JP2009142142A - 振動アクチュエータ、レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動アクチュエータの動作を長期間にわたって安定させる。
【解決手段】ステータと、ステータを傾けつつ、傾けた方向を回転させる電気機械変換部と、ステータの変位を受けて回転するロータと、ステータとロータとの接触領域から発生する粉塵を、接触領域の外に案内する粉塵案内部とを備える。上記振動アクチュエータにおいて、粉塵案内部は、ステータとロータとの接触領域より外周側に設けられてもよい。また、上記振動アクチュエータにおいて、ステータとロータとは、互いに対向する面である対向面の外径が異なり、粉塵案内部は、ステータとロータとのうちで対向面が小さい一方の外周側に設けられ、ステータとロータとのうちで対向面が大きい他方の対向面に存在する粉塵をさらに外周側に案内してもよい。
【選択図】図２

Description

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、それを備えるレンズユニットおよび撮像装置に関する。

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、周期的に変化する駆動電圧を電気機械変換部に印加することより生じた振動を、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する。

下記の特許文献１には、送りネジ型超音波モータの構造が記載されている。この超音波モータは、両端付近の内面にネジ溝を切られた貫通穴を有する角柱状弾性体と、角柱状弾性体の側方４面に個々に装着された電気機械変換素子と、貫通穴に螺入挿通されたネジ棒とを備える。４枚の電気機械変換素子に位相が順次遅れた周期的な駆動電圧を印加することにより弾性体に振動が生じ、振動がネジ棒を軸方向に進退させる。

下記の特許文献２にも、貫通穴を有すると共に側面に電気機械変換素子を装着された角柱状の弾性体と、貫通穴に挿通された回転子とを備えたチューブ型超音波モータが記載されている。弾性体はセラミックスにより形成され、高い耐磨耗性を有する。
米国特許第６９４０２０９号明細書 特開２００７−０４９８９７号公報

上記のような振動アクチュエータは、高い応答速度、高い駆動トルクを有する他、動作音が小さい等の産業上有利な特徴を有する。また、エネルギー効率が高く、部品点数が少ないので小型化に適していることも知られている。しかしながら、投入された電力に対する出力の効率が稼働時間の増加と共に不安定になるので、長時間の連続運転には適していない。

上記の課題を解決すべく、本発明の第１の態様としてステータと、ステータを傾けつつ、傾けた方向を回転させる電気機械変換部と、ステータの変位を受けて回転するロータと、ステータとロータとの接触領域から発生する粉塵を、接触領域の外に案内する粉塵案内部とを備える振動アクチュエータが提供される。

また、第２の態様として、光学部材、光学部材を収容するレンズ鏡筒、およびレンズ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、ステータと、ステータを傾けつつ、傾けた方向を回転させる電気機械変換部と、ステータの変位を受けて回転するロータと、ステータとロータとの接触領域から発生する粉塵を接触領域の外に案内する粉塵案内部とを有するレンズユニットが提供される。

更に、第３の態様として、光学部材、光学部材を収容するレンズ鏡筒、およびレンズ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撮像装置であって、振動アクチュエータは、ステータと、ステータを傾けつつ、傾けた方向を回転させる電気機械変換部と、ステータの変位を受けて回転するロータと、ステータとロータとの接触領域から発生する粉塵を接触領域の外に案内する粉塵案内部とを有する撮像装置が提供される。

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。

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。

図１は、一実施形態に係る振動アクチュエータ１００の斜視図である。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が図示された上下方向に限って使用されることを意味するものではない。

振動アクチュエータ１００は、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、ステータ１２０およびロータ１６０の接触領域から発生する粉塵を接触領域の外周側に案内する粉塵案内部３０６とを備える。また、振動アクチュエータ１００は、基盤１５０、配線基板１４０、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、基盤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、屈曲軸１１０に貫通された一連の部材を締結する。

電気機械変換部１３０は、配線基板１４０を介して基盤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。

ロータ１６０は、下部の当接部１６２の下端を、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。歯車１８０は、被駆動部１６４の回転を外部に伝達する。

粉塵案内部３０６は、当接部１６２の外周面において、高さ方向の中程に一端を固定され、他端を下方に向かって放射状に配置された多数の線材により形成されてほうき状の形態をなす。当接部１６２の外径は、ステータ１２０の外径よりも小さい。

