(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１圧電素子の間に配置され、前記複数の第１圧電素子により前記複数の第１圧電素子が配置される方向と交差する第１の方向に駆動される第１の部材と、
前記第１の部材に設けられた第２圧電素子と、
前記第２圧電素子と接して設けられ、前記第２圧電素子により前記第１の方向と交差する第２の方向に駆動される第２の部材と、
前記第２の部材により移動される第３の部材と、
を備えることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１の方向は、前記第１圧電素子、前記第１の部材、他の前記第１圧電素子が順に配置される方向と交差する方向である
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】
前記複数の第１圧電素子の前記第１の部材と向かい合う面と反対側の面と当接する２つの面を有し、前記複数の第１圧電素子を介して前記第１の部材を支持する第４の部材をさらに備える
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】
前記第４の部材が、弾性体を備える
ことを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記複数の第１圧電素子と、前記第２圧電素子と、前記第１の部材と、前記第２の部材と、を有する組を複数組備える
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子に電圧を供給する電源部をさらに備え、
前記電源部が、各々の前記組に位相差を有する前記電圧を供給する
ことを特徴とする請求項５に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記電源部が、各々の前記組の前記第２の部材が、前記第３の部材との接触、前記第２の方向の送り、前記第３の部材からの離間、前記第２の方向の戻り、を繰り返すように、前記電圧を供給する
ことを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
前記電圧の周波数と、前記第４の部材及び前記第１の部材及び前記第２の部材及び前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子からなる構造体の共振周波数と、が等しい
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】
前記位相差が、３６０°／Ｎ（Ｎは、前記組の組数）である
ことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
各々の前記組が、３対の前記第１圧電素子と、３つの前記第２圧電素子と、３つの前記第１の部材と、３つの前記第２の部材と、を備える
ことを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
前記第３の部材が、前記第１の方向と平行な回転軸を中心として回転可能に設けられ、
前記第２の方向が、前記第３の部材の回転方向に沿う方向である
ことを特徴とする請求項２から請求項１０のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１２】
前記複数の第１圧電素子と、前記第２圧電素子と、前記第１の部材と、前記第２の部材と、を有する組を複数組備え、
各々の前記組の前記第１の部材が、前記回転方向に均等に配置され、
異なる前記組の前記第１の部材が、前記回転方向に順番に配置されている、
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】
前記第２の部材が、前記第２の方向に沿う断面積が前記第３の部材に近づくほど小さくなるように、先細状に設けられている
ことを特徴とする請求項２から請求項１２のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１４】
前記複数の第１圧電素子の各々の形状及び寸法が等しい
ことを特徴とする請求項２から請求項１３のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１５】
前記第１圧電素子の縦弾性係数が、前記第１圧電素子の横弾性係数よりも大きく、
前記第２圧電素子の縦弾性係数が、前記第２圧電素子の横弾性係数よりも大きい、
ことを特徴とする請求項２から請求項１４のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１６】
ベース部に設けられた複数の第１圧電素子と、
第２圧電素子と、
複数の第１圧電素子の間に配置され、前記第１圧電素子により前記複数の第１圧電素子が配置される方向と交差する第１の方向に駆動される第１の部材と、
前記第２圧電素子により前記第１の方向と交差する第２の方向に駆動される第２の部材と、
前記第２の部材により移動される第３の部材とを備え、
前記第２の部材は、前記第３の部材と接触する接触面に平行な断面積が前記第３の部材に近づくほど小さくなるように前記接触面に対して傾斜した傾斜面が設けられていること
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１７】
前記第１の方向は、前記第１圧電素子、前記第１の部材、他の前記第１圧電素子が順に配置される方向と交差する方向である
ことを特徴とする請求項１６に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１８】
前記第１の部材は、前記第１圧電素子を介して前記ベース部に支持され、前記第２の部材は、前記第２圧電素子を介して前記ベース部に支持されていること
を特徴とする請求項１７に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１９】
前記傾斜面は、前記第３の部材の相対移動方向と交差する方向に沿って設けられている
ことを特徴とする請求項１７に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータ及びレンズ鏡筒に関する。
本願は、２００９年３月３１日に、日本に出願された特願２００９−０８４１１３号および特願２００９−０８４１１４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電素子を用いた圧電アクチュエータ（駆動装置）が知られている。この種の圧電アクチュエータとして、例えば、下記特許文献１は、複数の圧電素子を駆動させ、被駆動体に接触させるチップ部材を楕円運動させることで、被駆動体を駆動するものを開示している。下記特許文献１に記載の圧電アクチュエータは、ＸＹＺ直交座標系を設定した場合に、チップ部材のＸＺ平面に平行な楕円運動により被駆動体をＸ軸方向に駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３６１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の圧電アクチュエータでは、異なる２方向の振動をそれぞれ独立した振動として取り出せないという課題がある。上記特許文献１では、チップ部材のＸ軸方向とＺ軸方向との振動を、それぞれ独立した振動として取り出せないため、複数の圧電素子が互いの運動を妨げる可能性がある。複数の圧電素子が互いの運動を妨げるように駆動すると、被駆動体を駆動する圧電アクチュエータの出力が低下する。【０００５】
本発明の態様は、異なる２方向の振動をそれぞれ独立した振動として取り出せる圧電アクチュエータ及びそれを用いたレンズ鏡筒の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様にかかる圧電アクチュエータは、複数の第１圧電素子の間に配置され、前記複数の第１圧電素子により前記複数の第１圧電素子が配置される方向と交差する第１の方向に駆動される第１の部材と、前記第１の部材に設けられた第２圧電素子と、前記第２圧電素子と接して設けられ、前記第２圧電素子により前記第１の方向と交差する第２の方向に駆動される第２の部材と、前記第２の部材により移動される第３の部材と、を備える。
本発明の別の態様にかかるレンズ鏡筒は、上記記載の圧電アクチュエータを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様にかかる圧電アクチュエータによれば、異なる２方向の振動を、それぞれ独立した振動として取り出せる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータの正面図である。
【図２】同圧電アクチュエータの断面図である。
【図３】図１に示す圧電アクチュエータの支持駆動部の斜視図である。
【図４】同支持駆動部の平面図である。
【図５Ａ】上記圧電アクチュエータの保持部及び駆動駒の組立正面図である。
【図５Ｂ】同保持部及び同駆動駒の正面図である。
【図６Ａ】上記圧電アクチュエータの回路図である。
【図６Ｂ】同圧電アクチュエータの回路図である。
【図７】同圧電アクチュエータの電源部が供給する電圧のタイミングチャートである。
【図８】同圧電アクチュエータの駆動駒の動作を示す正面図である。
【図９】同駆動駒の動作を示す正面図である。
【図１０】同駆動駒の動作を示す正面図である。
【図１１】図１に示す圧電アクチュエータの駆動駒の先端部の変位の時間変化を示すグラフである。
【図１２】上記圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図１３Ａ】同圧電アクチュエータの変形例を示す保持部及び駆動駒の正面図である。
【図１３Ｂ】同圧電アクチュエータの他の変形例を示す保持部及び駆動駒の正面図である。
【図１４】同圧電アクチュエータの駆動駒の先端部の変位の時間変化を示すグラフである。
【図１５】同駆動駒の先端部の変位の時間変化を示すグラフである。
【図１６】上記圧電アクチュエータの駆動駒の先端部、支持部、及び圧電素子の変位の時間変化を示すグラフである。
【図１７Ａ】同圧電アクチュエータの駆動駒及びベース部の凸部の動作を示す正面図である。
【図１７Ｂ】同圧電アクチュエータの駆動駒及びベース部の凸部の動作を示す正面図である。
【図１７Ｃ】同圧電アクチュエータの駆動駒及びベース部の凸部の動作を示す正面図である。
【図１７Ｄ】同圧電アクチュエータの駆動駒及びベース部の凸部の動作を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータを、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の圧電アクチュエータ（駆動装置）１は、例えばロータ等の第１部分と駆動駒等の第２部分とを相対的に変位させる相対駆動を行うことで、カメラのレンズ鏡筒等の光学機器や電子機器を駆動するためのものである。
【００１０】
図１は本実施形態の圧電アクチュエータ１の正面図であり、図２はその断面図である。
図１及び図２に示すように、圧電アクチュエータ１は、複数の保持部２ａが設けられたベース部（第４の部材）２と、保持部２ａに保持された駆動駒３と、駆動駒３に隣接して配置されたロータ（第３の部材）４と、ベース部２に挿通された支持軸５と、を備えている。
【００１１】
ベース部２は、例えばステンレス鋼等の金属材料により中空円筒状に形成され、支持軸５が挿通されることで、支持軸５を囲むように設けられている。
ロータ４は、ベアリング５ａを介して支持軸５によって支持（軸支）され、支持軸５を回転軸として回転自在に設けられている。ロータ４の外周面には、例えばカメラのレンズ鏡筒等を駆動するための歯車４ａが形成されている。ロータ４のベース部２側の面は、複数の駆動駒３によって支持されている。
【００１２】
ベース部２の一方の端部は、例えば不図示のボルト等により、取付部１０１ａに固定されている。ベース部２の取付部１０１ａに対向する面の中央部には、凹部２ｂが形成されている。凹部２ｂには、支持軸５の基端に形成された拡径部５ａが挿入（嵌入）されている。この状態でベース部２が取付部１０１ａに固定されることで、支持軸５がベース部２及び取付部１０１ａに固定されている。
