JP2007166816A - 圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動方法、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】出力の調整を十分な範囲で容易に実施できる圧電アクチュエータの提供。
【解決手段】振動体２６６において、第１駆動電極８５１と第２駆動電極８５２とにそれぞれ供給される第１駆動信号Ｓ１と第２駆動信号Ｓ２＋／Ｓ２−との間に位相差を持たせた。この位相差により、屈曲振動の振幅を可変にでき、所望の楕円軌跡Ｅを実現できる。このような駆動信号の位相差の設定と併せて、第１駆動電極８５１の幅の変更を行うことにより、屈曲振動の調整を通じて楕円軌跡Ｅを自在に調整可能となり、所望の駆動特性を実現する理想的な楕円軌跡Ｅを実現できる。このことから、各駆動電極８５１，８５２のサイズなどに関わらず、圧電アクチュエータとしての出力調整を十分な範囲で容易に実施できる。これにより、駆動信号に位相差をつけない場合の略２倍の駆動効率に達するほどまでに、出力向上を図ることができ、また、逆方向への駆動も可能となる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、圧電素子を有する振動体の振動を被駆動体に伝達して駆動する圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動方法、および電子機器に関する。

従来、小型化に適する定在波方式の圧電アクチュエータにおいて、圧電素子への単相の駆動信号の供給により、縦振動と屈曲振動との混合モードで動作し、被駆動体への当接部の略楕円運動により、ロータなどの被駆動体を高効率で駆動できることが知られている。
ここで、縦振動と屈曲振動との混合モードによる楕円運動を実現するために、略矩形の板状の圧電素子の図心に対して回転対称となるように電極を設け、圧電素子の長手方向に対してアンバランスな電極配置としていた（例えば、特許文献１）。さらに、振動体の振動軌跡の切り替えによってロータを正逆回転させる場合は、圧電素子における一方の対角線上に正転用の電極を設け、他方の対角線上に逆転用の電極を設けるなど、圧電素子の長手方向に沿った中心線に対して略線対称となるように、電極をそれぞれ配置していた（特許文献１）。
一方、こうした電極の配置をアンバランスにする以外に、圧電素子の矩形平面を縦横二等分して４分割される領域に電極をそれぞれ設け、一方の対角線上に配置された電極に供給する駆動信号と、他方の対角線上に配置された電極に供給する駆動信号との間で０°〜１８０°の位相差を持たせることによって楕円運動を実現することも提案されている（特許文献２）。

特開２００４−３０４９３８号公報（図７） 特開２０００−２９５８７６号公報（明細書段落「００２３」）

しかしながら、特許文献１のように電極のレイアウトによって楕円運動を実現する方法では、駆動信号を供給する駆動電極を圧電素子の表面に大きく設けたとしても、同一の圧電素子サイズ、同一の投入電力における出力にはもはや限界がある。また、電極の形状や大きさ、位置には制約があるため、電極配置によって更なる出力向上を図ることは難しい。
一方、特許文献２では、２つの駆動信号の位相差を０°〜１８０°の範囲で調整することにより、楕円運動の軌跡における長径短径の長さおよび長軸の傾きが調整されているが、このように楕円軌跡の長軸の傾きを変化させることで得られる楕円軌跡の形状は限られており、被駆動体の駆動に最適な軌跡を得ているとは言い難い。特許文献２には、楕円軌跡がいくつか例示されているが、位相差の調整により何故、楕円軌跡が変わるかについての説明はない。このため、被駆動体を駆動する適正なトルクを得ることが難しく、また、組み立て等の要因で振動特性がばらつきやすい振動体の製造誤差に十分対応することも困難である。

ここで、本発明の目的は、電極の配置やサイズによらず出力向上を図ることができ、さらに、出力の調整を十分な範囲で容易に実施できる圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動方法、および電子機器を提供することにある。

本発明の圧電アクチュエータは、略矩形状の圧電素子を有して前記圧電素子への駆動信号の供給により振動する振動体を備え、この振動体の振動を被駆動体に伝達して駆動する圧電アクチュエータであって、前記圧電素子には、当該圧電素子の長手方向に沿って設けられる第１駆動電極と、前記圧電素子の幅方向両側で前記圧電素子の長手方向における離間位置にそれぞれ配置される一対の第２駆動電極とが設けられ、前記駆動信号は、前記第１駆動電極に供給される第１駆動信号と、前記第２駆動電極にそれぞれ供給される第２駆動信号とを含み、前記第１駆動信号と前記第２駆動信号とは、位相差を有することを特徴とする。

本発明の圧電アクチュエータの駆動方法は、略矩形状の圧電素子を有して前記圧電素子への駆動信号の供給により振動する振動体を備え、この振動体の振動を被駆動体に伝達して駆動する圧電アクチュエータの駆動方法であって、前記圧電素子には、当該圧電素子の長手方向に沿って設けられる第１駆動電極と、前記圧電素子の幅方向両側で前記圧電素子の長手方向における離間位置にそれぞれ配置される一対の第２駆動電極とを設け、前記第１駆動電極には、所定の第１駆動信号を供給するとともに、前記第２駆動電極には、前記第１駆動信号の位相に対して位相差を有する第２駆動信号を供給することを特徴とする。

これらの発明によれば、第１駆動電極および第２駆動電極にそれぞれ第１駆動信号、第２駆動信号を供給することにより、振動体は、圧電素子の長手方向に沿って縦一次振動（以下、縦振動という）を励振するとともに、圧電素子の幅方向両側で各第２駆動電極における圧電素子の伸縮が振動体全体の挙動においてアンバランスとなることから、圧電素子の長手方向と直交する方向に屈曲二次振動（以下、屈曲振動という）を誘起し、これら縦振動と屈曲振動との混合モードで動作する。
ここで、主として縦振動を励振する第１駆動信号と主として屈曲振動を励振する第２駆動信号との間に位相差を持たせたため、縦振動と屈曲振動との重なりにより、楕円形状（円も含む）の軌跡を実現できる。例えば、縦振動と屈曲振動とが９０°の位相差で組み合わさった軌跡（リサージュ図形）は楕円軌跡となるが、屈曲振動は縦振動に対して遅れるため、位相差９０°を正の方向にずらす、つまり、位相差を１００°などとすることにより、楕円の長軸が縦振動の方向にほぼ沿った楕円軌跡となる。これにより、振動体に所定の接触圧で当接された被駆動体と振動体との摩擦力が大きくなるので、高負荷の被駆動体を駆動できる。一方、位相差９０°を負の方向にずらす、つまり、位相差を８０°などとすることにより、縦振動に対して屈曲振動が遅れる度合が大きくなり、その結果、上記の楕円軌跡とは回り方向が逆の楕円軌跡となり、被駆動体を逆方向に駆動することが可能となる。このように、位相差の選定により屈曲振動が調整され、所望の駆動特性を実現する楕円軌跡に調整できる。
なお、第１、第２信号の位相差を設定する際には、縦振動に対する屈曲振動の遅れ（振動体固有の縦振動および屈曲振動の位相差）を加味する。すなわち、（振動体固有の縦振動および屈曲振動の位相差）をβと置くと、第１、第２駆動信号の設定位相差αは次のような関係式（１）を基に決められる。

［数式］
−９０°＋β＜ α ＜ ９０°＋β ・・・（１）
ここで、βの具体的な数値は、例えば２０°であり、第１、第２駆動信号の設定位相差αは、例えば、−７０°＜ α ＜ １１０°などの範囲で決められる。

また、本発明では、圧電素子の長手方向に沿って第１駆動電極が設けられており、この第１駆動電極の圧電素子における寸法、形状等の変更を第１、第２駆動信号の位相差の設定と併せて行うことによって、楕円軌跡を自在に調整可能となる。すなわち、振動体は第１駆動電極により主として縦振動を励振し、第２駆動電極により主として屈曲振動を励振するところ、第１駆動電極の幅を太くするとそれに伴って圧電素子の長さ方向への変位が大きくなり、被駆動体への加圧力が高くなって振動体と被駆動体との間の摩擦力が増加するため、高負荷の被駆動体を駆動できる。反対に、第１駆動電極の幅を細くすると屈曲を主に励振する第２駆動電極の面積が増えることになり、圧電素子の幅方向への変位が大きくなるため、振動体との接線方向に被駆動体を高速で駆動できる。

以上により、本発明によれば、第１、第２駆動信号の位相差の設定および第１駆動電極の幅に応じて屈曲振動を自在に励振でき、所望の楕円運動を実現できるので、電極のサイズ、形状などに関わらず、出力調整を十分な範囲で容易に実施でき、出力向上をも図ることができる。また、振動体の組み立てなどの要因による製造誤差にも十分対応できる。さらに、第１、第２駆動信号の位相差の変更により定常的に速度調整することが可能となり、速度制御するために起動、停止を繰り返す間欠駆動などと比べて振動体の磨耗を格段に抑制できる。

本発明の圧電アクチュエータでは、前記第２駆動電極は、前記圧電素子の一方の対角線上両側にそれぞれ配置され、前記圧電素子の他方の対角線上両側には、第３駆動信号が供給される一対の第３駆動電極がそれぞれ配置され、前記被駆動体は、前記圧電素子における前記第２駆動信号の供給と前記第３駆動信号の供給とがいずれかに切り替えられることにより、前記振動体の振動軌跡が互いに異なる正方向と逆方向とのいずれかに駆動され、前記第２駆動信号および前記第３駆動信号は、前記第１駆動信号に対してそれぞれ位相差を有することが好ましい。

この発明によれば、第１駆動信号、第２駆動信号の位相差と、第１駆動信号、第３駆動信号の位相差とがそれぞれ調整可能となるので、正方向駆動時、逆方向駆動時における被駆動体の駆動トルク、駆動速度などを別々に調整できる。

本発明の圧電アクチュエータでは、前記圧電素子の前記第１駆動電極の両側の領域は、当該圧電素子の長手方向にそれぞれ二分され、前記圧電素子の一方の対角線上両側に配置された領域は、前記第２駆動電極とされ、前記圧電素子の他方の対角線上両側に配置された残余領域には、駆動信号が供給されないことが好ましい。

この発明によれば、各第２駆動電極に隣接して、駆動信号を供給しない残余領域を設けることで、主として第２駆動電極により励振される屈曲振動に寄与しない無駄な動きによって楕円軌跡の形成が阻害されることがなく、所望の楕円軌跡を実現できる。すなわち、各第２駆動電極には屈曲振動の腹が含まれ、仮に残余領域に駆動信号を供給するとすれば、振動体における楕円軌跡における屈曲が弱まり、良好な楕円運動を実現できないおそれがある。したがって、第２駆動電極と隣接する各残余領域には駆動信号を供給せずに開放しておけば、このような不都合をなくすことができる。

本発明の圧電アクチュエータでは、前記残余領域には、前記第２駆動信号の位相とはほぼ逆位相の駆動信号が供給される逆位相電極が設けられることが好ましい。

この発明によれば、第２駆動電極が設けられた圧電素子の部分が伸張する際、逆位相電極が設けられた圧電素子の部分は収縮し、反対に、第２駆動電極が設けられた圧電素子の部分が収縮する際、逆位相電極が設けられた圧電素子の部分は伸張する。つまり、第２電極による圧電素子の伸縮に逆位相電極が設けられた圧電素子の部分が追従することから、縦振動および屈曲振動の振幅を共に大きくできる。これにより、第１、第２駆動電極のみに駆動信号を供給した場合よりも大きな駆動力が得られる。

本発明の圧電アクチュエータでは、前記圧電素子には、前記第１駆動電極および前記第２駆動電極が設けられた領域以外の領域に前記振動体の振動を検出する検出電極が設けられ、前記第１駆動信号および前記第２駆動信号のいずれか一方の位相と前記検出電極により検出される検出信号の位相との位相差に前記第１駆動信号および前記第２駆動信号の周波数を追従させる周波数制御が実施されることが好ましい。

