JP2006311746A

JP2006311746A - 駆動装置及びその駆動方法

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Publication number: JP2006311746A
Application number: JP2005133272A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Toshida; 豊土信田; Hiroshi Kishi; 弘志岸; Yoshiro Tomikawa; 義朗富川
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-04-28
Also published as: JP4616693B2

Abstract

【課題】
小型かつ軽量で、安定した変位及び位置決め，あるいは、回転方向の自在な制御が可能な駆動装置及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】
駆動装置１０は、鏡筒３４に支持されたレンズ３６の光軸方向に沿って配置され、長辺側縁部の一方が、通路内面４２にバネ４４を介して支持されている。前記駆動装置１０は、振動板１２の一方の主面に圧電素子１６を設けたユニモルフ構造となっており、前記振動板１２の側面であって、駆動電極２２Ａ，２２Ｂの分割ライン上に、突起部１４が設けられている。該突起部１４を前記鏡筒３４に接触させ、駆動電極２２Ａ，２２Ｂのいずれか一方に駆動電圧を印加して励振し、他方の駆動電極にインピーダンス素子４６を接続すると、非対称駆動する突起部１４によって、鏡筒３４が一定方向に安定して変位する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気機械変換素子を用いて被駆動体ないし被変位体を駆動するための駆動装置（アクチュエータ）及びその駆動方法に関するものである。

従来、カメラの撮影レンズやオーバーヘッドプロジェクタなどの投影レンズ，双眼鏡のレンズ，複写機のレンズなど、光学装置におけるレンズの駆動のほか、プロッタやＸ−Ｙ駆動テーブルのような装置など、駆動部を有する装置一般の駆動技術としては、以下の特許文献１〜４などがある。

まず、特許文献１について、図１７の概略図を用いて説明する。図１７の圧電アクチュエータ３００において、３１０は突起部，３２２Ｂは支持部，３２２Ｃは固定部である。また、３２１は圧電素子で、３２１Ａは中央電極，３２１Ｂ及び３２１Ｃは対称電極である。圧電素子３２１は、中央電極３２１Ａにより、長手方向に伸縮（縦振動）し、対称電極３２１Ｂあるいは３２１Ｃにより屈曲振動させ、２つの振動の組み合わせにより、突起部３１０に楕円運動を生じさせて駆動力として取り出している。楕円運動の回転方向は、対称電極３２１Ｂと３２１Ｃで反転し、屈曲振動を励振する対称電極３２１Ｂ，３２１Ｃを選択することで制御される。

特許文献２は、図１８のような構成となっており、長縁部４４０及び４４２，短縁部４２８及び４４３を有する矩形の圧電体４１０の主面上には、電極４１４，４１６，４１８，４２０が形成されている。前記電極４１４と４２０は経路４２２で電気的につながっており、電極４１６と４１８が、経路４２４で電気的につながっている。前記圧電体４１０は、固定支持体４３２，４３４及びばね負荷式支持体４３６，４３８で動きが制限され、短縁部４４３の中央に付与されたバネ負荷式支持体４４４により、短縁部４２８の中央に取り付けられたセラミックスペーサ４２６を介して、被可動物体４３０に押し付けられている。ｘ方向の共振周波数とｙ方向の共振周波数が重なり合うことが望ましく、短縁部の高次モードの共振と長縁部の低次モードの共振の間隔が狭くなるように、長縁部の長さと短縁部の長さが制限される。このような機構では、短縁部と長縁部が共振する周波数の単極非対称のパルス電圧や交番電圧を、対向する電極４１６と４１８，あるいは、電極４１４と４２０に印加することで、図１８中の−ｘあるいはｘ方向に圧電体４１０を変形させ、被可動物体４３０を−ｘあるいはｘ方向に駆動する。また、特許文献４においても、平板上の圧電素子の片面に４分割の電極を配置し、端部に被駆動体を接触させて振動による駆動力を与える技術が開示されている。

更に、特許文献３の技術では、図１９に示す通り、圧電素子を積層した振動板５１０の長手方向の一端部５３５には、ロータ５００に当接させられる突起部５３６が設けられている。前記振動板５１０は、その長手方向に伸びる辺部５１０ａ，５１０ｂにおいて、第１の支持部材５１１ａ及び第２の支持部材５１１ｂによって振動可能に支持されている。ここで、前記第１の支持部材５１１ａの幅と、前記第２の支持部材５１１ｂの幅が異なっており、そのために支持構造がアンバランスになっている。このような構成のもとで、圧電素子の長手方向の縦振動と直交する屈曲振動の２つの振動を組み合わせることで、突起部５３６を楕円運動させて、ロータ５００を図に矢印で示す方向に回転させる。当該技術では、構成をアンバランスにすることで、突起部５３６の振動を拡大して大きな回転運動を引き出している。
特開２００４−２５４４１７公報特開平７−１８４３８２号公報特開２００１−３２７１８０公報特開２００２−２３３１７４公報

