JP2017127127A - 振動型アクチュエータ及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動型アクチュエータにおいて、振動体と被駆動体とを加圧接触させるための加圧機構の小型化を実現すると共に必要な加圧力を発生させる。
【解決手段】振動型アクチュエータ１０は、振動体１７と被駆動体１８を備える。振動体１７は、強磁性材料からなり、突起部１１ｂが形成された平板状の弾性体１１と、弾性体１１に接合された圧電素子１２を有する。被駆動体１８は、強磁性材料からなり、振動体１７と突起部１１ｂの先端で加圧接触する被駆動基材１３と、被駆動基材１３に接合された永久磁石１４を有する。被駆動基材１３と弾性体１１は、永久磁石１４を挟んで弾性体１１の厚み方向において対向するように配置され、永久磁石１４は、弾性体１１の厚み方向に着磁され、弾性体１１と被駆動基材１３に対する永久磁石１４の磁気作用により突起部１１ｂと被駆動基材１３を加圧接触させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動体と被駆動体とを加圧接触させ、振動体に励起させた駆動振動により振動体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と、振動型アクチュエータを備える電子機器に関する。

圧電素子等の電気−機械エネルギ変換素子と弾性体とを接合してなる振動体に被駆動体を加圧接触させ、振動体に励起した駆動振動によって振動体と被駆動体とを相対的に移動させる様々な振動型アクチュエータが知られている。このような振動型アクチュエータにおいて、磁力を用いて振動体と被駆動体とを加圧接触させる方法が知られている。例えば、被駆動体の少なくとも一部に永久磁石を設けた構成が提案されている（特許文献１，２参照）。また、振動体と被駆動体との間の空間に磁気部材を配置する構成が提案されている（特許文献３参照）。具体的には、被駆動体と接触する突起部を振動体の第１の面に設け、この第１の面と被駆動体との間に磁石を配置して、被駆動体を磁力により振動体側へ吸引する構成が提案されている。これらの永久磁石を用いた加圧機構には、例えば、バネを用いた加圧機構と比較すると、構成を簡略化することができる利点がある。

図１１（ａ）は、従来技術に係る加圧機構を有する振動型アクチュエータ７０の概略構成を示す斜視図である。振動型アクチュエータ７０は、強磁性体からなる弾性体７１に圧電素子７２を接着等により一体化した振動体７７と、永久磁石７４を有する。永久磁石７４は弾性体７１の一部と加圧接触しており、振動体７７に励起した駆動振動によって永久磁石７４と振動体７７とに相対的な移動を生じさせることができる。

図１１（ｂ）は、永久磁石７４と振動体７７が加圧接触している状態を示す断面図である。なお、図１１（ｂ）では、圧電素子７２を不図示としている。永久磁石７４の断面形状は略長方形であり、弾性体７１と永久磁石７４とは、図示紙面と直交する方向に相対的に移動する。永久磁石７４は図１１（ｂ）中の左右方向に着磁されており、永久磁石７４と弾性体７１の磁気作用を図１１（ｂ）中に磁力線Ｉで示している。永久磁石７４と弾性体７１を通る磁力線Ｉにより生じる吸引作用により、弾性体７１と永久磁石７４との加圧力を生じさせることができる。

特許第４０７２５１８号公報 特許第５３４９７６８号公報 特許第４８８１０６４号公報

振動型アクチュエータが搭載される各種の機器には、小型化と高密度実装の実現が常に求められており、振動型アクチュエータの加圧機構にも更なる小型化が求められている。また、振動型アクチュエータの出力、特に発生力（トルク）は、振動体と被駆動体との間に生じる摩擦力に依存するため、必要とされる発生力を得るためには、振動体と被駆動体との間に所望の加圧力を発生させることが可能な加圧機構が必要となる。例えば、図１１に示した振動型アクチュエータ７０では、弾性体７１を通らない磁力線Ｉが無視できない割合で生じている。特に、図１１（ｂ）中、永久磁石７４の上面側には磁力線Ｉを導く構成がないため、弾性体７１を通らない磁力線Ｉが増えてしまい、永久磁石７４の磁力が有効に利用されていない。そのため、必要な加圧力を得るために、永久磁石７４のサイズ等を小さくするには限度があり、故に、加圧機構を小型化することが容易ではない。

