駆動装置、レンズ鏡筒及びカメラ
【課題】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。
【解決手段】基準軸（５）の周囲に円周状に配置された複数の駆動駒（３）と、複数の駆動駒（３）を円周方向から挟んで保持するベース部（２）と、第１の方向に厚みすべり振動をする第１圧電素子（６）と、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、各駆動駒（３）は、第１部材（３ｂ）と、第２部材（３ａ）と、を備え、ベース部（２）は、円周方向に隣り合う２つの駆動駒（３）のうちの一方の駆動駒（３）を第１の支持面で支持するとともに他方の駆動駒（３）を第２の支持面で支持しており、ベース部（２）は、第１の支持面と第２の支持面とのなす角度が６０°以上になるよう形成されている。
【解決手段】基準軸（５）の周囲に円周状に配置された複数の駆動駒（３）と、複数の駆動駒（３）を円周方向から挟んで保持するベース部（２）と、第１の方向に厚みすべり振動をする第１圧電素子（６）と、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、各駆動駒（３）は、第１部材（３ｂ）と、第２部材（３ａ）と、を備え、ベース部（２）は、円周方向に隣り合う２つの駆動駒（３）のうちの一方の駆動駒（３）を第１の支持面で支持するとともに他方の駆動駒（３）を第２の支持面で支持しており、ベース部（２）は、第１の支持面と第２の支持面とのなす角度が６０°以上になるよう形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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ものがある。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３６１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、チップ部材とベース部材の剛性が低いと、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チップ部材とベース部材が変形し、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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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７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。
【０００７】
本発明の駆動装置（１）は、基準軸（５）の周囲に円周状に配置された複数の駆動駒（３）と、複数の駆動駒（３）を円周方向から挟んで保持するベース部（２）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、各駆動駒（３）は、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、ベース部（２）は、円周方向に隣り合う２つの駆動駒（３）のうちの一方の駆動駒（３）を一方の駆動駒（３）の第１部材（３ｂ）に支持された第１圧電素子（６）を挟んで第１の支持面（２ｆ１）で支持するとともに、他方の駆動駒（３）を他方の駆動駒（３）の第１部材（３ｂ）に支持された第１圧電素子（６）を挟んで第２の支持面（２ｆ２）で支持しており、ベース部（２）は、第１の支持面（２ｆ１）と第２の支持面（２ｆ２）とのなす角度が６０°以上になるよう形成されている。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る一実施形態の駆動装置の正面図である。
【図２】図１に示す駆動装置の支持駆動部の平面図である。
【図３】図１に示す駆動装置の回路図である。
【図４】図１に示す駆動装置のベース部の平面図である。
【図５】図１に示す駆動装置の第１部材の斜視図である。
【図６】図１に示す駆動装置の第１部材の第１の変形例を示す斜視図である。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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２は、図１に示す駆動装置の支持駆動部を示す平面図である。
図１に示すように、駆動装置１は、支持駆動部１ａと、ロータ４と、支持軸（基準軸）５と、を備えている。支持駆動部１ａは、支持軸５の周囲に円周状に配置された複数の駆動駒３と、複数の駆動駒３を円周方向から挟んで保持するベース部２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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図２に示すように、ベース部２は、円周方向に隣り合う２つの駆動駒３のうち一方の駆動駒３を該一方の駆動駒３の基部３ｂに支持された第１圧電素子６を挟んで第１の支持面２ｆ１で支持するとともに、他方の駆動駒３を該他方の駆動駒３の基部３ｂに支持された第１圧電素子６を挟んで第２の支持面２ｆ２で支持している。
【００２９】