ところで、近年では、携帯電話のデジタルカメラ用のレンズモジュールは、光学素子の高画素化，ズーム，オートフォーカス，手ぶれ防止などの高機能化を低コストで達成することが求められてきている。しかしながら、以上のような背景技術には、次のような不都合がある。まず、特許文献１に記載の技術では、縦振動と屈曲振動の共振がずれると駆動しないため、素子寸法や入力信号を高精度で制御することが必要となり、小型化しにくく、コストがかかるという不都合がある。また、特許文献２の技術では、長縁部方向と短縁部方向の振動の重なりが悪いと駆動力が下がるため、素子の精度が要求される。また、素子の構造が複雑で、かつ、駆動回路の制御も要求されるため、小型化が困難であるとともにコストもかかってしまう。特許文献４の技術についても同様である。更に、特許文献３の技術では、２つの縦振動と屈曲振動の組み合わせが必要であるとともに、回転方向が右回転で固定されるため、回転方向を自由に変えられないという不都合がある。

本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、小型かつ軽量で、安定した変位及び位置決め，あるいは、回転方向の自在な制御が可能な駆動装置及びその駆動方法を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明の駆動装置の駆動方法は、圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、前記圧電層を挟んで対向する一対の駆動電極を設けた圧電素子と、前記圧電層を複数領域に分割するライン上に設けられており、被駆動体と接触する突起と、前記圧電素子が主面に貼り合わせられる振動板と、を備えた駆動装置の駆動電極のうち、一方の分割領域の駆動電極間に駆動信号を入力するとともに、他方の分割領域の駆動電極間にインピーダンス素子を接続したことを特徴とする。

本発明の駆動装置は、圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、前記圧電層を挟んで対向する一対の駆動電極を備えた圧電素子，前記圧電層を複数領域に分割するライン上に設けられており、被駆動体と接触する突起，前記圧電素子が主面に貼り合わせられる振動板，を備えるとともに、前記駆動電極のうち、一方の分割領域の駆動電極間に駆動信号を入力するとともに、他方の分割領域の駆動電極間にインピーダンス素子が接続されたことを特徴とする。主要な形態の一つは、前記突起を、前記被駆動体に対して付勢配置したことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明は、圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、前記圧電層を挟んで対向する一対の駆動電極を設け、前記圧電層を複数領域に分割するライン上に被駆動体と接触する突起を設ける。そして、一方の分割領域の駆動電極間に駆動信号を入力して圧電素子の片側を非対称振動で励振し、他方の分割領域の駆動電極間にインピーダンス素子を接続することにより、振幅が非対称となり、単一方向への安定した駆動力を得ることができる。駆動方向の反転も可能である。また、１つの振動しか利用しないため、周波数制御も容易であるとともに、寸法が制限されることがなく、駆動装置の小型化，軽量化，薄型化を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１〜図６を参照しながら本発明の実施例１を説明する。本実施例は、本発明を光学装置のフォーカス用レンズ駆動装置（アクチュエータ）として使用した例である。図１(A)は、本実施例の全体をレンズの光軸方向から見た平面図，図１(B)は主要部を示す斜視図である。図２は、前記図１(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断した断面図であり、(A)は鏡筒が上昇した状態，(B)は駆動しない状態，(C)は下降した状態を示す図である。図３は、本実施例の鏡筒の変位速度と駆動電圧の関係を示す図である。

本実施例の駆動装置１０は、被変位物である鏡筒３４を、通路３０内でレンズ３６の光軸方向（図２の上下方向）に移動ないし変位させるためのものである。前記駆動装置１０は、図２に示すように、光軸方向に沿って配置されるとともに、長辺側縁部の一方が、通路の内面４２にバネ４４を介して支持されている。なお、本実施例では説明を容易にするため、鏡筒３４を通路３０内で上下に変位させることとして説明しているが、変位方向は任意である。前記鏡筒３４は、適宜位置でレンズ３６を支持しており、その外周面には、略円筒状のガイド３８が設けられている。該ガイド３８には、適宜間隔で光軸方向に沿って複数のスリット（ないし溝）４０が形成されている。

