JP2012078391A - 駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子によって駆動される部材の、異なる２つの方向への振動を、独立して制御することができる駆動装置を提供する。また、圧電素子によって駆動される部材を、異なる２つの方向へ効率よく振動させる駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置（１）は、第１圧電素子（６）と、第１圧電素子（６）により駆動され、第１の方向に振動する第１駆動部（３）とを備え、第１駆動部（３）は、第２圧電素子（７）と、第２圧電素子（７）により駆動され、第１の方向と異なる第２の方向に振動する第２駆動部（３ａ）とを含み、第１駆動部（３）の振動の共振周波数と、第２駆動部（３ａ）の振動の共振周波数との差が、第１駆動部（３）の振動の振幅周波数特性を表す関数の半値半幅以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラに関する。

従来から、圧電素子を用いた駆動装置が知られている。このような駆動装置として、複数の圧電素子を駆動させ、被駆動体に接触させるチップ部材を楕円運動させることで、被駆動体を駆動させるものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、ＸＹＺ直交座標系を設定した場合に、チップ部材のＸＺ平面に平行な楕円運動により被駆動体をＸ軸方向に駆動する。

特開２００７−２３６１３８号公報

しかしながら、上記従来の駆動装置は、チップ部材とベース部材との距離が変化する持ち上げ方向の振動と、チップ部材とベース部材との距離が変化しない送り方向の振動を、それぞれ独立して制御できないという課題がある。また、チップ部材を、持ち上げ方向と送り方向とにそれぞれ効率よく振動させることが困難であるという課題がある。

そこで、本発明は、圧電素子によって駆動される部材の、異なる２つの方向への振動を、独立して制御することができる駆動装置を提供する。また、圧電素子によって駆動される部材を、異なる２つの方向へ効率よく振動させる駆動装置を提供する。さらに、この駆動装置を備えたレンズ鏡筒及びカメラを提供する。

上記の課題を解決するために、本発明は実施の形態に示す図１〜図４に対応付けした以下の構成を採用している。なお、本発明を分かり易く説明するために、一実施形態を示す図面の符号に対応付けて説明するが、本発明は実施形態に限定されるものではない。

本発明の駆動装置（１）は、第１圧電素子（６）と、第１圧電素子（６）により駆動され、第１の方向に振動する第１駆動部（３）とを備え、第１駆動部（３）は、第２圧電素子（７）と、第２圧電素子（７）により駆動され、第１の方向と異なる第２の方向に振動する第２駆動部（３ａ）とを含み、第１駆動部（３）の振動の共振周波数と、第２駆動部（３ａ）の振動の共振周波数との差が、第１駆動部（３）の振動の振幅周波数特性を表す関数（Ｆ１）の半値半幅（ＨＷＭＨ）以下である。
本発明のレンズ鏡筒（１０３）及びカメラ（１０１）は、駆動装置（１）を備える。

本発明の駆動装置によれば、圧電素子によって駆動される部材の異なる２つの方向への振動を、独立して制御することができる。また、圧電素子によって駆動される部材を、異なる２つの方向へ効率よく振動させることができる。また、本発明によれば、この駆動装置を備えたレンズ鏡筒及びカメラが提供される。

本発明の実施の形態における駆動装置の正面図である。 図１に示す駆動装置の回路図である。 図１に示す駆動装置の駆動駒とその先端部の振幅周波数特性のグラフである。 図１に示す駆動装置を備えたレンズ鏡筒及びカメラの概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の駆動装置は、ベース部に対してロータを相対的に変位させる相対駆動を行い、ロータによってカメラのレンズ鏡筒等の光学機器や電子機器を駆動する。
図１に示すように、駆動装置１は、ベース部２と、駆動駒（第１駆動部）３と、ロータ４と、支持軸５と、第１圧電素子６と、を備えている。

