WO2016002917A1 - 振動型アクチュエータ、レンズ鏡筒、撮像装置及び自動ステージ - Google Patents

振動型アクチュエータ、レンズ鏡筒、撮像装置及び自動ステージ Download PDF

Info

Publication number
WO2016002917A1
WO2016002917A1 PCT/JP2015/069218 JP2015069218W WO2016002917A1 WO 2016002917 A1 WO2016002917 A1 WO 2016002917A1 JP 2015069218 W JP2015069218 W JP 2015069218W WO 2016002917 A1 WO2016002917 A1 WO 2016002917A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vibrator
type actuator
vibration type
pressurizing
driven body
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/069218
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
関　裕之
Original Assignee
キヤノン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by キヤノン株式会社 filed Critical キヤノン株式会社
Publication of WO2016002917A1 publication Critical patent/WO2016002917A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction

Definitions

  • the present invention relates to a vibration type actuator, a lens barrel having a vibration type actuator, an imaging device, and an automatic stage.
  • a predetermined vibration mode is excited in a vibrator formed by joining an electro-mechanical energy conversion element such as a piezoelectric element to an elastic body such as a metal to cause an elliptical motion on the surface of the elastic body and contact the elastic body.
  • a vibration type actuator for driving a driven body is known.
  • the vibration type actuator is also called an ultrasonic motor or a vibration wave motor, and various structures have been proposed. For example, as an actuator for rotationally driving a lens barrel such as a camera, a ring-shaped ultrasonic motor, a rod-shaped rotary ultrasonic motor, or a rotary ultrasonic motor having a plurality of chip-shaped vibrators arranged on the circumference Various types of structures have been proposed.
  • Vibrating actuators such as ultrasonic motors that use vibrators have features that output torque per unit volume is larger than electromagnetic motors, and can be reduced gearless (direct drive), thus reducing size It is suitable for driving sources such as lens barrels that are becoming lighter.
  • the vibration-type actuators that combine chip-shaped vibrators have the advantage of being able to achieve both space saving and low cost, as well as high design flexibility with respect to the dimensions and shape of the applied lens barrel, etc. There are benefits.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose vibration type actuators that combine chip-shaped vibrators.
  • Patent Document 1 there are two contact portions on one surface, each contact portion generates an elliptical vibration, and contacts (pressurizing contact) with the contact portion of the vibrator.
  • An ultrasonic motor having a rotor (driven body) driven by elliptical vibration is described.
  • a support shaft is provided at a portion that becomes a node of vibration when vibration is excited in the vibrator, and the vibrator is pressed against the rotor by a pressure spring through the support shaft. The part is brought into contact with the rotor, so that the rotor can be friction driven by the contact part.
  • a guide groove extending in the pressurizing direction is provided in the housing so that the pressurizing spring bends and the vibrator can move in the pressurizing direction when the rotor is friction driven, and the support provided on the vibrator is provided.
  • the shaft is fitted in the guide groove.
  • Patent Document 2 includes a rectangular vibrator having at least one vibration node, a support member that is fixed in the vicinity of the joint of the vibrator and supports the vibrator, and a rotor that is rotatably disposed.
  • An ultrasonic motor is described.
  • a support member is formed by bending a part of a ring-shaped base in a direction in which pressure is applied to the rotor to form a cantilever, and the vibrator is disposed at the end of the support member. Yes.
  • a function as a pressure spring that urges the applied pressure between the rotor and the vibrator is imparted to the support member.
  • JP 2006-158053 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-235062
  • the support rigidity of the vibrator is set small so that the vibrator can easily follow the contact surface of the rotor. Therefore, when the driving of the ultrasonic motor is stopped, the vibrator and the rotor can be stably maintained in a good contact state.
  • the vibrator is driven in the driving direction (the contact portion of the vibrator and the rotor) by the frictional driving force exerted on the contact surface of the rotor and the support reaction force generated in the support section of the vibrator. A moment that tilts in the direction in which the relative position of the contact portion changes) is generated. Therefore, when the support rigidity of the vibrator is small, the vibrator easily tilts with respect to the frictional sliding surface of the rotor due to a moment that tilts the vibrator in the driving direction. As a result, an operation sound (abnormal sound) called output reduction or squealing occurs.
  • the ultrasonic motor described in Patent Document 1 has a structure in which a support shaft fixed to a vibrator and the vibrator are integrated into a guide groove provided in the housing.
  • this structure there is a backlash corresponding to the dimensional tolerance between the support shaft and the guide groove, which reduces the positioning accuracy of the vibrator, and thus reduces the controllability of the ultrasonic motor.
  • An object of the present invention is to provide a vibration type actuator that can stably hold the posture of a vibrator with respect to a driven body and can maintain high positioning accuracy of the vibrator.
  • the vibration-type actuator includes an electro-mechanical energy conversion element, a vibrator having an elastic body to which the electro-mechanical energy conversion element is bonded, and a target that comes into contact with a drive unit provided in the vibrator.
  • the vibrator and the driven body are configured such that a relative position between the vibrator and the driven body is changed by vibration excited by the vibrator, and the relative position is changed.
  • the posture of the vibrator is configured to follow the pressing member rather than the driven body. It is characterized by.
  • Another vibration type actuator according to the present invention is applied to an electro-mechanical energy conversion element, a vibrator having an elastic body to which the electro-mechanical energy conversion element is joined, and a drive unit provided in the vibrator.
  • a pressurizing unit having a driven body to be in contact with and a pressurizing member for supporting the vibrator; and pressing the vibrator against the driven body by pressing the pressurizing member against the vibrator.
  • the vibrator and the driven body are configured such that a relative position between the vibrator and the driven body is changed by vibration excited by the vibrator, and the pressure member is One or a plurality of parts that contact the vibrator, the vibrator includes one or a plurality of parts that contact the driven body, and the pressurizing unit drives the vibrator When viewed from the direction of pressure applied to the body, Of the region where the pressure member is in contact with the vibrator or the region formed by connecting the plurality of portions where the pressure member is in contact with the vibrator (in one case, the region), the region having the largest area is the first.
  • the region having the largest value is the second region
  • the first region is larger than the second region
  • the first region and the second region include the vibrator and the driven body. In order not to rotate, at least a part overlaps when viewed from the pressurizing direction.
  • Still another vibration actuator includes an electro-mechanical energy conversion element, a vibrator having an elastic body to which the electro-mechanical energy conversion element is joined, and a drive unit provided in the vibrator.
  • a pressure member that has a driven body that abuts and a pressure member that supports the vibrator, and presses the vibrator against the driven body by pressing the pressure member against the vibrator;
  • the vibrator and the driven body are configured such that a relative position between the vibrator and the driven body is changed by vibration excited by the vibrator, and the vibrator is A surface of a portion where the vibrator receives a force from the pressurizing means when supported by the pressurizing means without coming into contact with the driven body is a first surface, and the vibrator is the pressurizing means.
