(57)【要約】【課題】小型又は安定した駆動特性が得られる振動型アクチュエータを提供する。【解決手段】圧電素子１１ｂと弾性体１１ａとが接合されてなる振動体１１と被駆動体２とが加圧接触してなる振動型アクチュエータ１０を、ＦＰＣ１２により振動体１１を支持すると共に圧電素子１１ｂへ給電する構成とする。ＦＰＣ１２は、振動体１１に接合される振動部１２ａと、基台３へ固定するために振動体１１を挟んで対向して設けられる第１固定部１２ｃ１及び第２固定部１２ｃ２と、振動部１２と第１固定部１２ｃ１及び第２固定部１２ｃ２のそれぞれとを連結する第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２とを有し、ＦＰＣ１２が有する導通部材１２ｄを振動体１１から第１固定部１１ｃ１及び第２固定部１１ｃ２へ延出させた構成とする。【選択図】図３
2018027006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータでにおいて、
前記振動体を支持する支持部材は、
前記振動体に接合される振動部と、
該支持部材を所定の位置に固定するために前記振動体を挟んで対向して設けられる第１固定部および第２固定部と、
前記振動部と前記第１固定部とを連結して前記振動体を支持する第１支持部と、
前記振動部と前記第２固定部とを連結して前記振動体を支持する第２支持部と、
前記振動体から前記第１固定部へ延出し、かつ、前記振動体から前記第２固定部へ延出し、前記振動体へ給電する導通部材と、を有することを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項２】
前記振動体は、平板状の形状を有し、互いに直交すると共に該振動体の厚み方向と直交する第１対称軸と第２対称軸の各軸について対称の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項３】
前記振動体は、矩形の形状を有し、前記第１対称軸と前記第２対称軸の各軸が前記振動体の短辺と長辺の各辺と平行であることを特徴とする請求項２に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１固定部と前記第２固定部は、前記第１対称軸と前記第２対称軸の各軸について線対称となる位置に設けられている特徴とする請求項２又は３に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記導通部材の前記第１支持部と前記第２支持部における配線形状は、前記第１対称軸と前記第２対称軸の各軸について対称となっていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１支持部と前記第２支持部の形状は、前記第１対称軸と前記第２対称軸の各軸について対称となっていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項７】
前記導通部材は、該導通部材が延出する方向と直交する方向に所定の間隔を空けて設けられた２つの給電配線部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項８】
前記導通部材は、前記２つの給電配線部の間に接地のための配線部を有することを特徴とする請求項７に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項９】
前記支持部材は、前記導通部材よりも剛性の小さい２層のシート状部材に前記導通部材が挟まれた構造を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１０】
前記導通部材は、金属箔または金属ワイヤであることを特徴とする請求項９に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１１】
前記支持部材が有する前記第１固定部と前記第２固定部には、補強部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１２】
前記支持部材は、前記振動体に接合されるフレキシブルプリント基板であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１３】
前記振動体は、前記被駆動体に対向する面に設けられている少なくとも１つの突起部を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１４】
前記振動体に少なくとも第１の曲げ振動モードの振動と第２の曲げ振動モードの振動を励起することによって前記振動体と前記被駆動体とを相対的に移動させることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１５】
前記振動体に設けられた前記電気−機械エネルギ変換素子は、第１の電極部と第２の電極部とを有し、
前記第１の電極部に交流電圧を印加した場合と前記第２の電極部に交流電圧を印加した場合との両方における前記電気−機械エネルギ変換素子の周波数−アドミッタンス特性が、前記第１の曲げ振動モードの共振周波数におけるピークと第２の曲げ振動モードの共振周波数におけるピークとを有することを特徴とする請求項１４に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１６】
前記第１の曲げ振動モードの共振周波数と前記第２の曲げ振動モードの共振周波数が以下の式を満たし、
０＜Δｆ＜ｆａ×０．１５
ただし、Δｆは、前記第１の曲げ振動モードの共振周波数と前記第２の曲げ振動モードの共振周波数との差を、ｆａは、前記第１の曲げ振動モードの共振周波数及び前記第２の曲げ振動モードの共振周波数のうち高い方の共振周波数であることを特徴とする請求項１４に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１７】
前記振動体と前記被駆動体とは、前記第１固定部と前記第１支持部と前記振動部と前記第２支持部と前記第２固定部とが並んでいる方向に沿って、相対的に移動することを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１８】
振動体と被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータにおいて、
前記振動体を支持する支持部材は、
前記振動体に接合される振動部と、
該支持部材を所定の位置に固定するために前記振動体を挟んで対向して設けられる第１固定部および第２固定部と、
前記振動部と前記第１固定部とを連結して前記振動体を支持する第１支持部と
前記振動部と前記第２固定部とを連結して前記振動体を支持する第２支持部とを備え、
前記振動体と前記被駆動体とは、前記第１固定部と前記第１支持部と前記振動部と前記第２支持部と前記第２固定部とが並んでいる方向に沿って、相対的に移動することを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、
前記振動型アクチュエータの駆動によって位置決めされる部材と、を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型アクチュエータ及びこれを用いた電子機器に関し、特に、振動型アクチュエータを構成する振動体へ給電すると共に振動体を支持する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子と弾性体とを接合してなる振動体に被駆動体を加圧接触させ、圧電素子への交流電圧の印加によって振動体に振動を励起して被駆動体へ摩擦駆動力を与えることで、振動体と被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータが知られている。振動型アクチュエータの小型化を図るための振動体の支持方法として、振動体への給電機能と支持機能を兼ね備えた支持部材を用いる手法が特許文献１，２に提案されている。