ベース部２は、導電性を有し、弾性体とみなせる例えばステンレス鋼を含む材料によって設けられている。ベース部２は、中央部に軸方向の貫通穴を有する中空円筒状の形状に形成されている。ベース部２の表面には絶縁処理が施され、例えば絶縁膜が成膜されている。ベース部２の貫通穴には、支持軸５が挿通されている。

ベース部２の一方の端部には、複数の保持部２ａがベース部２の周方向に隣接して設けられている。保持部２ａは、駆動駒３をベース部２の周方向の両側から挟みこむように保持する凹状の形状に形成されている。ベース部２の他方の端部は、例えばボルト等の不図示の締結部材により、取付部１０１ａに固定されている。ベース部２の中央部よりも取付部１０１ａに近い部分には、周方向に連続する溝部２ｄが設けられている。

駆動装置１は、所定の位相差で駆動する３つの駆動駒３の組を２組有している。本実施形態では、ベース部２の周方向に等間隔に配置された６つの駆動駒３のうち、３つの駆動駒３１が第１組に属し、３つの駆動駒３２が第２組に属している。各組の駆動駒３１と駆動駒３２とは、ベース部２の周方向、すなわちロータ４の回転方向Ｒに交互に配置されている。

各々の駆動駒３は、基部３ｂと、先端部（第２駆動部）３ａと、第２圧電素子７とを有している。
基部３ｂは、周方向に交差する一対の側面がやや傾斜したほぼ直方体形状を有している。基部３ｂは例えば軽金属合金等により形成され、導電性を有している。基部３ｂは保持部２ａによって支持軸５と平行な方向に駆動可能に支持されている。
先端部３ａは、断面が山形の六角柱形状を有している。先端部３ａは例えばステンレス鋼等により形成され、導電性を有している。先端部３ａは、基部３ｂとロータ４との間に配置され、保持部２ａから突出してロータ４を支持している。
第２圧電素子７は、駆動駒３の先端部３ａと基部３ｂとの間に配置されている。すなわち、第２圧電素子７は、駆動駒３の基部３ｂに支持されるとともに、基部３ｂ上で先端部３ａを支持している。第２圧電素子７は、ベース部２の径方向に隣接して２つ配置されている。

ロータ４は、不図示のベアリングを介して支持軸５に取り付けられ、支持軸５を中心として、回転方向Ｒの前方又は後方に回転可能に設けられている。ロータ４の外周面には、例えばカメラのレンズ鏡筒等を駆動するための歯車４ａが形成されている。ロータ４のベース部２に対向する面は、複数の駆動駒３によって支持されている。
支持軸５は、中心線がロータ４の回転軸と一致するように配置された丸棒状の部材である。支持軸５は、一方の端部が取付部１０１ａに固定されている。支持軸５は、ベース部２とロータ４を貫通している。支持軸５は、ロータ４の回転方向Ｒに沿って配置された複数の駆動駒３の中心に配置されている。

第１圧電素子６は、例えばジルコン酸チタン酸塩（ＰＺＴ）を含む材料により形成されている。第１圧電素子６は、ベース部２の保持部２ａの内側の面と、駆動駒３の基部３ｂの側面との間に配置されている。第１圧電素子６は、駆動駒３の基部３ｂをロータ４の回転方向Ｒの前方及び後方から挟みこむように配置されている。第１圧電素子６は、駆動駒３の基部３ｂの、ロータ４の回転方向Ｒにおける前方及び後方の各側面に、２つずつ配置されている。各側面の２つの第１圧電素子６は、それぞれベース部２の径方向、すなわちロータ４の径方向に、隣接して配置されている。

各々の第１圧電素子６は、支持軸５の軸方向に長い短冊状の形状を有している。第１圧電素子６は、支持軸５の軸方向（第１の方向）に沿う長手方向に厚みすべり振動をするように設けられている。各々の第１圧電素子６は、導電性を有する接着剤により、ベース部２の保持部２ａの内側の面と、駆動駒３の基部３ｂの側面との双方に接着されている。

