(57)【要約】  進行波により駆動されるロータを有する振動アクチュエータ。  回転軸の周りに形成された円筒状の被駆動面を有するロータと、回転軸と同軸に形成されて被駆動面接する駆動面を有するステータと、駆動面を周方向に分割した複数の領域を互いに異なる位相で径方向に変位させて、周方向に進行する進行波を駆動面に発生させる駆動部とを備え、駆動部によりステータに生じた進行波がロータを回転軸の周りに回転させる。上記振動アクチュエータにおいて、駆動面は、回転軸に対して対称な複数の箇所で被駆動面に接して駆動力を伝えてもよい。
2009066467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周りに形成された円筒状の被駆動面を有するロータと、
前記回転軸と同軸に形成されて前記被駆動面に接する駆動面を有するステータと、
前記駆動面を周方向に分割した複数の領域を互いに異なる位相で径方向に変位させて、前記周方向に進行する進行波を前記駆動面に発生させる駆動部と
を備え、前記駆動部により前記ステータに生じた進行波が前記ロータを前記回転軸の周りに回転させる振動アクチュエータ。
【請求項２】
前記駆動面は、前記回転軸に対して対称な複数の箇所で前記被駆動面に接して駆動力を伝える請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項３】
前記ステータは、前記被駆動面と同軸な中空円筒状の駆動面を有し、
前記ロータは、前記ステータの内側に配されて、前記被駆動面を前記駆動面に内側から接触させる
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】
前記ロータは、前記回転軸の方向に加圧された場合に、径を拡大して前記被駆動面を前記駆動面に押しつける変形を生じる弾性部材を含む請求項３に記載の振動アクチュエータ。
【請求項５】
前記ロータは、前記回転軸を中心に挿通された皿バネを含む請求項４に記載の振動アクチュエータ。
【請求項６】
前記ロータは、前記回転軸を中心に挿通され、周縁が互いに接するように向かい合い合わせに配された一対の皿バネを含む請求項５に記載の振動アクチュエータ。
【請求項７】
前記駆動部は、前記駆動面の裏面に配されて、前記周方向に伸縮する電気機械変換素子を含む請求項１から請求項６までのいずれかに記載の振動アクチュエータ。
【請求項８】
前記ステータは、前記回転軸に垂直な面内に配された円板部、および、前記円板の端部から前記回転軸に平行な方向に延伸して前記ロータの周縁と接触する円筒部を有し、
前記ロータは、前記円板部から離間して配される請求項１から請求項７までのいずれかに記載の振動アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載の振動アクチュエータと、
光学部材、前記光学部材を収容するレンズ鏡筒、および前記レンズ鏡筒の内部に設けられて、前記光学部材を駆動する振動アクチュエータを有するレンズユニットと、
前記レンズユニットによって結像された画像を撮像する撮像部と、
前記振動アクチュエータおよび前記撮像部を制御する制御部と
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および撮像装置に関する。より詳細には、電気機械変換素子を用いて形成された電気機械変換部を有する振動アクチュエータ、並びに当該振動アクチュエータを備えた撮像装置に関する。なお、本出願は、下記の日本出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
特願２００７−３０２２８６号    出願日  ２００７年１１月２１日
【背景技術】
【０００２】
振動アクチュエータは、駆動部が発生した振動を、特定の運動等に変換して外部に伝達する。駆動部は、圧電素子等を備え、周期的に変化する駆動電圧を印加されて振動を発生する。【０００３】
特許文献１には、互いに異なる方向に分極された複数の圧電素子が積層された電気機械変換部を備える超音波モータが記載されている。この超音波モータは、複数の圧電素子に位相が異なる駆動電圧が印加されることにより、丸棒の先端に円運動を発生させる。【０００４】
特許文献２には、多角形の複数の電極膜を有する圧電素子を備える振動波駆動装置が記載されている。この振動波駆動装置は、電極膜の各々に駆動電圧を印加することにより、ロータに円運動を発生させる。
【特許文献１】特開平０３−２８９３７５号公報
