振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラ
【課題】小型化した場合にも駆動性能の良好な振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラを提供する。
【解決手段】第１の接合面（１３ａ）を有し、駆動信号によって励振される電気機械変換素子（１３）と、第１の接合面（１３ａ）が接合される第２の接合面（１２ｅ）及び励振によって振動波を生じる駆動面（１２ｄ）を有する弾性体（１２）と、駆動面（１２ｄ）に加圧接触される接触面（１５ａ）を有し、振動波によって駆動され、弾性体（１２）に対して相対移動する相対移動部材（１５）とを備え、第１の接合面（１３ａ）の外形は、相対移動部材（１５）の接触面（１５ａ）とは異なる形状であり、第２の接合面（１３ｅ）は、第１の接合面（１３ａ）と略一致する形状を有することを特徴とする振動アクチュエータ（１０）とした。
【解決手段】第１の接合面（１３ａ）を有し、駆動信号によって励振される電気機械変換素子（１３）と、第１の接合面（１３ａ）が接合される第２の接合面（１２ｅ）及び励振によって振動波を生じる駆動面（１２ｄ）を有する弾性体（１２）と、駆動面（１２ｄ）に加圧接触される接触面（１５ａ）を有し、振動波によって駆動され、弾性体（１２）に対して相対移動する相対移動部材（１５）とを備え、第１の接合面（１３ａ）の外形は、相対移動部材（１５）の接触面（１５ａ）とは異なる形状であり、第２の接合面（１３ｅ）は、第１の接合面（１３ａ）と略一致する形状を有することを特徴とする振動アクチュエータ（１０）とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機械変換素子の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波という）を発生させ、この進行波によって駆動面には楕円運動を発生させ、楕円運動の波頭に加圧接触した相対移動部材を駆動する振動アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平１−１７３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、このような振動アクチュエータの小型化が要求されている。しかし、振動アクチュエータの小型化に伴い、電気機械変換素子と弾性体との接合面の面積が小さくなると、電気機械変換素子の厚さや誘電率等の他の条件を一定とした場合には、電気機械変換素子の静電容量が減少する。電気機械変換素子の静電容量が低下すると、これに伴い、振動アクチュエータの起動トルク等の駆動性能も低下する。
【０００４】
本発明の課題は、小型化した場合にも駆動性能の良好な振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
請求項１の発明は、第１の接合面（１３ａ）を有し、励振される電気機械変換素子（１３）と、前記第１の接合面が接合される第２の接合面（１２ｅ，３２ｅ）及び前記励振によって振動波を生じる駆動面（１２ｄ，３２ｄ）を有する弾性体（１２，３２）と、前記駆動面に加圧接触される接触面（１５ａ）を有し、前記振動波によって駆動され、前記弾性体に対して相対移動する相対移動部材（１５）と、を備える振動アクチュエータであって、前記第１の接合面の外形は、前記接触面の外形とは異なる形状であること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記接触面（１５ａ）の外形は、前記第２の接合面（１２ｅ，３２ｅ）の外形よりも小さいこと、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、前記駆動面（３２ｄ）の外形は、前記第２の接合面（３２ｅ）の外形よりも小さいこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項４の発明は、請求項３に記載の振動アクチュエータにおいて、前記第１の接合面（１３ａ）の外形及び前記第２の接合面（３２ｄ）の外形は、楕円形状であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項５の発明は、請求項４に記載の振動アクチュエータにおいて、前記第２の接合面の短径（３２ｅ）は、前記駆動面（３２ｄ）の前記短径に平行な方向における寸法と略等しいこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
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項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記第２の接合面（１２ｅ，３２ｅ）は、前記第１の接合面（１３ａ）と略一致する形状であること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記駆動面（３２ｄ）は、前記接触面（１５ａ）と相似形であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記接触面（１５ａ）の外形は、真円形状であること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
【０００６】
請求項９の発明は、外形が真円以外の形状であって弾性体（１２）が接合される接合面（１３ａ）と、前記接合面の中心部分に形成された円形形状の貫通孔（１３ｃ）と、を備える電気機械変換素子（１３）である。
請求項１０の発明は、外形が真円以外の形状であって電気機械変換素子（１３）が接合される接合面（１２ｅ，３２ｅ）と、前記電気機械変換素子の励振によって振動波を生じる駆動面（１２ｄ，３２ｄ）と、を備える弾性体（１２，３２）である。
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の弾性体において、前記接合面の外形（１２ｅ，３２ｅ）は、楕円形状であること、を特徴とする弾性体（１２，３２）である。
請求項１２は、請求項１０又は請求項１１に記載の弾性体において、前記駆動面（３２ｄ）の外形は、前記接合面（３２ｅ）の外形よりも小さいこと、を特徴とする弾性体（３２）である。
請求項１３の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えることを特徴とするレンズ鏡筒（３）である。
請求項１４の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えることを特徴とするカメラ（１）である。
なお、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のな構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型化した場合にも駆動性能の良好な振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、振動アクチュエータとして、超音波モータを例に挙げて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のカメラ１を説明する図である。
第１実施形態のカメラ１は、撮像素子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とを備えている。