図３は、図１に示す駆動装置の回路図である。図３（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３（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３（ａ）においては第２圧電素子の図示を省略し、図３（ｂ）においては第１圧電素子の図示を省略している。
【００３０】
図３（ａ）及び図３（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。
【００３１】
図１及び図３（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。
【００３２】
図１及び図３（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図４は、図１に示す駆動装置のベース部の平面図である。図４において、符号θ１は第１の支持面２ｆ１と第２の支持面２ｆ２とのなす角度、符号θ２は第１の支持面２ｆ１と仮想面２ｆａとのなす角度、符号θ３は第２の支持面２ｆ２と仮想面２ｆａとのなす角度である。符号Ｇ１は基部３ｂの図心（重心）、符号Ｇ２はベース部２（具体的には、ベース部２のうち２つの隣り合う保持部２ａの間の部分、以下単にベース部ということがある。）の図心（重心）である。符号ＬＧは基部３ｂの重心Ｇ１を通りかつ第２の方向に平行な線である。符号３ｆ３はベース部２の側面のうち基部３ｂを支持しない非支持面である。符号ｂは第１の支持面２ｆ１及び第２の支持面２ｆ２に外接し、かつ、第１の支持面２ｆ１と非支持面３ｆ３とが公差する点及び第２の支持面２ｆ２と非支持面３ｆ３とが公差する点を２つの頂点とする正三角形の底辺（ベース部２に対して第２の支持面２ｆ２の側から荷重がかかる部分）の長さ、符号Ｄは前記正三角形の高さ（底辺から頂点までの距離）である。
【００４５】
なお、基部３ｂ及びベース部２は均質材料で構成されており、図心（図形の芯）と重心（空間的広がりをもって質量が分布するような系において、その質量に対して他の物体から働く万有引力の合力の作用点）とが一致しているものとする。
【００４６】
図４に示すように、ベース部２は、第１の支持面２ｆ１と第２の支持面２ｆ２とのなす角度θ１が６０°以上になるよう形成されている。このため、ベース部の第１の支持面と第２の支持面とのなす角度が６０°よりも小さく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。
【００４７】
例えば、第１の支持面と第２の支持面とのなす角度が６０°よりも小さくなっていると、ベース部が細くなり、ベース部の第２圧電素子の第２の方向の振動（主振動）に対する剛性が小さくなり（ベース部が第２圧電素子の第２の方向の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、第１の支持面２ｆ１と第２の支持面２ｆ２とのなす角度θ１が６０°以上になっているので、基部３ｂの第２圧電素子７の第２の方向の振動に対する剛性が大きい。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。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。
【００４８】
ベース部２は、第１の支持面２ｆ１と第２の支持面２ｆ２とのなす角度θ１が６０°となるよう形成されている。このため、ベース部の第１の支持面と第２の支持面とのなす角度が６０°よりも大きく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。
【００４９】
例えば、ベース部の第１の支持面と第２の支持面とのなす角度が６０°よりも大きくなっていると、駆動駒の設置数が少なくなり、ロータを安定して駆動させることが困難となる。具体的には、駆動装置が所定の位相差で駆動する２つの駆動駒の組を２組有している構成であると、第１組の２つの駆動駒と第２組の２つの駆動駒とによってロータを交互に支持して回転させることとなり、ロータの駆動が不安定となる。しかしながら、本実施形態では、第１の支持面２ｆ１と第２の支持面２ｆ２とのなす角度θ１が６０°となっているので、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組有する構成とすることができる。このため第１組の３つの駆動駒と第２組の３つの駆動駒とによってロータ４を交互に支持して回転させることができ、ロータ４の駆動が安定する。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。
【００５０】
基部３ｂの重心Ｇ１を通りかつ第２の方向に平行な線ＬＧは、ベース部２の側面のうち基部３ｂを支持しない非支持面２ｆ３を通っている。このため、基部の重心を通りかつ第２の方向に平行な線が非支持面を通っていない構成（例えばベース部の側面のうち基部を支持する第１の支持面及び第２の支持面のみを通っている構成）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。
【００５１】
