(57)【要約】【課題】圧電素子と弾性部材との剥がれが起きにくい振動型アクチュエータを提供すること。【解決手段】振動型アクチュエータは、圧電素子１１１と弾性部材１１２とを貼り付けた振動子１１と、振動子１１に対して相対的に駆動される被駆動部材１２と、振動子１１を被駆動部材１２に圧接させる加圧力を付与する加圧部材１３を有する。弾性部材１１２は、所定の方向に延出して、加圧部材１３による加圧力を受ける被加圧部１１２ｃを有する。加圧部材１３は、被加圧部１１２ｃに接続される加圧伝達部１３ａと、加圧保持部１３ｂとを有する。弾性部材１１２と圧電素子１１１が貼り付けられている境界部の領域のうち、被加圧部１１２ｃに近い端点をそれぞれ点Ｐとし、点Ｐから見て被加圧部１１２ｃが延出するＤ３方向を第１方向とし、その反対のＤ４方向を第２方向とする。加圧保持部１３ｂは点Ｐから第２方向へ離間した位置に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と弾性部材とを貼り付けた振動子と、
前記振動子の振動によって前記振動子に対して相対的に移動する被駆動部材と、
加圧力により前記振動子を前記被駆動部材に圧接させる加圧部材と、
前記振動子を保持する保持部材を備える振動型アクチュエータであって、
前記弾性部材は、前記加圧部材に接続される被加圧部を有し、
前記加圧部材は、前記被加圧部に接続される加圧伝達部と、前記加圧部材を前記被駆動部材から離間した位置に保持する保持力を前記保持部材から受ける加圧保持部を有しており、
前記弾性部材にて前記被加圧部が延出する方向を第１方向とし、前記第１方向とは反対方向を第２方向とするとき、前記第１方向及び第２方向並びに前記加圧力の方向に直交する方向から見た場合、前記弾性部材と前記圧電素子との境界部の端点に対して前記加圧保持部が前記第２方向の側に位置していることを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記圧電素子とともに振動する弾性振動部と、前記被駆動部材に圧接する接触部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】
前記弾性部材と前記圧電素子との境界部の端点は、前記弾性部材と前記圧電素子が貼り付けられている領域のうち、前記弾性振動部にて前記第１方向の側に位置し、前記端点から前記第２方向へ離間した位置に前記加圧保持部が配置されてい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】
前記保持部材が前記被駆動部材から離間して位置することにより、前記加圧保持部は、前記加圧力と平行な方向への移動が規制されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記加圧部材は板ばねであることを特徴とする請求項１から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】
前記加圧部材は、前記加圧保持部から前記第２方向に延在する第１の部分と、前記第１の部分から前記第１方向に反転して当該方向に延在する第２の部分を有しており、前記第２の部分から前記加圧伝達部に繋がることを特徴とする請求項１から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】
前記加圧保持部は、前記保持部材によって、前記第１方向及び前記加圧力の方向に直交する方向と平行な方向の軸を中心に回転自在に保持されることを特徴とする請求項１から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８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータを備え、
前記振動型アクチュエータにより光学素子を駆動することを特徴とする光学機器。
【請求項９】
被駆動部材に対して相対的に移動する前記振動子によって、前記光学素子を駆動することを特徴とする請求項８に記載の光学機器。
【請求項１０】
請求項１から７のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータを備え、
