JP5071435B2 - 圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒およびカメラ - Google Patents

Description

本発明は、圧電アクチュエータに関するものである。

圧電アクチュエータは、電気機械変換素子を駆動信号によって伸縮させ、この伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波とする）を発生させる。そして圧電アクチュエータは、この進行波によって、駆動面に楕円運動を生じさせ、楕円運動の波頭に加圧接触した相対移動部材を駆動させることにより、駆動力を取り出している（特許文献１参照）。

特開昭５８−１４８６８２号公報

しかし、従来の圧電アクチュエータは、楕円運動を利用しているため、接触部で摩擦や擦れが生じる、また速度の制御も複雑であった。
本発明の課題は、摩擦や擦れの生じにくい圧電アクチュエータ、およびそれを用いたレンズ鏡筒、カメラを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、ベース部材（１１）の第１の面（１１Ａ）から移動部材（１２）に向けて突出し、前記移動部材（１２）を支持可能な突出部（１３，２２０）と、前記突出部（１３，２２０）とは異なる部材に沿って設けられ、前記第１の面（１１Ａ）と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子（２３）と、前記突出部（１３，２２０）とは異なる部材に沿って設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第２圧電素子（２４，３２４）とを備え、前記第１圧電素子（２３，３２３）は、前記第１の面（１１Ａ）と、前記突出部（１３，３０３）とは異なる第１の部材（２１，３２１）との間に設けられ、前記第２圧電素子（２４，３２４）は、前記第１の部材（２１，３２１）と前記第１の部材（２１，３２１）とは異なる第２の部材（２２，３２２）との間に設けられ、前記第１の部材（２１，３２１）は、前記第１の面（１１Ａ）と交差する方向に沿った第２の面（２１Ｄ）を有し、前記第２の部材（２２，３２２）は、前記第１の面（１１Ａ）と交差する方向に沿った第３の面（２２Ｄ）を有し、前記第２圧電素子（２４，３２４）は、前記第２の面（２１Ｄ）と前記第３の面（２２Ｄ）の間に設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ（１０，１１０，２００，３００）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の圧電アクチュエータ（１０，２００，３００）であって、前記第１圧電素子（２３，３２３）と前記第２圧電素子（２４，３２４）とは接触しないように設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ（１０，１１０，２００，３００）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータ（１０，２００，３００）であって、前記移動部材（１２）は、前記第２の部材（２２，３２２）の前記第１の面（１１Ａ）側と反対側の面に沿って載置されていることを特徴とする圧電アクチュエータ（１０，２００，３００）である。
請求項４に記載の発明は、ベース部材（１１）の第１の面（１１Ａ）から移動部材（１２）に向けて突出し、前記移動部材（１２）を支持可能な突出部（１３，２２０）と、前記突出部（１３，２２０）とは異なる部材に沿って設けられ、前記第１の面（１１Ａ）と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子（２３）と、前記突出部（１３，２２０）とは異なる部材に沿って設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第２圧電素子（２４，３２４）とを備え、前記第１圧電素子（２３）は、前記突出部（１３）とは異なる第１の部材（１２１）と前記第１の部材（１２１）とは異なる第２の部材（１２２）との間に設けられ、前記第２圧電素子（２４）は、前記第２の部材（１２２）と前記突出部（１３）との間に設けられ、前記移動部材（１２）は、前記第１の部材（２１，３２１）の前記第１の面（１１Ａ）側と反対側の面（１２Ａ）に沿って載置されていることを特徴とする圧電アクチュエータ（１０，１１０，２００，３００）である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の圧電アクチュエータ（１１０）であって、前記突出部（１３）は前記第１の面（１１Ａ）と交差する方向に沿った第２の面（１３Ｂ）を有し、前記第１の部材（１２１）は前記第２の面（１３Ｂ）と交差する方向に沿った第３の面（１２１Ａ）を有し、前記第２の部材（１２２）は前記第１の面（１１Ａ）と交差する方向に沿った第４の面（１２２Ａ）と前記第２の面（１３Ｂ）と交差する方向に沿った第５の面（１２２Ｂ）を有し、前記第１圧電素子（２３）は、前記第３の面（２２Ｄ）と第５の面（１２２Ｂ）との間に設けられ、前記第２圧電素子（２４）は、前記第２の面（２１Ｄ）と前記第４の面（１２２Ａ）との間に設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ（１１０）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１０，１１０，２００，３００）であって、前記第１圧電素子（２３）および前記第２圧電素子（２４，３２４）を伸縮させる制御を行う制御部（３０）を有し、前記制御部は、前記第１圧電素子（２３）を伸ばした状態で前記第２圧電素子（２４，３２４）を伸ばすことにより前記移動部材（１２）を前記第２圧電素子（２４，３２４）の伸縮方向に移動させる制御を行うことを特徴とする圧電アクチュエータ（１０，１１０，２００，３００）である。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の圧電アクチュエータ（１０，１１０，３００）であって、前記移動部材（１２）は、前記第１圧電素子（２３）および前記第２圧電素子（２４，３２４）が収縮した状態において、前記突出部（１３）で支持されることを特徴とする圧電アクチュエータ（１０，１１０，３００）である。
請求項８に記載の発明は、ベース部材（１１）の第１の面（１１Ａ）から移動部材（１２）に向けて突出し、前記移動部材（１２）を支持可能な突出部（１３，２２０）と、前記突出部（１３，２２０）とは異なる部材に沿って設けられ、前記第１の面（１１Ａ）と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子（２３）と、前記突出部（１３，２２０）とは異なる部材に沿って設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第２圧電素子（２４，３２４）とを備え、前記突出部（２２０）は、前記交差方向に伸縮可能な第３圧電素子（２２３）と、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第４圧電素子（２２４）とを有すること、前記第３圧電素子（２２３）と前記第４圧電素子（２２４）とは接触しないように設けられていること、前記第３圧電素子（２２３）は、前記第１の面（１１Ａ）と前記第１の部材および前記第２の部材とは異なる第３の部材（２２１）との間に設けられ、前記第４圧電素子（２２４）は、前記第３の部材（２２１）と、前記第３の部材（２２１）とは異なる第４の部材（２２２）との間に設けられていること、及び、前記第３の部材（２２１）は、前記第１の面（１１Ａ）と交差する方向に沿った第４の面（２２１Ｄ）を有し、前記第４の部材（２２２）は、前記第１の面（１１Ａ）と交差する方向に沿った第５の面（２２２Ｄ）を有し、前記第４圧電素子（２２４）は、前記第４の面（２２１Ｄ）と前記第５の面（２２２Ｄ）の間に設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ（２００）である。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の圧電アクチュエータ（２００）であって、前記移動部材（１２）は、前記第４の部材（２２２）の前記第１の面（１１Ａ）側と反対側の面（２２２Ｃ）に沿って載置されていることを特徴とする圧電アクチュエータ（２００）である。
請求項１０に記載の発明は、請求項８または請求項９に記載の圧電アクチュエータ（２００）であって、前記制御部（２０）は、前記第３圧電素子（２２３）および前記第４圧電素子（２２４）を伸縮させる制御を行い、前記第３圧電素子（２２３）を伸ばした状態で前記第４圧電素子（２２４）を伸ばすことにより前記移動部材（１２）を前記第４圧電素子（２２４）の伸縮方向に移動させる制御を行うことを特徴とする圧電アクチュエータ（２００）である。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の圧電アクチュエータ（２００）であって、前記移動部材（１２）は、前記第１圧電素子（２３）が伸びた状態であり、かつ、前記第３圧電素子（２２３）が収縮した状態において、前記第２の部材（２２）で支持され、前記第３圧電素子（２２３）が伸びた状態であり、かつ、前記第１圧電素子（２３）が収縮した状態において、前記第４の部材（２２２）で支持されることを特徴とする圧電アクチュエータ（２００）である。
請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒である。
請求項１３に記載の発明は、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたカメラである。