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、本実施形態では、レンズ鏡筒３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。
【００１０】
レンズ鏡筒３は、レンズ７、カム筒６、ギア４，５、超音波モータ１０等を備えている。本実施形態では、超音波モータ１０は、カメラ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、超音波モータ１０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、超音波モータ１０の駆動力により、光軸方向（図１中に示す、矢印Ｌ方向）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１において、レンズ鏡筒３内に設けられた不図示のレンズ群（レンズ７を含む）によって、撮像素子８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子８によって、結像された被写体像が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。
【００１１】
図２は、第１実施形態の超音波モータ１０の断面図である。
第１実施形態の超音波モータ１０は、振動子１１、移動子１５、出力軸１８、加圧部材１９等を備え、振動子１１側を固定とし、移動子１５を回転駆動する形態となっている。
振動子１１は、弾性体１２と、弾性体１２に接合された圧電体１３とを有する中空形状の部材である。本実施形態の振動子１１は、後述の図３（ａ）に示すように、移動子１５側から見た外形が略楕円形状であり、その中央部に略円形形状の貫通孔１１ｃが形成されている。
弾性体１２は、共振先鋭度が大きな金属材料によって形成された部材である。弾性体１２は、移動子１５側から見た外形が略楕円形状である中空形状（図３（ａ）参照）であり、この弾性体１２は、櫛歯部１２ａ、ベース部１２ｂ、フランジ部１２ｃ等を有する。
【００１２】
櫛歯部１２ａは、圧電体１３が接合される面（弾性体側接合面１２ｅ）とは反対側の面に、複数の溝を切って形成され、この櫛歯部１２ａの先端面は、移動子１５に加圧接触され、移動子１５を駆動する駆動面１２ｄとなる。この駆動面には、Ｎｉ−Ｐ（ニッケル−リン）メッキ等の潤滑性の表面処理が施されている。櫛歯部１２ａを設ける理由は、圧電体１３の伸縮により駆動面１２ｄに生じる進行波の中立面をできる限り圧電体１３側へ近づけ、これにより駆動面１２ｄの進行波の振幅を増幅させるためである。
ベース部１２ｂは、弾性体１２の周方向に連続した部分であり、ベース部１２ｂの櫛歯部１２ａとは反対側である弾性体側接合面１２ｅに、圧電体１３が接合されている。
フランジ部１２ｃは、弾性体１２の内径方向に突出した鍔状の部分であり、ベース部１２ｂの厚さ方向の中央に配置されている。このフランジ部１２ｃにより、振動子１１は、固定部材１６に固定されている。
なお、弾性体側接合面１２ｅ及び駆動面１２ｄ、後述する圧電体側接合面１３ａの形状等に関する詳細は、後述する。
【００１３】
圧電体１３は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子である。本実施形態では、圧電体１３として圧電素子を用いたが、電歪素子等を用いてもよい。
圧電体１３は、略平板形状であり、弾性体１２に接合される圧電体側接合面１３ａを有し、圧電体側接合面１３ａの中心部分に円形形状の貫通孔１３ｃが形成された中空形状の部材である（図３参照）。圧電体１３は、圧電体側接合面１３ａが弾性体側接合面１２ｅに接着剤を用いて接合されている。
この圧電体１３には、駆動信号を入力するための不図示の電極部が形成されている。
【００１４】
フレキシブルプリント基板１４は、その配線が圧電体１３の電極部に接続されている。フレキシブルプリント基板１４は、圧電体１３に駆動信号を供給する機能を有する。
このフレキシブルプリント基板１４から供給される駆動信号によって、圧電体１３が伸縮することにより、弾性体１２を励振し、弾性体１２の駆動面に進行波が発生する。本実施形態では、４波の進行波が発生している。
【００１５】
移動子１５は、弾性体１２の駆動面に生じる進行波によって回転駆動される部材である。移動子１５は、アルミニウム等の軽金属によって形成された略円盤形状の部材であり、振動子１１（弾性体１２の駆動面１２ｄ）に接触する接触面１５ａを有する。
接触面１５ａは、略円環形状であり、接触面１５ａの表面には、耐磨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。
出力軸１８は、略円柱形状の部材である。出力軸１８は、一方の端部がゴム部材２３を介して移動子１５に接しており、移動子１５と一体に回転するように設けられている。
ゴム部材２３は、ゴムにより形成された略円環形状の部材である。このゴム部材２３は、ゴムによる粘弾性で移動子１５と出力軸１８とを一体に回転可能とする機能と、移動子１５からの振動を出力軸１８へ伝えないように振動を吸収する機能とを有しており、ブチルゴム、シリコンゴム、プロピレンゴム等が用いられている。
【００１６】
加圧部材１９は、振動子１１と移動子１５とを加圧接触させる加圧力を発生する部材である。この加圧部材１９は、ギア部材２０とベアリング受け部材２１との間に設けられている。本実施形態では、加圧部材１９は、圧縮コイルバネを用いているが、これに限定されるものではない。
ギア部材２０は、出力軸１８のＤカットに嵌まるように挿入され、Ｅリング等のストッパ２２で固定され、回転方向及び軸方向に出力軸１８と一体となるように設けられている。ギア部材２０は、出力軸１８の回転とともに回転することにより、ギア４（図１参照）に駆動力を伝達する。
また、ベアリング受け部材２１は、ベアリング１７の内径側に配置され、ベアリング１７は、固定部材１６の内径側に配置された構造となっている。
加圧部材１９は、振動子１１を移動子１５側へ、出力軸１８の軸方向に加圧しており、この加圧力によって、移動子１５は、振動子１１の駆動面に加圧接触し、回転駆動される。なお、加圧部材１９とベアリング受け部材２１との間には、加圧力調整ワッシャーを設けて、超音波モータ１０の駆動に適正な加圧力が得られるようにしてもよい。
【００１７】
次に、本実施形態の駆動面１２ｄ及び弾性体側接合面１２ｅと圧電体側接合面１３ａの形状について説明する。
図３は、第１実施形態の振動子１１を示す図である。なお、理解を容易にするために、図３及び以下に示す図４には、ＸＹＺ直交座標系を設けた。出力軸１８の軸方向に平行な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向において移動子１５側に向かう方向をＺ軸プラス方向とした。そして、Ｚ軸プラス方向（移動子１５側）から見た振動子１１の外形の楕円形状の長径（長軸）に平行な方向をＸ軸方向、短径（短軸）に平行な方向をＹ軸方向とした。
図３（ａ）は、振動子１１を移動子１５側から見た図であり、図３（ｂ）は、ＸＺ平面に平行な矢印Ｓ１−Ｓ２断面での振動子１１の断面図であり、図３（ｃ）は、ＹＺ平面に平行な矢印Ｓ３−Ｓ４断面での振動子１１の断面図である。また、図３（ａ）中に破線で示される形状は、駆動面１２ｄに接する移動子１５の接触面１５ａの形状であり、接触面１５ａは、この破線で示された領域で駆動面１２ｄと接する。
【００１８】