従って、粉塵案内部３０６の下端は、ステータ１２０の上面に接触する。ロータ１６０が回転した場合に、粉塵案内部３０６は、ロータ１６０と共に回転してロータ１６０の外側に露出したステータ１２０の上面を払拭する。これにより、互いに接触するステータ１２０および当接部１６２の間で発生した粉塵を、粉塵案内部３０６により除去できる。なお、図中では単一の粉塵案内部３０６が配されているが、ロータ１６０の周囲に複数の粉塵案内部３０６を配してもよい。

また、上記の実施形態では、ロータ１６０に対してステータ１２０の方が大径であり、ロータ１６０に装着された粉塵案内部３０６がステータ１２０の上面を払拭する。しかしながら、ロータ１６０をステータよりも大径にして、ステータ１２０に装着した粉塵案内部３０６により、ロータ１６０のステータ１２０に対する対向面、即ち、ロータの下面に付着した粉塵を外周側に掃き出す構造にすることもできる。

このように、ステータ１２０およびロータ１６０は、互いに対向する面の外径が異なり、径の小さな部材に装着した粉塵案内部３０６が、径の大きな部材を払拭する構造とする。これにより、粉塵案内部３０６は、ステータ１２０とロータ１６０とのうちで対向面が大きい方の対向面を払拭して、粉塵を外周側に案内する。従って、当該接触部において発生した粉塵は、粉塵案内部３０６により外周側に掃き出される。

なお、上記の実施形態では、粉塵案内部３０６としてほうき状の部材を用いた。しかしながら、粉塵案内部３０６の構造はこれに限られるものではなく、弾性変形する板状の部材等を用いて形成することもできる。更に、粉塵案内部３０６は、払拭対象に対する粉塵案内部３０６の相対的な回転方向に対して、外周側がより遅れて払拭対象に接するように配置することも好ましい。これにより、粉塵案内部３０６は、粉塵を外周側に押し出すように案内して、効率よく除去する。

図２は、図１に示した振動アクチュエータ１００の縦断面図である。ただし、図１には示されていないカバー部材３０２を更に備える。

図示のように、基盤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を中心にして同軸に配置されている。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して、外周面に形成された歯部１８２により回転を外部に伝達する。

屈曲軸１１０の下端は、ネジ山部１１６により基盤１５０に螺着される。屈曲軸１１０の上端には、ネジ山部１１２に対してナット１１８が螺着される。従って、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は、基盤１５０およびナット１１８の間に挟まれる。

また、屈曲軸１１０の中程に、環状の押さえ部材１２４と付勢部材１７０とが配される。押さえ部材１２４は、屈曲軸１１０を挿通されると共に、被駆動部１６４に内接する。

また、被駆動部１６４の内側に形成された段差１６６に当接する。付勢部材１７０は、屈曲軸１１０を挿通されると共に、歯車１８０および押さえ部材１２４の間で伸長する。歯車１８０は、ナット１１８により上方への変位を規制されているので、付勢部材１７０は、ロータ１６０を下方に向かって付勢する。これにより、当接部１６２の下端は、ステータ１２０に対して押し付けられる。

下方に向かって付勢されたロータ１６０はステータ１２０を押し下げて、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。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。

この振動アクチュエータ１００は、基盤１５０の外周面からロータ１６０の当接部１６２の上部に至る高さまでの間で、基盤１５０、電気機械変換部１３０、ステータ１２０およびロータ１６０を包囲するカバー部材３０２を備える。これにより、粉塵案内部３０６により掃き出された粉塵が、振動アクチュエータ１００の周囲に飛散することか防止される。

更に、振動アクチュエータ１００は、カバー部材３０２の内面に、全周にわたって形成された粘着部材３０４の層を有する。粘着部材３０４は、カバー部材３０２に向かって掃き出された粉塵を付着させて捕獲する。これにより、振動アクチュエータ１００の向きあるいは姿勢が変わった場合においても、カバー部材３０２内部の粉塵が外部に漏出することが防止される。

なお、粘着部材３０４は、アクリル系ポリマ、オレフィン系ポリマ、ウレタン系ポリマ等、種々の感圧型接着機構を有する材料のシートを用いて形成できる。また、カバー部材３０２から外部に流れ出ない粘度を有する不揮発性の液体を用いることもできる。

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。

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、互いに同じセクタ状の形状を有して、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。

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。なお、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形成して補強することが好ましい。また、圧電材料に駆動電圧を印加する場合に用いる電極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。

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および基盤１５０と、ステータ１２０および基盤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。