この発明によれば、所望の駆動状態を実現する駆動信号と検出信号との目標位相差が規定され、検出電極による検出信号と駆動信号との位相差をフィードバックし、この位相差に駆動信号の周波数が追従するように可変制御する周波数制御を行うことにより、所望の駆動状態をより確実に実現できる。このような周波数制御により、駆動信号を共振周波数近傍に維持し、小型の圧電アクチュエータであっても高出力を確保できる。

本発明の圧電アクチュエータでは、前記振動体は、前記第１駆動信号の位相に対する前記第２駆動信号の位相が正に調整された際に、所定の振動軌跡を描いて前記被駆動体を所定の正方向に駆動し、前記第１駆動信号の位相に対する前記第２駆動信号の位相が負に調整された際に、前記振動軌跡とは異なる振動軌跡を描いて前記被駆動体を前記正方向とは逆の方向に駆動することが好ましい。
また、本発明の圧電アクチュエータの駆動方法では、前記第１駆動信号の位相に対して前記第２駆動信号の位相を正に調整し、前記振動体の所定の振動軌跡により前記被駆動体を所定の正方向に駆動させるとともに、前記第１駆動信号の位相に対して前記第２駆動信号の位相を負に調整し、前記振動軌跡とは異なる前記振動体の振動軌跡により前記被駆動体を前記正方向とは逆の方向に駆動させることが好ましい。

この発明によれば、第１駆動信号の位相に対する第２駆動信号の位相差の正負の調整により、被駆動体を正方向、逆方向ともに駆動することが可能であって、つまり、第１駆動電極および第２駆動電極だけで、被駆動体の正方向、逆方向への駆動を実現する。すなわち、駆動に使用する駆動電極を正方向への駆動時および逆方向への駆動時で同一にできる。仮に、電極の配置だけで正逆に駆動しようとすると、例えば、圧電素子の一方の対角線上、および他方の対角線上にそれぞれ、正方向への駆動用の電極、および逆方向への駆動用の電極をそれぞれ対称に設ける必要があり、正方向への駆動時には逆方向駆動用の電極は使用されず、逆方向への駆動時には正方向駆動用の電極は使用されないので、圧電素子において駆動に使用される領域は例えば２／３程度に過ぎなかった。これに対して本発明では、被駆動体の正方向への駆動用とは別に、逆方向への駆動用に駆動電極を用意することを不要にでき、圧電素子の領域の略全体を駆動に使用することができるため、同一の圧電素子サイズにおいて駆動力を向上させることが可能となる。このように、圧電素子における電極のサイズや形状、配置などを自在にできることから、屈曲振動の調整が容易となる。また、実装が容易な電極の配置を採用することも可能となり、低コスト化を促進できる。

そして、駆動に使用する駆動電極は、正逆を通じて、第１、第２駆動電極で一定であるため、これら第１、第２駆動電極以外の領域の、圧電素子において最も振動検出に適した位置に振動の検出電極を設けることが可能となり、振動体の振動を良好に検出できる。
さらに、第１駆動電極および第２駆動電極以外に別途、検出電極を設けることで、第１、第２駆動電極を振動検出に兼用することが不要となり、これら第１、第２駆動電極を振動検出時の高電圧に耐える回路構成としなくて済むため、回路を簡略化でき、低コスト化を図ることができる。
ここで、本発明の発明者による実験により、第１駆動電極と第２駆動電極とに同じ位相（位相差０°）の駆動信号を供給した際、原則、被駆動体は正方向に駆動されるが、所定の周波数帯域では、被駆動体が逆方向に駆動されることが判明している。これに基いて、第１駆動信号に対する第２駆動信号の位相差を負に調整することにより、被駆動体が逆方向に駆動される周波数帯域が増加し、被駆動体をより確実に逆転させることが可能となる。

本発明の圧電アクチュエータでは、前記検出電極は、前記振動体において、縦振動による歪と屈曲振動による歪とがほぼ同等となる領域に設けられることが好ましい。

この発明によれば、縦振動の歪および屈曲振動の歪がほぼ同等となる領域に検出電極が設けられた構成において、前述の通り第１、第２駆動信号の位相差が調整されると、正方向、逆方向のいずれの方向にも被駆動体が駆動される。これにより、検出電極では、主として縦振動の歪が寄与する正方向への駆動時における振動も、主として屈曲振動の歪が寄与する逆方向への駆動時における振動も、いずれをも検出できるので、正、逆の駆動時における振動検出が１つの検出電極で済む。すなわち、実装が容易化され、低コスト化が図られる。
なお、第１、第２駆動電極に同じ位相の駆動信号が供給された際に縦振動の歪および屈曲振動の歪が検出電極の位置においてほぼ同等となるのは、駆動周波数に対して、被駆動体が正方向に最大効率で駆動する際の周波数と、被駆動体が逆方向に最大効率で駆動する際の周波数との略中間の駆動周波数とされる場合などである。

本発明の圧電アクチュエータでは、前記検出電極は、前記振動体における屈曲振動の節の近傍と、屈曲振動の腹の近傍とにそれぞれ設けられることが好ましい。

この発明によれば、前述のように、第１、第２駆動信号の位相差を調整可能とする構成により圧電素子における電極配置を自在にできることから、振動体における屈曲振動の節の近傍に正方向への駆動時に用いる検出電極を設け、屈曲振動の腹の近傍に逆方向への駆動時に用いるもう１つの検出電極を設けることが可能となる。
そして、前記の屈曲振動の節の近傍に検出電極が設けられていることにより、正方向への駆動時、検出電極における屈曲振動の振動成分がキャンセルされ、主として縦振動の歪が寄与する正方向への駆動時における振動を良好に検出できるので、この検出電極からの検出信号を基に、正方向への駆動を実現する周波数に確実に制御できる。
また、前記の屈曲振動の腹の近傍にも検出電極が設けられていることにより、逆方向への駆動時、検出電極における縦振動の振動成分がキャンセルされ、主として屈曲振動の歪が寄与する逆方向への駆動時における振動を良好に検出できるので、この検出電極からの検出信号を基に、逆方向への駆動を実現する周波数に確実に制御できる。
なお、検出電極が設けられる位置については、屈曲振動の節以外の、屈曲振動による歪が小となる位置、および、屈曲振動の腹以外の、屈曲振動による歪が大となる位置にそれぞれ置換しても、同等の作用効果が得られるため、本発明と均等である。

本発明の圧電アクチュエータでは、前記振動体は、前記第１駆動電極と前記第２駆動電極とに同じ位相の駆動信号を供給した際に、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とが互いに近接する形態とされていることが好ましい。
ここで、より具体的には、前記第１駆動電極と前記第２駆動電極とに同じ位相の駆動信号を供給した際に、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が縦振動の共振周波数と縦振動の反共振周波数との差の１／４以下または３ｋＨｚ以下である形態とされていることが好ましい。

この発明によれば、前記のように例えば１／４以下または３ｋＨｚ以下となる程に、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とが互いに近接しているため、これら縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との両方に近い周波数で駆動でき、駆動信号の周波数帯全域にわたって振動体の長さ方向における振幅および幅方向における振幅の両方を大きく確保できる。このため、駆動効率を高くできる。また、縦振動の振幅と屈曲振動の振幅とがほぼ等しくなるので、第１、第２駆動信号の位相差の調整によって振動軌跡の回り方向が逆転しやすく、被駆動体が逆方向に駆動され易くなる。このため、正方向、逆方向への駆動をともに安定化させることができる。
ここで、縦振動の共振周波数と縦振動の反共振周波数との差の１／４以下または３ｋＨｚ以下となる程、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とが互いに近接する振動体の形態としては、例えば矩形状の圧電素子の幅寸法を１．０とすると長手寸法が３．５の場合などである。逆に、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差が縦振動の共振周波数と縦振動の反共振周波数との差の１／４を超える、あるいは３ｋＨｚ超となる場合には、縦振動の振幅と屈曲振動の振幅との一方しか、あるいは縦の振幅も屈曲の振幅も大きくできず、第１、第２駆動信号の位相差を調整しても駆動力を大きくしたり、逆方向に駆動したりすることが難しくなる。
この発明における圧電素子の寸法としては、縦寸法が７ｍｍ、横寸法が２ｍｍなどを例示できる。また、例えば２枚の圧電素子が補強板の両面にそれぞれ積層されて振動体が構成されている場合には、振動体全体の厚さ寸法として０．４ｍｍなどを例示できる。ただし、寸法以外に、圧電素子および圧電素子に積層される補強板などの材料特性なども考慮される。

本発明の電子機器は、前述の圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータで駆動される被駆動体とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、前述の圧電アクチュエータを備えたことにより、前述と同様の作用および効果を享受できる。
なお、電子機器としては、レンズユニット、プリンタ、カメラ、携帯電話、携帯情報端末、可動玩具、顕微鏡、望遠鏡などを例示できる。

本発明の電子機器では、計時部と、前記計時部で計時された計時情報を表示する計時情報表示部とを備えた時計であることが好ましい。

この発明によれば、前述の圧電アクチュエータにより、計時部を構成する歯車や、計時情報表示部を構成する指示部材等を十分なトルクで駆動することが可能となり、信頼性の上や、低電力化を図ることができる。
加えて、圧電アクチュエータにおける利点、すなわち、磁気の影響を受けない、小型薄型化に有利、高トルクなどを実現できる。

定在波で振動する小型の圧電アクチュエータにおいて、第１、第２駆動電極にそれぞれ供給される第１、第２駆動信号の位相差を調整することにより、圧電素子における電極の配置やサイズによらず高出力が得られ、出力の調整を十分な範囲で容易に実施できるとともに、被駆動体の正方向の駆動、逆方向の駆動を共に実現できる。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降で、以下に説明する第１実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るレンズユニット１０について説明する。なお、レンズユニット１０は、機器としてのカメラに搭載され、または、カメラと一体に製造され、利用されるものである。
また、このカメラは、レンズユニット１０の他、このレンズユニット１０を構成するレンズ３０，４０，５０によって結像される像を記録する記録媒体と、各レンズ３０，４０，５０を駆動する駆動ユニットとしての駆動装置１と、これら全てが収納されるケースとを備えている。ただし、カメラ、記憶媒体、およびケースの図示は省略してある。
図１は、レンズユニット１０を右上方から見た斜視図であり、図２は、レンズユニット１０を左上方から見た斜視図である。図３（Ａ）、（Ｂ）は、カム部材６０の動作図であり、図４（Ａ）、（Ｂ）は、カム部材７０の動作図である。図５は、カム部材６０を駆動する振動体６６の拡大斜視図である。

図１ないし図５において、レンズユニット１０は、全体略角筒状の筐体２０と、被駆動体としての第１レンズ３０、第２レンズ４０、および第３レンズ５０と、第２レンズ４０、および第３レンズ５０を進退駆動するカム部材６０と、第１レンズ３０を進退駆動するカム部材７０と、カム部材６０を回動駆動する圧電アクチュエータとしての振動体６６と、カム部材７０を回動駆動する圧電アクチュエータとしての振動体７６とを備えている。そして、これらのうち、カム部材６０，７０および振動体６６，７６により、各レンズ３０，４０，５０を駆動するための駆動装置１が構成されている。以下には、各構成について具体的に述べる。

筐体２０は、正面から背面に向かって棒状の案内軸２１が平行に２本設置されている。この案内軸２１は、レンズ３０，４０，５０が進退駆動されるのを案内する部材であり、レンズ３０，４０，５０を進退方向（光軸方向）に貫通している。また、この案内軸２１は、レンズ３０，４０，５０が前後に倒れるのを防止する役目を担っている。
さらに、筐体２０の両側の側部２２には、長孔形状の開口部２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃが設けられ、これらの開口部２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、レンズ３０，４０，５０に設けられたカム棒３１，４１，５１が十分動ける大きさに形成されている。

