JP2009207254A - 振動アクチュエータ、レンズユニット、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの回転力を効率よく高めることができる振動アクチュエータを提供する。
【解決手段】振動アクチュエータ１００は、回転軸周りに回転自在に配されたロータ１６０と、ロータ１６０に当接するステータ１２０と、回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けてステータ１２０に対して回転軸周りの変位を発生させることによりロータ１６０を回転させる電気機械変換部１３０と、ステータ１２０と共に電気機械変換部１３０を挟むベース部１５０と、電気機械変換部１３０とベース部１５０とに挟まれ、電気機械変換部１３０に電力を供給する配線板１４０と、を備え、配線板１４０は、電気機械変換部１３０の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部１４２と、内周部１４２と比して大きな力で電気機械変換部１３０の外周側に当接する外周部１４４とを有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動アクチュエータ、当該振動アクチュエータを備えるレンズユニット及び撮像装置に関する。

ステータが電気機械変換素子としての積層型の圧電素子上に配され、ロータがステータに当接された振動アクチュエータとしての超音波モータが知られている。この超音波モータでは、ロータが、圧電素子の伸縮振動によりステータに発生されるロータの回転軸周りの変位（進行波）によって回転される（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開平０３−２８９３７５号公報 特開２００２−２９１２６３号公報 特開２００６−１７９５７８号公報

ここで、圧電素子の伸縮振動の振幅は、内周側から外周側へいくにつれて大きくなる。このため、圧電素子の表面の凹凸、起伏等に起因して、当該外周側の伸縮振動がロータに対して伝達され難い場合には、圧電素子における伸縮振動のロスが大きくなるので、ロータの回転力を効率よく高めることができない。上記事情に鑑み、ロータの回転力を効率よく高めることができる振動アクチュエータを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態において、振動アクチュエータは、回転軸周りに回転自在に配されたロータと、前記ロータに当接するステータと、回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、前記ステータと共に前記電気機械変換部を挟むベース部と、前記電気機械変換部と前記ベース部とに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、を備え、前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有する。前記ステータは、前記電気機械変換部の内周側と向き合う凹部を有してもよい。

また、本発明の第２の形態において、振動アクチュエータは、回転自在に設けられたロータと、前記ロータに当接するステータと、回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、前記電気機械変換部と前記ステータとに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、を備え、前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とする。上記振動アクチュエータは、前記ステータと共に前記電気機械変換部を挟み、前記電気機械変換部の反対側へ凹んだ凹部を、前記電気機械変換部の内周側に向き合わせたベース部を備えてもよい。

上記第１、第２の形態に係る振動アクチュエータにおいて、前記配線板の前記外周部を、前記配線板の前記内周部よりも厚くしてもよい。また、当該振動アクチュエータにおいて、前記配線板の前記外周部に前記電気機械変部に当接する電極を配し、前記配線板の前記内周部を前記電気機械変換部の反対側へ凹んだ凹部としてもよい。

また、当該振動アクチュエータにおいて、前記凹部を前記電気機械変換部から離間させてもよい。また、当該振動アクチュエータにおいて、前記配線板は、絶縁性のベースフィルムと、前記ベースフィルム上における前記電極より内周側に配された配線と、を備えてもよく、さらに、前記電極は、前記配線よりも前記電気機械変換部の側へ突出してもよい。また、前記電気機械変換部は、円盤形状の圧電素子層と、前記圧電素子の一方の面に配され、周方向に互いに離間した複数の駆動電極層と、前記圧電素子の他方の面に配されたグランド電極層との組が、複数積層されることにより形成されてもよく、積層された複数の前記駆動電極層および積層された複数の前記グランド電極層のそれぞれを導通する、前記電気機械変換部の外周壁部に配された導通部を有してもよい。

本発明の第３の形態において、レンズユニットは、光学部材と、前記光学部材を収容するレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒の内部に設けられて、前記光学部材を移動させる振動アクチュエータと、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、回転軸周りに回転自在に配されたロータと、前記ロータに当接するステータと、回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、前記ステータと共に前記電気機械変換部を挟むベース部と、前記電気機械変換部と前記ベース部とに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、を備え、前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とする。

本発明の第４の形態において、レンズユニットは、光学部材と、前記光学部材を収容するレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒の内部に設けられて、前記光学部材を移動させる振動アクチュエータと、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、回転自在に設けられたロータと、前記ロータに当接するステータと、回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、前記電気機械変換部と前記ステータとに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、を備え、前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とする。

