JP2010017037A - 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】出力トルクを効率よく向上させ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】軸部材１１０と、軸部材１１０の軸線周りに回転自在なロータ１６０と、ロータ１６０に接したステータ１２０と、ステータ１２０に対して軸部材１１０の周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部１３０と、軸部材１１０を固定保持する取付板１７０とを備え、取付板１７０には、電気機械変換部１３０に電力を供給するための配線が設けられてい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。本発明は、特に、電気機械変換部によりステータに発生される振動によってロータが回転する振動アクチュエータ、当該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。

一対のステータが電気機械変換部としての積層型の圧電素子を挟んだ両側に配され、出力軸に固定された一対のロータが、一対のステータを挟んだ両側に配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（例えば、特許文献１参照）。この超音波モータでは、圧電素子が伸縮することにより、一対のステータに出力軸の周りに遷移する振動が発生して、該振動により一対のロータが回転される。
特開２０００−３０８３７５号公報

ところで、上記超音波モータでは、圧電素子及びステータをケースに固定する固定具によりステータの外周部が拘束されている。また、圧電素子とステータとの間にフレキシブルプリント配線板が介在している。即ち、圧電素子及びステータの振動の変動要因が複数箇所に点在しているので、ステータに適当なモードの振動を発生させることができずに、有効な出力トルクを発生させることができない場合がある。

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、軸部材と、前記軸部材の軸線周りに回転自在なロータと、前記ロータに接したステータと、前記ステータに対して前記軸部材の周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、前記軸部材を固定保持する保持部材とを備え、前記保持部材には、前記電気機械変換部に電力を供給するための配線が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の第２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、軸部材と、前記軸部材の軸線周りに回転自在なロータと、前記ロータに接したステータと、前記ステータに対して前記軸部材の周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、前記軸部材を固定保持する保持部材とを備え、前記保持部材には、前記電気機械変換部に電力を供給するための配線が設けられていることを特徴とする。

本発明の第３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、軸部材と、前記軸部材の軸線周りに回転自在なロータと、前記ロータに接したステータと、前記ステータに対して前記軸部材の周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、前記軸部材を固定保持する保持部材とを備え、前記保持部材には、前記電気機械変換部に電力を供給するための配線が設けられていることを特徴とする。

なお、上記の発明の概要は、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。

図１には、一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。なお、説明の便宜上、出力軸の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、出力軸の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、出力軸の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、軸部材１１０と、一対のロータ１６０と、一対のステータ１２０と、電気機械変換部１３０と、一対の配線板１４０と、保持部材としての取付板１７０とを備えている。軸部材１１０は、軸状に形成されている。

一対のロータ１６０は、軸心に円孔が形成された円盤状、所謂ドーナツ状に形成されており、軸部材１１０に軸部材１１０の軸周りに回転自在に支持されている。また、一対のステータ１２０は、ドーナツ状に形成されており、一対のロータ１６０の間において軸部材１１０に固定支持されている。各ステータ１２０は、各ロータ１６０に接している。また、一対の電気機械変換部１３０は、ドーナツ状に形成されており、一対のステータ１２０の間において軸部材１１０に固定支持されている。各電気機械変換部１３０は、各ステータ１２０に接している。

また、一対の配線板１４０は、ドーナツ状に形成されており、一対の電気機械変換部１３０の間に配されている。各配線板１４０は、配線が設けられたフレキシブルプリント配線板であって、各電気機械変換部１３０に接している。また、取付板１７０は、ドーナツ状に形成され、一対の配線板１４０の間において軸部材１１０に固定された固定部１７２と、固定部１７２から外径方向へ延出した矩形状のアーム部１７４とを備えている。

アーム部１７４が、振動アクチュエータ１００の出力により駆動される駆動部を備える機器に締結固定されることにより、軸部材１１０が、当該機器に固定保持される。また、固定部１７２の出力側の面、及び非出力側の面には、それぞれ各配線板１４０が接合されている。

