JP2016046912A - 振動子ユニット、振動型アクチュエータ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動子と被駆動体との接触状態を良好に維持することができ、小型化が容易な振動子ユニットを提供する。
【解決手段】弾性体１１に圧電素子１２が接合されてなる振動子３が支持部材１３に接合されて構成される振動子ユニット５において、振動子３を被駆動体に加圧接触させて振動子３に振動を励起したときの振動子３と被駆動体との相対的な移動方向をＸ方向、振動子３の被駆動体に対する加圧方向をＺ方向としたときに、支持部材１３が、Ｘ方向の中央において振動子と接合される接合部１３ａと、接合部１３ａからＺ方向に延伸した後にＸ方向に延伸する弾性変形部である第１の延伸部１３ｂと、支持部材１３を基台２１に固定するために第１の延伸部１３ｂ弾性変形部から更にＸ方向に延伸する固定部１３ｄとを有する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、異なる振動モードの振動を組み合わせて駆動される振動子を有する振動子ユニット、この振動子ユニットを備える振動型アクチュエータ、この振動型アクチュエータを備える撮像装置に関する。

異なる振動モードの振動を組み合わせて駆動される振動子に被駆動体を加圧接触させて振動子と被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータにおいて、振動子の支持方法が、種々、提案されている。例えば、板バネを用いて振動子を支持する振動子ユニットにおいて、板バネに振動子と被駆動体との相対的な姿勢を調整する機能を持たせた構成が提案されている（特許文献１参照）。また、振動形態の異なる面外曲げ振動モードを振動子に励振して振動変位を合成し、振動子と被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータにおいて、板バネ状の支持部品で振動子を変位可能に支持する振動子ユニットが提案されている（特許文献２参照）。

特許第５２０２５３８号公報 特開２０１２−５３０９号公報

振動型アクチュエータについては、駆動性能を維持した上での更なる小型化が求められており、そのためには、振動子を含む振動子ユニットの小型化が求められている。しかし、上記従来技術に係る振動子ユニットでは、振動子を支持する支持部品の弾性変形を利用するため、十分な柔軟性を確保した上で小型化を実現することは容易ではない。

本発明は、振動子と被駆動体との接触状態を良好に維持することができると共に、小型化が容易な振動子ユニットを提供することを目的とする。

本発明の一様態は、弾性体に電気−機械エネルギ変換素子が接合されてなる振動子と、前記振動子と接合される支持部材とを備える振動子ユニットであって、前記振動子を被駆動体に加圧接触させて前記振動子に所定の振動を励起することで前記振動子と前記被駆動体とを相対的に移動させたときの前記振動子と被駆動体との相対的な移動方向を第１の方向、前記振動子の前記被駆動体に対する加圧方向を第２の方向、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向として、前記支持部材は、前記振動子と接合される接合部と、前記接合部から前記第２の方向に延伸した第１の部分、および、前記第１の部分から前記第１の方向に延伸する第２の部分を有する弾性変形部と、前記弾性変形部から前記第１の方向に延伸する固定部と、を有し、少なくとも前記接合部、前記第１の部分および前記第２の部分は、前記第３の方向から見たときに前記弾性体と重複する振動子ユニットに関する。

本発明の一様態は、弾性体に電気−機械エネルギ変換素子が接合されてなる振動子と、前記振動子と接合される支持部材とを備える振動子ユニットであって、前記振動子を被駆動体に加圧接触させて前記振動子に所定の振動を励起することで前記振動子と前記被駆動体とを相対的に移動させたときの前記振動子と被駆動体との相対的な移動方向を第１の方向、前記振動子の前記被駆動体に対する加圧方向を第２の方向、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向として、前記支持部材は、前記第１の方向の中央において前記振動子と接合される接合部と、前記接合部から前記第２の方向に延伸した後に前記第１の方向に延伸する弾性変形部と、前記弾性変形部からさらに前記第１の方向に延伸する固定部と、を有する振動子ユニットに関する。

本発明によれば、振動子ユニットの更なる小型化を実現することができ、また、振動子ユニットを構成する振動子の被駆動体に対する接触状態を良好に維持することができるため、振動型アクチュエータの駆動性能を維持することができる。

本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータの分解斜視図である。 図１の振動型アクチュエータを構成する振動子ユニットの概略構造を示す斜視図及び平面図である。 図２の振動子ユニットが基台に固定されている状態を示す側面図である。 図１の振動型アクチュエータを用いた駆動ユニットの概略構造を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータの分解斜視図と、振動型アクチュエータを構成する振動子ユニットの概略構造を示す斜視図である。 図５の振動子ユニットが振動型アクチュエータに組み込まれている状態を示す断面図である。 図５の振動子ユニットの変形例の概略構造を示す斜視図である。 図４の駆動ユニットを用いた撮像装置の概略構成を示す平面図及びブロック図である。 図２の振動子ユニットの振動子に励振される振動モードを説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、振動型アクチュエータとは、駆動振動が励起される振動子を備える振動子ユニットと、振動子に加圧接触する被駆動体とを備え、振動子に励振させた駆動振動により振動子ユニットと被駆動体とを相対的に移動させる構成を有するものを指すこととする。つまり、振動子の駆動出力を、振動子と被駆動体との相対的な移動によって取り出すことができる構成となっているものを指すものとする。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１の分解斜視図である。振動型アクチュエータ１は、大略的に、駆動体２、ロータ２２、ロータ防振材２６、加圧バネ２４及びバネ支持部材２５で構成される。

