(57)【要約】【課題】電気機械変換部を有する振動アクチュエータを提供する。【解決手段】伸縮運動する位置が時間とともに円周方向に移動する電気機械変換部と、伸縮運動を受けて、時間とともに円周方向に移動する位置で変位するステータと、変位を受けて回転するロータとを備え、ロータの回転の中心から等距離の位置において、電気機械変換部の径方向について一部の変位がステータに伝達される。ステータは、電気機械変換部の伸縮運動の振幅がより大きい位置において伸縮運動を伝達されてもよい。【選択図】図２
2009153279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮運動する電気機械変換部と、
前記伸縮運動を受けて、変位する位置が時間とともに円周方向に移動するステータと、
前記変位を受けて回転するロータと
を備え、
前記ロータの回転の中心から等距離の位置において、前記電気機械変換部の径方向について一部の変位が前記ステータに伝達される振動アクチュエータ。
【請求項２】
前記ステータは、前記電気機械変換部の伸縮運動の振幅がより大きい位置において前記伸縮運動を伝達される請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項３】
前記電気機械変換部は、回転の軸方向に伸縮する円盤状の本体、および、前記本体上に周方向について離間して配された複数の電極を有し、
前記電気機械変換部における、前記ロータの回転の中心からより遠い位置の変位が、前記ステータに伝達される請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項４】
前記ステータは、前記電気機械変換部に対向する面において、径方向の内側において前記電気機械変換部から離間するとともに、径方向の外側において前記電気機械変換部に当接する請求項３に記載の振動アクチュエータ。
【請求項５】
前記ロータの回転の軸方向について前記ステータとの間で前記電気機械変換部を挟むベース部をさらに備え、
前記ベース部は、前記電気機械変換部に対向する面において、径方向の内側において前記電気機械変換部から離間するとともに、径方向の外側において前記電気機械変換部に当接する請求項４に記載の振動アクチュエータ。
【請求項６】
前記電気機械変換部は、前記ステータに対向する面において、径方向の内側において前記ステータから離間するとともに、径方向の外側において前記ステータに当接する請求項３に記載の振動アクチュエータ。
【請求項７】
前記ロータの回転の軸方向について前記ステータとの間で前記電気機械変換部を挟むベース部をさらに備え、
前記電気機械変換部は、前記ベース部に対向する面において、径方向の内側において前記ベース部から離間するとともに、径方向の外側において前記ベース部に当接する請求項６に記載の振動アクチュエータ。
【請求項８】
光学部材、前記光学部材を収容する鏡筒、および前記鏡筒の内部に設けられて、前記光学部材を駆動する振動アクチュエータを備えるレンズユニットであって、
前記振動アクチュエータは、
伸縮運動する電気機械変換部と、
前記伸縮運動を受けて、変位する位置が時間とともに円周方向に移動するステータと、
前記変位を受けて回転するロータと
を有し、前記ロータの回転の中心から等距離の位置において、前記電気機械変換部の径方向について一部の変位が前記ステータに伝達されるレンズユニット。
【請求項９】
光学部材、前記光学部材を収容する鏡筒、および、前記鏡筒の内部に設けられて前記光学部材を変位させる振動アクチュエータを有するレンズユニットと、
前記レンズユニットによって結像された画像を撮像する撮像部と、
前記振動アクチュエータおよび前記撮像部を制御する制御部と
を備える撮像装置であって、
前記振動アクチュエータは、
伸縮運動する電気機械変換部と、
前記伸縮運動を受けて、変位する位置が時間とともに円周方向に移動するステータと、
前記変位を受けて回転するロータと
