(57)【要約】【課題】振動アクチュエータの効率を向上させる。【解決手段】ロータと、ロータの回転軸の方向に、ロータに接して配されたステータと、回転軸の方向についてロータとの間でステータを挟む位置に配され、ステータに対してロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、回転軸の方向についてステータとの間で電気機械変換部を挟む位置に配された狭持部材と、ロータ、ステータおよび電気機械変換部に挿通され、狭持部材に結合された軸部材と、回転軸の径方向について軸部材とステータとの間に挟まれており、回転軸の方向に沿ってロータ側に延伸する振動体とを備える。【選択図】図８
2010268631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
前記ロータの回転軸の方向に、前記ロータに接して配されたステータと、
前記回転軸の方向について前記ロータとの間に前記ステータを挟む位置に配され、前記ステータに対して前記ロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、
前記ロータ、前記ステータおよび前記電気機械変換部に挿通された軸部材と、
前記回転軸の径方向について前記軸部材と前記ステータとの間に挟まれて、前記回転軸の方向に沿って前記ロータ側に延在する振動体と、
を備える振動アクチュエータ。
【請求項２】
前記振動体は、前記軸部材に対して、前記軸部材の軸方向に当接する面を有する請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項３】
前記振動体は、前記電気機械変換部から離間する請求項１または請求項２に記載の振動アクチュエータ。
【請求項４】
前記振動体は、前記軸部材に係合すると共に、前記電気機械変換部に対して反対の側から前記ステータに当接して、前記ステータの前記軸部材に沿った変位を規制する請求項１から請求項３までの何れかに記載の振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の前記振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータに駆動されて光軸方向に移動する光学部材と、
を備えるレンズユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の前記振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータに駆動されて光軸方向に移動する光学部材と、
前記光学部材によって結ばれた像を記録する撮像部と、
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、振動アクチュエータ、レンズユニットおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子によりステータを振動させ、当該ステータに接触するロータを回転させる振動アクチュエータがある（特許文献１参照）。この種の振動アクチュエータは、互いに異なる位相で伸縮運動する複数の圧電素子の振動を、ロータの回転運動に変換して出力する。
【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】
上記振動アクチュエータでは、圧電素子が生じた振動の一部がロータの回転駆動に寄与しない部材にも伝達される。このため、振動アクチュエータの駆動効率が低下していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決すべく、本発明の第１の態様として、ロータと、ロータの回転軸の方向に、ロータに接して配されたステータと、回転軸の方向についてロータとの間でステータを挟む位置に配され、ステータに対してロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、回転軸の方向についてステータとの間で電気機械変換部を挟む位置に配された狭持部材と、ロータ、ステータおよび電気機械変換部に挿通され、狭持部材に結合された軸部材と、回転軸の径方向について軸部材とステータとの間に挟まれており、回転軸の方向に沿ってロータ側に延伸する振動体と、を備える振動アクチュエータが提供される。
【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、発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】振動アクチュエータ１００の側面図である。
【図２】振動アクチュエータ１００の断面図である。
【図３】電気機械変換部１３０の分解斜視図である。
【図４】ステータ１２０および電気機械変換部１３０の動作を示す斜視図である。
【図５】ステータ１２０および電気機械変換部１３０の動作を示す斜視図である。
【図６】ステータ１２０および電気機械変換部１３０の動作を示す斜視図である。
【図７】ステータ１２０および電気機械変換部１３０の動作を示す斜視図である。
【図８】振動アクチュエータ１００の振動モードを模式的に示す図である。
【図９】振動アクチュエータ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の組立工程を示す斜視図である。