圧電体１３は、略平板形状の部材であり、弾性体１２が接合される圧電体側接合面１３ａを有し、圧電体側接合面１３ａの中心部分に円形形状の貫通孔１３ｃが形成されている。この圧電体側接合面１３ａは、弾性体１２側（Ｚ軸プラス側）から見た外形が楕円形状である。
弾性体１２は、図３に示すように、Ｚ軸方向プラス側の端面が駆動面１２ｄであり、Ｚ軸方向マイナス側の端面が弾性体側接合面１２ｅである。
弾性体側接合面１２ｅの外形は、楕円形状である。この弾性体側接合面１２ｅの形状は、圧電体側接合面１３ａの形状と略一致する。また、本実施形態では、駆動面１２ｄの外形は、弾性体側接合面１２ｅの外形と略一致しており、Ｚ軸方向に沿って移動子１５側から見た場合に、図３（ａ）に示すように、圧電体側接合面１３ａ、弾性体側接合面１２ｅ、駆動面１２ｄの外形は略一致している。
本実施形態では、圧電体側接合面１３ａ、弾性体側接合面１２ｅ、駆動面１２ｄの外形となる楕円形状の長半径をａ、短半径をｂとすると、長半径と短半径との寸法比は、ａ：ｂ＝１．５：１となっている。
【００１９】
表１は、圧電体の静電容量等に関して本実施形態の超音波モータと比較例の超音波モータとを比較した図である。
【００２０】
【表１】
【００２１】
不図示の比較例１及び比較例２の超音波モータは、圧電体側接合面１３ａ等の外形が異なる点以外は、本実施形態の超音波モータ１０と略同様の形態である。
比較例１の超音波モータは、振動子が略円環形状をしている。従って、比較例１の圧電体側接合面と弾性体側接合面及び駆動面の外形は、円形形状であり、ａ：ｂ＝１：１である。この比較例１の圧電体側接合面と弾性体側接合面及び駆動面の外径は、本実施形態の圧電体側接合面１３ａの外形の短半径ｂと同じ寸法である。
比較例２の超音波モータは、圧電体側接合面と弾性体側接合面及び駆動面の外形は楕円形状であるが、その楕円形状の長半径と短半径との比がａ：ｂ＝３：１である。この比較例２の圧電体側接合面は、短半径が本実施形態の圧電体側接合面１３ａの短半径と等しい寸法であり、長半径が本実施形態の圧電体側接合面１３ａの長半径の２倍の寸法である。
【００２２】
表１中に示す圧電体の静電容量の比とは、比較例１の圧電体の静電容量を１とした場合の本実施形態及び各比較例の圧電体の静電容量の比である。なお、この静電容量は、各圧電体の中央に形成される貫通孔の内径ｃ＝０である場合、すなわち、貫通孔が形成されていない状態で比較した。
駆動面の径方向における振動振幅の差とは、駆動面に生じる進行波の振動振幅の大きさについて駆動面の内周側と外周側とを比較した結果である。駆動面の径方向における振動振幅の大きさの差が小さいものを良好として表１中に○で示し、径方向における差は多少あるが使用可能なものを可として表１中に△で示し、径方向における差が大きく使用に適さないものを不可として表１中に×で示す。
また、移動子の周方向における回転速度のムラとは、移動子１５が駆動面の進行波によって回転駆動される際の接触面１５ａの周方向における回転速度のムラである。接触面１５ａの周方向において、回転速度のムラの小さいものを良好として表１中に○で示し、回転速度のムラはあるが使用可能なものを可として表１中に△で示し、回転速度のムラが大きく使用に適さないものを不可として表１中に×で示す。
【００２３】
表１に示すように、静電容量は、長半径ａが大きくなるにつれて、大きくなることがわかる。これは、厚さや誘電率等の条件を一定とした場合に、圧電体の静電容量は、圧電体が分極された領域の面積に比例するため、圧電体の面積を広くすることにより、分極される領域を広くすることができるからである。つまり、圧電体と弾性体との接合面の面積が広くなれば、圧電体が分極される領域を広くとることができ、圧電体の静電容量を大きくできる。これにより、より大きな駆動力が得られる。
しかし、表１に示すように、長半径ａと短半径ｂとの比が大きくなるにつれ、駆動面の径方向における振動振幅の差が大きくなる。進行波の振動振幅は、駆動面の径方向において、外周側となるにつれて大きくなる傾向を有する。従って、通常、駆動面の内周側に比べて、外周側の方が進行波の振動振幅が大きい。
駆動面の外形が楕円形状である場合、例えば、本実施形態において、駆動面１２ｄの短径方向の外周端付近の点ｔ１と長径方向の外周端付近の点ｔ２とでは、振動振幅の大きさが異なり、点ｔ２での振動振幅が点ｔ１の振動振幅よりも大きい。
【００２４】
この振動振幅の大きさの変化は、径方向の位置に単純に比例するものではないため、移動子１５の接触面１５ａが接触する領域（図３（ａ）の破線で囲まれた領域）において、例えば、本実施形態の駆動面１２ｄの短径方向に位置する点ｔ３と、長径方向の外周端付近に位置する点ｔ４とでは、点ｔ３での振動振幅が、点ｔ４での振動振幅に比べて大きくなる。
この点ｔ３と点ｔ４とにおける進行波の振動振幅の差のように、接触面１５ａが接触する領域における振動振幅の差は、駆動面の楕円形状の長半径ａと短半径ｂとの比が大きくなるにつれて、大きくなる（表１参照）。
上述のように、接触面１５ａが駆動面に接触する領域において、振動振幅に差が生じているため、移動子１５は、その周方向において、回転速度にムラが生じる。この回転速度のムラが大きくなると、移動子１５の安定した駆動が行うことができなくなり、超音波モータの駆動性能や駆動効率の低下等が生じる。
【００２５】
しかし、本実施形態では、駆動面１２ｄ等の外径となる楕円形状の長半径ａと短半径ｂとの比をａ：ｂ＝１．５：１としたので、所望する駆動力と安定した駆動とを両立することができる。
よって、本実施形態によれば、小型化した場合にも、駆動性能の良好な超音波モータとすることができる。例えば、振動子が円環形状である従来の超音波モータを小径化し、振動子の外径を本実施形態の短半径ｂと同じ寸法としてた場合に比べて、本実施形態の超音波モータ１０では大きなトルクを得ることができる。
また、本実施形態によれば、Ｚ軸方向から見た外形が楕円形状であるので、例えば、Ｚ軸方向から見たときに、Ｘ軸及びＹ軸方向において、一方の寸法は大きいが他方の寸法は小さいといった空間にも配置でき、スペース効率が向上する。
【００２６】
（第２実施形態）
第２実施形態の超音波モータは、振動子３１の駆動面３２ｄの外形が異なる点以外は、第１実施形態と略同様の形態である。従って、前述の第１実施形態と同様の機能を果たす部分は、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図４は、第２実施形態の超音波モータの振動子３１を示す図である。図４（ａ）は、振動子３１を移動子１５側から見た図であり、図４（ｂ）は、ＸＺ平面に平行な矢印Ｓ５−Ｓ６断面での振動子３１の断面図であり、図４（ｃ）は、ＹＺ平面に平行な矢印Ｓ７−Ｓ８断面での振動子３１の断面図である。また、図４（ａ）中に破線で示される領域は、駆動面３２ｄに接触する移動子１５の接触面１５ａの形状であり、接触面１５ａが駆動面３２ｄと接触する領域に略等しい。
【００２７】
第２実施形態の振動子３１は、弾性体３２と、圧電体１３と貫通孔３１ｃを有する。貫通孔３１ｃは、第１実施形態の貫通孔１１ｃと略同様の形状である。
第２実施形態の弾性体３２は、櫛歯部３２ａ、ベース部３２ｂ、フランジ部３２ｃ、駆動面３２ｄ、弾性体側接合面３２ｅを有している。櫛歯部３２ａ、ベース部３２ｂ、フランジ部３２ｃ、弾性体側接合面３２ｅは、第１実施形態に示した機能と略同様の機能を果たす部分であるが、駆動面３２ｄの外形が第１実施形態とは異なるので、櫛歯部３２ａ、ベース部３２ｂの外周側の形状が第１実施形態とは異なっている（図４（ｂ）参照）。この形状の違いに関しては後述する。
