JP2013150446A - 駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動駒を大きく振動させることができ、高トルク化、高回転化を図ることが可能な駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラを提供する。
【解決手段】第１の方向に厚みすべり振動をする第１圧電素子（６）と、第１の方向とは異なる第２の方向に厚みすべり振動をする第２圧電素子（７）と、第１圧電素子（６）により駆動される第１部材（３ｂ）と、第２圧電素子（７）により駆動される第２部材（３ａ）と、を備え、第１部材（３ｂ）は、第１圧電素子（６）を第１の方向と平行な第１の面（３ｆ１）で支持するとともに第２圧電素子（７）を第２の方向と平行な第２の面（３ｆ２）で支持しており、第１部材（３ｂ）、第２部材（３ａ）、第２圧電素子（７）からなる構造体（３Ｇ）が第１圧電素子（６）の厚みすべり振動に従って固有振動するか、または、第２部材（３ａ）が第２圧電素子（７）の厚みすべり振動に従って固有振動するよう構成されている。
【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ものである。

従来、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においては、複数の圧電素子を駆動させ、被駆動体に接触する部分を楕円運動させることで、被駆動体を駆動させるものがある。例えば、特許文献１の駆動装置では、被駆動体を支持する先端部と、一対の第１圧電素子に挟み込まれた基部と、先端部と基部との間に設けられた第２圧電素子と、からなる駆動駒を備え、駆動駒の先端部の楕円運動を、それぞれ独立した異なる２方向の振動により実現している。

特開２０１０−２８８３５５号公報

しかしながら、特許文献１では、第１圧電素子の厚みすべり振動により駆動駒を被駆動体に接する方向や被駆動体から離間させる方向（縦方向）に振動させるとともに、第２圧電素子の厚みすべり振動により先端部を被駆動体の回転円の接線方向（横方向）に振動させる構成となっている。つまり、第１圧電素子の振幅特性によって駆動駒を縦方向に振動させるときの最大振幅が定まり、第２圧電素子の振幅特性によって先端部を横方向に振動させるときの最大振幅が定まる。このため、各圧電素子の振幅特性により、駆動駒を大きく振動させるにも限界があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、駆動駒を大きく振動させることができ、高トルク化、高回転化を図ることが可能な駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図７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の方向に厚みすべり振動をする第１圧電素子（６）と、第１の方向とは異なる第２の方向に厚みすべり振動をする第２圧電素子（７）と、第１圧電素子（６）により駆動される第１部材（３ｂ）と、第２圧電素子（７）により駆動される第２部材（３ａ）と、を備え、第１部材（３ｂ）は、第１圧電素子（６）を第１の方向と平行な第１の面（３ｆ１）で支持するとともに第２圧電素子（７）を第２の方向と平行な第２の面（３ｆ２）で支持しており、第１部材（３ｂ）、第２部材（３ａ）、第２圧電素子（７）からなる構造体（３Ｇ）が第１圧電素子（６）の厚みすべり振動に従って固有振動するか、または、第２部材（３ａ）が第２圧電素子（７）の厚みすべり振動に従って固有振動するよう構成されている。

本発明のレンズ鏡筒（１０３）は、駆動装置（１）と、駆動装置（１）によって駆動されるカム筒（１０６）と、カム筒（１０６）に移動可能に保持されて焦点調整を行うレンズ（１０７）と、を備える。

本発明のカメラ（１０１）は、レンズ鏡筒（１０３）と、レンズ鏡筒（１０３）に設けられたレンズ（１０７）によって撮像面に被写体像が結像される撮像素子（１０８）と、を備える。

本発明によれば、高トルク化、高回転化を図ることが可能となる。

本発明に係る一実施形態の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の独立振動に固有振動モードを重ね合わせたモデルを示す図である。 図１に示す駆動装置の駆動駒の固有振動モードを示す図である。 図１に示す駆動装置の駆動駒の第１変形例を示す正面図である。 図１に示す駆動装置の駆動駒の第２変形例を示す正面図である。 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。 比較例の駆動装置の駆動駒の独立振動モデルを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