を有し、前記ロータの回転の中心から等距離の位置において、前記電気機械変換部の径方向について一部の変位が前記ステータに伝達される撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータに関する。より詳細には、電気機械変換素子等を用いて形成された電気機械変換部を有する振動アクチュエータと、当該振動アクチュエータを備えたレンズユニットおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波帯域の振動を回転運動または直線運動に変換して出力する振動アクチュエータがある。振動アクチュエータは、圧電材料等を用いて形成された電気機械変換部を備える。電気機械変換部は、周期的に変化する駆動電力を外部から供給されて超音波振動を生じる。電気機械変換部に生じた超音波振動は、回転運動または直線運動に変換して外部の被駆動部材に伝達される。
【０００３】
下記の特許文献１には、複数の圧電素子が積層された電気機械変換部と、電気機械変換部を軸方向に挟む丸棒とを備えた超音波モータが記載されている。特許文献１に記載された超音波モータは、複数の圧電素子に位相が異なる駆動電圧が印加されることにより、丸棒の先端に円運動を発生させる。
【０００４】
下記の特許文献２には、やはり積層された圧電素子を含む電気機械変換部と、圧電素子の端面に接して運動するフランジ状弾性体とを備えた振動波駆動装置が記載される。特許文献３に記載された振動波駆動装置において、フランジ状弾性体の運動はロータを回転運動させる。
【０００５】
下記の特許文献３には、多角形の複数の電極膜を有する圧電素子を備えた振動波駆動装置が記載されている。特許文献３に記載された振動波駆動装置は、電極膜の各々に駆動電圧を印加することにより、ロータに円運動を発生させる。
【特許文献１】特開平０３−２８９３７５号公報
【特許文献２】特開２００２−２９１２６３号公報
【特許文献３】特開２００６−１７９５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
振動アクチュエータにおいて振動を発生する電気機械変換素子の多くは焼結体として製造されている。このため、超音波帯域で伸縮振動させた場合の振幅のレベルでは、表面が粗面であり、また、表面に起伏または凹凸が生じることが避けられない。このため、電気機械変換素子からステータ等の振動体に振動を伝達する場合に、伝達位置にばらつきが生じて、同じ仕様で製造された振動アクチュエータであっても、出力、回転速度等の特性にばらつきがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、伸縮運動する電気機械変換部と、伸縮運動を受けて変位する位置が時間とともに円周方向に移動するステータと、変位を受けて回転するロータとを備え、ロータの回転の中心から等距離の位置において、電気機械変換部の径方向について一部の変位がステータに伝達される振動アクチュエータが提供される。
【０００８】
上記振動アクチュエータにおいて、ステータは、電気機械変換部の伸縮運動の振幅がより大きい位置において伸縮運動を伝達されてもよい。
【０００９】
また、上記振動アクチュエータにおいて、電気機械変換部は、回転の軸方向に伸縮する円盤状の本体、および、本体上に周方向について離間して配された複数の電極を有し、電気機械変換部における、ロータの回転の中心からより遠い位置の変位が、ステータに伝達されてもよい。
【００１０】
更に、上記振動アクチュエータにおいて、ステータは、電気機械変換部に対向する面において、径方向の内側において電気機械変換部から離間するとともに、径方向の外側において電気機械変換部に当接してもよい。
【００１１】
また更に、上記振動アクチュエータにおいて、ロータの回転の軸方向についてステータとの間で電気機械変換部を挟むベース部をさらに備え、ベース部は、電気機械変換部に対向する面において、径方向の内側において電気機械変換部から離間するとともに、径方向の外側において電気機械変換部に当接してもよい。
【００１２】
また更に、上記振動アクチュエータにおいて、電気機械変換部は、ステータに対向する面において、径方向の内側においてステータから離間するとともに、径方向の外側においてステータに当接してもよい。
【００１３】
また更に、上記振動アクチュエータにおいて、ロータの回転の軸方向についてステータとの間で電気機械変換部を挟むベース部をさらに備え、電気機械変換部は、ベース部に対向する面において、径方向の内側においてベース部から離間するとともに、径方向の外側においてベース部に当接してもよい。
【００１４】