駆動面３２ｄは、図４（ａ）等に示すように、移動子１５側（Ｚ軸プラス側）から見た形状は、外径ｒの円環形状であり、移動子１５の接触面１５ａと相似形である。
駆動面３２ｄの中心と、弾性体側接合面３２ｅの楕円形状の中心とは、Ｚ軸方向に平行な同一の直線上に位置しており、駆動面３２ｄの外径ｒの寸法は、弾性体側接合面３２ｅの短半径ｂの寸法に等しく、ｒ＝ｂ＝（２／３）×ａである。
【００２８】
図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、弾性体側接合面３２ｅの短径方向（Ｙ軸方向）においては、弾性体側接合面３２ｅの寸法（２×ｂ）と駆動面３２ｄの寸法（２×ｒ）とが等しいが、弾性体側接合面３２ｅの長径方向（Ｘ軸方向）においては、駆動面３２ｄの寸法（２×ｒ）は、弾性体側接合面３２ｅの寸法（２×ａ）よりも小さい。
従って、駆動面３２ｄの外形は、弾性体側接合面３２ｅの外形に比べて小さく、図４（ｂ）に示すように、櫛歯部３２ａ及びベース部３２ｂの一部の外周側は、内周側に向かって傾斜した形状となっている。
【００２９】
本実施形態の駆動面３２ｄは、外形が円形形状であるので、駆動面３２ｄに生じる進行波は、周方向における振動振幅の大きさの差が小さい。例えば、駆動面３２ｄにおけるＹ軸方向の外周端付近に位置する点ｔ５とＸ軸方向の外周端付近に位置する点ｔ６との進行波の振動振幅の大きさの差は、前述の第１実施形態に示した点ｔ１と点ｔ２（図３（ａ）参照）とにおける進行波の振動振幅の差に比べて小さい。
また、駆動面３２ｄの外形が円形形状となったことにより、接触面１５ａが駆動面３２ｄと接触する領域は、駆動面３２ｄの外径に対する径方向の位置が周方向の位置に関係なく略一定となる。
従って、接触面１５ａが接触する駆動面３２ｄの領域（図４（ａ）中に示す破線の領域）において、Ｙ軸方向に位置する点ｔ７とＸ軸方向に位置する点ｔ８での振動振幅の大きさの差が小さくなる。
【００３０】
以上のことから、本実施形態によれば、接触面１５ａが接触する駆動面３２ｄの領域での周方向における振動振幅の大きさの差が小さくなり、移動子１５の周方向における回転速度ムラを小さくすることができる。よって、移動子１５を安定して駆動でき、超音波モータの駆動性能を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、超音波モータの駆動力を低下させることなく、小型化できる。
さらに、駆動面３２ｄの半径ｒは、弾性体側接合面３２ｅの短半径ｂと寸法が等しいので、接触面１５ａと接触する領域を、周方向の位置によらず駆動面３２ｄの径方向における外周側とすることができる。従って、より大きな振動振幅によって移動子１５を駆動することができ、超音波モータのトルクを向上させることができる。
【００３１】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能である。
（１）各実施形態において、圧電体側接合面１３ａ及び弾性体側接合面１２ｅ，３２ｅの外形が楕円形状である例を示したが、これに限らず、例えば、多角形形状として、よりスペース効率の向上等を図ってもよい。
【００３２】
（２）各実施形態において、移動子１５が回転駆動される超音波モータを例に挙げて説明したが、これに限らず、移動子が直線方向に駆動されるリニア型の振動アクチュエータに適用してもよい。
【００３３】
（３）各実施形態において、超音波領域の振動を用いる超音波モータを例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、超音波領域以外の振動を用いる振動アクチュエータに適用してもよい。
【００３４】
（４）各実施形態において、超音波モータは、フォーカス動作時にレンズの駆動に用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、レンズのズーム動作時の駆動に用いられる超音波モータとしてもよい。
【００３５】
（５）各実施形態において、超音波モータは、カメラに用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、複写機の駆動部や、自動車のハンドルチルト装置やヘッドレストの駆動部に用いてもよい。
なお、上述の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各実施形態によって限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態のカメラ１を説明する図である。
【図２】第１実施形態の超音波モータ１０の断面図である。
【図３】第１実施形態の振動子１１を示す図である。
【図４】第２実施形態の振動子３１を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：カメラ、３：レンズ鏡筒、１０：超音波モータ、１２，３２：弾性体、１２ｄ，３２ｄ：駆動面、１２ｅ，３２ｅ：弾性体側接合面、１３：圧電体、１３ａ：圧電体側接合面１３ａ、１５：移動子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機械変換素子の伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波という）を発生させ、この進行波によって駆動面には楕円運動を発生させ、楕円運動の波頭に加圧接触した相対移動部材を駆動する振動アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平１−１７３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、このような振動アクチュエータの小型化が要求されている。しかし、振動アクチュエータの小型化に伴い、電気機械変換素子と弾性体との接合面の面積が小さくなると、電気機械変換素子の厚さや誘電率等の他の条件を一定とした場合には、電気機械変換素子の静電容量が減少する。電気機械変換素子の静電容量が低下すると、これに伴い、振動アクチュエータの起動トルク等の駆動性能も低下する。
【０００４】
本発明の課題は、小型化した場合にも駆動性能の良好な振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
請求項１の発明は、第１の接合面（１３ａ）を有し、励振される電気機械変換素子（１３）と、前記第１の接合面が接合される第２の接合面（１２ｅ，３２ｅ）及び前記励振によって振動波を生じる駆動面（１２ｄ，３２ｄ）を有する弾性体（１２，３２）と、前記駆動面に加圧接触される接触面（１５ａ）を有し、前記振動波によって駆動され、前記弾性体に対して相対移動する相対移動部材（１５）と、を備える振動アクチュエータであって、前記第１の接合面の外形は、前記接触面の外形とは異なる形状であること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記接触面（１５ａ）の外形は、前記第２の接合面（１２ｅ，３２ｅ）の外形よりも小さいこと、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、前記駆動面（３２ｄ）の外形は、前記第２の接合面（３２ｅ）の外形よりも小さいこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項４の発明は、請求項３に記載の振動アクチュエータにおいて、前記第１の接合面（１３ａ）の外形及び前記第２の接合面（３２ｄ）の外形は、楕円形状であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項５の発明は、請求項４に記載の振動アクチュエータにおいて、前記第２の接合面の短径（３２ｅ）は、前記駆動面（３２ｄ）の前記短径に平行な方向における寸法と略等しいこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
