(57)【要約】【課題】駆動音がより低減された振動アクチュエータ及び光学機器を提供する。【解決手段】本発明の振動アクチュエータ１０は、固定筒１１と、固定筒１１に対して同心状に保持されるとともに、電気機械変換素子２２を含み、該電気機械変換素子２２への駆動信号の入力により振動する振動部２０と、固定筒１１に対して同心状に配置され、振動部２０の振動によって、振動部２０に対して、固定筒１１の軸を中心として相対的に回転する相対移動部４０と、振動部２０と相対移動部４０との間に軸方向の加圧力を生じさせる加圧部と、を備える振動アクチュエータ１０であって、振動部２０は、固定筒１１に対し、軸方向に移動可能、軸を中心とした回転方向及び径方向に規制された状態で保持され、相対移動部４０は、固定筒１１に対し、軸方向及び回転方向に移動可能に保持されていること、を特徴とする。【選択図】図２
2014087151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定筒と、
前記固定筒に対して同心状に保持されるとともに、電気機械変換素子を含み、該電気機械変換素子への駆動信号の入力により振動する振動部と、
前記固定筒に対して同心状に配置され、前記振動部の振動によって、前記振動部に対して、前記固定筒の軸を中心として相対的に回転する相対移動部と、
前記振動部と前記相対移動部との間に軸方向の加圧力を生じさせる加圧部と、
を備える振動アクチュエータであって、
前記振動部は、前記固定筒に対し、軸方向に移動可能、前記軸を中心とした回転方向及び径方向に規制された状態で保持され、
前記相対移動部は、前記固定筒に対し、前記軸方向及び前記回転方向に移動可能に保持されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記加圧部は、前記相対移動部の前記振動部側と反対側に配置され、前記相対移動部を前記振動部に対して押圧すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動アクチュエータであって、
前記振動部は、円環状のベース部と、該ベース部から径方向に突出し、前記固定筒に対する前記径方向及び前記回転方向の位置を規制するヒレ部を有すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載の振動アクチュエータであって、
前記ヒレ部の前記径方向への突出長さは、前記電気機械変換素子の径方向の幅よりも小さいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載の振動アクチュエータであって、
前記ヒレ部の突出端面により、前記固定筒に対する前記径方向の位置及び前記回転方向の位置の規制がなされていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載の振動アクチュエータであって、
前記ヒレ部は、前記突出端面に切欠き部を有し、
前記固定筒は、側面に前記切欠き部と係合する突起部を有し、
前記切欠き部と前記突起部との係合により、前記ヒレ部の回転方向の位置が規制されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項３から６のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記ヒレ部は、前記固定筒に対して非固定状態であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項８】
請求項３から７のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記振動部は、前記電気機械変換素子と接するベース部と、前記相対移動部と接する櫛歯部とを有し、
前記ヒレ部は、前記電気機械変換素子と前記ベース部と合わせた軸方向の幅の、中間位置を中心として該ベース部から径方向に突出していること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項９】
一端側にフランジ部が設けられた固定筒と、
前記固定筒に対して同心状に保持されるとともに、電気機械変換素子を含み、該電気機械変換素子への駆動信号の入力により振動する振動部と、
前記固定筒に対して同心状に配置され、前記振動部の振動によって、前記振動部に対して、前記固定筒の軸を中心として相対的に回転する相対移動部と、
前記振動部と前記相対移動部との間に軸方向の加圧力を生じさせる加圧部と、
前記電気機械変換素子と前記フランジ部との間に配置された、多層構造の不織布を含む振動吸収部材と、
を備えること、を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項９に記載の振動アクチュエータであって、
前記多層構造の不織布は、層ごとに異なり、前記電気機械変換素子側の不織布は、他の層に比べて目付けが小さいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の振動アクチュエータであって、
前記多層構造の不織布のうちの、前記電気機械変換素子側の不織布は、他の層に比べて単位堆積あたりに含まれる空気量が大きいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記多層構造の不織布のうちの、前記電気機械変換素子側の不織布は、他の層に比べて薄いこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１３】
電気機械変換素子を含み、該電気機械変換素子への駆動信号の入力により振動する振動部と、
前記振動部の振動によって、前記振動部に対して回転軸を中心として相対回転する相対移動部と、
を備える振動アクチュエータであって、
前記相対移動部は、
端面が振動部に接触する円筒状の摺動部と、