前記振動型アクチュエータにより光学素子を駆動することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置のレンズ鏡筒等に用いる振動型アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子の超音波振動を利用した超音波モータは、小型で高出力が得られ、広い速度レンジに対応でき、低振動かつ低騒音であるという特徴を有する。このような特徴を持つ超音波モータは、用途に合わせて様々な原理、形状のものが知られている。被駆動部材との接触部が設けられたチップ型振動子に複数の共振モードを同時に励振する方式では、励振された共振モードにより接触部に楕円運動を発生させる。この楕円運動を被駆動部材に伝達することにより、被駆動部材が駆動される。
【０００３】
特許文献１には、チップ型振動子を用いた超音波モータが開示されている。この方式の特徴は、超音波モータの中でも振動子が比較的小型であることと、回転駆動及び直進駆動の両駆動方式への応用が容易なことである。そのため、チップ型振動子を用いた超音波モータは、小型で高い駆動力のモータが求められるカメラのレンズ鏡筒等において、レンズの直進駆動用アクチュエータに適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５４５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された装置は圧電素子と弾性部材を貼り付けた振動子を用いる。振動子上の圧電素子に適切な電圧信号を印加することにより振動子に振動が励振され、被駆動部材が振動子に対して所定の方向に相対駆動される。この装置では、振動子を被駆動部材に対して加圧する必要がある。この場合、振動子を直接加圧すると振動子の振動を阻害してしまう。そこで、振動の阻害を防ぎつつ加圧する方法として、弾性部材において所定の方向に延出した被加圧部を設け、その被加圧部のみを加圧する方法が挙げられる。しかし、被加圧部を加圧することで、圧電素子と弾性部材との貼り付け面の境界部において弾性部材を、圧電素子が貼り付けられた側とは反対側に曲げようとするモーメントが生じる。このモーメントが原因で圧電素子と弾性部材との剥がれが生じる可能性がある。そこで本発明は、圧電素子と弾性部材との剥がれが起きにくい振動型アクチュエータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る振動型アクチュエータは、圧電素子と弾性部材とを貼り付けた振動子と、前記振動子の振動によって前記振動子に対して相対的に移動する被駆動部材と、加圧力により前記振動子を前記被駆動部材に圧接させる加圧部材と、前記振動子を保持する保持部材を備える。前記弾性部材は、前記加圧部材に接続される被加圧部を有し、前記加圧部材は、前記被加圧部に接続される加圧伝達部と、前記加圧部材を前記被駆動部材から離間した位置に保持する保持力を前記保持部材から受ける加圧保持部を有する。前記弾性部材にて前記被加圧部が延出する方向を第１方向とし、前記第１方向とは反対方向を第２方向とするとき、前記第１方向及び第２方向並びに前記加圧力の方向に直交する方向から見た場合、前記弾性部材と前記圧電素子との境界部の端点に対して前記加圧保持部が前記第２方向の側に位置している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、圧電素子と弾性部材との剥がれが起きにくい振動型アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波モータを表す分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る超音波モータを表す側面図である。
【図３】図１の超音波モータの振動子を表す斜視図である。
【図４】図１の超音波モータの振動子について振動状態を表す図である。
【図５】第１実施形態の効果を説明する図である。
【図６】撮像装置を表す斜視図である。
【図７】図１の超音波モータを用いたレンズ駆動装置を表す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る超音波モータを表す分解斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る超音波モータを表す側面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る超音波モータを表す分解斜視図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る超音波モータを表す側面図である。
【図１２】比較例の超音波モータを表す分解斜視図である。