また、本発明の第２の形態として、光学部材、光学部材を収容する鏡筒、および鏡筒の内部に設けられて、光学部材を駆動する振動アクチュエータを備えるレンズユニットであって、振動アクチュエータは、伸縮運動する電気機械変換部と、伸縮運動を受けて変位する位置が時間とともに円周方向に移動するステータと、変位を受けて回転するロータとを有し、ロータの回転の中心から等距離の位置において、電気機械変換部の径方向について一部の変位がステータに伝達されるレンズユニットが提供される。
【００１５】
更に、本発明の第３の形態として、光学部材、光学部材を収容する鏡筒、および鏡筒の内部に設けられて、光学部材を駆動する振動アクチュエータとを有するレンズユニットと、レンズユニットによって結像された画像を撮像する撮像部と、振動アクチュエータおよび前記撮像部を制御する制御部とを備える撮像装置であって、振動アクチュエータは、伸縮運動する電気機械変換部と、伸縮運動を受けて変位する位置が時間とともに円周方向に移動するステータと、変位を受けて回転するロータとを有し、ロータの回転の中心から等距離の位置において、電気機械変換部の径方向について一部の変位がステータに伝達される撮像装置が提供される。
【００１６】
上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。しかしながら、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１８】
図１は、振動アクチュエータ１００の外観を示す斜視図である。なお、以下の記載においては、説明の便宜の為に、図面に表示されている上側の一端を上端、下側の他端を下端として各要素の方向を記載する。しかしながら、これらの記載は、振動アクチュエータ１００が図示された方向に限って使用されることを意味するものではない。
【００１９】
振動アクチュエータ１００は、伸縮運動する電気機械変換部１３０と、伸縮運動を受けて、時間とともに円周方向に移動する位置で変位するステータ１２０と、変位を受けて回転するロータ１６０とを備える。また、振動アクチュエータ１００は、ベース部１５０、歯車１８０およびトッププレート１９０を備える。更に、振動アクチュエータ１００は、ベース部１５０、配線基板１４０、電気機械変換部１３０、ステータ１２０、ロータ１６０、歯車１８０およびトッププレート１９０の中心を高さ方向に貫通する屈曲軸１１０を備える。屈曲軸１１０の上端には、ナット１１８が螺着される。
【００２０】
電気機械変換部１３０は、ベース部１５０の上に載せられる。ステータ１２０は、電気機械変換部１３０により下方から支持される。ステータ１２０の外径は、電気機械変換部１３０の外径よりも大きい。
【００２１】
ロータ１６０は、下部の当接部１６２下端を、ステータ１２０の上面に当接させる。当接部１６２は、上部の被駆動部１６４と一体的に回転する。更に、歯車１８０は、ロータ１６０と一体的に回転する。これにより、歯車１８０は、被駆動部１６４の回転を外部に伝達する。
【００２２】
図２は、振動アクチュエータ１００の縦断面図である。ベース部１５０、配線基板１４０、電気機械変換部１３０、ステータ１２０、ロータ１６０および歯車１８０のそれぞれは、中央に挿通された屈曲軸１１０を中心にして同軸状に配置される。歯車１８０は、被軸支部１８６において、トッププレート１９０の軸受け部１９２により軸支される。これにより、歯車１８０は、屈曲軸１１０の回りを円滑に回転する。
【００２３】
屈曲軸１１０の下端は、ネジ山部１１６によりベース部１５０に螺着される。一方、屈曲軸１１０の上端は、ネジ山部１１２に対してナット１１８が螺着される。これにより、電気機械変換部１３０、ステータ１２０、ロータ１６０および歯車１８０は、ベース部１５０およびナット１１８の間に挟まれる。
【００２４】
また、屈曲軸１１０は、軸方向の中程に、径の大きなフランジ部１１４を有する。フランジ部１１４は、押さえ部材１２４を介してステータ１２０を上方から押し下げて、電気機械変換部１３０に押し付ける。これにより、電気機械変換部１３０に生じた振動が、ステータ１２０に効率よく伝達される。
【００２５】
また、振動アクチュエータ１００は、被駆動部１６４の下端と歯車１８０の下面との間に挟まれた付勢部材１７０を備える。付勢部材１７０は、歯車１８０を介してトッププレート１９０により上端を位置決めされ、圧縮された状態で装着される。従って、被駆動部１６４は、付勢部材１７０により下方に向かって付勢される。これにより、当接部１６２の下端がステータ１２０に対して押し付けられる。なお、本実施形態において、付勢部材１７０は、コイルばねにより形成されているが、他の種類のばねにより形成されてもよい。