図示の例では、前記スリット４０が４箇所設けられており、その内の対向する一対のスリット４０には、前記鏡筒３４の外周から径方向に突出した凸部３４Ａ，３４Ｂが係合している。そして、鏡筒３４が変位する際に、前記凸部３４Ａ，３４Ｂがスリット４０内を移動することで、光軸方向への鏡筒３４の変位がガイドされるとともに回転が抑制される。更に、残りのスリット４０のうちの１つを介して、駆動装置１０の突起部１４が、前記鏡筒３４に当接している。なお、前記突起部１４は、通路３０の内面４２から光軸と略直交する方向に通路３０の中心に向けて延出したバネ４４によって、鏡筒３４に対して付勢されている。

前記駆動装置１０は、略長方形の振動板１２の一方の主面に圧電素子１６を貼り合わせたユニモルフ構造となっている。前記圧電素子１６は、圧電体１８の一方の主面に駆動電極２０を、他方の主面に駆動電極２２Ａ，２２Ｂを備えている。前記振動板１２に貼り合わせる側の駆動電極２０は分割されておらず、他方の主面に設けられる駆動電極２２Ａ，２２Ｂは、これらの分割ライン２４に対して対称で、かつ、導通しないように形成されている。前記駆動電極２０と振動板１２は同電位となっており、図２(B)に示すように、駆動電源２８及びインピーダンス素子４６に接続されている。また、他方の分割電極２２Ａ及び２２Ｂは、いずれか一方が前記駆動電源２８又はインピーダンス素子４６に接続されており、スイッチ４８Ａ，４８Ｂの切り替えにより、駆動信号の入力により励振される側と、インピーダンス素子４６に接続する側の切り替えが可能となっている。すなわち、前記駆動装置１０は、前記分割ライン２４の両側で圧電素子１６が独立に励振できるように構成されている。

前記振動板１２としては、例えば、金属板などが利用され、圧電体１８は、例えば、ＰＺＴ、Ｂｉ系ペロブスカイト構造セラミックス、Ｂｉ層状構造化合物系セラミックス、Ｎｂ酸系セラミックスなどにより形成される。また、駆動電極２０，２２Ａ，２２Ｂは、例えば、ＡｇやＡｇ／Ｐｄ合金などにより形成されるが、これらに限定されるものではなく、各種の公知の材質によって形成可能である。また、前記振動板１２の長辺側であって、前記バネ４４が接続されていない側の側面には、前記駆動電極２２Ａと２２Ｂの分割ライン上，すなわち、振動の節に相当する位置に、突起部１４が形成されている。該突起部１４は、例えば、前記振動板１２と同一材料で形成されている。このような構成の駆動装置１０は、通路内面４２から突出したバネ４４によって、前記突起部１４が鏡筒３４に接触するように付勢されている。

次に、図４〜図６も参照して、本実施例の作用を説明する。図４は、比較例の対称振動の作用を示す図であり、(A-1)〜(A-3)は平面図，(B)は前記(A-2)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断した断面と回路を示す図，(C)は突起部の軌跡を示す図である。また、図５及び図６は、本実施例の非対称振動の作用を示す図であり、それぞれ(A-1)〜(A-3)は平面，(B)は前記(A-2)を＃Ｃ−＃Ｃ線，＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断した断面と回路，(C)は突起部の軌跡を示している。なお、突起部１４の軌跡を示す図では、横軸が図２の上下方向，すなわち光軸方向に相当する。

まず、図４(B)に示すように、圧電素子１６の左部分（駆動電極２２Ａ側）を駆動し、右部分（駆動電極２２Ｂ側）にインピーダンス素子４６をつながない場合について説明する。図４(A-1)及び(A-3)に示すように、圧電素子１６の片側がのびている際に反対側が縮む面振動の２次のモードで振動させると、左右対称に振動し、図４(C)に示す通り、突起部１４は、左右対称の振り子振動となり、単一方向の駆動力を得ることができない。

しかしながら、図５に示すように、圧電素子１６の左側の部分（駆動電極２２Ａ側）を励振した場合に、右部分（駆動電極２２Ｂ側）にインピーダンス素子４６を接続する構成にすると、振動の中心が右側にずれるため、図５(C)に示すように、突起部１４は、斜め右に上がり、斜め左に下がる振動を行う。この突起部１４の先端１４Ａを、付勢手段（本実施例ではバネ４４）によって被変位物（本実施例では鏡筒３４）に押し付けると、突起部１４が斜め右に上がる時に、被変位物を斜め右に押し上げる力が作用し、突起部１４が斜め左に下がる時は、駆動装置１０の励振の周波数に比べて付勢手段の部分の共振周波数は十分低いため、突起部１４は、被変位物と干渉せずに変位する。

