(57)【要約】【課題】圧電素子と弾性部材を貼り合わせた振動子を用いる振動型アクチュエータにおいて、圧電素子と弾性部材との剥がれを起きにくくすること。【解決手段】超音波モータ１は、圧電素子１１１と弾性部材１１２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に圧接させる加圧部材１３を備える。弾性振動部１１２ａは圧電素子１１１とともに振動し、被加圧部１１２ｃは弾性振動部１１２ａからＤ１方向に延出して、加圧部材１３による加圧力を受ける。振動子ホルダ１４は加圧部材１３を介して振動子１１を保持する。Ｄ１方向及び加圧方向（Ｄ２方向）と直交する方向から見た場合、振動子ホルダ１４にて加圧部材１３と接続される部分は傾斜部１４ａとしてＤ１方向と異なる方向に形成されているので、弾性部材１１２を圧電素子１１１から剥がす方向とは逆方向に作用するモーメントが予め与えられる。【選択図】図１
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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、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ており、
前記加圧部材は、前記被加圧部に対して、前記弾性部材を前記圧電素子から剥がす方向とは逆方向に作用するモーメントを予め与えることを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項２】
前記振動子が前記被駆動部材に圧接される前の第１状態において、前記被加圧部が延出する側で前記圧電素子と前記弾性部材との境界部の端点に作用しているモーメントであって、前記弾性部材を前記圧電素子が貼り付けられている側に曲げようとする方向に作用するモーメントを第１モーメントとし、
前記振動子が前記被駆動部材に圧接された後の第２状態において、前記第１状態と比べて前記境界部の端点にて新たに生じるモーメントであって、前記弾性部材を前記圧電素子から剥がす方向に作用するモーメントを第２モーメントとし、
前記第１モーメントを前記第２モーメントに平行な方向へ投影したモーメントを第３モーメントとするとき、
前記第３モーメントの向きが前記第２モーメントと逆向きであ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】
前記第３モーメントの大きさは前記第２モーメントの大きさ以上であ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】
前記加圧部材を介して前記振動子を保持する保持部材を備え、
前記弾性部材にて前記被加圧部が延出する方向及び前記加圧力の方向に直交する方向から見た場合、前記境界部の端点に対して、前記保持部材にて前記加圧部材と接続される部分は、前記被加圧部が延出する方向とは異なる方向に形成されることによって、前記第１モーメントが予め与えられることを特徴とする請求項２または３に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記保持部材にて前記加圧部材と接続される部分には、傾斜部または曲面部または凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項６】
前記弾性部材にて前記被加圧部が延出する方向及び前記加圧力の方向に直交する方向から見た場合、前記保持部材にて前記加圧部材と接続される部分は、前記加圧力の方向と直交する方向に形成されており、前記被加圧部に傾斜部が設けられることによって、前記第１モーメントが予め与えられることを特徴とする請求項４に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項７】
前記加圧部材を介して前記振動子を保持する保持部材を備え、
前記弾性部材にて前記被加圧部が延出する方向及び前記加圧力の方向と直交する方向から見た場合、前記境界部の端点に対して、前記保持部材にて前記加圧部材と接続される部分は、前記被加圧部が延出する方向と平行な方向に形成されており、前記加圧部材は前記被加圧部に接続される部分と前記保持部材に接続される部分との間に屈曲部を有することによって、前記第１モーメントが予め与えられることを特徴とする請求項２または３に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項８】
前記弾性部材は、前記圧電素子と共に振動する弾性振動部と、前記被駆動部材に圧接される接触部を備え、
前記被加圧部は前記弾性振動部から延出していることを特徴とする請求項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。
【請求項９】
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８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１から９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１１】
前記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１０に記載の光学機器。