【図１３】比較例の超音波モータを表す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施形態に係る振動型アクチュエータについて説明する。各実施形態に係る振動型アクチュエータは、小型軽量かつ広い駆動速度レンジが要求される電子機器に適用可能である。例えば振動型アクチュエータは、小型で高出力なモータが求められる撮像装置のレンズ鏡筒内において、レンズ駆動等に適用可能である。本発明の技術的範囲には振動型アクチュエータを利用した装置として、レンズやプリズム等の光学素子の駆動装置や、レンズ鏡筒、レンズユニット等の光学機器、撮像装置が含まれる。
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る超音波モータ１について説明する。図１は超音波モータ１の構成例を示す分解斜視図である。超音波モータ１は振動子１１、被駆動部材１２、加圧部材１３、振動子ホルダ１４、締結部材１５により構成される。
【００１１】
図３を参照して振動子１１について説明する。図３は振動子１１の斜視図である。振動子１１は、圧電素子１１１と弾性部材１１２を接着剤で貼り付けた構造をもつ。振動子１１の長辺方向をＤ１方向と定義し、この方向に直交する振動子１１の厚み方向をＤ２方向と定義する。
【００１２】
圧電素子１１１は、例えば矩形板状のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）である。弾性部材１１２は、例えばプレス成型されたステンレス鋼の平板である。振動子１１は駆動対象（超音波モータ１においては図１の被駆動部材１２）に圧接された状態で、適切な振動を励振されることで駆動対象を所定の方向に駆動する。弾性部材１１２は、弾性振動部１１２ａと、複数の接触部１１２ｂと、少なくとも１つの被加圧部１１２ｃを有しており、各部が成形されている。弾性振動部１１２ａは、圧電素子１１１の伸縮により圧電素子１１１と共に振動する。複数の接触部１１２ｂは、弾性振動部１１２ａに設けられた突起部（脚部）であり、駆動対象に圧接される。被加圧部１１２ｃは、弾性振動部１１２ａから所定の方向に延出しており、駆動対象へ圧接するための加圧力を受ける部位である。本実施形態では、Ｄ１方向において２つの被加圧部１１２ｃが弾性振動部１１２ａの端部に形成されている。弾性振動部１１２ａ、接触部１１２ｂ、被加圧部１１２ｃは例えば、１枚のステンレス鋼板にプレス成型を施すことにより成形される。
【００１３】
超音波モータ１で駆動対象を駆動する場合、駆動部は圧電素子１１１に適切な電気信号を印加する。圧電素子１１１の伸縮により、振動子１１には２つの異なる振動が励振される。第１の振動を「送り振動」と呼び、第２の振動を「突き上げ振動」と呼ぶことにする。図４（Ａ）は、送り振動が励振されている状態の振動子１１を表す模式図である。図４（Ｂ）は突き上げ振動が励振されている状態の振動子１１を表す模式図である。
【００１４】
図４（Ａ）に示すように、振動子１１にて送り振動として屈曲２次振動モードを用いる。屈曲２次振動モードでは、接触部１１２ｂの先端が描く軌跡Ｒ２は、駆動対象の駆動方向（図中Ｄ１方向）と略平行である。また、図４（Ｂ）に示すように、振動子１１にて突き上げ振動として屈曲１次共振振動モードを用いる。屈曲１次共振振動モードでは、接触部１１２ｂの先端が描く軌跡Ｒ３は、駆動対象への加圧方向（図中Ｄ２方向）と略平行である。図４（Ａ）に示す送り振動と、図４（Ｂ）に示す突き上げ振動とを、適切な位相差をもたせて振動子１１に励振することで、図３の軌跡Ｒ１で示すように、接触部１１２ｂが楕円軌道を描く。接触部１１２ｂが駆動対象に圧接している状態で、軌跡Ｒ１で示す楕円運動を行う。これにより、駆動対象を繰り返し送り出して、Ｄ１方向に相対的に駆動することができる。なお、超音波モータ１では、駆動対象を相対駆動するために、送り振動である屈曲２次振動モード及び突き上げ振動である屈曲１次振動モードを用いている。被駆動部材１２を相対駆動できるのであれば、前記の振動モードに限定されず、また必ずしも２つの振動モードを用いなくてもよい。
【００１５】
次に、超音波モータ１の全体構成を説明する。
図１に示す被駆動部材１２は、例えばステンレス製の角材であり、振動子１１の振動によって振動子１１に対して所定の方向に相対駆動される。複数の加圧部材１３は、例えばステンレス製の板ばねである。加圧部材１３の弾性変形により、振動子１１を被駆動部材１２に圧接するための加圧力が生じる。加圧部材１３の一部と振動子１１の被加圧部１１２ｃは、例えば溶接により接続される。加圧部材１３のうち、被加圧部１１２ｃと接続されて振動子１１に加圧力を伝達する部位を加圧伝達部１３ａとする。加圧伝達部１３ａとは異なる部分と振動子ホルダ１４は、締結部材１５により保持されている。振動子ホルダ１４は、例えば樹脂製部材である。振動子ホルダ１４は、加圧部材１３を介して振動子１１と接続されて振動子１１を保持する保持部材である。加圧部材１３のうち、振動子ホルダ１４に保持される円環形状の部位を加圧保持部１３ｂとする。
