WO2007108466A1

WO2007108466A1 - 振動子、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラシステム及び振動アクチュエータの駆動方法

Info

Publication number: WO2007108466A1
Application number: PCT/JP2007/055642
Authority: WO
Inventors: Takatoshi Ashizawa
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2007-09-27
Also published as: US8159763B2; JP5218045B2; US20090303622A1; JPWO2007108466A1

Abstract

　低電圧で駆動することができる振動子、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラシステム及び振動アクチュエータの駆動方法を提供する。【解決手段】振動子１０は、中空部１５を有し、弾性変形可能な筒状部材１１と、筒状部材１１の外面及び／又は中空部１５側の内面に設けられ、筒状部材１１の周方向にｎ（ｎは３以上の整数）分割され、筒状部材１１に物理信号を入力させる入力部１３（１３－１～１３－４）とを備える。

Description

明細書

振動子、振動ァクチユエータ、レンズ鏡筒、カメラシステム及び振動ァクチユエータの駆動方法

技術分野

[0001] 本発明は、振動子、振動ァクチユエータ、レンズ鏡筒、カメラシステム及び振動ァクチユエータの駆動方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、振動波モータは、圧電体の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波を発生させるものであり、この進行性振動波によって駆動面には楕円運動が生じる。弾性体の駆動面には、移動子が加圧接触しており、移動子は、楕円運動によって摩擦駆動される。

一方、進行性振動波以外の振動を利用した振動波モータ等も知られている (例えば、特許文献 1)。このタイプの振動波モータは、円柱状の振動子を屈曲振動させ、この屈曲振動によって、振動子の端面に加圧接触している移動子が摩擦駆動されるものである。

[0003] 近年、振動波モータは、径の大きさを従来の 1Z3〜： LZ5倍程度にして、小型化、軽量化される傾向がある。この小型化に対して、従来の進行性振動波を用いた振動波モータでは、径が小さくなり、かつ、振動振幅の絶対値も小さくなることから、出力性能が低下してしまう可能性があった。

また、振動波モータは、振動源として、圧電素子等の電気機械変換素子を用いることが一般的である。圧電素子は、電圧の印加により伸び縮みの変位を発生するが、電圧 IV当たりの発生変位は、数 nm程度と非常に小さぐ移動子を駆動できる程度までの変位を得るためには、駆動信号の電圧が少なくとも 80〜： LOOVp— p程度必要となり、電圧が高圧化する傾向にあった。

[0004] 特に、特許文献 1の形状の振動子では、印加する電極間が離れていて、かつ、静電容量が小さいため、より高い電圧が必要であった。

また、振動波モータは、非可聴である振動波域（20kHz以上）の駆動信号を用いるのが一般的であるので、振動波域の駆動信号を圧電素子が振動できる電圧まで昇圧するためには、回路が大型化したり、製造コストが高くなつたりする恐れがあった。特許文献 1：特公平 7— 2229号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明の課題は、低電圧で駆動することができる振動子、振動ァクチユエータ、レンズ鏡筒、カメラシステム及び振動ァクチユエータの駆動方法を提供することである。課題を解決するための手段

[0006] 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、本発明の一実施例を示す図面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、。

請求項 1の発明は、中空部（15)を有し、弾性変形可能な筒状部材 (11)と、前記筒状部材（11)の外面及び Z又は前記中空部（15)側の内面に設けられ、前記筒状部材（ 11)の周方向に n (nは 3以上の整数)分割され、前記筒状部材（11)に物理信号を入力させる入力部（ 13)と、を備える振動子（10)である。

請求項 2の発明は、請求項 1に記載の振動子（10)において、前記筒状部材（11) は、電気機械変換素子、又は、電気機械変換素子を備える部材であること、を特徴とする振動子（10)である。

請求項 3の発明は、請求項 2に記載の振動子（10)において、前記電気機械変換素子は、前記筒状部材（11)の内側から外側へ又は外側から内側へ向かう方向に分極されていること、を特徴とする振動子（10)である。

請求項 4の発明は、請求項 1から請求項 3までのいずれか 1項に記載の振動子（10 )において、前記筒状部材（11)は、円筒形状であること、を特徴とする振動子（10) である。

請求項 5の発明は、請求項 1から請求項 4までのいずれか 1項に記載の振動子（10 )において、前記入力部（13)は、入力電極であること、を特徴とする振動子（10)である。

