(57)【要約】【課題】ロータの回転軸方向に沿った駆動装置の長さを小さくできるようにするとともに、そのようなロータの回転軸方向の振動が発生しないようにする。【解決手段】駆動装置１が、固定子２，４と、回転可能に設けられた駆動部材２０と、駆動部材２０の回転軌跡円の接線方向に固定子２と駆動部材２０との間に挟持され、その接線方向に伸縮するとともに、伸長時の伸長速度と収縮時の収縮速度が異なる圧電素子６と、駆動部材２０と同心状に設けられ、駆動部材２０に圧接するロータ１４と、を備える。【選択図】図１
2011103749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、
回転可能に設けられた駆動部材と、
前記駆動部材の回転軌跡円の接線方向に前記固定子と前記駆動部材との間に挟持され、前記接線方向に伸縮するとともに、伸長時の伸長速度と収縮時の収縮速度が異なる圧電素子と、
前記駆動部材と同心状に設けられ、前記駆動部材に圧接するロータと、を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記駆動部材の回転軌跡円の接線方向に沿って前記圧電素子を圧縮するよう前記駆動部材を付勢する付勢部を更に備え、
前記圧電素子の一端が前記固定子に固定され、前記圧電素子の他端が前記駆動部材に当接していることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動部材が、前記圧電素子と接触する部位に半球状の突起を有することを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記圧電素子に電圧を印加すると共にその印加電圧の上昇速度と下降速度を異なるようにその印加電圧を昇降させる制御部を更に備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記圧電素子に対する印加電圧の上昇と下降を交互に繰り返すことを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動部材と前記ロータとの間に介在する弾性体を更に備えることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記駆動部材と前記ロータの一方に形成されたネジ穴に螺合するとともに、そのネジ穴から前記駆動部材と前記ロータの他方側に向けて突出して、前記弾性体に当接する調整ネジを更に備えることを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記駆動部材が円環状又は円筒状に設けられ、前記ロータが前記駆動部材に内接することを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記ロータが円環状又は円筒状に設けられ、前記駆動部材が前記ロータに内接することを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記ロータが円環状又は円筒状に設けられ、前記ロータに切欠きが形成され、前記圧電素子及び前記固定子が前記切欠き内に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記ロータ及び前記駆動部材がその回転軸方向に重ねられていることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記ロータの回転によってレンズユニットの鏡筒を動かすことを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、特に圧電素子を用いた駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズユニットのズーミングやフォーカシング等のために、レンズユニットのレンズを光軸方向に移動させる（例えば、特許文献１参照）。その動力源として、電磁式モータが用いられる（例えば、特許文献１参照）。しかし、電磁式モータは駆動する時に雑音を発生するため、動画撮影時にレンズを電磁式モータによって移動させると、電磁式モータの雑音が録音されてしまうという問題がある。一方、雑音の少ない超音波モータがレンズの移動に用いられる。ところが、超音波モータでは、圧電素子の共振現象を利用しているため、超音波モータの製造に際して圧電素子の大きさ、形、寸法等に高精度性が要求されている。そのため、超音波モータを安価に大量生産することが難しい。
【０００３】
また、圧電素子を用いたモータとして、特許文献２に記載されたものがある。具体的には、圧電素子（１ａ，１ｂ）が回転体（３）に重ねられ、圧電素子（１ａ，１ｂ）の屈曲と復元が繰り返される。ここで、圧電素子（１ａ，１ｂ）が低速で屈曲することによって、圧電素子（１ａ，１ｂ）と回転体（３）との間に滑りが生じず、回転体（３）が回転する。その後、圧電素子（１ａ，１ｂ）が高速で復元することによって、圧電素子（１ａ，１ｂ）と回転体（３）との間に滑りが生じ、回転体（３）が回転しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９１７８２号公報
【特許文献２】特開２００５−１３０６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献２に記載の技術では、圧電素子（１ａ，１ｂ）を回転体（３）の回転軸方向に長く設けることによって、圧電素子（１ａ，１ｂ）の屈曲を実現している。そのため、装置全体として、回転軸方向の厚みが増してしまう。