【００１６】
振動子ホルダ１４は、加圧部材１３を弾性変形させることで、弾性力により適切な加圧力が生じるように被駆動部材１２に対して所定の距離だけ離れた位置で保持される。図２（Ａ）は、振動子ホルダ１４が被駆動部材１２に対して所定の距離で離間した位置に保持された状態の超音波モータ１を示す側面図である（一部を断面で示す）。この状態で加圧部材１３は図２（Ａ）の下方に凸形状で弾性変形し、彎曲している。この時、加圧伝達部１３ａから被加圧部１１２ｃに対して加圧力Ｆ１が作用している。また、振動子ホルダ１４が被駆動部材１２から所定の距離で離間した位置で保持されることにより、加圧保持部１３ｂは加圧力Ｆ１と略平行な方向への移動が規制される。振動子ホルダ１４から加圧保持部１３ｂに対して加圧力Ｆ１と略平行な方向の保持力Ｆ２が作用している。この保持力Ｆ２が働くため、加圧部材１３は加圧力Ｆ１の反力の作用で移動せず、被駆動部材１２の側から見た場合、所定の距離で離れた位置に保持される。被加圧部１１２ｃに作用する加圧力Ｆ１により、振動子１１の接触部１１２ｂはそれぞれ、被駆動部材１２に対して圧接される。
【００１７】
次に、超音波モータ１にてそれぞれの被加圧部１１２ｃが満たす条件を説明する。
図２（Ｂ）に拡大して示すように、弾性部材１１２と圧電素子１１１が貼り付けられている領域のうち、弾性振動部１１２ａにてそれぞれの被加圧部１１２ｃが隣接する部位に最も近い点を、点Ｐと記す（図２（Ｂ）には片側の点Ｐのみを示す）。また、点Ｐから見た場合、弾性振動部１１２ａから該当する被加圧部１１２ｃが延出する第１方向をＤ３方向とする。加圧部材１３の加圧保持部１３ｂは、点Ｐから見て第１方向とは反対側（Ｄ４方向の側）に配置されている。以下、Ｄ４方向を第２方向とする。
【００１８】
図２（Ａ）に示すように、接触部１１２ｂはそれぞれ被駆動部材１２に対して圧接され、この状態で振動子１１を励振すると、被駆動部材１２が相対的に移動する。超音波モータ１では、加圧部材１３として板ばねを用いるが、板ばねに限らず、例えばコイルばねや磁石等でもよい。また、加圧部材１３を用いて振動子ホルダ１４と振動子１１との間の保持を行っているが、加圧部材１３については、振動子１１を被駆動部材１２に圧接するための加圧力を発生させることができればよい。そのため、振動子１１と振動子ホルダ１４の保持には別の機構を用いてもよい。
【００１９】
それぞれの被加圧部１１２ｃの近傍に位置する点Ｐから見た場合、加圧部材１３の加圧保持部１３ｂは、第２方向（Ｄ４方向）の側に配置されているが、本構成による作用を説明するため、比較例を挙げる。図１２及び図１３に示す比較例では、加圧保持部が、点Ｐから見て第１方向の側に配置された構造である。この構造を説明した上で、超音波モータ１と比較する。
【００２０】
図１２は、比較例の超音波モータ５の構成を表す分解斜視図である。超音波モータ５は振動子５１、被駆動部材５２、加圧部材５３、振動子ホルダ５４、締結部材５５により構成される。
【００２１】
振動子５１は圧電素子５１１と弾性部材５１２を貼り付けた構造である。弾性部材５１２は弾性振動部５１２ａと複数の接触部５１２ｂを備え、２つの被加圧部５１２ｃが形成されている。被駆動部材５２は、振動子５１の振動により所定の方向に相対駆動される。複数の加圧部材５３は、それらの弾性変形により振動子５１を被駆動部材５２に圧接させる。各加圧部材５３は、加圧伝達部５３ａが被加圧部５１２ｃに接続され、加圧保持部５３ｂが振動子ホルダ５４に保持されている。締結部材５５は加圧保持部５３ｂと振動子ホルダ５４の保持に用いられる。振動子ホルダ５４は加圧部材５３を介して振動子５１を保持する。図１３（Ｂ）に示すように、それぞれの被加圧部５１２ｃの近傍にて圧電素子５１１と弾性部材５１２との境界部に端点Ｐを設定し、加圧部材５３に近づくＤ３方向を第１方向と定義する。第２方向はＤ４方向であり、Ｄ３方向の反対方向と定義する。
【００２２】
