(57)【要約】【課題】駆動性能の低下を抑制できる圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータ制御方法、及びそれを用いたレンズ鏡筒及びカメラの提供を目的とする。【解決手段】所定軸を中心に回転可能なロータを駆動する圧電アクチュエータであって、ロータが対向する先端部、及び所定軸の周方向に先端部を移動可能に支持する基部を有する駆動部材と、周方向に関して基部の一方の面に接触するように配置され、所定軸と実質的に平行に基部を移動可能な第１圧電素子と、周方向に関して基部の他方の面に接触するように配置され、所定軸と実質的に平行に基部を移動可能な第２圧電素子と、を備え、第１圧電素子及び第２圧電素子は、基部が所定軸と平行な軸に対して傾斜して移動する。【選択図】図７
2013211961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定軸を中心に回転可能なロータを駆動する圧電アクチュエータであって、
前記ロータが対向する先端部、及び前記所定軸の周方向に前記先端部を移動可能に支持する基部を有する駆動部材と、
前記周方向に関して前記基部の一方の面に接触するように配置され、前記所定軸と実質的に平行に前記基部を移動可能な第１圧電素子と、
前記周方向に関して前記基部の他方の面に接触するように配置され、前記所定軸と実質的に平行に前記基部を移動可能な第２圧電素子と、
を備え、
前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子は、前記基部が前記所定軸と平行な軸に対して傾斜して移動する圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記先端部と前記基部との間に配置され、前記基部に対して前記先端部を前記周方向に移動可能な第３圧電素子を備える請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記基部が前記所定軸と平行な軸に対して傾斜して移動するように、前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子の少なくとも一方に駆動電圧を供給する制御部、
を備える請求項１又は請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記先端部が前記周方向の一側に移動する期間の少なくとも一部において、
前記制御部は、前記基部が前記一側に移動するように、前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子の少なくとも一方に駆動電圧を供給する請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記先端部は、所定周波数で振動するように前記周方向の一側及び他側に移動し、
前記制御部は、前記所定周波数と実質的に等しい周波数で、前記所定軸と傾斜するように前記基部を振動させる請求項３又は請求項４のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記駆動部材は、前記所定軸の周囲に配置される第１駆動部材及び第２駆動部材を含み、
前記制御部は、前記第１駆動部材の前記基部と、前記第２駆動部材の前記基部とを、１８０度の位相差で振動させる請求項５に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記制御部は、異なる位相の駆動電圧を前記第１圧電素子と前記第２圧電素子とに供給する請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
前記第１圧電素子と前記第２圧電素子とに供給する駆動電圧の位相を演算する位相演算部を備え、
前記位相演算部は、前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子の各最大振幅値、前記駆動部材の大きさ、前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子の大きさ、前記駆動部材の振動の中心位置に基づいて、前記位相を演算する
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】
所定軸を中心に回転可能なロータを駆動する圧電アクチュエータ制御方法であって、
前記ロータが対向する先端部、及び前記所定軸の周方向に前記先端部を移動可能に支持する基部を有する駆動部材のうち、前記周方向に関して前記基部の一方の面に接触するように配置され、前記所定軸と実質的に平行に前記基部を移動可能な第１圧電素子、及び前記周方向に関して前記基部の他方の面に接触するように配置され、前記所定軸と実質的に平行に前記基部を移動可能な第２圧電素子の少なくとも一方に駆動電圧を供給して、前記所定軸に対して傾斜するように前記基部を移動させることを含む圧電アクチュエータ制御方法。
【請求項１０】
前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子の各最大振幅値、前記駆動部材の大きさ、前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子の大きさ、及び前記駆動部材の振動の中心位置に基づいて、前記第１圧電素子と前記第２圧電素子とに供給する駆動電圧の位相を演算することを含む請求項９に記載の圧電アクチュエータ制御方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒。
【請求項１２】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータ制御方法、レンズ鏡筒及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を用いた圧電アクチュエータ（駆動装置）において、例えば特許文献１に開示されているような、圧電素子により振動する駆動部材（振動子）と相対運動材とを接触させ、その相対運動部材を駆動する圧電アクチュエータが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２６１５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電アクチュエータにおいて、例えば駆動部材の振幅が小さいと、駆動性能が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、駆動性能の低下を抑制できる圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータ制御方法、及びそれを用いたレンズ鏡筒及びカメラの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る圧電アクチュエータは、所定軸を中心に回転可能なロータを駆動する圧電アクチュエータであって、前記ロータが対向する先端部、及び前記所定軸の周方向に前記先端部を移動可能に支持する基部を有する駆動部材と、前記周方向に関して前記基部の一方の面に接触するように配置され、前記所定軸と実質的に平行に前記基部を移動可能な第１圧電素子と、前記周方向に関して前記基部の他方の面に接触するように配置され、前記所定軸と実質的に平行に前記基部を移動可能な第２圧電素子と、を備え、前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子は、前記基部が前記所定軸と平行な軸に対して傾斜して移動することを特徴としている。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、所定軸を中心に回転可能なロータを駆動する圧電アクチュエータ制御方法であって、前記ロータが対向する先端部、及び前記所定軸の周方向に前記先端部を移動可能に支持する基部を有する駆動部材のうち、前記周方向に関して前記基部の一方の面に接触するように配置され、前記所定軸と実質的に平行に前記基部を移動可能な第１圧電素子、及び前記周方向に関して前記基部の他方の面に接触するように配置され、前記所定軸と実質的に平行に前記基部を移動可能な第２圧電素子の少なくとも一方に駆動電圧を供給して、前記所定軸に対して傾斜するように前記基部を移動させることを含むことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係るレンズ鏡筒は、上記に記載の圧電アクチュエータを備えることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係るカメラは、上記に記載の圧電アクチュエータを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の駆動装置によれば、駆動力を向上できる圧電アクチュエータを提供することができる。また、本発明によれば、この駆動装置を備えたレンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータの正面図である。