駆動体２は、リング状の基台２１の一方の表面（上面）に３個の振動子ユニット５が周方向に等間隔に固定されると共に、基台２１と３個の振動子ユニット５それぞれとの間に防振材２３が配置された構造を有する。なお、防振材２３は、振動型アクチュエータ１の各構成要素が積み重なる方向から見たときに、振動子ユニット５を構成する後述の圧電素子１２と重複するように配置されている。

被駆動体であるロータ２２の一方の面（駆動体２側の面）は、耐摩耗処理が施された摺動面となっており、ロータ２２は、この摺動面が振動子ユニット５の接触部となる後述の突起部１１ｂと接触するように配置されている。また、ロータ２２の他方の面（摺動面の反対側の面）には、ロータ防振材２６が配置されている。

基台２１において、振動子ユニット５が配置されている面の反対側の面は、金属板状の加圧バネ２４と接触しており、これにより、駆動体２は、加圧バネ２４からの加圧力によってロータ２２に押し付けられている。ここで、加圧バネ２４を圧縮して加圧バネ２４に加圧力を生じさせるために、バネ支持部材２５と駆動体２とで加圧バネ２４を挟持し、バネ支持部材２５が加圧バネ２４の撓み量を規制している。こうして、駆動体２とロータ２２の間に適切な加圧力が付与され、駆動体２が受ける加圧力は、基台２１と防振材２３とを介して、振動子ユニット５を構成する後述の振動子３に加えられる。

図２（ａ）は、振動子ユニット５の概略構造を示す斜視図であり、図２（ａ）は、振動子ユニット５の概略構造を示す平面図である。振動子ユニット５は、弾性体１１、圧電素子１２、支持部材１３及び不図示の配線部品によって構成されており、弾性体１１と圧電素子１２とによって振動子３が構成される。

弾性体１１は、薄板状の金属部材であり、例えば、ステンレス材で形成されている。弾性体１１は、矩形平板状の板部１１ａと、板部１１ａの一方の面に設けられた同一形状の２つの突起部１１ｂにより形成されている。なお、「同一形状」とは、物理的に厳密に同一形状であることを必要とするものではなく、突起部１１ｂを形成する際の加工精度等を考慮して、実質的に同一形状とみなすことができればよいことを指す。

なお、図２に示すように、板部１１ａの長辺と平行な方向をＸ方向、短辺と平行な方向をＹ方向、厚さ方向をＺ方向として、説明上の３次元直交座標系を設定する。後述するように、Ｘ方向（第１の方向）は、振動子３と被駆動体（ロータ２２）との相対的な移動方向であり、Ｚ方向（第２の方向）は、振動子３の被駆動体に対する加圧方向であり、Ｙ方向（第３の方向）は、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向である。

２つの突起部１１ｂは、板部１１ａの長辺と平行な方向であるＸ方向に沿って、長辺の中央に並べて配置されている。２つの突起部１１ｂの直径は、板部１１ａの短辺の長さ（Ｙ方向の寸法）よりも短く、２つの突起部１１ｂは、板部１１ａの長辺と平行な方向であるＹ方向に沿って、短辺の中央に配置されている。よって、弾性体１１は、ＹＺ面について（Ｘ方向において）対称な形状を有すると共に、ＸＺ面について（Ｙ方向において）対称な形状を有すると共に、Ｚ方向に延びる中心軸について対称な形状を有する。

なお、弾性体１１は、長辺と短辺が直交する長方形の面が一定の厚さを持つことで形成される形状を有するが、本実施形態では、弾性体１１の各頂点が物理的に完全に９０度である必要はなく、よって、対向する各辺が物理的に完全に平行である必要もない。つまり、「長辺と短辺が直交する」は、長辺と短辺が厳密に９０度の角度で交差することを必要とせず、実質的に直交しているものとみなすことがで見なすことができればよいことを指す。よって、弾性体１１の「矩形平板状」とは、物理的に厳密に矩形平板状であることを必要とせず、弾性体１１の加工精度等を加味して実質的に矩形平板状とみなすことができればよく、また、後述するように弾性体１１にモードＡ，Ｂの振動を支障なく励起することが可能な形状精度を有していればよいことを指す。突起部１１ｂの配置についての「同一」及び「中央」も同様に、加工精度等を考慮して、２つの突起部１１ｂは、実質的に同一と見なすことができ、また、実質的に板部１１ａの長辺方向と短辺方向の中央に設けられていればよい。その結果、弾性体１１を、ＹＺ面及びＸＺ面に対してそれぞれ「対称」であると定義している。

