(57)【要約】【課題】配線板と振動子との相対的な位置関係を確保できるアクチュエータを提供する。【解決手段】軸部と、前記軸部の周りに回転自在であるロータと、前記軸部が挿通され、前記ロータに当接したステータと、前記軸部が挿通され、前記ステータを間に置いて前記ロータの反対側に配置され、前記ステータに前記軸部の周りに遷移する振動を発生させる振動子と、前記軸部が挿通され、前記振動子を間に置いて前記ステータの反対側に配置され、前記ステータと共に前記振動子を挟むベースと、前記軸部が挿通され、前記振動子と共に前記ベースと前記ステータとの間に挟まれて配置され、前記振動子に電力を供給する配線板と、を備え、前記ベース、前記配線板、前記振動子、及び前記ステータの各要素間の摩擦係数のうち、前記配線板と前記振動子との間の摩擦係数が最大であることを特徴とするアクチュエータ。【選択図】図２
2010268630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と、
前記軸部の周りに回転自在であるロータと、
前記軸部が挿通され、前記ロータに当接したステータと、
前記軸部が挿通され、前記ステータを間に置いて前記ロータの反対側に配置され、前記ステータに前記軸部の周りに遷移する振動を発生させる振動子と、
前記軸部が挿通され、前記振動子を間に置いて前記ステータの反対側に配置され、前記ステータと共に前記振動子を挟むベースと、
前記軸部が挿通され、前記振動子と共に前記ベースと前記ステータとの間に挟まれて配置され、前記振動子に電力を供給する配線板と、
を備え、
前記ベース、前記配線板、前記振動子、及び前記ステータの各要素間の摩擦係数のうち、前記配線板と前記振動子との間の摩擦係数が最大であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記配線板は、前記ベースと前記振動子との間に挟まれて配置され、
前記配線板と前記振動子との間の摩擦係数が、前記ベースと前記配線板との間の摩擦係数、及び前記振動子と前記ステータとの間の摩擦係数より大きいことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記振動子と前記ステータとの間の摩擦係数が、前記ベースと前記配線板との間の摩擦係数より大きいことを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記配線板は、前記振動子と前記ステータとの間に挟まれて配置され、
前記振動子と前記配線板との間の摩擦係数が、前記ベースと前記振動子との間の摩擦係数、及び前記配線板と前記ステータとの間の摩擦係数より大きいことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記配線板と前記ステータとの間の摩擦係数が、前記ベースと前記振動子との間の摩擦係数より大きいことを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の前記アクチュエータと、
前記アクチュエータにより光軸方向へ移動される光学部材と、
を備えるレンズユニット。
【請求項７】
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の前記アクチュエータと、
前記アクチュエータにより光軸方向へ移動される光学部材と、
前記光学部材によって結像された画像を撮像する撮像部と、
を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、レンズユニット及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動子としての積層型圧電素子によりステータに発生される振動によってロータを回転させるアクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照）。当該超音波モータでは、シャフトが、ステータ、振動子、配線板、及びベースに挿通されており、シャフトに螺合したベースとステータとにより、振動子、及び配線板が締付けられて固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８７２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記アクチュエータでは、ベースをシャフトの回りに回転させてベースとステータとにより配線板及び振動子を締付ける組立工程において、配線板と振動子とが互いに相対的に回転した場合には、配線板と振動子との接点が互いにずれてしまうという問題がある。そこで、当該事情に鑑み、配線板と振動子との相対的な位置関係を確保できるアクチュエータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、軸部と、前記軸部の周りに回転自在であるロータと、前記軸部が挿通され、前記ロータに当接したステータと、前記軸部が挿通され、前記ステータを間に置いて前記ロータの反対側に配置され、前記ステータに前記軸部の周りに遷移する振動を発生させる振動子と、前記軸部が挿通され、前記振動子を間に置いて前記ステータの反対側に配置され、前記ステータと共に前記振動子を挟むベースと、前記軸部が挿通され、前記振動子と共に前記ベースと前記ステータとの間に挟まれて配置され、前記振動子に電力を供給する配線板と、を備え、前記ベース、前記配線板、前記振動子、及び前記ステータの各要素間の摩擦係数のうち、前記配線板と前記振動子との間の摩擦係数が最大であることを特徴とするアクチュエータを提供する。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係るアクチュエータ１００を示す側面図である。
