(57)【要約】【課題】調整加工等による駆動部材の質量変化を抑制することのできる、駆動装置、レンズ鏡筒およびカメラを提供する。【解決手段】本発明の駆動装置は、被駆動体４と、圧電素子６，７によって駆動され前記被駆動体４に当接して当該被駆動体４を移動操作する駆動部材３と、前記駆動部材３における前記被駆動体４と当接する部位３ｃに前記駆動部材３の基材３ａＡとは異なる素材によって形成された所定厚さの調整層３ａＢと、を備え、前記調整層３ａＢによって前記駆動部材３の前記被駆動体４との当接状態を調整可能に構成されていること、を特徴とする。【選択図】図２
2013207832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体と、
圧電素子によって駆動され前記被駆動体に当接して当該被駆動体を移動操作する駆動部材と、
前記駆動部材における前記被駆動体と当接する部位に前記駆動部材の基材とは異なる素材によって形成された所定厚さの調整層と、を備え、
前記調整層によって前記駆動部材の前記被駆動体との当接状態を調整可能に構成されていること、
を特徴とする駆動装置。
【請求項２】
複数の駆動部材を保持するベース部材と、
前記駆動部材によって前記ベース部材に対して移動駆動される被駆動体と、を備え、
前記駆動部材は、
第１圧電素子によって駆動されて第１の方向に移動する第１駆動部と、
第２圧電素子によって駆動されて前記第１駆動部に対して前記第１の方向と異なる第２の方向に移動すると共に前記被駆動体に当接して当該被駆動体を移動操作する当接操作面を有する第２駆動部と、
前記当接操作面に前記第２駆動部の基材とは異なる素材によって形成された調整層と、
を備え、
前記調整層によって前記当接操作面の高さ調整可能に構成されていること、
を特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の駆動装置であって、
前記調整層は、前記第２駆動部より密度の小さい材料によって形成されていること、
を特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動装置であって、
前記調整層は、ＰＴＦＥ樹脂を含む材料によって形成されていること、
を特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項３に記載の駆動装置であって、
前記調整層は、ＰＥＥＫ樹脂を含む材料によって形成されていること、
を特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項３に記載の駆動装置であって、
前記調整層は、アルミナを含む材料によって形成されていること、
を特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項３に記載の駆動装置であって、
前記調整層は、アルミニウムを含む材料によって形成されていること、
を特徴とする駆動装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の駆動装置であって、
前記調整層は、前記第２駆動部に対して密度が４０％以下であること、
を特徴とする駆動装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の駆動装置を備えるレンズ鏡筒。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の駆動装置を備えるカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、レンズ鏡筒およびカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電素子によって駆動される駆動部材が、被駆動体に接触して被駆動体を移動駆動する駆動装置が知られている。このような駆動装置としては、たとえば、ステータベースの一方の面に複数の櫛歯部材が配設されると共に他方の面に圧電体が接着され、櫛歯部材の先端がロータに接触し、圧電体により励起された振動によってロータを移動駆動するものがある（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２００７−２８２３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように駆動部材が被駆動体に接触して被駆動体を移動駆動する駆動装置では、駆動部材における当接操作面（被駆動体に当接して移動操作する面）の、被駆動体に対する位置を高精度に設定する必要がある。