(57)【要約】【課題】超音波モータにおいて、振動子を保持する際にその振動の減衰を少なくする。【解決手段】超音波モータは、圧電素子１０２および弾性体１０１を備える振動子と、振動子と摩擦接触する摩擦部材１０３と、振動子を保持する保持部材１０４とを有し、圧電素子の高周波振動によって振動子を摩擦部材に対して相対的に移動する。振動子には保持突起１０２ａが形成され、保持部材には保持突起と係合する保持凹部１０４ａが形成されており、保持突起球面を備え、当該球面の中心は振動子が励振される固有振動モードの中立面上でかつ節の近傍に位置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と、前記振動子を保持する保持部材とを有し、前記振動子を振動させることで前記振動子と当該振動子に摩擦接触する摩擦部材を相対的に移動させるモータであって、
前記振動子には第１の係合部が形成され、前記保持部材には前記第１の係合部と係合する第２の係合部が形成されており、
前記第１の係合部は球面又は円筒面を備え、前記球面又は前記円筒面の中心は前記振動子が励振される固有振動の節の近傍に位置することを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記球面又は前記円筒面の中心は固有振動の中立面上に位置することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記第１の係合部は突起であり、前記第２の係合部は前記突起と係合する凹部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
前記第１の係合部は凹部であり、前記第２の係合部は前記凹部と係合する突起であることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項５】
前記第１の係合部は前記圧電素子に形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項６】
前記第１の係合部は前記弾性体に形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項７】
前記第１の係合部は突起であり、前記第２の係合部は前記突起と係合する凹部であって、前記突起は前記弾性体又は前記圧電素子と一体的に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項８】
前記第１の係合部は突起であり、前記第２の係合部は前記突起と係合する凹部であって、前記突起は前記球面又は前記円筒面を有する突起部材を前記弾性体又は前記圧電素子に固着して形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項９】
前記振動子を前記摩擦部材に加圧するための加圧部材を有し、
前記加圧部材によって前記保持部材を振動子に付勢することによって振動子を保持することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項１０】
前記振動子は複数の固有振動モードで励振され、
前記第１の係合部は円筒面を有しており、当該円筒面の中心軸は前記複数の固有振動モードのうち電気機械結合係数の大きい固有振動モードの節の方向と平行であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のモータと、
前記モータの駆動によって駆動される駆動部材と、
を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
前記駆動部材には光学レンズが備えられていることを特徴とする請求項１１に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータおよび電子機器に関し、特に、板状の弾性体を用いた振動波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、小型軽量、高速駆動、かつ静音駆動を特徴とする振動波モータが撮像装置のレンズ鏡筒などで用いられるアクチュエータに採用されている。振動波モータには、板状の弾性体を用いたリニア駆動用超音波モータがある。
【０００３】
