WO2021210366A1

WO2021210366A1 - 振動波モータ及びそれを備える電子機器

Info

Publication number: WO2021210366A1
Application number: PCT/JP2021/012482
Authority: WO
Inventors: 亮島田
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2020-04-13
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-10-21
Also published as: US20230060963A1; JP2021168580A

Abstract

電気－機械エネルギー変換素子と、該変換素子が固定された弾性体と、を有する振動子と、弾性体と加圧接触する接触体と、を有し、振動子に励起された振動により、振動子と接触体とを相対的に移動させる振動波モータであって、弾性体は、電気－機械エネルギー変換素子が固定された平板部と、平板部から突出した突起部と、を備え、突起部は、接触体と加圧接触する接触面を有する接触部と、加圧接触する方向である加圧方向に突出し中空構造を形成する側壁部と、接触部と側壁部とを連結し、加圧方向に可撓性を有する連結部と、を備え、側壁部の、加圧方向と直交する方向の厚みをｔ１、前記変換素子が固定された平板部の第１の面と対向する平板部の第２の面から、連結部までの、加圧方向の距離をｈ１としたときに、所定の関係式を満たすことを特徴とする。

Description

振動波モータ及びそれを備える電子機器

　本発明は、振動波モータ及びそれを備える電子機器に関する。

　振動発生源として電気－機械エネルギー変換素子を用いた振動波モータには、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１には、平板状の弾性体の表面に２つの突起部が設けられると共に、弾性体の裏面に圧電素子が固定された振動子と、突起部と加圧接触する接触体と、を有する振動波モータが記載されている。

　この振動波モータでは、電気－機械エネルギー変換素子に所定の交流電圧を印加する。そして、これにより、２つの曲げ振動（定在波）が励起され、２つの突起部を結ぶ方向と突起部の突出方向とを含む面内で、（接触体と加圧接触する接触面を含む）突起部の先端に楕円運動または円運動が発生する。そして、突起部と加圧接触する接触体が２つの突起部から摩擦駆動力（推力）を受けることで、２つの突起部を結ぶ方向に、振動子と接触体とを相対的に移動させることができる。

特許第５９３０５９５号公報

　この振動波モータでは、曲げ振動の中立面（曲げ振動により引張も圧縮も生じない面）からの距離に比例して、２つの突起部を結ぶ方向（振動子と接触体とを相対的に移動させる方向）における振幅が拡大される。言い換えると、突起部の高さに比例して、振動子と接触体とを相対的に移動させる方向における突起部の先端の振幅が拡大される。したがって、突起部の高さに比例して、振動子と接触体とを相対的に移動させる速度が速くなる。

　しかし、突起部の高さが高くなるにつれて、接触体が振動体から受ける推力が小さくなるので、より重い接触体を駆動する用途では、推力を増加するために、印加電圧を増加させる必要があった。そして、それにより、印加電圧の増加に伴う、消費電力の増加や回路コストの増加などの課題が発生していた。

　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、印加電圧の増加を抑制しつつ、推力を増加可能な振動波モータ及びそれを備える電子機器を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明は、電気－機械エネルギー変換素子と、前記電気－機械エネルギー変換素子が固定された弾性体と、を有する振動子と、前記弾性体と加圧接触する接触体と、を有し、前記振動子に励起された振動により、前記振動子と前記接触体とを相対的に移動させる振動波モータであって、前記弾性体は、前記電気－機械エネルギー変換素子が固定された平板部と、前記平板部から突出した突起部と、を備え、前記突起部は、前記接触体と加圧接触する接触面を有する接触部と、前記加圧接触する方向である加圧方向に突出し中空構造を形成する側壁部と、前記接触部と前記側壁部とを連結し、前記加圧方向に可撓性を有する連結部と、を備え、前記側壁部の、前記加圧方向と直交する方向の厚みをｔ１、前記電気－機械エネルギー変換素子が固定された前記平板部の第１の面と対向する前記平板部の第２の面から、前記連結部までの、前記加圧方向の距離をｈ１としたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする。０＜ｈ１／ｔ１≦２．０。

