(57)【要約】【課題】振動型アクチュエータにおいて、被駆動体に対する振動子の姿勢を安定して保持することができると共に、振動子の位置決め精度を高く維持する。【解決手段】振動型アクチュエータ１００は、圧電素子２と振動板１が接合されてなる振動子３と、振動子３を支持する支持部材６と、振動子３に当接して相対的に移動するロータ４と、振動子３に当接する加圧部材５を有し、加圧部材５を振動子３に対して押し当てることで振動子３をロータ４に対して加圧する加圧機構とを備える。支持部材６に振動子３と接合される２カ所の支持腕部６ｃを、ロータ４の移動方向に対する剛性が大きく、且つ、加圧力が作用する方向に対する剛性は小さくなるように設け、加圧部材５が圧電素子２の所定の領域に当接することで振動子３の姿勢を加圧部材５に倣わせる構造とする。【選択図】図１
2016027780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気−機械エネルギ変換素子、および、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、
前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、
前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、
前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、
前記相対位置が変化する方向と前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向とを含む面において、前記振動子の姿勢が前記被駆動体よりも前記加圧部材に倣うように構成され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】
電気−機械エネルギ変換素子、および、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、
前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、
前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、
前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、
前記加圧部材は、前記振動子と当接する１つまたは複数の部分を有し、
前記振動子は、前記被駆動体と当接する１つまたは複数の部分を有し、
前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向から見たときに、前記加圧部材が前記振動子に当接する領域または前記加圧部材が前記振動子に当接する複数の部分を結んで形成される領域のうち、面積が最も大きい領域を第１の領域とし、前記振動子が前記被駆動体に当接する領域または前記振動子が前記被駆動体に当接する複数の部分を結んで形成される領域のうち、面積が最も大きい領域を第２の領域としたときに、前記第１の領域は前記第２の領域より大きく、
前記第１の領域と前記第２の領域は、前記振動子および前記被駆動体が回転しないように、前記加圧方向から見たときに少なくとも一部が重なっていることを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項３】
前記加圧方向から見たときに、前記第２の領域の中心が前記第１の領域の内部に位置す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】
前記加圧方向から見たときに、前記第２の領域は前記第１の領域の内側にあることを特徴とする請求項２又は３に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記加圧部材が前記振動子に当接する複数の部分を結んで形成される領域は、前記振動子の前記相対位置が変化する方向における中心近傍であることを特徴とする請求項２乃至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】
前記加圧部材が前記振動子に当接する複数の部分を結んで形成される領域の少なくとも一部は、前記振動子に励起される振動の節部に設けられていることを特徴とする請求項２乃至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】
電気−機械エネルギ変換素子、および、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、
前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、
前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、
前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、
前記振動子が前記被駆動体と当接せずに前記加圧手段に支持されたときに、前記振動子が前記加圧手段から力を受ける部分の面を第１の面とし、
前記振動子が前記加圧手段と当接せずに前記被駆動体に支持されたときに、前記振動子が前記被駆動体から力を受ける部分の面を第２の面とし、
前記第１の面に垂直な力を前記第２の面に作用させたときに前記第１の面に働く反力による、前記第２の面の図心を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第１モーメントとし、
前記第１の面に垂直な力と大きさが等しく前記第２の面に垂直な力を前記第１の面に作用させたときに前記第２の面に働く反力による、前記第１の面の図心を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第２モーメントとしたときに、
前記相対位置が変化する方向と前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向とを含む面において、前記振動子、前記被駆動体および前記加圧手段は、前記第１モーメントが前記第２モーメントより大きくなるように構成されていることを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項８】
前記振動子、前記被駆動体および前記加圧手段は、前記相対位置が変化する方向と直交する方向と前記加圧方向とを含む面において、前記第１モーメントが前記第２モーメントよりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項９】
前記加圧方向から見たときに、前記振動子が前記被駆動体と当接する部分は、前記加圧部材が前記振動子に当接する部分の内側にあることを特徴とする請求項７又は８に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１０】
前記振動子を前記加圧部材と同じ方向から支持する支持部材を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１１】
前記支持部材は、前記振動子と接合される２カ所の接合部を有し、前記２カ所の接合部は、前記相対位置が変化する方向に対する剛性が前記加圧方向に対する剛性より大きくなるよう構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１２】
前記支持部材が固定される固定部材を備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１３】
前記支持部材は、略Ｌ字形状の断面形状を有し、前記固定部材に取り付けられる一方の面に前記支持部材を前記固定部材に固定するための取付穴が設けられ、
前記取付穴は、前記加圧方向と平行な方向に長い長穴であり、前記支持部材を前記固定部材に取り付ける際に前記支持部材の前記固定部材に対する位置の調節が可能となっていることを特徴とする請求項１２に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１４】