リニア駆動用超音波モータは、例えば、圧電素子および弾性体を有する振動子と、当該振動子と摩擦接触する摩擦部材とによって構成されている。そして、圧電素子の高周波振動によって、振動子に形成された突起部の先端に楕円運動を生起することによって、振動子を摩擦部材と相対的に移動する（特許文献１参照）。なお、弾性体には保持部が設けられており、当該保持部を固定することによって振動子が支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の特許文献１に記載の超音波モータでは、振動モードの節の位置に上記の保持部が設けられている。ところが、節位置に保持部を設けた場合であっても、振動モードの生起によって当該保持部に節を中心とする回転の方向に変位が生じる。そして、このような変位が保持部に生じると振動子の振動が減衰するという問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、振動子を保持する際に振動の減衰を少なくすることのできるモータおよび電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明によるモータは、振動子と、前記振動子を保持する保持部材とを有し、前記振動子を振動させることで前記振動子と当該振動子に摩擦接触する摩擦部材とを相対的に移動させるモータであって、前記振動子には第１の係合部が形成され、前記保持部材には前記第１の係合部と係合する第２の係合部が形成されており、前記第１の係合部は球面又は円筒面を備え、前記球面又は前記円筒面の中心は前記振動子が励振される固有振動の節の近傍に位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、振動子を保持する際に振動の減衰を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態による超音波モータで用いられる振動子の構成についてその一例を説明するための図である。
【図２】図１に示す振動子を固有振動モードで励振した際の振動子の変形を説明するための図である。
【図３】図１に示す振動子を用いたリニア駆動装置を概略的に示す図である。
【図４】図３に示すリニア駆動装置を用いたレンズ駆動装置１３０を概略的に示す図である。
【図５】従来の超音波モータで用いられる振動子を固有振動モードで励振した際の振動子の変形を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による超音波モータで用いられる振動子の構成についてその一例を説明するための図である。
【図７】図６に示す振動子および保持部材の構成を説明するための図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による超音波モータで用いられる振動子の構成についてその一例を説明するための図である。
【図９】図８に示す振動子および保持部材の構成を説明するための図である。
【図１０】図８に示す振動子を用いたリニア駆動装置を概略的に示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態による超音波モータで用いられる振動子の構成についてその一例を説明するための図である。
【図１２】図１１に示す振動子および保持部材の構成を説明するための図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態による超音波モータで用いられる振動子の構成についてその一例を説明するための図である。
【図１４】図１３に示す振動子および保持部材の構成を説明するための図である。
【図１５】図１３に示す振動子において突起部の先端に生起する楕円運動を説明するための図である。
【図１６】図１３に示す振動子を固有振動モードで励振した際の振動子の変形を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態によるモータの一例について図面を参照して説明する。
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態によるモータである超音波モータで用いられる振動子の構成についてその一例を説明するための図である。そして、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は正面図である。また、図１（ｃ）は側面図であり、図１（ｄ）は底面図である。
【００１２】
図１において、後述する振動子１１０および摩擦部材１０３が相対的移動する方向をＸ方向とし、振動子１１０を摩擦部材１０３に対して加圧する加圧方向をＺ方向とする。また、Ｚ方向において、振動子１１０から摩擦部材１０３の方向を＋Ｚ方向、摩擦部材１０３から振動子１１０の方向を−Ｚ方向とする。そして、Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。
【００１３】