前記摺動部よりも大径の円筒状の本体部と、
前記摺動部の側面から前記本体部の側面まで径方向に延び、前記摺動部と前記本体部とを連結する第１フランジ部と、を含み、
前記摺動部の軸方向の厚みａを、前記第１フランジ部の軸方向の厚みｂで割った値ａ／ｂに対する、前記第１フランジ部の径方向の幅ｃの比ａ／ｂ：ｃが、４：１〜９：１であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記摺動部は、前記第１フランジ部の内径側に位置すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記相対移動部は、前記本体部における、前記振動部側に対して軸方向反対側の内周面から内径側に突出した第２フランジ部を有すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかに記載の振動アクチュエータにおいて、
前記振動部における前記相対移動部と接触する駆動面、または前記摺動部における前記振動部と接触する摺動面の少なくとも一方に、耐久性の薄膜が塗布されており、
前記薄膜は、ポリアミドイミドを主成分とし、ヤング率が４Ｇｐａ以上で、膜厚が５０μｍ以下であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６に記載の振動アクチュエータを備え、
前記振動アクチュエータの回転駆動力を光学部材に伝達する出力伝達部を有し、
前記振動アクチュエータは、前記相対移動部の回転出力を取り出す出力取出し部を有し、
前記出力伝達部は、前記出力取出し部に嵌合する嵌合部を有し、
前記出力伝達部と前記嵌合部との間には、前記軸方向及び前記径方向に自由度を有していること、
を特徴とする光学機器。
【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及び光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機械変換素子を用いてロータを駆動する振動アクチュエータがある。例えば、従来の振動アクチュエータにおいて、ロータは軸方向、径方向及び回転方向に自由度を有し、ステータはヒレ部を固定部に固定することよって完全に径方向、回転方向、及び軸方向に固定されているものがある。そして、加圧はロータ側で行なわれている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、圧電素子と支持部との間に、振動を吸収して静音化を図るためフェルトが配置されている振動アクチュエータもある（特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、振動アクチュエータのロータが、短円筒状に形成された本体部と、この本体部のステータ側端面から一体的に延びた薄肉の外向きフランジ部と、このフランジ部の外周縁部に一体に筒状に形成された摺動部とを有し、摺動部の端面において、ロータはステータに加圧接触しているものがある（特許文献３参照）。そして、この振動アクチュエータでは、振動の伝達や可聴騒音の発生を防止するため、摺動部の半径方向の幅とフランジ部の厚さとの関係を所定の範囲としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９７８６９号公報
【特許文献２】特開平２−２０６３６８号公報
【特許文献３】特許第３０３００５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のようなステータがヒレ部によって固定されている振動アクチュエータは、駆動時に、ヒレ部の振動によって駆動音が発生する場合がある。この駆動音は、ヒレ部を長くすることにより低減されるが、この場合、径方向のサイズが大きくなる。
【０００７】
また、特許文献２のようにフェルトにより静音化が行われているものもあるが、近年、動画撮影等か可能なカメラにおいては、更なる静音化が求められている。
【０００８】
一方、本体部よりも摺動部が本体部の内径側に配置されている振動アクチュエータもある。ここで、ステータで発生する振動の振幅は内径側より外径側の方が大きいため、高トルク化するには、ステータと加圧接触する摺動部を外径側に寄せることが望ましい。しかし、摺動部がヒレ部より内径にある構成で摺動部を外径側によせると、ヒレ部の長さが短くなる。ヒレ部の長さが短いと、振動をうまく吸収することができず、振動がヒレ部から本体部へ伝達して、異音の原因になる。
【０００９】
本発明の課題は、駆動音がより低減された振動アクチュエータ及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】
【００１０】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。
【００１１】
なお、上記構成は、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してもよい。
