JP2017195743A - 振動型アクチュエータ、レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動体に励起される振動が抑制されないように振動体を保持部材に保持すると共に振動体と保持部材との接着部の信頼性を高める。【解決手段】振動型アクチュエータは、振動体１０、振動体１０と加圧接触する被駆動体４と、振動体１０を保持する保持部材１１とを備える。保持部材１１は、振動体１０を位置決めする位置決めダボ１１ｄ、振動体１０と当接する第１の当接部１１ｂ及び第２の当接部１１ｃを含む保持部１１ａを有する。振動体１０は、位置決めダボ１１ｄと嵌合する位置決め穴１ｄ、第１の当接部１１ｂと当接する第１の変位部１ｂ及び第２の当接部１１ｃと当接する第２の変位部１ｃを有する。振動体１０に振動を励起したときに、第２の変位部１ｃよりも振動変位の小さい第１の変位部１ｂが第１の当接部１１ｂと当接する面積を、第２の変位部１ｃが第２の当接部１１ｃと当接する面積よりも大きくする。【選択図】図５

Description

本発明は、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レンズ鏡筒及び撮像装置に関する。

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、電気−機械エネルギ変換素子に交流電圧を印加して振動体に振動を励起すること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が知られている。振動型アクチュエータでの振動体と被駆動体の相対移動は、例えば、デジタルカメラ等の撮像装置では、像ぶれ補正レンズやオートフォーカスレンズの駆動機構に応用されている。

振動型アクチュエータとして、位相の異なる２相の交流電圧を電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子に、印加することにより、振動体の表面に設けられた突起部に楕円運動を生じさせる構造を有するものが知られている。この振動型アクチュエータでは、被駆動体を突起部と加圧接触させて突起部の先端に楕円運動を生じさせる。これにより、被駆動体は突起部から摩擦駆動力を受け、振動体と被駆動体とが所定の方向に相対的に移動することができる（特許文献１，２参照）。特許文献１には、振動体に支持部（接合部）が設けられ、支持部で振動体を保持する保持部材が記載されている。特許文献２には、保持部材に固定される固定部から延出する張り出し部が大きく振動することで張り出し部に振動エネルギを蓄えさせ、固定部への振動エネルギの集中を避ける構成が記載されている。

特許第５７７３９００号公報 特許第５６６９４４４号公報

振動型アクチュエータにおいて、振動体が保持部材に保持（固定）されたときに振動体の突起部に楕円運動を効率よく発生させるためには、振動体での振動の励起が阻害されないように振動体を保持する必要がある。そのためには、できるだけ振動振幅の小さい部位で振動体を保持することが望まれる。一方、振動体を確実に保持するためには、振動体において保持部材に固定される部位の範囲（面積）を広くすることが望ましい。しかし、振動体において振動は殆ど発生していない部位を保持部材に固定しても、その周辺では振動が発生している。そのため、広い範囲で振動体を保持部材に固定してしまうと、振動体の振動が抑制されてしまい、突起部に所望の楕円運動が発生しなくなることで、性能低下や動作不良が生じてしまう。上記従来技術では、振動体において保持部材に保持される部位の範囲が特定されておらず、振動体に励起される振動が抑制されるおそれがある。

本発明は、振動体に励起される振動が抑制されないように振動体が保持部材に保持されると共に、振動体と保持部材との接着部の信頼性を高めることができる振動型アクチュエータ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、前記振動体と加圧接触する被駆動体と、前記振動体を保持する保持部材と、を備える振動型アクチュエータであって、前記保持部材は、前記振動体と当接する第１の当接部と、前記振動体と当接する第２の当接部と、前記振動体を位置決めする位置決め部と、を含む保持部を有し、前記振動体は、前記第１の当接部と当接する第１の変位部と、前記第２の当接部と当接する第２の変位部と、前記位置決め部と嵌合する被位置決め部と、を含む被保持部を有し、前記第１の変位部の変位は前記第２の変位部の変位より小さく、前記第１の当接部の面積は前記第２の当接部の面積より大きいことを特徴とする。

本発明によれば、振動型アクチュエータにおいて、振動体に励起される振動が抑制されないように振動体が保持部材に保持され、且つ、振動体と保持部材との接着部の信頼性を高めることができる。

本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータに共通する振動体及び被駆動体の概略構成を示す図である。 振動体に励起される振動モードを説明する図である。 振動体に生じる振動を模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータを備えるＡＦレンズ駆動機構の概略構成を示す側面図である。 振動体と保持部材の構造を示す斜視図である。 振動体が保持部材に固定された状態を示す平面図と断面図である。 振動体が保持部材に固定された状態を示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体と保持部材の分解斜視図である。 図８に示す振動体が保持部材に固定された状態を示す平面図と断面図である。 図８に示す振動体に生じる振動を模式的に示す側面図である。 本発明の第３実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体と保持部材の分解斜視図である。 図１１に示す振動体が保持部材に固定された状態を示す平面図と断面図である。 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と保持部材の分解斜視図である。 図１３に示す振動体が保持部材に固定された状態を示す平面図と断面図である。 図１３に示す振動体に生じる振動を模式的に示す正面図である。