前記弾性体は、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合され、前記相対位置が変化する方向を長手方向とする本体部と、前記本体部の長手方向端に延出した腕部とからなり、
前記本体部において前記電気−機械エネルギ変換素子が接合される面の反対側の面に前記駆動部が設けられ、
前記支持部材は、前記相対位置が変化する方向と垂直な面において略Ｌ字形状の断面形状を有し、前記被駆動体の摩擦面と略平行になる一方の面の先端が２つの支持腕部に分かれ、
前記支持腕部に前記弾性体の前記腕部が接合されていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１５】
複数の前記振動子を備え、
前記加圧部材は、前記複数の振動子に当接する単一部材であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１６】
前記加圧部材と前記振動子との間に配置された絶縁部材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１７】
前記絶縁部材は、前記加圧部材と前記振動子との間で圧縮されて保持されることを特徴とする請求項１６に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１８】
前記加圧部材は、前記電気−機械エネルギ変換素子に当接しており、
前記駆動部は、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合されている面とは反対側の前記弾性体の面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１９】
レンズと、
光軸方向に前記レンズを移動させる請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２０】
像ぶれ補正用レンズと、
光軸方向と直交する面内で前記像ぶれ補正用レンズを移動させる請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２１】
レンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒に配置されたレンズを光軸方向に移動させる請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、
前記レンズ鏡筒を通過した光が結像した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２２】
レンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒を通過した光が結像した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子を光軸方向と直交する面内で移動させて前記撮像素子に結像する前記光学像の像ぶれを補正する請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２３】
ステージと、
前記ステージをその面内で移動させる請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、を備えることを特徴とする自動ステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型アクチュエータと、振動型アクチュエータを有するレンズ鏡筒、撮像装置及び自動ステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子等の電気−機械エネルギ変換素子を金属等の弾性体に接合してなる振動子に所定の振動モードを励起して弾性体の表面に楕円運動を生ぜしめ、弾性体に当接させた被駆動体を駆動する振動型アクチュエータが知られている。振動型アクチュエータは、超音波モータ或いは振動波モータとも呼ばれており、種々の構造のものが提案されている。例えば、カメラ等のレンズ鏡筒を回転駆動するアクチュエータとして、リング形状の超音波モータや棒状の回転型超音波モータ、チップ形状の振動子を円周上に複数配置してなる回転型超音波モータ等、多種の構造のものが提案されている。
【０００３】
振動子を用いた超音波モータ等の振動型アクチュエータは、電磁モータと比べて単位体積当たりの出力トルクが大きく、減速ギアレス化（ダイレクト駆動）が可能という特徴を有しており、よって、小型化と軽量化が進むレンズ鏡筒等の駆動源に適している。特に、チップ形状の振動子を組み合わせた振動型アクチュエータには、省スペース化とローコスト化を両立することができるというメリットや、適用されるレンズ鏡筒等の寸法や形状に対する設計自由度が高いというメリットがある。
【０００４】
チップ形状の振動子を組み合わせた振動型アクチュエータが、例えば、特許文献１，２に開示されている。特許文献１には、一方の面に２カ所の接触部を有し、各接触部に楕円振動を発生させる振動子と、振動子の接触部に当接（加圧接触）し、接触部の楕円振動により駆動されるロータ（被駆動体）とを有する超音波モータが記載されている。この超音波モータでは、振動子に振動を励起したときに振動の節となる部分に支持軸を設け、この支持軸を介して加圧バネで振動子をロータに対して押し当てることにより、接触部をロータに当接させて、接触部によるロータの摩擦駆動を可能としている。また、ロータが摩擦駆動される際に加圧バネが撓んで振動子が加圧方向で動くことができるように、加圧方向に延在するガイド溝をハウジングに設け、振動子に設けた支持軸をガイド溝に嵌め込んでいる。また、ロータの接触面と振動子の接触部とが安定して接触することができるように、振動子を支持軸回りに回転可能に支持することで、ロータの接触面に倣って振動子が傾くことができる構造となっている。
【０００５】
特許文献２には、振動の節を少なくとも１つ有する矩形状の振動子と、振動子の節部の近傍に固定されて振動子を支持する支持部材と、回転自在に配置されたロータとを有する超音波モータが記載されている。この超音波モータでは、リング状ベースの一部をロータに加圧力を作用させる方向に折り曲げて片持ち梁状とすることにより支持部材を形成し、振動子を支持部材の端部に配置している。こうして、ロータと振動子との間に加圧力を付勢する加圧バネとしての機能を、支持部材に付与している。
【０００６】
上記特許文献１，２に記載された超音波モータでは、上述した振動子の支持構造を採用することにより、ロータの振動子との接触面の平面度が低い場合や支持部材とロータとの平行度が低い場合でも、各振動子とロータとの適切な接触状態を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５８０５３号公報
【特許文献２】特開平１１−２３５０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１，２に記載された振動子の支持構造では、振動子がロータの接触面に対して容易に倣うことができるように、振動子の支持剛性が小さく設定されている。そのため、超音波モータの駆動停止時に、振動子とロータとを良好な接触状態に安定して維持することができる。
【０００９】
しかし、超音波モータの駆動時には、振動子がロータの接触面に及ぼす摩擦駆動力と振動子の支持部に発生する支持反力とにより、振動子を駆動方向（振動子の接触部とロータの接触部の相対位置が変化する方向）に傾かせるモーメントが生じる。したがって、振動子の支持剛性が小さいと、振動子を駆動方向に傾かせるモーメントにより、振動子がロータの摩擦摺動面に対して容易に傾いてしまう。その結果、出力の低下や鳴きと呼ばれる動作音（異音）の発生が生じてしまう。
【００１０】