【特許文献２】特開２００６−１７９５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された振動アクチュエータは、円運動する丸棒またはロータと圧電素子とが軸方向に積層された構造を有する。このため、部材の厚さが積み重なって軸方向の寸法が長くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、回転軸の周りに形成された円筒状の被駆動面を有するロータと、回転軸と同軸に形成されて被駆動面接する駆動面を有するステータと、駆動面を周方向に分割した複数の領域を互いに異なる位相で径方向に変位させて、周方向に進行する進行波を駆動面に発生させる駆動部とを備え、駆動部によりステータに生じた進行波がロータを回転軸の周りに回転させる振動アクチュエータが提供される。【０００７】
上記振動アクチュエータにおいて、駆動面は、回転軸に対して対称な複数の箇所で被駆動面に接して駆動力を伝えてもよい。【０００８】
また、上記振動アクチュエータにおいて、ステータは、被駆動面と同軸な中空円筒状の駆動面を有し、ロータは、ステータの内側に配されて、被駆動面を駆動面に内側から接触させてもよい。【０００９】
更に、上記振動アクチュエータにおいて、ロータは、回転軸の方向に加圧された場合に、径を拡大して被駆動面を駆動面に押しつける変形を生じる弾性部材を含んでもよい。【００１０】
また更に、上記振動アクチュエータにおいて、ロータは、回転軸を中心に挿通された皿バネを含んでもよい。【００１１】
また更に、上記振動アクチュエータにおいて、ロータは、回転軸を中心に挿通され、周縁が互いに接するように向かい合い合わせに配された一対の皿バネを含んでもよい。【００１２】
また更に、上記振動アクチュエータにおいて、駆動部は、駆動面の裏面に配されて、周方向に伸縮する電気機械変換素子を含んでもよい。【００１３】
また更に、上記振動アクチュエータにおいて、ステータは、回転軸に垂直な面内に配された円板部、および、円板の端部から回転軸に平行な方向に延伸して皿バネの周縁と接触する円筒部を有し、皿バネは、円板部から離間して配されてもよい。【００１４】
また、本発明の第２の態様として、上記振動アクチュエータと、光学部材、光学部材を収容するレンズ鏡筒、およびレンズ鏡筒の内部に設けられて、光学部材を駆動する振動アクチュエータを有するレンズユニットと、レンズユニットによって結像された画像を撮像する撮像部と、振動アクチュエータおよび撮像部を制御する制御部とを備える撮像装置が提供される。【００１５】
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発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係る振動アクチュエータ１００の分解斜視図である。
【図２】振動アクチュエータ１００の縦断面図である。
【図３】駆動部１６０の動作を示す平面図である。
【図４】駆動部１６０へ供給される駆動電力の位相関係を示す図である。
【図５】ステータ１５０のロータ１４０に対する作用を説明する平面図である。
【図６】振動アクチュエータ１００の他の構造を示す縦断面図である。
【図７】振動アクチュエータ１００のまた他の構造を示す縦断面図である。
【図８】ステータ１５０の他の形状を単独で示す斜視図である。
【図９】ステータ１５０のまた他の形状を単独で示す斜視図である。
【図１０】ステータ１５０の更に他の形態を示す斜視図である。
【図１１】ステータ１５０の平面図である。
【図１２】振動アクチュエータ１００のまた他の構造を示す断面図である。
【図１３】ステータ１５０および駆動部１６０の形態を示す斜視図である。
【図１４】ステータ１５０および駆動部１６０の平面図である。
【図１５】振動アクチュエータ１００の更に他の構造を示す断面図である。
【図１６】ステータ１５０および駆動部１６０の構造を示す斜視図である。
【図１７】振動アクチュエータ１００を備えた撮像装置４００の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１００  振動アクチュエータ、１１０  回転軸、１１１、１１３  ねじ溝部、１１２  ナット、１１５  段差部、１１７  係止溝、１１９  抜け止め部、１２０  上ケース、１２２  カバー部、１２４  軸受け部、１３０  押さえ部材、１３２  ワッシャ、１３４  押さえバネ、１４０  ロータ、１４２  皿バネ、１４１  挿通穴、１４３  係止突起、１４５  被駆動面、１５０  ステータ、１５１  縦溝、１５２  駆動面、１５３  スリット、１５４  円板部、１５５  ねじ山、１５６、２６２  角穴、１５７  リングねじ、１５８、１５９  切り込み、１６０  駆動部、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１６７、１６８  電極、１６９  圧電材料板、１７０  下ケース、１７２  カップ部、１７４  軸支穴、１７６  回り止め部、１７８  支持面、１８０  歯車、１８２  歯部、１８４  軸穴、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、４２４  コンペンセータレンズ、４２６  フォーカシングレンズ、４２８  メインレンズ、４３０  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  撮像素子、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