  • the surface of the portion where the vibrator receives a force from the driven body is the second surface, and when a force perpendicular to the first surface is applied to the second surface, it acts on the first surface.
  • the sum of absolute values of rotational moments about the centroid of the second surface due to the reaction force is defined as the first moment, and the force and magnitude perpendicular to the first surface are equal to and perpendicular to the second surface.
  • the sum of absolute values of rotational moments about the centroid of the first surface due to the reaction force acting on the second surface when a large force is applied to the first surface is defined as the second moment.
  • the vibrator, the driven body, and the pressurizing means are in a plane including a direction in which the relative position changes and a pressurizing direction in which the pressurizing means presses the vibrator against the driven body.
  • the first moment is configured to be larger than the second moment.
  • the vibrator can be accurately positioned with respect to the frictional sliding surface of the rotor and can be firmly held while keeping the support rigidity of the vibrator large.
  • the vibrator can be stably held even when an external force or an impact force at the time of reversal is applied when the vibration actuator is driven, and a stable drive characteristic (output characteristic) can be obtained.
  • FIG. 1A It is a top view which shows schematic structure of the vibration type actuator which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is a front view which shows schematic structure of the drive unit which comprises the vibration type actuator of FIG. 1A. It is sectional drawing corresponding to FIG. 1B. It is a top view (plan view) showing a structure of a vibrator constituting the drive unit of FIGS. 1B and 1C. It is a side view corresponding to FIG. 2A. It is a front view corresponding to FIG. 2A. It is a 1st schematic diagram explaining the rotational moment of the vibrator
  • FIG. 1A It is a perspective view which shows the structure of the supporting member which comprises the drive unit of FIG. 1B and 1C. It is a front view which shows the state which attached the vibrator
  • 1B is a top view (plan view) schematically showing a state in which a conventional method is applied as a pressurizing method for pressing a vibrator against a rotor in the vibration type actuator of FIG. 1A.
  • FIG. It is a side view corresponding to the top view of FIG. 5A. It is a front view corresponding to the top view of FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a state in which a good contact state between the convex portion of the vibrator and the rotor cannot be obtained in the pressurization method of FIG. 5.
  • FIG. 6B is a first side view corresponding to the top view of FIG. 6A.
  • FIG. 6B is a second side view corresponding to the top view of FIG. 6A.
  • It is a front view which shows schematic structure of the drive unit which comprises the vibration type actuator which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 7B is a top view (plan view) schematically showing the contact state of the pressure member with the vibrator in the drive unit of FIG. 7A.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining the relationship between the contact region where the pressure member contacts the vibrator and the structure of the vibrator in the drive unit of FIG. 7A.
  • FIG. 7B is a side view showing a state where the pressing member presses the vibrator against the rotor in an ideal state in the drive unit of FIG. 7A.
  • FIG. 7B is a side view schematically showing the contact state between the vibrator and the rotor when it is assumed that the pressure member and the rotor are not installed in parallel in the drive unit of FIG. 7A.
  • FIG. 9A It is a perspective view which shows the structure of the supporting member shown to FIG. 9A. It is a front view which shows schematic structure of the drive unit which comprises the vibration type actuator which concerns on 4th Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the drive unit of FIG. 10A. It is a front view which shows the partial structure of the pressurization member which comprises the vibration type actuator which concerns on 5th Embodiment of this invention. It is a top view which shows schematic structure of the vibrator
  • FIG. 12A It is a top view which shows schematic structure of the vibration type actuator which concerns on 6th Embodiment of this invention. It is a front view corresponding to FIG. 12A It is a top view which shows schematic structure of the vibration type actuator which concerns on 7th Embodiment of this invention. It is a front view corresponding to FIG. 13A. It is a fragmentary sectional view corresponding to FIG. 13A. It is a top view which shows schematic structure of an imaging device provided with the vibration type actuator which concerns on embodiment of this invention. It is an appearance perspective view of a microscope which has an XY stage provided with a vibration type actuator concerning an embodiment of the present invention.
  • the posture of the member A follows the member C from the member B means “when the surface of the member B and the member C facing the member A is non-parallel, the member A is more than the member B. “To be in a posture along the inclination of C” or “When member B and member C move by the same amount, member A takes a posture that is more strongly influenced by member C than member B”.
  • FIG. 1A is a plan view (top view) showing the overall structure of the vibration type actuator 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a front view showing a schematic structure of the drive unit 200 constituting the vibration type actuator 100
  • FIG. 1C is a cross-sectional view showing a schematic structure of the drive unit 200.
  • the front view of FIG. 1B shows a schematic structure of the drive unit 200 when the inner diameter side is viewed from the outer diameter side of the vibration type actuator 100 shown in FIG. 1A, and the cross-sectional view of FIG. 1C is shown in FIG. It is sectional drawing in arrow LL.
  • the vibration type actuator 100 includes a cylindrical fixing member 8, a rotor 4 that is an annular driven body, and a plurality of balls 7 disposed between the fixing member 8 and the rotor 4.
  • the fixing member 8 includes a cylindrical main body 8a, and a flange portion 8b that is formed integrally with the main body 8a so as to protrude to the outer diameter side of the main body 8a.
  • a V-groove is formed in a surface of the flange portion 8b facing the rotor 4 so as to be concentric with the main body 8a, and a surface of the rotor 4 facing the flange portion 8b is also formed in the V-shaped portion 8b.
  • a V-groove is formed at a position facing the groove (see FIG. 1C).
  • the plurality of balls 7 are sandwiched between the flange portion 8 b and the V groove of the rotor 4 at substantially equal intervals in the circumferential direction of the V groove.
  • a bearing (ball bearing) in which the rotor 4 is rotatable (movable) relative to the fixed member 8 is configured.
  • the drive unit 200 of the vibration type actuator 100 includes a support member 6 that is fixed to the fixing member 8 with screws 11, a vibrator 3 that is joined to the support member 6, and a pressure that presses the vibrator 3 against the rotor 4.
  • the vibrator 3 includes a diaphragm 1 that is an elastic body that contacts a surface of the rotor 4 on which no V-groove is formed, and a piezoelectric element 2 that is an electro-mechanical energy conversion element that excites predetermined vibration on the diaphragm 1.
  • a flexible printed circuit board (not shown) that applies a predetermined alternating voltage (drive voltage) is attached to the piezoelectric element 2.
  • the support member 6 is fixed to the outer peripheral wall of the main body 8a of the fixing member 8 with a screw 11 in a state where the vibrator 3 is bonded.
  • the pressure mechanism includes a pressure spring 9, a spring holding member 10 that is fixed to the main body 8a of the fixing member 8 and holds the pressure spring 9, and between the pressure spring 9 and the piezoelectric element 2 (vibrator 3). And a pressurizing member 5 disposed on the surface. The pressure member 5 presses the vibrator 3 against the rotor 4 by the biasing force of the pressure spring 9.