【請求項１２】
請求項１から９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が発生する。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。
【０００６】
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。本発明の目的は、圧電素子と弾性部材を貼り合わせた振動子を用いる振動型アクチュエータにおいて、圧電素子と弾性部材との剥がれを起きにくくすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る装置は、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、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ており、前記加圧部材は、前記被加圧部に対して、前記弾性部材を前記圧電素子から剥がす方向とは逆方向に作用するモーメントを予め与える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、弾性部材を圧電素子が貼り付けられた側と反対側に曲げようとするモーメントを低減することにより、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できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態の超音波モータを表す分解斜視図である。
【図２】第１実施形態の超音波モータを表す説明図である。
【図３】第１実施形態の振動子を表す図である。
【図４】第１実施形態の振動子に作用するモーメントを表す説明図である。
【図５】シミュレーション結果を説明する図である。
【図６】撮像装置の外観を表す斜視図である。
【図７】第１実施形態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実施形態の超音波モータを表す分解斜視図である。
【図９】第２実施形態の超音波モータを表す説明図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の超音波モータを表す分解斜視図である。
【図１１】第３実施形態の超音波モータを表す説明図である。
【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説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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カメラ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、レンズやプリズム等の光学素子の駆動装置、レンズ鏡筒等の光学機器、撮像装置が含まれる。なお、各実施形態では振動型アクチュエータとして超音波モータを例示する。
【００１１】
［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と、超音波モータ１を用いたレンズ駆動装置について説明する。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。
【００１２】
図３（Ａ）を参照して振動子１１について説明する。図３（Ａ）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である。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。
【００１３】
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方向（図３（Ａ）のＤ１方向）に相対駆動する。弾性部材１１２は、弾性振動部１１２ａ、複数の接触部１１２ｂ、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１１の伸縮により圧電素子１１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。
【００１４】
超音波モータ１で駆動対象を駆動する場合、駆動制御部は圧電素子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（以下、第１の振動を「送り振動」といい、第２の振動を「突き上げ振動」という）が励振される。図３（Ｂ）は、被駆動部材１２を駆動するために送り振動が励振されている振動子１１を表す模式図である。図３（Ｃ）は、被駆動部材１２を駆動するために突き上げ振動が励振されている振動子１１を表す模式図である。
【００１５】