本発明の第５の形態において、撮像装置は、光学部材と、前記光学部材を収容するレンズ鏡筒と、前記光学部材を移動させる振動アクチュエータと、前記光学部材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、回転軸周りに回転自在に配されたロータと、前記ロータに当接するステータと、回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、前記ステータと共に前記電気機械変換部を挟むベース部と、前記電気機械変換部と前記ベース部とに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、を備え、前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とする。

本発明の第６の形態において、撮像装置は、光学部材と、前記光学部材を収容するレンズ鏡筒と、前記光学部材を移動させる振動アクチュエータと、前記光学部材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、回転自在に設けられたロータと、前記ロータに当接するステータと、回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、前記電気機械変換部と前記ステータとに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、を備え、前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とする。

なお、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く、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、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。

まず、本発明の第１実施形態に係る振動アクチュエータ１００について説明する。図１には、本実施形態に係る振動アクチュエータ１００が斜視図にて示されている。また、図２には、振動アクチュエータ１００が、回転軸方向と直交する方向（以下、径方向という）から見た断面図にて示されている。なお、説明の便宜上、回転軸方向における駆動出力側を出力側、その反対側を非出力側と記載する。また、回転軸方向から振動アクチュエータ１００を見た場合を平面視と記載する。また、径方向から振動アクチュエータ１００を見た場合を側面視と記載する。

これらの図に示すように、振動アクチュエータ１００は、ロータ１６０と、ステータ１２０と、電気機械変換部１３０と、ベース部１５０と、配線板１４０と、を備えている。ロータ１６０は、回転軸周りに回転自在に配されている。ステータ１２０は、ロータ１６０に当接する。

また、ステータ１２０は、電気機械変換部１３０の内周側と向き合う凹部１２４を有する。また、電気機械変換部１３０は、平面視にて円状とされ、電力の供給を受けてステータ１２０に対して回転軸周りの変位を発生させることによりロータ１６０を回転させる。また、ベース部１５０は、ステータ１２０と共に電気機械変換部１３０を挟む。

配線板１４０は、電気機械変換部１３０とベース部１５０とに挟まれ、電気機械変換部１３０に電力を供給する。配線板１４０は、電気機械変換部１３０の内周側から離間するか、又は当該内周側に当接する内周部１４２と、内周部１４２と比して大きな力で電気機械変換部１３０の外周側に当接する外周部１４４とを有する。配線板１４０の外周部１４４は、内周部１４２よりも厚くされている。また、内周部１４２は、電気機械変換部１３０の反対側へ凹んだ凹部とされている。また、内周部１４２は、電気機械変換部１３０から離間されている。

以下、本実施形態に係る振動アクチュエータ１００の構成について詳細に説明する。図１及び図２に示すように、振動アクチュエータ１００では、ベース部１５０、配線板１４０、電気機械変換部１３０、ステータ１２０、ロータ１６０、歯車１８０、トッププレート１９０、及びナット１１８が、非出力側から出力側へかけて記載順に配されている。これらは、平面視にて円状、あるいは、一部を除いて円状とされ、同軸に配されており、これらの軸心には、屈曲軸１１０が挿通されている。

屈曲軸１１０は、弾性変形可能な種々の金属材料、樹脂材料、セラミックス材料等により、円柱形状に形成されている。屈曲軸１１０の軸方向における非出力側の端部には、ネジ部１１２が形成され、ベース部１５０の軸心には、ネジ部１１２が螺合するネジ孔１５２が形成されている。また、ベース部１５０には、軸心に対して左右対称の直線部１５４が２面もしくは４面形成されている。この直線部１５４をレンチ等の工具で保持した状態で、該工具によりベース部１５０を屈曲軸１１０に対して相対的に回転させることによって、ベース部１５０と屈曲軸１１０とが組み付けられる。

また、ステータ１２０の軸心には、屈曲軸１１０が挿通される貫通孔１２２が形成されている。また、屈曲軸１１０における貫通孔１２２の非出力側には、フランジ部１１６が近接して配されている。フランジ部１１６は、平面視にて断面矩形状とされており、屈曲軸１１０から外径方向へ突出している。このフランジ部１１６を四角レンチ等の工具で保持した状態で、該工具により屈曲軸１１０をステータ１２０に対して相対的に回転させることによって、ステータ１２０と屈曲軸１１０とが組み付けられる。これによって、電気機械変換部１３０と配線板１４０とが、ベース部１５０とステータ１２０とにより締め付けられる。