ここで、第１圧電素子６の厚み方向を、各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向とする。このとき、第１圧電素子６の厚み方向における縦弾性係数は、長手方向における横弾性係数よりも大きい。例えば、第１圧電素子６の振動モードが縦効果厚みすべり振動である場合、第１圧電素子６の縦弾性係数は約１６７ＧＰａであり、横弾性係数は約２５ＧＰａである。すなわち、第１圧電素子６の横弾性係数は、縦弾性係数の約１／６程度である。

同様に、ベース部２も、縦弾性係数が横弾性係数よりも大きい。例えば、ベース部２がＳＵＳ３０４を主体として形成されている場合、縦弾性係数は約１９３ＧＰａであり、横弾性係数は約６９ＧＰａである。ここで、第１圧電素子６の横弾性係数は、ベース部２の縦弾性係数の約１／８程度である。例えば、第１圧電素子６の長手方向における横弾性係数をｋ１とし、ベース部２の縦弾性係数をｋｂとする。この場合、第１圧電素子６の横弾性係数ｋ１とベース部２の縦弾性係数ｋｂとの比ｋ１／ｋｂは、１以下であればよい。また、比ｋ１／ｋｂは、０．２未満としてもよい。
また、第１圧電素子６の厚み方向における縦弾性係数は、ベース部２の縦弾性係数と等しいかそれよりも小さい。

第２圧電素子７は、例えばジルコン酸チタン酸塩を含む材料により形成されている。各々の第２圧電素子７は、各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に長い短冊状の形状を有している。第２圧電素子７は、各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向（第２の方向）に沿って、厚みすべり振動をするように設けられている。各々の第２圧電素子７は、導電性を有する接着剤により、駆動駒３の先端部３ａと基部３ｂとの双方に接着されている。

ここで、第２圧電素子７の厚み方向を、支持軸５の軸方向に平行な方向とする。このとき、第２圧電素子７の厚み方向における縦弾性係数は、長手方向における横弾性係数よりも大きい。例えば、第２圧電素子７の振動モードが縦効果厚みすべり振動である場合、第２圧電素子７の縦弾性係数は約１６７ＧＰａであり、横弾性係数は約２５ＧＰａである。すなわち、第２圧電素子７の横弾性係数は、縦弾性係数の約１／６程度である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、駆動装置１は、第１圧電素子６及び第２圧電素子７の各々に電圧を供給する電源部１０を備えている。電源部１０は、第１端子Ｔ１から第４端子Ｔ４を備えている。第１端子Ｔ１から第４端子Ｔ４は、それぞれ所定の周波数のサイン波状の電圧を供給する。また、電源部１０は、第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２の各端子間、並びに、第３端子Ｔ３及び第４端子Ｔ４の各端子間で、所定の位相差を有する同一波形のサイン波状の電圧を供給する。

図１及び図２（ａ）に示すように、第１圧電素子６のうち、第１組に属する３つの駆動駒３１とベース部２との間に配置された１２の第１圧電素子６１は、配線１１を介して第１端子Ｔ１に電気的に接続されている。第１圧電素子６のうち、第２組に属する３つの駆動駒３２とベース部２との間に配置された１２の第１圧電素子６２は、配線１２を介して第２端子Ｔ２に電気的に接続されている。

図１及び図２（ｂ）に示すように、第２圧電素子７のうち、第１組に属する３つの駆動駒３１の先端部３１ａと基部３１ｂとの間に配置された６つの第２圧電素子７１は、配線１３を介して第３端子Ｔ３に電気的に接続されている。第２圧電素子７のうち、第２組に属する３つの駆動駒３２の先端部３２ａと基部３２ｂとの間に配置された６つの第２圧電素子７２は、配線１４を介して第４端子Ｔ４に電気的に接続されている。