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項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記第２の接合面（１２ｅ，３２ｅ）は、前記第１の接合面（１３ａ）と略一致する形状であること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記駆動面（３２ｄ）は、前記接触面（１５ａ）と相似形であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記接触面（１５ａ）の外形は、真円形状であること、を特徴とする振動アクチュエータ（１０）である。
【０００６】
請求項９の発明は、外形が真円以外の形状であって弾性体（１２）が接合される接合面（１３ａ）と、前記接合面の中心部分に形成された円形形状の貫通孔（１３ｃ）と、を備える電気機械変換素子（１３）である。
請求項１０の発明は、外形が真円以外の形状であって電気機械変換素子（１３）が接合される接合面（１２ｅ，３２ｅ）と、前記電気機械変換素子の励振によって振動波を生じる駆動面（１２ｄ，３２ｄ）と、を備える弾性体（１２，３２）である。
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の弾性体において、前記接合面の外形（１２ｅ，３２ｅ）は、楕円形状であること、を特徴とする弾性体（１２，３２）である。
請求項１２は、請求項１０又は請求項１１に記載の弾性体において、前記駆動面（３２ｄ）の外形は、前記接合面（３２ｅ）の外形よりも小さいこと、を特徴とする弾性体（３２）である。
請求項１３の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えることを特徴とするレンズ鏡筒（３）である。
請求項１４の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータ（１０）を備えることを特徴とするカメラ（１）である。
なお、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のな構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型化した場合にも駆動性能の良好な振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、振動アクチュエータとして、超音波モータを例に挙げて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のカメラ１を説明する図である。
第１実施形態のカメラ１は、撮像素子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とを備えている。
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、本実施形態では、レンズ鏡筒３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。
【００１０】
レンズ鏡筒３は、レンズ７、カム筒６、ギア４，５、超音波モータ１０等を備えている。本実施形態では、超音波モータ１０は、カメラ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、超音波モータ１０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、超音波モータ１０の駆動力により、光軸方向（図１中に示す、矢印Ｌ方向）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１において、レンズ鏡筒３内に設けられた不図示のレンズ群（レンズ７を含む）によって、撮像素子８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子８によって、結像された被写体像が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。
【００１１】
図２は、第１実施形態の超音波モータ１０の断面図である。
第１実施形態の超音波モータ１０は、振動子１１、移動子１５、出力軸１８、加圧部材１９等を備え、振動子１１側を固定とし、移動子１５を回転駆動する形態となっている。
振動子１１は、弾性体１２と、弾性体１２に接合された圧電体１３とを有する中空形状の部材である。本実施形態の振動子１１は、後述の図３（ａ）に示すように、移動子１５側から見た外形が略楕円形状であり、その中央部に略円形形状の貫通孔１１ｃが形成されている。
弾性体１２は、共振先鋭度が大きな金属材料によって形成された部材である。弾性体１２は、移動子１５側から見た外形が略楕円形状である中空形状（図３（ａ）参照）であり、この弾性体１２は、櫛歯部１２ａ、ベース部１２ｂ、フランジ部１２ｃ等を有する。
【００１２】
櫛歯部１２ａは、圧電体１３が接合される面（弾性体側接合面１２ｅ）とは反対側の面に、複数の溝を切って形成され、この櫛歯部１２ａの先端面は、移動子１５に加圧接触され、移動子１５を駆動する駆動面１２ｄとなる。この駆動面には、Ｎｉ−Ｐ（ニッケル−リン）メッキ等の潤滑性の表面処理が施されている。櫛歯部１２ａを設ける理由は、圧電体１３の伸縮により駆動面１２ｄに生じる進行波の中立面をできる限り圧電体１３側へ近づけ、これにより駆動面１２ｄの進行波の振幅を増幅させるためである。
ベース部１２ｂは、弾性体１２の周方向に連続した部分であり、ベース部１２ｂの櫛歯部１２ａとは反対側である弾性体側接合面１２ｅに、圧電体１３が接合されている。
フランジ部１２ｃは、弾性体１２の内径方向に突出した鍔状の部分であり、ベース部１２ｂの厚さ方向の中央に配置されている。このフランジ部１２ｃにより、振動子１１は、固定部材１６に固定されている。
なお、弾性体側接合面１２ｅ及び駆動面１２ｄ、後述する圧電体側接合面１３ａの形状等に関する詳細は、後述する。
【００１３】
圧電体１３は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子である。本実施形態では、圧電体１３として圧電素子を用いたが、電歪素子等を用いてもよい。
圧電体１３は、略平板形状であり、弾性体１２に接合される圧電体側接合面１３ａを有し、圧電体側接合面１３ａの中心部分に円形形状の貫通孔１３ｃが形成された中空形状の部材である（図３参照）。圧電体１３は、圧電体側接合面１３ａが弾性体側接合面１２ｅに接着剤を用いて接合されている。
この圧電体１３には、駆動信号を入力するための不図示の電極部が形成されている。
【００１４】
フレキシブルプリント基板１４は、その配線が圧電体１３の電極部に接続されている。フレキシブルプリント基板１４は、圧電体１３に駆動信号を供給する機能を有する。
このフレキシブルプリント基板１４から供給される駆動信号によって、圧電体１３が伸縮することにより、弾性体１２を励振し、弾性体１２の駆動面に進行波が発生する。本実施形態では、４波の進行波が発生している。