請求項１に記載の発明は、固定筒と、前記固定筒に対して同心状に保持されるとともに、電気機械変換素子を含み、該電気機械変換素子への駆動信号の入力により振動する振動部と、前記固定筒に対して同心状に配置され、前記振動部の振動によって、前記振動部に対して、前記固定筒の軸を中心として相対的に回転する相対移動部と、前記振動部と前記相対移動部との間に軸方向の加圧力を生じさせる加圧部と、を備える振動アクチュエータであって、前記振動部は、前記固定筒に対し、軸方向に移動可能、前記軸を中心とした回転方向及び径方向に規制された状態で保持され、前記相対移動部は、前記固定筒に対し、前記軸方向及び前記回転方向に移動可能に保持されていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータであって、前記加圧部は、前記相対移動部の前記振動部側と反対側に配置され、前記相対移動部を前記振動部に対して押圧すること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の振動アクチュエータであって、前記振動部は、円環状のベース部と、該ベース部から径方向に突出し、前記固定筒に対する前記径方向及び前記回転方向の位置を規制するヒレ部を有すること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の振動アクチュエータであって、前記ヒレ部の前記径方向への突出長さは、前記電気機械変換素子の径方向の幅よりも小さいこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の振動アクチュエータであって、前記ヒレ部の突出端面により、前記固定筒に対する前記径方向の位置及び前記回転方向の位置の規制がなされていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の振動アクチュエータであって、前記ヒレ部は、前記突出端面に切欠き部を有し、前記固定筒は、側面に前記切欠き部と係合する突起部を有し、前記切欠き部と前記突起部との係合により、前記ヒレ部の回転方向の位置が規制されていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項７に記載の発明は、請求項３から６のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記ヒレ部は、前記固定筒に対して非固定状態であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項８に記載の発明は、請求項３から７のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記振動部は、前記電気機械変換素子と接するベース部と、前記相対移動部と接する櫛歯部とを有し、前記ヒレ部は、前記電気機械変換素子と前記ベース部と合わせた軸方向の幅の、中間位置を中心として該ベース部から径方向に突出していること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項９に記載の発明は、一端側にフランジ部が設けられた固定筒と、前記固定筒に対して同心状に保持されるとともに、電気機械変換素子を含み、該電気機械変換素子への駆動信号の入力により振動する振動部と、前記固定筒に対して同心状に配置され、前記振動部の振動によって、前記振動部に対して、前記固定筒の軸を中心として相対的に回転する相対移動部と、前記振動部と前記相対移動部との間に軸方向の加圧力を生じさせる加圧部と、前記電気機械変換素子と前記フランジ部との間に配置された、多層構造の不織布を含む振動吸収部材と、を備えること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の振動アクチュエータであって、前記多層構造の不織布は、層ごとに異なり、前記電気機械変換素子側の不織布は、他の層に比べて目付けが小さいこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０に記載の振動アクチュエータであって、前記多層構造の不織布のうちの、前記電気機械変換素子側の不織布は、他の層に比べて単位堆積あたりに含まれる空気量が大きいこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１２に記載の発明は、請求項９から１１のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記多層構造の不織布のうちの、前記電気機械変換素子側の不織布は、他の層に比べて薄いこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１３に記載の発明は、電気機械変換素子を含み、該電気機械変換素子への駆動信号の入力により振動する振動部と、前記振動部の振動によって、前記振動部に対して回転軸を中心として相対回転する相対移動部と、を備える振動アクチュエータであって、前記相対移動部は、端面が振動部に接触する円筒状の摺動部と、前記摺動部よりも大径の円筒状の本体部と、前記摺動部の側面から前記本体部の側面まで径方向に延び、前記摺動部と前記本体部とを連結する第１フランジ部と、を含み、前記摺動部の軸方向の厚みａを、前記第１フランジ部の軸方向の厚みｂで割った値ａ／ｂに対する、前記第１フランジ部の径方向の幅ｃの比ａ／ｂ：ｃが、４：１〜９：１であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の振動アクチュエータにおいて、前記摺動部は、前記第１フランジ部の内径側に位置すること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の振動アクチュエータにおいて、前記相対移動部は、前記本体部における、前記振動部側に対して軸方向反対側の内周面から内径側に突出した第２フランジ部を有すること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１６に記載の発明は、請求項１３〜１５のいずれかに記載の振動アクチュエータにおいて、前記振動部における前記相対移動部と接触する駆動面、または前記摺動部における前記振動部と接触する摺動面の少なくとも一方に、耐久性の薄膜が塗布されており、前記薄膜は、ポリアミドイミドを主成分とし、ヤング率が４Ｇｐａ以上で、膜厚が５０μｍ以下であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項１７に記載の発明は、請求項１から請求項１６に記載の振動アクチュエータを備え、前記振動アクチュエータの回転駆動力を光学部材に伝達する出力伝達部を有し、前記振動アクチュエータは、前記相対移動部の回転出力を取り出す出力取出し部を有し、前記出力伝達部は、前記出力取出し部に嵌合する嵌合部を有し、前記出力伝達部と前記嵌合部との間には、前記軸方向及び前記径方向に自由度を有していること、を特徴とする光学機器である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、駆動音がより低減された振動アクチュエータ及び光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の振動アクチュエータを備えるカメラを示す図である。