振動子ホルダ５４は、加圧部材５３を弾性変形させることで弾性力により適切な加圧力が生じるように、被駆動部材５２に対して所定の距離だけ離れた位置で保持される。図１３（Ａ）は、振動子ホルダ５４が被駆動部材５２に対して所定の距離で離間した位置に保持された状態の超音波モータ５を示す側面図である。この状態では加圧伝達部５３ａから被加圧部５１２ｃへ加圧力Ｆ１が作用している。また、振動子ホルダ５４が被駆動部材５２から所定の距離で離間した位置に保持されることにより、加圧保持部５３ｂは加圧力Ｆ１と略平行な方向への移動が規制される。振動子ホルダ５４から加圧保持部５３ｂに加圧力Ｆ１と略平行な方向の保持力Ｆ２が作用している。この保持力Ｆ２により、加圧部材５３は加圧力Ｆ１の反力の作用で移動せず、被駆動部材５３から見て所定の距離だけ離間した位置に保持される。このように比較例の超音波モータ５が超音波モータ１と相違する点は、加圧部材５３の加圧保持部５３ｂが、点Ｐから見て第１方向（Ｄ３方向）に配置されていることである。
【００２３】
図２（Ｂ）と図１３（Ｂ）を対比して、超音波モータ１と超音波モータ５を比較する。図２（Ｂ）は超音波モータ１の点Ｐの近傍を示す拡大図である。図１３（Ｂ）は超音波モータ５の点Ｐの近傍を示す拡大図である。
【００２４】
まず、加圧保持部１３ｂ、５３ｂには、力Ｆ２とモーメントＭ１が作用する。力Ｆ２とモーメントＭ１の方向は、図２（Ｂ）、図１３（Ｂ）にそれぞれ示す通りである。力Ｆ２とモーメントＭ１により点ＰにはモーメントＭ２が生じる。点Ｐと加圧保持部１３ｂ、５３ｂとの距離をＬとすると、モーメントＭ２の大きさは式（１）で表される。
Ｍ２＝Ｆ２×Ｌ−Ｍ１                    式（１）
モーメントＭ１の大きさは、加圧保持部１３ｂ、５３ｂと振動子ホルダ１４、５４との接続方法や、加圧部材１３、５３の形状及び剛性に依存する。加圧部材１３、５３が板ばねのように、加圧力に略平行な方向に変形し易い部材の場合、モーメントＭ１が小さい。この場合、力Ｆ２、モーメントＭ１、距離Ｌの関係は式（２）を満たすことが多い。
Ｍ１＜Ｆ２×Ｌ                          式（２）
そのため、超音波モータ１において、モーメントＭ２の方向は図２（Ｂ）にて時計回り方向の矢印で示す方向となり、また超音波モータ５において、モーメントＭ２の方向は図１３（Ｂ）にて反時計回り方向の矢印で示す方向となる。
【００２５】
比較例の超音波モータ５において、図１３（Ｂ）に示すモーメントＭ２は弾性部材５１２を圧電素子５１１が貼り付けられた側とは反対側に曲げようとし、点Ｐには剥がれ方向の応力σが集中する。このため、圧電素子５１１と弾性部材５１２は、点Ｐから剥がれる可能性がある。
【００２６】
これに対して、超音波モータ１では、図２（Ｂ）に示すモーメントＭ２が超音波モータ５の場合と逆方向に働く。この場合、弾性部材１１２は圧電素子１１１が貼り付けられている側に曲げられるため、点Ｐに圧縮方向の応力σが集中する。よって、超音波モータ５と比べて、超音波モータ１は振動子１１１と弾性部材１１２との剥がれが起きにくくなる効果を奏する。ここで、図５を参照して、超音波モータ１の構造が有する作用を具体的に説明する。ＦＥＭ（Finite Element Method）のシミュレーションによる計算結果を以下に説明する。
【００２７】
図５（Ａ）は超音波モータ１の上面図であり、振動子１１と加圧部材１３を表している。点Ｐと、第１方向（Ｄ３方向）及び第２方向（Ｄ４方向）の定義については前記した通りである。図５（Ｂ）は超音波モータ１の点Ｐの近傍を拡大して示す側面図である。図５（Ｃ）はシミュレーションの結果を表すグラフである。横軸は点Ｐを基準とする接続部の座標Ｘを表す。接続部とは、加圧保持部１３ｂと振動子ホルダ１４との接続部である。縦軸は点Ｐに作用する応力σを表す。点Ｐを原点とし、第２方向の側の位置Ｘに加圧保持部１３ｂがある時、点Ｐに生じる応力σを計算したグラフを例示する。応力σの符号は圧縮方向を正とする。ただし、本実施形態の構造に関係する作用のみを観察するために、加圧保持部１３ｂに働くモーメントＭ１の値をゼロに設定して計算した。なお、加圧保持部１３ｂに働くモーメントを変化させる方法に関しては後述の実施形態で説明する。
【００２８】
図５（Ｃ）の点線枠Ｓ１内に示すように、座標Ｘが負値の時には応力σが負値となる。これは、超音波モータ５において点Ｐから見て加圧保持部５３ｂが第１方向の側にある場合の応力σを表す。すなわち、点Ｐに生じるモーメントＭ２により、圧電素子５１１と弾性部材５１２とが剥がれる方向に応力σが作用していることを表す。これに対して、図５（Ｃ）の点線枠Ｓ２内に示すように、座標Ｘが正値の時には応力σは正値となる。これは、超音波モータ１において点Ｐから見て加圧保持部１３ｂが第２方向の側にある場合の応力σを表す。すなわち、点Ｐに生じるモーメントＭ２により、圧電素子１１１と弾性部材１１２には圧縮される方向に応力σが作用していることを表す。このシミュレーション結果から、超音波モータ１の構造のもつ作用が具体的に裏付けられる。