【００１３】
ベース部２の他方の端部には、凹状の保持部２ａが、ベース部２の周方向、すなわちロータ４の回転方向Ｒに、複数設けられている。保持部２ａは、駆動駒３を支持軸５に垂直でロータ４の回転方向Ｒに沿う方向（第２の方向）の両側から支持するとともに、駆動駒３を支持軸５に平行な方向（第１の方向）に駆動可能に保持している。
【００１４】
図２に示すように、ベース部２の側面２ｃは、支持軸５と略平行に設けられている。側面２ｃの保持部２ａと取付部１０１ａ側の端部との間には、取付部１０１ａから保持部２ａへの振動の伝達を抑制する振動抑制部としての溝部２ｄが形成されている。すなわち、溝部２ｄは、支持軸５に略垂直でかつロータ４の回転方向Ｒに沿う方向（第２の方向）と交差するベース部２の側面２ｃに設けられている。溝部２ｄは、ベース部２の周方向に連続的に設けられ、保持部２ａと取付部１０１ａ側の端部との中間よりも取付部１０１ａ側の端部に近い位置に設けられている。
【００１５】
溝部２ｄの深さｄ１は、例えばベース部２の半径ｒ１の４０％以上かつ８０％以下の範囲である。上記数値は一例であってこれに限定されない。溝部２ｄの深さｄ１は、例えば、ベース部２の半径ｒ１の１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，又は９０％にできる。また、支持軸５に平行な方向（第１の方向）の溝部２ｄの幅ｗ１は、ベース部２の振動の振幅よりも大きく、後述する第１圧電素子６、第２圧電素子７、駆動駒３、及びベース部２からなる支持駆動部（構造部）１ａの共振振動の振幅よりも大きくなるように形成されている。一例において、溝部２ｄの幅ｗ１は、ベース部２の半径よりも短くできる。
【００１６】
図２に示すように、ベース部２と支持軸５との間には、取付部１０１ａから保持部２ａへの振動を抑制するための間隙（振動抑制部）２ｅが設けられている。間隙２ｅは、支持軸５と平行な方向に、ベース部２の保持部２ａ側の端部から溝部２ｄの取付部１０１ａ側の縁と同様の位置まで設けられている。また、間隙２ｅの幅ｗ２は、溝部２ｄの幅ｗ１と同様に、ベース部２の振動の振幅よりも大きく、後述する支持駆動部１ａの共振振動の振幅よりも大きくなるように形成されている。
【００１７】
図３は図１に示す圧電アクチュエータ１の支持駆動部１ａの斜視図であり、図４はその平面図である。
図３及び図４に示すように、駆動駒３は、断面が山形の六角柱形状を有する先端部（第２の部材）３ａと、略直方体形状を有する基部（第１の部材）３ｂと、を有している。先端部３ａは、例えばステンレス鋼等により形成されている。基部３ｂは、例えば軽金属合金等により形成されている。基部３ｂは、保持部２ａによって、支持軸５と平行な方向に駆動可能に支持されている。先端部３ａは、保持部２ａから突出してロータ４を支持する。
先端部３ａは、接触面S１に対して傾斜した傾斜面S２、S３が設けられている。傾斜面S２、S３は、ロータ４が回転駆動される方向と交差する方向に沿って設けられている。傾斜面S２、S３は、先端部３ａのロータ４と接触する接触面Ｓ１に平行な断面積が、ロータ４に近づくほど小さい先細状の形状になるように、先端部３ａの接触面Ｓ１と連続して設けられている。すなわち、先端部３ａは、ロータ４に接触する接触面Ｓ１の面積が基部３ｂ側の底面の面積よりも小さくなる先細状の形状となっている。傾斜面Ｓ２、Ｓ３は、凹状又は凸状の曲面であってもよい。
【００１８】
図４に示すように、駆動駒３の幅ｗ３方向（第２の方向）には、駆動駒３の基部３ｂを幅ｗ３方向の両側から挟みこむ一対の第１圧電素子６，６が、二対設けられている。駆動駒３の幅方向ｗ３は、支持軸５に垂直でロータ４の回転方向Ｒに沿う方向であって、ベース部２の平面視における中心線ＣＬと略垂直な方向である。第１圧電素子６は、保持部２ａの深さｄ２方向に沿って延びる細長い長方形状の形状に形成され、基部３ｂと保持部２ａとの間に挟持されている。これにより、第１圧電素子６は、ベース部２に設けられた溝部２ｄ（図１及び図２参照）とロータ４との間に配置されている。
【００１９】
第１圧電素子６は、例えば導電性の接着剤により、駆動駒３の基部３ｂと保持部２ａとに接着されている。また、ベース部２の中心を通る中心線ＣＬと略平行な駆動駒３の奥行ｐ１方向に配置された２つの第１圧電素子６，６は、互いに略平行になっている。各々の第１圧電素子６の形状及び寸法は、全て略等しくなっている。
【００２０】
図３に示すように、駆動駒３の基部３ｂと先端部３ａとの間には、一対の第２圧電素子７，７が、互いに略平行に設けられている。第２圧電素子７は、駆動駒３の幅ｗ３方向と略平行に延びる細長い長方形状に形成されている。第２圧電素子７は、先端部３ａの底面と基部３ｂの上面との間に挟持され、例えば導電性の接着剤により、先端部３ａの底面と基部３ｂの上面とに接着されている。各々の第２圧電素子７の形状及び寸法は、全て略等しくなっている。
【００２１】
第１圧電素子６及び第２圧電素子７は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）により形成され、その振動モードは厚み滑り振動である。すなわち、第１圧電素子６は、駆動駒３を、支持軸５と略平行な保持部２ａの深さｄ２方向に、ベース部２に対して相対的に駆動させる。第２圧電素子７は、駆動駒３の先端部３ａを駆動駒３の幅ｗ３方向（第３の方向）に、基部３ｂ及びベース部２に対して相対的に駆動させる。すなわち、本実施形態では、第１圧電素子６が駆動駒３を挟み込む方向（第２の方向）と、第２圧電素子７が駆動駒３の先端部３ａを駆動させる方向（第３の方向）とが、略等しくなっている。
【００２２】
これら複数の第１圧電素子６、第２圧電素子７、駆動駒３、及びベース部２により、ロータ４を支持し、かつロータ４を駆動駒３及びベース部２と相対的に駆動させる支持駆動部１ａが構成されている。
【００２３】
図３に示すように、保持部２ａは、ベース部２の端部に設けられている。ベース部２には、王冠状の凹凸が形成されている。図４に示すように、保持部２ａは、ベース部２の周方向の略６０°毎に、均等に形成されている。保持部２ａは、平面視でベース部２の中心を通る中心線ＣＬと略平行に設けられた一対の支持面２ｆ，２ｆを備えている。支持面２ｆは、駆動駒３の基部３ｂを、ベース部２の中心線ＣＬと略垂直な保持部２ａの幅ｗ４方向（第２の方向）の両側から、一対の第１圧電素子６，６を介して挟み込むように保持している。換言すると、ベース部２は、軸方向の一端側に設けられた周壁を有する。周壁は、周方向に間隔を空けて配された複数の溝（保持部２ａ）と、隣り合う溝の間に各々が配された複数の突起（凸部２ｈ，２ｉ、第４の部材）とを有する。本実施形態において、周壁は、実質的等間隔（約６０°ピッチ）に配された６つの溝（保持部２ａ）と、実質的等間隔（約６０°ピッチ）に配された６つの突起（凸部２ｈ、２ｉ）とを有する。各溝（保持部２ａ）は、放射方向に沿った中心線ＣＬと、中心線ＣＬに実質的に平行な２つの支持面（突起２ｈ，２ｉの周方向の壁面２ｆ）とを含む。突起は、外方面に比べて内方面が狭い。本実施形態において、突起は、径方向内方に向かって徐々に幅が狭くなる横断面を有する。各溝（保持部２ａ）に駆動駒３が配される。隣り合う突起（凸部２ｈ、２ｉ）の間に第１圧電素子６を介して駆動駒３が挟まれかつ支持される。他の実施形態において、周壁は、約６０°以外のピッチに配された複数の溝を有することができ、また、約６０°以外のピッチに配された複数の突起を有することができる。
【００２４】
図５Ａは保持部２ａ及び駆動駒３を拡大した組立正面図であり、図５Ｂは保持部２ａ及び駆動駒３を拡大した正面図である。
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ベース部２に設けられた凹状の保持部２ａの支持面２ｆは、図２に示す支持軸５と略平行な保持部２ａの深さｄ２方向（第１の方向）に対して、傾斜させて設けられている。
【００２５】
支持面２ｆは、図１に示す駆動駒３の先端部３ａに支持されたロータ４からの距離が遠ざかるほど、対向する支持面２ｆ，２ｆ同士の間隔が漸次狭くなるように傾斜している。換言すると、保持部２ａは、底面２ｇに近づくほど、幅ｗ４が狭くなっている。保持部２ａの深さｄ２方向に対する支持面２ｆの傾斜角度αは、各部材の寸法や公差等の関係から、２°以上６°以下であることが好ましい。本実施形態において、支持面の傾斜角度αは４°である。
【００２６】
また、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、支持面２ｆに対向する駆動駒３の基部３ｂの側面３ｃは、支持面２ｆと同様に、支持軸５と略平行な駆動駒３の高さｈ１方向（第１の方向）に対して、傾斜させて設けられている。これにより、駆動駒３の基部３ｂの側面３ｃは、支持面２ｆと略平行に設けられている。ここで、基部３ｂの保持部２ａの底面２ｇ側の端部における基部３ｂ及び一対の第１圧電素子６，６の幅ｗ５は、保持部２ａの開口部における幅ｗ４よりも小さく、保持部２ａの深さｄ２方向の途中における幅ｗ４’よりも大きくなっている。
【００２７】
そのため、駆動駒３の基部３ｂ及び一対の第１圧電素子６，６を、保持部２ａに保持させると、図５Ｂに示すように、駆動駒３の底面３ｄと保持部２ａの底面２ｇとが離間した状態で、基部３ｂが、保持部２ａの幅ｗ４方向の両側から、一対の第１圧電素子６，６を介して支持面２ｆによって支持される。すなわち、支持面２ｆは、駆動駒３を、保持部２ａの幅ｗ４方向（第２の方向）の両側から支持するとともに、支持軸５と略平行な保持部２ａの深さｄ２方向（第１の方向）において位置決めをするように、深さｄ２方向に対して、傾斜させて設けられている。
【００２８】
図３及び図４に示すように、本実施形態の駆動駒３は、先端部３ａと基部３ｂとの間に一対の第２圧電素子７，７を備え、基部３ｂの側面に一対の第１圧電素子６，６を二対備えている。圧電アクチュエータ１は、この駆動駒３及び二対の第１圧電素子６を３つ備えた駆動駒３の組を、第１組及び第２組の二組備えている。第１組の駆動駒３１と第２組の駆動駒３２とは、同一の円周上に配置されている。また、各々の組の駆動駒３１，３２は、ロータ４の回転方向Ｒに、それぞれ均等に配置されている。異なる組の駆動駒３１，３２は、回転方向Ｒに、交互に（順番に）配置されている。
また、各々の組の駆動駒３１，３２は、初期状態において全ての接触面Ｓ１１，Ｓ１２がロータ４に接触するように、ベース部２から接触面Ｓ１１，Ｓ１２までの高さが均一に設けられている。
以下の説明では、異なる組の駆動駒３１，３２を区別しない場合には、これらの符号を駆動駒３とし、両者をまとめて説明する。先端部３１ａ，３２ａ、基部３１ｂ，３２ｂ、接触面Ｓ１１，Ｓ１２等についても同様に、先端部３ａ、基部３ｂ、接触面Ｓ１等として説明する。
【００２９】
図６Ａは第１圧電素子６の模式的な配線図であり、図６Ｂは第２圧電素子７の模式的な配線図である。
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本実施形態の圧電アクチュエータ１は、第１圧電素子６及び第２圧電素子７の各々に電圧を供給する電源部１０を備えている。電源部１０は、図３及び図４に示す第１組及び第２組のそれぞれの駆動駒３１，３２の先端部３１ａ，３２ａが、順次、図１及び図２に示すロータ４との接触、ロータ４の回転方向Ｒへの送り、ロータ４からの離間、ロータ４の回転方向Ｒと逆方向の戻り、を繰り返すように、第１圧電素子６及び第２圧電素子７に電圧を供給する。
【００３０】
図６Ａに示すように、第１組の駆動駒３１の各々が備える第１圧電素子６１は、第１配線１１を介して電源部１０の第１端子Ｔ１に接続されている。第２組の駆動駒３２の各々が備える第１圧電素子６２は、第２配線１２を介して電源部１０の第２端子Ｔ２に接続されている。
図６Ｂに示すように、第１組の駆動駒３１の各々が備える第２圧電素子７１は、第３配線１３を介して電源部１０の第３端子Ｔ３に接続されている。第２組の駆動駒３２の各々が備える第２圧電素子７２は、第４配線１４を介して電源部１０の第４端子Ｔ４に接続されている。
また、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、図示は省略するが、駆動駒３１，３２の基部３１ｂ，３２ｂは接地されている。