【００１５】
移動子１５は、弾性体１２の駆動面に生じる進行波によって回転駆動される部材である。移動子１５は、アルミニウム等の軽金属によって形成された略円盤形状の部材であり、振動子１１（弾性体１２の駆動面１２ｄ）に接触する接触面１５ａを有する。
接触面１５ａは、略円環形状であり、接触面１５ａの表面には、耐磨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。
出力軸１８は、略円柱形状の部材である。出力軸１８は、一方の端部がゴム部材２３を介して移動子１５に接しており、移動子１５と一体に回転するように設けられている。
ゴム部材２３は、ゴムにより形成された略円環形状の部材である。このゴム部材２３は、ゴムによる粘弾性で移動子１５と出力軸１８とを一体に回転可能とする機能と、移動子１５からの振動を出力軸１８へ伝えないように振動を吸収する機能とを有しており、ブチルゴム、シリコンゴム、プロピレンゴム等が用いられている。
【００１６】
加圧部材１９は、振動子１１と移動子１５とを加圧接触させる加圧力を発生する部材である。この加圧部材１９は、ギア部材２０とベアリング受け部材２１との間に設けられている。本実施形態では、加圧部材１９は、圧縮コイルバネを用いているが、これに限定されるものではない。
ギア部材２０は、出力軸１８のＤカットに嵌まるように挿入され、Ｅリング等のストッパ２２で固定され、回転方向及び軸方向に出力軸１８と一体となるように設けられている。ギア部材２０は、出力軸１８の回転とともに回転することにより、ギア４（図１参照）に駆動力を伝達する。
また、ベアリング受け部材２１は、ベアリング１７の内径側に配置され、ベアリング１７は、固定部材１６の内径側に配置された構造となっている。
加圧部材１９は、振動子１１を移動子１５側へ、出力軸１８の軸方向に加圧しており、この加圧力によって、移動子１５は、振動子１１の駆動面に加圧接触し、回転駆動される。なお、加圧部材１９とベアリング受け部材２１との間には、加圧力調整ワッシャーを設けて、超音波モータ１０の駆動に適正な加圧力が得られるようにしてもよい。
【００１７】
次に、本実施形態の駆動面１２ｄ及び弾性体側接合面１２ｅと圧電体側接合面１３ａの形状について説明する。
図３は、第１実施形態の振動子１１を示す図である。なお、理解を容易にするために、図３及び以下に示す図４には、ＸＹＺ直交座標系を設けた。出力軸１８の軸方向に平行な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向において移動子１５側に向かう方向をＺ軸プラス方向とした。そして、Ｚ軸プラス方向（移動子１５側）から見た振動子１１の外形の楕円形状の長径（長軸）に平行な方向をＸ軸方向、短径（短軸）に平行な方向をＹ軸方向とした。
図３（ａ）は、振動子１１を移動子１５側から見た図であり、図３（ｂ）は、ＸＺ平面に平行な矢印Ｓ１−Ｓ２断面での振動子１１の断面図であり、図３（ｃ）は、ＹＺ平面に平行な矢印Ｓ３−Ｓ４断面での振動子１１の断面図である。また、図３（ａ）中に破線で示される形状は、駆動面１２ｄに接する移動子１５の接触面１５ａの形状であり、接触面１５ａは、この破線で示された領域で駆動面１２ｄと接する。
【００１８】
圧電体１３は、略平板形状の部材であり、弾性体１２が接合される圧電体側接合面１３ａを有し、圧電体側接合面１３ａの中心部分に円形形状の貫通孔１３ｃが形成されている。この圧電体側接合面１３ａは、弾性体１２側（Ｚ軸プラス側）から見た外形が楕円形状である。
弾性体１２は、図３に示すように、Ｚ軸方向プラス側の端面が駆動面１２ｄであり、Ｚ軸方向マイナス側の端面が弾性体側接合面１２ｅである。
弾性体側接合面１２ｅの外形は、楕円形状である。この弾性体側接合面１２ｅの形状は、圧電体側接合面１３ａの形状と略一致する。また、本実施形態では、駆動面１２ｄの外形は、弾性体側接合面１２ｅの外形と略一致しており、Ｚ軸方向に沿って移動子１５側から見た場合に、図３（ａ）に示すように、圧電体側接合面１３ａ、弾性体側接合面１２ｅ、駆動面１２ｄの外形は略一致している。
本実施形態では、圧電体側接合面１３ａ、弾性体側接合面１２ｅ、駆動面１２ｄの外形となる楕円形状の長半径をａ、短半径をｂとすると、長半径と短半径との寸法比は、ａ：ｂ＝１．５：１となっている。
【００１９】
表１は、圧電体の静電容量等に関して本実施形態の超音波モータと比較例の超音波モータとを比較した図である。
【００２０】
【表１】
【００２１】
不図示の比較例１及び比較例２の超音波モータは、圧電体側接合面１３ａ等の外形が異なる点以外は、本実施形態の超音波モータ１０と略同様の形態である。
比較例１の超音波モータは、振動子が略円環形状をしている。従って、比較例１の圧電体側接合面と弾性体側接合面及び駆動面の外形は、円形形状であり、ａ：ｂ＝１：１である。この比較例１の圧電体側接合面と弾性体側接合面及び駆動面の外径は、本実施形態の圧電体側接合面１３ａの外形の短半径ｂと同じ寸法である。
比較例２の超音波モータは、圧電体側接合面と弾性体側接合面及び駆動面の外形は楕円形状であるが、その楕円形状の長半径と短半径との比がａ：ｂ＝３：１である。この比較例２の圧電体側接合面は、短半径が本実施形態の圧電体側接合面１３ａの短半径と等しい寸法であり、長半径が本実施形態の圧電体側接合面１３ａの長半径の２倍の寸法である。
【００２２】
表１中に示す圧電体の静電容量の比とは、比較例１の圧電体の静電容量を１とした場合の本実施形態及び各比較例の圧電体の静電容量の比である。なお、この静電容量は、各圧電体の中央に形成される貫通孔の内径ｃ＝０である場合、すなわち、貫通孔が形成されていない状態で比較した。
駆動面の径方向における振動振幅の差とは、駆動面に生じる進行波の振動振幅の大きさについて駆動面の内周側と外周側とを比較した結果である。駆動面の径方向における振動振幅の大きさの差が小さいものを良好として表１中に○で示し、径方向における差は多少あるが使用可能なものを可として表１中に△で示し、径方向における差が大きく使用に適さないものを不可として表１中に×で示す。
また、移動子の周方向における回転速度のムラとは、移動子１５が駆動面の進行波によって回転駆動される際の接触面１５ａの周方向における回転速度のムラである。接触面１５ａの周方向において、回転速度のムラの小さいものを良好として表１中に○で示し、回転速度のムラはあるが使用可能なものを可として表１中に△で示し、回転速度のムラが大きく使用に適さないものを不可として表１中に×で示す。
【００２３】
表１に示すように、静電容量は、長半径ａが大きくなるにつれて、大きくなることがわかる。これは、厚さや誘電率等の条件を一定とした場合に、圧電体の静電容量は、圧電体が分極された領域の面積に比例するため、圧電体の面積を広くすることにより、分極される領域を広くすることができるからである。つまり、圧電体と弾性体との接合面の面積が広くなれば、圧電体が分極される領域を広くとることができ、圧電体の静電容量を大きくできる。これにより、より大きな駆動力が得られる。
しかし、表１に示すように、長半径ａと短半径ｂとの比が大きくなるにつれ、駆動面の径方向における振動振幅の差が大きくなる。進行波の振動振幅は、駆動面の径方向において、外周側となるにつれて大きくなる傾向を有する。従って、通常、駆動面の内周側に比べて、外周側の方が進行波の振動振幅が大きい。
駆動面の外形が楕円形状である場合、例えば、本実施形態において、駆動面１２ｄの短径方向の外周端付近の点ｔ１と長径方向の外周端付近の点ｔ２とでは、振動振幅の大きさが異なり、点ｔ２での振動振幅が点ｔ１の振動振幅よりも大きい。
