JPWO2009051083A1 - 振動アクチュエータ、使用方法、レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

電気機械変換部を有する振動アクチュエータを提供する。振動アクチュエータは、少なくとも１つの平面を有するステータと、ステータの平面側に設けられ、ステータを傾けつつ、傾けた方向を回転させる電気機械変換部と、ステータの平面側に設けられ、ステータの変位を受けて回転するロータとを備える。ステータおよびロータは、円形であって、同軸に設けられ、ロータは、ロータの軸に対して、電気機械変換部の外周側に設けられてもよい。

Description

本発明は、振動アクチュエータ、使用方法、レンズユニットおよび撮像装置に関する。なお、本出願は、下記の日本出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
特願２００７−２６８２２９ 出願日 ２００７年１０月１５日
特願２００８−０１４１５７ 出願日 ２００８年１月２４日
特願２００８−０１４１６７ 出願日 ２００８年１月２４日

超音波モータ等の振動アクチュエータは、周期的に変化する駆動電圧が印加されて振動を発生する電気機械変換部を備える。振動アクチュエータは、電気機械変換部が発生した振動を、回転運動または直線運動に変換して外部の被駆動部材を駆動する。

特許文献１には、互いに異なる方向に分極された複数の圧電素子が積層された電気機械変換部と、電気機械変換部を軸方向に挟む丸棒とを備える超音波モータが記載されている。特許文献１に記載された超音波モータは、複数の圧電素子に位相が異なる駆動電圧が印加されることにより、丸棒の先端に円運動を発生させる。

特許文献２には、多角形の複数の電極膜を有する圧電素子を備える振動波駆動装置が記載されている。特許文献２に記載された振動波駆動装置は、電極膜の各々に駆動電圧を印加することにより、ロータに円運動を発生させる。
特開平０３−２８９３７５号公報 特開２００６−１７９５７８号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された振動アクチュエータは、円運動する丸棒またはロータと圧電素子とが軸方向に積層された構造を有する。このため、部材の厚みが積み重なって、軸方向の長さが大きくなる。このため、例えば、撮像装置のレンズユニットに搭載した場合には、レンズユニットおよび撮像装置を小型化する妨げとなっていた。

上記の課題を解決すべく、本発明の第１の態様として、少なくとも１つの平面を有するステータと、ステータの平面側に設けられ、ステータを傾けつつ、傾ける方向を変化させてステータに首振り運動させる電気機械変換部と、ステータの平面側に設けられ、ステータの変位を受けて回転するロータとを備える振動アクチュエータが提供される。

上記振動アクチュエータにおいて、ステータは、首振り運動に伴って生じる慣性力によって変形する可変部を有してもよい。

また、上記振動アクチュエータにおいて、ステータは、ロータの回転の軸方向に延伸して、ロータに当接する延伸部を有してもよい。

更に、本発明の第２の態様として、振動アクチュエータの使用方法であって、振動アクチュエータは、少なくとも１つの平面を有するステータと、ステータの平面側に設けられ、ステータを傾けつつ、傾ける方向を変化させる電気機械変換部と、ステータの平面側に設けられ、ステータの変位を受けて回転するロータとを備え、使用方法は、ステータの回転の固有振動数と略同一の駆動振動数で、電気機械変換部を駆動する段階を備える使用方法が提供される。

また更に、本発明の第３の態様として、の振動アクチュエータと、光学部材、光学部材を収容するレンズ鏡筒とを備え、振動アクチュエータは、レンズ鏡筒の内部に設けられて、光学部材を駆動するレンズユニットが提供される。

また更に、本発明の第４の態様として、上記のレンズユニットと、レンズユニットによる像を撮像する撮像部とを備える撮像装置が提供される。

上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。

一実施形態に係る振動アクチュエータ１００の分解斜視図である。 振動アクチュエータ１００の縦断面図である。 電気機械変換部１３０の分解斜視図である。 振動体２００の動作を説明する斜視図である。 他の実施形態に係る振動アクチュエータ３００の縦断面図である。 また他の実施形態に係る振動アクチュエータ３００の縦断面図である。 振動アクチュエータ３００の変形例を示す縦断面図である。 振動アクチュエータ３００の他の変形例を示す断面図である。 振動アクチュエータ３００の更に他の変形例を示す断面図である。 振動アクチュエータ１００の縦断面図である。 振動体２００の動作を説明する斜視図である。 動作するステータ１２０の振る舞いを説明する断面図である。 一実施形態に係る振動アクチュエータ１００の分解斜視図である。 振動アクチュエータ１００の縦断面図である。 振動体２００の作用を説明する斜視図である。 ステータ１２０の作用を説明する部分断面図である。 撮像装置４００の模式的な断面図である。

符号の説明

１００、３００ 振動アクチュエータ、１０２、３０２ 軸受け部、１０４、３０４ 作用部、１１０、３１０ 屈曲軸、１１２ 係止部、１１４ 屈曲部、１１６、３５１ ネジ山部、１１７ 接触位置、１１９ 当接面、１２０、３２０ ステータ、１２１ 基部、１２２、３２２ 連結穴、１２３ 延伸部、１２４、３２４ 駆動面、１２５ 第１斜傾部、１２６ 可変部、１２７ 第２斜傾部、１２８ 被駆動面、１２９ 首振り運動の中心点、１３０、３３０ 電気機械変換部、１３１、１３２、１３３、１３４ 電極、１３６ 圧電材料板、１３８ 電気機械変換素子層、１４０、３４０ 配線基板、１４２、３４２ 接続ケーブル、１４４ 回転伝達軸、１５０、３５０ 保持部材、１５２ 配線基板収容部、１５４、１９４、３５４ 配線孔、１５６、３５６ 保持部、１５８、１７０、３７０、２２０ 付勢部材、１６０、３６０ ロータ、１６２、２２２、３６２ 被駆動部、１６４ 被付勢部、１６６ 円筒部、１６８ キー、１８０ 歯車、１８２、３８２ 歯部、１８４ 当接面、１８６ 被支持面、１８８ キー溝、１９０ 基台、１９２ ベースプレート、１９６ ネジ穴、２００ 振動体、２１０、２１２ 軸受け部材、２１４ ネジ溝部、２３０ 付勢力調整部、３１１、３１３ 係止ナット、３９１、４１１ 位置決め部、４００ 撮像装置、４１０ レンズユニット、４２０ 光学部材、４２２ フロントレンズ、４２４ コンペンセータレンズ、４２６ フォーカシングレンズ、４２８ メインレンズ、４３０ 鏡筒、４４０ アイリスユニット、４５０ マウント、４６０ ボディ、４７０ ペンタプリズム、４７２ フォーカシングスクリーン、４８０ 測光ユニット、４９０ 接眼系、４９２ ハーフミラー、４９４ ファインダ液晶、５００ 撮像素子、５１０ 光学フィルタ、５２０ シャッタ、５３０ 測距ユニット、５４０ メインミラー、５４２ サブミラー

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。しかしながら、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一実施形態に係る振動アクチュエータ１００の分解斜視図である。なお、以下の記載においては、説明の便宜の為に、図面に表示されている上側の一端を上端、下側の他端を下端と記載する。しかしながら、これらの記載は、振動アクチュエータ１００が図示された上下方向に限って使用されることを意味するものではない。