【図１１】他の実施形態に係る振動アクチュエータ１０１を示す断面図である。
【図１２】振動アクチュエータ１００の組立工程を示す斜視図である。
【図１３】振動アクチュエータ１００の組立工程を示す斜視図である。
【図１４】撮像装置４００の概略構成を示す断面図である。
【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、振動アクチュエータ１００の側面図である。なお、振動アクチュエータ１００は、後述するように、電気機械変換部１３０において発生した振動を、歯車１８０から回転運動として出力する。
【００１０】
そこで、以下の説明においては、軸部材１１０の軸方向について、歯車１８０に近い側を「出力側」、電気機械変換部１３０に近い側を「駆動側」とそれぞれ記載する。また、以下の説明においては、軸部材１１０の軸方向から振動アクチュエータ１００を見た場合を平面視、軸部材１１０の径方向から振動アクチュエータ１００を見た場合を側面視と記載する。
【００１１】
振動アクチュエータ１００は、円柱状の軸部材である軸部材１１０と、軸部材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およびベース１５０を備える。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およびベース１５０は、軸部材１１０の軸方向に沿って出力側から駆動側へ記載順に配される。
【００１２】
取付板１９０は、円盤であって、軸心に軸部材１１０が挿通される。また、取付板１９０は複数のネジ孔を有して、振動アクチュエータ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る。また、軸部材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、軸部材１１０が取付板１９０から駆動側へ抜け出ることはない。
【００１３】
ロータ１６０は、円筒状の回転体であって、軸心に軸部材１１０を挿通される。また、ロータ１６０と取付板１９０との間に、軸受２２０および歯車１８０が配される。軸受２２０および歯車１８０は、軸部材１１０の軸方向に沿って出力側から記載順に配されて、軸部材１１０を共通に挿通される。
【００１４】
軸受２２０は転がり軸受であって、軸受２２０の内輪は、軸部材１１０に嵌合する。軸受２２０の外輪は、歯車１８０の中央部に嵌合する。また、歯車１８０およびロータ１６０は嵌合する。
【００１５】
ステータ１２０は、セラミック製の円盤であって、軸心に軸部材１１０を挿通される。電気機械変換部１３０は、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、軸心に軸部材１１０が挿通される。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たフレキシブルプリント配線板であり、軸心に軸部材１１０が挿通される。更に、ベース１５０は、ステンレス製の円盤であり、軸心に軸部材１１０を挿通される。
【００１６】
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、それぞれ当接する。配線板１４０は、電気機械変換部１３０およびベース１５０に挟まれる。
【００１７】
ベース１５０の外周部には、保持部１５４が形成される。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個の平面を含み、レンチ等の工具により保持される。
【００１８】
図２は、振動アクチュエータ１００を示す断面図である。この図に示すように、軸部材１１０の出力側には、出力側から駆動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が配される。溝１１２とＤカット部１１３とは軸部材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とが軸部材１１０の軸方向に微小間隔を空けて形成される。嵌合部１１４の直径はＤカット部１１３の直径より大きい。
【００１９】
Ｄカット部１１３は、平面視にてＤ字状に形成される。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、Ｄカット部１１３と孔１９３とが相対回転不能に嵌り合う。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なので、取付板１９０は軸方向に移動しない。
【００２０】
取付板１９０の駆動側の面における中央部には、円状のリブ１９４が形成される。リブ１９４の高さは、Ｄカット部１１３と嵌合部１１４との間隔と等しい。また、軸受２２０および嵌合部１１４は、同一の軸方向寸法を有する。このため、軸受２２０の駆動側の端部と嵌合部１１４の駆動側の端部とは面一となる。
【００２１】
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が形成される。即ち、歯車１８０は、軸受２２０を介して軸部材１１０の嵌合部１１４に軸部材１１０の軸線周りに回転自在に支持される。
【００２２】