本発明によれば、摩擦や擦れの生じにくい圧電アクチュエータを提供することができる。

本発明の第１実施形態である圧電アクチュエータの構成を概念的に示す図である。 第１実施形態における圧電アクチュエータの動作を説明するタイミングチャートであって、（ａ）は移動部材をＸ軸プラス方向に駆動する例、（ｂ）は移動部材をＸ軸マイナス方向に駆動する例を示す。 第１実施形態における圧電アクチュエータの動作をステップ毎に説明する図である。 本発明の第２実施形態である圧電アクチュエータの構成を概念的に示す図である。 本発明の第３実施形態である圧電アクチュエータの構成を概念的に示す図である。 第３実施形態における圧電アクチュエータの動作を説明するタイミングチャートである。 第３実施形態における圧電アクチュエータの動作をステップ毎に説明する図である。 本発明の変形形態としての圧電モータの概念斜視図である。 本発明の変形形態における圧電アクチュエータの駆動機構の構成を示す図である。 実施形態の圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒、カメラの構成を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態である圧電アクチュエータ１０の構成を概念的に示す図である。なお、以下の説明では、図中に示すように、Ｘ−Ｙ座標によって方向を示す。すなわち、図中左右方向をＸ軸方向とし、右側をプラス側、左側をマイナス側とする。また、Ｘ軸と直交する図中上下方向をＹ軸方向とし、上側をプラス側、下側をマイナス側とする。

圧電アクチュエータ１０は、ベース部材１１と、ベース部材１１に対して移動可能な移動部材１２と、移動部材１２を移動駆動する駆動機構２０と、当該圧電アクチュエータ１０の駆動を制御する制御装置３０と、を備えている。なお、本実施形態では、ベース部材１１に対して移動部材１２がＸ軸方向に直線的に移動するものとして説明するが、移動部材１２の移動は直線に限るものではなく、例えば円弧状（回転）であっても良い。

ベース部材１１と移動部材１２とは、それぞれ所定厚さの板状に形成され、板面をＸ軸方向として配置されている。ベース部材１１と移動部材１２の間には、保持体１３が介設されている。移動部材１２は、図示しない付勢手段によって、ベース部材１１に向けて（Ｙ軸方向マイナス側に）所定の力Ｆで押圧付勢されている。これにより、ベース部材１１と移動部材１２とは、保持体１３によって規定される間隔で、平行に配置されている。なお、本実施形態では付勢手段を備える構成としたが、これに限定されず、移動部材１２は重力によってベース部材１１に向けて（Ｙ軸方向マイナス側に）付勢されるものであってもよい。

ベース部材１１には、その移動部材１２と向かい合う上面（対向面１１Ａ）に、移動部材１２を支持する前述の保持体１３が立設されている。また、対向面１１Ａには、複数の駆動機構２０がＸ軸方向に所定の間隔で配置されている。

保持体１３は、Ｘ軸方向に所定間隔で配置された駆動機構２０の間に、それぞれ配置されている。保持体１３は、正面形状が所定高さの矩形であり、その上面は後述する移動部材１２の被駆動面１２Ａと対応する平坦な支持面１３Ａとなっている。これにより、保持体１３は、付勢手段によって押圧付勢された移動部材１２を、支持面１３Ａで支持し、ベース部材１１と移動部材１２との間隔を規定している。なお、保持体１３の形状および配置位置は、この構成に限定されるものではない。