弾性体１１において、突起部１１ｂが設けられている面の反対側の面には、矩形平板状の圧電素子１２が接着等により接合、固定されている電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子１２は、弾性体１１との接着面の反対側の面に取り付けられた不図示の配線部品を介して外部電気回路と電気的に接続されている。圧電素子１２には、外部電気回路から供給される駆動信号によって、所定の振動が生じる。なお、圧電素子１２の形状を「矩形平板状」と称する理由は、先に説明した通り、弾性体１１の形状を「矩形平板状」と称する理由と同じである。

支持部材１３は、薄板状の金属部品であり、バネ用ステンレス材等により形成される。支持部材１３は、長手方向であるＸ方向の中央（つまり、実質的に中央とみなせる位置）に、弾性体１１を設置し、固定するために設けられた２カ所の接合部１３ａを有する。これらの接合部１３ａにおいて、支持部材１３と弾性体１１とは、溶接等の十分な強度が得られる接合方法で接合されて一体化されている。なお、接合部１３ａにおける接合に要する面積は最小限で構わず、これにより、振動子３に生じる振動状態を不要に変化させることなく振動子３を支持することできる。また、振動子３のＸ方向の端部とＹ方向の端部は共に支持部材１３と接触しておらず、これにより、振動子３の動きの柔軟性を確保して、支持部材１３による接合部１３ａ以外の部位による振動抑制が生じないようにしている。

図２に示すように、支持部材１３は、２カ所の接合部１３ａから、一度、Ｚ方向上向きに曲げられた後にＸ方向に曲げられて、Ｘ方向に沿うように延出する弾性変形部としての２対４カ所の第１の延伸部１３ｂを有する。つまり、第１の延伸部１３ｂは、Ｚ方向上向きに曲げられた第１の部分と、第１の部分からＸ方向に延出する第２の部分とを有する。２対４カ所の第１の延伸部１３ｂはそれぞれ、Ｚ方向から見たときにＹ方向において振動子３の領域内に収まるように形成されている。

支持部材１３は、２対４カ所の第１の延伸部１３ｂのそれぞれから更に概ねＸ方向に延出する２カ所の第２の延伸部１３ｃを有している。そして、支持部材１３において、２カ所の第２の延伸部１３ｃのそれぞれの端部に固定部１３ｄが形成されている。こうして、支持部材１３は、ＹＺ面に対して対称な形状を有する。なお、本実施形態では、支持部材１３は、基台２１のリング形状に沿うように、全体的に円弧を描くように形成されている。また、支持部材１３の幅（Ｙ方向の寸法）は、弾性体１１の板部１１ａの短辺の寸法以下であり、よって、Ｚ方向から見たときに、支持部材１３は、Ｙ方向において弾性体１１の領域に収まる。つまり、少なくとも支持部材１３の接合部１３ａ及び第１の延伸部１３ｂ（弾性変形部）は、Ｚ方向から見たときに、弾性体１１と重複し、Ｘ方向に延伸する形状であることで、振動子ユニットの小型化を図ることができる。また、少なくとも支持部材１３の接合部１３ａ及び第１の延伸部１３ｂ（弾性変形部）の外縁が、Ｚ方向から見たときに弾性体１１の内側にあることで、振動子ユニットの更なる小型化を実現することができる。

ここで、図９を参照して、振動子３に励起される２つの振動モードについて説明する。本実施形態では、圧電素子１２に交流電圧を印加して、振動子３に２つの異なる面外方向の曲げ振動を励振し、これらの振動を合成した振動を生じさせる。

第１の振動モードであるモードＡは、振動子３の長手方向であるＸ方向に平行に２つの節が現れる一次の面外曲げ振動モードであり、ＹＺ面及びＺＸ面に対称な変形が生じる振動モードである。モードＡの振動により、２カ所の突起部１１ｂには、ロータ２２との接触面に直交する方向（Ｚ方向）に変位する振幅が励起される。つまり、モードＡの振動は、突起部１１ｂを、ロータ２２を突き上げる方向に変位させる振動である。なお、平行とは、実質的にモードＡの形態の振動が生じているために、厳密に平行な場合に限られず、実質的に平行とみなせる状態を指す。

第２の振動モードであるモードＢは、振動子３の短手方向であるＹ方向に平行に３つの節が現れる二次の面外曲げ振動モードであり、ＹＺ面に逆対称で、ＺＸ面に対称な変形が生じる振動モードである。モードＢの振動によって、２カ所の突起部１１ｂには、ロータ２２との接触面と平行な方向（Ｘ方向）に変位する振幅が励起される。つまり、モードＢの振動は、突起部１１ｂを、ロータ２２に対する相対的な移動方向に変位させる振動である。