振動子１１０は弾性体１０１および圧電素子１０２を備えており、弾性体１０１は矩形状の平板部１０１ａと、平板部１０１ａ上に配設された２つの突起部１０１ｂとを有している。これら突起部１０１ｂは絞り加工によって平板部１０１ａと一体成型してもよく、または別部材として平板部１０１ａ上に接着などによって固定してもよい。
【００１４】
圧電素子１０２は、弾性体１０１に対して接着などによって固定されている。圧電素子１０２上には電極（図示せず）が設けられている。そして、当該電極に交流電圧を印加すると圧電素子１０２は高周波振動する。この高周波振動によって、振動子１１０は複数の固有振動モードで励振される。例えば、固有振動モードとして、互いに後述する第１の固有振動モードおよび第２の固有振動モードがある。
【００１５】
図２は、図１に示す振動子１１０を固有振動モードで励振した際の振動子１１０の変形を説明するための図である。そして、図２（ａ）および図２（ｂ）は第１の固有振動モードで励振した際の変形を示す図であり、図２（ｃ）および図２（ｄ）は第２の固有振動モードで励振した際の変形を示す図である。
【００１６】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、第１の固有振動モードは、振動子１１０の直交方向における曲げ振動の１次の固有振動モード（以下モード１という）である。また、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように第２の固有振動モードは、振動子１１０の相対的移動方向における曲げ振動の２次の固有振動モード（以下モード２という）である。
【００１７】
圧電素子１０２上には振動子１１０を保持するため、球面状の保持突起１０２ａが設けられている。この保持突起１０２ａは、圧電素子１０２と一体的に形成してもよく、球面を有する突起部材を圧電素子１０２に固着することによって形成するようにしてもよい。
【００１８】
図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す一点鎖線Ａおよび一点鎖線Ｂはそれぞれ振動子１１０がモード１およびモード２で変形した際の中立面を示す。また、図１（ａ）に示す一点鎖線Ｘ１およびＸ２（以下Ｘと総称することがある）と一点鎖線Ｙ１、Ｙ２、およびＹ３（以下Ｙと総称することがある）はそれぞれ一点鎖線Ａおよび一点鎖線Ｂで示す中立面上のモード１およびモード２の節を示す。そして、点Ｃはモード１およびモード２の節である一点鎖線Ｘ及び一点鎖線Ｙの交点を示す。
【００１９】
保持突起１０２ａは、Ｘ−Ｙ面上において点Ｃの近傍に設けられており、保持突起１０２ａは点Ｃを中心とする半径Ｒの球面を有している。つまり、保持突起１０２ａは球面を有し、当該球面の中心は圧電素子１０２の高周波振動によって振動子１１０に励振されるモード１およびモード２の中立面上で、かつ節の近傍に位置する。
【００２０】
モード１およびモード２の各々の固有振動モードで励振することによって、突起部１０１ｂの先端には図１（ｂ）に示す楕円運動が生じる。振動子１１０は、後述する加圧部材１０７によって加圧されており、突起部１０１ｂは後述の摩擦部材１０３に当接する。振動子１１０が摩擦部材１０３に対して加圧された状態で、楕円運動が生じると摩擦力によって駆動力を得ることができる。これによって、振動子１１０は高周波振動によって摩擦部材１０３に対して相対的移動を行う。
【００２１】
ここで、図１に示す振動子１１０を用いたリニア駆動装置について説明する。
【００２２】
図３は、図１に示す振動子１１０を用いたリニア駆動装置（超音波モータ）１２０を概略的に示す図である。そして、図３（ａ）は正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図３（ｃ）は図３（ｂ）に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００２３】
図示のように、摩擦部材１０３には突起部１０１ｂが加圧されて当接しており、圧電素子１０２の高周波振動によって振動子１１０は摩擦部材１０３に対して相対的に移動する。保持部材１０４は振動子１１０を保持するための部材であり、保持部材１０４上にはＶ溝形状の保持凹部１０４ａが設けられている。振動子１１０に設けられた保持突起（第１の係合部）１０２ａと保持凹部（第２の係合部）１０４ａとが係合し、これによって、保持部材１０４によって振動子１１０が保持される。
【００２４】