駆動装置１において駆動駒３によりロータ４を回転させる際には、第１組の３つの駆動駒３１を同期して駆動させる。そして、第１組の駆動駒３１と所定の位相差を有して、第２組の３つの駆動駒３２を、第１組と同様に同期して駆動させる。これにより、第１組の３つの駆動駒３１と第２組の３つの駆動駒３２とが、ロータ４を交互に支持して回転させる。

具体的には、電源部１０の第１端子Ｔ１は、第１圧電素子６１にサイン波状の電圧を供給する。すると、第１圧電素子６１は、支持軸５に沿う第１の方向の厚みすべり振動を開始する。駆動駒３１は、第１圧電素子６１の変形によって駆動され、ベース部２から離間する方向へ移動する。

このとき、電源部１０の第３端子Ｔ３は、第２圧電素子７１に、サイン波状の電圧を供給している。すると、第２圧電素子７１は、各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向において、ロータ４の回転方向Ｒの前方側への厚みすべり振動を開始する。駆動駒３１の先端部３１ａは、第２圧電素子７１の変形によって各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち支持軸５の軸方向と直交する第２の方向に駆動される。このとき、駆動駒３１の先端部３１ａは、ロータ４との間に作用する摩擦力によってロータ４を回転方向Ｒの前方へ回転させる。

その後、第１圧電素子６１は、電源部１０の第１端子Ｔ１によって供給されたサイン波状の電圧により、ロータ４から離れる逆方向の変形を開始する。第１組の駆動駒３１は、第１圧電素子６１の逆方向の変形により、ロータ４から離間する方向に移動する。
このとき、第２圧電素子７１は、電源部１０の第３端子Ｔ３によって供給されたサイン波状の電圧により、ロータ４の回転方向Ｒの後方側への逆方向の変形を開始する。第１組の駆動駒３１の先端部３１ａは、ロータ４から離れた状態で、第２圧電素子７１の逆方向の変形により、ロータ４の回転方向Ｒの後方側へ向けて移動する。

その後、第１組の駆動駒３１は、ロータ４への先端部３１ａの接触、ロータ４の回転方向Ｒの前方側への先端部３１ａの駆動、ロータ４からの先端部３１ａの離間、ロータ４の回転方向Ｒの後方側への先端部３１ａの駆動、を繰り返す。すなわち、駆動駒３１の基部３１ｂ及び先端部３１ａは、第１圧電素子６１により駆動され、支持軸５の軸方向である第１の方向に沿って振動する。また、駆動駒３１の先端部３１ａは、第２圧電素子７１により駆動され、基部３１ｂ及びベース部２に対して、各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に沿って振動する。これにより、第１組の駆動駒３１は、先端部３１ａが円軌道または楕円軌道を描くように駆動する。

第２組の駆動駒３２は、第１組の駆動駒３１と所定の位相差を有して、第１組の駆動駒３１と同様に駆動する。すなわち、電源部１０の第２端子Ｔ２は、第１端子Ｔ１が供給する電圧と同様の波形を有し、第１端子Ｔ１が供給する電圧と所定の位相差を有するサイン波状の電圧を、第１圧電素子６２に供給する。また、電源部１０の第４端子Ｔ４は、第３端子Ｔ３が供給する電圧と同様の波形を有し、第３端子Ｔ３が供給する電圧と所定の位相差を有するサイン波状の電圧を、第２圧電素子７２に供給する。

第２組の３つの駆動駒３２の先端部３２ａは、第１組の３つの駆動駒３１の先端部３１ａがロータ４から離間する前にロータ４に接触し、第１組の３つの駆動駒３１の先端部３１ａがロータ４に接触した後にロータ４から離間する。したがって、ロータ４は、第１組の３つの駆動駒３１と第２組の３つの駆動駒３２とにより交互に支持されて駆動され、支持軸５の軸方向における位置をほぼ一定に保った状態で所定の回転速度で回転方向Ｒの前方又は後方へ回転する。