【図２】同実施形態に係る圧電アクチュエータの断面図である。
【図３】同実施形態に係る圧電アクチュエータの支持駆動部の斜視図である。
【図４】同実施形態に係る圧電アクチュエータの支持駆動部の正面図である。
【図５】同実施形態に係る保持部及び駆動駒を拡大した組立正面図である。
【図６】同実施形態に係る保持部及び駆動駒を拡大した正面図である。
【図７】同実施形態に係る第１圧電素子〜第６圧電素子の模式的な配線図である。
【図８】図９に示す駆動電圧を供給した場合の駆動駒の動作を説明する図である。
【図９】第１圧電素子と第２圧電素子、第３圧電素子に供給する駆動電圧の波形の一例を説明する図である。
【図１０】異なる位相の駆動電圧を供給した場合の駆動駒の動作を説明する図である。
【図１１】位相を算出する際に用いる定数を説明する図である。
【図１２】高さ方向の変位と周方向の変位を説明する図である。
【図１３】回転中心が第１圧電素子の上端部の高さにある場合を説明する図である。
【図１４】各αにおけるリサ−ジュ曲線を算出した例を説明する図である。
【図１５】各βにおけるリサ−ジュ曲線を算出した例を説明する図である。
【図１６】回転中心が第１圧電素子の中心部の高さにある場合を説明する図である。
【図１７】各αにおけるリサ−ジュ曲線を算出した例を説明する図である。
【図１８】各βにおけるリサ−ジュ曲線を算出した例を説明する図である。
【図１９】第１組と第２組の駆動電圧の位相差の関係を説明する図である。
【図２０】ロータを時計回りの駆動する場合の駆動電圧の一例を説明する図である。
【図２１】第１組と第２組の駆動駒の動作と、ロータの動作とを示す正面図である。
【図２２】第１組と第２組の駆動駒の動作と、ロータの動作とを示す正面図である。
【図２３】ロータを反時計回りの駆動する場合の駆動電圧の一例を説明する図である。
【図２４】先端部の他の形状の一例を説明する断面図である。
【図２５】同実施形態に係る圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒及びカメラの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータを、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の圧電アクチュエータ（駆動装置）１は、例えばロータ等と駆動駒等とを相対的に変位させる相対駆動を行うことで、カメラのレンズ鏡筒等の光学機器や電子機器を駆動するためのものである。
【００１３】
図１は本実施形態の圧電アクチュエータ１の正面図であり、図２はその断面図である。
図１及び図２に示すように、圧電アクチュエータ１は、複数の保持部２ａが設けられたベース部２、保持部２ａに保持された駆動駒（駆動部材）３（３１（第１駆動部材）、３２（第２駆動部材））、駆動駒３に隣接して配置されたロータ４、ベース部２に挿通された支持軸（所定軸）５、第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、第３圧電素子７１、第４圧電素子６３、第５圧電素子６４、第６圧電素子７２及びを備えている。
【００１４】
ベース部２は、例えばステンレス鋼等の金属材料により中空円筒状に形成され、支持軸５が挿通されることで、支持軸５を囲むように設けられている。また、ベース部２は、例えば、導電性を有するＷＣ（タングステンカーバイド）等により設けられる。
ロータ４は、ベアリング５ｂを介して支持軸５によって支持（軸支）され、支持軸５を回転軸として回転自在に設けられている。ロータ４の外周面には、例えばカメラのレンズ鏡筒等を駆動するための歯車４ａが形成されている。ロータ４のベース部２側の面は、複数の駆動駒３によって支持されている。
【００１５】
ベース部２の一方の端部は、例えば不図示のボルト等により、取付部１０１ａに固定されている。ベース部２の取付部１０１ａに対向する面の中央部には、凹部２ｂが形成されている。凹部２ｂには、支持軸５の基端に形成された拡径部５ａが挿入（嵌入）されている。この状態でベース部２が取付部１０１ａに固定されることで、支持軸５がベース部２及び取付部１０１ａに固定されている。
【００１６】
ベース部２の他方の端部には、凹状の保持部２ａが、ベース部２の周方向、すなわちロータ４の回転方向Ｒに、複数設けられている。保持部２ａは、駆動駒３を支持軸５に垂直かつロータ４の回転方向Ｒに沿う方向の両側から支持するとともに、駆動駒３（３１，３２）を支持軸５に平行な方向、及び支持軸５に対して斜めの方向に駆動可能に保持している。また、図１に示すように、ベース部２のロータ４側の端部の角部には、面取り部（露出形成部）２ｈが設けられている。面取り部２ｈは、ベース部２のロータ４側の端部の外周側の角部及び内周側の角部の双方に、ベース部２の全周に亘って設けられている。
【００１７】
図２に示すように、ベース部２の側面２ｃは、支持軸５と略平行に設けられている。側面２ｃの保持部２ａと取付部１０１ａ側の端部との間には、取付部１０１ａから保持部２ａへの振動の伝達を抑制する振動抑制部としての溝部２ｄが形成されている。すなわち、溝部２ｄは、支持軸５に略垂直でかつロータ４の回転方向Ｒに沿う方向と交差するベース部２の側面２ｃに設けられている。溝部２ｄは、ベース部２の周方向に連続的に設けられ、保持部２ａと取付部１０１ａ側の端部との中間よりも取付部１０１ａ側の端部に近い位置に設けられている。
【００１８】
溝部２ｄの深さｄ１は、例えばベース部２の半径ｒ１の４０％以上かつ８０％以下の範囲である。また、支持軸５に平行な方向の溝部２ｄの幅ｗ１は、ベース部２の振動の振幅よりも大きく、後述する第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、第３圧電素子７１、第４圧電素子６３、第５圧電素子６４、第６圧電素子７２（図１参照）、駆動駒３１、３２、及びベース部２からなる支持駆動部１ａの共振振動の振幅よりも大きくなるように形成されている。一例において、溝部２ｄの幅ｗ１は、ベース部２の半径よりも短い。
【００１９】
図２に示すように、ベース部２と支持軸５との間には、取付部１０１ａから保持部２ａへの振動を抑制するための間隙（振動抑制部）２ｅが設けられている。間隙２ｅは、支持軸５と平行な方向に、ベース部２の保持部２ａ側の端部から溝部２ｄの取付部１０１ａ側の縁と同様の位置まで設けられている。また、間隙２ｅの幅ｗ２は、溝部２ｄの幅ｗ１と同様に、ベース部２の振動の振幅よりも大きく、後述する支持駆動部１ａの共振振動の振幅よりも大きくなるように形成されている。
【００２０】
図３は図１に示す圧電アクチュエータ１の支持駆動部１ａの斜視図であり、図４は図１に示す圧電アクチュエータ１の支持駆動部１ａの平面図である。
図３及び図４に示すように、駆動駒３は、断面が山形の六角柱形状を有する先端部３ａと、略直方体形状を有する基部３ｂとを有している。先端部３ａは、例えばステンレス鋼等により形成されている。基部３ｂは、例えば軽金属合金等により構成されている。基部３ｂは、保持部２ａによって、支持軸５と平行な方向に駆動可能に支持されている。先端部３ａは、保持部２ａから突出してロータ４を支持する。先端部３ａは、ロータ４に接触する上面の面積が基部３ｂ側の底面の面積よりも小さくなる先細状の形状に設けられている。
【００２１】
図３及び図４に示すように、第１組の駆動駒（第１駆動部材）３１は、先端部３１ａと基部３１ｂとの間に一対の第３圧電素子７１，７１を備え、基部３１ｂの側面に一対の第１圧電素子６１，第２圧電素子６２を二対備えている。第２組の駆動駒（第２駆動部材）３２は、先端部３２ａと基部３２ｂとの間に一対の第６圧電素子７２，７２を備え、基部３２ｂの側面に一対の第４圧電素子６３，第５圧電素子６４を二対備えている。
第１組の駆動駒３１と第２組の駆動駒３２とは、同一の円周上に配置されている。また、各々の組の駆動駒３１，３２は、ロータ４の回転方向Ｒ１またはＲ２に、それぞれ均等に配置されている。異なる組の駆動駒３１，３２は、回転方向Ｒ１またはＲ２に、交互に（順番に）配置されている。
【００２２】
なお、以下では、回転方向Ｒ１を時計回りの方向、回転方向Ｒ２を反時計回りの方向とする。また、回転方向Ｒ１、回転方向Ｒ２を各々、回転方向Ｒ（第３方向）ともいう。また、支持軸５に平行な方向を高さ方向とし、支持軸５に垂直な方向及びロータ４の回転方向を周方向とする。支持軸５（図１参照）に平行な方向において、ベース部２からロータ４への方向を高さ方向における正方向とする。
【００２３】
次に、第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２について、図３及び図４を用いて説明する。
まず、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２について説明する。