　印加電圧の増加を抑制しつつ、推力を増加可能な振動波モータ及びそれを備える電子機器を提供することが可能となる。

本発明の実施例１における振動波モータの分解斜視図である。本発明の実施例１における振動波モータの組立斜視図である。本発明の実施例１における振動モードを説明する斜視図である。本発明の実施例１における振動子の上面図である。本発明の実施例１における振動子の断面図である。本発明の実施例１における振動子の拡大断面図である。突起部３ａの高さｈ２と、モードＢの力係数と、の関係を表すグラフである。突起部３ａの高さｈ２と、モードＡの力係数との、関係を表すグラフである。側壁部３ｃのアスペクト比（＝ｈ１／ｔ１）と、モードＡの力係数と、の関係を表すグラフである。突起部３ａの高さｈ２と、Δｆ２と、の関係を表すグラフである。本発明の実施例２における振動子の上面図である。本発明の実施例２における振動子の断面図である。本発明の実施例２における振動子の拡大断面図である。本発明の実施例３における振動子の上面図である。本発明の実施例３における振動子の断面図である。本発明の実施例３における振動子の拡大断面図である。本発明の実施例４における振動子の上面図である。本発明の実施例４における振動子の断面図である。本発明の実施例４における振動子の拡大断面図である。本発明の実施例５における振動子の上面図である。本発明の実施例６における振動波モータを用いた撮像装置（電子機器）の概略構成を示す上面図である。本発明の実施例６における振動波モータを用いた撮像装置（電子機器）の概略構成を示すブロック図である。

　［実施例１］
　本実施例は、リニア型の振動波モータに本発明を適用した例であり、その詳細を図１～図５を用いて説明する。まず、図１は本発明の実施例１における振動波モータ１の分解斜視図であり。図２は組立斜視図である。ここで、接触体であるスライダ９の駆動方向（後述する振動子２と、スライダ９と、を相対的に移動させる方向）を「Ｘ方向」（又は単に「Ｘ」）とする。また、スライダ９が振動体９と加圧接触する方向（加圧方向）を「Ｚ方向」（又は単に「Ｚ」）とする。また、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向を「Ｙ方向」（又は単に「Ｙ」）と定義する。

　弾性体３には、電気－機械エネルギー変換素子である圧電素子４が接着剤等で固定され、さらに、弾性体３との反対面の圧電素子４には、フレキシブルプリント基板５が固定され、これらで振動子２を構成している。フレキシブルプリント基板５は、Ｚ方向のみへの通電を可能にする異方性導電ペーストや異方性導電フィルムで圧電素子３に固定される。弾性体３には、圧電素子４と反対側に突出した、２か所の突起部３ａが形成されている。

　圧電素子４はチタン酸ジルコン酸鉛を用いる。または、チタン酸バリウムや、チタン酸ビスマスナトリウムなどの鉛を含有しない圧電材料を主成分としたものでもよい。圧電素子４の両面には不図示の電極パターンが形成されており、フレキシブルプリント基板５からの給電が行われる。

　振動子２の下方には、振動子２を加圧及び支持する加圧部材６が設けられている。加圧部材は、加圧バネ７によりＺ方向に加圧力が付与され、その反力を加圧受け部材である基台８で受けている。加圧ばね７は、振動波モータ１をＺ方向に小型化するために、円錐コイルばねを採用している。なお、コイル形状は簡略化して図示している。

　振動子２の上方にはスライダ９が設けられ、弾性体３と加圧接触している。スライダ９はスライダホルダ１０に固定され、一体となってＸ方向に駆動される。なお、スライダ９とスライダホルダ１０の間に振動減衰のためのゴムを設けてもよい。スライダ９は耐摩耗性の高い金属やセラミック、樹脂、またはその複合材で構成される。特にＳＵＳ４２０Ｊ２などのステンレスを窒化した材料が耐摩耗性や量産性の観点から好ましい。

　スライダホルダ１０及びボールレール１２に設けられた上下３対のレールで３つのボール１１を挟み込み、ボールレール１２を基台８に固定することで、スライダ９とスライダホルダ１０がその他の部品に対してＸ方向に移動できるようにしている。スライダホルダ１０に所望の形状の出力伝達部を取り付けることにより、外部に出力を伝達する。本実施例では振動子２を固定し、スライダ９が移動する例を示しているが、逆にスライダ９を固定し、振動子２を移動させることも可能である。