また、歯車１８０の駆動側の面には、平面視にて円状の凹部１８２が形成される。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が形成される。ロータ１６０の内周部１６６と軸部材１１０との間には空間が形成され、この空間に付勢部材１７０および振動体２１０が配される。
【００２３】
振動体２１０は、円筒状の金属製弾性体であって、軸部材１１０が挿通される。振動体２１０の内周部２１２における駆動側の端部は、ネジ部２１４を有する。軸部材１１０は、ネジ部２１４と螺合するネジ部１１５を有して、振動体２１０における駆動側の端部は、軸部材１１０に締結固定される。
【００２４】
ロータ１６０の内周部１６６における駆動側の端部は、内径側へ張り出したフランジ部１６８を有する。フランジ部１６８は、付勢部材１７０の駆動側の端部に当接する。付勢部材１７０は、圧縮コイルバネであって、内部に軸部材１１０および振動体２１０を挿通される。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、軸部材１１０の軸方向に圧縮して装着される。
【００２５】
ステータ１２０は、振動体２１０の駆動側端部に存する嵌合部２１１が嵌合する嵌合孔１２１を軸芯に有する。振動体２１０は、該嵌合部２１１よりも大径の段差部２１８を嵌合部２１１より出力側に有する。これにより、ステータ１２０の出力側の面と段差部２１８とが係合する。
【００２６】
ロータ１６０は、円環状のリブ１６２を駆動側の面に有する。リブ１６２は、付勢部材１７０の付勢力によりステータ１２０に圧接される。付勢部材１７０の付勢力は、歯車１８０および軸受２２０を取付板１９０に、取付板１９０をＥリング２３０に、それぞれ圧接させる。
【００２７】
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とを有する。円盤部１４２の直径は、電気機械変換部１３０の直径と略等しい。
【００２８】
ベース１５０は、ネジ孔１５２を軸芯に有する。軸部材１１０の駆動側端部は、ネジ孔１５２と螺合するネジ部１１６を有する。これらにより、ベース１５０および軸部材１１０の駆動側端部は、相互に締結固定される。即ち、電気機械変換部１３０および配線板１４０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、軸部材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る。
【００２９】
なお、ステータ１２０の駆動側の面１２６と、電気機械変換部１３０の出力側の面１３６とは、共に研磨、熱処理等の表面処理により平滑化され、互いに密接する。また、電気機械変換部１３０の駆動側の面１３５と、配線板１４０の出力側の面１４５も、同様の表面加工により、互いに密接する。さらに、配線板１４０の駆動側の面１４６と、ベース１５０の出力側の面１５６も、同様の表面加工により密接する。これらの構造により、電気機械変換部１３０で生じた振動は、ステータ１２０へ効率よく伝播される。
【００３０】
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の駆動側の面１３５との間の摩擦係数μ１１と、配線板１４０の駆動側の面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μ１２とは、下記（１）式の関係を満足するように設定される。
μ１１＞μ１２…（１）
【００３１】
また、上記摩擦係数μ１１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の駆動側の面１２６との間の摩擦係数μ１３とは、下記（２）式の関係を満足するように設定される。
μ１１＞μ１３…（２）
【００３２】
更に、上記摩擦係数μ１２と上記摩擦係数μ１３とは、下記（３）式の関係を満足するように設定される。
μ１３＞μ１２…（３）
【００３３】
摩擦係数μ１１、μ１２、μ１３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μ１１、μ１２、μ１３を大小させる。また、摩擦係数μ１１、μ１２、μ１３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調整する。
【００３４】
図３は、電気機械変換部１３０の分解斜視図である。電気機械変換部１３０は、軸部材１１０の軸方向に積層された複数の素子層１３８を備える。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とを備える。
【００３５】
電極１３１、１３２、１３３、１３４は、略セクタ状の同形状を有して、軸部材１１０を中心として回転対称に配される。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、電極１３１、１３２、１３３、１３４の各々は、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の配線に導通される。
【００３６】
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配される。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。
【００３７】