図３及び図４に示すように、駆動駒３１の幅ｗ３（ｗ３１）方向には、駆動駒３１の基部３１ｂを幅ｗ３（ｗ３１）方向の両側から挟みこむ一対の第１圧電素子６１，第２圧電素子６２が、二対設けられている。駆動駒３１の幅方向ｗ３は、支持軸５に垂直でロータ４の回転方向Ｒに沿う方向であって、ベース部２の平面視における中心線ＣＬと略垂直な方向である。第１圧電素子６１は、保持部２ａの深さｄ２方向に沿って延びる細長い長方形状に形成され、基部３１ｂと保持部２ａとの間に挟持されている。これにより、第１圧電素子６１は、ベース部２に設けられた溝部２ｄ（図１及び図２参照）とロータ４との間に配置されている。
また、駆動駒３２の幅ｗ３（ｗ３２）方向には、駆動駒３２の基部３２ｂを幅ｗ３（ｗ３２）方向の両側から挟みこむ一対の第４圧電素子６３，第５圧電素子６４が、二対設けられている。
【００２４】
第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２は、例えば導電性の接着剤により、駆動駒３１の基部３１ｂと保持部２ａとに接着されている。また、ベース部２の中心を通る中心線ＣＬと略平行な駆動駒３１の奥行ｐ１方向に配置された２つの第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２は、互いに略平行になっている。各々の第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２の形状及び寸法は、全て略等しくなっている。また、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２は、互いの分極方向を同じ向きにして、基部３１ｂの両面に接着されている。
例えば、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２は、正電圧が印加されたとき、高さ方向における正方向に変位するように基部３１ｂに接着されている。
【００２５】
第４圧電素子６３及び第５圧電素子６４は、例えば導電性の接着剤により、駆動駒３２の基部３２ｂと保持部２ａとに接着されている。また、ベース部２の中心を通る中心線ＣＬと略平行な駆動駒３２の奥行ｐ１方向に配置された２つの第４圧電素子６３及び第５圧電素子６４は、互いに略平行になっている。各々の第４圧電素子６３及び第５圧電素子６４の形状及び寸法は、全て略等しくなっている。また、第４圧電素子６３及び第５圧電素子６４は、互いの分極方向を同じ向きにして、基部３２ｂの両面に接着されている。
例えば、第４圧電素子６３及び第５圧電素子６４は、正電圧が印加されたとき、高さ方向における正方向に変位するように基部３２ｂに接着されている。
【００２６】
次に、第３圧電素子７１及び第６圧電素子７２について説明する。
駆動駒３１の基部３１ｂと先端部３１ａとの間には、一対の第３圧電素子７１，７１が、互いに略平行に設けられている。第３圧電素子７１は、駆動駒３１の幅ｗ３方向と略平行に延びる細長い長方形状に形成されている。
第３圧電素子７１は、先端部３１ａの底面と基部３１ｂの上面との間に挟持され、例えば導電性の接着剤により、先端部３１ａの底面と基部３１ｂの上面とに接着されている。各々の第３圧電素子７１の形状及び寸法は、全て略等しくなっている。
第３圧電素子７１は、正電圧が印加されたとき、回転方向Ｒ１に変位するように基部３１ｂに接着されている。
【００２７】
駆動駒３２の基部３２ｂと先端部３２ａとの間には、一対の第６圧電素子７２，７２が、互いに略平行に設けられている。第６圧電素子７２は、駆動駒３１の幅ｗ３方向と略平行に延びる細長い長方形状に形成されている。
第６圧電素子７２は、先端部３２ａの底面と基部３２ｂの上面との間に挟持され、例えば導電性の接着剤により、先端部３２ａの底面と基部３２ｂの上面とに接着されている。各々の第６圧電素子７２の形状及び寸法は、全て略等しくなっている。
第６圧電素子７２は、正電圧が印加されたとき、回転方向Ｒ１に変位するように基部３２ｂに接着されている。
【００２８】
第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、第３圧電素子７１、第４圧電素子６３、第５圧電素子６４、第６圧電素子７２は、厚み方向に分極されていて、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）により形成され、その振動モードは厚み滑り振動である。
第１圧電素子６１と第２圧電素子６２、または第４圧電素子６３と第５圧電素子６４は、駆動駒３１または３２を、保持部２ａの深さｄ２方向と略平行に、または深さｄ２方向に対して斜めの方向に傾けて、ベース部２に対して相対的に駆動させる。
また、第３圧電素子７１または第６圧電素子７２は、駆動駒３の先端部３ａを駆動駒３の幅ｗ３方向の周方向に、基部３ｂ及びベース部２に対して相対的に駆動させる。
【００２９】
これら複数の第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２、駆動駒３、及びベース部２により、ロータ４を支持し、かつロータ４を駆動駒３及びベース部２と相対的に駆動させる支持駆動部１ａが構成されている。
【００３０】
図３に示すように、保持部２ａはベース部２の端部に設けられ、ベース部２に王冠状の凹凸を形成している。図４に示すように、保持部２ａはベース部２の周方向の略６０°毎に均等に形成されている。保持部２ａは平面視でベース部２の中心を通る中心線ＣＬと略平行に設けられた一対の支持面２ｆ，２ｆを備えている。支持面２ｆは、駆動駒３の基部３ｂを、ベース部２の中心線ＣＬと略垂直な保持部２ａの幅ｗ４方向の両側から一対の第１圧電素子６１，第２圧電素子６２（または第４圧電素子６３、第５圧電素子６４）を介して挟み込むように保持している。
【００３１】
次に、図３における駆動駒３の保持部２ａについて、図５と図６を用いて説明する。なお、以下では、第１組の駆動駒３１を用いて説明する。
図５は、本実施形態における保持部２ａ及び駆動駒３１を拡大した組立正面図であり、図６は、本実施形態に係るは保持部２ａ及び駆動駒３１を拡大した正面図である。
図５及び図６に示すように、ベース部２に設けられた凹状の保持部２ａの支持面２ｆは、図２に示す支持軸５と略平行な保持部２ａの深さｄ２方向に対して、傾斜させて設けられている。
【００３２】
支持面２ｆは、図１に示す駆動駒３１の先端部３１ａに支持されたロータ４からの距離が遠ざかるほど、対向する支持面２ｆ，２ｆ同士の間隔が漸次狭くなるように傾斜している。換言すると、保持部２ａは、底面２ｇに近づくほど、幅ｗ４が狭くなっている。保持部２ａの深さｄ２方向に対する支持面２ｆの傾斜角度αは、各部材の寸法や公差等の関係から、２°以上６°以下であることが好ましい。本実施形態において、支持面の傾斜角度αは４°である。
【００３３】
また、図５及び図６に示すように、支持面２ｆに対向する駆動駒３１の基部３１ｂの側面３ｃは、支持面２ｆと同様に、支持軸５と略平行な駆動駒３１の高さｈ１方向に対して、傾斜させて設けられている。これにより、駆動駒３１の基部３１ｂの側面３ｃは、支持面２ｆと略平行に設けられている。
ここで、基部３１ｂの保持部２ａの底面２ｇ側の端部における基部３１ｂ及び一対の第１圧電素子６１、第２圧電素子６２の幅ｗ５は、保持部２ａの開口部における幅ｗ４よりも小さく、保持部２ａの深さｄ２方向の途中における幅ｗ４’よりも大きくなっている。
【００３４】
そのため、駆動駒３１の基部３１ｂ及び一対の第１圧電素子６１、第２圧電素子６２を、保持部２ａに保持させると、図６に示すように、駆動駒３１の底面３ｄと保持部２ａの底面２ｇとが離間した状態で、基部３１ｂが、保持部２ａの幅ｗ４方向の両側から、一対の第１圧電素子６１、第２圧電素子６２を介して支持面２ｆによって支持される。すなわち、支持面２ｆは、駆動駒３１を、保持部２ａの幅ｗ４方向の両側から支持するとともに、支持軸５と略平行な保持部２ａの深さｄ２方向において位置決めをするように、深さｄ２方向に対して、傾斜させて設けられている。
【００３５】
次に、第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２の配線について説明する。図７は第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２の模式的な配線図である。
図７に示すように、本実施形態の圧電アクチュエータ１は、第１配線２１〜第６配線２６を介して、第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２の各々に駆動電圧を供給する制御部１０に接続されている。
【００３６】