図２には、振動アクチュエータ１００を側断面図にて示している。この図に示すように、軸部材１１０は、円筒形状のステー１１２と、ステー１１２に挿通された円柱形状の出力軸１１４と、出力軸１１４をステー１１２に回転自在に支持する一対の軸受１１６とを備えている。ステー１１２は、固定部１７２、配線板１４０、電気機械変換部１３０、及びステータ１２０に挿入されている。本実施例では、軸部材１１０が一対の軸受１１６を備える例を示したが、これに代えて、単一の軸受、又は、３つ以上の軸受１１６を有する軸部材を適用することができる。

図示の例では、ステー１１２の外周部には、キー溝が形成され、固定部１７２、配線板１４０、電気機械変換部１３０、及びステータ１２０の内周部には、キーが形成されており、これらが嵌合している。これにより、固定部１７２、配線板１４０、電気機械変換部１３０、及びステータ１２０は、ステー１１２と、ステー１１２の軸周りに回転不能、且つ、軸方向へ変位可能に結合している。また、ステー１１２の軸方向両端部には、軸受１１６が圧入されている。

出力軸１１４の出力側及び非出力側には、それぞれ、周面にネジ溝が形成されたネジ部１１７、１１８が形成されている。ネジ部１１７には、出力側のロータ１６０、歯車１８０が螺合しており、これらは、ネジ部１１７に接着されている。また、ネジ部１１８には、ドーナツ状のフランジ部１９０が螺合している。フランジ部１９０と非出力側のロータ１６０との間には、付勢部材としての圧縮コイルバネ１５０が配設されている。この圧縮コイルバネ１５０には、軸部材１１０が挿通され、圧縮コイルバネ１５０は、軸部材１１０の軸方向へ伸縮可能となっており、フランジ部１９０と非出力側のロータ１６０とにより弾性収縮されている。図示の例では、付勢部材に圧縮コイルバネ１５０が用いられた例を示したが、これに代えて、圧縮コイルバネ１５０以外の弾性体を付勢部材に用いることができる。また、圧縮コイルバネ１５０のような弾性体の弾性反力を利用して非出力側のロータ１６０をステータ１２０に向けて付勢することに代えて、磁力を利用して非出力側のロータ１６０をステータ１２０に向けて付勢することができる。

また、出力軸１１４の軸方向の中間部は、周面が平らに形成されたストレート部１１９となっている。図示の例では、このストレート部１１９の非出力側端部には、キー溝が形成され、非出力側のロータ１６０の内周部には、キーが形成されており、これらが嵌合している。これにより、非出力側のロータ１６０が、出力軸１１４と、出力軸１１４の軸周りに回転不能、且つ、軸方向へ変位可能に結合している。

また、出力側のロータ１６０には非出力側に、非出力側のロータ１６０には出力側に、それぞれ円環状の接触子１６２が外周に沿って形成されている。出力側のロータ１６０に形成された接触子１６２は、当該ロータ１６０から非出力側へ突出している。また、非出力側のロータ１６０に形成された接触子１６２は、当該ロータから出力側へ突出している。

ここで、圧縮コイルバネ１５０が出力軸１１４の軸方向に弾性収縮していることにより、フランジ部１９０には、非出力側への付勢力が作用する一方、非出力側のロータ１６０には、出力側への付勢力が作用している。このため、出力軸１１４が非出力側へ付勢されることによって、出力側のロータ１６０に形成された接触子１６２が、出力側のステータ１２０に圧接される。また、非出力側のロータ１６０に形成された接触子１６２が、非出力側のステータ１２０に圧接される。これにより、出力側のロータ１６０の接触子１６２と出力側のステータ１２０との間で作用する圧接力と、非出力側のロータ１６０の接触子１６２と非出力側のステータ１２０との間で作用する圧接力とが、互いに等しくなる。

図３には、電気機械変換部１３０を分解斜視図にて示している。この図に示すように、電気機械変換部１３０は、ステー１１２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、ステー１１２の軸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が積層されており、各電極は、電気機械変換部１３０の側面に形成された導線により、配線板１４０の電極に導通されている。また、圧電材料板１３６の電極形成面の裏側にはグランド電極が形成されており、各層のグランド電極は、電気機械変換部１３０の側面に形成された導線により、配線板１４０のグランド電極に導通されている。なお、一対の電気機械変換部１３０は、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重ねられている。