【０００３】
図１２は、特許文献１に記載された振動型アクチュエータ９００の概略構成を示す斜視図である。振動型アクチュエータ９００では、振動体９０１への給電を行うフレキシブルプリント基板（以下「ＦＰＣ」と記す）９０２を筐体部９０３に固定することにより、ＦＰＣ９０２に支持部材の機能を兼用させている。ＦＰＣ９０２は、筐体部９０３に固定される固定部９０２ｃ、振動体９０１と接合される振動部９０２ａ、固定部９０２ｃと振動部９０２ａとを連結する支持部９０２ｂからなる。
【０００４】
振動体９０１と加圧接触する被駆動体９０４は、図中に示すＸ軸方向に駆動される。振動型アクチュエータ９００において、小型化に伴って要求される駆動力が小さくなった場合、振動体９０１と被駆動体９０４を加圧接触させるＺ軸方向の加圧力は小さくなり、これに伴って支持部９０２ｂに要求される剛性も小さくなる。また、ＦＰＣ９０２における振動部９０２ａから固定部９０２ｃまでの張り出し距離（支持部９０２ｂのＹ軸方向の長さ）を短くすることで、振動体９０１と被駆動体９０４との間に必要な加圧力に対するばね定数を大きくすることができる。したがって、金属部材よりも剛性の小さいＦＰＣ９０２を振動体９０１の支持部材として機能させることができる。
【０００５】
ＦＰＣ９０２により振動体９０１を支持する場合、振動体９０１を支持する部材を別途用意する必要がなくなることで、振動型アクチュエータ９００を構成する部品点数を削減することが可能となる。また、ＦＰＣ９０２の支持部９０２ｂにおけるＺ軸方向の剛性やＹ軸まわりの剛性は十分に低いため、振動体９０１の接触面が被駆動体９０４の接触面に対して倣うことで、これらの接触面上での加圧ムラを小さくすることができる。一方で、支持部９０２ｂには、駆動時に被駆動体９０４からの反力を受けるための十分な強度が求められる。この要求に対して、ＦＰＣ９０２の配線を形成する導通部材９０２ｄは十分な引張強度を持っているため、導通部材９０２ｄによる補強機能によりＦＰＣ９０２のＸＹ面内方向の強度を高めることができ、ＦＰＣ９０２は駆動時の反力を受けることが可能となる。これにより、振動型アクチュエータの駆動時における応答性の低下を抑制することができる。
【０００６】
図１３は、特許文献１に記載された別の振動型アクチュエータを構成する振動体９３０の支持構造を示す平面図である。振動体９３０に取り付けられたＦＰＣ９３２は、振動体９３０を挟んで図中に示すＹ軸方向で対向する２カ所に配置された筐体部９３３に接合されている。これにより、図１２に示した振動型アクチュエータ９００の振動体９０１よりも振動体９３０を安定して支持することができる。
【０００７】
図１４は、特許文献２に記載された振動型アクチュエータを構成する振動体９５０の支持構造を示す平面図である。ＦＰＣ９５２が有する導通部材９５２ｄの延出方向は、不図示の筐体に固定される２カ所の固定部９５２ｃを結ぶ方向と平行となっており、２カ所の固定部９５２ｃは振動体９５０（振動体９５０とＦＰＣ９５２との接合部）を挟む位置に設けられている。このような構成とすることにより、振動体９５０を安定して支持することができると共に、不図示の筐体の構造を含めて振動体９５０の小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５４７３２７９号公報
【特許文献２】特開平９−２３３８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載された振動体９０１では、更なる小型化を図った場合に、振動体９０１の断面２次モーメントが小さくなる。そのため、振動体９０１の剛性が小さくなり、ＦＰＣ９０２の導通部材９０２ｄ（銅箔）の剛性と振動体９０１の剛性とが相対的に近くなることで、モード形状や共振周波数に対する導通部材９０２ｄの影響が大きくなる。つまり、振動体９０１との剛性差が小さくなった導通部材９０２ｄによって振動体９０１の振動状態が変化し、所望のモード形状や共振周波数が得られなくなるという新たな問題が生じることがある。
【００１０】
具体的には、振動体９０１からの導通部材９０２ｄの延出方向は一方向（＋Ｙ軸方向）であるため、振動体９０１に励起される振動変位の対称性が崩れ、共振周波数も大きく変わってしまうおそれがある。また、振動体９０１を支持する固定部９０２ｃが１カ所のみの片持ち構造であるため、振動体９０１の姿勢が安定しにくい。その結果、被駆動体９０４に対する加圧時や反力が生じる駆動時に振動体９０１の姿勢が変化しやすくなり、これに付随してＦＰＣ９０２に動きや屈曲が生じることで、振動体９０１の振動状態が不安定になるおそれがある。
【００１１】
上記特許文献１に記載された別の振動体９３０は、対称に配置された２カ所の筐体部９３３でＦＰＣ９３２を拘束することによって得られる支持力により、振動体９３０の安定した姿勢を確保している。しかし、ＦＰＣ９３２に設けられた導通部材９３２ｄの延出方向は一方向（−Ｘ軸方向）であるため、振動体９３０の更なる小型化を図った場合、振動体９３０に励起される振動変位の対称性が崩れ、共振周波数が変化してしまうおそれがある。また、ＦＰＣ９３２では、振動体９３０との接合部と給電回路（不図示）と接続されるコネクタ９３４との間の部分は固定されない。そのため、この部分の配線回し等により導通部材９３２ｄの状態が変化することで、振動体９３０の振動状態が不安定になるおそれがある。
【００１２】
上記特許文献２に記載された振動体９５０では、導通部材９５２ｄの延出途中に固定部９５２ｃが設けられているため、振動体９５０の姿勢は安定しやすい。しかし、導通部材９５２ｄが振動体９５０とＦＰＣ９５２との接合部の中心から一方の固定部９５２ｃに向かうように一方向にのみ延出しているため、振動体９０１と同様に更なる小型化を図った場合、所望のモード形状が得られなくなるおそれがある。
【００１３】
上述したように、小型化した振動体が所望の振動状態を得られず不安定な状態になることで、振動型アクチュエータの被駆動体の駆動性能は低下し、駆動が不安定になることがある。また、図１２〜図１４のＦＰＣは振動体の駆動方向へ延出しているため、図１２〜図１４の振動型アクチュエータは大型化する可能性がある。
【００１４】
本発明は、小型又は安定した駆動特性が得られる振動型アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る振動型アクチュエータは、振動体と被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータにおいて、前記振動体を支持する支持部材は、前記振動体に接合される振動部と、該支持部材を所定の位置に固定するために前記振動体を挟んで対向して設けられる第１固定部および第２固定部と、前記振動部と前記第１固定部とを連結して前記振動体を支持する第１支持部と、前記振動部と前記第２固定部とを連結して前記振動体を支持する第２支持部と、前記振動体から第１固定部へ延出し、かつ、前記振動体から前記第２固定部へ向けて延出し、前記振動体へ給電する導通部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、小型又は安定した駆動特性が得られる振動型アクチュエータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータの概略斜視図と、振動型アクチュエータを構成する振動体の概略斜視図である。