（第１実施形態）
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は、本発明に係る一実施形態の駆動装置１の正面図である。
図１に示すように、駆動装置１は、ベース部２と、駆動駒３と、ロータ４と、支持軸５と、を備えている。

ベース部２は、導電性を有する弾性体であり、例えばステンレス鋼を含む材料によって形成されている。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形状に形成されている。ベース部２の表面には、例えば絶縁膜（図示略）が形成されることにより絶縁処理が施されている。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（上端部）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、凹形状に形成されている。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。

ベース部２の他方の端部（下端部）は、例えばボルト等の締結部材（図示略）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、第１の方向に沿って厚みすべり振動をする第１圧電素子６と、基部（第１部材）３ｂと先端部（第２部材）３ａと第１の方向とは異なる第２の方向に沿って厚みすべり振動をする第２圧電素子７とからなる構造体３Ｇと、を備えている。

基部３ｂは、導電性を有しており、例えば軽金属合金により形成されている。基部３ｂは、ベース部２の周方向に交差する一対の側面がやや傾斜した略直方体形状に形成されている。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。基部３ｂは、第１圧電素子６によって駆動され、支持軸５と平行な方向に振動する。

基部３ｂは、第１圧電素子６を第１の方向と平行な第１の面３ｆ１（側面）で支持するとともに第２圧電素子７を第２の方向と平行な第２の面３ｆ２（上面）で支持する。第１の面３ｆ１と第２の面３ｆ２とは鋭角に交差している。第１の面３ｆ１と第２の面３ｆ２とのなす角度は、各部材の寸法や公差等の関係から、例えば、８４°以上８８°以下に設定されている。

基部３ｂには複数（４つ）の第１圧電素子６が設けられている。基部３ｂは、２つの第１圧電素子６を第１の面３ｆ１で支持するとともに残りの２つの第１圧電素子６を第１の面３ｆ１と対向する第３の面（側面）３ｆ３で支持している。第３の面３ｆ３と第２の面３ｆ２とは鋭角に交差している。第３の面３ｆ３と第２の面３ｆ２とのなす角度は、第１の面３ｆ１と第２の面３ｆ２とのなす角度と同一である。

先端部３ａは、導電性を有しており、例えばステンレス鋼により形成されている。先端部３ａは、断面視において山形の六角形形状に形成されている。先端部３ａは、基部３ｂとロータ４との間に配置されている。先端部３ａは、保持部２ａから突出してロータ４を支持している。先端部３ａは、第２圧電素子７によって駆動され、第２の方向に沿って振動する。

先端部３ａの質量は、基部３ｂの質量よりも大きくなっている。ここで、先端部３ａの体積をＶ１とし、基部３ｂの体積をＶ２とする。また、先端部３ａの密度をρ１とし、基部３ｂの密度をρ２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、先端部３ａの体積Ｖ１、基部３ｂの体積Ｖ２、先端部３ａの密度ρ１、基部３ｂの密度ρ２が決定されている。

ρ１・Ｖ１＞ρ２・Ｖ２ ・・・（１）

ロータ４は、ベアリング（図示略）を介して支持軸５に取り付けられている。ロータ４は、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、中心軸がロータ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（下端部）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、支持軸５のほぼ軸方向に長手を有して形成されている。複数（４つ）の第１圧電素子６は、それぞれ基部３ｂの側面３ｆ１，３ｆ３に沿って第１の方向に厚みすべり振動をする。各第１圧電素子６は、支持軸５のほぼ軸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３ｆ１，３ｆ３との双方に接着されている。

第２圧電素子７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手を有して形成されている。第２圧電素子７は、基部３ｂの上面３ｆ２沿って第２の方向に厚みすべり振動をする。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に厚みすべり振動をするように設けられている。すなわち、第２圧電素子７は、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厚みすべり振動をするように設けられている。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の底面と基部３ｂの上面３ｆ２との双方に接着されている。