【図２】アクチュエータ１００を示す側断面図である。
【図３】電気機械変換部１３０を示す分解斜視図である。
【図４Ａ】ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を誇張して示す斜視図である。
【図４Ｂ】ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を誇張して示す斜視図である。
【図４Ｃ】ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を誇張して示す斜視図である。
【図４Ｄ】ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を誇張して示す斜視図である。
【図５】アクチュエータ１００の組立工程を示す斜視図である。
【図６】アクチュエータ１００の組立工程を示す斜視図である。
【図７】他の実施形態に係るアクチュエータ２００を示す側断面図である。
【図８】アクチュエータ１００の組立工程を示す斜視図である。
【図９】アクチュエータ１００の組立工程を示す斜視図である。
【図１０】振動アクチュエータ１００を備える撮像装置７００の概略構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、一実施形態に係るアクチュエータ１００を示す側面図である。なお、シャフト１１０の軸方向における駆動出力側を出力側、その反対側を非出力側として説明する。また、シャフト１１０の軸方向からアクチュエータ１００を見た場合を平面視、シャフト１１０の径方向からアクチュエータ１００を見た場合を側面視として説明する。
【００１０】
この図に示すように、アクチュエータ１００は、円柱状の軸部材であるシャフト１１０と、シャフト１１０が挿通された取付板１９０、ロータ１６０、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、配線板１４０、及びベース１５０とを備えている。取付板１９０、ロータ１６０、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、配線板１４０、及びベース１５０は、シャフト１１０の軸方向に沿って出力側から非出側へ記載順に配されている。
【００１１】
取付板１９０は、円盤であって、軸心にシャフト１１０が挿通されている。また、取付板１９０には、複数のネジ孔が形成されており、アクチュエータ１００が搭載される機器の取付部１９１にネジ１９２により締結される。この複数のネジ孔は、取付板１９０の軸心に対して対称に配されている。また、シャフト１１０の出力側の端部には、Ｅリング２３０が取り付けられており、シャフト１１０が取付板１９０から非出力側へ抜け出ないようになっている。
【００１２】
ロータ１６０は、円筒形状の回転体であって、軸心にシャフト１１０が挿通されている。また、ロータ１６０と取付板１９０との間には、軸受２２０と歯車１８０とが配されている。軸受２２０と歯車１８０とは、シャフト１１０の軸方向に沿って出力側から記載順に配されており、これらの軸心にはシャフト１１０が挿通されている。
【００１３】
軸受２２０は転がり軸受であって、軸受２２０の内輪は、シャフト１１０に嵌合している。また、軸受２２０の外輪は、歯車１８０の中央部に嵌合している。また、歯車１８０とロータ１６０とは嵌合している。
【００１４】
ステータ１２０は、セラミック製の円盤であって、軸心にシャフト１１０が挿通されている。また、電気機械変換部１３０は、ドーナツ形状でセラミック製の圧電素子が積層されてなる円筒状の積層型圧電素子であって、軸心にシャフト１１０が挿通されている。また、配線板１４０は、ポリイミド製の円盤状の基板部分と銅製の配線部分とを備えるフレキシブルプリント配線板であって、軸心にシャフト１１０が挿通されている。さらに、ベース１５０は、ステンレス製の円盤であって、軸心にシャフト１１０が挿通されている。
【００１５】
ステータ１２０はロータ１６０に、電気機械変換部１３０はステータ１２０に、それぞれ当接している。また、配線板１４０は、電気機械変換部１３０とベース１５０とにより挟まれている。
【００１６】
また、ベース１５０の外周部には、保持部１５４が形成されている。この保持部１５４は、ベース１５０の軸心を中心として回転対称に配された４個の平面により構成されており、レンチ等の工具により保持される。
【００１７】
図２は、アクチュエータ１００を示す側断面図である。この図に示すように、シャフト１１０の出力側には、出力側から非出力側へかけて記載順に、Ｅリング取付用の溝１１２、Ｄカット部１１３、軸受２２０の内輪と嵌合する嵌合部１１４が形成されている。溝１１２とＤカット部１１３とはシャフト１１０の軸方向に間隔を空けずに形成され、Ｄカット部１１３と嵌合部１１４とがシャフト１１０の軸方向に微小間隔を空けて形成されている。嵌合部１１４の直径はＤカット部１１３の直径より大きくなっている。
【００１８】
Ｄカット部１１３は、平面視にてＤ字状に形成され、一方、取付板１９０の軸心には、Ｄカット部１１３と凸凹関係にある平面視にてＤ字状の孔１９３が形成されており、Ｄカット部１１３と孔１９３とが、相対回転不能に嵌り合っている。また、Ｅリング２３０の外径がＤカット部１１３の外径より大きく、嵌合部１１４の直径が孔１９３の内径より大きく、さらに、取付板１９０の厚みとＤカット部１１３の軸方向長さが同一であることにより、取付板１９０が軸方向へ移動不能となっている。