請求項 6の発明は、請求項 1から請求項 5までのいずれか 1項に記載の振動子（10 )において、前記入力部（13)は、 1対の組（13— 1, 13- 3, 13- 2, 13— 4)が前記筒状部材の中心に対して対向配置されていること、を特徴とする振動子（10)である。請求項 7の発明は、請求項 1から請求項 6までのいずれか 1項に記載の振動子（10 )と、前記振動子（10)の端面に接触して設けられ、前記振動子（10)の振動によって前記振動子（10)に対して相対移動される相対移動部材 (20)と、を備える振動ァクチユエータ（100)である。

請求項 8の発明は、請求項 7に記載の振動ァクチユエータ（100)において、前記 n 分割された各入力部（13— 1、 13- 2, 13 - 3, 13— 4)に、 360° Znずつ位相がずれた前記物理信号を入力させる入力回路 (90)を備えること、を特徴とする振動ァクチユエータ（100)である。

請求項 9の発明は、請求項 8に記載の振動ァクチユエータ（100)において、前記入力回路（90)は、隣り合う前記各入力部（13— 1、 13- 2, 13- 3, 13-4)に、 360 ° Zn位相がずれた前記物理信号を入力させること、を特徴とする振動ァクチユエ一タ（100)である。

請求項 10の発明は、請求項 7から請求項 9までのいずれか 1項に記載の振動ァクチュエータ（100)において、前記筒状部材（11)は、前記相対移動部材（20)との接触端面が首振り運動すること、を特徴とする振動ァクチユエータ（100)である。

請求項 11の発明は、請求項 7から請求項 10までのいずれか 1項に記載の振動ァクチュエータ（100)において、前記筒状部材（11)の振動モードは、 2次の曲げモードであること、を特徴とする振動ァクチユエータ（100)である。

請求項 12の発明は、請求項 7から請求項 11までのいずれか 1項に記載の振動ァクチユエータ（100A)において、前記筒状部材（11)を、前記筒状部材（11)に発生する振動の節 (M)で支持する支持部材 (70)を備えること、を特徴とする振動ァクチュエータ（100A)である。

請求項 13の発明は、請求項 7から請求項 12までのいずれか 1項に記載の振動ァクチュエータ（100)において、前記振動子（10)と前記相対移動部材 (20)との接触端面に設けられた摺動部材（12)を備えること、を特徴とする振動ァクチユエータ（100) である。請求項 14の発明は、請求項 7から請求項 13までのいずれか 1項に記載の振動ァクチユエータ（100)を備えるレンズ鏡筒 (3)である。

請求項 15の発明は、請求項 7から請求項 13までのいずれか 1項に記載の振動ァクチユエータ（100)を備えるカメラシステム（1)である。

請求項 16の発明は、中空部（15)を有し、弾性変形可能な筒状部材（11)、及び、前記筒状部材（11)の外面及び Z又は前記中空部（15)側の内面に設けられ、前記筒状部材（ 11)の周方向に n (nは 3以上の整数)分割され、前記筒状部材（ 11)に物理信号を入力させる入力部（13)を備える振動子（10)と、前記振動子（10)によって移動される相対移動部材 (20)と、を備える振動ァクチユエータ（100)を駆動する振動ァクチユエータの駆動方法であって、前記 n分割された各入力部（13— 1、 13- 2 、 13— 3、 13— 4)に、 360° Znずつ位相がずれた前記物理信号を入力させて駆動すること、を特徴とする振動ァクチユエータの駆動方法である。

請求項 17の発明は、請求項 16に記載の振動ァクチユエータの駆動方法において、隣り合う前記各入力部（13— 1、 13- 2, 13- 3, 13— 4)に、 360° Zn位相がずれた前記物理信号を入力させて駆動すること、を特徴とする振動ァクチユエ一タの駆動方法である。

なお、符号を付して説明した構成は適宜改良してもよぐまた、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

発明の効果

[0007] 本発明によれば、低電圧で駆動することができる振動子、振動ァクチユエータ、レンズ鏡筒、カメラシステム及び振動ァクチユエータの駆動方法を提供することができる。図面の簡単な説明