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。図１（ａ）は、本発明に係る振動型アクチュエータに共通する振動体１０及び被駆動体４の概略構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は、振動体１０を構成する圧電素子２の電極構造を示す平面図である。振動体１０は、弾性体１、圧電素子２及び突起部３を備える。説明の便宜上、図１（ａ）に示すように互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定める。Ｘ軸方向は、２つの突起部３を結ぶ方向であり、後述するように、振動体１０と被駆動体４とが相対的に移動する方向である。Ｚ軸方向は、弾性体１の厚み方向であり、また、弾性体１からの突起部３の突出方向であり、更に、振動体１０と被駆動体４とを加圧接触させるための加圧方向でもある。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の両方向と直交する方向であり、本実施形態では、振動体１０として略矩形の形状を有するものを取り上げているため、振動体１０の幅方向となる。

弾性体１は、ステンレス材等の金属材料からなり、平板状で略矩形の形状を有する。弾性体１の厚み方向の一方の面には、電気−機械エネルギ変換素子の一例である平板状で略矩形の形状を有する圧電素子２が接着剤を用いて接合されている。弾性体１において圧電素子２が接合されている面の反対側の面には、複数の（ここでは２つの）突起部３が設けられている。なお、本実施形態では、弾性体１及び圧電素子２として平面形状が略矩形のものを示しているが、これに限定されるものではなく、突起部３に後述するＺＸ面内での楕円運動を生じさせることができる限りにおいて、弾性体１と圧電素子２の平面形状は限定されない。また、突起部３の形状として角柱状のものを示しているが、これは、突起部３を模式的に示したものであり、以降の説明では、突起部３として、弾性体１と一体的に形成された略円筒状の形状を有するものを取り上げる。

圧電素子２は、圧電セラミックスの厚み方向の一方の面にＸ軸方向に分かれた２つの電極Ａ１，Ａ２が設けられると共に、不図示の他方の面に１つの共通電極（全面電極）が設けられた構造を有する。圧電セラミックスは、厚み方向（Ｚ軸方向）で分極処理されている。電極Ａ１，Ａ２のそれぞれに交流電圧Ｖ１，Ｖ２を印加することによって圧電素子２に励起した振動変位により、振動体１０に２つの振動モードの振動を発生させる。

図２（ａ）は、振動体１０に発生させる第１の振動モードの振動を説明する模式図である。図２（ｂ）は、振動体１０に発生させる第２の振動モードの振動を説明する模式図である。なお、図２では、振動体１０の形状に対して振動変位を誇張して示しており、また、突起部３として、円筒状で先端面に接触部３ａを有するものを示している。

圧電素子２の電極Ａ１，Ａ２に逆相の交流電圧Ｖ１，Ｖ２を印加すると、図２（ａ）に示されるように、Ｘ軸方向の２次の曲げ振動モードの振動が振動体１０に励起される。２次の曲げ振動モードでは、Ｘ軸方向に３つの節１０ａ，１０ｂ，１０ｃと２つの腹１０ｆ，１０ｇが現れる。３つの節１０ａ，１０ｂ，１０ｃのそれぞれの節線は、Ｘ軸と略直交すると共にＹ軸と略平行であり、節１０ａ，１０ｂ，１０ｃでは２次の曲げ振動モードによるＺ軸方向での振動（変位）は非常に小さい。突起部３に設けられた接触部３ａは、節１０ａ，１０ｃの節線上に位置しており、よって、２次の曲げ振動モードによってＺ軸方向には殆ど振動しないが、Ｘ軸方向には振動する。したがって、振動体１０に２次の曲げ振動モードが励起されると、接触部３ａにＸ軸方向の振動が発生する。以下、接触部３ａがＸ軸方向のみ振動するモードを「送りモード」と称呼する。

圧電素子２の２つの電極Ａ１，Ａ２に同相の交流電圧Ｖ１，Ｖ２を印加すると、図２（ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向の１次の曲げ振動モードの振動が振動体１０に励起される。１次の曲げ振動モードは、Ｙ軸方向に２つの節１０ｄ，１０ｅと１つの腹１０ｈを有する。２つの節１０ｄ，１０ｅのそれぞれの節線は、Ｙ軸と略直交すると共にＸ軸と略平行であり、節１０ｄ，１０ｅでは１次の曲げ振動モードによるＺ軸方向での振動（変位）は非常に小さい。これに対して、腹１０ｈではＺ軸方向に大きな振動が生じる。そして、突起部３に設けられた接触部３ａは腹１０ｈ上に位置しており、よって、１次の曲げ振動モードによってＺ軸方向に大きく振動する。したがって、振動体１０に１次の曲げ振動モードが励起されると、接触部３ａにＺ軸方向の振動が発生する。以下、接触部３ａがＺ軸方向にのみ振動するモードを「突き上げモード」と称呼する。

１次の曲げ振動モードと２次の曲げ振動モードとを組み合わせることにより、図３に示すように、接触部３ａにＺＸ面内での楕円運動を生じさせることができる。なお、図３についての詳細については後述する。また、圧電素子２に印加する交流電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数を変えることによって、接触部３ａの楕円運動における楕円比を保持しながら、楕円軌跡の大きさ（振動の大きさ）を変えることができる。圧電素子２に印加する交流電圧の周波数を振動体１０の共振周波数（ｆｒ）に近付けるにしたがって楕円運動の楕円軌跡の大きさは大きくなり、これに伴って振動体１０と被駆動体４との相対的な移動速度が速くなる。逆に、圧電素子２に印加する交流電圧Ｖ１，Ｖ２の周波数を振動体１０の共振周波数から遠ざけるにしたがって楕円運動の楕円軌跡の大きさは小さくなり、これに伴って振動体１０と被駆動体４との相対的な移動速度は遅くなる。なお、振動体１０の駆動周波数は、特に限定されるものではないが、例えば、数十Ｈｚ〜百数十ｋＨｚで駆動される。