本発明は、振動型アクチュエータにおいて振動体と被駆動体とを加圧接触させるための加圧機構の小型化を実現すると共に、必要な加圧力を発生させることができる技術を提供することを目的とする。

本発明に係る振動型アクチュエータは、振動体と被駆動体とを加圧接触させ、前記振動体に励起した駆動振動により前記振動体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、前記振動体は、強磁性材料からなる平板状の弾性体と、前記弾性体の一方の面に接合される電気−機械エネルギ変換素子と、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設けられた少なくとも１つの突起部とを有し、前記被駆動体は、強磁性材料からなり、前記振動体と前記突起部の先端で加圧接触する被駆動基材と、前記被駆動基材に接合された永久磁石とを有し、前記被駆動基材と前記弾性体は、前記永久磁石を挟んで前記弾性体の厚み方向において対向するように配置され、前記永久磁石は前記弾性体の厚み方向に着磁され、前記弾性体および前記被駆動基材に対する前記永久磁石の磁気作用により前記弾性体の厚み方向において前記突起部と前記被駆動基材が加圧接触していることを特徴とする。

本発明によれば、振動体と被駆動体とを加圧接触させるための加圧機構の小型化を実現することができ、これにより振動型アクチュエータの小型化を実現することができる。また、本発明によれば、振動体と被駆動体との間に必要な加圧力を容易に発生させることができ、これにより、所望の発生力を有する振動型アクチュエータを提供することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構成を示す斜視図と、振動型アクチュエータを構成する振動体の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す振動型アクチュエータを駆動するために用いられる第１の振動モードと第２の振動モードの各振動による振動体の変形を模式的に示す図である。 図１に示す振動型アクチュエータの側面図である。 図１に示す振動型アクチュエータにおいて永久磁石によって形成される磁気回路を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構成を示す側面図である。 本発明の第３実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構成を示す側面図である。 本発明の第４実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構成を示す斜視図と側面図である。 本発明の第６実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構成を示す側面図と、この振動型アクチュエータを構成する振動体の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す振動型アクチュエータを用いた撮像装置の概略構成を示す上面図とブロック図である。 従来技術に係る、加圧機構を有する振動型アクチュエータの概略構成を示す斜視図と、永久磁石によって形成される磁気回路を説明する断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１０の概略構成を示す斜視図である。振動型アクチュエータ１０は、振動体１７及び被駆動体１８を有する。振動体１７は弾性体１１及び圧電素子１２を有し、被駆動体１８は被駆動基材１３及び永久磁石１４を有する。なお、説明の便宜上、図１（ａ）に示すように、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向を定める。後述するように、Ｘ方向は振動体１７と被駆動体１８の相対的な移動方向であり、弾性体１１の長手方向である。Ｚ方向は、振動体１７と被駆動体１８とを加圧接触させる加圧方向であり、弾性体１１の厚み方向である。Ｙ方向は、Ｘ方向及びＺ方向の両方向と直交する方向であり、弾性体１１の短手方向である。

被駆動体１８は、直方体状のネオジム磁石である永久磁石１４と強磁性材料からなる被駆動基材１３を接着剤等により接合して構成される。被駆動基材１３の一部（図３を参照して後述する摺動部１３ｂ）は、振動体１７（図１（ｂ）を参照して説明する突起部１１ｂ）と加圧接触して、突起部１１ｂにより摩擦駆動される。そのため、被駆動基材１３における摩擦摺動面には耐摩耗性が必要となることから、被駆動基材１３はマルテンサイト系のステンレス材を熱処理して形成されている。なお、これに限らず、被駆動基材１３には、電磁軟鉄の表面にメッキ処理や窒化処理を施す等して、摩擦摺動面の耐摩耗性を高めたものを用いてもよい。つまり、被駆動基材１３は、強磁性材料からなる部位を有し、且つ、摩擦摺動面が耐摩耗性を有していればよい。よって、被駆動基材１３は、強磁性材料からなる母材に対して耐摩耗性に優れる材料が摩擦摺動面となるように接合された構造を有するものであってもよい。