逆に、図６に示す通り、圧電素子１６の右部分（駆動電極２２Ｂ側）を励振した場合に、左部分（駆動電極２２Ａ側）にインピーダンス素子４６を接続する構成にしてあると、振動の中心が左側にずれるため、図６(C)に示す通り、突起部１４は、斜め左に上がり、斜め右に下がる振動を行う。上述した通り、該突起部１４の先端１４Ａを付勢手段によって被変位物に押し付けると、突起部１４が斜め左に上がる時に、被変位物を斜め左に上げる力が作用し、突起部１４が斜め右に下がる時は、上述した場合と同様に、突起部１４は被変位物と干渉せずに変位する。

上述した作用により、圧電素子１６の左側の部分（駆動電極２２Ａ側）を励振した場合は、被変位物を右方向に変位させることができる。逆に、圧電素子１６の右側部分（駆動電極２２Ｂ側）を励振した場合には、被変位物を左方向に変位させることができる。

前記図４〜図６を用いて説明した作用を、図１，図２に示すように配置された本実施例に適用すると、まず、図２(A)のように圧電素子１６の下の部分（駆動電極２２Ｂ側）を駆動し、圧電素子１６の上の部分（駆動電極２２Ａ側）にインピーダンス素子４６を接続すると、圧電素子１６の上側の部分は、圧電効果による伸縮が妨げられる。すると、振動の中心が突起部１４より上部に移動して、突起部１４が右上に突き上げ、左下に付き下げる振動をする。左下に下がる際には、鏡筒３４と干渉しないため、鏡筒３４は、上に変位する。また、圧電素子１６を駆動しないと、図２(B)に示すように、バネ４４により突起部１４が鏡筒３４を抑えて位置を固定する。逆に、圧電素子１６の上側（駆動電極２２Ａ側）を駆動し、下側（駆動電極２２Ｂ側）にインピーダンス素子４６を接続すると、下の圧電素子部分の伸縮が妨げられ、振動の中心が突起部１４より下部に移動し、突起部１４が右下に突き下げ、左上に突き上げる振動をする。左上に突き上げる際には、鏡筒３４と干渉しないため、鏡筒３４は下に変位する。本実施例の駆動装置１０では、図３に示すように、入力電圧の幅Ｖp-pが５Ｖのときに、５ｍｍ／ｓの変位速度が得られた。

このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)圧電体１８の主面を対称に分割した各領域に、該圧電体１８を挟んで対向する一対の駆動電極を設けるとともに、圧電素子１６の分割領域の一方を駆動信号の入力により励振し、他方の分割領域にインピーダンス素子４６を接続する。そして、前記圧電体１８を分割するライン上に設けた突起部１４を鏡筒３４に接触させることとしたので、単一方向への安定した駆動力を得ることができる。
(2)１つの振動しか利用しないため、周波数制御が容易である。また、寸法が制限されることがないため、駆動装置１０の小型化，軽量化，薄型化を図ることができる。
(3)駆動信号の入力により励振させる側と、インピーダンス素子４６を接続する側とを切り替え可能としたので、鏡筒３４の変位方向を反転させることができる。
(4)バネ４４により突起部１４を鏡筒３４に向けて付勢することとしたので、安定した駆動を得ることができる。

＜実施例１の変形例＞・・・次に、図７及び図８を参照して、本実施例の変形例を説明する。図７は、本変形例を光軸方向から見た平面図である。図８は、前記図７を＃Ｆ−＃Ｆ線に沿って切断した断面図であり、(A)は鏡筒を上昇させた状態，(B)は駆動させない状態，(C)は下降させた状態を示している。前記図１〜図６に示した例は、鏡筒３４の一箇所にのみ駆動装置１０の突起部１４を接触させたものであるが、図７及び図８に示す例は、駆動装置１０を、鏡筒３４を挟んで対向する位置に一つずつ設けたものである。このように、鏡筒３４の両側に駆動装置１０を設けることで、上述した構成の場合の約２倍の変位速度が得られる。

次に、図９及び図１０を参照しながら本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする（以下の実施例についても同様）。本実施例は、本発明を手ぶれ防止用のレンズ駆動装置として適用した例である。図９は、本実施例を光軸方向から見た平面図，図１０は、前記図９を＃Ｇ−＃Ｇ線に沿って切断した断面図であり、(A)は鏡筒を図９のｘ方向に移動させた状態，(B)は駆動させない状態と駆動回路，(C)は−ｘ方向に移動させた状態を示している。