【図２】図１の振動型アクチュエータを構成する振動体に励起する２つの曲げ振動モードと圧電素子に形成された電極パターンを説明する図である。
【図３】図１の振動型アクチュエータの側面図と裏面図である。
【図４】図１の振動型アクチュエータを構成するフレキシブルプリント基板にダミー配線を設けた場合と設けない場合の各構成を比較して示す裏面図である。
【図５】図１の振動型アクチュエータを構成するフレキシブルプリント基板に設けたダミー配線が第２の振動モードに及ぼす影響を説明する図である。
【図６】図１の振動型アクチュエータを構成するフレキシブルプリント基板に設けたダミー配線が圧電素子の周波数−アドミッタンス特性に及ぼす影響を説明するグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体の概略斜視図である。
【図８】図７の振動型アクチュエータを構成する振動体に励起する２つの曲げ振動モードを説明する斜視図である。
【図９】図７の振動型アクチュエータの上面図、側面図及び裏面図である。
【図１０】図１に示す振動型アクチュエータを備える顕微鏡の外観斜視図である。
【図１１】図１に示す振動型アクチュエータを備える撮像装置の概略平面図とブロック図である。
【図１２】従来の振動型アクチュエータの概略斜視図である。
【図１３】従来の別の振動型アクチュエータの振動体の支持構造を示す平面図である。
【図１４】従来の更に別の振動型アクチュエータの振動体の支持構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。最初に本発明の第１実施形態について説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１０の概略構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は、振動型アクチュエータ１０を構成する振動体１１の概略構成を示す斜視図である。振動型アクチュエータ１０は、被駆動体２、振動体１１、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１２及び裏打ち材（補強部材）１３を有する。振動体１１は、弾性体１１ａ、圧電素子１１ｂ及び一対の突起部１１ｃを有する。説明の便宜上、図１に示す互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定める。Ｙ軸方向は、２つの突起部１１ｃを結ぶ方向である。Ｚ軸方向は、突起部１１ｃの突出方向、弾性体１１ａ及び圧電素子１１ｂの厚み方向である。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の両方向と直交する方向であり、被駆動体２が振動体１１により摩擦駆動されることにより、被駆動体２と振動体１１とが相対的に移動する方向である。
【００１９】
圧電素子１１ｂに給電する給電部材であるＦＰＣ１２は、Ｚ軸方向において、２層のシート状部材であるベース部材に導通部材１２ｄが狭まれた構造を有している。例えば、ベース部材にはシート状のポリイミドフィルム等の樹脂材料が用いられ、導通部材１２ｄには銅箔等の金属材料が用いられる。ＦＰＣ１２の一方の面には、Ｘ軸方向に所定の間隔で２カ所に裏打ち材１３が固定されている。また、ＦＰＣ１２の他方の面には、振動体１１が、Ｘ軸方向において２つの裏打ち材１３が固定されている位置の中央に位置するように固定されている。なお、「中央に位置する」とは、Ｘ軸方向において振動体１１から２つの裏打ち材１３のそれぞれまでの距離が実質的に同じとみなすことができることをいう。具体的には、後述する図６Ｂのグラフに示したような状態にならない程度であれば、それらの距離が異なっていても良い。振動体１１は、裏打ち材１３を介してＦＰＣ１２が基台３に固定されることにより基台３に支持されている。基台３は、振動型アクチュエータ１０が搭載される不図示の電子機器の筐体等を構成する部品である。このように、振動型アクチュエータ１０では、ＦＰＣ１２は、圧電素子１１ｂに対して給電する機能に加えて、振動体１１を支持する機能を兼ね備えている。そのため、振動体１１を支持するための別の部品が不要となることで、部品点数や組立工数を減らすことが可能となる。なお、裏打ち材１３を介してＦＰＣ１２を基台３に固定する方法は、特に限定されるものではなく、接着剤による固定、押さえ板による挟み込み、ボルト締結、カシメ等の周知の方法を用いることができる。
【００２０】
矩形で平板状の弾性体１１ａは、例えば、マルテンサイト系のステンレス鋼であるＳＵＳ４２０Ｊ２等の金属材料からなる。なお、「矩形」とは、厳密に矩形であることを必要とせず、実質的に矩形とみなすことができることをいう。具体的には、後述する図６Ｂのグラフに示したような状態にならない程度であれば、弾性体１１ａは矩形でなくても良い。例えば、弾性体１１ａの形状は、部品公差や組立誤差等を含んでいても、面取りされていても良い。、後述する圧電体等の形状についても同様である。弾性体１１ａの一方の面には、電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子１１ｂが接合されている。圧電素子１１ｂにおける弾性体１１ａとの接合面の反対側の面にはＦＰＣ１２が接合されており、こうして振動体１１はＦＰＣ１２に支持されている。
【００２１】
２つの突起部１１ｃは、弾性体１１ａにおいて圧電素子１１ｂが接合されている面の反対側の面において、Ｙ軸方向に所定の間隔で、Ｚ軸方向において圧電素子１１ｂに向かわない方向に突出するように設けられている。突起部１１ｃの先端は被駆動体２と加圧接触するが、図１（ａ）では、振動体１１の少なくとも一部を図示するために、便宜上、被駆動体２と突起部１１ｃとを離した状態を示している。突起部１１ｃと被駆動体２を加圧接触させる方法としては、被駆動体２から突起部１１ｃに対して弾性力を与える方法、ＦＰＣ１２から振動体１１を介して被駆動体２に弾性力を与える方法のいずれを用いてもよい。また、被駆動体２と弾性体１１ａとの間に磁気回路を形成し、弾性体１１ａと被駆動体２とを磁力により互いに引き寄せ合わせることで、突起部１１ｃと被駆動体２を加圧接触させることもできる。
【００２２】
突起部１１ｃの先端には、所望の摩擦係数を有し、耐摩耗性に優れた接触部を設けることが望ましい。例えば、突起部１１ｃを曲げ加工により弾性体１１ａと一体的に形成した後、熱処理や表面研磨を施すことにより、所望の摩擦係数と耐摩耗性を備える接触部を形成することができる。なお、突起部１１ｃの形成方法は、特に限定されるものではなく、エッチング加工やメッキ加工による形成方法や、弾性体１１ａとは別部材として準備して弾性体１１ａに溶接等で固定する方法等を用いることができる。弾性体１１ａ、突起部１１ｃ及び接触部を一体的に形成した場合には、これらを別々に形成して接合等する場合に比べて、組立工数を減らすことができ、また、突起部１１ｃの位置合わせを行う必要がなくなることで部品間のばらつきを抑制することができる。
【００２３】