  • the diaphragm 1 constituting the vibrator 3 includes, for example, a rectangular diaphragm main body 1a and a diaphragm arm 1b extending from the end of the diaphragm main body 1a in the longitudinal direction of the diaphragm main body 1a.
  • the diaphragm 1 is formed, for example, by punching a metal thin plate or the like.
  • the two diaphragm arm portions 1b of the diaphragm 1 are joined to the two support arm portions 6c provided on the support member 6 by spot welding or the like.
  • a piezoelectric element 2 is bonded to one surface (upper surface) of the diaphragm main body 1a by adhesion or the like, and bosses 1c are provided at two locations on the other surface (lower surface) of the diaphragm main body 1a. Yes.
  • a convex portion 1 d that is a contact portion with the rotor 4 and serves as a drive portion that drives the rotor 4 is provided.
  • the two convex portions 1d are in contact with the surface (friction sliding surface) on which the V-groove of the rotor 4 is not formed by the urging force of the pressurizing mechanism (see FIG. 1B).
  • a flexible printed board (not shown) is bonded to the piezoelectric element 2 by adhesion or the like.
  • an alternating voltage is applied from the power source to the piezoelectric element 2 through the flexible printed circuit board, two different standing wave vibrations are excited by the vibrator 3, thereby exciting an elliptical vibration at the convex portion 1 d of the diaphragm 1.
  • the rotor 4 in contact with the convex portion 1d is frictionally driven by the elliptical vibration of the convex portion 1d, and the relative position between the contact portion of the vibrator 3 and the contact portion of the rotor 4 is changed (hereinafter referred to as “drive direction”). ").
  • this driving direction is a direction connecting the two convex portions 1d to the vibrator 3, and the fixing member 8 is fixed to an external member (not shown) and does not move. Therefore, in the following description, it is assumed that the rotor 4 is rotationally driven with respect to the vibrator 3 whose position with respect to the fixing member 8 does not change.
  • 3A and 3B are a first schematic diagram and a second schematic diagram, respectively, for explaining the rotational moment of the vibrator 3.
  • the region having the largest area on the surface perpendicular to the pressurizing direction is shown in FIG. 3A. As shown, the first region S1.
  • FIG. 1B and FIG. 1C by removing the member above the pressure member 5 and the support member 6, a state where the vibrator 3 is supported by the rotor 4 without contacting the pressure mechanism is obtained.
  • a surface of a portion of the vibrator 3 supported by the rotor 4 at this time is a second surface.
  • FIG. 3B a region having the largest area on the surface perpendicular to the pressing direction is shown in FIG. 3B. In this way, the second region S2.
  • a sum of absolute values of rotational moments about the centroid G1 of the first region S1 due to the reaction force fb is defined as a second moment.
  • the area of the first region S1 is larger than the area of the second region S2, and the first region S1 and the second region S2 are pressed in the pressing direction so that the vibrator 3 and the rotor 4 do not rotate. When seen from, at least partly overlaps.
  • the first region S1 is considered to be substantially the same as the outer shape of the upper surface of the piezoelectric element 2.
  • the second region S2 has the outermost shape (outer shape) including the tip surfaces of the two convex portions 1d where the region formed by connecting the tip surfaces of the two convex portions 1d that are separated from each other is the largest.
  • the centroid is defined as centroid G2.
  • the vibrator 3, the rotor 4, and the pressurizing mechanism are configured such that the first moment is larger than the second moment in a plane perpendicular to the driving direction.
  • This is due to the following reason. That is, when the vibration actuator 100 is driven, the vibrator 3 and the rotor 4 (driven body) come into contact with each other to transmit the driving force, so that a force in the driving direction is applied to the contact portion of the vibrator 3 with respect to the rotor 4. . Then, a rotational moment about the direction orthogonal to the driving direction is likely to be generated in the vibrator 3.
  • the first moment is smaller than the second moment, and the pressure mechanism side is configured to follow the contact portion with the driven body. Therefore, FIGS. 5A to 5C and FIGS. 6A to 6C are used. As will be described later with reference to, the contact state between the vibrator and the driven body may become unstable.
  • the first moment is made larger than the second moment to suppress the vibrator 3 from rotating by the pressurizing mechanism. That is, the posture of the vibrator 3 around the axis orthogonal to the drive direction follows the pressure mechanism side of the rotor 4 (driven body) in the plane including the drive direction and the pressure direction by the pressure mechanism. Thereby, it is possible to avoid the unstable contact state between the vibrator 3 and the rotor 4 and to drive the vibration actuator 100 stably.
  • the first region S1 and the second region S2 are larger than the second region S2 when viewed from the pressurizing direction. Further, the first region S1 and the second region S2 overlap at least partially when viewed from the pressurizing direction so that the vibrator 3 and the rotor 4 do not rotate. Thereby, the posture of the vibrator 3 around the axis orthogonal to the drive direction follows the pressure mechanism side of the rotor 4 (driven body) in the plane including the drive direction and the pressure direction by the pressure mechanism.
  • the vibrator 3, the rotor 4, and the pressing member 5 are configured such that the center of the second region S2 is located inside the first region S1 when viewed from the pressing direction. Details will be described later in conjunction with the description of FIGS. 5A to 5C and FIGS. 6A to 6C.
  • the first moment is the second moment even in the case of a rotational moment about the direction orthogonal to the pressurizing direction by the pressurizing mechanism and the direction orthogonal to the driving direction. It is desirable to make it larger.
  • the first region S1 is larger than the second region S2 when viewed from the pressing direction on the surface orthogonal to the pressing direction by the pressing mechanism, and the first region S1 and the second region S2 are In order to prevent the vibrator 3 and the rotor 4 from rotating, it is desirable that at least part of them overlap when viewed from the pressurizing direction. Thereby, rotation of the vibrator 3 can be suppressed by the pressurizing mechanism.
  • the second region S2 is inside the first region S1 when viewed from the pressurizing direction, the rotation of the vibrator 3 can be suppressed by the pressurizing mechanism.
  • FIG. 4A is a perspective view showing the structure of the support member 6, and FIG. 4B is a front view showing a state where the vibrator 3 is attached to the support member 6.
  • the support member 6 has a substantially L-shaped cross section, and can be manufactured by, for example, pressing a metal plate.
  • the support member 6 has an attachment portion 6a for attachment to the fixing member 8, and a support portion 6b bent at about 90 ° from the attachment portion 6a.
  • a screw hole 6d (attachment hole) for attaching the support member 6 to the fixing member 8 with screws 11 is provided in the attachment portion 6a.
  • the support portion 6b At the end portion of the support portion 6b that is substantially parallel to the friction sliding surface of the rotor 4, two support arm portions 6c that are joined to the diaphragm arm portion 1b are provided.
  • the two diaphragm arm portions 1b of the diaphragm 1 are joined to the two support arm portions 6c by spot welding or the like.
  • the support portion 6b has a low rigidity in the direction of arrow A, which is a pressing direction for pressing the convex portion 1d against the rotor 4, and is designed to be relatively easily deformable.
  • the vibrator 3 is pressed against the rotor 4.