図１（ｂ）は、振動体１７の概略構成を示す斜視図である。電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子１２は、略矩形平板状の圧電セラミックスの各面に所定の電極が形成され、電極を利用して圧電セラミックスが厚み方向に分極されたものである。弾性体１１は、強磁性材料からなる略矩形平板状の平板部１１ａと、平板部１１ａの長手方向の略中央部、且つ、Ｙ方向の端部において平板部１１ａからＺ方向（平板部１１ａの厚み方向）に突出するように形成された一対の突起部１１ｂとを有する。弾性体１１もまた、被駆動基材１３と同様に、強磁性材料からなる部位を有し、且つ、摩擦摺動面（突起部１１ｂの先端面）の耐摩耗性が高められていればよい。よって、弾性体１１は、例えば、マルテンサイト系のステンレス材を熱処理することにより作製される。圧電素子１２は、弾性体１１の平板部１１ａにおいて突起部１１ｂが形成されている面の反対側の面に接着等により接合されている。振動体１７は、突起部１１ｂが被駆動体１８側を向くように配置され、被駆動体１８は、永久磁石１４が振動体１７側を向くように配置される。

図２（ａ）は、振動型アクチュエータ１０を駆動するために用いられる第１の振動モード（以下「モードＡ」という）の振動による振動体１７の変形を模式的に示す図である。図２（ｂ）は、振動型アクチュエータ１０を駆動するために用いられる第２の振動モード（以下「モードＢ」という）の振動による振動体１７の変形を模式的に示す図である。

モードＡの振動とモードＢの振動を組み合わせることにより振動型アクチュエータ１０を駆動するための駆動振動を生成することができる。すなわち、モードＡの振動により、一対の突起部１１ｂにはＺ方向（弾性体１１の厚み方向）に往復運動する振動成分が発生する。また、モードＢの振動により、一対の突起部１１ｂにはＸ方向に往復運動する振動成分が発生する。なお、前述の通り、Ｘ方向は、Ｙ方向（一対の突起部１１ｂを結ぶ方向）及びＺ方向の両方向と直交する方向である。よって、モードＡ，Ｂのそれぞれの振動成分を時間的な位相差を有するように発生させることにより、略ＸＺ面内での楕円運動を一対の突起部１１ｂに生じさせることができる。こうして一対の突起部１１ｂに生じた楕円運動により、一対の突起部１１ｂと加圧接触している被駆動体１８に対して一対の突起部１１ｂから摩擦駆動力（推力）が加えられ、振動体１７と被駆動体１８とをＸ方向で相対的に移動させることができる。

図３は、振動型アクチュエータ１０の側面図（Ｘ方向から見た図）である。被駆動体１８を構成する被駆動基材１３は、永久磁石１４が接合される磁石接合部１３ａと、磁石接合部１３ａを挟むように磁石接合部１３ａと一体的に形成された一対の摺動部１３ｂを有する。図３に示す端面形状の通り、磁石接合部１３ａと摺動部１３ｂには、Ｚ方向において一定の段差が設けられている。換言すれば、摺動部１３ｂは、磁石接合部１３ａからＺ方向へ延出するように形成されている。永久磁石１４は、振動体１７及び被駆動基材１３よりもＹ方向の幅が狭く、被駆動基材１３のＹ方向中央部において磁石接合部１３ａに接着されている。振動体１７と被駆動体１８は、被駆動基材１３と弾性体１１が永久磁石１４を挟んでＺ方向において対向するように、且つ、２カ所の摺動部１３ｂと２カ所の突起部１１ｂとがそれぞれ接触するように配置される。

被駆動基材１３は、振動体１７と被駆動体１８を加圧接触させたときに、一対の摺動部１３ｂが磁石接合部１３ａよりも振動体１７に近接する形状に設計されている。また、永久磁石１４は、Ｙ方向において２カ所の突起部１１ｂの中間に配置される。ここで、永久磁石１４は、略Ｚ方向に着磁されている。よって、永久磁石１４による磁気作用によって、振動体１７と被駆動体１８は略Ｚ方向で互いに引き寄せられ、これにより振動体１７と被駆動体１８の間に略Ｚ方向において加圧力が与えられる。このとき、振動型アクチュエータ１０は、Ｙ方向において実質的に対称となる形状を有する。よって、振動体１７と被駆動体１８の間に生じる加圧力は２つの突起部１１ｂで略同一となるため、それぞれの突起部１１ｂが被駆動体１８に与える摩擦駆動力の大きさを等しくすることができる。これにより、２つの突起部１１ｂが被駆動体１８に与える摩擦駆動力の合力をＸ方向に効率的に発生させることができるため、振動型アクチュエータ１０では駆動効率を高めることができる。

