部材を前記第１の方向に貫通させる開口部を有し、前記第１の方向と交差する方向に変位する第２圧電素子と、
前記駆動部材に対する前記第２圧電素子の前記第１の方向における相対位置を変化させるように、前記第１および第２圧電素子を変位させる駆動制御部と
を有する圧電アクチュエータ。                    
【請求項２】
前記第２圧電素子は、前記第１の方向と交差する方向に変位することにより、前記駆動部材をクランプする第１の状態と前記駆動部材をクランプしない第２の状態とに切り替わることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記第２圧電素子を前記第２の状態にして前記第１圧電素子を変位させることにより、前記第２圧電素子の前記相対位置を変化させることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記第２圧電素子を前記第１の状態にして前記第１圧電素子を変位させることにより、前記第２圧電素子の前記相対位置を変化させないで前記駆動部材を前記第１の方向に相対変位させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１圧電素子が固定される固定部材と、
前記第２圧電素子に連結されており、前記第２圧電素子とともに移動する移動部材をさらに有する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１圧電素子および前記第２圧電素子は、前記第１の方向に略平行な分極方向を有する請求項１〜請求項５のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記駆動制御部は、前記第１圧電素子に対して第１駆動信号を出力し、前記第２圧電素子に対して前記第１駆動信号とは異なる第２駆動信号を出力することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
前記第１駆動信号と前記第２駆動信号のうち少なくとも一方が、時間軸に沿って非対称な波形形状を有することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】
前記第１駆動信号と前記第２駆動信号のうち少なくとも一方が、時間軸に沿って対称な波形形状を有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１駆動信号と前記第２駆動信号は、互いに略等しい駆動周波数を有することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
前記第１駆動信号と前記第２駆動信号のうち少なくとも一方が、直流電圧の駆動信号であることを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１２】
前記駆動制御部は、前記駆動部材に対する前記第２圧電素子の相対移動速度に応じて、前記直流電圧の電圧値を変化させることを特徴とする請求項１１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備える光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の変位によって機械的変位を得ることができる圧電アクチュエータに関する。  
【背景技術】
【０００２】
現在、圧電アクチュエータとしては、進行性振動波を利用するタイプに代表される回転型と、クランプ機構を有するタイプに代表される直進型が知られている。回転型と直進型は、駆動対象となる部材の運動軌道、大きさおよび要求精度等に応じて使い分けられている。直進型の圧電アクチュエータは、特に直線的な運動を行うあらゆる部材の駆動源として利用可能であり、例えばオートフォーカスのために鏡筒内を直線移動するレンズを収納したレンズ鏡筒などに好適である。
【０００３】
従来技術に係る直進型圧電アクチュエータとしては、例えば、支持体に加圧接触し、移動部材の移動速度を調節する加圧用圧電体を有する接触部材を設けたものが知られている（特許文献１参照）。このような従来技術に係る圧電アクチュエータは、移動部材と支持体等が接触する力を調節することによって、移動部材の移動速度を調節することが可能である。
【０００４】
しかし上記の従来技術に係る圧電アクチュエータは、形状および機構が複雑になるため、小型化が困難であるという問題を有している。また、移動部材および慣性体を支持する形状および構造が複雑であるため、例えば非駆動時等において、移動部材に十分な力を作用させることが難しいという問題を有している。したがって、移動部材を安定して駆動・保持することが難しく、外力等の影響によって移動部材の位置ずれが発生し易い等の課題を有している。
【特許文献１】特開平８−６６０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、このような問題点を解決し、安定した駆動を実現でき、小型化が可能な圧電アクチュエータと、このような圧電アクチュエータを備えるレンズ鏡筒および光学機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電アクチュエータは、
第１の方向に変位する第１圧電素子（１８）と、
前記第１圧電素子に連結された駆動部材（２２）と、
前記駆動部材を前記第１の方向に貫通させる開口部（２０ａ）を有し、前記第１の方向と交差する方向に変位する第２圧電素子（２０）と、
前記駆動部材に対する前記第２圧電素子の前記第１の方向における相対位置を変化させるように、前記第１および第２圧電素子を変位させる駆動制御部（５６，６６）とを有する。
【０００７】
また、前記第２圧電素子は、前記第１の方向と交差する方向に変位することにより、前記駆動部材をクランプする第１の状態と前記駆動部材をクランプしない第２の状態とに切り替わってもよい。
【０００８】
また、前記駆動制御部は、前記第２圧電素子を前記第２の状態にして前記第１圧電素子を変位させることにより、前記第２圧電素子の前記相対位置を変化させてもよい。
【０００９】
また、前記駆動制御部は、前記第２圧電素子を前記第１の状態にして前記第１圧電素子を変位させることにより、前記第２圧電素子の前記相対位置を変化させないで前記駆動部材を前記第１の方向に相対変位させてもよい。
【００１０】
また、本発明に係る圧電アクチュエータは、
前記第１圧電素子が固定される固定部材（１６）と、
前記第２圧電素子に連結されており、前記第２圧電素子とともに移動する移動部材（１４）をさらに有してもよい。
【００１１】
また、前記第１圧電素子および前記第２圧電素子は、前記第１の方向に略平行な分極方向を有してもよい。
【００１２】
また、前記駆動制御部は、前記第１圧電素子に対して第１駆動信号（６２，８２）を出力し、前記第２圧電素子に対して前記第１駆動信号とは異なる第２駆動信号（６３，８３）を出力してもよい。
【００１３】
また、本発明に係る圧電アクチュエータにおいて、前記第１駆動信号と前記第２駆動信号のうち少なくとも一方が、時間軸に沿って非対称な波形形状を有していてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る圧電アクチュエータにおいて、前記第１駆動信号と前記第２駆動信号のうち少なくとも一方が、時間軸に沿って対称な波形形状を有していてもよい。
【００１５】
また、前記第１駆動信号と前記第２駆動信号は、互いに略等しい駆動周波数を有していてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る圧電アクチュエータにおいて、前記第１駆動信号と前記第２駆動信号のうち少なくとも一方が、直流電圧の駆動信号であってもよい。
【００１７】
また、前記駆動制御部は、前記駆動部材に対する前記第２圧電素子の相対移動速度に応じて、前記直流電圧の電圧値を変化させてもよい。
【００１８】
本発明に係るレンズ鏡筒は、上記いずれかに記載の圧電アクチュエータを備える。
【００１９】
また、本発明に係る光学機器は、上記いずれかに記載の圧電アクチュエータを備える。
【００２０】
なお上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータを有するレンズ鏡筒の要部断面図、
図２は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの断面図および要部平面図、
図３は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの分極方向と変位方向との関係を説明した模式図、
図４は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号制御部の一例を表すブロック図、
図５は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号による制御の一例を表した模式図、
図６は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号による制御の他の一例を表した模式図、