図３（ｃ）に示すように、可動部材１０５はローラ１０６を介して保持部材１０４と係合している。これによって、可動部材１０５は保持部材１０４に関して加圧方向には移動が規制されず、相対的移動方向にはその移動が規制される。よって、可動部材１０５と保持部材１０４とは相対的移動方向には一体となって移動する。
【００２５】
加圧部材１０７は保持部材１０４の作用面１０４ｂと可動部材１０５の作用面１０５ａとに作用して、保持部材１０４を介して振動子１１０を摩擦部材１０３に加圧する。この加圧力によって、保持凹部１０４ａは、保持突起１０２ａに対して付勢されるので、保持部材１０４と振動子１１０とは相対的移動方向には一体となって移動する。
【００２６】
このように、加圧部材１０７によって保持部材１０４を振動子１１０に対して付勢することによって振動子１００を保持することができる。
【００２７】
上述の構成によって、圧電素子１０２の高周波振動によって、振動子１１０、保持部材１０４、および可動部材１０５が一体となって摩擦部材１０３に対して相対的移動する。
【００２８】
ベース部材１０９の底面１０９ａ上には摩擦部材１０３が配設されている。ベース部材１０９の上面１０９ｂと可動部材１０５との間には円柱状の転動部材１０８が配設されている。可動部材１０５は加圧部材１０７の反力によって、転動部材１０８を介してベース部材１０９に付勢されている。
【００２９】
一方、可動部材１０５の相対的移動に伴って転動部材１０８が転動するので、相対的移動によって生じる摺動負荷は小さくなる。なお、ここでは、転動部材１０８は円柱状の部材としたが、転動などによって摺動負荷を低減することができれば、球状などの別の形状であってもよい。
【００３０】
続いて、図３に示すリニア駆動装置１２０を用いたレンズ駆動装置１３０について説明する。
【００３１】
図４は、図３に示すリニア駆動装置（超音波モータ）１２０を用いたレンズ駆動装置（電子機器）１３０を概略的に示す図である。そして、図４（ａ）は正面図であり、図４（ｂ）は側面図である。
【００３２】
レンズホルダ（駆動部材）１１２によってレンズ（光学レンズ）１１１が保持されている。ガイドバー１１３および１１４は装置筐体（図示せず）に固定されており、レンズホルダ１１２はガイドバー１１３および１１４によってレンズ１１１の光軸方向に直進移動可能に案内されている。
【００３３】
連結部材１１５はリニア駆動装置１２０とレンズホルダ１１２とを連結するための部材である。連結部材１１５はレンズホルダ１１２に対して回転可能に支持されており、付勢部材１１６によって連結部材１１５に形成されたＶ溝部１１５ａが可動部材１０５上に設けられた駆動力取り出し部１０５ｂに付勢される。
【００３４】
当該付勢力によって連結部材１１５およびレンズホルダ１１２は可動部材１０５とともに相対的移動方向に一体となって移動する。つまり、圧電素子１０２の高周波振動によって生起するリニア駆動装置１２０の駆動力が可動部材１０５から連結部材１１５を介してレンズホルダ１１２に伝達される。
【００３５】
上述の構成によって、図示のレンズ駆動装置１３０では、圧電素子１０２に交流電圧を印加することによってレンズ１１１を光軸方向に移動することができる。
【００３６】
ここで、上述の超音波モータによって得られる効果について説明する。
【００３７】
図５は、従来の超音波モータで用いられる振動子を固有振動モードで励振した際の振動子の変形を説明するための図である。そして、図５（ａ）および図５（ｂ）は第１の固有振動モードで励振した際の変形を示す図であり、図５（ｃ）および図５（ｄ）は第２の固有振動モードで励振した際の変形を示す図である。つまり、図５（ａ）〜図５（ｄ）はそれぞれ図２（ａ）〜図２（ｄ）に対応する。
【００３８】
図示の振動子９１０は固有振動モードで励振される。保持突起９０２ａは圧電素子９０２の面９０２ｂ上の点Ｄを中心とする球面を有しており、保持突起９０２ａが保持部材９０４と係合して振動子９１０が保持される。この際、振動子９１０がモード１又はモード２で励振されると、保持突起９０２ａにはＸ方向又はＹ方向の変位が生じる。
【００３９】
このように、Ｘ方向又はＹ方向の変位が生じた保持突起９０２ａを保持部材９０４によって保持してしまうと、振動子９１０の振動が阻害されてしまうことになる。
【００４０】
一方、図２で説明した振動子１１０においては、保持突起１０２ａは中立面上で、かつモード１およびモード２の節である点Ｃを中心とする球面を有している。そして、当該球面が保持凹部１０４ａと接触している。
【００４１】
このため、振動子１１０がモード１又はモード２で励振された際には、保持突起１０２ａと保持凹部１０４ｂとの間で摩擦が生じるのみあり、保持突起１０２ａにＸ方向又はＹ方向の変位は生じない。
【００４２】