図３に示すように、第１圧電素子６による駆動駒３の支持軸５に沿う第１の方向の振動の振幅周波数特性を表す関数Ｆ１は、ほぼ正規分布を示す。同様に、第２圧電素子７による駆動駒３の先端部３ａの支持軸５に直交する第２の方向の振動の振幅周波数特性を表す関数Ｆ２は、ほぼ正規分布を示す。
駆動装置１は、駆動駒３全体の振動の共振周波数ω１と、駆動駒３の先端部３ａの振動の共振周波数ω２とが同一になるように、駆動駒３の全体の質量及び先端部３ａの質量が決定されている。

ここで、４つの第１圧電素子６による第１の方向の弾性係数をＫ１とし、２つの第２圧電素子７による第２の方向の弾性係数をＫ２とする。また、駆動駒３の基部３ｂ、先端部３ａ、第２圧電素子７を含む全体の質量をＭ１とし、駆動駒３の先端部３ａの質量をＭ２とする。
このとき、駆動装置１は、以下の式（１）を満たすように、弾性係数Ｋ１、弾性係数Ｋ２、質量Ｍ１及び質量Ｍ２が決定されている。

Ｋ１／Ｋ２＝Ｍ１／Ｍ２ …（１）

すなわち、駆動装置１は、弾性係数Ｋ１と弾性係数Ｋ２との比Ｋ１／Ｋ２と、質量Ｍ１と質量Ｍ２との比Ｍ１／Ｍ２とが同一になるように、弾性係数Ｋ１、弾性係数Ｋ２、質量Ｍ１及び質量Ｍ２が決定されている。

駆動装置１において、各々の第１圧電素子６と各々の第２圧電素子７とは、全てが一方向に長い同一の形状及び寸法を有している。また、第１圧電素子６は、駆動駒３の振動方向である支持軸５の軸方向に沿う第１の方向が長手方向となるように配置されている。同様に、第２圧電素子７は駆動駒３の先端部３ａの振動方向である支持軸５の軸方向に直交する第２の方向が長手方向になるように配置されている。

ここで、各々の駆動駒３を駆動する第１圧電素子６の数をＮ１とし、その先端部３ａを駆動する第２圧電素子７の数をＮ２とする。また、各々の第１圧電素子６の横弾性係数をｋ１とし、各々の第２圧電素子７の横弾性係数をｋ２とする。すると、第１圧電素子６による第１の方向の弾性係数Ｋ１と、第２圧電素子７による第２の方向の弾性係数Ｋ２は、それぞれ以下の式（２）と式（３）により表される。

Ｋ１＝Ｎ１×ｋ１ …（２）
Ｋ２＝Ｎ２×ｋ２ …（３）

上記の式（１）から式（３）により、以下の式（４）が得られる。

Ｎ１／Ｎ２＝Ｍ１／Ｍ２ …（４）

すなわち、駆動装置１は、第１圧電素子６の数Ｎ１と第２圧電素子７の数Ｎ２との比Ｎ１／Ｎ２と、質量Ｍ１と質量Ｍ２との比Ｍ１／Ｍ２とが同一になるように、弾性係数Ｋ１、弾性係数Ｋ２、数Ｎ１及び数Ｎ２が決定されている。

なお、駆動駒３全体の振動の共振周波数ω１と、駆動駒３の先端部３ａの振動の共振周波数ω２とは、ある程度、異なっていてもよい。この場合、駆動駒３の全体の振動の共振周波数ω１と、駆動駒３の先端部３ａの振動の共振周波数ω２との差が、駆動駒３の全体の振幅周波数特性を表す関数の半値幅（ＦＷＨＭ：Full Width at Half Maximum）の２分の１以下、すなわち半値半幅（ＨＷＨＭ：Half Width at Half Maximum）以下であればよい。

例えば、図３に示すように、駆動駒３の先端部３ａの振動の共振周波数ω２の許容できる最小値をω２_min、許容できる最大値ω２_maxとすると、これらはそれぞれ半値半幅ＨＷＨＭを用いて以下の式（５）及び式（６）により表される。