また、圧電素子（１ａ，１ｂ）が屈曲すると、回転体（３）の回転軸方向に沿った圧電素子（１ａ，１ｂ）の長さが変位するから、回転体（３）が回転軸方向に振動してしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、回転体（３）等のロータの回転軸方向に沿った駆動装置の長さを小さくできるようにするとともに、そのようなロータの回転軸方向の振動が発生しないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明では、駆動装置が、固定子と、回転可能に設けられた駆動部材と、前記駆動部材の回転軌跡円の接線方向に前記固定子と前記駆動部材との間に挟持され、前記接線方向に伸縮するとともに、伸長時の伸長速度と収縮時の収縮速度が異なる圧電素子と、前記駆動部材と同心状に設けられ、前記駆動部材に圧接するロータと、を備えることとした。
【０００７】
好ましくは、前記駆動装置が、前記駆動部材の回転軌跡円の接線方向に沿って前記圧電素子を圧縮するよう前記駆動部材を付勢する付勢部を更に備え、前記圧電素子の一端が前記固定子に固定され、前記圧電素子の他端が前記駆動部材に当接していることとした。
【０００８】
好ましくは、前記駆動部材が、前記圧電素子と接触する部位に半球状の突起を有することとした。
【０００９】
好ましくは、前記駆動装置が、前記圧電素子に電圧を印加すると共にその印加電圧の上昇速度と下降速度を異なるようにその印加電圧を昇降させる制御部を更に備えることとした。
【００１０】
好ましくは、前記制御部が、前記圧電素子に対する印加電圧の上昇と下降を交互に繰り返すこととした。
【００１１】
好ましくは、前記駆動装置が、前記駆動部材と前記ロータとの間に介在する弾性体を更に備えることとした。
【００１２】
好ましくは、前記駆動装置が、前記駆動部材と前記ロータの一方に形成されたネジ穴に螺合するとともに、そのネジ穴から前記駆動部材と前記ロータの他方側に向けて突出して、前記弾性体に当接する調整ネジを更に備えることとした。
【００１３】
好ましくは、前記駆動部材が円環状又は円筒状に設けられ、前記ロータが前記駆動部材に内接することとした。
【００１４】
好ましくは、前記ロータが円環状又は円筒状に設けられ、前記駆動部材が前記ロータに内接することとした。
【００１５】
好ましくは、前記ロータが円環状又は円筒状に設けられ、前記ロータに切欠きが形成され、前記圧電素子及び前記固定子が前記切欠き内に配置されていることとした。
【００１６】
好ましくは、前記ロータ及び前記駆動部材がその回転軸方向に重ねられていることとした。
【００１７】
好ましくは、前記駆動装置が、前記ロータの回転によってレンズユニットの鏡筒を動かすこととした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ロータの回転軸方向に沿った駆動装置の長さを小さくすることができるとともに、ロータや駆動部材がその回転軸方向に振動しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置の平面図である。
【図２】同実施形態に係る駆動装置の回路のブロック図である。
【図３】同実施形態に係る駆動装置の制御部によって出力される制御信号のチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図５】同実施形態に係る駆動装置の駆動部材の平面図及び側面図である。
【図６】図５に示されたVI−VIに沿った面の矢視断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る駆動装置の平面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る駆動装置の平面図である。
【図９】同実施形態に係る駆動装置の概略斜視図である。
【図１０】同実施形態に係る駆動装置のロータの側面図である。
【図１１】同実施形態に係る駆動装置のロータの下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
図１は、駆動装置１を示した平面図である。
図１に示すように、固定子２，４が互いに間隔をおいて配設され、これら固定子２，４の間に圧電素子６，８、圧縮バネ１０，１２、ロータ１４及び駆動部材２０が配置されている。
【００２２】
駆動部材２０は円環状又は円筒状に設けられている。この駆動部材２０が固定子２，４に対して相対的に回転可能とされている。駆動部材２０は、その外周面に駆動アーム２４，３０を有する。これら駆動アーム２４，３０は、駆動部材２０から径外方向に延出している。これら駆動アーム２４，３０は、駆動部材２０の中心２２に関して１８０°の位置に配置されている。駆動アーム２４の固定子２側の面２６には、半球状の突起２８が凸設されている。駆動アーム３０の固定子４側の面３２には、半球状の突起３４が凸設されている。
【００２３】
駆動部材２０の内周面には、弾性体３６，３８，４０，４２が半球状に凸設されている。これら弾性体３６，３８，４０，４２が駆動部材２０の中心２２に関して周方向に沿って９０°おきに配置されている。
【００２４】