  • the pressure does not change significantly.
  • the support portion 6b has a large rigidity in the direction B connecting the two convex portions 1d and the rotation direction of the rotor 4, and is not easily deformed. Therefore, it is possible to avoid a decrease in positioning accuracy of the vibrator 3 due to a driving reaction force applied when the rotor 4 is driven and a reaction force (impact force) applied when the rotation direction of the rotor 4 is reversed.
  • the tip surface (contact surface with the rotor 4) of the convex portion 1d provided on the boss portion 1c of the diaphragm 1 has an extremely small area.
  • it is designed to have a circular shape of about ⁇ 1 mm. This is derived from the driving principle of the vibrator 3 in which an elliptical vibration is generated in the convex portion 1d which is a part of the vibrator 3 by combining two different standing wave vibrations.
  • the standing wave vibration has a different amplitude and vibration direction depending on the position (location) in the vibrator 3, and therefore, when the standing wave of two different vibration modes is synthesized to generate an elliptical vibration, A region having the same direction is limited to a narrow range. Therefore, if the area of the front end surface of the convex portion 1d is increased and brought into contact with the rotor 4 at the same time, slippage occurs in the contact surface and drive efficiency is reduced. In order to avoid this problem, the convex portion 1d is configured to come into contact with the rotor 4 in a range where the transmission of the driving force can be appropriately performed and in the smallest possible area.
  • the front end surface of the convex portion 1d is a smooth surface that has been subjected to processing such as lapping in order to maintain a stable contact state with the friction sliding surface of the rotor 4, and the front ends of the two convex portions 1d.
  • the surfaces are designed to be coplanar.
  • the frictional sliding surface with the convex portion 1d of the rotor 4 is also smooth and is subjected to surface processing such as lapping so that the warpage is extremely small.
  • the tip surfaces of the two convex portions 1d are in contact with the frictional sliding surface of the rotor 4 uniformly. Realizing the state is not easy. Therefore, conventionally, the two protrusions 1 d are brought into contact with the rotor 4 by pressing the vibrator 3 against the rotor 4.
  • FIG. 5A, FIG. 5B and FIG. 5C are a top view (plan view), a side view and a front view, respectively, schematically showing a state where a conventional method is applied as a method of pressing the vibrator 3 against the rotor 4.
  • 5A to 5C the illustration of the rotor 4 is omitted.
  • the vibrator 3 can be swung between the Rx direction and the Ry direction by applying point pressure to the central point P1 of the diaphragm 1 in the X direction (longitudinal direction) and the Y direction (short direction).
  • the two convex portions 1d are configured to follow the frictional sliding surface of the rotor 4.
  • FIG. 6A is a top view (plan view) schematically showing a state in which a good contact state of the protrusion 1d with the rotor 4 cannot be obtained. Since the state when viewed from the upper surface side is equivalent to the state of FIG. 5A, FIG. 6A is the same as FIG. 5A here. 6B and 6C are respectively a first side view and a second side view corresponding to FIG. 6A. As shown in FIG.
  • the concentrated load F2 is applied to a position shifted by ⁇ X1 from the center point P1 in the X direction, the vibrator 3 easily tilts in the Rx1 direction, and the convex portion 1d is good with respect to the rotor 4. A contact state cannot be obtained.
  • the concentrated load F3 is applied to the center point P1.
  • the vibrator 3 is easily inclined in the Rx ⁇ direction. Therefore, a good contact state of the convex portion 1d with the rotor 4 cannot be obtained.
  • the support rigidity for holding the posture of the vibrator 3 when the frictional driving force acts on the contact surface of the rotor 4 is very small. For this reason, the vibrator 3 easily tilts or falls with respect to the frictional sliding surface of the rotor 4, so that the contact state between the convex portion 1d and the rotor 4 becomes unstable, and as a result, the output decreases. End up.
  • the upper surface of the vibrator 3 (upper surface of the piezoelectric element 2) is surface-added with the lower surface (contact portion) of the pressing member 5 arranged in parallel with the rotor 4.
  • a structure is adopted in which the posture of the vibrator 3 is stabilized by following the lower surface of the pressure member 5 by applying pressure. Below, the advantage of this structure is demonstrated.
  • each vibrator 3 is arranged at equal intervals on the circumference of the rotor 4 which is a single member, and the upper surface of each vibrator 3 (opposite to the convex portion 1d).
  • the pressure member 5 which is an annular single member is disposed so as to abut on the upper surface of the piezoelectric element 2 on the side.
  • the pressed member 5 is parallel to the frictional sliding surface of the rotor 4.
  • the pressurizing member 5 is made of a material such as a resin so as not to prevent the vibration excited by the vibrator 3 in a state of being in contact with the entire upper surface of the piezoelectric element 2.
  • the convex portion 1d is applied from the entire upper surface of the piezoelectric element 2 having substantially the same area as the diaphragm main body portion 1a of the diaphragm 1.
  • the pressure abuts against the frictional sliding surface of the rotor 4.
  • the posture of the vibrator 3 is stabilized by being regulated so that the upper surface of the piezoelectric element 2 follows the contact surface with the pressing member 5.
  • the vibrator 3 can be maintained in a state parallel to the frictional sliding surface of the rotor 4, and the support rigidity in the Rx direction and the Ry direction shown in FIG. 5 can be increased.
  • the rotor 4 is described as rotating.
  • the present invention is not limited to this.
  • the rotor 4 is fixed to an external member and the fixing member 8 provided with the vibrator 3 is rotated.
  • the vibration type actuator 100 is configured to include the three vibrators 3, the configuration is not limited thereto, and may be configured to include one or a plurality of vibrators 3.
  • the vibration type actuator according to the second embodiment uses a pressure member 15 described below instead of the pressure member 5 constituting the vibration type actuator 100. Is different.
  • the components of the vibration type actuator according to the second embodiment other than the pressure member 15 are the same as the components of the vibration type actuator 100. Therefore, in the following description, it demonstrates centering on the effect obtained by using the structure of the pressurization member 15, and the pressurization member 15, and abbreviate
  • FIG. 7A is a front view showing a schematic structure of a drive unit 200A constituting the vibration type actuator according to the second embodiment of the present invention, and is drawn from the same viewpoint as FIG. 1B.
  • FIG. 7B is a top view (plan view) schematically showing a contact state of the pressing member 15 with respect to the vibrator 3.
  • protrusions 15 a that abut on the piezoelectric element 2 in the contact area A (shaded area) at the longitudinal end of the piezoelectric element 2 are formed in a portion of the pressure member 15 that faces the vibrator 3. Since the three drive units 200A are arranged with respect to the pressure member 15 (see FIG. 1A), the protrusions 15a are provided at six locations in the entire pressure member 15. Thus, by making the contact area between the vibrator 3 and the pressure member 15 as small as possible, it is possible to prevent the vibration of the vibrator 3 from being hindered by the material constituting the pressure member 15.