ベース部１５０の円形状部分とステータ１２０との直径は略同一とされ、配線板１４０と電気機械変換部１３０との直径は、略同一であり、ベース部１５０の円形状部分とステータ１２０との直径より小さくされている。また、電気機械変換部１３０は積層型の圧電素子とされており、外周壁部には積層された電極を導通する導通部１３９が配されている。

また、電気機械変換部１３０の外周壁部とステータ１２０の非出力側の端面とには、キーとキー溝とを備える回り止め部１３５が設けられている。また、配線板１４０の外周壁部とベース部１５０の出力側の端面とには、キーとキー溝とを備える回り止め部１４６が設けられている。これにより、電気機械変換部１３０及び配線板１４０が、ステータ１２０及びベース部１５０に対して回転不能とされている。
なお、キーがステータ１２０側に設けられ、キー溝が電気機械変換部１３０側に設けられているが、これらは互いに逆側に設けられていてもよい。また、キーがベース部１５０側に設けられ、キー溝が電気機械変換部１３０側に設けられているが、これらは互いに逆側に設けられていてもよい。さらに、電気機械変換部１３０とステータ１２０、電気機械変換部１３０と配線板１４０、及び配線板１４０とベース部１５０とは接着してもよい。

ロータ１６０は、平面視にて円状の内周部１６６を備える略円筒形状とされている。ロータ１６０の下部の外周は、ステータ１２０の出力側の端面に当接している。

歯車１８０は、円周部に歯部１８２が形成され、内周部に非出力側へ突出したボス１８４が設けられている。このボス１８４は、円環状とされ、ロータ１６０の内周部１６６に対して軸方向へ移動可能に嵌合している。ここで、ボス１８４と内周部１６６とは、図示しないキーとキー溝とを備える回り止め部により屈曲軸１１０周りに相対回転不能とされている。このため、ロータ１６０と歯車１８０とは一体で回転する。

また、歯車１８０の軸心には、屈曲軸１１０の出力側が挿通される円孔１８６が形成されている。この円孔１８６は屈曲軸１１０の出力側の直径よりも大径とされており、歯車１８０は屈曲軸１１０からは不支持とされている。

トッププレート１９０は、円盤状とされ、屈曲軸１１０の出力側に嵌合する円孔１９２が軸心に形成されている。また、屈曲軸１１０及び円孔１９２には、キーとキー溝とを備える回り止め部１９４が設けられており、トッププレート１９０は、屈曲軸１１０に対して回転不能とされている。

トッププレート１９０の内周部には、非出力側へ突出したボス１９６が設けられている。これに対して、歯車１８０の出力側の端面には、ボス１９６と回転自在に嵌合する凹部としての軸受部１８８が形成されている。即ち、歯車１８０は、トッププレート１９０に回転自在に支持されている。

また、屈曲軸１１０の出力側端部には、ナット１１８が螺合するネジ部１１７が形成されている。なお、ナット１１８が屈曲軸１１０の出力側端部に結合された状態において、ロータ１６０、歯車１８０、及びトッププレート１９０は、ステータ１２０とナット１１８とから締め付けられてはいない。

ここで、ロータ１６０の内部には付勢部材１７０が配されている。また、ロータ１６０の内周部１６６における非出力側の端部には、内周側へ縮径した円環状のフランジ部１６８が形成されている。付勢部材１７０は、屈曲軸１１０の軸方向へ弾性収縮可能な圧縮コイルバネとされており、フランジ部１６８とボス１８４との間に弾性収縮した状態で挟み込まれている。これにより、ロータ１６０は非出力側へ付勢されてステータ１２０に当接する一方、歯車１８０及びトッププレート１９０は出力側へ付勢されてトッププレート１９０をナット１１８に当接させる。

また、ステータ１２０の内周部には出力側へ凹んだ凹部１２４が形成されている。即ち、ステータ１２０の内周部は、電気機械変換部１３０側が凹んだ凹部とされている。この凹部１２４は、平面視にて円状とされており、凹部１２４の周縁部１２６が、電気機械変換部１３０の出力側の端面における外周部に当接している。

また、配線板１４０の内周部１４２は、非出力側へ凹んだ凹部、即ち、電気機械変換部１３０側が凹み、ベース部１５０に当接した凹部とされている。この内周部１４２は、平面視にて円状とされており、内周部１４２の周縁部に相当する外周部１４４が、電気機械変換部１３０の非出力側の端面における外周部に当接している。なお、内周部１４２における凹部の深さは、電気機械変換部１３０の軸方向への変位量より大きくされており、駆動状態の電気機械変換部１３０と内周部１４２とは非接触とされている。