【００３１】
図７は、電源部１０が各端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に発生させる電圧のタイミングチャートの一例である。
図７に示すように、電源部１０は、第１端子Ｔ１に、Phase１〜Phase２の間では−１．０Ｖの電圧を発生させ、Phase３〜Phase７の５Phaseでは１．０Ｖの電圧を発生させ、Phase８〜Phase１０の３Phaseでは−１．０Ｖの電圧を発生させる。以降のPhaseでは、１．０Ｖの電圧を５Phaseの間発生させ、−１．０Ｖの電圧を３Phaseの間発生させることを繰り返す。すなわち、電源部１０は、第１端子に８Phaseを一周期とする電圧を発生させる。
【００３２】
電源部１０は、第２端子Ｔ２に、第１端子Ｔ１に発生させる電圧と１８０°の位相差を有し、第１端子Ｔ１に発生させる電圧と同様の８Phaseを一周期とする電圧を発生させる。すなわち、第１端子に発生する電圧と、第２端子に発生する電圧とは、半周期分の４Phaseの位相差を有している。
【００３３】
電源部１０は、第３端子Ｔ３に、Phase１において発生させる電圧を０Ｖに維持し、Phase２において−３．０Ｖの電圧を発生させ、Phase３〜Phase８までの各Phaseにおいて電圧を１．０Ｖずつ増加させる。以降のPhaseでは、このPhase１〜Phase８の電圧の発生パターンを繰り返す。すなわち、電源部１０は、第３端子Ｔ３に、８Phaseを一周期とする電圧を発生させる。
【００３４】
電源部１０は、第４端子Ｔ４に、第３端子Ｔ３に発生させる電圧と１８０°の位相差を有し、第３端子Ｔ３に発生させる電圧と同様の８Phaseを一周期とする電圧を発生させる。すなわち、第３端子に発生する電圧と、第４端子に発生する電圧とは、半周期分の４Phaseの位相差を有している。
【００３５】
本実施形態では、電源部１０が第１圧電素子６及び第２圧電素子７に供給する電圧の周波数は、第１圧電素子６、第２圧電素子７、駆動駒３、及びベース部２からなる支持駆動部（構造部）１ａの共振振動の振動数と、略等しくなっている。
【００３６】
次に、本実施形態の圧電アクチュエータ１の作用について、図８〜図１１を用いて以下に説明する。
図８〜図１０は、第１組と第２組の駆動駒３１，３２の動作と、ロータ４の動作とを示す拡大正面図である。
図１１は、第１組及び第２組の駆動駒３２の先端部３２ａの各軸方向の変位と、時間ｔとの関係を示すグラフである。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、Ｙ軸方向におけるロータ４との接触位置ｙ１は、破線で表わされる。
【００３７】
図８（ａ）〜図１０（ａ）では、ロータ４の回転方向Ｒに沿う第１組の駆動駒３の幅ｗ３１方向（第２の方向）をＸ１方向とし、支持軸５に平行な方向（第１の方向）をＹ方向とする直交座標系を用いて説明する。図８（ｂ）〜図１０（ｂ）では、ロータ４の回転方向Ｒに沿う第２組の駆動駒３２の幅ｗ３２方向（第２の方向）をＸ２方向とし、支持軸５に平行な方向（第１の方向）をＹ方向とする直交座標系を用いて説明する。
【００３８】
（Phase０）
電源部１０は、図７に示すように、Phase０において、各端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に電圧を発生させず（０Ｖ）、図６Ａ及び図６Ｂに示す第１圧電素子６及び第２圧電素子７に、０Ｖの電圧を供給している（すなわち、電圧を供給していない）状態である。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、Phase０において、第１組の駆動駒３１と第２組の駆動駒３２とは、それぞれ先端部３１ａ，３２ａの上面がロータ４に接した状態で静止している。ロータ４は、駆動駒３１，３２の先端部３１ａ，３２ａに支持された状態で静止している。
【００３９】
（Phase１）
電源部１０は、図７に示すように、Phase１において、第１端子Ｔ１に−１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ａに示す第１組の駆動駒３１の第１圧電素子６１に、第１配線１１を介して電圧を供給する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase１において、第３端子Ｔ３の電圧を０Ｖに維持し、図６Ｂに示す第１組の駆動駒３１の第２圧電素子７１に、第２配線１２を介して０Ｖの電圧を供給する。
【００４０】
すると、図８（ａ）に示すように、Phase１において、第１組の駆動駒３１を駆動する第１圧電素子６１が厚み滑り変形し、駆動駒３１の基部３１ｂを保持部２ａの支持面２ｆに対してＹ方向のベース部２側（Ｙ軸負方向側）へ移動させる（図１１（ａ）、Phase１参照）。また、図８（ａ）に示すように、Phase１において、第２圧電素子７１は、変形しない。このため、先端部３１ａは、Ｘ１方向へ移動しない（図１１（ｃ）、Phase１参照）。これにより、駆動駒３１の先端部３１ａは、Ｙ軸負方向側へ移動し、ロータ４から離間する。
【００４１】
電源部１０は、図７に示すように、Phase１において、第２端子Ｔ２に１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第２配線１２を介して電圧を供給する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase１において、第４端子Ｔ４の電圧を０Ｖに維持し、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第４配線を介して０Ｖの電圧を供給する。
【００４２】
すると、図８（ｂ）に示すように、Phase１において、第２組の駆動駒３２を駆動する第１圧電素子６２は、厚み滑り変形し、駆動駒３２の基部３２ｂを、保持部２ａの支持面２ｆに対してＹ方向のロータ４側（Ｙ軸正方向側）へ移動させる（図１１（ｂ）、Phase１参照）。また、図８（ｂ）に示すように、Phase１において、第２圧電素子７２は、変形しない。このため、先端部３２ａは、Ｘ２方向へ移動しない（図１１（ｄ）、Phase１参照）。これにより、駆動駒３２がＹ軸正方向側へ移動することで、先端部３２ａは、ロータ４をＹ軸正方向側へ押し上げる。
【００４３】
すなわち、Phase１においては、図８（ａ）に示すように、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、Ｙ軸負方向側へ移動して、ロータ４から離間する。同時に、図８（ｂ）に示すように、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａは、ロータ４に当接してロータ４を支持するとともに、ロータ４をＹ軸正方向側へ押し上げる。
【００４４】
（Phase２）
電源部１０は、図７に示すように、Phase２において、第１端子Ｔ１の電圧を−１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第１組の駆動駒３１の第１圧電素子６１に、第１配線１１を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase２において、第３端子Ｔ３に−３．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第１組の駆動駒３１の第２圧電素子７１に、第３配線１３を介して電圧を供給する。
【００４５】
すると、図８（ａ）に示すように、Phase２において、第１組の駆動駒３１をＹ方向に駆動する第１圧電素子６１の変形が維持されて先端部３１ａがロータ４から離間した状態が維持される（図１１（ａ）、Phase２参照）。この状態で、図８（ａ）に示すように、Phase２において、第２圧電素子７１は、厚み滑り変形する。このため、先端部３１ａは、基部３１ｂ及びベース部２に対して、Ｘ１軸負方向側へ移動する（図１１（ｃ）参照）。このときの先端部３１ａの移動量は、第２圧電素子７１に供給される電圧の絶対値に比例する。
【００４６】
電源部１０は、図７に示すように、Phase２において、第２端子Ｔ２の電圧を１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第２配線１２を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase２において、第４端子Ｔ４に１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第４配線１４を介して電圧を供給する。
【００４７】
すると、図８（ｂ）に示すように、Phase２において、第２組の駆動駒３２をＹ方向に駆動する第１圧電素子６２の変形が維持されて先端部３ａがロータ４に接触した状態が維持される（図１１（ｂ）、Phase２参照）。この状態で、図８（ｂ）に示すように、Phase２において、第２圧電素子７２は、厚み滑り変形する。このため、先端部３２ａは、基部３２ｂ及びベース部２に対して、Ｘ２軸正方向側へ移動する（図１１（ｄ）、Phase２参照）。このときの先端部３２ａの移動量は、電圧の絶対値に比例するため、第１組の先端部３１ａのＸ１軸負方向側への移動量よりも小さくなる。
【００４８】
すなわち、Phase２においては、図８（ｂ）に示すように、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａがＸ２軸正方向側へ移動することにより、先端部３２ａの上面とロータ４の下面との間に、摩擦力が作用する。ここで、第２組の駆動駒３２は、図３及び図４に示すように、ロータ４の回転方向Ｒに沿って、ベース部２の周方向に配置される。また、先端部３２ａは、ロータ４の回転方向Ｒに沿う駆動駒３２の幅ｗ３２方向（Ｘ２方向）に変位する。そのため、ロータ４は、駆動駒３２の先端部３２ａによって、回転方向Ｒに駆動され、図１及び図２に示す支持軸５を中心とする回転を開始する。
【００４９】
（Phase３）
電源部１０は、図７に示すように、Phase３において、第１端子Ｔ１に正負が逆転した１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ａに示す第１組の駆動駒３１の第１圧電素子６１に、第１配線１１を介して電圧を供給する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase３において、第３端子Ｔ３に−２．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第１組の駆動駒３１の第２圧電素子７１に、第３配線１３を介して電圧を供給する。
【００５０】
すると、図８（ａ）に示すように、Phase３において、第１組の駆動駒３１を駆動する第１圧電素子６１は、逆方向に厚み滑り変形し、駆動駒３１の基部３１ｂを、Ｙ軸正方向側へ移動させる（図１１（ａ）、Phase３参照）。同時に、図８（ａ）に示すように、Phase３において、第２圧電素子７１のＸ１軸負方向側への変形量は、減少する。このため、先端部３１ａは、基部３１ｂ及びベース部２に対して、Ｘ１軸正方向側へ移動する（図１１（ｃ）、Phase３参照）。このときの移動量は、Phase３で新たに供給された−２．０Ｖと、Phase２で供給されていた−３．０Ｖとの電圧の差に比例する。
【００５１】
電源部１０は、図７に示すように、Phase３において、第２端子Ｔ２の電圧を維持し、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第２配線１２を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase３において、第４端子Ｔ４に２．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第４配線１４を介して電圧を供給する。
【００５２】