図３（Ｂ）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、駆動対象の相対駆動方向（図中Ｄ１方向）と略平行である。また、図３（Ｃ）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３（Ｂ）に示す送り振動と、図３（Ｃ）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（Ａ）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に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次共振振動モードを用いる。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。
【００１６】
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、例えばステンレス鋼製の角材であり、振動子１１の振動により振動子１１に対して所定の方向（図中Ｄ１方向）に相対駆動される。複数の加圧部材１３は、例えばステンレス鋼製の平板から形成した板ばねである。その弾性変形により、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の一端部と被加圧部１１２ｃは、例えば溶接により接続される。さらに加圧部材１３の他端部と振動子ホルダ１４は、締結部材１５により接続される。振動子ホルダ１４は、例えば樹脂製の保持部材である。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、振動子１１を保持する。なお、超音波モータ１では、加圧部材１３として板ばねを用いる。これに限らず、加圧力を生じるものであれば板ばねに限らず、例えばコイルばねや磁石を用いてもよい。また、超音波モータ１では、加圧部材１３を用いて振動子ホルダ１４と振動子１１との保持を行っている。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生じ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の保持に別途機構を用いてもよい。
【００１７】
超音波モータ１の特徴として、振動子ホルダ１４にて、加圧部材１３の一部が接続される部分には複数の傾斜部（斜面部）１４ａが形成されている。傾斜部１４ａは、Ｄ１方向及びＤ２方向に直交する方向から見た場合に被加圧部１１２ｃが延出する側に位置し、Ｄ１方向及びＤ２方向に対して所定の傾きの傾斜面を有する。所定の傾きとは、Ｄ１方向及びＤ２方向に直交する方向から見た場合に、傾斜部１４ａにそれぞれ締結固定される加圧部材１３を逆ハの字状に配置するための角度に相当する。加圧部材１３にて傾斜部１４ａに締結されていない一端部と、被加圧部１１２ｃとが接続され、加圧部材１３の他端部と振動子ホルダ１４の傾斜部１４ａが接続される。さらに接触部１１２ｂを被駆動部材１２に対して圧接させることで超音波モータ１が構成される。
【００１８】
図２（Ａ）は、超音波モータ１において、複数の接触部１１２ｂが被駆動部材１２に圧接される前の第１状態を示す側面図である。第１状態において、加圧部材１３は、振動子ホルダ１４に接続される部分が振動子ホルダ１４に設けられた傾斜部１４ａに沿うために弾性変形する。圧電素子１１１と弾性部材１１２が貼り付けられている領域のうち、弾性振動部１１２ａ上で被加圧部１１２ｃが接続する部位に最も近い境界部の端点をそれぞれ点Ｐとする。点Ｐには、加圧部材１３の弾性変形の反力によりモーメントが作用する。以下、第１状態において点Ｐに作用しているモーメントを第１モーメントと呼ぶ。第１モーメントは、被加圧部１１２ｃに対して、弾性部材１１２を圧電素子１１１から剥がす方向とは逆方向に作用するモーメントとして予め与えられる。
【００１９】
図４（Ａ）を参照して、第１モーメント（Ｍ１と記す）について説明する。図中、弾性振動部１１２ａから被加圧部１１２ｃが延出する方向をＤ３方向と定義する。また、Ｄ３方向とＤ２方向（振動子１１の加圧方向）に直交する方向をＤ４方向と定義する。第１モーメントＭ１は、弾性部材１１２を圧電素子１１１が貼り付けられている側に曲げようとする方向に作用する。第１モーメントＭ１の方向は、Ｄ２方向ベクトルとＤ３方向ベクトルとの外積ベクトルであるＤ４方向ベクトルと平行になるよう設計される。ただし、実際には組み立て誤差などが原因で、図４（Ａ）に示すように第１モーメントＭ１の方向がＤ４方向と必ずしも平行にならない場合があり得る。
【００２０】
図２（Ｂ）は、超音波モータ１において、複数の接触部１１２ｂが被駆動部材１２に圧接された後の第２状態を示す側面図である。第２状態において、振動子ホルダ１４は接触部１１２ｂが被駆動部材１２に対して所定の加圧力Ｆ１で圧接されるよう、適切な距離で離間した位置に保持される。加圧力Ｆ１は振動子１１の被加圧部１１２ｃに作用する。この加圧力Ｆ１により点Ｐには新たなモーメントが生じる。以下、加圧力Ｆ１により、第１状態と比べて点Ｐに生じる新たなモーメントを第２モーメントと呼ぶ。図４（Ｂ）に示すように、第２モーメント（Ｍ２と記す）は、弾性部材１１２を圧電素子１１１が貼り付けられている側とは反対側に曲げようとする方向、つまり、弾性部材１１２を圧電素子１１１から剥がそうとする方向に作用する。超音波モータ１では、第２状態において送り振動及び突き上げ振動を振動子１１に励振することで、被駆動部材１２が振動子１１に対して相対駆動される。
【００２１】
次に、第１状態で点Ｐに作用する第１モーメントＭ１と、第２状態で点Ｐにて新たに作用する第２モーメントＭ２について説明する。特に第１モーメントＭ１の作用を説明するため、第１状態において第１モーメントＭ１が発生しない超音波モータを比較例として説明し、本実施形態の超音波モータ１と対比する。