[0008] [図 1]実施例 1の振動波モータを示す図である。

[図 2]実施例 1の振動子を示す図である。

[図 3]振動子 10の駆動原理を説明する図である。

[図 4]振動子 10の駆動原理を説明する図である。

[図 5]圧電体 11の端面の A点が楕円運動することを説明する図である。

[図 6]振動波モータ 100の駆動制御装置を説明するブロック図である。 [図 7]4つの駆動信号を説明する図である。

[図 8]実施例 1のカメラシステムを示す図である。

[図 9]実施例 2の振動波モータを示す模式図である。

符号の説明

[0009] 1 :カメラシステム、 2 :カメラボディ、 3 :レンズ鏡筒、 10 :振動子、 11 :圧電体、 12 :摺動板、 13 :外周電極パターン、 13— 1 :第 1電極、 13— 2 :第 2電極、 13— 3 :第 3電極、 13— 4 :第 4電極、 14 :内周電極パターン、 15 :中空部分、 20 :移動子、 30 :出力ギア、 40 :ゴム部材、 50 :固定軸、 60 :ベアリング、 70 :振動子支持部材、 80 :加圧用ナット、 90 :駆動制御装置、 100, 100A:振動波モータ。

発明を実施するための形態

[0010] 以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげて、さらに詳しく説明する。なお、以下の実施例では、振動ァクチユエータとして、振動波モータを例にとって説明する実施例 1

[0011] 図 1は、実施例 1の振動波モータを示す断面図である。

実施例 1の振動波モータ 100は、超音波の振動域を利用した超音波モータであり、振動子 10と、移動子 20と、出力ギア 30と、ゴム部材 40と、固定軸 50と、ベアリング 6 0と、振動子支持部材 70等とを備え、本実施例では、振動子 10が固定され、移動子 20が駆動される。

[0012] 振動子 10は、圧電体 11と、摺動板 12とを備える。

圧電体 11は、弾性変形可能な円筒形状の部材である (詳細は、後述する)。

摺動板 12は、移動子 20との接触端面に接合されたリング状の円板であり、アルミ- ゥム、真鍮、鉄、ステンレス鋼等の金属材料によって形成され、摺動面には、摺動性を高めるための NiP等の表面処理が施されて!/、る。

移動子 20は、振動子 10の振動によって回転駆動される部材であり、アルミニウム等の軽金属によって形成され、摺動面には、耐摩耗性向上のためのアルマイト等の表面処理が施されている。

[0013] 出力ギア 30は、ゴム部材 40を介して移動子 20に結合され、移動子 20と一体に回転するギアである。

ゴム部材 40は、移動子 20と出力ギア 30との間に設けられ、ゴムによる摩擦力で移動子 20と出力ギア 30との回転方向の滑りを防止する機能と、移動子 20からの振動を出力ギア 30へ伝えないための振動吸収機能とを有し、ブチルゴム、プロピレンゴム、シリコンゴム等が好適である。

固定軸 50は、振動子 10及び移動子 20の内周を軸方向に貫く部材であり、フランジ 51と、軸状突起部 52とを備える。

フランジ 51は、固定軸 50の上端に設けられ、この振動波モータ 100を不図示の装置に固定できるように、複数個のねじ孔 51a (図 1では、 1個のみ図示してある）が設けられた部分である。

軸状突起部 52は、固定軸 50の下端に設けられ、モータ回転時の固定軸 50の振れを防止する部分である。

[0014] ベアリング 60は、固定軸 50に挿入されて固定され、出力ギア 30を回転可能に支持する部材である。

振動子支持部材 70は、圧電体 11を径方向及び軸方向に支持しており、軸方向の支持のため、圧電体 11との間に、圧電体 11の振動を振動子支持部材 70に伝達しにくぐかつ、圧電体 11に触れることで振動が減衰しにくいフェルト 71を配置している。なお、フエノレト 71は、不織布等であってもよい。

また、振動子支持部材 70は、径方向の支持のため、圧電体 11の内面の一部と接合されている。さらに、振動子支持部材 70は、固定軸 50と軸嵌合しており、固定軸 5 0に設けられた加圧用ナット 80で加圧パネ 81を締め付けることより、振動子 10の摺動板 12と移動子 20とを加圧接触させている。