すると、図８（ｂ）に示すように、Phase３において、第２組の駆動駒３２を駆動する第１圧電素子６２の変形が維持されて先端部３２ａがロータ４に接触した状態が維持される（図１１（ｂ）、Phase３参照）。この状態で、図８（ｂ）に示すように、Phase３において、第２圧電素子７２は、厚み滑り変形する。このため、先端部３２ａは、基部３２ｂ及びベース部２に対して、Ｘ２軸正方向側へ移動する（図１１（ｄ）、Phase３参照）。このときの移動量は、Phase３で新たに供給された２．０Ｖと、Phase２で供給されていた１．０Ｖとの電圧の差の絶対値に比例する。
【００５３】
すなわち、Phase３においては、図８（ａ）に示すように、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、ロータ４の回転方向Ｒに沿うＸ１軸正方向側へ移動しながら、Ｙ軸正方向側へ移動して、ロータ４に接近する。同時に、図８（ｂ）に示すように、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａは、ロータ４に当接して、ロータ４を支持しつつ、第１組の駆動駒３１と同様に、ロータ４を回転方向Ｒへ駆動する。
【００５４】
（Phase４）
電源部１０は、図７に示すように、Phase４において、第１端子Ｔ１の電圧を１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第１組の駆動駒３１の第１圧電素子６１に、第１配線１１を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase４において、第３端子Ｔ３に−１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第１組の駆動駒３１の第２圧電素子７１に、第３配線１３を介して電圧を供給する。
【００５５】
すると、図９（ａ）に示すように、Phase４において、第１組の駆動駒３１をＹ軸正方向側に駆動する第１圧電素子６１の変形が進行して先端部３１ａがロータ４に当接する（図１１（ａ）、Phase４参照）。同時に、図９（ａ）に示すように、Phase４において、第２圧電素子７１のＸ１軸負方向側への変形量は、減少する。このため、先端部３１ａは、基部３１ｂ及びベース部２に対して、Ｘ１軸正方向側へ移動する（図１１（ｃ）、Phase４参照）。このときの移動量は、Phase４で新たに供給された−１．０Ｖと、Phase３で供給されていた−２．０Ｖとの電圧の差の絶対値に比例する。
【００５６】
電源部１０は、図７に示すように、Phase４において、第２端子Ｔ２に正負が逆転した−１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第２配線１２を介して電圧を供給する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase４において、第４端子Ｔ４に３．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第４配線１４を介して電圧を供給する。
【００５７】
すると、図９（ｂ）に示すように、Phase４において、第２組の駆動駒３２を駆動する第１圧電素子６２が逆方向に厚み滑り変形し、駆動駒３２の基部３２ｂをＹ軸負方向側へ移動させる（図１１（ｂ）、Phase４参照）。同時に、図９（ｂ）に示すように、Phase４において、第２圧電素子７２のＸ２軸正方向側への変形量は、増加する。このため、先端部３２ａは、基部３２ｂ及びベース部２に対して、Ｘ２軸正方向側へ移動する（図１１（ｄ）、Phase４参照）。このときの移動量は、Phase４で新たに供給された３．０Ｖと、Phase２で供給されていた２．０Ｖとの電圧の差の絶対値に比例する。
【００５８】
すなわち、Phase４においては、図９（ａ）に示すように、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、ロータ４の回転方向Ｒに沿うＸ１軸正方向側に移動しながらロータ４に当接し、ロータ４を支持して回転方向Ｒへ駆動させる。同時に、図９（ｂ）に示すように、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａは、ロータ４の回転方向Ｒへ沿うＸ２軸正方向側へ移動しながら、Ｙ軸負方向側へ移動してロータ４から離間する。これにより、第１組及び第２組の駆動駒３１，３２の先端部３１ａ，３２ａによって、ロータ４は、回転方向Ｒに駆動される。同時に、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａから第１組の駆動駒３１の先端部３１ａへ、ロータ４は、受け渡される。
【００５９】
このとき、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、Phase４において、双方の駆動駒３１，３２は、極めて短時間の間、ロータ４から離間する場合がある。このような場合であっても、ロータ４は、その慣性により、Ｙ方向の変位を殆どすることなく、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａによって支持されていた位置に留まる。そのため、ロータ４は、Ｙ方向の略一定の位置が維持され、回転方向Ｒに駆動された状態で、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａによりＹ方向に支持され、回転方向Ｒへ駆動される。これにより、ロータ４は、Ｙ方向の略一定の位置で、支持軸５を中心として回転を継続する。
【００６０】
（Phase５）
電源部１０は、図７に示すように、Phase５において、第１端子Ｔ１の電圧を１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第１組の駆動駒３１の第１圧電素子６１に、第１配線１１を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase５において、第３端子Ｔ３に発生させる電圧を０Ｖにし、図６Ｂに示す第１組の駆動駒３１の第２圧電素子７１に、第３配線１３を介して供給する電圧を０Ｖにする。
【００６１】
すると、図９（ａ）に示すように、Phase５において、第１組の駆動駒３１をＹ方向に駆動する第１圧電素子６１の変形が維持されて、先端部３１ａがロータ４に接触した状態が維持される（図１１（ａ）、Phase５参照）。この状態で、図９（ａ）に示すように、Phase５において、第２圧電素子７１が元の形状に戻る。このため、先端部３１ａは、基部３１ｂ及びベース部２に対して、Ｘ１軸正方向側へ移動する（図１１（ｃ）、Phase５参照）。このときの先端部３１ａの移動量は、Phase４において第２圧電素子７１に供給されていた電圧の絶対値に比例する。
【００６２】
電源部１０は、図７に示すように、Phase５において、第２端子Ｔ２の電圧を−１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第２配線１２を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase５において、第４端子Ｔ４に発生させる電圧を０Ｖにし、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第４配線１４を介して供給する電圧を０Ｖにする。
【００６３】
すると、図９（ｂ）に示すように、Phase５において、第２組の駆動駒３２をＹ方向に駆動する第１圧電素子６２の変形が進行して、先端部３２ａがロータ４からさらに離間する（図１１（ｂ）Phase５参照）。同時に、図９（ｂ）に示すように、Phase５において、第２圧電素子７２は、元の形状に戻る。このため、先端部３２ａは、基部３２ｂ及びベース部２に対して、Ｘ２軸負方向側へ移動する（図１１（ｄ）、Phase５参照）。このときの先端部３２ａの移動量は、Phase４において第２圧電素子７２に供給されていた電圧の絶対値に比例する。
【００６４】
すなわち、Phase５においては、図９（ａ）に示すように、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、ロータ４に当接した状態を維持して、ロータ４を支持しつつ、Ｘ１軸正方向側に移動して、ロータ４を回転方向Ｒへ駆動させる。同時に、図９（ｂ）に示すように、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａは、Ｙ軸負方向側へ移動して、ロータ４から離間した状態を維持しつつ、基部３２ｂ及びベース部２に対して、ロータ４の回転方向Ｒと逆のＸ２軸負方向側へ移動する。
【００６５】
（Phase６）
電源部１０は、図７に示すように、Phase６において、第１端子Ｔ１の電圧を１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第１組の駆動駒３１の第１圧電素子６１に、第１配線１１を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase６において、第３端子Ｔ３に１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第１組の駆動駒３１の第２圧電素子７１に、第３配線１３を介して電圧を供給する。
【００６６】
すると、図９（ａ）に示すように、Phase６において、第１組の駆動駒３１をＹ方向に駆動する第１圧電素子６１の変形が維持されて、先端部３１ａがロータ４に接触した状態が維持される（図１１（ａ）、Phase６参照）。この状態で、図９（ａ）に示すように、Phase６において、第２圧電素子７１は、厚み滑り変形する。このため、先端部３１ａは、基部３１ｂ及びベース部２に対して、Ｘ１軸正方向側へ移動する（図１１（ｃ）、Phase６参照）。このときの移動量は、Phase６で新たに供給された電圧の絶対値に比例する。
【００６７】
電源部１０は、図７に示すように、Phase６において、第２端子Ｔ２の電圧を−１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第２配線１２を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase６において、第４端子Ｔ４に−３．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第４配線１４を介して電圧を供給する。
【００６８】
すると、図９（ｂ）に示すように、Phase６において、第２組の駆動駒３２をＹ方向に駆動する第１圧電素子６２の変形が維持されて、先端部３２ａがロータ４から離間した状態が維持される（図１１（ｂ）、Phase６参照）。この状態で、図９（ｂ）に示すように、Phase６において、第２圧電素子７２は、厚み滑り変形する。このため、先端部３２ａは、基部３２ｂ及びベース部２に対して、Ｘ２軸負方向側へ移動する（図１１（ｄ）、Phase６参照）。このときの先端部３２ａの移動量は、第２圧電素子７２に供給される電圧の絶対値に比例する。
【００６９】
すなわち、Phase６においては、図９（ａ）に示すように、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、ロータ４に当接した状態を維持して、ロータ４を支持しつつ、Ｘ１軸正方向側に移動して、ロータ４を回転方向Ｒへ駆動する。同時に、図９（ｂ）に示すように、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａは、ロータ４から離間した状態を維持しつつ、基部３２ｂ及びベース部２に対して、ロータ４の回転方向Ｒと逆のＸ２軸負方向側へさらに移動する。
【００７０】
（Phase７）
電源部１０は、図７に示すように、Phase７において、第１端子Ｔ１の電圧を１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第１組の駆動駒３１の第１圧電素子６１に、第１配線１１を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase７において、第３端子Ｔ３に２．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第１組の駆動駒３１の第２圧電素子７１に、第３配線１３を介して電圧を供給する。
