(57)【要約】【課題】より良好な性能を有する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、駆動電圧の入力により振動が発生する電気機械変換素子１３と、前記電気機械変換素子１３に接着され、前記電気機械変換素子１３の前記振動を進行波に変換する弾性体１１と、前記弾性体１１と接触し、前記進行波によって回転駆動される相対運動部材１２と、を備え、前記電気機械変換素子１３の前記弾性体１１と反対側に、無機繊維製の緩衝材が配置されていること、を特徴とする。【選択図】図２
2015106933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電圧の入力により振動が発生する電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に接着され、前記電気機械変換素子の前記振動を進行波に変換する弾性体と、
前記弾性体と接触し、前記進行波によって回転駆動される相対運動部材と、
を備える振動アクチュエータにおいて、
前記電気機械変換素子の前記弾性体と反対側に、無機繊維製の緩衝材が配置されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
駆動電圧の入力により振動が発生する電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に接着され、前記電気機械変換素子の前記振動を進行波に変換する弾性体と、
前記弾性体と接触し、前記進行波によって回転駆動される相対運動部材と、
を備える振動アクチュエータにおいて、
前記電気機械変換素子の前記弾性体と反対側に、ガラス繊維製の緩衝材が配置されていること、
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、
前記緩衝材は、セラミッククロスであること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記緩衝材は、アルミナクロスであること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記緩衝材の前記電気機械変換素子と反対側には、板バネが配置されていること、を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、
前記緩衝材は、絶縁されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備える光学機器。
【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、振動アクチュエータにおいて、圧電素子等の電気機械変換素子と弾性体とを支持する方法としては、電気機械変換素子の、弾性体が貼着されている面と反対側の面に、不織布やフェルトを敷き、不織布やフェルトをさらに下から別部材で挟み込む方式がとられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３００７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、不織布やフェルトは、減衰率が高く、電気機械変換素子で発生した振動を阻害・減衰させてしまう可能性がある。また、不織布やフェルトは、低温・高温・高湿など、常温時以外の環境下で使用した場合、潰れや、機能劣化を起こす可能性がある。さらに、不織布やフェルトでは、バネ加圧を強くした場合や、長時間の放置時に潰れを起こし、機能劣化を起こす。そのため、板バネの集中荷重を避けるため、波数を多くしなければならないが、バネ定数の増加につながり、加圧調整が困難になる。
【０００５】
本発明の課題は、より良好な性能を有する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】
【０００６】
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。
請求項１に記載の発明は、駆動電圧の入力により振動が発生する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に接着され、前記電気機械変換素子の前記振動を進行波に変換する弾性体と、前記弾性体と接触し、前記進行波によって回転駆動される相対運動部材と、を備える振動アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子の前記弾性体と反対側に、無機繊維製の緩衝材が配置されていること、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、駆動電圧の入力により振動が発生する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に接着され、前記電気機械変換素子の前記振動を進行波に変換する弾性体と、前記弾性体と接触し、前記進行波によって回転駆動される相対運動部材と、を備える振動アクチュエータにおいて、前記電気機械変換素子の前記弾性体と反対側に、ガラス繊維製の緩衝材が配置されていること、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、