例えば、基部の重心を通りかつ第２の方向に平行な線が非支持面を通っていないと、ベース部が細くなり、ベース部の第２圧電素子の第２の方向の振動（主振動）に対する剛性が小さくなり（ベース部が第２圧電素子の第２の方向の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、線ＬＧが非支持面２ｆ３を通っているので、基部３ｂの第２圧電素子７の第２の方向の振動に対する剛性が大きい。よって、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できる。
【００５２】
線ＬＧは、第１の支持面２ｆ１及び第２の支持面２ｆ２に外接し、かつ、第１の支持面２ｆ１と非支持面３ｆ３とが公差する点及び第２の支持面２ｆ２と非支持面３ｆ３とが公差する点を２つの頂点とする正三角形の重心を通っている。つまり、線ＬＧがベース部２の略重心を通るので、ベース部２の小型化を図りつつベース部２の第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）に対する剛性を大きくすることができる。
【００５３】
例えば、ベース部２に対して第２の支持面２ｆ２の側から第２圧電素子７の第２の方向の振動（荷重）が負荷される場合（図４中矢印）を考える。ここで、ベース部２に荷重がかかる部分（底辺）の長さをｂとし、ベース部２を正三角形としたときの高さ（底辺から頂点まで距離）をＤとする。このとき、ベース部２（正三角形）の断面二次モーメントＩは、以下の式（１）で表される。
【００５４】
Ｉ＝ｂ・Ｄ３／３６ ・・・（１）
【００５５】
なお、断面二次モーメントとは、ベース部２に荷重がかかったとき、断面の形状によって変わる曲げ、たわみなど、変形しやすさの度合を数値的に表現したものである。式（１）に示すように、ベース部２の断面二次モーメントＩの大きさは、底辺から頂点までの距離Ｄが大きいほど顕著となる。このため、底辺から頂点までの距離Ｄを大きくするほどベース部２の第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）に対する剛性を大きくすることができることが分かる。ここでは、ベース部２の小型化を図る観点から、底辺から頂点までの距離Ｄの大きさをベース部２を正三角形としたときの高さと等しくしている。
【００５６】
図５は、図１に示す駆動装置の基部の斜視図である。図５において、符号Ｓ１は第１の面３ｆ１の外形形状（輪郭）、符号Ｓ１は第２の面３ｆ２の外形形状（輪郭）である。符号Ｐ１は第１圧電素子６の第１の方向の振動（第１の方向の振動により基部３ｂに負荷される荷重の方向）、符号Ｐ２は第２圧電素子７の第２の方向の振動（第１の方向の振動により基部３ｂに負荷される荷重の方向）である。
【００５７】
図５に示すように、基部３ｂは、第１の面３ｆ１の外形形状Ｓ１が正方形形状となるよう形成されており、かつ、第２の面３ｆ２の外形形状Ｓ２が正方形形状となるよう形成されている。このため、基部３ｂの第１圧電素子６の第１の方向の振動（主振動）Ｐ１に対する剛性と、基部３ｂの第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）Ｐ２に対する剛性とを同等の大きさにすることができる。よって、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できる。
【００５８】
なお、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。
【００５９】
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。
【００６０】
図６は、図１に示す駆動装置の基部の第１の変形例を示す斜視図である。図６において、符号Ｐ１は第１圧電素子６の第１の方向の振動（第１の方向の振動により基部３ｂに負荷される荷重の方向）、符号Ｐ２は第２圧電素子７の第２の方向の振動（第１の方向の振動により基部３ｂに負荷される荷重の方向）、符号Ｐ３は基部３ｂに負荷される振動（荷重）のベース部２の半径方向成分（第１の方向及び第２の方向に直交する方向成分）である。
【００６１】
図６に示すように、基部３ｂの第１の変形例である基部３ｂＡは、立方体形状である。このため、基部３ｂＡの第１圧電素子６の第１の方向の振動（主振動）Ｐ１に対する剛性と基部３ｂＡの第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）Ｐ２に対する剛性と、基部３ｂＡの第１の方向及び第２の方向に直交する方向の振動Ｐ３に対する剛性とを同等の大きさにすることができる。よって、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できる。
【００６２】
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。
【００６３】
図７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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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、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。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１…駆動装置、２…ベース部、２ｆ…支持面、３…駆動駒、３ａ，３１ａ，３２ａ…先端部（第２部材）、３ｂ，３ｂＡ，３１ｂ，３２ｂ…基部（第１部材）、３ｆ１…第１の面、３ｆ２…第２の面、３ｆ３…非支持面、５…支持軸（基準軸）、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、Ｇ１…第１部材の重心、Ｇ２…正三角形の重心、θ１…第１の支持面と第２の支持面とのなす角度、ＬＧ…第１部材の重心を通りかつ第２の方向に平行な線