図４は、振動型アクチュエータ１０において永久磁石１４によって形成される磁気回路を説明する断面図（ＹＺ断面図）である。図４（ａ）は、突起部１１ｂを含む断面を示しており、図４（ｂ）は、突起部１１ｂを含まない断面を示している。図４（ａ），（ｂ）のそれぞれに、振動体１７及び被駆動体１８とその周辺空間に生じる磁力線Ｉが模式的に示されている。

図４（ａ）に示すように、突起部１１ｂを含む部位において、磁力線Ｉは永久磁石１４の上面から生じて、永久磁石１４の上側に当接する被駆動基材１３の内部を通る。磁力線Ｉは、被駆動基材１３から摺動部１３ｂと当接する弾性体１１の突起部１１ｂ及び永久磁石１４の下方に位置する平板部１１ａを通り、空中を介して永久磁石１４の底面に戻る。永久磁石１４によって弾性体１１の内部に生じる磁力線Ｉの作用により、弾性体１１には永久磁石１４及び被駆動基材１３への吸引作用が生じる。永久磁石１４により生じる磁力線Ｉはほぼ全てが被駆動基材１３及び弾性体１１を通っているため、永久磁石１４の磁力を効果的に吸引作用に利用することができる。

また、図４（ｂ）に示すように、突起部１１ｂを含まず平板部１１ａのみ含む部位では、磁力線Ｉは、永久磁石１４の上面から生じて、永久磁石１４の上側に当接する被駆動基材１３の内部を通る。磁力線Ｉは、被駆動基材１３から空中を介して永久磁石１４の下方に位置する平板部１１ａを通り、再度、空中を介して永久磁石１４の底面に戻る。よって、図４（ａ）と同様に、永久磁石１４によって弾性体１１内部に生じる磁力線Ｉの作用により、弾性体１１には永久磁石１４及び被駆動基材１３への吸引作用が生じる。このように、永久磁石１４を挟むように被駆動基材１３及び弾性体１１を配置することにより、永久磁石１４の磁力を効果的に吸引作用に利用することができる。

こうして永久磁石１４によって生じる被駆動基材１３と弾性体１１との間の吸引作用により、互いに接触している摺動部１３ｂと突起部１１ｂとの間に所望の加圧力を生じさせることができる。このとき、振動体１７及び被駆動体１８の周辺空間への磁束の漏れが殆ど生じていないことから、永久磁石１４の磁力を効率的に加圧力として作用させることができる。よって、永久磁石１４の小型化が可能となることで、被駆動体１８の軽量化とコスト軽減を図ることができる。

また、前述したように振動型アクチュエータ１０はＹ方向において略対称となる形状を有することから、磁力線ＩもＹ方向対称となるように生じている。これにより、２カ所ある摺動部１３ｂと突起部１１ｂとの２カ所の接触部のそれぞれに生じる加圧力の大きさを等しくすることができるため、それぞれの突起部１１ｂが被駆動体１８に与える摩擦駆動力の大きさを等しくすることができる。以上の説明の通り、振動型アクチュエータ１０では、小型化を図ることができると共に、簡素な構成でありながら所望の加圧力を発生させることができることで、所望の発生力を得ることができる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータ２０の概略構成を示す断面図である。振動型アクチュエータ２０は、振動体２７及び被駆動体２８を有する。振動体２７は、弾性体２１及び圧電素子２２を有し、弾性体２１には突起部２１ｂが形成されている。振動体２７は、第１実施形態で説明した振動体１７と同じ（弾性体２１及び圧電素子２２はそれぞれ弾性体１１及び圧電素子１２と同じ）であるため、ここでの説明を省略する。また、被駆動体２８は、被駆動基材２３と、永久磁石２４とを有する。永久磁石２４は、第１実施形態で説明した永久磁石１４と同じである。

被駆動基材２３は、側面形状が単純な矩形となっている点で、第１実施形態で説明した被駆動基材１３と異なる。なお、弾性体２１及び被駆動基材２３に求められる磁気特性や機械的特性は、第１実施形態で説明した弾性体１１及び被駆動基材１３と同様であるため、ここでの説明を省略する。振動型アクチュエータ２０の構成は、Ｚ方向において永久磁石１４の厚みよりも突起部２１ｂの高さが高く、振動体２７と被駆動体２８の相対的な移動に支障が生じない（振動体２７と被駆動体２８との間に不要な接触が生じない）場合に採用することができる。振動型アクチュエータ１０で得られる効果は、振動型アクチュエータ２０でも同様に得ることができることは言うまでもない。