第１レンズ３０は、筐体２０の内部に配置されると同時に、筐体２０の開口部２３Ｃ内に位置するカム棒３１を備えている。第２レンズ４０は、筐体２０の内部に設置されると同時に、筐体２０の開口部２３Ｂ内に位置するカム棒４１を備えている。第３レンズ５０も同様に、筐体２０の内部に配置されると同時に、筐体２０の開口部２３Ａ内に位置するカム棒５１を備えている。

これらの第１〜第３レンズ３０，４０，５０は、中央の集光部３２，４２，および図示しない第３レンズ５０の集光部とその周囲の枠取付部３３，４３，および図示しない第３レンズ５０の枠取付部とが、レンズ材料で一体に形成されたものであり、これらを保持する保持枠３４，４４，５４を備えている。そして、この保持枠３４，４４，５４に、前述のカム棒３１，４１，５１が設けられている。

なお、第１レンズ３０はフォーカスレンズであり、第２レンズ４０、第３レンズ５０はズームレンズである。また、第３レンズ５０は、ズームレンズに限らず、フォーカスレンズであってもよい。その場合、各レンズ３０，４０，５０の構成や、各レンズ３０，４０，５０の光学特性を適宜設定することで、レンズユニット１０をフォーカスレンズ用ユニットとして利用可能である。

そして、第２レンズ４０は、凹レンズおよび凸レンズを組み合わせた構成となっているが、各レンズ３０，４０，５０の構造等もその目的を考慮して任意に決められてもよい。
さらに、レンズ３０，４０，５０は、本実施例では、集光部３２，４２，および第３レンズ５０の集光部と枠取付部３３，４３，および第３レンズ５０の枠取付部とがレンズ材
料で一体に形成されていたが、集光部３２，４２，および第３レンズ５０の集光部のみをレンズ材料で形成し、枠取付部３３，４３，および第３レンズ５０の枠取付部側を別材料で保持枠３４，４４，５４と一体に形成してもよい。また集光部３２，４２，および第３レンズ５０の集光部、枠取付部３３，４３，および第３レンズ５０の枠取付部、ならびに保持枠３４，４４，５４が一体のレンズ材で構成されていてもよい

カム部材６０，７０は、筐体２０の両側にある外面部２５Ａ，２５Ｂと、この外面部２５Ａ，２５Ｂの外側にそれぞれ３本の足部２６により固定されたカバー部材１０Ａとの間に設置されている。

カム部材６０は、回動軸６１を有する略扇状の形状をしており、筐体２０の外面部２５Ａに対して、回動軸６１を回動中心として回動自在に支持されている。また、カム部材６０の面状部分には、駆動用案内部としての２つのカム溝６２Ａ，６２Ｂが形成されている。このカム溝６２Ａ，６２Ｂは、略円弧状に形成されており、カム溝６２Ｂには第２レンズ４０のカム棒４１が係合し、カム溝６２Ａには第３レンズ５０のカム棒５１が係合し、これによりカム部材６０が回動すると、カム棒５１，４１がカム溝６２Ａ，６２Ｂに誘導され、これらカム溝６２Ａ，６２Ｂの形状に応じたスピードおよび移動範囲で動き、第３レンズ５０、第２レンズ４０が進退する。

カム部材７０は、回動軸７１を有する略レバー状の形状をしており、筐体２０の外面部２５Ｂに対して、回動軸７１を回動中心として回動自在に支持されている。また、カム部
材７０の面状部分には、駆動用案内部としての１つのカム溝６２Ｃが形成されている。このカム溝６２Ｃは、略円弧状に形成されており、カム溝６２Ｃには第１レンズ３０のカム棒３１が係合し、これによりカム部材６０が回動すると、カム棒３１がカム溝６２Ｃに誘導され、これらカム溝６２Ｃの形状に応じたスピードおよび移動範囲で動き、第１レンズ３０が進退する。

これらのカム部材６０，７０において、回動軸６１，７１の外周面には、回動軸６１，７１に略直交する平面内で振動する振動体６６，７６が当接されている。この際、回動軸６１，７１に対する振動体６６，７６の当接方向は特に限定されず、回動軸６１，７１を回動させることができる方向であればよい。
また、カム部材６０，７０の面状部分に開口を設け、この開口内に振動体６６，７６を配置し、回動軸６１，７１の外周面に振動体６６，７６を当接してもよい。この場合、開口の大きさは、カム部材６０，７０が回動しても、振動体６６，７６と接触しない大きさを有する。そして、この場合の振動体６６，７６の支持は、筐体２０の外面部２５Ａ，２５Ｂ又はカバー部材１０Ａのどちら側であってもかまわない。
また、回動軸６１，７１の外周面においては、特に振動体６６，７６の当接部分は、摩耗を防ぐために、凹凸無く仕上げられている。振動体６６，７６の当接部分の外径は、大きければ大きいほどよく、このことで振動数に対する回動角度が少なくなるため、レンズ３０，４０，５０を微細に駆動可能となる。そして、回動軸６１，７１の外径形状は、当接部分のみが円弧で、それ以外の面は特に円弧でなくてもよい。

振動体６６は、図５に示すように、略矩形平板状に形成された補強板８１と、この補強板８１の表裏両面に設けられた略矩形平板状の圧電素子８２とを備えている。
補強板８１は、その長手方向の両端の短辺略中央に凹部８１１が形成され、この凹部８１１に略楕円形状の凸部材８１Ａが配置されている。これらの凸部材８１Ａは、セラミックスなどの高剛性の任意の材料で構成され、その略半分が補強板８１の凹部８１１内に配置され、残りの略半分は、補強板８１の短辺から突出して配置されている。これらの凸部材８１Ａのうち、一方の凸部材８１Ａ先端が回動軸６１の外周面に当接されている。
補強板８１の長手方向略中央には、幅方向両側に突出する腕部８１Ｂが一体的に形成されている。腕部８１Ｂは、補強板８１からほぼ直角に突出しており、これらの端部がそれぞれ図示しないビスによってカバー部材１０Ａに固定されている。このような補強板８１は、ステンレス鋼、その他の材料から形成されている。

補強板８１の両面の略矩形状部分に接着された圧電素子８２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、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材料の中から、適宜選択した材料により形成されている。

この圧電素子８２の表裏両面には、ニッケルめっき層および金めっき層などが形成されて電極が形成されている。この圧電素子８２の補強板８１に接着されない表面側には、切欠溝によって互いに電気的に絶縁された複数の電極が長手方向に沿った中心線を軸として線対称に形成されている。つまり、圧電素子８２の長手方向に沿って２本の溝８３Ａが形成され、これらの溝８３Ａによって略三等分された電極のうち幅方向両側の電極は圧電素子８２の短手方向に沿って形成された溝８３Ｂによってそれぞれ二等分されている。
これらの溝８３Ａ，８３Ｂにより、圧電素子８２の幅方向略中央で長手方向に沿って設けられ、駆動信号が供給される第１駆動電極８２１と、圧電素子８２の一方の対角線上両側に設けられて駆動信号が供給される一対の第２駆動電極８２２と、圧電素子８２の他方の対角線上両側に設けられて駆動信号が供給される一対の第３駆動電極８２３との５つの電極が形成される。各第２駆動電極８２２は、圧電素子８２の図心に対して回転対称に配置されるとともに、リード線Ｌ（図８）で互いに導通されている。各第３駆動電極８２３についても同様である。

なお、これらの第１〜第３駆動電極８２１〜８２３は、補強板８１の表裏両面の各圧電素子８２それぞれに同様に設けられており、例えば第１駆動電極８２１の裏面側には第１駆動電極８２１が設けられている。そして、表裏両側の圧電素子８２における第１駆動電極８２１同士、第２駆動電極８２２同士、および第３駆動電極８２３同士はそれぞれ、振動体６６の側面などを介して図示しないリード線などで互いに導通され、振動体６６には、第１駆動電極８２１、第２駆動電極８２２、第３駆動電極８２３にそれぞれ対応する図示しない３つの端子が設けられる。これらの端子は、ドライバを通じて供給される駆動信号を発生する電圧印加装置８４（図８参照）にそれぞれ接続されている。また、補強板８１も振動体６６の端子であり、図示しないリード線によってグラウンドに接続されている。

このように形成された圧電素子８２は、第１駆動電極８２１と、第２、第３駆動電極８２２，８２３のうちいずれか選択した方とに、電圧印加装置８４（図８）が出力する駆動信号を供給することにより、振動体６６の長手方向に沿って伸縮する縦振動モードとしての縦一次振動モードの振動と、振動体６６の幅方向（短手方向）に屈曲振動する、つまり縦一次振動モードの振動方向に略直交する方向に屈曲する屈曲振動モードとしての屈曲二次振動モードの振動とを振動体６６に生じさせることができる。例えば、第１、第２駆動電極８２１，８２２に駆動信号を供給すると、第１、第２駆動電極８２１，８２２が形成された部分の圧電素子８２がその板面の面内方向に伸縮することにより縦一次振動モードの振動を励振する。このとき、第３駆動電極８２３には駆動信号が供給されないので、当該部分では縦一次振動モードの振動が起こらず、振動体６６全体の振動挙動は長手方向の中心線に沿ってアンバランスとなる。これにより、振動体６６は、振動体６６の長手方向に略直交する方向に屈曲する屈曲二次振動モードの振動を励振する。
図６に、振動体６６が励振する縦振動および屈曲振動を模式的に示した。第１、第２駆動電極８２１，８２２に駆動信号を供給した場合、振動体６６の凸部材８１Ａは、縦一次振動モードの振動と屈曲二次振動モードの振動とを組み合わせた略楕円軌跡Ｅ＋を描いて振動する。この略楕円軌跡Ｅ＋の一部において、凸部材８１Ａが回動軸６１（図５）を接線方向に押圧し、回動軸６１は正方向であるＲ＋方向に回転する。

なお、図６に示すように、縦一次振動モードの振動の節は、振動体６６の図心の点Ａとなり、屈曲二次振動モードの振動の節は、振動体６６の長手方向に沿った三つの点Ａとなる。縦共振周波数における楕円軌跡Ｅ＋の長軸の傾斜の向きは、屈曲振動の腹Ｂの位置を一要因として決まり、楕円軌跡Ｅ＋の長軸は、各第２駆動電極８２２を互いに結ぶ線と交差する方向に沿っている。

一方、第１、第３駆動電極８２１，８２３に駆動信号を供給した場合は、第２駆動電極８２２に駆動信号が供給されないことで、振動体６６全体の振動挙動が長手方向に沿ってアンバランスとなり、振動体６６がその長手方向に略直交する方向に屈曲振動を励振する。このとき振動体６６の凸部材８１Ａは、前述の楕円軌跡Ｅ＋とは振動体６６の長手方向に対して長軸の傾きが逆であって、かつ楕円軌跡Ｅ＋とは逆回り方向の略楕円軌跡Ｅ−を描き、この楕円軌跡Ｅ−の一部において回動軸６１が接線方向に押圧されるため、先程のＲ＋方向とは逆方向であるＲ−方向に回動軸６１が回転する。

ここで、圧電素子８２に供給する駆動信号（駆動電圧）の駆動周波数は、振動体６６の振動時に縦一次振動モードの振動の共振点近傍に屈曲二次振動モードの振動の共振点が現れて、凸部材８１Ａが良好な略楕円軌道を描くように設定される。
図７（Ａ）に、振動体６６における駆動周波数とインピーダンスとの関係を示し、図７（Ｂ）には、振動体６６における駆動周波数と縦振動の振幅および屈曲振動の振幅との関係を示した。図７（Ａ）に示すように、駆動周波数に対してインピーダンスが極小であって振幅が最大となる共振点が二点現れ、これらのうち最もインピーダンスの低い方が縦振動の共振点、もう一方のインピーダンスの極小点が屈曲振動の共振点となる。
すなわち、縦振動の縦共振周波数ｆｒ１と屈曲振動の屈曲共振周波数ｆｒ２との間で振動体６６を駆動すると、縦振動および屈曲振動双方の振幅が確保され、振動体６６は高効率で駆動する。本実施形態の振動体６６では、縦共振周波数ｆｒ１と屈曲共振周波数ｆｒ２とが互いに近接し、縦共振周波数ｆｒ１と屈曲共振周波数ｆｒ２との差Δｆｒが小さくなっており、縦振動および屈曲振動の振幅がより大きくなる駆動周波数を設定することができる。