また、特許文献１に記載された超音波モータでは、振動子に固定された支持軸と振動子とが一体となって、ハウジングに設けられたガイド溝に填め込まれる構造となっている。この構造では、支持軸とガイド溝との寸法公差の分だけガタが生じ、これが振動子の位置決め精度を低下させ、ひいては、超音波モータの制御性を低下させる原因になる。
【００１１】
本発明は、被駆動体に対する振動子の姿勢を安定して保持することができると共に、振動子の位置決め精度を高く維持することができる振動型アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子、および、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、前記相対位置が変化する方向と前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向とを含む面において、前記振動子の姿勢が前記被駆動体よりも前記加圧部材に倣うように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る別の振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子、および、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、前記加圧部材は、前記振動子と当接する１つまたは複数の部分を有し、前記振動子は、前記被駆動体と当接する１つまたは複数の部分を有し、前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向から見たときに、前記加圧部材が前記振動子に当接する領域または前記加圧部材が前記振動子に当接する複数の部分を結んで形成される領域（１つの場合はその領域）のうち、面積が最も大きい領域を第１の領域とし、前記振動子が前記被駆動体に当接する領域または前記振動子が前記被駆動体に当接する複数の部分を結んで形成される領域（１つの場合はその領域）のうち面積が最も大きい領域を第２の領域としたときに、前記第１の領域は前記第２の領域より大きく、前記第１の領域と前記第２の領域は、前記振動子および前記被駆動体が回転しないように、前記加圧方向から見たときに少なくとも一部が重なっていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る更に別の振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子、および、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、前記振動子が前記被駆動体と当接せずに前記加圧手段に支持されたときに、前記振動子が前記加圧手段から力を受ける部分の面を第１の面とし、前記振動子が前記加圧手段と当接せずに前記被駆動体に支持されたときに、前記振動子が前記被駆動体から力を受ける部分の面を第２の面とし、前記第１の面に垂直な力を前記第２の面に作用させたときに前記第１の面に働く反力による、前記第２の面の図心を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第１モーメントとし、前記第１の面に垂直な力と大きさが等しく前記第２の面に垂直な力を前記第１の面に作用させたときに前記第２の面に働く反力による、前記第１の面の図心を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第２モーメントとしたときに、前記相対位置が変化する方向と前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向とを含む面において、前記振動子、前記被駆動体および前記加圧手段は、前記第１モーメントが前記第２モーメントより大きくなるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、振動子の支持剛性を大きく保ちながら、振動子をロータの摩擦摺動面に対して正確に位置決めして、強固に保持することができる。これにより、振動型アクチュエータの駆動時に外力や反転時の衝撃力等が作用しても振動子を安定して保持することができ、ひいては安定した駆動特性（出力特性）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構造を示す平面図、振動型アクチュエータを構成する駆動ユニットの概略構造を示す正面図及び断面図である。
【図２】図１の駆動ユニットを構成する振動子の構造を示す上面図（平面図）、側面図及び正面図である。
【図３】図１の振動型アクチュエータにおける振動子の回転モーメントを説明する模式図である。
【図４】図１の駆動ユニットを構成する支持部材の構造を示す斜視図と、支持部材に振動子を取り付けた状態を示す正面図である。
【図５】図１の振動型アクチュエータにおいて、ロータに対して振動子を押し当てる加圧方法として従来方法を適用した状態を模式的に示す図である。
【図６】図５の加圧方法において、振動子の凸部とロータとの良好な当接状態が得られなくなる状態を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する駆動ユニットの概略構造を示す正面図及び上面図である。
【図８】図７の駆動ユニットにおいて振動子がロータに押し当てられている状態を説明する図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する支持部材に振動子を接合した状態を示す正面図と、支持部材の構造を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する駆動ユニットの概略構造を示す正面図及び断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する加圧部材と部分的な構造を示す正面図と振動子の概略構造を示す平面図、側面図及び正面図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構造を示す平面図及び正面図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構造を示す平面図、正面図及び部分断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータを備える撮像装置の概略構成を示す上面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータを備えるＸ−Ｙステージを有する顕微鏡の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態において「部材Ａの姿勢が部材Ｂより部材Ｃに倣う」とは、「部材Ｂと部材Ｃの部材Ａに対向する面が非平行の場合に、部材Ａが部材Ｂより部材Ｃの傾きに沿った姿勢となること」又は「部材Ｂと部材Ｃが同じ量動いた場合に、部材Ａは部材Ｂより部材Ｃの影響を強く受けた姿勢となること」を指す。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１００の全体構造を示す平面図（上面図）である。図１（ｂ）は振動型アクチュエータ１００を構成する駆動ユニット２００の概略構造を示す正面図、図１（ｃ）は駆動ユニット２００の概略構造を示す断面図である。図１（ｂ）の正面図は、図１（ａ）に示す振動型アクチュエータ１００の外径側から内径側を見たときの駆動ユニット２００の概略構造を示しており、図１（ｃ）の断面図は、図１（ａ）内に示す矢視Ｌ−Ｌでの断面図である。
【００１９】
振動型アクチュエータ１００は、円筒状の固定部材８と、環状の被駆動体であるロータ４と、固定部材８とロータ４との間に配置される複数のボール７とを有する。固定部材８は、円筒状の本体８ａと、本体８ａと一体的に本体８ａの外径側に張り出して形成された鍔部８ｂとを有する。鍔部８ｂにおいてロータ４と対向する面には、本体８ａと同心円となるようにＶ溝が形成されており、ロータ４において鍔部８ｂと対向する面にも、鍔部８ｂに形成されたＶ溝と対向する位置にＶ溝が形成されている（図１（ｃ）参照）。複数のボール７は、鍔部８ｂとロータ４のＶ溝間において、Ｖ溝の周方向に略等間隔で挟持されている。これにより、ロータ４が固定部材８に対して相対的に回転可能（移動可能）な軸受け（ボールベアリング）が構成されている。