　次に、図３を用いて振動子２に励起される振動モードについて説明する。本実施例では圧電素子３に、フレキシブルプリント基板５を通じて、位相の異なる２つの交流電圧を印加して、振動子２に２つの異なる面外曲げ振動を励振し、これらの振動を合成した振動を生じさせる。

　第１の振動モードであるモードＡは、振動子２の長手方向であるＸ方向に平行に２つの節が現れる一次の面外曲げ振動モードである。突起部３ａはモードＡのＺ方向の振動振幅が最大になる位置、つまり腹位置に配置されているため、モードＡの振動により、２か所の突起部３ａが加圧方向であるＺ方向に変位する。第２の振動モードであるモードＢは、振動子２の短手方向であるＹ方向におおよそ平行な３つの節が現れる二次の面外曲げ振動モードである。突起部３ａはモードＢのＺ方向の振動振幅が最小の位置、つまり節位置に配置されているため、モードＢの振動により、２か所の突起部３ａがＸ方向に変位する。

　これらのモードＡ，Ｂの振動を合成することにより、２か所の突起部３ａがＺＸ面内で楕円運動あるいは円運動の振動（モードＣの振動）を発生させる。この２か所の突起部３ａにスライダ９を加圧接触させることにより、Ｘ方向に摩擦力が発生し、振動子２とスライダ９とを相対的に移動させる駆動力（推力）が発生する。本実施例では、振動子２が後述の手法で保持されているため、スライダ９がＸ方向に駆動される。

　振動波モータ１を効率よく駆動するためには、振動子２に励振させる２つの振動モードの振動（変位）を阻害することなく振動子２を加圧することが必要となり、このためには、これら２つの振動モードの節近傍を支持することが望ましい。このような理由から、加圧部材６に２つの凸部６ａを設け、２つの振動モードの共通の節を加圧・保持することで、より効率的に振動子２を加圧している。

　さらに凸部６ａは振動子２をＸ方向及びＹ方向に保持する役割も担っている。本実施例では振動子２の中でもフレキシブルプリント基板５と凸部６ａが接触しているが、この最大静止摩擦力が、スライダ９に発生する推力よりも常に大きい値になるように加圧力と摩擦係数を調整している。つまり振動波モータ１の駆動中に、振動子２が加圧部材６に対して移動することはない。

　一方、加圧部材６には４つの遊嵌部６ｂが設けられており、振動子２の外周面に対して、がたを有した状態で支持（遊嵌）している。この遊嵌部６ｂは振動子２の組立時の位置決めや、スライダ９に何らかの外力が働いた場合にストッパーとしての機能を果たす。

　また、遊嵌部６ｂは、振動子２の外周面の振動の節とは異なる２か所で接触している可能性がある。しかし、上述したように、フレキシブルプリント基板５と凸部６ａの最大摩擦力が、スライダ９に発生する推力より大きくなる。そのため、遊嵌部６ｂと振動子２との接触部には、Ｘ方向及びＹ方向の力が働かない。そのため、ここでの損失は無視できる程度であり、駆動上の問題は生じない。

　このように、加圧部材６の凸部６ａと振動子２の節近傍、遊嵌部６ｂと振動子２との外周面とが直接接触するので、加圧部材６の材料については、異音の発生を防ぐため振動絶縁性が高い樹脂であることが望ましい。凸部６ａに関しては上述した理由で振動子２の保持力を高めるために摩擦係数が高いほうが好ましいが、一方で遊嵌部６ｂは振動子２との摩擦損失をより低減するために、摩擦係数が小さいほうが好ましい。このような理由から、凸部６ａに摩擦係数を高めるコーティングを、逆に遊嵌部６ｂに対しては摩擦係数を下げるコーティングを別々に施すことも可能である。また、それぞれに適した摩擦係数の別部品を接着や圧入で構成することも可能である。

　次に、弾性体３についての説明を、図４を用いて行う。図４Ａは、弾性体３の上面図である。図４Ｂは、図４ＡにおけるＡ－Ａ断面の断面図（Ａ－Ａ断面図）である。図４Ｃは、図４ＢにおけるＣ部分の拡大図である。弾性体３は金属やセラミックスなど振動の減衰が小さい材料が好ましい。特に好ましいのがマルテンサイト系ステンレスで、振動の減衰が特に小さく、また加工後に焼入れすることにより硬度を高め、耐摩耗性を上げることができるので都合がよい。焼入れ方法については、通常の焼入れで弾性体３の全体に焼入れしてもよいし、レーザー焼入れにより突起３ａの先端のみに焼入れすることも可能である。このように部分的に焼入れすることで弾性体３の変形を小さくし、圧電素子４との接着状態を良好にすることが可能である。ここでいう良好な状態とは、接着剤層が薄く均一な状態である。