このように、縦共振周波数ｆｒ１と屈曲共振周波数ｆｒ２とが互いに近接するように駆動周波数が設定されているが、圧電素子８２の寸法や、厚さ、材質、縦横比、電極の分割形態を決定する際にも、振動体６６における縦共振周波数ｆｒ１と屈曲共振周波数ｆｒ２とが互いに近接し、凸部材８１Ａが良好な略楕円軌道を描きやすいように適宜勘案する。
ここで、第１駆動電極８２１の幅寸法は、本実施形態では、圧電素子８２の幅寸法の約１／３となっており、これは、良好な楕円軌跡Ｅを実現するように決められている。すなわち、振動体６６，７６は第１駆動電極８２１により主として縦振動を励振し、第２駆動電極８２２により主として屈曲振動を励振するところ、第１駆動電極８２１の幅を太くすると圧電素子８２の長さ方向への変位が大きくなり、回動軸６１への加圧力が高くなって振動体６６と回動軸６１との間の摩擦力が増加するため、高負荷で駆動できる。反対に、第１駆動電極８２１の幅を細くすると屈曲を主に励振する第２駆動電極８２２の圧電素子８２における面積が増えることになり、圧電素子８２の幅方向への変位が大きくなるため、凸部材８１Ａとの接線方向に回動軸６１の高速駆動を実現できる。
一方、振動体７６については、振動体６６と同様な構成であり、振動体６６を説明することで理解できるため、ここでの説明を省略する。

次に、図８を参照して、以上説明した振動体６６を駆動する電圧印加装置８４の構成について簡略に説明する。
電圧印加装置８４は、信号発生装置８４１と、移相器８４２と、２つのドライバ８４３、８４４と、正逆切替信号源８４５に接続され、ドライバ８４４の接続先を切り替えるスイッチ８４６とを備えている。
信号発生装置８４１は、所定の周波数の駆動信号を生成して２つのドライバ８４３，８４４に出力し、これらのドライバ８４３，８４４により、駆動信号は交番する印加電圧として振動体６６の圧電素子８２に供給される。

移相器８４２は、信号発生装置８４１と一方のドライバ８４４との間に配置され、信号発生装置８４１から出力され、ドライバ８４４に入力される駆動信号の位相がドライバ８４３に入力される駆動信号の位相に対して所定の位相差となるように変化させる。所定の位相差は、本実施形態では、正（＋）の値となっている。
ここで、移相器８４２には、正逆切替信号源８４５からの指令信号が入力され、正転時、逆転時に応じて位相差をつけることが可能となっている。
ドライバ８４３には、信号発生装置８４１から出力された駆動信号が移相器８４２を介さずに入力され、このドライバ８４３を通じて振動体６６の第１駆動電極８２１に駆動信号が供給される。
一方、もう１つのドライバ８４４は、スイッチ８４６に接続されている。スイッチ８４６は、正逆切替信号源８４５からの指令信号に応じて、ドライバ８４４を振動体６６の第２駆動電極８２２および第３駆動電極８２３のいずれかに接続する。

図９は、第１〜第３駆動電極８２１〜８２３にそれぞれ供給される第１駆動信号Ｓ１、第２駆動信号Ｓ２、第３駆動信号Ｓ３の波形をそれぞれ示す。この図９では、各駆動信号Ｓ１〜Ｓ３の位相の正負を模式的に示した。なお、これら第１〜第３駆動信号Ｓ１〜Ｓ３の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形状波、台形波などであってよい。
本実施形態では、第１駆動信号Ｓ１の位相に対する第２駆動信号Ｓ２の位相差θ２は、約１１０°であり、第１駆動信号Ｓ１に対する第３駆動信号Ｓ３の位相差θ３も、約１１０°である。
なお、第２駆動信号Ｓ２＋、Ｓ２−の第１駆動信号Ｓ１に対する位相差は、振動体２６６における縦振動に対する屈曲振動の遅れなどを考慮して適宜設定可能であるが、本実施形態では、第２駆動信号Ｓ２＋の位相差θ＋は、＋９０°に設定され、第２駆動信号Ｓ２−の位相差θ−は、−９０°に設定されている。
なお、前述した移相器８４２は、正逆切替信号源８４５からの指令値に応じて、位相差θ２と位相差θ３とを互いに異なるものとすることが可能なように構成されている。

ここで、このように第１駆動信号Ｓ１と第２駆動信号Ｓ２とが、そして第１駆動信号Ｓ１と第３駆動信号Ｓ３とが、それぞれ位相差θ２，θ３を有することにより、次のような作用を奏する。この作用について、圧電素子８２の各駆動電極に同じ位相の（位相差なし）駆動信号を供給する場合と比較して説明する。
図１０（Ａ）は、本実施形態との比較例を示し、振動体６６と略同様の構成の振動体６６Ｚにおいて、第１、第２駆動電極８２１，８２２に同じ位相（位相差なし）の駆動信号を供給した場合を示している。この場合、振動体６６Ｚの凸部材８１Ａは、縦振動および屈曲振動の組み合わせによって楕円軌跡ＥＺを描く。

一方、図１０（Ｂ）は、本実施形態の振動体６６を示し、第１駆動電極８２１には第１駆動信号Ｓ１が供給され、第２駆動電極８２２には、第２駆動信号Ｓ２が供給されたことを示している。この場合、縦振動に対する遅れである屈曲振動を主として励振する第２駆動電極８２２に供給される第２駆動信号Ｓ２が、第１駆動信号Ｓ１に対して正の位相差θ２（図９）を有することから、縦振動の方向に長軸がほぼ沿った楕円軌跡Ｅ＋となる。このように、振動体６６Ｚと比べて、長軸が長く、この長軸において凸部材８１Ａと回動軸６１との間が離間するほど、凸部材８１Ａが回動軸６１を強く押圧するため、回動軸６１と振動体６６との摩擦力が大きくなり、より大きなトルクで回動軸６１を高速に回動させることができる。

なお、第１、第２駆動信号Ｓ１，Ｓ２の位相差θ２（図９）は、縦振動に対する屈曲振動の遅れ（振動体６６，７６固有の縦振動および屈曲振動の位相差）が加味されて決められている。すなわち、本実施形態では、振動体６６，７６固有の縦振動および屈曲振動の位相差は約２０°であり、この２０°に縦振動と屈曲振動とが直交することを意味する９０°を加え、１１０°が位相差θ２として選定されている。なお、この値は、振動体６６，７６の形態などに応じて異なり、例えば９０°〜１１０°の範囲で適宜決められる。

また、振動体６６Ｚ，６６においてそれぞれ、第３駆動電極８２３に第３駆動信号Ｓ３を供給した場合、凸部材８１Ａが描く楕円軌跡は、図１０（Ａ）、（Ｂ）における軌跡ＥＺ，Ｅ＋とそれぞれ反転する。この際、第１駆動信号Ｓ１に対する第３駆動信号Ｓ３の位相差θ３（図９）についても、回動軸６１を大トルクで高速に回動させるように設定される。

図１１に、図１０（Ｂ）における本実施形態の振動体６６の駆動特性を実線で示すとともに、図１０（Ａ）における比較例としての振動体６６Ｚの駆動特性を破線で示した。なお、図１１における駆動速度は、回動軸６１の正転方向（Ｒ＋）への駆動速度（回動速度）を示す。
振動体６６について示す実線の場合、駆動周波数に対する回動軸６１の駆動速度は、破線で示した振動体６６Ｚの場合よりも駆動周波数ほぼ全域に亘って高く、略最大の出力で比較すると、アクチュエータとしての振動体６６の出力は、振動体６６Ｚの出力の略２倍に達する。
すなわち、第１駆動信号Ｓ１に対して第２駆動信号Ｓ２あるいは第３駆動信号Ｓ３が正の位相差θ２，θ３（本実施形態では１１０°）を有することにより、出力が格段に向上することが検証された。

次に、図３を参照して、レンズユニット１０の動作を説明する。
レンズユニット１０が動作する際は、まず、回動軸６１の外周に当接している振動体６６が振動することにより、回動軸６１が所定角度で回動する。これによって回動軸６１と一体のカム部材６０も所定の角度で回動する。するとカム部材６０に形成されたカム溝６２Ａ，６２Ｂも回動し、それぞれのカム溝６２Ａ，６２Ｂに嵌合されているカム棒５１，４１の外周面がカム溝６２Ａ，６２Ｂの内周面により誘導されながら開口部２３Ａ，２３Ｂの中で移動する。
例えば、図３（Ａ）の位置から回動軸６１を反時計方向（Ｒ＋）に回動させると、カム棒４１，５１を有する第２レンズ４０と第３レンズ５０とは、互いに離間する方向に移動し、図３（Ｂ）のように、第２レンズ４０と第３レンズ５０との間隔が広がることになる。
反対に、電圧が印加される第２駆動電極８２２と第３駆動電極８２３とを切り替えて、図３（Ｂ）の位置から回動軸６１を時計方向（Ｒ−）に回動させると、第２レンズ４０と第３レンズ５０とは、互いに近接する方向に移動し、図３（Ａ）のように戻る。
これにより第２レンズ４０と第３レンズ５０は、ズームレンズとして機能することになる。

図４においても同様に、回動軸７１の外周に当接している振動体７６が振動することにより、回動軸７１が所定角度で回動する。回動することにより回動軸７１と一体のカム部材７０も所定の角度で回動する。するとカム部材７０に形成されたカム溝６２Ｃも回動し、この６２Ｃに嵌合されているカム棒３１の外周面がカム溝６２Ｃの内周面により誘導されながら開口部２３Ｃの中で移動する。
例えば、図４（Ａ）の位置から回動軸７１を反時計方向（Ｒ＋）に回動させると、カム棒５１と連結された第１レンズ３０は、筐体２０の中心方向から外側方向に移動し、図４（Ｂ）のように、筐体２０の端部側に寄る。
反対に、図４（Ｂ）の位置から回動軸７１を時計方向（Ｒ−）に回動させると、第１レンズ３０は、筐体２０の中央側へ移動し、図４（Ａ）のように戻る。これにより第１レンズ３０は、フォーカスレンズとして機能することになる。

以上における回動軸６１，７１の反時計回り方向（Ｒ＋）、時計回り方向（Ｒ−）への駆動方向の切り替えは、前述のように、電圧印加装置８４のスイッチ８４６による駆動信号のスイッチングにより行われる。
なお、図示しない読み取りセンサによってレンズ３０，４０，５０の位置を読み取り、電圧印加装置８４にフィードバックして駆動制御することにより、レンズ３０，４０，５０を任意の位置に静止可能となっている。