前記緩衝材は、セラミッククロスであること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記緩衝材は、アルミナクロスであること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記緩衝材の前記電気機械変換素子と反対側には、板バネが配置されていること、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１から５のいずれか１項に記載の振動アクチュエータであって、前記緩衝材は、絶縁されていること、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１から６のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備える光学機器である。
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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、より良好な性能を有する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】
【０００８】
【図１】本実施形態の電子カメラを説明する図である。
【図２】本実施形態の振動波モータを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係る振動アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラの実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態の電子カメラ１を説明する図である。
本実施形態の電子カメラ１は、撮像光学系（レンズ鏡筒２０）と、撮像素子３０と、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ）回路６０と、画像処理部７０と、音声検出部８０と、バッファメモリ１１０と、記録インターフェイス１２０と、モニタ１４０と、操作部材９０と、メモリ１３０と、ＣＰＵ１００とから構成され、外部機器のＰＣ１５０との接続が可能となっている。
【００１１】
レンズ鏡筒２０は、複数の光学レンズにより構成され、被写体像を撮像素子３０の受光面に結像させる。図１では光学レンズ系を簡略化して、単レンズＬとして図示している。また、光学レンズ群の内、ＡＦ用の光学レンズＬは、振動波モータ１０の駆動により駆動される。
【００１２】
撮像素子３０は、受光面に受光素子が二次元的に配列されたＣＭＯＳイメージセンサ等によって構成される。撮像素子３０は、レンズ鏡筒２０を通過した光束による被写体増を光電変換してアナログ画像信号を生成する。アナログ画像信号は、ＡＦＥ回路６０に入力される。
【００１３】
ＡＦＥ回路６０は、アナログ画像信号に対するゲイン調整（ＩＳＯ感度に応じて信号増幅）行う。具体的には、ＣＰＵ１００からの感度設定指示に応じて、撮像感度を所定範囲内で変更する。ＡＦＥ回路６０は、さらに、内蔵するＡ／Ｄ変換回路によって、アナログ処理後の画像信号をデジタルデータに変換する。そのデジタルデータは、画像処理部７０に入力される。
【００１４】
画像処理部７０は、デジタル画像データに対して、各種の画像処理を行う。
バッファメモリ１１０は、画像処理部７０による画像処理の前工程や後工程での画像データを一時的に記録する。
音声検出部８０は、マイクと信号増幅部（不図示）とから構成され、主に動画撮影時に被写体方向からの音声を検出して取り込み、そのデータをＣＰＵ１００へ伝達する。
【００１５】
記録インターフェイス１２０は、不図示のコネクタを有し、該コネクタにメモリカード１２１が接続され、接続されたメモリカード１２１に対して、データの書き込みや、記録媒体からのデータの読み込みを行う。
モニタ１４０は、液晶パネルによって構成され、ＣＰＵ１００からの指示に応じて画像や操作メニュー等を表示する。
【００１６】
操作部材９０は、モードダイヤル、十字キー、決定ボタンやレリーズボタンを示し、各操作に応じた操作信号をＣＰＵ１００へ送出する。静止画撮影や動画撮影の設定は、該操作部材９０により設定される。
【００１７】
ＣＰＵ１００は、不図示のＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、電子カメラ１が行う動作を統括的に制御する。例えば、ＡＦ（オートフォーカス）動作制御、ＡＥ（自動露出）動作制御、オートホワイトバランス制御等を行う。
メモリ１３０は、画像処理した一連の画像データを記録する。
【００１８】
図２は、本実施形態の振動波モータ１０を説明する図である。
本実施形態の振動波モータ１０は、レンズ鏡筒２０の筒部材２１の外周側に配置される円環型の振動波モータ１０である。
【００１９】