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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ものがある。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３６１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、チップ部材とベース部材の剛性が低いと、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チップ部材とベース部材が変形し、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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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７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。
【０００７】
本発明の駆動装置（１）は、基準軸（５）の周囲に円周状に配置された複数の駆動駒（３）と、複数の駆動駒（３）を円周方向から挟んで保持するベース部（２）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、各駆動駒（３）は、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、ベース部（２）は、円周方向に隣り合う２つの駆動駒（３）のうちの一方の駆動駒（３）を一方の駆動駒（３）の第１部材（３ｂ）に支持された第１圧電素子（６）を挟んで第１の支持面（２ｆ１）で支持するとともに、他方の駆動駒（３）を他方の駆動駒（３）の第１部材（３ｂ）に支持された第１圧電素子（６）を挟んで第２の支持面（２ｆ２）で支持しており、ベース部（２）は、第１の支持面（２ｆ１）と第２の支持面（２ｆ２）とのなす角度が６０°以上になるよう形成されている。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る一実施形態の駆動装置の正面図である。
【図２】図１に示す駆動装置の支持駆動部の平面図である。
【図３】図１に示す駆動装置の回路図である。
【図４】図１に示す駆動装置のベース部の平面図である。
【図５】図１に示す駆動装置の第１部材の斜視図である。
【図６】図１に示す駆動装置の第１部材の第１の変形例を示す斜視図である。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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２は、図１に示す駆動装置の支持駆動部を示す平面図である。
図１に示すように、駆動装置１は、支持駆動部１ａと、ロータ４と、支持軸（基準軸）５と、を備えている。支持駆動部１ａは、支持軸５の周囲に円周状に配置された複数の駆動駒３と、複数の駆動駒３を円周方向から挟んで保持するベース部２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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図２に示すように、ベース部２は、円周方向に隣り合う２つの駆動駒３のうち一方の駆動駒３を該一方の駆動駒３の基部３ｂに支持された第１圧電素子６を挟んで第１の支持面２ｆ１で支持するとともに、他方の駆動駒３を該他方の駆動駒３の基部３ｂに支持された第１圧電素子６を挟んで第２の支持面２ｆ２で支持している。
【００２９】
図３は、図１に示す駆動装置の回路図である。図３（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３（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３（ａ）においては第２圧電素子の図示を省略し、図３（ｂ）においては第１圧電素子の図示を省略している。
【００３０】
図３（ａ）及び図３（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。
【００３１】
図１及び図３（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。
【００３２】