以上の第１実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）レンズユニット１０の各レンズ３０〜５０を駆動する圧電アクチュエータとしての振動体６６，７６において、主として縦振動を励振する第１駆動電極８２１と主として屈曲振動を励振する第２、第３駆動電極８２２，８２３とにそれぞれ供給される第１駆動信号Ｓ１と第２、第３駆動信号Ｓ２，Ｓ３との間に位相差θ（図９）を持たせた。この位相差θにより、屈曲振動の振幅を可変にでき、楕円軌跡Ｅを実現できる。本実施形態では、第２、第３駆動信号Ｓ２，Ｓ３が第１駆動信号Ｓ１に対して正の位相差θ２，θ３を有するものとしたので、縦振動の方向に長軸がほぼ沿った楕円軌跡Ｅとすることができる。
このような第１、第２駆動信号Ｓ１，Ｓ２の位相差θ２，θ３の設定と併せて、圧電素子８２に設けられた第１駆動電極８２１の幅等の変更を行うことにより、屈曲振動の調整を通じて楕円軌跡Ｅを自在に調整可能となり、所望の駆動特性が得られる理想的な楕円軌跡Ｅを実現できる。
以上により、回動軸６１，７１を大トルクで高速に駆動することができ、各レンズ３０〜５０を迅速に進退させることが可能となる。従ってズーム、フォーカスの操作性を向上させることができる。

（２）第２、第３駆動信号Ｓ２，Ｓ３の駆動信号Ｓ１に対する位相差θ２，θ３の設定、および圧電素子８２における第１駆動電極８２１の幅などのサイズに応じて屈曲振動の振幅を自在にでき、所望の楕円軌跡Ｅ＋，Ｅ−を実現できることから、本実施形態の振動体６６，７６では、各電極８２１〜８２３のサイズなどに関わらず、出力調整を十分な範囲で容易に実施できる。これにより、駆動信号に位相差をつけない場合の略２倍の出力が得られるほど、出力向上を図ることができる（図１１）。
また、このように出力調整が容易であるため、振動体６６，７６の組み立てなどの要因による製造誤差にも十分対応できる。

（３）本実施形態では、第１駆動信号Ｓ１、第２駆動信号Ｓ２の位相差θ２（図９）と、第１駆動信号Ｓ１、第３駆動信号の位相差θ３（図９）とがそれぞれ調整可能とされており、これによって正転時、逆転時における回動軸６１，７１の駆動トルク、駆動速度などを別々に調整できる。

(４)振動体６６，７６が板状に形成されており、この板面内における振動により動力を発生させているので、駆動装置１の薄型化を促進でき、これによってレンズユニット１０の小型化を促進できる。また、凸部材８１Ａが回動軸６１，７１に接触しているので、振動体６６，７６の振動を停止した場合には、凸部材８１Ａと回動軸６１，７１外周との間の摩擦により回動軸６１，７１の回動角度を維持できる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、圧電アクチュエータへの駆動信号の供給態様が第１実施形態とは異なり、また、振動を検出して駆動周波数の制御を実施する点が第１実施形態とは異なる。
図１２は、本実施形態における振動体２６６および電圧印加装置８６の構成概略を示す。
振動体２６６に設けられた圧電素子８２には、幅方向略中央で長手方向に沿って延びる第１駆動電極８５１と、圧電素子８２の一方の対角線上両側にそれぞれ配置される一対の第２駆動電極８５２と、圧電素子８２の歪みを検出する検出電極８５５とが設けられている。ここで、本実施形態では、圧電素子８２の他方の対角線上両側に電極が設けられておらず、これらの領域は、残余領域としての開放領域ＯＰとなっている。

第２駆動電極８５２は、振動体２６６の図心に対して回転対称に配置され、リード線Ｌで互いに導通されている。第１、第２駆動電極８５１，８５２に同位相の駆動信号を供給すると、凸部材８１Ａは第２駆動電極８５２を互いに結ぶ方向と交差する方向に沿って傾斜した楕円軌跡（図１４（Ｂ）の軌跡ＥＺ参照）を描き、これによって回動軸６１は図１２中、反時計回りのＲ＋方向に回動する。
また、本実施形態では、第２駆動電極８５２の幅および長さが第１実施形態の第２駆動電極８２２の幅および長さよりも大きい。このため、本実施形態の第１駆動電極８５１の幅寸法は、第１実施形態の第１駆動電極８２１の幅よりも小さく形成され、各第２駆動電極８５２が振動体２６６の長手方向略中央で行き交う部分では、第１駆動電極８５１の幅は圧電素子８２の幅の約１／４の幅となっている。このように第１駆動電極８５１の幅が比較的細い分、第２駆動電極８５２の幅を大きくできるため、各第２駆動電極８５２の回転中心に対するアンバランス量が大きくなり、慣性により振動体２６６の幅方向への変位が大きくなるため、凸部材８１Ａとの接線方向に回動軸６１，７１を高速に駆動できる。
なお、この第１駆動電極８５１の形状、サイズなどは自在にでき、例えば１／２〜１／４の範囲で適宜調整できる。１／２程度に太くすると、トルクを大きくできる。
つまり、本発明における駆動電極のサイズ、形状等は任意に設定でき、第２駆動電極８５２のサイズについても、第１実施形態の第２駆動電極８２２のように、圧電素子８２における約１／６のサイズとする必要がない。

検出電極８５５は、ノイズを避けるため凸部材８１Ａから離間する側の開放領域ＯＰに１つ設けられている。この検出電極８５５の領域は、屈曲振動の腹Ｂ（図６）の近傍であるとともに、第１駆動電極８５１と第２駆動電極８５２とに同じ位相の駆動信号を供給した際に、振動体２６６において、縦振動による歪と屈曲振動による歪とがほぼ同等となる領域となっている。

図１３は、第１、第２駆動電極８５１，８５２にそれぞれ供給される駆動信号の波形を示す。本実施形態では、第２駆動電極８５２には、回動軸６１の正逆に応じて、第１駆動電極８５１に供給される第１駆動信号Ｓ１に対して位相差が異なる駆動信号が供給される。すなわち、回動軸６１（図１２）をＲ＋方向に正転させるときは、第１駆動信号Ｓ１に対して正の位相差θ＋を有する第２駆動信号Ｓ２＋が第２駆動電極８５２に供給され、回動軸６１をＲ−方向に正転させるときは、第１駆動信号Ｓ１に対して負の位相差θ−を有する第２駆動信号Ｓ２−が第２駆動電極８５２に供給される。

ここで、このような第２駆動信号Ｓ２＋、Ｓ２−の第１駆動信号Ｓ１に対する位相差は、次のように決められる。以下、圧電素子８２の各駆動電極に同じ位相の（位相差なし）駆動信号を供給する場合と比較して説明する。
図１４（Ｂ）は、本実施形態との比較例として、振動体２６６と略同様の構成の振動体２６６Ｚにおいて、第１、第２駆動電極８５１，８５２に同じ位相の駆動信号を供給したことを示している。このとき、凸部材８１Ａは楕円軌跡ＥＺを描く。
図１４（Ａ）および（Ｃ）は、本実施形態の振動体２６６をそれぞれ示す。図１４（Ａ）では、第１駆動電極８５１には第１駆動信号Ｓ１が供給され、第２駆動電極８５２には、第２駆動信号Ｓ２＋が供給されている。この場合、第２駆動信号Ｓ２＋が第１駆動信号Ｓ１に対して正の位相差θ＋（図１３）を有することから、縦振動に対する屈曲振動の遅れの度合が小さくなり、振動体２６６Ｚの軌跡ＥＺよりも長軸が長く、また縦振動の方向に長軸がほぼ沿った楕円軌跡Ｅ＋となる。これにより、大トルクで回動軸６１を高速に回動させることができる。

ここで、振動体２６６の動作時、開放領域ＯＰには駆動信号が供給されないことから、主として第２駆動電極８５２により励振される屈曲振動に寄与しない無駄な動きによって楕円軌跡の形成が阻害されず、所望の楕円軌跡Ｅ＋を実現できる。すなわち、各第２駆動電極８５２には屈曲振動の腹Ｂ（図６）が含まれ、仮に開放領域ＯＰに駆動信号を供給するとすれば、振動体２６６の楕円軌跡における屈曲が弱まり、良好な楕円運動を実現できないおそれがある。したがって、第２駆動電極８５２に隣接して、駆動信号を供給しない各開放領域ＯＰを設けることで、このような不都合をなくすことができる。なお、このことは、図１４（Ｃ）の場合にも該当する。

図１４（Ｃ）では、第１駆動電極８５１には第１駆動信号Ｓ１が供給され、第２駆動電極８５２には、第２駆動信号Ｓ２−が供給されている。この場合、縦振動に対して屈曲が遅れる度合が大きくなる結果、長軸が振動体２６６の幅方向に略沿った円形に近似する楕円軌跡Ｅ−となる。また、このように縦振動に対する屈曲の遅れが大きいことで、軌跡Ｅ−上の回り方向が正転時の楕円軌跡Ｅ＋における回り方向とは逆転する周波数帯域が増加し、回動軸６１を図１２中、時計回りのＲ−方向に逆転させやすくなる。

このように、本実施形態では、第２駆動電極８５２に供給する第２駆動信号の位相差θ＋、θ−を切り替えることで、屈曲振動が調整され、回動軸６１の正転、逆転を実現している。
なお、第２駆動信号Ｓ２＋、Ｓ２−の第１駆動信号Ｓ１に対する位相差は、振動体２６６における縦振動に対する屈曲振動の遅れなどを考慮して適宜設定可能であるが、本実施形態では、第２駆動信号Ｓ２＋の位相差θ＋は、＋９０°に設定され、第２駆動信号Ｓ２−の位相差θ−は、−９０°に設定されている。

図１５における上のグラフに、図１４（Ａ）〜（Ｃ）の状態における駆動特性を実線、破線、点線でそれぞれ示した。図１５におけるプラス（正）の駆動速度は、正転方向への駆動速度を示す。
振動体２６６における第２駆動電極８５２に第２駆動信号Ｓ２＋を供給した場合（図１４の（Ａ）、図１５の実線）、駆動周波数に対する回動軸６１の駆動速度が、振動体２６６Ｚを使用した場合（図１４の（Ｂ）、図１５の破線）よりも駆動周波数ほぼ全域に亘って高く、略最大出力で比較すると、振動体２６６Ｚの出力の略２倍の出力を有する。また、振動体２６６Ｚでは、所定の周波数帯域において逆転方向に駆動する逆転帯域ＢＰが認められるが、図１４（Ａ）の構成では、このような帯域がなく、回動軸６１を駆動可能な周波数帯域略全体において、正転方向への駆動が可能となる。
一方、振動体２６６における第２駆動電極８５２に第２駆動信号Ｓ２−を供給した場合（図１４の（Ｃ）、図１５の点線）、逆転帯域ＢＰが増加し、逆転方向への駆動に有利なことがわかる。なお、逆転帯域ＢＰは、屈曲共振周波数ｆｒ２（図７）の近傍となっている。
以上により、位相差θ＋、θ−は、位相差なしで駆動信号を供給した際の振動体２６６Ｚの駆動特性（図１４（Ｂ）、図１５の破線）に基いて選定することができ、これによって正転、逆転ともに安定化させることができる。

図１５の下のグラフには、正転時における駆動周波数に対する第２駆動信号Ｓ２＋と検出電極８５５の検出信号との位相差を実線で示し、逆転時における駆動周波数に対する第２駆動信号Ｓ２−と検出電極８５５の検出信号との位相差を点線で示した。
本実施形態では、電圧印加装置８６により、正転時に略最大効率を実現する駆動周波数Ｆ＋と、逆転時に略最大効率を実現する駆動周波数Ｆ−とに第１、第２駆動信号Ｓ１，Ｓ２＋，Ｓ２−の周波数を制御する周波数制御を実施している。
本実施形態では、正転時、逆転時ともに、共通の目標位相差θ０を規定し、第１駆動信号Ｓ１と検出信号との位相差をフィードバックして周波数制御を行う。
なお、検出電極８５５の位置を選定する際には、当該検出電極８５５による検出信号と第１駆動信号Ｓ１との位相差が、縦振動の共振および屈曲振動の共振の間の反共振点ｆｒ１１（図７）と屈曲振動の共振周波数ｆｒ２との間の周波数で変化し、良好に周波数制御できる位置が選択される。
前述のように、検出電極８５５は、第１、第２駆動電極８５１，８５２に同じ位相の駆動信号が供給された際に縦振動の歪および屈曲振動の歪がほぼ同等となる位置に設けられるが、このように歪みが同等となるのは、駆動周波数Ｆ＋と駆動周波数Ｆ−との略中間の駆動周波数とされる場合などである。