制御部１０は、図３及び図４に示す第１組及び第２組のそれぞれの駆動駒３１，３２の先端部３１ａ，３２ａが、順次、図１及び図２に示すロータ４との接触、ロータ４の回転方向Ｒ１またはＲ２への送り、ロータ４からの離間、ロータ４の回転方向Ｒ１と回転方向Ｒ２の戻り、を繰り返すように、第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２に制御電圧を供給する。
また、制御部１０は、位相演算部１１が算出した第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２毎の位相を示す情報に基づいて、第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２毎の駆動電圧を生成する。
【００３７】
位相演算部１１は、後述するように、第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、第４圧電素子６３、第５圧電素子６４の最大振幅値、基部３の円周方向の幅、基部３の変位の回転中心等に基づいて、第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２毎の位相を示す情報を算出する。位相演算部１１は、算出した第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２毎の位相を示す情報を制御部１０に出力する。なお、位相演算部１１には、第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２毎の位相を示す情報を記憶させておき、制御部１０がこの情報を読み出して使用するようにしてもよい。
【００３８】
図７の左に示すように、第１圧電素子６１は、第１配線２１を介して制御部１０の端子Ｔ１に接続されている。第２圧電素子６２は、第２配線２２を介して制御部１０の端子Ｔ２に接続されている。第４圧電素子６３は、第３配線２３を介して制御部１０の端子Ｔ３に接続されている。第５圧電素子６４は、第４配線２４を介して制御部１０の端子Ｔ４に接続されている。
図７の右に示すように、第３圧電素子７１は、第５配線２５を介して制御部１０の第５端子Ｔ５に接続されている。第６圧電素子７２は、第６配線２６を介して制御部１０の第６端子Ｔ６に接続されている。
【００３９】
なお、図７において、図示は省略するが、駆動駒３１，３２の基部３１ｂ，３２ｂは接地されている。
なお、制御部１０の各端子から第１圧電素子、第２圧電素子へ供給する電圧を、正弦波や正弦波状の電圧波形としてもよい。また、ベース部２が導電性を有している場合はベース部２に供給するようにしてもよい。
【００４０】
図７に示したように、第１圧電素子６１と第２圧電素子６２とには、各々、第１配線２１、第２配線２２を介して、制御部１０の第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２とに接続されている。また、第４圧電素子６３と第５圧電素子６４とには、各々、第３配線２３、第４配線２４を介して、制御部１０の第３端子Ｔ３、第４端子Ｔ４とに接続されている。
このような構成により本実施形態では、所定軸（支持軸５）を中心に回転可能なロータ４を駆動する圧電アクチュエータ１であって、ロータが対向する先端部（３１ａまたは３２ａ）、及び所定軸の周方向に先端部を移動可能に支持する基部（３１ｂまたは３２ｂ）を有する駆動部材（駆動駒３１）と、周方向に関して基部の一方の面に接触するように配置され、所定軸と実質的に平行に基部を移動可能な第１圧電素子（第１圧電素子６１または第３圧電素子６３）と、周方向に関して基部の他方の面に接触するように配置され、所定軸と実質的に平行に基部を移動可能な第２圧電素子（第２圧電素子６２または第５圧電素子６４）と、を備え、第１圧電素子及び第２圧電素子は、基部が所定軸と平行な軸に対して傾斜して移動する。
【００４１】
ここで、駆動駒３の動作について、図８〜図１０を用いて説明する。なお、以下の説明では、第１組の駆動駒３１の動作について説明する。
図８は、図９に示す駆動電圧が供給された場合の駆動駒３１の動作を説明する図である。図９は、第１圧電素子６１と第２圧電素子６２、第３圧電素子７１に供給する駆動電圧の波形の一例を説明する図である。図８において、高さ方向をＹ軸方向で表し、水平方向をＸ軸方向で表す。
【００４２】
まず、第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、及び第３圧電素子７１に、図９に示す駆動電圧が供給された場合の駆動駒３１の動作について説明する。
図９において、横軸は位相軸を表し、縦軸は駆動電圧の大きさを表している。また、図９において、波形ｓ１は、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２に供給される駆動電圧（以下、第１駆動電圧という）の波形である。また、波形ｓ２は、第３圧電素子７１に供給される駆動電圧（以下、第２駆動電圧という）の波形である。なお、図９に示した例では、波形ｓ１の駆動電圧０［Ｖ］を位相０度として表している。
図９に示すように、第１駆動電圧は、サイン波であり、周期が３６０度である。
位相０度の時、第１駆動電圧は０［Ｖ（ボルト）］である。以下、位相９０度の時、第１駆動電圧は＋Ｖ［Ｖ］であり、位相１８０度の時、第１駆動電圧は０［Ｖ］である。位相２７０度の時、第１駆動電圧は−Ｖ［Ｖ］であり、位相３６０度の時、第１駆動電圧は０［Ｖ］である。
また、図９に示すように、第２駆動電圧は、サイン波であり、周期が３６０度であり、位相が第１駆動電圧に対して９０度の位相差がある。
【００４３】
図８に示すように、第１駆動電圧（図９）が第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２に供給された場合、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２は、支持面２ｆに対して、各々、変位方向ｍ１、ｍ２の方向に変位する。このため、基部３１ｂは、変位方向ｍ３に示すように、Ｙ軸方向に変位する。例えば、基部３１ｂの変位は、位相９０度のとき、Ｙ軸方向における正方向の変位が最大になり、位相２７０度のとき、Ｙ軸方向における負方向の変位が最大になる。
図８に示すように、第２駆動電圧（図９）が第３圧電素子７１に供給された場合、第３圧電素子７１は、基部３１ｂに対して、変位方向ｍ４の方向に変位する。このため、先端部３１ａは、変位方向ｍ５に示すように、Ｘ軸方向に変位する。例えば、先端部３１ａの変位は、位相０度のとき、Ｘ軸方向における負方向の変位が最大になり、位相１８０度のとき、Ｘ軸方向における正方向の変位が最大になる。
【００４４】
このように、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２に、同じ位相の第１駆動電圧を印加し、第３圧電素子７１に第２駆動電圧を印加した場合、ロータ４は、先端部３１ａによるＸ軸方向への振動によって、周方向に駆動される。
【００４５】
次に、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２に、異なる位相の駆動電圧を供給した場合について、図１０を用いて説明する。
図１０は、異なる位相の駆動電圧を供給した場合の駆動駒３１の動作を説明する図である。図１０において、高さ方向をＹ軸方向で表し、水平方向をＸ軸方向で表している。また、一点鎖線ＶＥは、支持軸５に平行かつ基部３１ｂの回転運動の中心点ｃ（振動の回転中心位置）を通る線を表している。また、図１０の左図は、状態ｓｔａｔｅ１を説明する図であり、図１０の右図は、状態ｓｔａｔｅ２を説明する図である。
【００４６】
状態ｓｔａｔｅ１では、例えば、第１圧電素子６１に＋Ｖ［Ｖ］の駆動電圧が供給され、第２圧電素子６２に０［Ｖ］の駆動電圧が供給された状態である。この場合、第１圧電素子６１は、変位方向ｍ１１に示すように、Ｙ軸方向の正方向に変位する。一方、第２圧電素子６２は変位しない。この結果、駆動駒３１は、回転中心ｃを軸として、線ＶＥに対して反時計回りの方向に角度α１、傾く（以下、チルトするという）。
【００４７】
状態ｓｔａｔｅ２は、状態ｓｔａｔｅ１に対して、第１圧電素子６１に−Ｖ［Ｖ］、第２圧電素子６２に＋Ｖ［Ｖ］の駆動電圧が供給された状態である。この場合、第１圧電素子６１は、変位方向ｍ１２に示すように、Ｙ軸方向の負方向に変位する。一方、第２圧電素子６２は、変位方向ｍ１３に示すように、Ｙ軸方向の正方向に変位する。この結果、駆動駒３１は、回転中心ｃを軸として、線ＶＥに対して時計回りに角度α２、チルトする。従って、状態ｓｔａｔｅ１から状態ｓｔａｔｅ２に変位した場合、駆動駒３１は、変位方向ｍ１４に示したように、反時計回り方向のチルトから時計回りの方向のチルトに変化する。換言すると、状態ｓｔａｔｅ１から状態ｓｔａｔｅ２にかけて、駆動駒３１は、反時計回り方向から時計回り方向への首振り振動が発生する。この変位方向ｍ１４の水平方向の成分（Ｘ軸方向の成分）は、ロータ４を水平方向に振動させる成分となる。
【００４８】