【００２４】
この振動振幅の大きさの変化は、径方向の位置に単純に比例するものではないため、移動子１５の接触面１５ａが接触する領域（図３（ａ）の破線で囲まれた領域）において、例えば、本実施形態の駆動面１２ｄの短径方向に位置する点ｔ３と、長径方向の外周端付近に位置する点ｔ４とでは、点ｔ３での振動振幅が、点ｔ４での振動振幅に比べて大きくなる。
この点ｔ３と点ｔ４とにおける進行波の振動振幅の差のように、接触面１５ａが接触する領域における振動振幅の差は、駆動面の楕円形状の長半径ａと短半径ｂとの比が大きくなるにつれて、大きくなる（表１参照）。
上述のように、接触面１５ａが駆動面に接触する領域において、振動振幅に差が生じているため、移動子１５は、その周方向において、回転速度にムラが生じる。この回転速度のムラが大きくなると、移動子１５の安定した駆動が行うことができなくなり、超音波モータの駆動性能や駆動効率の低下等が生じる。
【００２５】
しかし、本実施形態では、駆動面１２ｄ等の外径となる楕円形状の長半径ａと短半径ｂとの比をａ：ｂ＝１．５：１としたので、所望する駆動力と安定した駆動とを両立することができる。
よって、本実施形態によれば、小型化した場合にも、駆動性能の良好な超音波モータとすることができる。例えば、振動子が円環形状である従来の超音波モータを小径化し、振動子の外径を本実施形態の短半径ｂと同じ寸法としてた場合に比べて、本実施形態の超音波モータ１０では大きなトルクを得ることができる。
また、本実施形態によれば、Ｚ軸方向から見た外形が楕円形状であるので、例えば、Ｚ軸方向から見たときに、Ｘ軸及びＹ軸方向において、一方の寸法は大きいが他方の寸法は小さいといった空間にも配置でき、スペース効率が向上する。
【００２６】
（第２実施形態）
第２実施形態の超音波モータは、振動子３１の駆動面３２ｄの外形が異なる点以外は、第１実施形態と略同様の形態である。従って、前述の第１実施形態と同様の機能を果たす部分は、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図４は、第２実施形態の超音波モータの振動子３１を示す図である。図４（ａ）は、振動子３１を移動子１５側から見た図であり、図４（ｂ）は、ＸＺ平面に平行な矢印Ｓ５−Ｓ６断面での振動子３１の断面図であり、図４（ｃ）は、ＹＺ平面に平行な矢印Ｓ７−Ｓ８断面での振動子３１の断面図である。また、図４（ａ）中に破線で示される領域は、駆動面３２ｄに接触する移動子１５の接触面１５ａの形状であり、接触面１５ａが駆動面３２ｄと接触する領域に略等しい。
【００２７】
第２実施形態の振動子３１は、弾性体３２と、圧電体１３と貫通孔３１ｃを有する。貫通孔３１ｃは、第１実施形態の貫通孔１１ｃと略同様の形状である。
第２実施形態の弾性体３２は、櫛歯部３２ａ、ベース部３２ｂ、フランジ部３２ｃ、駆動面３２ｄ、弾性体側接合面３２ｅを有している。櫛歯部３２ａ、ベース部３２ｂ、フランジ部３２ｃ、弾性体側接合面３２ｅは、第１実施形態に示した機能と略同様の機能を果たす部分であるが、駆動面３２ｄの外形が第１実施形態とは異なるので、櫛歯部３２ａ、ベース部３２ｂの外周側の形状が第１実施形態とは異なっている（図４（ｂ）参照）。この形状の違いに関しては後述する。
駆動面３２ｄは、図４（ａ）等に示すように、移動子１５側（Ｚ軸プラス側）から見た形状は、外径ｒの円環形状であり、移動子１５の接触面１５ａと相似形である。
駆動面３２ｄの中心と、弾性体側接合面３２ｅの楕円形状の中心とは、Ｚ軸方向に平行な同一の直線上に位置しており、駆動面３２ｄの外径ｒの寸法は、弾性体側接合面３２ｅの短半径ｂの寸法に等しく、ｒ＝ｂ＝（２／３）×ａである。
【００２８】
図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、弾性体側接合面３２ｅの短径方向（Ｙ軸方向）においては、弾性体側接合面３２ｅの寸法（２×ｂ）と駆動面３２ｄの寸法（２×ｒ）とが等しいが、弾性体側接合面３２ｅの長径方向（Ｘ軸方向）においては、駆動面３２ｄの寸法（２×ｒ）は、弾性体側接合面３２ｅの寸法（２×ａ）よりも小さい。
従って、駆動面３２ｄの外形は、弾性体側接合面３２ｅの外形に比べて小さく、図４（ｂ）に示すように、櫛歯部３２ａ及びベース部３２ｂの一部の外周側は、内周側に向かって傾斜した形状となっている。
【００２９】
本実施形態の駆動面３２ｄは、外形が円形形状であるので、駆動面３２ｄに生じる進行波は、周方向における振動振幅の大きさの差が小さい。例えば、駆動面３２ｄにおけるＹ軸方向の外周端付近に位置する点ｔ５とＸ軸方向の外周端付近に位置する点ｔ６との進行波の振動振幅の大きさの差は、前述の第１実施形態に示した点ｔ１と点ｔ２（図３（ａ）参照）とにおける進行波の振動振幅の差に比べて小さい。
また、駆動面３２ｄの外形が円形形状となったことにより、接触面１５ａが駆動面３２ｄと接触する領域は、駆動面３２ｄの外径に対する径方向の位置が周方向の位置に関係なく略一定となる。
従って、接触面１５ａが接触する駆動面３２ｄの領域（図４（ａ）中に示す破線の領域）において、Ｙ軸方向に位置する点ｔ７とＸ軸方向に位置する点ｔ８での振動振幅の大きさの差が小さくなる。
【００３０】
以上のことから、本実施形態によれば、接触面１５ａが接触する駆動面３２ｄの領域での周方向における振動振幅の大きさの差が小さくなり、移動子１５の周方向における回転速度ムラを小さくすることができる。よって、移動子１５を安定して駆動でき、超音波モータの駆動性能を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、超音波モータの駆動力を低下させることなく、小型化できる。
さらに、駆動面３２ｄの半径ｒは、弾性体側接合面３２ｅの短半径ｂと寸法が等しいので、接触面１５ａと接触する領域を、周方向の位置によらず駆動面３２ｄの径方向における外周側とすることができる。従って、より大きな振動振幅によって移動子１５を駆動することができ、超音波モータのトルクを向上させることができる。
【００３１】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能である。
（１）各実施形態において、圧電体側接合面１３ａ及び弾性体側接合面１２ｅ，３２ｅの外形が楕円形状である例を示したが、これに限らず、例えば、多角形形状として、よりスペース効率の向上等を図ってもよい。
【００３２】
（２）各実施形態において、移動子１５が回転駆動される超音波モータを例に挙げて説明したが、これに限らず、移動子が直線方向に駆動されるリニア型の振動アクチュエータに適用してもよい。
【００３３】
（３）各実施形態において、超音波領域の振動を用いる超音波モータを例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、超音波領域以外の振動を用いる振動アクチュエータに適用してもよい。
【００３４】
（４）各実施形態において、超音波モータは、フォーカス動作時にレンズの駆動に用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、レンズのズーム動作時の駆動に用いられる超音波モータとしてもよい。
【００３５】
（５）各実施形態において、超音波モータは、カメラに用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、複写機の駆動部や、自動車のハンドルチルト装置やヘッドレストの駆動部に用いてもよい。