本実施例では、レンズ３６の鏡筒５２は略方形となっており、光軸に直交した面内を、図９に示す−ｘ〜ｘ、−ｙ〜ｙに沿って可動な構成となっている。可動面内には、駆動装置１０が、−ｙ〜ｙ方向に沿って平行に配置され、駆動装置５０が、−ｘ〜ｘ方向に沿って平行に配置されている。なお、駆動装置５０の構成は、前記駆動装置１０と同様である。これら駆動装置１０及び５０の突起部１４は、内面４２から伸びたバネ４４によって付勢され、前記鏡筒５２と接触している。また、鏡筒５２の他の縁部は、内面４２から伸びたバネ４４の先端に設けられた把持部５４により支持されている。

図１０も参照して、駆動装置５０によって鏡筒５２を図９のｘ，−ｘ方向に移動させる場合について説明する。圧電素子１６の左側（鏡筒５２に向かって左側，すなわち、駆動電極２２Ａ側）を駆動し、右側（鏡筒５２に向かって右側，すなわち、駆動電極２２Ｂ側）にインピーダンス素子４６を接続すると、圧電効果による右側の伸縮が妨げられ、振動の中心が突起部１４より右側に移動し、突起部１４が右上に突き上げ、左下に付き下げる振動をする。左下に下がる際には、鏡筒５２と干渉しないため、鏡筒５２は、右側に変位する（図１０(A)参照）。圧電素子１６を駆動しないときは、バネ４４により突起部１４が鏡筒５２を抑えるため、鏡筒５２の位置は固定される（図１０(B)参照））。そして、逆に、圧電素子１６の右側を駆動し、左側にインピーダンス素子４６を接続すると、上述した通り、圧電素子１６の左側部分の伸縮が妨げられ、振動の中心が突起部１４より左に移動し、突起部１４が左上に突き上げ、右下に突き下げる振動をする。右下に突き下げる際には、鏡筒５２と干渉しないため、鏡筒５２は、左に変位する（図１０(C)参照）。ｙ方向についても、駆動装置１０を用いることにより、−ｙ〜ｙ方向に変位する。もちろん、−ｘ〜ｘ方向への変位と、−ｙ〜ｙ方向への変位を同時に行うようにしてもよい。このように、本実施例２は、手ぶれ防止用のアクチュエータ（駆動装置）として十分に機能可能である。

次に、図１１を参照しながら、本発明の実施例３について説明する。本実施例は、本発明を超音波モータとして適用した例である。図１１(A)に示す例では、上述した実施例１と同様の駆動装置１０を用いたものであり、該駆動装置１０は、軸６２に支持されたロータ６０（ないし回転体）の外周に、突起部１４を接触させた構造となっている。また、図１１(B)に示す例では、駆動装置７０を略円弧状として、前記ロータ６０の外周に沿わせるように配置した例である。なお、駆動装置７０の構成は、前記駆動装置１０と同様である。図１１(A)及び(B)のいずれの例であっても、圧電素子１６の右側（駆動電極２２Ｂ側）を駆動し、左側（駆動電極２２Ａ側）にインピーダンス素子４６を接続すると、突起部１４に左への駆動力が発生し、ロータ６０が時計回り（ＣＷ）に回転する。逆に、圧電素子１６の左側を駆動し、右側にインピーダンス素子４６を接続すると、突起部１４に右への駆動力が発生し、ロータ６０が反時計回り（ＣＣＷ）に回転するようになる。このように、駆動装置の片側を励振させ、該駆動させる部分と対称の圧電素子部分にインピーダンス素子４６をつなげて振動を非対称にさせるとともに、励振側とインピーダンス素子４６接続側を切り替えることで、１つの振動モードで回転方向を制御できる。

次に、図１２及び図１３を参照して、本発明の実施例４について説明する。図１２は、上述した駆動装置１０において、駆動電極２２Ａ及び２２Ｂをそれぞれ分極した例である。図１２(A-1)〜(A-3)は比較例であって、インピーダンス素子４６を接続しない構成としたものであり、このような構成とすると駆動装置１０Ａは、左右対称に振動し駆動力は得られない。これに対し、図１２(B-1)〜（B-3）に示すように、片側にインピーダンス素子４６を設けることにより、対称がくずれて駆動力が得られる。このように、圧電素子１６の駆動は、Ｌ１モードでも、分極の向きを変えて、横面内振動Ｆ２モードを利用してもよい。

あるいは、図１３に示す例のように、圧電素子１６の主面を４分割し、前記駆動電極２２Ａ及び２２Ｂが対向するように構成してもよい。図１３(A-1)〜(A-3)は比較例であって、インピーダンス素子４６を接続しない構成としたものであり、駆動装置１０Ｂは、駆動電極２２Ａと２２Ｂを単独で駆動しても対称に振動し、駆動力は得られない。これに対し、図１３(B-1)〜（B-3）に示すように、片側にインピーダンス素子４６を設けることにより、駆動装置１０Ｃの対称がくずれて駆動力が得られる。このように、圧電素子１６の駆動は、Ｌ１モードでも、電極を図１３(B-1)及び(B-2)に示すように分割し、横面内振動Ｆ２モードを利用してもよい。