  • the portion where the convex portion 1d of the vibrator 3 is in contact with the rotor 4 has a structure that is located inside the contact region A, which is the portion where the pressing member 5 contacts the vibrator 3, in the driving direction. .
  • the posture of the vibrator 3 when the vibrator 3 is pressed against the rotor 4 can be set to a more stable posture.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a state where the vibrator 3 is pressed against the rotor 4 in the drive unit 200A.
  • FIG. 8A is a top view similar to FIG. 7B, and is a diagram for explaining the relationship between the contact region A where the pressing member 15 contacts the vibrator 3 and the structure of the vibrator 3.
  • FIG. 8B is a side view showing a state where the pressing member 15 presses the vibrator 3 against the rotor 4 in an ideal state.
  • FIG. 8C is a side view schematically showing a contact state between the vibrator 3 and the rotor 4 when it is assumed that the pressure member 15 and the rotor 4 are not installed in parallel.
  • the outermost contour (first region) is defined as a pressure application region B.
  • the pressure application region B is a region where the pressure applied from the pressure member 15 by the pressure spring 9 acts on the vibrator 3.
  • the outermost contour (second region), which is the region having the largest area among the regions formed by connecting the contact portions with the rotor 4 in the convex portion 1 d of the vibrator 3, is defined as the drive contact region C.
  • the first area is set to be larger than the second area, and as a more preferable form, the drive contact area C is set to be located inside the pressurizing action area B. ing.
  • the pressure W is larger when the width W2 of the pressure application region B is larger than the width W1 of the drive contact region C and the pressure applied by the pressure spring 9 is applied.
  • the shape design is made so that the action area B completely encompasses the drive contact area C.
  • the vibrator 3 When the vibrator 3 is sandwiched between two members (the rotor 4 and the pressure member 15) and the posture is determined, the contact area with the side to which the posture of the vibrator 3 is to be copied is widened and viewed from the pressure direction. So that the contact area on the other side is completely included. Thereby, the vibrator 3 can be made to follow the intended surface.
  • the pressurizing action region B When viewed in a plan view, the pressurizing action region B is set so as to completely include the driving contact region C as shown in FIG. 8A.
  • the vibrator 3 is in contact with the rotor 4 at two circular positions (tip surfaces of the convex portions 1d at two positions). It is not limited. Further, the number and shape of the contact surfaces of the pressing member 15 with respect to the vibrator 3 may be any as long as the relationship between the pressurizing action region B and the driving contact region C is established, and is limited to the above configuration. It is not a thing.
  • the vibration type actuator according to the third embodiment is different from the vibration type actuator 100 according to the first embodiment in that a support member 16 described below is used instead of the support member 6 constituting the vibration type actuator 100. ing.
  • the constituent elements of the vibration type actuator according to the third embodiment other than the support member 16 are the same as the constituent elements of the vibration type actuator 100. Therefore, hereinafter, the description will be focused on the structure of the support member 16 and the effects obtained by using the support member 16, and description of the common components already described will be omitted.
  • FIG. 9A is a front view showing a state in which the vibrator 3 is joined to the support member 16 constituting the vibration type actuator according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 9B is a perspective view showing the structure of the support member 16. It is.
  • the support member 16 includes an attachment portion 16a, a support portion 16b, a support arm portion 16c, and a screw hole 16d, which are respectively the attachment portion 6a, the support portion 6b, and the support arm of the support member 6 described in the first embodiment. It corresponds to the part 6c and the screw hole 6d.
  • the difference between the support member 16 and the support member 6 used in the first embodiment is the shape of a screw hole for attachment to the fixing member 8.
  • the screw hole 6 d of the support member 6 is a round hole
  • the screw hole 16 d of the support member 16 is a long hole that is long in a direction parallel to the direction in which the vibrator 3 is pressed against the rotor 4. Accordingly, when the vibrator 3 integrally joined to the support member 16 is assembled and fixed in the drive unit, the position of the vibrator 3 can be adjusted in a direction in which the vibrator 3 is pressed against the rotor 4.
  • the thickness of the rotor 4 varies, the position error of the screw hole 6 d of the support member 6, the position error of the screw hole provided in the fixing member 8, etc. "). Therefore, in the vibration type actuator 100, when the vibrator 3 is incorporated into the drive unit 200, there is a possibility that the assembling position of the vibrator 3 with respect to the friction surface of the rotor 4 may vary due to dimensional variations. Therefore, in the first embodiment, the support portion 6b of the support member 6 is designed to bend and absorb the dimensional variation so that the applied pressure that presses the vibrator 3 against the rotor 4 is not affected. On the other hand, the third embodiment aims to eliminate the influence of dimensional variations as much as possible.
  • the assembly of the drive unit using the support member 16 is performed as follows. First, a predetermined number of balls 7 are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction in the V groove formed in the flange portion 8 b of the fixing member 8, and the rotor 4 is arranged so that the balls 7 come into contact with the V groove formed in the rotor 4. Put it on.
  • the vibrator 3 and the support member 16 are joined in advance by welding or the like, and the vibrator 3 and the support member 16 are installed so that the front end surface of the convex portion 1 d of the vibrator 3 is in contact with the friction surface of the rotor 4. At this time, the support member 16 is roughly aligned and temporarily fixed with the screw 11.
  • the pressure member 5 is placed on the upper surface of the piezoelectric element 2 of the vibrator 3, and the pressure spring 9 and the spring holding member 10 are installed to apply pressure to the vibrator 3.
  • the screw 11 temporarily fixed is loosened, and the position of the support member 16 is readjusted so that the support member 16 (support portion 16b) is not bent. Then, the screw 11 is retightened to firmly fix the support member 16.
  • the vibration type actuator according to the fourth embodiment is different from the vibration type actuator 100 according to the first embodiment in that the vibration type actuator 100 includes an insulating member 12 described below which is not included in the vibration type actuator 100.
  • the components of the vibration type actuator according to the fourth embodiment other than the insulating member 12 are the same as those of the vibration type actuator 100. Therefore, hereinafter, the description will be focused on the structure of the insulating member 12 and the effects obtained by using the insulating member 12, and description of common components will be omitted.
  • FIG. 10A is a front view showing a schematic structure of a drive unit 200B constituting a vibration type actuator according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 10B is a cross-sectional view of the drive unit 200B.
  • the drive unit 200B has an insulating member 12 disposed between the vibrator 3 and the pressure member 5, and the other constituent members are the same as those of the drive unit 200 described in the first embodiment. is there.
  • the pressing member 5 made of resin or the like is in direct contact with the upper surface of the piezoelectric element 2 of the vibrator 3.
  • the fourth embodiment aims to enable the posture of the vibrator 3 to be maintained without impeding the vibration of the vibrator 3 without limiting the material constituting the pressure member 5. Therefore, the insulating member 12 is made of a material that can maintain a contact state without restricting the vibration of the vibrator 3, and specifically, felt, malt plane, or the like is used.