圧電材料板１３７は、駆動電圧を印加された場合に伸張または収縮する圧電材料を含む。具体的には、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む。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。電極１３１、１３２、１３３、１３４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。
【００３８】
図４、図５、図６および図７は、ステータ１２０および電気機械変換部１３０の動作を模式的に示す斜視図である。電気機械変換部１３０において、図４から図７までに示した状態は、図番の順序に順次遷移する。また、図７に示した状態の次には、図４に示す状態が再び訪れ、図４から図７に示す状態は循環する。このように、ステータ１２０および電気機械変換部１３０は、周期的な動作をする。
【００３９】
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。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。
【００４０】
電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して駆動電圧が順次印加されると、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すると共に、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。
【００４１】
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する。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から摩擦駆動力およ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の凸部１６１および歯車１８０の凹部１８２は相互に接している。このため、ロータ１６０および歯車１８０は、凸部１６１と凹部１８２との間に生じる摩擦力により一体的に回転する。こうして、振動アクチュエータ１００は回転駆動力を発生する。
【００４２】
図８は、振動アクチュエータ１００における振動の系を模式的に示す図である。なお、他の図と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００４３】
振動アクチュエータ１００において、振動を発生する電気機械変換部１３０は、ベース１５０およびステータ１２０に挟持される。従って、電気機械変換部１３０が発生した振動は、ベース１５０およびステータ１２０に直接的に伝えられる。
【００４４】
ここで、ロータ１６０に駆動力を伝えるのはステータ１２０であり、ベース１５０はステータの駆動には寄与しない。そこで、電気機械変換部１３０が発生する振動が、軸部材１１０の軸方向について見た場合のベース１５０の位置Ｑを節とする振動を発生するように、駆動周波数が選択される。
【００４５】
更に、ロータ１６０は、ステータ１２０に対して、ステータ１２０の周縁部近傍において接して駆動力を受ける。そこで、電気機械変換部１３０が発生する振動が、軸部材１１０の軸方向について見た場合のステータ１２０の位置Ｐをもうひとつの節とすることをもうひとつの条件として駆動周波数が選択される。
【００４６】
更に、既に説明したように、振動体２１０の下端は、ステータ１２０の内部に嵌入する。また、振動体２１０の下端部近傍は、軸部材１１０の径方向について、軸部材１１０およびステータ１２０に挟まれる。更に、振動体２１０のネジ部２１４の下端では、軸部材１１０に対して、振動体２１０の一部が、軸部材１１０の軸方向に当接する。
【００４７】
ただし、振動体２１０の下端面は、電気機械変換部１３０から離間して、電気機械変換部１３０が発生した振動を直接に受けることはない。また、振動体２１０は、軸部材１１０に螺合すると共に、電気機械変換部１３０に対して反対の側からステータ１２０に当接して、ステータ１２０が軸部材１１０に沿って変位することを防止する。
【００４８】
これにより、軸部材１１０のステータ１２０から駆動側の部分と、ステータ１２０および振動体２１０とを含み、電気機械変換部１３０の駆動周波数に強く共振する振動モードを有する振動系が形成される。この振動系は、電気機械変換部１３０が所定の駆動周波数で発生した振動を受けて、ステータ１２０を効率よく振動させると共に、振動系の外に振動を伝播させない。よって、例えば、軸部材１１０の出力側は、電気機械変換部１３０が振動を発生している場合でも略無振動となる。従って、電気機械変換部１３０が発生した振動は、ステータ１２０に損失無く伝達され、ロータ１６０の駆動に寄与する。
【００４９】
このように、振動アクチュエータ１００は、ステータ１２０および振動体２１０を含む振動系が、電気機械変換部１３０の駆動周波数と強く共振する振動モードを有する。それ故、電気機械変換部１３０が発生した振動は専らステータ１２０に伝達され、他の部材を振動させない。これにより、振動アクチュエータ１００に投入された電力は、ロータの回転に効率よく変換される。
【００５０】