振動アクチュエータ１００は、ステータ１２０、電気機械変換部１３０およびロータ１６０を備える。また、振動アクチュエータ１００は、屈曲軸１１０、配線基板１４０、保持部材１５０、付勢部材１７０、歯車１８０および基台１９０を備える。

ステータ１２０は、円板状の形状を有して、中心を貫通する連結穴１２２を有する。また、ステータ１２０は、平面である駆動面１２４を有する。

電気機械変換部１３０は、円筒状の形状を有して、中心を貫通する穴を有する。電気機械変換部１３０の外径は、ステータ１２０の外径よりも小さい。

ロータ１６０は、被駆動部１６２、被付勢部１６４、円筒部１６６および複数のキー１６８を有する。円筒部１６６は、ステータ１２０と略同じ外径を有する。被駆動部１６２は、円筒部１６６の上側の端面に設けられ、ステータ１２０の駆動面１２４に当接する。また、複数のキー１６８は、円筒部１６６の下側の端面に設けられ、下方に向かって突出している。被付勢部１６４は、ロータ１６０の内面の上端近傍に、ロータ１６０の内側に向かって突出して、環状の水平面を形成している。

屈曲軸１１０は、係止部１１２、屈曲部１１４およびネジ山部１１６を有する。屈曲部１１４は、連結穴１２２に挿通する。係止部１１２は、屈曲部１１４の上端に形成され、連結穴１２２よりも大きな外径を有する。ネジ山部１１６は、屈曲部の下端に形成される。

配線基板１４０は、環状の誘電体により形成される。配線基板１４０の外径は、電気機械変換部１３０の内径よりも大きく、電気機械変換部１３０の外径よりも小さい。

保持部材１５０は、屈曲部１１４が挿通される貫通穴を中央に有する。また、保持部材１５０は、配線基板１４０を収容する配線基板収容部１５２を上面に有する。更に、保持部材１５０は、配線基板収容部１５２の底面から、保持部材１５０の下面まで貫通した配線孔１５４を有する。また更に、保持部材１５０は、保持部材１５０の上面に設けられた保持部１５６を有する。保持部１５６は、配線基板収容部１５２が形成されていない領域で、電気機械変換部１３０の下面に当接する。

付勢部材１７０は、円筒部１６６の内径よりも小さな外径を有して、電気機械変換部１３０の外径よりも大きな内径を有する。本実施形態において、付勢部材１７０は、コイルばねにより形成されているが、上記の寸法の条件を満たせば、他の種類のばねにより形成されてもよい。

歯車１８０は、外周に歯部１８２を有する。また、歯車１８０は、平坦な当接面１８４を上面に有する。当接面１８４は、付勢部材１７０の下面に当接し得る寸法を有する。また、歯車１８０は、キー１６８に嵌合するキー溝１８８を当接面の外周側縁部に有する。更に、歯車１８０は、環状の平滑な被支持面１８６を内面に有する。被支持面１８６において軸支されることにより歯車１８０は回転する。

基台１９０は、径の異なる円板が同軸に重ねられた形状を有する。また、基台１９０は、屈曲軸１１０のネジ山部１１６に螺合するネジ穴１９６を中央に有する。更に、基台１９０は、保持部材１５０の配線孔１５４に連通する位置に、表裏を貫通する配線孔１９４を有する。

更に、基台１９０において、最上段の外径は、歯車１８０の被支持面１８６の内径と等しい。また、最上段の周面は、最下段のベースプレート１９２から隆起した水平面に隣接して、軸受け部１０２を形成する。

また、このような構造では、屈曲軸１１０に装着したステータ１２０、保持部材１５０等が屈曲軸１１０から抜け落ちることを防止する大径部、フランジ等を屈曲軸１１０の端部に形成できる。これにより、屈曲軸１１０の一端から振動アクチュエータ１００を組み立てることができるので生産性も高い。

図２は、振動アクチュエータ１００の縦断面図である。ステータ１２０、電気機械変換部１３０、配線基板１４０、保持部材１５０、ロータ１６０、付勢部材１７０および歯車１８０のそれぞれは、屈曲軸１１０を中心にして同軸に配置される。また、屈曲軸１１０およびステータ１２０を除く全ての構成要素、特に、電気機械変換部１３０およびロータ１６０は、ステータ１２０の駆動面１２４の側に配置される。

屈曲軸１１０は、連結穴１２２に挿通された上で、ネジ山部１１６で基台１９０のネジ穴１９６に螺着される。これにより、ステータ１２０および基台１９０は、屈曲軸１１０により連結される。連結されたステータ１２０および基台１９０は、相互に積み重ねられた歯車１８０、付勢部材１７０およびロータ１６０を挟む。

歯車１８０は、被支持面１８６で軸受け部１０２により内面から軸支される。これにより、歯車１８０は、軸受け部１０２の周りを回転し得る。また、軸受け部１０２は、ベースプレート１９２から隆起して形成されているので、歯車１８０はベースプレート１９２から離間する。これにより、歯車１８０は円滑に回転する。

ロータ１６０は、歯車１８０に上方から当接して、下端のキー１６８をキー溝１８８に嵌合させる。これにより、ロータ１６０は、歯車１８０に対して軸方向には変位するが、回転方向には共に回転する。また、ロータ１６０は、上端の被駆動部１６２を駆動面１２４に下方から当接させて作用部１０４を形成する。

付勢部材１７０は、下端を当接面１８４に、上端を被付勢部１６４にそれぞれ当接させ、当接面１８４および被付勢部１６４の間で圧縮される。これにより、ロータ１６０は、被付勢部１６４を介して上方に向かって付勢され、被駆動部１６２を駆動面１２４に押し付ける。

一方、ステータ１２０および基台１９０の間において、保持部材１５０は、屈曲部１１４に対して固定される。保持部材１５０は、配線基板収容部１５２に配線基板１４０を収容する。配線基板１４０は、配線孔１５４、１９４を通る接続ケーブル１４２を介して、振動アクチュエータ１００の外部に電気的に接続される。

保持部材１５０は、保持部１５６で電気機械変換部１３０の下端を支持する。電気機械変換部１３０の上端は、ステータ１２０の駆動面１２４に当接する。これにより、電気機械変換部１３０は、軸方向においてステータ１２０および保持部１５６の間に配置されると共に、ロータ１６０の径方向においてロータ１６０の内側に配置される。

電気機械変換部１３０の下面の一部は、配線基板１４０に直接に対面する。このような構造により、電気機械変換部１３０は、接続ケーブル１４２および配線基板１４０を介して外部から駆動電圧を印加される。

上記のような構造では、ロータ１６０および電気機械変換部１３０は、いずれもステータ１２０の同一の面に当接する。これにより、ステータ１２０の一方の面の平坦性を確保すればよいので、ステータ１２０の製造が容易になる。

なお、保持部材１５０の屈曲部１１４に対する固定は、接着剤を用いて接着してもよい。また、保持部材１５０と屈曲部１１４にネジ部を形成してねじ止めしてもよい。ねじ止めにした場合には、保持部材１５０を回転させることにより、電気機械変換部１３０をステータ１２０に押し付ける力を調節することができる。

また、このような構造では、屈曲軸１１０に装着したステータ１２０、保持部材１５０等が屈曲軸１１０から抜け落ちることを防止する大径部、フランジ等を屈曲軸１１０の端部に形成できる。これにより、屈曲軸１１０の一端から振動アクチュエータ１００を組み立てることができるので生産性も高い。