振動型アクチュエータ１０では、振動体１１に２つの曲げ振動モードを所定の位相差で励起することにより、ＺＸ面内で同一方向に軌跡を描く楕円運動を突起部１１ｃの先端（接触部）に生じさせて、被駆動体２を突起部１１ｃにより摩擦駆動する。２つの曲げ振動モードの共振周波数のうち高い方の共振周波数を“ｆａ”とし、２つの曲げ振動モードの共振周波数差を“Δｆ”とする。この場合に、振動体１１の形状は、２つの曲げ振動モードの共振周波数を近付けて、共振周波数差Δｆが所望の値となるように決定される。具体的には、振動体１１の長手方向（Ｙ軸方向）、短手方向（Ｘ軸方向）及び厚み方向（Ｚ軸方向）のそれぞれの寸法設定によって、２つの曲げ振動モードの共振周波数差Δｆを所望の値に近付ける。本実施形態では、振動体１１の形状は、共振周波数差Δｆが“０＜Δｆ＜ｆａ×０．１５”の関係を満たすように形成されている。この際、弾性体１１ａの厚みは０．０５〜０．５ｍｍ、圧電素子１１ｂの厚みは０．０５〜０．５ｍｍに設定され、本実施形態では弾性体１１ａと圧電素子１１ｂの厚みを０．２ｍｍに設定している。また、共振周波数“ｆａ”は、１５０ｋＨｚより大きい値に設定される。ただし、ここで設定される寸法や共振周波数ｆａについては、用途に応じたアクチュエータ形状の設計変更に依存するため、これらの設定値に限られるものではない。
【００２４】
図２（ａ）は、振動体１１に励起される２つの曲げ振動モードのうち第１の曲げ振動モードを説明する斜視図である。第１の曲げ振動モードでは、節線Ｙ１，Ｙ２が生じる。第１の曲げ振動モードの振動は、振動体１１のＸＹ平面に対する面外方向（Ｚ軸方向）で生じるため、節線Ｙ１，Ｙ２とは、振動体１１において実質的にＺ軸方向の振動変位が生じない部分を指す。２つの突起部１１ｃは、第１の曲げ振動モードで腹となる位置に設けられており、そのため、振動体１１に第１の曲げ振動モードの振動を励起したときに２つの突起部１１ｃの先端には同位相でＺ軸方向に往復運動する振動が生じる。
【００２５】
図２（ｂ）は、振動体１１に励起される２つの曲げ振動モードのうち第２の曲げ振動モードを説明する斜視図である。第２の曲げ振動モードでは、節線Ｘ１，Ｘ２，Ｙ３が生じる。第２の曲げ振動モードの振動もまた、振動体１１のＸＹ平面に対する面外方向（Ｚ軸方向）で生じるため、節線Ｘ１，Ｘ２，Ｙ３とは、振動体１１において実質的にＺ軸方向の振動変位が生じない部分を指す。２つの突起部１１ｃは、第２の曲げ振動モードの節線Ｙ３上に設けられており、そのため、振動体１１に第２の曲げ振動モードの振動を励起したときに２つの突起部１１ｃの先端には同位相でＸ軸方向に往復運動する振動が生じる。
【００２６】
図２（ｃ）は、圧電素子１１ｂにおけるＦＰＣ１２との接合面に設けられた電極パターンの平面図である。圧電素子１１ｂは、圧電セラミックス等からなる矩形で板状の圧電体の各面に電極が形成され、圧電体が所定の方向に分極されたものであり、電気−機械エネルギ変換素子の一例である。
【００２７】
圧電素子１１ｂにおけるＦＰＣ１２との接合面には、第２の曲げ振動モードの振動が励起されたときに生じる節線Ｙ３を境界して、Ｘ軸方向に２分割されたＡ相電極部１１ｂ１とＢ相電極部１１ｂ２が形成されている。また、圧電素子１１ｂにおけるＦＰＣ１２との接合面の中央部には、ＧＮＤ電極部１１ｂ３が形成されている。ＧＮＤ電極部１１ｂ３は、圧電素子１１ｂにおける弾性体１１ａとの接合面に設けられた不図示の共通電極（ＧＮＤ電極）と圧電体をＺ軸方向に貫通する不図示のスルーホールを介して電気的に接続されている。Ａ相電極部１１ｂ１とＢ相電極部１１ｂ２とが設けられている部分の圧電体は、Ｚ軸方向の同じ向きに分極処理されている。なお、圧電素子１１ｂにおける弾性体１１ａとの接合面に形成された共通電極に対する導通は、弾性体１１ａの表面から取り出してもよい。但し、その場合には、ＦＰＣ１２の導通部材１２ｄには、後述するＧＮＤ配線部１２ｄ３は設けられない。
【００２８】
Ａ相電極部１１ｂ１に印加する交流電圧Ｖ１とＢ相電極部１１ｂ２に印加する交流電圧Ｖ２の電圧値と周波数は同じであるとする。この条件で交流電圧Ｖ１，Ｖ２を同位相として圧電素子１１ｂに入力すると、Ａ相電極部１１ｂ１とＢ相電極部１１ｂ２の各電極領域で生じる伸縮方向は同じ向きとなる。そのため、各電極領域で伸縮方向が同じ向きとなって振動する第１の曲げ振動モードの共振周波数付近に交流電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数を近付けることで、振動体１１に第１の曲げ振動モードの振動を励起することができる。また、交流電圧Ｖ１，Ｖ２を逆位相として圧電素子１１ｂに入力すると、Ａ相電極部１１ｂ１とＢ相電極部１１ｂ２の各電極領域で生じる伸縮方向は逆向きとなる。そのため、各電極領域で伸縮方向が逆向きとなって振動する第２の曲げ振動モードの共振周波数付近に交流電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数を近付けることで、振動体１１に第２の曲げ振動モードの振動を励起することができる。
【００２９】
振動体１１の形状は、上述の通り、第１の曲げ振動モードと第２の曲げ振動モードの共振周波数を近付けるように決定されている。そのため、入力電圧と周波数が同じ交流電圧Ｖ１，Ｖ２の位相を、例えば９０°ずらしてＡ相電極部１１ｂ１とＢ相電極部１１ｂ２に印加すると、第１の曲げ振動モードと第２の曲げ振動モードの各振動は、位相が９０°ずれて励起される。その結果、突起部１１ｃの先端にＺＸ面内での楕円運動を生じさせることができ、突起部１１ｃの先端と加圧接触している被駆動体２が突起部１１ｃから摩擦駆動力を受ける。これにより、振動体１１と被駆動体２とをＸ軸方向に相対的に移動させることができる。なお、交流電圧Ｖ１，Ｖ２の電圧値や入力位相差を異ならせることで、突起部１１ｃの先端に生じさせる楕円運動の軌道形状を変えることができる。
【００３０】
図３（ａ）は、振動型アクチュエータ１０の側面図である。なお、図３（ａ）では、被駆動体２は図示されていない。２つの突起部１１ｃは、振動体１１の重心を通って加圧方向（Ｚ軸方向）と平行な軸に対して回転対称となる位置に配置されている。そのため、振動体１１の重心は、ＦＰＣ１２により加圧方向と対向する方向から支持される。また、２つの裏打ち材１３は、２つの突起部１１ｃと同様に、振動体１１の重心をＺ軸方向に通る軸に対して回転対称となる位置でＦＰＣ１２に固定されている。そのため、ＦＰＣ１２において２つの裏打ち材１３に固定された部分の間の部分の重心は、加圧力に対する反力を均等に２つの裏打ち材１３に固定された部分で受けることで支持される。したがって、振動体１１の重心がＦＰＣ１２及び２つの裏打ち材１３によって支持されることで、振動体１１は安定した姿勢で支持される。
【００３１】
図３Ｂは、振動型アクチュエータ１０をＦＰＣ１２における裏打ち材１３側のベース部材を除去した状態で示す裏面図である。ＦＰＣ１２は、大略的に５つの領域（部分）に分けられる。具体的には、ＦＰＣ１２は、圧電素子１１ｂと接合されて振動体１１と共に振動する振動部１２ａ、裏打ち材１３を介して基台３に固定される第１固定部１２ｃ１及び第２固定部１２ｃ２、振動部１２ａと第１固定部１２ｃ１を連結して振動体１１を支持する第１支持部１２ｂ１、振動部１２ａと第２固定部１２ｃ２を連結して振動体１１を支持する第２支持部１２ｂ２を有する。
【００３２】
導通部材１２ｄは、給電機能とグラウンド（ＧＮＤ）機能をそれぞれ有する配線部に分けられる。具体的には、導通部材１２ｄは、圧電素子１１ｂのＡ相電極部１１ｂ１に接続される第１給電配線部１２ｄ１と、Ｂ相電極部１１ｂ２に接続される第２給電配線部１２ｄ２と、アースを取るためにＧＮＤ電極部１１ｂ３に接続されるＧＮＤ配線部１２ｄ３に分けられる。第１給電配線部１２ｄ１、第２給電配線部１２ｄ２及びＧＮＤ配線部１２ｄ３は、不図示の給電回路基板に接続される不図示のコネクタから第１固定部１２ｃ１に向かって延出され、第１固定部１２ｃ１から第１支持部１２ｂ１を介して振動部１２ａに延出している。第１給電配線部１２ｄ１、第２給電配線部１２ｄ２及びＧＮＤ配線部１２ｄ３は更に、振動部１２ａから第２支持部１２ｂ２を介して第２固定部１２ｃ２へ延出している。振動体１１と被駆動体２とは、第１固定部１２ｃ１と第１支持部１２ｂ１と振動部１２ａと第２支持部１２ｂ２と第２固定部１２ｃ２とが並んでいる方向（±Ｘ軸方向）に沿って、相対的に移動するように構成されている。このように構成することで、振動型アクチュエータをＹ軸方向に小型化できる。