圧電素子２に印加する交流電圧Ｖ１，Ｖ２の位相を変えることによって、接触部３ａに生じる楕円運動の楕円比を変えることができる。例えば、位相差を０度とした場合、電極Ａ１，Ａ２には同位相の交流電圧が印加されることになるため、接触部３ａには突き上げモードの振動が励起される。また、位相差を１８０度とした場合、電極Ａ１，Ａ２には逆位相の交流電圧が印加されるため、接触部３ａには送りモードの振動が励起される。よって、０度と１８０度の間で位相差を変えると、突き上げモードであるＺ軸方向の振幅と送りモードであるＸ軸方向の振幅比を変えることができ、設定された位相差に応じた楕円比の楕円運動を接触部３ａに生じさせることができる。

図３は、振動体１０に生じる振動を模式的に示す側面図（Ｙ方向から見た図）である。ここでは、振動体１０として、圧電素子２が接合される弾性体１の略矩形の平板部１ｆのＸ軸方向端に、不図示の保持手段に対して固定される被保持部１ａが腕部１ｅを介して設けられた構成を示している。被保持部１ａからＸ軸方向に延出するように第１の変位部１ｂと第２の変位部１ｃとが形成されており、これらの詳細な構造は後述する図５に示されている。被保持部１ａは、振動体１０に励起された振動の節となる位置に設けられる。

振動体１０の接触部３ａが楕円運動を行わないときの振動体１０のＺ軸方向での位置を「基準位置Ｌ」と規定する。接触部３ａに楕円運動が励起されても、被保持部１ａは殆ど変位しない。一方、基準位置Ｌからの第１の変位部１ｂと第２の変位部１ｃの振動変位は共に被保持部１ａの振動変位よりも大きい。また、第１の変位部１ｂと第２の変位部１ｃのそれぞれの基準位置Ｌからの振動変位を比較すると、相対的に接触部３ａに近い第２の変位部１ｃの方が大きい。先に取り上げた特許文献２に記載されているように、第２の変位部１ｃが被保持部１ａよりも大きく変位することで、第２の変位部１ｃに振動エネルギを蓄えさせ、被保持部１ａへの振動エネルギの集中を避けることができる。こうして、被保持部１ａの振動変位を抑制することで、被保持部１ａが後述する保持部材１１（図５参照）の保持部１１ａに保持（固定）されたときに、振動体１０の振動エネルギが保持部１１ａから消散することを防ぐことが可能となる。なお、被保持部１ａの位置に振動の節を位置付けることも可能であり、これによって、被保持部１ａの振動変位を抑制することができる。

ここで、図３に示した振動体１０を用いたＡＦ（オートフォーカス）レンズ駆動機構について説明する。ＡＦレンズ駆動機構は、撮像装置の本体部（ボディ）に対して着脱自在又は一体的に設けられたレンズ鏡筒（交換レンズ）に装備される。レンズ鏡筒は、ＡＦレンズ駆動機構以外に、周知のズーム機構や像ぶれ補正機構を備えることができる。撮像装置の本体部は、レンズ鏡筒を通過した光が結像する撮像素子（ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサ等）を備えており、撮像素子は被写体の光学像を電気信号に変換する。撮像素子から出力される電気信号は、本体部に設けられた信号処理手段によりデジタル信号からなる画像データに変換され、生成された画像データは半導体メモリ等の記憶手段に記憶される。なお、撮像装置の本体部については周知の構成を適用することができ、よって、より詳細な説明は省略する。

図４は、ＡＦレンズ駆動機構の概略構成を示す側面図（Ｙ軸方向から見た図）である。ＡＦレンズ駆動機構は、被駆動体４、振動体ユニット１２１、連結部材１５及びＡＦレンズ１２０を備える。振動体ユニット１２１は、振動体１０、保持部材１１、加圧部材１２、付勢部材１３及び保持枠１４を有する。なお、ＡＦレンズ駆動機構について、図示の通りに設定されたＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、図１乃至図３で振動体１０に設定された各軸方向と対応している。振動体ユニット１２１と被駆動体４とによって、第１実施形態に係る振動型アクチュエータが構成され、振動型アクチュエータにおいては、後述の通りに振動体ユニット１２１が被駆動体４に対して相対的にＸ軸方向に移動可能となっている。ＡＦレンズ駆動機構では、振動型アクチュエータの出力である振動体ユニット１２１のＸ軸方向での直線移動を駆動力として、ＡＦレンズ１２０をＸ軸方向に移動させる。

振動体１０（図３に示した弾性体１を有する）は、Ｘ軸方向端において保持部材１１に保持されている。なお、保持部材１１によって振動体１０を保持する構成の詳細については後述する。付勢部材１３は、例えば圧縮バネ等であり、一端は保持枠１４に保持され、他端は加圧部材１２に当接している。付勢部材１３によって矢印Ａで示されるＺ軸方向に加圧部材１２を介して振動体１０が被駆動体４に対して押圧されることで、振動体１０の２つの突起部３の先端面に設けられた接触部３ａが被駆動体４に対して加圧接触する。