図３は、電気機械変換部１３０の分解斜視図である。電気機械変換部１３０は、ステータ１２０の軸方向に積層された複数の電気機械変換素子層１３８を有する。複数の電気機械変換素子層１３８のそれぞれは、圧電材料板１３６と、圧電材料板１３６の表面に形成された複数の電極１３１、１３２、１３３、１３４とを含む。

電極１３１、１３２、１３３、１３４は、ステータ１２０の軸を中心とする円周方向に並んで配置される。電極１３１、１３２、１３３、１３４は、互いに同じセクタ状の形状を有して、圧電材料板１３６に対して円周方向に等間隔に配置される。

圧電材料板１３６は、駆動電圧が印加された場合に厚さを増加させる圧電材料により形成されている。電気機械変換素子層１３８は積層されているので、圧電材料板１３６の厚さの増加が加算されて、電気機械変換部１３０全体では軸方向の寸法が大きく変化する。なお、本実施形態では、電気機械変換素子層１３８は、４つの電極１３１、１３２、１３３、１３４を有するが、数および形状がこれらに限定されるわけではない。

圧電材料板１３６は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電材料を含む。なお、多くの圧電材料は脆いので、りん青銅等の高弾性金属材料により形成して補強することが好ましい。また、圧電材料に駆動電圧を印加する場合に用いる電極１３１、１３２、１３３、１３４は、ニッケル、金等の電極材料を、鍍金、スパッタ、蒸着、厚膜印刷等の方法で、圧電材料板１３６の表面に直接に形成できる。

図４は、電気機械変換部１３０を含む振動体２００の動作を示す斜視図である。振動体２００は、屈曲軸１１０と、屈曲軸１１０により連結されたステータ１２０および保持部材１５０と、ステータ１２０および保持部材１５０に挟まれた電気機械変換部１３０とを有する。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）および図４（ｄ）の相互の間に記入された矢印は、振動体２００の状態が遷移することを示すと共に、状態の遷移が循環して振動体２００が周期的に動作することを示す。

電極１３１、１３２、１３３、１３４のいずれかに対して駆動電圧が印加された場合、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは、駆動電圧が印加された電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位で増加する。一方、駆動電圧が印加されていない電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位では、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは変化しない。ステータ１２０は、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが増加した部位において持ち上げられる。これにより、ステータ１２０は傾斜する。

電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して順次駆動電圧が印加されると、電極１３１、１３２、１３３、１３４の対応する部位で、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが順次増加する。例えば、電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して、１／４πずつ位相が異なる交流電圧が印加される。これにより、電気機械変換部１３０は、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、ステータ１２０を傾けつつ、傾けた方向を回転させる。

電気機械変換部１３０は、ステータ１２０の回転の固有振動数と略同一の駆動振動数で駆動されることが好ましい。これにより、駆動電圧に対して、ロータ１６０を効率よく回転させることができる。換言すれば、目的とする電気機械変換部１３０の駆動振動数に対して、ステータ１２０の回転の固有振動数を略同一にすることが好ましい。

ロータ１６０は、ステータ１２０に対して、定常的に当接している。このため、ロータ１６０は、傾斜方向を周回させつつ揺動するステータ１２０から摩擦駆動力を得て回転する。ロータ１６０は、傾斜方向の回転と逆に回転する。

図５は、図２の変形例を示す。振動アクチュエータ１００の縦断面図である。なお、以下に説明する部分を除くと、振動アクチュエータ１００構造は、図１から図４までに示した振動アクチュエータ１００と共通である。そこで、共通の要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省く。

この振動アクチュエータ１００においても、屈曲軸１１０は、連結穴１２２に挿通された上で、ネジ山部１１６で基台１９０のネジ穴１９６に螺着される。この屈曲軸１１０に対して保持部材１５０は固定されておらず、屈曲軸１１０を挿通された上で、その屈曲軸に対して摺動自在に装着される。

また、この振動アクチュエータ１００は、保持部材１５０を、上方に向かって押し上げる付勢部材１５８を備える。即ち、付勢部材１５８は、下端をベースプレート１９２に当接させ、上端を保持部材１５０の下面に当接させている。また、付勢部材１５８は、自身が伸長するように圧縮された状態で装着される。これにより、電気機械変換部１３０は、保持部材１５０を介して付勢部材１５８によりステータ１２０に押し付けられる。

ここで、付勢部材１５８は、電気機械変換部１３０の伸縮力により殆ど変形しない強度を有してもよい。従って、電気機械変換部１３０が伸縮した場合に、その振動が、ロータ１６０に効率よく伝達される。

なお、電気機械変換部１３０の強度が十分に高い場合は、保持部材１５０を省いて、付勢部材１５８の上端が、電気機械変換部１３０を直接に押し上げる構造とすることもできる。これにより、振動アクチュエータ１００の部品点数を削減できる。

また、このような構造では、屈曲軸１１０に装着したステータ１２０、保持部材１５０等が屈曲軸１１０から抜け落ちることを防止する大径部、フランジ等を屈曲軸１１０の端部に形成配することができる。これにより、屈曲軸１１０の一端から振動アクチュエータ１００を組み立てることができるので、生産性も高い。

図６は、他の実施形態に係る振動アクチュエータ３００の縦断面図である。なお、図６に示した振動アクチュエータ３００の構成要素は、図１乃至図４に示した振動アクチュエータ１００の構成要素のうちの同一の名称の構成要素と同じ構造および作用を有してもよい。また、説明の便宜の為に、図面に表示されている上側の一端を上端、下側の他端を下端と記載する。しかしながら、これらの記載は、振動アクチュエータ３００が図示された上下方向に限って使用されることを意味するものではない。

振動アクチュエータ３００は、屈曲軸３１０、屈曲軸３１０に対して同軸に配置されたステータ３２０、電気機械変換部３３０およびロータ３６０を備える。また、振動アクチュエータ３００は、配線基板３４０、保持部材３５０、軸受け部材 および付勢部材２２０を備える。屈曲軸３１０およびステータ３２０を除く全ての構成要素、特に、電気機械変換部３３０およびロータ３６０は、ステータ３２０の駆動面３２４の側に配置される。

ステータ３２０は、円板状の形状を有して、平面である駆動面３２４を有する。また、ステータ３２０は、中心を貫通する連結穴３２２を有する。保持部材３５０は、屈曲軸３１０が挿通される貫通穴を中央に有する。屈曲軸３１０は、連結穴３２２および貫通穴に挿通されて、両端のネジ山に螺着された係止ナット３１１、３１３により、ステータ３２０および保持部材３５０を連結させる。

電気機械変換部３３０は、軸方向において、ステータ３２０および保持部材３５０の間に挟まれて設けられる。電気機械変換部３３０は、円筒状の形状を有して、中心を貫通する穴を有する。電気機械変換部３３０の外径は、ステータ３２０の外径よりも小さい。

これにより、電気機械変換部３３０の上端は、駆動面３２４に当接する。また、電気機械変換部３３０の下端は、配線基板３４０を介して、保持部材３５０の上面に当接する。配線基板３４０は、保持部材３５０の径方向の外側まで延在して、接続ケーブル３４２を介して外部に電気的に結合される。

ロータ３６０は、ロータ３６０の軸方向において、ステータ３２０と保持部材３５０との間に設けられる。ロータ３６０は、円板状の形状を有して、外周面に歯部３８２を有する。