図３は、電気機械変換部１３０の分解斜視図である。この図に示すように、電気機械変換部１３０は、屈曲軸１１０の軸方向に積層された複数の電気機械変換素子層１３８を備えている。電気機械変換素子層１３８の各々は、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、グランド電極１３７とを備えている。

電極１３１、１３２、１３３、１３４は、略セクタ状の同形状とされており、屈曲軸１１０の軸線周りに等間隔で配置されている。また、同符号が付された電極の全体同士が軸方向に重なり合うように、電気機械変換素子層１３８が積層されている。

また、グランド電極１３７は、圧電材料板１３６の電極形成面の裏側に形成されており、その一部が、電極１３３と電極１３４との間まで延びている。当該一部は、上記導通部１３９により配線板１４０のグランド電極１４３（図４参照）に接続されている。

圧電材料板１３６は、駆動電圧を印加された場合に伸張する圧電材料を含んでいる。具体的には、チタン酸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んでいる。なお、多くの圧電材料は脆いので、りん青銅等の高弾性金属材料で補強することが好ましい。また、上記電極は、ニッケル、金等の電極材料を用いて、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すればよい。

図４（Ａ）には配線板１４０の側断面図を示している。また、図４（Ｂ）には配線板１４０の平面図を示している。これらの図に示すように、配線板１４０は、フレキシブルプリント配線板とされており、絶縁層としてのカバーレイ１４７と、カバーレイ１４７上に積層されたベースフィルム１４８とを備えている。ベースフィルム１４８上には複数の配線１４１及びグランド電極１４３及び複数の電極１４５が形成され、カバーレイ１４９が積層されている。

配線板１４０は、ベース部１５０と電気機械変換部１３０との間に挟み込まれる円環状の接続部１４１０と、接続部１４１０から外径側へ延びるケーブル部１４２０とを備えている。接続部１４１０の軸心には、屈曲軸１１０が挿通される円孔１４３０が形成されている。グランド電極１４３及び複数の電極１４５は、接続部１４１０の外周に沿って互いに離間して配されている。また、各配線１４１は、グランド電極１４３又は各電極１４５に接続されており、接続部１４１０の内周側を通ってケーブル部１４２０へ延び、あるいは、接続部１４１０とケーブル部１４２０との境界部の近傍からケーブル部１４２０へ延びている。

ここで、グランド電極１４３及び電極１４５は、配線１４１より厚くされ、また、配線１４１とカバーレイ１４９との合計厚さより厚くされており、配線１４１及びカバーレイ１４９より出力側へ突出している。これにより、配線板１４０におけるグランド電極１４３及び電極１４５が配された外周部１４４が、配線１４１が配された内周部１４２より出力側へ突出する。また、グランド電極１４３及び電極１４５が電気機械変換部１３０に当接する。

次に、本実施形態における作用について説明する。図５（Ａ）〜（Ｄ）は、ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を誇張して示す斜視図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）および図５（Ｄ）の相互の間に記入された矢印は、ステータ１２０及び電気機械変換部１３０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ステータ１２０及び電気機械変換部１３０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に対応する部位で、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、ステータ１２０の傾斜方向が、軸心周りの一方向へとシフトしていく。

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から摩擦駆動力あるいは軸周りの進行波を受けて回転する。また、ロータ１６０は、歯車１８０と一体で回転する。これにより、モータ駆動力が出力される。

ところで、電気機械変換部１３０における正の駆動電圧を印加された電極１３１、１３２、１３３、１３４の領域は、出力側へ変位する。一方、電気機械変換部１３０における負の駆動電圧を印加された電極１３１、１３２、１３３、１３４の領域は、非出力側へ変位する。また、電気機械変換部１３０の非出力側の端面は、ベース部１５０により固定保持されている。このため、電気機械変換部１３０の出力側の端面は、非出力側の端面に対して傾斜した状態となるので、電気機械変換部１３０の軸方向への変位は、内周側から外周側へかけて次第に大きくなる。

ここで、本実施形態では、配線板１４０の外周部１４４が内周部１４２より厚くされていることから、外周部１４４が、内周部１４２より大きな力で電気機械変換部１３０の非出力側の端面に当接している。このため、電気機械変換部１３０の出力側の端面における外周部が内周部より大きな力でステータ１２０の非出力側の端面に当接する。これによって、電気機械変換部１３０の出力側の端面内で変位の振幅が最大となる外周部において、ステータ１２０へ変位を伝達できるので、ロータ１６０を効率よく回転でき、モータ出力を効率よく高めることができる。