【００１９】
取付板１９０の非出力側の面における中央部には、円状のリブ１９４が形成されている。リブ１９４の高さは、Ｄカット部１１３と嵌合部１１４との間隔と同一であり、また、軸受２２０の軸方向寸法と嵌合部１１４の軸方向寸法とは同一である。このため、軸受２２０の非出力側の端部と嵌合部１１４の非出力側の端部とは面一となっている。
【００２０】
歯車１８０の出力側の面における中央部には、軸受２２０の外輪と嵌合する円状の凹部１８１が形成されている。即ち、歯車１８０は、軸受２２０を介してシャフト１１０の嵌合部１１４にシャフト１１０の軸線周りに回転自在に支持されている。
【００２１】
また、歯車１８０の非出力側の面には、平面視にて円状の凹部１８２が形成され、ロータ１６０の出力側の面には、凹部１８２と嵌合する平面視にて円状の凸部１６１が形成されている。また、ロータ１６０の内周部１６６とシャフト１１０との間には空間が形成されており、この空間には、付勢部材１７０と振動体２１０とが配されている。
【００２２】
振動体２１０は、円筒状の金属製弾性体であって、シャフト１１０が挿通されている。振動体２１０の内周部２１２における非出力側の端部には、ネジ部２１４が形成され、シャフト１１０には、ネジ部２１４と螺合するネジ部１１５が形成されており、振動体２１０における非出力側の端部がシャフト１１０に締結固定されている。
【００２３】
また、ロータ１６０の内周部１６６における非出力側の端部には、内径側へ張り出したフランジ部１６８が形成されており、このフランジ部１６８には、付勢部材１７０の非出力側の端部が当接している。付勢部材１７０は、圧縮コイルバネであって、内部にシャフト１１０及び振動体２１０が挿通されている。また、付勢部材１７０の出力側の端部は、歯車１８０の凹部１８２に当接しており、シャフト１１０の軸方向に弾性収縮している。
【００２４】
ステータ１２０の軸心には、振動体２１０の非出力側端部に存する嵌合部２１１が嵌合する嵌合孔１２１が形成されている。ここで、振動体２１０の嵌合部２１１より出力側には、該嵌合部２１１より大径の段差部２１８が形成されており、ステータ１２０の出力側の面と段差部２１８とが係合している。
【００２５】
ロータ１６０の非出力側の面には、円環状のリブ１６２が形成されており、この円環状のリブ１６２が、付勢部材１７０の付勢力によりステータ１２０に圧接されている。また、歯車１８０及び軸受２２０が取付板１９０に、取付板１９０がＥリング２３０にそれぞれ、付勢部材１７０の付勢力により圧接されている。
【００２６】
配線板１４０は、円盤状に形成された円盤部１４２と、円盤部１４２から外径側へ延出する外延部１４４とを備えている。円盤部１４２の直径は、電気機械変換部１３０の直径と同一である。
【００２７】
ベース１５０の軸心には、ネジ孔１５２が形成され、シャフト１１０の非出力側端部には、ネジ孔１５２と螺合するネジ部１１６が形成されており、ベース１５０がシャフト１１０の非出力側端部に締結固定されている。即ち、電気機械変換部１３０と配線板１４０とは、段差部２１８により出力側への移動を阻止されたステータ１２０と、シャフト１１０に螺合したベース１５０とにより、締付けられた状態で固定されている。
【００２８】
ところで、ステータ１２０の非出力側の面１２６、及び電気機械変換部１３０の出力側の面１３６は、共に研磨、熱処理等の平滑度を向上させる表面加工を施されることにより、互いの間の隙間が減ぜられ、互いの密着度が向上されている。また、電気機械変換部１３０の非出力側の面１３５、及び配線板１４０の出力側の面１４５は、同様の表面加工を施されることにより、互いの間の隙間が減ぜられ、互いの密着度が向上されている。さらに、配線板１４０の非出力側の面１４６、及びベース１５０の出力側の面１５６も、同様の表面加工を施されることにより、互いの間の隙間が減ぜられ、互いの密着度が向上されている。これにより、電気機械変換部１３０で生じた変位、振動をステータ１２０へ効率よく伝播させることができ、以って、アクチュエータ１００の出力を効率よく増加させることができる。
【００２９】
ここで、配線板１４０の出力側の面１４５と当該面１４５に密着する電気機械変換部１３０の非出力側の面１３５との間の摩擦係数μ１と、配線板１４０の非出力側の面１４６と当該面１４６に密着するベース１５０の出力側の面１５６との間の摩擦係数μ２とは、下記（１）式の関係を満足するように設定されている。
μ１＞μ２…（１）
【００３０】
また、上記摩擦係数μ１と、電気機械変換部１３０の出力側の面１３６と当該面１３６に密着するステータ１２０の非出力側の面１２６との間の摩擦係数μ３とは、下記（２）式の関係を満足するように設定されている。
μ１＞μ３…（２）
【００３１】
また、上記摩擦係数μ２と上記摩擦係数μ３とは、下記（３）式の関係を満足するように設定されている。
μ３＞μ２…（３）
【００３２】
なお、摩擦係数μ１、μ２、μ３は、面１２６、１３５、１３６、１４５、１４６、１５６の表面粗さに依存するので、面１２６、１３５、１３６、１４５、１４６、１５６の表面粗さを大小させることにより、摩擦係数μ１、μ２、μ３を大小させる。また、摩擦係数μ１、μ２、μ３は、面１２６、１３５、１３６、１４５、１４６、１５６の材質の違いにも依存するので、面１２６、１３５、１３６、１４５、１４６の表面粗さを、材質の違いを考慮に入れたうえで大小させる。