【００２６】
更に、ステータ１２０は、凹陥部１２２を下面に有する。凹陥部１２２は、屈曲軸１１０を中心とする円形の形状を有する。これにより、ステータ１２０の下面は、径方向について外側に位置する一部において電気機械変換部１３０上端面に当接する。このように、ステータ１２０は、電気機械変換部１３０に対向する面において、径方向の内側では電気機械変換部１３０から離間するとともに、径方向の一部である外側において電気機械変換部１３０に当接する。
【００２７】
なお、ステータ１２０および電気機械変換部１３０が径方向の一部で接する構造は、凹陥部１２２によりステータ１２０下面に段差を形成した構造の他、ステータ１２０下面全体を傾斜させる構造によっても形成できる。また、ステータ１２０下面において径方向の一部を下方に突出させる構造等、様々な形状により形成できる。これにより、ロータ１６０の回転の中心から等距離の位置において、電気機械変換部１３０の径方向について一部の変位がステータ１２０に伝達される振動アクチュエータ１００が形成される。
【００２８】
一方、ベース部１５０も、凹陥部１５２を上面に有する。凹陥部１５２は、屈曲軸１１０を中心とする円形の形状を有する。これにより、ベース部１５０の上面は、径方向について外側において電気機械変換部１３０下端面に当接する。このように、ベース部１５０は、電気機械変換部１３０に対向する面において、径方向の内側において電気機械変換部１３０から離間するとともに、径方向の外側において電気機械変換部１３０に当接する。
【００２９】
ベース部１５０に関しても、凹陥部１５２によりベース部１５０上面に段差を形成した構造の他、ベース部１５０上面全体を傾斜させる構造によっても、径方向の一部で電気機械変換部１３０を支持する構造を形成できる。また、ベース部上面において径方向の一部を上方に突出させる構造等、様々な形状により形成できる。これにより、ロータ１６０の回転の中心から等距離の位置において、電気機械変換部１３０が径方向の一部で支持される構造が形成される。これにより、電気機械変換部１３０は、ステータ１２０に対して伸縮振動を伝達する位置に対向する位置において支持されるので構造的に安定する。
【００３０】
図３は、電気機械変換部１３０の分解斜視図である。電気機械変換部１３０は、ステータ１２０の軸方向に積層された複数の電気機械変換素子層１３８を有する。複数の電気機械変換素子層１３８のそれぞれは、圧電材料板１３６と、圧電材料板１３６の表面に形成された複数の電極１３１、１３２、１３３、１３４とを含む。
【００３１】
電極１３１、１３２、１３３、１３４は、ステータ１２０の軸を中心とする円周方向に並んで配置される。また、電極１３１、１３２、１３３、１３４は、略セクタ状の互いに同じ形状を有して、圧電材料板１３６に対して円周方向に等間隔に配置される。電極１３１、１３２、１３３、１３４は、ニッケル、金等の電極材料を、鍍金、スパッタ、蒸着、厚膜印刷等の方法で、圧電材料の表面に直接に形成できる。
【００３２】
電極１３１、１３２、１３３、１３４に駆動電圧が印加された場合、その電極１３１、１３２、１３３、１３４が形成された領域において、圧電材料板１３６の厚さが増す。電気機械変換素子層１３８は積層されているので、電気機械変換素子層１３８の個々の増厚が加算されて、電気機械変換部１３０全体では軸方向の寸法が大きく変化する。なお、本実施形態では、電気機械変換素子層１３８は、４つの電極１３１、１３２、１３３、１３４を有するが、数および形状がこれらに限定されるわけではない。
【００３３】
各々が上記のような構造を有する電気機械変換素子層１３８が積層された電気機械変換部１３０は、電気機械変換素子層１３８の各々において、周方向について同じ位置にある電極１３１、１３２、１３３、１３４に同時に駆動電圧が印加される。これにより、駆動電圧を印加された電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する位置において、電気機械変換部１３０の高さが増す。
【００３４】
なお、圧電材料板１３６は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電材料を含む。多くの圧電材料は脆いので、圧電材料板１３６をりん青銅等の高弾性金属材料により補強してもよい。
【００３５】