　上述のように、弾性体３には２つの突起部３ａが設けられており、さらに突起部３ａは、中空構造を形成する、円筒状の側壁部３ｃ、スライダ９と加圧接触する接触面を有する接触部３ｂ、接触部３ｂと側壁部３ｃとを連結する連結部３ｄから構成される。連結部３ｄの上面は接触面３ｂより低くなるよう段差が設けられており、スライダが連結部５１１と接触しないようになっている。また連結部３ｄは、接触部３ｂに比べて薄くなっており、Ｚ方向（加圧方向）の剛性を下げて、加圧方向にバネ性（可撓性）を持たせている。このバネ性により振動子２とスライダ９はなめらかな接触となり、異音の発生を防止できる。

　弾性体３の製造に関しては、プレス加工や切削などで突起部３ａを一体で設けてもよいし、突起部３ａを別に製造して、後から溶接や接着などで固定することも可能である。また突起部３ａは本実施例のように複数設けてもよいし、１つでもよい。その中で絞り加工により板金から加工する方法がコストと形状の安定性の観点から最も望ましい。ここで突起部３ａの各寸法を次のように定義する。側壁部３ｃの厚みｔ１は、側壁部３ｃの、Ｚ方向（加圧方向）と直交する方向の厚み、又は、側壁部３ｃの内径と外径の差分、と定義する。側壁部３ｃの高さｈ１は、圧電素子４が固定された平板部３ｆの第１の面Ｓ１と対向する平板部３ｆの第２の面Ｓ２から、連結部３ｄまでの、Ｚ方向（加圧方向）の距離と定義する。平板部３ｆの厚みｔ２は、平板部３ｆの加圧方向の厚みと定義する。突起部３ａの高さｈ２を、圧電素子４が固定された平板部３ｆの第１の面Ｓ１と対向する平板部３ｆの第２の面Ｓ２から、連結部３ｄまでの、Ｚ方向（加圧方向）の距離と定義する。

　図５Ａに突起部３ａの高さｈ２とモードＢの力係数との関係を、３種類の側壁部３ｃの厚みｔ１（０．０９、０，１８、０．３０ｍｍ）別に表すグラフを示す。ここで力係数とは、単位印加電圧あたりに発生する力であり、単位はＮ／Ｖである。つまり同じ印加電圧の場合、力係数が高いほど、振動子２が発生できる推力が大きくなる。力係数は、圧電素子に流れる電流から容量成分に流れる電流を減じた値Ａｍを、接触体に作用する点の振動速度Ｖａ（本実施例では接触部３ｂ先端の振動速度）で除することにより算出可能である。つまり、力係数をＡとすると、Ａ＝Ａｍ／Ｖａとなる。力係数はそれぞれ振動モードごとに算出可能である。

　図５から、突起部３ａの高さｈ２が小さいほどモードＢの力係数が大きくなることが分かる。これは前述のとおり突起部３ａがモードＢの振動の節位置に配置されていることにより、モードＢの曲げの中立面からの距離が小さいほどテコの原理が働き、大きな力を発生することが可能となるためである。