【００２０】
振動型アクチュエータ１００の駆動ユニット２００は、固定部材８にビス１１により固定される支持部材６と、支持部材６に接合される振動子３と、振動子３をロータ４に対して押し当てる加圧機構とを有する。振動子３は、ロータ４においてＶ溝が形成されていない面に当接する弾性体である振動板１と、振動板１に所定の振動を励起する電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子２とを有する。圧電素子２には、所定の交番電圧（駆動電圧）を印加する不図示のフレキシブルプリント基板が取り付けられる。支持部材６は、振動子３が接合された状態で、ビス１１により固定部材８の本体８ａの外周壁に固定される。加圧機構は、加圧バネ９と、固定部材８の本体８ａに固定されて加圧バネ９を保持するバネ保持部材１０と、加圧バネ９と圧電素子２（振動子３）との間に配置される加圧部材５とを有する。加圧部材５は、加圧バネ９の付勢力によって振動子３をロータ４に対して押し当てる。
【００２１】
図２（ａ）は、振動子３の構造を示す上面図（平面図）であり、図２（ｂ）は、振動子３の構造を示す側面図であり、図２（ｃ）は、振動子３の構造を示す正面図である。振動子３を構成する振動板１は、例えば矩形形状の、振動板本体部１ａと、振動板本体部１ａの長手方向において、振動板本体部１ａの端から延出する振動板腕部１ｂとを有する。振動板１は、例えば、金属薄板等をパンチング加工することにより成形されている。後述するように、振動板１の２カ所の振動板腕部１ｂはそれぞれ、支持部材６に設けられた２カ所の支持腕部６ｃに対してスポット溶接等で接合される。
【００２２】
振動板本体部１ａの一方の面（上面）には圧電素子２が接着等により接合されており、振動板本体部１ａの他方の面（下面）にはボス部１ｃが２カ所に設けられている。２カ所のボス部１ｃのそれぞれの先端中央部には、ロータ４との接触部であり、ロータ４を駆動する駆動部となる凸部１ｄが設けられている。２カ所の凸部１ｄは、加圧機構による付勢力によって、ロータ４のＶ溝が形成されていない面（摩擦摺動面）に当接している（図１（ｂ）参照）。
【００２３】
不図示のフレキシブルプリント基板は、圧電素子２に接着等により接合されている。電源からフレキシブルプリント基板を通して圧電素子２に交番電圧が印加されると、２つの異なる定在波振動が振動子３に励起されることで、振動板１の凸部１ｄに楕円振動が励起される。これにより、凸部１ｄと当接しているロータ４は、凸部１ｄの楕円振動によって摩擦駆動され、振動子３の接触部とロータ４の接触部の相対位置が変化する方向（以下「駆動方向」という）に駆動される。第１実施形態では、この駆動方向は、振動子３に対して２カ所の凸部１ｄを結ぶ方向となり、固定部材８は不図示の外部部材に固定されて不動である。したがって、以下では、固定部材８に対する位置が変化することのない振動子３に対してロータ４が回転駆動されるものとして説明を行う。
【００２４】
ここで、振動子３の回転モーメントについて説明する。図３は、振動子３の回転モーメントを説明する模式図である。振動子３がロータ４と当接せずに加圧機構に支持された状態を考える。つまり、図１（ｂ），（ｃ）において振動子３（振動板１）から加圧バネ９までの部分を支持部材６と固定部材８とを除いて取り出し、上下を逆にすると、振動子３がロータ４と当接せずに加圧機構に支持された状態が得られる。このときの振動子３の、加圧機構によって支持される部分の面を、第１の面とする。また、第１の面において加圧機構と振動子３とが当接する複数の部分を結んで形成される領域のうち、加圧方向に垂直な面において最も面積が大きくなる領域を、図３（ａ）に示すように、第１の領域Ｓ１とする。
【００２５】
また、振動子３が加圧機構と当接せずロータ４に支持された状態を考える。つまり、図１（ｂ），（ｃ）において、加圧部材５よりも上側の部材と支持部材６を取り除くことで、振動子３が加圧機構と当接せずロータ４に支持された状態が得られる。このときの振動子３の、ロータ４によって支持される部分の面を、第２の面とする。また、第２の面において振動子３とロータ４とが当接する複数の部分を結んで形成される領域のうち、加圧方向に垂直な面において最も面積が大きくなる領域を、図３（ｂ）に示すように、第２の領域Ｓ２とする。
【００２６】
振動型アクチュエータ１００において、図３（ａ）に示すように、第１の面にある第１の領域Ｓ１に垂直な力Ｆａを、第２の面にある第２の領域Ｓ２に作用させると、第１の領域Ｓ１に反力ｆａが働く。この反力ｆａによる、第２の領域Ｓ２の図心Ｇ２を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第１モーメントとする。また、図３（ｂ）に示すように、第１の面にある第１の領域Ｓ１に垂直な力Ｆａと大きさが等しく、第２の面にある第２の領域Ｓ２に垂直な力Ｆｂを、第１の領域Ｓ１に作用させると、第２の領域Ｓ２に反力ｆｂが働く。この反力ｆｂによる、第１の領域Ｓ１の図心Ｇ１を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第２モーメントとする。ここで、第１の領域Ｓ１の面積は、第２の領域Ｓ２の面積より大きく、第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２は、振動子３及びロータ４が回転しないように、加圧方向から見たときに、少なくとも一部で重なっている。
【００２７】
なお、ここでは便宜的に、第１の領域Ｓ１は、圧電素子２の上面の外形と略同一であるとみなしている。また、第２の領域Ｓ２は、互いに離れている２つの凸部１ｄの先端面を結んでできる領域が最も大きくなる、２つの凸部１ｄの先端面を含む最外形（外郭）としており、その図心を図心Ｇ２と定義している。
【００２８】
第１実施形態では、振動子３、ロータ４及び加圧機構は、駆動方向に垂直な面において、第１モーメントが第２モーメントよりも大きくなるよう構成されている。これは、以下の理由による。即ち、振動型アクチュエータ１００の駆動時には、振動子３とロータ４（被駆動体）とが接触して駆動力が伝達されるため、ロータ４に対する振動子３の接触部に駆動方向の力が加わる。すると、駆動方向と直交する方向を軸とする回転モーメントが振動子３に対して発生しやすくなる。このとき、従来の振動子では、第１モーメントが第２モーメントよりも小さく、加圧機構側が被駆動体との当接部に倣う構成となっているため、図５及び図６を参照して後述するように、振動子と被駆動体の接触状態が不安定となることがある。
【００２９】
これに対して、第１実施形態では、第１モーメントを第２モーメントよりも大きくすることによって、振動子３が回転してしまうのを加圧機構によって抑制する構成としている。つまり、駆動方向と直交する軸回りでの振動子３の姿勢は、駆動方向及び加圧機構による加圧方向を含む面において、ロータ４（被駆動体）よりも加圧機構側に倣う。これにより、振動子３とロータ４との接触状態が不安定となることを回避して、振動型アクチュエータ１００を安定的に駆動することができる。
【００３０】
例えば、構成としては、第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２は、加圧方向から見たときに、第１の領域Ｓ１が第２の領域Ｓ２より大きい。また、第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２は、振動子３及びロータ４が回転しないように、加圧方向から見たときに、少なくとも一部で重なっている。これにより、駆動方向と直交する軸回りでの振動子３の姿勢は、駆動方向及び加圧機構による加圧方向を含む面において、ロータ４（被駆動体）よりも加圧機構側に倣う。例えば、振動子３、ロータ４及び加圧部材５は、加圧方向から見たときに、第２の領域Ｓ２の中心が第１の領域Ｓ１の内部に位置するように構成される。なお、詳細は図５及び図６についての説明に併せて後述する。