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。しかしながら、以下の実施形態は請求の範囲に係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。【００１９】
図１は、一実施形態に係る振動アクチュエータ１００の分解斜視図である。以下の説明において、説明の便宜の為に、図面の表示に従って「上」または「下」と方向を記載する場合がある。しかしながら、これらの記載は、振動アクチュエータ１００が図示された方向に限って使用されることを意味するものではない。【００２０】
振動アクチュエータ１００は、回転軸１１０、ナット１１２、上ケース１２０、押さえ部材１３０、ロータ１４０、ステータ１５０、駆動部１６０、下ケース１７０および歯車１８０を備える。歯車１８０は、周面に歯部１８２を有するピニオンギアであり、中央に軸穴１８４を有する。振動アクチュエータ１００は、歯部１８２に噛み合った他のギアを回転駆動する。【００２１】
回転軸１１０は、全体として円柱状で、ねじ溝部１１１、１１３、段差部１１５、係止溝１１７および抜け止め部１１９を有する。一方のねじ溝部１１１は回転軸１１０の上端に隣接して形成される。ねじ溝部１１１にはナット１１２が螺着される。【００２２】
他方のねじ溝部１１３は、回転軸１１０の長手方向中程に形成される。ねじ溝部１１３には、押さえ部材１３０が螺着される。ねじ溝部１１３に螺着された押さえ部材１３０は、回転させることにより回転軸１１０の軸方向に移動できる。【００２３】
段差部１１５は、回転軸の他の部分に対して大径化された部分の上面に形成され、回転軸１１０の中程よりもやや下に配置される。また、係止溝１１７は、回転軸１１０の全長にわたって、軸方向に形成される。抜け止め部１１９は、段差部１１５以下に形成された大径部分の下端にフランジ状に形成される。【００２４】
上ケース１２０は、カバー部１２２および軸受け部１２４を含む。カバー部１２２は、上端を円板に塞がれた円筒状の形状を有する。軸受け部１２４は、円板状の部分の中心に配され、挿通された回転軸１１０の上端側を軸支する。【００２５】
下ケース１７０は、下端を円板に塞がれた円筒状のカップ部１７２を含む。カップ部１７２の底面には、軸支穴１７４、回り止め部１７６および支持面１７８が形成される。軸支穴１７４は、カップ部１７２の底面中央を貫通して形成され、挿通された回転軸１１０の下端側を軸支する。【００２６】
支持面１７８は、軸支穴１７４の周囲に形成され、カップ部１７２の底面から隆起した平坦な水平面を有する。回り止め部１７６は、支持面１７８から更に隆起して四角柱をなす側面を有する。なお、回り止め部１７６の形状は、非円形であれば足り、四角柱に限定されない。【００２７】
ロータ１４０は、中央部が上方に向かって膨らんだ皿バネ１４２と、中央部が下方に向かって膨らんだ皿バネ１４２とを含む。一対の皿バネ１４２は、互いに同じ形状と寸法を有する。【００２８】
皿バネ１４２の各々は、中央に形成された挿通穴１４１と、挿通穴１４１の内側に向かって、径方向に突出した係止突起１４３とを有する。挿通穴１４１の内径は、回転軸１１０の細径部の外径よりも僅かに大きい。係止突起１４３は、係止溝１１７の水平断面形状と相補的な形状を有する。皿バネ１４２の外周面は、ステータ１５０から駆動力を受ける被駆動面１４５となる。【００２９】
ステータ１５０は、円板状の円板部１５４により下端を塞がれた円筒状の形状を有する。円板部１５４は、回り止め部１７６に対して相補的な形状の角穴１５６を中央に有する。円筒状の部分の内周面は、ロータ１４０の外径と略同じ内径を有する駆動面１５２をなす。【００３０】
駆動部１６０は、圧電材料板１６９と、複数の電極１６１〜１６８とを含む。圧電材料板１６９は、ステータ１５０の外径と略同じ外径を有する円板をなす。また、圧電材料板１６９は、回り止め部１７６に対して相補的な形状を有する角穴１５６を中央に有する。【００３１】
電極１６１〜１６８は、圧電材料板１６９の円形の面を周方向に等分するセクタ状の形状をそれぞれ有して、互いに離隔して圧電材料板１６９の一方の面に配置される。なお、図上では見えないが、圧電材料板１６９における電極１６１〜１６８と反対側の円形の面には、連続した単一の共通電極が全面に形成される。【００３２】