これらモードＡ，Ｂの振動を組み合わせることによって、２カ所の突起部１１ｂのそれぞれにおけるロータ２２との接触面は、ＺＸ面内で楕円運動或いは円運動を行う。こうして、突起部１１ｂとロータ２２との間の摩擦力によって、振動子３とロータ２２とを相対的にＸ方向に移動させる駆動力（推力）が発生する。ここで、振動型アクチュエータ１の場合、３個の振動子ユニット５の３個の振動子３にはそれぞれ、合計６カ所の突起部１１ｂを通る１つの円周の接線方向に駆動力が生じ、これらの駆動力によって回転駆動力が生じる。よって、３個の振動子３の駆動によって、ロータ２２は回転駆動力を受けて回転する。

振動子３に励振させる２つの振動モード（モードＡ，Ｂ）の振動（変位）を阻害することなく振動子３を支持するためには、これら２つの振動モードの節近傍を支持部とすることが望ましい。このような理由から、本実施形態では、支持部材１３には、２つの振動モードの節となる位置の近傍に、振動子３を固定するための接合部１３ａを設けている。従って、本実施の形態では、接合部１３ａがＸ方向の中央（実質的に中央とみなせる位置）にある場合を示したが、接合部１３ａの位置は、これに限定されず、弾性体に発生する振動モードの節近傍に設けることができる。なお、振動子３の固定による振動モードへの影響を少なくするためには、接合部１３ａのＸ方向及びＹ方向の各寸法を、弾性体１１の同方向寸法に対して２０％以下とすることが望ましい。

図３は、１つの振動子ユニット５が基台２１に固定されている状態を簡易的に示す側面図であり、図３では防振材２３を不図示としている。振動子ユニット５は、支持部材１３の２カ所の固定部１３ｄにおいて、例えば、ビス止めにより基台２１に固定される。振動子ユニット５の振動子３を構成する弾性体１１に設けられた２カ所の突起部１１ｂはそれぞれ、ロータ２２と安定して加圧接触している必要がある。これは、２カ所の突起部１１ｂの加圧力に差異や変動が生じると、振動型アクチュエータ１の性能の低下や変動が発生してしまうからである。

そこで、本実施形態では、支持部材１３で振動子３を柔軟に保持することによって、２カ所の突起部１１ｂの加圧力を安定化させている。具体的には、加圧力の作用方向であるＺ方向及びＹ軸回りの回転方向に振動子３を変位させるために必要な外力を十分に低い状態としている。このような作用を実現するときの支持部材１３での変形部位は、図３に“Ｌ”で示した範囲となる。支持部材１３は、Ｌの範囲がＸ方向において振動子３と重なるように構成されており、これにより、Ｘ方向に関しても省スペースな構成が実現されている。

図４は、振動型アクチュエータ１を用いた駆動ユニット２０の概略構造を示す断面図である。駆動ユニット２０は、内筒２７、出力伝達部材２８、マニュアルリング２９、回転リング３０、コロ３１、伝達キー３２、基台２１（駆動体２）、ロータ２２、加圧バネ２４、バネ支持部材２５及びロータ防振材２６を備える。なお、基台２１、ロータ２２、加圧バネ２４、バネ支持部材２５及びロータ防振材２６は、図１の振動型アクチュエータ１の構成要素と同じものである。

内筒２７には、径方向に張り出したフランジ部２７ａが形成されている。マニュアルリング２９は、フランジ部２７ａの一方の面に円板形状に当接するように配置されている。マニュアルリング２９をフランジ部２７ａとで挟持するように配置された回転リング３０には、径方向に延出する複数のコロ軸３０ａが形成されている。コロ軸３０ａ回りに回転自在にコロ３１が取り付けられており、コロ３１を挟んで出力伝達部材２８とマニュアルリング２９とが内筒２７の中心軸方向に積層されて構成されている。マニュアルリング２９と回転リング３０はそれぞれ、内径側で内筒２７の外径によりガイドされて回転可能に保持されている。伝達キー３２は、回転リング３０に固定されており、回転リング３０と一体的に中心軸回りに回動する。

バネ支持部材２５は、その内径側で、内筒２７に対してネジ又はバヨネット構造で係合している。駆動ユニット２０は、バネ支持部材２５を回転させて中心軸方向に移動させることで加圧バネ２４が圧縮され、駆動体２からマニュアルリング２９までの各部がフランジ部２７ａとバネ支持部材２５とによって加圧挟持された構造となっている。駆動体２（基台２１）は、不図示の部位で内筒２７と組み合わされて、中心軸方向及び径方向での移動と中心軸回りの回転が規制されている。ロータ２２と出力伝達部材２８はそれぞれ、内径側で内筒２７の外径によりガイドされ、ロータ防振材２６を介して一体的に回転可能な状態で保持されている。

駆動ユニット２０では、振動子３を構成する圧電素子１２に不図示の電源回路から所定の周波数の交流電流を印加し、徐々に周波数を低い方へ掃引すると、振動子３には、振動が励起される。振動の振幅は、振動子３の共振周波数に近付くにしたがって徐々に大きくなり、振動子３には、前述のモードＡ，Ｂの振動モードが励振され、突起部１１ｂに楕円運動が生じて突起部１１ｂとロータ２２との接触面に摩擦駆動力が発生することで、ロータ２２、ロータ防振材２６及び出力伝達部材２８とが中心軸回りに回転する。