図４は、電気機械変換部１３０を含む振動体２００の動作を示す斜視図である。振動体２００は、屈曲軸１１０と、屈曲軸１１０により連結されたステータ１２０およびベース部１５０と、ステータ１２０およびベース部１５０に挟まれた電気機械変換部１３０とを有する。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）および図４（ｄ）の相互の間に記入された矢印は、振動体２００の状態が遷移することを示すと共に、状態の遷移が循環して振動体２００が周期的に動作することを示す。
【００３６】
電極１３１、１３２、１３３、１３４のいずれかに対して駆動電圧が印加された場合、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは、駆動電圧が印加された電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位で増加する。一方、駆動電圧が印加されていない電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位では、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは変化しない。ステータ１２０は、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが増加した部位において持ち上げられる。これにより、ステータ１２０は傾斜する。
【００３７】
電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して順次駆動電圧が印加されると、電極１３１、１３２、１３３、１３４の対応する部位で、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが順次増加する。例えば、電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して、１／４πずつ位相が異なる交流電圧が印加される。これにより、電気機械変換部１３０は、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、ステータ１２０を傾けつつ、傾けた方向を回転させる。
【００３８】
ロータ１６０は、付勢部材１７０に付勢されて、ステータ１２０に対して定常的に当接している。このため、ロータ１６０は、傾斜方向を周回させつつ揺動するステータ１２０から摩擦駆動力を得て回転する。ロータ１６０は、傾斜方向の回転と逆に回転する。これにより、ステータ１２０と、ステータ１２０を傾けつつ、傾けた方向を回転させる電気機械変換部１３０と、ステータ１２０の変位を受けて回転するロータ１６０とを備えた振動アクチュエータ１００が形成される。
【００３９】
なお、圧電材料板１３６の表面は概ね平滑ではあるが、超音波帯域で伸縮振動させた場合の振幅のレベルでは粗面であり起伏がある。ロータ１６０の回転軸からの距離について考えた場合、電気機械変換部１３０の端面全体がステータ１２０に当接する構造では、電気機械変換部１３０に生じた伸縮振動がステータ１２０に実効的に伝達される位置がばらつく場合がある。このため、同じ仕様で製造された振動アクチュエータ１００であっても、出力、回転速度等の特性にばらつきが生じる場合があった。
【００４０】
これに対して、振動アクチュエータ１００においては、ロータ１６０の回転の中心から等距離の位置において、電気機械変換部１３０の径方向について一部の変位がステータ１２０に伝達される。これにより、電気機械変換部１３０から伝達される駆動力の変動の幅が狭くなり、振動アクチュエータ１００の出力および回転速度が、電気機械変換部１３０の上面およびステータ１２０の下面の凹凸から受ける影響が低減される。
【００４１】
また、電気機械変換部１３０およびベース部１５０の接触部においても同様の構造を採ることにより、当該接触部においても、電気機械変換部１３０の位置決めが安定する同様の効果が得られる。従って、振動アクチュエータ１００の出力および回転速度が一層安定する。
【００４２】
更に、電気機械変換部１３０は、上端がステータ１２０下面に当接する位置と、下端がベース部１５０上面に当接する位置とが、ロータ１６０の回転軸から等距離にある。これにより、電気機械変換部１３０の伸縮運動が、ステータ１２０に更に効率よく伝達される。
【００４３】