軸受け部材２１０は、段差状の軸受け部３０２を有して、配線基板３４０を介して保持部材３５０の上面に配置される。軸受け部材２１０は、軸受け部３０２においてロータ３６０の下面および内面の一部に当接して、軸方向にも径方向にもロータ３６０を支持する。

付勢部材２２０は、ロータ３６０の上部と駆動面３２４との間に配置される。付勢部材２２０は軸方向に弾性を有して、下部をロータ３６０に結合される一方、上端の被駆動部２２２を駆動面３２４に向かって付勢する。ステータ３２０および付勢部材２２０により、駆動面３２４の変位が被駆動部２２２に伝達される作用部３０４が形成される。

電気機械変換部３３０は、図３に示した電気機械変換部１３０と同じ構造であってもよい。電気機械変換部３３０は、ステータ１２０を傾けつつ、傾けた方向を回転させる。

付勢部材２２０は、被駆動部２２２を駆動面３２４に定常的に当接させているので、揺動するステータ３２０から摩擦駆動力を得て周方向に回転する。ロータ３６０は、付勢部材２２０に結合されているので、付勢部材２２０と共に回転する。歯部３８２は、ロータ３６０の回転を外部に伝達する。

図７は、振動アクチュエータ３００の変形例の縦断面図である。なお、図６に示した振動アクチュエータ３００と同一の構成要素には同じ参照番号を付す。また、以下に説明する部分を除き、図７に示した振動アクチュエータ３００は、図６に示した振動アクチュエータ３００と同じ構造および作用を有する。

振動アクチュエータ３００は、軸受け部材２１０と保持部材３５０との間に設けられた付勢部材３７０を備える。付勢部材３７０は、配線基板３４０を介して下端で保持部材３５０に当接する。また、付勢部材３７０は、軸方向に沿って、ロータ３６０をステータ３２０に付勢する。

このような構造により、ロータ３６０の上端面は、被駆動部３６２として駆動面３２４に当接して、作用部３０４を形成する。これにより、電気機械変換部３３０が発生させたステータ３２０の揺動が、ロータ３６０に直接に伝達され、ロータ３６０を回転させる。

図８は、振動アクチュエータ３００の他の変形例の縦断面図である。なお、図６または図７に示した振動アクチュエータ３００と同一の構成要素には同じ参照番号を付す。また、以下に説明する部分を除き、図８に示した振動アクチュエータ３００は、図６または図７に示した振動アクチュエータ３００と同じ構造および作用を有する。

振動アクチュエータ３００は、軸受け部材２１０と保持部材３５０との間に設けられた付勢部材３７０と、ステータ３２０とロータ３６０との間に設けられた付勢部材２２０とを備える。保持部材３５０は、配線基板３４０からの接続ケーブル３４２が挿通された配線孔３５４と、電気機械変換部３３０を保持する保持部３５６とを有する。付勢部材３７０は、コイルばねにより形成されているが、他の種類のばねでもよい。

付勢部材３７０は、保持部材３５０の上面に形成された位置決め部３９１と軸受け部材２１０の下面に形成された位置決め部４１１との間に、圧縮した状態で装着される。これにより、付勢部材３７０は、軸受け部材２１０を介して、ロータ３６０を上方に向かって付勢する。

付勢部材２２０は、弾性を有して、ステータ３２０の変位をロータ３６０に伝達する。付勢部材２２０は、上端の被駆動部２２２を駆動面３２４に向かって付勢することにより、被駆動部２２２および駆動面３２４が相互に当接する作用部３０４が形成される。

このような構造により、付勢部材２２０は、電気機械変換部３３０によって駆動されて揺動するステータ３２０から摩擦駆動力を受けて回転する。ロータ３６０は、付勢部材２２０に結合されているので、付勢部材２２０と共に回転する。そして、ロータ３６０の回転は、歯部３８２を介して外部に伝達される。

図９は、振動アクチュエータ３００の更に他の変形例の縦断面図である。なお、図６、図７または図８に示した振動アクチュエータ３００と同一の構成要素には同じ参照番号を付す。また、以下に説明する部分を除き、図９に示した振動アクチュエータ３００は、図６、図７または図８に示した振動アクチュエータ３００と同じ構造および作用を有する。

振動アクチュエータ３００は、ロータ３６０からステータ３２０への付勢力を調整する付勢力調整部２３０を備える。付勢力調整部２３０は、軸受け部材２１２およびネジ溝部２１４を有する。保持部材３５０は、ネジ山部３５１、配線孔３５４および保持部３５６を有する。

付勢力調整部２３０のネジ溝部２１４が保持部材３５０のネジ山部３５１に螺合する。これにより、付勢力調整部２３０は、保持部材３５０の外周面に装着される。付勢力調整部２３０がネジ溝部２１４に沿って回転させられた場合、付勢力調整部２３０は、保持部材３５０に対して軸方向に変位する。一方、電気機械変換部３３０およびステータ３２０と保持部３５６との相対位置は変化しないので、付勢部材２２０が被駆動部２２２を駆動面３２４に押し付ける力が変化する。

図１０は、他の実施形態に係る振動アクチュエータ１００の縦断面図である。振動アクチュエータ１００は、中央の屈曲軸１１０に沿って下から順に配置された基台１９０、保持部材１５０、電気機械変換部１３０およびステータ１２０を備える。また、振動アクチュエータ１００は、屈曲軸１１０の高さ方向中程において、電気機械変換部１３０の外側に付勢部材１７０を、付勢部材１７０の更に外側にロータ１６０を備える。また更に、振動アクチュエータ１００は、基台１９０およびロータ１６０の間に歯車１８０を備える。

電気機械変換部１３０、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、保持部材１５０、ロータ１６０、付勢部材１７０、歯車１８０および基台１９０は、屈曲軸１１０を中心にして同軸に配置される。また、屈曲軸１１０およびステータ１２０を除く全ての構成要素、特に、電気機械変換部１３０およびロータ１６０は、ステータ１２０の駆動面１２４の側に配置される。

屈曲軸１１０は、連結穴１２２に上方から挿通された上で、下端のネジ山部１１６で基台１９０のネジ穴１９６に螺着される。これにより、ステータ１２０は、基台１９０に対して連結される。連結された基台１９０およびステータ１２０は、相互に積み重ねられた歯車１８０、付勢部材１７０およびロータ１６０を挟む。

歯車１８０は、内側に形成された被支持面１８６において、軸受け部１０２から軸支される。これにより、歯車１８０は、軸受け部１０２の周りを回転し得る。また、軸受け部１０２は、ベースプレート１９２から隆起して形成されているので、歯車１８０はベースプレート１９２から離間する。これにより、歯車１８０は円滑に回転する。

ロータ１６０は、歯車１８０に上方から当接すると共に、下端のキー１６８をキー溝１８８に嵌合させる。これにより、ロータ１６０は、歯車１８０に対して軸方向には変位するが、回転方向には連れ回る。また、ロータ１６０は、上端の被駆動部１６２を駆動面１２４に下方から当接させる。これにより、ステータ１２０およびロータ１６０の間に作用部１０４が形成される。

付勢部材１７０は、下端を当接面１８４に、上端を被付勢部１６４にそれぞれ当接させ、当接面１８４および被付勢部１６４の間で圧縮される。これにより、ロータ１６０は、被付勢部１６４を介して上方に向かって付勢され、被駆動部１６２を駆動面１２４に押し付ける。