【００３３】
図３は、電気機械変換部１３０を示す分解斜視図である。この図に示すように、電気機械変換部１３０は、シャフト１１０の軸方向に積層された複数の素子層１３８を備えている。素子層１３８の各々は、圧電材料板１３７と、圧電材料板１３７の表面に形成された複数の電極１３１、１３２、１３３、１３４とを備えている。
【００３４】
電極１３１、１３２、１３３、１３４は、略セクタ状の同形状とされており、シャフト１１０を中心として回転対称に配されている。また、同符号が付された電極の全体同士が軸方向に重なり合うように、素子層１３８が積層されており、各電極は、電気機械変換部１３０の側面に形成された導線により、配線板１４０の電極に導通される。また、圧電材料板１３７の電極形成面の裏側にはグランド電極が形成されており、各層のグランド電極は、電気機械変換部１３０の側面に形成された導線により、配線板１４０のグランド電極に導通される。
【００３５】
圧電材料板１３７は、駆動電圧を印加された場合に伸張する圧電材料を含んでいる。具体的には、チタン酸チタン酸ジルコン酸鉛、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電材料を含んでいる。なお、多くの圧電材料は脆いので、りん青銅等の高弾性金属材料で補強することが好ましい。また、上記電極は、ニッケル、金等の電極材料を用いて、鍍金、スパッタ、蒸着、厚膜印刷等の方法で、圧電材料の表面に直接に形成すればよい。
【００３６】
次に、本実施形態における作用について説明する。図４Ａ〜図４Ｄは、ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を誇張して示す斜視図である。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃおよび図４Ｄの相互の間に記入された矢印は、ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の状態が遷移することを示すと共に、状態の遷移が循環してステータ１２０及び電気機械変換部１３０が周期的に動作することを示す。
【００３７】
電極１３１、１３２、１３３、１３４のいずれかに対して駆動電圧が印加された場合、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは、駆動電圧が印加された電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位で増加する。一方、駆動電圧が印加されていない電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位では、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは変化しない。ステータ１２０は、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが増加した部位において持ち上げられる。これにより、ステータ１２０は傾斜する。
【００３８】
電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して順次駆動電圧が印加されると、電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位で、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが順次増加する。例えば、電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して、π／４ずつ位相が異なる交流電圧が印加される。これにより、ステータ１２０の傾斜方向が、軸心周りの一方向へと遷移していくと共に、当該方向へ遷移する振動が発生する。ステータ１２０には、共振周波数の振動を発生させる。
【００３９】
ロータ１６０は、付勢部材１７０に付勢されて、ステータ１２０に対して定常的に当接している。このため、ロータ１６０は、傾斜方向を周回させつつ揺動するステータ１２０から摩擦駆動力及び軸周りに遷移する共振を受けて回転する。また、ロータ１６０のリブ１６４と歯車１８０の凹部１８２とは、付勢部材１７０の付勢力により圧接されており、ロータ１６０と歯車１８０とは、凸部１６１と凹部１８２との間に生じる摩擦力により一体で回転する。これにより、モータ駆動力が出力される。
【００４０】
次に、アクチュエータ１００の組立工程について説明する。当該組立工程では、まず、シャフト１１０のＤカット部１１３を、非出力側から取付板１９０の孔１９３に挿入する。このとき、Ｄカット部１１３の平面部と孔１９３の平面部とを合わせる。
【００４１】
次に、Ｅリング２３０をシャフト１１０の溝１１２に嵌める。これにより、取付板１９０は、Ｅリング２３０により出力側へ移動不能とされ、Ｄカット部１１３より大径の嵌合部１１４により非出力側へ移動不能とされる。
【００４２】
次に、シャフト１１０を軸受２２０の内輪に出力側から挿通して、シャフト１１０の嵌合部１１４と軸受２２０の内輪とを嵌合させる。このとき、軸受２２０の内輪を取付板１９０のリブ１９４に当接させる。そして、シャフト１１０を歯車１８０に出力側から挿通して、軸受２２０の外輪を歯車１８０の凹部１８１に嵌合させる。
【００４３】
次に、付勢部材１７０をロータ１６０の内部に挿入した後に、シャフト１１０を付勢部材１７０及びロータ１６０の内部に出力側から挿通する。このとき、ロータ１６０の凸部１６１を歯車１８０の凹部１８２に嵌合させる。