出力伝達部材２８と接触している複数のコロ３１は、マニュアルリング２９の面上を転動しながら回転リング３０と共に中心軸回りに回転し、回転リング３０に設置された伝達キー３２により不図示の被駆動部材を回転させる。

被駆動部材としては、例えば、カメラのレンズ鏡筒においてズームレンズやフォーカスレンズ等の移動可能なレンズが配置されるカム環等の部材が挙げられ、この場合、駆動ユニット２０は、ズーム動作やオートフォーカス動作等の駆動機構として用いられる。駆動ユニット２０がレンズ鏡筒の駆動機構を構成する場合、駆動ユニット２０の内径側には各種レンズ及びその保持構造部材や移動機構が配置され、外径側にはカバーや電気部品、スイッチ等の各種備品が配置される。そのため、駆動ユニット２０の内径は可能な限り大きく、一方で外径は可能な限り小さいことが望まれる。

このような要望に対して、本実施形態では、駆動ユニット２０の必須構成要素である振動子３の内外径の範囲内に各部材を収めることができることから、この要求を満たすことが可能である。また、振動子３とロータ２２との加圧状態を常に均一に維持することができるため、駆動ユニット２０の本来の性能を発揮させることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態の振動型アクチュエータ１では、駆動源である振動子ユニット５を固定し、被駆動体であるロータ２２を移動（回転）させる構成とした。これに対して、第２実施形態では、振動子ユニットを駆動源とし、固定された被駆動体に対して振動子ユニットの１自由度の直線駆動が可能な構成としている。

図５（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータ４０の概略構成を示す分解斜視図である。また、図５（ｂ）は、振動型アクチュエータ４０を構成する振動子ユニット５Ａの概略構造を示す斜視図である。なお、以下の説明において、振動子ユニット５Ａの構成要素であって、第１実施形態で説明した振動子ユニット５の構成要素と同等であるものについては、同じ符号を付して説明を行うこととする。

振動型アクチュエータ４０は、大略的に、振動子ユニット５Ａ、被駆動体４、被駆動体保持部４３、第１の基部４１、第２の基部４２、ガイド棒４４、スライド部品４５及び加圧バネ４６を備える。振動子ユニット５Ａは、支持部材１３の固定部１３ｄを介して２個のネジ４７によりスライド部品４５に固定される。スライド部品４５は、Ｘ方向と平行に配置された２本のガイド棒４４に対して、Ｘ方向にスライド移動可能となるように保持されている。なお、２本のガイド棒４４は、第１の基部４１のＸ方向端に固定される２カ所の第２の基部４２によって固定、保持されている。

振動子ユニット５Ａの上側（第１の基部４１と対向するＺ方向側）には、振動子ユニット５Ａの駆動対象である被駆動体４が配置されている。本実施形態の被駆動体４は、角棒状の形状を有し、摩擦駆動を行う上で必要とされる耐摩耗性を確保するために、例えば、マルテンサイト系ステンレス材で形成されている。被駆動体４の両端部は、被駆動体保持部４３に固定されており、被駆動体保持部４３は第２の基部４２に固定される。

スライド部品４５には加圧バネ４６が固定されており、振動子ユニット５Ａの振動子３は、加圧バネ４６のバネ力によって被駆動体４に対して加圧接触している。これにより、振動子ユニット５Ａを駆動した際に被駆動体４と振動子ユニット５Ａとの間に駆動力（推力）を発生させるために必要な摩擦力を、振動子ユニット５Ａと被駆動体４との接触面に生じさせている。

ここで、振動子ユニット５Ａと被駆動体４との良好な加圧接触状態を実現するためには、振動子ユニット５Ａと被駆動体４とが、微少距離ではあるが、Ｚ方向でも相対的に移動可能となっている必要がある。振動型アクチュエータ４０では、後述するように、支持部材１３の一部が弾性変形することにより、振動子ユニット５と被駆動体４とがＺ方向に相対移動可能な構成（実質的に、振動子ユニット５Ａが被駆動体４に対してＺ方向に移動する構成）となっている。つまり、前述の微少距離とは、支持部材１３のＺ方向での変形量を指す。

振動型アクチュエータ４０では、振動子ユニット５Ａを駆動すると、被駆動体４が固定されているため、振動子ユニット５Ａと被駆動体４との間に発生する駆動力により、振動子ユニット５及びスライド部品４５は一体となってＸ方向に移動する。こうして、振動型アクチュエータ４０では、スライド部品４５を出力の取出部として駆動力や変位を取り出すことにより、任意の機器を駆動する。