【００３１】
振動子３の回転を加圧機構によって抑制するために、加圧機構による加圧方向と直交すると共に駆動方向と直交する方向を軸とした回転モーメントの場合にも、第１モーメントが第２モーメントより大きくなるようにすることが望ましい。同様に、加圧機構による加圧方向と直交する面において、加圧方向から見たときに第１の領域Ｓ１が第２の領域Ｓ２より大きく、第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２は、振動子３及びロータ４が回転しないように、加圧方向から見たときに少なくとも一部が重なっていることが望ましい。これにより、振動子３の回転を加圧機構によって抑制することができる。例えば、加圧方向から見たときに、第２の領域Ｓ２が第１の領域Ｓ１の内側にあることで、振動子３の回転を加圧機構によって抑制することができる。
【００３２】
図４（ａ）は、支持部材６の構造を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、支持部材６に振動子３を取り付けた状態を示す正面図である。支持部材６は、断面形状が略Ｌ字形状を有し、例えば、金属板をプレス加工等することにより製造することができる。支持部材６は、固定部材８に取り付けるための取付部６ａと、取付部６ａから約９０°に折り曲げられた支持部６ｂとを有する。取付部６ａには、支持部材６を固定部材８にビス１１により取り付けるためのビス穴６ｄ（取付穴）が設けられている。
【００３３】
ロータ４の摩擦摺動面と略平行となる支持部６ｂの端部には、振動板腕部１ｂとの接合部となる２つの支持腕部６ｃが設けられている。２カ所の支持腕部６ｃに対して振動板１の２カ所の振動板腕部１ｂがそれぞれ、スポット溶接等で接合される。ここで、支持部６ｂは、凸部１ｄをロータ４に対して押し当てる加圧方向である矢印Ａ方向での剛性は小さく、比較的容易に変形することができるように設計されている。そのため、振動板１の厚さのばらつきや支持部材６を固定部材８へ取り付ける際の位置誤差等に起因して支持部６ｂが変形することがあっても、振動子３をロータ４に押し当てる加圧力が大きく変わってしまうことはない。一方、支持部６ｂは、２カ所の凸部１ｄを結ぶ方向であってロータ４の回転方向であるＢ方向での剛性は大きく、変形し難い。そのため、ロータ４の駆動時にかかる駆動反力やロータ４の回転方向を反転させたときにかかる反力（衝撃力）によって振動子３の位置決め精度が低下してしまうことを回避することができる。
【００３４】
次に、駆動ユニット２００における振動子３の姿勢保持機能について説明する。振動板１のボス部１ｃに設けられた凸部１ｄの先端面（ロータ４との接触面）は、極めて面積が小さく、例えば、第１実施形態ではφ１ｍｍ程度の円形に設計されている。これは、２つの異なる定在波振動を合成することによって、振動子３の一部である凸部１ｄに楕円振動を生成させるという振動子３の駆動原理に由来する。即ち、定在波振動は、振動子３内の位置（場所）によってその振幅と振動方向が異なるため、２つの異なる振動モードの定在波を合成して楕円振動を生成させている場合、振動方向が等しい領域は狭い範囲に限られる。したがって、凸部１ｄの先端面の面積を広くして同時にロータ４に接触させると、接触面内で滑りが発生して、駆動効率が低下してしまう。この問題を回避するために、駆動力の伝達が適切に可能となる範囲で、且つ、できる限り狭い面積でロータ４に接触するように、凸部１ｄを構成している。
【００３５】
凸部１ｄの先端面は、ロータ４の摩擦摺動面と安定した接触状態を維持するために、ラップ等の加工が施された平滑面となっており、且つ、２つの凸部１ｄの先端面は同一平面上にあるように設計されている。また、ロータ４の凸部１ｄとの摩擦摺動面も同様に、平滑で、反りが極めて小さくなるようにラップ等の表面加工が施されている。
【００３６】
振動型アクチュエータ１００を効率の高いモータとするためには、２つの凸部１ｄの先端面がロータ４の摩擦摺動面に均一に当接することが理想であるが、組み立て精度でそのような接触状態を実現することは容易ではない。そこで、従来から、振動子３をロータ４に対して押し当てることで、２つの凸部１ｄをロータ４に当接させている。
【００３７】
図５は、ロータ４に対して振動子３を押し当てる方法として、従来方法を適用した状態を模式的に示す図であり、図５（ａ）は上面図（平面図）、図５（ｂ）は側面図、図５（ｃ）は正面図である。なお、図５では、ロータ４の図示を省略している。従来は、振動板１のＸ方向（長手方向）とＹ方向（短手方向）の中心点Ｐ１に集中荷重Ｆ１を加える点加圧によって、振動子３をＲｘ方向とＲｙ方向とで揺動可能として、２カ所の凸部１ｄをロータ４の摩擦摺動面に倣わせる構成を取っている。
【００３８】
しかし、凸部１ｄの先端面の面積が小さい場合には、加圧点の位置がずれた場合や加圧方向がずれた場合に、凸部１ｄのロータ４に対する良好な接触状態が得られなくなる。図６は、凸部１ｄのロータ４に対する良好な接触状態が得られなくなる状態を模式的に示す図である。上面側から見たときの状態は、図５（ａ）の状態と同等であるため、図６（ａ）は、図５（ａ）と同じである。図６（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図６（ａ）に対応する第１の側面図と第２の側面図である。図６（ｂ）に示すように、中心点Ｐ１からＸ方向にΔＸ１だけずれた位置に集中荷重Ｆ２が加わってしまうと、振動子３がＲｘ１方向に簡単に傾いてしまい、凸部１ｄのロータ４に対する良好な接触状態が得られなくなる。また、図６（ｃ）に示すように、中心点Ｐ１に集中荷重Ｆ３が加わっているが、その方向がＸ方向から角度θだけずれている場合も同様に、振動子３がＲｘθ方向に簡単に傾いてしまい、凸部１ｄのロータ４に対する良好な接触状態が得られなくなる。
【００３９】
更に、図５で説明した点加圧の場合には、ロータ４の接触面に摩擦駆動力が作用した際に振動子３の姿勢を保持するための支持剛性が非常に小さい。そのため、振動子３がロータ４の摩擦摺動面に対して簡単に傾き或いは倒れてしまうことで、凸部１ｄとロータ４との接触状態が不安定になり、その結果、出力が低下してしまう。
【００４０】
このような問題を解決するため、第１実施形態では、振動子３の上面（圧電素子２の上面）をロータ４と平行に配置された加圧部材５の下面（当接部）で面加圧することにより、振動子３の姿勢を加圧部材５の下面に倣わせて安定化させる構造を採用している。以下に、この構造の利点について説明する。
【００４１】
図１（ａ）に示したように、振動型アクチュエータ１００では、単一部材であるロータ４の円周上に３つの駆動ユニット２００を等間隔で配置し、各振動子３の上面（凸部１ｄの反対側の圧電素子２の上面）に当接するように、環状の単一部材である加圧部材５を配置している。ここで、それぞれの振動子３の高さ（凸部１ｄの先端面から圧電素子２の上面までの距離）は同一になるように寸法管理されているため、各振動子３の上面に当接した加圧部材５は、ロータ４の摩擦摺動面と平行になる。なお、加圧部材５は、圧電素子２の上面全体に当接した状態で振動子３に励起される振動を妨げることのないように、樹脂等の材料からなる。
【００４２】
この状態で加圧バネ９により振動子３をロータ４に対して押し当てると、凸部１ｄは、振動板１の振動板本体部１ａとほぼ面積の等しい圧電素子２の上面全体から加えられる加圧力によってロータ４の摩擦摺動面に当接する。このとき、振動子３の姿勢は、圧電素子２の上面が加圧部材５との接触面に倣うように規制されることで安定する。その結果、振動子３をロータ４の摩擦摺動面に対して平行な状態に維持することができると共に、図５に示したＲｘ方向とＲｙ方向の支持剛性を大きくすることができる。よって、ロータ４の駆動時に反転等で大きな反力が振動子３に作用しても、凸部１ｄとロータ４との接触が不安定になることがなく、安定した出力を得ることができる。