次に、図１４を参照しながら、本発明の実施例５を説明する。図１４(A)は、本実施例の構成を示す分解斜視図，図１４(B)は平面図，図１４(C)は、前記図１４(B)を矢印Ｆ１４方向から見た正面図である。上述した実施例３は、回転体の外周側に駆動装置の突起部を接触させて単一方向への回転力を得る構成であるが、本実施例は、回転体の主面に突起部を接触させて回転させるものである。

図１４に示すように、本実施例の回転モータ８０は、軸１０２に支持されたロータ１００を回転させるものであって、前記ロータ１００の一方の主面側に配置されている。前記回転モータ８０は、平板リング状の振動板８２の一方の主面にリング状の圧電素子８６を貼り合わせたものである。該圧電素子８６の一方の主面には、リングの中心に極座標をとり、均等の間隔で複数（図示の例では６つ）に分割した駆動電極９２Ａ〜９２Ｆが形成されている。また、圧電素子８６の他方の主面，すなわち、振動板８２と接触する面には、分割しない１つの駆動電極９０が形成されている。更に、複数に分割した駆動電極９２Ａ〜９２Ｆの整数倍で均等の間隔になるように、分割電極間で、支持部９６によって前記振動板８２が支持されている。そして、支持部９６同士の中間の角度に、圧電素子８６を貼り付けていない側の振動板８２の主面に突起部８４を設け、該突起部８４を被回転体であるロータ１００に接触させた構造となっている。本実施例の場合は、前記突起部８４及び支持部９６はいずれも、駆動電極の分割ライン上に配置されている。

本実施例では、図示の通り、駆動電極９０と振動板８２は同電位となっており、駆動電源２８及びインピーダンス素子４６に接続されている。また、駆動電極９２Ａ，９２Ｃ，９２Ｅと、駆動電極９２Ｂ，９２Ｄ，９２Ｆは、駆動電源２８又はインピーダンス素子４６のいずれかに接続されるようになっており、スイッチ４８Ａ及び４８Ｂにより、駆動電源２８に接続される側と、インピーダンス素子４６に接続される側を切り替えることが可能となっている。

このような構成で圧電体８８を励振すると、支持部９６を節としたベンディングの振動が発生する。時間に対して対称な信号を入力する場合は、励振しない部分にインピーダンス素子４６をつながないと振動は対称となり、突起部８４は未変位の状態を中心にして、角度方向に均等に振動する。しかしながら、励振しない部分にインピーダンス素子４６をつなげると、突起部８４の振動の対称性が崩れ、該突起部８４の振動の中心が、未変位の状態からインピーダンス素子４６をつなげた方向にずれる。突起部８４は、インピーダンス素子４６をつないだ領域側へ撓む際に、ロータ１００を押す力を生じる。一方、圧電素子が縮む際には、突起部８４はインピーダンス素子４６をつないだ側にあり、突起部８４が戻る速度が速く、かつ、振動板８２及びロータ１００に慣性があるため、前記突起部８４はロータ１００と干渉することなく振動する。

以上のように、支持部９６の一方側に位置する領域を励振し、前記支持部９６の他方側に位置する領域にインピーダンス素子４６を接続する構成とすることで、ロータ１００に突起部８４からトルクが加えられ、該ロータ１００が一定方向に回転する。更に、励振する領域とインピーダンス素子４６を接続する部分を入れ替えることで、回転方向が反転できる。例えば、ロータ１００の回転速度は、５Ｖｐ−ｐの交番信号で、１０ｒｐｓという速い回転速度が得られる。なお、本実施例においては、回転モータ８０の自重により突起部８４がロータに付勢されている。

本実施例においても、上述した実施例１〜４と同様に、１つの振動しか使用しないため、周波数の制御が容易であるとともに、駆動素子の寸法で複数の振動を組み合わせることが必要でないため、寸法も制限されることなく、小型、軽薄、低コストの回転モータが提供できる。