【００４４】
次に、シャフト１１０を振動体２１０に出力側から挿通する。このとき、シャフト１１０のネジ部１１５と振動体２１０のネジ部２１４とを螺合させることにより、振動体２１０をシャフト１１０に締結固定する。そして、シャフト１１０をステータ１２０の嵌合孔１２１に出力側から挿通する。このとき、振動体２１０の嵌合部２１１をステータ１２０の嵌合孔１２１に嵌合させると共に、ステータ１２０を段差部２１８に係合させる。
【００４５】
以降の工程については図５及び図６を参照して説明する。これらの図に示すように、シャフト１１０を電気機械変換部１３０の孔に出力側から挿通する。そして、シャフト１１０を配線板１４０の孔に出力側から挿通する。
【００４６】
次に、シャフト１１０のネジ部１１６をベース１５０のネジ孔１５２に出力側から挿入して、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させることにより、ベース１５０をシャフト１１０に螺合させる。このとき、ベース１５０とステータ１２０とにより電気機械変換部１３０及び配線板１４０を挟み込んだ状態で、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させることにより、ベース１５０とステータ１２０とにより電気機械変換部１３０及び配線板１４０を締付ける。
【００４７】
ここで、配線板１４０と電気機械変換部１３０との互いに密着し合う面１４５と面１３５との間の摩擦係数μ１が、配線板１４０とベース１５０との互いに密着し合う面１４６と面１５６との間の摩擦係数μ２より大きくなっている。このため、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させるに際して、配線板１４０と電気機械変換部１３０との互いに密着し合う面１４５と面１３５との間に生じる摩擦抵抗が、配線板１４０とベース１５０との互いに密着し合う面１４６と面１５６との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。従って、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させた場合、ベース１５０が配線板１４０に対して相対的に回転する。
【００４８】
また、上記摩擦係数μ１が、電気機械変換部１３０とステータ１２０との互いに密着し合う面１３６と面１２６との間の摩擦係数μ３より大きくなっている。このため、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させるに際して、配線板１４０と電気機械変換部１３０との互いに密着し合う面１４５と面１３５との間に生じる摩擦抵抗が、電気機械変換部１３０とステータ１２０との互いに密着し合う面１３６と面１２６との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。従って、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させるに際して、配線板１４０がベース１５０に追従して回転する場合には、配線板１４０が電気機械変換部１３０と一体となってステータ１２０に対して相対的に回転する。
【００４９】
以上により、本実施形態に係るアクチュエータ１００では、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させて、ベース１５０とステータ１２０とにより配線板１４０及び電気機械変換部１３０を締付ける場合に、配線板１４０と電気機械変換部１３０との位置関係を一定に保つことができる。従って、配線板１４０と電気機械変換部１３０とを接着したり、配線板１４０と電気機械変換部１３０とをキーとキー溝とにより位置決めしたりすることなしに、配線板１４０と電気機械変換部１３０との位置関係を確保した状態で、ベース１５０とステータ１２０とにより配線板１４０と電気機械変換部１３０とを締結固定することができる。
【００５０】
また、ベース１５０、配線板１４０、電気機械変換部１３０、ステータ１２０が、動作中の捩りモーメントを受けてシャフト１１０の周りに動く場合でも、配線板１４０と電気機械変換部１３０とは一体となって、ベース１５０及びステータ１２０に対して相対的に動く。従って、配線板１４０と電気機械変換部１３０とを接着したり、配線板１４０と電気機械変換部１３０とをキーとキー溝とにより位置決めしたりすることなしに、動作中の配線板１４０と電気機械変換部１３０との位置関係を確保できる。
【００５１】
ここで、配線板１４０と電気機械変換部１３０との接着を不要としたことにより、作業工程、作業工数を削減できる。また、配線板１４０と電気機械変換部１３０との間に接着層が存在しないことにより、アクチュエータ１００の振動周波数特性の変動要因を減らすことができ、当該振動周波数特性の調整を容易化できる。
【００５２】
また、配線板１４０と電気機械変換部１３０とを位置決めするキーとキー溝等の位置決め部を要しない。従って、配線板１４０及び電気機械変換部１３０の周方向の位置による形状特性の差をなくすことができ、以って、アクチュエータ１００における周方向の位置による周波数特性のバラツキを抑制できる。
【００５３】