ステータ１２０および基台１９０の間において、保持部材１５０は、屈曲部１１４に対して固定される。保持部材１５０は、配線基板収容部１５２に配線基板１４０を収容する。配線基板１４０は、配線孔１５４、１９４を通る接続ケーブル１４２を介して、振動アクチュエータ１００の外部に電気的に接続される。

保持部材１５０は、保持部１５６で電気機械変換部１３０の下端を支持する。電気機械変換部１３０の上端は、ステータ１２０の駆動面１２４に当接する。これにより、電気機械変換部１３０は、軸方向においてステータ１２０および保持部１５６の間に配置されると共に、ロータ１６０の径方向においてロータ１６０の内側に配置される。

なお、電気機械変換部１３０の下面の一部は、配線基板１４０に直接に対面する。このような構造により、電気機械変換部１３０は、接続ケーブル１４２および配線基板１４０を介して外部から駆動電圧を印加される。

ステータ１２０は、係止部１１２により上方への変位を規制されると共に、電気機械変換部１３０に向かって押し付けられる。ステータ１２０は、屈曲軸１１０側から順次、第１斜傾部１２５、可変部１２６および第２斜傾部１２７を有する。また、ステータ１２０は、下面の縁部に設けられた駆動面１２４と、駆動面１２４の内周側に設けられた被駆動面１２８とを有する。駆動面１２４は、第２斜傾部１２７のロータ１６０に対向する面、つまり第２斜傾部１２７の下面であってよい。被駆動面１２８は、第１斜傾部１２５の電気機械変換部１３０に対向する面、第１斜傾部１２５の下面であってよい。

可変部１２６は、屈曲軸１１０を中心とする環状をなす。つまり、第１斜傾部１２５は、屈曲軸１１０の周囲に形成され、第２斜傾部１２７は、第１斜傾部１２５の外周側に設けられ、第１斜傾部１２５とともに傾き、ロータ１６０に変位を伝える。

可変部１２６は、ステータ１２０の他の部位に比較すると厚さが薄く、曲げ剛性が低い。このため、ステータ１２０が首振り運動をした場合には、当該首振り運動に伴って生じる慣性力によって、可変部１２６は変形する。更に、可変部１２６は、変形することによって、第２斜傾部１２７の傾きを第１斜傾部１２５の傾きより大きくする。

なお、上記振動アクチュエータ１００において、電気機械変換部１３０としては、図３に図示して説明したものをそのまま使用することができる。従って、重複する図面および説明は省く。

図１１は、保持部材１５０、電気機械変換部１３０およびステータ１２０を含む振動体２００の動作を示す斜視図である。振動体２００は、屈曲軸１１０と、屈曲軸１１０により連結されたステータ１２０および保持部材１５０と、ステータ１２０および保持部材１５０に挟まれた電気機械変換部１３０とを有する。

なお、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）の相互の間に記入された矢印は、振動体２００の状態が遷移することを示す。また、当該矢印は、振動体２００の状態の遷移が循環して振動体２００が周期的に動作することも示す。

電極１３１、１３２、１３３、１３４のいずれかに対して駆動電圧が印加された場合、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは、駆動電圧が印加された電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位で増加する。一方、駆動電圧が印加されていない電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位では、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは変化しない。ステータ１２０は、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが増加した部位において持ち上げられる。これにより、ステータ１２０は傾斜する。

電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して順次駆動電圧が印加されると、電極１３１、１３２、１３３、１３４の対応する部位で、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが順次増加する。例えば、電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して、１／４πずつ位相が異なる交流電圧が印加される。これにより、電気機械変換部１３０は、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）に示すように、ステータ１２０を傾けつつ、傾けた方向を回転させる。

振動アクチュエータ１００において、ロータ１６０は、ステータ１２０に対して、定常的に当接している。このため、ロータ１６０は、傾斜方向を周回させつつ揺動するステータ１２０から摩擦駆動力を得て回転する。ロータ１６０は、傾斜方向の回転と逆に回転する。

なお、電気機械変換部１３０は、ステータ１２０の固有振動数と略同一の駆動振動数で駆動されることが好ましい。これにより、駆動電圧に対して、ロータ１６０を効率よく回転させることができる。換言すれば、目的とする電気機械変換部１３０の駆動振動数に対して、ステータ１２０の回転の固有振動数を略同一にすることが好ましい。

上記の実施形態において、可変部１２６を有するステータ１２０の共振周波数は、可変部１２６の無いステータ１２０に比較すると低くなる。従って、振動アクチュエータ１００は、より低い駆動振動数で駆動され得る。

なお、上記振動アクチュエータ１００において、電気機械変換部１３０としては、図３に図示して説明したものをそのまま使用することができる。従って、重複する図面および説明は省く。

図１２は、振動アクチュエータ１００が動作している場合のステータ１２０の振る舞いを示す断面図である。ステータ１２０は、図中では右側に位置する、屈曲軸１１０の軸方向に伸張した電気機械変換部１３０の上端面により第１斜傾部１２５を下方から押し上げられる。ステータ１２０の中心は、屈曲軸１１０の軸方向について係止されているので、第１斜傾部１２５は、屈曲軸１１０に直交する当初の位置に対して傾斜する。

可変部１２６は、ステータ１２０の他の部位に比較すると曲げ剛性が低いので、ステータ１２０が傾斜する首振り運動に伴って生じる慣性力によって変形する。ステータ１２０の首振り運動により可変部１２６が変形した場合、第２斜傾部１２７は、第１斜傾部１２５よりも大きく傾く。ロータ１６０は、第２斜傾部１２７に接して回転駆動されるので、大きく傾いた第２斜傾部１２７に回転駆動されたロータ１６０の回転速度はより速くなる。

また、ステータ１２０は可変部１２６を変形させつつ振動するので、屈曲軸１１０の軸方向について、屈曲軸１１０にステータが装着された位置に近い位置を中心とする振動モードがステータ１２０の振動に生じる。これにより、ステータ１２０はロータ１６０を効率よく駆動する。

なお、他の例において、ステータ１２０は、ロータ１６０に接する面に対して反対の面において肉薄化された可変部１２６を有してもよい。また、他の例において、ステータ１２０は、ステータ１２０の他の部位よりも曲げ剛性の低い材料で形成された可変部１２６を有してもよい。より具体的には、ゴム、エラストマ等の高分子材料、金属等の薄板、コイル等を用いて形成された可変部１２６を有してもよい。これにより、求められた変形量を発生しやすく可変部１２６を作製できる。

また、他の例として、振動アクチュエータ１００は、可変部１２６において電気機械変換部１３０から変位を受ける構造を有してもよい。このような構造においても、可変部１２６は第２斜傾部１２７に変位を伝え、第１斜傾部１２５の傾きよりも大きく第２斜傾部１２７を傾けさせる。

更に他の例として、振動アクチュエータ１００は、第２斜傾部１２７において電気機械変換部１３０から変位を受ける構造を有してもよい。このような構造においても、可変部１２６の変形により、第２斜傾部１２７を第１斜傾部１２５の傾きよりも大きく傾けさせることができる。

図１３は、他の実施形態に係る振動アクチュエータ１００の分解斜視図である。なお、以下の記載においては、説明の便宜の為に、図面に表示されている上側の一端を上端、下側の他端を下端と記載する。しかしながら、これらの記載は、振動アクチュエータ１００が図示された方向に限って使用されることを意味するものではない。

