JP5664089B2

JP5664089B2 - 駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラ

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Publication number: JP5664089B2
Application number: JP2010220834A
Authority: JP
Inventors: 邦宏桑野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012078400A

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、被駆動体に接触させるチップ部材を楕円運動させることで、被駆動体を駆動させる構成がある。例えば、特許文献１では、ＸＹＺ直交座標系を設定した場合に、チップ部材のＸＺ平面に平行な楕円運動により被駆動体をＸ軸に駆動する駆動装置が開示されている。

特開２００７−２３６１３８号公報

しかしながら、特許文献１では、チップ部材とベース部材との距離が変化する持上げ方向の振動と、チップ部材とベース部材との距離が変化しない送り方向の振動とを、それぞれ独立して制御することができないという課題がある。一方、圧電素子の持上げ方向の振動と送り方向の振動によって生じる不要振動に起因して、圧電素子によって駆動される部材を安定して駆動させることができないという課題がある。

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、圧電素子によって駆動される部材の異なる２方向への振動をそれぞれ独立して制御することができ、さらに、圧電素子によって駆動される部材を安定して駆動させ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５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の方向に沿って厚みすべり振動をする第１圧電素子（６）と、第１圧電素子（６）により駆動され、第１の方向に沿って振動する第１部材（３ｂ）と、第１部材（３ｂ）に支持され、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、第２圧電素子（７）により駆動され、第２の方向に沿って振動する第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の面（３ｆ１）には、第１圧電素子（６）として、第１の方向に長手を有する複数の第１圧電素子（６）が第１圧電素子（６）の短手方向に間隔を空けて配置されている。

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。

本発明の駆動装置によれば、圧電素子によって駆動される部材の異なる２方向への振動をそれぞれ独立して制御することができる。さらに、圧電素子によって駆動される部材を安定して駆動させることができる。また、本発明によれば、この駆動装置を備えたレンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。

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に示す駆動装置の圧電素子の配置状態を示す斜視図である。図１に示す駆動装置のベース部の斜視図である。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。

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。

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、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、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、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、基部（第１部材）３ｂと先端部（第２部材）３ａ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、第１の方向に沿って振動する。

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、４つのうち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。

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の軸方向に長手を有して形成されている。複数（２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に示す駆動装置の回路図である。図２（ａ）は第１圧電素子と電源部との接続状態を示す図であり、図２（ｂ）は第２圧電素子と電源部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圧電素子の図示を省略し、図２（ｂ）においては第１圧電素子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。第１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。

図１及び図２（ｂ）に示すように、複数の第２圧電素子７のうち、第１組に属する３つの駆動駒３１の先端部３１ａと基部３１ｂとの間に配置された６つの第２圧電素子７１は、配線１３を介して第３端子Ｔ３に電気的に接続されている。複数の第２圧電素子７のうち、第２組に属する３つの駆動駒３２の先端部３２ａと基部３２ｂとの間に配置された６つの第２圧電素子７２は、配線１４を介して第４端子Ｔ４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に沿う第１の方向の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のほぼ軸方向である第１の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及び先端部３ａを、ベース部２に対して支持軸５とほぼ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とほぼ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、特許文献１の構成に比べて、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。

図３は、図１に示す駆動装置の圧電素子の配置状態を示す斜視図である。図３において、符号ＣＬ１は第１の面３ｆ１の中心を通りかつ第１の方向に平行な第１の中心線、符号ＣＬ２は第２の面３ｆ２の中心を通りかつ第２の方向と平行な第２の中心線である。符号Ｌ１は第１圧電素子６の長手方向の長さ、符号Ｗ１は第１圧電素子６の短手方向の長さ（幅）、符号Ｔ１は第１圧電素子６の厚さ（基部３ｂの第１の面３ｆ１と第１圧電素子６の上面との間の距離）である。符号Ｌ２は第２圧電素子７の長手方向の長さ、符号Ｗ２は第２圧電素子の短手方向の長さ（幅）、符号Ｔ２は第２圧電素子７の厚さ（基部３ｂの第２の面３ｆ２と第２圧電素子７の上面との間の距離）である。

なお、圧電素子６，７は、例えば、圧電素子６，７が積層型（圧電体を２枚の電極で挟んだ素子）である場合には、上部電極と圧電体と下部電極とが平面視において重なる部分とする。つまり、圧電素子６，７の長手方向の長さは、上部電極と圧電体と下部電極とが平面視において長手方向に重なる部分の長さとする。圧電素子６，７の短手方向の長さは、上部電極と圧電体と下部電極とが平面視において短手方向に重なる部分の長さとする。