このため、駆動部材における当接操作面を研磨等の機械加工によって調整することが行われるが、その調整加工に起因する駆動部材の質量変化によって、系の固有振動数が変化する。その結果、設定したバランスが崩れ、出力特性が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、調整加工等による駆動部材の質量変化を抑制することのできる駆動装置、レンズ鏡筒およびカメラ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。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、被駆動体（４）と、圧電素子（６，７）によって駆動され前記被駆動体（４）に当接して当該被駆動体（４）を移動操作する駆動部材（３）と、前記駆動部材（３）における前記被駆動体（４）と当接する部位（３ｃ）に前記駆動部材（３）の基材（３ａＡ）とは異なる素材によって形成された所定厚さの調整層（３ａＢ）と、を備え、前記調整層（３ａＢ）によって前記駆動部材（３）の前記被駆動体（４）との当接状態を調整可能に構成されていること、を特徴とする駆動装置（１）である。
請求項２に記載の発明は、複数の駆動部材（３）を保持するベース部材（２）と、前記駆動部材（３）によって前記ベース部材（２）に対して移動駆動される被駆動体（４）と、を備え、前記駆動部材（３）は、第１圧電素子（６）によって駆動されて第１の方向に移動する第１駆動部（３ｂ）と、第２圧電素子（７）によって駆動されて前記第１駆動部（３ｂ）に対して前記第１の方向と異なる第２の方向に移動すると共に前記被駆動体（４）に当接して当該被駆動体（４）を移動操作する当接操作面（３ｃ）を有する第２駆動部（３ａ）と、前記当接操作面（３ｃ）に前記第２駆動部（３ａ）の基材（３ａＡ）とは異なる素材によって形成された調整層（３ａＢ）と、を備え、前記調整層（３ａＢ）によって前記当接操作面（４ｃ）の高さ調整可能に構成されていること、を特徴とする駆動装置（１）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の駆動装置であって、前記調整層（３ａＢ）は、前記第２駆動部（３ａ）より密度の小さい材料によって形成されていること、を特徴とする駆動装置（１）である。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の駆動装置であって、前記調整層（３ａＢ）は、ＰＴＦＥ樹脂を含む材料によって形成されていること、を特徴とする駆動装置（１）である。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の駆動装置であって、前記調整層（３ａＢ）は、ＰＥＥＫ樹脂を含む材料によって形成されていること、を特徴とする駆動装置（１）である。
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の駆動装置であって、前記調整層（３ａＢ）は、アルミナを含む材料によって形成されていること、を特徴とする駆動装置（１）である。
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の駆動装置であって、前記調整層（３ａＢ）は、アルミニウムを含む材料によって形成されていること、を特徴とする駆動装置（１）である。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の駆動装置であって、前記調整層（３ａＢ）は、前記第２駆動部（３ａ）に対して密度が４０％以下であること、を特徴とする駆動装置（１）である。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の駆動装置（１）を備えるレンズ鏡筒（１０３）である。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の駆動装置（１）を備えるカメラ（１０１）である。
なお、符号を付して説明した構成は、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】
【０００８】