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。

次に、本実施形態における作用について説明する。図４（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、一対のステータ１２０及び一対の電気機械変換部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一対のステータ１２０及び一対の電気機械変換部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、一対のステータ１２０の傾斜方向が、軸心周りの一方向へと遷移していくと共に、当該方向へ遷移する振動が発生する。

出力側のロータ１６０は、圧縮コイルバネ１５０によって付勢されて、出力側のステータ１２０に対して定常的に当接している。また、非出力側のロータ１６０は、圧縮コイルバネ１５０によって付勢されて、非出力側のステータ１２０に対して定常的に当接している。このため、出力側のロータ１６０は、傾斜方向を周回させつつ揺動する出力側のステータ１２０から摩擦駆動力あるいは軸周りに遷移する振動を受けて回転する。また、同様に、非出力側のロータ１６０は、非出力側のステータ１２０から摩擦駆動力あるいは軸周りに遷移する振動を受けて回転する。

これにより、出力軸１１４が、一対のロータ１６０と一体で回転することから、出力軸１１４に回転不能に結合された歯車１８０が回転する。よって、モータ駆動力が出力される。

ところで、本実施形態では、電気機械変換部１３０が固定されたステー１１２を取付板１７０で保持することにより、電気機械変換部１３０の外周面を拘束することなく、電気機械変換部１３０を固定保持している。また、配線板１４０を取付板１７０に接合している。

即ち、電気機械変換部１３０及びステータ１２０の振動の変動要因が一箇所に集約されているので、ステータに発生する振動のモードの設定が容易であり、ステータに適当なモードの振動を発生させることができ、以って、有効な出力トルクを発生させることができる。従って、電気機械変換部１３０が一対のステータ１２０に生じさせる振動、及び変位を効率的に増大でき、一対のロータ１６０の回転力を効率的に増大でき、以って、振動アクチュエータ１００の出力トルクを効率的に増大できる。

また、本実施形態では、一対の電気機械変換部１３０を、ステー１１２の軸方向に取付板１７０を挟んだ両側に配すると共に、一対の配線板１４０を、一対の電気機械変換部１３０の間におけるステー１１２の軸方向に取付板１７０を挟んだ両側に配している。即ち、電気機械変換部１３０と一対のステータ１２０との間に配線板１４０、取付板１７０を介在させずに、電気機械変換部１３０を一対のステータ１２０に当接させている。

これにより、電気機械変換部１３０から一対のステータ１２０に伝わる振動の減衰を抑制でき、一対のステータ１２０に発生する振動の特性差を抑制できる。また、電気機械変換部１３０と出力側のステータ１２０との間、及び電気機械変換部１３０と非出力側のステータ１２０との間の双方に、振動特性の変動要因が介在しないので、両側のステータ１２０に有効な振動を発生させることができ、両側のロータ１６０に有効なトルクを発生させることができる。従って、一対のロータ１６０の出力トルクをより一層効率良く向上させることができる。

また、本実施形態では、取付板１７０、及び配線板１４０を一対の電気機械変換部１３０における軸方向中央に配している。即ち、一対の電気機械変換部１３０を、取付板１７０に対して対称に配している。これにより、両側のステータ１２０における振動特性の対称性をより一層向上させることができ、より高い確実性をもって、両側のロータ１６０に有効なトルクを発生させることができる。従って、一対のロータ１６０の出力トルクをより一層効率良く向上させることができる。

さらに、本実施形態では、一対の電気機械変換部１３０の軸方向の厚さ寸法を同一としている。これにより、両側のステータ１２０における振動特性の対称性をより一層構成させることができる。

次に、他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付して、説明は省略する。

図５には、他の実施形態に係る振動アクチュエータ２００が示されている。この図に示すように、振動アクチュエータ２００は、一対のステータ１２０の間に、一の電気機械変換部１３０と、一の配線板１４０と、取付板１７０とを備えている。電気機械変換部１３０の非出力側の端面は、非出力側のステータ１２０に当接している。また、配線板１４０は、取付板１７０の非出力側の面に接合され、電気機械変換部１３０の出力側端面に当接しており、取付板１７０は、出力側のステータ１２０の非出力側端面に当接している。