ＡＦレンズ１２０は、光軸ＯＬがＸ軸と略平行となるように連結部材１５を介して保持枠１４に結合されている。被駆動体４は、Ｘ軸方向に延在するように不図示のレンズ鏡筒部材に固定されている。振動体１０の圧電素子２に所定の周波数と位相差を有する交流電圧Ｖ１，Ｖ２が印加されることで接触部３ａに励起される楕円運動によって、接触部３ａは被駆動体４に対して摩擦駆動力を与える。被駆動体４が固定されているため、接触部３ａが受ける反力によって振動体ユニット１２１がＸ軸方向に移動し、これに伴って、ＡＦレンズ１２０が光軸方向に駆動される。なお、詳細は後述するが、保持部材１１には振動体１０を固定するための円柱状の位置決め部である位置決めダボ１１ｄが設けられている。位置決めダボ１１ｄと被駆動体４とのＺ軸方向のクリアランスを「クリアランスＣ」と規定すると、クリアランスＣは、接触部３ａに楕円運動を生じさせたときでも位置決めダボ１１ｄが被駆動体４に接触しない距離に設定される。

図５は、振動体１０と保持部材１１の構造を示す斜視図である。振動体１０は、図３に示したものと同じである。振動体１０は、弾性体１の平板部１ｆからＸ軸方向に延出する腕部１ｅと、腕部１ｅに連結された連結部を介して設けられた被保持部１ａと、被保持部１ａからＸ軸方向に延出する第１の変位部１ｂ及び第２の変位部１ｃを有する。被保持部１ａの中央部には、位置決めダボ１１ｄと嵌合される被位置決め部としての位置決め穴１ｄが設けられている。被保持部１ａの範囲は、位置決め穴１ｄの周囲であって、後述する図７において接着剤Ｂにより位置決めダボ１１ｄと接合される範囲である。位置決め穴１ｄは、保持部材１１に設けられている位置決めダボ１１ｄに嵌合される。保持部材１１のＸ軸方向両端には、振動体１０を保持する保持部１１ａが設けられている。保持部１１ａの上面には、振動体１０に設けられた位置決め穴１ｄと嵌合する位置決めダボ１１ｄが、Ｚ軸方向を振動体１０側に向けて突出するように設けられている。保持部１１ａの上面は、振動体１０（弾性体１）の第１の変位部１ｂと当接する第１の当接部１１ｂと、第２の変位部１ｃと当接する第２の当接部１１ｃを有する。

第１の変位部１ｂの一部が第１の当接部１１ｂと当接し、第２の変位部１ｃの一部が第２の当接部１１ｃと当接し、被保持部１ａが保持部１１ａの上面の位置決めダボ１１ｄの周囲と当接するように、位置決め穴１ｄと位置決めダボ１１ｄとが嵌合される。そして、図７を参照して後述するように、位置決め穴１ｄから突出した位置決めダボ１１ｄの周囲において、接着剤により、被保持部１ａ及び位置決め穴１ｄと位置決めダボ１１ｄと接着されることで、振動体１０は保持部材１１に対して位置決めされ、固定される。

図６（ａ）は、振動体１０が保持部材１１に保持された状態を示す平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す矢視Ａ−Ａの断面図である。振動体１０の１つの位置決め穴１ｄは、位置決めダボ１１ｄと略全周で嵌合する形状を有するが、別の１つの位置決め穴１ｄは、Ｘ軸方向を長径とする長穴状となっている。これにより、保持部材１１に対して振動体１０をＸ軸方向で位置決めした際に、Ｘ軸方向において振動体１０に不要な撓みが生じることを防止することができる。保持部材１１による振動体１０の保持には接着剤が用いられる。接着剤の塗布領域については、図７を参照して後述する。

図６（ａ）には、第１の当接部１１ｂと第１の変位部１ｂとが当接する領域である当接領域Ｘ１と、第２の当接部１１ｃと第２の変位部１ｃとが当接する当接領域Ｘ２が斜線枠で示されている。当接領域Ｘ１の面積は当接領域Ｘ２の面積よりも大きい。このように、本実施形態では、第１の変位部１ｂが保持部材１１と当接する面積を、第２の変位部１ｃが保持部材１１と当接する面積よりも大きくしている。その理由を以下に説明する。

即ち、振動体１０の接触部３ａに励起される楕円運動は、振動体１０が保持部材１１に保持された状態でも抑制されない（小さくならない）ことが望ましい。ここで、図３に示したように接触部３ａに楕円運動が励振されたときに、第１の変位部１ｂの基準位置Ｌからの振動変位よりも、第２の変位部１ｃの基準位置Ｌからの振動変位の方が大きい。そのため、第２の変位部１ｃと第２の当接部１１ｃとの当接面積が大きくなると、第２の変位部１ｃの振動が抑制されてしまう。その結果、接触部３ａの楕円運動が抑制されるだけでなく、第２の変位部１ｃが振動変位しなくなり、被保持部１ａ及び第１の変位部１ｂの基準位置Ｌからの振動変位が大きくなる等、他の振動モード（以下「不要モード」と称呼する）が発生してしまう。このような不要モードの発生によって接触部３ａに発生する楕円運動が阻害され、また、不要モードが原因となって異音が発生する。また、接着剤を用いて振動体１０を保持部材１１に接着保持する場合、振動体１０と保持部材１１との接着部で剥がれが発生しないようにするためには、振動体１０と保持部材１１との当接面積は大きいことが望ましい。