＜第３実施形態＞
振動型アクチュエータの仕様は、使用目的に応じて設計される。例えば、第１実施形態で説明した振動型アクチュエータ１０に対して、高速駆動性能は求められず、大きな発生力が求められる場合には、振動体１７と被駆動体１８との間の加圧力をより大きくする必要がある。加圧力をより大きく１つの方法として、弾性体１１の平板部１１ａと被駆動基材１３の摺動部１３ｂとの間隔を狭くする方法がある。

図６は、本発明の第３実施形態に係る振動型アクチュエータ３０の概略構成を示す側面図である。振動型アクチュエータ３０は、振動体３７及び被駆動体３８を有する。振動体３７は、弾性体３１及び圧電素子３２を有する。被駆動体３８は、被駆動基材３３及び永久磁石３４を有する。圧電素子３２及び永久磁石３４はそれぞれ、第１実施形態で説明した圧電素子１２及び永久磁石１４と同じであるため、ここでの説明を省略する。弾性体３１及び被駆動基材３３に求められる磁気特性や機械的特性は、第１実施形態で説明した弾性体１１及び被駆動基材１３と同様であるため、ここでの説明を省略する。

弾性体３１は、略矩形平板状の平板部３１ａと、平板部３１ａのＹ方向端に設けられた一対の突起部３１ｂを有する。平板部３１ａは、第１実施形態で説明した弾性体１１の平板部１１ａと同じであり、一対の突起部３１ｂは、第１実施形態で説明した一対の突起部１１ｂよりも突出長さが短い（Ｚ方向での高さが低い）点で、一対の突起部１１ｂと相違している。これは、高速駆動性能が求められない場合には、突起部３１ｂに発生させる振動変位は小さくても構わないからである。また、被駆動基材３３は、Ｚ方向における磁石接合部３３ａと摺動部３３ｂとの段差が大きくなっている点で、第１実施形態で説明した被駆動基材１３と相違する。被駆動基材３３にこのようなＺ方向での段差を設けることにより、永久磁石３４の配置を可能にすると共に、摺動部３３ｂを弾性体３１の平板部３１ａに近づけることができる。こうして、平板部３１ａと摺動部３３ｂの間隔を狭めることにより、永久磁石３４の磁気により平板部３１ａと摺動部３３ｂとの間に生じる吸引力を増大させて大きな加圧力を得ることができ、ひいては大きな発生力を得ることができる。

＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体４７の概略構成を示す斜視図である。振動体４７は、弾性体４１及び圧電素子４２を有する。圧電素子４２は、第１実施形態で説明した圧電素子１２と同じである。弾性体４１は、平板部４１ａと、平板部４１ａのＹ方向端においてＸ方向に沿ってＺ方向に突出するように形成された一対の側壁部４１ｃと、側壁部４１ｃの上端面から更にＺ方向に突出するように形成された突起部４１ｂとを有する。側壁部４１ｃは、不図示の被駆動体とは非接触となる高さに設計されている。突起部４１ｂは、側壁部４１ｃのそれぞれに、２カ所ずつ形成されている。つまり、一対の側壁部４１ｃに二対の突起部４１ｂが形成されている。突起部４１ｂを４カ所とすることで、突起部４１ｂと摺動部３３ｂとの接触面積を増やして、互いの摺動により生じる摩耗を減らすことができる。また、突起部４１ｂを複数の対とすることで、一対であるよりも加圧力を増やすことができる。但し、このことは、一対の側壁部４１ｃに一対の突起部４１ｂを形成した構成を排除するものではない。

上述した第３実施形態では、突起部３１ｂの高さを低くすると共に被駆動基材３３の磁石接合部３３ａと摺動部３３ｂにＺ方向で大きな段差を設けることにより、弾性体３１の平板部３１ａと被駆動基材３３の摺動部３３ｂとの間隔を狭くした。これに対して、振動体４７と第２実施形態で説明した被駆動体２８を組み合わせることにより、永久磁石２４の配置を可能にすると共に、側壁部４１ｃにより平板部４１ａと被駆動基材２３の間隔を狭めることができる。よって、突起部４１ｂと被駆動基材２３との間に十分な加圧力を生じさせることが可能な振動型アクチュエータを実現することができる。