図３に示すように、第１の面３ｆ１には、第１圧電素子６として、第１の方向に長手を有する複数（２つ）の第１圧電素子６が第１圧電素子６の短手方向に間隔を空けて配置されている。このため、第１圧電素子が第１の面の全体に形成されている構成に比べて、第１圧電素子６の第１の方向の振動（主振動）を安定して取り出すことができる。

例えば、第１圧電素子が第１の面の全体に形成されていると、第１圧電素子の主振動以外の不要振動（第１の方向と直交する方向の振動）が大きくなる。すると、同一の周波数で主振動と不要振動とが共振し、面共振振動状態となる。つまり、主振動方向の振動エネルギーが不要振動方向と二分し、散逸してしまう。しかしながら、本実施形態では、第１圧電素子６が第１の方向に長手を有するので、不要振動がほとんど生じない。このため、第１圧電素子６の第１の方向の振動（主振動）を取り出しやすい。また、第１圧電素子６が短手方向に間隔を空けて配置されているので、一方の第１圧電素子６で生じた不要振動が他方の第１圧電素子６に伝わりにくい。よって、第１圧電素子６の第１の方向の振動を安定して取り出すことができる。したがって、圧電素子６，７によって駆動される部材の異なる２方向への振動をそれぞれ独立して制御することができ、さらに、圧電素子６，７によって駆動される部材を安定して駆動させることが可能な駆動装置１が得られる。

複数の第１圧電素子６は、第１の中心線ＣＬ１に対して左右両側に配置されている。このため、複数の第１圧電素子が第１の中心線に対して左右いずれか一方側に配置されている構成に比べて、第１圧電素子６の第１の方向の振動（主振動）を安定して取り出すことができる。

例えば、複数の第１圧電素子が第１の中心線に対して左右いずれか一方側に配置されていると、第１圧電素子の不要振動（第１の方向と直交する方向の振動）が基部の第１の面の左右いずれか一方側に集中することとなる。このため、基部の不要振動に対する剛性が小さくなり（基部が不要振動によって変形しやすくなり）、第１圧電素子の第１の方向の振動を安定して取り出すことが困難となる。しかしながら、本実施形態では、複数の第１圧電素子６が第１の中心線ＣＬ１に対して左右両側に配置されているので、基部３ｂの不要振動に対する剛性が大きくなる。よって、第１圧電素子６の第１の方向の振動を安定して取り出すことができる。

複数の第１圧電素子６は、第１の中心線ＣＬ１を基準として線対称に配置されている。このため、複数の第１圧電素子が第１の中心線を基準として非対称に配置されている構成に比べて、基部３ｂの不要振動に対する剛性が大きくなる。よって、第１圧電素子６の第１の方向の振動を安定して取り出すことができる。

複数の第１圧電素子６は、第１の面３ｆ１の第１の方向（第１の中心線ＣＬ１）と直交する方向の端縁に接して形成されている。このため、複数の第１圧電素子が第１の面の第１の方向と直交する方向の端縁と隙間を空けて形成されている場合に比べて、複数の第１圧電素子６の短手方向の配置間隔が大きくなる。つまり、一方の第１圧電素子６で生じた不要振動が他方の第１圧電素子６に伝わりにくい。よって、第１圧電素子６の第１の方向の振動を安定して取り出すことができる。

第１圧電素子６の長手方向の長さＬ１は、第１圧電素子６の短手方向の長さＷ１の３倍以上１００倍以下となっている。これにより、第１圧電素子６の第１の方向の振動（主振動）を安定して取り出すことができる。一方、第１圧電素子６の長手方向の長さＬ１が第１圧電素子６の短手方向の長さＷ１の３倍よりも小さいと、不要振動が大きくなり主振動を安定して取り出すことが困難となる。また、第１圧電素子６の長手方向の長さＬ１が第１圧電素子６の短手方向の長さＷ１の１００倍よりも大きいと、第１圧電素子６を形成することが困難となる。

第１圧電素子６の厚さＴ１は、第１圧電素子６の短手方向の長さＷ１の１００分の１以上３分の１以下となっている。これにより、第１圧電素子６の第１の方向の振動（主振動）を安定して取り出すことができる。一方、第１圧電素子６の厚さＴ１が第１圧電素子６の短手方向の長さＷ１の３分の１よりも大きいと、第１圧電素子６の厚さ方向の振動（厚み振動）が生じる。つまり、不要振動が大きくなり主振動を安定して取り出すことが困難となる。また、第１圧電素子６の厚さＴ１が第１圧電素子６の短手方向の長さＷ１の１００分の１よりも小さいと、第１圧電素子６を形成することが困難となる。

第２の面３ｆ２には、第２圧電素子７として、第２の方向に長手を有する複数（２つ）の第２圧電素子７が第２圧電素子７の短手方向に間隔を空けて配置されている。このため、第２圧電素子が第２の面の全体に形成されている構成に比べて、第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）を安定して取り出すことができる。