電圧印加装置８６は、図１２のように、電圧制御発振器８６１と、移相器８４２と、２つのドライバ８４３，８４４と、正逆切替信号源８４５と、第１、第２駆動信号Ｓ１，Ｓ２＋，Ｓ２−の周波数を制御する周波数制御手段８７とを備えている。本実施形態では、正転時、逆転時ともに第２駆動電極８５２が使用されるため、第１実施形態のような電極切り替えのためのスイッチは設けられていない。

電圧印加装置８６の詳細な構成を図１６に示す。
周波数制御手段８７は、位相差−電圧変換回路８７１と、定電圧回路８７２と、比較回路８７３と、電圧調整回路８７４と、移相器８４２と、リセット回路８４７とを備えている。
位相差−電圧変換回路８７１は、検出電極８５５から検出された検出信号Ｖａの位相と、第１駆動電極８５１に供給される駆動信号Ｖｈ（駆動信号Ｓ２＋あるいはＳ２−）の位相との位相差を検出し、平均位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号Ｖｊを比較回路８７３に出力する。
位相差−電圧変換回路８７１は、位相差検出部８７１Ａと、平均電圧変換部８７１Ｂとを備えている。位相差検出部８７１Ａは、検出信号Ｖａおよび駆動信号Ｖｈが入力されると、両信号の位相差に相当するパルス幅を有する位相差信号Ｖｐｄを生成し、平均電圧変換部８７１Ｂに出力する。平均電圧変換部８７１Ｂは、図示しない積分回路により位相差信号Ｖｐｄのパルス幅に相当する平均電圧値を有する位相差電圧信号Ｖｊを生成し、比較回路８７３に出力する。

定電圧回路８７２は、検出信号Ｖａの位相と駆動信号Ｖｈの位相との最適な位相差に相当する電圧値を有する、前述の目標位相差θ０（図１５）である基準位相差信号Ｖｋを比較回路８７３に出力するものである。
比較回路８７３は、位相差−電圧変換回路８７１からの位相差電圧信号Ｖｊと定電圧回路８７２からの基準位相差信号Ｖｋとを入力し、両者を比較するものである。つまり、位相差電圧信号Ｖｊ≧基準位相差信号Ｖｋである場合には、比較回路８７３は“Ｈ”となる比較結果信号Ｖｅを電圧調整回路８７４に出力し、位相差電圧信号Ｖｊ＜基準位相差信号Ｖｋである場合には、比較回路８７３は“Ｌ”となる比較結果信号Ｖｅを電圧調整回路８７４に出力する。

電圧調整回路８７４は、比較回路８７３からの比較結果信号Ｖｅを入力し、電圧制御発振器８６１に出力される調整信号Ｖｆの電圧値を所定電圧値Ｖｆ０単位で変化させるものである。すなわち、電圧調整回路８７４は、“Ｈ”の比較結果信号Ｖｅを入力した場合には、調整信号Ｖｆの電圧値を所定電圧値Ｖｆ０だけ上昇させ、“Ｌ”の比較結果信号Ｖｅを入力した場合には、調整信号Ｖｆの電圧値を所定電圧値Ｖｆ０だけ下降させる。また、電圧調整回路８７４には、初期の調整信号である初期値Ｖｆ１が記憶されており、電圧印加装置８６の起動時には、この初期値Ｖｆ１を電圧値とする調整信号Ｖｆを電圧制御発振器８６１に出力する。なお、初期値Ｖｆ１は、予め設定された駆動周波数の調整範囲の上限値とされており、本実施形態では、駆動周波数の調整範囲は、縦一次振動モードの振動の共振周波数ｆｒ１よりも所定値低い周波数から、屈曲二次振動モードの振動の共振周波数ｆｒ２よりも所定値高い周波数までに設定され、この場合に初期値Ｖｆ１は、屈曲二次振動モードの振動の共振周波数ｆｒ２よりも所定値高い周波数に設定されている。

電圧制御発振器８６１は、電圧調整回路８７４からの調整信号Ｖｆを入力して、ドライバ８４３，８４４に出力する基準信号Ｖｇの周波数を調整するものである。すなわち、電圧制御発振器８６１は、調整信号Ｖｆの電圧値が前回の調整信号Ｖｆの電圧値よりも高くなった場合、基準信号Ｖｇの周波数を所定値だけ上げ、調整信号Ｖｆの電圧値が前回の調整信号Ｖｆの電圧値よりも低くなった場合には、基準信号Ｖｇの周波数を所定値だけ下げるように調整される。また、電圧制御発振器８６１は電圧印加装置８６の起動時に初期値Ｖｆ１の調整信号Ｖｆを入力した場合には、予め設定された周波数の基準信号Ｖｇを出力する。
ドライバ８４３，８４４は、電圧制御発振器８６１からの基準信号Ｖｇを受けて、この基準信号Ｖｇの周波数で一定の電圧値となる駆動信号Ｖｈを振動体２６６の第１駆動電極８５１または第２駆動電極８５２に出力する。

リセット回路８４７は、ドライバ８４３，８４４からの駆動信号Ｖｈの周波数が所定値以下となった場合に、基準信号Ｖｇの周波数を初期値Ｖｆ１の周波数に変更するリセット信号を電圧調整回路８７４に出力するものである。ここで、リセット信号が出力される周波数の所定値は、駆動周波数の調整範囲の下限値に設定されており、本実施形態では縦一次振動モードの振動の共振周波数ｆｒ１よりも所定値低い周波数に設定されている。電圧調整回路８７４は、リセット回路８４７からリセット信号を入力すると、初期値Ｖｆ１を電圧値とする調整信号Ｖｆを電圧制御発振器８６１に出力する。電圧制御発振器８６１は、この調整信号Ｖｆに基づいて、基準信号Ｖｇの周波数を調整する。

したがって、電圧印加装置８６は、まず起動時に、初期値Ｖｆ１の電圧値に対応する周波数の基準信号Ｖｇに基づいて振動体２６６に駆動信号Ｖｈを印加する。このとき、初期値Ｖｆ１は、駆動周波数の調整範囲の上限値に設定されているので、通常初期の段階では駆動信号Ｖｈと検出信号Ｖａとの位相差θによる位相差電圧信号Ｖｊは、定電圧回路８７２からの基準位相差信号Ｖｋよりも小さくなる。したがって、比較回路８７３では“Ｌ”の比較結果信号Ｖｅを出力し、電圧調整回路８７４は、この比較結果信号Ｖｅに基づいて調整信号Ｖｆの電圧値を所定電圧値Ｖｆ０だけ下降させ、よって電圧制御発振器８６１からの基準信号Ｖｇの周波数が所定値だけ下がる。
このような動作を繰り返すことにより、振動体２６６に印加される駆動信号Ｖｈの周波数は減少し、位相差電圧信号Ｖｊ≧基準位相差信号Ｖｋとなった場合には、逆に駆動信号Ｖｈの周波数が増加するため、駆動信号Ｖｈと検出信号Ｖａとの位相差θに相当する位相差電圧信号Ｖｊは基準位相差信号Ｖｋ近辺で制御されることとなる。
また、何かの具合により駆動信号Ｖｈの周波数が低くなりつづけ、リセット回路８４７の所定値以下となった場合には、電圧調整回路８７４の調整信号Ｖｆが初期値Ｖｆ１に対応した値にリセットされ、もう一度駆動周波数の調整範囲の上限値から周波数の制御を行う。
このようにして、第１駆動信号Ｓ１と検出信号Ｖａとの位相差をフィードバックすることにより、第１、第２駆動信号Ｓ１，Ｓ２＋，Ｓ２−の駆動周波数が制御される。

ここで、検出電極８５５による検出電圧などに基いて、第２駆動信号Ｓ２＋の第１駆動信号Ｓ１に対する位相差θ＋、あるいは、第２駆動信号Ｓ２−の第１駆動信号Ｓ１に対する位相差θ−をそれぞれ調整することが可能であり、これによって回動軸６１の駆動速度のコントロールが可能となる。例えば、位相差θ＋を０°から９０°に向かって大きくすると、速度が増加する。逆に、位相差θ＋を９０°から０°に向かって小さくすることにより、速度が減少する。また、逆転時には例えば、位相差θ−を０°から−９０°に向かって小さくすると、速度が増加する。逆に、位相差θ−を−９０°から０°に向かって大きくすることにより、速度が減少する。
このように、第１、第２駆動信号Ｓ１，Ｓ２の位相差θ＋，θ−の変更により速度調整が定常的に実施される。

本実施形態によれば、第１実施形態の（１）、（２）および（４）と略同様の効果を奏するほか、次のような効果も奏する。
（５）第１駆動信号Ｓ１の位相に対する第２駆動信号Ｓ２＋，Ｓ２−の位相差θ＋，θ−の調整により、正転、逆転ともに可能となるため、駆動電極を正転時、逆転時で同一にできる。これにより、正転用とは別に、逆転用に駆動電極を用意することが不要となり、圧電素子８２の領域の略全体を駆動に使用することができる。このため、同一サイズの圧電素子８２において駆動力を向上させることが可能となる。また、駆動電極の圧電素子８２におけるサイズや形状、配置などを自在にでき、屈曲振動の調整が容易となる。さらに、実装が容易な電極の配置を採用することも可能となり、低コスト化を促進できる。

（６）また、駆動電極は正転、逆転を通じて、第１、第２駆動電極８５２で一定であるため、これら第１、第２駆動電極８５１，８５２以外の領域の、圧電素子８２において最も振動検出に適した位置に検出電極８５５を設けることが可能となり、振動体２６６の振動を良好に検出できる。
そして、検出電極８５５が設けられていることで、第１、第２駆動電極８５１，８５２を振動検出に兼用することが不要となり、配線が容易となるとともに、これら第１、第２駆動電極８５１，８５２を振動検出時の高電圧に耐える回路構成としなくて済む。このため、回路を簡略化でき、低コスト化を図ることができる。

（７）また、電圧印加装置８６における周波数制御手段８７により、検出電極８５５による検出信号と第１駆動信号Ｓ１との位相差をフィードバックし、この位相差に第１、第２駆動信号Ｓ１，Ｓ２＋，Ｓ２−の周波数が追従するように可変制御する周波数制御を行うことにより、縦振動、屈曲振動の混合モードで動作する振動体２６６を共振状態に近付けることが可能となる。これにより、小型の圧電アクチュエータでありながら、高出力を確保できる。

（８）振動体２６６において縦振動の歪および屈曲振動の歪がほぼ同等となる領域に検出電極８５５が設けられているので、この検出電極８５５により、主として縦振動の歪が寄与する正転時における振動も、主として屈曲振動の歪が寄与する逆転時における振動も、いずれをも検出できる。このため、正転、逆転に関わらず、振動検出を１つの検出電極８５５で済ませることができる。
これは、例えば第１、第２駆動電極８５１，８５２のうち使用していない部分を検出電極として兼用して使用する場合などでは、振動軌跡を切り替えるために駆動電極を切り替えると、これに伴って検出電極も切り替える必要があり、電極構成や配線、制御動作が複雑となる。特に、検出の高電圧に耐え得る設計とする必要がある。これに対して、本実施形態の検出電極８５５は、第１、第２駆動電極８５１，８５２とは別個に設けられているので、実装が容易化され、低コスト化が図られる。

（９）そして、振動体２６６に駆動信号が供給されない開放領域ＯＰが形成されていることにより、屈曲振動に寄与しない無駄な動きによって楕円軌跡の形成が阻害されることなく、所望の楕円軌跡Ｅ＋、Ｅ−を実現できる。これにより、所定の駆動力を確保できる。