また、本実施形態では、配線板１４０の内周部１４２を電気機械変換部１３０の反対側へ凹んだ凹部としたので、内周部１４２と電気機械変換部１３０との押圧力をより減少させ、または内周部１４２を電気機械変換部１３０から離間できる。これによって、より確実に、外周部１４４を電気機械変換部１３０に対して当接できるので、ロータ１６０をより一層効率よく回転でき、モータ出力をより一層効率よく高めることができる。

また、本実施形態では、グランド電極１４３、電極１４５を配線１４１及びカバーレイ１４９の合計厚さより厚くしてこれらより電気機械変換部１３０側へ突出させたことにより、グランド電極１４３、及び電極１４５を電気機械変換部１３０に確実に当接させることができる。よって、グランド電極１４３、電極１４５を周囲から突出するように厚く形成するという簡便な構成により確実に配線板１４０から電気機械変換部１３０へ電力を供給できる。

また、グランド電極１４３、電極１４５を電気機械変換部１３０に当接させ、且つ、カバーレイ１４９を電気機械変換部１３０から離間させることができる。即ち、カバーレイ１４７、１４９、ベースフィルム１４８と比較して硬いグランド電極１４３、電極１４５を電気機械変換部１３０に当接させることにより、外周部１４４と電気機械変換部１３０との当接圧を効率よく高めることができる。従って、ロータ１６０をより一層効率よく回転でき、モータ出力をより一層効率よく高めることができる。

また、本実施形態では、ステータ１２０の内周部に電気機械変換部１３０の反対側へ凹んだ凹部１２４が形成され、凹部１２４の周縁部１２６が、電気機械変換部１３０の出力側の端面における外周部に当接されている。これにより、電気機械変換部１３０の出力側の端面における外周部とステータ１２０の非出力側の端面における外周部との押圧力をより大きくできる。よって、電気機械変換部１３０の出力側端面内で変位の振幅が最大となる外周部において、ステータ１２０へ変位をより確実に伝達できるので、ロータ１６０をより一層効率よく回転でき、モータ出力をより一層効率よく高めることができる。

さらに、本実施形態では、積層された複数の電極１３１、１３２、１３３、１３４、及びグランド電極１３７を、電気機械変換部１３０の外周壁部に配された導通部１３９により導通させている。これにより、電気機械変換部１３０の内周側での配線作業を不要にできるので、電気機械変換部１３０の製造作業を容易化できる。

ところで、圧電材料板１３６の面全体をステータ１２０の面全体に当接させる場合には、表面粗さの影響で、圧電材料板１３６の面全体をステータ１２０の面全体に均一に当接できないことがある。この場合には、電気機械変換部１３０からステータ１２０への変位の伝達位置、伝達量にバラツキが生じるので、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、モータ出力、回転速度等の特性にバラツキが生じることがある。

これに対して、本実施形態では、圧電材料板１３６の外周部において、電気機械変換部１３０の径方向における所定位置の変位がステータ１２０に伝達される。これにより、電気機械変換部１３０から伝達される変位のバラツキを抑制でき、モータ出力および回転速度等の特性のバラツキを抑制できる。

また、本実施形態では、配線板１４０を電気機械変換部１３０とベース部１５０とにより締め付けることによって、配線板１４０を電気機械変換部１３０への電力供給が可能な状態で設置できる。即ち、配線板１４０を電気機械変換部１３０の外周壁部に接着、半田付け等により取り付ける作業を不要にできるので、製造工程における作業性を向上できる。ここで、配線板１４０は回り止め部１４６により回り止めされ、電気機械変換部１３０は回り止め部１３５により回り止めされるので、ステータ１２０、ベース部１５０による電気機械変換部１３０、配線板１４０の締め付け作業を容易化できる。

なお、本実施形態では、配線板１４０と電気機械変換部１３０とを同径としたが、配線板１４０の外周部１４４が電気機械変換部１３０の外周部に当接すればよく、配線板１４０を電気機械変換部１３０よりも小径又は大径としてもよい。また、本実施形態では、ベース部１５０、配線板１４０、電気機械変換部１３０、及びステータ１２０を、ロータ１６０の非出力側に配したが、ロータ１６０の出力側に配してもよい。