このような理由から、第１実施形態に係る振動型アクチュエータでは、被保持部１ａ及び位置決め穴１ｄと位置決めダボ１１ｄとが接着剤で接着固定されると共に、第１の当接部１１ｂが第１の変位部１ｂに当接した状態で、振動体１０が保持部材１１に固定される。このとき、前述の通り、第２の当接部１１ｃが第２の変位部１ｃと当接するが、その当接領域Ｘ２の面積は、第１の当接部１１ｂが第１の変位部１ｂと当接する当接領域Ｘ１の面積よりも小さい。よって、接触部３ａにおける楕円運動の励起が阻害されることなく、また、接着部に対する信頼性を高めることができる。

以上の説明の通り、振動体１０の接触部３ａに楕円運動が励起されるときに振動変位が小さい部位の当接面積を増加させることによって、振動体１０全体の振動の励起を阻害することなく、振動体１０を安定して保持することができる。なお、振動体１０の保持部材１１に対する固定方法は、被保持部１ａ及び位置決め穴１ｄと位置決めダボ１１ｄとを接着剤で接着固定する方法に限定されない。例えば、位置決め穴１ｄと位置決めダボ１１ｄとを嵌合し、この嵌合部を溶接等で固着させることで、振動体１０を保持部材１１に対して固定してもよい。この場合、接着剤を用いて振動体１０を保持部材１１に固定した場合と同様に、第１の変位部１ｂと第１の当接部１１ｂとが当接し、第２の変位部１ｃと第２の当接部１１ｃとが当接した構成が実現されていればよい。

図７は、振動体１０が保持部材１１に保持された状態を示す正面図（Ｘ方向から見た図）である。位置決め穴１ｄと位置決めダボ１１ｄとを嵌合させた後に、位置決めダボ１１ｄの周囲に接着剤Ｂを塗布して硬化させることにより、被保持部１ａ及び位置決め穴１ｄと位置決めダボ１１ｄとを接着固定する。このとき、第１の当接部１１ｂのＹ軸方向の寸法を「幅方向寸法Ｗ」、位置決めダボ１１ｄの外径を「径寸法２ｒ」、位置決めダボ１１ｄの被保持部１ａからの高さを「ダボ高さＨ」、接着剤Ｂの被保持部１ａに対する接触角を「接触角θ」とする。また、被保持部１ａからの接着剤Ｂの高さを「接着剤高さｈ」とする。

仮に、保持部材１１等の各種部品の製造による寸法誤差等によってダボ高さＨ又は接着剤高さｈの少なくとも一方がクリアランスＣを超えて高くなってしまったとする。その場合、振動体ユニット１２１を光軸方向に駆動させたときに、位置決めダボ１１ｄ又は接着剤Ｂが被駆動体４と接触してしまい、振動体ユニット１２１に動作不良が発生してしまう。そこで、図４に示したように、位置決めダボ１１ｄは被駆動体４と接触することのないように（ダボ高さＨはクリアランスＣを超えて高くはならないように）設計される。同様の理由から、弾性体１からの接着剤高さｈも、クリアランスＣを超えて高くはならないように設計される。そのためには、“Ｈ≧ｈ＝ｔａｎθ×｛（Ｗ／２）−ｒ｝”の関係が満足されるように、接着剤高さｈ、幅方向寸法Ｗ、径寸法２ｒを決定すればよい。

これにより、接着剤高さｈがダボ高さＨを超えることはなく、第１の当接部１１ｂの幅方向寸法Ｗを超えて接着剤Ｂが広がることもない。また、接着剤Ｂが第２の変位部１ｃの振動を抑制することがないため、振動体１０の接触部３ａに楕円運動が励起されたときに、接触部３ａの楕円運動が抑制されることはなく、不要モードの発生も抑制される。なお、保持部材１１には樹脂（プラスチック）の成形品が用いられるため、接触角θは一般的に９０度未満であり、上記の関係式が発散することはない。

次に、本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータについて説明する。上記第１実施形態では、保持部材１１において、第１の当接部１１ｂが位置決めダボ１１ｄに対して、振動体１０の長手方向（被駆動体４との相対的な移動方向であるＸ軸方向）に設けられていた。これに対して、第２実施形態では、第１の当接部を位置決めダボに対して振動体１０の短手方向（被駆動体４との相対的な移動方向と直交するＹ軸方向）に設けている。これにより、例えば、弾性体１に突起部３を一体形成するためのプレス加工等の影響で弾性体１の長手方向に反りが生じていた場合でも、第１の当接部での安定した当接が可能となる。なお、第２実施形態に係る振動型アクチュエータが備える振動体及び保持部材に対しては、上記第１実施形態で用いた振動体及び保持部材の符号に２００を加えた符号を付することとする。したがって、第２実施形態では、弾性体２０１、圧電素子２０２及び突起部２０３を有する振動体２１０が保持部材２１１に保持される。また、第１実施形態と重複する構成や説明については、適宜、説明を省略する。