また、本実施形態に係るアクチュエータ１００では、上記摩擦係数μ３が上記摩擦係数μ２より大きくなっている。このため、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させるに際して、電気機械変換部１３０とステータ１２０との互いに密着し合う面１３６と面１２６との間に生じる摩擦抵抗が、配線板１４０とベース１５０との互いに密着し合う面１４６と面１５６との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。よって、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させた場合、ベース１５０は、電気機械変換部１３０及びステータ１２０に対して相対的に回転する一方、電気機械変換部１３０は、ステータ１２０に対して相対的に回転することはない。
【００５４】
以上により、本実施形態に係るアクチュエータ１００では、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させて、ベース１５０とステータ１２０とにより配線板１４０及び電気機械変換部１３０を締付ける場合に、電気機械変換部１３０とステータ１２０との位置関係を一定に保つことができる。よって、電気機械変換部１３０との相対位置が不変である配線板１４０の周方向の位置が、締付け前の位置に対して不変となる。従って、締付け前に、配線板１４０の外延部１４４を所定の位置に合わせることにより、締付け中の配線板１４０の固定を要することなく、締付け後においても、外延部１４４を所定の位置に合わせた状態にすることができる。
【００５５】
図７は、他の実施形態に係るアクチュエータ２００を示す側断面図である。この図に示すように、アクチュエータ２００では、配線板１４０が電気機械変換部１３０の出力側の面１３６とステータ１２０の非出力側の面１２６との間に挟み込まれている。
【００５６】
ここで、配線板１４０の非出力側の面１４６と電気機械変換部１３０の出力側の面１３６との間の摩擦係数μ１´と、電気機械変換部１３０の非出力側の面１３５とベース１５０の出力側の面１５６との間の摩擦係数μ２´とは、下記（１´）式の関係を満足するように設定されている。
μ１´＞μ２´…（１´）
【００５７】
また、上記摩擦係数μ１´と、配線板１４０の出力側の面１４５とステータ１２０の非出力側の面１２６との間の摩擦係数μ３´とは、下記（２´）式の関係を満足するように設定されている。
μ１´＞μ３´…（２´）
【００５８】
また、上記摩擦係数μ３´と上記摩擦係数μ２´とは、下記（３´）式の関係を満足するように設定されている。
μ３´＞μ２´…（３´）
【００５９】
次に、アクチュエータ２００の組立工程について説明する。当該組立工程では、シャフト１１０をステータ１２０に挿通するまでの工程は、上述したアクチュエータ１００の組立工程と同様であるので、説明を省略し、以降の工程について図８及び図９を参照して説明する。
【００６０】
これらの図に示すように、シャフト１１０を配線板１４０の穴に出力側から挿通する。そして、シャフト１１０を電気機械変換部１３０の穴に出力側から挿通する。
【００６１】
次に、シャフト１１０のネジ部１１６をベース１５０のネジ孔１５２に出力側から挿入して、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させることにより、ベース１５０をシャフト１１０に螺合させる。このとき、ベース１５０とステータ１２０とにより電気機械変換部１３０及び配線板１４０を挟み込んだ状態で、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させることによって、ベース１５０とステータ１２０とにより電気機械変換部１３０及び配線板１４０を締付ける。
【００６２】
ここで、配線板１４０と電気機械変換部１３０との互いに密着し合う面１４６と面１３６との間の摩擦係数μ１´が、電気機械変換部１３０とベース１５０との互いに密着し合う面１３５と面１５６との間の摩擦係数μ２´より大きくなっている。このため、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させるに際して、配線板１４０と電気機械変換部１３０との互いに密着し合う面１４６と面１３６との間に生じる摩擦抵抗が、電気機械変換部１３０とベース１５０との互いに密着し合う面１３５と面１５６との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。従って、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させた場合、ベース１５０が電気機械変換部１３０に対して相対的に回転する。
【００６３】
また、上記摩擦係数μ１´が、配線板１４０とステータ１２０との互いに密着し合う面１４５と面１２６との間の摩擦係数μ３´より大きくなっている。このため、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させるに際して、配線板１４０と電気機械変換部１３０との互いに密着し合う面１４６と面１３６との間に生じる摩擦抵抗が、配線板１４０とステータ１２０との互いに密着し合う面１４５と面１２６との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。従って、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させるに際して、電気機械変換部１３０がベース１５０に追従して回転する場合には、配線板１４０が電気機械変換部１３０と一体となってステータ１２０に対して相対的に回転する。