振動アクチュエータ１００は、傾きつつ、傾いた方向が回転する首振り運動するステータ１２０と、ステータ１２０を首振り運動させる電気機械変換部１３０と、ステータ１２０に対して、電気機械変換部１３０と同じ側に設けられ、ステータ１２０から変位を受けて回転するロータ１６０とを備える。更に、振動アクチュエータ１００は、屈曲軸１１０、配線基板１４０、保持部材１５０、付勢部材１７０、歯車１８０および基台１９０を備える。

ステータ１２０は、中心を貫通する連結穴を有し、内側から同心円上に、円板状の基部１２１および円筒状の延伸部１２３を有する。基部１２１は、ロータ１6０の回転の半径方向において、電気機械変換部１３０より大きい。延伸部１２３は、ロータ１６０の回転の軸方向に延伸して、ロータ１６０に当接する。また、延伸部１２３は、基部１２１の外縁から軸方向に延伸して、軸方向の端部でロータ１６０に当接する。

電気機械変換部１３０は、円筒状の形状を有して、中心を貫通する穴を有する。電気機械変換部１３０の外径は、ステータ１２０の外径よりも小さい。

ロータ１６０は、被駆動部１６２、被付勢部１６４、円筒部１６６および複数のキー１６８を有する。円筒部１６６は、ステータ１２０の外径と略同じ外径を有する。また、円筒部１６６は、平坦な被駆動部１６２を上端面に、下方に突出した複数のキー１６８を下端面に、それぞれ有する。更に、ロータ１６０は、内面の上端近傍に、ロータ１６０の内側に向かって径方向に突出して、環状の水平面をなす被付勢部１６４を有する。

屈曲軸１１０は、上端の係止部１１２と、下端のネジ山部１１６と、係止部１１２およびネジ山部１１６を結合する屈曲部１１４とを有する。係止部１１２は、連結穴よりも大きな外径を有する。ネジ山部１１６は、ネジ山を有する。屈曲部１１４は、連結穴に挿通できる外径を有する。屈曲軸１１０は、ステータ１２０に結合され、ステータ１２０の首振り運動とともに屈曲する。

配線基板１４０は、環状の誘電体により形成される。配線基板１４０の外径は、電気機械変換部１３０の内径よりも大きく、電気機械変換部１３０の外径よりも小さい。

保持部材１５０は、屈曲部１１４を挿通し得る貫通穴を中央に有する。また、保持部材１５０は、配線基板１４０を収容する配線基板収容部１５２を上面に有する。更に、保持部材１５０は、配線基板収容部１５２の底面から、保持部材１５０の下面まで貫通する配線孔１５４を有する。また更に、保持部材１５０は、保持部材１５０の上端面に設けられた平坦な保持部１５６を有する。

付勢部材１７０は、円筒部１６６の内径よりも小さな外径を有して、電気機械変換部１３０の外径よりも大きな内径を有する。また、上下方向に伸縮する弾性を有する。本実施形態において、付勢部材１７０は、コイルばねにより形成されているが、上記の条件を満たせば、他の種類のばねにより形成されてもよい。

歯車１８０は、歯部１８２を外周に、平坦な当接面１８４を上端面に有する。当接面１８４は、付勢部材１７０の下面に当接し得る寸法を有する。また、歯車１８０は、キー１６８に嵌合するキー溝１８８を当接面の外周側縁部に有する。更に、歯車１８０は、環状の平滑な被支持面１８６を内面に有する。

基台１９０は、径の異なる円板が同軸に重ねられた形状を有する。また、基台１９０は、屈曲軸１１０のネジ山部１１６に螺合するネジ穴１９６を中央に有する。更に、基台１９０は、保持部材１５０の配線孔１５４に連通する位置に、上下面に貫通する配線孔１９４を有する。

また更に、基台１９０は、最下段に円板状のベースプレート１９２を有する。また、ベースプレート１９２から隆起した水平面に隣接して、最上段の周面に軸受け部１０２を有する。軸受け部１０２は、被支持面１８６の内径と等しい外径を有する。

図１４は、振動アクチュエータ１００の縦断面図である。振動アクチュエータ１００は、中央の屈曲軸１１０に沿って下から順に配置された基台１９０、保持部材１５０、電気機械変換部１３０およびステータ１２０を備える。また、振動アクチュエータ１００は、屈曲軸１１０の高さ方向中程において、電気機械変換部１３０の外側に付勢部材１７０を、付勢部材１７０の更に外側にロータ１６０を備える。更に、振動アクチュエータ１００は、基台１９０およびロータ１６０の間に歯車１８０を備える。

電気機械変換部１３０、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、保持部材１５０、ロータ１６０、付勢部材１７０、歯車１８０および基台１９０は、屈曲軸１１０を中心にして同軸に配置される。また、屈曲軸１１０を除く全ての構成要素は、ステータ１２０に対して同じ側に配される。

屈曲軸１１０は、ステータ１２０の連結穴に上方から挿通されて、下端のネジ山部１１６で基台１９０のネジ穴１９６に螺着される。これにより、ステータ１２０は、基台１９０に対して連結される。連結された基台１９０およびステータ１２０は、相互に積み重ねられた歯車１８０、付勢部材１７０およびロータ１６０を挟む。

歯車１８０は、被支持面１８６において、軸受け部１０２から軸支される。これにより、歯車１８０は、軸受け部１０２の周りを回転する。また、軸受け部１０２は、ベースプレート１９２から隆起して形成されているので、歯車１８０はベースプレート１９２から離間する。これにより、歯車１８０は円滑に回転する。

ロータ１６０は、下端面において歯車１８０に上方から当接する。このとき、キー１６８がキー溝１８８に嵌合する。これにより、ロータ１６０は、軸方向には歯車１８０に対して変位するが、回転方向には歯車１８０を連れ回る。また、ロータ１６０は、上端の被駆動部１６２をステータ１２０に下方から当接させる。これにより、ステータ１２０およびロータ１６０の間に作用部１０４が形成される。

付勢部材１７０は、下端を当接面１８４に、上端を被付勢部１６４にそれぞれ当接させ、当接面１８４および被付勢部１６４の間で圧縮される。これにより、ロータ１６０は、被付勢部１６４を介して上方に向かって付勢され、被駆動部１６２をステータ１２０に押し付ける。

保持部材１５０は、ステータ１２０および基台１９０の間において、屈曲部１１４に対して固定される。保持部材１５０は、配線基板収容部１５２に配線基板１４０を収容する。配線基板１４０は、配線孔１５４、１９４を通る接続ケーブル１４２を介して、振動アクチュエータ１００の外部に電気的に接続される。

保持部材１５０は、保持部１５６で電気機械変換部１３０の下端を支持する。更に、電気機械変換部１３０の上端は、ステータ１２０の当接面１１９に当接する。これにより、電気機械変換部１３０は、軸方向においてステータ１２０および保持部１５６の間に配置されると共に、ロータ１６０の径方向においてロータ１６０の内側に配置される。また、ステータ１２０は、係止部１１２により上方への変位を規制されると共に、電気機械変換部１３０に向かって当接面１１９押し付けられる。

電気機械変換部１３０の下面の一部は、配線基板１４０に直接に対面する。これにより、電気機械変換部１３０は、配線基板１４０に電気的にも接続される。従って、電気機械変換部１３０は、接続ケーブル１４２を介して外部から駆動電力を供給される。