【００４３】
なお、第１実施形態では、ロータ４が回転するとして説明したが、これに限定されず、例えば、ロータ４が外部部材に固定され、振動子３が設けられた固定部材８が回転する構成としてもよい。また、振動型アクチュエータ１００を、３つの振動子３を備える構成としたが、これに限定されず、１つ又は複数の振動子３を備える構成であってもよい。
【００４４】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る振動型アクチュエータは、第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１００と比較すると、振動型アクチュエータ１００を構成する加圧部材５に代えて以下に説明する加圧部材１５を用いる点で異なっている。そして、加圧部材１５以外の第２実施形態に係る振動型アクチュエータの構成要素は、振動型アクチュエータ１００の構成要素と同じである。よって、以下の説明では、加圧部材１５の構造と加圧部材１５を用いることで得られる効果を中心に説明を行い、既に説明した共通する構成要素についての説明を省略する。
【００４５】
図７（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する駆動ユニット２００Ａの概略構造を示す正面図であり、図１（ｂ）と同じ視点で描かれている。図７（ｂ）は、振動子３に対する加圧部材１５の当接状態を模式的に示す上面図（平面図）である。
【００４６】
加圧部材１５において振動子３と対向する部分には、圧電素子２の長手方向端の接触領域Ａ（斜線領域）において圧電素子２に当接する２カ所の突起部１５ａが形成されている。なお、加圧部材１５に対して３つの駆動ユニット２００Ａが配置されるため（図１（ａ）参照）、突起部１５ａは、加圧部材１５全体では６カ所に設けられる。このように振動子３と加圧部材１５との接触領域をできる限り小さくすることによって、加圧部材１５を構成する材料によって振動子３の振動が阻害されることを回避することができる。
【００４７】
また、振動子３の凸部１ｄがロータ４と当接する部分が、駆動方向において、加圧部材５が振動子３に当接する部分である接触領域Ａよりも内側に位置する構造となっている。これにより、振動子３がロータ４に対して押し当てられているときの振動子３の姿勢をより安定な姿勢とすることができる。
【００４８】
図８は、駆動ユニット２００Ａにおいて振動子３がロータ４に押し当てられている状態を説明する図である。図８（ａ）は、図７（ｂ）と同様の上面図であり、加圧部材１５が振動子３と接触する接触領域Ａと振動子３の構造との関係を説明する図である。図８（ｂ）は、理想的な状態で加圧部材１５が振動子３をロータ４に押し当てている状態を示す側面図である。図８（ｃ）は、加圧部材１５とロータ４とが平行に設置されていない状態を仮定した場合の、振動子３とロータ４との接触状態を模式的に示す側面図である。
【００４９】
図８（ａ）に示すように、加圧部材１５の突起部１５ａが振動子３（圧電素子２）と当接する部分である２つの接触領域Ａを結んで形成される領域のうち、面積が最も大きい領域である、最外形（第１の領域）を加圧力作用領域Ｂとする。加圧力作用領域Ｂは、加圧バネ９による加圧部材１５からの加圧力が振動子３に作用する領域である。また、振動子３の凸部１ｄにおけるロータ４との接触部を結んで形成される領域のうち、面積が最も大きい領域である、最外形（第２の領域）を、駆動接触領域Ｃとする。第２実施形態では、第１の領域が第２の領域よりも大きくなるように設定されており、より好ましい形態として、駆動接触領域Ｃが加圧力作用領域Ｂの内側に位置するように設定されている。
【００５０】
これは、振動子３の姿勢を加圧部材１５に倣わせるための必須条件である。即ち、第２実施形態に係る振動型アクチュエータでは、図８（ｂ）に示すように、加圧部材１５と振動子３とロータ４とが平行になる姿勢を保っていることが望ましい。つまり、振動子３の凸部１ｄの先端面全体がロータ４の摩擦面と均一に接触すると同時に、加圧部材１５の突起部１５ａの先端面全体が振動子３（圧電素子２）の上面と均一に当接している状態となっていることが望ましい。しかし、加圧部材１５とロータ４のそれぞれの姿勢は個別に決定されるため、加圧部材１５、振動子３及びロータ４が揃って自然に平行になるように組み立てられることはまれである。したがって、傾きの自由度を持っている振動子３が、加圧部材１５又はロータ４のいずれか一方に倣う姿勢で落ち着いた状態に保持されるようにする必要がある。
【００５１】
そこで、図８（ａ），（ｂ）に示す通り、駆動接触領域Ｃの幅Ｗ１より加圧力作用領域Ｂの幅Ｗ２が大きく、且つ、加圧バネ９による加圧力が作用する方向から見たときに加圧力作用領域Ｂが駆動接触領域Ｃを完全に包含するように、形状設計がなされている。これにより、仮に加圧部材１５とロータ４とが平行に設置されていないために振動子３がロータ４の摩擦面に倣うように傾いても、図８（ｃ）に示すように、振動子３にはＦ４×Ｌの回転モーメントがＱ点に作用する。その結果、振動子３は加圧部材１５に倣う姿勢で安定するようになる。なお、逆の場合（振動子３が加圧部材１５との接触面（第１の領域：接触領域Ａ）に倣うように傾き、駆動接触領域Ｃ側のＱ点に集中荷重が掛かっている場合等）には、振動子３を傾かせる回転モーメントは発生しない。
【００５２】
振動子３が２つの部材（ロータ４、加圧部材１５）に挟持されて姿勢が定まる場合、振動子３の姿勢を倣わせようとする側との接触領域を広くし、加圧方向から見たときに他方側の接触領域を完全に包含するようにする。これにより、振動子３を意図する側の面に倣わせることができる。これは、ロータ４の駆動方向についても同様であり、平面図で見た場合に、図８（ａ）に示すように、加圧力作用領域Ｂが駆動接触領域Ｃを完全に包含するように設定される。
【００５３】
なお、第２実施形態のように、加圧力作用領域Ｂの重心が駆動接触領域Ｃの内部に位置する構成とすることで、上記の振動子３を意図する側の面に倣わせる効果をより効果的に得ることができる。第２実施形態では、振動子３がロータ４に対して円形の２カ所（２カ所の凸部１ｄの先端面）で当接する形態を示しているが、接触面の数や形状等はこれに限定されるものではない。また、加圧部材１５の振動子３に対する当接面の数や形状についても、上述の加圧力作用領域Ｂと駆動接触領域Ｃとの関係が成り立つものであればよく、上記構成に限定されるものではない。
【００５４】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る振動型アクチュエータは、第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１００とは、振動型アクチュエータ１００を構成する支持部材６に代えて、以下に説明する支持部材１６を用いる点で異なっている。そして、支持部材１６以外の第３実施形態に係る振動型アクチュエータの構成要素は、振動型アクチュエータ１００の構成要素と同じである。よって、以下、支持部材１６の構造と支持部材１６を用いることで得られる効果を中心に説明を行い、既に説明した共通する構成要素についての説明を省略する。
【００５５】
図９（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する支持部材１６に振動子３を接合した状態を示す正面図であり、図９（ｂ）は、支持部材１６の構造を示す斜視図である。支持部材１６は、取付部１６ａ、支持部１６ｂ、支持腕部１６ｃ及びビス穴１６ｄを有し、これらはそれぞれ、第１実施形態で説明した支持部材６の取付部６ａ、支持部６ｂ、支持腕部６ｃ及びビス穴６ｄに対応する。
【００５６】
支持部材１６と第１実施形態で用いた支持部材６との相違点は、固定部材８へ取り付けるためのビス穴の形状である。即ち、支持部材６ではビス穴６ｄを丸穴としたのに対して、支持部材１６のビス穴１６ｄは、振動子３をロータ４に押し当てる方向と平行な方向に長い長穴としている。これにより、支持部材１６と一体的に接合された振動子３を駆動ユニットに組み込んで固定する際に、振動子３をロータ４に押し当てる方向で振動子３の位置を調節することができる。