以下、振動アクチュエータ１００の組立手順を説明する。まず、軸部材１１０のＤカット部１１３を、取付板１９０の孔１９３に、取付板１９０の駆動側から挿入する。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。これにより、軸部材１１０は、取付板１９０に対して、軸回りに回転しなくなる。
【００５１】
次に、Ｅリング２３０を軸部材１１０の溝１１２に嵌める。これにより、取付板１９０は、Ｅリング２３０により出力側への移動を係止される。また、Ｄカット部１１３より大径の嵌合部１１４により、軸部材１１０が出力側へ移動することも規制される。
【００５２】
続いて、軸部材１１０を軸受２２０の内輪に、軸受け２００の出力側から挿通して、軸部材１１０の嵌合部１１４と軸受２２０の内輪とを嵌合させる。これにより、軸受２２０の内輪を取付板１９０のリブ１９４に当接させる。次に、歯車１８０の出力側から、軸部材１１０を挿通して、軸受２２０の外輪を歯車１８０の凹部１８１に嵌合させる。
【００５３】
更に、付勢部材１７０をロータ１６０の内側に挿入した状態で、軸部材１１０を付勢部材１７０およびロータ１６０の内部に、ロータ１６０の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。
【００５４】
次に、振動体２１０の出力側から、軸部材１１０を振動体２１０に挿通する。更に、軸部材１１０のネジ部１１５と振動体２１０のネジ部２１４とを螺着させることにより、振動体２１０を軸部材１１０に締結固定する。続いて、ステータ１２０の嵌合孔１２１に、ステータ１２０の出力側から軸部材１１０を挿通して、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。
【００５５】
図９および図１０は、振動アクチュエータ１００の以降の製造過程を段階毎に示す図である。まず、図９に示すように、電気機械変換部１３０の孔および配線板１４０の孔に、電気機械変換部１３０の出力側から、軸部材１１０を順次挿通する。次に、ベース１５０のネジ孔１５２に、ベース１５０の出力側から、軸部材１１０のネジ部１１６を螺入する。
【００５６】
更に、図１０に示すように、ベース１５０の保持面を工具により保持して、軸部材１１０に対して相対的に回転させることにより、ベース１５０を軸部材１１０に螺合させる。電気機械変換部１３０および配線板１４０を、ベース１５０およびステータ１２０に挟み込んだ状態で、ベース１５０を軸部材１１０に対して締め込むことにより、電気機械変換部１３０および配線板１４０は、ベース１５０およびステータ１２０に締付けられる。
【００５７】
ここで、配線板１４０および電気機械変換部１３０が密着し合う面１４５、１３５の摩擦係数μ１１は、配線板１４０およびベース１５０が密着し合う面１４６、１５６の摩擦係数μ１２より大きい。このため、軸部材１１０に対してベース１５０を締め込む場合に、配線板１４０および電気機械変換部１３０の間に生じる摩擦抵抗は、配線板１４０およびベース１５０の間に生じる摩擦抵抗より大きい。これにより、ベース１５０を軸部材１１０に対して相対的に回転させた場合、配線板１４０は電気機械変換部１３０と共に止まり、ベース１５０が配線板１４０に対して回転する。
【００５８】
また、上記の摩擦係数μ１１は、電気機械変換部１３０およびステータ１２０が密着し合う面１３６、１２６の摩擦係数μ１３より大きい。このため、ベース１５０を軸部材１１０に対して回転させて締め込む場合に、配線板１４０および電気機械変換部１３０の互いに密着し合う面１４５、１３５の間に生じる摩擦抵抗は、電気機械変換部１３０およびステータ１２０の互いに密着し合う面１３６、１２６に生じる摩擦抵抗より大きい。従って、ベース１５０を軸部材１１０に対して相対的に回転させる場合に、配線板１４０がベース１５０に連れ従って回転したとしても、電気機械変換部１３０も配線板１４０と一体的に、ステータ１２０に対して相対的に回転する。
【００５９】
これにより、振動アクチュエータ１００は、ベース１５０を軸部材１１０に対して相対的に回転させた場合に、配線板１４０および電気機械変換部１３０の位置関係を一定に保つことができる。従って、配線板１４０および電気機械変換部１３０を、接着、嵌合等の位置決め構造を形成することなく、配線板１４０および電気機械変換部１３０の位置関係を確保した状態で、ベース１５０およびステータ１２０により配線板１４０および電気機械変換部１３０を締結固定できる。また、配線板１４０の周方向の位置が、ステータ１２０に対して変化しないので、外延部１４４の位置も変化しない。これにより、ベース１５０の締めつけ後も、外延部１４４を所定の位置に合わせた状態を維持できる。
【００６０】
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軸部材１１０の周りで動く場合でも、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およびステータ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。
【００６１】
このように、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ので、振動アクチュエータ１００の振動周波数特性の変動要因を減らすことができるので、振動周波数特性の調整が容易になる。