　次に、図５Ｂに突起部３ａの高さｈ２とモードＡの力係数との関係を、３種類の側壁部３ｃの厚みｔ１（０．０９、０，１８、０．３０ｍｍ）別に表すグラフを示す。モードＢとは異なり、モードＡでは力係数に極大値が表れており、さらに側壁部３ｃの厚みｔ１ごとに力係数の極大値が表れる突起部３ａの高さｈ２が異なっていることが分かる。この原因について、側壁部３ｃの高さｈ１を側壁部３ｃの厚みｔ１で除した値である側壁部３ｃのアスペクト比（ｈ１／ｔ１）と、モードＡとの力係数の関係を示した図５Ｃを用いて考察する。なお、負の値のアスペクト比は、連結部３ｄの底面が、弾性体３圧電素子４との接着面と対向する面よりも、圧電素子４側にあることを意味している。また、図５Ｃでは、アスペクト比を「ｈ１÷ｔ１」と記載しているが、「ｈ１／ｔ１」と同じ意味である。このグラフからどの側壁部３ｃの厚みｔ１でも、側壁部３ｃのアスペクト比が１付近で力係数が極大となっていることが分かった。この原因について段階を追って説明していく。まずモードＢとは異なり、モードＡでは突起部３ａが振動の腹に位置しているため、テコの原理では力係数は変動しない。しかしこの要素以外にも、力係数は曲げ剛性に比例して大きくなることが既に分かっている。ここではアスペクト比（ｈ１／ｔ１）が１より大きいと、突起が高いため、突起自体の剛性が低下し、結果として弾性体３全体の剛性も低下する。逆にアスペクト比が１より小さいと接触部３ｂ及び連結部３ｄの厚みが弾性体３の厚みよりも小さいことの効果の寄与が大きくなり、これもまた突起自体の剛性とともに弾性体３全体の剛性も低下する原因となる。

　以上のように、筆者は弾性体３の側壁部３ｃの形状について着目し、そのアスペクト比（ｈ１／ｔ１）を１近傍とすることにより力係数を高められることを発見し、振動子２の推力をより大きくすることに成功した。モードＡの力係数を大きくする観点から、アスペクト比（ｈ１／ｔ１）は、０より大きく、２．０以下（０＜ｈ１／ｔ１≦２．０）が好ましい。この範囲に設定することで、突起部３ａの周囲に凹部を形成することなく突起部３ａを形成することが可能となる。従来は特許文献１のように、突起部の周辺につぶし加工により薄肉部を形成し、その体積分を突起側部に流すことにより突起高さを高くしている。このつぶし加工により、圧電素子との接着面にショックラインが形成される。このまま接着すると接着層厚みが不均一かつ厚い箇所ができ、駆動効率が低下する。これを避けるため、接着面をフラットにするラップ加工が必須となっている。それに対して上記の範囲アスペクト比（ｈ１／ｔ１）を設定することで突起部３ａが必然的に低くなるため、つぶし加工による薄肉部形成が不要となる。これにより、つぶし加工自体が不要となる他、接着面の平面度が良好となるため、ラップ工程が削減可能となる。

　さらに、安定して製造可能な範囲で、モードＢの力係数も大きくする観点から、アスペクト比（ｈ１／ｔ１）は、０．５以上、１．２以下（０．５≦ｈ１／ｔ１≦１．２）がより好ましい。これは、モードＢの力係数を上げるという意味では、側壁部３ｃの高さｈ１を側壁部３ｃの厚みｔ１に対して小さくすることが好ましいものの、ｈ１／ｔ１＜０．５にすると、絞り加工時に体積が余り、接触部が所望のバネ定数とならないためである。また、１．２＜ｈ１／ｔ１にすると、絞り加工時に割れが生じ易くなるためである。

　モードＢの力係数を大きくする観点から、突起高さｈ２と平板部３ｆの厚みｔ２の比率（ｈ２／ｔ２）は、３．０以下（ｈ２／ｔ２≦３．０）が好ましい。これは、上述のように、突起部３ａ周辺に凹部を形成しないために必要なためである。

　次に、平板部３ｆの厚みｔ２について述べる。ｔ２が大きいと共振周波数が高くなり、それに対応する駆動回路のコストが上がってしまう。反対にｔ２が小さいと曲げの中立面が圧電素子４に入り、駆動効率を低下させることになる。よって、ｔ２は、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下（０．０５ｍｍ≦ｔ２≦１．０ｍｍ）が好ましい。

　次に、側壁部３ｃの厚みｔ１について述べる。ｔ１は、絞り加工で形成することを想定した場合、ｔ２よりも小さくすることで突起部３ａの高さを出しているが、ｔ１がｔ２よりも小さくなり過ぎると前述したように割れが生じ易くなる。よって、ｔ１は、０．０３ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下（０．０３ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ）が好ましい。

　また、側壁部３ｃの厚みｔ１と平板部３ｆの厚みｔ２の比率（ｔ１／ｔ２）は、小さすぎると割れが生じ易くなり、大きすぎると突起部３ａを形成するための体積が不足する。そのため、ｔ１／ｔ２は、０．４以上、０．８以下（０．４≦ｔ１／ｔ２≦０．８）が好ましい。