本発明によれば、調整加工等による駆動部材の質量変化を抑制することのできる、駆動装置、レンズ鏡筒およびカメラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態である駆動装置の正面図である。
【図２】ベース部に駆動駒が装着された状態を示す斜視図である。
【図３】駆動装置の回路図である。
【図４】駆動駒における先端部の部分拡大図である。
【図５】駆動装置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】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である駆動装置１の正面図である。図２は、ベース部２に駆動駒３が装着された状態を示す斜視図である。図３は、駆動装置１の回路図である。図４は、駆動駒３における先端部３ａの部分拡大図である。図５は、駆動装置１を備えたレンズ鏡筒及びカメラの概略構成図である。
【００１１】
本実施形態の駆動装置１は、ベース部２に対してロータ４を相対的に変位させる駆動を行い、ロータ４の回転力を出力する。
駆動装置１は、ベース部２と、ベース部２に支持された駆動駒３と、ロータ４と、支持軸５と、ベース部２と駆動駒３の間に介設された第１圧電素子６と、電源部１０（図３に示す）等を傭えている。
ベース部２は、導電牲を有し、弾性体とみなせるたとえばステンレス鋼を含む材料によって、中央部に軸方向の貫通穴を有する円筒状に形成されている。ベース部２の表面には絶縁処理が施され（たとえば絶縁膜が成膜されている。）、ベース部２の貫通穴には、支持軸５が貫通配設されている。
【００１２】
ベース部２の軸方向における一方の端部には、複数（６つ）の保持部２ａが周方向に等間隔で形成されている。保持部２ａは、後述する駆動駒３をベース部２の周方向の両側から挟みこむように保持し得る凹状に形成されている。ベース部２の他方の端部は、たとえぱ、ボルト等の不図示の締着部材により、取付部１０１ａに固定されている。ベース部２の中央部よりも取付部１０１ａに近い部分には、周方向に連続する溝部２ｄが形成されている。
ここで、ベース部２は、縦弾性係数が横弾性係数よりも大きい。たとえば、ベース部２がＳＵＳ３０４を主体として形成されている場合、縦弾性係数は約１９３ＧＰａであり、横弾性係数は約６９ＧＰａである。
【００１３】
駆動駒３は、ベース部２における保持部２ａにそれぞれ配設されている。すなわち、本実施形態における駆動装置１は、ベース部２の周方向に等間隔に配設された６つの駆動駒３を備えている。
６つの駆動駒３は、構成は全く同様であるが、所定の位相差で駆動する２つのグループに組分けされ、３つの駆動駒３１が第１組に属し、３つの駆動駒３２が第２組に属している。各組の駆動駒３１と駆動駒３２とは、ベース部２の周方向、すなわちロータ４の回転方向Ｒに交互に配置されている。前述したように、駆動駒３１と駆動駒３２の構成は全く同様であり、以下、特に必要がある場合を除いて、駆動駒３として説明する。
【００１４】
各々の駆動駒３は、基部３ｂと、先端部３ａと、基部３ｂと先端部３ａとの間に介設された第２圧電素子７と、を有している。
基部３ｂは、周方向に交差する一対の側面がやや傾斜したほぼ直方体形状を有している。基部３ｂは、たとえば、軽金属合金等により形成され、導電性を有している。
【００１５】
先端部３ａは、基部３ｂの上面と対応する矩形の底面と、ロータ４を支持すると共に移動操作する操作面３ｃと、を備えている。先端部３ａは、設置された状態において外側から径方向に見た形状が、周方向前後の角部を傾斜面で面取りした山形の六角形に形成されている。すなわち、先端部３ａは、上部が周方向において所定角度で先細りに形成され、最上端は底面と平行な操作面３ｃとなっている。操作面３ｃは、長方形状で、その短辺の中心軸がベース部２の径方向に一致している。
【００１６】
先端部３ａは、導電性を有する、たとえばステンレス鋼等によって形成された基体３ａＡの上面部位に、異なる素材による所定厚さの調整層３ａＢを備えている。つまり、上部の操作面３ｃは、調整層３ａＢによって形成されている。
調整層３ａＢは、基体３ａＡに対する密度比が４０％以下の材料によって形成された層であり、その層厚は、後述する高さ調整加工における削除量より厚く設定されている。この調整層３ａＢについては、後に詳述する。
そして、先端部３ａは、底面で後述する第２圧電素子７を介して基部３ｂに支持されている。先端部３ａは、ベース部２における保持部２ａから突出し、操作面３ｃでロータ４を支持すると共に移動操作する。
【００１７】