図１及び図３（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図４は、図１に示す駆動装置のベース部の平面図である。図４において、符号θ１は第１の支持面２ｆ１と第２の支持面２ｆ２とのなす角度、符号θ２は第１の支持面２ｆ１と仮想面２ｆａとのなす角度、符号θ３は第２の支持面２ｆ２と仮想面２ｆａとのなす角度である。符号Ｇ１は基部３ｂの図心（重心）、符号Ｇ２はベース部２（具体的には、ベース部２のうち２つの隣り合う保持部２ａの間の部分、以下単にベース部ということがある。）の図心（重心）である。符号ＬＧは基部３ｂの重心Ｇ１を通りかつ第２の方向に平行な線である。符号３ｆ３はベース部２の側面のうち基部３ｂを支持しない非支持面である。符号ｂは第１の支持面２ｆ１及び第２の支持面２ｆ２に外接し、かつ、第１の支持面２ｆ１と非支持面３ｆ３とが公差する点及び第２の支持面２ｆ２と非支持面３ｆ３とが公差する点を２つの頂点とする正三角形の底辺（ベース部２に対して第２の支持面２ｆ２の側から荷重がかかる部分）の長さ、符号Ｄは前記正三角形の高さ（底辺から頂点までの距離）である。
【００４５】
なお、基部３ｂ及びベース部２は均質材料で構成されており、図心（図形の芯）と重心（空間的広がりをもって質量が分布するような系において、その質量に対して他の物体から働く万有引力の合力の作用点）とが一致しているものとする。
【００４６】
図４に示すように、ベース部２は、第１の支持面２ｆ１と第２の支持面２ｆ２とのなす角度θ１が６０°以上になるよう形成されている。このため、ベース部の第１の支持面と第２の支持面とのなす角度が６０°よりも小さく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。
【００４７】
例えば、第１の支持面と第２の支持面とのなす角度が６０°よりも小さくなっていると、ベース部が細くなり、ベース部の第２圧電素子の第２の方向の振動（主振動）に対する剛性が小さくなり（ベース部が第２圧電素子の第２の方向の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、第１の支持面２ｆ１と第２の支持面２ｆ２とのなす角度θ１が６０°以上になっているので、基部３ｂの第２圧電素子７の第２の方向の振動に対する剛性が大きい。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。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。
【００４８】
ベース部２は、第１の支持面２ｆ１と第２の支持面２ｆ２とのなす角度θ１が６０°となるよう形成されている。このため、ベース部の第１の支持面と第２の支持面とのなす角度が６０°よりも大きく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。
【００４９】
例えば、ベース部の第１の支持面と第２の支持面とのなす角度が６０°よりも大きくなっていると、駆動駒の設置数が少なくなり、ロータを安定して駆動させることが困難となる。具体的には、駆動装置が所定の位相差で駆動する２つの駆動駒の組を２組有している構成であると、第１組の２つの駆動駒と第２組の２つの駆動駒とによってロータを交互に支持して回転させることとなり、ロータの駆動が不安定となる。しかしながら、本実施形態では、第１の支持面２ｆ１と第２の支持面２ｆ２とのなす角度θ１が６０°となっているので、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組有する構成とすることができる。このため第１組の３つの駆動駒と第２組の３つの駆動駒とによってロータ４を交互に支持して回転させることができ、ロータ４の駆動が安定する。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。
【００５０】
基部３ｂの重心Ｇ１を通りかつ第２の方向に平行な線ＬＧは、ベース部２の側面のうち基部３ｂを支持しない非支持面２ｆ３を通っている。このため、基部の重心を通りかつ第２の方向に平行な線が非支持面を通っていない構成（例えばベース部の側面のうち基部を支持する第１の支持面及び第２の支持面のみを通っている構成）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。
【００５１】
例えば、基部の重心を通りかつ第２の方向に平行な線が非支持面を通っていないと、ベース部が細くなり、ベース部の第２圧電素子の第２の方向の振動（主振動）に対する剛性が小さくなり（ベース部が第２圧電素子の第２の方向の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、線ＬＧが非支持面２ｆ３を通っているので、基部３ｂの第２圧電素子７の第２の方向の振動に対する剛性が大きい。よって、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できる。
【００５２】
線ＬＧは、第１の支持面２ｆ１及び第２の支持面２ｆ２に外接し、かつ、第１の支持面２ｆ１と非支持面３ｆ３とが公差する点及び第２の支持面２ｆ２と非支持面３ｆ３とが公差する点を２つの頂点とする正三角形の重心を通っている。つまり、線ＬＧがベース部２の略重心を通るので、ベース部２の小型化を図りつつベース部２の第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）に対する剛性を大きくすることができる。
【００５３】
例えば、ベース部２に対して第２の支持面２ｆ２の側から第２圧電素子７の第２の方向の振動（荷重）が負荷される場合（図４中矢印）を考える。ここで、ベース部２に荷重がかかる部分（底辺）の長さをｂとし、ベース部２を正三角形としたときの高さ（底辺から頂点まで距離）をＤとする。このとき、ベース部２（正三角形）の断面二次モーメントＩは、以下の式（１）で表される。