＜第５実施形態＞
図８（ａ）は、本発明の第５実施形態に係る振動型アクチュエータ５０の概略構成を示す斜視図である。図８（ｂ）は、振動型アクチュエータ５０の側面図（Ｘ方向から見た図）である。振動型アクチュエータ５０は、振動体５７及び被駆動体５８を有する。振動体５７は、弾性体５１及び圧電素子５２を有する。被駆動体５８は、被駆動基材５３及び永久磁石５４を有する。永久磁石５４は、第１実施形態で説明した永久磁石１４と同じである。弾性体５１及び被駆動基材５３に求められる磁気特性や機械的特性は、第１実施形態で説明した弾性体１１及び被駆動基材１３と同様であるため、ここでの説明を省略する。

弾性体５１は、平板部５１ａと、平板部５１ａのＹ方向端（幅方向端）の一方に形成された１つの突起部５１ｂを有する。被駆動基材５３は、磁石接合部５３ａと、磁石接合部５３ａから一方のＹ方向へ延出する摺動部５３ｂと、磁石接合部５３ａから他方のＹ方向へ延出した後に振動体５７に対して組み付けられた状態で振動体５７側へ延出する延出部５３ｃとを有する。

振動型アクチュエータ５０でも、永久磁石５４による磁気作用により、被駆動基材５３と弾性体５１の間に所望の加圧力を発生させて、摺動部５３ｂと突起部５１ｂとを加圧接触させる。このとき、振動型アクチュエータ５０では特に、平板部５１ａと延出部５３ｃとの間に強い吸引力が生じ、この吸引力が突起部５１ｂと摺動部５３ｂにおいて加圧力として作用する。その際に、振動体５７及び被駆動体５８は、平板部５１ａと延出部５３ｃとが接触せずに所望の間隙（ギャップ）を保つように配置される。このような配置を実現するために、振動体５７及び被駆動体５８はそれぞれ、独立した不図示の支持部材により、少なくともそれぞれがＸ軸回りに回転することができないように支持される。振動型アクチュエータ１０で得られる効果は、振動型アクチュエータ５０でも同様に得ることができる。

＜第６実施形態＞
図９（ａ）は、本発明の第６実施形態に係る振動型アクチュエータ６０の概略構成を示す側面図（Ｘ方向から見た図）である。図９（ｂ）は、振動型アクチュエータ６０を構成する振動体６７の概略構成を示す斜視図である。振動型アクチュエータ６０は、振動体６７及び被駆動体６８を有する。振動体６７は、弾性体６１及び圧電素子６２を有する。被駆動体６８は、被駆動基材６３及び２つの永久磁石６４を有する。２つの永久磁石６４はそれぞれ、第１実施形態で説明した永久磁石１４と同じであり、被駆動基材６３は、第２実施形態で説明した被駆動基材２３と同じである。被駆動基材６３に求められる磁気特性や機械的特性は、第１実施形態で説明した弾性体１１及び被駆動基材１３と同様であるため、ここでの説明を省略する。

弾性体６１は、平板部６１ａと、平板部６１ａのＹ方向中央においてＸ方向に所定の間隔で設けられた２つの突起部６１ｂを有する。振動体６７は、Ｘ方向及びＹ方向の各方向において略対称形状となっている。振動体６７には、圧電素子６２に所定の交流電圧を印加することにより、突起部６１ｂをＺ方向に往復運動させる一次の面外曲げ振動モードの振動と、突起部６１ｂをＸ方向に往復運動させる二次の面外曲げモードの振動とが所定の位相差で励起される。これにより、突起部６１ｂに略ＺＸ面内での楕円運動を生じさせて、振動体５７と被駆動体５８をＸ方向に相対的に移動させることができる。