【００３３】
ＸＹ平面での第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２における配線形状は、振動体１１に励振されるモード形状や共振周波数に大きな影響を与える。その理由について以下に説明する。すなわち、振動体１１は、ＸＹ平面において互いに直交する第１対称軸と第２対称軸の各軸について対称な形状を有する。また、導通部材１２ｄは、第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２において、第１対称軸と第２対称軸の各軸に対して対称な形状を有する。なお、第１対称軸と第２対称軸はそれぞれ、互いに直交すると共に振動体１１の厚み方向と直交し、振動体１１の短辺と長辺の各辺と平行である。なお、「対称な形状」とは、実質的に対称であるとみなすことができることができる形状であることをいう。具体的には、後述する図６Ｂのグラフに示したような状態にならない程度であれば、対称でなくても良い。
【００３４】
振動体の形状がＦＰＣに対して十分に大きい従来技術の場合は、ＦＰＣが振動体の振動特性（振動型アクチュエータにおける駆動特性）に与える影響を無視することができた。しかし、振動体を小型化（例えば、矩形状の弾性体の長辺を６ｍｍ未満に）していくと、振動体の剛性が小さくなるため、銅箔等の配線（導通部材）と振動体の剛性の差が小さくなる。例えば、ベース部材であるポリイミドフィルムと振動体との剛性の差は非常に大きいため、ＦＰＣを構成するベース部材（フィルム）の剛性を無視することはでき、振動体とポリイミドフィルムの接合部は、振動体にとって実質的に自由端に等しくなる。しかし、剛性の差が小さくなった振動体と導通部材の接合部は、実質的に自由端とみなすことができなくなり、振動体に振動を励起したときに振動エネルギの一部が接合部を透過するようになる。よって、振動型アクチュエータ１０でも、小型化によって、モード形状や共振周波数を決める振動体１１の形状に対する、導通部材１２ｄにおいて振動部１２ａから延出する部分の影響が大きくなる。
【００３５】
例えば、従来技術として説明した特許文献１，２に記載された振動体では、ＦＰＣ上の導通部材の振動体からの延出方向は給電回路のコネクタへと向かう一方向のみとなっている。そのため、特許文献１，２に記載されたＦＰＣを小型化された振動体１１に適用した場合、振動体１１とＦＰＣの導通部材とを組み合わせた形状では対称性がないため、モード形状が所望の形状から変わってしまう。また、図１３を参照して説明した支持構造には、前述した通り、ＦＰＣ９３２の配線回し等が原因となって振動体９３０の振動状態が不安定になるという問題が生じる。
【００３６】
そこで、振動型アクチュエータ１０では、導通部材１２ｄを給電回路のコネクタへと向かう方向と、この方向と対向する方向の２つの方向に延出させている。そして、振動型アクチュエータ１０では、振動体１１に所望の振動状態が生じるように、ＦＰＣ１２を振動体１１からの２つの延出方向先の２カ所で裏打ち材１３を用いて固定している。つまり、振動体１１を中央に配して導通部材１２ｄが両方向に延出する構成とすることにより、導通部材１２ｄの対称性を確保している。これにより、導通部材が非対称な構成よりも振動体１１の振動状態を安定させることができる。また、振動体１１に励起される振動のモード形状は、ＦＰＣ１２の固定位置によっても決定される。
【００３７】
導通部材１２ｄの第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２における配線形状が振動体１１と同様の形状の対称性を有していることは、振動体１１に励起される振動のモード形状の対称性を維持するために重要となる。そこで、モード形状の対称性を維持するために、本実施形態では、第２支持部１２ｂ２及び第２固定部１２ｃ２に給電や接地に用いられないダミー配線部１２ｆが設けられている。
【００３８】
ここで、ダミー配線部１２ｆが振動体１１に励起される振動のモード形状に及ぼす影響について説明する。図４（ａ）は、ダミー配線部１２ｆを設けた配線形状を示す裏面図であり、第１固定部１２ｃ１及び第２固定部１２ｃ２での導通部材１２ｄの表示形態を除いて、実質的には図３（ｂ）と同じである。図４（ｂ）は、ダミー配線部１２ｆを設けない配線形状を示す裏面図であり、ＦＰＣ１２に対して比較例となる構成を示している。図５（ａ）は、図４（ａ）に示すダミー配線部１２ｆを有するＦＰＣ１２が振動体１１に取り付けられた状態で振動体１１に励起される第２の曲げ振動モードの振動の節線を示す図である。図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示す振動体１１にダミー配線部１２ｆを有さないＦＰＣが取り付けられた状態で振動体１１に励起される第２の曲げ振動モードの振動の節線を示す図である。
【００３９】
上述した第２の曲げ振動モードの振動を振動体１１に励起した場合に、図４（ａ）に示すようにダミー配線部１２ｆが設けられていると、図５（ａ）に示すように理想的な節線Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１が現れる振動が励起される。一方、第２の曲げ振動モードの振動を振動体１１に励起した場合に、図４（ｂ）に示すようにダミー配線部１２ｆが設けられていない場合には、図５（ｂ）に示すように節線Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１が理想的な位置からずれて現れる振動が生じてしまう。その結果、ダミー配線部１２ｆが設けられていない場合には、振動体１１に第１の曲げ振動モードと第２の曲げ振動モードの各振動を所定の位相差で励起しても、突起部１１ｃの先端（接触部）に所望の振動振幅を生じさせて楕円運動させることができなくなり、被駆動体２を効率よく駆動することができなくなる。また、この場合、被駆動体２を摩擦駆動したときに、Ｘ軸方向の一方の向きへの駆動と逆向きへの駆動とで性能差が生じ、モード形状のずれが大きくなると、被駆動体２を駆動することができなくなることもある。
【００４０】
続いて、ダミー配線部１２ｆが圧電素子１１ｂの周波数−アドミッタンス特性に及ぼす影響について説明する。図６（ａ）は、図４（ａ）に示すダミー配線部１２ｆを有するＦＰＣ１２で被駆動体２と加圧接触させていない振動体１１を励振したときの圧電素子１１ｂの周波数−アドミッタンス特性を示す図である。図６（ｂ）は、図４（ｂ）に示すダミー配線部１２ｆを有さないＦＰＣで被駆動体２と加圧接触させていない振動体１１を励振したときの圧電素子１１ｂの周波数−アドミッタンス特性を示す図である。なお、図６（ａ），（ｂ）の各周波数−アドミッタンス特性は、既知の測定方法を用いて、圧電素子１１ｂへ所定の交流電圧を周波数掃印で印加して取得したものである。
【００４１】