　モードＡ及びモードＢの力係数を増加させている反動で、振動振幅が低下する。しかし、前述のように加圧部材６で駆動効率を損なうことなく支持しているので、特許文献１のような従来構造（アスペクト比が３．４）と同等の振動振幅、言い換えると接触体の移動速度を達成することが可能である。

　以上のように、本実施例によれば、主たる第１の効果として、従来と同等の印加電圧でありながら、大きな推力を発生可能な振動波モータを提供することが可能となる。

　これに加えて、副次的な第２の効果として、振動波モータ１の小型化がある。アスペクト比が１に近いと、必然的に突起高さ３ａが小さくなり、振動子２の厚みを小さくすることが可能となる。

　第３の効果は、既に述べたように、突起部３ａの周囲に凹部を形成しないため、ラップ工程が削減可能となる。

　第４の効果は、不要振動の低減である。図３に示すモードＣはモードＡ及びモードＢよりも高い共振周波数を有する不要なモードである。このモードＣが駆動周波数に近いと、駆動周波数とモードＣの共振周波数に一致する異音や、電力の増加が発生する。このため、モードＡの共振周波数とモードＣの共振周波数の差分Δｆ２を大きくする設計が必要となる。圧電素子４の厚みや振動板３の形状変更等、数々の手法が提案されているが、本実施例によれば図６に示すように、突起部３ａの高さｈ２を小さくすることでΔｆ２を大きくすることが可能となる。これは突起高さ変化による剛性変化を論じたが、モードＣにおいては突起部３ａ近傍のひずみが大きいため、モードＣの共振周波数のみ特異的に増加しているためと考えられる。

　なお、本発明のリニア型の振動波モータにおいて、接触面に楕円運動または円運動を生成する方法は上記方法に限られない。例えば、上記とは異なる曲げ振動モードの振動同士を組み合わせてもよいし、弾性体を長手方向に伸縮させる縦の振動モードの振動と曲げ振動モードの振動とを組み合わせてもよい。また、本発明はリニア型の振動波モータだけに限られるものではなく、例えば振動子２をリング型の接触体に対して円周状に配置することで、回転型の振動波モータにすることも可能である。

　［実施例２］
　図７は、本実施例における弾性体の図である。図７Ａは、弾性体３の上面図である。図７Ｂは、図７ＡにおけるＡ－Ａ断面の断面図（Ａ－Ａ断面図）である。図７Ｃは、図７ＢにおけるＣ部分の拡大図である。実施例１とは突起部３ａの構造のみ異なり、その他部品は同じため、説明は省略する。

　図７Ｃに示す通り、接触部３ｂのスライダ９との接触面が、実施例１とは異なり、フラットな形状となっている。フラット形状の場合、スライダ９と安定して全面接触させるために、プレス加工後にラップ処理などで平面度を高める必要がある。しかし、初期状態から面圧が一定のため耐摩耗性の観点では曲面形状よりも優れている。

　［実施例３］
　図８は、本実施例における弾性体の図である。図８Ａは、弾性体３の上面図である。図８Ｂは、図８ＡにおけるＡ－Ａ断面の断面図（Ａ－Ａ断面図）である。図８Ｃは、図８ＢにおけるＣ部分の拡大図である。実施例１とは突起部３ａの構造のみ異なり、その他部品は同じため、説明は省略する。

　図８Ｃに示す通り、接触部３ｂの底面と、連結部３ｄの底面とが同一面となっている。このような構造とすることで、接触部３ｂにおいて、摩耗可能な体積を増すことが可能であり、振動波モータ１の寿命向上に寄与する。

　［実施例４］
　図９は、本実施例における弾性体の図である。図９Ａは、弾性体３の上面図である。図９Ｂは、図９ＡにおけるＡ－Ａ断面の断面図（Ａ－Ａ断面図）である。図９Ｃは、図９ＢにおけるＣ部分の拡大図である。実施例１とは突起部３ａの構造のみ異なり、その他部品は同じため、説明は省略する。

　図９Ｃに示す通り、連結部３ｄの底面がＸ方向と非平行となっている。この場合、側壁部３ｃの高さｈ１は、圧電素子４が固定された平板部３ｆの第１の面Ｓ１と対向する平板部３ｆの第２の面Ｓ２から、連結部３ｄの底面の延長線（図９Ｃの破線）と側壁部３ｃの内径の延長線の交点までの、Ｚ方向の距離と定義する。仮に、連結部３ｄの底面が曲面である場合、加工上生じる角Ｒを除いた場合の曲面の延長線と、振動板３の圧電素子４との接着面と対向する面までの距離がｈ１となる。