【００６２】
更に、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ので、配線板１４０および電気機械変換部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る。これにより、振動アクチュエータ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。
【００６３】
以上により、振動アクチュエータ１００は、ベース１５０を軸部材１１０に締結する場合にベース１５０を軸部材１１０に対して相対的に回転させても、電気機械変換部１３０とステータ１２０との位置関係が一定に保たれる。よって、電気機械変換部１３０に対する相対位置が決められた配線板１４０の周方向の位置を、締付け前の位置に対して不変とすることができる。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。
【００６４】
図１１は、他の振動アクチュエータ１０１を示す断面図である。この図に示すように、振動アクチュエータ１０１は、電気機械変換部１３０の出力側の面１３６とステータ１２０の駆動側の面１２６との間に挟み込まれた配線板１４０を有する。
【００６５】
配線板１４０の駆動側の面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μ２１と、電気機械変換部１３０の駆動側の面１３５とベース１５０の出力側の面１５６との間の摩擦係数μ２２とは、下記（４）式の関係を満足するように設定されている。
μ２１＞μ２２…（４）
【００６６】
また、上記摩擦係数μ２１と、配線板１４０の出力側の面１４５とステータ１２０の駆動側の面１２６との間の摩擦係数μ２３とは、下記（５）式の関係を満足するように設定されている。
μ２１＞μ２３…（５）
【００６７】
また、上記摩擦係数μ２３と上記摩擦係数μ２２とは、下記（６）式の関係を満足するように設定されている。
μ２３＞μ２２…（６）
【００６８】
次に、振動アクチュエータ１０１の組立工程について説明する。なお、軸部材１１０をステータ１２０に挿通するまでの工程は、振動アクチュエータ１００の組立工程と同様なので、重複する説明は省く。
【００６９】
図１２および図１３は、振動アクチュエータ１０１の組み立てに固有の段階を、段階毎に示す図である。まず、図１２に示すように、軸部材１１０を配線板１４０の穴に出力側から挿通する。そして、軸部材１１０を電気機械変換部１３０の穴に出力側から挿通する。
【００７０】
次に、ベース１５０のネジ孔１５２に、ベース１５０の出力側から、軸部材１１０のネジ部１１６を挿入して、ベース１５０を軸部材１１０に対して相対的に回転させる。これにより、ベース１５０を軸部材１１０に螺合させる。電気機械変換部１３０および配線板１４０は、ベース１５０およびステータ１２０に挟まれているので、ベース１５０を締め込むことにより、電気機械変換部１３０および配線板１４０は締付けられる。
【００７１】
ここで、配線板１４０および電気機械変換部１３０の互いに密着し合う面１４６、１３６の摩擦係数μ２１は、電気機械変換部１３０およびベース１５０の互いに密着し合う面１３５、１５６の摩擦係数μ２２より大きい。このため、配線板１４０および電気機械変換部１３０の間に生じる摩擦抵抗は、電気機械変換部１３０およびベース１５０の間に生じる摩擦抵抗より大きい。これにより、ベース１５０を軸部材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に対しても相対的に回転する。
【００７２】
また、上記摩擦係数μ２１は、配線板１４０およびステータ１２０の互いに密着し合う面１４５、１２６の摩擦係数μ２３より大きい。このため、ベース１５０を軸部材１１０に対して相対的に回転させる場合に、配線板１４０および電気機械変換部１３０の間に生じる摩擦抵抗は、配線板１４０およびステータ１２０の間に生じる摩擦抵抗より大きい。従って、ベース１５０を軸部材１１０に対して相対的に回転させた場合、配線板１４０は、電気機械変換部１３０と一体的に、ステータ１２０に対して相対的に回転する。
【００７３】
このように、振動アクチュエータ１０１では、振動アクチュエータ１００と同様に、ベース１５０を軸部材１１０に対して相対的に回転させて配線板１４０および電気機械変換部１３０を締付ける場合に、配線板１４０および電気機械変換部１３０の位置関係を一定に保つことができる。従って、配線板１４０および電気機械変換部１３０を接着し、あるいは、配線板１４０および電気機械変換部１３０をキーにより嵌合させて位置決めすることなしに、配線板１４０および電気機械変換部１３０の位置関係を維持しつつ、ベース１５０を締め込んで配線板１４０および電気機械変換部１３０を締結固定できる。
【００７４】
また、振動アクチュエータ１０１では、上記の摩擦係数μ２３が、摩擦係数μ２２より大きいので、ベース１５０を軸部材１１０に対して相対的に回転させた場合に、ベース１５０が、電気機械変換部１３０、配線板１４０およびステータ１２０に対して相対的に回転する一方、電気機械変換部１３０および配線板１４０は、ステータ１２０に対して相対的に回転することはない。
【００７５】