【００７１】
すると、図９（ａ）に示すように、Phase７において、第１組の駆動駒３１を駆動する第１圧電素子６１の変形が維持されて、先端部３１ａがロータ４に接触した状態が維持される（図１１（ａ）、Phase７参照）。この状態で、図９（ａ）に示すように、Phase７において、第２圧電素子７１は、厚み滑り変形する。このため、先端部３１ａは、基部３１ｂ及びベース部２に対して、Ｘ１軸正方向側へ移動する（図１１（ｃ）、Phase７参照）。このときの移動量は、Phase７で新たに供給された２．０Ｖと、Phase６で供給されていた１．０Ｖとの電圧の差の絶対値に比例する。
【００７２】
電源部１０は、図７に示すように、Phase７において、第２端子Ｔ２に正負が逆転した１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第２配線１２を介して電圧を供給する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase７において、第４端子Ｔ４に−２．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第４配線１４を介して電圧を供給する。
【００７３】
すると、図９（ｂ）に示すように、Phase７において、第２組の駆動駒３２を駆動する第１圧電素子６２が逆方向に厚み滑り変形し、駆動駒３２の基部３２ｂをＹ軸正方向側へ移動させる（図１１（ｂ）、Phase７参照）。同時に、図９（ｂ）に示すように、Phase７において、第２圧電素子７２のＸ２軸負方向側への変形量は、減少する。このため、先端部３２ａは、基部３２ｂ及びベース部２に対して、Ｘ２軸正方向側へ移動する（図１１（ｄ）、Phase７参照）。このときの移動量は、Phase７で新たに供給された−２．０Ｖと、Phase６で供給されていた−３．０Ｖとの電圧の差の絶対値に比例する。
【００７４】
すなわち、Phase７においては、図９（ａ）に示すように、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、ロータ４に当接した状態を維持して、ロータ４を支持しつつ、ロータ４を回転方向Ｒへ駆動する。同時に、図９（ｂ）に示すように、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａは、ロータ４の回転方向Ｒに沿うＸ２軸正方向側へ移動しながら、Ｙ軸正方向側へ移動して、ロータ４に接近する。
【００７５】
（Phase８）
電源部１０は、図７に示すように、Phase８において、第１端子Ｔ１に正負が逆転した−１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第１配線１１を介して電圧を供給する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase８において、第３端子Ｔ３に３．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第３配線１３を介して電圧を供給する。
【００７６】
すると、図１０（ａ）に示すように、Phase８において、第１組の駆動駒３１を駆動する第１圧電素子６１が逆方向に厚み滑り変形し、駆動駒３の基部３ｂをＹ軸負方向側へ移動させる（図１１（ａ）、Phase８参照）。同時に、図１０（ａ）に示すように、Phase８において、第２圧電素子７１のＸ１軸正方向側への変形量は、増加する。このため、先端部３１ａは、基部３１ｂ及びベース部２に対して、Ｘ１軸正方向側へ移動する（図１１（ｃ）、Phase８参照）。このときの移動量は、Phase８で新たに供給された３．０Ｖと、Phase７で供給されていた２．０Ｖとの電圧の差の絶対値に比例する。
【００７７】
電源部１０は、図７に示すように、Phase８において、第２端子Ｔ２の電圧を１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第２配線１２を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase８において、第４端子Ｔ４に−１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第４配線１４を介して電圧を供給する。
【００７８】
すると、図１０（ｂ）に示すように、Phase８において、第２組の駆動駒３２をＹ方向に駆動する第１圧電素子６２の変形が進行して、先端部３２ａがロータ４に当接する（図１１（ｂ）、Phase８参照）。同時に、図１０（ｂ）に示すように、Phase８において、第２圧電素子７２のＸ２軸負方向側への変形量は、減少する。このため、先端部３２ａは、基部３２ｂ及びベース部２に対して、Ｘ２軸正方向側へ移動する（図１１（ｄ）、Phase８参照）。このときの移動量は、Phase８で新たに供給された−１．０Ｖと、Phase７で供給されていた−２．０Ｖとの電圧の差の絶対値に比例する。
【００７９】
すなわち、Phase８においては、図１０（ａ）に示すように、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、ロータ４の回転方向Ｒへ沿うＸ１軸正方向側へ移動しながら、Ｙ軸負方向側へ移動して、ロータ４から離間する。同時に、図１０（ｂ）に示すように、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａは、ロータ４の回転方向Ｒに沿うＸ２軸正方向側に移動しながら、ロータ４に当接し、ロータ４を支持して、回転方向Ｒへ駆動させる。これにより、第１組及び第２組の駆動駒３１，３２の先端部３１ａ，３２ａによって、ロータ４は、回転方向Ｒに駆動させられる。同時に、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａから第２組の駆動駒３２の先端部３２ａへ、ロータ４が受け渡される。
【００８０】
このとき、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、Phase８において、双方の駆動駒３１，３２は、極めて短時間の間、ロータ４から離間する場合がある。このような場合であっても、ロータ４は、その慣性によりＹ方向の変位を殆どすることなく、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａによって支持されていた位置に留まる。そのため、ロータ４は、Ｙ方向の略一定の位置が維持され、回転方向Ｒに駆動された状態で、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａによりＹ方向に支持され、回転方向Ｒへ駆動される。これにより、ロータ４は、Ｙ方向の略一定の位置で、支持軸５を中心として回転を継続する。
【００８１】
（Phase９）
電源部１０は、図７に示すように、Phase９において、第１端子Ｔ１の電圧を−１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第１組の駆動駒３１の第１圧電素子６１に、第１配線１１を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase９において、第３端子Ｔ３に発生させる電圧を０Ｖにし、図６Ｂに示す第１組の駆動駒３１の第２圧電素子７１に、第３配線１３を介して供給する電圧を０Ｖにする。
【００８２】
すると、図１０（ａ）に示すように、Phase９において、第１組の駆動駒３１をＹ方向に駆動する第１圧電素子６１の変形が進行して、先端部３１ａがロータ４からさらに離間する（図１１（ａ）、Phase９参照）。同時に図１０（ａ）に示すように、Phase９において、第２圧電素子７１は、元の形状に戻る。このため、先端部３１ａは、基部３１ｂ及びベース部２に対して、Ｘ１軸負方向側へ移動する（図１１（ｃ）、Phase９参照）。このときの先端部３１ａの移動量は、Phase８において第２圧電素子７に供給されていた電圧の絶対値に比例する。
【００８３】
電源部１０は、図７に示すように、Phase９において、第２端子Ｔ２の電圧を１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第２配線１２を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase９において、第４端子Ｔ４に発生させる電圧を０Ｖにし、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第４配線１４を介して供給する電圧を０Ｖにする。
【００８４】
すると、図１０（ｂ）に示すように、Phase９において、第２組の駆動駒３２をＹ方向に駆動する第１圧電素子６２の変形が維持されて、先端部３２ａがロータ４に接触した状態が維持される（図１１（ｂ）、Phase９参照）。この状態で、図１０（ｂ）に示すように、Phase９において、第２圧電素子７２は、元の形状に戻る。このため、先端部３２ａは、基部３２ｂ及びベース部２に対して、Ｘ２軸正方向側へ移動する（図１１（ｄ）、Phase９参照）。このときの先端部３２ａの移動量は、Phase８において第２圧電素子７２に供給されていた電圧の絶対値に比例する。
【００８５】
すなわち、Phase９においては、図１０（ａ）に示すように、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、Ｙ軸負方向側へ移動してロータ４から離間した状態を維持しつつ、ロータ４の回転方向Ｒと逆のＸ１軸負方向側へ移動する。同時に、図１０（ｂ）に示すように、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａは、ロータ４に当接した状態を維持して、ロータ４を支持しつつ、ロータ４の回転方向Ｒに沿うＸ１軸正方向側に移動して、ロータ４を回転方向Ｒへ駆動させる。
【００８６】
（Phase１０）
電源部１０は、図７に示すように、Phase１０において、第１端子Ｔ１の電圧を−１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第１組の駆動駒３１の第１圧電素子６１に、第１配線１１を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase１０において、第３端子Ｔ３に−３．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第１組の駆動駒３１の第２圧電素子７１に、第３配線１３を介して電圧を供給する。
【００８７】
すると、図１０（ａ）に示すように、Phase１０において、第１組の駆動駒３１をＹ方向に駆動する第１圧電素子６１の変形が維持されて、先端部３１ａがロータ４から離間した状態が維持される（図１１（ａ）、Phase１０参照）。この状態で、図１０（ａ）に示すように、Phase１０において、第２圧電素子７１は、厚み滑り変形する。これにより、先端部３１ａは、基部３１ｂ及びベース部２に対して、Ｘ１軸負方向側へ移動する（図１１（ｃ）、Phase１０参照）。このときの先端部３１ａの移動量は、第２圧電素子７１に供給される電圧の絶対値に比例する。
【００８８】
電源部１０は、図７に示すように、Phase１０において、第２端子Ｔ２の電圧を１．０Ｖに維持し、図６Ａに示す第２組の駆動駒３２の第１圧電素子６２に、第２配線１２を介して供給する電圧を維持する。また、電源部１０は、図７に示すように、Phase１０において、第４端子Ｔ４に１．０Ｖの電圧を発生させ、図６Ｂに示す第２組の駆動駒３２の第２圧電素子７２に、第４配線１４を介して電圧を供給する。
【００８９】
すると、図１０（ｂ）に示すように、Phase１０において、第２組の駆動駒３２をＹ方向に駆動する第１圧電素子６２の変形が維持されて、先端部３２ａがロータ４に接触した状態が維持される（図１１（ｂ）、Phase１０参照）。この状態で、図１０（ｂ）に示すように、Phase１０において、第２圧電素子７２は、厚み滑り変形する。このため、先端部３２ａは、基部３２ｂ及びベース部２に対して、Ｘ２軸正方向側へ移動する（図１１（ｄ）、Phase１０参照）。このときの移動量は、Phase１０で新たに供給された電圧の絶対値に比例する。