第２圧電素子７は、駆動駒３の基部３ｂに支持され、先端部３ａを支持している。第２圧電素子７は、図３に示すように、ベース部２の径方向に隣接して２つ配置されている。
第２圧電素子７は、たとえばジルコン酸チタン酸塩を含む材料により形成されている。各々の第２圧電素子７は、各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に長い短冊状の形状を有している。第２圧電素子７は、各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向（第２の方向）に沿って、厚みすべり振動をするように設けられている。各々の第２圧電素子７は、導電性を有する接着剤により、駆動駒３の先端部３ａと基部３ｂとの双方に接着されている。
【００１８】
ここで、第２圧電素子７の厚み方向は、支持軸５の軸方向に平行な方向に設定されている。このとき、第２圧電素子７の厚み方向における縦弾性係数は、長手方向における横弾性係数よりも大きい。たとえば、第２圧電素子７の振動モードが縦効果厚みすべり振動である場合、第２圧電素子７の縦弾性係数は約１６７ＧＰａであり、横弾性係数は約２５ＧＰａである。すなわち、第２圧電素子７の横弾性係数は、縦弾性係数の約１／６程度である。
【００１９】
上記のように構成された駆動駒３は、基部３ｂが、ベース部２における保持部２ａに嵌入して、ベース部２に装着されている。駆動駒３における基部３ｂの外側面と、ベース部２における保持部２ａの内面との間には、第１圧電素子６が介設されている。
【００２０】
第１圧電素子６は、たとえばジルコン酸チタン酸塩（ＰＺＴ）を含む材料により形成されている。第１圧電素子６は、前述したように、ベース部２の保持部２ａの内側の面と、駆動駒３の基部３ｂの側面との間に、駆動駒３の基部３ｂをロータ４の回転方向Ｒの前方および後方から挟みこむように配置されている。第１圧電素子６は、駆動駒３の基部３ｂの、ロータ４の回転方向Ｒにおける前方および後方の各側面に、２つずつ配置されている。各側面の２つの第１圧電素子６は、それぞれベース部２の径方向、すなわちロータ４の径方向に、隣接して配置されている。
【００２１】
各々の第１圧電素子６は、支持軸５の軸方向に長い短冊状の形状を有している。第１圧電素子６は、支持軸５の軸方向（第１の方向）に沿う長手方向に厚みすべり振動をするように設けられている。各々の第１圧電素子６は、導電性を有する接着剤により、ベース部２の保持部２ａの内側の面と、駆動駒３の基部３ｂの側面との双方に接着されている。
【００２２】
ここで、第１圧電素子６の厚み方向は、各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向に設定されている。このとき、第１圧電素子６の厚み方向における縦弾性係数は、長手方向における横弾性係数よりも大きい。たとえば、第１圧電素子６の振動モードが縦効果厚みすべり振動である場合、第１圧電素子６の縦弾性係数は約１６７ＧＰａであり、横弾性係数は約２５ＧＰａである。すなわち、第１圧電素子６の横弾性係数は、縦弾性係数の約１／６程度である。
【００２３】
また、この第１圧電素子６の横弾性係数は、ベース部２の縦弾性係数の約１／８程度である。たとえば、第１圧電素子６の長手方向における横弾性係数をｋ１とし、ベース部２の縦弾性係数をｋｂとする。この場合、第１圧電素子６の横弾性係数ｋ１とベース部２の縦弾性係数ｋｂとの比ｋ１／ｋｂは、１以下であれば良い。また、比ｋ１／ｋｂは、０．２未満としても良い。また、第１圧電素子６の厚み方向における縦弾性係数は、ベース部２の縦弾性係数と等しいかそれよりも小さい。
【００２４】
ロータ４は、不図示のベアリングを介して支持軸５に取り付けられ、支持軸５を中心として、回転可能に設けられている。ロータ４の外周面には、回転力を出力するための歯車４ａが形成されている。ロータ４は、ベース部２に設けられた６つの駆動駒３における先端部３ａの操作面３ｃによって支持されている。
【００２５】
支持軸５は、中心線がロータ４の回転軸と一致するように配置された丸棒状の部材である。支持軸５は、一方の端部が取付部１０１ａに固定されている。支持軸５は、ベース部２とロータ４を貫通している。支持軸５は、ロータ４の回転方向Ｒに沿って配置された複数の駆動駒３の中心に配置されている。
【００２６】
電源部１０は、第１圧電素子６および第２圧電素子７の各々に電圧を供給する。