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。

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。

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、ステータ１２０とロータ１６０との接触領域から発生する粉塵を接触領域の外周側に案内する粉塵案内部３０６とを備えた振動アクチュエータ１００が形成される。

なお、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。

図５は、他の実施形態に係る振動アクチュエータ１００の構造を示す縦断面図である。なお、以下に説明する点を除くと、振動アクチュエータ１００は、図１から図５までに示した振動アクチュエータ１００と共通の構造を有する。そこで、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

この振動アクチュエータ１００は、ナット１１８の上方まで延在して、トッププレート１９０の上面を覆うカバー部材３０２を備える。これにより、振動アクチュエータ１００は、カバー部材３０２および基盤１５０により封止される。従って、振動アクチュエータ１００において発生した粉塵が外部に飛散することが確実に防止される。

更に、カバー部材３０２の内面には、粘着部材３０４の層が広く設けられる。これにより、カバー部材３０２の内部において、粉塵案内部３０６により掃き出された粉塵は粘着部材３０４に捕獲される。従って、粉塵が振動アクチュエータ１００の動作部分に再付着することが防止される。

図６は、振動アクチュエータ１００のまた他の構造を示す立て断面図である。なお、図６は、図１に対照して描かれており、以下に説明する部分以外を除くと、図１に示した振動アクチュエータ１００と同じ構造を有する。そこで、共通の構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

この振動アクチュエータ１００は、粉塵案内部３０６に換えて、ロータ１６０の外周面に配された気流案内部３０８を含む。即ち、気流案内部３０８は、ロータ１６０の外周面から、ロータ１６０の径方向に沿って外側に向かって突出する。気流案内部３０８の側方端部は、カバー部材３０２の内面直近まで延在する。これにより、気流案内部３０８は、カバー部材３０２により周囲を包囲される。

図７は、図６に示した振動アクチュエータ１００のロータ１６０を単独で取り出して、気流案内部３０８の先端側から見た様子を示す図である。また、図８は、同じロータ１６０を下方から見上げた様子を示す図である。図示のように、気流案内部３０８は、振動アクチュエータ１００の高さ方向に対して傾斜して装着される。

これにより、気流案内部３０８の上端が先行する方向にロータ１６０が回転した場合に、ロータ１６０の外周面に沿って下方に流れる気流を生じる。生じた気流は、ステータ１２０の上面に当接して、ステータ１２０の上面近傍に付着した粉塵を吹き飛ばす作用を生じるので、ステータ１２０の表面から粉塵が除去される。

なお、このような構造を有する振動アクチュエータ１００の場合も、カバー部材３０２の内側に粘着部材３０４を設けて吹き飛ばした粉塵をトラップしてもよい。また、ロータ１６０に装着する粉塵案内部３０６の数に制限はなく、複数の気流案内部３０８を設けることにより軸流ファンを形成して、粉塵を効率よく除去することもできる。更に、気流案内部３０８は、ロータ１６０およびステータ１２０に沿って流れる気流を生じるので、ロータ１６０およびステータ１２０の摩擦により生じる熱を冷却する効果もある。

図９から図１３までは、振動アクチュエータ１００の他の構造を、ロータ１６０の下端面の形状により示す図である。それぞれの図面を参照して以下に説明する点と、粉塵案内部３０６または気流案内部３０８を有していない点とを除くと、図１から図６までに示した振動アクチュエータ１００と共通の構造を有する。

図９に示すロータ１６０は、ロータ１６０の下端面に複数の溝部１６５を有する。溝部１６５の各々は、ロータ１６０の径方向に対して傾斜して形成され、ロータ１６０の内部と外部とを連通させる。これにより、ロータ１６０を備えた振動アクチュエータ１００においては、ロータ１６０が回転した場合に、溝部１６５に沿って雰囲気が案内され、ロータ１６０およびステータ１２０の間に生じた粉塵を吹き飛ばす。

即ち、図中に矢印Ｘで示す方向にロータ１６０が回転した場合、溝部１６５の内部をロータ１６０の内側から外側に向かって流れる気流が発生する。これにより、ロータ１６０およびステータ１２０の間に生じた粉塵が、ロータ１６０の外側に向かって除去される。

また、図中に矢印Ｙにより示す方向にロータ１６０が回転した場合、ロータ１６０の回転速度が低い場合は、溝部１６５の内部を、ロータ１６０の外側から内側に向かって流れる気流が発生する。また、ロータ１６０の回転速度が高い場合は、遠心力により溝部１６５の内部の空気がロータ１６０の外側に向かって流れる。これにより、いずれの場合も、ロータ１６０およびステータ１２０の間に生じた粉塵が、ロータ１６０およびステータ１２０の間から排除される。