これにより、振動アクチュエータ１０１では、ベース１５０を軸部材１１０に対して相対的に回転させて、ベース１５０を締め込む場合に、配線板１４０およびステータ１２０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、外延部１４４を所定の位置に合わせた状態で振動アクチュエータ１０１を組み立てることができる。
【００７６】
なお、振動アクチュエータ１００、１０１では、軸部材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および配線板１４０を締付けた。しかし、ベース１５０の駆動側に軸部材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および配線板１４０を締め付けてもよい。また、取付板１９０を軸部材１１０に螺合させ、またはＥリング２３０の替わりとなるナットを軸部材１１０に螺合させ、取付板１９０また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。
【００７７】
図１４は、振動アクチュエータ１００を備える撮像装置４００の模式的な断面図である。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。
【００７８】
この図に示すように、撮像装置４００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。
【００７９】
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。
【００８０】
また、撮像装置４００は、光学部材４２０、レンズ鏡筒４３０、およ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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
待機位置にあるメインミラー５４０は、入射光の大半を、上方に配されたフォーカシングスクリーン４７２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に投影された像を接眼系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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
撮像装置４００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。
【００８９】
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４００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１０１を備えてもよい。
【００９０】
以上のように、振動アクチュエータ１００、１０１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得るが、用途がこれらに限られないことはいうまでもない。
【００９１】
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。
【００９２】
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】
【００９３】
１００、１０１  振動アクチュエータ、１１０  軸部材、１１２  溝、１１３  Ｄカット部、１１４、２１１  嵌合部、１１５、１１６  ネジ部、１２０  ステータ、１２１  嵌合孔、１２６、１３５、１３６、１４５、１４６、１５６  面、１３０  電気機械変換部、１３１、１３２、１３３、１３４  電極、１３７  圧電材料板、１３８  素子層、１４０  配線板、１４２  円盤部、１４４  外延部、１５０  ベース、１５２  ネジ孔、１５４  保持部、１６０  ロータ、１６１  凸部、１６２  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、２１０  振動体、２１２  内周部、２１４  ネジ部、２１８  段差部、２２０  軸受、２３０  Ｅリング、４００  撮像装置、４１０  レンズユニット、４２０  光学部材、４２２  フロントレンズ、コンペ４２４  ンセータレンズ、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
【図１】
2010268631.tif 000003
【図２】
2010268631.tif 000004
【図３】
2010268631.tif 000005
【図４】
2010268631.tif 000006
【図５】
2010268631.tif 000007
【図６】
2010268631.tif 000008
【図７】
2010268631.tif 000009
【図８】
2010268631.tif 000010
【図９】
2010268631.tif 000011
【図１０】
2010268631.tif 000012
【図１１】
2010268631.tif 000013
【図１２】
2010268631.tif 000014
【図１３】
2010268631.tif 000015
【図１４】
2010268631.tif 000016