【図２】振動アクチュエータの部分縦断面図である。
【図３】振動アクチュエータの分解斜視図である。
【図４】振動アクチュエータが備える中筒の斜視図である。
【図５】振動アクチュエータが備える弾性体の斜視図である。
【図６】ベース部及びヒレ部の部分の断面図であり、（Ａ）はヒレ部の厚さが一定の場合であり、（Ｂ）はヒレ部の厚さが、ベース部に連結されている部分よりも内径側の端面側において増加する場合である。
【図７】ロータ及び回転支持ユニットの拡大断面図である。
【図８】出力ピンと出力部材の拡大図である。
【図９】比較形態における弾性体の振動状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図において、光軸に沿った被写体側をＺプラス側、像側をＺマイナス側として説明する。光軸は振動アクチュエータ１０の中心の軸線方向でもある。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態の振動アクチュエータ１０を備えるカメラ１を示す図である。本実施形態のカメラ１は、撮像素子６を有するカメラボディ２と、レンズ鏡筒３とを備える。レンズ鏡筒３は、カメラボディ２に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施形態のカメラ１は、レンズ鏡筒３が交換レンズである例を示すが、これに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒であってもよい。
【００１６】
レンズ鏡筒３は、レンズ４、カム筒５、振動アクチュエータ１０等を備える。
振動アクチュエータ１０は、略円環形状であり、その軸線方向が光軸方向（Ｚ方向）と略一致するようにレンズ鏡筒３内に配置されている。この振動アクチュエータ１０は、カメラ１のフォーカス動作時にレンズ４を駆動する駆動源として用いられている。
振動アクチュエータ１０から得られた駆動力は、カム筒５に伝えられる。レンズ４のレンズ枠４ａは、カム筒５とカム係合しており、振動アクチュエータ１０の駆動力によってカム筒５が光軸回りに回転すると、レンズ４は、光軸方向へ移動して焦点調節が行なわれる。
【００１７】
そして、カメラ１は、レンズ鏡筒３内に設けられた不図示のレンズ群（レンズ４を含む）によって撮像素子６の撮像面に結像された被写体像を、撮像素子６によって電気信号に変換すると共にその信号をＡ／Ｄ変換して画像データとして記録する。また、カメラ１は、動画撮像機能を備え、動画と図示しない集音マイクによって集音された音声とを同時に記録可能なものである。
【００１８】
つぎに、振動アクチュエータ１０について説明する。
図２は、振動アクチュエータ１０の部分（環状の一方の）縦断面図である。図３は振動アクチュエータ１０の分解斜視図である。また、図４は振動アクチュエータ１０が備える中筒１１の斜視図であり、図５は振動アクチュエータ１０が備える弾性体２１の斜視図である。
【００１９】
図２及び図３に示すように、振動アクチュエータ１０は、中筒１１と、該中筒１１の外周側に構成されたアクチュエータ部１２と、を備える。
中筒１１は、軸線を中心とした円筒状の部材であって、レンズ鏡筒に対して固定され、Ｚマイナス側の端部外周には、大径のフランジ部１１Ａが形成されている。
また、図４に示すように、中筒１１の外周面には、突起部１１Ｄが設けられている。突起部１１Ｄの数は、本実施形態においては１つであるが、これに限定されるわけではなく、後述のヒレ部２１Ｃの切欠き２１Ｆの数と対応していればよい。この突起部１１Ｄは、フランジ部１１Ａの一面側から中筒１１の側面に沿って延びている。
【００２０】
図２に戻りアクチュエータ部１２は、ステータ２０と、回転支持ユニット３０と、ロータ４０およびウェーブワッシャ５１等を備え、中筒１１に固定されたステータ２０に対して回転支持ユニット３０によって回転可能に支持されたロータ４０が、ウェーブワッシャ５１によって押圧付勢され、後述する固定リング５４によって中筒１１に保持されている。
【００２１】
ステータ２０は、弾性体２１に圧電素子２２が接着されて構成されており、中筒１１におけるフランジ部１１ＡのＺプラス側に、ステータ側振動吸収部材５２を介して固定されている。
【００２２】
ステータ側振動吸収部材５２は、ポリエステルとポリウレタンとを含む不織布を２枚重ねたものである。この２枚の不織布は目付けが異なり、圧電素子側の不織布５２Ａの目付けが、フランジ側の不織布５２Ｂより目付けが小さい（以後、目付けが大きい不織布５２Ｂをフェルトという）である。
不織布５２Ａは、厚さ０．４ｍｍのポリエステル製スパンボンド不織布、密度２４０ｇ／ｍ３、目付１００ｇ／ｍ２であり、他の層に比べて単位堆積あたりに含まれる空気量が大きい。
フェルト５２Ｂは、厚さ０．８ｍｍのポリエステルとポリウレタンの混合不織布、密度３００ｋｇ／ｍ３、目付２４０ｇ／ｍ２である。
【００２３】
弾性体２１は、高弾性率を有するステンレス鋼またはインバー鋼等の鉄合金により略円環状に形成されている。弾性体２１のＺプラス側は、複数のスリットが形成された櫛歯部２１Ａとなっている。弾性体２１のＺマイナス側の端面には、圧電素子２２が導電性を有する接着剤等によって接着されている。
【００２４】