【００２９】
本実施形態では、それぞれの被加圧部１１２ｃに対して点Ｐと第１方向及び第２方向を定義した時、点Ｐから見て加圧保持部１３ｂが第２方向の側に配置されている。これにより、弾性部材１１２を圧電素子１１１の貼り付けられた側に曲げようとするモーメントＭ２が生じる。つまり、モーメントＭ２により点Ｐには圧縮方向の応力が働く（圧電素子１１１と弾性部材１１２との間に圧縮方向の応力が生じる）ので、圧電素子１１１と弾性部材１１２とが剥がれにくくなるという効果を得ることができる。
【００３０】
本実施形態で説明した超音波モータ１は、加圧部材１３として板ばねを用いており、加圧部材１３を介して振動子１１と振動子ホルダ１４を保持できる。この場合、振動子１１と振動子ホルダ１４を保持するための機構を別途に配置する必要がないので、部品点数の削減とコスト低減及び小型化に寄与する。
【００３１】
［適用例］
以下、光学素子の駆動装置への適用例として、超音波モータ１を用いてレンズの直進駆動を行う鏡筒について説明する。
【００３２】
図６は、鏡筒９１を備えたカメラ９の斜視図である。鏡筒９１の内部では、超音波モータ１により、フォーカスレンズが光軸（ａ軸）方向に駆動される。図７（Ａ）は、鏡筒９１の光軸を通る切断面Ｃにおけるフォーカスレンズ駆動部の断面図である。図７（Ｂ）は、光軸と垂直な切断面（図７（Ａ）のＤ―Ｄ断面）でのフォーカスレンズ駆動部の断面図である。
【００３３】
鏡筒９１内にはフォーカスレンズ９１１が光軸に沿って移動可能に支持されている。フォーカスレンズ９１１はレンズホルダ９１２に固定されている。レンズホルダ９１２には、丸穴部９１２ａと長穴部９１２ｂが設けられており、それぞれの穴部に棒状のガイド部材９１３が挿通されている。これにより、フォーカスレンズ９１１及びレンズホルダ９１２は光軸方向にのみ移動可能に支持されている。
【００３４】
レンズホルダ９１２に隣接して超音波モータ１が配置されている。超音波モータ１は振動子１１、被駆動部材１２、加圧部材１３、振動子ホルダ１４を備える。被駆動部材１２は鏡筒外装部材９１８に固定されているため、振動子１１が被駆動部材１２に対して移動可能である。鏡筒外装部材９１８は被駆動部材１２に対する固定部材である。一方、振動子ホルダ１４は、複数の転動部材９１５を介して鏡筒外装部材９１８に対して光軸方向にのみ移動可能に支持されている。転動部材９１５は球形状であり、鏡筒外装部材９１８の内側部分に形成された溝部と振動子ホルダ１４との間で挟持されている。
【００３５】
この状態で駆動部が振動子１１を励振すると、振動子１１は被駆動部材１２に対して相対的に移動する。すなわち、被駆動部材１２は鏡筒外装部材９１８に固定されているので、振動子１１、加圧部材１３、振動子ホルダ１４が光軸方向に移動する。振動子ホルダ１４には突起状の連結部１４ａが設けられている。連結部１４ａは、レンズホルダ９１２に形成された穴部に嵌合することで連結される。よって、レンズホルダ９１２及びフォーカスレンズ９１１は、振動子１１の移動に同期して光軸方向に移動することができる。
超音波モータ１を用いてレンズ駆動を行う鏡筒９１では、振動子１１にて圧電素子と弾性部材との剥がれが起きにくい構造である。よって、光学機器や撮像装置にて信頼性の高いレンズ駆動を実現できる。
【００３６】
［第２実施形態］
次に図８を参照して、第２実施形態に係る超音波モータ２を説明する。図８は、超音波モータ２の構成を表す分解斜視図である。超音波モータ２は振動子２１、被駆動部材２２、加圧部材２３、振動子ホルダ２４、締結部材２５により構成される。
【００３７】
振動子２１は圧電素子２１１と弾性部材２１２を接着剤で貼り付けた構造である。弾性部材２１２には弾性振動部２１２ａ、接触部２１２ｂ、２つの被加圧部２１２ｃが形成されている。被駆動部材２２は振動子２１の振動により所定の方向に相対駆動される。加圧部材２３は弾性変形により振動子２１を被駆動部材２２に圧接させる。加圧部材２３は加圧伝達部２３ａと加圧保持部２３ｂを有する。加圧伝達部２３ａは屈曲した形状部として形成され、被加圧部２１２ｃに接続される。加圧保持部２３ｂ及びその近傍部分はＳ字クランク状に形成され、振動子ホルダ２４に保持されている。締結部材２５は加圧保持部２３ｂの環状部に挿通されて振動子ホルダ２４に締結されることで保持に用いられる。振動子ホルダ２４は加圧部材２３を介して振動子２１を保持する。図９（Ｂ）に示すように、第１実施形態の場合と同様にそれぞれの被加圧部２１２ｃの近傍において、圧電素子２１１と弾性部材２１２との境界部に端点Ｐを設定し、Ｄ３方向を第１方向、Ｄ４方向を第２方向と定義する。