図３に示すように、電源部１０は、第１端子Ｔ１から第４端子Ｔ４を備えている。第１端子Ｔ１から第４端子Ｔ４は、それぞれ所定の周波数のサイン波状の電圧を供給する。また、電源部１０は、第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２の各端子間、並びに、第３端子Ｔ３および第４端子Ｔ４の各端子間で、所定の位相差を有する同一波形のサイン波状の電圧を供給する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、第１圧電素子６のうち、第１組に属する３つの駆動駒３１とベース部２との間に配置された１２の第１圧電素子６１は、配線１１を介して第１端子Ｔ１に電気的に接続されている。第１圧電素子６のうち、第２組に属する３つの駆動駒３２とベース部２との間に配置された１２の第１圧電素子６２は、配線１２を介して第２端子Ｔ２に電気的に接続されている。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、第２圧電素子７のうち、第１組に属する３つの駆動駒３１の先端部３１ａと基部３ｂとの間に配置された６つの第２圧電素子７１は、配線１３を介して第３端子Ｔ３に電気的に接続されている。第２圧電素子７のうち、第２組に属する３つの駆動駒３２の先端部３ａａと基部３２ｂとの間に配置された６つの第２圧電素子７２は、配線１４を介して第４端子Ｔ４に電気的に接続されている。
【００２９】
そして、駆動装置１において駆動駒３によりロータ４を回転させる際には、第１組の３つの駆動駒３１を同期して駆動させる。そして、第１組の駆動駒３１と所定の位相差を有して、第２組の３つの駆動駒３２を、第１組と同様に同期して駆動させる。これにより、第１組の３つの駆動駒３１と第２組の３つの駆動駒３２とが、ロータ４を交互に支持して回転させる。
【００３０】
具体的には、電源部１０の第１端子Ｔ１は、第１圧電素子６１にサイン波状の電圧を供給する。すると、第１圧電素子６１は、支持軸５に沿う第１の方向の厚みすべり振動を開始する。駆動駒３１は、第１圧電素子６１の変形によって駆動され、ベース部２から離間する方向へ移動する。
【００３１】
このとき、電源部１０の第３端子Ｔ３は、第２圧電素子７１に、サイン波状の電圧を供給している。すると、第２圧電素子７１は、各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向において、ロータ４の回転方向Ｒの前方側への厚みすべり振動を開始する。駆動駒３１の先端部３１ａは、第２圧電素子７１の変形によって各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち支持軸５の軸方向と直交する第２の方向に駆動される。このとき、駆動駒３１は、その先端部３１ａの操作面３ｃとロータ４との間に作用する摩擦力によってロータ４を回転方向Ｒの前方へ回転させる。
【００３２】
その後、第１圧電素子６１は、電源部１０の第１端子Ｔ１によって供給されたサイン波状の電圧により、ロータ４から離れる逆方向の変形を關始する。第１組の駆動駒３１は、第１圧電素子６１の逆方向の変形により、ロータ４から離間する方向に移動する。このとき、第２圧電素子７１は、電源部１０の第３端子Ｔ３によって供給されたサイン波状の電圧により、ロータ４の回転方向Ｒの後方側への逆方向の変形を開始する。第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、ロータ４から離れた状態で、第２圧電素子７１の逆方向の変形により、ロータ４の回転方向Ｒの後方側へ向けて移動する。
【００３３】
その後、第１組の駆動駒３１は、ロータ４への先端部３１ａの接触、ロータ４の回転方向Ｒの前方側への先端部３１ａの駆動、ロータ４からの先端部３１ａの離間、ロータ４の回転方向Ｒの後方側への先端部３１ａの駆動、を繰り返す。すなわち、駆動駒３１の基部３１ｂおよび先端部３１ａは、第１圧電素子６１により駆動され、支持軸５の軸方向である第１の方向に沿って振動する。また、駆動駒３１の先端部３１ａは、第２圧電素子７１により駆動され、基部３ｂおよびベース部２に対して、各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に沿って振動する。これにより、第１組の駆動駒３１は、先端部３１ａが円軌道または楕円軌道を描くように駆動する。
【００３４】