図２は、図１に示す駆動装置１の回路図である。図２（ａ）は第１圧電素子６と電源部１０との接続状態を示す図であり、図２（ｂ）は第２圧電素子７と電源部１０との接続状態を示す図である。なお、便宜上、図２（ａ）においては第２圧電素子７の図示を省略し、図２（ｂ）においては第１圧電素子６の図示を省略している。

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、第２端子Ｔ２、第３端子Ｔ３及び第４端子Ｔ４を備えている。端子Ｔ１〜Ｔ４は、それぞれ所定の周波数の正弦波状の電圧を各圧電素子に供給する。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正弦波状の電圧を各圧電素子に供給する。

図１及び図２（ａ）に示すように、複数の第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。複数の第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。

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組の３つの駆動駒３１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に正弦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のほぼ軸方向に沿う第１の方向に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に正弦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（第２の方向）において、ロータ４の回転方向Ｒの前方向へ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正弦波状の電圧により、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正弦波状の電圧により、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の移動、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、第２圧電素子７１、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おり、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正弦波状の電圧を、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正弦波状の電圧を、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。

以上のように、駆動装置１は、支持軸５のほぼ軸方向に沿う第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の中心におけるロータ４の回転円の接線方向に沿う第２の方向に厚みすべり振動をする第２圧電素子７と、各駆動駒３の基部３ｂを第１圧電素子６を介して挟んで支持するベース部２と、を備えている。

このため、第１圧電素子６によって、駆動駒３の基部３ｂ、第２圧電素子７、及び先端部３ａを、ベース部２に対して支持軸５と平行な方向に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。このため、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。

ところで、特許文献１の駆動装置は、第１圧電素子の厚みすべり振動により駆動駒をロータに接する方向やロータから離間させる方向（縦方向）に振動させるとともに、第２圧電素子の厚みすべり振動により先端部をロータの回転円の接線方向（横方向）に振動させる構成となっている。このような構成では、第１圧電素子の振幅特性によって駆動駒を縦方向に振動させるときの最大振幅が定まり、第２圧電素子の振幅特性によって先端部を横方向に振動させるときの最大振幅が定まる。

図８は、比較例の駆動装置の駆動駒１００３の独立振動モデルを示す図である。図８（ａ）は駆動駒１００３が移動する前の状態（停止しているとき）の図である。図８（ｂ）は、駆動駒１００３がロータ１００４に接する方向（＋Ｙ方向）に移動している状態の図である。図８（ｃ）は、先端部１００３ａがロータ１００４の回転円の接線方向（＋Ｘ方向）に移動している状態の図である。なお、図８においては、便宜上、駆動装置の駆動駒の複数の動作のうちの一部を図示している。また、図８においては、ロータ１００４の回転方向Ｒに沿う先端部１００３ａの移動方向をＸ方向（第２の方向）、支持軸５に沿う駆動駒１００３の移動方向をＹ方向（支持軸の軸方向）とする直交座標系を用いて説明する。

図８（ａ）に示すように、第１圧電素子１００６及び第２圧電素子１００７に電圧を供給しない状態において、第１圧電素子１００６及び第２圧電素子１００７は厚みすべり変形していない。このため、駆動駒１００３は振動していない。

図８（ｂ）に示すように、例えば、第１端子に＋１．０Ｖの電圧を発生させ、第１圧電素子１００６に第１配線を介して電圧を供給する。すると、駆動駒１００３を駆動する第１圧電素子１００６が厚みすべり変形し、駆動駒１００３がロータ１００４に接する方向（＋Ｙ方向側）へ移動する。ここで、駆動駒１００３の移動量は第１圧電素子１００６に供給される電圧の絶対値に比例する。つまり、第１圧電素子１００６の振幅特性により、駆動駒１００３をＹ方向に振動させることができる最大振幅が定まる。なお、第２圧電素子１００７は厚みすべり変形していない。