【００３８】
振動子ホルダ２４は、加圧部材２３を弾性変形させ、弾性力により適切な加圧力が生じるように、被駆動部材２２に対して所定の距離だけ離間した位置で保持される。図９（Ａ）は、振動子ホルダ２４が被駆動部材２２に対して所定の距離で離間した位置に保持された状態の超音波モータ２を示す側面図である。この状態では、加圧伝達部２３ａから被加圧部２１２ｃへ加圧力Ｆ１が作用している。振動子ホルダ２４が被駆動部材２２から所定の距離で離間した位置に保持されることにより、加圧保持部２３ｂは加圧力Ｆ１と略平行な方向への移動が規制される。振動子ホルダ２４から加圧保持部２３ｂに加圧力Ｆ１と略平行な方向の保持力Ｆ２が作用している。この保持力Ｆ２により、加圧部材２３は加圧力Ｆ１の反力の作用により移動せず、被駆動部材２３から見た場合に所定の距離だけ離間した位置に保持される。超音波モータ２では、それぞれの被加圧部２１２ｃと点Ｐとの位置関係において、点Ｐから見て加圧部材２３の加圧保持部２３ｂが第２方向（Ｄ４方向）の側に配置されている。さらに、加圧保持部２３ｂから加圧伝達部２３ａへと加圧部材２３を辿ったときの経路上で、加圧保持部２３ｂから第２方向に延出した部位２３ｃを経た後に加圧伝達部２３ａに至る形状となっている。つまり、加圧部材２３には、加圧保持部２３ｂの環状部（締結部材２５の挿通部）から、Ｄ４方向に延在する第１の部分と、この部分からＤ３方向に反転して当該方向に延在する第２の部分が設けられている。第２の部分からさらにクランク状の形状部が連続して加圧伝達部２３ａに繋がっている。
【００３９】
図９（Ｂ）に拡大して示すように、点Ｐの近傍では第１実施形態の場合と同様に、加圧保持部２３ｂに力Ｆ２とモーメントＭ１が作用する。ただし、力Ｆ２、モーメントＭ１の方向は、図９（Ｂ）に示すとおりであり、図２（Ｂ）に示す超音波モータ１と比べてモーメントＭ１の方向が逆である。その理由は、加圧保持部２３ｂから加圧伝達部２３ａまで加圧部材２３を辿る経路上に、Ｄ４方向へ延出した部位２３ｃが形成されているからである。この時、力Ｆ２とモーメントＭ１により、点ＰにはモーメントＭ２が生じる。モーメントＭ２の大きさは式（３）で表される。Ｌは点Ｐと加圧保持部２３ｂとの距離を表す。
Ｍ２＝Ｆ２×Ｌ＋Ｍ１                      式（３）
本実施形態では、式（１）の「Ｍ２＝Ｆ２×Ｌ−Ｍ１」と比較すれば分かるように、弾性部材２１２を、圧電素子２１１が貼り付けられた側へと曲げようとする方向に、より大きなモーメントが作用する。
【００４０】
以上のように、超音波モータ２では、それぞれの被加圧部１１２ｃと点Ｐとの位置関係において、点Ｐから見て加圧保持部２３ｂが第２方向（Ｄ４方向）の側に配置されている。さらに、加圧保持部２３ｂからＳ字クランク状に屈曲した部分には、第２方向に延出した部位２３ｃが形成されている。これにより弾性部材２１２を圧電素子２１１の貼り付けられた側に曲げようとするモーメントＭ２が発生し、Ｍ２の大きさは第１実施形態に比べて大きい。このモーメントＭ２により点Ｐには圧縮方向の応力が働く。圧電素子２１１と弾性部材２１２との間に圧縮方向の応力が生じることにより、圧電素子２１１と弾性部材２１２が剥がれにくくなるという効果が得られる。なお、本実施形態に係る超音波モータ２を用いたレンズ駆動装置の構成については、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００４１】
［第３実施形態］
次に、図１０を参照して第３実施形態に係る超音波モータ３を説明する。図１０は超音波モータ３の構成を表す分解斜視図である。超音波モータ３は振動子３１、被駆動部材３２、加圧部材３３、振動子ホルダ３４により構成される。
【００４２】
振動子３１は圧電素子３１１と弾性部材３１２を接着剤で貼り付けた構造である。弾性部材３１２には弾性振動部３１２ａ、接触部３１２ｂ、２つの被加圧部３１２ｃが形成されている。被駆動部材３２は振動子３１の振動により所定の方向に相対駆動される。加圧部材３３は弾性変形により振動子３１を被駆動部材３２に圧接させる。複数の加圧部材３３は加圧伝達部３３ａと加圧保持部３３ｂを有する。加圧伝達部３３ａは屈曲した形状部として形成され、被加圧部３１２ｃに接続される。加圧保持部３３ｂはＶ字形状に形成され、振動子ホルダ３４に接続されている。振動子ホルダ３４には、加圧保持部３３ｂを保持するための複数の曲面部３４ａが設けられている。加圧部材３３の加圧保持部３３ｂは、振動子ホルダ３４の曲面部３４に嵌合するために曲げ加工が施されている。振動子１１が被駆動部材１２に圧接された状態で、曲面部３４ａと加圧保持部３３ａとが嵌合して接続される。振動子ホルダ３４は加圧部材３３を介して振動子３１を保持する。図１１（Ｂ）に示すように、第１実施形態の場合と同様にそれぞれの被加圧部３１２ｃの近傍において、圧電素子３１１と弾性部材３１２との境界部に端点Ｐを設定し、Ｄ３方向を第１方向、Ｄ４方向を第２方向と定義する。