また更に、駆動電圧を印加されていない電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する領域では、電気機械変換部１３０の高さは変化しない。更に、負の駆動電圧を印加された電極１３１、１３２、１３３、１３４の領域では、電気機械変換部１３０の高さが低くなる。このため、電気機械変換部１３０の一端、例えば、ベース部１５０に接した下端が固定されているとすると、全体として一体の電気機械変換部１３０の上面は、最も高い領域と最も低い領域とを結んで傾斜する。従って、駆動電圧を印加された単一の領域においても、電気機械変換部１３０上面の変位が大きい位置と小さい位置とが生じる。
【００４４】
換言すれば、電気機械変換部１３０上面の変位の振幅が大きい領域、例えば、ロータ１６０の回転の中心からより遠い位置において、ステータ１２０に変位を伝達することにより、ステータ１２０をより効率よく駆動することができる。従って、電気機械変換部１３０の外周付近においてステータ１２０を駆動することにより、振動アクチュエータ１００の効率を向上させることができる。
【００４５】
従って、図２に示したように、ステータ１２０およびベース部１５０の凹陥部１２２、１５２を径方向について内側に形成して、電気機械変換部１３０の径方向外側で振動を伝える構造とすることが好ましい。また、ステータ１２０およびベース部１５０の電気機械変換部１３０に対向する面に傾斜を形成する構造とする場合は、径方向について外側ほど電気機械変換部１３０に近づく傾斜とすることが有利である。
【００４６】
ただし、電気機械変換部１３０の変位の振幅が最も大きい領域が最外周であるとは限らない。従って、実装する電気機械変換部１３０の特性に応じて、効率のよい位置で駆動することが好ましい。
【００４７】
なお、振動アクチュエータ１００において、電気機械変換部１３０は、ステータ１２０の回転の固有振動数と略同一の駆動振動数で駆動されることが好ましい。これにより、駆動電圧に対して、ロータ１６０を効率よく回転させることができる。換言すれば、目的とする電気機械変換部１３０の駆動振動数に対して、ステータ１２０の回転の固有振動数を略同一にすることが好ましい。
【００４８】
このようにして、時間とともに円周方向に移動する位置で部分的に伸縮運動する電気機械変換部１３０と、伸縮運動を受けて、時間とともに円周方向に移動する位置で変位するステータ１２０と、変位を受けて回転するロータ１６０とを備えた振動アクチュエータ１００が形成される。振動アクチュエータ１００においては、ロータ１６０の回転の中心から等距離の位置において、電気機械変換部１３０の径方向について一部の変位がステータ１２０に伝達される。
【００４９】
図５は、他の実施形態に係る振動体２００の構造を示す部分断面図である。図３に示したように、電気機械変換部１３０は多数の電気機械変換素子層１３８を積層して形成されている。このため、例えば、ブランクパターンを含む電極１３１、１３２、１３３、１３４の層が積層されることにより、端面が平坦ではなくなる場合がある。
【００５０】
振動体２００において、電気機械変換部１３０は、屈曲軸１１０付近の高さ方向寸法が大きく、外周部に向かって寸法が小さい。ステータ１２０の下面またはベース部１５０の上面が平坦な場合、屈曲軸１１０の直近において電気機械変換部１３０に当接するので、電気機械変換部１３０の伸縮運動の一部しか伝達されない。
【００５１】
これに対して、図５に示す振動体２００では、ベース部１５０は、屈曲軸１１０の周囲に凹陥部１５２を有する。また、凹陥部１５２の外側において、ベース部１５０の上面は、外周に向かって徐々に低くなる斜面をなす。従って、ベース部１５０は、凹陥部１５２直近の特定の領域において電気機械変換部１３０下面に当接する。これにより、電気機械変換部１３０の中心付近の高さ寸法が大きいにも関わらず、ベース部１５０は、より外周に近い位置で電気機械変換部１３０を支持する。
【００５２】
また、ステータ１２０は、屈曲軸１１０の周囲に凹陥部１２２を有すると共に、凹陥部１２２の外側において、ステータ１２０の下面は、外周に向かって徐々に高くなる斜面をなす。従って、ステータ１２０は、凹陥部１２２直近の特定の領域において電気機械変換部１３０下面に当接する。これにより、電気機械変換部１３０の中心付近の高さ寸法が大きいにも関わらず、ステータ１２０は、より外周に近い位置で電気機械変換部１３０から駆動される。
【００５３】