【００９０】
すなわち、Phase１０においては、図１０（ａ）に示すように、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、ロータ４から離間した状態を維持しつつ、基部３１ｂ及びベース部２に対してＸ１軸負方向側へさらに移動する。同時に、図１０（ｂ）に示すように、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａは、ロータ４に当接した状態を維持して、ロータ４を支持しつつ、ロータ４の回転方向Ｒに沿うＸ２軸正方向側に移動して、ロータ４を回転方向Ｒへ駆動する。
【００９１】
Phase１１以降は、上記のPhase３からPhase１０までの動作と同様の動作が繰り返し行われ、ロータ４の回転が継続される。これにより、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａと先端部３ａと第２組の駆動駒３２の先端部３２ａとによって、交互に（順番に）ロータ４のＹ軸方向の支持及び回転方向Ｒの駆動がされ、ロータ４が支持軸５回りの回転を継続する。
【００９２】
本実施形態の圧電アクチュエータ１は、各々の駆動駒３を支持軸５の平行な方向（第１の方向）へ駆動させる第１圧電体６と、駆動駒３の先端部３ａをロータ４の回転方向Ｒに沿う駆動駒３の幅ｗ３方向（第２の方向）へ駆動させる第２圧電素子７とが、別個に独立して設けられている。そのため、それぞれの方向の振動を、独立した振動として取り出せる。
【００９３】
したがって、駆動駒３によりロータ４を回転させ、ロータ４と駆動駒３とを相対駆動させる際に、従来よりもロータ４を安定して回転させることができる。また、基部３ｂを挟み込む第１圧電素子６が互いに異なる方向に基部３ｂを駆動させる場合と比較して、損失が発生し難く、エネルギー効率を向上でき、圧電アクチュエータ１の出力を増大できる。
【００９４】
また、第１圧電素子６が駆動駒３の基部３ｂを幅ｗ３方向から挟み込み、第１圧電素子６が駆動駒３を幅ｗ３方向と異なる支持軸５に平行な方向へ駆動させる。また、基部３ｂを挟み込む一対の第１圧電素子６，６の寸法及び形状は、略等しくなっている。これにより、駆動駒３の幅ｗ３方向の剛性を均等にできる。したがって、駆動駒３の基部３ｂの幅ｗ３方向の振動を抑制できる。また、全ての第１圧電素子６及び第２圧電素子７を、同一の形状及び寸法とすることで、製造を容易にして、生産性を向上できる。
【００９５】
加えて、ベース部２には、駆動駒３を支持軸５と平行な方向へ駆動可能に保持する保持部２ａが設けられている。保持部２ａには、駆動駒３の幅ｗ３方向から駆動駒３の基部３ｂを支持する支持面２ｆが設けられている。そのため、支持面２ｆによって第１圧電素子６を支持し、第１圧電素子６を介して駆動駒３の基部３ｂを幅ｗ３方向から支持できる。これにより、駆動駒３の幅ｗ３方向の剛性をより高め、駆動駒３の基部３ｂの幅ｗ３方向の振動を抑制できる。
【００９６】
ここで、第１圧電素子６は、厚み方向の弾性係数（縦弾性係数）が、変形方向の弾性係数（横弾性係数）よりも大きい。また、第２圧電素子７も、厚み方向の弾性係数（縦弾性係数）が、変形方向の弾性係数（横弾性係数）よりも大きい。したがって、駆動駒３の幅ｗ３方向の剛性を高め、基部３ｂの駆動方向の剛性を低くできる。これにより、基部３ｂの幅ｗ３方向の移動を防止して振動を抑制できる。また、基部３ｂの駆動方向の変位をしやすくできる。
ここで、本実施形態の駆動駒３は、各々の先端部３ａに傾斜面Ｓ２，Ｓ３が設けられ、先端部３ａの接触面Ｓ１に平行な断面積がロータ４に近づくほど小さくなる先細状に設けられている。そのため、接触面Ｓ１を研磨する場合や、接触面Ｓ１が径時的に磨耗した場合であっても、傾斜面Ｓ２，Ｓ３が設けられていない場合と比較して、駆動駒３の体積の減少を抑制することができる。したがって、駆動駒３の質量の減少を最小限にすることができ、支持駆動部１ａの固有振動数の変動を無視できる程度まで低減することができる。これにより、支持駆動部１ａを継続的に共振状態で駆動させることが可能になり、圧電アクチュエータ１の高い出力を長期間維持することができる。
【００９７】
また、保持部２ａの支持面２ｆは、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、駆動駒３の支持軸５に平行な方向に傾斜して設けられ、ロータ４から離間して保持部２ａの底面２ｇに近づくほど、支持面２ｆ，２ｆ同士の幅ｗ４が狭くなっている。また、支持面２ｆ，２ｆ同士の幅ｗ４’は、底面２ｇよりもロータ４側で駆動駒３の基部３ｂと一対の第１圧電素子６との幅ｗ５よりも狭くなっている。
【００９８】
そのため、駆動駒３の基部３ｂとそれを挟み込む第１圧電素子６，６とを、ロータ４側から支持軸５に平行な方向に沿って、保持部２ａの底面２ｇ側へ挿入すると、支持面２ｆの途中で基部３ｂと第１圧電素子６は、幅ｗ４方向から支持面２ｆによって、挟み込まれて支持される。これにより、駆動駒３を、支持軸５と平行な方向に、位置決めすることができる。また、支持面２ｆは、駆動駒３のロータ４側への駆動を規制しないので、駆動駒３をロータ４側へ駆動可能に保持できる。
【００９９】
また、支持面２ｆに対向する駆動駒３の基部３ｂの側面３ｃは、支持面２ｆと同様に傾斜して、支持面２ｆと略平行に設けられている。そのため、駆動駒３の基部３ｂと当該基部３ｂとを挟み込む第１圧電素子６，６を、ロータ４側から支持軸５に平行な方向に沿って保持部２ａの底面２ｇ側へ挿入する際に、第１圧電素子６と保持部２ａの支持面２ｆとを隙間なく接触させて、第１圧電素子６を支持面２ｆに圧着できる。これにより、駆動駒３の基部３ｂの幅ｗ３方向の振動を抑制できる。
【０１００】
また、支持面２ｆの支持軸５と平行な方向に対する傾斜角度αが、２°以上６°以下であることから、駆動駒３の支持軸５と平行な方向における位置決め誤差を許容誤差の範囲に収めることが可能になる。ここで、傾斜角度αが２°よりも小さいと、位置決めの精度が低下するだけでなく製作が困難になる。また傾斜角度αが６°よりも大きいと、駆動駒３の支持軸５に平行な方向への駆動に悪影響が生じる。本実施形態では、傾斜角度αを４°とすることで、位置決め精度、製作性、及び駆動性を良好にできる。
【０１０１】
また、駆動駒３が保持部２ａの支持面２ｆによって位置決めされた中立位置において、駆動駒３の基部３ｂの底面３ｄと保持部２ａの底面２ｇとが、駆動駒３の基部３ｂの駆動方向である支持軸５に平行な方向に離間している。したがって、駆動駒３を中立位置からベース部２側へ駆動できる。さらに、本実施形態では、駆動駒３を中立位置からベース部２側へ駆動させたときにも、基部３ｂの底面３ｄと保持部２ａの底面２ｇとが、離間するようになっている。したがって、駆動駒３をベース部２側へ駆動させたときに、基部３ｂの底面３ｄと保持部２ａの底面２ｇとが衝突することを防止して、駆動駒３の駆動に衝突による悪影響が及ぶことを防止できる。
【０１０２】
また、駆動駒３が、ロータ４を支持して回転方向Ｒに駆動させる先端部３ａと、一対の第１圧電素子６に挟み込まれた状態でベース部２の保持部２ａに保持された基部３ｂと、を備えている。さらに、駆動駒３は先端部３ａと基部３ｂとの間に、先端部３ａをロータ４の回転方向Ｒに沿う保持部２ａ、及び駆動駒３の幅ｗ３方向に駆動する第２圧電素子７を備えている。
【０１０３】
そのため、駆動駒３を幅ｗ３方向に駆動することで、ロータ４の下面と駆動駒３の先端部３ａとの間に、回転方向Ｒの接線方向の摩擦力が作用し、ロータ４を回転方向Ｒに駆動できる。また、第１圧電素子６及び第２圧電素子７を、それぞれ独立して制御できる。これにより、駆動駒３の先端部３ａの支持軸５に沿う方向の駆動と、ロータ４の回転方向Ｒに沿う方向の駆動とを独立して制御できる。
【０１０４】
また、第１圧電素子６及び第２圧電素子７を同時に作動させ、駆動駒３の先端部３ａの支持軸５に沿う方向の駆動と、ロータ４の回転方向Ｒに沿う方向の駆動とを同時に行うことができる。
したがって、図８〜図１０に示すように、ロータ４と先端部３ａの接触時及び離間時に、駆動駒３の先端部３ａをロータ４の回転方向Ｒに沿って移動させ、ロータ４の回転を妨げることなく、第１組の駆動駒３１から第２組の駆動駒３２へロータ４の受け渡しを行える。
【０１０５】
また、駆動駒３及びその基部３ｂを挟み込む二対の第１圧電素子６，６を３つ備えた駆動駒３の組が、第１組と第２組の二組構成されている。したがって、各組を異なるタイミングで駆動できる。また、各組の駆動駒３１，３２の先端部３１ａ，３２ａによってロータ４を３点支持できる。したがって、２点支持や４点以上の支持の場合と比較して、ロータ４の支持を安定して行える。
【０１０６】
また、各組の駆動駒３１，３２はロータ４の回転方向Ｒに均等に配置され、第１組と第２組の駆動駒３１，３２が回転方向Ｒに交互に順番に配置されている。したがって、ロータ４を各組の駆動駒３１，３２によってバランスよく支持し、回転方向Ｒに効率よく駆動できる。
また、駆動駒３の先端部３ａが駆動する方向は、駆動駒３の基部３ｂが第１圧電素子６及び保持部２ａの支持面２ｆによって挟み込まれる方向と同一の方向となっている。したがって、駆動駒３の先端部３ａが送り駆動及び戻り駆動を行った場合に、駆動方向の前後から駆動駒３の基部３ｂを支持できる。したがって、駆動駒３が支持軸５に平行な方向からずれることを抑制し、ロータ４の駆動に悪影響が及ぶことを防止できる。
【０１０７】
また、電源部１０が、第１組及び第２組の駆動駒３１，３２に位相差を有する電圧を供給することで、各組の駆動駒３１，３２によって、それぞれロータ４を駆動できる。
また、電源部１０が、各組の第１圧電素子６及び第２圧電素子７に供給する電圧の位相差を１８０°とすることで、第１組の駆動駒３１と第２組の駆動駒３２とによって、交互に順番にロータ４を駆動できる。
【０１０８】
また、電源部１０が、各組の第１圧電素子６及び第２圧電素子７に、駆動駒３の先端部３ａがロータ４との接触、駆動駒３の幅ｗ３方向への送り、ロータ４からの離間、駆動駒３の幅ｗ３方向の戻り、を順次繰り返すように電圧を供給することで、ロータ４の回転駆動を連続的に行うことができる。
また、電源部１０は、図７のPhase３，７，１４に示すように、第１端子Ｔ１に供給する電圧と第２端子Ｔ２に供給する電圧をオーバーラップさせている。これにより、第１組の駆動駒３１から第２組の駆動駒３２へのロータ４の受け渡しを、連続的かつスムーズに行うことが可能になる。
【０１０９】
また、電源部１０は、図７に示すように、駆動駒３の先端部３ａに幅ｗ３方向の送り駆動をさせる際に、第３端子Ｔ３及び第４端子Ｔ４に供給する電圧の増加率（傾き）と、戻り駆動をさせる際の電圧の減少率（傾き）とを、異ならせている。例えば第３端子Ｔ３において、先端部３ａを送り駆動させるPhase２〜Phase８までの各Phaseで電圧を１．０Ｖずつ上昇させ、先端部３ａを戻り駆動させるPhase９〜Phase１０までの各Phaseで電圧を３．０Ｖずつ減少させている。これにより、駆動駒３の先端部３ａの送り駆動の時間を、戻り駆動の時間よりも長くすることができ、駆動駒３の先端部３ａとロータ４との接触時間を長くすることができる。したがって、駆動駒３の動力を、より効率よくロータ４に伝達できる。
【０１１０】
また、電源部１０が第１圧電素子６及び第２圧電素子７に供給する電圧の周波数は、第１圧電素子６、第２圧電素子７、駆動駒３、及びベース部２からなる支持駆動部１ａの共振振動の振動数と、略等しくなっている。そのため、駆動駒３の先端部３ａによるロータ４の送り駆動及び戻り駆動の振幅を、より大きくできる。支持駆動部１ａの共振振動の周波数は、ベース部２、圧電素子、駆動駒３の先端部３ａ及び基部３ｂの材質を適切に選定することで、調整することができる。
【０１１１】