図５に示すように弾性体２１は、櫛歯部２１Ａ、ベース部２１Ｂ、ヒレ部２１Ｃを有する。
櫛歯部２１Ａは、圧電素子２２が接合される面とは反対側の面に、複数の溝を切って形成され、この櫛歯部２１Ａの先端面は、ロータ４０に加圧接触され、ロータ４０を駆動する駆動面２１Ｄとなる。櫛歯部２１Ａを設ける理由は、圧電体１３の伸縮により駆動面２１Ｄに生じる進行波の中立面をできる限り圧電体１３側へ近づけ、これにより駆動面２１Ｄの進行波の振幅を増幅させるためである。
【００２５】
ベース部２１Ｂは、弾性体２１の周方向に連続した部分であり、ベース部２１Ｂの櫛歯部２１Ａとは反対側の面（弾性体側接合面２１ｅ）に、圧電素子２２が接合されている。
【００２６】
ヒレ部２１Ｃは、弾性体２１の内径方向に突出した鍔状の部分である。ヒレ部２１Ｃの内径方向への突出長さは、圧電素子２２径方向の幅よりも小さい。
このヒレ部２１Ｃの内径側の周方向の１箇所に、切欠き２１Ｆが設けられている。この切り欠き２１Ｆが、上述した中筒１１の突起部１１Ｄに嵌ることにより、弾性体２１の周方向の回転が規制される。また、ヒレ部２１Ｃは、その内径側の面が、中筒１１の外周面と非固定状態で接することによって径方向に位置規制されている。
【００２７】
本実施形態でヒレ部２１Ｃの配置は、好ましくは、ステータ２０のベース部２１Ｂの厚みと圧電素子２２の厚みの和の中間位置から、プラスマイナス１０％の位置である。換言すると、圧電素子２２の下面（Ｚマイナス側端面）から、ベース部２１Ｂの上側（Ｚプラス側の端部、ベース部２１Ｂと櫛歯部２１Ａとの境界）までの幅の、下から４０％〜６０％の位置である。さらに好ましくは中間位置である。これは、この位置における振動が最も小さいからである。
【００２８】
図６はベース部２１Ｂ及びヒレ部２１Ｃの部分の断面図である。図６（Ａ）は、本実施形態を示したもので、ヒレ部２１Ｃの厚さは機械加工の容易さから、ベース部２１Ｂの厚さの１５〜２０％で一定としてある。
ただし、これに限定されず、図６（Ｂ）に示すように、ヒレ部２１Ｃを、ベース部２１Ｂに連結されている部分よりも内径側の端面側において厚みが増加するようにしてもよい。この場合、より振動が防止される。
【００２９】
圧電素子２２は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機能を有する圧電素子である。圧電素子２２は、図示しない電極部が形成されており、この電極部にフレキシブルプリント基板が電気的に接続されて駆動信号が供給されるようになっている。圧電素子２２は、フレキシブルプリント基板を介して供給される駆動信号によって伸縮し、弾性体２１を振動させる。なお、圧電素子２２は、電歪素子を用いてもよい。
そして、ステータ２０は、圧電素子２２の伸縮によって弾性体２１における櫛歯部２１Ａの先端面に進行波を生じ、櫛歯部２１Ａの先端面が加圧接触している後述するロータ４０を回転駆動する。
【００３０】
つぎに、前述した図２および図３に加えて図７を参照し、ロータ４０について詳細に説明する。図７は、ロータ４０及び回転支持ユニット３０の拡大断面図である。
【００３１】
ロータ４０は、アルミニウム合金等によって、略円環状に形成されている。
ロータ４０は、その端面が櫛歯部２１Ａの先端面２１ａに接触する円筒状の摺動部４１と、摺動部４１よりも大径の円筒状の本体部４２と、摺動部４１の外周側から本体部４２の内周側まで径方向に延び、摺動部４１と本体部４２とを連結する第１フランジ部４３と、を含む。
【００３２】
また、ロータ４０は、本体部４２における、振動部２０に対して軸方向反対側（Ｚプラス側）の内周面から内径側に突出した第２フランジ部４４を有する。なお、本体部４２と第２フランジ部４４とを合わせてハット部４５という。ロータ４０は一体部材であるが、図７においては、各部を明確にするために点線で各部を区切って示す。
【００３３】
図７に示すように、摺動部４１の軸方向長さ（厚さ、高さ、ハンマ厚）ａ、第１フランジ部４３の軸方向長さ（厚さ）ｂ、第１フランジ部４３の径方向の長さｃとする。そして、摺動部４１の軸方向長さａを第１フランジ部４３の軸方向長さｂで割ったａ／ｂとｃとの関係を変えて、振動アクチュエータ１０の最大トルクと、振動アクチュエータ１０における異音の発生状態を測定した結果を下の表１に示す。
【００３４】
【表１】
2014087151.tif 000003
【００３５】
表１に示すように、ａ／ｂ：ｃが１３：１の場合は、十分な最大トルクが得られず、また異音の発生量も多くなり、ａ／ｂ：ｃが２：１のときは、異音の発生は低減されるが、十分な最大トルクが得られない。
【００３６】
ａ／ｂ：ｃが１３：１の場合に異音特性が悪化するのは、ｃに対してａ／ｂが大きい場合、ステータ２０からの振動がロータ４０のハット部４５に伝わりやすく、ロータ４０が異常振動を起こして異音が発生するからであると考えられる。したがって、ｃに対してａ／ｂの値が大きい場合は好ましくない。
【００３７】
また、第１フランジ部４３の径方向の長さｃをａ／ｂに対して長くすると、ａ／ｂを大きくしたのと同様にヒレ部の断面二次モーメントが下がる。このため、異音は発生しにくくなる。しかし、ロータ４０が径方向に大きくなるため、スペース効率は低下する。加えて、本実施形態のような摺動部４１が第１フランジ部４３に対し、内径側に位置するような構成では、ステータ２０の内径側で摺動することになるため発生トルクは低下する。したがって、ｃに対してａ／ｂの値が小さい場合も好ましくない。
【００３８】
そこで、本実施形態では、摺動部４１の軸方向の厚みａを第１フランジ部４３の軸方向の厚みｂで割った値ａ／ｂに対する、第１フランジ部４３の径方向の幅ｃの比、すなわちａ／ｂ：ｃを、４：１〜９：１とする。
このように、本実施形態ではａ／ｂ：ｃが４：１〜９：１であるので、表１に示すように振動アクチュエータ１０における発生トルク・異音特性のバランスを保つことができる。
【００３９】