図１５は、保持部材１５０、電気機械変換部１３０およびステータ１２０を含む振動体２００の動作を示す斜視図である。振動体２００は、屈曲軸１１０と、屈曲軸１１０により連結されたステータ１２０および保持部材１５０と、ステータ１２０および保持部材１５０に挟まれた電気機械変換部１３０とを含む。図１５（ａ）、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）および図１５（ｄ）の相互の間に記入された矢印は、振動体２００の状態が遷移することを示すと共に、状態の遷移が循環して振動体２００が周期的に動作することを示す。

電極１３１、１３２、１３３、１３４のいずれかに対して駆動電圧が印加された場合、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは、駆動電圧が印加された電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位で増加する。一方、駆動電圧が印加されていない電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位では、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは変化しない。ステータ１２０は、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが増加した部位において持ち上げられる。これにより、ステータ１２０は傾斜する。

電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して順次駆動電圧が印加されると、電極１３１、１３２、１３３、１３４の対応する部位で、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが順次増加する。例えば、電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して、１／４πずつ位相が異なる交流電圧が印加される。これにより、電気機械変換部１３０は、図１５（ａ）、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）、図１５（ｄ）に示すように、ステータ１２０を傾けつつ、傾けた方向を回転させる。

振動アクチュエータ１００において、ロータ１６０は、ステータ１２０に対して、定常的に当接している。このため、ロータ１６０は、傾斜方向を周回させつつ揺動するステータ１２０から摩擦駆動力を得て回転する。ロータ１６０は、傾斜方向の回転と逆に回転する。

なお、電気機械変換部１３０は、ステータ１２０の固有振動数と略同一の駆動振動数で駆動されることが好ましい。これにより、駆動電圧に対して、ロータ１６０を効率よく回転させることができる。換言すれば、目的とする電気機械変換部１３０の駆動振動数に対して、ステータ１２０の回転の固有振動数を略同一にすることが好ましい。

なお、上記振動アクチュエータ１００において、電気機械変換部１３０としては、図３に図示して説明したものをそのまま使用することができる。従って、重複する図面および説明は省く。

図１６は、振動アクチュエータ１００の部分断面図である。駆動電力を供給された電気機械変換部１３０に生じる首振り運動は、ステータ１２０の当接面１１９に伝えられる。ステータ１２０は、係止部１１２により上方への変位を規制されるので、屈曲軸１１０を屈曲させつつ揺動する。

また、屈曲軸１１０は、保持部材１５０により下部の屈曲を規制され、例えば、保持部材１５０の上端の高さが固定端となる。従って、屈曲軸１１０と共に揺動するステータの首振り運動の中心点は、保持部材１５０の上端と略同じ高さに配される。

これに対して、延伸部１２３は、図中に矢印Ａで示すように、ロータ１６０に当接する端部の軸方向の位置を、屈曲軸１１０の固定端から軸方向に遠ざける方向に延伸する。換言すれば、延伸部１２３は、ロータ１６０に当接する端部の軸方向の位置を、ステータ１２０の首振り運動の中心点１２９から軸方向に遠ざける方向に延伸している。また、延伸部１２３は、図中に矢印Ｂで示すように、ロータ１６０に当接する端部の軸方向の位置を、電気機械変換部１３０と基部１２１との接触位置１１７から軸方向に遠ざける方向に延伸している。

以上のように、延伸部１２３が、首振り運動の中心点１２９または接触位置１１７から離れるように軸方向に延伸することによって、延伸部１２３の端部の変位を、電気機械変換部１３０で生じた変位に比べて大きくできる。ロータ１６０の円周方向における延伸部１２３の端部の変位を大きくすることによって、ロータ１６０を高速に回転させることができる。

図１７は、振動アクチュエータ１００を備えた撮像装置４００の構造を模式的に示す縦断面図である。撮像装置４００は、レンズユニット４１０およびボディ４６０を含む。レンズユニット４１０は、マウント４５０を介して、ボディ４６０に対して着脱自在に装着される。レンズユニット４１０は、光学部材４２０、光学部材４２０を収容する鏡筒４３０、および、鏡筒４３０の内部に設けられて光学部材４２０を駆動する振動アクチュエータを備える。

ボディ４６０は、メインミラー５４０、ペンタプリズム４７０、接眼系４９０を含む光学系を収容する。メインミラー５４０は、レンズユニット４１０を介して入射した入射光の光路上に傾斜して配置される待機位置と、入射光を避けて上昇する撮影位置（図中に点線で示す）との間を移動する。

待機位置にあるメインミラー５４０は、入射光の大半を、上方に配置されたペンタプリズム４７０に導く。ペンタプリズム４７０は、入射光の鏡映を接眼系４９０に向かって出射するので、フォーカシングスクリーン４７２に形成された映像を接眼系４９０から正像として見ることができる。入射光の残りは、ペンタプリズム４７０により測光ユニット４８０に導かれる。測光ユニット４８０は、入射光の強度およびその分布等を測定する。なお、ペンタプリズム４７０および接眼系４９０の間には、ファインダ液晶４９４に形成された表示画像を、フォーカシングスクリーンからの映像に重ねるハーフミラー４９２が配置される。

また、メインミラー５４０は、入射光の入射面に対する裏面にサブミラー５４２を有する。サブミラー５４２は、メインミラー５４０を透過した入射光の一部を、下方に配置された測距ユニット５３０に導く。これにより、メインミラー５４０が待機位置にある場合は、測距ユニット５３０が被写体までの距離を測定する。なお、メインミラー５４０が撮影位置に移動した場合は、サブミラー５４２も入射光の光路から退避する。

更に、入射光に対してメインミラー５４０の後方には、シャッタ５２０、光学フィルタ５１０および撮像素子５００が順次配置される。シャッタ５２０が開放される場合、その直前にメインミラー５４０が撮影位置に移動するので、入射光は直進して撮像素子５００に入射される。これにより、入射光の形成する画像が電気信号に変換される。

一方、レンズユニット４１０は、図中で左側にあたる入射端から鏡筒４３０内に順次配列された、フロントレンズ４２２、コンペンセータレンズ４２４、フォーカシングレンズ４２６およびメインレンズ４２８を含む光学系を有する。光学系は、鏡筒４３０に収容される。また、フォーカシングレンズ４２６およびメインレンズ４２８の間には、アイリスユニット４４０が配置される。

更に、レンズユニット４１０は、鏡筒４３０の内部に、振動アクチュエータ１００を備える。振動アクチュエータ１００は、光軸方向について鏡筒４３０の中程にあって相対的に小径なフォーカシングレンズ４２６の下方に配置される。これにより、鏡筒４３０の径を拡大することなく、振動アクチュエータ１００は鏡筒４３０内に収容される。振動アクチュエータ１００は、図示を省いた輪列を介してフォーカシングレンズ４２６を光軸方向に前進または後退させる。

上記のような撮像装置４００において、レンズユニット４１０とボディ４６０とは電気的にも結合されている。従って、例えば、ボディ４６０側の測距ユニット５３０が検出した被写体までの距離の情報に応じて振動アクチュエータ１００の回転を制御することにより、オートフォーカス機構を形成できる。また、測距ユニット５３０が振動アクチュエータ１００の動作量を参照することにより、フォーカスエイド機構を形成することもできる。