図１０に示すロータ１６０は、ロータ１６０の下端面に、ロータ１６０の径方向に対して異なる傾斜角度で形成された２種類の溝部１６５、１６７を有する。溝部１６５、１６７の各々は、ロータ１６０の内部と外部とを連通させる。

ロータ１６０を備えた振動アクチュエータ１００において、図中に矢印Ｘで示す方向にロータ１６０が回転した場合、溝部１６５の内部には、ロータ１６０の内側から外側に向かって流れる気流が発生する。また、溝部１６７の内部には、ロータ１６０の外側から内側に向かって流れる気流が発生する。これにより、ロータ１６０およびステータ１２０の間に生じた粉塵は、ロータ１６０およびステータ１２０の接触部から除去される。

また、図中に矢印Ｙにより示す方向にロータ１６０が回転した場合は、溝部１６５、１６７における気流が流れる方向が反転する。これにより、ロータ１６０およびステータ１２０の間に生じた粉塵が、ロータ１６０およびステータ１２０の間から排除される。

図１１に示すロータ１６０は、ロータ１６０の下端面に、ロータ１６０の内側から外側に向かって幅が広くなるテーパ状の溝部１６９を有する。これにより、図１２に示したロータ１６０を備えた振動アクチュエータ１００と同様の作用を生じることが期待される。

図１２に示すロータ１６０は、図１０に示したロータ１６０と同様に、ロータ１６０の径方向に対して異なる傾斜角度で形成された２種類の溝部１６５、１６７を有する。溝部１６５、１６７の各々は、ロータ１６０の内部と外部とを連通させる。従って、ロータ１６０を備えた振動アクチュエータ１００が動作した場合の溝部１６５、１６７の作用は、図１０に示したロータ１６０の場合と変わらない。

ただし、このロータ１６０においては、複数の溝部１６５、１６７が、一点鎖線Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓで示す共通の直線上に配置されている。これにより、ロータ１６０を製造する場合に、直線状の工具を用いた１回の加工で複数の溝を一括して形成できる。従って、溝部１６５、１６７を形成する工程に要する時間を半減させることができる。

図１３は、図１２に示したロータ１６０の変形例を示す。図示のように、溝部１６５、１６７の数は減っているが、やはり、複数の溝部１６５、１６７が一点鎖線Ｐ、Ｑ、Ｒで示す共通の直線上に配置されている。これにより、ロータ１６０に溝部１６５、１６７を形成する工程を更に短縮して、振動アクチュエータ１００の生産性を一層向上させることができる。

なお、溝部１６５、１６７、１６９の数および配置に制限はなく、例えば、溝部１６５、１６７、１６９の配置および長さを変化させることにより、ロータ１６０の共振周波数を調整することもできる。また、配置および長さがランダムに異なる溝部１６５、１６７、１６９を形成することにより、振動アクチュエータ１００が特定周波数の大きな雑音を発生することを防止できる。

図１４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。

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。

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。

ボディ４６０は、メインミラー５４０、ペンタプリズム４７０、接眼系４９０を含む光学系を収容する。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。

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。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からの映像に重ねるハーフミラー４９２が配置される。

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。

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。

上記のような撮像装置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いる。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。

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。

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、屈曲軸１１０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。

振動アクチュエータ１００は、ステータ１２０およびロータ１６０の接触部で発生した粉塵を、ステータ１２０およびロータ１６０の外周側に掃き出しつつ動作する。これにより、当該接触部から粉塵が排除され、粉塵に起因する振動アクチュエータ１００の特性劣化が防止される。また、カバー部材３０２および粘着部材３０４により粉塵の飛散を防止される。これにより、周囲を粉塵で汚染することがないので、粉塵により影響を受ける光学機器等において有利に使用できる。

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、粉塵の発生を嫌う精密ステージ、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。

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。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。また、そのような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。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いない限り、任意の順序で実現し得ることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