図８（ｃ）に示すように、例えば、第３端子に＋３．０Ｖの電圧を発生させ、第２圧電素子１００７に第３配線を介して電圧を供給する。すると、先端部１００３ａを駆動する第２圧電素子１００７が厚みすべり変形し、先端部１００３ａが基部１００３ｂ及びベース部１００２に対して＋Ｘ方向側へ移動する。ここで、先端部１００３ａの移動量は第２圧電素子１００７に供給される電圧の絶対値に比例する。つまり、第２圧電素子１００７の振幅特性により、先端部１００３ａをＸ方向に振動させることができる最大振幅が定まる。なお、第１圧電素子１００６は厚みすべり変形していない。

このように、比較例の駆動装置の駆動駒１００３では、第１圧電素子１００６の振幅特性により駆動駒１００３をロータ１００４に接する方向やロータ１００４から離間させる方向（Ｙ方向）に振動させることができる最大振幅が定まり、第２圧電素子１００７の振幅特性により先端部１００３ａをロータ１００４の回転円の接線方向（Ｘ方向）に振動させることができる最大振幅が定まる。このため、各圧電素子の振幅特性により、駆動駒を大きく振動させるにも限界があった。

そこで、本発明では、駆動装置１は、基部３ｂ、先端部３ａ、第２圧電素子７からなる構造体３Ｇが第１圧電素子６の厚みすべり振動に従って固有振動するか、または、先端部３ａが第２圧電素子７の厚みすべり振動に従って固有振動するよう構成されている。具体的には、駆動装置１は、構造体３Ｇが第１圧電素子６の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第１圧電素子６が第１の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するか、または、先端部３ａが第２圧電素子７の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第２圧電素子７が第２の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう構成されている。

図３は、図１に示す駆動装置１の駆動駒３の独立振動に固有振動モードを重ね合わせたモデルを示す図である。図３（ａ）は駆動駒３が移動する前の状態（停止しているとき）の図である。図３（ｂ）は、駆動駒３がロータ４に接する方向（＋Ｙ方向）に移動している状態の図である。図３（ｃ）は、先端部３ａがロータ４の回転円の接線方向（＋Ｘ方向）に移動している状態の図である。なお、図３においては、便宜上、駆動装置の駆動駒の複数の動作のうちの一部を図示している。また、図３においては、ロータ４の回転方向Ｒに沿う先端部３ａの移動方向をＸ方向（第２の方向）、支持軸５に沿う駆動駒３の移動方向をＹ方向（支持軸５の軸方向）とする直交座標系を用いて説明する。

図３（ａ）に示すように、第１圧電素子６及び第２圧電素子７に電圧を供給しない状態において、第１圧電素子６及び第２圧電素子７は厚みすべり変形してしない。このため、駆動駒３は振動していない。

図３（ｂ）に示すように、例えば、第１端子Ｔ１に＋１．０Ｖの電圧を発生させ、第１圧電素子６に第１配線１１を介して電圧を供給する。すると、駆動駒３を駆動する第１圧電素子６が厚みすべり変形し、駆動駒３がロータ４に接する方向（＋Ｙ方向側）へ移動する。

ここで、駆動装置１は、構造体３Ｇが第１圧電素子６の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第１圧電素子６が第１の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう構成されている。

具体的には、駆動装置１は、構造体３Ｇが第１圧電素子６の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第１圧電素子６が第１の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう、構造体３Ｇを構成する基部３ｂ、先端部３ａ、第２圧電素子７の各々の材料、質量、形状、弾性率の少なくとも１が選択されて構成されている。

例えば、構造体３Ｇが第１圧電素子６の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第１圧電素子６が第１の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう、構造体３Ｇを構成する基部３ｂ、先端部３ａの形状が選択された構成としては、基部３ｂ、先端部３ａの少なくとも１つに開口部または切り欠き部が形成された構成が挙げられる。