移動部材１２は、前述したように、ベース部材１１の上側（Ｙ軸方向プラス側）に、保持体１３によって規定される間隔を有して平行に位置している。移動部材１２のベース部材１１と対向する側の面（下面）は、平坦な被駆動面１２Ａとなっている。

駆動機構２０は、前述したように、ベース部材１１の対向面１１Ａに、Ｘ軸方向に所定間隔で複数設けられている。駆動機構２０は、リフタ２１と、スライダ２２と、を備えている。また、リフタ２１とベース部材１１との間に介設されたリフト駆動体２３と、リフタ２１とスライダ２２との間に介設されたスライド駆動体２４とを備えている。

リフタ２１は、基板部２１Ａと支持部２１Ｂとを備える。基板部２１ＡはＸ軸方向に延び、支持部２１Ｂはその基板部２１Ａの図１中左側の端部に支持部２１Ｂが上向き（Ｙ軸方向プラス側に向かって）に所定長さに突設され、リフタ２１は、図１に示す正面形状において略Ｌ字状に形成されている。

また、スライダ２２は、図１に示す正面形状においてリフタ２１と組み合わされる裏返しの略Ｌ字状に形成されている。すなわち、Ｘ軸方向に延びる天板部２２Ａの図１中右側の端部に、支持部２２Ｂが下向き（Ｙ軸方向マイナス側に向かって）に所定長さに突設されている。天板部２２Ａの上側の面は、移動部材１２の被駆動面１２Ａと対応する平坦な駆動面２２Ｃとなっている。

リフト駆動体２３とスライド駆動体２４とは、それぞれ圧電効果を有する圧電セラミックス等によって構成された所定厚さの圧電素子である。リフト駆動体２３とスライド駆動体２４とは、それぞれ電圧の印加によって一方方向（厚さ方向）に所定量変形する。すなわち、電圧のＯＮ／ＯＦＦによって所定方向に伸縮（ＯＮで伸長，ＯＦＦで収縮）し、これによって操作駆動を行うものである。リフト駆動体２３とスライド駆動体２４には、それぞれ制御装置３０が備える駆動回路から電圧が印加されるようになっており、制御装置３０によって駆動制御される。

リフト駆動体２３は、リフタ２１の底面２１Ｃとベース部材１１の上面（対向面１１Ａ）との間に介設されている。リフト駆動体２３は、変形方向（操作駆動方向）をＹ軸方向として設けられている。これにより、リフト駆動体２３は、制御装置３０の制御によってＹ軸方向に伸縮し、リフタ２１をベース部材１１に対してＹ軸方向に所定のストロークで移動操作するようになっている。

スライド駆動体２４は、リフタ２１における支持部２１Ｂの図１中右側の側面（連結側面２１Ｄ）と、スライダ２２における支持部２２Ｂの図１中左側の側面（連結側面２２Ｄ）との間に介設されている。リフタ２１の連結側面２１Ｄとスライダ２２の連結側面２２Ｄとは、それぞれベース部材１１の対向面１１Ａに対して直交するように形成されている。スライド駆動体２４は、電圧の印加による変形方向（操作駆動方向）をＸ軸方向として設けられている。これにより、スライド駆動体２４は、制御装置３０の制御によってＸ軸方向に伸縮し、スライダ２２をリフタ２１に対してＸ軸方向に所定のストロークで移動操作するようになっている。

上記のように、駆動機構２０は、リフト駆動体２３の駆動によってリフタ２１がベース部材１１に対してＹ軸方向に所定のストロークで移動操作され、スライド駆動体２４の駆動によってスライダ２２がリフタ２１に対してＸ軸方向に所定のストロークで移動操作される。

リフト駆動体２３の駆動によるスライダ２２のベース部材１１に対するＹ軸方向における移動ストロークは、下記のように設定されている。すなわち、図１に示すように、リフト駆動体２３が非作動状態では、リフタ２１はその移動ストロークの下端に位置し、スライダ２２の上面（駆動面２２Ｃ）は、保持体１３によって支持された移動部材１２の下面（被駆動面１２Ａ）と所定の間隔（Δｚ）を有する。また、リフト駆動体２３の駆動によってリフタ２１が上昇操作されてその移動ストロークの上端に位置すると、スライダ２２の駆動面２２Ｃは、図１中に二点鎖線で示すように、保持体１３によって支持された移動部材１２の被駆動面１２Ａより所定量上側となる。

このような設定により、リフト駆動体２３の駆動によって、保持体１３によって支持されていた移動部材１２を、駆動機構２０が（リフタ２１がスライダ２２を介して）持ち上げて支持するようになっている。そして、この状態から、スライド駆動体２４を駆動してスライダ２２をリフタ２１に対してＸ軸方向に移動操作すると、スライダ２２の保持した移動部材１２は基板１１に対してＸ軸方向に移動する。

上記のように構成された駆動機構２０を備える圧電アクチュエータ１０は、制御装置３０によって、駆動機構２０のリフト駆動体２３とスライド駆動体２４とに印加される電圧がそれぞれ制御され、移動部材１２を連続的に移動駆動する。なお、本実施形態では、ベース部材１１に設けられた複数の駆動機構２０は、全て同じ制御で同期作動する。

次に、前述した図１に加え、図２および図３を参照して、制御装置３０による、移動部材１２を連続的に移動駆動する制御について説明する。図２は、圧電アクチュエータ１０の動作を説明するタイミングチャートであって、（ａ）は移動部材１２をＸ軸プラス方向に駆動する例、（ｂ）は移動部材１２をＸ軸マイナス方向に駆動する例を示す。図３は、圧電アクチュエータ１０の動作をステップ毎に説明する図であって、移動部材１２をＸ軸プラス方向に駆動する例である。