例えば、第２圧電素子が第２の面の全体に形成されていると、第２圧電素子の主振動以外の不要振動（第２の方向と直交する方向の振動）が大きくなる。すると、同一の周波数で主振動と不要振動とが共振し、面共振振動状態となる。つまり、主振動方向の振動エネルギーが不要振動方向と二分し、散逸してしまう。しかしながら、本実施形態では、第２圧電素子７が第２の方向に長手を有するので、不要振動がほとんど生じない。このため、第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）を取り出しやすい。また、第２圧電素子７が短手方向に間隔を空けて配置されているので、一方の第２圧電素子７で生じた不要振動が他方の第２圧電素子７に伝わりにくい。よって、第２圧電素子７の第１の方向の振動を安定して取り出すことができる。

複数の第２圧電素子７は、第２の中心線ＣＬ２に対して左右両側に配置されている。このため、複数の第２圧電素子が第２の中心線に対して左右いずれか一方側に配置されている構成に比べて、第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）を安定して取り出すことができる。

例えば、複数の第２圧電素子が第２の中心線に対して左右いずれか一方側に配置されていると、第２圧電素子の不要振動（第２の方向と直交する方向の振動）が基部の第２の面の左右いずれか一方側に集中することとなる。このため、基部の不要振動に対する剛性が小さくなり（基部が不要振動によって変形しやすくなり）、第２圧電素子の第２の方向の振動を安定して取り出すことが困難となる。しかしながら、本実施形態では、複数の第２圧電素子７が第２の中心線ＣＬ２に対して左右両側に配置されているので、基部３ｂの不要振動に対する剛性が大きくなる。よって、第２圧電素子７の第２の方向の振動を安定して取り出すことができる。

複数の第２圧電素子７は、第２の中心線ＣＬ２を基準として線対称に配置されている。このため、複数の第２圧電素子が第２の中心線を基準として非対称に配置されている構成に比べて、基部３ｂの不要振動に対する剛性が大きくなる。よって、第２圧電素子７の第２の方向の振動を安定して取り出すことができる。

複数の第２圧電素子７は、第２の面３ｆ２の第２の方向（第２の中心線ＣＬ２）と直交する方向の端縁に接して形成されている。このため、複数の第２圧電素子が第２の面の第２の方向と直交する方向の端縁と隙間を空けて形成されている場合に比べて、複数の第２圧電素子７の短手方向の配置間隔が大きくなる。つまり、一方の第２圧電素子７で生じた不要振動が他方の第２圧電素子７に伝わりにくい。よって、第２圧電素子７の第２の方向の振動を安定して取り出すことができる。

第２圧電素子７の長手方向の長さＬ２は、第２圧電素子７の短手方向の長さＷ２の３倍以上１００倍以下となっている。これにより、第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）を安定して取り出すことができる。一方、第２圧電素子７の長手方向の長さＬ２が第２圧電素子７の短手方向の長さＷ２の３倍よりも小さいと、不要振動が大きくなり主振動を安定して取り出すことが困難となる。また、第２圧電素子７の長手方向の長さＬ２が第２圧電素子７の短手方向の長さＷ２の１００倍よりも大きいと、第２圧電素子７を形成することが困難となる。

第２圧電素子７の厚さＴ２は、第２圧電素子７の短手方向の長さＷ２の１００分の１以上３分の１以下となっている。これにより、第２圧電素子７の第１の方向の振動（主振動）を安定して取り出すことができる。一方、第２圧電素子７の厚さＴ２が第２圧電素子７の短手方向の長さＷ２の３分の１よりも大きいと、第２圧電素子７の厚さ方向の振動（厚み振動）が生じる。つまり、不要振動が大きくなり主振動を安定して取り出すことが困難となる。また、第２圧電素子７の厚さＴ２が第２圧電素子７の短手方向の長さＷ２の１００分の１よりも小さいと、第２圧電素子７を形成することが困難となる。

図４は、図１に示す駆動装置のベース部の斜視図である。なお、図４においては、便宜上、ベース部２の一部の構成（複数の駆動駒３のうち１つの駆動駒３を支持面２ｆで挟み込んで支持する保持部２ａ）を図示している。図４において、符号Ｓは、ベース部２の支持面２ｆに接する複数の第１圧電素子６に外接する輪郭を有する領域（四角形形状）である。符号６ｓは、第１圧電素子６の支持面２ｆに対する投影領域である。

図４に示すように、ベース部２は、複数の第１圧電素子６を挟んで基部３ｂを支持面２ｆで支持する。具体的には、ベース部２は、第１の面３ｆ１に配置された第１圧電素子６と第３の面３ｆ３に配置された第１圧電素子６の双方を挟んで基部３ｂを支持面２ｆで支持する。