これにより、構造体３Ｇと第１圧電素子６との共振現象を利用して、駆動駒３の移動量を増大させることができる。つまり、本実施形態では、第１圧電素子６の振幅特性により駆動駒３をＹ方向に振動させることができる最大振幅が定まる構成とはなっておらず、構造体３Ｇと第１圧電素子６との共振現象を利用して、比較例の駆動駒１００３の最大振幅以上に駆動駒３をＹ方向に振動させることが可能な構成となっている。なお、第２圧電素子７は厚みすべり変形していない。

図３（ｃ）に示すように、例えば、第３端子Ｔ３に＋３．０Ｖの電圧を発生させ、第２圧電素子７に第３配線１３を介して電圧を供給する。すると、先端部３ａを駆動する第２圧電素子７が厚みすべり変形し、先端部３ａが基部３ｂ及びベース部２に対して＋Ｘ方向側へ移動する。

ここで、駆動装置１は、先端部３ａが第２圧電素子７の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第２圧電素子７が第２の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう構成されている。

具体的には、駆動装置１は、先端部３ａが第２圧電素子７の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第２圧電素子７が第２の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう、先端部３ａ材の材料、質量、形状、弾性率の少なくとも１が選択されて構成されている。

例えば、先端部３ａが第２圧電素子７の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第２圧電素子７が第２の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう、先端部３ａの形状が選択された構成としては、先端部３ａに開口部または切り欠き部が形成された構成が挙げられる。

これにより、先端部３ａと第２圧電素子７との共振現象を利用して、先端部３ａの移動量を増大させることができる。つまり、本実施形態では、第２圧電素子７の振幅特性のみにより先端部３ａをＹ方向に振動させることができる最大振幅が定まる構成とはなっておらず、先端部３ａと第２圧電素子７との共振現象を利用して、比較例の先端部１００３ａの最大振幅以上に先端部３ａをＸ方向に振動させることが可能な構成となっている。なお、第１圧電素子６は厚みすべり変形していない。

図４は、図１に示す駆動装置１の駆動駒３の固有振動モードを示す図である。図４（ａ）は、持上げモード（駆動駒３がロータ４を持上げている状態）の図である。図４（ｂ）は、周方向倒れモード（先端部３ａがロータの回転円の接線方向に倒れている状態）の図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）とは異なる持上げモード（駆動駒３が支持軸５とは反対側の方向に倒れている状態）の図である。なお、図４においては、便宜上、ロータ４の図示を省略している。

図４（ａ）に示すように、持上げモードにおいては、第１圧電素子６の厚みすべり振動により構造体３Ｇと第１圧電素子６とが共振し、駆動駒３全体として支持軸５に沿って振動する。なお、持上げモードはこのモードに限られず、例えば図４（ｃ）に示すように、第１圧電素子６の厚みすべり振動により構造体３Ｇと第１圧電素子６とが共振し、駆動駒３全体として支持軸５とは反対の方向に斜めに（支持軸５と交差する方向に）振動するモードでもよい。

図４（ｂ）に示すように、周方向倒れモードにおいては、第２圧電素子７の厚みすべり振動により先端部３ａと第２圧電素子７とが共振し、先端部３ａ及び第２圧電素子７が全体としてロータ４の回転円の接線方向に振動する。

本実施形態の駆動装置１によれば、第１圧電素子６の厚みすべり振動により構造体３Ｇと第１圧電素子６とが共振し、もしくは、第２圧電素子７の厚みすべり振動により先端部３ａと第２圧電素子７とが共振する。このため、構造体３Ｇと第１圧電素子６との共振現象を利用して駆動駒３をロータ４に接する方向やロータ４から離間させる方向（Ｙ方向）に振動させることができる最大振幅を増大させることができ、もしくは、先端部３ａと第２圧電素子７との共振現象を利用して先端部３ａをロータ４の回転円の接線方向（Ｘ方向）に振動させることができる最大振幅を増大させることができる。よって、駆動駒３を大きく振動させることができ、高トルク化、高回転化を図ることが可能な駆動装置１を提供することができる。