ここで、本実施形態においても、電気機械変換部１３０が固定されたステー１１２を取付板１７０で保持することにより、電気機械変換部１３０の外周面を拘束することなく、電気機械変換部１３０を固定保持している。また、配線板１４０を取付板１７０に接合している。これにより、電気機械変換部１３０の軸方向の変位が、電気機械変換部１３０を固定保持する保持具、及び配線板１４０によって妨げられることを防止できる。従って、電気機械変換部１３０が一対のステータ１２０に生じさせる振動、及び変位を効率的に増大でき、一対のロータ１６０の回転力を効率的に増大でき、以って、振動アクチュエータ２００の出力トルクを効率的に増大できる。また、配線板１４０及び取付板１７０を、電気機械変換部１３０の軸方向端部に配したことにより、単一の電気機械変換部１３０により一対のステータ１２０に対して振動を発生させることができるので、部品点数を低減できる。

図６には、他の実施形態に係る振動アクチュエータ２１０が示されている。この図に示すように、振動アクチュエータ２１０では、フランジ部１９０が出力軸１１４の非出力側と一体で形成されており、また、圧縮コイルバネ１５０に替えて板状のゴム、皿バネ等の弾性体１５１が、非出力側のステータ１２０とフランジ部１９０との間に配されている。

弾性体１５１は、非出力側のステータ１２０とフランジ部１９０とにより、弾性収縮された状態で狭持されており、フランジ部１９０を非出力側へ付勢すると共に、非出力側のロータ１６０を出力側へ付勢している。これにより、出力軸１１４の全体が非出力側へ付勢されることにより、出力側のロータ１６０が出力側のステータ１２０に圧接され、また、非出力側のロータ１６０が非出力側のステータ１２０に圧接されている。

この振動アクチュエータ２１０では、一対のロータ１６０の各々を各ステータ１２０に当接させた状態で、出力側のロータ１６０及び歯車１８０の位置を非出力側へ動かすことにより、弾性体１５１の弾性収縮量を増加させ、両側におけるロータ１６０とステータ１２０との圧接力を増加させることができる。また、両側においてロータ１６０とステータ１２０とが当接した状態で、出力側のロータ１６０及び歯車１８０の位置を出力側へ動かすことにより、弾性体１５１の弾性収縮量を減少させ、両側におけるロータ１６０とステータ１２０との圧接力を減少させることができる。即ち、振動アクチュエータ２１０では、出力側のロータ１６０及び歯車１８０の軸方向の位置を調整することにより、弾性体１５１の変形量を調整でき、ロータ１６０とステータ１２０との圧接力を調整できる。

図７には、他の実施形態に係る振動アクチュエータ２２０が示されている。この図に示すように、振動アクチュエータ２２０では、一対のステータ１２０のロータ１６０側に、接触子１６２の内周部と嵌合する平面視にて円状の嵌合部１２２が形成されている。

接触子１６２と嵌合部１２２とは、出力軸１１４の軸周りに相対的に摺動回転自在に嵌合している。即ち、接触子１６２の内周面と嵌合部１２２の外周面とが全周に亘って接触している。このため、接触子１６２の内周面と嵌合部１２２の外周面とが摺動することによる径方向の摩擦力が、ロータ１６０の回転に寄与する。

図８には、他の実施形態に係る振動アクチュエータ２３０が示されている。この図に示すように、振動アクチュエータ２３０では、一対のステータ１２０のロータ１６０側の外周部が、内径側から外径側へかけてロータ１６０の反対側へ傾斜したテーパ部１２４となっており、このテーパ部１２４と接触子１６２とが全周に亘って当接している。このため、接触子１６２とテーパ部１２４とが摺動することによる径方向及び軸方向の摩擦力が、ロータ１６０の回転に寄与する。

図９には、他の実施形態に係る振動アクチュエータ２４０が示されている。この図に示すように、振動アクチュエータ２４０は、軸部材１１０、ロータ１６０、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、配線板１４０、保持部材１７１、圧縮コイルバネ１５０、歯車１８０、フランジ部１９０を備えている。軸部材１１０は、円柱状に形成されており、軸方向における出力側にはネジ部１１７が形成され、非出力側にはネジ部１１８が形成されている。

ロータ１６０は、軸部材１１０の軸方向の出力側に配されており、軸心には軸部材１１０が挿通されている。また、ロータ１６０は、ネジ部１１７に螺合しており、また、接着されている。