図７は、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号制御部の一例を表すブロック図、
図８は、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号による制御の一例を表した模式図である。
第１実施形態
【００２２】
以下、本発明にかかる圧電アクチュエータの実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１実施形態に係るアクチュエータ部１０を説明する図であり、アクチュエータ部１０を組み込んだレンズ鏡筒４の光軸α方向に沿った断面図である。レンズ鏡筒４の中心部付近には、第１レンズ群６とＡＦ（オートフォーカス）調整レンズ群８が配置されている。
【００２４】
第１レンズ群６は、第１レンズ保持枠１２に固定されている。第１レンズ保持枠１２は、固定筒１６に対して、レンズ群６の光軸α方向に沿って移動自在に配置されている。ＡＦ調整用レンズ８は、ＡＦ環１４に固定されている。ＡＦ環１４も、第１レンズ群６と同様に、固定筒１６に対して、レンズ群６の光軸α方向に沿って移動自在に配置されている。アクチュエータ部１０は、ＡＦ環１４の外周側であり、かつ、固定筒１６の内周側の位置に取り付けられている。
【００２５】
アクチュエータ部１０は、図１に示すように、第１圧電素子部１８と、第２圧電素子部２０とを有する。第１圧電素子部１８の一方の端部は、第１圧電素子支持部２４に対して接着等を用いて固定されている。第１圧電素子支持部２４は、固定筒１６の第１圧電素子取付部１６ａに、ボルト２８ａを用いて取り付けられている。
【００２６】
第１圧電素子部１８の他方の端部には、シャフト２２が、接着剤等を用いて連結されている。シャフト２２は、シャフト２２の軸芯βが、レンズ鏡筒４の光軸αと略平行になるように配置されている。シャフト２２および第１圧電素子部１８は、第１圧電素子支持部２４を介して、固定筒１６に取り付けられている。
【００２７】
第１圧電素子部１８は、後述のように、シャフト２２の軸芯βと平行な方向に変位することができる。シャフト２２が取り付けられている第１圧電素子部１８が、軸芯βと略平行な方向に伸張または収縮する変位を繰り返すことによって、シャフト２２の往復運動が発生する。
【００２８】
第２圧電素子部２０は、第２圧電素子支持部２６を介して、ＡＦ環１４と連結されている。第２圧電素子部２０の一方の端部は、接着剤等を用いて第２圧電素子支持部２６に固定されている。ＡＦ環１４の端部には、ＡＦ環１４の外周側に向かって突出している縁状の第２圧電素子取付部１４ａが形成されている。第２圧電素子支持部２６は、ボルト２８ｂを用いて、第２圧電素子取付部１４ａに固定されている。
【００２９】
第２圧電素子部２０は、シャフト２２を軸芯β方向に貫通させる孔部２０ａを有している。第２圧電素子部２０は、後述のように、図４に示す駆動装置５６からの制御を受けて、シャフト２２の一方の端部２２ａから他方の端部２２ｂまでの間を、シャフト２２の軸芯βと平行な方向に沿って移動することができる。
【００３０】
また、第２圧電素子支持部２６を介して第２圧電素子部２０と連結されているＡＦ環１４も、第２圧電素子部２０が移動するのに伴い、シャフト２２の軸心βと平行な方向に沿って移動することができる。シャフト２２の軸心βと、レンズ鏡筒４の光軸αは略平行であるため、ＡＦ環１４に固定されているＡＦ調整レンズ群８は、第２圧電素子部２０の移動に伴って、光軸αに沿ってレンズ鏡筒４の内部を移動することができる。
【００３１】
図２（Ａ）は、図１に示すアクチュエータ部１０の拡大断面図である。第１圧電素子部１８は、４つの第１接地電極３４と、３つの第１駆動電極３２と、３つの第１Ａ圧電体３６と、３つの第１Ｂ圧電体３８とを有している。各電極３２，３４および圧電体３６，３８は、シャフト２２の軸芯β方向に沿って積層されている。
【００３２】
すなわち、アクチュエータ部１０の第１圧電素子部１８は、７つの電極と６つの圧電体が、軸芯β方向に交互に積層された構造を有している。各圧電体３６，３８および電極３２，３４は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、略円板状の形状を有している。電極３２，３４には、駆動装置５６または接地部５５への配線を取り付けるため突起３２ａ，３４ａが形成されている。また、圧電体３６，３８の両表面には、銀電極が形成されている。
【００３３】
第１圧電素子部１８の両端部には、第１接地電極３４が配置されている。第１接地電極３４と第１駆動電極３２は、第１接地電極３４と第１駆動電極３２の間に、第１Ａ圧電素体３６または第１Ｂ圧電体３８のいずれかを挟んだ状態で、軸芯β方向に沿って交互に配置されている。
【００３４】
それぞれの第１接地電極３４は電気的に接地されている。また、それぞれの第１駆動電極３２は、配線３０を介して駆動装置５６に対して、電気的に接続されている。
【００３５】
図２に示す第１圧電素子部１８における第１Ａ圧電体３６と第１Ｂ圧電体３８は、軸芯β方向に沿って交互に配置されている。第１Ａ圧電体３６と第１Ｂ圧電体の間には、第１接地電極３４または第１駆動電極３２のいずれか一方が配置されている。
【００３６】
第１Ａ圧電体３６および第１Ｂ圧電体３８は、軸芯β方向に略平行な分極方向を有する。しかし、第１Ａ圧電体３６と第１Ｂ圧電体３８は、図２（Ａ）において矢印３７で示すように、互いに反対方向の分極方向を有する。また第１Ａ圧電体３６と第１Ｂ圧電体３８は、第１駆動電極３２を挟んで分極方向が背中合わせになるように配置されている。すなわち、第１圧電素子部１８における圧電体３６，３８は、第１駆動電極３２から第１接地電極３４に向かう方向に分極処理が施されている。
【００３７】
第２圧電素子部２０は、３つの第２接地電極４４と、２つの第２駆動電極４２と、２つの第２Ａ圧電体４６と、２つの第２Ｂ圧電体４８とを有している。各電極４２，４４および圧電体４６，４８は、シャフト２２の軸芯β方向に沿って積層されている。
【００３８】
すなわち、第２圧電素子部２０は、５つの電極および４つの圧電体が、軸芯β方向に交互に積層された構造を有している。各圧電体４６，４８および電極４２，４４は、図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、略円環状の形状を有している。電極４２，４４には、図４に示す駆動装置５６への配線を取り付けるための突起４２ａ，４４ａが形成されている。また、圧電体４６，４８の両表面には、銀電極が形成されている。
【００３９】
第２圧電素子部２０の両端部には、第２接地電極４４が配置されている。第２接地電極４４と第２駆動電極４２は、第２接地電極４４と第２駆動電極４２の間に、第２Ａ圧電体４６または第２Ｂ圧電体４８のいずれかを挟んだ状態で、軸心β方向に沿って交互に配置されている。
【００４０】
それぞれの第２接地電極４４は、電気的に接地されている。また、それぞれの第２駆動電極４２は、配線３０を介して、駆動装置５６に対して電気的に接続されている。
【００４１】
図２に示す第２圧電素子部２０における第２Ａ圧電体４６と第２Ｂ圧電体４８は、軸芯β方向に沿って交互に配置されている。第２Ａ圧電体４６と第２Ｂ圧電体４８の間には、第２接地電極４４または第２駆動電極４２のいずれか一方が配置されている。
【００４２】
第２Ａ圧電体４６と第２Ｂ圧電体４８は、軸芯β方向に略平行な分極方向を有する。しかし、第２Ａ圧電体４６と第２Ｂ圧電体４８は、図２（Ａ）において矢印４７で示すように、互いに反対方向の分極方向を有する。また第２Ａ圧電体４６と第２Ｂ圧電体４８は、第２駆動電極４２を挟んで、互いの分極方向が向かい合うように配置されている。すなわち、第２圧電素子部２０における圧電素子４６，４８は、第２接地電極４４から第２駆動電極４２に向かう方向に分極処理が施されている。
【００４３】
図３（Ａ）および（Ｂ）は、第１圧電素子部１８の一部を拡大した断面図であり、電圧が印加された際における第１Ａ圧電体３６の変位を模式的に表したものである。図３（Ａ）および（Ｂ）の矢印３７は、図２（Ａ）と同様に、第１Ａ圧電体３６の分極方向を表している。図３（Ａ）は、第１Ａ圧電体３６に電圧が印加されていない状態を表しており、図３（Ｂ）は、第１Ａ圧電体３６に電圧が印加された状態を表している。
【００４４】
図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第１Ａ圧電体３６は、矢印３７で示す分極方向と一致する方向に電圧を印加された場合、軸芯β方向に（電圧が印加される方向）に伸張する変位を発生する。また、第１Ａ圧電体３６に対して電圧が印加されなくなると、第１Ａ圧電体３６は、軸芯β方向に収縮する変位を発生する。なお、第１Ｂ圧電体３８も、第１Ａ圧電体３６と同様に、分極方向と一致する方向に電圧が印加された場合、軸芯β方向に伸張し、電圧が印加されなくなると、軸芯β方向に収縮する変位を発生する。なお、軸芯β方向とは、シャフト２２の軸芯βと平行な方向である。
【００４５】
また、第１Ａ圧電体３６および第１Ｂ圧電体３８は、印加される電圧に略比例する変位を発生する。したがって、第１Ａ圧電体３６および第１Ｂ圧電体３８に印加される電圧を制御することにより、第１圧電素子部１８が軸芯β方向に伸張・収縮する変位を制御することができる。
【００４６】