[0015] 次に、実施例 1の振動子について説明する。

図 2は、実施例 1の振動子を示す図である。図 2 (A)は、振動子の外観図であり、図 2 (B)は、図 2 (A)の振動子を上方から見た図である。

実施例 1の振動子 10は、圧電体 11と、外周電極パターン 13と、内周電極パターン 14等とを備える。

なお、図 1で説明したように、圧電体 11の端面には、摺動板 12が接合されているが、図 2では、省略している。

[0016] 圧電体 11は、薄肉（0. 1〜0. 5mm程度が好ましい）の円筒形状の部材であり、電気エネルギーを機械工ネルギ一に変換する圧電素子ゃ電歪素子等の電気機械変換素子によって構成され、物理信号の一例である交流電圧等の駆動信号が入力されることによって、長手方向に伸縮する。また、図 2 (B)における圧電体 11の直径は、 5〜 15mmであることが好ましい。

圧電体 11は、中空部分 15を有する。外周電極パターン 13は、圧電体 11の外周面 (すなわち、中空部分 15と接しない側の面）に設けられ、圧電体 11の周方向（円周に沿った方向）に 4分割されている。外周電極パターン 13は、圧電体 11に駆動信号を入力させる入力電極である。また、各外周電極パターン (第 1電極 13— 1、第 2電極 1 3— 2、第 3電極 13— 3、第 4電極 13— 4)は、長方形形状の電極パターンであり、各電極の中心力圧電体 11の円周の中心に対してそれぞれ 90° ずれた位置に配置され、第 1電極 13— 1と第 3電極 13— 3、及び、第 2電極 13— 2と第 4電極 13— 4は、対向配置されている。

第 1電極 13— 1、第 2電極 13— 2、第 3電極 13— 3、第 4電極 13— 4は、配置される位置は異なるが、大きさ、特性等は同じものである。そして、圧電体 11の円筒形状の中心線 (軸線）に対して、第 1電極 13— 1と第 3電極 13— 3とは、対称な位置に配置されており、また、第 2電極 13— 2と第 4電極 13— 4とも対称な位置に配置されている。内周電極パターン 14は、圧電体 11の内周面 (すなわち、中空部分 15と接する面）の略全面に設けられた非分割の入力電極である。

圧電体 11の分極は、外周電極パターン 13と内周電極パターン 14とを用いて、同方向に分極する。図 2 (B)は、その一例であり、内周側を一、外周側を +として圧電体 11に電圧をかけることによって、圧電体 11は、圧電体 11の周縁の厚み部分の内側から外側へ向かう方向（矢印 A方向）に分極されている。

[0017] 図 3及び図 4は、振動子 10の駆動原理を説明する図である。

図 3は、図 2 (A)における振動子 10を縦方向に切ったときの断面図であり、第 1電極 13— 1側力見た図を示している。図 3に示すように、対向配置されている第 4電極 13— 4、第 2電極 13— 2に、それぞれ、 +電圧と—電圧とを与え、内周電極パターン 14を GND (グランド）とした場合、 +側の第 4電極 13— 4側の圧電体 11は、軸方向 (矢印 B方向）に伸び、側の第 2電極 13— 2側の圧電体 11は、軸方向の矢印 B方向と反対方向（矢印 C方向）に縮む。

このような対向する側面が逆方向に伸び縮みすることにより、圧電体 11には、軸線に対して 2次の曲げモードの変位が生じる。

[0018] 次に、交流電圧を与えた場合について説明する。

図 4 (A)に示すように、まず、第 4電極 13— 4に +電圧を与え、第 2電極 13— 2に— 電圧を与えると、 +側の第 4電極 13— 4側の圧電体 11は、軸方向に伸び、側の第 2電極 13— 2側の圧電体 11は、軸方向に縮む。これにより、圧電体 11は、破線 Dの状態となる。

これとは逆に、第 4電極 13— 4に—電圧を与え、第 2電極 13— 2に +電圧を与えると、—側の第 4電極 13— 4側の圧電体 11は、軸方向に縮み、 +側の第 2電極 13— 2 側の圧電体 11は、軸方向に伸びる。これにより、圧電体 11は、破線 Eの状態となる。交流電圧は、 +電位と電位とが時間経過とともに繰り返して出力されるため、第 2 電極 13— 2と第 4電極 13—4に対して、互いに電圧の極性が反対となるように交流電圧を印加した場合、圧電体 11には、軸線に対して、図面上の左右方向（矢印 F方向）に変位する 2次の曲げモードの振動が発生する。