図８は、振動体２１０と保持部材２１１の分解斜視図である。図９（ａ）は、振動体２１０が保持部材２１１に保持された状態を示す平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す矢視Ｃ−Ｃの断面図である。振動体２１０の構造は、振動体１０の構造と変わらないが、保持部材２１１に対して当接する部位が変わる。具体的には、振動体２１０は、被保持部２０１ａを有し、被保持部２０１ａの中央部には、位置決め穴２０１ｄが設けられている。第２の変位部２０１ｃは、被保持部２０１ａからＸ軸方向を突起部２０３が設けられている平板部２０１ｆ側へ延出しており、これらの点は第１実施形態と同様である。一方、弾性体２０１の平板部２０１ｆからＸ軸方向に腕部２０１ｅが伸びており、腕部２０１ｅは、被保持部２０１ａからＹ軸方向に延出する第１の変位部２０１ｂと連結されている。図９（ａ）に示す破線Ｄは、図２に示した１次の曲げ振動モードの節１０ｄ，１０ｅの節線を示しており、腕部２０１ｅは破線Ｄで示す節線の延長線上に設けられている。

保持部材２１１のＸ軸方向両端には、振動体２１０を保持する保持部２１１ａが、２つの腕部２０１ｅを延出方向（Ｘ軸方向）に延長した仮想線（破線Ｄ）の内側に設けられている。保持部２１１ａの上面には、位置決めダボ２１１ｄが設けられている。また、保持部２１１ａの上面は、第１の変位部２０１ｂと当接する２カ所の第１の当接部２１１ｂと、第２の変位部２０１ｃと当接する第２の当接部２１１ｃを有する。保持部２１１ａの上面において、２カ所の第１の当接部２１１ｂはそれぞれ、位置決めダボ２１１ｄのＹ軸方向側、且つ、１次の曲げ振動モードの節線である破線Ｄよりも位置決めダボ２１１ｄ側（Ｙ軸方向中央側）に設けられている。また、第２の当接部２１１ｃは位置決めダボ２１１ｄのＸ軸方向側、且つ、平板部２０１ｆ側に設けられる。

図１０は、接触部２０３ａに楕円運動が励振された状態を示す側面図であり、図３と同じ視点で示されている。接触部２０３ａに楕円運動が励起されていない状態での振動体２１０のＺ軸方向での位置を「基準位置Ｌ」と規定する。接触部２０３ａに楕円運動が励起されても、被保持部２０１ａは殆ど変位しない。一方、基準位置Ｌからの第１の変位部２０１ｂと第２の変位部２０１ｃの振動変位は共に被保持部２０１ａの振動変位よりも大きく、基準位置Ｌからの第２の変位部２０１ｃの振動変位は第１の変位部２０１ｂの振動変位よりも相対的に大きい。また、図９（ａ）に示すように、第１の当接部２１１ｂが第１の変位部２０１ｂと当接する当接領域Ｘ１の面積は、第２の当接部２１１ｃが第２の変位部２０１ｃと当接する当接領域Ｘ２の面積よりも大きい。したがって、振動変位が小さく、且つ、保持部材２１１との当接面積が広い第１の変位部２０１ｂを保持部材２１１と当接させることが、第２の変位部２０１ｃを保持部材２１１と当接させるよりも望ましい。これにより、接触部２０３ａにおける楕円運動の励起を阻害することなく、接着部に対する信頼性を高めることができる。

ここで、図９（ｂ）に一点鎖線Ｅで示すように、弾性体２０１にＸ軸方向に反りが生じている場合について説明する。この場合に、Ｘ軸方向に長い当接面を保持部材２１１に設けて振動体２１０を保持すると、被保持部２０１ａ及び位置決め穴２０１ｄと位置決めダボ２１１ｄとを接着する接着剤に不必要な負荷が掛かってしまう。これに対して、第２実施形態では、保持部材２１１に設けられた保持部２１１ａの上面は、Ｙ軸方向に長く、Ｘ軸方向に短く、第１の当接部２１１ｂは、位置決め穴２０１ｄと嵌合される位置決めダボ２１１ｄのＹ軸方向側に設けられている。そのため、不必要な負荷の発生を抑制して、安定して振動体２１０を保持部材２１１に固定することができる。

以上の説明の通り、第２実施形態においても、振動体２１０の接触部２０３ａに楕円運動が励起されるときに振動変位が小さい部位の当接面積を増加させる。これにより、振動体２１０全体の振動の励起を阻害することなく、振動体２１０を安定して保持することができる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。第２実施形態では、保持部２１１ａの第１の当接部２１１ｂを平面としたが、第３実施形態では第１の当接部を円筒面に変更する。図１１は、第３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２１０と保持部材２２１の分解斜視図である。図１２（ａ）は、振動体２１０が保持部材２２１に固定された状態を示す平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す矢視Ｆ−Ｆの断面図である。振動体２１０は、第２実施形態で説明した振動体２１０と同じであるため説明を省略し、図１１及び図１２では一部の符号を省略し、更に第２実施形態と同等の構成については説明を省略する。保持部材については、符号を変更して、以下に説明する。