次に、本発明の第２実施形態に係る振動アクチュエータ２００について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。図６には、本実施形態に係る振動アクチュエータ２００が備える屈曲軸１１０、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、配線板１４０、及びベース部１５０を示している。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、電気機械変換部１３０の出力側及び非出力側の端面が平坦ではなくなる場合がある。

電気機械変換部１３０は、内周側から外周側へかけて高さ寸法が減少している。ステータ１２０の非出力側の端面またはベース部１５０の出力側の端面が平坦な場合、これらの内周側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の伸縮振動の一部しか伝達されない。

これに対して、図６に示す振動アクチュエータ２００では、ベース部１５０上の配線板１４０の内周部１４２が凹部とされている。従って、配線板１４０は、内周部１４２の外周側における特定の領域において電気機械変換部１３０の非出力側の端面に当接する。これにより、電気機械変換部１３０の内周側の高さ寸法が外周側より大きいにも関わらず、配線板１４０及びベース部１５０は、外周側で電気機械変換部１３０を支持する。

また、ステータ１２０は、内周部に凹部１２４を有する。従って、ステータ１２０は、凹部１２４の外周側における特定の領域において電気機械変換部１３０の出力側の端面に当接する。これにより、電気機械変換部１３０の内周側の高さ寸法が外周側より大きいにも関わらず、ステータ１２０は、外周側で電気機械変換部１３０から駆動される。

このような構造により、ステータ１２０は、電気機械変換部１３０の伸縮振動の振幅が最大となる位置において、効率よく駆動力を伝達される。また、電気機械変換部１３０の非出力側の端面および出力側の端面に起伏がある場合においても、ステータ１２０には電気機械変換部１３０の変位が確実に伝達される。

次に、本発明の第３実施形態に係る振動アクチュエータ３００について説明する。なお、第１及び第２実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。図７には、本実施形態に係る振動アクチュエータ３００が側断面図にて示されている。この図に示すように、本実施形態では、配線板１４０の内周部１４２における非出力側の端面が、出力側へ凹んだ凹部、即ち、ベース部１５０側が凹み、電気機械変換部１３０に当接した凹部とされている。つまり、配線板１４０の出力側の端面全体が、電気機械変換部１３０の非出力側の端面に当接している。

ここで、本実施形態においても、配線板１４０の外周部１４４が内周部１４２よりも厚くなっているので、外周部１４４が内周部１４２よりも大きな押圧力で電気機械変換部１３０の非出力側の端面に当接する。よって、上記実施形態と同様、電気機械変換部１３０の出力側の端面内で変位の振幅が最大となる外周部において、ステータ１２０へ変位が伝達されるので、ロータ１６０を効率よく回転でき、モータ出力を効率よく高めることができる。

次に、本発明の第４実施形態に係る振動アクチュエータ４００について説明する。なお、第１〜第３実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。図８には、本実施形態に係る振動アクチュエータ４００が側断面図にて示されている。この図に示すように、本実施形態では、配線板１４０が電気機械変換部１３０とステータ１２０との間に配されている。配線板１４０の内周部１４２における非出力側の端面は、出力側へ凹んだ凹部とされており、外周部１４４が電気機械変換部１３０の出力側の端面に当接されている。

また、ベース部１５０の出力側端面の内周部には非出力側へ凹んだ凹部１５６が形成されている。即ち、ベース部１５０の内周部は、電気機械変換部１３０側が凹んだ凹部とされている。この凹部１５６は、平面視にて円状とされており、凹部１５６の周縁部１５８が、電気機械変換部１３０の非出力側の端面における外周部に当接している。

次に、本実施形態における作用について説明する。本実施形態では、電気機械変換部１３０とステータ１２０との間に配された配線板１４０の外周部１４４が、内周部１４２よりも大きな押圧力で電気機械変換部１３０の出力側の端面に当接する。このため、上記実施形態と同様、電気機械変換部１３０の出力側端面内で変位の振幅が最大となる外周部において、ステータ１２０へ変位が伝達される。これによって、ロータ１６０を効率よく回転でき、モータ出力を効率よく高めることができる。また、本実施形態では、ステータ１２０への凹部の形成を不要にできるので、部品コストを低減できる。