上述のように、図２に示す振動子１１０では、保持突起１０２ａに変位が生じない箇所で保持しているので、振動子１１０の保持に起因する振動減衰は低減する。
【００４３】
以上のように、本発明の第１の実施形態では、振動子の中立面上の節である点を中心とする球面を有する保持突起を設ける。これによって、振動子がモード１又はモード２で励振された際に、保持突起のＸ方向又はＹ方向の変位を抑えることができる。この結果、保持部材によって保持突起を保持した際の振動減衰を低減することができる。つまり、第１の実施形態においては、振動子の中立面上の節を中心とする球面を有する保持突起を設けて、保持突起を保持することによって振動減衰を低減して振動子を保持することができる。
【００４４】
なお、第１の実施形態においては、２つの保持突起１０２ａを設けた場合について説明したが、３つ以上の保持突起１０２ａを設けるようにしてもよい。この場合、圧電素子１０２上において対称に保持突起１０２ａを設けることが望ましい。
【００４５】
また、第１の実施形態においては、保持突起１０２ａをモード１の節Ｘ１およびＸ２とモード２の節Ｙ２との交点に設けられている例について説明したが、モード１の節Ｘ１およびＸ２とモード２の節Ｙ１又はＹ３との交点に設けるようにしてもよい。
【００４６】
［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態によるモータである超音波モータの一例について説明する。
【００４７】
前述の第１の実施形態においては、振動子上に保持突起を設けて、当該保持突起に保持部材に設けられた保持凹部が係合して振動子を保持する例について説明した。
【００４８】
第２の実施形態においては、振動子側に保持凹部（第１の係合部）を設けて、当該保持凹部と保持部材上に設けられた保持突起（第２の係合部）とが係合して振動子を保持する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と異なる構成について説明する。
【００４９】
図６は、本発明の第２の実施形態による超音波モータで用いられる振動子の構成についてその一例を説明するための図である。そして、図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は正面図である。また、図６（ｃ）は側面図であり、図６（ｄ）は底面図である。
【００５０】
図示のように、圧電素子１０２には切り欠き部１０２ｃが設けられており、弾性体１０１にはＶ溝形状の保持凹部２０１ｃが設けられている。切り欠き部１０２ｃおよび保持凹部２０１ｃは、加圧方向からみた際にモード１の節Ｘ１およびＸ２とモード２の節Ｙ２との交点の近傍に設けられている。
【００５１】
図７は、図６に示す振動子および保持部材の構成を説明するための図である。なお、図７においては、説明の便宜上リニア駆動装置２２０のうち振動子１１０および保持部材１０４のみが示されている。
【００５２】
保持部材１０４上に形成された保持突起２０４ａは球面を有しており、切り欠き部１０２ａを通って保持凹部２０１ｃと係合している。保持突起２０４ａは保持凹部２０１ｃに対して図中実線矢印で示される方向に付勢されて、保持突起２０４ａは保持凹部２０１ｃと係合する。これによって、振動子１１０は保持部材１０４に保持される。この結果、振動子１１０と保持部材１０４とは相対的移動方向に一体となって移動可能となる。
【００５３】
保持部材１０４が保持凹部２０１ｃと係合した際、保持突起２０４ａの球面の中心は、圧電素子１０２の高周波振動によって振動子１１０が励振されるモード１およびモード２の中立面上で、かつ節近傍にある点Ｃに位置する。これによって、振動子１１０がモード１およびモード２に励振された際において保持凹部２０１ｃの変位を抑えることができる。その結果、保持部材１０４が保持凹部２０１ｃに係合した際の振動減衰を低減することができる。つまり、第２の実施形態においては、振動子１１０の中立面上の節を中心とする球面が係合するように保持凹部２０１ｃを設けることによって、振動減衰を少なくして振動子を保持することができる。
【００５４】
ところで、一般に、圧電素子としてセラミックなどの焼結体が用いられる。このため、圧電素子の加工は、金属などの加工と比べて加工難度が増加する。よって、上述のように、圧電素子に球面状の保持突起を形成する場合には製造コストが増加する。
【００５５】
前述のように、第１の実施形態においては、圧電素子１０２に球面状の保持突起１０２ａを形成したが、第２の実施形態では圧電素子１０２に切り欠き部１０２ｃを形成している。圧電素子１０２に保持突起を形成する場合に比べて、圧電素子１０２に切り欠き部を形成することは容易であるので加工難度が低下し、その分製造コストが低下するというメリットがある。