  • the elastic modulus in the thickness direction is an initial value (elastic modulus in a state before being incorporated in the drive unit 200B). Higher than. Therefore, the rigidity for supporting the vibrator 3 from the piezoelectric element 2 side can be increased. Thereby, even if the insulating member 12 is arranged, a holding structure that does not hinder the vibration of the vibrator 3 without impairing the posture holding ability of the vibrator 3 by the pressure member 5 can be realized.
  • the vibration type actuator according to the fifth embodiment differs from the vibration type actuator 100 according to the first embodiment in place of the pressure member 15 and the vibrator 3 of the vibration type actuator 100, and a pressure member 25 described below and The difference is that a vibrator 23 is provided.
  • the components of the vibration type actuator according to the fifth embodiment other than the pressure member 25 and the vibrator 23 are the same as the components of the vibration type actuator 100. Therefore, hereinafter, the structure of the pressure member 25 and the diaphragm 21 and the effects obtained by using the pressure member 25 and the vibrator 23 will be mainly described, and description of common components will be omitted.
  • FIG. 11A is a front view showing a partial structure of the pressure member 25 constituting the vibration type actuator according to the fifth embodiment of the present invention.
  • 11B, 11C, and 11D are a plan view, a side view, and a front view, respectively, showing a schematic structure of the vibrator 23 that constitutes the vibration type actuator according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the fifth embodiment is characterized in that a portion that restrains the posture of the vibrator 23 by the pressure member 25 is a node common to a plurality of vibration modes excited by the vibrator 23.
  • the diaphragm 21 constituting the vibrator 23 has a diaphragm main body 21a and a diaphragm arm 21b extending to the longitudinal end of the diaphragm main body 21a.
  • the vibrator 23 is designed such that the fifth-order out-of-plane bending vibration mode M1 and the second-order out-of-plane bending vibration mode M2 are excited. Therefore, the longitudinal length of the diaphragm body 21a is longer than the longitudinal length of the diaphragm body 1a of the diaphragm 1 described in the first embodiment, and the shape of the piezoelectric element 22 is also the diaphragm. In accordance with the shape of the main body 21a, the rectangular shape is set in plan view.
  • the vibrator 23 can be held so as to follow the pressure member 25 without affecting the vibration of the vibrator 23.
  • the vibration type actuator according to the present invention is embodied as a rotary drive device that rotates the rotor 4.
  • the vibration type actuators according to the sixth embodiment and the seventh embodiment described later are realized as a linear drive device that reciprocates the slider, which is a driven body, in a linear direction. .
  • the 12A and 12B are a plan view and a front view showing a schematic structure of a vibration type actuator 100A according to a sixth embodiment of the present invention, respectively.
  • the basic structure of the vibration type actuator 100A is the same as that of the first embodiment.
  • the fixing member 38 constituting the vibration type actuator 100 ⁇ / b> A has a bottom wall part 38 a and a side wall part 38 b, has a U-shaped cross section, and has a substantially rectangular parallelepiped shape that is long in the X direction that is the driving direction of the slider 34.
  • Each of the four vibrators 33 is joined to a support member 36 equivalent to the support member 6, and each of the four support members 36 is fixed to the side wall portion 38 b of the fixing member 38.
  • the vibrator 33 is equivalent to the vibrator 23 described in the fifth embodiment.
  • the slider 34 has a substantially rectangular parallelepiped shape that is long in the X direction, which is the driving direction, and is in contact with the bottom wall portion 38 a of the fixing member 38 via a plurality of balls 37.
  • Each of the plurality of balls 37 is sandwiched between V-grooves (not shown) extending in the X direction formed on the upper surface of the bottom wall portion 38a of the fixing member 38 and the surface of the slider 34 on the bottom wall portion 38a side. ing.
  • V-grooves not shown
  • the pressure spring 39 is held by the spring holding member 40 and abuts against the upper surface of the piezoelectric element 22 via the pressure member 35, thereby pressing the vibrator 33 against the slider 34.
  • the spring holding member 40 and the pressure spring 39 are not shown, and the spring holding member 40 and the pressure member 35 are indicated by broken lines.
  • the dimensions of the four vibrators 33 are controlled so as to be the same. Therefore, the pressure member 35 that is in contact with the piezoelectric element constituting the vibrator 33 is maintained in a state substantially parallel to the friction surface of the slider 34. Therefore, the vibrator 33 whose posture is constrained by the pressure member 35 can also maintain the posture parallel to the slider 34, thereby realizing a stable contact state and obtaining stable driving characteristics.
  • the vibration type actuator is configured by the four vibrators 33, the number of the vibrators 33 is not limited to this.
  • the vibration type actuator according to the seventh embodiment includes a pressure member 45 in which the shape of the pressure member 35 constituting the vibration type actuator 100A according to the sixth embodiment is changed.
  • the components of the vibration type actuator according to the seventh embodiment other than the pressure member 45 are the same as the components of the vibration type actuator 100A according to the sixth embodiment. Therefore, hereinafter, the description will be focused on the pressure member 45 and the effects obtained by using the pressure member 45, and the description of the common components will be omitted.
  • 13A, 13B, and 13C are a plan view, a front view, and a partial cross-sectional view showing a schematic structure of a vibration type actuator 100B according to a seventh embodiment of the present invention, respectively.
  • the pressing member 45 is provided with a protrusion 45 a serving as a contact portion with the vibrator 33.
  • One protrusion 45 a is provided for each transducer 33 so as to contact the vicinity of the center of the piezoelectric element of each transducer 33.
  • the protrusion 45 a has a short width in the X direction that is the driving direction of the slider 34, while it is almost the same as the width of the vibrator 33 in the Y direction that is the width direction of the vibrator 33 orthogonal to the X direction. Designed to dimensions.
  • the pressure application region in which the pressing member 45 abuts on the vibrator 33 to apply the pressure is in the vicinity of the center of the vibrator 33 in the driving direction (X direction) of the slider 34.
  • the pressure application region of the pressing member 45 is such that the convex portion of the vibrator 33 that contacts the slider 34 is perpendicular to both the driving direction of the slider 34 and the direction in which the vibrator 33 is pressed against the slider 34. It is wider than the area.
  • the posture of the vibrator 33 is restricted following the pressure member 45 only with respect to the inclination in the width direction (roll direction), but with respect to the inclination (pitching) in the driving direction, the slider 34 Has the freedom to follow the friction surface.
  • Such a structure is a vibration type actuator in which the driving reaction force applied to the vibrator 33 and the external force transmitted from the slider 34 are relatively small, and the influence of these forces is small in stabilizing the posture of the vibrator 33. It is very effective for this.
  • the structure of the pressing member 45 is not limited to the linear drive device as in the present embodiment, but can also be applied to the rotary drive device described in the first embodiment.
  • FIG. 14 is a top view illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus 80 according to the embodiment of the present invention.
  • the imaging device 80 includes a camera body 83 and a lens barrel 87.
  • the camera body 83 includes a power button 81 and an image sensor 82 that converts an optical image formed by the light passing through the lens barrel 87 into an electrical signal.