　［実施例５］
　なお、本発明の振動波モータにおいて、被駆動部材は、第２レンズ群３２０，第４レンズ群３４０のようなレンズに限られない。例えば、撮像素子７１０のような撮像素子が被駆動部材として駆動されてもよい。

　なお、図１０は実施例１～４における弾性体３の上面図である。

　図１１に示す通り、平板部３ｆの、突起部３ａを囲繞し且つ突起部３ａと隣接する第１の領域３ｇとし、平板部３ｆの、第１の領域３ｇを囲繞し且つ第１の領域３ｇと隣接する第２の領域３ｈとする。また、第１の領域３ｇにおける、Ｚ方向（加圧方向）の厚みをｔ２１とする。また、第２の領域３ｈにおける、Ｚ方向（加圧方向）の厚みをｔ２２とする。また、弾性体３の、突起部３ａを形成する前の体積をｖ１とする。また、弾性体３の、突起部３ａを形成した後の体積をｖ２とする。このときに、実施例１～４においては、以下の関係式を満たすのが好ましい。

ｔ２１／ｔ２２＝１
ｖ１＝ｖ２

　［実施例６］
　振動波モータは、例えば、撮像装置（光学機器、電子機器）のレンズ駆動用途等に用いることができる。そこで、一例として、レンズ鏡筒に配置されたレンズの駆動に振動波モータを用いた撮像装置について説明する。

　図１１Ａは、撮像装置７００の概略構成を示す上面図である。撮像装置７００は、撮像素子７１０及び電源ボタン７２０を搭載したカメラ本体７３０を備える。また、撮像装置７００は、第１レンズ群（不図示）、第２レンズ群３２０、第３レンズ群（不図示）、第４レンズ群３４０、振動型駆動装置６２０，６４０（振動波モータ）を有するレンズ鏡筒７４０を備える。レンズ鏡筒７４０は、交換レンズとして取り換え可能であり、撮影対象に合わせて適したレンズ鏡筒７４０をカメラ本体７３０に取り付けることができる。撮像装置７００では、２つの振動型駆動装置６２０，６４０によりそれぞれ、第２レンズ群３２０（被駆動部材），第４レンズ群３４０（被駆動部材）の駆動が行われる。

　振動型駆動装置６２０の詳細な構成は不図示であるが、振動型駆動装置６２０は、振動波モータと、振動波モータの駆動回路を有する。ロータ２１１は、ラジアル方向が光軸と略直交するように、レンズ鏡筒７４０内に配置される。振動型駆動装置６２０では、ロータ２１１を光軸回りに回転させ、不図示のギア等を介して接触体の回転出力を光軸方向での直進運動に変換することにより、第２レンズ群３２０を光軸方向に移動させる。振動型駆動装置６４０は、振動型駆動装置６２０と同様の構成を有することにより、第４レンズ群３４０を光軸方向に移動させる。

　図１１Ｂは、撮像装置７００の概略構成を示すブロック図である。第１レンズ群３１０、第２レンズ群３２０、第３レンズ群３３０、第４レンズ群３４０及び光量調節ユニット３５０が、レンズ鏡筒７４０内部の光軸上の所定位置に配置される。第１レンズ群３１０～第４レンズ群３４０と光量調節ユニット３５０とを通過した光は、撮像素子７１０に結像する。撮像素子７１０は、光学像を電気信号に変換して出力し、その出力は、カメラ処理回路７５０へ送られる。

　カメラ処理回路７５０は、撮像素子７１０からの出力信号に対して増幅やガンマ補正等を施す。カメラ処理回路７５０は、ＡＥゲート７５５を介してＣＰＵ７９０に接続されると共に、ＡＦゲート７６０とＡＦ信号処理回路７６５とを介してＣＰＵ７９０に接続されている。カメラ処理回路７５０において所定の処理が施された映像信号は、ＡＥゲート７５５と、ＡＦゲート７６０及びＡＦ信号処理回路７６５を通じてＣＰＵ７９０へ送られる。なお、ＡＦ信号処理回路７６５は、映像信号の高周波成分を抽出して、オートフォーカス（ＡＦ）のための評価値信号を生成し、生成した評価値をＣＰＵ７９０へ供給する。