[0019] 一方、第 1電極 13— 1、第 3電極 13— 3に交流電圧を与えた場合について説明する。

図 4 (B)に示すように、まず、第 1電極 13— 1に +電圧を与え、第 3電極 13— 3に— 電圧を与えると、 +側の第 1電極 13— 1側の圧電体 11は、軸方向に伸び、側の第 3電極 13— 3側の圧電体 11は、軸方向に縮む。これにより、圧電体 11はたわみ、端面は傾きながら後方に移動して、破線 Gの状態となる。

ついで、第 1電極 13— 1に—電圧を与え、第 3電極 13— 3に +電圧を与えると、側の第 1電極 13— 1側の圧電体 11は、軸方向に縮み、 +側の第 3電極 13— 3側の圧電体 11は、軸方向に伸びる。これにより、圧電体 11はたわみ、端面を前に見せるように傾きながら前方に移動して、破線 Hの状態となる。

交流電圧は、 +電位と一電位とが時間経過とともに繰り返して出力されるため、第 1 電極 13— 1と第 3電極 13 - 3に対して、互、に電圧の極性が反対となるように交流電圧を印加した場合、圧電体 11には、軸線に対して、図面上の前後方向（矢印 I方向）に変位する 2次の曲げモードの振動が発生する。

[0020] そして、これらの 2つの 2次の曲げモードの振動を組み合わせ、両振動の時間的位相を 90° ( π Ζ2)ずらす (すなわち、第 1電極 13— 1と第 3電極 13— 3に対して印加する交流電圧と、第 2電極 13— 2と第 4電極 13— 4に対して印加する交流電圧との時間的位相を 90° ずらす）と、図 4 (C)に示すように、圧電体 11の上下の端面に、圧電体 11の中心樹を中心とした円運動状 (矢印 Κ方向）の振動が発生し、圧電体 11の端面が首振り運動する。

[0021] 図 5は、圧電体 11の端面の Α点が楕円運動することを説明する図であって、図 5 (A )は、圧電体 11の端面の A点、 B点を示す図であり、図 5 (B)は、 A点、 B点の変位を示す図である。ここで、左右方向とは、図中の X軸方向であり、上下方向とは、図中の y軸方向であり、前後方向とは、図中の z軸方向である。

図 5 (A)に示すように、 A点は、第 1電極 13— 1の中央の上方の 1点であり、 B点は、第 2電極 13— 2の中央の上方の 1点であり、 A点と B点とは、圧電体 11の円周方向の中心に対して 90° ずれた位置にある。

そして、第 1電極 13— 1及び第 2電極 13— 2に、時間的位相が 90° ずれた (すなわち、時間的位相差が 90° である)駆動信号を与えると、 A点及び B点は、振動を開始する。

[0022] 図 5 (B)に示すように、位相 t=0の時点では、 A点の変位は上側 (y軸に沿って上方向）に向けて最大である。一方、 B点の変位は 0である。したがって、 A点は、上側（ y軸に沿って上方向）にのみ変位する。なお、 A点は、前後方向（z軸方向）にも変位が発生するが、ここでは、省略して説明する。

t= (1/2) πの時点では、 Α点の上下方向（y軸方向）の変位は 0である。一方、 B 点の変位は上側 (y軸に沿って上方向）に向けて最大である。このとき、圧電体 11は、湾曲するので（図 3参照）、 B点は、わずかではあるが左側 (X軸に沿って左方向）にも移動し、これにともない、 A点も、わずかに左側 (X軸に沿って左方向）に移動する。 t= (2/2) πの時点では、 Α点の変位は下側 (y軸に沿って下方向）に向けて最大である。一方、 B点の変位は 0である。したがって、 A点は、下側 (y軸に沿って下方向 )にのみ変位する。

t= (3/2) πの時点では、 t= (1/2) πの時点と同様の原理で、 Α点は、わずかに右側 (X軸に沿って右方向）に移動する。

この一連の流れを繰り返すことによって、圧電体 11の端面の A点は、矢印 L方向に楕円運動する。また、 A点が楕円運動するのと同様に、 A点以外の圧電体 11の端面の各点も楕円運動する。そして、圧電体 11の端面に、楕円運動が連続的に発生することにより、圧電体 11に加圧接触されている不図示の移動子が回転駆動される。

[0023] 図 6は、振動波モータ 100の駆動制御装置を説明するブロック図であり、図 7は、 4 つの駆動信号を説明する図である。

振動波モータ 100の駆動制御装置 90は、外周電極パターン 13 (図 2参照）に駆動信号を入力させる入力回路を備える装置であり、発振器 91と、移相器 92と、増幅部 9 3 (93— 1〜93— 4)と、検出部 94と、制御部 95とを備える。