【００５６】
［第３の実施形態］
続いて、本発明の第３の実施形態による超音波モータの一例について説明する。
【００５７】
前述の第１の実施形態においては、保持部材を振動子から摩擦部材に向かう方向に付勢することによって振動子を保持する例について説明した。
【００５８】
第３の実施形態においては、保持部材を摩擦部材から振動子に向かう方向に付勢することによって振動子を保持する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と異なる構成について説明する。
【００５９】
図８は、本発明の第３の実施形態による超音波モータで用いられる振動子の構成についてその一例を説明するための図である。そして、図８（ａ）は平面図であり、図８（ｂ）は正面図である。また、図８（ｃ）は側面図であり、図８（ｄ）は底面図である。
【００６０】
また、図９は、図８に示す振動子および保持部材の構成を説明するための図である。なお、図９においては、説明の便宜上リニア駆動装置３２０のうち振動子１１０および保持部材１０４のみが示されている。
【００６１】
図示のように、弾性体１０１には、振動子１１０を保持するための球面状の保持突起３０１ｃが設けられている。保持部材１０４には、保持突起３０１ｃと係合するＶ溝形状の保持凹部３０４ａが設けられている。
【００６２】
なお、保持突起３０１ｃは弾性体１０１と一体的に形成するようにしてもよく、球面を有する突起部材を弾性体１０１に固着して保持突起３０１ｃを設けるようにしてもよい。
【００６３】
保持部材１０４に設けられた保持凹部３０４ａは保持突起３０１ｃに対して図中実線矢印で示される方向に付勢されて、保持凹部３０４ａは保持突起３０１ｃと係合する。これによって、振動子１１０は保持部材１０４に保持される。この結果、振動子１１０と保持部材１０４とは相対的移動方向に一体となって移動可能となる。
【００６４】
保持凹部３０４ａが保持突起３０１ｃと係合した際、保持突起３０１ｃの球面の中心は、圧電素子１０２の高周波振動によって振動子１１０が励振されるモード１およびモード２の中立面上で、かつ節近傍にある点Ｃに位置する。
【００６５】
これによって、振動子１１０がモード１およびモード２に励振された際において保持突起３０１ｃの変位を抑えることができる。その結果、保持部材１０４が保持突起３０１ｃと係合した際の振動減衰を低減することができる。つまり、第３の実施形態においては、振動子１１０の中立面上の節を中心とする球面と係合するように保持突起３０１ｃを設けることによって、振動減衰を少なくして振動子を保持することができる。
【００６６】
図１０は、図８に示す振動子１１０を用いたリニア駆動装置３２０を概略的に示す図である。そして、図１０（ａ）は正面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００６７】
図示の引張部材３１７は、保持部材１０４を振動子１１０に対して付勢するための部材であって、例えば、引張バネが用いられる。引張部材３１７の一端は可動部材１０５に固定され、他端は保持部材１０４に固定される。これによって、引張部材３１７は付勢力を発生する。
【００６８】
加圧部材１０７は、保持部材１０４の作用面と可動部材１０５の作用面とに作用して、振動子１１０を摩擦部材１０３に加圧する。引張部材３１７によって生じる付勢力は加圧部材１０７によって生じる加圧力を打ち消す方向に働くので、加圧部材１０７の加圧力は引張部材３１７の付勢力に対して十分大きい。
【００６９】
なお、駆動力取り出し部３０５ｂは、第１の実施形態の駆動力取り出し部１０５ｂと同様の機能を果たす。
【００７０】
前述のように、圧電素子１０２の加工は、金属などの加工と比べて加工難度が増加するので、圧電素子１０２に球面状の保持突起を形成する場合には製造コストが増加する。一方、第３の実施形態では、例えば、弾性体１０１にプレス加工などによって保持突起３０１ｃを形成すればよい。よって、圧電素子１０２に保持突起を形成する場合に比べて、製造コストが低下するというメリットがある。
【００７１】
［第４の実施形態］
続いて、本発明の第４の実施形態によるモータである超音波モータの一例について説明する。
【００７２】
前述の第３の実施形態においては、保持部材を振動子から摩擦部材に向う方向に付勢して振動子を保持する例について説明した。
【００７３】
第４の実施形態においては、振動子側に保持凹部を設けて、当該保持凹部に保持部材に設けられた保持突起を係合させて振動子を保持する。なお、以下の説明では、第３の実施形態と異なる構成について説明する。