なお、振動アクチュエータ１００によりフォーカシングレンズ４２６を移動させる場合について例示したが、アイリスユニット４４０の開閉、ズームレンズのバリエータレンズ等を振動アクチュエータ１００で駆動できることはいうまでもない。この場合も、電気信号を介して測光ユニット４８０、ファインダ液晶４９４等と情報を参照し合うことにより、振動アクチュエータ１００は、露出の自動化、シーンモードの実行、ブラケット撮影の実行等に寄与する。

また、振動アクチュエータ１００は、レンズユニット４１０の光軸に長手方向が平行になるように実装される。換言すれば、振動アクチュエータ１００は、回転伝達軸１４４が水平になるように実装される。これにより、スペースの限られた鏡筒４３０の内部に振動アクチュエータ１００を納めることができる。

従って、振動アクチュエータ１００は、例えば、撮影機、双眼鏡等の光学系において、合焦機構、ズーム機構、手振れ補正機構等の駆動に好適に使用できる。また、精密ステージ、より具体的には電子ビーム描画装置、検査装置用各種ステージ、バイオテクノロジ用セルインジェクタの移動機構、核磁気共鳴装置の移動ベッド等の動力源に使用されうるが、用途がこれらに限られないことはいうまでもない。

上記のような振動アクチュエータ１００、３００は、ロータ１６０が、ステータ１２０に対して電気機械変換部１３０と同じ側にあるので、軸方向の長さを短くできる。また、ステータ１２０は、延伸部１２３の下端においてより大きく変位するので、ロータ１６０を高速に回転させることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示していない限り、また、前の処理の出力を後の処理で用いない限り、任意の順序で実現し得ることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

Claims (23)

1. 少なくとも１つの平面を有するステータと、
   前記ステータの前記平面側に設けられ、前記ステータを傾けつつ、傾ける方向を変化させて前記ステータに首振り運動させる電気機械変換部と、
   前記ステータの前記平面側に設けられ、前記ステータの変位を受けて回転するロータと
   を備える振動アクチュエータ。
2. 前記ステータおよび前記ロータは、円形であって、同軸に設けられ、
   前記ロータは、前記ロータの軸に対して、前記電気機械変換部の外周側に設けられる請求項１に記載の振動アクチュエータ。
3. 前記電気機械変換部を保持する保持部
   をさらに備え、
   前記電気機械変換部および前記ロータは、前記ロータの軸方向において、前記ステータと前記保持部との間に設けられる請求項２に記載の振動アクチュエータ。
4. 前記ロータの半径方向において、前記電気機械変換部と前記ロータとの間に設けられ、前記ロータを半径方向に支持する軸受け部
   をさらに備える請求項３に記載の振動アクチュエータ。
5. 前記ロータを前記ステータに対して付勢する付勢部材
   をさらに備える請求項４に記載の振動アクチュエータ。
6. 前記付勢部材による、前記ロータから前記ステータへの付勢力を調整する付勢力調整部
   をさらに備える請求項５に記載の振動アクチュエータ。
7. 前記ステータは、前記首振り運動に伴って生じる慣性力によって変形する可変部を有する請求項１に記載の振動アクチュエータ。
8. 前記ステータは、
   第１斜傾部と、
   前記第１斜傾部の外周側に設けられ、前記第１斜傾部とともに傾き、前記ロータに変位を伝える第２斜傾部と
   をさらに有し、
   前記可変部は、前記第１斜傾部と前記第２斜傾部との間で変形可能に設けられ、変形することによって、前記第２斜傾部の傾きを前記第１斜傾部の傾きより大きくする請求項７に記載の振動アクチュエータ。
9. 前記ステータは、内側から同心円上に前記第１斜傾部、前記可変部、および前記第２斜傾部を有する円板形状である請求項８に記載の振動アクチュエータ。
10. 前記可変部は、前記ロータの軸方向に、前記第１斜傾部および前記第２斜傾部より薄い請求項９に記載の振動アクチュエータ。
11. 前記第１斜傾部は、前記電気機械変換部から変位を受けて傾き、
    前記可変部は、前記第１斜傾部の変位を前記第２斜傾部に伝えて、前記第１斜傾部の傾きより大きく前記第２斜傾部を傾かせる請求項１０に記載の振動アクチュエータ。
12. 前記ステータは、前記ロータの回転の軸方向に延伸して、前記ロータに当接する延伸部を有する請求項１に記載の振動アクチュエータ。
13. 前記ステータは、前記ロータの回転の半径方向において、前記電気機械変換部より大きい基部をさらに有し、
    前記延伸部は、前記基部の外縁から、前記軸方向に延伸する請求項１２に記載の振動アクチュエータ。
14. 前記ステータは、内側から同心円上に前記基部および前記延伸部を有し、
    前記延伸部は、前記軸方向の端部で、前記ロータに当接する請求項１３に記載の振動アクチュエータ。
15. 前記延伸部は、前記ロータに当接する端部の前記軸方向の位置を、前記電気機械変換部と前記基部との接触位置から前記軸方向に遠ざける方向に延伸している請求項１４に記載の振動アクチュエータ。
16. 前記延伸部は、前記ロータに当接する端部の前記軸方向の位置を、前記ステータの前記首振り運動の中心点から前記軸方向に遠ざける方向に延伸している請求項１４に記載の振動アクチュエータ。
17. 前記ステータに結合され、前記ステータの前記首振り運動とともに屈曲する屈曲軸をさらに備え、
    前記延伸部は、前記ロータに当接する端部の前記軸方向の位置を、前記屈曲軸の固定端から前記軸方向に遠ざける方向に延伸している請求項１４に記載の振動アクチュエータ。
18. 前記ステータの前記回転の固有振動数は、前記振動アクチュエータの動作時における前記電気機械変換部の駆動振動数と略同一である請求項１から請求項１７までのいずれかに記載の振動アクチュエータ。
19. 前記ステータと前記ロータとの間に設けられ、前記ステータの変位を前記ロータに伝達する、弾性を有する付勢部材
    をさらに備える請求項１から請求項１７までのいずれかに記載の振動アクチュエータ。
20. 前記電気機械変換部は、前記ステータの軸方向に積層された複数の電気機械変換素子層を有し、
    前記複数の電気機械変換素子層のそれぞれは、前記ステータの軸を中心とする円周方向に複数の配置された複数の電極を含む請求項１から請求項１７までのいずれかに記載の振動アクチュエータ。
21. 振動アクチュエータの使用方法であって、
    前記振動アクチュエータは、
    少なくとも１つの平面を有するステータと、
    前記ステータの前記平面側に設けられ、前記ステータを傾けつつ、傾ける方向を変化させる電気機械変換部と、
    前記ステータの前記平面側に設けられ、前記ステータの変位を受けて回転するロータと
    を備え、
    前記使用方法は、
    前記ステータの前記回転の固有振動数と略同一の駆動振動数で、前記電気機械変換部を駆動する段階
    を備える使用方法。
22. 請求項１から請求項２０に記載の振動アクチュエータと、
    光学部材、前記光学部材を収容するレンズ鏡筒とを備え、
    前記振動アクチュエータは、前記レンズ鏡筒の内部に設けられて、前記光学部材を駆動するレンズユニット。
23. 請求項２２に記載のレンズユニットと、
    前記レンズユニットによる像を撮像する撮像部と
    を備える撮像装置。

Images