また、本実施形態では、ベース部１５０における内周側の凹部１５６の周縁部１５８が、電気機械変換部１３０の非出力側の端面における外周部に当接されている。これにより、電気機械変換部１３０の非出力側の端面における外周部とベース部１５０の非出力側の端面における外周部との押圧力をより高くできる。よって、電気機械変換部１３０の出力側端面内で変位の振幅が最大となる外周部において、ステータ１２０へ変位をより確実に伝達できるので、ロータ１６０をより一層効率よく回転でき、モータ出力をより一層効率よく高めることができる。

なお、本実施形態では、配線板１４０の非出力側の端面における内周側を出力側へ凹んだ凹部としたが、配線板１４０の出力側の端面における内周側を非出力側へ凹んだ凹部としてもよい。この場合でも、配線板１４０の外周部１４４を、内周部１４２と比して大きな力で電気機械変換部１３０の外周側に当接させることができる。

次に、本発明の第５実施形態に係る撮像装置７００について説明する。なお、第１〜第４実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。図９には、撮像装置７００の概略構成が側断面図にて示されている。

撮像装置７００は、光学部材４２０と、レンズ鏡筒４３０と、振動アクチュエータ１００と、撮像部５００と、制御部５５０と、を備える。レンズ鏡筒４３０は光学部材４２０を収容する。

振動アクチュエータ１００は、光学部材４２０を移動させる。撮像部５００は、光学部材４２０によって結像された画像を撮像する。制御部５５０は、振動アクチュエータ１００および撮像部５００を制御する。

また、撮像装置７００は、光学部材４２０、レンズ鏡筒４３０、及び振動アクチュエータ１００を備えるレンズユニット４１０と、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。

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、光軸方向についてレンズ鏡筒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、レンズ鏡筒４３０の径を拡大することなく、振動アクチュエータ１００はレンズ鏡筒４３０内に収容される。振動アクチュエータ１００は、例えばギア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を含む光学部材を収容する。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。

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および撮像部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部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。これにより、撮像部５００は、レンズユニット４１０によって結像された画像を撮像する。

撮像装置７００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。振動アクチュエータ１００および撮像部５００は、制御部５５０により上記の通り制御される。

ここで、上述したように、振動アクチュエータ１００のモータ出力を効率よく高めることができる。よって、オートフォーカス機構の駆動力を効率よく高めることができるので、省電力化すると共に、高駆動力でオートフォーカス機構を駆動することが可能となる。

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。また、本実施形態では、振動アクチュエータ１００を備える撮像装置７００を例に取って説明したが、振動アクチュエータ１００に替えて、振動アクチュエータ２００、３００、４００を備えてもよい。

以上のように、振動アクチュエータ１００、２００、３００、４００は、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。さらに、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ることが可能であることが当業者に明らかである。その様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が、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明の第１実施形態に係る振動アクチュエータ１００の斜視図を示す。 本発明の第１実施形態に係る振動アクチュエータ１００の側断面図を示す。 電気機械変換部１３０の分解斜視図を示す。 （Ａ）は配線板１４０の断面図、（Ｂ）は配線板１４０の平面図を示す。 （Ａ）〜（Ｄ）は、ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を説明する斜視図を示す。 本発明の第２実施形態に係る振動アクチュエータ２００の側断面図を示す。 本発明の第３実施形態に係る振動アクチュエータ３００の側断面図を示す。 本発明の第４実施形態に係る振動アクチュエータ４００の側断面図を示す。 本発明の第５実施形態に係る撮像装置７００の概略構成の側断面図を示す。

符号の説明

１００ 振動アクチュエータ、１１０ 屈曲軸、１１２ ネジ部、１１６ フランジ部、１１７ ネジ部、１１８ ナット、１２０ ステータ、１２２ 貫通孔、１２４ 凹部、１２６ 周縁部、１３０ 電気機械変換部、１３１ 電極、１３２ 電極、１３３ 電極、１３４ 電極、１３５ 回り止め部、１３６ 圧電材料板、１３７ グランド電極、１３８ 電気機械変換素子層、１３９ 導通部、１４０ 配線板、１４１０ 接続部、１４２０ ケーブル部、１４３０ 円孔、１４１ 配線、１４２ 内周部、１４３ グランド電極、１４４ 外周部、１４５ 電極、１４６ 回り止め部、１４７ カバーレイ、１４８ ベースフィルム、１４９ カバーレイ、１５０ ベース部、１５２ ネジ孔、１５４ 直線部、１５６ 凹部、１５８ 周縁部、１６０ ロータ、１６６ 内周部、１６８ フランジ部、１７０ 付勢部材、１８０ 歯車、１８２ 歯部、１８４ ボス、１８６ 円孔、１８８ 軸受部、１９０ トッププレート、１９２ 円孔、１９４ 回り止め部、１９６ ボス、２００ 振動アクチュエータ、３００ 振動アクチュエータ、４００ 振動アクチュエータ、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 撮像部、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、７００ 撮像装置