[0024] 発振器 91は、制御部 95の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する部分である。

移相器 92は、発振器 91で発生した駆動信号を 90° ずつ位相がずれた異なる 4つの駆動信号に分割する部分である。

4つの駆動信号は、図 7に示すように、 A相、 B相、 C相、 D相に分けられる。 A相、 B 相、 C相、 D相は、それぞれ時間的位相が 90° ずれており、 A相に対して C相が逆位相、 B相に対して D相が逆位相といった関係となっている。具体的には、 A相と B相と力 S90° 位相がずれ、 A相と C相とが 180° 位相がずれ、 A相と D相とが 270° 位相がずれている。

[0025] 図 6に示すように、増幅部 93 (93— 1〜93—4)は、移相器 92によって分割された 4 つの駆動信号をそれぞれ所望の電圧に昇圧する部分である。増幅部 93— 1〜93— 4から出力される 4つの駆動信号は、それぞれ外周電極パターン 13の第 1電極 13— 1、第 2電極 13— 2、第 3電極 13— 3、第 4電極 13— 4に入力される。そして、それらの電極を介して圧電体 11に伝達される。

検出部 94は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、振動波モータ 100の駆動によって駆動される被駆動体 (移動子 20、出力ギア 30、あるいはそれらの駆動に伴って駆動される部材)の位置や速度を検出する部分である。

制御部 95は、この振動波モータ 100が搭載される装置の CPUからの駆動指令を基に、振動波モータ 100の駆動を制御する部分である。また、制御部 95は、検出部 94からの検出信号を受け、その値を基に、位置情報と速度情報とを得て、目標位置に位置決めされるように発振器 91の周波数を制御する。

[0026] そして、駆動制御装置 90は、以下のように動作する。

まず、制御部 95に目標位置が伝達される。発振器 91では、駆動信号が発生され、その信号は、移相器 92により 90° ずつ位相がずれた 4つの駆動信号に分割され、増幅部 93により所望の電圧に増幅される。

そして、 90° ずつ位相がずれた駆動信号が、各外周電極パターンに入力される。このとき、隣り合う各外周電極パターンには、 90° ずつ位相がずれた駆動信号が入力される。具体的には、 A相の駆動信号は、第 1電極 13— 1へ印加され、 B相の駆動信号は、第 2電極 13— 2へ印加され、 C相の駆動信号は、第 3電極 13— 3へ印加され、 D相の駆動信号は、第 4電極 13— 4へ印加される。

[0027] 圧電体 11に対して、 A相と C相の駆動信号を印加することで、圧電体 11に第 1定在波が発生し、 B相と D相の駆動信号を印加することで、圧電体 11に第 2定在波が発生し、第 1定在波と第 2定在波とを組み合わせることによって、円運動状の振動が励振され、圧電体 11の端面が首振り運動する。

圧電体 11の端面には、摺動板 12が配置され、摺動板 12に加圧接触している移動子 20は、この首振り運動によって摩擦的に回転駆動される。

振動波モータ 100の駆動により駆動される被駆動体には、検出部 94が配置されていて、そこから、電気パルスの信号が発生し、制御部 95に伝達される。制御部 95は、この信号を基に、現在の位置と現在の速度とを得ることができ、これらの位置情報、速度情報及び目標位置情報を基に、発振器 91の駆動周波数が制御される。

[0028] このように、本実施例の振動子 10及び振動波モータ 100によれば、以下のような効果がある。

(1)圧電体 11の変位は、電界 (電圧 [V]Z厚み [m])に比例する。本実施例では、圧電体 11を薄肉の円筒形状としているので、厚みの値が非常に小さくなり、低電圧化しても強い電界が得られ、結果として、大きな変位を得られるようになる。したがつて、低電圧で駆動することができ、また、低電圧で駆動しても出力性能を損なうことのない振動子 10及び振動波モータ 100を提供することができる。

(2)圧電体 11の静電容量は、薄いほど大きくなり、電極面積が大きいほど大きくなる。本実施例では、圧電体 11を薄肉の円筒形状とし、圧電体 11の外周面、内周面の略全面に各電極を設けているので、圧電体 11の静電容量を大きくすることができ、低電圧で駆動しても強い電界が得られ、大きな出力を確保することができる。