第１圧電素子部１８に連結されているシャフト２２は、先述のような第１圧電素子部１８の変位に伴って、軸芯β方向に移動する。シャフト２２の移動方向、移動量および移動速度は、第１圧電素子部１８に出力する駆動信号の電圧値等を調整することにより、制御することができる。
【００４７】
図２（Ａ）に示す第１圧電素子部１８は、６つの圧電体３６，３８が積層された積層構造を有しているが、第１圧電素子部１８の構造はこれに限定されない。たとえば、第１圧電素子部１８は、より多層の積層構造や、より少ない積層構造もしくは単層構造を有していてもよい。また、本実施形態に係る第１圧電素子部１８では、分極方向に略平行な方向に圧電素子を変形させるｄ３３の圧電効果を、主に利用しているが、第１圧電素子部１８の構造としてこれに限定されず、その他の構造であってもよい。
【００４８】
図３（Ｃ）および（Ｄ）は、第２圧電素子部２０の一部を拡大した断面図であり、電圧が印加された際における第２Ｂ圧電体４８の変位を模式的に表したものである。図３（Ｃ）および（Ｄ）の矢印４７は、図２（Ａ）と同様に、第２Ｂ圧電体４８の分極方向を表している。図３（Ｃ）は、第２Ｂ圧電体４８に電圧が印加されていない状態を表しており、図３（Ｄ）は、第２Ｂ圧電体４８に電圧が印加された状態を表している。
【００４９】
図３（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、第２Ｂ圧電体４８は、矢印４７で示す分極方向とは反対方向の電圧を印加された場合、軸芯β方向（分極方向）に対して略直交する方向であって、軸芯βから遠ざかる方向に移動する変位を発生する。また、第２Ｂ圧電体４８に対して電圧が印加されなくなると、第２Ｂ圧電体４８は、軸芯β方向に対して略直交する方向であって、軸芯βに近づく方向に移動する変位を発生する。
【００５０】
第２Ａ圧電体４６も、圧電体４６の分極方向とは反対方向の電圧を印加された場合、軸芯β方向に対して略直交する方向であって、軸芯βから遠ざかる方向に移動する変位を発生する。また、第２Ａ圧電体４６に対して電圧が印加されなくなると、第２Ａ圧電体４６は、軸芯β方向に対して略直交する方向であって、軸芯βに近づく方向に移動する変位を発生する。
【００５１】
また、第２Ａ圧電体４６および第２Ｂ圧電体４８は、印加される電圧に略比例する変位を発生する。したがって、第２Ａ圧電体４６および第２Ｂ圧電体４８に印加される電圧を制御することにより、第２圧電素子部２０は、シャフト２２を貫通させる孔部２０ａの径を変化させることができる。したがって、第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプしたり、シャフト２２のクランプを解除したりすることができる。
【００５２】
図２（Ａ）に示す第２圧電素子部２０は、４つの圧電体４６，４８が積層された積層構造を有しているが、第２圧電素子部２０の構造はこれに限定されない。たとえば、第２圧電素子部２０は、より多層の積層構造や、より少ない積層構造もしくは単層構造を有していてもよい。また、本実施形態に係る第２圧電素子部２０では、分極方向に略垂直な方向に圧電素子を変形させるｄ３１の圧電効果を主に利用しているが、第２圧電素子部２０の構造としてこれに限定されず、その他の構造であってもよい。
【００５３】
また、第２圧電素子部２０は、第２Ａ圧電体４６および第２Ｂ圧電体４８に印加される電圧を制御することにより、シャフト２２をクランプする力を変化させることができてもよい。例えば、図２（Ａ）に示すようにシャフト２２が第２圧電素子部２０によってクランプされた状態において、各圧電体４６,４８に印加される電圧を変化させる。これによって、第２圧電素子部２０は、各圧電体４６,４８等によって構成される孔部２０ａの側壁とシャフト２２との間の接触圧力を変化させ、シャフト２２をクランプする力を変化させることができる。
【００５４】
図４は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動装置５６の一例を表すブロック図である。駆動装置５６は、アクチュエータ部１０を駆動するための駆動信号を生成し、第１および第２圧電素子部１８,２０に備えられる第１および第２駆動電極３２,４２（図２）に対して、駆動信号を出力する。本実施形態に係るアクチュエータ部１０の駆動装置５６は、制御部５７と、発振部５８と、位置検出部５９と、第１増幅部６０と第２増幅部６１とを有する。
【００５５】
制御部５７は、発振部５８、第１増幅部６０および第２増幅部６１を制御する。また制御部５７には、位置検出部５９から、第２圧電素子部２０または第２圧電素子部２０と共に移動するＡＦ環１４等の位置情報が入力される。制御部５７は、位置検出部５９からの位置情報に基づき、発振部５８または増幅部６０,６１を制御することができる。
【００５６】
発振部５８は、制御部５７からの制御信号に基づき、所定の周波数の駆動信号を出力する。発振部５８によって出力された駆動信号は、第１増幅部６０および第２増幅部６１に入力される。発振部５８は、第１増幅部６０と第２増幅部６１に対して、互いに異なる２種類の駆動信号を出力することができる。なお、本実施形態の発振部５８が第１増幅部６０に出力する駆動信号は、第２増幅部６１に出力する駆動信号に対して、周波数が同一であってもよい。
【００５７】
第１増幅部６０は、発振部５８からの駆動信号を増幅してＡ相駆動信号６２を生成し、第１圧電素子部１８に出力する。本実施形態において、Ａ相駆動信号６２は、第１圧電素子部１８の第１駆動電極３２に印加される電圧信号である。第１増幅部６０によって出力されたＡ相駆動信号６２は、配線を介して、第１圧電素子部１８の各第１駆動電極３２（図２）に入力される。
【００５８】
図４に示す第２増幅部６１は、発振部５８からの駆動信号を増幅してＢ相駆動信号６３を生成し、第２圧電素子部２０に出力する。本実施形態において、Ｂ相駆動信号６３は、第２圧電素子部２０の第２駆動電極４２印加される電圧信号である。第２増幅部６１によって出力されたＢ相駆動信号６３は、配線を介して、第２圧電素子部２０の各第２駆動電極４２（図２）に入力される。
【００５９】
位置検出部５９は、リニア型エンコーダ（光学式エンコーダや磁気エンコーダ）等から構成され、第２圧電素子部２０または第２圧電素子部２０と共に移動するＡＦ調整レンズ群８等の位置や速度を検出する。特に、本実施形態に係る位置検出部５９は、第２圧電素子部２０等の軸芯β方向の位置を検出する。制御部５７は、その検出信号から、第２圧電素子３０等の位置情報や速度情報を得て、第２圧電素子部２０等が目標位置に位置決めされるように駆動信号の出力を制御する。例えば、制御部５７は、第２圧電素子部２０等の位置情報と速度情報から、第２増幅部６１における電圧増幅量を調整することによって、アクチュエータ部１０の駆動を制御することができる。
【００６０】
図５は、駆動信号６２，６３によるアクチュエータ部１０の制御の一例を表した模式図である。図５（Ａ）〜（Ｅ）の左側に示す図は、アクチュエータ部１０の駆動状態を表しており、図５の右側に示すグラフは、アクチュエータ部１０の第１および第２圧電素子部１８，２０に入力されるＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。
【００６１】
以下に説明するステップ（Ａ）〜（Ｅ）は、各圧電素子部１８，２０に入力されるＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３と、アクチュエータ部１０の駆動状態との関係を、時間の流れに沿って説明したものである。各ステップ（Ａ）〜（Ｅ）は、図５（Ａ）〜図５（Ｅ）に対応している。
【００６２】
ステップ（Ａ）：
図５（Ａ）は、時刻ａにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ａ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。初期状態である時刻ａにおいて、Ａ相駆動信号６２は低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）であり、Ｂ相駆動信号６３は低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）である。
【００６３】
Ａ相駆動信号６２が入力される第１圧電素子部１８は、時刻ａにおいて変位を発生していない。また、Ｂ相駆動信号６３が入力される第２圧電素子部２０は、時刻ａにおいて変位が発生しておらず、第２圧電素子部２０の孔部２０ａの側壁によってシャフト２２をクランプした状態となっている。初期状態である時刻ａにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸芯β方向に関して、初期位置Ｐ１に位置している。
【００６４】
ステップ（Ｂ）：
図５（Ｂ）は、時刻ｂにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｂ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。時刻ａから時刻ｂまでの間に、Ａ相駆動信号６２は、単位時間あたりの電圧変化が傾きθ１の送り区間６２ａを有している。傾きθ１は、時間経過に伴って電圧が上昇する正の傾きである。したがって、Ａ相駆動信号６２は、時刻ｂにおいて、高レベルの電圧値Ｈ１となる。Ｂ相駆動信号６３は、時刻ａから時刻ｂまでの間、低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）のままである。