図２は、振動アクチュエータ１００の構造を示す縦断面図である。振動アクチュエータ１００は、下ケース１７０および上ケース１２０を合わせて形成された筐体の内部に形成される。筐体の内部には、中央に挿通された回転軸１１０に沿って、下から順に配置された駆動部１６０、ステータ１５０、ロータ１４０および押さえ部材１３０が配される。【００３３】
回転軸１１０は、軸受け部１２４を介してカバー部１２２から軸支される。回転軸１１０の上端にはナット１１２が螺着され、軸受け部１２４からの脱落が防止される。また、抜け止め部１１９が下ケース１７０の下面に当接して、回転軸１１０の上方への変位を制止する。歯車１８０は、下ケース１７０から下方に突出した回転軸１１０の下端に装着され、回転軸１１０と共に回転する。【００３４】
駆動部１６０およびステータ１５０は、回転軸１１０の周囲で、回り止め部１７６に対して各々の角穴２６２、１５６を嵌合させている。従って、駆動部１６０およびステータ１５０は、下ケース１７０に対して回転しない。駆動部１６０は、回転軸１１０に対して直交するので、電極１６１〜１６８により圧電材料板１６９に画成された領域は、回転軸１１０に垂直な面内に円周方向に配される。【００３５】
ステータ１５０は、駆動面１５２が、円板部１５４に対して上方に延在するように、回転軸１１０と同軸に配される。ステータ１５０は、回転軸１１０に垂直な面内に配された円板部１５４と、円板部１５４の端部から回転軸１１０に平行な方向に延伸して皿バネ１４２の周縁と接触する駆動面１５２を内面に有する円筒部とを有する。これにより、回転軸１１０に面した、連続する円筒状の駆動面１５２が形成される。なお、駆動部１６０およびステータ１５０は、互いに接着されて一体化している。従って、駆動部１６０が変形した場合、ステータ１５０も共に変形する。【００３６】
ロータ１４０は皿バネ１４２を有する。皿バネ１４２は、周縁が互いに接するように、向かい合せに一対配される。これにより、皿バネ１４２に働く回転軸１１０に平行な方向の力が打ち消し合い、皿バネ１４２の周縁が確実に駆動面１５２に接触する。【００３７】
挿通穴１４１には、回転軸１１０が直接に挿通される。挿通穴１４１の内径は、回転軸１１０の外径よりも僅かに大きい。従って、皿バネ１４２の各々は、回転軸１１０に対して軸方向に自在に変位する。しかしながら、係止突起１４３が係止溝１１７に嵌まるので、回転軸１１０を軸とする回転方向については、回転軸１１０と一体的に回転する。【００３８】
更に、挿通穴１４１の内径は、回転軸１１０の段差部１１５の外径よりも小さい。従って、下側の皿バネ１４２は、段差部１１５の上に留まり降下しない。このように、皿バネ１４２は、円板部１５４から離間して配される。これにより、ロータ１４０とステータ１５０の間に間隙が生じ、互いに異なる変形または変位を妨げることがない。また、皿バネ１４２は、円板部１５４に対する摺動抵抗なしに効率よく回転する。【００３９】
押さえ部材１３０は、回転軸１１０のねじ溝部１１３に螺着され、下面において上側の皿バネ１４２に当接する。押さえ部材１３０は、回転させた場合に軸方向に変位するので、押さえ部材１３０を締め込むことによりロータ１４０を上方から押さえつけることができる。【００４０】
押さえ部材１３０により上方から押し下げられた場合、皿バネ１４２は、押さえ部材１３０から回転軸１１０に平行な方向に押圧力を受ける。押圧力を受けたロータ１４０は変形して径方向に拡がる。これにより、皿バネ１４２の被駆動面１４５は、ステータ１５０の駆動面１５２に向かって押し付けられる。ロータ１４０は、回転軸１１０を軸として回転自在に装着されているので、ステータ１５０の発生した進行波を受けて回転する。【００４１】
なお、上記のような振動アクチュエータ１００は、図２に示した方向に対して倒立させて実装することにより、ステータ１５０を下方に向かって開口させることができる。これにより、ロータ１４０およびステータ１５０の摺動により生じた塵芥が、カップ状のステータ１５０に蓄積することを防止できる。【００４２】
図３は、駆動部１６０の構造と動作とを説明する平面図である。電極１６１〜１６８および共通電極のいずれの間にも電位差がない場合、図３（ａ）に示すように、圧電材料板１６９は円形の形状を有する。【００４３】
これに対して、例えば接地電位に保たれた共通電極と、角穴２６２に対して対称な位置にある一対の電極、例えば電極１６３、１６７に電位差が生じた場合、電圧を印加された電極１６３、１６７を含む領域に生じた逆圧電効果により圧電材料板１６９は伸張する。これにより、図３（ｂ）に示すように、電圧を印加された電極１６３、１６７の配列方向に、圧電材料板１６９の径が大きくなる。駆動部１６０およびステータ１５０は接着により一体化されているので、駆動部１６０の変形はステータ１５０にも反映される。【００４４】