圧電素子６，８は、駆動部材２０の径方向外側に配置されている。一方の圧電素子６が、駆動部材２０の回転軌跡円（駆動部材２０の外周面によって規定される円）の接線方向に、固定子２と駆動アーム２４との間に挟持されている。圧電素子６の一端が固定子２に固定され、この圧電素子６が反対の固定子４に向かって駆動部材２０の回転軌跡円の接線方向に沿って延出し、圧電素子６の他端が突起２８に当接している。他方の圧電素子８が、駆動部材２０の回転軌跡円の接線方向に、固定子４と駆動アーム３０との間に挟持されている。圧電素子８の一端が固定子４に固定され、この圧電素子８が反対の固定子２に向かって駆動部材２０の回転軌跡円の接線方向に沿って延出し、圧電素子８の他端が突起３４に当接している。
【００２５】
圧電素子６，８には電圧が印加されるようになっており、圧電素子６，８が印加電圧に従って伸縮する。具体的には、圧電素子６，８は、駆動部材２０の回転面（駆動部材２０の回転軸に直交する面）に平行な方向であって、駆動部材２０の回転軌跡円の接線方向に伸縮する。
圧電素子６，８は、複数の単位圧電体を伸縮方向に積層したものである。従って、圧電素子６，８に印加される電圧の変位が小さくとも、圧電素子６，８の伸縮の変位を大きくすることができる。
【００２６】
圧縮バネ１０は、駆動部材２０の回転軌跡円の接線方向に沿って圧電素子６を圧縮するよう駆動部材２０を付勢する付勢部である。圧縮バネ１２は、駆動部材２０の回転軌跡円の接線方向に沿って圧電素子８を圧縮するよう駆動部材２０を付勢する付勢部である。
【００２７】
具体的には、圧縮バネ１０が固定子４と駆動アーム２４との間に挟持され、圧縮バネ１２が固定子２と駆動アーム３０との間に挟持されている。圧縮バネ１０が僅かに圧縮状態とされており、圧電素子６が圧縮バネ１０による圧縮荷重を受けている。圧縮バネ１２が僅かに圧縮状態とされており、圧電素子８が圧縮バネ１２による圧縮荷重を受けている。これにより荷重の釣合がとれている。
また、図１の図示方向に見て、駆動部材２０が圧縮バネ１０，１２によって反時計回りのモーメントを受けており、圧電素子６，８及び固定子２，４がそのモーメントを受けることによって、モーメントの釣合がとれている。
【００２８】
ロータ１４は円環状、円筒状、円板状又は円柱状に設けられている。ロータ１４が駆動部材２０内に嵌め込まれ、ロータ１４が駆動部材２０に内接している。駆動部材２０とロータ１４が同心状に設けられている。ロータ１４は固定子２，４に対して相対的に回転可能とされている。弾性体３６，３８，４０，４２の頂点がロータ１４の外周面に点接触し、ロータ１４と駆動部材２０がこれらの間に弾性体３６，３８，４０，４２を介在させた状態で圧接している。弾性体３６，３８，４０，４２が介在することによって、摩擦力を適度なものにすることができる。
なお、弾性体３６，３８，４０，４２が駆動部材２０と一体に設けられているが、弾性体３６，３８，４０，４２が駆動部材２０と別体であっても良い。この場合、弾性体３６，３８，４０，４２が駆動部材２０とロータ１４との間に挟まれている。また、弾性体３６，３８，４０，４２が駆動部材２０の内周面に凸設されているが、ロータ１４の外周面に凸設されていてもよい。
【００２９】
駆動部材２０が円環状であり、且つ、ロータ１４が円環状又は円板状である場合、これらの回転軸に沿う方向の厚さ（図１の紙面に垂直な方向の長さ）が等しく、駆動部材２０及びロータ１４の回転軸方向の両端面が揃っていることが好ましい。こうすることによって、駆動部材２０やロータ１４の回転軸に沿う方向の駆動装置１の長さを小さくすることができ、駆動装置１を薄型化することができる。駆動部材２０が円筒状であり、ロータ１４が円筒状又は円柱状である場合も、駆動部材２０及びロータ１４の回転軸方向の両端面が揃っていることが好ましい。
【００３０】
図２は、駆動装置１の回路を示したブロック図である。
制御部５０がＣＰＵ、ＲＡＭ等を有したコンピュータであり、メモリ５２に記録されたプログラムに従って圧電素子６，８に制御信号を出力し、圧電素子６，８を伸縮させる。センサ５４はロータ１４の回転角度や位置を検出する。例えば、センサ５４が、ロータ１４が所定単位角度だけ回転するごとにパルス信号を制御部５０に出力するエンコーダである。制御部５０はセンサ５４による検出結果に基づき、圧電素子６，８に対する制御信号の出力を開始したり、停止したりする。なお、制御部５０がコンピュータでなく、論理回路や電子回路であってもよい。
【００３１】
図３は、制御部５０によって圧電素子６，８に出力される制御信号を示したチャートである。制御部５０は、制御信号を圧電素子６，８に出力することによって、圧電素子６，８に電圧を印加する。制御信号は、圧電素子６，８に対する印加電圧が高電圧と低電圧との間で振動する波形信号であって、１周期における印加電圧の上昇速度と下降速度が異なるものである。図３（ａ）では、圧電素子６，８に対する印加電圧の上昇速度が下降速度よりも遅く、図３（ｂ）では、圧電素子６，８に対する印加電圧の上昇速度が下降速度よりも速い。なお、制御信号の周波数が超音波領域（例えば、１６ｋＨｚ以上）であることが好ましい。
【００３２】
図３（ａ）に示すような制御信号が制御部５０によって圧電素子６，８に出力されると、図１においてロータ１４が時計回りに回転する。一方、図３（ｂ）に示すような制御信号が制御部５０によって圧電素子６，８に出力されると、図１においてロータ１４が反時計回りに回転する。以下、具体的に説明する。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、制御部５０が、圧電素子６，８に対する印加電圧を上昇させると、圧電素子６，８が圧縮バネ１０，１２の荷重に抗して伸長する。圧電素子６，８の伸長に伴って、駆動部材２０が時計回りに回転する。この際、圧電素子６，８に対する印加電圧の上昇速度が遅いから、圧電素子６，８の伸長速度が遅く、駆動部材２０の回転速度も遅い。そのため、弾性体３６，３８，４０，４２とロータ１４との間の摩擦によって、ロータ１４も時計回りに回転する。