（１０）さらに、第１、第２駆動信号Ｓ１，Ｓ２の位相差θ＋，θ−の変更によって定常的に速度調整することが可能となり、速度制御するために起動、停止を繰り返す間欠駆動などと比べて振動体２６６の磨耗を格段に抑制できる。

（１１）検出電極８５５の面積が、第２駆動電極８５２の面積に対して７分の１程度に小さく設定されているので、第２駆動電極８５２の面積が確保され、回動軸６１の駆動に必要な駆動力を確保できる。

（１２）周波数制御手段８７において、駆動信号Ｖｈの制御対象として駆動信号Ｖｈと検出信号Ｖａとの位相差θを採用しているので、制御対象の変動が０°〜１８０°の範囲内に限られる。つまり、例えば駆動信号の電圧を変更した場合でも、制御する位相差θは０°〜１８０°の範囲内となるため、周波数制御手段８７を予めこの位相差範囲で制御できる制御回路で構成しておけば、駆動信号の電圧を変更した場合でも共通の制御回路を用いることができるから、制御回路の汎用性を向上させることができる。一方、駆動信号Ｖｈの制御対象として駆動信号の電圧や電流を採用した場合には、検出信号の電圧値や電流値もこれに応じて大きく変更されるため、この変動に応じて耐圧等を変更した別の制御回路を用意する必要があり、制御回路の共通化を図ることができない。したがって、本実施形態の電圧印加装置８６では、駆動信号Ｖｈと検出信号Ｖａとの位相差θを制御対象として採用しているので、共通の回路で基準位相差信号Ｖｋを大幅に変えることなく電圧違いの設定にも対応でき、確実に駆動信号Ｖｈを制御できる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図１７は、本実施形態における振動体３６６および電圧印加装置８６の構成概略を示す。前述の第２実施形態では、検出電極が１つだけ設けられていたが、本実施形態では、振動の検出電極が２つ設けられている。
振動体３６６は、第２実施形態における振動体２６６と略同様、第１駆動電極８５１と、一対の第２駆動電極８５２とがそれぞれ圧電素子８２に設けられている。
なお、本実施形態の振動体３６６は、第２実施形態の振動体２６６と比べて、第２駆動電極８５２の長さおよび幅が小さく、その分、振動体３６６中央部における第１駆動電極８５１の幅が広くなっている。ただし、このような形状の相違に関わらず、第１駆動電極８５１には第１駆動信号Ｓ１が供給され、第２駆動電極８５２には、正転、逆転に応じて、第１駆動信号Ｓ１に対して所定の位相差を有する第２駆動信号Ｓ２＋，Ｓ２−がそれぞれ供給される。

また、振動体３６６において、凸部材８１Ａと離れた側の開放領域ＯＰには、正転時に用いられる第１検出電極８８１と、逆転時に用いられる第２検出電極８８２とがそれぞれ設けられている。
第１検出電極８８１は、開放領域ＯＰにおいて、第１駆動電極８５１、第２駆動電極８５２の両方に隣接する角隅部に設けられている。この第１検出電極８８１の位置は、振動体３６６における縦振動の節の近傍（振動体３６６の略中央における屈曲振動の節の近傍でもある）となっている。
一方、第２検出電極８８２は、凸部材８１Ａと離れた側の開放領域ＯＰにおける長手方向略中央に配置されている。この第２検出電極８８２の位置は、振動体３６６における屈曲振動の腹の近傍となっている。
なお、これらの第１、第２検出電極８８１，８８２は、第２実施形態の検出電極８５５（図１２）の両側にそれぞれ設けられている。言い換えると、第２実施形態の検出電極８５５は、本実施形態の検出電極８８１，８８２の略中間に設けられている。

このような振動体３６６は、第２実施形態で示した電圧印加装置８６（図１５）と略同様の電圧印加装置によって駆動される。ここで、Ｒ＋方向への正転時には、第１検出電極８８１により振動が検出される。この第１検出電極８８１の位置は縦振動の節近傍であることから、縦振動の歪が略最大となり、第１検出電極８８１における振動検出において屈曲振動がキャンセルされる。
一方、Ｒ−方向への逆転時には、第２検出電極８８２により振動が検出される。第２検出電極８８２の位置は屈曲振動の腹近傍であることから、屈曲振動の歪が略最大となり、第２検出電極８８２における振動検出において縦振動がキャンセルされる。
これらのことから、第１、第２検出電極８８１，８８２により、正転時、逆転時の振動を別々に良好に検出できるので、電圧印加装置８６の周波数制御手段８７において、これら第１、第２検出電極８８１，８８２からの検出信号を基に、正転、逆転を実現する駆動周波数に確実に制御できる。
また、本実施形態によれば、前記各実施形態による効果と略同様の効果を奏する。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を説明する。本実施形態の振動体では、その固有の形態により、振動特性が作りこまれている。
図１８に、本実施形態の圧電アクチュエータとしての振動体４６６を簡略に示した。図１８（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
振動体４６６は、第１実施形態における振動体６６（図５）と略同様に、２枚の矩形板状の圧電素子４８２が補強板８１の両面に重ねられ、各圧電素子４８２には１つの第１駆動電極８２１と、一対の第２駆動電極８２２と、一対の第３駆動電極８２３とが形成されている。なお、振動体４６６には、振動の検出電極は設けられていない。
ここで、振動体４６６には、第２、第３実施形態の振動体２６６，３６６のように、第１駆動電極８５１および第２駆動電極８５２のみが設けられていても良く、この場合も下記と同様の作用効果を奏する。

本実施形態の圧電素子４８２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）により形成され、その寸法は、短辺が約２ｍｍ、長辺が約７ｍｍとなっている。また、この圧電素子４８２が補強板８１の両面にそれぞれ重ねられた振動体４６６の厚さは、約０．４ｍｍとなっている。このような圧電素子４８２等の材質、寸法により、振動体４６６の振動特性が決められており、振動体４６６は、その固有の形態により、縦共振周波数と屈曲共振周波数との差（図７中、Δｆｒ）がほぼ「０」となるほど、縦共振周波数と屈曲共振周波数とが互いに近接している。すなわち、この縦共振周波数と屈曲共振周波数とが略一致するので、これら縦共振周波数および屈曲共振周波数の近傍である周波数で駆動した際に縦振動および屈曲振動の振幅を最も大きくできる。

このような振動体４６６を駆動する際には、前記のように作り込まれた共振周波数に駆動周波数を固定して振動体４６６を駆動するか、あるいは、圧電アクチュエータとしての振動体４６６が所望の駆動特性を実現するように、駆動周波数をスイープする駆動を行う。
すなわち、駆動周波数のスイープ駆動を行う場合、図１６などに示した電圧印加装置８６においてさらに、圧電素子４８２を流れる電流を検出する電流検出回路や、回動軸６１の回転数を検出する回転数検出器などを具備し、これら電流検出回路や回転数検出器などによる検出に基いて、所望の駆動特性が得られるまで駆動周波数をスイープする。なお、スイープの結果得られた駆動周波数における第２駆動信号Ｓ２＋，Ｓ２−と検出信号との位相差を目標として、当該位相差のフィードバックによる周波数制御を実施してもよい。

本実施形態においても、第１駆動信号Ｓ１に対する第２駆動信号Ｓ２＋，Ｓ２−の位相差を調整することにより、屈曲振動が調整されてより理想的な楕円軌跡が得られるので、所望の駆動特性を確実に実現できる。

本実施形態によれば、前述の効果と略同様の効果が得られるほか、次のような効果も得られる。
（１３）振動体４６６の形態は、縦振動の共振周波数ｆｒ１と屈曲振動の共振周波数ｆｒ２とが略一致するように、前述した寸法、材質等に形成されているので、駆動周波数掃引時に駆動速度が負として把握される周波数帯域（図１５中、逆転帯域ＢＰ）が増加し、逆転が容易となる。ここでさらに位相差θ＋、θ−を調整することによって、逆転をより確実にできる。
また、縦振動の振幅と屈曲振動の振幅との両方が大きく確保され、正方向への駆動時における駆動力をも向上させることができる。

〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、本発明にかかる圧電アクチュエータを機器としての時計に適用したものである。
図１９は、本実施形態にかかる時計９の日付表示機構９０を示す平面図である。この図１９において、日付表示機構９０の主要部は、振動体４６６と、この振動体４６６によって回転駆動される被駆動体としてのロータ９２と、ロータ９２の回転を減速しつつ伝達する減速輪列と、減速輪列を介して伝達される駆動力により回転する日車９３とから大略構成されている。減速輪列は、日回し中間車９４と日回し車９５とを備えている。これらの振動体４６６、ロータ９２、日回し中間車９４、および日回し車９５は、底板９Ａに支持されている。

日付表示機構９０の上方には、円盤状の文字板（図示せず）が設けられており、この文字板の外周部の一部には日付を表示するための窓部が設けられ、窓部から日車９３の日付を覗けるようになっている。また、底板９Ａの下方（裏側）には、ステッピングモータに接続されて指針を駆動する運針輪列（図示せず）や、電源としての二次電池９Ｂ等が設けられている。二次電池９Ｂは、ステッピングモータや振動体４６６、印加装置（図示せず）の各回路に電力を供給する。なお、二次電池９Ｂに、ソーラ（太陽光）発電や回転錘の回転を利用した発電を行う発電器が接続され、この発電器によって発電した電力が二次電池９Ｂに充電される構造であってもよい。また、電源は、発電器で充電される二次電池９Ｂに限らず、一般的な一次電池（例えば、リチウムイオン電池）でもよい。

日回し中間車９４は、大径部９４１と小径部９４２とから構成されている。小径部９４２は、大径部９４１よりも若干小径の円筒形であり、その外周面には、略正方形状の切欠部９４３が形成されている。この小径部９４２は、大径部９４１に対し、同心をなすように固着されている。大径部９４１には、ロータ９２の上部の歯車９２１が噛合している。したがって、大径部９４１と小径部９４２とからなる日回し中間車９４は、ロータ９２の回転に連動して回転する。
日回し中間車９４の側方の底板９Ａには、板バネ９４４が設けられており、この板バネ９４４の基端部が底板９Ａに固定され、先端部が略Ｖ字状に折り曲げられて形成されている。板バネ９４４の先端部は、日回し中間車９４の切欠部９４３に出入可能に設けられている。板バネ９４４に近接した位置には、接触子９４５が配置されており、この接触子９４５は、日回し中間車９４が回転し、板バネ９４４の先端部が切欠部９４３に入り込んだときに、板バネ９４４と接触するようになっている。そして、板バネ９４４には、所定の電圧が印加されており、接触子９４５に接触すると、その電圧が接触子９４５にも印加される。従って、接触子９４５の電圧を検出することによって、日送り状態を検出でき、日車９３の１日分の回転量が検出できる。
なお、日車９３の回転量は、板バネ９４４や接触子９４５を用いたものに限らず、ロータ９２や日回し中間車９４の回転状態を検出して所定のパルス信号を出力するものなどが利用でき、具体的には、公知のフォトリフレクタ、フォトインタラプタ、ＭＲセンサ等の各種の回転エンコーダ等が利用できる。

日車９３は、リング状の形状をしており、その内周面に内歯車９３１が形成されている。日回し車９５は、五歯の歯車を有しており、日車９３の内歯車９３１に噛合している。また、日回し車９５の中心には、シャフト９５１が設けられており、このシャフト９５１は、底板９Ａに形成された貫通孔９Ｃに遊挿されている。貫通孔９Ｃは、日車９３の周回方向に沿って長く形成されている。そして、日回し車９５およびシャフト９５１は、底板９Ａに固定された板バネ９５２によって図１０の右上方向に付勢されている。この板バネ９５２の付勢作用によって日車９３の揺動も防止される。