【００５４】
Ｉ＝ｂ・Ｄ３／３６ ・・・（１）
【００５５】
なお、断面二次モーメントとは、ベース部２に荷重がかかったとき、断面の形状によって変わる曲げ、たわみなど、変形しやすさの度合を数値的に表現したものである。式（１）に示すように、ベース部２の断面二次モーメントＩの大きさは、底辺から頂点までの距離Ｄが大きいほど顕著となる。このため、底辺から頂点までの距離Ｄを大きくするほどベース部２の第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）に対する剛性を大きくすることができることが分かる。ここでは、ベース部２の小型化を図る観点から、底辺から頂点までの距離Ｄの大きさをベース部２を正三角形としたときの高さと等しくしている。
【００５６】
図５は、図１に示す駆動装置の基部の斜視図である。図５において、符号Ｓ１は第１の面３ｆ１の外形形状（輪郭）、符号Ｓ１は第２の面３ｆ２の外形形状（輪郭）である。符号Ｐ１は第１圧電素子６の第１の方向の振動（第１の方向の振動により基部３ｂに負荷される荷重の方向）、符号Ｐ２は第２圧電素子７の第２の方向の振動（第１の方向の振動により基部３ｂに負荷される荷重の方向）である。
【００５７】
図５に示すように、基部３ｂは、第１の面３ｆ１の外形形状Ｓ１が正方形形状となるよう形成されており、かつ、第２の面３ｆ２の外形形状Ｓ２が正方形形状となるよう形成されている。このため、基部３ｂの第１圧電素子６の第１の方向の振動（主振動）Ｐ１に対する剛性と、基部３ｂの第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）Ｐ２に対する剛性とを同等の大きさにすることができる。よって、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できる。
【００５８】
なお、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。
【００５９】
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。
【００６０】
図６は、図１に示す駆動装置の基部の第１の変形例を示す斜視図である。図６において、符号Ｐ１は第１圧電素子６の第１の方向の振動（第１の方向の振動により基部３ｂに負荷される荷重の方向）、符号Ｐ２は第２圧電素子７の第２の方向の振動（第１の方向の振動により基部３ｂに負荷される荷重の方向）、符号Ｐ３は基部３ｂに負荷される振動（荷重）のベース部２の半径方向成分（第１の方向及び第２の方向に直交する方向成分）である。
【００６１】
図６に示すように、基部３ｂの第１の変形例である基部３ｂＡは、立方体形状である。このため、基部３ｂＡの第１圧電素子６の第１の方向の振動（主振動）Ｐ１に対する剛性と基部３ｂＡの第２圧電素子７の第２の方向の振動（主振動）Ｐ２に対する剛性と、基部３ｂＡの第１の方向及び第２の方向に直交する方向の振動Ｐ３に対する剛性とを同等の大きさにすることができる。よって、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できる。
【００６２】
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。
【００６３】
図７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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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、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。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１…駆動装置、２…ベース部、２ｆ…支持面、３…駆動駒、３ａ，３１ａ，３２ａ…先端部（第２部材）、３ｂ，３ｂＡ，３１ｂ，３２ｂ…基部（第１部材）、３ｆ１…第１の面、３ｆ２…第２の面、３ｆ３…非支持面、５…支持軸（基準軸）、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、Ｇ１…第１部材の重心、Ｇ２…正三角形の重心、θ１…第１の支持面と第２の支持面とのなす角度、ＬＧ…第１部材の重心を通りかつ第２の方向に平行な線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準軸の周囲に円周状に配置された複数の駆動駒と、
前記複数の駆動駒を円周方向から挟んで保持するベース部と、
第１の方向に沿って厚みすべり振動をする第１圧電素子と、
前記第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圧電素子と、
を備え、
前記各駆動駒は、
前記第１圧電素子により駆動され、前記第１の方向に沿って振動する第１部材と、
前記第２圧電素子により駆動され、前記第２の方向に沿って振動する第２部材と、
を備え、
前記第１部材は、前記第１圧電素子を前記第１の方向と平行な第１の面で支持するとともに前記第２圧電素子を前記第２の方向と平行な第２の面で支持し、