また、この構成によれば、先端部３ａの質量が基部３ｂの質量よりも大きいので、駆動駒３の重心が先端部３ａ寄りとなる。このため、先端部３ａをロータ４の回転円の接線方向（Ｘ方向）に振動させ易くなる。よって、先端部３ａを大きく振動させることができ、高トルク化を図ることが容易となる。

なお、本実施形態では、駆動装置１は、構造体３Ｇが第１圧電素子６の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第１圧電素子６が第１の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するか、または、先端部３ａが第２圧電素子７の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第２圧電素子７が第２の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう構成されている例を挙げて説明したが、これに限らない。

例えば、駆動装置１は、構造体３Ｇが第１圧電素子６の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第１圧電素子６が第１の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致し、且つ、先端部３ａが第２圧電素子７の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と第２圧電素子７が第２の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう構成されていてもよい。

この構成によれば、第１圧電素子６の厚みすべり振動により構造体３Ｇと第１圧電素子６とが共振するとともに、第２圧電素子７の厚みすべり振動により先端部３ａと第２圧電素子７とが共振する。このため、構造体３Ｇと第１圧電素子６との共振現象を利用して駆動駒３をロータ４に接する方向やロータ４から離間させる方向（Ｙ方向）に振動させることができる最大振幅を増大させることができるとともに、先端部３ａと第２圧電素子７との共振現象を利用して先端部３ａをロータ４の回転円の接線方向（Ｘ方向）に振動させることができる最大振幅を増大させることができる。よって、駆動駒３及び先端部３ａを大きく振動させることができ、高トルク化を図ることが可能な駆動装置１を提供することができる。

なお、本実施形態では、先端部３ａの質量が基部３ｂの質量よりも大きいが、これに限らない。例えば、先端部の質量が基部の質量と同じであってもよいし、先端部の質量が基部の質量よりも小さくてもよい。

また、本実施形態では、駆動装置１が所定の位相差で駆動する３つの駆動駒３の組を２組有しているが、これに限らない。例えば、駆動装置１が所定の位相差で駆動する２つ又は４つ以上の駆動駒の組を３組以上有していてもよい。すなわち、駆動駒の設置数は必要に応じて適宜変更することができる。

また、本実施形態では、基部３ｂに複数（４つ）の第１圧電素子６が設けられているが、これに限らない。例えば、基部３ｂに１つ、２つ、３つ又は５つ以上の第１圧電素子が設けられていてもよい。すなわち、第１圧電素子６の設置数は必要に応じて適宜変更することができる。

また、本実施形態では、基部３ｂに２つの第２圧電素子７が設けられているが、これに限らない。例えば、基部３ｂに１つ又は３つ以上の第２圧電素子が設けられていてもよい。すなわち、第２圧電素子７の設置数は必要に応じて適宜変更することができる。

（第１変形例）
図５は、図１に示す駆動装置の駆動駒の第１変形例を示す正面図である。本変形例の駆動駒４３は、先端部４３ａが第２の面３ｆ２と垂直な方向に長手を有して形成されている点で、上述の第１実施形態で説明した駆動駒３と異なる。図５において、図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図５に示すように、駆動駒４３は、先端部４３ａが第２の面３ｆ２と垂直な方向に長手を有して形成されている。つまり、先端部４３ａがロータ４（図示略）の回転円の接線方向にたわみ易い構成となっている。

本変形例によれば、先端部４３ａをロータ４の回転円の接線方向（Ｘ方向）に振動させ易くなる。よって、先端部４３ａを大きく振動させることができ、高トルク化、高回転化を図ることが容易となる。