【００５７】
例えば、振動型アクチュエータ１００を構成する部品については、ロータ４の厚さのバラつきや支持部材６のビス穴６ｄの位置誤差、固定部材８に設けられたビス穴の位置誤差等（以下「寸法ばらつき」という）がある。そのため、振動型アクチュエータ１００では、振動子３を駆動ユニット２００に組み込む際に、寸法ばらつきにより、ロータ４の摩擦面に対する振動子３の組み込み位置にばらつきが生じるおそれがある。そこで、第１実施形態では、支持部材６の支持部６ｂが撓んで寸法ばらつきを吸収することで、振動子３をロータ４に押し当てる加圧力に影響が出ないように設計されている。これに対して、第３実施形態は、寸法ばらつきの影響を可能な限り無くすことを目的としている。
【００５８】
支持部材１６を用いた駆動ユニットの組み立ては、以下の通りにして行われる。先ず、固定部材８の鍔部８ｂに形成されたＶ溝に所定数のボール７を周方向に略等間隔で並べ、ロータ４に形成されたＶ溝にボール７が当接するようにロータ４を載せる。振動子３と支持部材１６とを予め溶接等で接合しておき、これを振動子３の凸部１ｄの先端面がロータ４の摩擦面に当接するように設置する。このとき、支持部材１６を大まかに位置合わせして、ビス１１で仮止めする。次に、加圧部材５を振動子３の圧電素子２の上面に載せ、加圧バネ９とバネ保持部材１０を設置して、振動子３に加圧力を付与する。この状態で、仮止めしていたビス１１を緩め、支持部材１６（支持部１６ｂ）の撓みがなくなるように支持部材１６の位置を再調整する。そして、ビス１１を締め直して支持部材１６を強固に固定する。 
【００５９】
これにより、駆動ユニットの組み立て時に生じる支持部材１６の不要な撓みをほぼ無くすことができ、また、部品精度に起因して各振動子３のロータ４に対する加圧力にむらが生じることを回避することができる。こうして、安定した駆動性能を得ることができる。
【００６０】
＜第４実施形態＞
第４実施形態に係る振動型アクチュエータは、第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１００とは、振動型アクチュエータ１００にはない以下に説明する絶縁部材１２を備える点で異なっている。絶縁部材１２以外の第４実施形態に係る振動型アクチュエータの構成要素は、振動型アクチュエータ１００の構成要素と同じである。よって、以下、絶縁部材１２の構造と絶縁部材１２を用いることで得られる効果を中心に説明を行い、共通する構成要素についての説明を省略する。
【００６１】
図１０（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する駆動ユニット２００Ｂの概略構造を示す正面図であり、図１０（ｂ）は、駆動ユニット２００Ｂの断面図である。駆動ユニット２００Ｂは、振動子３と加圧部材５との間に配置された絶縁部材１２を有しており、その他の構成部材は第１実施形態で説明した駆動ユニット２００の構成部材と同じである。
【００６２】
第１実施形態では、振動子３の圧電素子２の上面に樹脂等で構成された加圧部材５を直接接触する構成とした。これに対して、第４実施形態では、加圧部材５を構成する材料を限定することなく、振動子３の振動を妨げずに振動子３の姿勢維持を可能にすることを目的としている。そのために、絶縁部材１２には、振動子３の振動を拘束することなく、当接状態を維持することができる材料が用いられ、具体的には、フェルトやモルトプレーン等が用いられる。
【００６３】
絶縁部材１２は、加圧部材５と振動子３との間で圧縮された状態で設置されるため、厚さ方向の弾性率が初期値（駆動ユニット２００Ｂに組み込む前の状態での弾性率）よりも高くなる。よって、振動子３を圧電素子２側から支える剛性を高めることができる。これにより、絶縁部材１２を配置しても、加圧部材５による振動子３の姿勢保持能力を損なうことなく、振動子３の振動を阻害しない保持構造を実現することができる。
【００６４】
＜第５実施形態＞
第５実施形態に係る振動型アクチュエータは、第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１００とは、振動型アクチュエータ１００の加圧部材１５及び振動子３に代えて、以下に説明する加圧部材２５及び振動子２３を備える点で異なっている。加圧部材２５及び振動子２３以外の第５実施形態に係る振動型アクチュエータの構成要素は、振動型アクチュエータ１００の構成要素と同じである。よって、以下、加圧部材２５と振動板２１の構造と、加圧部材２５と振動子２３を用いることで得られる効果を中心に説明を行い、共通する構成要素についての説明を省略する。
【００６５】
図１１（ａ）は、本発明の第５実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する加圧部材２５の部分的な構造を示す正面図である。図１１（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の第５実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動子２３の概略構造を示す図であり、図１１（ｂ）は平面図、図１１（ｃ）は側面図、図１１（ｄ）は正面図である。第５実施形態は、加圧部材２５により振動子２３の姿勢を拘束する部分が、振動子２３に励起される複数の振動モードに共通する節部となっていることを特徴とする。
【００６６】
振動子２３を構成する振動板２１は、振動板本体部２１ａと、振動板本体部２１ａの長手方向端に延出した振動板腕部２１ｂとを有する。振動子２３は、５次の面外屈曲振動モードＭ１と、２次の面外屈曲振動モードＭ２とが励起されるように設計されている。そのため、振動板本体部２１ａの長手方向長さは、第１実施形態で説明した振動板１の振動板本体部１ａの長手方向長さよりも長くなっており、圧電素子２２の形状も、振動板本体部２１ａの形状に合わせて、平面視で矩形形状に設定されている。
【００６７】
図１１（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、振動モードＭ１では５カ所に節部（節線Ｎｍ１）が形成され、振動モードＭ２では２カ所の節部（節線Ｎｍ２）が形成される。これらの節線が交差する部分（節点Ｎｍ１２）が１０カ所に形成され、これら１０カ所の節点Ｎｍ１２では、振動モードＭ１，Ｍ２を同時に励起しても、振動変位は現れない。よって、加圧部材２５を節点Ｎｍ１２に押し当てても、振動子２３の振動に実質的な影響はない。
【００６８】
そこで、１０カ所の節点Ｎｍ１２のうち、第２実施形態で説明した加圧力作用領域を最大にする４点を選択し、これら４点を加圧部材２５と当接させる加圧力作用領域Ｄとする。そのために、図１１（ａ）に示すように、加圧部材２５において振動子３と対向する部分には、圧電素子２２の長手方向端の加圧力作用領域Ｄにおいて圧電素子２２に当接する４カ所の突起部２５ａが形成されている。なお、第５実施形態に係る振動型アクチュエータにおいても、加圧部材２５は単一部材であるため、３つの振動子２３に対応させて、加圧部材２５全体では１２カ所に突起部２５ａが形成されている。第５実施形態によれば、振動子２３の振動に影響を与えることなく、振動子２３を加圧部材２５に倣わせるようにして保持することができる。
【００６９】
＜第６実施形態＞
上述した第１乃至第５実施形態では、本発明に係る振動型アクチュエータをロータ４を回転させる回転型駆動装置として具現化した。これに対して、第６実施形態及び後述の第７実施形態に係る振動型アクチュエータは、本発明に係る振動型アクチュエータを被駆動体であるスライダを直線方向で往復させるリニア駆動装置として具現化する。 
【００７０】