保持部材２２１には、Ｚ軸方向を振動体１０側に凸となる円筒面を有する保持部２２１ａが設けられている。そして、保持部２２１ａのＹ軸方向中央からＺ軸方向を振動体２１０側に突出するように位置決めダボ２２１ｄが設けられている。そのため、振動体２１０の位置決め穴２０１ｄと位置決めダボ２２１ｄとを嵌合させたときに、第１の変位部２０１ｂは、円筒面の稜線部（頂点領域）である第１の当接部２２１ｂと当接する。したがって、第１の変位部２０１ｂと第１の当接部２２１ｂの当接領域Ｘ１は、図１２（ａ）に斜線枠で示すように、Ｘ軸方向に短く、Ｙ軸方向に長い略線状となる。また、第２の変位部２０１ｃは、実質的に保持部２２１ａに当接しないため、図１２（ａ）には当接領域Ｘ２が示されていない。

第３実施形態でも、振動変位の大きい第２の変位部２０１ｃを保持部材２２１と当接させず、振動変位の小さい第１の変位部２０１ｂを保持部材２２１を当接させる。これにより、接触部２０３ａにおける楕円運動の励起を阻害することなく、振動体２１０を保持することができる。また、第１の当接部２２１ｂはＸ軸方向に短いため、図１２（ｂ）に一点鎖線Ｅで示すように振動体２１０に反りが生じた場合であっても、不必要な負荷の発生を抑制して、安定して振動体２１０を保持部材２２１に固定することができる。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。第１乃至第３実施形態では、振動体の長手方向端（Ｘ軸方向端）で振動体を保持部材に固定した。これに対して、第４実施形態では、振動体の短手方向端（Ｙ軸方向端）で振動体を保持部材に固定する。なお、第４実施形態に係る振動型アクチュエータが備える振動体及び保持部材に対しては、上記第１実施形態で用いた振動体及び保持部材の符号に３００を加えた符号を付することとする。よって、第４実施形態では、弾性体３０１、圧電素子３０２及び突起部３０３を有する振動体３１０が保持部材３１１に保持される。また、第１実施形態と重複する構成や説明については、適宜、説明を省略する。

図１３は、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３１０と保持部材３１１の分解斜視図である。図１４（ａ）は、振動体３１０が保持部材３１１に固定された状態を示す平面図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す矢視Ｇ−Ｇの断面図である。振動体３１０は、被保持部３０１ａ、被保持部３０１ａに設けられた位置決め穴３０１ｄ、被保持部３０１ａからＸ軸方向に延出した第１の変位部３０１ｂ、被保持部３０１ａからＹ軸方向を弾性体３０１の平板部３０１ｆ側に延出した第２の変位部３０１ｃを有する。弾性体３０１のＹ軸方向端からは腕部３０１ｅが延出しており、腕部３０１ｅは連結部を介して第１の変位部３０１ｂと連結されている。図１４（ａ）に示す破線Ｊは、図２に示した２次の曲げ振動モードの節１０ａ，１０ｃの節線を示しており、腕部３０１ｅは破線Ｊで示す節線の延長線上に設けられている。

一方、保持部材３１１のＹ軸方向両端には、振動体３１０を保持する保持部３１１ａが、２つの腕部３０１ｅを延出方向（Ｙ軸方向）に延長した仮想線（破線Ｊ）の内側に設けられている。保持部３１１ａの上面のＸ軸方向中央部には、振動体３１０の位置決め穴３０１ｄと嵌合する位置決めダボ３１１ｄが設けられている。また、保持部３１１ａの上面は、第１の変位部３０１ｂと当接する第１の当接部３１１ｂと、第２の変位部３０１ｃと当接する第２の当接部３１１ｃを有する。第１の当接部３１１ｂは、Ｘ軸方向に長く、Ｙ軸方向に短い矩形形状を有する。第１の当接部３１１ｂ及び第２の当接部３１１ｃは、２次の曲げ振動モードの節線を示す破線Ｊよりも位置決めダボ３１１ｄ側（Ｘ軸方向中央側）に設けられている。

図１５は、接触部３０３ａに楕円運動が励振された状態を示す正面図である。接触部３０３ａに楕円運動が励起されていない状態での振動体３１０のＺ軸方向での位置を「基準位置Ｌ」と規定する。接触部３０３ａに楕円運動が励起されても、被保持部３０１ａは殆ど変位しない。一方、基準位置Ｌからの第１の変位部３０１ｂと第２の変位部３０１ｃのそれぞれの振動変位は、被保持部３０１ａに比べて大きい。また、基準位置Ｌからの第１の変位部３０１ｂと第２の変位部３０１ｃのそれぞれの振動変位は、相対的に接触部３０３ａに近い第２の変位部３０１ｃで大きくなっている。更に、図１４（ａ）に示すように、第１の当接部３１１ｂと第１の変位部３０１ｂとが当接する当接領域Ｘ１の面積は、第２の当接部３１１ｃと第２の変位部３０１ｃとが当接する当接領域Ｘ２の面積よりも大きい。したがって、振動変位が小さく、且つ、保持部材３１１との当接面積の広い第１の変位部３０１ｂを保持部材３１１と当接させることが、第２の変位部３０１ｃを保持部材３１１と当接させることよりも望ましい。これにより、接触部３ａにおける楕円運動の励起を阻害することなく、接着部に対する信頼性を高めることができる。