【００３４】
そして、圧電素子６，８に対する印加電圧が高電圧になったら、制御部５０が圧電素子６，８に対する印加電圧を下降させる。圧電素子６，８に対する印加電圧が下降することによって、圧電素子６，８が収縮する。圧電素子６，８が収縮すると、駆動部材２０が圧縮バネ１０，１２の荷重によって急激に反転して反時計回りに回転する。この際、圧電素子６，８に対する印加電圧が急激に下降するから、圧電素子６，８が急激に収縮して、その収縮速度が速く、駆動部材２０の回転速度も速い。そのため、弾性体３６，３８，４０，４２とロータ１４との間で滑りが生じ、ロータ１４が反時計回りに回転しない（条件によっては、ロータ１４が反時計回りに僅かに回転するが、その回転角度は先の時計回りの回転角度よりも充分に小さい）。
【００３５】
従って、図３（ａ）に示すように制御部５０が圧電素子６，８に対する印加電圧を低速で上昇させた後に、圧電素子６，８に対する印加電圧を高速で下降させることを繰り返すことによって、ロータ１４が時計回りに回転する。
【００３６】
一方、図３（ｂ）に示すように、制御部５０が圧電素子６，８に対する印加電圧を上昇させると、圧電素子６，８が圧縮バネ１０，１２の荷重に抗して伸長する。圧電素子６，８が伸長すると、駆動部材２０が時計回りに回転する。この際、圧電素子６，８に対する印加電圧が急激に上昇するから、圧電素子６，８が急激に伸長して、その伸長速度が速く、駆動部材２０の回転速度も速い。そのため、弾性体３６，３８，４０，４２とロータ１４との間で滑りが生じ、ロータ１４が時計回りに回転しない（条件によっては、ロータ１４が時計回りに僅かに回転するが、その回転角度は充分に小さい）。
【００３７】
そして、圧電素子６，８に対する印加電圧が高電圧になったら、制御部５０が圧電素子６，８に対する印加電圧を下降させると、圧電素子６，８が収縮する。圧電素子６，８の収縮に伴って、駆動部材２０が圧縮バネ１０，１２の荷重によって反時計回りに回転する。この際、圧電素子６，８に対する印加電圧の下降速度が遅いから、圧電素子６，８の収縮速度が遅く、駆動部材２０の回転速度も遅い。そのため、弾性体３６，３８，４０，４２とロータ１４との間の摩擦によって、ロータ１４も反時計回りに回転する。
【００３８】
従って、図３（ｂ）に示すように制御部５０が圧電素子６，８に対する印加電圧を高速で上昇させた後に、圧電素子６，８に対する印加電圧を低速で下降させることを繰り返すことによって、ロータ１４が反時計回りに回転する。
【００３９】
なお、制御部５０はセンサ５４による検出結果に基づき、圧電素子６，８に対する制御信号の振幅（高電圧と低電圧の差）を制御したり、制御信号の周期・周波数を制御したりしてもよい。制御信号の振幅や周期・周波数が制御されることによって、ロータ１４の回転速度が制御される。
【００４０】
この駆動装置１は、レンズユニットのフォーカシング機構、ズーミング機構、沈胴・繰り出し機構の動力源として用いることができる。駆動装置１をレンズユニットの動力源として用いるには、例えば、レンズユニットの鏡筒やカム筒がロータ１４と同心状となってロータ１４と一体に設けられたり、鏡筒やカム筒がロータ１４として駆動部材２０の内側に嵌め込まれていたりする。このように設けられていると、圧電素子６，８の伸縮によってロータ１４（鏡筒やカム筒）が回転することによって、鏡筒等がロータ１４の回転軸に沿う方向に移動する。
【００４１】
以上のように本実施形態によれば、圧電素子６，８が駆動部材２０の外側に配置されているから、駆動装置１を薄型化することができる。つまり、図１の紙面に垂直な方向の駆動装置１の長さを小さくすることができる。
また、圧電素子６，８の伸縮方向が駆動部材２０やロータ１４の回転面に平行な方向であるから、駆動装置１を薄型化することができる。
特に、圧電素子６，８の伸縮の変位を大きくすべく圧電素子６，８が積層型になっていても、圧電素子６，８が図１の紙面に垂直な方向に長くなるのではなく、駆動部材２０やロータ１４の回転面に平行な方向に長くなる。そのため、駆動装置１の薄型化を図ることができる。
【００４２】
また、圧電素子６，８が駆動部材２０やロータ１４の回転面に平行な方向に伸縮することによって、駆動部材２０及びロータ１４が回転するから、圧電素子６，８の変形に起因して駆動部材２０やロータ１４がその回転軸に沿う方向に動くことを防止することができる。
【００４３】
また、圧電素子６，８の端部が駆動アーム２４，３０に固定されていないので、圧電素子６，８の端部が駆動アーム２４，３０に対して駆動部材２０の径方向に移動可能となっている。特に、駆動アーム２４，３０に突起２８，３４が設けられ、圧電素子６，８の端部と突起２８，３４の接触面積が小さく、圧電素子６，８の端部が突起２８，３４に対して滑りやすくなっている。従って、圧電素子６，８が伸縮して、駆動部材２０が回転しても、圧電素子６，８の端部が駆動アーム２４，３０や突起２８，３４に対して相対的に径方向に動くので、圧電素子６，８に曲げが発生することを防止することができる。
【００４４】
また、圧電素子６，８に出力される制御信号の周波数が超音波領域であると、ノイズが人間の耳に聞こえないので、動作音の静かな駆動装置１を提供することができる。