まず、図３（ａ）に示す非駆動状態（図１と同様）から、リフト駆動体２３を駆動（ＯＮ）する。これにより、図３（ｂ）に示すように、保持体１３によって支持されていた移動部材１２を、駆動機構２０（スライダ２２）によって支持する。リフト駆動体２３の駆動から所定時間（Δｔ１）後、スライド駆動体２４を駆動（ＯＮ）する。これにより、図３（ｃ）に示すように、スライダ２２がＸ軸プラス方向に移動操作される。その結果、スライダ２２に支持された移動部材１２は、このスライド駆動体２４によるスライダ２２の移動ストローク分、Ｘ軸プラス方向に移動する。

その後、リフト駆動体２３の駆動を停止（ＯＦＦ）する。これにより、図３（ｄ）に示すように、駆動機構２０（スライダ２２）による移動部材１２の保持が解除され、移動部材１２は保持体１３に支持される。そして、リフト駆動体２３の駆動を停止（ＯＦＦ）した所定時間（Δｔ２）後、スライド駆動体２４の駆動を停止（ＯＦＦ）する。これにより、図３（ａ）に示す非作動位置に戻る。このスライダ２２が非作動位置に戻る際には、スライダ２２は移動部材１２を支持しておらず、移動部材１２を移動操作することはない。以後、前述したステップを高速で繰り返すことで、移動部材１２を円滑にＸ軸プラス方向に移動駆動することができる。

上述したステップは、移動部材１２をＸ軸プラス方向に駆動する例であるが、図２（ｂ）に示すタイミングチャートのように駆動機構２０を駆動することで、移動部材１２をＸ軸マイナス方向に駆動できる。すなわち、図１に示す非駆動状態から、スライド駆動体２４を駆動（ＯＮ）し、その所定時間（Δｔ３）後、リフト駆動体２３を駆動（ＯＮ）する。これにより、駆動機構２０（スライダ２２）によって移動部材１２を支持する。

次いで、スライド駆動体２４の駆動を停止（ＯＦＦ）する。これにより、スライダ２２がＸ軸マイナス方向に移動操作され、このスライド駆動体２４によるスライダ２２の移動ストローク分、移動部材１２がＸ軸マイナス方向に移動する。

スライド駆動体２４の駆動を停止して所定時間（Δｔ４）後、リフト駆動体２３の駆動を停止（ＯＦＦ）し、駆動機構２０（スライダ２２）による移動部材１２の保持を解除する。これによって、移動部材１２が保持体１３に支持された、図１に示す非駆動状態に戻る。

以上のステップを繰り返すことで、移動部材１２をＸ軸マイナス方向に移動駆動することができる。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態の構成では、リフト駆動体２３の駆動によって移動部材１２を支持し、スライド駆動体２４の駆動によってその支持した移動部材１２を移動操作する。つまり、リフト駆動体２３とスライド駆動体２４とは、それぞれその作用方向が移動部材１２を操作する方向に一致しており、且つ、両者の作用は独立して行われる。それぞれの操作に係る力の速度（速さおよび方向）は一定であり、駆動機構２０（スライダ２２）と駆動体１２との間に速度の変化による不要な相対変位（こすり）は生じない。その結果、こすりに起因する磨耗を抑制できる。
（２）移動部材１２の支持をリフト駆動体２３が行い、移動部材１２の移動操作をスライド駆動体２４が行う。リフト駆動体２３とスライド駆動体２４とは接触していないため、一方の駆動体の駆動時の振動が他方の駆動体に与える影響もきわめて小さい。つまり、移動部材１２の支持と移動の駆動が完全に分離しており、独立して駆動制御できる。このため、制御の自由度が高く、高い駆動精度に構成できる。

（第２実施形態）
次に、前述した第１実施形態とは構成の異なる本発明の第２実施形態について説明する。図４は、本発明の第２実施形態における圧電アクチュエータ１００の構成を概念的に示す図である。なお、図中、前述の第１実施形態と同じ機能を有する構成要素には同符号を付し、説明は省略する。

圧電アクチュエータ１００は、前述の第１実施形態における圧電アクチュエータ１０（図１参照）とは、駆動機構１２０の構成が異なる。すなわち、駆動機構１２０は、リフタ１２１と、スライダ１２２と、を備えている。また、リフタ１２１を駆動するリフト駆動体２３と、スライダ１２２を駆動するスライド駆動体２４とを備えている。

本第２実施形態では、スライダ１２２は、ベース部材１１の上面（対向面１１Ａ）に、当該対向面１１Ａに沿ってＸ軸方向に移動可能として設けられている。スライダ１２２は、保持体１３に隣接して位置し、保持体１３にスライド駆動体２４を介して連結されている。すなわち、スライド駆動体２４は、保持体１３に形成された連結面１３Ｂと、スライダ１２２に形成された連結側面１２２Ａとの間に介設されている。保持体１３の連結面１３Ｂと、スライダ１２２の連結側面１２２Ａとは、ベース部材１１の対向面１１Ａに対して直交するように形成されている。

リフタ１２１は、スライダ１２２の上面に、リフト駆動体２３を介して設けられている。すなわち、リフト駆動体２３は、スライダ１２２の上面（連結天面１２２Ｂ）と、リフタ１２１の底面（連結底面１２１Ａ）との間に介設されている。スライダ１２２の連結天面１２２Ｂと、リフタ１２１の連結底面１２１Ａとは、それぞれベース部材１１の対向面１１Ａと平行に形成されている。