なお、第１乃至第３実施形態では、振動体の被保持部を振動体と被駆動体との相対的な駆動方向であるＸ軸方向側に設けているため、振動体ユニットを構成した場合に、振動体ユニットの長手方向寸法が大きくなってしまう。これに対して、第４実施形態では、振動体と被駆動体との相対的な駆動方向であるＸ軸方向と直交するＹ軸方向側に被保持部を設けているため、振動体ユニットを構成した場合に、振動体ユニットを駆動方向において小型化することができる。

以上の説明の通り、第４実施形態においても、振動体３１０の接触部３０３ａに楕円運動が励起されるときに振動変位が小さい部位の当接面積を増加させる。これにより、振動体３１０全体の振動の励起を阻害することなく、振動体３１０を安定して保持することができる。

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。

１，２０１，３０１ 弾性体
１ａ，２０１ａ 被保持部
１ｂ，２０１ｂ，３０１ｂ 第１の変位部
１ｃ，２０１ｃ，３０１ｃ 第２の変位部
１ｄ，２０１ｄ，３０１ｄ 位置決め穴
１ｅ，２０１ｅ，３０１ｅ 腕部
２，２０２，３０２ 圧電素子
３，２０３，３０３ 突起部
４ 被駆動体
１０，２１０，３１０ 振動体
１１，２１１，２２１，３１１ 保持部材
１１ａ，２１１ａ，３１１ａ 保持部
１１ｂ，２１１ｂ，２２１ｂ，３１１ｂ 第１の当接部
１１ｃ，２１１ｃ，３１１ｃ 第２の当接部
１１ｄ，２１１ｄ，２２１ｄ，３１１ｄ ダボ
１２０ ＡＦレンズ

Claims (11)

1. 振動体と、
   前記振動体と加圧接触する被駆動体と、
   前記振動体を保持する保持部材と、を備える振動型アクチュエータであって、
   前記保持部材は、前記振動体と当接する第１の当接部と、前記振動体と当接する第２の当接部と、前記振動体を位置決めする位置決め部と、を含む保持部を有し、
   前記振動体は、前記第１の当接部と当接する第１の変位部と、前記第２の当接部と当接する第２の変位部と、前記位置決め部と嵌合する被位置決め部とを含む被保持部を有し、
   前記第１の変位部の変位は前記第２の変位部の変位より小さく、前記第１の当接部の面積は前記第２の当接部の面積より大きいことを特徴とする振動型アクチュエータ。
2. 前記振動体は、
   平板状の弾性体と、
   前記弾性体の一方の面に接合された電気−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前記弾性体の厚み方向に突出するように設けられ、前記被駆動体と当接する２つの突起部と、を有し、
   前記突起部の先端に前記弾性体の厚み方向と前記２つの突起部を結ぶ方向とを含む面内で楕円運動が生じるように前記振動体に振動が励起されたときの前記振動の節となる位置に前記被保持部が設けら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. 前記位置決め部と前記被位置決め部との嵌合部に塗布された接着剤により前記被位置決め部および前記被保持部と前記位置決め部とが接着されていることを特徴とする請求項２に記載の振動型アクチュエータ。
4. 前記位置決め部は、円柱状の形状を有し、
   前記２つの突起部を結ぶ方向と前記弾性体の厚み方向の両方向と直交する方向での前記第１の当接部の寸法をＷ、前記位置決め部の径寸法を２ｒ、前記弾性体の厚み方向における前記位置決め部の前記被保持部からの高さをＨ、前記振動体と前記保持部材とを接着する接着剤の前記被保持部との接触角をθ、前記弾性体の厚み方向における前記接着剤の前記振動体からの高さをｈとしたときに、Ｈ≧ｈ＝ｔａｎθ×｛（Ｗ／２）−ｒ｝、の関係が成り立っていることを特徴とする請求項２又は３に記載の振動型アクチュエータ。
5. 前記振動体は、前記弾性体において前記電気−機械エネルギ変換素子が設けられた平板部において前記振動体に励起される複数の振動モードのうちの１つの振動モードの節となる位置から延出して前記被保持部と連結される少なくとも２つの腕部を有し、
   前記第１の当接部および前記第２の当接部は、前記２つの腕部を延出方向に延長した仮想線の内側に設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
6. 前記保持部材の前記保持部において、前記第１の当接部は前記位置決め部を挟んで２カ所に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の振動型アクチュエータ。
7. 前記振動体において、前記被保持部は前記第１の変位部と前記第２の変位部との間に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の振動型アクチュエータ。
8. 振動体と、
   前記振動体と加圧接触する被駆動体と、
   前記振動体を保持する保持部材と、を備える振動型アクチュエータであって、
   前記保持部材は、前記振動体と当接する第１の当接部と、前記振動体を位置決めする位置決め部と、を含む保持部を有し、
   前記振動体は、前記第１の当接部と当接する第１の変位部と、前記保持部材と当接しない第２の変位部と、前記位置決め部と嵌合する被位置決め部と、を含む被保持部を有し、
   前記第１の変位部の変位は前記第２の変位部の変位より小さいことを特徴とする振動型アクチュエータ。
9. 前記保持部は円筒面を有し、
   前記第１の当接部は、前記第１の変位部が前記円筒面に対して当接する部位であることを特徴とする請求項８に記載の振動型アクチュエータ。
10. 請求項１乃至９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により駆動されるレンズと、を備えるレンズ鏡筒。
11. 請求項１０に記載のレンズ鏡筒と、
    前記レンズ鏡筒を通過した光が結像する光学像を電気信号に変換する撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。

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