前記ベース部は、円周方向に隣り合う２つの前記駆動駒のうちの一方の駆動駒を該一方の駆動駒の第１部材に支持された第１圧電素子を挟んで第１の支持面で支持するとともに、他方の駆動駒を該他方の駆動駒の第１部材に支持された第１圧電素子を挟んで第２の支持面で支持しており、
前記ベース部は、前記第１の支持面と前記第２の支持面とのなす角度が６０°以上になるよう形成されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記第１部材は、前記第１の面の外形形状が正方形形状となるよう形成されており、
かつ、
前記第２部材は、前記第２の面の外形形状が正方形形状となるよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第１部材は、立方体形状であ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。
【請求項４】
前記ベース部は、前記第１の支持面と前記第２の支持面とのなす角度が６０°となるよう形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記第１部材の重心を通りかつ前記第２の方向に平行な線が、前記ベース部の側面のうち前記第１部材を支持しない非支持面を通っていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記線は、前記第１の支持面及び前記第２の支持面に外接し、かつ、前記第１の支持面と前記非支持面とが公差する点及び前記第２の支持面と前記非支持面とが公差する点を２つの頂点とする正三角形の重心を通っていることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６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８】
請求項７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。
【請求項１】
基準軸の周囲に円周状に配置された複数の駆動駒と、
前記複数の駆動駒を円周方向から挟んで保持するベース部と、
第１の方向に沿って厚みすべり振動をする第１圧電素子と、
前記第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圧電素子と、
を備え、
前記各駆動駒は、
前記第１圧電素子により駆動され、前記第１の方向に沿って振動する第１部材と、
前記第２圧電素子により駆動され、前記第２の方向に沿って振動する第２部材と、
を備え、
前記第１部材は、前記第１圧電素子を前記第１の方向と平行な第１の面で支持するとともに前記第２圧電素子を前記第２の方向と平行な第２の面で支持し、
前記ベース部は、円周方向に隣り合う２つの前記駆動駒のうちの一方の駆動駒を該一方の駆動駒の第１部材に支持された第１圧電素子を挟んで第１の支持面で支持するとともに、他方の駆動駒を該他方の駆動駒の第１部材に支持された第１圧電素子を挟んで第２の支持面で支持しており、
前記ベース部は、前記第１の支持面と前記第２の支持面とのなす角度が６０°以上になるよう形成されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記第１部材は、前記第１の面の外形形状が正方形形状となるよう形成されており、
かつ、
前記第２部材は、前記第２の面の外形形状が正方形形状となるよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第１部材は、立方体形状であ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。
【請求項４】
前記ベース部は、前記第１の支持面と前記第２の支持面とのなす角度が６０°となるよう形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記第１部材の重心を通りかつ前記第２の方向に平行な線が、前記ベース部の側面のうち前記第１部材を支持しない非支持面を通っていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記線は、前記第１の支持面及び前記第２の支持面に外接し、かつ、前記第１の支持面と前記非支持面とが公差する点及び前記第２の支持面と前記非支持面とが公差する点を２つの頂点とする正三角形の重心を通っていることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６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８】
請求項７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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８０６０６（Ｐ２０１２−８０６０６Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２０８３５（Ｐ２０１０−２２０８３５）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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