【００７４】
図１１は、本発明の第４の実施形態による超音波モータで用いられる振動子の構成についてその一例を説明するための図である。そして、図１１（ａ）は平面図であり、図１１（ｂ）は正面図である。また、図１１（ｃ）は側面図であり、図１１（ｄ）は底面図である。
【００７５】
また、図１２は、図１１に示す振動子および保持部材の構成を説明するための図である。なお、図１２においては、説明の便宜上リニア駆動装置４２０のうち振動子１１０および保持部材１０４のみが示されている。
【００７６】
図示のように、弾性体１０１には、切り欠き部４０１ｃが形成されており、圧電素子１０２にはＶ溝形状の保持凹部４０２ａが形成されている。切り欠き部４０１ｃおよび保持凹部４０２ａは、加圧方向からみた場合にモード１の節Ｘ１およびＸ２とモード２の節Ｙ２との交点の近傍に形成されている。保持部材１０４上に形成された保持突起４０４ａは球面を有しており、保持突起４０４ａは切り欠き部４０１ｃを通って保持凹部４０２ａに係合している。
【００７７】
保持突起４０４ａは保持凹部４０２ａに対して、図１２において実線矢印で示す方向に付勢されて、保持凹部４０２ａに係合して振動子１１０を保持する。これによって、振動子１１０と保持部材１０４とは相対的移動方向に一体となって移動可能となる。係合した際には、保持突起４０４ａの球面の中心は圧電素子４１２の高周波振動によって振動子４１０が励振されるモード１およびモード２によって振動子１１０が変形した際の中立面上でかつ、節の近傍である点Ｃに位置する。
【００７８】
これによって、振動子１１０がモード１およびモード２で励振された際において保持凹部４０２ａの変位を抑えることができる。その結果、保持部材１０４によって保持凹部４０２ａを保持した際の振動減衰を低減することができる。つまり、第４の実施形態においては、振動子１１０の中立面上の節を中心とする球面が係合するように保持凹部４０２ａを設けることによって、振動減衰を少なくして振動子を保持することができる。
【００７９】
前述のように、圧電素子１０２の加工は、金属などの加工と比べて加工難度が増加するので、圧電素子１０２に球面状の保持突起を形成する場合には製造コストが増加する。一方、第４の実施形態では、圧電素子１０２にＶ溝形状の保持凹部を設けるようにしたので、圧電素子１０２に保持突起を形成する場合に比べて、製造コストが低下するというメリットがある。
【００８０】
［第５の実施形態］
続いて、本発明の第５の実施形態によるモータである超音波モータの一例について説明する。
【００８１】
前述の第１の実施形態においては、圧電素子に保持突起を設けて、保持突起に保持部材に設けられた保持凹部を係合させて振動子を保持する例について説明した。
【００８２】
第５の実施形態においては、圧電素子に円筒面を有する保持部を設けて、当該保持部に保持部材に設けられた保持凹部を係合させて振動子を保持する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と異なる構成について説明する。
【００８３】
図１３は、本発明の第５の実施形態による超音波モータで用いられる振動子の構成についてその一例を説明するための図である。そして、図１３（ａ）は平面図であり、図１３（ｂ）は正面図である。また、図１３（ｃ）は側面図であり、図１３（ｄ）は底面図である。
【００８４】
また、図１４は、図１３に示す振動子および保持部材の構成を説明するための図である。なお、図１４においては、説明の便宜上リニア駆動装置５２０のうち振動子１１０および保持部材１０４のみが示されている。
【００８５】
圧電素子１０２には振動子１１０を保持するための球面状の保持突起５０２ａが設けられている。この保持突起５０２ａは圧電素子１０２と一体的に形成するようにしてもよく、球面を有する突起部材を圧電素子１０２に固着することによって形成するようにしてもよい。
【００８６】
図１４に示す一点鎖線Ｂは振動子１１０がモード２で変形した際の中立面を示す。また、一点鎖線Ｙ２は一点鎖線Ｂの中立面上のモード２の節を示し、保持突起５０２ａは一点鎖線Ｙ２を中心とする円筒面を形成するように設けられている。つまり、保持突起５０２ａは円筒面を有し、当該円筒面の中心は圧電素子１０２の高周波振動によって振動子５１０が励振されるモード２によって振動子１１０が変形した際の中立面上で、かつモード２の節Ｙ２に位置する。
【００８７】
保持部材１０４には、保持突起５０２ａと係合するＶ溝形状の保持凹部５０４ａが設けられている。当該保持凹部５０４ａは保持突起５０２ａに対して、図１４に実線矢印で示す方向に付勢されて係合して、これによって、保持部材１０４に振動子１１０が保持される。この結果、振動子１１０と保持部材１０４とは相対的移動方向に一体となって移動可能である。