ω２_min＝ω１−ＨＷＨＭ …（５）
ω２_max＝ω１＋ＨＷＨＭ …（６）

以上のように、駆動装置１は、支持軸５に沿う第１の方向に厚みすべり振動をする第１圧電素子６と、各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に厚みすべり振動をする第２圧電素子７とを備えている。

そのため、第１圧電素子６によって、駆動駒３の基部３ｂ及び先端部３ａを、ベース部２に対して支持軸５と平行な方向へ振動させることができる。また、第２圧電素子７によって、駆動駒３の先端部３ａを、ベース部２及び駆動駒３の基部３ｂに対して、各駆動駒３の中心を通る中心円の接線方向、すなわち各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に振動させることができる。

したがって、本実施形態の駆動装置１によれば、第１圧電素子６と、第２圧電素子７とを独立して制御することで、駆動駒３の先端部３ａの支持軸５と平行な方向への振動と、先端部３ａの各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向への振動とを独立して制御することができる。そのため、従来よりも、駆動駒３の各方向への振動を効率よく行うことができ、ロータ４を効率よく回転させることができる。

駆動装置１においては、上記の式（１）及び式（４）が成立するように、第１圧電素子６の数Ｎ１、形状及び寸法、第２圧電素子７の数Ｎ２、形状及び寸法、駆動駒３の質量Ｍ１、駆動駒３の先端部３ａの質量Ｍ２が決定されている。
具体的には、第１圧電素子６の数Ｎ１は、４である。第２圧電素子７の数Ｎ２は２である。第１圧電素子６及び第２圧電素子７の寸法及び形状は等しく、それぞれ長手方向を振動方向と一致させて配置されている。駆動駒３の全体の質量Ｍ１は、駆動駒３の先端部３ａの質量Ｍ２の２倍になるように設けられている。

これにより、第１圧電素子６による駆動駒３の振動の固有振動数と、第２圧電素子７による駆動駒３の先端部３ａの振動の固有振動数とは、同一になる。すなわち、第１の方向における駆動駒３の全体の振動の共振周波数ω１と、第２の方向における駆動駒３の先端部３ａの振動の共振周波数ω２とが同一になる。これにより、互いに直交する第１の方向と第２の方向への駆動駒３の先端部３ａの振幅が最大になる。したがって、第１の方向と第２の方向へ振動により円軌道又は楕円軌道を描く駆動駒３の先端部３ａを、より効率よく駆動させることができる。

同様に、駆動駒３の全体の振動の共振周波数ω１と、駆動駒３の先端部３ａの振動の共振周波数ω２とが異なっている場合であっても、これらの差が図３に示す半値半幅ＨＷＨＭ以下であれば、駆動駒３の先端部３ａを従来よりも効率よく駆動させることができる。

駆動装置１においては、第１圧電素子６が、駆動駒３の基部３ｂが駆動する方向である支持軸５と平行な方向へ、厚みすべり振動する。すなわち、第１圧電素子６は、厚み方向の剛性を示す縦弾性係数が、振動方向の剛性を示す横弾性係数よりも大きい。換言すると、第１圧電素子６は、駆動駒３の基部３ｂが振動する方向の剛性が比較的低く、駆動駒３の基部３ｂが振動する方向と直交する方向の剛性が比較的高い。

駆動装置１においては、駆動駒３の基部３ｂの上で、先端部３ａが、基部３ｂが振動する方向と直交する方向である各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に振動する。しかし、第１圧電素子６は、駆動駒３の基部３ｂが振動する方向の剛性が比較的低く、駆動駒３の基部３ｂが振動する方向と直交する方向である先端部３ａの振動方向の剛性が比較的高い。第１圧電素子６は、駆動駒３の基部３ｂを先端部３ａの振動方向の両側から挟みこむように配置されている。そのため、第１圧電素子６から駆動駒３の基部３ｂへ、駆動駒３の先端部３ａの振動による慣性力に対向する抗力が十分に作用する。これにより、駆動駒３の先端部３ａが各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に振動しても、基部３ｂがその方向へ振動しにくくなる。