[0029] (3)圧電体 11の分極時には、分極方向を一方向のみとしたので、製造工数が減り、分極後の変形も少なくすることができ、低コストで寸法精度のよい圧電体 11を製造することがでさる。

(4)本実施例では、第 1電極 13— 1と第 3電極 13— 3、及び、第 2電極 13— 2と第 4 電極 13—4を対向配置し、振動の励振を対向して!/ヽる 2電極に共同で行わせるようにしたので、大きな振動振幅が効率よく得られ、低電圧駆動を達成することができる。

[0030] 図 8は、実施例 1のカメラシステムを示す図である。

実施例 1のカメラシステム 1は、撮像素子 8を有するカメラボディ 2と、レンズ 7を有するレンズ鏡筒 3とを備える。レンズ鏡筒 3は、カメラボディ 2に着脱可能な交換レンズである。なお、本実施例では、レンズ鏡筒 3は、交換レンズである例を示した力これに限らず、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。

[0031] レンズ鏡筒 3は、レンズ 7、カム筒 6、ギア 4, 5、振動波モータ 100等を備える。本実施例では、振動波モータ 100は、カメラシステム 1のフォーカス動作時にレンズ 7を駆動する駆動源として用いられており、振動波モータ 100から得られた駆動力は、ギア 4, 5を介してカム筒 6に伝えられる。レンズ 7は、カム筒 6に保持されており、振動波モータ 100の駆動力により、光軸方向へ移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。

このような構成において、レンズ鏡筒 3の光学系（撮像光学系）により撮像素子 8の撮像面に被写体像が結像される。このとき、振動波モータ 100を駆動することにより、レンズ 7を駆動し、オートフォーカス動作を行う。そして、撮像素子 8は、撮像面に結像された被写体像を電気信号に変換し、その信号が画像処理部で処理されること〖こよって、画像データが生成される。

[0032] このように、本実施例のカメラシステム 1によれば、低電圧で駆動することができる振動波モータ 100を備えているので、高比率の電圧昇化装置を設ける必要がなぐ昇圧による電力ロスも発生せず、消費電力を抑えたカメラシステムとすることができる。実施例 2

[0033] 図 9は、実施例 2の振動波モータを示す模式図である。

なお、前述した実施例 1と同様な機能を果たす部分は、重複する説明を適宜省略する。

図 1の説明において、振動子支持部材 70が、圧電体 11の内面の一部と接合されていることを記載した。本実施例では、この接合位置 (すなわち、支持位置)を規定する。

実施例 2の振動波モータ 100Aでは、圧電体 11の支持位置 Mを、軸方向の長さ（一方向の端面力他方の端面の長さ）に対して、端面から 22. 4%の位置としている。図 9において、圧電体 11 (圧電体 11の内面の位置を示す）に対して、上側の端面力 22. 4%の位置と下側の端面から 22. 4%の位置とに振動子支持部材 70の支持位置 Mを設けている。

この支持位置 Mは、圧電体 11の振動モードである 2次の曲げモードの振動変位が 0になる位置 (圧電体 11に発生する振動の節の位置)である。なお、支持の位置は、軸方向の長さに対して、端面から 22. 4%が最適であるが、範囲としては 15〜30% の範囲で支持すれば、実用的には問題ない。

また、本実施例では、圧電体 11の内面側で支持する構成としたが、外面側で支持する構成としてちよい。

[0034] このように、実施例 2の振動波モータ 100Aによれば、振動変位力^になる位置で圧電体 11を支持するので、支持による振動減衰を小さくすることができ、支持損失を小さくすることによって、さらなる低電圧駆動が達成できる。

[0035] (変形例）

本実施例は、以下の変形も可能である。 (1)外周電極パターン 13は、 4分割する例で説明したが、 3分割でも、 5分割以上でちょい。

(2)外周電極パターン 13を分割し、内周電極パターン 14を非分割とする例で説明したが、これとは逆に、外周電極パターン 13を非分割とし、内周電極パターン 14を分割してもよい。この場合は、内周電極パターン 14に電圧を与えて駆動する。

(3)圧電体 11は、弾性体の内外周に設けて振動子としてもょ、。

(4)圧電体 11は、円筒形状の例で説明したが、多角形形状の筒状部材であってもよい。

(5)圧電体 11は、圧電体 11の周縁の厚み部分の内側力外側へ向力う方向に分極する例で説明したが、外側から内側へ向かう方向に分極してもよヽ。

(6)上述した実施例では、カメラシステムのオートフォーカスの駆動源を例にして説明したが、カメラシステムの撮像系の一部を駆動して手振れを補正する手振れ補正機構の駆動源や、複写機の駆動部、自動車のハンドルチルト装置、時計の駆動装置等に適用することができる。