また、本実施形態では、図７に示すように、第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２から各組の駆動駒３１，３２の第１圧電素子６１，６２に供給される電圧の周期と、第３端子Ｔ３及び第４端子Ｔ４から各組の第２圧電素子７１，７２に供給される電圧の周期とが等しくなっている。したがって、駆動駒３１，３２の支持軸５に平行な方向の駆動の振動数と、駆動駒３１，３２の幅ｗ３１，ｗ３２方向の先端部３１ａ，３２ａの駆動の振動数とが等しくなる。これにより、支持軸５に平行な方向の駆動駒３１，３２の振幅と、駆動駒３１，３２の幅ｗ３１，ｗ３２方向の先端部３１ａ，３２ａの振幅とを最大振幅とすることができる。
【０１１２】
また、駆動駒３の先端部３ａは、ロータ４の回転方向Ｒに沿う断面積がロータ４に近づくほど、小さくなるように先細状に設けられている。したがって、先端部３ａを直方体状の形状に形成する場合と比較して、先端部３ａとロータ４との接触面積を減少させ、先端部３ａの磨耗による先端部３ａの体積変化率を小さくできる。これにより、先端部３ａの磨耗による先端部３ａの重量の変化を小さくすることができ、駆動駒３の共振周波数の変化を小さくできる。また、先端部３ａを六角柱状の形状とすることで、その他の形状と比較して、先端部３ａの剛性を高くできる。
【０１１３】
また、支持軸５と略平行に設けられ駆動駒３の幅ｗ３方向と略垂直に交差するベース部２の側面２ｃに、溝部２ｄが形成されている。すなわち、溝部２ｄは、ベース部２を介して伝播する支持軸５と略平行な方向の振動に対して、略垂直に交差するように設けられている。そのため、溝部２ｄによって振動を吸収し、ベース部２による振動の伝播を減少できる。
また、第１圧電素子６が、ロータ４と溝部２ｄとの間に設けられている。したがって、ベース部２のロータ４と反対側から溝部２ｄを越えて伝播する振動を減少できる。
【０１１４】
また、ベース部２の駆動駒３を保持する保持部２ａと反対側の端部が取付部１０１ａに固定され、溝部２ｄは、駆動駒３よりも取付部１０１ａに近い位置に、設けられている。そのため、取付部１０１ａの振動がベース部２に伝播した場合であっても、駆動駒３から比較的遠い位置で振動を減少させ、取付部１０１ａの振動が駆動駒３の駆動に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【０１１５】
また、溝部２ｄの支持軸５に平行な方向の幅ｗ１は、ベース部２の振動の振幅よりも大きくなっている。そのため、溝部２ｄの両側のベース部２同士が衝突することを防止できる。
また、溝部２ｄの支持軸５に平行な方向の幅ｗ１は、ベース部２、駆動駒３、第１圧電素子６、及び第２圧電素子７からなる支持駆動部１ａの共振振動の振幅よりも大きくなっている。したがって、支持駆動部１ａが共振状態で振動した場合でも、溝部２ｄの両側のベース部２同士が衝突することを防止できる。
【０１１６】
また、溝部２ｄの深さｄ１をベース部２の半径の４０％以上８０％以下とすることで、ベース部２の強度を十分に確保しつつ、十分な振動の伝播の抑制効果を得られる。
また、ベース部２と支持軸５との間に、間隙２ｅが形成されているので、ベース部２から支持軸５に伝播する振動を減少させることができる。また、支持軸５からベース部２に伝播する振動を減少できる。したがって、駆動駒３及びロータ４の駆動に悪影響が及ぶことを防止できる。
【０１１７】
次に、本実施形態の圧電アクチュエータ１を備えたレンズ鏡筒の一例として、交換レンズについて説明する。本実施形態の交換レンズは、図示しないカメラ本体とともにカメラシステムを形成するものであり、カメラ本体に着脱可能に装着される。交換レンズは、公知のＡＦ（オートフォーカス）制御に応じて合焦動作を行うＡＦモードと、撮影者からの手動入力に応じて合焦動作を行うＭＦ（マニュアルフォーカス）モードとが切り替え可能になっている。
【０１１８】
図１２は、本実施形態の交換レンズ１００を示す分解斜視図である。
図１２に示すように、交換レンズ１００は、固定筒１０１と、外筒１０２と、フォーカス操作筒１０３と、駆動部１０４と、を備えている。図１２では図示を省略するが、固定筒１０１の内側には、レンズ群室及び保持筒に保持された３群構成のレンズ群が設けられている。各レンズ群は光軸方向に配置され、ズーム動作時に用いられる一対のレンズ群と、その間に設けられ合焦動作に用いられるレンズ群とにより構成されている。
【０１１９】
駆動部１０４は、ＡＦ制御時に図示しないＡＦ制御部からの信号に応じて、フォーカス操作筒１０３を光軸回りに回転させる部分である。
駆動部１０４は、支持部１０５、圧電アクチュエータ１、フォーカス操作筒側ギア１０３ａ、及び、カバー１０８を備えている。
【０１２０】
支持部１０５は、圧電アクチュエータ１を固定筒１０１に対して支持する部分である。支持部１０５は、取付部１０１ａ及び軸受部１０１ｂを備えている。
取付部１０１ａは、圧電アクチュエータ１の一端側を支持する。取付部１０１ａは、固定筒１０１の外周面の一部からその外径側につば状に突き出して形成された部分であり、固定筒１０１に一体的に形成されている。
【０１２１】
軸受部１０１ｂは、取付部１０１ａと同様に、固定筒１０１の外周面の一部からその外径側に突出して固定筒１０１に一体的に形成され、圧電アクチュエータ１のロータ４に一端側が固定された回転軸１０６の他端側を支持するように設けられている。
圧電アクチュエータ１は、ベース部２の端部が取付部１０１ａに固定されている。
【０１２２】
回転軸１０６の一端側には、出力側ギア１０７が設けられ、他端側はロータ４と一体的に固定されている。回転軸１０６は、圧電アクチュエータ１の支持軸５（図２参照）と同軸上に独立して設けられている。出力側ギア１０７は、フォーカス操作筒１０３に設けられたフォーカス操作筒側ギア１０３ａと噛み合っている。
カバー１０８は、上述した圧電アクチュエータ１を保護するためのものであり、固定筒１０１に対して図示しないビス等によって固定されている。
交換レンズ１００は、外筒１０２を介してカメラ本体に、着脱自在に設けられている。
【０１２３】
交換レンズ１００は、ＡＦモードにおいて、例えばカメラ本体に設けられたＡＦ制御部からの信号に応じて、圧電アクチュエータ１の電源部１０が作動され、圧電アクチュエータ１のロータ４が回転する。ロータ４の回転により、回転軸１０６が回転し、その回転によってフォーカス操作筒１０３を光軸回りに回転させる。フォーカス操作筒１０３は、その回転によって不図示のフォーカス用カム機構を介して、合焦動作に用いられるレンズ群を光軸方向に進退動作させる。以上により、交換レンズ１００において、ＡＦ動作が行われる。
一方、ＭＦモードにおいて、フォーカス操作筒１０３は、撮影者によって、手動で光軸回りに回転操作される。フォーカス操作筒１０３は、ＡＦモードと同様に、その回転によって、合焦動作に用いられるレンズ群を光軸方向に進退動作させる。以上により、交換レンズ１００において、ＭＦ動作が行われる。
【０１２４】
以上説明したように、本実施形態の交換レンズ１００によれば、異なる２方向の振動をそれぞれ独立した振動として取り出すことができ、出力を増大させることができる圧電アクチュエータ１を備えているので、ＡＦモードにおける電力消費量を減少できる。
また、中間ギアや最終ギア等を用いることなく、圧電アクチュエータ１の動力をダイレクトにフォーカス操作筒１０３に伝達できる。したがって、エネルギーの損失が少なく、省エネルギー効果が得られる。また、部品点数の削減が可能になる。
【０１２５】
尚、本実施形態は、種々変形して実施できる。例えば、ベース部は、支持軸を囲むように設けられていれば、複数に分割されていてもよく、支持軸を完全に囲んでいなくてもよい。例えば支持軸を囲む円周上の半分に偏って配置されていてもよく、支持軸を両側から挟みこむような配置であってもよい。
【０１２６】
また、上述の実施形態では、駆動駒を支持軸と平行な方向へ駆動する第１圧電素子が、駆動駒を挟み込むように一対設けられている場合について説明した。これに代えて、第１圧電素子は、駆動駒の一方の側面のみに設けられていてもよい。また、厚み方向への変位をする圧電素子を第１圧電素子として用い、ベース部の保持部の底面と駆動駒の基部の底面との間に、第１圧電素子を配置するようにしてもよい。この場合には、ベース部に設けられた保持部の支持面によって、ロータの回転方向に沿う保持部の幅方向の両側から圧電素子を介すことなく、基部を直接支持する。そして、基部を支持軸と平行な方向へスライド可能に保持するガイド部として支持面を機能させるようにしてもよい。
【０１２７】
また、上述の実施形態では、第１圧電素子及び第２圧電素子を備える駆動駒の組を二組備える場合について説明したが、駆動駒の組は三組以上であってもよい。また、駆動駒の組が備える駆動駒の数は、１つ、２つ、若しくは４つ以上であってもよい。例えば、上述の実施形態において、ベース部の対角に配置された配置された２つの駆動駒を１組として、駆動駒の組を３組構成してもよい。この場合には、各組の電圧の位相差を例えば１２０度とすることができる。これにより、常に２組の駆動駒によって、ロータを支持・回転させることができる。駆動駒の各組の電圧の位相差は、３６０度を組数で除した値（すなわち二組の場合は１８０度、三組の場合は１２０度）とすればよい。
【０１２８】
また、上述の実施の形態では、第１圧電素子が駆動駒の基部を挟み込む方向（第２の方向）と、第２圧電素子が駆動駒の先端部を駆動する方向（第３の方向）とが同一の場合について説明したが、これらを異ならせてもよい。例えば、第３の方向を駆動駒の幅ｗ３方向と交差し、かつロータの回転方向に沿う方向とすることで、ロータを回転させやすくしてもよい。
【０１２９】
また、ベース部の支持面は、支持軸と平行な方向（第１の方向）とに対して、傾斜していなくてもよい。例えば、図１３Ａに示すように、保持部に第１圧電素子の保持部の底面側の端部を係止する突起状の係止部を設けてもよい。また、図１３Ｂに示すように、第１圧電素子の保持部の底面側の端部を基部の底面よりも突出させて位置決め部として機能させ、位置決め部を保持部の底面に突き当てることで位置決めをしてもよい。
【０１３０】
また、ベース部と支持軸との間の間隙は、ベース部の強度確保の観点から溝部の保持部側の縁まで形成するようにしてもよい。
【０１３１】
また、電源部の各端子から第１圧電素子及び第２圧電素子へ供給する電圧を、正弦波や正弦波状の電圧波形としてもよい。
まず、上述の実施形態と同様に、駆動駒の組が第１組と第２組の二組構成され、電源部の第１端子と第２端子に発生する正弦波の電圧波形の位相差が１８０°であり、第３端子と第４端子に発生する正弦波の電圧波形の位相差が１８０°である場合を例に図１４を用いて説明する。
【０１３２】
図１１（ａ）〜図１１（ｄ）と同様に、図１４（ａ）は第１組の駆動駒の先端部のＹ方向の変位を示し、図１４（ｂ）は第２組の駆動駒のＹ方向の変位を示している。また、図１４（ｃ）は、第１組の駆動駒のＸ１方向の変位を示し、図１４（ｄ）は第２組のＸ２方向の変位を示している（図８〜図１０参照）。
【０１３３】
電源部の第１端子と第２端子に発生する正弦波の電圧波形の位相差が１８０°である場合、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に駆動する第１組及び第２組の駆動駒の先端部は、１８０°の位相差を有する正弦波状の軌跡を描く。このとき、第１組の駆動駒の先端部は、図１４（ａ）に太線で示すように、Ｙ軸方向の変位が接触位置ｙ１を越えるとロータと接触する（図８〜図１０参照）。また、図１４（ｂ）に太線で示すように、第２組の駆動駒の先端部も、同様に、ロータと接触する。
【０１３４】
ここで、図１４（ａ）に示す第１組の駆動駒の軌跡と、図１４（ｂ）第２組の駆動駒の軌跡とは、１８０°の位相差を有している。そのため、第１組の駆動駒の先端部と、第２組の駆動駒の先端部とが、ロータに交互に接触して、ロータを支持する（図８〜図１０参照）。このとき、上述の実施形態と同様に、双方の駆動駒の先端部がロータから離間する期間が存在する。しかし、上述の実施形態と同様、その間に、ロータは、その慣性によりＹ方向へは殆ど変位しない。
【０１３５】
同様に、電源部の第２端子と第３端子に発生する正弦波の電圧波形の位相差が１８０°である場合、図１４（ｃ）及び図１４（ｄ）に示すように、Ｘ１軸方向及びＸ２軸方向へ駆動する第１組及び第２組の駆動駒の先端部は、正弦波状の軌跡を描くようになる（図８〜図１０参照）。
【０１３６】