【００２２】
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。振動子５１、被駆動部材５２、加圧部材５３については超音波モータ１の場合と同様である。振動子ホルダ５４は、加圧部材５３を介して振動子５１と接続され、振動子５１を保持する。超音波モータ５は、振動子ホルダ５４にて加圧部材５３が接続される部分５４ａに、傾斜部が形成されていない点で超音波モータ１と相違する。なお、境界部の端点Ｐ、第１状態、第２状態、第１モーメント、第２モーメントの定義については第１実施形態の場合と同様とする。
【００２３】
図１３（Ａ）は第１状態の超音波モータ５を示す側面図である。第１状態において加圧部材５３は弾性変形しない。そのため、点Ｐには、超音波モータ１と異なり、第１モーメントＭ１は作用せず、第１モーメントＭ１の大きさはゼロである。
【００２４】
図１３（Ｂ）は第２状態の超音波モータ５を示す側面図である。第２状態において振動子ホルダ５４は、接触部５１２ｂが被駆動部材５２に対して所定の加圧力Ｆ１で圧接されるように、適切な距離で離間した位置に保持される。第２状態では、被加圧部５１２ｃに加圧力Ｆ１が作用する。そのため、第２状態では第１状態と比べて点Ｐにて新たに第２モーメントＭ２が生じる。第２モーメントＭ２は、弾性部材５１２を圧電素子５１１が貼り付けられている側とは反対側に曲げようとする方向に作用する。
【００２５】
次に、本実施形態の超音波モータ１と比較例の超音波モータ５が、それぞれ第２状態である場合を比較する。上記のように、超音波モータ１の場合、第１状態において点Ｐに第１モーメントＭ１が作用しており、第２状態では第１状態に比べて点Ｐにて新たに第２モーメントＭ２が生じる。他方、超音波モータ５の場合、第１状態において点Ｐに第１モーメントＭ１は働かず、第２状態では第１状態に比べて点Ｐにて新たに第２モーメントＭ２が生じる。超音波モータ５では、第２状態において第２モーメントＭ２のみが点Ｐに作用する。第２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に剥がれ方向の応力集中を引き起こす。この剥がれ方向の応力集中により、圧電素子１１１と弾性部材１１２とが点Ｐから剥がれる可能性がある。以下、点Ｐに作用する、圧電素子１１１と弾性部材１１２の剥がれ方向の応力をσ１と記す。
【００２６】
本実施形態の超音波モータ１では、第２状態において第１モーメントＭ１と第２モーメントＭ２を合成したモーメントが点Ｐに作用する。図４（Ｃ）は、第１モーメントＭ１と第２モーメントＭ２を合成したモーメントが点Ｐに作用している状態を示す。第１モーメントＭ１を、第２モーメントＭ２に平行な方向に投影したモーメントを、第３モーメントＭ３と記す。第３モーメントＭ３の向きは、第２モーメントＭ２とは逆向きである。そのため、第１モーメントＭ１と第２モーメントＭ２との合成の結果として、第３モーメントＭ３は第２モーメントＭ２を低減させる作用をもたらす。これにより、振動子１１１と弾性部材１１２の剥がれ方向の応力集中を抑制し、剥がれ方向の応力σ１を低減することができる。
【００２７】
図４を参照して、第３モーメントＭ３により第２モーメントＭ２が低減され、剥がれ方向の応力σ１が低減される効果について、ＦＥＭ（有限要素法）シミュレーション結果を示す。図５（Ａ）はシミュレーションモデルを示し、圧電素子１１１と弾性部材１１２を表している。境界部の端点Ｐから距離Ｌだけ離れた被加圧部１１２ｃ上の点に加圧力Ｆ１が作用している。この状態で、第３モーメントＭ３（横軸）の増減による、剥がれ方向の応力σ１（縦軸）の変化を計算した結果を図５（Ｂ）に示す。
【００２８】
図５（Ｂ）に示す点線の円形枠Ｓ１は、第３モーメントがＭ３＝０の場合を示しており、比較例の超音波モータ５に相当する。この場合の応力σ１が大きな正の値を示すことから、圧電素子１１１と弾性部材１１２とが剥がれる方向に応力が作用していることが分かる。図５（Ｂ）に示す枠Ｓ２内にて、第３モーメントＭ３を正の方向に大きくすると、応力σ１は次第に小さくなるという結果が得られた。これは、第３モーメントＭ３による第２モーメントＭ２に対する低減効果が発揮され、剥がれ方向の応力集中を抑制し、剥がれ方向の応力σ１が低減することを表している。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】
図５（Ａ）において、加圧力をＦ１とし、点Ｐから加圧中心までの距離をＬとしたとき、第２モーメントＭ２の大きさはＦ１×Ｌにほぼ等しい。そのため、第３モーメントＭ３の大きさがＦ１×Ｌである場合に、第３モーメントＭ３によって第２モーメントＭ２がほぼ相殺される。図５（Ｂ）に示す点線の円形枠Ｓ３は、Ｍ３＝Ｆ１×Ｌの場合に剥がれ方向の応力σ１がゼロに近い値となることを示している。第１モーメントＭ１がＦ１×Ｌ以上である場合には、剥がれ方向の応力σ１は極小値もしくは負の値となる。この場合、圧電素子１１１と弾性部材１１２とが剥がれにくくなる効果が顕著になる。したがって、第３モーメントＭ３の大きさが第２モーメントＭ２の大きさ以上であることが好適な条件である。この条件は後述の実施形態でも同じである。