本実施形態において、摺動部４１におけるステータ２０と接触する駆動面４１Ａ、に、耐久性の薄膜４１ａが塗布されている。この薄膜４１ａは、ポリアミドイミドを主成分とし、ヤング率が４Ｇｐａ以上で、膜厚が５０μｍ以下である。このように薄膜４１ａが塗布されているので、磨耗等による劣化が少なく、耐久性が向上する。
【００４０】
次に、回転支持ユニット３０について説明する。
ロータ４０は、ハット部４５に内挿された回転支持ユニット３０の第１ホルダ３１によって支持されている。
回転支持ユニット３０は、第１ホルダ３１と第２ホルダ３３とでボールユニット３２を軸方向（スラスト方向）に挟み、ボールユニット３２が軸方向の力を受けて第１ホルダ３１と第２ホルダ３３との相対回転を許容するいわゆるスラストベアリングを構成している。第１ホルダ３１が一般的なスラストベアリングにおける外輪に対応し、第２ホルダ３３は内輪に対応する。
【００４１】
回転支持ユニット３０は、第２ホルダ３３が中筒１１に対して摺動移動可能に嵌合して中筒１１に装着されている。第１ホルダ３１はロータ４０のハット部４５に固定されてロータ４０を支持している。第１ホルダ３１の後述する外環部３１Ｃとロータ４０のハット部４５との間にはロータ側振動吸収部材５３が配置されている。
【００４２】
回転支持ユニット３０のＺマイナス側には、中筒１１の端部に固定された固定リング５４との間に軸方向に圧縮変形されるウェーブワッシャ５１が配置されている。
固定リング５４は、ステンレス製であり、内周に突設されたバヨネット爪５４Ａが、中筒１１の外周に形成されたＺマイナス側に開放する嵌入部１１Ｂから嵌入して周方向に延びる係合溝１１Ｃに係合し、Ｚプラス方向における位置が規定されると共にＺマイナス方向には所定量移動可能として中筒１１に装着されている。
【００４３】
本実施形態において、この固定リングのバヨネット爪５４Ａは、固定リング５４の内周の６箇所に設けられている。６箇所に設けられているため、バヨネット爪が３箇所に設けられている一般的な場合よりも、加圧を分散させることが可能で、中筒１１の変形量が小さくなる。したがって、中筒１１の厚みを薄くすることができ、径方向のスペース最小化を図ることができる。
また、バヨネット爪５４Ａの係りを中筒１１に配置する関係で、バヨネット爪５４Ａは中筒１１の型割りの倍数が適切である。中筒１１の型割りが２つの場合、バヨネット爪５４Ａは４爪。３つの場合、バヨネット爪５４Ａは６爪，４つの場合、バヨネット爪５４Ａは８爪が最適である。本実施形態においては、中筒の型割りを３として、バヨネット爪５４Ａは６爪である。
【００４４】
つぎに、前述した図２および図３に加えて図７を参照し、回転支持ユニット３０について詳細に説明する。
図７は、回転支持ユニット３０の拡大断面図である。
回転支持ユニット３０は、前述したように、第１ホルダ３１と、ボールユニット３２と、第２ホルダ３３と、により構成されている。
【００４５】
第１ホルダ３１は、軸方向に所定厚さを有する円環状の内環部３１Ａと、内環部３１Ａと同一外周でＺプラス側に所定長さに延設された短筒状の筒部３１Ｂと、筒部３１ＢのＺプラス側の端部外周側に形成された大径の外環部３１Ｃと、を備えている。
内環部３１ＡにおけるＺプラス側の面は軸線と直交する第１面３１Ａａとなっており、この第１面３１Ａｓに軌道溝３１Ｄが周方向に形成されている。軌道溝３１Ｄの軌道面３１Ｄｓは、後述する第１ホルダ３１における剛球３２Ｂの周面と略等しい円弧状に形成されている。
【００４６】
筒部３１Ｂは、その軸方向の長さが内環部３１ＡのＺプラス側に配設される後述するボールユニット３２および第２ホルダ３３を覆い得るように設定されており、内部はボールユニット３２および第２ホルダ３３の収容空間３４となっている。
そして、第１ホルダ３１は、その内環部３１Ａおよび筒部３１Ｂがロータ４０のハット部４５の内周に嵌合し、ロータ４０を支持している。
【００４７】
また、外環部３１Ｃには、そのＺプラス側に突出して出力ピン３１Ｅが植設されている。
この出力ピン３１Ｅには、図８に示す出力部材６０が取り付けられ、ロータ４０の回転出力が出力部材６０を介してカム筒５に伝達される。図８は、出力ピン３１Ｅと、その出力ピン３１Ｅに取り付けられた出力部材６０との嵌合状態を示した図である。本実施形態において、図示するように、径方向の隙間ＧＲ及び軸方向の隙間ＧＡ、ともに、好ましくは０．２ｍｍ以上、さらに好ましくは０．３ｍｍ以上である。
【００４８】
これは、本実施形態のロータ４０が、径方向、軸方向、回転方向に自由度があるため、出力ピン３１Ｅと、その出力ピン３１Ｅに取り付けられる出力部材６０との間には、適切な隙間が必要となるからである。
径方向、軸方向ともに隙間がないと、ロータ４０の動きにより出力ピン３１Ｅの位置がずれたときに、反力が生じて振動アクチュエータ１０にダメージを与える。最適には径方向の自由度の和よりも径方向のクリアランスが必要であり、軸方向も同様である。
【００４９】
外環部３１Ｃとロータ４０のハット部４５との間には、ロータ側振動吸収部材５３が配置されている。
ロータ側振動吸収部材５３として、本実施形態ではゲルを用いる。ゲルは、分散系の一種で、ゾルのような液体分散媒のコロイドであるが、分散質のネットワークにより高い粘性を持ち流動性を失い、系全体としては固体状になったものである。
本実施形態のゲルは中空状のフィラーを含むものである。中空状のフィラーの粒径が２５から１５０マイクロメートル、フィラー充填量は３５から５０重量％である。このように中空フィラーを含むことにより、アスカー硬度が向上し、異常振動による回転特性の劣化、音発生の抑制が図られている。本実施形態では、ゲルに受ける加圧の面圧０．０６Ｎ／ｍｍ２であり、厚みは１．３ｍｍである。なお、加圧力量が半分の場合、厚みは１ｍｍが適当である。
【００５０】