図４は、駆動部１６０に供給される駆動電圧の波形を示す図である。角穴２６２に対して対称に位置する電極１６１〜１６８に対しては、位相θが同相の交流電圧が印加される。また、互いに隣接する電極１６１〜１６８に対しては、位相θが順次９０°遅れた交流電圧が印加される。これにより、駆動部１６０は、円周方向に分割された領域が、互いに異なる位相で径方向に伸縮する。【００４５】
図５は、駆動電圧を印加された場合に生じるステータ１５０の動作と、ロータ１４０への作用を説明する図である。なお、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）および図５（ｄ）の相互の間に記入された矢印は、ステータ１５０の状態の遷移が循環して周期的に動作することを示す。【００４６】
駆動部１６０に接着されたステータ１５０は弾性を有する。従って、図中に矢印Ｅで示すように、駆動部１６０のある方向の径が長くなった場合、ステータ１５０の径も矢印Ｅの方向に長くなり、ロータ１４０およびステータ１５０の接触は弱くなる。一方、長くなった径と直交する径と交差する点Ｃにおいて、ロータ１４０およびステータ１５０は強く接触する。【００４７】
更に、時間の経過と共に電極１６１〜１６８のそれぞれに印加される駆動電圧は順次変化するので、ステータ１５０の径が長くなる箇所は、図中に矢印Ｍで示すように、ステータ１５０の周方向に移動する。これにより、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、径方向の伸縮を円周方向に進行させる進行波がステータ１５０に生じる。【００４８】
振動アクチュエータ１００は、ステータ１５０の振動エネルギーを、摩擦力によりロータ１４０の回転に変換する。即ち、進行波の生じたステータ１５０に対するロータ１４０の接触部の各位置において、ステータ１５０は微視的に楕円運動を生じている。【００４９】
これにより、ステータ１５０およびロータ１４０の接触部には、固着領域と滑り領域が分布する。固着領域では、ステータ１５０およびロータ１４０は同じ速度で変位する。一方、滑り領域では、ステータ１５０とロータ１４０の速度が異なり、摺動損失が生じる。これらの差分に応じて、ロータ１４０は回転する。【００５０】
このような回転駆動の効率を向上させるには、ロータ１４０をステータ１５０に対して適切な強さで押し付けることが求められる。この点、振動アクチュエータ１００は、押さえ部材１３０の締め込み量により皿バネ１４２の変形量を変化させ、ステータ１５０に対して適切な強さで押し付けることができる。【００５１】
また、回転軸１１０に対して対称に位置する電極１６１〜１６８に電圧が印加される。従って、ステータ１５０は、回転軸１１０に対して対称な複数の箇所でロータ１４０に駆動力を伝える。これにより、ロータ１４０に対して作用する径方向の力が打ち消しあうので、回転軸１１０がぶれにくい。【００５２】
なお、本実施形態では、電極１６１〜１６８により圧電材料板１６９を周方向に８分割した。しかしながら、分割数が８に限られないことはいうまでもなく、３分割以上であれば進行波を発生し得る。ただし、回転軸１１０に対して対称な位置でロータ１４０に駆動力を伝達することを考慮すると、分割数を偶数とすることが好ましい。【００５３】
また、圧電材料板１６９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、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等により形成できるがこれらに限定されるものではない。更に、本実施形態では圧電材料を用いたが、ＰＮＮ−ＰＴ（Ｐｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）系、ＰＭＮ−ＰＴ（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）系等の電歪材料を用いて駆動部１６０を形成することもできる。【００５４】
図６は、図１および図２に示した振動アクチュエータ１００の変形例を示す断面図である。なお、以下に説明する点を除くと、振動アクチュエータ１００は、図１および図２までに示した振動アクチュエータ１００と共通の構造を有する。そこで、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。【００５５】