【００６４】
以上により、本実施形態に係るアクチュエータ２００では、上述のアクチュエータ１００と同様に、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させて、ベース１５０とステータ１２０とにより配線板１４０及び電気機械変換部１３０を締付ける場合に、配線板１４０と電気機械変換部１３０との位置関係を一定に保つことができる。従って、配線板１４０と電気機械変換部１３０とを接着したり、配線板１４０と電気機械変換部１３０とをキーとキー溝とにより位置決めしたりすることなしに、配線板１４０と電気機械変換部１３０との位置関係を確保したうえで、ベース１５０とステータ１２０とにより配線板１４０と電気機械変換部１３０とを締結固定することができる。
【００６５】
また、本実施形態に係るアクチュエータ２００では、上記摩擦係数μ３´が上記摩擦係数μ２´より大きくなっている。このため、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させるに際して、配線板１４０とステータ１２０との互いに密着し合う面１４５と面１２６との間に生じる摩擦抵抗が、電気機械変換部１３０とベース１５０との互いに密着し合う面１３５と面１５６との間に生じる摩擦抵抗より大きくなる。従って、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させた場合、ベース１５０は、電気機械変換部１３０、配線板１４０及びステータ１２０に対して相対的に回転する一方、電気機械変換部１３０、及び配線板１４０は、ステータ１２０に対して相対的に回転することはない。
【００６６】
以上により、本実施形態に係るアクチュエータ２００では、ベース１５０をシャフト１１０に対して相対的に回転させて、ベース１５０とステータ１２０とにより配線板１４０及び電気機械変換部１３０を締付ける場合に、配線板１４０とステータ１２０との位置関係を一定に保つことができる。よって、配線板１４０の周方向の位置が、締付け前の位置に対して不変となる。従って、締付け前に、配線板１４０の外延部１４４を所定の位置に合わせることにより、締付け中の配線板１４０の固定を要することなく、締付け後においても、当該外延部１４４を所定の位置に合わせた状態にすることができる。
【００６７】
図１０は、振動アクチュエータ１００を備える撮像装置７００の概略構成を示す側断面図である。なお、上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００６８】
この図に示すように、撮像装置７００は、光学部材４２０と、レンズ鏡筒４３０と、振動アクチュエータ１００と、撮像部５００と、制御部５５０と、を備える。レンズ鏡筒４３０は光学部材４２０を収容する。
【００６９】
振動アクチュエータ１００は、光学部材４２０を移動させる。撮像部５００は、光学部材４２０によって結像された画像を撮像する。制御部５５０は、振動アクチュエータ１００および撮像部５００を制御する。
【００７０】
また、撮像装置７００は、光学部材４２０、レンズ鏡筒４３０、及び振動アクチュエータ１００を備えるレンズユニット４１０と、ボディ４６０を含む。レンズユニット４１０は、マウント４５０を介して、ボディ４６０に対して着脱自在に装着される。
【００７１】
光学部材４２０は、図中で左側にあたる入射端から順次配列された、フロントレンズ４２２、コンペンセータレンズ４２４、フォーカシングレンズ４２６およびメインレンズ４２８を含む。フォーカシングレンズ４２６およびメインレンズ４２８の間には、アイリスユニット４４０が配置される。
【００７２】
振動アクチュエータ１００は、光軸方向についてレンズ鏡筒４３０の中程にあって相対的に小径なフォーカシングレンズ４２６の下方に配置される。これにより、レンズ鏡筒４３０の径を拡大することなく、振動アクチュエータ１００はレンズ鏡筒４３０内に収容される。振動アクチュエータ１００は、例えばギア列を介してフォーカシングレンズ４２６を光軸方向に前進または後退させる。
【００７３】
ボディ４６０は、メインミラー５４０、ペンタプリズム４７０、接眼系４９０を含む光学部材を収容する。メインミラー５４０は、レンズユニット４１０を介して入射した入射光の光路上に傾斜して配置される待機位置と、入射光を避けて上昇する撮影位置（図中に点線で示す）との間を移動する。
【００７４】
待機位置にあるメインミラー５４０は、入射光の大半を、上方に配置されたペンタプリズム４７０に導く。ペンタプリズム４７０は、入射光の鏡映を接眼系４９０に向かって出射するので、フォーカシングスクリーン４７２の映像を接眼系４９０から正像として見ることができる。入射光の残りは、ペンタプリズム４７０により測光ユニット４８０に導かれる。測光ユニット４８０は、入射光の強度およびその分布等を測定する。
【００７５】
なお、ペンタプリズム４７０および接眼系４９０の間には、ファインダ液晶４９４に形成された表示画像を、フォーカシングスクリーン４７２の映像に重ねるハーフミラー４９２が配置される。表示画像は、ペンタプリズム４７０から投影された画像に重ねて表示される。
【００７６】
また、メインミラー５４０は、入射光の入射面に対する裏面にサブミラー５４２を有する。サブミラー５４２は、メインミラー５４０を透過した入射光の一部を、下方に配置された測距ユニット５３０に導く。これにより、メインミラー５４０が待機位置にある場合は、測距ユニット５３０が被写体までの距離を測定する。なお、メインミラー５４０が撮影位置に移動した場合は、サブミラー５４２も入射光の光路から退避する。