次に、図１５を参照しながら、本発明の実施例７について説明する。図１５(A)は、本実施例の平面図，図１５(B)は、前記図１５(A)を矢印Ｆ１５ａ方向から見た側面図，図１５(C)は、前記図１５(A)を矢印Ｆ１５ｂ方向から見た正面図である。本実施例も、前記実施例５と同様に、駆動装置によって被回転体を回転させるものである。図１５に示すように、本実施例の回転モータ１２０は、リングから弧状に切り出した形状となっており、ロータ１００の一方の主面側に配置されている。回転モータ１２０は、振動板１２２の一方の主面に、圧電素子１２６が貼り付けられており、他方の主面の適宜位置（振動の節の位置）には、前記ロータ１００の主面に当接する突起部１２４が設けられた構成となっている。なお、前記振動板１２２は、側面の適宜位置で支持部１３４により支持されている。また、前記圧電素子１２６は、振動板１２２に貼り合わせる側には分割していない駆動電極１３０が形成されており、他方の主面には、複数（図示の例では４つ）に分割された駆動電極が形成されている。本実施例の回転モータ１２０のように、略弧状の形状としても、前記実施例５と同様の効果が得られる。

次に、図１６を参照しながら、本発明の実施例７について説明する。図１６(A)は本実施例の平面図，図１６(B)は、前記図１６(A)を＃Ｉ−＃Ｉ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図１６(C)は、前記図１６(A)を＃Ｊ−＃Ｊ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図１６に示すように、本実施例の回転モータ１５０は、略筒状のロータ１６４の内側に配置されており、全体として円の一部を切り欠いた形状となっている。前記回転モータ１５０は、円の一部を切り欠いた形状の振動板１５２の一方の主面に圧電素子１５６を備えている。該圧電素子１５６は、振動板１５２に貼り合わせられる側の圧電体１５８の主面に、分割されていない駆動電極１６０を備えており、他方の主面に、左右対称に分割された駆動電極１６２Ａ及び１６２Ｂを備えている。また、前記振動板１５２の外周部には、放射方向に左右対称となるように突起部１５４が形成されており、該突起部１５４が、素面の垂直高さをとった筒状のロータ１６４の内面と接触している。更に、前記振動板１５２は、圧電素子１５６が設けられていない側の面で、左右対称になるように配置された支持部１６６により支持されている。駆動方法は、前記実施例５と同様である。すなわち、圧電素子１５６の片側（例えば、駆動電極１６２Ａ側）を励振した場合は、圧電素子１５６の反対側（例えば、駆動電極１６２Ｂ側）にインピーダンス素子４６を接続し、励振側とインピーダンス素子接続側は、スイッチ４８Ａ及び４８Ｂにより切り替え可能となっている。

このような構成で、圧電素子１５６の片側部分（例えば、駆動電極１６２Ａ側）を交番電場，あるいは、時間に対して非対称の電圧信号で励振し、圧電素子１５６の反対側（例えば、駆動電極１６２Ｂ側）にインピーダンス素子４６をつなげると、非対称の振動が発生し、励振した部分が伸びる際に、突起部１５４が伸びる方向，すなわち、ロータ１６４の円弧の接線方向に駆動力が発生し、一方向にロータ１６４が回転する。同様に、励振する側とインピーダンス素子４６をつなげる側を切り替えると、反対に回転する駆動力がロータ１６４に作用し、逆回転を行う。本実施例の効果は、前記実施例５と同様である。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)上述した実施例に示した材料，形状，寸法は一例であり、同様の作用を奏するように適宜変更可能である。また、駆動電極の分割数も一例であり、必要に応じて適宜増減してよい。
(2)前記バネ４４や支持部９６，１３４，１６６も一例であり、同様の作用を奏するように適宜変更可能である。
(3)圧電素子の構造も、ユニモルフ，バイモルフのいずれであってもよい。また、圧電素子自体が圧電層と電極層を交互に積層した積層構造のものであってもよく、その積層数，内部電極の接続パターン，引出構造なども必要に応じて適宜変更可能である。
(4)駆動用の印加電圧波形も、駆動形態に応じて適宜設定してよい。
(5)前記実施例の駆動装置や回転モータは一例であり、本発明は、例えば、カメラの撮影レンズやオーバーヘッドプロジェクタなどの投影レンズ，双眼鏡のレンズ，複写機のレンズなど、光学装置におけるレンズの駆動のほか、プロッタやＸ−Ｙ駆動テーブルのような装置など、駆動部を有する装置一般に適用可能である。

本発明によれば、圧電層の主面を複数に分割した各領域に、該圧電層を挟んで対向する一対の駆動電極を設けるとともに、前記圧電層を複数領域に分割するライン上に被駆動体と接触する突起を設ける。そして、圧電素子の分割領域の一方を駆動信号の入力により励振し、他方の分割領域にインピーダンス素子を接続して前記突起を非対称で駆動し、単一方向への安定した駆動力を得るため、安定した動作が必要とされる精密機器や通信機器などで利用される駆動装置の用途に適用できる。特に、小型化，軽量化，薄型化が要求される駆動装置の用途に好適である。