ここで、図１４（ｃ）に太線で示すように、第１組の駆動駒の先端部は、ロータと接触している間（図１４（ａ）に示す太線部分の間）に、ロータの回転方向に沿うＸ１軸正方向に移動する（図８〜図１０参照）。また、図１４（ｄ）に太線で示すように、第２組の駆動駒の先端部も同様に、ロータと接触している間（図１４（ｂ）に示す太線部分の間）に、ロータの回転方向に沿うＸ２軸正方向に移動する。
【０１３７】
したがって、上述の実施形態と同様に、ロータは、第１組の駆動駒と第２組の駆動駒とによって、交互に回転方向へ駆動される（図８〜図１０参照）。
【０１３８】
次に、駆動駒の組が第１組〜第３組の三組構成され、電源部の各端子に１２０°の位相差を有する正弦波、又は正弦波状の電圧波形を発生させる場合について、図１５を用いて説明する。この場合、電源部として、上述の第１端子〜第４端子に加え、第３組の駆動駒の第１圧電素子と第２圧電素子にそれぞれ電圧を供給する第５端子と第６端子とを備えたものを用いる。また、第１組の駆動駒のＸ１方向及び第２組の駆動駒のＸ２方向（図８〜図１０参照）と同様に、支持軸に垂直でロータの回転方向に沿う第３組の駆動駒の幅方向（保持部の幅方向）をＸ３方向とする。
【０１３９】
図１５（ａ）は第１組〜第３組の駆動駒の先端部のＹ方向の変位を示し、図１５（ｂ）は第１組〜第３組の駆動駒の先端部のＸ１〜Ｘ３方向の変位を示している。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）では、第１組の駆動駒の先端部の軌跡を実線、第２組の駆動駒の先端部の軌跡を破線、第３組の駆動駒の軌跡を一点鎖線で示している。
【０１４０】
電源部が各組の第１圧電素子に供給する電圧波形が、１２０°の位相差を有する場合、図１５（ａ）に示すように、Ｙ軸方向に駆動する各組の駆動駒の先端部は、１２０°の位相差を有する正弦波状の軌道を描く。このとき、各組の駆動駒の先端部は、図１５（ａ）に太線で示すように、Ｙ軸方向の変位が接触位置ｙ１を越えると、ロータと接触する（図８〜図１０参照）。
【０１４１】
ここで、図１５（ａ）に示す各組の駆動駒の軌跡は、１２０°の位相差を有している。そのため、各組の駆動駒の先端部は、ロータに順番に接触して、ロータを支持する（図８〜図１０参照）。このとき、上述の実施形態と同様に、各組の駆動駒の先端部がロータから離間する期間が存在する。しかし、上述の実施形態と同様、その間に、ロータは、その慣性によりＹ方向へは殆ど変位しない。
【０１４２】
同様に、電源部が各組の第２圧電素子に供給する電圧波形が、１２０°の位相差を有する場合、図１４（ｂ）に示すように、Ｘ１〜Ｘ３軸方向へ駆動する各組の駆動駒の先端部は、正弦波状の軌道を描くようになる（図８〜図１０参照）。
【０１４３】
ここで、図１５（ｂ）に太線で示すように、各組の駆動駒の先端部は、ロータと接触している間（図１５（ａ）に示す太線部分の間）に、ロータの回転方向に沿うＸ１〜Ｘ３軸正方向に移動する（図８〜図１０参照）。
したがって、上述の実施形態と同様に、ロータは、各組の駆動駒によって、順番に回転方向へ駆動される（図８〜図１０参照）。
【０１４４】
上述の実施形態では、ベース部２は、例えばステンレス鋼等の金属材料により中空円筒状に形成されているとした。別の実施形態において、ベース部２の全部または一部が弾性を有する弾性体により形成できる。すなわち、ベース部２の少なくとも一部が弾性を有することができる。この実施形態において、例えば、ベース部２の実質的に全部、又は少なくとも凸部２ｈ，２ｉ（図４）を弾性体にできる。ここで、ベース部以外の圧電アクチュエータ１の構成は、上述の実施形態と同様にできる。
【０１４５】
この実施形態において、電源部１０が第１圧電素子６及び第２圧電素子７に供給する電圧の周波数は、第１圧電素子６、第２圧電素子７、駆動駒３、及びベース部２からなる支持駆動部１ａの共振周波数と、略等しくできる。また、電源部１０の各端子から第１圧電素子６及び第２圧電素子７へ供給する電圧の波形は正弦波にできる。代替的に、供給する電圧の周波数が支持駆動部１ａの共振周波数に略等しければ、矩形波などの他の波形にできる。
【０１４６】
ここで、ベース部２の少なくとも一部が弾性体で形成され、供給する電圧の波形が正弦波である場合の作用を、図１６及び図１７Ａ〜図１７Ｄを用いて説明する。
図１６及び図１７Ａ〜図１７Ｄでは、ロータ４の回転方向Ｒに沿う方向をＸ４方向とし、支持軸５に平行な方向をＹ方向とする座標系を用いる。
図１６及び図１７Ａ〜図１７Ｄにおいて、上述の実施形態と同様に、駆動駒の組は第１組の駆動駒３１及び第２組の駆動駒３２の二組で構成され、電源部１０の第１端子と第２端子に発生する正弦波の電圧波形の位相差が１８０°であり、第３端子と第４端子に発生する正弦波の電圧波形の位相差が１８０°である。
【０１４７】
なお、図４に示すように、ベース部２に形成された６つの凸部（突起）のうち、回転方向の進む側に第２組の駆動駒３２が位置する３つの凸部を第１凸部２ｈとし、回転方向の進む側に第１組の駆動駒３１が位置する３つの凸部を第２凸部２ｉとする。第１凸部２ｈ及び第２凸部２ｉは弾性を有する。
【０１４８】
図１６（ａ）では、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａのＹ方向の変位を太線で示し、第１組の駆動駒３１を挟み込む第１圧電素子６１のＹ方向の厚み滑り変形量を実線で示し、第１組の駆動駒３１を支える支持面２ｆのＹ方向の変位を破線で示している。
【０１４９】
図１６（ｂ）では、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａのＹ方向の変位を太線で示し、第２組の駆動駒３２を挟み込む第１圧電素子６２のＹ方向の厚み滑り変形量を実線で示し、第２組の駆動駒３２を支える支持面２ｆのＹ方向の変位を破線で示している。
【０１５０】
図１６（ｃ）では、第１組の駆動駒３１の先端部３１ａのＸ４方向の変位を太線で示し、第１組の駆動駒３１に設けられた第２圧電素子７１のＸ４方向の厚み滑り変形量を実線で示し、第１組の駆動駒３１を支える支持面２ｆのＸ４方向の変位を破線で示している。
【０１５１】
図１６（ｄ）では、第２組の駆動駒３２の先端部３２ａのＸ４方向の変位を太線で示し、第２組の駆動駒３２に設けられた第２圧電素子７２のＸ４方向の厚み滑り変形量を実線で示し、第２組の駆動駒３２を支える支持面２ｆのＸ４方向の変位を破線で示している。
【０１５２】
電源部１０の第１端子と第２端子に発生する正弦波の電圧波形の位相差が１８０°である場合、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に駆動する第１組及び第２組の駆動駒３の先端部３ａは、１８０°の位相差を有する正弦波状の軌跡を描く。また、電源部１０の第３端子と第４端子に発生する正弦波の電圧波形の位相差が１８０°である場合、図１６（ｃ）及び図１６（ｄ）に示すように、Ｘ４軸方向に駆動する第１組及び第２組の駆動駒３の先端部３ａは、１８０°の位相差を有する正弦波状の軌跡を描く。このとき、この駆動駒３の振動によって、ベース部２が共振するとともに、ベース部２の少なくとも一部が弾性変形する。本実施形態において、ベース部２に設けられ駆動駒３を支える支持部２ｆが変位する。
【０１５３】
図１６のA点では、第１組の駆動駒３１はY方向に正の変位をするのに対し、第２組の駆動駒３２はY方向に負の変位をする。第１凸部２ｈに、せん断力が生じる結果、図１７Ａに示すように、第１凸部２ｈは、このせん断力により、Y方向にせん断変形する。第１組の駆動駒３１を支える支持部２ｆはY方向に正の変位を生じ、第２組の駆動駒３２を支える支持部２ｆはY方向に負の変位を生じる。
【０１５４】
図１６のB点では、第１組の駆動駒３１はY方向に負の変位をするのに対し、第２組の駆動駒３２はY方向に正の変位をする。第１凸部２ｈに、せん断力が生じる結果、図１７Ｂに示すように、第１凸部２ｈは、このせん断力により、Y方向にせん断変形する。第１組の駆動駒３１を支える支持部２ｆはY方向に負の変位を生じ、第２組の駆動駒３２を支える支持部２ｆはY方向に正の変位を生じる。
【０１５５】
図１６のC点では、第１組の駆動駒３１はＸ４方向に正の変位をするのに対し、第２組の駆動駒３２はＸ４方向に負の変位をする。第１凸部２ｈに、圧縮力が生じる結果、図１７Ｃに示すように、第１凸部２ｈは、この圧縮力により、ロータの回転方向に圧縮変形する。第１組の駆動駒３１を支える支持部２ｆはＸ４方向に正の変位を生じ、第２組の駆動駒３２を支える支持部２ｆはＸ４方向に負の変位を生じる。
【０１５６】
図１６のD点では、第１組の駆動駒３１はＸ４方向に負の変位をするのに対し、第２組の駆動駒３２はＸ４方向に正の変位をする。第１凸部２ｈに、引張力が生じる結果、図１７Ｄに示すように、第１凸部２ｈは、この引張力により、ロータの回転方向に引張変形する。第１組の駆動駒３１を支える支持部２ｆはＸ４方向に負の変位を生じ、第２組の駆動駒３２を支える支持部２ｆはＸ４方向に正の変位を生じる。
【０１５７】
ここでは、第１圧電素子６及び第２圧電素子７の駆動による第１凸部２ｈの弾性変形とそれによる支持部２ｆの変位について説明したが、第２凸部２ｉも第１凸部２ｈと位相を１８０°異ならせて同様に変形する。
【０１５８】
本実施形態において、第１凸部２ｈ及び第２凸部２ｉの弾性変形により、支持部２ｆは駆動駒の変位と同じ周期で変位する。駆動駒３の先端部３ａの変位は、第１圧電素子６及び第２圧電素子７の厚み滑り変形による変位と支持部２ｆの変位を足し合わせたものとなる。
【０１５９】
本実施形態において、第１圧電素子６および第２圧電素子７の厚み滑りによる変位に加え、ベース部２の弾性変形による変位を利用することで、駆動駒がより大きな振幅で駆動する。これにより、圧電アクチュエータの出力を増大させることができ、駆動に要する電圧を低電圧化することができる。さらに、ベース部２も含めた支持駆動部１ａを共振させることで、ベース部に設けられた凸部の面内の曲げ及び面外の曲げによる振動を利用し、その効果を最大限に発揮させることができる。
【符号の説明】
【０１６０】
１      圧電アクチュエータ
１ａ    支持駆動部（構造体）
２      ベース部（第４の部材）
３      駆動駒
３ａ    先端部（第２の部材）
３ｂ    基部（第１の部材）
４      ロータ（第３の部材）
５      支持軸（回転軸）
６      第１圧電素子
７      第２圧電素子
１０    電源部
３１    駆動駒（第１組）
３１ａ  先端部（第１組）
３１ｂ  基部（第１組）
３２    駆動駒（第２組）
３２ａ  先端部（第２組）
３２ｂ  基部（第２組）
６１    第１圧電素子（第１組）
６２    第１圧電素子（第２組）
７１    第２圧電素子（第１組）
７２    第２圧電素子（第２組）
１００  交換レンズ（レンズ鏡筒）
Ｒ      回転方向
【図１】
0005633508.tif 000002
【図２】
0005633508.tif 000003
【図３】
0005633508.tif 000004
【図４】
0005633508.tif 000005
【図５Ａ】
0005633508.tif 000006
【図５Ｂ】
0005633508.tif 000007
【図６Ａ】
0005633508.tif 000008
【図６Ｂ】
0005633508.tif 000009
【図７】
0005633508.tif 000010
【図８】
0005633508.tif 000011
【図９】
0005633508.tif 000012
【図１０】
0005633508.tif 000013
【図１１】
0005633508.tif 000014
【図１２】
0005633508.tif 000015
【図１３Ａ】
0005633508.tif 000016
【図１３Ｂ】
0005633508.tif 000017
【図１４】
0005633508.tif 000018
【図１５】
0005633508.tif 000019
【図１６】
0005633508.tif 000020
【図１７Ａ】
0005633508.tif 000021
【図１７Ｂ】
0005633508.tif 000022
【図１７Ｃ】
0005633508.tif 000023
【図１７Ｄ】
0005633508.tif 000024