駆動装置１においては、第２圧電素子７が、駆動駒３の先端部３ａが駆動する方向である支持軸５と直交する方向へ、厚みすべり振動する。すなわち、第２圧電素子７は、厚み方向の剛性を示す縦弾性係数が、振動方向の剛性を示す横弾性係数よりも大きい。換言すると、第２圧電素子７は、駆動駒３の先端部３ａが振動する方向の剛性が比較的低く、駆動駒３の基部３ｂが振動する方向の剛性が比較的高い。そのため、支持軸５の軸方向と平行な第１圧電素子６による振動方向においては、駆動駒３の先端部３ａは基部３ｂと一体的に振動する。一方、各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に平行な第２圧電素子７による振動方向においては、駆動駒３の先端部３ａは基部３ｂと独立して振動する。

したがって、本実施形態の駆動装置１によれば、駆動駒３の基部３ｂの振動が、その振動方向と直交する方向の振動と干渉することを防止できる。また、駆動駒３の先端部３ａの振動が、その振動方向と直交する方向の振動と干渉することを防止できる。これにより、駆動駒３の先端部３ａの支持軸５と平行な方向への振動と、駆動駒３先端部３ａの支持軸５と直交する方向への振動とを独立して制御することが可能になる。

駆動装置１においては、第１圧電素子６の縦弾性係数よりも、ベース部２の縦弾性係数が大きい。そのため、第１圧電素子６を介してベース部２に作用する駆動駒３の先端部３ａの振動による慣性力に対して、ベース部２の保持部２ａの内側の面によって十分な抗力を作用させることができる。したがって、駆動駒３の基部３ｂが先端部３ａの振動方向に振動することを防止できる。なお、第１圧電素子６の縦弾性係数とベース部２の縦弾性係数とは、等しくてもよい。

ここで、第１圧電素子６の横弾性係数ｋ１と、ベース部２の縦弾性係数ｋｂとの比ｋ１／ｋｂが、０．２以上であると仮定する。すると、駆動駒３の基部３ｂの振動方向における第１圧電素子６の剛性と、その振動方向に直交する方向における第１圧電素子６の剛性の差異が十分ではない場合がある。この場合、支持軸５の軸方向に平行な方向の駆動駒３の基部３ｂの振動と、各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に平行な駆動駒３の先端部３ａの振動とが干渉し、これらの振動を独立して制御できなくなるおそれがある。

駆動装置１は、比ｋ１／ｋｂが、０．２未満である。したがって、支持軸５の軸方向に平行な方向の駆動駒３の基部３ｂの振動と、各駆動駒３の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に平行な駆動駒３の先端部３ａの振動とを独立させ、これらの振動を独立して制御することができる。
以上説明したように、本実施形態の駆動装置１によれば、第１圧電素子６及び第２圧電素子７によって駆動される駆動駒３の基部３ｂ及び先端部３ａの、異なる２つの方向への振動を、独立して制御することができる。また、第１圧電素子６及び第２圧電素子７によって駆動される駆動駒３の基部３ｂ及び先端部３ａを、異なる２つの方向へ効率よく振動させることができる。

次に、本実施形態の駆動装置１を備えたレンズ鏡筒及びカメラの一例について説明する。本実施形態の交換レンズは、カメラボディとともにカメラシステムを形成するものである。交換レンズは、公知のＡＦ（オートフォーカス）制御に応じて合焦動作を行うＡＦモードと、撮影者からの手動入力に応じて合焦動作を行うＭＦ（マニュアルフォーカス）モードとが切り替え可能になっている。