次に、振動子ユニット５Ａの構成について詳細に説明する。振動子ユニット５Ａは、振動子３と支持部材１３とを備える。振動子３は、第１実施形態で説明した振動型アクチュエータ１の振動子ユニット５を構成する振動子３と同じであるため、ここでの詳細な説明を省略する。但し、振動子ユニット５Ａでは、弾性体１１に関して、突起部１１ｂの高さ（即ち、Ｚ方向の寸法）が小さなものが選択される。

振動子ユニット５Ａを構成する支持部材１３も、第１実施形態で説明した振動子ユニット５を構成する支持部材１３と同様に薄板状の金属部品であり、バネ用ステンレス材等により形成される。支持部材１３は、Ｘ方向の中央部に形成された２カ所の接合部１３ａと、２カ所の接合部１３ａからＸ方向に延出する２対４カ所の第１の延伸部１３ｂを有する。なお、２対４カ所の第１の延伸部１３ｂは、２カ所の接合部１３ａから、一度、Ｚ方向上向きに曲げられた後にＸＹ面と平行になるように曲げられることで形成されている。また、支持部材１３は、２対４カ所の第１の延伸部１３ｂから更にＸ方向に延出した２カ所の第２の延伸部１３ｃと、２カ所の第２の延伸部１３ｃのそれぞれの端部に形成された２カ所の固定部１３ｄを有する。２カ所の第２の延伸部１３ｃはそれぞれ、振動子３と接触しない位置でＺ方向下向きに、一度、曲げられた後、更にＸＹ面に平行となるように曲げられることで形成されている。２カ所の固定部１３ｄはそれぞれ、２カ所の第２の延伸部１３ｃからＸＹ面と平行になるように延出されている。

振動子ユニット５Ａでも、支持部材１３のＹ方向の寸法を振動子３のＹ方向寸法以下とすることが可能であり、よって、支持部材１３によるスペースの増加を抑制することができる。また、固定部１３ｄと被駆動体４とがＺ方向から見て全体的に重複するように配置されることから、振動子ユニット５と被駆動体４とを合わせたときに、不要にスペースが増加することを効果的に抑制することができる。なお、Ｚ方向から見たときの固定部１３ｄと被駆動体４との重複割合は、被駆動体４の大きさによって変わるものであり、固定部１３ｄと被駆動体４とがＺ方向から見て少なくとも一部が重複していれば、スペース増加を抑制する効果は得られる。

図６は、振動子ユニット５Ａが振動型アクチュエータ４０に組み込まれている状態を示す断面図であり、振動型アクチュエータ４０の構成要素のうち、以下の説明に必要な部位（振動子ユニット５Ａ、スライド部品４５、ネジ４７及び被駆動体４）のみを示している。振動子ユニット５Ａは、支持部材１３のＸ方向の両端に位置する固定部１３ｄをスライド部品４５に対してネジ４７で締め付けることによりスライド部品４５に固定されている。このとき、Ｚ方向に突出するネジ４７の頭部が被駆動体４と接触しない構成とする必要がある。ここで、前述の通りに、支持部材１３の第２の延伸部１３ｃに屈曲部を設けているため、ネジ４７の頭部が被駆動体４と接触することなく、振動子ユニット５Ａをスライド部品４５に固定することができる。

なお、振動型アクチュエータ４０では、振動子ユニット５Ａがスライド部品４５と一体的に被駆動体４に対して移動する構成としているが、これに限定されず、被駆動体４が振動子ユニット５Ａに対して移動する構成としてもよい。被駆動体４を移動させる場合、振動子ユニット５Ａを移動しないように固定し、被駆動体４を移動可能となるよう保持すればよい。また、振動型アクチュエータ４０では、振動子ユニット５Ａの固定にネジ４７を用いることとしたが、これに限られず、例えば、ビスを用いたカシメ等の方法を用いてもよい。

図７は、振動子ユニット５Ａの変形例である振動子ユニット５Ｂの概略構造を示す斜視図である。なお、振動子ユニット５Ｂの構成要素であって、振動子ユニット５Ａの構成要素と同等であるものについては、同じ符号を付している。

振動子ユニット５Ｂの支持部材１３は、振動子３と接合される接合部１３ａが、Ｘ方向中央部において他の部位よりもＺ方向に持ち上げられて形成されており、接合部１３ａの上面において接着等により振動子３の圧電素子１２と接合される。振動子ユニット５Ｂのような構成とした場合でも、支持部材１３の固定部１３ｄと被駆動体４との間隔を十分に取ることができるため、支持部材１３のスライド部品４５への固定にネジ４７等を用いることが可能になる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、第１実施形態で説明した振動型アクチュエータ１の適用例の１つである撮像装置について説明する。図８（ａ）は、撮像装置７００の概略構成を示す上面図である。撮像装置７００は、撮像素子７１０及び電源ボタン７２０を搭載したカメラ本体７３０を備える。また、撮像装置７００は、第１レンズ群（不図示）、第２レンズ群３２０、第３レンズ群（不図示）、第４レンズ群３４０、振動型アクチュエータ６２０，６４０を備えるレンズ鏡筒７４０を備える。レンズ鏡筒７４０は、交換レンズとして取り換え可能であり、撮影対象に合わせて適したレンズ鏡筒７４０をカメラ本体７３０に取り付けることができる。撮像装置７００では、２つの振動型アクチュエータ６２０，６４０によってそれぞれ、第２レンズ群３２０，第４レンズ群３４０の駆動が行われ、振動型アクチュエータ６２０，６４０として第１実施形態の振動型アクチュエータ１が用いられる。