このような構成により、スライド駆動体２４の駆動によって、スライダ１２２とリフタ１２１（すなわち駆動機構１２０）がＸ軸方向に移動操作される。また、リフト駆動体２３の駆動によって、スライダ１２２に対してリフタ１２１がＹ軸方向に移動操作（昇降操作）される。

リフト駆動体２３の駆動によるリフタ１２１のＹ軸方向における移動ストロークは、下記のように設定されている。すなわち、図４に示すように、リフト駆動体２３が非作動状態では、リフタ１２１はその移動ストロークの下端に位置し、その上面（駆動面１２１Ｂ）は、保持体１３によって支持された移動部材１２の下面（被駆動面１２Ａ）と所定の間隔（Δｚ）を有する。また、リフト駆動体２３の駆動によってリフタ１２１が上昇操作されてその移動ストロークの上端に位置すると、駆動面１２１Ｂは、図４中に二点鎖線で示すように、保持体１３によって支持された移動部材１２の被駆動面１２Ａより所定量上側となる。

このような設定により、リフト駆動体２３の駆動によって、保持体１３によって支持されていた移動部材１２を、駆動機構１２０（リフタ１２１）が持ち上げて支持するようになっている。そして、この状態から、スライド駆動体２４を駆動してスライダ２２を保持体１３に対してＸ軸方向に移動操作すると、スライダ２２の保持した移動部材１２は基板１１に対してＸ軸方向に移動する。

上記のように構成された駆動機構１２０を備える圧電アクチュエータ１１０は、リフト駆動体２３およびスライド駆動体２４を制御駆動することで、移動部材１２をＸ軸方向に連続的に移動駆動することができる。その制御は、前述の第１実施形態と同様で良く、説明は省略する。

以上、本第２実施形態によると、前述した第１実施形態と同様に、こすりや、こすりに起因する磨耗を抑制できる。また、移動部材１２の支持と移動の駆動が完全に分離して独立して駆動制御できるため、制御の自由度が高く、高い駆動精度に構成できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図５は、本発明の第３実施形態における圧電アクチュエータ２００の構成を概念的に示す図である。なお、図中、前述した第１実施形態と同じ機能を有する構成要素には同符号を付し、説明は省略する。

図５に示す圧電アクチュエータ２００は、前述の第１実施形態における圧電アクチュエータ１０（図１参照）と同様に、複数の駆動機構２０を備えている。但し、本実施形態では、第１実施形態における保持体１３（図１参照）は備えておらず、その代わりに、第２駆動機構２２０を備えている。
すなわち、ベース部材１１と移動部材１２との間には、駆動機構２０と第２駆動機構２２０とが、配置されている。駆動機構２０と第２駆動機構２２０とは、ベース部材１１の対向面１１Ａに、Ｘ軸方向に所定間隔で交互に設けられている。

駆動機構２０は、前述の第１実施形態における圧電アクチュエータ１０（図１参照）の駆動機構２０と同様に構成されており、説明は省略する。第２駆動機構２２０は、駆動機構２０と同じ構成であるが、各構成要素には異なる符号が付してある。
すなわち、第２駆動機構２２０は、リフタ２２１と、スライダ２２２と、リフト駆動体２２３と、スライド駆動体２２４とを備えている。

リフト駆動体２２３は、リフタ２２１の底面（連結底面２２１Ｃ）とベース部材１１の上面（対向面１１Ａ）との間に介設され、ベース部材１１とリフタ２２１とを連結している。スライド駆動体２２４は、リフタ２２１の連結側面２２１Ｄとスライダ２２２の連結側面２２２Ｄとの間に介設され、リフタ２２１とスライダ２２２とを連結している。

そして、駆動機構２２０は、リフト駆動体２２３の駆動によってリフタ２２１が基板部に対してＹ軸方向に所定のストロークで移動操作され、スライド駆動体２２４の駆動によってスライダ２２２がリフタ２２１に対してＸ軸方向に所定のストロークで移動操作される。スライダ２２２は、リフト駆動体２２３の駆動によるリフタ２２１のＹ軸方向の移動（昇降）に伴って昇降する。リフト駆動体２２３の駆動によるスライダ２２２の基板１１に対するＹ軸方向における移動ストロークは、駆動機構２０と等しく設定されている。

このように構成された駆動機構２２０は、駆動機構２０と同様に、制御装置３０によって制御される。すなわち、リフト駆動体２２３の駆動によって、保持体１３によって支持されていた移動部材１２を、リフタ２２１がスライダ２２２を介して持ち上げて支持する。そして、移動部材１２を支持した状態で、スライド駆動体２２４を駆動してスライダ２２２をリフタ２２１に対してＸ軸方向に移動操作すると、スライダ２２２の保持した移動部材１２は基板１１に対してＸ軸方向に移動する。

駆動機構２０と第２駆動機構２３０とは、前述したように構成は同様であるが、駆動制御のタイミングが異なる。そして、駆動機構２０と第２駆動機構２３０とが、移動部材１２の保持および移動操作と、移動部材１２の保持解除とを、交互に行って移動部材１２をベース部材１１に対してＸ軸方向に移動操作する。

次に、移動部材１２を移動操作する駆動機構２０と第２駆動機構２３０の駆動制御について、前述の図５に加えて図６および図７を参照して説明する。図６は、圧電アクチュエータ２００の動作を説明するタイミングチャートであって、移動部材１２をＸ軸プラス方向に駆動する例を示す。図７は、圧電アクチュエータ２００の動作をステップ毎に説明する図であって、移動部材１２をＸ軸プラス方向に駆動する例である。