ベース部２の支持面２ｆに接する複数の第１圧電素子６に外接する輪郭を有する領域Ｓは、正方形形状となっている。具体的には、２つの第１圧電素子６の支持面２ｆに対する投影領域６ｓに外接する四角形形状が正方形形状となっている。このため、ベース部の支持面に接する複数の第１圧電素子に外接する輪郭を有する領域が台形形状や菱形形状となっている場合に比べて、第１圧電素子６の第１の方向の振動（主振動）を安定して取り出すことができる。

例えば、ベース部の支持面に接する複数の第１圧電素子に外接する輪郭を有する領域が台形形状となっていると、第１圧電素子の不要振動（第１の方向と直交する方向の振動）が基部の第１の面の上側（上底部）に集中することとなる。このため、基部の不要振動に対する剛性が小さくなり（基部が不要振動によって変形しやすくなり）、第１圧電素子の第１の方向の振動を安定して取り出すことが困難となる。しかしながら、本実施形態では、ベース部２の支持面２ｆに接する複数の第１圧電素子６に外接する輪郭を有する領域Ｓが正方形形状となっているので、基部３ｂの不要振動に対する剛性が大きくなる。よって、第１圧電素子６の第１の方向の振動を安定して取り出すことができる。

なお、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が所定の位相差で異動する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圧電素子の設置数は必要に応じて適宜変更することができる。

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５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５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、圧電素子によって駆動される部材の、異なる２方向の振動をそれぞれ独立して制御することができ、さらに、駆動装置が疲労破壊してしまうことを抑制することができる。

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、２…ベース部、２ｆ…支持面、３ａ，３１ａ，３２ａ…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、ＣＬ１…第１の中心線、ＣＬ２…第２の中心線、Ｌ１…第１圧電素子の長手方向の長さ、Ｌ２…第２圧電素子の長手方向の長さ、Ｗ１…第１圧電素子の短手方向の長さ、Ｗ２…第２圧電素子の短手方向の長さ、Ｔ１…第１圧電素子の厚さ、Ｔ２…第２圧電素子の厚さ

Claims

第１の方向に沿って厚みすべり振動をする複数の第１圧電素子と、
前記複数の第１圧電素子により駆動される第１部材と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って厚みすべり振動をする第２圧電素子と、
を備え、
前記第１部材は、第１の面と、前記第１の面と交差する配置関係にある第２の面と、前記第１の面と対向するとともに、前記第２の面と交差する配置関係にある第３の面とを有し、前記複数の第１圧電素子を前記第１の面と前記第３の面とで支持するとともに前記第２圧電素子を前記第２の面で支持しており、
前記複数の第１圧電素子は、前記第１の面と前記第３の面のそれぞれに前記第１の方向と交差する第３の方向に間隔を空けて配置されていることを特徴とする駆動装置。
前記複数の第１圧電素子はそれぞれ前記第１の方向に長手を、前記第１の方向と交差する第３の方向に短手を有していることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記複数の第１圧電素子は、前記第１の面の中心を通りかつ前記第１の方向と平行な第１の中心線に対して左右両側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
前記複数の第１圧電素子は、前記第１の中心線を軸として線対称に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
前記複数の第１圧電素子は、前記第１の面の前記第１の方向と直交する方向の端縁に接していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記第１圧電素子の長手方向の長さは、前記第１圧電素子の短手方向の長さの３倍以上１００倍以下となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記第１圧電素子の厚さは、前記第１圧電素子の短手方向の長さの１００分の１以上３分の１以下となっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記第２圧電素子は前記第２の方向に長手を、前記第２の方向と交差する第４の方向に短手を有し、
前記第２の面に複数の第２圧電素子が前記第４の方向に間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記複数の第２圧電素子は、前記第２の面の中心を通りかつ前記第２の方向と平行な第２の中心線に対して左右両側に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
前記複数の第２圧電素子は、前記第２の中心線を軸として線対称に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
前記複数の第２圧電素子は、前記第２の面の前記第２の方向と直交する方向の端縁に接していることを特徴とする請求項９または１０に記載の駆動装置。
前記第２圧電素子の長手方向の長さは、前記第２圧電素子の短手方向の長さの３倍以上１００倍以下となっていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記第２圧電素子の厚さは、前記第２圧電素子の短手方向の長さの１００分の１以上３分の１以下となっていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記第１圧電素子を介して前記第１部材の第１の面を支持する第１の支持面と、前記第１圧電素子を介して前記第１部材の第３の面を支持する第２の支持面とを有するベース部を備え、
前記ベース部の前記支持面に接する前記複数の第１圧電素子に外接する四角形形状は正方形形状であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の駆動装置。
請求項１〜１４のいずれか１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。
請求項１５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。