【００８８】
図１５は、図１３に示す振動子１１０において突起部１０１ｂの先端に生起する楕円運動を説明するための図である。
【００８９】
振動子５０１がモード１およびモード２で励振された場合、モード１においては加圧方向（Ｚ方向）に振幅Ａｖが生じ、モード２においては相対的移動方向（Ｘ方向）に振幅Ａｈが生じる。
【００９０】
この際、突起部１０１ｂに加圧方向の変位が生じるモード１に対して、突起部１０１ｂに相対的移動方向の変位が生じるモード２では、突起部１０１ｂの高さ分だけ変位が拡大される。つまり、電気的な入力に対する機械的な出力（電気機械結合係数）はモード１よりもモード２の方が大きい。そのため、振動が阻害された場合には振動がより大きく減衰することになる。
【００９１】
図１６は、図１３に示す振動子１１０を固有振動モードで励振した際の振動子１１０の変形を説明するための図である。そして、図１６（ａ）および図１６（ｂ）は第１の固有振動モードで励振した際の変形を示す図であり、図１６（ｃ）および図１６（ｄ）は第２の固有振動モードで励振した際の変形を示す図である。
【００９２】
第５の実施形態においては、モード２の節の方向と平行な方向（Ｙ方向）に中心軸を有する円筒面を備える保持突起５０２ａが形成されている。このような保持突起５０２ａを形成すると、モード２で励振された際には保持突起５０２ａには変位が生じないので振動は減衰しない。一方、円筒面の中心軸と節とが直交する方向であるモード１で励振された際には、保持部材５０２ａに変位が発生する。
【００９３】
上述のような変位が生じる保持突起５０２ａは保持部材１０４で付勢されているので、振動子１１０においてはモード１の振動は減衰する。つまり、円筒面の中心軸と節とが平行なモード２による振動は減衰せず、円筒面の中心軸と節とが直交するモード１による振動は減衰する。
【００９４】
前述のように、モード１に対してモード２の方がより振動減衰を生じ易い。このため、モード２の振動が減衰しないように、保持突起５０２ａに備えられた円筒面の中心軸はモード２の節の方向と平行であることが望ましい。つまり、振動子１１０は２つの固有振動モードで励振され、保持突起５０２ａに備えられた円筒面の中心軸は振動子１１０に励振される２つの固有振動モードのうち電気機械結合係数の大きい固有振動モードであるモード２の節と平行とされる。
【００９５】
上述の構成によって、振動子１１０がモード２で励振された場合、保持突起５０２ａの変位を抑えることができる。このため、保持部材１０４によって保持突起５０２ａを保持した場合の振動減衰を低減することができる。つまり、第５の実施形態においては、振動子１１０の中立面上の節を中心とする円筒面を有する保持突起５０２ａを設けることによって、振動減衰を低減して、振動子１１０を良好に保持することができる。
【００９６】
なお、上述の第１の実施形態および第３の実施形態では、それぞれ振動子に球面状の保持突起１０２ａ及び３０１ｃを設ける必要がある。一方、第５の実施形態においては、保持突起５０２ａは円筒面を有しているので、第１の実施形態および第３の実施形態のように球面形状に加工する場合に比べて加工が容易になるというメリットがある。
【００９７】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。例えば、上述の第１の実施形態乃至第５の実施形態の超音波モータを適用可能な電子機器はレンズ駆動装置に限定されず、撮像素子又はシャッタなどを移動させるために撮像装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０１  弾性体
１０１ａ  平板部
１０１ｂ  突起部
１０２  圧電素子
１０３  摩擦部材
１０４  保持部材
１０５  可動部材
１０７  加圧部材
１１０  振動子
１１１  レンズ
【図１】
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【図２】
2018064344.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018064344.tif 000006
【図５】
2018064344.tif 000007
【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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