第２組の駆動駒３２は、第１組の駆動駒３１と所定の位相差を有して、第１組の駆動駒３１と同様に駆動する。すなわち、電源部１０の第２端子Ｔ２は、第１端子Ｔ１が供給する電圧と同様の波形を有し、第１端子Ｔ１が供給する電圧と所定の位相差を有するサイン波状の電圧を、第１圧電素子６２に供給する。また、電源部１０の第４端子Ｔ４は、第３端子Ｔ３が供給する電圧と同様の波形を有し、第３端子Ｔ３が供給する電圧と所定の位相差を有するサイン波状の電圧を、第２圧電素子７２に供給する。
【００３５】
第２組の３つの駆動駒３２の先端部３２ａは、第１組の３つの駆動駒３１の先端部３１ａがロータ４から離間する前にロータ４に接触し、第１組の３つの駆動駒３１の先端部３１ａがロータ４に接触した後にロータ４から離間する。したがって、ロータ４は、第１組の３つの駆動駒３１と第２組の３つの駆動駒３２とにより交互に支持されて駆動され、支持軸５の軸方向における位置をほぼ一定に保った状態で所定の回転速度で回転方向Ｒの前方又は後方へ回転する。
【００３６】
ここで、本実施形態においては、駆動装置１は、駆動駒３全体の振動の共振周波数ω１と、駆動駒３の先端部３ａの振動の共振周波数ω２とが同一になるように、駆動駒３の全体の質量および先端部３ａの質量が決定されている。
すなわち、駆動装置１は、
Ｋ１：４つの第１圧電素子６による第１の方向の弾性係数をＫ１
Ｋ２：２つの第２圧電素子７による第２の方向の弾性係数
Ｍ１：駆動駒３の基部３ｂ、先端部３ａ、第２圧電素子７を含む全体の質量
Ｍ２：駆動駒３の先端部３ａの質量
として、これらが式（１）を満たすように決定されている。
【００３７】
Ｋ１／Ｋ２＝Ｍ１／Ｍ２    …（１）
すなわち、駆動装置１は、弾性係数Ｋ１と弾性係数Ｋ２との比Ｋ１／Ｋ２と、質量Ｍ１と質量Ｍ２との比Ｍ１／Ｍ２とが等しくなるように、弾性係数Ｋ１、弾性係数Ｋ２、質量Ｍ１および質量Ｍ２が決定されている。
【００３８】
駆動装置１において、各々の第１圧電素子６と各々の第２圧電素子７とは、全てが一方向に長い同一の形状および寸法を有している。また、第１圧電素子６は、駆動駒３の振動方向である支持軸５の軸方向に沿う第１の方向が長手方向となるように配置されている。同様に、第２圧電素子７は、駆動駒３の先端部３ａの振動方向である支持軸５の軸方向に直交する第２の方向が長手方向になるように配置されている。
【００３９】
ここで、
Ｎ１：各々の駆動駒３を駆動する第１圧電素子６の数
Ｎ２：先端部３ａを駆動する第２圧電素子７の数
ｋ１：各々の第１圧電素子６の横弾性係数
ｋ２：各々の第２圧電素子７の横弾性係数
とすると、第１圧電素子６による第１の方向の弾性係数Ｋ１と、第２圧電素子７による第２の方向の弾性係数Ｋ２は、それぞれ以下の式（２）と式（３）により表される。
【００４０】
Ｋ１＝Ｎ１×ｋ１    …（２）
Ｋ２＝Ｎ２×ｋ２    …（３）
ここで、ｋ１＝ｋ２とすると、上記の式（１）〜式（３）により、以下の式（４）が得られる。
Ｎ１／Ｎ２＝Ｍ１／Ｍ２    …（４）
【００４１】
すなわち、駆動装置１は、第１圧電素子６の数Ｎ１と第２圧電素子７の数Ｎ２との比Ｎ１／Ｎ２と、質量Ｍ１と質量Ｍ２との比Ｍ１／Ｍ２とが等しくなるように、弾性係数Ｋ１、弾性係数Ｋ２、数Ｎ１および数Ｎ２が決定されている。
【００４２】
このように、上記の式（１）および式（４）が成立するように、第１圧電素子６の数Ｎ１、形状および寸法、第２圧電素子７の数Ｎ２、形状および寸法、駆動駒３の全体の質量Ｍ１、駆動駒３の先端部３ａの質量Ｍ２が決定されている。具体的には、第１圧電素子６の数Ｎ１は、４である。第２圧電素子７の数Ｎ２は２である。第１圧電素子６および第２圧電素子７の寸法および形状は等しく、それぞれ長手方向を振動方向と一致させて配置されている。駆動駒３の全体の質量Ｍ１は、駆動駒３の先端部３ａの質量Ｍ２の２倍になるように設けられている。
【００４３】
これにより、第１圧電素子６による駆動駒３の振動の固有振動数と、第２圧電素子７による駆動駒３の先端部３ａの振動の固有振動数とは、同一になる。すなわち、第１の方向における駆動駒３の全体の振動の共振周波数ω１と、第２の方向における駆動駒３の先端部３ａの振動の共振周波数ω２とが同一になる。これにより、互いに直交する第１の方向と第２の方向への駆動駒３の先端部３ａの振動が最大になる。したがって、第１の方向と第２の方向へ振動により円軌道又は楕円軌道を描く駆動駒３の先端部３ａを、より効率よく駆動させることができる。
【００４４】