ボールユニット３２は、リング状のリテーナ３２Ａによって、複数の剛球３２Ｂを周方向に所定間隔で回転自在且つ脱落不能に保持している。ボールユニット３２は、第１ホルダ３１における内環部３１Ａと第２ホルダ３３との間に介設され、剛球（ボール）３２Ｂは内環部３１Ａにおける軌道溝３１Ｄと第２ホルダ３３における後述する軌道溝３３Ａに嵌まる。
【００５１】
第２ホルダ３３は、第１ホルダ３１における内環部３１Ａと略対応する所定厚さの円環状であって、そのＺマイナス側の面は軸線と直交する第２面３３Ａｓとなっており、この第２面３３Ａｓに軌道溝３３Ｂが周方向に形成されている。軌道溝３３Ｂの軌道面３３Ｂｓは、第１ホルダ３１における剛球３２Ｂの周面と略等しい円弧状に形成されている。
第２ホルダ３３は、中筒１１の外周に摺動移動可能に嵌合し、中筒１１のＺマイナス側の端部に固定された固定リング５４との間に配置されたウェーブワッシャ５１によってＺマイナス側に押圧付勢されている。
【００５２】
上記のように構成された回転支持ユニット３０は、第２ホルダ３３がウェーブワッシャ５１によってＺマイナス側に押圧付勢され、その付勢力は、ボールユニット３２の剛球３２Ｂを第２ホルダ３３（軌道溝３３Ｂ）と第１ホルダ３１における内環部３１Ａ（軌道溝３１Ｄ）の間に挟むように作用し、さらに第１ホルダ３１およびロータ側振動吸収部材５３を介して第１ホルダ３１が保持するロータ４０をステータ２０に圧着させるように作用する。
【００５３】
ボールユニット３２は、その剛球３２Ｂが第２ホルダ３３の軌道溝３３Ｂと第１ホルダ３１における内環部３１Ａの軌道溝３１Ｄに嵌まり、これによって、第２ホルダ３３から作用する付勢力（スラスト力）を第１ホルダ３１に伝達すると共に第１ホルダ３１を軸中心に調芯された状態に保持する。さらに、剛球３２Ｂは、軌道溝３３Ａおよび軌道溝３１Ｄに沿って転がることで、第２ホルダ３３に対する内環部３１Ａ（第１ホルダ３１）の低摩擦での相対回転を可能とする。
ボールユニット３２（および第２ホルダ３３）は第１ホルダ３１における筒部３１Ｂの内部の収容空間３４に位置している。これにより、筒部３１Ｂが第１ホルダ３１の回転時におけるボールユニット３２の剛球３２Ｂの転動振動の外部への漏出を抑制するように機能する。
【００５４】
本実施形態の振動アクチュエータ１０は、中筒１１のフランジ部１１Ａにステータ側振動吸収部材５２を配置し、ステータ２０、ロータ４０と重ね、ウェーブワッシャ５１を配置して、固定リング５４を中筒１１にバヨネット結合することにより製造される。
このように製造された振動アクチュエータ１０においてアクチュエータ部１２は、図２中に作用する力を矢印で示すように、回転支持ユニット３０がウェーブワッシャ５１の弾性復帰力でＺマイナス側に押圧付勢され、ロータ側振動吸収部材５３を介してロータ４０（摺動部４１４２の端面）をステータ２０（弾性体２１）に加圧接触させる。
ステータ２０における圧電素子２２への駆動信号の供給により弾性体２１の櫛歯部２１Ａの先端面に生ずる進行波によって回転駆動されと、ロータ４０は第１ホルダ３１と共に回転する。そして、その回転力は第１ホルダ３１に植設された出力ピン３１Ｅから図１に示したカム筒５に伝達される。
【００５５】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態では、突起部１１Ｄと切欠き２１Ｆとが係合する。この係合によってステータ２０の径方向の移動が規制される。しかし、ヒレ部２１Ｃは中筒１１に対して軸方向には固定されていない（自由度を有する）。
【００５６】
ここで、ヒレ部２１Ｃが中筒１１に完全固定されている場合を比較形態として説明する。図９は、本実施形態とヒレ部２１Ｃの長さが同じで、内径側に延びる場合であって、かつヒレ部２１Ｃをフランジ部１１Ａに接着した場合である。比較形態において、圧電素子２２が振動した場合の弾性体２１に発生する振動を示したものである。
ヒレ部２１Ｃを接着した場合、図示するように、弾性体２１の櫛歯部２１Ａには、内径側と外径側とに交互に傾く振動が発生する。この動きが発生すると、回転出力が低減するだけでなく、異常振動が発生し、振動アクチュエータ１０の静寂性が阻害される。また、周波数のずれも生じ、動作効率も減少する。
【００５７】
これに対して、ヒレ部２１Ｃの径方向長さを、圧電素子２２の内外径差以上することにより、この振動を防止することも出来るが、その場合、ステータ２０のサイズが径方向に大きくなる。
【００５８】
本実施形態によると、ヒレ部２１Ｃが軸方向に固定されておらず、図８のような振動は生じない。このため、回転出力の低減がなく、異常振動が発生せず、振動アクチュエータ１０の静寂性が保たれる。また、周波数のずれも生じないため、動作効率の減少もない。
また、ヒレ部２１Ｃの径方向長さは、圧電素子２２の内外径差以上にする必要もないため、ステータ２０のサイズの増加が防止される。
【００５９】
（２）本実施形態で、ヒレ部２１Ｃの配置は、ステータ２０のベース部２１Ｂの厚みと圧電素子２２の厚みの和の中間位置から、プラスマイナス１０％の位置である。この位置に配置することで、ヒレ部２１Ｃの異常振動を効果的に妨げることができる。
【００６０】
（３）また、本実施形態においてヒレ部の厚さは、一定とした。これにより機械加工が容易となる。
【００６１】
（４）また、本実施形態では、ロータ４０側にウェーブワッシャ５１が設けられている。ロータ４０側は、金属等の第２面３３Ａｓ、軌道面３３Ｂｓ（ベアリング転動面）、ステンレスでできた固定リング５４のバヨネットで規制できるため、加圧力のコントロールが組立時に明確になり、振動特性が安定する。
【００６２】
（５）本実施形態では、圧電素子２２とフランジ部１１Ａとの間にステータ側振動吸収部材５２が配置されている。このステータ側振動吸収部材５２は、ポリエステルとポリウレタンとを含む不織布を２枚重ねたものである。
不織布５２Ａは、厚さ０．４ｍｍのポリエステル製スパンボンド不織布、密度２４０ｋｇ／ｍ３、目付１００ｇ／ｍ２であり、フェルト５２Ｂは、厚さ０．８ｍｍのポリエステルとポリウレタンの混合不織布、密度３００ｋｇ／ｍ３、目付２４０ｇ／ｍ２である。