図１２は、本発明の第６実施形態に係る振動型アクチュエータ１００Ａの概略構造を示す図であり、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は正面図である。振動型アクチュエータ１００Ａの基本的な構造は、第１実施形態と同様である。振動型アクチュエータ１００Ａを構成する固定部材３８は、底壁部３８ａと側壁部３８ｂとを有し、断面コの字形状で、スライダ３４の駆動方向であるＸ方向に長い略直方体の形状を有する。４つの振動子３３はそれぞれ、支持部材６と同等の支持部材３６に接合され、４つの支持部材３６はそれぞれ、固定部材３８の側壁部３８ｂに固定されている。振動子３３は、例えば、第５実施形態で説明した振動子２３と同等である。
【００７１】
スライダ３４は、駆動方向であるＸ方向に長い略直方体の形状を有し、複数のボール３７を介して固定部材３８の底壁部３８ａと接している。なお、複数のボール３７はそれぞれ、固定部材３８の底壁部３８ａの上面とスライダ３４の底壁部３８ａ側の面のそれぞれに形成されたＸ方向に延在する不図示のＶ溝に挟持されている。こうして、転がりの軸受けが形成されることにより、スライダ３４は駆動方向であるＸ方向に移動可能となる。加圧バネ３９は、バネ保持部材４０に保持されて、加圧部材３５を介して圧電素子２２の上面と当接することで、振動子３３をスライダ３４へ押し当てている。なお、図１２（ａ）では、バネ保持部材４０と加圧バネ３９の図示を省略し、バネ保持部材４０と加圧部材３５を破線で示している。
【００７２】
４つの振動子３３の高さ（スライダ３４との接触面から加圧部材３５との接触面までの厚さ）は同一となるように寸法管理されている。そのため、振動子３３を構成する圧電素子に当接している加圧部材３５は、スライダ３４の摩擦面と略平行な状態に維持される。よって、加圧部材３５に姿勢を拘束される振動子３３もスライダ３４と平行な姿勢を維持することができ、これにより、安定した接触状態を実現して、安定した駆動特性を得ることができる。なお、ここでは、４つの振動子３３で振動型アクチュエータを構成したが、振動子３３の数はこれに限定されるものではない。
【００７３】
＜第７実施形態＞
第７実施形態に係る振動型アクチュエータは、第６実施形態に係る振動型アクチュエータ１００Ａを構成する加圧部材３５の形状を変更した加圧部材４５を備えている。加圧部材４５以外の第７実施形態に係る振動型アクチュエータの構成要素は、第６実施形態に係る振動型アクチュエータ１００Ａの構成要素と同じである。よって、以下、加圧部材４５と、加圧部材４５を用いることで得られる効果を中心に説明を行い、共通する構成要素についての説明を省略する。
【００７４】
図１３は、本発明の第７実施形態に係る振動型アクチュエータ１００Ｂの概略構造を示す図であり、図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は正面図、図１３（ｃ）は部分断面図である。加圧部材４５には、図１３（ｃ）に示すように、振動子３３との接触部となる突起部４５ａが設けられている。突起部４５ａは、各振動子３３の圧電素子の中心近傍に当接するように、各振動子３３に対して１カ所ずつ設けられている。ここで、突起部４５ａは、スライダ３４の駆動方向であるＸ方向での幅は短く、一方、Ｘ方向と直交する振動子３３の幅方向であるＹ方向では、振動子３３の幅とほぼ同じ寸法に設計されている。 
【００７５】
つまり、加圧部材４５が振動子３３に当接して加圧力を作用させる加圧力作用領域は、スライダ３４の駆動方向（Ｘ方向）における振動子３３の中心近傍である。同時に、加圧部材４５の加圧力作用領域は、スライダ３４の駆動方向と振動子３３をスライダ３４に押し当てる方向の両方向と直交する方向おいて、スライダ３４と当接する振動子３３の凸部の面積よりも広い。
【００７６】
よって、振動子３３は、幅方向の傾き（ロール方向）に対してのみ加圧部材４５に倣って姿勢が拘束されるが、駆動方向の前後の傾き（ピッチング）に対しては、スライダ３４の摩擦面に追従することができる自由度を持つ。このような構造は、振動子３３に加わる駆動反力やスライダ３４から伝達される外力等が比較的小さく、振動子３３の姿勢を安定化する上でこれらの力による影響が小さい振動型アクチュエータに対しては非常に有効となる。なお、加圧部材４５の構造は、本実施形態のようなリニア駆動装置に限らず、第１実施形態で説明した回転型駆動装置にも適用することができる。
【００７７】
＜第８実施形態＞
ここでは、上述した本発明の実施形態に係る種々の振動型アクチュエータを撮像装置に応用した例について説明する。図１４は、本発明の実施形態に係る撮像装置８０の概略構成を示す上面図である。撮像装置８０は、カメラ本体８３とレンズ鏡筒８７とを備える。カメラ本体８３は、電源ボタン８１と、レンズ鏡筒８７を通過した光が結像した光学像を電気信号に変換する撮像素子８２とを備える。レンズ鏡筒８７は、レンズ８４と、駆動ユニット８６を有する振動型アクチュエータ８５とを備える。振動型アクチュエータ８５及び駆動ユニット８６はそれぞれ、例えば、第１実施形態で説明した振動型アクチュエータ１００及び駆動ユニット２００である。
【００７８】
レンズ鏡筒８７は、交換レンズとしてカメラ本体８３に対して取り換え可能であり、撮影対象に合わせて適したレンズ鏡筒８７をカメラ本体８３に取り付けることができる。レンズ８４は、例えば、撮像画角を変化させるズームレンズ、又は、被写体に対してピントを合わせるフォーカスレンズである。撮像装置８０では、３つ（１つは不図示）の駆動ユニット８６が不図示の被駆動体を駆動し、この被駆動体がギア又はカムを駆動することによって、レンズ８４を保持した不図示の保持部材を光軸方向に移動させる。これにより、安定したレンズ駆動が可能な、信頼性の高い撮像装置８０を実現することができる。
【００７９】
なお、駆動ユニット８６は、撮像素子８２に結像する光学像の像ぶれを補正するための像ぶれ補正用レンズの駆動に用いることもできる。この場合、例えば、２つの駆動ユニット８６を用いて、光軸と直交する面内の直交する２方向のそれぞれに任意に像ぶれ補正用レンズを移動させる構成とすればよい。また、像ぶれを補正するために、像ぶれ補正用レンズに代えて、撮像素子８２を光軸と直交する面内の直交する２方向のそれぞれに任意に移動させる構成としてもよい。
【００８０】
＜第９実施形態＞
ここでは、上述した本発明の実施形態に係る種々の振動型アクチュエータを自動ステージに応用した例について説明する。図１５は、本発明の実施形態に係る自動ステージ９６を有する顕微鏡９０の外観斜視図である。顕微鏡９０は、撮像素子と光学系を内蔵する撮像部９２と、Ｘ−Ｙ面内で移動されるステージ９４を有する自動ステージ９６を備える。自動ステージ９６の詳細な構成の図示は省略するが、自動ステージ９６は、ステージ９４を被駆動体として駆動する少なくとも２つの駆動ユニットを備える。少なくとも１つの駆動ユニットは、ステージ９４のＸ方向駆動に用いられ、少なくとも１つの別の駆動ユニットは、ステージ９４のＹ方向駆動に用いられる。
【００８１】
被観察物をステージ９４上に載置し、拡大画像を撮像部９２で撮影する。観察範囲が広範囲にある場合には、自動ステージ９６を駆動して、被観察物をＸ方向やＹ方向に移動させて被観察物を移動させることにより、多数の撮影画像を取得する。撮影された画像を不図示のコンピュータで画像処理により結合させることで、観察範囲が広範囲で、高精細な１枚の画像を取得することができる。
【００８２】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１，２１    振動板
２，２２    圧電素子
３，２３    振動子
４    ロータ（被駆動体）
５，１５，２５，３５    加圧部材
６，１６，３６    支持部材
７，３７    ボール
８，３８    固定部材
９，３９    加圧バネ
１０，４０    バネ保持部材
８０    撮像装置
９６    自動ステージ
１００，１００Ａ，１００Ｂ    振動型アクチュエータ
２００，２００Ｂ    駆動ユニット
【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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