上記のように、駆動装置１は、第１組の３つの駆動駒３１と、第２組の３つの駆動駒３２とが、それぞれ先端部３ａにおける操作面３ｃでロータ４を交互に支持して移動操作（（回転駆動）する。従って、ロータ４を効率良く円滑に駆動するには、全ての駆動駒３における操作面３ｃの高さを高い精度で揃える必要がある。このため、図２に示すように、ベース部２に駆動駒３１が第１圧電素子６を介して組み付けられた状態で、全ての駆動駒３における操作面３ｃを研削（ラッピング等）または切削して、全ての操作面３ｃを所定の寸法精度内に揃える高さ調整（高さ調整加工）を行う。
【００４５】
ここで、前述したように、駆動駒３は、第１圧電素子６による駆動駒３の振動の固有振動数と、第２圧電素子７による駆動駒３の先端部３ａの振動の固有振動数とが同一となるように、その全体の質量Ｍ１と、先端部３ａの質量Ｍ２とが設定されている。
高さ調整加工では、先端部３ａの操作面３ｃを削除するため、高さ調整加工によって先端部３ａの体積が減少してその等価質量や質点が変化する。その結果、先端部３ａの共振周波数や共振モードが変化して駆動特性に影響する。
【００４６】
高さ調整加工における先端部３ａの削除量は、ベース部２と、駆動駒３における基部３ｂおよび先端部３ａを高精度に形成することで少なくできる。しかし、特に小型の駆動装置１では、精度の追い込みにも限界があり、最終的には高さ調整加工によって操作面３ｃの高さ精度を確保せざるを得ない場合がある。
【００４７】
本実施形態では、駆動駒３における先端部３ａの上面部位には、基体３ａＡとは異なる素材による調整層３ａＢが形成されている。
調整層３ａＢは、前述したように、基体３ａＡに対する密度比が４０％以下の層であり、図３に（ａ）に示すその厚さ：Ｔは、設定された高さ調整加工における削除量より厚く（たとえば５０〜１００μｍ程度に）設定されている。
【００４８】
このような調整層３ａＢが先端部３ａの上面部位（操作面３ｃ）に形成されているため、高さ調整加工は、図３（ｂ）における削除量：ｔで示すようにこの調整層３ａＢの一部（たとえば１０〜２０μｍ）を削除することで行われ、先端部３ａの質量変化を極めて少なく抑えることができる。すなわち、調整層３ａＢの基体３ａＡに対する密度比が４０％である場合、高さ調整加工による体積変化が０．１％であっても質量変化は０，０４％で済む。これにより、高さ調整加工に起因する先端部３ａにおける等価質量や質点の変化を小さくすることができ、共振周波数や共振モードの変化を極めて小さく抑制できる。なお、前述したように、操作面３ｃは、調整層３ａＢによって形成されるため、調整層３ａＢを形成する材料は耐摩耗性の高いものが好ましい。
【００４９】
上記のような条件を備えた調整層３ａＢは、たとえば、アルミニウムやフッ素樹脂等の樹脂により形成することができる。
アルミニウム（Ａ５０５２）およびＰＴＦＥ（ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂の物性値（密度）と、先端部３ａにおける基体３ａＡとして用いられる材料の物性値との対応を表１に例示する。
【００５０】
【表１】
2013207832.tif 000003
【００５１】
すなわち、先端部３ａにおける基体３ａＡを、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ），銅（Ｃ１０２０），鉄鋼（ＳＳ４００），ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４），タンタル（Ｔａ），チタニウム（ＴＰ３４０）等によって形成した場合、調整層３ａＢとして、密度２．６８のアルミニウム（Ａ５０５２）、密度２．１４のＰＴＦＥ樹脂を採用することができる。
樹脂は、ＰＴＦＥ樹脂に限らず、耐摩耗性の高い樹脂であれば適用可能であり、たとえばＰＥＥＫ（ＰｏｌｙＥｔｈｅｒＥｔｈｅｒＫｅｔｏｎ）樹脂等であっても良い。また、そのような樹脂を主成分とする複合樹脂であっても良い。
【００５２】
先端部３ａにおける基体３ａＡへの調整層３ａＢの形成は、下記のようにして行う。
調整層３ａＢを形成する材料が、ＰＴＦＥ含有樹脂またはＰＥＥＫ含有樹脂の場合には、先端部３ａにおける基体３ａＡに、樹脂材料またはシートを、溶着、接着、塗装等によって形成する。
調整層３ａＢを形成する材料が、アルミニウムまたはアルミナの場合には、蒸着、ＣＶＤ（化学的蒸着法）、スパッタリング、メッキ等によって形成する。この場合、ポーラス状に形成することが、密度を小さくできるためにより好ましい。
【００５３】