振動アクチュエータ１００の斜視図である。 振動アクチュエータ１００の縦断面図である。 電気機械変換部１３０の分解斜視図である。 振動体２００の動作を示す斜視図である。 振動アクチュエータ１００の縦断面図である。 振動アクチュエータ１００の縦断面図である。 ロータ１６０の側面図である。 ロータ１６０の底面図である。 ロータ１６０の底面形状を示す図である。 ロータ１６０の底面形状を示す図である。 ロータ１６０の底面形状を示す図である。 ロータ１６０の底面形状を示す図である。 ロータ１６０の底面形状を示す図である。 撮像装置４００の模式的な縦断面図である。

符号の説明

１００ 振動アクチュエータ、１１０ 屈曲軸、１１２、１１６ ネジ山部、１１８ ナット、１２０ ステータ、１２４ 押さえ部材、１３０ 電気機械変換部、１３１、１３２、１３３、１３４ 電極、１３６ 圧電材料板、１３８ 電気機械変換素子層、１４０ 配線基板、１５０ 基盤、１６０ ロータ、１６２ 当接部、１６４ 被駆動部、１６５、１６７、１６９ 溝部、１６６ 段差、１７０ 付勢部材、１８０ 歯車、１８２ 歯部、１８６ 被軸支部、１９０ トッププレート、１９２ 軸受け部、２００ 振動体、３０２ カバー部材、３０４ 粘着部材、３０６ 粉塵案内部、３０８ 気流案内部、４００ 撮像装置、４１０ レンズユニット、４２０ 光学部材、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

Claims (13)

1. ステータと、
   前記ステータを傾けつつ、傾けた方向を回転させる電気機械変換部と、
   前記ステータの変位を受けて回転するロータと、
   前記ステータと前記ロータとの接触領域から発生する粉塵を、前記接触領域の外に案内する粉塵案内部と
   を備える振動アクチュエータ。
2. 前記粉塵案内部は、前記ステータと前記ロータとの前記接触領域より外周側に設けられる請求項１に記載の振動アクチュエータ。
3. 前記ステータと前記ロータとは、互いに対向する面である対向面の外径が異なり、
   前記粉塵案内部は、前記ステータと前記ロータとのうちで対向面が小さい一方の外周側に設けられ、前記ステータと前記ロータとのうちで対向面が大きい他方の対向面に存在する粉塵をさらに外周側に案内する請求項２に記載の振動アクチュエータ。
4. 前記粉塵案内部は、前記ステータおよび前記ロータのうち対向面が小さい一方の外周面に取り付けられる請求項３に記載の振動アクチュエータ。
5. 前記粉塵案内部は、前記ロータの外周面に取り付けられたほうき状部材であり、前記ロータとともに回転して、前記ステータの対向面に存在する粉塵を外周側に掃き出す請求項４に記載の振動アクチュエータ。
6. 前記粉塵案内部によって粉塵が案内される方向に設けられ、粉塵を付着させる粘着部材
   をさらに備える請求項５に記載の振動アクチュエータ。
7. 当該振動アクチュエータを封止するカバー部材
   をさらに備え、
   前記粘着部材は、前記カバー部材の内面に設けられる請求項６に記載の振動アクチュエータ。
8. 前記粉塵案内部は、前記ロータが回転している期間に、前記ロータの内周側から外周側に向かう方向に流れる気流を生じる気流発生部を含む請求項１に記載の振動アクチュエータ。
9. 前記気流発生部は、前記ロータの外周面に配された軸流ファンを含む請求項８に記載の振動アクチュエータ。
10. 前記軸流ファンは、前記軸流ファンを包囲して、前記軸流ファンにより生じた気流を案内する気流案内部を有する請求項９に記載の振動アクチュエータ。
11. 前記気流発生部は、前記ロータの内面および外面を連通して前記ロータの底面に配された遠心ファンを含む請求項８に記載の振動アクチュエータ。
12. 光学部材、前記光学部材を収容するレンズ鏡筒、および前記レンズ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、
    ステータと、
    前記ステータを傾けつつ、傾けた方向を回転させる電気機械変換部と、
    前記ステータの変位を受けて回転するロータと、
    前記ステータと前記ロータとの接触領域から発生する粉塵を接触領域の外に案内する粉塵案内部と
    を有するレンズユニット。
13. 光学部材、前記光学部材を収容するレンズ鏡筒、および前記レンズ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撮像装置であって、
    前記振動アクチュエータは、
    ステータと、
    前記ステータを傾けつつ、傾けた方向を回転させる電気機械変換部と、
    前記ステータの変位を受けて回転するロータと、
    前記ステータと前記ロータとの接触領域から発生する粉塵を接触領域の外に案内する粉塵案内部と
    を有する撮像装置。

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