【００３０】
以上を総括すると、超音波モータ１では第１状態にて加圧部材１３により第１モーメントＭ１が予め付与されている。そして第２状態にて、第１モーメントＭ１を第２モーメントＭ２に平行な方向に投影した第３モーメントＭ３の向きが、第２モーメントＭ２とは逆向きである。これにより、第２状態において、弾性部材１１２を圧電素子１１１が貼り付けられた側とは反対側に曲げようとする第２モーメントＭ２が低減されるので、点Ｐに作用する剥がれ方向の応力σ１が低減される。したがって、圧電素子１１１と弾性部材１１２とが剥がれにくい超音波モータを提供できる。
【００３１】
本実施形態の超音波モータ１では加圧部材１３として板ばねを例示した。加圧部材１３として板ばねを用いることで、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。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配置する必要がないため、部品点数が減り、コスト削減や小型化に寄与する。また、超音波モータ１では、振動子ホルダ１４にて加圧部材１３と接続する部分に傾斜部１４ａを設けている。傾斜部１４ａにより加圧部材１３を弾性変形させることで第１モーメントＭ１が予め発生する。このように、第１モーメントＭ１を発生させるためには、振動子ホルダ１４にて加圧部材１３と接続する部分に傾斜部または曲面部または凹凸部を設ける方法がある。この方法によれば、第１モーメントＭ１を発生させるために別途機構を設ける必要がないので、コスト上昇を抑えつつ、必要な第１モーメントＭ１が得られるという利点がある。
【００３２】
［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。
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、これらの穴部に棒状のガイド部材９１３がそれぞれ挿通されている。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】
鏡筒９１の内部にはレンズホルダ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。この状態で駆動制御部が振動子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１４ｂが設けられている。連結部１４ｂ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。
【００３５】
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、本発明の第２実施形態の超音波モータ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は第１実施形態の場合と同様に、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。圧電素子２１１と弾性部材２１２の材質や、弾性部材２１２の弾性振動部２１２ａ、接触部２１２ｂ、被加圧部２１２ｃが成形されている点については第１実施形態と同様である。超音波モータ２の特徴として、被加圧部２１２ｃに曲げ加工が施されており、被加圧部２１２ｃに傾斜部が設けられていることが、第１実施形態との相違点の１つである。図８に示すように２つの被加圧部２１２ｃは、Ｄ１方向及びＤ２方向から見た場合、ハの字状に形成されている。
【００３８】
超音波モータ２の振動子ホルダ２４は、例えば樹脂製の保持部材であり、加圧部材２３が接続される部分２４ａに傾斜部は形成されていない。つまり、第１実施形態と異なり、部分２４ａはＤ２方向に垂直な平坦面を有する。以下では、第１実施形態の場合と同様に、境界部の端点Ｐ、第１状態、第２状態、第１モーメント、第２モーメント、第３モーメントを定義して要部を説明する。
【００３９】
図９（Ａ）は第１状態の超音波モータ２を示す側面図である。第１状態において、被加圧部２１２ｃに接続されている加圧部材２３の一端部はそれぞれ、傾斜部となっている被加圧部２１２ｃに沿って弾性変形する。このため、点Ｐには、加圧部材２３の弾性変形の反力により第１モーメントＭ１が作用する。第１モーメントＭ１の方向は図４（Ａ）で示した方向と同様である。第１モーメントＭ１は、弾性部材２１２を圧電素子２１１が貼り付けられている側に曲げようとする方向に作用する。
【００４０】
図９（Ｂ）は第２状態の超音波モータ５を示す側面図である。第２状態において、振動子ホルダ２４は、接触部２１２ｂが被駆動部材２２に対し所定の加圧力Ｆ１で圧接されるように、適切な距離で離間した位置に保持される。加圧力Ｆ１は振動子１１の被加圧部１１２ｃに作用し、この加圧力Ｆ１により点Ｐには新たに第２モーメントＭ２が生じる。第２モーメントＭ２の方向は図４（Ｂ）で示した方向と同様である。第２モーメントＭ２は、弾性部材２１２を圧電素子２１１が貼り付けられている側とは反対側に曲げようとする方向に作用する。第２状態において送り振動と突き上げ振動を振動子２１に励振することで、被駆動部材２２が振動子２１により相対駆動される。
【００４１】