このような構造により、電気機械変換部１３０の下端面および上端面に起伏がある場合においても、ステータ１２０には、ロータ１６０の回転の中心から等距離の位置において、電気機械変換部１３０の変位が伝達される。また、ステータ１２０は、電気機械変換部１３０の中心から離れた伸縮運動の振幅が大きい位置において、効率よく駆動力を伝達される。
【００５４】
図６は、他の実施形態に係る振動体２００の構造を示す部分断面図である。振動体２００において、ベース部１５０は平坦な上面を有する。また、ステータ１２０は平坦な下面を有する。
【００５５】
これに対して、電気機械変換部１３０の上面は、屈曲軸１１０から遠ざかるほどステータ１２０の下面に接近するすり鉢状の上面１３７を有する。これにより、電気機械変換部１３０は、ステータ１２０に対向する面において、径方向の内側においてステータ１２０から離間するとともに、径方向の外側においてステータ１２０に当接する。従って、電気機械変換部１３０は、ステータ１２０下面の起伏に関わらず、常に外周付近においてステータ１２０に振動を伝達するので、駆動力が安定する。
【００５６】
また、電気機械変換部１３０の下面は、屈曲軸１１０から遠ざかるほどベース部１５０の下面に接近するすり鉢状の下面１３５を有する。これにより、電気機械変換部１３０は、ベース部１５０に対向する面において、径方向の内側においてベース部１５０から離間するとともに、径方向の外側においてベース部１５０に当接する。従って、電気機械変換部１３０は、ベース部１５０の起伏に関わらず、常に外周付近においてベース部１５０から支持され、安定した駆動力を発揮する。
【００５７】
図７は、振動アクチュエータ１００を備えた撮像装置４００の構造を模式的に示す縦断面図である。撮像装置４００は、レンズユニット４１０およびボディ４６０を含む。レンズユニット４１０は、マウント４５０を介して、ボディ４６０に対して着脱自在に装着される。レンズユニット４１０は、光学部材４２０、光学部材４２０を収容する鏡筒４３０、および、鏡筒４３０の内部に設けられて光学部材４２０を駆動する振動アクチュエータ１００を備える。
【００５８】
光学部材４２０は、図中で左側にあたる入射端から順次配列された、フロントレンズ４２２、コンペンセータレンズ４２４、フォーカシングレンズ４２６およびメインレンズ４２８を含む。フォーカシングレンズ４２６およびメインレンズ４２８の間には、アイリスユニット４４０が配置される。
【００５９】
振動アクチュエータ１００は、光軸方向について鏡筒４３０の中程にあって相対的に小径なフォーカシングレンズ４２６の下方に配置される。これにより、鏡筒４３０の径を拡大することなく、振動アクチュエータ１００は鏡筒４３０内に収容される。振動アクチュエータ１００は、例えば輪列を介してフォーカシングレンズ４２６を光軸方向に前進または後退させる。
【００６０】
ボディ４６０は、メインミラー５４０、ペンタプリズム４７０、接眼系４９０を含む光学部材と、制御部５５０とを収容する。メインミラー５４０は、レンズユニット４１０を介して入射した入射光の光路上に傾斜して配置される待機位置と、入射光を避けて上昇する撮影位置（図中に点線で示す）との間を移動する。
【００６１】
待機位置にあるメインミラー５４０は、入射光の大半を、上方に配置されたペンタプリズム４７０に導く。ペンタプリズム４７０は、入射光の鏡映を接眼系４９０に向かって出射するので、フォーカシングスクリーン（不図示）の映像を接眼系４９０から正像として見ることができる。入射光の残りは、ペンタプリズム４７０により測光ユニット４８０に導かれる。測光ユニット４８０は、入射光の強度およびその分布等を測定する。
【００６２】
なお、ペンタプリズム４７０および接眼系４９０の間には、ファインダ液晶４９４に形成された表示画像を、フォーカシングスクリーンの映像に重ねるハーフミラー４９２が配置される。表示画像は、ペンタプリズム４７０から投影された画像に重ねて表示される。
【００６３】
また、メインミラー５４０は、入射光の入射面に対する裏面にサブミラー５４２を有する。サブミラー５４２は、メインミラー５４０を透過した入射光の一部を、下方に配置された測距ユニット５３０に導く。これにより、メインミラー５４０が待機位置にある場合は、測距ユニット５３０が被写体までの距離を測定する。なお、メインミラー５４０が撮影位置に移動した場合は、サブミラー５４２も入射光の光路から退避する。
【００６４】