振動型アクチュエータ６０は、２つの突起部６１ｂが被駆動基材６３のＹ方向の略中央部に接触し、Ｙ方向において２つの永久磁石６４の略中央に２つの突起部６１ｂが位置するように構成されている。よって、永久磁石６４による磁気作用により、弾性体６１の平板部６１ａと被駆動基材６３の間に所望の加圧力を発生させて、被駆動基材６３と２つの突起部６１ｂとを加圧接触させることができる。このとき、振動型アクチュエータ６０では、２つの永久磁石６４を備えているために、平板部６１ａと被駆動基材６３の間に大きな加圧力を発生させることができる。なお、突起部６１ｂの高さと永久磁石６４の厚みは、所望する特性に応じて設計される。振動型アクチュエータ１０で得られる効果は、振動型アクチュエータ６０でも同様に得ることができる。

＜第７実施形態＞
第７実施形態では、第１実施形態で説明した振動体１７を備える電子機器の一例としての撮像装置について説明する。図１０（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、振動型駆動装置６２０，６４０を有するレンズ鏡筒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つの振動型駆動装置６２０，６４０によってそれぞれ、第２レンズ群３２０，第４レンズ群３４０の駆動が行われる。

振動型駆動装置６２０の詳細な構成は不図示であるが、振動型駆動装置６２０は、第１実施形態で説明した振動体１７と、円環状の被駆動体と、振動体１７の圧電素子１２に駆動信号を印加する駆動回路を有する。被駆動体は、ラジアル方向が光軸と略直交するように、レンズ鏡筒７４０内に配置される。被駆動体は、円環状の被駆動基材及び円環状の永久磁石を有する。永久磁石は、被駆動基材と同心となるように被駆動基材の略中央に接着剤を用いて接合されている。被駆動基材は、レンズ鏡筒７４０内に配置された状態で、光軸と略直交する摺動面を有する。被駆動基材の摺動面とは、被駆動基材において永久磁石が接合されている面において永久磁石を挟む内径側の円環状領域と外径側の円環状領域である。例えば、３つの振動体１７が、それぞれの突起部１１ｂが被駆動基材の摺動面と加圧接触し、光軸を中心とする円の接線方向に被駆動基材に対して摩擦駆動力（推力）を与えるように、光軸を中心とする円周上に等間隔で円環状の基台に固定される。なお、突起部１１ｂと被駆動基材の摺動面とを光軸方向において加圧接触させるための加圧力は、永久磁石による磁気作用によって得られる。また、振動体１７の駆動方法については、説明済みであるため、ここでの説明を省略する。このような構成により、振動型駆動装置６２０では、被駆動体を光軸回りに回転させ、不図示のギア等を介して被駆動体の回転出力を光軸方向での直進運動に変換することによって、第２レンズ群３２０を光軸方向に移動させる。振動型駆動装置６４０は、振動型駆動装置６２０と同様の構成を有することにより、第４レンズ群３４０を光軸方向に移動させる。

図１０（ｂ）は、撮像装置７００の概略構成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は、光学像を電気信号に変換して出力し、その出力は、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、振動型駆動装置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、振動型駆動装置６２０は第２レンズ群３２０を光軸方向に移動させ、振動型駆動装置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。

振動型駆動装置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、振動型駆動装置６２０の駆動にフィードバックされる。同様に、振動型駆動装置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、振動型駆動装置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。

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に振動型アクチュエータを用いた場合、レンズ群を停止させた状態でも大きな保持力が維持される。これにより、レンズ鏡筒や撮像装置本体に外力が作用しても、レンズ群にずれが生じることを抑制することができる。

ここでは、円環状の被駆動体を有する振動型駆動装置６２０，６４０を用いてレンズ群を光軸方向に移動させる例について説明したが、振動型アクチュエータ（振動体）を用いてレンズ群を光軸方向に移動させる構成は、これに限られない。例えば、振動体１７は被駆動体１８を直線的に駆動することができる。よって、レンズを保持した保持部材を被駆動体に取り付け、レンズの光軸方向と被駆動体の駆動方向とが略平行となる構成とすることによって、レンズ群を光軸方向に移動させて、レンズ群を位置決めすることができる。また、レンズ鏡筒に手ぶれ補正用レンズが内蔵される場合に、手ぶれ補正用レンズを光軸と略直交する面内の任意の方向に移動させる手ぶれ補正ユニットに、振動体１７を用いることができる。その場合、光軸方向と略直交する面内において直交する２方向にレンズ保持部材を移動させることができるように、レンズ保持部材を駆動する１又は複数の振動体１７を配置する。手ぶれ補正ユニットは、手ぶれ補正用レンズを駆動する構成に代えて、撮像装置の本体に内蔵される撮像素子７１０を光軸と直交する面内の任意の方向に移動させる構成としてもよい。