振動波モータ１０は、弾性体１１と、その弾性体１１と摩擦接触する相対運動部材１２とを備える。
弾性体１１は主にＳＵＳ材で製造され、相対運動部材１２は、主に硬質アルマイトで製造されている。
弾性体１１から発生した振動波、例えば超音波振動は、弾性体１１から相対運動部材１２に摩擦接触により伝わり、相対運動部材１２が摩擦駆動される。
【００２０】
弾性体１１の、相対運動部材１２と接触する面と反対側の面１１ａには、電気機械変換素子として圧電素子１３が接着させている。圧電素子１３は、本実施形態ではＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛  lead  zirconate  titanate）を用いるが、これに限定されるものではない、例えば電気歪素子等であってもよい。
この圧電素子１３に周期的な電圧を印加することによって、弾性体１１が振動する。
【００２１】
圧電素子１３は円盤型の単板である。圧電素子１３の表面には電極面が設けられており、図示しないが、第１相（Ａ相）と第２相（Ｂ相）が左右対称に配置されている。
圧電素子１３の電極に周期的な電圧を印加すると、圧電素子１３に定在波が発生する。Ａ相とＢ相の空間的配置は、発生する定在波の波長の１／４波長分（９０°）ずれて配置されている。
このＡ相とＢ相に時間的に９０°位相のずれた周期的な電圧を印加すると、Ａ相とＢ相でそれぞれ定在波が発生する。
この２相の定在波によって、圧電素子１３に接着されている弾性体１１が振動し、波の合成によって進行波が発生する。進行波の波頭によって、相対運動部材が持ち上げられ、そして進行波の移動に伴う摩擦力によって相対運動部材が回転駆動する。
【００２２】
図２に示すように、圧電素子１３の下面にはセラミッククロス１４が配置されている。セラミッククロス１４は緩衝材としても用いられている。なお、本実施形態では、セラミック（例えばアルミナ）製のセラミッククロス１４を用いるが、本発明はこれに限定されず、他の無機繊維製であってもよく、ガラス繊維であってもよい。
なお、圧電素子１３に電圧が加えられるため、それと接触するセラミッククロス１４は絶縁されている。
【００２３】
また、本実施形態ではセラミッククロス１４は、直接、板バネ１５（ウエーブワッシャ）によって加圧されている。ただし、これに限定されず、セラミッククロス１４と板バネ１５との間にワッシャを配置してもよい。ワッシャを配置することで、板バネ１５の圧力をセラミッククロス１４に対して均一に加えることができる。
【００２４】
比較としてセラミッククロス１４の代わりに不織布や、フェルトを挿入した場合、不織布やフェルトでは、バネ加圧が高加圧となる。また、長時間放置した場合や、低温・高温・高湿などの常温以外の環境下で使用した場合、不織布や、フェルトで潰れが発生し、機能劣化が発生する可能性がある。通常は、この機能劣化を防止するために、板バネの波数を増やし（例えば６波）、荷重を分散している。
【００２５】
しかし、板バネの波数を増やすと、バネ定数が波数の４乗に比例して増加する。そうすると、少しの寸法のズレで大きく板バネの加圧が変動し、加圧の管理が困難となる。
【００２６】
しかし、本実施形態では、不織布やフェルトの代わりにセラミッククロス１４を使用する。このため、本実施形態によると、以下の効果を有する。
【００２７】
（１）セラミックは繊維の強度が強く、温度特性（低温・高温・高湿）に強いので、特性変化を起こしにくい。したがって、常温以外の環境下で使用した場合にも、潰れや機能劣化を起こしにくい。６７
【００２８】
（２）セラミッククロスでは、繊維がセラミック（例えばアルミナ）で出来ているため、不織布やフェルトに比べて強度が強い。したがって、通常より強い加圧をかけた場合や、長時間放置した場合にも潰れにくく、機能劣化しにくい。そのため、不織布やフェルトを使用した場合よりも集中荷重に強い。
したがって、不織布やフェルトの場合にバネの集中荷重を避けるため、増やしていた板バネの波数を減らすことができ、バネ定数を下げることができる（例えば５波）。バネ定数は、波数の４乗に比例するので、波数が減少したことにより、バネ定数が下がり、寸法のズレによる加圧の変動幅が減り、加圧の調整が容易になり、生産性や管理効率が向上する。
【００２９】
（３）また、セラミッククロス１４は、不織布やフェルトと比べると、振動の減衰率が低くなり、圧電素子１３の振動の阻害を抑えることがでる。これにより、アクチュエータの出力アップが可能で、また消費電力も削減される。
【００３０】
（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。
本実施形態では、円環型の振動アクチュエータについて説明したが、これに限定されず、小型の振動アクチュエータであってもよい。
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】
【００３１】
１：カメラ、１０：振動波モータ、１１：弾性体、１１ａ：反対側の面、１２：相対運動部材、１３：圧電素子、１４：セラミッククロス、１５：板バネ、２０：レンズ鏡筒
【図１】
2015106933.tif 000003
【図２】
2015106933.tif 000004