  • the lens barrel 87 includes a lens 84 and a vibration type actuator 85 having a drive unit 86.
  • the vibration type actuator 85 and the drive unit 86 are, for example, the vibration type actuator 100 and the drive unit 200 described in the first embodiment, respectively.
  • the lens barrel 87 can be replaced with the camera body 83 as an interchangeable lens, and a lens barrel 87 suitable for the subject to be photographed can be attached to the camera body 83.
  • the lens 84 is, for example, a zoom lens that changes the imaging angle of view, or a focus lens that focuses on the subject.
  • three (one not shown) drive units 86 drive a driven body (not shown), and the driven body drives a gear or a cam to hold the lens 84 (not shown). The holding member is moved in the optical axis direction. As a result, a highly reliable imaging device 80 capable of stable lens driving can be realized.
  • the driving unit 86 can also be used to drive an image blur correction lens for correcting image blur of an optical image formed on the image sensor 82.
  • the image blur correcting lens may be arbitrarily moved in each of two orthogonal directions within a plane orthogonal to the optical axis using two drive units 86.
  • the image sensor 82 may be arbitrarily moved in each of two orthogonal directions within a plane orthogonal to the optical axis.
  • FIG. 15 is an external perspective view of a microscope 90 having an automatic stage 96 according to the embodiment of the present invention.
  • the microscope 90 includes an image pickup unit 92 including an image pickup element and an optical system, and an automatic stage 96 having a stage 94 moved in the XY plane.
  • the automatic stage 96 includes at least two drive units that drive the stage 94 as a driven body. At least one drive unit is used for driving the stage 94 in the X direction, and at least one other drive unit is used for driving the stage 94 in the Y direction.
  • the object to be observed is placed on the stage 94 and an enlarged image is taken by the imaging unit 92.
  • the automatic stage 96 is driven to move the observation object in the X direction or the Y direction to move the observation object, thereby acquiring a large number of captured images.

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

振動型アクチュエータ１００は、圧電素子２と振動板１が接合されてなる振動子３と、振動子３を支持する支持部材６と、振動子３に当接して相対的に移動する被駆動体であるロータ４と、振動子３に当接する加圧部材５を有し、加圧部材５を振動子３に押し当てることで振動子３をロータ４に対して加圧する加圧機構とを備える。支持部材６に振動子３と接合される２カ所の支持腕部６ｃを、ロータ４の移動方向に対する剛性が大きく、且つ、加圧力が作用する方向に対する剛性は小さくなるように設け、加圧部材５が圧電素子２の所定の領域に当接することで振動子３の姿勢を加圧部材５に倣わせる構造とすることで、ロータ４に対する振動子３の姿勢を安定して保持し、振動子３の位置決め精度を高く維持する。

Description

振動型アクチュエータ、レンズ鏡筒、撮像装置及び自動ステージ
　本発明は、振動型アクチュエータと、振動型アクチュエータを有するレンズ鏡筒、撮像装置及び自動ステージに関する。
　圧電素子等の電気−機械エネルギ変換素子を金属等の弾性体に接合してなる振動子に所定の振動モードを励起して弾性体の表面に楕円運動を生ぜしめ、弾性体に当接させた被駆動体を駆動する振動型アクチュエータが知られている。振動型アクチュエータは、超音波モータ或いは振動波モータとも呼ばれており、種々の構造のものが提案されている。例えば、カメラ等のレンズ鏡筒を回転駆動するアクチュエータとして、リング形状の超音波モータや棒状の回転型超音波モータ、チップ形状の振動子を円周上に複数配置してなる回転型超音波モータ等、多種の構造のものが提案されている。
　振動子を用いた超音波モータ等の振動型アクチュエータは、電磁モータと比べて単位体積当たりの出力トルクが大きく、減速ギアレス化（ダイレクト駆動）が可能という特徴を有しており、よって、小型化と軽量化が進むレンズ鏡筒等の駆動源に適している。特に、チップ形状の振動子を組み合わせた振動型アクチュエータには、省スペース化とローコスト化を両立することができるというメリットや、適用されるレンズ鏡筒等の寸法や形状に対する設計自由度が高いというメリットがある。
　チップ形状の振動子を組み合わせた振動型アクチュエータが、例えば、特許文献１，２に開示されている。特許文献１には、一方の面に２カ所の接触部を有し、各接触部に楕円振動を発生させる振動子と、振動子の接触部に当接（加圧接触）し、接触部の楕円振動により駆動されるロータ（被駆動体）とを有する超音波モータが記載されている。この超音波モータでは、振動子に振動を励起したときに振動の節となる部分に支持軸を設け、この支持軸を介して加圧バネで振動子をロータに対して押し当てることにより、接触部をロータに当接させて、接触部によるロータの摩擦駆動を可能としている。また、ロータが摩擦駆動される際に加圧バネが撓んで振動子が加圧方向で動くことができるように、加圧方向に延在するガイド溝をハウジングに設け、振動子に設けた支持軸をガイド溝に嵌め込んでいる。また、ロータの接触面と振動子の接触部とが安定して接触することができるように、振動子を支持軸回りに回転可能に支持することで、ロータの接触面に倣って振動子が傾くことができる構造となっている。
　特許文献２には、振動の節を少なくとも１つ有する矩形状の振動子と、振動子の節部の近傍に固定されて振動子を支持する支持部材と、回転自在に配置されたロータとを有する超音波モータが記載されている。この超音波モータでは、リング状ベースの一部をロータに加圧力を作用させる方向に折り曲げて片持ち梁状とすることにより支持部材を形成し、振動子を支持部材の端部に配置している。こうして、ロータと振動子との間に加圧力を付勢する加圧バネとしての機能を、支持部材に付与している。
　上記特許文献１，２に記載された超音波モータでは、上述した振動子の支持構造を採用することにより、ロータの振動子との接触面の平面度が低い場合や支持部材とロータとの平行度が低い場合でも、各振動子とロータとの適切な接触状態を維持することができる。
特開２００６−１５８０５３号公報 特開平１１−２３５０６２号公報
　上記特許文献１，２に記載された振動子の支持構造では、振動子がロータの接触面に対して容易に倣うことができるように、振動子の支持剛性が小さく設定されている。そのため、超音波モータの駆動停止時に、振動子とロータとを良好な接触状態に安定して維持することができる。