また、圧電素子６，８の伸縮を利用して、ロータ１４を回転させているため、共振を利用した超音波モータと比較しても、ロータ１４や駆動部材２０の設置位置・大きさ・形状等の精度が高くなくても、駆動装置１を製造することができる。そのため、駆動装置１の製造コストを低くすることができる。
また、制御信号が高電圧と低電圧との間で振動する信号であるから、駆動装置１の消費電力の削減を図ることができる。
【００４５】
また、駆動部材２０又はロータ１４が円筒状に設けられている場合、駆動アーム２４，３０、圧電素子６，８や圧縮バネ１０，１２が設置された箇所を除いて、駆動部材２０の外側に出張った部材がない。そのため、駆動アーム２４，３０、圧電素子６，８や圧縮バネ１０，１２が設置された箇所を除いて、駆動部材２０の外周面を円柱面とすることができる。
【００４６】
また、この駆動装置１をレンズユニットに用いた場合、駆動装置１のロータ１４の回転運動が鏡筒等の直動運動に変換されるので、ロータ１４の回転軸に沿う方向の鏡筒等の位置を微細に制御することができる。つまり、この駆動装置１は鏡筒等を直接的に直動させているものではないから、鏡筒等の位置を微細に制御することができる。
【００４７】
〔第２の実施の形態〕
図４は、第２の実施の形態における駆動装置１Ａの斜視図である。第２実施形態の駆動装置１Ａと第１実施形態の駆動装置１との間で互いに対応する部分には、同一の符号を付す。
【００４８】
図４に示すように、固定子２，４がベース板６０の一方の面に取り付けられ、これら固定子２，４が互いに間隔をあけて設けられている。固定子２，４の長手方向の中央部が円弧状に湾曲し、固定子２の湾曲した円弧部３と固定子４の湾曲した円弧部５が同心状に設けられている。
【００４９】
ベース板６０の中央部に円孔６２が形成され、円孔６２がベース板６０の一方の面から他方の面に貫通している。円孔６２が固定子２，４の間に配設され、円孔６２と固定子２，４の円弧部３，５が同心状に設けられている。
【００５０】
駆動部材２０が固定子２，４の円弧部３，５の間においてベース板６０上に載置されている。駆動部材２０の外周面が円弧部３，５の内周面に接し、駆動部材２０のラジアル荷重が円弧部３，５に受けられ、駆動部材２０が回転可能となって円弧部３，５に支持されている。
【００５１】
図４に示すように、駆動アーム２４が固定子２，４の長手方向の一端部の間に配置され、駆動アーム３０が固定子２，４の長手方向の他端部の間に配置されている。圧電素子６が固定子２の長手方向一端部と駆動アーム２４との間に挟持され、圧縮バネ１０が固定子４の長手方向一端部と駆動アーム２４との間に挟持されている。圧電素子８が固定子４の長手方向他端部と駆動アーム３０との間に挟持され、圧縮バネ１２が固定子２の長手方向他端部と駆動アーム３０との間に挟持されている。圧電素子６が固定子２に固定されているとともに、駆動アーム２４に当接している。圧電素子８が固定子４に固定されているとともに、駆動アーム３０に当接している。
なお、駆動アーム２４であって圧電素子６と接触する部位には、半球状の突起が設けられていてもよい。また、駆動アーム３０であって圧電素子８と接触する部位には、半球状の突起が設けられていてもよい。
【００５２】
図５（ａ）は、駆動部材２０の平面図であり、図５（ｂ）は、駆動部材２０の側面図である。図６は、図５（ａ）に示されたVI−VIに沿った面の矢視断面図である。図５、図６に示すように、駆動部材２０の内周面側には、薄片状の弾性体３６，３８，４０，４２が設けられている。これら弾性体３６，３８，４０，４２が駆動部材２０の内周面に沿って円弧状に湾曲しており、これら弾性体３６，３８，４０，４２の中央部が駆動部材２０の内周面に連接している。これら弾性体３６，３８，４０，４２の両端部の内面には、シリンドリカル状の突起３７，３９，４１，４３が凸設されている。駆動部材２０の内周面には複数のネジ穴４４が形成され、これらネジ穴４４が駆動部材２０の外周面まで貫通している。これらネジ穴４４には、調整ネジ４６が螺合し、これら調整ネジ４６の先端が駆動部材２０の内周側に突出し、調整ネジ４６の先端が弾性体３６，３８，４０，４２に当接している。調整ネジ４６の頭部はネジ穴４４に挿入され、調整ネジ４６の頭部が駆動部材２０の外周側には突出していない。
【００５３】
ロータ１４が駆動部材２０内に嵌め込まれ、駆動部材２０とロータ１４が同心状に設けられている。弾性体３６，３８，４０，４２が板バネであり、弾性体３６，３８，４０，４２の突起３７，３９，４１，４３がロータ１４の外周面に圧接している。調整ネジ４６によってロータ１４と突起３７，３９，４１，４３との圧を調整することができる。つまり、調整ネジ４６を締めれば、調整ネジ４６が駆動部材２０の内側に延出するから、ロータ１４と突起３７，３９，４１，４３との圧を大きくすることができ、調整ネジ４６を緩めれば、調整ネジ４６がネジ穴４４に引き込むから、ロータ１４と突起３７，３９，４１，４３との圧を小さくすることができる。
【００５４】
第２実施形態の駆動装置１Ａと第１実施形態の駆動装置１との間で互いに対応する部分は、以上に説明したことを除いて同様に設けられている。
【００５５】
この駆動装置１Ａにおいても、第１実施形態の駆動装置１と同様に、図３（ａ）に示すような制御信号が制御部５０によって圧電素子６，８に出力されると、ロータ１４が時計回りに回転する。一方、図３（ｂ）に示すような制御信号が制御部５０によって圧電素子６，８に出力されると、ロータ１４が反時計回りに回転する。
【００５６】