図８（ｂ）は、撮像装置７００の概略構造を示すブロック図である。第１レンズ群３１０、第２レンズ群３２０、第３レンズ群３３０、第４レンズ群３４０及び光量調節ユニット３５０が、レンズ鏡筒７４０の内部の光軸上の所定位置に配置される。第１レンズ群３１０〜第４レンズ群３４０と光量調節ユニット３５０とを通過した光は、撮像素子７１０に結像する。撮像素子７１０の出力は、カメラ処理回路７５０へ送られる。

カメラ処理回路７５０は、撮像素子７１０からの出力信号に対して増幅やガンマ補正等を施す。カメラ処理回路７５０は、ＡＥゲート７５５を介してＣＰＵ７９０に接続されると共に、ＡＦゲート７６０とＡＦ信号処理回路７６５とを介してＣＰＵ７９０に接続されている。カメラ処理回路７５０において所定の処理が施された映像信号は、ＡＥゲート７５５と、ＡＦゲート７６０及びＡＦ信号処理回路７６５を通じてＣＰＵ７９０へ送られる。なお、ＡＦ信号処理回路７６５は、映像信号の高周波成分を抽出して、オートフォーカス（ＡＦ）のための評価値信号を生成し、生成した評価値をＣＰＵ７９０へ供給する。

ＣＰＵ７９０は、撮像装置７００の全体的な動作を制御する制御回路であり、取得した映像信号から、露出決定やピント合わせのための制御信号を生成する。ＣＰＵ７９０は、決定した露出と適切なフォーカス状態が得られるように、振動型アクチュエータ６２０，６４０及びメータ６３０の駆動を制御することによって、第２レンズ群３２０、第４レンズ群３４０及び光量調節ユニット３５０の光軸方向位置を調整する。ＣＰＵ７９０による制御下において、振動型アクチュエータ６２０は第２レンズ群３２０を光軸方向に移動させ、振動型アクチュエータ６４０は第４レンズ群３４０を光軸方向に移動させ、光量調節ユニット３５０はメータ６３０により駆動制御される。

振動型アクチュエータ６２０により駆動される第２レンズ群３２０の光軸方向位置は第１リニアエンコーダ７７０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されることで、振動型アクチュエータ６２０の駆動にフィードバックされる。同様に、振動型アクチュエータ６４０により駆動される第４レンズ群３４０の光軸方向位置は第２リニアエンコーダ７７５により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されることで、振動型アクチュエータ６４０の駆動にフィードバックされる。光量調節ユニット３５０の光軸方向位置は、絞りエンコーダ７８０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０へ通知されることで、メータ６３０の駆動にフィードバックされる。

このように、第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１は、撮像装置７００の所定のレンズ群を光軸方向に移動させる用途として用いることができ、これにより、安定したレンズ駆動が可能な、信頼性の高い撮像装置７００を実現することができる。また、撮像装置７００は、振動型アクチュエータ１を用いることによって駆動機構を省スペースで構成することができるため、レンズ鏡筒７４０を小型化し、或いは、他の機構を実装することにより高機能化することが可能になる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

１，４０ 振動型アクチュエータ
３ 振動子
４ 被駆動体
５，５Ａ，５Ｂ 振動子ユニット
１１ 弾性体
１１ａ 板部
１１ｂ 突起部
１２ 圧電素子
１３ 支持部材
１３ａ 接合部
１３ｂ 第１の延伸部
１３ｃ 第２の延伸部
１３ｄ 固定部
２０ 駆動ユニット
２２ ロータ（被駆動体）
２４ 加圧バネ
２５ バネ支持部材

Claims (17)