図５に示すように、カメラ１０１は、撮像素子１０８が内蔵されたカメラボディ１０２と、レンズ１０７を有するレンズ鏡筒１０３とを備えている。

レンズ鏡筒１０３は、カメラボディ１０２に着脱可能な交換レンズである。レンズ鏡筒１０３は、レンズ１０７、カム筒１０６、駆動装置１等を備えている。駆動装置１は、カメラ１０１のフォーカス動作時にレンズ１０７を駆動する駆動源として用いられている。駆動装置１のロータ４から得られた駆動力は、直接、カム筒１０６に伝えられる。レンズ１０７は、カム筒１０６に保持されており、駆動装置１の駆動力により、光軸方向Ｌに略平行に移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。

カメラ１０１の使用時には、レンズ鏡筒１０３内に設けられたレンズ群（レンズ１０７を含む）によって、撮像素子１０８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子１０８によって、結像された被写体像は電気信号に変換され、その信号をＡ／Ｄ変換することによって、画像データが得られる。

以上説明したように、カメラ１０１及びレンズ鏡筒１０３は、上述の駆動装置１を備えている。したがって、従来よりもロータ４を効率よく回転させ、レンズ１０７を効率よく駆動することができる。
本実施形態では、レンズ鏡筒１０３は、交換レンズである例を示したが、これに限らず、例えば、カメラボディと一体型のレンズ鏡筒としてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、圧電素子は厚みすべり変形ではなく、厚み方向に変形してもよい。この場合、第１圧電素子の縦弾性係数と、第２圧電素子の縦弾性係数との比が、駆動駒の全体の質量及び先端部の質量の和と、駆動駒の先端部の質量との比と同一であってもよい。この場合、厚みすべり変形をする圧電素子を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

１ 駆動装置、３,３１,３２ 駆動駒（第１駆動部）、３ａ，３１ａ，３２ａ 先端部（第２駆動部）、６，６１，６２ 第１圧電素子、７，７１，７２ 第２圧電素子、１０１ カメラ、１０３ レンズ鏡筒、ω１,ω２ 共振周波数、Ｆ１ 関数、Ｋ１，Ｋ２ 弾性係数、Ｋ１／Ｋ２ 比、Ｍ１，Ｍ２ 質量、Ｍ１／Ｍ２ 比、Ｎ１，Ｎ２ 数、Ｎ１／Ｎ２ 比、ＨＷＨＭ 半値半幅

Claims (7)

1. 第１圧電素子と、
   前記第１圧電素子により駆動され、第１の方向に振動する第１駆動部と、
   を備え、
   前記第１駆動部は、第２圧電素子と、前記第２圧電素子により駆動され、前記第１の方向と異なる第２の方向に振動する第２駆動部とを含み、
   前記第１駆動部の振動の共振周波数と、前記第２駆動部の振動の共振周波数との差が、前記第１駆動部の振動における振幅周波数特性を表す関数の半値半幅以下である駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置において、
   前記第１駆動部の振動の共振周波数と、前記第２駆動部の振動の共振周波数とが同一である駆動装置。
3. 請求項２に記載の駆動装置において、
   前記第１圧電素子の前記第１の方向における弾性係数（Ｋ１）と、前記第２圧電素子の前記第２の方向における弾性係数（Ｋ２）との比（Ｋ１／Ｋ２）が、前記第１駆動部の質量（Ｍ１）と、前記第２駆動部の質量（Ｍ２）との比（Ｍ１／Ｍ２）と同一である駆動装置。
4. 請求項２に記載の駆動装置において、
   前記第１圧電素子の形状及び寸法と、前記第２圧電素子の形状及び寸法とが同一であり、
   前記第１圧電素子の数（Ｎ１）と前記２圧電素子の数（Ｎ２）との比（Ｎ１／Ｎ２）が、前記第１駆動部の質量（Ｍ１）と前記第２駆動部の質量（Ｍ２）との比（Ｍ１／Ｍ２）と同一である駆動装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の駆動装置において、
   前記第１の方向と前記第２の方向とが、互いに垂直な方向である駆動装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置を備えたレンズ鏡筒。
7. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置を備えたカメラ。

Images