超音波モータ２にて、第１状態では点Ｐに第１モーメントＭ１が作用しており、第２状態では第１状態に比べて点Ｐにて新たに第２モーメントＭ２が生じる。第１モーメントＭ１を第２モーメントＭ２と平行な方向に投影した第３モーメントＭ３の向きは、図４（Ｃ）で示したように第２モーメントＭ２とは逆向きである。そのため、第３モーメントＭ３により第２モーメントＭ２に対する低減効果が得られる。すなわち、第１実施形態の場合と同様に、超音波モータ２にて、第２モーメントＭ２を第３モーメントＭ３により低減することで、剥がれ方向の応力集中を抑制し、剥がれ方向の応力σ１を低減することができる。第２状態において、弾性部材２１２を圧電素子２１１が貼り付けられた側とは反対側に曲げようとする第２モーメントＭ２が低減されるので、圧電素子２１１と弾性部材２１２とが剥がれにくい超音波モータを提供できる。
【００４２】
超音波モータ２では、弾性部材２１２の被加圧部２１２ｃに曲げ加工で傾斜部が設けられている。この傾斜部によって加圧部材２３を弾性変形させ、第１モーメントＭ１が予め発生する。この場合、第１モーメントＭ１を発生させるために別途機構を設ける必要がないので、コスト上昇を抑えつつ必要な第１モーメントＭ１を得ることができる。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。
【００４３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態の超音波モータ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、締結部材３５により構成される。振動子３１の構造及び振動子３１に励振する振動に関しては第１実施形態の場合と同様である。以下では、第１実施形態との相違点を主に説明する。
【００４４】
加圧部材３３は、例えばステンレス鋼製の板ばねである。加圧部材３３の弾性変形により、振動子３１を被駆動部材３２に圧接するための加圧力が生じる。超音波モータ３の特徴として、加圧部材３３は曲げ加工が施されてヘの字形状に屈曲している（屈曲部３３ａ参照）。被加圧部３１２ｃと接続される部分と、振動子ホルダ３４に接続される部分との間に屈曲部３３ａが形成されることによって所定の角度が設けられている。振動子ホルダ３４は、例えば樹脂製の保持部材であり、第２実施形態の場合と同様に加圧部材３３が接続される部分３４ａに傾斜部は形成されていない。以下では、第１及び第２実施形態の場合と同様に、境界部の端点Ｐ、第１状態、第２状態、第１モーメント、第２モーメント、第３モーメントを定義して要部を説明する。
【００４５】
図１１（Ａ）は第１状態の超音波モータ３を示す側面図である。第１状態において、加圧部材３３は、その一端部が被加圧部３１２ｃに沿い、かつ他端部が振動子ホルダ３４の部分３４ａに沿うように弾性変形する。このため、点Ｐには、加圧部材３３の弾性変形の反力により第１モーメントＭ１が作用する。第１モーメントＭ１の方向は図４（Ａ）で示した方向と同様である。第１モーメントＭ１は、弾性部材３１２を圧電素子３１１が貼り付けられている側に曲げようとする方向に作用する。
【００４６】
図１１（Ｂ）は第２状態の超音波モータ３を示す側面図である。第２状態において、振動子ホルダ３４は、接触部３１２ｂが被駆動部材３２に対して所定の加圧力Ｆ１で圧接されるように、適切な距離で離間した位置に保持される。加圧力Ｆ１は振動子１１の被加圧部１１２ｃに作用し、この加圧力Ｆ１により点Ｐには新たに第２モーメントＭ２が生じる。第２モーメントＭ２の方向は図４（Ｂ）で示した方向と同様である。第２モーメントＭ２は、弾性部材３１２を圧電素子３１１が貼り付けられている側とは反対側に曲げようとする方向に作用する。第２状態において送り振動及び突き上げ振動を振動子３１に励振することで、被駆動部材３２が振動子３１に対して相対駆動される。
【００４７】
超音波モータ３では、第１状態において点Ｐに第１モーメントＭ１が作用しており、第２状態では第１状態に比べて点Ｐに新たに第２モーメントＭ２が生じる。第１モーメントＭ１を第２モーメントＭ２と平行な方向に投影した第３モーメントＭ３の向きは、図４（Ｃ）で示したように第２モーメントＭ２とは逆向きである。そのため、第２モーメントＭ２を第３モーメントＭ３が打ち消すように作用する。したがって、第１及び第２実施形態の場合と同様に、剥がれ方向の応力集中を抑え、剥がれ方向の応力σ１を低減することができる。
【００４８】
超音波モータ３では、加圧部材３３に曲げ加工を施すことで屈曲部３３ａが設けられている。第２状態で加圧部材３３が被加圧部３１３ｃ及び振動子ホルダ３４に沿って弾性変形することで、第１モーメントＭ１が予め発生する。この場合、第１モーメントＭ１を発生させるために別途機構を設ける必要がないので、コスト上昇を抑えつつ必要な第１モーメントＭ１を得ることができる。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】
【００４９】
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】
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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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