また、ステータ１２０は、ロータ１６０より出力側に配されており、軸心には軸部材１１０が挿通されている。また、電気機械変換部１３０は、軸線Ｌの方向についてロータ１６０とステータ１２０との間に配されており、軸心には軸部材１１０が挿通されている。

また、配線板１４０は、ドーナツ状の電極部１４２と電極部１４２から外径方向へ延伸した配線部１４４とを備えるフレキシブルプリント配線板であって、電気機械変換部１３０より非出力側に配されている。電極部１４２の軸心には軸部材１１０が挿通されている。

また、保持部材１７１は、円筒状の基部１７３と、基部１７３の軸方向中央部から外径方向に延出したドーナツ状のフランジ部１７５とが一体で形成されて構成されており、配線板１４０より非出力側に配されている。フランジ部１７５の外周縁部には、複数の締結用穴が形成されており、この締結用穴に挿通されるネジ等の締結具により、フランジ部１７５が、振動アクチュエータ２４０を駆動源とする装置に固定される。電気機械変換部１３０と配線板１４０の電極部１４２とは、ステータ１２０と保持部材１７１とにより軸部材１１０の軸方向に締め付けられている。

また、保持部材１７１の非出力側の端部には、軸線Ｌを中心とする円状の凹部１７９が形成されており、この凹部１７９にはドーナツ状のワッシャ１９１が配されている。このワッシャ１９１には軸部材１１０が挿通されている。

また、歯車１８０は、ロータ１６０より出力側においてネジ部１１７に螺合しており、接着されている。また、フランジ部１９０は、ネジ部１１８に螺合している。フランジ部１９０とワッシャ１９１との間には、圧縮コイルバネ１５０が配されている。圧縮コイルバネ１５０は、圧縮コイルバネであって、コイル内には軸部材１１０が挿通され、軸部材１１０の軸方向に弾性伸縮可能となっており、フランジ部１９０とワッシャ１９１とにより弾性収縮されている。

ここで、圧縮コイルバネ１５０が軸部材１１０の軸方向に弾性収縮していることにより、フランジ部１９０には、非出力側への付勢力が作用する一方、ワッシャ１９１には、出力側への付勢力が作用している。このため、軸部材１１０が非出力側へ付勢されることによって、ロータ１６０に形成された接触子１６２が、ステータ１２０に圧接される。

本実施形態では、保持部材１７１のフランジ部１７５が、軸部材１１０の軸方向と直交する方向の両側へ基部１７３から張り出して、振動アクチュエータ２４０を駆動源とする装置に締結されている。即ち、振動アクチュエータ２４０は、フランジ部１７５を介して上記装置に両持支持されている。よって、片持支持されている場合と比して、駆動時に振動アクチュエータ２４０に発生する振動に起因するフランジ部１７５の撓みを抑制でき、駆動時における振動アクチュエータ２４０の揺れを抑制できる。従って、歯車１８０からの好適な出力を得ることができる。なお、本実施形態では、ドーナツ状のフランジ部１７５を、周方向に９０度間隔で締結したが、振動アクチュエータ２４０を両持支持できればよく、フランジ部１７５の形状は、矩形状等の他の形状でもよく、また、締結点数も２点以上であればよい。

図１０には、振動アクチュエータ１００を備える撮像装置７００の概略構成を側断面図にて示している。この図に示すように、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応じ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、２１０、２２０、２３０を備えてもよい。

以上のように、振動アクチュエータ１００、２００、２１０、２２０、２３０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。

本発明の一実施形態に係る振動アクチュエータ１００を斜視図にて示す。 本発明の一実施形態に係る振動アクチュエータ１００を側断面図にて示す。 電気機械変換部１３０を分解斜視図にて示す。 （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。 本発明の他の実施形態に係る振動アクチュエータ２００を側断面図にて示す。 本発明の他の実施形態に係る振動アクチュエータ２１０を側断面図にて示す。 本発明の他の実施形態に係る振動アクチュエータ２２０を側断面図にて示す。 本発明の他の実施形態に係る振動アクチュエータ２３０を側断面図にて示す。 本発明の他の実施形態に係る振動アクチュエータ２４０を側断面図にて示す。 撮像装置７００の概略構成を側断面図にて示す。