駆動機構２０および第２駆動機構２２０の基本的な作動は、前述した第１実施形態と同様である。すなわち、リフト駆動体２３，２２３を駆動（ＯＮ）してスライダ２２，２２２によって移動部材１２を支持する。次いで、スライド駆動体２４，２２４を駆動（ＯＮ）してスライダ２２，２２２が保持した移動部材１２をＸ軸プラス方向に移動する。その後、リフト駆動体２３，２２３の駆動を停止（ＯＦＦ）してスライダ２２，２２２による移動部材１２の保持を解除し、スライド駆動体２４，２２４の駆動を停止（ＯＦＦ）して駆動前の状態に戻る。

このような駆動制御を、駆動機構２０と第２駆動機構２２０とで所定時間Ｔずらして行うことで、移動部材１２を支持しつつ駆動することができる。

以下、駆動機構２０および第２駆動機構２２０の制御を詳細に説明する。図７（ａ）に示す初期状態（図５と同様）では、駆動機構２０（リフト駆動体２３およびスライド駆動体２４）が駆動状態にあり、第２駆動機構２２０（リフト駆動体２２３およびスライド駆動体２２４）は非駆動状態にある。この初期状態では、駆動機構２０が移動部材１２を支持している。

このような初期状態から、第２駆動機構２２０のリフト駆動体２２３を駆動する。これにより、図７（ｂ）に示すように、駆動機構２０と第２駆動機構２２０の双方が、移動部材１２を支持する。

第２駆動機構２２０のリフト駆動体２２３を駆動してから所定時間（Δｔ５）後に、駆動機構２０のリフト駆動体２３の駆動を停止（ＯＦＦ）し、駆動機構２０による移動部材１２の支持を解除する。これにより、図７（ｃ）に示すように、第２駆動機構２２０のみで移動部材１２を支持した状態となる。つまり、駆動機構２０に代わって第２駆動機構２２０が移動部材１２を支持する。

そして、駆動機構２０のリフト駆動体２３の駆動を停止した所定時間（Δｔ６）後に、第２駆動機構２２０のスライド駆動体２２４を駆動（ＯＮ）する。これにより、第２駆動機構２２０が支持した移動部材１２は、Ｘ軸プラス方向に移動する。同時に、駆動機構２０におけるリフト駆動体２３の駆動を停止（ＯＦＦ）する。これにより、図７（ｄ）に示す状態となる。

図７（ｄ）に示す状態では、第２駆動機構２２０（リフト駆動体２２３およびスライド駆動体２２４）が駆動状態にあって移動部材１２を支持している。また、駆動機構２０（リフト駆動体２３およびスライド駆動体２２４）は非駆動状態にある。つまり、図７（ｄ）に示す状態は、図７（ａ）に示す状態とは、駆動機構２０と第２駆動機構２２０の作動状態が入れ替わった状態となっている。

その後は、前述したステップを、駆動機構２０と第２駆動機構２２０とを交換したような制御を行う。すなわち、駆動機構２０による移動部材１２の支持、第２駆動機構２２０による移動部材１２の支持解除、駆動機構２０による移動部材１２の移動駆動、を行うものである。そして、上記のプロセスを繰り返す。これにより、移動部材１２を円滑にＸ軸プラス方向に移動駆動することができる。

つまり、図６に示すように、駆動機構２０の作動に対して、第２駆動機構２２０が全く同じ作動を所定時間Ｔずらして行うことで、移動部材１２をＸ軸プラス方向に移動駆動することができるものである。駆動機構２０と第２駆動機構２２０の差動時間（Ｔ）は、移動部材１２を支持してから送り駆動を終了するまでの時間以上であれば良い。

なお、本実施形態においても、前述した第１実施形態と同様に、移動部材１２をＸ軸マイナス方向に移動駆動することができる。その場合には、駆動機構２０のリフト駆動体２３および第２駆動機構２２０のリフト駆動体２２３を、それぞれ前述したステップとＯＮ／ＯＦＦを逆に制御すれば良く、詳細な説明は省略する。

ここで、上記の説明では、第３実施形態は、前述した第１実施形態における保持体１３の代わりに、駆動機構２０と同様の構成の第２駆動機構２２０を備え、駆動機構２０と第２駆動機構２２０とで異なる制御を行うというように説明した。しかし、見方を変えて、複数の駆動機構２０がＸ軸方向に所定間隔で配置されて１つ置きにグループ化され、各グループで異なる制御が行われて移動部材１２をベース部材１１に対してＸ軸方向に移動操作すると説明することもできる。

以上、説明した第３実施形態によると、以下の効果を有する。すなわち、前述した第１実施形態と同様に、こすりや、こすりに起因する摩耗を抑制できる。また、移動部材１２の支持と移動の駆動が完全に分離して独立して駆動制御できるため、制御の自由度が高く、高い駆動精度に構成できる。

さらに、移動部材１２を駆動機構２０と第２駆動機構２２０とで同一高さ（Ｙ軸方向の位置）で支持して移動操作するため、移動部材１２は上下方向（Ｙ軸方向）に移動しない。このため、滑らかな動作が可能となる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。

（１）上記各実施形態は、駆動機構２０（および第２駆動機構２２０）が直線状に配置され、これによって移動部材１２を直線的に移動操作する構成例である。しかし、移動部材１２の移動方向は直線的なものに限るものではなく、円形であっても良い。すなわち、駆動機構２０を円環状に配置することで、回転運動するように構成することも可能である。図８に、その一例である圧電モータ３００の概念斜視図を示す。
図８に示す圧電モータ３００は、第３実施形態における基材１１（図５参照）に対応するステータ３０１と、移動部材１２（図５参照）に対応するロータ３０２の間に、環状駆動機構３２０を備えている。