図２０には、振動体４６６およびロータ９２の拡大図が示されている。
補強板８１の腕部８１Ｂはビスなどによって底板９Ａに固定され、凸部材８１Ａがロータ９２の側面に当接されている。
ロータ９２には、板ばね９２２が取り付けられており、ロータ９２が振動体４６６側に付勢されている。これにより凸部材８１Ａとロータ９２側面との間に適切な摩擦力が発生し、振動体４６６の駆動力の伝達効率が良好となる。

このような時計９では、第１実施形態と同様に電圧印加装置で振動体４６６への駆動信号を制御することにより、所定の周波数の駆動信号が印加され、振動体４６６は、縦一次振動モードと屈曲二次振動モードとを組み合わせた振動を励振する。凸部材８１Ａは、これらの振動モードを組み合わせた略楕円軌道を描いて振動し、その振動軌道の一部でロータ９２を押圧することによりロータ９２をＲ＋方向またはＲ−方向に回転駆動する。
ロータ９２の回転運動は、日回し中間車９４に伝達され、切欠部９４３に日回し車９５の歯が係合すると、日回し中間車９４によって日回し車９５が回転し、日車９３を回転させる。この回転により日車９３が表示する日付が変更される。
なお、計時による日付変更は、Ｒ＋方向への正転により行われ、日付補正時の日付変更は、Ｒ−方向への逆転により行われる。

このような本実施形態によれば、前記各実施形態と略同様の効果が得られる。
また、振動体４６６が時計９の日付表示機構９０に利用されているので、振動体４６６の駆動効率が常に最適に制御され、日付表示機構９０の駆動の確実性を向上させることができ、日付を正確に表示できる。また、振動体４６６の小型化を促進できることにより、時計９の小型化も促進できる。

〔本発明の変形例〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

図２１は、本発明の変形例における振動体７６６および電圧印加装置８９を示す。第３実施形態の振動体３６６（図１７）で開放領域ＯＰとされていた領域には、第２駆動信号の位相とはほぼ逆位相の駆動信号Ｓｐが供給される逆位相電極９２２が設けられている。
図２２は、第１駆動電極８５１、第２駆動電極８５２、逆位相電極９２２にそれぞれ供給される駆動信号Ｓ１，Ｓ２＋／Ｓ２−，Ｓｐの波形を示す。図２２（Ａ）は、正転時の波形、図２２（Ｂ）は、逆転時の波形である。
このように、逆位相電極９２２に第２駆動信号Ｓ２＋，Ｓ２−とは逆位相となる駆動信号Ｓｐを供給することにより、第２駆動電極８５２が設けられた圧電素子８２の部分が伸張する際、逆位相電極９２２が設けられた圧電素子８２の部分は収縮し、反対に、第２駆動電極８５２が設けられた圧電素子８２の部分が収縮する際、逆位相電極９２２が設けられた圧電素子８２の部分は伸張する。つまり、第２電極による圧電素子８２の伸縮に逆位相電極９２２が設けられた圧電素子８２の部分が追従することから、屈曲振動の振幅を大きくできる。これにより、第１、第２駆動電極８５１，８５２のみに駆動信号を供給した場合よりも大きな駆動力が得られる。

本発明は、前記実施形態の電子時計に適用されるものに限らず、各種の電子機器に適用可能であり、特に小型化が要求される携帯用の電子機器に好適である。
ここで、各種の電子機器としては、時計機能を備えた携帯電話、非接触ＩＣカード、パソコン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カメラ等が例示できる。
また、時計機能を備えないカメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話、顕微鏡、望遠鏡等の電子機器にも適用可能である。これらカメラ機能を備えた電子機器に適用する場合には、レンズの合焦機構や、ズーム機構、絞り調整機構等の駆動に本発明の圧電アクチュエータを用いることができる。
さらに、計測機器のメータ指針の駆動機構や、自動車等のインパネ（instrumental panel）のメータ指針の駆動機構、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、プリンタの紙送り機構、乗り物並びに人形などの可動玩具類の駆動機構および姿勢補正機構、超音波モータ等に本発明の圧電アクチュエータを用いてもよい。

また、第５実施形態では、圧電アクチュエータとしての振動体４６６を電子時計１の日付を示す為の指針の駆動に用いていたが、これに限らず、曜を表示する機構の駆動や時刻を示す指針の駆動などに本発明の圧電アクチュエータを用いてもよい。
なお、前記各実施形態では、圧電アクチュエータの適用例として腕時計を例示したが、これに限定されず、本発明は、懐中時計、置時計、掛け時計などにも適用できる。これらの各種時計において、例えばからくり人形などを駆動する機構としても利用できる。
なお、被駆動体としては、回転駆動されるロータ、直線駆動されるリニア駆動体などを採用でき、被駆動体の駆動方向は限定されない。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の第１実施形態におけるレンズユニットを示す斜視図。 前記実施形態におけるレンズユニットを示す斜視図。 前記実施形態のカム部材の動作図。 前記実施形態のカム部材の動作図。 前記実施形態の圧電アクチュエータ（振動体）の拡大斜視図。 前記実施形態の振動体の縦振動、屈曲振動の節を示す図。 前記実施形態の振動体について、（Ａ）は、駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフ、（Ｂ）は、駆動周波数と縦振動および屈曲振動の振幅との関係を示すグラフ。 前記実施形態における振動体および電圧印加装置の構成概略図。 前記実施形態における駆動信号の波形図。 前記実施形態における駆動信号の供給態様について比較例と共に示す図。 前記実施形態における駆動特性を示す図。 本発明の第２実施形態における振動体および電圧印加装置の構成概略図。 前記実施形態における駆動信号の波形図。 前記実施形態における駆動信号の供給態様について比較例と共に示す図。 前記実施形態における駆動特性を示す図。 前記実施形態における電圧印加装置の構成ブロック図。 本発明の第３実施形態における振動体および電圧印加装置の構成概略図。 本発明の第４実施形態における振動体を示す図。 本発明の第５実施形態にかかる時計を示す図。 前記実施形態における圧電アクチュエータを示す拡大図。 本発明の第３実施形態における振動体および電圧印加装置の構成概略図。 前記実施形態における駆動信号の波形図。

符号の説明

９・・・時計（電子機器）、１０・・・レンズユニット（電子機器）、３０，４０，５０・・・レンズ（被駆動体）、６１，７１・・・回動軸（被駆動体に係る）、６６，７６，２６６，３６６，４６６，７６６・・・振動体、８２，４８２・・・圧電素子、９２・・・ロータ（被駆動体）、９３・・・日車（計時情報表示部）、８２１，８５１・・・第１駆動電極、８２２，８５２・・・第２駆動電極、８２３・・・第３駆動電極、８５５・・・検出電極、８８１・・・第１検出電極、８８２・・・第２検出電極、９２２・・・逆位相電極、Ａ・・・点（節）、Ｅ・・・楕円軌跡（振動軌跡）、ｆｒ１・・・縦共振周波数、ｆｒ２・・・屈曲共振周波数、ＯＰ・・・開放領域（残余領域）、Ｓ１・・・第1駆動信号、Ｓ２，Ｓ２＋，Ｓ２−・・・第２駆動信号、Ｓ３・・・第3駆動信号、Ｓｐ・・・駆動信号、Ｖａ・・・検出信号、θ２，θ３，θ＋，θ−・・・位相差、θ０・・・目標位相差（駆動信号と検出信号との位相差）。

Claims (13)

1. 略矩形状の圧電素子を有して前記圧電素子への駆動信号の供給により振動する振動体を備え、この振動体の振動を被駆動体に伝達して駆動する圧電アクチュエータであって、
   前記圧電素子には、当該圧電素子の長手方向に沿って設けられる第１駆動電極と、前記圧電素子の幅方向両側で前記圧電素子の長手方向における離間位置にそれぞれ配置される一対の第２駆動電極とが設けられ、
   前記駆動信号は、前記第１駆動電極に供給される第１駆動信号と、前記第２駆動電極にそれぞれ供給される第２駆動信号とを含み、
   前記第１駆動信号と前記第２駆動信号とは、位相差を有する
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記第２駆動電極は、前記圧電素子の一方の対角線上両側にそれぞれ配置され、
   前記圧電素子の他方の対角線上両側には、第３駆動信号が供給される一対の第３駆動電極がそれぞれ配置され、
   前記被駆動体は、前記圧電素子における前記第２駆動信号の供給と前記第３駆動信号の供給とがいずれかに切り替えられることにより、前記振動体の振動軌跡が互いに異なる正方向と逆方向とのいずれかに駆動され、
   前記第２駆動信号および前記第３駆動信号は、前記第１駆動信号に対してそれぞれ位相差を有する
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
3. 請求項１に記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記圧電素子の前記第１駆動電極の両側の領域は、当該圧電素子の長手方向にそれぞれ二分され、
   前記圧電素子の一方の対角線上両側に配置された領域は、前記第２駆動電極とされ、
   前記圧電素子の他方の対角線上両側に配置された残余領域には、駆動信号が供給されない
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
4. 請求項３に記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記残余領域には、前記第２駆動信号の位相とはほぼ逆位相の駆動信号が供給される逆位相電極が設けられる
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記圧電素子には、前記第１駆動電極および前記第２駆動電極が設けられた領域以外の領域に前記振動体の振動を検出する検出電極が設けられ、
   前記第１駆動信号および前記第２駆動信号のいずれか一方の位相と前記検出電極により検出される検出信号の位相との位相差に前記第１駆動信号および前記第２駆動信号の周波数を追従させる周波数制御が実施される
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
6. 請求項１、および３から５のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記振動体は、前記第１駆動信号の位相に対する前記第２駆動信号の位相が正に調整された際に、所定の振動軌跡を描いて前記被駆動体を所定の正方向に駆動し、前記第１駆動信号の位相に対する前記第２駆動信号の位相が負に調整された際に、前記振動軌跡とは異なる振動軌跡を描いて前記被駆動体を前記正方向とは逆の方向に駆動する
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
7. 請求項６に記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記検出電極は、前記振動体において、縦振動による歪と屈曲振動による歪とがほぼ同等となる領域に設けられる
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
8. 請求項６に記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記検出電極は、前記振動体における屈曲振動の節の近傍と、屈曲振動の腹の近傍とにそれぞれ設けられる
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記振動体は、前記第１駆動電極と前記第２駆動電極とに同じ位相の駆動信号を供給した際に、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数とが互いに近接する形態とされている
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
10. 略矩形状の圧電素子を有して前記圧電素子への駆動信号の供給により振動する振動体を備え、この振動体の振動を被駆動体に伝達して駆動する圧電アクチュエータの駆動方法であって、
    前記圧電素子には、当該圧電素子の長手方向に沿って設けられる第１駆動電極と、前記圧電素子の幅方向両側で前記圧電素子の長手方向における離間位置にそれぞれ配置される一対の第２駆動電極とを設け、
    前記第１駆動電極には、所定の第１駆動信号を供給するとともに、
    前記第２駆動電極には、前記第１駆動信号の位相に対して位相差を有する第２駆動信号を供給する
    ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
11. 請求項１０に記載の圧電アクチュエータの駆動方法において、
    前記第１駆動信号の位相に対して前記第２駆動信号の位相を正に調整し、前記振動体の所定の振動軌跡により前記被駆動体を所定の正方向に駆動させるとともに、
    前記第１駆動信号の位相に対して前記第２駆動信号の位相を負に調整し、前記振動軌跡とは異なる前記振動体の振動軌跡により前記被駆動体を前記正方向とは逆の方向に駆動させる
    ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
12. 請求項１から９のいずれかに記載の圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータで駆動される被駆動体とを備える
    ことを特徴とする電子機器。
13. 請求項１２に記載の電子機器は、計時部と、前記計時部で計時された計時情報を表示する計時情報表示部とを備えた時計である
    ことを特徴とする電子機器。

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