（第２変形例）
図６は、図１に示す駆動装置の駆動駒の第２変形例を示す正面図である。本変形例の駆動駒５３は、先端部５３ａを第２の面３ｆ２と直交し且つ第２の方向を含む面で切断したときの断面形状がＨ字形である点で、上述の第１実施形態で説明した駆動駒３と異なる。図６において、図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図６に示すように、駆動駒５３は、先端部５３ａを第２の面３ｆ２と直交し且つ第２の方向を含む面で切断したときの断面形状がＨ字形である。例えば、先端部５３ａの第２の面３ｆ２に接する部分を第２の面３ｆ２と平行な面で切断したときの断面積は、第２圧電素子７を第２の面３ｆ２と平行な面で切断したときの断面積とほぼ同じ大きさになっている。また、先端部５３ａのロータ４（図示略）に接する部分を第２の面３ｆ２と平行な面で切断したときの断面積は、先端部５３ａの第２の面３ｆ２に接する部分を第２の面３ｆ２と平行な面で切断したときの断面積とほぼ同じ大きさになっている。先端部５３ａの第２の面３ｆ２に接する部分とロータ４に接する部分との間の部分を第２の面３ｆ２と平行な面で切断したときの断面積は、相対的に小さくなっている。つまり、先端部５３ａは、第２圧電素子７及びロータ４に接触する面積を十分に確保しつつロータ４の回転円の接線方向にたわみ易い構成となっている。

本変形例によれば、先端部５３ａをロータ４の回転円の接線方向（Ｘ方向）に振動させ易くなり、さらに先端部５３ａの振動が安定化する。よって、先端部５３ａを大きく振動させることができ、高トルク化、高回転化を図ることが確実に実現することができる。

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７は、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。図７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、駆動駒を大きく振動させることができ、高トルク化、高回転化を図ることができる。

なお、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。

１…駆動装置、３Ｇ…構造体、３ａ，３１ａ，３２ａ，４３ａ，５３ａ…先端部（第２部材）、３ｂ，３１ｂ，３２ｂ…基部（第１部材）、３ｆ１…第１の面、３ｆ２…第２の面、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、１０６…カム筒、１０７…レンズ、１０８…撮像素子

Claims (8)

1. 第１の方向に厚みすべり振動をする第１圧電素子と、
   前記第１の方向とは異なる第２の方向に厚みすべり振動をする第２圧電素子と、
   前記第１圧電素子により駆動される第１部材と、
   前記第２圧電素子により駆動される第２部材と、
   を備え、
   前記第１部材は、前記第１圧電素子を前記第１の方向と平行な第１の面で支持するとともに前記第２圧電素子を前記第２の方向と平行な第２の面で支持しており、
   前記第１部材、前記第２部材、前記第２圧電素子からなる構造体が前記第１圧電素子の厚みすべり振動に従って固有振動するか、または、前記第２部材が前記第２圧電素子の厚みすべり振動に従って固有振動するよう構成されていることを特徴とする駆動装置。
2. 前記構造体が前記第１圧電素子の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と前記第１圧電素子が前記第１の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するか、または、前記第２部材が前記第２圧電素子の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と前記第２圧電素子が前記第２の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記構造体が前記第１圧電素子の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と前記第１圧電素子が前記第１の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致し、且つ、前記第２部材が前記第２圧電素子の厚みすべり振動に従って固有振動するときの固有振動数と前記第２圧電素子が前記第２の方向に厚みすべり振動をするときの駆動周波数とが一致するよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記第２部材の質量が前記第１部材の質量よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
5. 前記第２部材が前記第２の面と垂直な方向に長手を有して形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 前記第２部材を前記第２の面と直交し且つ前記第２の方向を含む面で切断したときの断面形状がＨ字形であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動装置と、
   前記駆動装置によって駆動されるカム筒と、
   前記カム筒に移動可能に保持されて焦点調整を行うレンズと、
   を備えたレンズ鏡筒。
8. 請求項７に記載のレンズ鏡筒と、
   前記レンズ鏡筒に設けられた前記レンズによって撮像面に被写体像が結像される撮像素子と、
   を備えたカメラ。
   

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