なお、上述した各実施例及び変形例は、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、以上説明した各実施例によって限定されることはない。

Claims

請求の範囲

[1] 中空部を有し、弾性変形可能な筒状部材と、

前記筒状部材の外面及び Z又は前記中空部側の内面に設けられ、前記筒状部材の周方向に n (nは 3以上の整数)分割され、前記筒状部材に物理信号を入力させる入力部と、

を備える振動子。

[2] 請求項 1に記載の振動子において、

前記筒状部材は、電気機械変換素子、又は、電気機械変換素子を備える部材であること、

を特徴とする振動子。

[3] 請求項 2に記載の振動子において、

前記電気機械変換素子は、前記筒状部材の内側から外側へ又は外側から内側へ向カゝぅ方向に分極されてヽること、

を特徴とする振動子。

[4] 請求項 1から請求項 3までのいずれか 1項に記載の振動子において、

前記筒状部材は、円筒形状であること、

を特徴とする振動子。

[5] 請求項 1から請求項 4までのいずれか 1項に記載の振動子において、

前記入力部は、入力電極であること、

を特徴とする振動子。

[6] 請求項 1から請求項 5までのいずれか 1項に記載の振動子において、

前記入力部は、 1対の組が前記筒状部材の中心に対して対向配置されていること、を特徴とする振動子。

[7] 請求項 1から請求項 6までの、ずれか 1項に記載の振動子と、

前記振動子の端面に接触して設けられ、前記振動子の振動によって前記振動子に対して相対移動される相対移動部材と、

を備える振動ァクチユエータ。

[8] 請求項 7に記載の振動ァクチユエータにおいて、前記 n分割された各入力部に、 360° Znずつ位相がずれた前記物理信号を入力させる入力回路を備えること、

を特徴とする振動ァクチユエータ。

[9] 請求項 8に記載の振動ァクチユエータにお、て、

前記入力回路は、隣り合う前記各入力部に、 360° Zn位相がずれた前記物理信号を入力させること、

を特徴とする振動ァクチユエータ。

[10] 請求項 7から請求項 9までのいずれか 1項に記載の振動ァクチユエータにおいて、前記筒状部材は、前記相対移動部材との接触端面が首振り運動すること、を特徴とする振動ァクチユエータ。

[11] 請求項 7から請求項 10までのいずれか 1項に記載の振動ァクチユエータにおいて、前記筒状部材の振動モードは、 2次の曲げモードであること、

を特徴とする振動ァクチユエータ。

[12] 請求項 7から請求項 11までの、ずれか 1項に記載の振動ァクチユエータにおヽて、前記筒状部材を、前記筒状部材に発生する振動の節で支持する支持部材を備えること、

を特徴とする振動ァクチユエータ。

[13] 請求項 7から請求項 12までのいずれか 1項に記載の振動ァクチユエータにおいて、前記振動子と前記相対移動部材との接触端面に設けられた摺動部材を備えることを特徴とする振動ァクチユエータ。

[14] 請求項 7から請求項 13までのいずれか 1項に記載の振動ァクチユエータを備えるレンズ鏡筒。

[15] 請求項 7から請求項 13までのいずれか 1項に記載の振動ァクチユエータを備える力メラシステム。

[16] 中空部を有し、弾性変形可能な筒状部材、及び、前記筒状部材の外面及び Z又は前記中空部側の内面に設けられ、前記筒状部材の周方向に n (nは 3以上の整数）分割され、前記筒状部材に物理信号を入力させる入力部を備える振動子と、前記振動子によって移動される相対移動部材と、

を備える振動ァクチユエータを駆動する振動ァクチユエータの駆動方法であって、前記 n分割された各入力部に、 360° Znずつ位相がずれた前記物理信号を入力させて駆動すること、

を特徴とする振動ァクチユエータの駆動方法。

[17] 請求項 16に記載の振動ァクチユエータの駆動方法において、

隣り合う前記各入力部に、 360° Zn位相がずれた前記物理信号を入力させて駆動すること、

を特徴とする振動ァクチユエータの駆動方法。