【００４３】
振動子ホルダ３４は、加圧部材３３を弾性変形させ、弾性力により適切な加圧力が生じるように、被駆動部材３２に対して所定の距離だけ離れた位置で保持される。図１１（Ａ）は、振動子ホルダ３４が被駆動部材３２に対して所定の距離で離間した位置に保持された状態の超音波モータ３の側面図である。この状態では、加圧伝達部３３ａから被加圧部３１２ｃへ加圧力Ｆ１が作用している。振動子ホルダ３４が被駆動部材３２から所定の距離で離間した位置に保持されることにより、加圧保持部３３ｂは加圧力Ｆ１と略平行な方向への移動が規制される。振動子ホルダ３４から加圧保持部３３ｂに加圧力Ｆ１と略平行な方向の保持力Ｆ２が作用している。この保持力Ｆ２により、加圧部材３３は加圧力Ｆ１の反力の作用により移動せず、被駆動部材３３から見た場合に所定の距離だけ離間した位置に保持される。超音波モータ３では、それぞれの被加圧部３１２ｃと点Ｐとの位置関係において、点Ｐから見て加圧部材３３の加圧保持部３３ｂが第２方向（Ｄ４方向）の側に配置されている。また、曲面部３４ａと加圧保持部３３ｂは、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）の紙面に垂直なＤ５方向と略平行な方向の軸回りに回転自在に保持される。Ｄ５方向は、第１方向（Ｄ３方向）及び加圧力の方向（Ｄ２方向）に対して直交する方向である。
【００４４】
図１１（Ｂ）に拡大して示すように、加圧保持部３３ｂには力Ｆ２が作用する。加圧保持部３３ｂと曲面部３４ａは、Ｄ５方向の軸回りに回転自在に保持されており、加圧保持部３３ｂにモーメントＭ１は作用しない。この時、力Ｆ２により点ＰにはモーメントＭ２が生じる。モーメントＭ２の大きさは式（４）で表される。Ｌは点Ｐと加圧保持部３３ｂとの距離を表す。
Ｍ２＝Ｆ２×Ｌ                        式（４）
本実施形態では、式（１）の「Ｍ２＝Ｆ２×Ｌ−Ｍ１」と比較すれば分かるように、弾性部材３１２を、圧電素子３１１が貼り付けられた側に曲げようとする方向に、より大きなモーメントが作用する。
【００４５】
以上のように、超音波モータ３では、それぞれの被加圧部３１２ｃと点Ｐとの位置関係において、点Ｐから見て加圧保持部３３ｂが第２方向（Ｄ４方向）の側に配置されている。さらに、加圧保持部３３ｂは振動子ホルダ３４により、第１方向（Ｄ３方向）及び加圧力の方向（Ｄ２方向）に直交する方向と略平行な方向の軸を中心に回転自在に保持されている。これにより弾性部材３１２を圧電素子３１１の貼り付けられた側に曲げようとするモーメントＭ２が発生する。このモーメントＭ２により点Ｐには圧縮方向の応力が働く。圧電素子３１１と弾性部材３１２との間に圧縮方向の応力が生じることにより、圧電素子３１１と弾性部材３１２が剥がれにくくなる効果が得られる。なお、本実施形態に係る超音波モータ３を用いたレンズ駆動装置の構成については、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【符号の説明】
【００４６】
１，２，３  超音波モータ
１１，２１，３１  振動子
１１１，２１１，３１１  圧電素子
１１２，２１２，３１２  弾性部材
１１２ａ，２１２ａ，３１２ａ  弾性振動部
１１２ｂ，２１２ｂ，３１２ｂ  接触部
１１２ｃ，２１２ｃ，３１２ｃ  被加圧部
１２，２２，３２      被駆動部材
１３，２３，３３      加圧部材
１４，２４，３４      振動子ホルダ
【図１】
2016036233.tif 000003
【図２】
2016036233.tif 000004
【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】
2016036233.tif 000009
【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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