本実施形態では、このように、第１圧電素子６１と第２圧電素子６２とを、独立に振動させて、駆動駒３１に首振り振動を生じさせる。このときの水平方向の成分と、さらに、本実施形態では、第３圧電素子７１によって先端部３１ａが変位する水平方向の成分とが加算されるように、第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、第３圧電素子７１に供給する駆動電圧の位相を設定する。換言すると、制御部１０は、基部３１ｂが所定軸（支持軸５）と平行な軸に対して傾斜して移動するように、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２の少なくとも一方に駆動電圧を供給する。さらに、先端部３１ａが周方向の一側に移動する期間の少なくとも一部において、制御部１０は、基部３１ｂが一側に移動するように、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２の少なくとも一方に駆動電圧を供給する。なお、先端部３１ａが周方向の一側に移動する期間とは、後述するように、先端部３１ａが、周方向へ移動する最大の振幅のうち、時計回りの方向または反時計回りの最大の振幅値の位置へ移動する期間である。
これにより、本実施形態では、図８で説明した第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２に同じ位相の駆動電圧を供給した場合と比べて、ロータ４を振動させるための水平方向の成分を増すことができ、駆動力を向上できる。
【００４９】
＜周方向の振動の式と高さ方向の振動の式の説明＞
次に、位相演算部１１による第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２毎の位相を示す情報の算出方法を説明する。
図１１は、位相を算出する際に用いる定数を説明する図である。図１２は、高さ方向の変位と周方向の変位を説明する図である。図１１及び図１２において、縦軸方向をＹ軸方向で表し、横軸方向をＸ軸方向で表す。なお、図１１及び図１２では、第１組の駆動駒３１を用いて説明する。
【００５０】
図１１において、符号ｃ１は、駆動駒３１の回転中心を表し、符号ｃ２は、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２に供給される駆動電圧の位相をずらしたときのリサ−ジュ曲線を算出するための基準点を表している。符号ｈは、先端部３１ａの表面から、回転中心ｃ１を通るＹ軸方向の高さを表している。符号Ｔは、Ｘ軸方向における、回転中心ｃ１からの基部３１ｂと第２圧電素子６２までの幅を表している。
また、図１２において、符号ｇ１は、基部３１ｂが、回転中心ｃ１を軸として左右に角度θ分、チルトしたときのＸ軸方向の変位ΔｘＡ、Ｙ軸方向の変位ΔｙＡを図示したものである。符号ｇ２は、先端部３１ａが回転中心ｃ１を軸として左右に角度θ分、チルトしたときのＸ軸方向の変位Δｘを図示したものである。
【００５１】
図１２において、周方向の振動の式は、次式（１）のように表される。
【００５２】
【数１】
2013211961.tif 000003
【００５３】
式（１）において、ｘは周方向の変位位置（ただし中心位置を０とする）、ｍは第１圧電素子６１または第２圧電素子６２の最大振幅値、ｎは第３圧電素子７１の最大振幅値である。また、ωｔは第１圧電素子６１、第２圧電素子６２及び第３圧電素子７１の位相、αは第２圧電素子６２の第１圧電素子６１に対する位相差、βは第３圧電素子７１の第１圧電素子６１に対する位相差である。
第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、及び第３圧電素子７１の各振幅に対して、振動子である駆動駒３１の大きさが十分に大きいとすると、式（１）は次式（２）のように近似できる。
【００５４】
【数２】
2013211961.tif 000004
【００５５】
同様に、第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、及び第３圧電素子７１の各振幅に対して、振動子である駆動駒３１の大きさが十分に大きいとすると、Ｙ軸方向（高さ方向）の振動式は、次式（３）のように表される。
【００５６】
【数３】
2013211961.tif 000005
【００５７】
＜回転中心ｃ１が第１圧電素子６１の上端部の高さにある場合＞
次に、図１３を用いて、回転中心ｃ１が第１圧電素子６１の上端部の高さにある場合を説明する。図１３において、縦軸方向をＹ軸方向で表し、横軸方向をＸ軸方向（周方向）で表す。
図１３に示すように、回転中心ｃ１は、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２との上端部を結ぶ高さにある。この場合、例えば、幅Ｔは１３５０［μｍ］、高さｈは２０００［μｍ］である。また、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２の各最大振幅値は２［μｍ］、第３圧電素子７１の最大振幅値は１［μｍ］である。
この条件を上述した式（２）及び式（３）に代入すると、式（２）及び式（３）は、次式（４）、次式（５）のように表される。
【００５８】
【数４】
2013211961.tif 000006
【００５９】
【数５】
2013211961.tif 000007
【００６０】
この式（４）及び式（５）において、αを変更してリサ−ジュ曲線を算出すると、図１４のようになる。図１４は、各αにおけるリサ−ジュ曲線を算出した例を説明する図である。ただし、図１４において、リサ−ジュ曲線に傾きが発生しないように、βの値を、（（α／２）＋９０度）として、リサ−ジュ曲線を算出した。
図１４において、波形ｌ１〜ｌ８は、αが０度から３１５度まで４５度毎のリサ−ジュ曲線である。図１４に示すように、αが９０度のときが、最もリサ−ジュ曲線の大きさが大きくなっている。具体的には、αが９０度のリサ−ジュ曲線の大きさは、αが０度に対して、高さ方向の振幅は１／（√２）倍、周方向の振幅は約３倍である。例えば、αが１３５度のとき、αが０度に対して周方向の振幅は約４倍になるが、高さ方向の振幅は１／２以下になってしまう。このため、回転中心ｃ１が第１圧電素子６１の上端部の高さにある場合、最適なα、すなわち第１圧電素子６１と第２圧電素子６２との位相差は、９０度である。
【００６１】
次に、式（４）及び式（５）において、αを９０度に固定し、第１圧電素子６１に対する第３圧電素子７１の位相であるβをずらしてリサ−ジュ曲線を算出した結果の一例を図１５に示す。図１５は、各βにおけるリサ−ジュ曲線を算出した例を説明する図である。図１５において、波形ｌ１１〜ｌ１８は、βが０度から３１５度まで４５度毎のリサ−ジュ曲線である。
図１５に示すように、第３圧電素子７１の位相を変えると、例えば４５度のときのように、リサ−ジュ曲線は、傾きが発生する。一方、１３５度のとき、リサ−ジュ曲線は、傾きが発生しない。このため、回転中心ｃ１が第１圧電素子６１の上端部の高さにある場合、最適なβ、すなわち第３圧電素子７１の第１圧電素子６１に対する位相差は、１３５度である。
【００６２】
＜回転中心ｃ２が第１圧電素子６１の中心部の高さにある場合＞
次に、図１６を用いて、回転中心ｃ２が第１圧電素子６１の中心部の高さにある場合を説明する。図１６において、縦軸方向をＹ軸方向で表し、横軸方向をＸ軸方向（周方向）で表す。
図１６に示すように、回転中心ｃ２は、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２のＹ軸方向における中心部の高さにある。この場合、例えば、幅Ｔは１３５０［μｍ］、高さｈは３３５０［μｍ］である。また、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２の各最大振幅値は２［μｍ］、第３圧電素子７１の最大振幅値は１［μｍ］である。
この条件を上述した式（２）及び式（３）に代入すると、式（２）及び式（３）は、次式（６）、次式（７）のように表される。
【００６３】
【数６】
2013211961.tif 000008
【００６４】
【数７】
2013211961.tif 000009
【００６５】
この式（６）及び式（７）において、αを変更してリサ−ジュ曲線を算出すると、図１７のようになる。図１７は、各αにおけるリサ−ジュ曲線を算出した例を説明する図である。ただし、図１７において、リサ−ジュ曲線に傾きが発生しないように、βの値を、（（α／２）＋９０度）として、リサ−ジュ曲線を算出した。
図１７において、波形ｌ２１〜ｌ２８は、αが０度から３１５度まで４５度毎のリサ−ジュ曲線である。図１７に示すように、αが９０度のときが、最もリサ−ジュ曲線の大きさが大きくなっている。具体的には、αが９０度のリサ−ジュ曲線の大きさは、αが０度に対して、高さ方向の振幅は１／（√２）倍、周方向の振幅は約４．５倍である。例えば、αが１３５度のとき、αが０度に対して周方向の振幅は約６倍になるが、高さ方向の振幅は１／２以下になってしまう。このため、回転中心ｃ２が第１圧電素子６１の上端部の高さにある場合、最適なα、すなわち第１圧電素子６１と第２圧電素子６２との位相差は、９０度である。