つぎに、本実施形態の駆動装置１を傭えたレンズ鏡筒及びカメラの一例について説明する。本案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。
【００５４】
図５に示すように、カメラ１０１は、撮像素子１０８が内蔵されたカメラボディ１０２と、レンズ１０７を有するレンズ鏡筒１０３とを傭えている。
【００５５】
レンズ鏡筒１０３は、カメラボディ１０２に着脱可能な交換レンズである。レンズ鏡筒１０３は、レンズ１０７、カム筒１０６、駆動装置１等を備えている。駆動装置１は、カメラ１０１のフォーカス動作時にレンズ１０７を駆動する駆動源として用いられている。駆動装置１のロータ４から得られた駆動力は、直接、カム筒１０６に伝えられる。レンズ１０７は、カム筒１０７に保持されており、駆動装置１の駆動力により、光軸方向ＯＡ方向に移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。
カメラ１０１の使用時には、レンズ鏡筒１０３内に設けられたレンズ群（レンズ１０７を含む）によって、撮像素子１０８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子１０８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変換することによって、画像データが得られる。
【００５６】
以上説明したように、カメラ１０１およびレンズ鏡筒１０３は、上述の駆動装置１を傭えている。したがって、レンズ１０７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１０３は、交換レンズである例を示したが、これに限らず、たとえば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒としてもよい。
【００５７】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態における駆動装置１によれば、ロータ４を支持して移動操作する駆動駒３１における先端部３ａの操作面３ｃ部位には、基体３ａＡに対する密度比が４０％以下の材料による調整層３ａＢが形成されており、操作面３ｃの高さ調整加工はこの調整層３ａＢを削除することで行う。これにより、高さ調整加工に伴う先端部３ａの等価質量や質点の変化を小さくすることができ、共振周波数や共振モードの変化を極め小さく抑制できる。その結果、高精度で効率良く安定して駆動する駆動装置１を構成できる。
【００５８】
（２）高さ調整加工に伴う先端部３ａの等価質量や質点の変化を小さくすることができることから、高さ調整加工代を大きく設定でき、ベース部２や駆動駒３１等の構成要素の精度を緩和することで歩留まりが向上し、コストダウンが可能となる。
【００５９】
（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。
（１）先端部３ａにおける調整層３ａＢを形成する材料は、操作面３ｃの接触・離脱間隔時間に対し、長い時定数を持つ臨界減衰から過減衰状態になるような減衰成分を含んでいても良い。これにより、余剰振動成分に対しての機械的ローパスフィルターの機能を果たし、余計な機械的高次振動を排除する機能を兼用することができる。
【００６０】
（２）本実施形態は、厚みすべり変形する圧電素子を用いた例であるが、これに限らず、厚み方向に変形する圧電素子を用いて構成しても良い。また、駆動駒３や、駆動駒３に対する圧電素子６，７の数等の設定は、適宜変更可能である。
（３）本実施形態における駆動装置１は、独立した駆動駒３が振動してロータ４を回転駆動するものであるが、これに限らず、圧電素子によって進行波を生ずるステータと、ステータの進行波によって移動駆動されるロータとを備えたいわゆる超音波モータに適用しても良い。
【００６１】
なお、実施形態および変形形態は、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】
【００６２】
１：駆動装置、２：ベース部、３：駆動駒、３ｂ：基部、３ａ：先端部、３ｃ：操作面、３ａＡ：基体、３ａＢ：調整層、７：第２圧電素子、４：ロータ、６：第１圧電素子、１０１：カメラ、１０３：レンズ鏡筒
【図１】
2013207832.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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