ステータ３０１は円環形状に形成されており、中央部分は円形の開口部がある。ロータ３０２は、概略円盤状に形成されている。ロータ３０２には、回転軸３０３が固定されており、この回転軸３０３はステータ３０１の中央部分の開口部を貫通し、その開口部によって、軸方向には所定量移動可能且つ回転自在に支持されている。ロータ３０２は、図示しない付勢手段によってステータ３０１に接近する側に押圧付勢されている。これにより、ステータ３０１とロータ３０２とは、所定の間隔を有して相対回転可能となっている。

回転軸３０３は、ステータ３０１より図中下側に突出し、この突出部から回転力を出力するようになっている。図８では、出力ギア３０４が装着されている。

環状駆動機構３２０は、第３実施形態における駆動機構２０、２２０（図５参照）と同様の構成が複数円環状に配置されて構成されている。環状駆動機構３２０は、リフタ円板３２１と、リフタ円板３２１に対向配置されたスライダ円板３２２とを備えている。
リフタ円板３２１は、ステータ３０１にリフト駆動体３２３を介して装着されている。リフタ円板３２１の上面には、リフタ３２１Ａが周方向に所定間隔で突設されている。

スライダ円板３２２のリフタ円板３２１と対向する面（下面）には、複数のスライダ３２２Ａが所定間隔で突設されている。スライダ３２２Ａの配置位置は、リフタ円板３２１に配置されたリフタ３２１Ａの間隔部位と対応している。スライダ３２２Ａの周方向一方側面とリフタ円板３２１のリフタ３２１Ａとの間には、それぞれスライド駆動体３２４が介設されている。これにより、リフタ円板３２１とスライダ円板３２２とが、スライド駆動体３２４を介して上下方向には相対移動不能に連結されている。スライダ円板３２２と、その上側に位置するロータ３０２との間は、リフト駆動体３２３の非駆動時において所定の間隔に設定されている。

上記のように構成された圧電モータ３００は、リフト駆動体３２３の駆動によって、リフタ円板３２１およびスライダ円板３２２がステータ３０１に対して軸方向に移動して、スライダ円板３２２がロータ３０２に圧接する。この状態で、スライド駆動体３２４を駆動することで、ロータ３０２を回転軸３０３回りに回転駆動することができる。これらリフト駆動体３２３およびスライド駆動体３２４の制御は、前述の第３実施形態と同様である。
なお、この構成例は環状駆動機構３２０に第３実施形態の構成を適用したものであるが、第１実施形態の構成を適用しても良いことはもちろんである。

（２）また、上記実施形態における駆動機構２０（および第２駆動機構２２０）の数は、図に示す数に限定されるものではなく、より多く設けても良いことは言うまでもない。駆動機構２０（および第２駆動機構２２０）を多数設けることで、移動部材１２をより円滑に移動させることができる。また、駆動機構２０（および第２駆動機構２２０）の配置も、一列直線状のみでなく、並列に配置しても良い。
（３）また、上記実施形態においては、駆動機構２０（および第２駆動機構２２０）は、リフト駆動体２３、２２３およびスライド駆動体２４、２２４を厚み方向（すなわち図１、図５中のＹ軸方向に変位させることにより、移動部材１２を駆動する構成としたが、図９に示すような構成としてもよい。図９は、変形形態による駆動機構４２０の構成を示す図である。
図９において、スライダ４２１は、図１におけるリフタ２１（あるいは図５におけるリフタ２２１）と同様の部材であり、リフタ４２２は、図１におけるスライダ２２（あるいは図５におけるスライダ２２２）と同様の部材である。スライド駆動体４２３は、図１におけるリフト駆動体２３（あるいは図５におけるリフト駆動体２２３）と同様の位置に設けられており、リフト駆動体４２４は、図１おけるスライド駆動体２４（あるいは図５におけるスライド駆動体２２４）と同様の位置に設けられている。
スライド駆動体４２３およびリフト駆動体４２４は、それぞれ圧電効果を有する圧電セラミックス等によって構成された所定厚さの圧電素子である。スライド駆動体４２３は、電圧の印加によって厚さ方向と直交する方向（図９におけるＸ軸方向）に所定量変形する。すなわち、電圧のＯＮ／ＯＦＦによってＸ軸方向に伸縮する。その結果、スライダ４２１をＸ軸方向に移動させることができる。リフト駆動体４２４も、電圧の印加によって厚さ方向と直交する方向（図９におけるＹ軸方向）に所定量変形する。すなわち、電圧のＯＮ／ＯＦＦによってＹ軸方向に伸縮する。その結果、リフタ４２２をＸ軸方向に移動させることができる。
このような図９におけるスライド駆動体およびリフト駆動体を、図１あるいは図５のスライド駆動体およびリフト駆動体と同様に制御することにより、図１あるいは図５と同様に、移動体１２を駆動制御することができる。
（４）図１０は、図９のような駆動機構２０（あるいは１２０、２２０、４２０）を円環状に配置することにより移動部材を回転運動させる構成とした圧電モータ３００を備えたカメラ１０１の構成図である。図１０において、カメラ１０１は、撮像素子１０８を有するカメラボディ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３は、カメラボディ１０２に着脱可能な交換レンズである。なお、図１０では、レンズ鏡筒１０３が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。
レンズ鏡筒１０３は、レンズ１０７、カム筒１０６、ギア３０４、圧電モータ３００等を備えている。圧電モータ３００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る。圧電モータ３００から得られた駆動力は、ギア３０４を介してカム筒１０６に伝えられる。レンズ１０７は、カム筒１０６に保持されており、圧電モータ３００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。
図１０において、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、その信号がＡ／Ｄ変換されることによって、画像データが得られる。

なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１０：圧電アクチュエータ、１１：ベース部材、１１Ａ：対向面、１２：移動部材、１３：保持体、２１：リフタ、２１Ｄ：連結側面、２２：スライダ、２２Ｄ：連結側面、２３：リフト駆動体、２４：スライド駆動体、３０：制御装置、１１０：圧電アクチュエータ、１２１：リフタ、１２１Ａ：連結底面、１２２：スライダ、１２２Ａ：連結側面、１２２Ｂ：連結天面、１３：保持体、１３Ｂ：連結面、２００：圧電アクチュエータ、２２１：リフタ、２２１Ｄ：連結側面、２２２：スライダ、２２２Ｄ：連結側面、２２３：リフト駆動体、２２４：スライド駆動体

Claims (13)

1. ベース部材の第１の面から移動部材に向けて突出し、前記移動部材を支持可能な突出部と、
   前記突出部とは異なる部材に沿って設けられ、前記第１の面と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子と、
   前記突出部とは異なる部材に沿って設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第２圧電素子と、備え、
   前記第１圧電素子は、前記第１の面と、前記突出部とは異なる第１の部材と、の間に設けられ、
   前記第２圧電素子は、前記第１の部材と前記第１の部材とは異なる第２の部材との間に設けられ、
   前記第１の部材は、前記第１の面と交差する方向に沿った第２の面を有し、前記第２の部材は、前記第１の面と交差する方向に沿った第３の面を有し、前記第２圧電素子は、前記第２の面と前記第３の面の間に設けられていること
   を特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の圧電アクチュエータであって、
   前記第１圧電素子と前記第２圧電素子とは接触しないように設けられていること
   を特徴とする圧電アクチュエータ。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータであって、
   前記移動部材は、前記第２の部材の前記第１の面側と反対側の面に沿って載置されていること
   を特徴とする圧電アクチュエータ。
4. ベース部材の第１の面から移動部材に向けて突出し、前記移動部材を支持可能な突出部と、
   前記突出部とは異なる部材に沿って設けられ、前記第１の面と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子と、
   前記突出部とは異なる部材に沿って設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第２圧電素子とを備え、
   前記第１圧電素子は、前記突出部とは異なる第１の部材と前記第１の部材とは異なる第２の部材との間に設けられ、
   前記第２圧電素子は、前記第２の部材と前記突出部との間に設けられ、
   前記移動部材は、前記第１の部材の前記第１の面側と反対側の面に沿って載置されていること
   を特徴とする圧電アクチュエータ。
5. 請求項４に記載の圧電アクチュエータであって、
   前記突出部は前記第１の面と交差する方向に沿った第２の面を有し、前記第１の部材は前記第２の面と交差する方向に沿った第３の面を有し、前記第２の部材は前記第１の面と交差する方向に沿った第４の面と前記第２の面と交差する方向に沿った第５の面を有し、
   前記第１圧電素子は、前記第３の面と第５の面との間に設けられ、
   前記第２圧電素子は、前記第２の面と前記４の面との間に設けられていること
   を特徴とする圧電アクチュエータ。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータであって、
   前記第１圧電素子および前記第２圧電素子を伸縮させる制御を行う制御部を有し、
   前記制御部は、前記第１圧電素子を伸ばした状態で前記第２圧電素子を伸ばすことにより前記移動部材を前記第２圧電素子の伸縮方向に移動させる制御を行うこと
   を特徴とする圧電アクチュエータ。
7. 請求項６に記載の圧電アクチュエータであって、
   前記移動部材は、前記第１圧電素子および前記第２圧電素子が収縮した状態において、前記突出部で支持されること
   を特徴とする圧電アクチュエータ。
8. ベース部材の第１の面から移動部材に向けて突出し、前記移動部材を支持可能な突出部と、
   前記突出部とは異なる部材に沿って設けられ、前記第１の面と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子と、
   前記突出部とは異なる部材に沿って設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第２圧電素子とを備え、
   前記突出部は、前記交差方向に伸縮可能な第３圧電素子と、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第４圧電素子とを有すること、
   前記第３圧電素子と前記第４圧電素子とは接触しないように設けられていること、
   前記第３圧電素子は、前記第１の面と前記第１の部材および前記第２の部材とは異なる第３の部材との間に設けられ、前記第４圧電素子は、前記第３の部材と前記第３の部材とは異なる第４の部材との間に設けられていること、及び、
   前記第３の部材は、前記第１の面と交差する方向に沿った第４の面を有し、前記第４の部材は、前記第１の面と交差する方向に沿った第５の面を有し、前記第４圧電素子は、前記第４の面と前記第５の面の間に設けられていること
   を特徴とする圧電アクチュエータ。
9. 請求項８に記載の圧電アクチュエータであって、
   前記移動部材は、前記第４の部材の前記第１の面側と反対側の面に沿って載置されていること
   を特徴とする圧電アクチュエータ。
10. 請求項８または請求項９に記載の圧電アクチュエータであって、
    前記制御部は、前記第３圧電素子および前記第４圧電素子を伸縮させる制御を行い、前記第３圧電素子を伸ばした状態で前記第４圧電素子を伸ばすことにより前記移動部材を前記第４圧電素子の伸縮方向に移動させる制御を行うこと
    を特徴とする圧電アクチュエータ。
11. 請求項１０に記載の圧電アクチュエータであって、
    前記移動部材は、前記第１圧電素子が伸びた状態であり、かつ、前記第３圧電素子が収縮した状態において、前記第２の部材で支持され、前記第３圧電素子が伸びた状態であり、かつ、前記第１圧電素子が収縮した状態において、前記第４の部材で支持されること
    を特徴とする圧電アクチュエータ。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒。
13. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたカメラ。

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