【００６６】
次に、式（６）及び式（７）において、αを９０度に固定し、第３圧電素子７１の位相であるβをずらしてリサ−ジュ曲線を算出した結果の一例を図１８に示す。図１８は、各βにおけるリサ−ジュ曲線を算出した例を説明する図である。
図１８において、波形ｌ３１〜ｌ３８は、βが０度から３１５度まで４５度毎のリサ−ジュ曲線である。図１８に示すように、第３圧電素子７１の位相を変えると、例えば４５度のときのように、リサ−ジュ曲線は、傾きが発生する。一方、１３５度のとき、リサ−ジュ曲線は、傾きが発生しない。このため、回転中心ｃ２が第１圧電素子６１の中心部の高さにある場合、最適なβ、すなわち第３圧電素子７１の第１圧電素子６１に対する位相差は、１３５度である。
【００６７】
上述したように、最も大きいリサージュ曲線を描く位相は、第１圧電素子６１に対する第２圧電素子６２の位相差が９０度であり、このときの第１圧電素子６１に対する第３圧電素子７１の位相差が１３５度である。位相演算部１１は、第１圧電素子６１に対する回転中心の高さ等に応じて、式（２）及び式（３）に定数Ｔ、ｈ等を代入し、位相差α及びβを変えたリサ−ジュ曲線を算出して、最適な位相差を演算する。
さらに、位相演算部１１は、第１組の第１圧電素子６１に対する第２組の第４圧電素子６３の位相差は、１８０度に設定する。また、第２組の第４圧電素子６３、第５圧電素子６４、第６圧電素子７２の位相差は、第１組の位相差と同様である。すなわち、第４圧電素子６３に対する第５圧電素子６４の位相差が９０度であり、このときの第４圧電素子６３に対する第６圧電素子７２の位相差が１３５度である。
【００６８】
なお、図１４及び図１７に示したように、第１圧電素子６１に対する第２圧電素子６２の位相差が１８０度の場合、リサ−ジュ曲線の高さ方向の成分が無くなる。この場合、高さ方向の振動が得られないことを意味している。従って、位相演算部１１は、このように高さ方向の振動が得られない位相差を避けて、駆動電圧の位相差を演算する。
なお、回転中心が予め決まっている場合、位相演算部１１には、予め第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２毎の位相を示す情報を記憶させておくようにしてもよい。
【００６９】
図１９は、第１組と第２組の駆動電圧の位相差の関係を説明する図である。
図１９に示すように、第１圧電素子６１の位相を基準（０度）とすると、第２圧電素子６２に供給される駆動電圧の位相差は９０度であり、第３圧電素子７１に供給される駆動電圧の位相差は１３５度である。第４圧電素子６３に供給される駆動電圧の位相差は１８０度であり、第５圧電素子６４に供給される駆動電圧の位相差は２７０度であり、第６圧電素子７２に供給される駆動電圧の位相差は３１５度である。
なお、第１圧電素子６１の位相が４５度、または２２５度の場合のみ、第１組の先端部３１ａ及び第２組の先端部３２ａの両方の上部が、相対運動部材であるロータ４と接触する。
【００７０】
次に、本実施形態の圧電アクチュエータ１の動作について説明する。
図２０は、ロータ４を時計回りの駆動する場合の駆動電圧の一例を説明する図である。図２１及び図２２は、第１組と第２組の駆動駒３１、３２の動作と、ロータ４の動作とを示す正面図である。
図２０において、横軸は時間軸を表し、縦軸は駆動電圧の大きさを表している。波形ｓ１１は、第１圧電素子６１に供給される駆動電圧であり、波形ｓ１２は、第２圧電素子６２に供給される駆動電圧である。波形ｓ１３は、第３圧電素子７１に供給される駆動電圧である。波形ｓ１３は、第４圧電素子６３に供給される駆動電圧であり、波形ｓ１４は、第５圧電素子６４に供給される駆動電圧である。波形ｓ１６は、第６圧電素子７２に供給される駆動電圧である。なお、図２０に示した例では、第１圧電素子６１の位相を基準（０度）として表している。
【００７１】
図２０に示したように、第１圧電素子６１に供給される駆動電圧を基準とした場合、第２圧電素子６２、第３圧電素子７１に供給される駆動電圧の位相差は、各々９０度、１３５度である。また、第１圧電素子６１に供給される駆動電圧を基準とした場合、第２組の第４圧電素子６３、第５圧電素子６４、第６圧電素子７２に供給される駆動電圧の位相差は、各々、１８０度、２７０度、３１５度である。
図２１及び図２２に示した例では、駆動電圧が＋Ｖ［Ｖ］のとき、第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、第４圧電素子６３、及び第５圧電素子６４は、Ｙ軸方向の正方向に変位する。また、駆動電圧が＋Ｖ［Ｖ］のとき、第３圧電素子７１、及び第６圧電素子７２は、時計回りの方向に変位する。
【００７２】
なお、図２１及び図２２において、符号ｍ２１ａ、ｍ３１ａ、ｍ４１ａ、ｍ５１ａ、及びｍ６１ａは、第１圧電素子６１の変位方向を表している。符号ｍ２２ａ、ｍ３２ａ、ｍ４２ａ、ｍ５２ａ、及びｍ６２ａは、第２圧電素子６２の変位方向を表している。符号ｍ２４ａ、ｍ３４ａ、ｍ４４ａ、ｍ５４ａ、及びｍ６４ａは、第３圧電素子７１の変位方向を表している。符号ｍ２３ａ、ｍ３３ａ、ｍ４３ａ、ｍ５３ａ、及びｍ６３ａは、基部３１ｂの変位方向を表している。符号ｍ２５ａ、ｍ３５ａ、ｍ４５ａ、ｍ５５ａ、及びｍ６５ａは、先端部３１ａの変位方向を表している。
【００７３】
また、図２１及び図２２において、符号ｍ２１ｂ、ｍ３１ｂ、ｍ４１ｂ、ｍ５１ａ、及びｍ６１ｂは、第４圧電素子６３の変位方向を表している。符号ｍ２２ｂ、ｍ３２ｂ、ｍ４２ｂ、ｍ５２ｂ、及びｍ６２ｂは、第５圧電素子６４の変位方向を表している。符号ｍ２４ｂ、ｍ３４ｂ、ｍ４４ｂ、ｍ５４ｂ、及びｍ６４ｂは、第６圧電素子７２の変位方向を表している。符号ｍ２３ｂ、ｍ３３ｂ、ｍ４３ｂ、ｍ５３ｂ、及びｍ６３ｂは、基部３２ｂの変位方向を表している。符号ｍ２５ｂ、ｍ３５ｂ、ｍ４５ｂ、ｍ５５ｂ、及びｍ６５ｂは、先端部３２ａの変位方向を表している。
【００７４】
＜０度の説明＞
制御部１０は、図２０に示すように、第１圧電素子６１に０［Ｖ］、第２圧電素子６２に−Ｖ［Ｖ］、第３圧電素子７１に−０．７Ｖ［Ｖ］の駆動電圧を供給する。また、図２０に示すように、制御部１０は、異なる位相の駆動電圧を、第１圧電素子６１と第２圧電素子６２とに供給する。
この結果、図２１に示すように、第１圧電素子６１は変位方向ｍ２１ａに変位し、第２圧電素子６２は変位方向ｍ２２ａに変位し、基部３１ｂは変位方向ｍ２３ａに変位する。また、第３圧電素子７１は変位方向ｍ２４ａに変位し、先端部３１ａは変位方向ｍ２５ａに変位する。すなわち、基部３１ｂは、反時計回りの方向にチルトし、先端部３１ａは反時計回りの方向に移動する（以下、シフトするという）。
このように、基部３１ｂにおける変位方向ｍ２３ａのＸ１軸方向の成分の方向と、先端部３１ａにおける変位方向ｍ２５ａのＸ１軸方向の成分の方向は等しくなるように、制御部１０は、各駆動電圧を生成して供給する。
【００７５】
制御部１０は、図２０に示すように、第４圧電素子６３に０［Ｖ］、第５圧電素子６４に＋Ｖ［Ｖ］、第３圧電素子７１に＋０．７Ｖ（ブイ）［Ｖ］の駆動電圧を供給する。
この結果、図２１に示すように、第４圧電素子６３は変位方向ｍ２１ｂに変位し、第５圧電素子６４は変位方向ｍ２２ｂに変位し、基部３２ｂは変位方向ｍ２３ｂに変位する。また、第６圧電素子７２は変位方向ｍ２４ｂに変位し、先端部３２ａは変位方向ｍ２５ｂに変位する。すなわち、基部３２ｂは、時計回りの方向にチルトし、先端部３２ａは時計回りの方向にシフトする。
この基部３２ｂにおける変位方向ｍ２３ｂのＸ１軸方向の成分の方向と、先端部３２ａにおける変位方向ｍ２５ｂのＸ１軸方向の成分の方向は等しい。換言すると、先端部３２ａは、所定周波数で振動するように周方向の一側及び他側に移動し、制御部１０は、所定周波数と実質的に等しい周波数で、所定軸（支持軸５）と傾斜するように基部３２ｂを振動させる。
【００７６】
＜９０度の説明＞
制御部１０は、図２０に示すように、第１圧電素子６１に＋Ｖ［Ｖ］、第２圧電素子６２に０［Ｖ］、第３圧電素子７１に−０．７Ｖ［Ｖ］の駆動電圧を供給する。
この結果、図２１に示すように、第１圧電素子６１は変位方向ｍ３１ａに変位し、第２圧電素子６２は変位方向ｍ３２ａに変位し、基部３１ｂは変位方向ｍ３３ａに変位する。また、第３圧電素子７１は変位方向ｍ３４ａに変位し、先端部３１ａは変位方向ｍ３５ａに変位する。すなわち、基部３１ｂは、高さ方向の正方向に持ち上がりながら反時計回りの方向にチルトし、先端部３１ａは時計回りの方向にシフトする。
【００７７】
制御部１０は、図２０に示すように、第４圧電素子６３に−Ｖ［Ｖ］、第５圧電素子６４に０［Ｖ］、第３圧電素子７１に＋０．７Ｖ［Ｖ］の駆動電圧を供給する。