第２実施形態においても、第１実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。更に、駆動部材２０が固定子２，４の円弧部３，５によって支持されているから、駆動部材２０が安定して回転する。更に、調整ネジ４６によってロータ１４に対する締付力を調整することによって、ロータ１４を適切に回転させることができる。
【００５７】
なお、弾性体３６，３８，４０，４２が駆動部材２０の内周面に設けられているが、ロータ１４の外周面に設けられていてもよい。この場合、ネジ穴４４がロータ１４の内周面から外周面に貫通するように設けられ、そのネジ穴４４に調整ネジ４６が螺合している。調整ネジ４６の先端がロータ１４の外周側に突出して、弾性体３６，３８，４０，４２に当接している。調整ネジ４６の締め付け・緩めによって、弾性体３６，３８，４０，４２による圧を調整することができる。
【００５８】
〔第３の実施の形態〕
図７は、第３の実施の形態における駆動装置１Ｂの平面図である。
図７に示すように、ベース板６０Ｂの中央部に円孔６２Ｂが形成され、円孔６２Ｂがベース板６０Ｂの一方の面から他方の面に貫通している。
【００５９】
薄板状の固定子２Ｂがベース板６０Ｂの一方の面に取り付けられ、固定子２Ｂがベース板６０Ｂに対して立てた状態に設けられている。固定子２Ｂは円孔６２Ｂの縁近傍に配置されている。
【００６０】
円環状又は円筒状のロータ１４Ｂが円孔６２Ｂを囲むようにして、ベース板６０Ｂ上に載置され、ロータ１４Ｂが円孔６２Ｂと同心状に配置されている。ロータ１４Ｂは、その軸心を中心にして、固定子２Ｂ及びベース板６０Ｂに対して相対的に回転可能とされている。なお、ベース板６０Ｂに軸受が設けられ、ロータ１４Ｂのラジアル荷重がその軸受に受けられ、ロータ１４Ｂが回転可能となってその軸受に支持されているとよい。
【００６１】
円環状又は円筒状の駆動部材２０Ｂが円孔６２Ｂを囲むようにして、ベース板６０Ｂ上に載置されている。駆動部材２０Ｂがロータ１４Ｂ内に嵌め込まれ、駆動部材２０Ｂがロータ１４Ｂに内接している。駆動部材２０Ｂとロータ１４Ｂが同心状に設けられている。駆動部材２０Ｂは固定子２Ｂ及びベース板６０Ｂに対して相対的に回転可能とされている。
【００６２】
駆動部材２０Ｂの一部に切欠き２１Ｂが形成され、駆動部材２０Ｂが軸方向に見てＣ字状に設けられている。固定子２Ｂがこの切欠き２１Ｂ内に配置されている。更に、圧電素子６Ｂ及び圧縮バネ１０Ｂが切欠き２１Ｂ内に配置されている。ここで、圧電素子６Ｂが駆動部材２０Ｂの回転軌跡円の接線方向に駆動部材２０Ｂの周方向一端部と固定子２Ｂとの間に挟まれ、圧縮バネ１０Ｂが駆動部材２０Ｂの回転軌跡円の接線方向に駆動部材２０Ｂの周方向他端部と固定子２Ｂとの間に挟まれている。圧電素子６Ｂの一端部が固定子２Ｂに固定され、圧電素子６Ｂの他端部が駆動部材２０Ｂの周方向端部に当接している。駆動部材２０Ｂの周方向端部であって圧電素子６Ｂと接触する部位には、半球状の突起が設けられていてもよい。
【００６３】
圧縮バネ１０Ｂが僅かに圧縮状態とされており、圧電素子６Ｂが圧縮バネ１０Ｂによって圧縮荷重を受けている。圧縮バネ１０Ｂは、駆動部材２０Ｂの回転軌跡円の接線方向に沿って圧電素子６Ｂを圧縮するよう駆動部材２０Ｂを付勢する付勢部である。
【００６４】
圧電素子６Ｂには電圧が印加されるようになっており、この圧電素子６Ｂが印加電圧に従って伸縮する。具体的には、圧電素子６Ｂは、駆動部材２０Ｂの回転軸に直交する面に平行な方向であって、駆動部材２０Ｂの回転軌跡円の接線方向に伸縮する。圧電素子６Ｂは、複数の単位圧電体を伸縮方向に積層したものである。
【００６５】
駆動部材２０Ｂがロータ１４Ｂから外れた状態では、駆動部材２０Ｂの外周の直径がロータ１４Ｂの内周の直径よりも僅かに大きい。そして、駆動部材２０Ｂが径方向に圧縮された状態でロータ１４Ｂ内に嵌め込まれている。そのため、駆動部材２０Ｂの弾性力によって駆動部材２０Ｂとロータ１４Ｂが圧接している。
【００６６】
この駆動装置１Ｂも第１又は第２実施形態における駆動装置１，１Ａと同様に、図２に示す制御部５０、メモリ５２及びセンサ５４を有する。
図３（ａ）に示すような制御信号が制御部５０によって圧電素子６Ｂに出力されると、圧電素子６Ｂが伸縮を繰り返し、圧電素子６Ｂの伸長速度が収縮速度よりも遅い。そのため、ロータ１４Ｂが時計回りに回転する。一方、図３（ｂ）に示すような制御信号が制御部５０によって圧電素子６Ｂに出力されると、圧電素子６Ｂが伸縮を繰り返し、圧電素子６Ｂの伸長速度が収縮速度よりも速い。そのため、ロータ１４Ｂが反時計回りに回転する。なお、ノイズの防止の観点から、制御部５０から圧電素子６Ｂに出力される制御信号の周波数が超音波領域であることが好ましい。
【００６７】
この駆動装置１Ｂは、レンズユニットのフォーカシング機構、ズーミング機構、沈胴・繰り出し機構の動力源として用いることができる。
【００６８】
本実施形態においても、圧電素子６Ｂ、圧縮バネ１０Ｂ及び固定子２Ｂが駆動部材２０Ｂの切欠き２１Ｂ内に配置されているから、駆動装置１Ｂを薄型化・小型化にすることができる。特に、第１実施形態の場合と比較して、駆動部材２０Ｂの径方向への長さを短くすることができる。
また、圧電素子６Ｂの伸縮方向が駆動部材２０Ｂやロータ１４Ｂの回転面に平行な方向であるから、駆動装置１Ｂを薄型化することができる。
また、圧電素子６Ｂが駆動部材２０Ｂやロータ１４Ｂの回転面に平行な方向に伸縮することによって、駆動部材２０Ｂ及びロータ１４Ｂが回転するから、圧電素子６Ｂの変形に起因して駆動部材２０Ｂやロータ１４Ｂがその回転軸に沿う方向に動くことを防止することができる。