図６（ａ），（ｂ）の各グラフにおいて、周波数ｆｂは第１の曲げ振動モードの共振周波数を示しており、周波数ｆａは第２の曲げ振動モードの共振周波数を示している。ダミー配線部１２ｆを有するＦＰＣ１２を用いてＡ相電極部１１ｂ１に交流電圧Ｖ１を印加した場合（実線）とＢ相電極部１１ｂ２に交流電圧Ｖ２を印加した場合（一点鎖線）とでは、同じ周波数に同程度の大きさの共振ピークが現れている。したがって、Ａ相電極部１１ｂ１とＢ相電極部１１ｂ２のいずれの電極部に交流電圧を印加しても、２つの曲げ振動モードの振動を励起することができることがわかる。一方、ダミー配線部１２ｆを有していないＦＰＣを用いてＡ相電極部１１ｂ１に交流電圧Ｖ１を印加した場合（実線）とＢ相電極部１１ｂ２に交流電圧Ｖ２を印加した場合（一点鎖線）とでは、共振ピークの大きさが異なっている。特に、Ｂ相電極部１１ｂ２への交流電圧印加時においては、周波数ｆａで共振ピークが現れておらず、第２の曲げ振動モードの振動を励起させることができないことがわかる。したがって、突起部１１ｃの先端（接触部）に被駆動体２を摩擦駆動するための所望の楕円運動を生じさせることができず、被駆動体２の駆動が不安定になり、往復動作ができなくなることがある。
【００４２】
なお、導通部材１２ｄの第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２における配線形状は、振動部１２ａ、第１固定部１２ｃ１及び第２固定部１２ｃ２上での配線形状によって決められる。しかし、部品公差や組立誤差等の影響により、導通部材１２ｄの第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２における配線形状を完全な対称性を有する状態とすることは、実際には容易ではない。そして、本実施形態において駆動に用いる所望の共振モードの振動を励起することができない状態とは、図６（ｂ）に示したように、２つの曲げ振動モードのうち少なくとも一方の曲げ振動モードの共振周波数で共振ピークが立っていない状態をいう。よって、Ａ相電極部１１ｂ１とＢ相電極部１１ｂ２のいずれの電極部に交流電圧を印加した場合でも駆動に用いる２つの共振ピークが現れ、被駆動体２の往復での駆動が可能な限りにおいて、第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２における導通部材１２ｄの配線形状の対称性には、完全な対称性からの一定のずれは許容される。
【００４３】
上述したように、導通部材１２ｄの第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２における配線形状は、振動体１１と同様の形状の対称性を有していることが重要であり、この対称性が失われるにしたがってモード形状の理想的な形状からのずれも大きくなる。一方、第１固定部１２ｃ１及び第２固定部１２ｃ２を設ける位置が振動体１１から離れるにしたがってＦＰＣ１２による振動体１１の拘束力は小さくなるため、形状の対称性の影響は小さくなる。しかし、第１固定部１２ｃ１及び第２固定部１２ｃ２の位置が振動体１１から離れるにしたがって、第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２での加圧（Ｚ軸）方向に対するばね定数が小さくなり、振動体１１を安定して支持することができなくなる。
【００４４】
そこで、導通部材１２ｄの第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２における配線形状と第１固定部１２ｃ１及び第２固定部１２ｃ２の配置はそれぞれ、振動体１１が有する第１対称軸と第２対称軸の各軸について線対称となるように設計される。これにより、振動体１１の振動状態を安定させることができ、ひいては、摩擦駆動力を効率よく取り出すことができる小型の振動型アクチュエータ１０を実現することができる。また、振動型アクチュエータ１０では、ＦＰＣ１２が振動体１１を支持する支持部材として機能する構造となっているため、振動体１１を支持するための別途の支持部材が不要となり、これによりコストアップを回避することができる。また、第１固定部１２ｃ１及び第２固定部１２ｃ２に第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２に比べて十分に剛性の高い裏打ち材１３を設けることで、導通部材１２ｄを伝達する振動を第１固定部１２ｃ１及び第２固定部１２ｃ２により遮蔽することができる。つまり、ＦＰＣ１２の固定方法に依存することなく、振動伝達を遮蔽することができることで、振動体１１の振動状態をより安定なものとすることができる。その際、加圧力に対する振動体１１の姿勢を安定的なものにするため、振動体１１から固定部１２ｃまでの距離の設定については、仕様に対して適宜設定される必要がある。
【００４５】
導通部材１２ｄの振動部１２ａにおける配線は振動体１１と一体となるため、振動体１１に与える影響は、導通部材１２ｄの第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２における配線が振動体１１に与える影響より小さい。しかし、導通部材１２ｄの振動部１２ａにおける配線形状は、図３（ｂ）に示したように、第１対称軸及び第２対称軸の各軸について線対称であることが望ましい。そこで、本実施形態では、ＧＮＤ配線には中央に矩形のパット部を設け、２本の給電用配線のそれぞれにはＧＮＤ配線のパッド部の両側に、矩形のパッド部を設けている。ＦＰＣ１２の圧電素子１１ｂとの接合面側のベース部材については、ＧＮＤ電極部１１ｂ３とＧＮＤ配線部１２ｄ３のパッド部とが対向する領域を開口させる。同様に、ＦＰＣ１２の圧電素子１１ｂとの接合面側のベース部材において、Ａ相電極部１１ｂ１と第１給電配線部１２ｄ１の一方のパッド部とが対向する領域を開口させ、Ｂ相電極部１１ｂ２と第２給電配線部１２ｄ２の一方のパッド部とが対向する領域を開口させる。これにより、導通部材１２ｄの振動部１２ａにおける配線形状の対称性を確保すると共に、Ａ相電極部１１ｂ１、Ｂ相電極部１１ｂ２及びＧＮＤ電極部１１ｂ３の間の導通部材１２ｄによる短絡を防止して、圧電素子１１ｂへ給電することができる。第１給電配線部１２ｄ１と第２給電配線部１２ｄ２のパッド部のうち、ＦＰＣ１２のベース部材に設けられた開口に対向しないパッド部は、ダミーのパッド部と呼ぶことができる。
【００４６】
なお、第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２ではＦＰＣ１２を構成するベース部材の剛性と導通部材１２ｄの剛性とに大きな差はなく、そのため、導通部材１２ｄからベース部材への振動伝達により振動体１１の振動状態が変化することも考えられる。その場合、第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２におけるベース部材の形状についても導通部材１２ｄと同様に、振動体１１の形状が有する対称性と同等の対称性を有することが望ましい。ここで説明する対称性についても、部品公差や組立誤差等により完全な対称性を再現することは容易ではない。そのため、導通部材１２ｄの第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２における配線形状の対称性の許容範囲と同様の範囲で対称性のズレは許容される。
【００４７】
上記説明では、給電部材であるＦＰＣ１２においてはベース部材が振動体１１を支持する機能を補っていたが、このよ・BR>、な構成に限定されず、金属ワイヤ或いは金属箔に支持機能を持たせた構成としてもよい。また、振動体１１の駆動に用いられる振動モードは、図３に示した２つの曲げ振動モードに限られず、突起部１１ｃの先端（接触部）に楕円運動を生じさせることができる限りにおいて、他の振動モード（例えば、より高次の振動モード）を用いてもよい。
【００４８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータ２０を構成する振動体２１の概略構成を示す斜視図である。なお、図７では被駆動体２の図示を省略しており、被駆動体２は図１（ａ）に示した状態に準じて、振動体２１とＺ軸方向において加圧接触するように配置される。