この振動アクチュエータ１００は、ロータ１４０としての皿バネ１４２を押圧する部材として、押さえ部材１３０に換えて、押さえバネ１３４を備える。これにより、押さえ部材１３０をねじ込む作業無しに皿バネ１４２を押さえつけて、ステータ１５０に対する与圧を発生させることができる。従って、振動アクチュエータ１００の生産性が向上される。【００５６】
また、振動アクチュエータ１００は、押さえバネ１３４および皿バネ１４２の間に間挿されたワッシャ１３２を備える。これにより、上端が回転しないカバー部１２２に当接する押さえバネ１３４に押圧されつつ、ロータ１４０（皿バネ１４２）を円滑に回転させることができる。【００５７】
図７は、他の実施形態に係る振動アクチュエータ１００の構造を示す断面図である。なお、以下に説明する点を除くと、振動アクチュエータ１００は、図１および図２に示した振動アクチュエータ１００と共通の構造を有する。そこで、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。【００５８】
振動アクチュエータ１００は、ロータ１４０として単一の皿バネ１４２を備える。皿バネ１４２は、上方に膨らんだ状態で装着され、回転軸１１０を挿通される。【００５９】
回転軸１１０に沿って皿バネ１４２の直上には、押さえ部材１３０が装着される。押さえ部材１３０は、ねじ溝部１１３に螺着される。下方に向かって締め込まれた押さえ部材１３０は、皿バネ１４２の中心部を下方に押し下げる。これにより、皿バネ１４２は変形して径方向に拡がり、被駆動面１４５を駆動面１５２に押し付ける。【００６０】
振動アクチュエータ１００において、駆動電圧を供給された場合に駆動部１６０に生じた振動は、ステータ１５０を介して皿バネ１４２に伝えられる。これにより、皿バネ１４２が回転して、係止突起１４３を介して回転軸１１０を回転させる。【００６１】
なお、被駆動面１４５を含む皿バネ１４２の縁部は、下方に向かって僅かに屈曲する。これにより、皿バネ１４２の回転について抵抗となる円板部１５４への接触が最小限にと止められる。【００６２】
このように、単一の皿バネ１４２を用いて振動アクチュエータ１００を形成できる。これにより、部品点数を削減して、振動アクチュエータ１００の材料コスト低減できる。また、振動アクチュエータ１００の小型化、特に軸方向寸法の縮小に寄与する。【００６３】
図８は、振動アクチュエータ１００において用いることができるステータ１５０の他の形状を示す斜視図である。ステータ１５０は、中央に角穴１５６を有する円板部１５４と、円板部１５４の縁部において振動アクチュエータ１００の軸方向に起立した駆動面１５２とを有する。駆動面１５２は、円板部１５４の周方向に等間隔に配置され、軸方向に形成された多数の切り込み１５８により分割されている。これにより、駆動面の曲げ剛性が低下して、駆動部１６０の変形がステータ１５０の変形に反映されやすくなる。【００６４】
図９は、振動アクチュエータ１００において用いることができるステータ１５０のまた他の形状を示す斜視図である。ステータ１５０は、中央に角穴１５６を有する円板部１５４と、円板部１５４の縁部において振動アクチュエータ１００の軸方向に起立した駆動面１５２とを有する。駆動面１５２の内周面および外周面は、円板部１５４の周方向に等間隔に、軸方向に形成された多数の縦溝１５１を有する。これにより、駆動面の曲げ剛性が低下して、駆動部１６０の変形がステータ１５０の変形に反映されやすくなる。【００６５】
図１０は、振動アクチュエータ１００において用いることができるステータ１５０の更に他の形態を示す斜視図である。図示のように、ステータ１５０は、円板部１５４に形成された複数のスリット１５３を有する。【００６６】
図１１は、図１０に示すステータ１５０の平面図である。スリット１５３のそれぞれは、ステータ１５０の中心に対して同心状に配された円弧をなす。このようなスリット１５３を設けることにより、ステータ１５０の径方向の剛性が低下して、径方向に変形し易くなる。従って、円板状の駆動部１６０が発生した振動により、駆動面１５２に効率よく進行波が発生する。【００６７】
なお、図示の例では、ステータ１５０の円板部１５４に同心円弧状のスリット１５３を設けた。しかしながら、ステータ１５０の剛性を変化させる構造はこれに限られるわけではない。例えば、円板部１５４に同心状のコルゲーション（波状の襞）を形成する等、他の構造も選択し得る。【００６８】
図１２は、振動アクチュエータ１００のまた他の構造を示す断面図である。以下に説明する点を除くと、振動アクチュエータ１００は、図１および図２に示した振動アクチュエータ１００と共通の構造を有する。そこで、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。【００６９】