この結果、図２１に示すように、第４圧電素子６３は変位方向ｍ３１ｂに変位し、第５圧電素子６４は変位方向ｍ３２ｂに変位し、基部３２ｂは変位方向ｍ３３ｂに変位する。また、第６圧電素子７２は変位方向ｍ３４ｂに変位し、先端部３２ａは変位方向ｍ３５ｂに変位する。すなわち、基部３２ｂは、時計回りの方向にチルトしたまま高さ方向の負方向に下がり、先端部３２ａは反時計回りの方向にシフトする。なお、９０度において、図２１に示すように、第１組の先端部３１ａがロータ４に接触されている。
【００７８】
＜１８０度の説明＞
制御部１０は、図２０に示すように、第１圧電素子６１に０［Ｖ］、第２圧電素子６２に＋Ｖ［Ｖ］、第３圧電素子７１に＋０．７Ｖ［Ｖ］の駆動電圧を供給する。
この結果、図２１に示すように、第１圧電素子６１は変位方向ｍ４１ａに変位し、第２圧電素子６２は変位方向ｍ４２ａに変位し、基部３１ｂは変位方向ｍ４３ａに変位する。また、第３圧電素子７１は変位方向ｍ４４ａに変位し、先端部３１ａは変位方向ｍ４５ａに変位する。すなわち、基部３１ｂは、時計回りの方向にチルトし、先端部３１ａは時計回りの方向にシフトする。
【００７９】
制御部１０は、図２０に示すように、第４圧電素子６３に０［Ｖ］、第５圧電素子６４に−Ｖ［Ｖ］、第３圧電素子７１に−０．７Ｖ［Ｖ］の駆動電圧を供給する。
この結果、図２１に示すように、第４圧電素子６３は変位方向ｍ４１ｂに変位し、第５圧電素子６４は変位方向ｍ４２ｂに変位し、基部３２ｂは変位方向ｍ４３ｂに変位する。また、第６圧電素子７２は変位方向ｍ４４ｂに変位し、先端部３２ａは変位方向ｍ４５ｂに変位する。すなわち、基部３２ｂは反時計回りの方向にチルトし、先端部３２ａは反時計回りの方向にシフトする。
【００８０】
９０度から１８０度にかけて、図２１に示すように、第１組の先端部３１ａがロータ４に接触されている。図２１に示すように、９０度から１８０度にかけて、第１組の基部３１ｂは、反時計回りの方向から時計回りの方向へチルトし、変位方向ｍ４３ａが発生する。さらに、９０度から１８０度にかけて、第１組の先端部３１ａは、反時計回りの方向から時計回りの方向へシフトし、変位方向ｍ４５ａが発生する。この場合、ロータ４を駆動する力は、基部３２ｂにおける変位方向ｍ４３ａのＸ１軸方向の成分と、先端部３１ａにおける変位方向ｍ４５ａのＸ１軸方向の成分とが加算されたものである。すなわち、第３圧電素子７１を振動させて先端部３１ａを駆動し、Ｘ１軸方向の負方向に変位させた場合と比べて、ロータ４の駆動力を向上できる。換言すると、先端部３１ａは、所定周波数で振動するように周方向の一側及び他側に移動し、制御部１０は、所定周波数と実質的に等しい周波数で、所定軸（支持軸５）と傾斜するように基部３１ｂを振動させる。
【００８１】
＜２７０度の説明＞
制御部１０は、図２０に示すように、第１圧電素子６１に−Ｖ［Ｖ］、第２圧電素子６２に０［Ｖ］、第３圧電素子７１に＋０．７Ｖ［Ｖ］の駆動電圧を供給する。
この結果、図２２に示すように、第１圧電素子６１は変位方向ｍ５１ａに変位し、第２圧電素子６２は変位方向ｍ５２ａに変位し、基部３１ｂは変位方向ｍ５３ａに変位する。また、第３圧電素子７１は変位方向ｍ５４ａに変位し、先端部３１ａは変位方向ｍ５５ａに変位する。すなわち、基部３１ｂは、高さ方向の負方向に下がりながら時計回りの方向にチルトし、先端部３１ａは反時計回りの方向にシフトする。
【００８２】
制御部１０は、図２０に示すように、２７０度において、第４圧電素子６３に＋Ｖ［Ｖ］、第５圧電素子６４に０［Ｖ］、第３圧電素子７１に−０．７Ｖ［Ｖ］の駆動電圧を供給する。
この結果、図２２に示すように、第４圧電素子６３は変位方向ｍ５１ｂに変位し、第５圧電素子６４は変位方向ｍ５２ｂに変位し、基部３２ｂは変位方向ｍ５３ｂに変位する。また、第６圧電素子７２は変位方向ｍ５４ｂに変位し、先端部３２ａは変位方向ｍ５５ｂに変位する。すなわち、基部３２ｂは、高さ方向に持ち上がりながら反時計回りの方向にチルトし、先端部３２ａは、時計回りの方向にシフトする。なお、２７０度においては、図２２に示すように、第２組の先端部３２ａがロータ４に接触されている。
【００８３】
＜３６０度の説明＞
制御部１０は、図２０に示すように、第１圧電素子６１に０［Ｖ］、第２圧電素子６２に−Ｖ［Ｖ］、第３圧電素子７１に−０．７Ｖ［Ｖ］の駆動電圧を供給する。
この結果、図２２に示すように、第１圧電素子６１は変位方向ｍ６１ａに変位し、第２圧電素子６２は変位方向ｍ６２ａに変位し、基部３１ｂは変位方向ｍ６３ａに変位する。また、第３圧電素子７１は変位方向ｍ６４ａに変位し、先端部３１ａは変位方向ｍ６５ａに変位する。すなわち、基部３１ｂは、反時計回りの方向にチルトし、先端部３１ａは、反時計回りの方向にシフトする。
この基部３１ｂにおける変位方向ｍ６３ａのＸ１軸方向の成分の方向と、先端部３１ａにおける変位方向ｍ６５ａのＸ１軸方向の成分の方向は等しい。
【００８４】
制御部１０は、図２０に示すように、第４圧電素子６３に０［Ｖ］、第５圧電素子６４に−Ｖ［Ｖ］、第３圧電素子７１に＋０．７Ｖ［Ｖ］の駆動電圧を供給する。
この結果、図２２に示すように、第４圧電素子６３は変位方向ｍ６１ｂに変位し、第５圧電素子６４は変位方向ｍ６２ｂに変位し、基部３２ｂは変位方向ｍ６３ｂに変位する。また、第６圧電素子７２は変位方向ｍ６４ｂに変位し、先端部３２ａは変位方向ｍ６５ｂに変位する。すなわち、基部３２ｂは、時計回りの方向にチルトし、先端部３２ａは、時計回りの方向にシフトする。
この基部３２ｂにおける変位方向ｍ２３ｂのＸ１軸方向の成分の方向と、先端部３２ａにおける変位方向ｍ６５ｂのＸ１軸方向の成分の方向は等しい。
【００８５】
２７０度から３６０度にかけて、図２２に示すように、第２組の先端部３２ａがロータ４に接触している。
図２２に示すように、２７０度から３６０度にかけて、第２組の基部３２ｂは、反時計回りの方向から時計回りの方向へチルトし、変位方向ｍ６４ｂが発生する。さらに、２７０度から３６０度にかけて、第２組の先端部３２ａは、反時計回りの方向から時計回りの方向へシフトし、変位方向ｍ６５ｂが発生する。この場合、ロータ４を駆動する力は、基部３２ｂにおける変位方向ｍ６３ｂのＸ２軸方向の成分と、先端部３２ａにおける変位方向ｍ６５ｂのＸ２軸方向の成分とが加算されたものである。すなわち、第６圧電素子７２を振動させて先端部３２ａを駆動し、Ｘ２軸方向の負方向に変位させた場合と比べて、ロータ４の駆動力を向上させている。
【００８６】
次に、ロータ４を反時計回りに駆動する場合について説明する。
図２３は、ロータ４を反時計回りの駆動する場合の駆動電圧の一例を説明する図である。
図２３において、横軸は時間軸を表し、縦軸は駆動電圧の大きさを表している。波形ｓ２１は、第１圧電素子６１に供給される駆動電圧であり、波形ｓ２２は、第２圧電素子６２に供給される駆動電圧であり、波形ｓ２３は、第３圧電素子７１に供給される駆動電圧である。また、波形ｓ２４は、第４圧電素子６３に供給される駆動電圧であり、波形ｓ２５は、第５圧電素子６４に供給される駆動電圧である。波形ｓ２６は、第６圧電素子７２に供給される駆動電圧である。なお、図２０に示した例では、第１圧電素子６１の位相を基準（０度）として表している。
図２３に示したように、第１圧電素子６１に印加される駆動電圧を基準とした場合、第２圧電素子６２、第３圧電素子７１に供給される駆動電圧の位相差は、各々−９０度、１−３５度である。この状態は、図１４に示した２７０度のリサ−ジュ曲線に相当する。また、第１圧電素子６１に供給される駆動電圧を基準とした場合、第２組の第４圧電素子６３、第５圧電素子６４、第６圧電素子７２に供給される駆動電圧の位相差は、各々、−１８０度、−２７０度、−３１５度である。
【００８７】
制御部１０は、図２３に示した駆動電圧を、第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２に供給することで、ロータ４を反時計回りの方向に駆動する。この場合においても、制御部１０は、第１組の先端部３１ａのシフト方向と、基部３１ｂのチルト方向が一致するように制御する。また、制御部１０は、先端部３１ａのシフト方向と、基部３１ｂのチルト方向が一致するように、第１圧電素子６１、第２圧電素子６２及び第３圧電素子７１の振動周波数を制御する。この結果、ロータ４を駆動する力は、基部３１ｂにおける変位方向のＸ２軸方向の成分と、先端部３１ａにおける変位方向のＸ２軸方向の成分とが加算されたものになる。
同様に、制御部１０は、第２組の先端部３２ａのシフト方向と、基部３２ｂのチルト方向が一致するように制御する。また、制御部１０は、先端部３２ａのシフト方向と、基部３２ｂのチルト方向が一致するように、第４圧電素子６３、第５圧電素子６４及び第６圧電素子７２の振動周波数を制御する。この結果、ロータ４を駆動する力は、基部３２ｂにおける変位方向のＸ２軸方向の成分と、先端部３２ａにおける変位方向のＸ２軸方向の成分とが加算されたものになる。
【００８８】