1. 弾性体に電気−機械エネルギ変換素子が接合されてなる振動子と、前記振動子と接合される支持部材とを備える振動子ユニットであって、
   前記振動子を被駆動体に加圧接触させて前記振動子に所定の振動を励起することで前記振動子と前記被駆動体とを相対的に移動させたときの前記振動子と被駆動体との相対的な移動方向を第１の方向、前記振動子の前記被駆動体に対する加圧方向を第２の方向、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向として、
   前記支持部材は、
   前記振動子と接合される接合部と、
   前記接合部から前記第２の方向に延伸した第１の部分、および、前記第１の部分から前記第１の方向に延伸する第２の部分を有する弾性変形部と、
   前記弾性変形部から前記第１の方向に延伸する固定部と、を有し、
   少なくとも前記接合部、前記第１の部分および前記第２の部分は、前記第３の方向から見たときに前記弾性体と重複することを特徴とする振動子ユニット。
2. 弾性体に電気−機械エネルギ変換素子が接合されてなる振動子と、前記振動子と接合される支持部材とを備える振動子ユニットであって、
   前記振動子を被駆動体に加圧接触させて前記振動子に所定の振動を励起することで前記振動子と前記被駆動体とを相対的に移動させたときの前記振動子と被駆動体との相対的な移動方向を第１の方向、前記振動子の前記被駆動体に対する加圧方向を第２の方向、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向として、
   前記支持部材は、
   前記第１の方向の中央において前記振動子と接合される接合部と、
   前記接合部から前記第２の方向に延伸した後に前記第１の方向に延伸する弾性変形部と、
   前記弾性変形部から前記第１の方向に延伸する固定部と、を有することを特徴とする振動子ユニット。
3. 前記弾性体および前記電気−機械エネルギ変換素子はそれぞれ、矩形平板状の形状を有し、
   前記第１の方向、前記第２の方向、前記第３の方向はそれぞれ、前記振動子の長辺と平行な方向、前記振動子の厚さ方向、前記振動子の短辺と平行な方向であり、
   前記第２の方向から見たときに、前記弾性体と前記電気−機械エネルギ変換素子とは重複することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動子ユニット。
4. 前記弾性体において前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された面の反対側の面に前記第１の方向に並べて配置された２つの突起部を有し、
   前記振動子は、前記第１の方向と前記第３の方向のそれぞれの方向において対称な形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動子ユニット。
5. 前記振動子は、前記第２の方向に延びる中心軸について対称な形状を有することを特徴とする請求項４に記載の振動子ユニット。
6. 前記振動子の前記第１の方向における端部と前記第３の方向における端部は共に、前記支持部材と接触していないことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の振動子ユニット。
7. 前記接合部の前記第１の方向における幅と前記第３の方向における幅はそれぞれ、前記弾性体の前記第１の方向と前記第３の方向のそれぞれの長さの２０％以下であることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の振動子ユニット。
8. 前記支持部材は、前記第２の方向から見たときに前記振動子と重なる部位における前記第３の方向の寸法が、前記振動子の前記第３の方向の寸法以下であることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の振動子ユニット。
9. 前記支持部材の前記固定部は、前記弾性変形部の少なくとも一部よりも前記振動子と当接する被駆動体から前記第２の方向に離れるように形成されていることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の振動子ユニット。
10. 前記支持部材は薄板状の金属部材であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動子ユニット。
11. 前記支持部材は、前記接合部において前記弾性体と接合されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動子ユニット。
12. 前記支持部材は、前記接合部において前記電気−機械エネルギ変換素子と接合されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動子ユニット。
13. 弾性体に電気−機械エネルギ変換素子が接合されてなる振動子が支持部材に接合されてなる振動子ユニットと、前記振動子ユニットにより駆動される被駆動体とを備え、前記振動子を被駆動体に加圧接触させて前記振動子に所定の振動を励起することで前記振動子と前記被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータであって、
    前記支持部材が固定される基台と、
    前記振動子が所定の加圧力で前記被駆動体と接触するように前記基台を前記被駆動体に対して押し付ける加圧バネと、
    前記加圧ばねを支持するバネ支持部材と、を備え、
    前記支持部材は、前記振動子と前記被駆動体との相対的な移動方向を第１の方向、前記振動子の前記被駆動体に対する加圧方向を第２の方向、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する方向を第３の方向として、前記第１の方向の中央において前記振動子と接合される接合部と、前記接合部から前記第２の方向に延伸した後に前記第１の方向に延伸する弾性変形部と、前記支持部材を前記基台に固定するために前記弾性変形部からさらに前記第１の方向に延伸する固定部と、を有することを特徴とする振動型アクチュエータ。
14. 前記弾性体および前記電気−機械エネルギ変換素子はそれぞれ、矩形平板状の形状を有し、
    前記弾性体において前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された面の反対側の面に前記第１の方向に並べて配置された２つの突起部を有し、
    前記第１の方向、前記第２の方向、前記第３の方向はそれぞれ、前記振動子の長辺と平行な方向、前記振動子の厚さ方向、前記振動子の短辺と平行な方向であり、
    前記第２の方向から見たときに、前記弾性体と前記電気−機械エネルギ変換素子とが重複することを特徴とする請求項１３記載の振動型アクチュエータ。
15. 前記被駆動体、前記基台、前記加圧バネおよび前記バネ支持部材はそれぞれリング状の形状を有し、
    前記振動子に生じる駆動力によって前記被駆動体をその中心軸を中心として回転させる回転駆動力が生じるように、前記基台の表面に複数の前記振動子ユニットが周方向に等間隔で固定されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の振動型アクチュエータ。
16. 前記支持部材の前記固定部の少なくとも一部が、前記第２の方向から見たときに、前記被駆動体と重複していることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
17. 請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、
    前記振動型アクチュエータの被駆動体によって駆動されるレンズと、
    前記レンズを通過した光が結像する位置に設けられた撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。