【００６５】
時刻ａから時刻ｂまでの間に、Ａ相駆動信号６２が入力される第１圧電素子部１８には、矢印７３で示されるように、軸芯β方向に伸張する変位が発生する。これにより、第１圧電素子部１８に取り付けられているシャフト２２は、軸芯β方向に沿って、第１圧電素子支持部２４に対して離れる方向（矢印β１で示す方向）に移動する。
【００６６】
また、時刻ａから時刻ｂまでの間に、Ｂ相駆動信号６３が入力される第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプした状態のままである。したがって、シャフト２２をクランプしている第２圧電素子部２０および第２圧電素子部２０に取り付けられている第２圧電素子支持部２６は、軸芯β方向に沿って、第１圧電素子支持部２４に対して離れる方向（矢印β１で示す方向）に移動する。
【００６７】
その結果、時刻ｂにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸芯β方向に関して、位置Ｐ２に位置している。また、ステップ（Ｂ）では、シャフト２２に対する第２圧電素子部２０の相対位置は、軸芯β方向に関しては変化していない。
【００６８】
なお、時刻ａから時刻ｂにおいて、シャフト２２と孔部２０ａの側壁との間の接触圧力は、制御部５７等によって適切に制御される。すなわち、シャフト２２と孔部２０ａの側壁との間の接触圧力は、第２圧電素子部２０等をシャフト２２に追従させて移動させるために十分な摩擦力（静止摩擦力）を発生させるように制御されている。したがって、第２圧電素子部２０およびこれと共に移動するＡＦ環１４等は、シャフト２２に追従して移動するための力を、シャフト２２から伝達される。
【００６９】
ステップ（Ｃ）：
図５（Ｃ）は、時刻ｃにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｃ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。Ａ相駆動信号６２は、時刻ｂから時刻ｃまでの間、高レベルの電圧値Ｈ１のままである。Ｂ相駆動信号６３は、時刻ｂから時刻ｃまでの間に、低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）から高レベルの電圧値Ｈ２へ変化する。
【００７０】
時刻ｂから時刻ｃまでの間、Ａ相駆動信号６２が入力される第１圧電素子部１８は、矢印７３に示す変位が発生した状態に維持され、新たな変位は発生しない。Ｂ相駆動信号６３が入力される第２圧電素子部２０には、矢印７４で示されるように、軸芯β方向に対して略直交する方向であって、軸芯βから遠ざかる方向に移動する変位が発生する。したがって時刻ｃにおいて、第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプしない状態となっている。
【００７１】
時刻ｃにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸心β方向に関して、位置Ｐ２に位置している。また、ステップ（Ｃ）では、シャフト２２に対する第２圧電素子部２０の相対位置は、軸芯β方向に関しては変化していない。
【００７２】
ステップ（Ｄ）：
図５（Ｄ）は、時刻ｄにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｄ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。時刻ｃから時刻ｄまでの間に、Ａ相駆動信号６２は、単位時間あたりの電圧変化が傾きθ２である戻り区間６２ｂを有している。傾きθ２は、時間経過に伴って電圧が下降する負の傾きである。したがって、Ａ相駆動信号６２は、時刻ｃから時刻ｄまでの間に、高レベルの電圧値Ｈ１から低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）に変化し、時刻ｄにおいて、低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）となっている。Ｂ相駆動信号６３は、時刻ｃから時刻ｄまでの間、高レベルの電圧値Ｈ２のままである。
【００７３】
時刻ｃから時刻ｄまでの間に、Ａ相駆動信号６２が入力される第１圧電素子部１８には、軸芯β方向に収縮する変位が発生し、時刻ｂおよび時刻ｃにおいて発生していた矢印７３で示される変位（図５（Ｂ）および（Ｃ））が失われる。また、Ｂ相駆動信号６３が入力される第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプしない状態のままである。これにより、時刻ｃから時刻ｄまでの間に、第１圧電素子部１８に取り付けられているシャフト２２は、軸芯β方向に沿って、第１圧電素子支持部２４に対して近づく方向に駆動される。したがって、シャフト２２は、時刻ｄにおいて、時刻ａに示す初期状態と同じ位置に位置している。
【００７４】
しかし、時刻ｃから時刻ｄまでの間に、第２圧電素子部２０およびこれに取り付けられている第２圧電素子支持部２６の位置は変化しない。したがって、時刻ｄにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸心β方向に関して、位置Ｐ２に位置している。これは、時刻ｃから時刻ｄの間、第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプしない状態となっているからである。このため、シャフト２２と孔部２０ａの側壁との間の接触圧力は、第２圧電素子部２０等をシャフト２２に追従させて移動させるために十分な摩擦力（静止摩擦力）を発生させることができない。したがって、第２圧電素子部２０およびこれと共に移動するＡＦ環１４等は、シャフト２２に追従して移動することができない。
【００７５】
なお、時刻ｃから時刻ｄの間、シャフト２２と孔部２０ａの側壁とは、非接触の状態であってもよく、低い接触圧力で接触していてもよい。このように、ステップ（Ｄ）では、シャフト２２に対する第２圧電素子部２０の軸芯β方向における相対位置が変化する。
【００７６】
本実施形態のＡ相駆動信号６２は、単位時間あたりの電圧変化が傾きθ１の送り区間６２ａと、単位時間あたりの電圧変化が傾きθ２の戻り区間６２ｂとを有している。Ａ相駆動信号６２は、傾きθ１の絶対値と、傾きθ２の絶対値とが互いに異なり、時間軸に沿って非対称な波形形状を有することが好ましい。本実施形態においては、傾きθ２の絶対値は、傾きθ１の絶対値より大きい。
【００７７】
本実施形態において、Ａ相駆動信号６２の傾きθ１の絶対値が小さいと、第１圧電素子部１８に取り付けられたシャフト２２が移動する際の速度が小さくなり、さらに加速度も小さくなる傾向にある。そのため、送り区間６２ａにおける傾きθ１の絶対値が小さいと、第２圧電素子部２０を移動させる際に、シャフト２２から第２圧電素子部２０に伝達される力も小さい。したがって、第２圧電素子部２０等を移動させるために必要なクランプ力を小さくすることができる。
【００７８】
また、Ａ相駆動信号６２の傾きθ２の絶対値が大きいと、第１圧電素子部１８に取り付けられたシャフト２２が移動する際の速度が大きくなり、さらに加速度も大きくなる傾向にある。そのため、戻り区間６２ｂにおける傾きθ２の絶対値が大きくなると、より大きな力でシャフト２２をクランプしていても、第２圧電素子部２０等をシャフト２２に追従させて移動させることができなくなる傾向にある。したがって、シャフト２２を第２圧電素子部２０に対してより確実に相対移動させることができる。
【００７９】
ステップ（Ｅ）：
図５（Ｅ）は、時刻ｅにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｅ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。Ａ相駆動信号６２は、時刻ｄから時刻ｅまでの間、低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）のままである。Ｂ相駆動信号６３は、時刻ｄから時刻ｅまでの間に、高レベルの電圧値Ｈ２から低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）へ変化する。
【００８０】
時刻ｄから時刻ｅまでの間、Ａ相駆動信号６２が入力される第１圧電素子部１８には、変位が発生しない。Ｂ相駆動信号６３が入力される第２圧電素子部２０は、矢印７４で示される変位（図５（Ｄ）等）が失われ、軸芯β方向に対して略直交する方向であって、軸芯βに近づく方向に移動する変位が発生する。したがって時刻ｅにおいて、第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプした状態となる。
【００８１】