　ＣＰＵ７９０は、撮像装置７００の全体的な動作を制御する制御回路であり、取得した映像信号から、露出決定やピント合わせのための制御信号を生成する。ＣＰＵ７９０は、決定した露出と適切なフォーカス状態が得られるように、振動型駆動装置６２０，６４０及びメータ６３０の駆動を制御することにより、第２レンズ群３２０、第４レンズ群３４０及び光量調節ユニット３５０の光軸方向位置を調整する。ＣＰＵ７９０による制御下において、振動型駆動装置６２０は第２レンズ群３２０を光軸方向に移動させ、振動型駆動装置６４０は第４レンズ群３４０を光軸方向に移動させ、光量調節ユニット３５０はメータ６３０により駆動制御される。

　振動型駆動装置６２０により駆動される第２レンズ群３２０の光軸方向位置は第１リニアエンコーダ７７０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されることで、振動型駆動装置６２０の駆動にフィードバックされる。同様に、振動型駆動装置６４０により駆動される第４レンズ群３４０の光軸方向位置は第２リニアエンコーダ７７５により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されることで、振動型駆動装置６４０の駆動にフィードバックされる。光量調節ユニット３５０の光軸方向位置は、絞りエンコーダ７８０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０へ通知されることで、メータ６３０の駆動にフィードバックされる。

　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

　本願は、２０２０年４月１３日提出の日本国特許出願特願２０２０－０７１６９０を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

Claims

　電気－機械エネルギー変換素子と、前記電気－機械エネルギー変換素子が固定された弾性体と、を有する振動子と、
　前記弾性体と加圧接触する接触体と、を有し、
　前記振動子に励起された振動により、前記振動子と前記接触体とを相対的に移動させる振動波モータであって、
　前記弾性体は、
　前記電気－機械エネルギー変換素子が固定された平板部と、
　前記平板部から突出した突起部と、を備え、
　前記突起部は、
　前記接触体と加圧接触する接触面を有する接触部と、前記加圧接触する方向である加圧方向に突出し中空構造を形成する側壁部と、前記接触部と前記側壁部とを連結し、前記加圧方向に可撓性を有する連結部と、を備え、
　前記側壁部の、前記加圧方向と直交する方向の厚みをｔ１、前記電気－機械エネルギー変換素子が固定された前記平板部の第１の面と対向する前記平板部の第２の面から、前記連結部までの、前記加圧方向の距離をｈ１としたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする振動波モータ。
　０＜ｈ１／ｔ１≦２．０
　前記平板部の、前記加圧方向の厚みをｔ２、前記第１の面から前記接触面までの前記加圧方向の距離をｈ２としたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の振動波モータ。
　ｈ２／ｔ２≦３．０
　以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動波モータ。
　０．４≦ｔ１／ｔ２≦０．８
　以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の振動波モータ。
　０．０３ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ
　０．０５ｍｍ≦ｔ２≦１．０ｍｍ
　前記振動子に励起された振動は、前記電気－機械エネルギー変換素子に対する、互いに位相の異なる複数の交流電圧の印加により励起した複数の定在波の合成により前記振動子に発生した楕円運動であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動波モータ。
　前記突起部が、プレス加工により形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動波モータ。
　以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動波モータ。
　０．５≦ｈ１／ｔ１≦１．２
　前記平板部の、前記突起部を囲繞し且つ前記突起部と隣接する第１の領域における、前記加圧方向の厚みをｔ２１、前記平板部の、前記第１の領域を囲繞し且つ前記第１の領域と隣接する第２の領域における、前記加圧方向の厚みをｔ２２、前記弾性体の、前記突起部を形成する前の体積をｖ１、前記弾性体の、前記突起部を形成した後の体積をｖ２としたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動波モータ。
　ｔ２１／ｔ２２＝１
　ｖ１＝ｖ２
　請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動波モータと、
　前記振動波モータにより駆動されるレンズと、を備えることを特徴とする撮像装置。
　請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動波モータと、
　前記振動波モータにより駆動される撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。
　請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動波モータと、
　前記振動波モータにより駆動される被駆動部材と、を備えることを特徴とする電子機器。