以上のように、本実施形態では、基部３１ｂに接着されている第１圧電素子６１と第２圧電素子６２とに、各々、第１配線２１と第２配線２２を介して、異なる位相の駆動電圧を供給するようにした。このため、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２は、独立に振動することができる。さらに、本実施形態では、基部３１ｂがチルトする方向と、先端部３１ａがシフトする方向とが一致するように制御する。そして、本実施形態では、基部３１ｂがチルトする振動周波数と、先端部３１ａがシフトする振動周波数とが一致するように制御する。
この結果、本実施形態では、先端部３１ａがシフトする水平方向の駆動力と、基部３１ｂがチルトする水平方向の駆動力が加算された駆動力で、ロータ４を、周方向に回転させることができる。従って、本実施形態によれば、駆動力を向上できる。
【００８９】
また、上述の実施形態では、駆動駒３の組を二組備える場合について説明したが、駆動駒の組は三組以上であってもよい。また、駆動駒の組が備える駆動駒の数は、１つ、２つ、若しくは４つ以上であってもよい。例えば、上述の実施形態において、ベース部２の対角に配置された配置された２つの駆動駒を１組として、駆動駒の組を３組構成してもよい。第１組の駆動駒３１と、第２組の駆動駒３２とが同数であればよく、この場合であっても、駆動駒３１と駆動駒３２とが、交互に周方向に配置されていればよい。この場合には、各組の電圧の位相差を例えば１２０度とすることができる。これにより、常に２組の駆動駒によってロータを支持・回転させることができる。駆動駒の各組の電圧の位相差は、３６０度を組数で除した値（すなわち二組の場合は１８０度、三組の場合は１２０度）とすればよい。
【００９０】
また、本実施形態では、図２０に示したように、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２に異なる位相の駆動電圧を供給する例を説明したが、これに限られない。制御部１０は、用途や求められる駆動力等に応じて、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２に供給する駆動電圧を、図９に示したように同じ位相の駆動電圧と、異なる位相の駆動電圧とを切り替えて制御するようにしてもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、第１圧電素子６１及び第２圧電素子６２と、第３圧電素子７１とに供給する駆動電圧の振幅が同じ例を説明したが、駆動電圧の振幅は異なっていてもよい。
【００９２】
また、本実施形態では、駆動駒３の先端部３１ａ及び３２ａの断面の形状が、山形の六角柱形状の例を説明したが、これに限られない。例えば、図２４に示すように、先端部３１ａ及び３２ａの形状は、ロータ４と接触する部分を多角形に形成してもよい。図２４は、先端部の他の形状の一例を説明する断面図である。この場合、図２１及び図２２に示したように、ロータ４と、各先端部３１ａ’及び３２ａ’との間に、摩擦が発生する形状であればよい。
【００９３】
なお、本実施形態では、ロータ４が上から見たときに円形の場合について説明したが、例えばロータ４は線状であってもよい。この場合においても、第１圧電素子６１と第２圧電素子６２と第３圧電素子７１とを有する駆動駒３１と、第４圧電素子６３と第５圧電素子６４と第６圧電素子７２とを有する駆動駒３２とを、線状のロータ４に沿って交互に配置する。そして、制御部１０が、第１圧電素子６１〜第６圧電素子７２に、各々第１配線２１〜第６配線２６を介して駆動電圧を供給することで、線状のロータ４を直線方向に沿って駆動することができる。
【００９４】
また、基部３ｂを挟み込む一対の第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、第４圧電素子６３、第５圧電素子６４の寸法及び形状は、略等しくするようにしてもよい。これにより、駆動駒３の幅ｗ３方向の剛性を均等にできる。したがって、駆動駒３の基部３ｂの幅ｗ３方向の振動を抑制できる。また、第１圧電素子６１、第２圧電素子６２、第４圧電素子６３、第５圧電素子６４を、同一の形状及び寸法とすることで、製造を容易にして、生産性を向上できる。
【００９５】
次に、本実施形態の圧電アクチュエータ１を備えたレンズ鏡筒の一例として、交換レンズについて説明する。本実施形態の交換レンズは、カメラ本体とともにカメラシステムを形成するものであり、カメラ本体に着脱可能に装着される。交換レンズは、公知のＡＦ（オートフォーカス）制御に応じて合焦動作を行うＡＦモードと、撮影者からの手動入力に応じて合焦動作を行うＭＦ（マニュアルフォーカス）モードとが切り替え可能になっている。
【００９６】
次に、本実施形態の圧電アクチュエータ１を備えたレンズ鏡筒及びカメラの一例について説明する。本実施形態の交換レンズは、カメラボディとともにカメラシステムを形成するものである。交換レンズは、公知のＡＦ（オートフォーカス）制御に応じて合焦動作を行うＡＦモードと、撮影者からの手動入力に応じて合焦動作を行うＭＦ（マニュアルフォーカス）モードとが切り替え可能になっている。
図２５は、本実施形態における圧電アクチュエータ１を備えたレンズ鏡筒及びカメラの概略構成図である。図２５に示すように、カメラ２０１は、撮像素子２０８が内蔵されたカメラボディ２０２と、レンズ２０７を有するレンズ鏡筒２０３とを備えている。
【００９７】
レンズ鏡筒２０３は、カメラボディ２０２に着脱可能な交換レンズである。レンズ鏡筒２０３は、レンズ２０７、カム筒２０６、圧電アクチュエータ１等を備えている。圧電アクチュエータ１は、カメラ２０１のフォーカス動作時にレンズ２０７を駆動する駆動源として用いられている。圧電アクチュエータ１のロータ４から得られた駆動力は、直接、カム筒２０６に伝えられる。レンズ２０７は、カム筒２０６に保持されており、圧電アクチュエータ１の駆動力により、光軸方向Ｌに略平行に移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。
【００９８】
カメラ２０１の使用時には、レンズ鏡筒２０３内に設けられたレンズ群（レンズ２０７を含む）によって、撮像素子２０８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子２０８によって、結像された被写体像は電気信号に変換され、その信号をＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換することによって、画像データが得られる。
【００９９】
以上説明したように、カメラ２０１及びレンズ鏡筒２０３は、上述の圧電アクチュエータ１を備えている。したがって、従来よりもロータ４を効率よく回転させ、レンズ２０７を効率よく駆動することができる。
本実施形態では、レンズ鏡筒２０３は、交換レンズである例を示したが、これに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒としてもよい。
【０１００】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、圧電素子は厚みすべり変形ではなく、厚み方向に変形してもよい。この場合、第１圧電素子の縦弾性係数と、第２圧電素子の縦弾性係数との比が、駆動駒の全体の質量及び先端部の質量の和と、駆動駒の先端部の質量との比と同一であってもよい。この場合でも、厚みすべり変形をする圧電素子を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、制御部１０、位相演算部１１の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）  Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して接続されるＵＳＢメモリー、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、サーバーやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【符号の説明】
【０１０２】
１・・・圧電アクチュエータ、１ａ・・・支持駆動部、２・・・ベース部、３・・・駆動駒（駆動部材）、３ａ・・・先端部、３ｂ・・・基部、４・・・ロータ、５・・・支持軸、１０・・・制御部、１１・・・位相演算部、３１・・・駆動駒（駆動部材、第１駆動部材）、３１ａ・・・先端部、３１ｂ・・・基部、３２・・・駆動駒（駆動部材、第２駆動部材）、３２ａ・・・先端部、３２ｂ・・・基部、６１・・・第１圧電素子、６２・・・第２圧電素子、６３・・・第４圧電素子、６４・・・第５圧電素子、７１・・・第３圧電素子、７２・・・第６圧電素子、２０１・・・カメラ、２０３・・・レンズ鏡筒
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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