また、圧電素子６Ｂの伸縮を利用して、ロータ１４Ｂを回転させているため、ロータ１４Ｂや駆動部材２０Ｂの設置位置・大きさ・形状等の精度が高くなくても、ロータ１４Ｂを回転させることができる。
また、制御信号が高電圧と低電圧との間で振動する信号であるから、駆動装置１Ｂの消費電力の削減を図ることができる。
【００６９】
なお、駆動部材２０Ｂがロータ１４Ｂから外れた状態では、駆動部材２０Ｂの外周の直径がロータ１４Ｂの内周の直径よりも僅かに小さくてもよい。この場合、第１又は第２実施形態における弾性体３６，３８，４０，４２がロータ１４Ｂの内周面と駆動部材２０Ｂの外周面の何れか一方に形成され、ロータ１４Ｂと駆動部材２０Ｂがこれらの間に弾性体３６，３８，４０，４２を介在させた状態で圧接している。また、第２実施形態における弾性体３６，３８，４０，４２がロータ１４Ｂの内周面に設けられている場合には、第２実施形態における駆動部材２０と同様にネジ穴４４がロータ１４Ｂに形成され、ネジ穴４４に調整ネジ４６が螺合し、調整ネジ４６の先端がロータ１４Ｂの内周側に突出し、調整ネジ４６の先端が弾性体３６，３８，４０，４２に当接している。一方、第２実施形態における弾性体３６，３８，４０，４２が駆動部材２０Ｂの外周面に設けられている場合には、第２実施形態における駆動部材２０と同様にネジ穴４４が駆動部材２０Ｂに形成され、ネジ穴４４に調整ネジ４６が螺合し、調整ネジ４６の先端が駆動部材２０Ｂの外周側に突出し、調整ネジ４６の先端が弾性体３６，３８，４０，４２に当接している。調整ネジ４６の締め付け・緩めによって、弾性体３６，３８，４０，４２による圧を調整することができる。
【００７０】
〔第４の実施の形態〕
図８は、第４の実施の形態における駆動装置１Ｃの平面図である。図９は、この駆動装置１Ｃの斜視図である。
図８、図９に示すように、固定子２Ｃ，４Ｃがベース板６０Ｃの一方の面に取り付けられ、これら固定子２Ｃ，４Ｃが互いに間隔をあけて設けられている。固定子２Ｃ，４Ｃ及びベース板６０Ｃは、それぞれ、第２実施形態における固定子２，４及びベース板６０と同様に設けられている。なお、図９では、固定子２Ｃ，４Ｃの間に配置された部材を見やすくするために、固定子２Ｃ，４Ｃの図示を省略する。
【００７１】
円環状の駆動部材２０Ｃが固定子２Ｃ，４Ｃの円弧部３Ｃ，５Ｃの間においてベース板６０Ｃ上に載置されている。駆動部材２０Ｃの外周面が円弧部３Ｃ，５Ｃの内周面に接し、駆動部材２０Ｃのラジアル荷重が円弧部３Ｃ，５Ｃに受けられ、駆動部材２０Ｃが回転可能となって円弧部３Ｃ，５Ｃに支持されている。なお、駆動部材２０Ｃが円筒状、円板状又は円柱状に設けられていてもよい。
【００７２】
駆動部材２０Ｃは、その外周面に駆動アーム２４Ｃ，３０Ｃを有する。これら駆動アーム２４Ｃ，３０Ｃは、駆動部材２０Ｃから径外方向に延出している。これら駆動アーム２４Ｃ，３０Ｃは駆動部材２０Ｃの中心に関して１８０°の位置に配置されている。駆動アーム２４Ｃが固定子２Ｃ，４Ｃの長手方向の一端部の間に配置され、駆動アーム３０Ｃが固定子２Ｃ，４Ｃの長手方向の他端部の間に配置されている。
【００７３】
圧電素子６Ｃが、駆動部材２０Ｃの回転軌跡円の接線方向に、固定子２Ｃの長手方向一端部と駆動アーム２４Ｃとの間に挟持されている。圧電素子６Ｃと固定子２Ｃが固定され、圧電素子６Ｃと駆動アーム２４Ｃが当接している。なお、駆動アーム２４Ｃであって圧電素子６Ｃと接触する部位には、半球状の突起が設けられていてもよい。
圧電素子８Ｃが、駆動部材２０Ｃの回転軌跡円の接線方向に、固定子４Ｃの長手方向他端部と駆動アーム３０Ｃとの間に挟持されている。圧電素子８Ｃと固定子４Ｃが固定され、圧電素子８Ｃと駆動アーム３０Ｃが当接している。なお、駆動アーム３０Ｃであって圧電素子８Ｃと接触する部位には、半球状の突起が設けられていてもよい。
圧電素子６Ｃ，８Ｃは、駆動部材２０Ｃの回転軸に直交する面に平行な方向であって、駆動部材２０Ｃの回転軌跡円の接線方向に伸縮する。圧電素子６Ｃ，８Ｃは、複数の単位圧電体を伸縮方向に積層したものである。なお、図９では、図面を見やすくするために、圧電素子６Ｃ，８Ｃの図示を省略する。
【００７４】
圧縮バネ１０Ｃが、固定子４Ｃの長手方向一端部と駆動アーム２４Ｃとの間に挟持されている。圧縮バネ１２Ｃが、固定子２Ｃの長手方向他端部と駆動アーム３０Ｃとの間に挟持されている。圧縮バネ１０Ｃ，１２Ｃが僅かに圧縮状態とされている。圧電素子６Ｃが圧縮バネ１０Ｃによる圧縮荷重を受け、圧電素子８Ｃが圧縮バネ１２Ｃによる圧縮荷重を受けている。なお、図９では、図面を見やすくするために、圧縮バネ１０Ｃ，１２Ｃの図示を省略する。
【００７５】
円環状のロータ１４Ｃが駆動部材２０Ｃの回転軸方向に駆動部材２０Ｃに重ねられ、ロータ１４Ｃと駆動部材２０Ｃが同心状に配置されている。ロータ１４Ｃの内径が駆動部材２０Ｃの内径に等しく、ロータ１４Ｃの外径が駆動部材２０Ｃの外径に等しい。なお、ロータ１４Ｃが円筒状、円板状又は円柱状に設けられていてもよい。
【００７６】
ロータ１４Ｃの外周面が円弧部３Ｃ，５Ｃの内周面に接し、ロータ１４Ｃのラジアル荷重が円弧部３Ｃ，５Ｃに受けられ、ロータ１４Ｃが回転可能となって円弧部３Ｃ，５Ｃに支持されている。
【００７７】