符号の説明

１００ 振動アクチュエータ、１１０ 軸部材、１１２ ステー、１１４ 出力軸、１１６ 軸受、１１７ ネジ部、１１８ ネジ部、１１９ ストレート部、１２０ ステータ、１２２ 嵌合部、１２４ テーパ部、１３０ 電気機械変換部、１３１ 電極、１３２ 電極、１３３ 電極、１３４ 電極、１３６ 圧電材料板、１３８ 電気機械変換素子層、１４０ 配線板、１４２ 電極部、１４４ 配線部、１５０ 圧縮コイルバネ、１５１ 弾性体、１６０ ロータ、１６２ 接触子、１７０ 取付板、１７１ 保持部材、１７２ 固定部、１７３ 基部、１７４ アーム部、１７５ フランジ部、１７９ 凹部、１８０ 歯車、１９０ フランジ部、１９１ ワッシャ、２００ 振動アクチュエータ、２１０ 振動アクチュエータ、２２０ 振動アクチュエータ、２３０ 振動アクチュエータ、２４０ 振動アクチュエータ、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 (10)

1. 軸部材と、
   前記軸部材の軸線周りに回転自在なロータと、
   前記ロータに接したステータと、
   前記ステータに対して前記軸部材の周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、
   前記軸部材を固定保持する保持部材とを備え、
   前記保持部材には、前記電気機械変換部に電力を供給するための配線が設けられていることを特徴とする振動アクチュエータ。
2. 一対の前記ロータが、前記軸部材の軸線に沿って配され、
   一対の前記ステータが、前記一対のローラの間に前記軸部材の軸線に沿って配され、
   前記一対のステータのうちの一方は前記一対のロータのうちの一方に接し、前記一対のステータのうちの他方は前記一対のロータのうちの他方に接してい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. 一対の前記電気機械変換部が、前記軸部材の軸線方向に前記保持部材を挟んで配され、
   前記保持部材には、前記配線が設けられた一対の配線板が前記保持部材を前記軸部材の軸線方向に挟むように設けられており、前記一対の配線板のうち一方は、前記一対の電気機械変換部の一方に接しており、前記一対の配線板の他方は、前記一対の電気機械変換部の他方に接していることを特徴とする請求項２に記載の振動アクチュエータ。
4. 前記軸部材の軸線方向に沿った各前記電気機械変換部の厚さ寸法は、互いに等しい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. 前記ロータと前記ステータとを、前記軸部材の軸線周りに摺動回転自在に嵌合させた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。
6. 前記ロータを、前記ステータの外周に前記軸部材の軸線周りに摺動回転自在に嵌合させた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。
7. 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、
   軸部材と、
   前記軸部材の軸線周りに回転自在なロータと、
   前記ロータに接したステータと、
   前記ステータに対して前記軸部材の周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、
   前記軸部材を固定保持する保持部材と
   を備え、
   前記保持部材には、前記電気機械変換部に電力を供給するための配線が設けられていることを特徴とするレンズユニット。
8. 一対の前記ロータが、前記軸部材の軸線に沿って配され、
   一対の前記ステータが、前記一対のローラの間に前記軸部材の軸線に沿って配され、
   前記一対のステータのうちの一方は前記一対のロータのうちの一方に接し、前記一対のステータのうちの他方は前記一対のロータのうちの他方に接していることを特徴とする請求項７に記載のレンズユニット。
9. 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、
   軸部材と、
   前記軸部材の軸線周りに回転自在なロータと、
   前記ロータに接したステータと、
   前記ステータに対して前記軸部材の周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、
   前記軸部材を固定保持する保持部材とを
   備え、
   前記保持部材には、前記電気機械変換部に電力を供給するための配線が設けられていることを特徴とする撮像装置。
10. 一対の前記ロータが、前記軸部材の軸線に沿って配され、
    一対の前記ステータが、前記一対のローラの間に前記軸部材の軸線に沿って配され、
    前記一対のステータのうちの一方は前記一対のロータのうちの一方に接し、前記一対のステータのうちの他方は前記一対のロータのうちの他方に接していることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。

Images