【００４９】
振動型アクチュエータ２０は、振動体２１、ＦＰＣ２２及び裏打ち材２３を有し、振動体２１は、弾性体２１ａ、圧電素子２１ｂ及び突起部２１ｃを有する。第１実施形態で説明した振動体１１はＹ軸方向を長手方向としているが、振動体２１はＸ軸方向を長手方向としている点で、振動体１１と異なる。矩形で平板状の弾性体２１ａの一方の面には、矩形で平板状の圧電素子２１ｂが接合されている。また、突起部２１ｃは、振動体１１と同様に、Ｙ軸方向に所定の間隔で弾性体２１ａの一方の面から圧電素子２１ｂが接合されていないＺ軸方向へ向けて突出するように弾性体２１ａに設けられている。Ｚ軸方向において、突起部２１ｃの先端と不図示の被駆動体２とが加圧接触している。振動体２１は、圧電素子２１ｂがＦＰＣ２２と接合されることによってＦＰＣ２２に支持されており、ＦＰＣ２２は裏打ち材２３を介して不図示の基台に固定されている。なお、裏打ち材２３は、第１実施形態で説明した裏打ち材１３と同じであるため、説明を省略する。ＦＰＣ２２は、第１実施形態で説明したＦＰＣ１２と同様に、２枚のベース部材に導通部材２２ｄが挟まれた３層構造を有する。
【００５０】
図８（ａ）は、被駆動体２を摩擦駆動するために振動体２１に励起される第３の曲げ振動モードを説明する斜視図である。また、図８（ｂ）は、被駆動体２を摩擦駆動するために振動体２１に励起される第４の曲げ振動モードを説明する斜視図である。第３の曲げ振動モードの振動を振動体２１に励起することにより、突起部２１ｃの先端にはＺ軸方向での振動変位が生じる。また、第４の曲げ振動モードの振動を振動体２１に励起することにより、突起部２１ｃの先端にはＸ軸方向の振動変位が生じる。振動体２１の形状は、第３の曲げ振動モードと第４の曲げ振動モードの共振周波数が近付くように設計されている。
【００５１】
圧電素子２１ｂにおいてＦＰＣ２２と接合される面には、Ｘ軸方向に２分割されて不図示のＡ相電極部及びＢ相電極部が設けられており、Ａ相電極部とＢ相電極部の間にはこれらと絶縁されたＦＰＣ側ＧＮＤ電極が設けられている。圧電素子２１ｂにおいて弾性体２１ａと接合される面には、共通電極（弾性体側ＧＮＤ電極）が設けられており、共通電極は、圧電素子２１ｂの中心部をＺ軸方向に貫通するスルーホール電極を介してＦＰＣ側ＧＮＤ電極と導通している。第１実施形態と同様に、Ａ相電極部とＢ相電極部に、例えば、位相差を９０°ずらした交流電圧を印加して、第３の曲げ振動モードと第４の曲げ振動モードの各振動を同時に励起する。これにより、突起部２１ｃの先端（接触部）に、ＺＸ面内での楕円運動を生じさせることができ、被駆動体２をＸ軸方向に摩擦駆動することで、被駆動体２と振動体２１とをＸ軸方向に相対的に移動させることができる。
【００５２】
図９（ａ）は、振動型アクチュエータ２０をＦＰＣ２２における振動体２１側のベース部材を除去した状態で示す上面図である。図９（ｂ）は、振動型アクチュエータ２０の側面図である。図９（ｃ）は、振動型アクチュエータ２０をＦＰＣ２２における裏打ち材２３側のベース部材を除去した状態で示す裏面図である。なお、図９（ａ）〜（ｃ）では、被駆動体２は図示されていない。
【００５３】
振動体２１は、第３の曲げ振動モードと第４の曲げ振動モードの各共振周波数を近付けるために、弾性体２１ａの長辺の長さの短辺の長さに対する比が大きくなっており、したがって、振動体２１の小型化を図ると、短辺の長さ（Ｙ軸方向長さ）が極端に短くなる。一方、ＦＰＣ２２には圧電素子２１ｂへの給電のための２本の給電用配線と１本のＧＮＤ配線を設ける必要があるが、対称性を考慮すると、Ｙ軸方向においてＧＮＤ配線を挟むように給電用配線を設けることが望ましい。このとき、給電用配線及びＧＮＤ配線としての導通部材２２ｄは、互いの配線が短絡しないようにＹ軸方向において所定の間隔を空けてＦＰＣ２２に設ける必要がある。このため、図９（ａ）に示されるように、振動体２１の短辺長さよりも給電用配線間のＹ軸方向での間隔が長く設定されている。また、各給電用配線と圧電素子２１ｂの電極との接触面積を確保するため、図９（ｃ）に示すように、ＧＮＤ配線には中央に矩形のパット部を設け、２本の給電用配線のそれぞれには矩形のパッド部のＸ軸方向の両側に、ＧＮＤ配線側へ突出する一対の凸状のパッド部を設けている。ＦＰＣ２２のベース部材には、ＧＮＤ配線の矩形のパッド部に対向する領域と、各給電用配線の凸状のパッド部の1つに対向する領域に開口が形成されている。各給電用配線の他方のパッド部はダミーのパッド部に相当する。
【００５４】
導通部材２２ｄを図９の構成とした場合でも、振動体２１の形状が有する第１対称軸及び第２対称軸の各軸について、ＦＰＣ２２の支持部上での導通部材２２ｄの振動体２１から延出する部分の形状は線対称となるため、モード形状を維持することができる。なお、ＦＰＣ２２の支持部とは、第１実施形態で説明したる第１支持部１２ｂ１及び第２支持部１２ｂ２と同様に、ＦＰＣ２２において裏打ち材２３が接合される部分と振動体２１が接合される部分との間の部分を指す。
【００５５】
なお、振動体２１から延出する導通部材２２ｄは、ＦＰＣ２２において裏打ち材２３と接合される固定部に対してＸ軸方向で対向する振動体２１の短辺側から延出する構成に限定されない。つまり、導通部材２２ｄのＦＰＣ２２の支持部における配線形状は、振動体２１の形状が有する２つの対称軸の各軸について対称性を有していればよい。また、第２の実施の形態では、Ａ相電極部、Ｂ相電極部及びＧＮＤ電極部を有する圧電素子２１ｂに交流電圧を印加して第３の曲げ振動モード及び第４の曲げ振動モードの振動を励起する構成について説明した。しかし、これに限られず、フローティング駆動等で駆動させる振動モードを用いる場合には、圧電素子２１ｂにＧＮＤ電極部を設けなくともよく、このような構成は、第１実施形態で説明した圧電素子１１ｂについても同様に適用することができる。
【００５６】
次に、本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１０を備える電子機器について、顕微鏡と撮像装置を取り上げて説明する。但し、振動型アクチュエータ１０は、これらへの適用に限定されるものではなく、駆動による位置決めが必要とされる部品を備える電子機器に広く適用することができる。
【００５７】
図１０は、図１に示す振動型アクチュエータ１０を備える顕微鏡５００の外観斜視図である。顕微鏡５００は、撮像素子と光学系を内蔵する撮像部５３０と、基台上でＸ−Ｙ面内で移動可能に配置された被駆動体であるステージ５２０を有する自動ステージ部５１０と、ベースプレート５４０とを備える。圧電素子１１ｂへ給電することにより振動型アクチュエータ１０を制御する制御装置５５０は、ベースプレート５４０内に配置されている。なお、制御装置５５０は、撮像部５３０に設けられていてもよい。顕微鏡５００では、少なくとも２つの振動体１１が用いられており、少なくとも１つの振動体１１がステージ５２０のＸ軸方向での駆動に用いられ、少なくとも１つの別の振動体１１がステージ５２０のＹ軸方向での駆動に用いられる。
【００５８】
被観察物をステージ５２０の上面に載置して、拡大画像を撮像部５３０で撮影する場合において観察範囲が広範囲となる場合には、自動ステージ部５１０を駆動してステージ５２０をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させることで、被観察物を移動させる。被観察物を移動しながら多数の撮影画像を撮影する。これにより、撮影された画像を不図示のコンピュータで画像処理により結合させることで、観察範囲が広く、しかも高精細な１枚の観察画像を取得することができる。