ロータ１４Ｃと駆動部材２０Ｃは磁力によって互いに引きつけられ、これによりロータ１４Ｃと駆動部材２０Ｃが圧接している。例えば、ロータ１４Ｃと駆動部材２０Ｃの両方が磁石であり、これによりロータ１４Ｃと駆動部材２０Ｃが引きつけられている。又は、ロータ１４Ｃと駆動部材２０Ｃのうち一方が磁石であり、他方が磁性体であり、これによりロータ１４Ｃと駆動部材２０Ｃが引きつけられている。又は、ロータ１４Ｃの下面及び駆動部材２０Ｃの上面の両方にマグネットテープが貼着され、これによりロータ１４Ｃと駆動部材２０Ｃが引きつけられている。又は、ロータ１４Ｃの下面と駆動部材２０Ｃの上面のどちらか一方にマグネットテープが貼着され、他方が磁性体であり、これによりロータ１４Ｃと駆動部材２０Ｃが引きつけられている。
【００７８】
図１０は、ロータ１４Ｃの側面図であり、図１１は、ロータ１４Ｃの下面図である。
図１０、図１１に示すように、ロータ１４Ｃの下面には、薄片状の弾性体３６Ｃ，３８Ｃ，４０Ｃが設けられている。これら弾性体３６Ｃ，３８Ｃ，４０Ｃの中央部がロータ１４Ｃの下面に連接している。弾性体３６Ｃ，３８Ｃ，４０Ｃの両端部がロータ１４Ｃの下面から離れるよう、これら弾性体３６Ｃ，３８Ｃ，４０Ｃが湾曲している。これら弾性体３６Ｃ，３８Ｃ，４０Ｃの両端部の下面には、突起３７Ｃ，３９Ｃ，４１Ｃが凸設されている。
【００７９】
弾性体３６Ｃ，３８Ｃ，４０Ｃがロータ１４Ｃと駆動部材２０Ｃとの間に挟まれている。弾性体３６Ｃ，３８Ｃ，４０Ｃは板バネであり、弾性体３６Ｃ，３８Ｃ，４０Ｃの突起３７Ｃ，３９Ｃ，４１Ｃが駆動部材２０Ｃの上面に圧接している。
なお、弾性体３６Ｃ，３８Ｃ，４０Ｃがロータ１４Ｃの下面ではなく、駆動部材２０Ｃの上面に設けられていてもよい。
【００８０】
この駆動装置１Ｃも第１、第２又は第３の実施形態における駆動装置１，１Ａ，１Ｂと同様に、図２に示す制御部５０、メモリ５２及びセンサ５４を有する。
図３（ａ）に示すような制御信号が制御部５０によって圧電素子６Ｃ，８Ｃに出力されると、圧電素子６Ｃ，８Ｃが伸縮を繰り返し、圧電素子６Ｃ，８Ｃの伸長速度が収縮速度よりも遅い。そのため、ロータ１４Ｃが時計回りに回転する。一方、図３（ｂ）に示すような制御信号が制御部５０によって圧電素子６Ｃ，８Ｃに出力されると、圧電素子６Ｃ，８Ｃが伸縮を繰り返し、圧電素子６Ｃ，８Ｃの伸長速度が収縮速度よりも速い。そのため、ロータ１４Ｃが反時計回りに回転する。
【００８１】
この駆動装置１Ｃは、レンズユニットのフォーカシング機構、ズーミング機構、沈胴・繰り出し機構の動力源として用いることができる。
【００８２】
この実施形態における駆動装置１Ｃは、第１、第２又は第３の実施形態における駆動装置１，１Ａ，１Ｂと同様の作用効果を奏する。
【００８３】
〔変形例〕
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【００８４】
例えば、圧縮バネ１０，１０Ｂ，１０Ｃの代わりに引張バネを用いてもよい。第１、第２、第４実施形態においては、引張バネの一端が駆動アーム２４，２４Ｃに掛けられ、その引張バネの他端が固定子２，２Ｃに掛けられ、その引張バネが圧電素子６，６Ｃに沿うように駆動部材２０，２０Ｃの接線方向に延在し、引張バネが僅かに伸びた状態にされていると、その引張バネによって圧電素子６，６Ｃに圧縮荷重が掛かる。第３実施形態においては、引張バネの一端が固定子２Ｂに掛けられ、その引張バネの他端が駆動部材２０Ｂの周方向端部（圧電素子６Ｂが当たる端部）に掛けられ、その引張バネが僅かに伸びた状態にされていると、その引張バネによって圧電素子６Ｂに圧縮荷重が掛かる。同様に、圧縮バネ１２，１２Ｃの代わりに引張バネを用いてもよい。
【００８５】
また、上記第１〜第４の実施の形態では、圧縮バネ１０，１２，１０Ｂ，１０Ｃ，１２Ｃが設けられ、圧電素子６，８，６Ｂ，６Ｃ，８Ｃが収縮する時に圧縮バネ１０，１２，１０Ｂ，１０Ｃ，１２Ｃの荷重によって駆動部材２０，２０Ｂ，２０Ｃが回転していた。それに対し、圧縮バネ１０，１２，１０Ｂ，１０Ｃ，１２Ｃが設けられていなくてもよい。この場合、第１、第２、第４実施形態では、圧電素子６，６Ｃが駆動アーム２４，２４Ｃに固定され、圧電素子８，８Ｃが駆動アーム３０，３０Ｃに固定されていると、圧電素子６，８，６Ｃ，８Ｃが収縮することによって、駆動アーム２４，３０，２４Ｃ，３０Ｃが圧電素子６，８，６Ｃ，８Ｃによって引っ張れ、駆動部材２０，２０Ｃが回転する。第３実施形態では、圧電素子６Ｂの両端部が固定子２Ｂと駆動部材２０Ｂにそれぞれ固定されていると、圧電素子６Ｂが収縮することによって、駆動部材２０Ｂが圧電素子６Ｂによって引っ張られて回転する。
【００８６】
また、上記第１〜第２の実施の形態では、ロータ１４と駆動部材２０との間に弾性体３６，３８，４０，４２が介在していたが、ロータ１４と駆動部材２０との間に弾性体３６，３８，４０，４２が介在せずに、ロータ１４と駆動部材２０が直接圧接していてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  駆動装置
２、４、２Ｂ、２Ｃ、４Ｃ  固定子
６、８、６Ｂ、６Ｃ、８Ｃ  圧電素子
１０、１２、１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ｃ  圧縮バネ（付勢部）
１４、１４Ｂ、１４Ｃ  ロータ
２０、２０Ｂ、２０Ｃ  駆動部材
２４、３０、２４Ｃ、３０Ｃ  駆動アーム
２８、３４  突起
３６、３８、４０、４２、３６Ｃ、３８Ｃ、４０Ｃ  弾性体
４４  ネジ穴
４６  調整ネジ
５０  制御部
【図１】
2011103749.tif 000003
【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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