時刻ｅにおいて、アクチュエータ部１０は、第２圧電素子部２０および第２圧電素子部２０が連結されている第２圧電素子支持部２６等が、軸芯β方向に関して移動している以外は、初期状態である時刻ａと同様の状態である。したがって、アクチュエータ部１０は、ステップ（Ａ）から（Ｅ）までの動作を繰り返すことにより、第２圧電素子部２０および第２圧電素子部２０に連結されているＡＦ環１４等を、軸芯β方向に沿って移動させることができる。
【００８２】
図５に示すステップ（Ａ）からステップ（Ｅ）では、第２圧電素子部２０等を軸芯β方向に沿って第１圧電素子支持部２４から離れる方向に移動させる場合におけるアクチュエータ部１０の制御の一例を説明した。これとは反対に、第２圧電素子部２０等を、軸芯β方向に沿って第１圧電素子支持部２４に近づく方向に移動させる場合におけるアクチュエータ部１０の制御の一例を、ステップ（Ａ２）からステップ（Ｅ２）に示す。
【００８３】
ステップ（Ａ１）〜（Ｅ１）は、各圧電素子部１８，２０に入力されるＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３と、アクチュエータ部１０の駆動状態との関係を、時間の流れに沿って説明したものである。各ステップ（Ａ１）〜（Ｅ１）は、図６（Ａ）〜図６（Ｅ）に対応している。
【００８４】
ステップ（Ａ１）：
図６（Ａ）は、時刻ａにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ａ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。初期状態である時刻ａにおいて、Ａ相駆動信号６２は、高レベルの電圧値Ｈ３（０Ｖ）であり、Ｂ相駆動信号６３は低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）である。
【００８５】
Ａ相駆動信号６２が入力される第１圧電素子部１８は、時刻ａにおいて変位を発生していない。また、Ｂ相駆動信号６３が入力される第２圧電素子部２０は、時刻ａにおいて変位が発生しておらず、第２圧電素子部２０の孔部２０ａの側壁によって、シャフト２２をクランプした状態となっている。初期状態である時刻ａにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸芯β方向に関して、初期位置Ｐ３に位置している。
【００８６】
ステップ（Ｂ１）：
図６（Ｂ）は、時刻ｂにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｂ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。時刻ａから時刻ｂまでの間に、Ａ相駆動信号６２は、単位時間あたりの電圧変化が傾きθ３の送り区間６２ｃを有している。傾きθ３は、時間経過に伴って電圧が下降する負の傾きである。したがって、Ａ相駆動信号６２は、時刻ｂにおいて、低レベルの電圧値Ｌ２となる。なお、本実施形態において電圧値Ｌ２は、負の電圧値である。Ｂ相駆動信号６３は、時刻ａから時刻ｂまでの間、低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）のままである。
【００８７】
時刻ａから時刻ｂまでの間に、Ａ相駆動信号６２が入力される第１圧電素子部１８には、矢印７５で示されるように、軸芯β方向に収縮する変位が発生する。また、Ｂ相駆動信号６３が入力される第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプした状態のままである。第１および第２圧電素子１８，２０が駆動されることにより、時刻ａから時刻ｂまでの間に、第２圧電素子部２０が取り付けられている第２圧電素子支持部２６は、軸芯β方向に沿って、第１圧電素子部１８が取り付けられている第１圧電素子支持部２４に対して近づく方向（矢印β２で示す方向）に移動される。
【００８８】
したがって、時刻ｂにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸芯β方向に関して、位置Ｐ４に位置している。
【００８９】
なお、時刻ａから時刻ｂにおいて、シャフト２２と孔部２０ａの側壁との間の接触圧力は、制御部５７等によって適切に制御される。すなわち、シャフト２２と孔部２０ａの側壁との間の接触圧力は、第２圧電素子部２０等をシャフト２２に追従させて移動させるために十分な摩擦力（静止摩擦力）を発生させるように制御されている。したがって、第２圧電素子部２０およびこれと共に移動するＡＦ環１４等は、シャフト２２に追従して移動するための力を、シャフト２２から伝達される。また、ステップ（Ｂ１）では、シャフト２２に対する第２圧電素子部２０の軸芯β方向における相対位置は、変化していない。
【００９０】
ステップ（Ｃ１）：
図６（Ｃ）は、時刻ｃにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｃ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。Ａ相駆動信号６２は、時刻ｂから時刻ｃまでの間、低レベルの電圧値Ｌ２のままである。Ｂ相駆動信号６３は、時刻ｂから時刻ｃまでの間に、低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）から高レベルの電圧値Ｈ２へ変化する。
【００９１】
時刻ｂから時刻ｃまでの間、Ａ相駆動信号６２が入力される第１圧電素子部１８は、矢印７５に示す変位が発生した状態に維持され、新たな変位は発生しない。Ｂ相駆動信号６３が入力される第２圧電素子部２０には、矢印７６で示されるように、軸芯β方向に対して略直交する方向であって、軸芯βから遠ざかる方向に移動する変位が発生する。したがって時刻ｃにおいて、第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプしない状態となっている。
【００９２】
時刻ｃにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸心β方向に関して、位置Ｐ２に位置している。また、ステップ（Ｃ１）では、シャフト２２に対する第２圧電素子部２０の軸芯β方向における相対位置は、変化していない。
【００９３】
ステップ（Ｄ１）：
図６（Ｄ）は、時刻ｄにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｄ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。時刻ｃから時刻ｄまでの間に、Ａ相駆動信号６２は、単位時間あたりの電圧変化が傾きθ４である戻り区間６２ｄを有している。したがって、Ａ相駆動信号６２は、時刻ｃから時刻ｄまでの間に、低レベルの電圧値Ｌ２から高レベルの電圧値Ｈ３（０Ｖ）に変化し、時刻ｄにおいて、高レベルの電圧値Ｈ３（０Ｖ）となっている。Ｂ相駆動信号６３は、時刻ａから時刻ｂまでの間、高レベルの電圧値Ｈ２のままである。
【００９４】
時刻ｃから時刻ｄまでの間に、Ａ相駆動信号６２が入力される第１圧電素子部１８には、軸芯β方向に伸張する変位が発生し、時刻ｂおよび時刻ｃにおいて発生していた矢印７５で示される変位（図６（Ｂ）および（Ｃ））が失われる。また、Ｂ相駆動信号６３が入力される第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプしない状態のままである。第１および第２圧電素子部１８，２０が駆動されることにより、時刻ｃから時刻ｄまでの間に、第１圧電素子部１８に取り付けられているシャフト２２は、軸芯β方向に沿って、第１圧電素子支持部２４に対して近づく方向に駆動される。したがって、シャフト２２は、時刻ｄにおいて、時刻ａに示す初期状態と同じ位置に位置している。
【００９５】
しかし、時刻ｃから時刻ｄまでの間に、第２圧電素子部２０およびこれに取り付けられている第２圧電素子支持部２６の位置は変化しない。したがって、時刻ｄにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸心β方向に関して、位置Ｐ２に位置している。これは、時刻ｃから時刻ｄの間、第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプしない状態となっているからである。このため、シャフト２２と孔部２０ａの側壁との間の接触圧力は、第２圧電素子部２０等をシャフト２２に追従させて移動させるために十分な摩擦力（静止摩擦力）を発生させることができない。したがって、第２圧電素子部２０およびこれと共に移動するＡＦ環１４等は、シャフト２２に追従して移動することができない。
【００９６】
なお、時刻ｃから時刻ｄの間、シャフト２２と孔部２０ａの側壁とは、非接触の状態であってもよく、低い接触圧力で接触していてもよい。このように、ステップ（Ｄ１）では、シャフト２２に対する第２圧電素子部２０の軸芯β方向における相対位置が変化する。
【００９７】
Ａ相駆動信号６２は、単位時間あたりの電圧変化が傾きθ３の送り区間６２ｃと、単位時間あたりの電圧変化が傾きθ４の戻り区間６２ｄを有している。Ａ相駆動信号６２は、傾きθ３の絶対値と、傾きθ４の絶対値とが互いに異なり、時間軸に沿って非対称な波形形状を有することが好ましい。本実施形態においては、傾きθ４の絶対値は、傾きθ３の絶対値より大きいため、本実施形態に係るＡ相駆動信号６２は、第２圧電素子部２０を確実に移動させることができる。