本発明の実施例１を示す図であり、(A)は光軸方向から見た平面図，(B)は主要部を示す斜視図である。前記図１(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面と回路を示す図であり、(A)は鏡筒が上に移動した状態，(B)は駆動しない状態，(C)は下に移動した状態を示す図である。前記実施例の鏡筒の変位速度と駆動電圧の関係を示す図である。対称振動の作用を示す図であり、(A-1)〜(A-3)は平面図，(B)は前記(A-2)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断した断面と回路を示す図，(C)は突起部の軌跡を示す図である。非対称振動の作用の一例を示す図であり、(A-1)〜(A-3)は平面図，(B)は前記(A-2)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断した断面と回路を示す図，(C)は突起部の軌跡を示す図である。非対称振動の作用の一例を示す図であり、(A-1)〜(A-3)は平面図，(B)は前記(A-2)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断した断面と回路を示す図，(C)は突起部の軌跡を示す図である。前記実施例１の変形例を光軸方向から見た平面図である。前記図７を＃Ｆ−＃Ｆ線に沿って切断した断面図であり、(A)は鏡筒が上へ移動した状態，(B)は移動前の状態，(C)は下へ移動した状態を示す図である。本発明の実施例２を光軸方向から見た平面図及び回路図である。前記図８を＃Ｇ−＃Ｇ線に沿って切断した端面図であり、(A)は鏡筒がｘ方向へ移動した状態，(B)は移動前の状態，(C)は−ｘ方向へ移動した状態を示すである。本発明の実施例３及びその変形例の平面及び回路を示す図である。本発明の実施例４と比較例の振動の機構を示す説明図である。前記実施例４の変形例と比較例の振動の機構を示す説明図である。本発明の実施例５を示す図であり、(A)は分解斜視図，(B)は平面図と回路図，(C)は前記(B)を矢印Ｆ１４方向から見た側面図である。本発明の実施例６を示す図であり、(A)は平面図と回路図，(B)は前記(A)を矢印Ｆ１５ａ方向から見た側面図，(C)は前記(A)を矢印Ｆ１５ｂから見た側面図である。本発明の実施例７を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を＃Ｉ−＃Ｉ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は前記(A)を＃Ｊ−＃Ｊ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。背景技術の一例を示す図である。背景技術の一例を示す図である。背景技術の一例を示す図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：駆動装置
１２：振動板
１４：突起部
１４Ａ：先端
１６：圧電素子
１８：圧電体
２０，２２Ａ，２２Ｂ：駆動電極
２４：分割ライン
２８：駆動電源
３０：通路
３４：鏡筒
３４Ａ,３４Ｂ：凸部
３６：レンズ
３８：ガイド
４０：スリット（ないし溝）
４２：内面
４４：バネ
４６：インピーダンス素子
４８Ａ，４８Ｂ：スイッチ
５０：駆動装置
５２：鏡筒
５４：把持部
６０：ロータ
６２：軸
７０：駆動装置
８０：回転モータ
８２：振動板
８４：突起部
８６：圧電素子
８８：圧電体
９０，９２Ａ〜９２Ｆ：駆動電極
９４：分割ライン
９６：支持部
１００：ロータ
１０２：軸
１０４：駆動電源
１２０：回転モータ
１２２：振動板
１２４：突起部
１２６：圧電素子
１２８：圧電体
１３０，１３２Ａ〜１３２Ｄ：駆動電極
１３４：支持部
１５０：回転モータ
１５２：振動板
１５４：突起部
１５６：圧電素子
１５８：圧電体
１６０，１６２Ａ，１６２Ｂ：駆動電極
１６４：ロータ
１６６：支持部

Claims

圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、前記圧電層を挟んで対向する一対の駆動電極を設けた圧電素子と、
前記圧電層を複数領域に分割するライン上に設けられており、被駆動体と接触する突起と、
前記圧電素子が主面に貼り合わせられる振動板と、
を備えた駆動装置の駆動電極のうち、
一方の分割領域の駆動電極間に駆動信号を入力するとともに、他方の分割領域の駆動電極間にインピーダンス素子を接続したことを特徴とする駆動装置の駆動方法。
圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、前記圧電層を挟んで対向する一対の駆動電極を備えた圧電素子，
前記圧電層を複数領域に分割するライン上に設けられており、被駆動体と接触する突起，
前記圧電素子が主面に貼り合わせられる振動板，
を備えるとともに、
前記駆動電極のうち、一方の分割領域の駆動電極間に駆動信号を入力するとともに、他方の分割領域の駆動電極間にインピーダンス素子が接続されたことを特徴とする駆動装置。
前記突起を、前記被駆動体に対して付勢配置したことを特徴とする請求項２記載の駆動装置。