【００５９】
図１１（ａ）は、撮像装置７００の概略構成を示す上面図である。撮像装置７００は、撮像素子７１０及び電源ボタン７２０を搭載したカメラ本体７３０を備える。また、撮像装置７００は、第１レンズ群（不図示）、第２レンズ群８２０、第３レンズ群（不図示）、第４レンズ群８４０及び振動型駆動装置６２０，６４０を有するレンズ鏡筒７４０を備える。レンズ鏡筒７４０は、交換レンズとしてカメラ本体７３０に対して着脱可能であり、撮影対象に合わせて適したレンズ鏡筒７４０をカメラ本体７３０に取り付けることができる。撮像装置７００では、２つの振動型駆動装置６２０，６４０によってそれぞれ、第２レンズ群８２０，第４レンズ群８４０が駆動される。
【００６０】
振動型駆動装置６２０の詳細な構成は不図示であるが、振動型駆動装置６２０は、円環状の被駆動体と、被駆動体を回転駆動させる振動体１１と、駆動回路とを有する。例えば、３つの振動体１１が円環状の基台の周方向に等間隔に、且つ、それぞれの振動体１１は２つの突起部１１ｃを結ぶ線が同一円周に対して法線となるようにＦＰＣ１２に支持されて裏打ち材１３を介して基台に支持される。被駆動体と振動体１１の突起部１１ｃとが光軸方向において加圧接触した状態で、被駆動体と基台は、それらの径方向がレンズ鏡筒７４０の光軸と直交するようにレンズ鏡筒７４０内に配置される。振動型駆動装置６２０では、被駆動体を光軸まわりに回転させ、不図示のカム或いはギア等を介して被駆動体の回転出力を光軸方向での直進運動に変換することによって第２レンズ群８２０を光軸方向に移動させる。振動型駆動装置６４０は、振動型駆動装置６２０と同様の構成を有することにより、第４レンズ群８４０を光軸方向に移動させる。なお、振動体１１は被駆動体２を一方向（Ｘ軸方向）に駆動することができる。よって、振動体１１のＸ軸方向（短手方向）がレンズ鏡筒７４０の光軸方向と平行になるように振動体１１を配置し、レンズを保持するレンズ保持部材を被駆動体として、レンズ保持部材を直接に光軸方向に駆動する構成としてもよい。
【００６１】
図１１（ｂ）は、撮像装置７００の光学系及び制御システムの概略構成を示すブロック図である。第１レンズ群８１０、第２レンズ群８２０、第３レンズ群８３０、第４レンズ群８４０及び光量調節ユニット８５０が、レンズ鏡筒７４０内部の光軸上の所定位置に配置される。第１レンズ群８１０〜第４レンズ群８４０と光量調節ユニット８５０とを通過した光は、撮像素子７１０に結像する。撮像素子７１０は、光学像を電気信号に変換して出力し、その出力は、カメラ処理回路７５０へ送られる。
【００６２】
カメラ処理回路７５０は、撮像素子７１０からの出力信号に対して増幅やガンマ補正等を施す。カメラ処理回路７５０は、ＡＥゲート７５５を介してＣＰＵ７９０に接続されると共に、ＡＦゲート７６０とＡＦ信号処理回路７６５とを介してＣＰＵ７９０に接続されている。カメラ処理回路７５０において所定の処理が施された映像信号は、ＡＥゲート７５５と、ＡＦゲート７６０及びＡＦ信号処理回路７６５を通じてＣＰＵ７９０へ送られる。なお、ＡＦ信号処理回路７６５は、映像信号の高周波成分を抽出して、オートフォーカス（ＡＦ）のための評価値信号を生成し、生成した評価値をＣＰＵ７９０へ供給する。
【００６３】
ＣＰＵ７９０は、撮像装置７００の全体的な動作を制御する制御回路であり、取得した映像信号から、露出決定やピント合わせのための制御信号を生成する。ＣＰＵ７９０は、適切なフォーカス状態が得られるように、振動型駆動装置６２０，６４０を制御することによって、第２レンズ群８２０、第４レンズ群８４０の光軸方向位置を調整する。また、ＣＰＵ７９０は、決定した露出が得られるように、メータ６３０を制御することによって、光量調節ユニット８５０の開口径を調整する。ＣＰＵ７９０による制御下において、振動型駆動装置６２０は第２レンズ群８２０を光軸方向に移動させ、振動型駆動装置６４０は第４レンズ群８４０を光軸方向に移動させ、光量調節ユニット８５０はメータ６３０により制御される。
【００６４】
振動型駆動装置６２０により駆動される第２レンズ群８２０の光軸方向位置は第１リニアエンコーダ７７０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されることで振動型駆動装置６２０の駆動にフィードバックされる。同様に、振動型駆動装置６４０により駆動される第４レンズ群８４０の光軸方向位置は第２リニアエンコーダ７７５により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されることで振動型駆動装置６４０の駆動にフィードバックされる。光量調節ユニット８５０の開口径は、絞りエンコーダ７８０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０へ通知されることで、メータ６３０の駆動にフィードバックされる。
【００６５】
撮像装置７００の所定のレンズ群を光軸方向に移動させる用途に第１実施形態で説明した振動型アクチュエータ１０等を用いた場合、レンズ群を停止させた状態でも大きな保持力が得られる。これにより、レンズ鏡筒７４０やカメラ本体７３０に外力が作用しても、レンズ群にずれが生じることを抑制することができる。なお、レンズ鏡筒７４０に手ぶれ補正用レンズが内蔵される場合、手ぶれ補正用レンズを光軸と直交する面内の任意の方向に移動させる手ぶれ補正ユニットに振動体１１を用いることができる。その場合、光軸方向と直交する面内において直交する２方向に手ぶれ補正用レンズを保持したレンズ保持部材を移動させることができるように、各方向にレンズ保持部材を駆動する１又は複数の振動体１１を配置する。なお、手ぶれ補正ユニットは、手ぶれ補正用レンズを駆動する構成に代えて、カメラ本体７３０に内蔵される撮像素子７１０を光軸と直交する面内の任意の方向に移動させる構成としてもよい。
【００６６】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、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。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば、振動体１１は、２つの突起部１１ｃを有するが、突起部１１ｃは１つのみ設けられていても、被駆動体２の摩擦駆動は可能であり、この場合の１つの突起部は、弾性体１１ａの上面（ＸＹ面）の中央に設ければよい。また、ダミー配線部やダミーパッド部はその他の配線やパッド部と同じ材料であることが好ましいが、図６Ｂのグラフに示したような状態にならない程度であればダミー配線部およびダミーパッド部の少なくとも一部の材料としてその他の配線やパッド部と異なる材料を用いても良い。
【符号の説明】
【００６７】
２    被駆動体
１０，２０    振動型アクチュエータ
１１，２１    振動体
１１ａ，２１ａ    弾性体
１１ｂ，２１ｂ    圧電素子
１１ｃ，２１ｃ    突起部
１２，２２    フレキシブルプリント基板
１２ａ    振動部
１２ｂ１    第１支持部
１２ｂ２    第２支持部
１２ｃ１    第１固定部
１２ｃ２    第２固定部
１２ｄ    導通部材
１３，２３    裏打ち材
５００    顕微鏡
７００    撮像装置
【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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