【００９８】
ステップ（Ｅ１）：
図６（Ｅ）は、時刻ｅにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｅ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号６２，６３を表している。Ａ相駆動信号６２は、時刻ｄから時刻ｅまでの間、高レベルの電圧値Ｈ３（０Ｖ）のままである。Ｂ相駆動信号６３は、時刻ｄから時刻ｅまでの間に、高レベルの電圧値Ｈ２から低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）へ変化する。
【００９９】
時刻ｄから時刻ｅまでの間、Ａ相駆動信号６２が入力される第１圧電素子部１８には、変位が発生しない。Ｂ相駆動信号６３が入力される第２圧電素子部２０では、矢印７６で示される変位（図６（Ｄ）等）が失われ、軸芯β方向に対して略直交する方向であって、軸芯βに近づく方向に移動する変位が発生する。したがって時刻ｅにおいて、第２圧電素子部２０は、シャフト２２をクランプした状態となる。
【０１００】
時刻ｅにおいて、アクチュエータ部１０は、第２圧電素子部２０および第２圧電素子部２０に連結されている第２圧電素子支持部２６等が、軸芯β方向に関して移動している以外は、初期状態である時刻ａと同様の状態である。したがって、アクチュエータ部１０は、ステップ（Ａ１）から（Ｅ１）までの動作を繰り返すことにより、第２圧電素子部２０および第２圧電素子部２０に連結されているＡＦ環１４等を、軸芯β方向に沿って移動させることができる。
【０１０１】
本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、移動方向である軸芯β方向と略直交する方向に変位する第２圧電素子部２０を駆動させることによって、シャフト２２と第２圧電素子部２０との間の接触圧力を調整することができる。したがって、本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、第２圧電素子部２０および第２圧電素子部２０に連結されているＡＦ環１４等を、精度良く確実に移動させることができる。
【０１０２】
すなわち、本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、第１圧電素子部１８の変位を第２圧電素子部２０に伝えたい場合は、第２圧電素子部２０にシャフト２２をクランプさせることができる。その反対に、第１圧電素子部１８の変位を第２圧電素子部２０に伝えたくない場合は、第２圧電素子部２０にシャフト２２をクランプさせないように制御することができる。したがって、アクチュエータ部１０は、第１圧電素子部１８によってシャフト２２を往復運動させながら、第２圧電素子部２０を一定方向に移動させることができる。
【０１０３】
また、本実施形態に係るアクチュエータ部１０において、駆動装置５６から第１圧電素子部１８に入力されるＡ相駆動信号６２と、第２圧電素子部２０に入力されるＢ相駆動信号６３とは、互いに略等しい駆動周波数を有している。そのため、第１圧電素子部１８と第２圧電素子部２０とを、図５および図６に示すように、交互に変位させるように駆動することができる。第１圧電素子部１８と第２圧電素子部２０とを、交互に変位させるように駆動することによって、第１圧電素子部１８の変位方向に応じて第２圧電素子部２０によるシャフト２２のクランプ・クランプ解除を切り換えることができる。したがって、本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、第１圧電素子部１８によってシャフト２２を往復運動させながら、第２圧電素子部２０を効率的に一定方向に移動させることができる。
【０１０４】
本実施形態に係る第２圧電素子部２０は、シャフト２２を軸芯β方向に貫通させる孔部２０ａを有する。第２圧電素子部２０は、軸芯β方向に対して略直交する方向に変位することによって、孔部２０ａの側壁を、シャフト２２の外周に沿って面接触させて、シャフト２２をクランプすることができる。したがって、本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、シャフト２２と第２圧電素子部２０とのクランプ力が安定しており、クランプ部に大きな力を加えてもクランプ部分が滑りにくいため、安定した駆動や、高速駆動が可能である。
【０１０５】
さらに、孔部２０ａは、シャフト２２を軸芯β方向に貫通させているため、当該孔部２０ａとシャフト２２とが、第２圧電素子部２０を軸芯β方向に移動させるためのガイドの役割を兼ねている。したがって、本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、第２圧電素子部２０の外周側に、当該第２圧電素子部２０の移動方向を規制するレール等のガイドを設ける必要がなく、小型化が容易である。
【０１０６】
また、孔部２０ａは、シャフト２２が第２圧電素子部２０に対して相対移動する際に、シャフト２２の移動方向を安定させるガイドの役目を兼ねることもできる。すなわち、本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、第１圧電素子部１８の変位を第２圧電素子部２０に伝えたくない場合において、第２圧電素子部２０にシャフト２２を弱くクランプさせてもよい。反対に、第１圧電素子部１８の変位を第２圧電素子部２０に伝えたい場合は、第２圧電素子部２０にシャフト２２を強くクランプさせる。
【０１０７】
本実施形態における圧電アクチュエータにおいて、Ａ相駆動信号６２は、時間軸に沿って非対称な波形形状を有している。すなわち、第２圧電素子部２０をシャフト２２にクランプさせて移動させる送り区間６２ａ，６２ｃと、第２圧電素子部２０とシャフト２２とを分離させて相対移動させる戻り区間６２ｂ，６２ｄとで、シャフト２２の移動速度を変えているため、より安定した駆動が可能となる。
【０１０８】
また、第２圧電素子部２０に入力されるＢ相駆動信号６３は、時間軸に沿って対称な形状を有している。駆動波形を時間軸に沿って対称な形状とすることによって、当該駆動波形を発生させる回路または演算等を単純化することができる。また、本実施形態に係る駆動装置５６は、シャフト２２を往復運動させるＡ相駆動信号６２と、シャフト２２をクランプさせるためのＢ相駆動信号６３とを互いに異なる信号とすることができる。これにより、第１および第２圧電素子部１８，２０の駆動を最適化することができる。
【０１０９】
本実施形態に係る圧電アクチュエータは、第１圧電素子部１８が固定される固定筒１６と、第２圧電素子部２０に連結されており第２圧電素子部２０とともに移動するＡＦ環１４を有する。すなわち、第１圧電素子部１８と第２圧電素子部２０とを別体とし、一方を固定部材である固定筒１６に固定し、他方に移動部材であるＡＦ環１４を連結している。したがって、本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、移動部材および固定部材の質量による慣性力を利用して、第１圧電素子部１８と第２圧電素子部２０とを相対移動させることができるため、小型化することが容易である。
【０１１０】
また、本実施形態に係るアクチュエータ部１０では、第１圧電素子部１８の圧電体３６，３８と、第２圧電素子部２０の圧電体４６，４８とは、いずれも軸芯β方向に略平行な分極方向を有する。圧電体３６，３８，４６，４８の分極方向を軸芯β方向に略平行とすることによって、これらの圧電体３６，３８，４６，４８に電圧を印加する電極３２，３４，４２，４４を、軸芯β方向に沿って配列することができるため、アクチュエータ部１０の構造をシンプルにすることができる。
【０１１１】
本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、第２圧電素子部２０およびこれに連結されているＡＦ環１４を、ダイレクトに直進運動させることができるため、ヘリコイド機構等により回転運動を直進運動に変換させる必要がなく、効率的な駆動が可能である
第２実施形態
【０１１２】
図７は、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータのブロック図である。第２実施形態に係る圧電アクチュエータは、駆動装備６６と、Ａ相およびＢ相駆動信号８２，８３が異なる他は、第１実施形態に係る圧電アクチュエータと同様であるため、アクチュエータ部１０等については説明を省略する。
【０１１３】
図７に示す駆動装置６６は、第１実施形態に係る駆動装置５６と同様に、アクチュエータ１０を駆動するためのＡ相およびＢ相駆動信号８２，８３を生成し、第１および第２駆動電極３２，４２に、駆動信号８２，８３を出力する。駆動装置６６は、制御部６７と、発振部６８と、第１増幅部６０と、ＤＣ発生部７１とを有する。
【０１１４】
制御部６７は、発振部６８、第１増幅部６０およびＤＣ発生部７１を制御する。また制御部６７には、第１実施形態に係る制御部５７と同様に、位置検出部５９から、第２圧電素子部２０または第２圧電素子部２０と共に移動するＡＦ環１４等の位置情報が入力される。制御部６７は、位置検出部５９からの位置情報に基づき、ＤＣ発生部７１等を制御することができる。