更に、入射光に対してメインミラー５４０の後方には、シャッタ５２０、光学フィルタ５１０および撮像素子５００が順次配置される。シャッタ５２０が開放される場合、その直前にメインミラー５４０が撮影位置に移動するので、入射光は直進して撮像素子５００に入射される。これにより、入射光の形成する画像が電気信号に変換される。
【００６５】
撮像装置４００において、レンズユニット４１０とボディ４６０とは電気的にも結合されており、一連の動作は、制御部５５０の制御の下に連携して実効される。従って、例えば、ボディ４６０側の測距ユニット５３０が検出した被写体までの距離の情報に基づいて振動アクチュエータ１００の回転を制御することにより、オートフォーカス機構を形成できる。また、測距ユニット５３０が振動アクチュエータ１００の動作量を参照することにより、フォーカスエイド機構を形成することもできる。
【００６６】
なお、振動アクチュエータ１００によりフォーカシングレンズ４２６を移動させる場合について例示したが、アイリスユニット４４０の開閉、ズームレンズのバリエータレンズの移動等を振動アクチュエータ１００で駆動できることはいうまでもない。この場合も、電気信号を介して測光ユニット４８０、ファインダ液晶４９４等と情報を参照し合うことにより、振動アクチュエータ１００は、露出の自動化、シーンモードの実行、ブラケット撮影の実行等に寄与する。
【００６７】
また、振動アクチュエータ１００は、レンズユニット４１０の光軸に長手方向が平行になるように実装される。換言すれば、振動アクチュエータ１００は、回転伝達軸１４４が水平になるように実装される。これにより、スペースの限られた鏡筒４３０の内部に振動アクチュエータ１００を納めることができる。
【００６８】
従って、振動アクチュエータ１００は、例えば、撮影機、双眼鏡等の光学系において、合焦機構、ズーム機構、手振れ補正機構等の駆動に好適に使用できる。また、精密ステージ、より具体的には電子ビーム描画装置、検査装置用各種ステージ、バイオテクノロジ用セルインジェクタの移動機構、核磁気共鳴装置の移動ベッド等の動力源に使用されうるが、用途がこれらに限られないことはいうまでもない。
【００６９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】振動アクチュエータ１００の斜視図である。
【図２】振動アクチュエータ１００の縦断面図である。
【図３】電気機械変換部１３０の分解斜視図である。
【図４】振動体２００の動作を説明する斜視図である。
【図５】振動体２００の作用を詳細に示す部分断面図である。
【図６】他の実施形態に係る振動体２００の構造を示す部分断面図である。
【図７】振動アクチュエータ１００を含むレンズユニット４１０と、それを備える撮像装置４００の構造を模式的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００、３００  振動アクチュエータ
１１０  屈曲軸
１１２、１１６、３１８、３７８  ネジ山部
１１４  フランジ部
１１８  ナット
１２０  ステータ
１２４  押さえ部材
１２２、１２９、１５２、１７９、３２９、３７９  凹陥部
１３０、３３０  電気機械変換部
１３１、１３２、１３３、１３４、３３１  電極
１３５  下面
１３６  圧電材料板
１３７  上面
１３８  電気機械変換素子層
１５０  ベース部
１６０、３４０  ロータ
１６２  当接部
１６４、３４１  被駆動部
１７０、３６０  付勢部材
１８０、３８０  歯車
１８６  被軸支部
１９０  トッププレート
１９２  軸受け部
２００  振動体
４００  撮像装置
４１０  レンズユニット
４２２  フロントレンズ
４２４  コンペンセータレンズ
４２６  フォーカシングレンズ
４２８  メインレンズ
４３０  鏡筒
４４０  アイリスユニット
４５０  マウント
４６０  ボディ
４７０  ペンタプリズム
４８０  測光ユニット
４９０  接眼系
４９２  ハーフミラー
４９４  ファインダ液晶
５００  撮像素子
５１０  光学フィルタ
５２０  シャッタ
５３０  測距ユニット
５４０  メインミラー
５４２  サブミラー
５５０  制御部
【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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