この振動アクチュエータ１００は、円板状の駆動部１６０に換えて、ステータ１５０の外周面、即ち、駆動面１５２の裏面に環状に形成された駆動部１６０を備える。環状の駆動部１６０はステータ１５０の外周面に一体的に形成されており、駆動部１６０が変形した場合は、ステータ１５０も共に変形する。【００７０】
図１３は、図１２に示す振動アクチュエータ１００で用いるステータ１５０および駆動部１６０の形態を示す斜視図である。ステータ１５０の外周面に形成された駆動部１６０は、更にその外周面に複数の電極１６１〜１６８を有する。【００７１】
このような駆動部１６０は、例えば、ステータを基材とした水熱合成法により圧電材料を合成することにより形成できる。水熱合成法では、基材の表面全体に圧電材料層が被着するので、切削、研磨等の機械加工により不要部分を除去することにより、図示のような駆動部１６０を形成できる。電極１６１〜１６８は、例えば、導体材料のペーストを電極パターンに従って塗布することにより形成できる。【００７２】
図１４は、図１３に示すステータ１５０および駆動部１６０の平面図である。このように、電極１６１〜１６８は、ステータ１５０の外周面を８分割した領域に、互いに分離して形成される。このような電極１６１〜１６８に図４に示した波形の駆動電圧を印加することにより、図１、図２および図６に示した振動アクチュエータ１００と同様に、ステータ１５０の駆動面１５２を循環する進行波が発生する。これにより、ロータ１４０を回転させることができる。【００７３】
このような構造においては、駆動面１５２の直近に駆動部１６０が配される。これにより、駆動部１６０が発生した進行波が、駆動面１５２を効率よく振動させる。なお、皿バネ１４２の被駆動面１４５は、駆動面１５２の高さの略中央に接することが好ましい。これにより、駆動面１５２の振動が安定する。【００７４】
図１５は、図１２から図１４までに示した振動アクチュエータ１００の変形例を示す断面図である。以下に説明する点を除くと、振動アクチュエータ１００は、図１２に示した振動アクチュエータ１００と共通の構造を有する。そこで、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。【００７５】
この振動アクチュエータ１００においては、ロータ１４０は円板をなす。ロータ１４０は、不可避な振動を除いて変形しない、高い剛性を有する。【００７６】
ロータ１４０の内周は、押さえ部材１３０により締結されて回転軸１１０に固定される。これにより、ロータ１４０および回転軸１１０は、一体的に回転する。ロータ１４０の外周面は、被駆動面１４５として、ステータ１５０の内周面に形成された駆動面１５２に当接する。【００７７】
ステータ１５０は、駆動面１５２の裏面に当たる外周面に駆動部１６０を有する。また、駆動面１５２は上方に延長され、その外周面は、上方に行くほど径が減少するテーパ状をなす。また、駆動面１５２の延長部分の外周面にはねじ山１５５が配される。更に、ステータ１５０は、上記のねじ山１５５に螺合するリングねじ１５７を有する。【００７８】
図１６は、図１５に示す振動アクチュエータで用いるステータ１５０および駆動部１６０の構造を示す斜視図である。図示のように、駆動面１５２の延長部分には、回転軸１１０と平行な方向に形成された複数の切り込み１５９が配される。【００７９】
これにより、リングねじ１５７を締め込んだ場合に、駆動面１５２の内径が減少する方向に締めつけ力が生じる。従って、図１５に示した振動アクチュエータ１００においては、リングねじ１５７を調整することにより、ステータ１５０およびロータ１４０の当接部分に対する与圧を調整できる。【００８０】
また、駆動部１６０は、外周面に複数の電極１６１〜１６８を有する。電極１６１〜１６８は、ステータ１５０の外周面を８分割して分離して形成される。このような電極１６１〜１６８に図４に示した波形の駆動電圧を印加することにより、図１、図２および図６に示した振動アクチュエータ１００と同様に、ステータ１５０の駆動面１５２を循環する進行波が発生する。これにより、ロータ１４０を回転させることができる。【００８１】
図１７は、振動アクチュエータ１００を備えた撮像装置４００の構造を模式的に示す縦断面図である。撮像装置４００は、レンズユニット４１０およびボディ４６０を含む。【００８２】
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。レンズユニット４１０は、光学部材４２０、光学部材４２０を収容する鏡筒４３０、および、鏡筒４３０の内部に設けられて光学部材４２０を駆動する振動アクチュエータ１００を含む。一方、ボディ４６０は、メインミラー５４０、ペンタプリズム４７０、接眼系４９０を含む光学系を有する。【００８３】