【０１１５】
発振部６８は、制御部６７からの制御信号に基づき、所定の周波数の駆動信号を出力する。第２実施形態に係る駆動装置６６では、発振部６８によって出力された駆動信号は、第１増幅部６０に入力される。第１増幅部６０は、発振部５８からの駆動信号を増幅してＡ相駆動信号８２を生成し、第１圧電素子部１８に出力する。本実施形態において、Ａ相駆動信号８２は、第１圧電素子部１８の第１駆動電極３２に印加される電圧信号である。
【０１１６】
ＤＣ発生部７１は、制御部６７からの指示に従い、第２圧電素子部２０の第２駆動電極４２（図２（ａ））に印加されるＢ相駆動信号８３を生成する。ＤＣ発生部７１で発生したＢ相駆動信号８３は、配線を介して、第２圧電素子部２０の各第２駆動電極４２に入力される。
【０１１７】
ＤＣ発生部７１が出力するＢ相駆動信号８３は、図８（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、直流電圧の駆動信号である。Ｂ相駆動信号８３は、Ａ相駆動信号８２のような周期的な変化をしないため、図２に示す第２圧電素子部２０の各圧電体４６，４８に印加される電圧は、所定の値に保持される。第２圧電素子部２０の孔部２０ａの側壁は、Ｂ相駆動信号８３の電圧値に応じた接触圧力をシャフト２２に及ぼすため、当該接触圧力は、Ｂ相駆動信号８３の電圧値に応じた所定の大きさに維持される。
【０１１８】
すなわち、駆動装置６６における制御部６７は、ＤＣ発生部７１が出力する直流電圧の駆動信号を制御することによって、図２に示す第２圧電素子部２０の孔部２０ａの側壁とシャフト２２との間の接触圧力および摩擦力を制御することができる。なお、位置検出部５９は、図４で説明した第１実施形態に係る位置検出部５９と同様である。
【０１１９】
図８は、第２実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動装置６６が出力する駆動信号８２，８３によって、アクチュエータ部１０を制御する制御の一例を表した模式図である。図８の左側に示す図は、アクチュエータ部１０の駆動状態を表しており、図８の右側に示すグラフは、アクチュエータ部１０の第１および第２圧電素子部１８，２０に入力されるＡ相およびＢ相駆動信号８２，８３を表している。
【０１２０】
以下に説明するステップ（Ａ２）〜（Ｅ２）は、各圧電素子部１８，２０に入力されるＡ相およびＢ相駆動信号８２，８３と、アクチュエータ部１０の駆動状態との関係を、時間の流れに沿って説明したものである。各ステップ（Ａ２）〜（Ｅ２）は、図８（Ａ）〜図８（Ｅ）に対応している。
【０１２１】
ステップ（Ａ２）：
図８（Ａ）は、時刻ａにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ａ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号８２，８３を表している。初期状態である時刻ａにおいて、Ａ相駆動信号８２は低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）であり、Ｂ相駆動信号８３は低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）である。
【０１２２】
Ａ相駆動信号８２が入力される第１圧電素子部１８は、時刻ａにおいて変位を発生していない。また、Ｂ相駆動信号８３が入力される第２圧電素子部２０は、第２圧電素子部２０の孔部２０ａの側壁によって、シャフト２２を強くクランプした状態となっている。
【０１２３】
本実施形態において、第２圧電素子部２０の孔部２０ａの径は、シャフト２２が挿通されておらず、第２圧電素子部２０の電極４２，４４に電圧が印加されていない状態において、シャフト２２の径よりわずかに小さくなるように設計されている。
【０１２４】
したがって、ステップ（Ａ２）に示す状態では、第２圧電素子部２０は、シャフト２２に対して、シャフト２２の外周面を圧迫する力を及ぼしている。また、シャフト２２は、第２圧電素子部２０に対して、孔部２０ａの径を押し広げる力を及ぼしている。すなわち、ステップ（Ａ２）に示す状態では、孔部２０ａの側壁とシャフト２２との間の接触圧力が高く、第２圧電素子部２０は、シャフト２２に対して固定されている状態となっている。
【０１２５】
初期状態である時刻ａにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸芯β方向に関して、初期位置Ｐ１に位置している。
【０１２６】
ステップ（Ｂ２）：
図８（Ｂ）は、時刻ｂにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｂ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号８２，８３を表している。時刻ａから時刻ｂまでの間に、Ａ相駆動信号８２は、単位時間あたりの電圧変化が傾きθ１である送り区間８２ａを有している。傾きθ１は、時間経過に伴って電圧が上昇する正の傾きである。したがって、Ａ相駆動信号８２は、時刻ｂにおいて、高レベルの電圧値Ｈ１となる。Ｂ相駆動信号８３は、Ａ相駆動信号８２の送り区間８２ａが始まる前に、低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）から、高レベルの電圧値Ｈ４に変化する。
【０１２７】
Ａ相駆動信号８２入力される第１圧電素子部１８には、時刻ａから時刻ｂまでの間に、矢印８５で示されるように、軸芯β方向に伸張する変位が発生する。これにより、第１圧電素子部１８に取り付けられているシャフト２２は、軸芯β方向に沿って、第１圧電素子支持部２４に対して離れる方向（矢印β１で示す方向）に移動する。
【０１２８】
時刻ａから時刻ｂまでの間に、Ｂ相駆動信号８３が入力される第２圧電素子部２０には、図８（ｂ）に示すようにほとんど変位が発生しない。しかしながら、ステップ（Ｂ２）に示す状態では、第２圧電素子部２０を構成する圧電体４６，４８に電圧が入力されることにより、圧電体４６，４８の内部応力が緩和される。すなわち、ステップ（Ｂ２）おいて、第２圧電素子部２０には、高レベルの電圧値Ｈ４を有するＢ相駆動信号８３が入力されているため、第２圧電素子部２０は、ステップ（Ａ２）に示す状態よりも弱い力で、シャフト２２と接触している。
【０１２９】
ここで、Ａ相駆動信号８２の送り区間８２ａにおける傾きθ１は、後述の傾きθ２に比べて絶対値が小さい。したがって、送り区間８２ａに係るＡ相駆動信号８２が入力された際、第１圧電素子部１８は、後述の戻り区間８２ｂ（図８（Ｄ））に係るＡ相駆動信号８２が入力された際よりゆっくり変位する。また、送り区間８２ａに係るＡ相駆動信号８２が入力された際、シャフト２２は、後述の戻り区間８２ｂ（図８（Ｄ））に係るＡ相駆動信号８２が入力された際よりゆっくり移動する。
【０１３０】
その結果、ステップ（Ｂ２）では、第２圧電素子部２０等をシャフト２２に追従させて移動させるために必要な力は、シャフト２２と孔部２０ａの側壁との間の接触圧力によって発生させることのできる摩擦力（静止摩擦力）を超えない範囲に制御される。すなわち、ステップ（Ｂ２）では、第２圧電素子部２０による前記接触圧力は、シャフト２２に追従させて第２圧電素子部２０およびこれに連結されているＡＦ環１４等を移動させるために必要な摩擦力を発生させることができる。
【０１３１】
したがって、シャフト２２をクランプしている第２圧電素子部２０および第２圧電素子部２０に取り付けられている第２圧電素子支持部２６は、軸芯β方向に沿って、第１圧電素子支持部２４に対して離れる方向（矢印β１に示す方向）に移動される。
【０１３２】
その結果、時刻ｂにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸芯β方向に関して、位置Ｐ２に位置している。また、ステップ（Ｂ２）では、シャフト２２に対する第２圧電素子部２０の相対位置は、軸芯β方向に関しては変化していない。
【０１３３】
ステップ（Ｃ２）：
図８（Ｃ）は、時刻ｃにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｃ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号８２，８３を表している。Ａ相駆動信号８２は、時刻ｂから時刻ｃまでの間、高レベルの電圧値Ｈ１のままである。Ｂ相駆動信号８３は、時刻ｂから時刻ｃまでの間、高レベルの電圧値Ｈ４のままである。
【０１３４】
時刻ｂから時刻ｃまでの間、Ａ相駆動信号８２が入力される第１圧電素子部１８は、矢印８５に示す変位が発生した状態に維持され、新たな変位は発生しない。Ｂ相駆動信号８３が入力される第２圧電素子部２０も、シャフト２２に接触しているステップ（Ｂ２）で説明した状態に維持される。
【０１３５】
時刻ｃにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸心β方向に関して、位置Ｐ２に位置している。また、ステップ（Ｃ２）では、シャフト２２に対する第２圧電素子部２０の相対位置は、軸芯β方向に関しては変化していない。