【００７７】
更に、入射光に対してメインミラー５４０の後方には、シャッタ５２０、光学フィルタ５１０および撮像部５００が順次配置される。シャッタ５２０が開放される場合、その直前にメインミラー５４０が撮影位置に移動するので、入射光は直進して撮像部５００に入射される。これにより、入射光の形成する画像が電気信号に変換される。これにより、撮像部５００は、レンズユニット４１０によって結像された画像を撮像する。
【００７８】
撮像装置７００において、レンズユニット４１０とボディ４６０とは電気的にも結合されている。従って、例えば、ボディ４６０側の測距ユニット５３０が検出した被写体までの距離の情報に応じて振動アクチュエータ１００の回転を制御することにより、オートフォーカス機構を形成できる。また、測距ユニット５３０が振動アクチュエータ１００の動作量を参照することにより、フォーカスエイド機構を形成することもできる。振動アクチュエータ１００および撮像部５００は、制御部５５０により上記の通り制御される。
【００７９】
なお、振動アクチュエータ１００によりフォーカシングレンズ４２６を移動させる場合について例示したが、アイリスユニット４４０の開閉、ズームレンズのバリエータレンズの移動等を振動アクチュエータ１００で駆動できることはいうまでもない。この場合も、電気信号を介して測光ユニット４８０、ファインダ液晶４９４等と情報を参照し合うことにより、振動アクチュエータ１００は、露出の自動化、シーンモードの実行、ブラケット撮影の実行等に寄与する。また、本実施形態では、振動アクチュエータ１００を備える撮像装置７００を例に取って説明したが、振動アクチュエータ１００に替えて、振動アクチュエータ２００を備えてもよい。
【００８０】
以上のように、振動アクチュエータ１００、２００は、撮影機、双眼鏡等の光学系において、合焦機構、ズーム機構、手振れ補正機構等の駆動に好適に使用できる。さらに、精密ステージ、より具体的には電子ビーム描画装置、検査装置用各種ステージ、バイオテクノロジ用セルインジェクタの移動機構、核磁気共鳴装置の移動ベッド等の動力源に使用されうるが、用途がこれらに限られないことはいうまでもない。
【００８１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００８２】
例えば、上記実施形態では、シャフト１１０に螺合するベース１５０とステータ１２０とにより電気機械変換部１３０及び配線板１４０を締付けた。しかし、ベース１５０の非出力側にシャフト１１０に螺合するナットを配して、該ナットとステータ１２０とによりベース１５０、電気機械変換部１３０及び配線板１４０を締め付けてもよい。また、取付板１９０をシャフト１１０に螺合させ、又はＥリング２３０の替わりとなるナットをシャフト１１０に螺合させ、取付板１９０又は該ナットとベース１５０とにより、これらの間に存する構成要素を締め付けてもよい。
【００８３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００８４】
１００  アクチュエータ、１１０  シャフト、１１２  溝、１１３  Ｄカット部、１１４  嵌合部、１１５、１１６  ネジ部、１２０  ステータ、１２１  嵌合孔、１２６  面、１３０  電気機械変換部、１３１、１３２、１３３、１３４  電極、１３５、１３６  面、１３７  圧電材料板、１３８  素子層、１４０  配線板、１４２  円盤部、１４４  外延部、１４５、１４６  面、１５０  ベース、１５２  ネジ孔、１５４  保持部、１５６  面、１６０  ロータ、１６１  凸部、１６２、１６４  リブ、１６６  内周部、１６８  フランジ部、１７０  付勢部材、１８０  歯車、１８１、１８２  凹部、１９０  取付板、１９１  取付部、１９２  ネジ、１９３  孔、１９４  リブ、２００  アクチュエータ、２１０  振動体、２１１  嵌合部、２１２  内周部、２１４  ネジ部、２１６  嵌合部、２１８  段差部、２２０  軸受、２３０  Ｅリング、４１０  レンズユニット、４２０  光学部材、４２６  フォーカシングレンズ、４２８  メインレンズ、４３０  レンズ鏡筒、４４０  アイリスユニット、４５０  マウント、４６０  ボディ、４７０  ペンタプリズム、４７２  フォーカシングスクリーン、４８０  測光ユニット、４９０  接眼系、４９２  ハーフミラー、４９４  ファインダ液晶、５００  撮像部、５１０  光学フィルタ、５２０  シャッタ、５３０  測距ユニット、５４０  メインミラー、５４２  サブミラー、５５０  制御部、７００  撮像装置
【図１】
2010268630.tif 000003
【図２】
2010268630.tif 000004
【図３】
2010268630.tif 000005
【図４Ａ】
2010268630.tif 000006
【図４Ｂ】
2010268630.tif 000007
【図４Ｃ】
2010268630.tif 000008
【図４Ｄ】
2010268630.tif 000009
【図５】
2010268630.tif 000010
【図６】
2010268630.tif 000011
【図７】
2010268630.tif 000012
【図８】
2010268630.tif 000013
【図９】
2010268630.tif 000014
【図１０】
2010268630.tif 000015