Claims (13)

1. 回転軸周りに回転自在に配されたロータと、
   前記ロータに当接するステータと、
   回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、
   前記ステータと共に前記電気機械変換部を挟むベース部と、
   前記電気機械変換部と前記ベース部とに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、
   を備え、
   前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とする振動アクチュエータ。
2. 前記ステータは、前記電気機械変換部の内周側と向き合う凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の振動アクチュエータ。
3. 回転自在に設けられたロータと、
   前記ロータに当接するステータと、
   回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、
   前記電気機械変換部と前記ステータとに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、
   を備え、
   前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とする振動アクチュエータ。
4. 前記ステータと共に前記電気機械変換部を挟み、前記電気機械変換部の反対側へ凹んだ凹部を、前記電気機械変換部の内周側に向き合わせたベース部を備えることを特徴とする請求項３に記載の振動アクチュエータ。
5. 前記配線板の前記外周部を、前記配線板の前記内周部よりも厚くしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の振動アクチュエータ。
6. 前記配線板の前記外周部に前記電気機械変換部に当接する電極を配し、前記配線板の前記内周部を前記電気機械変換部の反対側へ凹んだ凹部としたことを特徴とする請求項５に記載の振動アクチュエータ。
7. 前記凹部を前記電気機械変換部から離間させたことを特徴とする請求項６に記載の振動アクチュエータ。
8. 前記配線板は、
   絶縁性のベースフィルムと、
   前記ベースフィルム上における前記電極より内周側に配された配線と、
   を備え、
   前記電極は、前記配線よりも前記電気機械変換部の側へ突出していることを特徴とする請求項６又は７に記載の振動アクチュエータ。
9. 前記電気機械変換部は、円盤形状の圧電素子層と、前記圧電素子の一方の面に配され、周方向に互いに離間した複数の駆動電極層と、前記圧電素子の他方の面に配されたグランド電極層との組が、複数積層されることにより形成され、
   積層された複数の前記駆動電極層および積層された複数の前記グランド電極層のそれぞれを導通する、前記電気機械変換部の外周壁部に配された導通部を有することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の振動アクチュエータ。
10. 光学部材と、
    前記光学部材を収容するレンズ鏡筒と、
    前記レンズ鏡筒の内部に設けられて、前記光学部材を移動させる振動アクチュエータと、
    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、
    回転軸周りに回転自在に配されたロータと、
    前記ロータに当接するステータと、
    回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、
    前記ステータと共に前記電気機械変換部を挟むベース部と、
    前記電気機械変換部と前記ベース部とに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、
    を備え、
    前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とするレンズユニット。
11. 光学部材と、
    前記光学部材を収容するレンズ鏡筒と、
    前記レンズ鏡筒の内部に設けられて、前記光学部材を移動させる振動アクチュエータと、
    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、
    回転自在に設けられたロータと、
    前記ロータに当接するステータと、
    回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、
    前記電気機械変換部と前記ステータとに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、
    を備え、
    前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とするレンズユニット。
12. 光学部材と、
    前記光学部材を収容するレンズ鏡筒と、
    前記光学部材を移動させる振動アクチュエータと、
    前記光学部材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、
    回転軸周りに回転自在に配されたロータと、
    前記ロータに当接するステータと、
    回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、
    前記ステータと共に前記電気機械変換部を挟むベース部と、
    前記電気機械変換部と前記ベース部とに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、
    を備え、
    前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とする撮像装置。
13. 光学部材と、
    前記光学部材を収容するレンズ鏡筒と、
    前記光学部材を移動させる振動アクチュエータと、
    前記光学部材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、
    回転自在に設けられたロータと、
    前記ロータに当接するステータと、
    回転軸方向に見て円状とされ、電力の供給を受けて前記ステータに対して回転軸周りの変位を発生させることにより前記ロータを回転させる電気機械変換部と、
    前記電気機械変換部と前記ステータとに挟まれ、前記電気機械変換部に電力を供給する配線板と、
    を備え、
    前記配線板は、前記電気機械変換部の内周側から離間し、又は当該内周側に当接した内周部と、前記内周部と比して大きな力で前記電気機械変換部の外周側に当接する外周部とを有することを特徴とする撮像装置。

Images