【０１３６】
ステップ（Ｄ２）：
図８（Ｄ）は、時刻ｄにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｄ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号８２，８３を表している。時刻ｃから時刻ｄまでの間に、Ａ相駆動信号８２は、単位時間あたりの電圧変化が傾きθ２である戻り区間８２ｂを有している。傾きθ２は、時間経過に伴って電圧が下降する負の傾きである。したがって、Ａ相駆動信号８２は、時刻ｃから時刻ｄまでの間に、高レベルの電圧値Ｈ１から低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）に変化し、時刻ｄにおいて、低レベルの電圧値Ｌ１（０Ｖ）となっている。Ｂ相駆動信号８３は、時刻ｃから時刻ｄまでの間、高レベルの電圧値Ｈ４のままである。
【０１３７】
時刻ｃから時刻ｄまでの間に、Ａ相駆動信号８２が入力される第１圧電素子部１８には、軸芯β方向に収縮する変位が発生し、時刻ｂおよび時刻ｃにおいて発生していた矢印８５で示される変位（図８（Ｂ）および（Ｃ））が失われる。これにより、第１圧電素子部１８に取り付けられているシャフト２２は、軸芯β方向に沿って、第１圧電素子支持部２４に対して近づく方向に移動する。したがって、シャフト２２は、時刻ｄにおいて、時刻ａに示す初期状態と同じ位置に位置している。
【０１３８】
時刻ｃから時刻ｄまでの間、Ｂ相駆動信号８３が入力される第２圧電素子部２０は、シャフト２２に接触しているステップ（Ｂ２）で説明した状態に維持されている。
【０１３９】
ここで、Ａ相駆動信号８２の戻り区間８２ｂ傾きθ２は、先述のステップ（Ｂ２）における傾きθ１に比べて絶対値が大きい。したがって、戻り区間８２ｂに係るＡ相駆動信号８２が入力された際、第１圧電素子部１８は、先述の送り区間８２ａ（図８（Ｂ））に係るＡ相駆動信号８２が入力された際より、急激に変位する。また、戻り区間８２ｂに係るＡ相駆動信号８２が入力された際、シャフト２２は、先述の送り区間８２ａ（図８（Ｂ））に係るＡ相駆動信号８２が入力された際より、急激に移動する。
【０１４０】
その結果、ステップ（Ｄ２）では、第２圧電素子部２０等をシャフト２２に追従させて移動させるために必要な力は、シャフト２２と孔部２０ａの側壁との間の接触圧力によって発生させることのできる摩擦力（静止摩擦力）を超えてしまう。すなわち、ステップ（Ｄ２）では、第２圧電素子部２０による前記接触圧力は、シャフト２２に追従させて第２圧電素子２０およびＡＦ環１４等を移動させるために必要な摩擦力を発生させることができない。
【０１４１】
したがって、時刻ｃから時刻ｄまでの間に、第２圧電素子部２０およびこれに取り付けられている第２圧電素子支持部２６の位置は変化しない。その結果、時刻ｄにおいて、第２圧電素子支持端部２６ｂは、軸心β方向に関して、位置Ｐ２に位置している。このように、ステップ（Ｄ２）では、シャフト２２に対する第２圧電素子部２０の軸芯β方向における相対位置が変化する。
【０１４２】
ステップ（Ｅ２）：
図８（Ｅ）は、時刻ｅにおけるアクチュエータ部１０の状態と、時刻ｅ直後までに各圧電素子部１８，２０に入力されたＡ相およびＢ相駆動信号８２，８３を表している。Ａ相駆動信号８２は、時刻ｄから時刻ｅまでの間、低レベルの電圧値Ｌ１のままである。Ｂ相駆動信号８３は、時刻ｂから時刻ｃまでの間、高レベルの電圧値Ｈ４のままである。
【０１４３】
時刻ｄから時刻ｅまでの間、Ａ相駆動信号８２が入力される第１圧電素子部１８は、変位が発生していない状態に維持される。Ｂ相駆動信号８３が入力される第２圧電素子部２０も、シャフト２２に接触しているステップ（Ｂ２）〜（Ｄ２）で説明した状態に維持される。
【０１４４】
時刻ｅにおいて、アクチュエータ部１０は、第２圧電素子部２０および第２圧電素子部２０が固定されている第２圧電素子支持部２６等が、軸芯β方向に関して移動している以外は、ステップ（Ｂ２）が開始される時刻ａ’と同様の状態である。したがって、アクチュエータ部１０は、ステップ（Ｂ２）から（Ｅ２）までの動作を繰り返すことにより、第２圧電素子部２０および第２圧電素子部２０に連結されているＡＦ環１４等を、軸芯β方向に沿って移動させることができる。
【０１４５】
図８に示すステップ（Ａ２）からステップ（Ｅ２）では、第２圧電素子部２０等を軸芯β方向に沿って第１圧電素子支持部２４から離れる方向に移動させる場合におけるアクチュエータ部１０の制御の一例を説明した。これとは反対に、第２圧電素子部２０等を、軸芯β方向に沿って第１圧電素子支持部２４に近づく方向に移動させる場合は、第１実施形態において図６に示す第１実施形態のＡ相駆動信号６２と同様に、第１圧電素子部１８に出力される出力信号を変えればよい。
【０１４６】
本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、移動方向である軸芯β方向と略直交する方向に変位する第２圧電素子部２０を駆動させることによって、シャフト２２と第２圧電素子部２０との間の接触圧力を調整することができる。したがって、本実施形態に係るアクチュエータ部１０は、第２圧電素子部２０および第２圧電素子部２０に連結されているＡＦ環１４等を、精度良く確実に移動させることができる。また、アクチュエータが高温または低温の環境下におかれて、シャフト２２の径寸法が異なってしまった場合も、第２圧電素子部がシャフトに及ぼす接触圧力を適正にするように、Ｂ相駆動信号の電圧値を変化させることができる。
【０１４７】
また、図７に示す制御部６７は、位置検出部５９から得られるアクチュエータ部１０の位置情報に応じて、第２圧電素子部２０に出力するＢ相駆動信号８３の電圧値を変化させてもよい。例えば、制御部６７は、第２圧電素子部２０の相対移動速度を上昇させたい場合は、第２圧電素子部２０がシャフト２２に及ぼす接触圧力を上昇させるように、Ｂ相駆動信号８３の電圧値を変化させることができる。また、制御部６７は、第２圧電素子部２０の相対移動速度を低下させたい場合は、第２圧電素子部２０がシャフト２２に及ぼす接触圧力を低下させるように、Ｂ相駆動信号８３の電圧値を変化させることができる。
【０１４８】
また、本実施形態に係る圧電アクチュエータは、アクチュエータ部１０の構造に関しては、第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様の効果を有する。
その他の実施形態
【０１４９】
第１および第２実施形態では、図１に示すアクチュエータ部１０を例に説明したが、アクチュエータ部１０における第１および第２圧電素子部１８，２０の構造はこれに限定されない。たとえば、第１および第２圧電素子部１８，２０における圧電体および電極の積層数をさらに増加させ、駆動信号の電圧値を抑制してもよい。また、本実施形態に用いる圧電体としては、特に限定されないが、圧電定数ｄ３１、ｄ３３が大きいＰＺＴなどを用いることができる。
【０１５０】
本発明の実施形態に係る駆動ステップの時間間隔は、圧電アクチュエータ１０が適用される装置によって調整すれば良く、特に限定されない。しかし、ステップ（Ａ）〜（Ｅ）、ステップ（Ａ１）〜（Ｅ１）またはステップ（Ｂ２）〜（Ｅ２）を１周期として、２０ｋＨｚ以上の超音波領域の周波数で駆動することによって、各圧電素子の動きによる可聴音が抑制され、極めて静かな駆動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータを有するレンズ鏡筒の要部断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの断面図および要部平面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの分極方向と変位方向との関係を説明した模式図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号制御部の一例を表すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号による制御の一例を表した模式図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号による制御の他の一例を表した模式図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号制御部の一例を表すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号による制御の一例を表した模式図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０…  アクチュエータ部
１４…  ＡＦ環
１６…  固定筒
１８…  第１圧電素子部
２０…  第２圧電素子部
２０ａ…  孔部
２２…  シャフト
６２，８２…  Ａ相駆動信号
６３，８３…  Ｂ相駆動信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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