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。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。【００８４】
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強度分布等を測定する。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からの映像に重ねるハーフミラー４９２が配置される。【００８５】
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。【００８６】
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および撮像素子５００が順次配置される。シャッタ５２０が開放される場合、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素子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。【００８７】
一方、レンズユニット４１０は、図中で左側にあたる入射端から鏡筒４３０内に順次配列された、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を含む光学系を有する。光学系は、鏡筒４３０に収容される。また、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。【００８８】
更に、レンズユニット４１０は、鏡筒４３０の内部に、振動アクチュエータ１００を備える。振動アクチュエータ１００は、光軸方向について鏡筒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、鏡筒４３０の径を拡大することなく、振動アクチュエータ１００は鏡筒４３０内に収容される。振動アクチュエータ１００は、図示を省いた輪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。【００８９】
ここで、光学部材４２０の光軸方向中程では、フォーカシングレンズ４２６等の径が小さくなる。従って、鏡筒内にスペースをとりやすく、振動アクチュエータ１００を収容し易い。更に、振動アクチュエータ１００は軸方向の寸法が小さいので、光軸方向のスペースが限られる短焦点のレンズユニット４１０においても、鏡筒４３０の内部に容易に収容できる。【００９０】
更に、ボディ４６０は、ボディ４６０の内部であって、上記光学系の光路をはずれた位置に制御部５５０を備える。制御部５５０は、ボディ４６０内部の各部の動作を制御するに留まらず、マウント４５０を介して電気信号を送受信することにより、レンズユニット４１０内部の、振動アクチュエータ１００を含む部材の動作も制御する。【００９１】
従って、制御部５５０が、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基づいて振動アクチュエータ１００の回転量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できる。【００９２】
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、制御部５５０が、測光ユニット４８０、ファインダ液晶４９４等の情報を参照して、電気信号により振動アクチュエータ１００を制御して、自動露出、シーンモード、ブラケット撮影等を実行する。【００９３】
振動アクチュエータ１００は、例えば、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。また、振動アクチュエータ１００は、例えば、精密位置決め装置の駆動源としても有利に使用できる。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、光学装置の合焦機構、撮影装置の手振れ補正機構、ズーム駆動機構、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。【００９４】
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。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、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は、請求の範囲の記載から明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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