なお、ここでは、振動型アクチュエータ１０を用いた電子機器として、撮像装置７００を取り上げたが、振動型アクチュエータ１０は、その他の電子機器への適用が可能である。例えば、振動型アクチュエータ１０は、Ｘ−Ｙステージの駆動源に用いることができる。また、撮像装置７００では、振動型アクチュエータ１０を用いて回転駆動力を取り出す構成とした。このような振動型アクチュエータ１０を用いた回転駆動力は、例えば、画像形成装置の感光ドラム等の駆動や多関節ロボットにおけるアームの回転駆動等に適用することができる。

＜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。更に、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。

１０，２０，３０，５０，６０ 振動型アクチュエータ
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 弾性体
１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ 突起部
１２，２２，３２，４２，５２，６２ 圧電素子
１３，２３，３３，５３，６３ 被駆動基材
１４，２４，３４，５４，６４ 永久磁石
１７，２７，３７，４７，５７，６７ 振動体
１８，２８，３８，５８，６８ 被駆動体
４１ｃ 側壁部
５３ｃ 延出部
７００ 撮像装置

Claims (8)

1. 振動体と被駆動体とを加圧接触させ、前記振動体に励起した駆動振動により前記振動体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、
   前記振動体は、
   強磁性材料からなる平板状の弾性体と、
   前記弾性体の一方の面に接合される電気−機械エネルギ変換素子と、
   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設けられた少なくとも１つの突起部とを有し、
   前記被駆動体は、
   強磁性材料からなり、前記振動体と前記突起部の先端で加圧接触する被駆動基材と、
   前記被駆動基材に接合された永久磁石とを有し、
   前記被駆動基材と前記弾性体は、前記永久磁石を挟んで前記弾性体の厚み方向において対向するように配置され、
   前記永久磁石は前記弾性体の厚み方向に着磁され、前記弾性体および前記被駆動基材に対する前記永久磁石の磁気作用により前記弾性体の厚み方向において前記突起部と前記被駆動基材が加圧接触していることを特徴とする振動型アクチュエータ。
2. 前記被駆動基材は、前記永久磁石が接合される磁石接合部と、前記突起部と接触する摺動部とを有し、前記磁石接合部よりも前記摺動部が前記弾性体に近接するように前記磁石接合部と前記摺動部とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
3. 前記振動体と前記被駆動体を加圧接触させる加圧方向および前記振動体と前記被駆動体との相対的な移動方向の両方向とに直交する方向での前記弾性体の端部に１つ又は複数の前記突起部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータ。
4. 前記振動体と前記被駆動体を加圧接触させる加圧方向および前記振動体と前記被駆動体との相対的な移動方向の両方向とに直交する方向での前記弾性体の端部にはそれぞれ前記被駆動体に向けて突出する側壁部が設けられ、
   前記側壁部のそれぞれの端面に前記突起部が１つずつ設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
5. 前記振動体と前記被駆動体を加圧接触させる加圧方向および前記振動体と前記被駆動体との相対的な移動方向の両方向とに直交する方向における一方の端部では、前記弾性体に前記突起部が設けられ、
   前記両方向と直交する方向における他方の端部では、前記弾性体との間に所定の間隙が形成されるように前記振動体へ向けて延出する延出部が前記被駆動基材に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータ。
6. 前記振動体と前記被駆動体を加圧接触させる加圧方向および前記振動体と前記被駆動体との相対的な移動方向の両方向と直交する方向での前記弾性体の略中央に前記突起部が設けられ、
   ２つの前記永久磁石が、前記両方向と直交する方向で前記突起部を挟んで対向するように前記被駆動基材に接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータ。
7. 前記弾性体と前記被駆動体はそれぞれ、前記振動体と前記被駆動体を加圧接触させる加圧方向および前記振動体と前記被駆動体との相対的な移動方向の両方向と直交する方向について略対称となる形状を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
8. 請求項１乃至７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を構成する被駆動体と被駆動体のうち前記振動型アクチュエータの駆動によって移動する部位に接合されて、前記振動型アクチュエータの駆動によって所定の位置に移動して位置決めされる部材と、を備えることを特徴とする電子機器。