【００６３】
ここで、フェルトと５２Ｂと不織布５２Ａとの厚みを変えて騒音の発生量、及び低温での電力消費量を測定した結果を次に示す。
音  低温電力
Ａ）不織布（０．２ｍｍ）１枚                              △      ○
Ｂ）不織布（０．４ｍｍ）１枚                              ○      ◎
Ｃ）フェルト（０．４ｍｍ）１枚                            △      ×
Ｄ）フェルト（０．８ｍｍ）１枚                            ○      ×
Ｅ）フェルト（１．２ｍｍ）１枚                            ○      ×
Ｆ）不織布（０．２ｍｍ）＋フェルト（０．８ｍｍ）計２枚    ○      ○
Ｇ）不織布（０．４ｍｍ）＋フェルト（０．８ｍｍ）計２枚    ◎      ◎
ここで、Ｇ）は本実施形態である。
【００６４】
実験結果からより、密度が小さいもの（不織布）が、圧電素子２２側にあるほうが低温での電力低減につながることがわかる。
また、異常音については、圧電素子２２の振動が固定筒に伝達することで発生するためが、ポリエステルとポリウレタンの混合フェルトを用いると効果があることがわかる。フェルト５２Ｂは厚くしすぎても効果に変化はなく、０．６〜１ｍｍ厚が最適である。また、不織布は０．３ｍｍ厚以上の厚みにより効果がある。
以上より、Ｇ）に示す本実施形態のように、このように、フェルト５２Ｂに比べて密度（目付け）が小さい不織布５２Ａを圧電素子２２側に配置すると、ステータ２０の振動を阻害せず、振動アクチュエータ１０の出力効率が向上する。
【００６５】
（６）本実施形態によると、出力ピン３１Ｅとその出力ピン３１Ｅに取り付けられる出力部材６０との間には、０．２ｍｍ以上の隙間があるため、ロータ４０の動きにより出力ピン３１Ｅの位置がずれることによって、反力により振動アクチュエータ１０にダメージを与えることがない。
【００６６】
（７）固定リング５４のバヨネット爪５４Ａは、固定リング５４の内周の６箇所に設けられている。本実施形態によると、このように６箇所に設けられているため、３バヨネット爪が３箇所に設けられている場合よりも、加圧を分散させることが可能で、中筒１１の変形量が小さくなる。したがって、中筒１１の厚みを薄くすることができ、径方向のスペース最小化を図ることができる。
（８）また、バヨネット爪５４Ａが中筒１１の片割りの倍数であるので、中筒１１の係りの製造が容易である。
【００６７】
（９）本実施形態では、第１ホルダ３１の内側にスラストベアリングが配置されているので、ユニットの全長が短縮される。
【００６８】
（１０）本実施形態によるとロータ４０の摺動部４１の軸方向長さａ（ハンマ厚）を第１フランジ部４３の軸方向長さｂ（厚さ）で割った値ａ／ｂに対して、第１フランジ部の径方向長さｃを適正範囲にすることで、静粛性と高トルクの両立を図ることが可能となる。
【００６９】
（１１）本実施形態では、ロータ４０の摺動部４１の軸方向長さａ（ハンマ厚）を第１フランジ部４３の軸方向長さｂ（厚さ）で割った値ａ／ｂに対して、第１フランジ部の径方向長さｃが短いので、振動アクチュエータ１０の径が短縮され、小型化が可能となる。
【００７０】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態のカメラ１は、レンズ鏡筒３が交換レンズである例を示すが、これに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒であってもよい。
（２）中筒１１の外周面に設けた突起部１１Ｄと、ヒレ部２１Ｃの切欠き２１Ｆの数は、本実施形態において１であるが、これに限定されず、これ以上であってもよい。
（３）本実施形態でステータ側振動吸収部材５２は２枚の不織布により製造したが、これに限定されず、２以上であってもよい。
（４）本実施形態で、ヒレ部２１Ｃの厚さは機械加工の容易さから、一定としたが、これに限定されず、ヒレ部２１Ｃを、ベース部２１Ｂに連結されている部分よりも内径側の端面側において厚みが増加するようにしてもよい。
（５）本実施形態においてバヨネット爪５４Ａの数を６としたが、これに限定されず、それ以上であってもよい。
（６）本実施形態において、摺動部４１におけるステータ２０と接触する駆動面４１Ａに薄膜４１ａを塗布したが、これに限定されない。ステータ２０の駆動面４１Ａと接触する側の摺動面２１Ａａ（図２）に、耐久性の薄膜を塗布してもよい。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００７１】
１：カメラ、１０：振動アクチュエータ、１１：中筒（固定筒）、１１：該中筒、１１Ａ：フランジ部、１１Ｄ：突起部、１２：アクチュエータ部、１３：圧電体、２０：ステータ、２０：振動部、２１：弾性体、２１Ｂ：ベース部、２１Ｃ：ヒレ部、２１Ｆ：切欠き、２２：圧電素子、３１Ｅ：出力ピン、３２：ボールユニット、４０：ロータ、４１：摺動部、４１Ａ：駆動面、４１ａ：薄膜、４２：本体部、４３：第１フランジ部、４４：第２フランジ部、４５：ハット部、５１：ウェーブワッシャ、５２：ステータ側振動吸収部材、５２Ａ：不織布、５２Ｂ：フェルト、５３：ロータ側振動吸収部材、５４：固定リング、５４Ａ：バヨネット爪、６０：出力部材
【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】
2014087151.tif 000010
【図８】
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【図９】
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