なお、上述の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各実施形態によって限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態のカメラ１を説明する図である。
【図２】第１実施形態の超音波モータ１０の断面図である。
【図３】第１実施形態の振動子１１を示す図である。
【図４】第２実施形態の振動子３１を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：カメラ、３：レンズ鏡筒、１０：超音波モータ、１２，３２：弾性体、１２ｄ，３２ｄ：駆動面、１２ｅ，３２ｅ：弾性体側接合面、１３：圧電体、１３ａ：圧電体側接合面１３ａ、１５：移動子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の接合面を有し、励振される電気機械変換素子と、
前記第１の接合面が接合される第２の接合面及び前記励振によって振動波を生じる駆動面を有する弾性体と、
前記駆動面に加圧接触される接触面を有し、前記振動波によって駆動され、前記弾性体に対して相対移動する相対移動部材と、
を備える振動アクチュエータであって、
前記第１の接合面の外形は、前記接触面の外形とは異なる形状であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記接触面の外形は、前記第２の接合面の外形よりも小さいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記駆動面の外形は、前記第２の接合面の外形よりも小さいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記第１の接合面の外形及び前記第２の接合面の外形は、楕円形状であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記第２の接合面の短径は、前記駆動面の前記短径に平行な方向における寸法と略等しいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記第２の接合面は、前記第１の接合面と略一致する形状であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記駆動面は、前記接触面と相似形であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記接触面の外形は、真円形状であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項９】
外形が真円以外の形状であって弾性体が接合される接合面と、
前記接合面の中心部分に形成された円形形状の貫通孔と、
を備える電気機械変換素子。
【請求項１０】
外形が真円以外の形状であって電気機械変換素子が接合される接合面と、
前記電気機械変換素子の励振によって振動波を生じる駆動面と、
を備える弾性体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の弾性体において、
前記接合面の外形は、楕円形状であること、
を特徴とする弾性体。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の弾性体において、
前記駆動面の外形は、前記接合面の外形よりも小さいこと、
を特徴とする弾性体。
【請求項１３】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項１４】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えることを特徴とするカメラ。
【請求項１】
第１の接合面を有し、励振される電気機械変換素子と、
前記第１の接合面が接合される第２の接合面及び前記励振によって振動波を生じる駆動面を有する弾性体と、
前記駆動面に加圧接触される接触面を有し、前記振動波によって駆動され、前記弾性体に対して相対移動する相対移動部材と、
を備える振動アクチュエータであって、
前記第１の接合面の外形は、前記接触面の外形とは異なる形状であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記接触面の外形は、前記第２の接合面の外形よりも小さいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記駆動面の外形は、前記第２の接合面の外形よりも小さいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記第１の接合面の外形及び前記第２の接合面の外形は、楕円形状であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記第２の接合面の短径は、前記駆動面の前記短径に平行な方向における寸法と略等しいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記第２の接合面は、前記第１の接合面と略一致する形状であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記駆動面は、前記接触面と相似形であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記接触面の外形は、真円形状であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項９】
外形が真円以外の形状であって弾性体が接合される接合面と、
前記接合面の中心部分に形成された円形形状の貫通孔と、
を備える電気機械変換素子。
【請求項１０】
外形が真円以外の形状であって電気機械変換素子が接合される接合面と、
前記電気機械変換素子の励振によって振動波を生じる駆動面と、
を備える弾性体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の弾性体において、
前記接合面の外形は、楕円形状であること、
を特徴とする弾性体。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の弾性体において、
前記駆動面の外形は、前記接合面の外形よりも小さいこと、
を特徴とする弾性体。
【請求項１３】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項１４】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備えることを特徴とするカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２０１１９１（Ｐ２００９−２０１１９１Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３７６４８（Ｐ２００８−３７６４８）
【出願日】平成２０年２月１９日（２００８．２．１９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１９日（２００８．２．１９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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