　しかし、超音波モータの駆動時には、振動子がロータの接触面に及ぼす摩擦駆動力と振動子の支持部に発生する支持反力とにより、振動子を駆動方向（振動子の接触部とロータの接触部の相対位置が変化する方向）に傾かせるモーメントが生じる。したがって、振動子の支持剛性が小さいと、振動子を駆動方向に傾かせるモーメントにより、振動子がロータの摩擦摺動面に対して容易に傾いてしまう。その結果、出力の低下や鳴きと呼ばれる動作音（異音）の発生が生じてしまう。
　また、特許文献１に記載された超音波モータでは、振動子に固定された支持軸と振動子とが一体となって、ハウジングに設けられたガイド溝に填め込まれる構造となっている。この構造では、支持軸とガイド溝との寸法公差の分だけガタが生じ、これが振動子の位置決め精度を低下させ、ひいては、超音波モータの制御性を低下させる原因になる。
　本発明は、被駆動体に対する振動子の姿勢を安定して保持することができると共に、振動子の位置決め精度を高く維持することができる振動型アクチュエータを提供することを目的とする。
　本発明に係る振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子、及び、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、前記相対位置が変化する方向と前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向とを含む面において、前記振動子の姿勢が前記被駆動体よりも前記加圧部材に倣うように構成されていることを特徴とする。
　本発明に係る別の振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子、及び、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、前記加圧部材は、前記振動子と当接する１つ又は複数の部分を有し、前記振動子は、前記被駆動体と当接する１つ又は複数の部分を有し、前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向から見たときに、前記加圧部材が前記振動子に当接する領域又は前記加圧部材が前記振動子に当接する複数の部分を結んで形成される領域（１つの場合はその領域）のうち、面積が最も大きい領域を第１の領域とし、前記振動子が前記被駆動体に当接する領域又は前記振動子が前記被駆動体に当接する複数の部分を結んで形成される領域（１つの場合はその領域）のうち面積が最も大きい領域を第２の領域としたときに、前記第１の領域は前記第２の領域より大きく、前記第１の領域と前記第２の領域は、前記振動子及び前記被駆動体が回転しないように、前記加圧方向から見たときに少なくとも一部が重なっていることを特徴とする。
　本発明に係る更に別の振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子、及び、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、前記振動子が前記被駆動体と当接せずに前記加圧手段に支持されたときに、前記振動子が前記加圧手段から力を受ける部分の面を第１の面とし、前記振動子が前記加圧手段と当接せずに前記被駆動体に支持されたときに、前記振動子が前記被駆動体から力を受ける部分の面を第２の面とし、前記第１の面に垂直な力を前記第２の面に作用させたときに前記第１の面に働く反力による、前記第２の面の図心を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第１モーメントとし、前記第１の面に垂直な力と大きさが等しく前記第２の面に垂直な力を前記第１の面に作用させたときに前記第２の面に働く反力による、前記第１の面の図心を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第２モーメントとしたときに、前記相対位置が変化する方向と前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向とを含む面において、前記振動子、前記被駆動体及び前記加圧手段は、前記第１モーメントが前記第２モーメントより大きくなるように構成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、振動子の支持剛性を大きく保ちながら、振動子をロータの摩擦摺動面に対して正確に位置決めして、強固に保持することができる。これにより、振動型アクチュエータの駆動時に外力や反転時の衝撃力等が作用しても振動子を安定して保持することができ、ひいては安定した駆動特性（出力特性）を得ることができる。
本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構造を示す平面図である。 図１Ａの振動型アクチュエータを構成する駆動ユニットの概略構造を示す正面図である。 図１Ｂに対応する断面図である。 図１Ｂ，１Ｃの駆動ユニットを構成する振動子の構造を示す上面図（平面図）である。 図２Ａに対応する側面図である。 図２Ａに対応する正面図である。 図１Ａの振動型アクチュエータにおける振動子の回転モーメントを説明する第１の模式図である。 図１Ａの振動型アクチュエータにおける振動子の回転モーメントを説明する第２の模式図である。 図１Ｂ，１Ｃの駆動ユニットを構成する支持部材の構造を示す斜視図である。 図４Ａの支持部材に振動子を取り付けた状態を示す正面図である。 図１Ａの振動型アクチュエータにおいて、ロータに対して振動子を押し当てる加圧方法として従来方法を適用した状態を模式的に示す上面図（平面図）である。 図５Ａの上面図に対応する側面図である。 図５Ａの上面図に対応する正面図である。 図５の加圧方法において、振動子の凸部とロータとの良好な当接状態が得られなくなる状態を模式的に示す図である。 図６Ａの上面図に対応する第１の側面図である。 図６Ａの上面図に対応する第２の側面図である。 本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する駆動ユニットの概略構造を示す正面図である。 図７Ａの駆動ユニットにおける、振動子に対する加圧部材の当接状態を模式的に示す上面図（平面図）である。 図７Ａの駆動ユニットにおいて、加圧部材が振動子と接触する接触領域と振動子の構造との関係を説明する図である。 図７Ａの駆動ユニットにおいて、理想的な状態で加圧部材が振動子をロータに押し当てている状態を示す側面図である。 図７Ａの駆動ユニットにおいて、加圧部材とロータとが平行に設置されていない状態を仮定した場合の振動子とロータとの接触状態を模式的に示す側面図である。 本発明の第３実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する支持部材に振動子を接合した状態を示す正面図である。 図９Ａに示す支持部材の構造を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する駆動ユニットの概略構造を示す正面図である。 図１０Ａの駆動ユニットの断面図である。 本発明の第５実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する加圧部材の部分的な構造を示す正面図である。 本発明の第５実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動子の概略構造を示す平面図である。 図１１Ｂの平面図に対応する側面図である。 図１１Ｂの平面図に対応する正面図である。 本発明の第６実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構造を示す平面図である。 図１２Ａに対応する正面図である 本発明の第７実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構造を示す平面図である。 図１３Ａに対応する正面図である。 図１３Ａに対応する部分断面図である。 本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータを備える撮像装置の概略構成を示す上面図である。 本発明の実施形態に係る振動型アクチュエータを備えるＸ−Ｙステージを有する顕微鏡の外観斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態において「部材Ａの姿勢が部材Ｂより部材Ｃに倣う」とは、「部材Ｂと部材Ｃの部材Ａに対向する面が非平行の場合に、部材Ａが部材Ｂより部材Ｃの傾きに沿った姿勢となること」又は「部材Ｂと部材Ｃが同じ量動いた場合に、部材Ａは部材Ｂより部材Ｃの影響を強く受けた姿勢となること」を指す。
　本発明の第１実施形態について説明する。図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１００の全体構造を示す平面図（上面図）である。図１Ｂは振動型アクチュエータ１００を構成する駆動ユニット２００の概略構造を示す正面図、図１Ｃは駆動ユニット２００の概略構造を示す断面図である。図１Ｂの正面図は、図１Ａに示す振動型アクチュエータ１００の外径側から内径側を見たときの駆動ユニット２００の概略構造を示しており、図１Ｃの断面図は、図１Ａ内に示す矢視Ｌ−Ｌでの断面図である。
　振動型アクチュエータ１００は、円筒状の固定部材８と、環状の被駆動体であるロータ４と、固定部材８とロータ４との間に配置される複数のボール７とを有する。固定部材８は、円筒状の本体８ａと、本体８ａと一体的に本体８ａの外径側に張り出して形成された鍔部８ｂとを有する。鍔部８ｂにおいてロータ４と対向する面には、本体８ａと同心円となるようにＶ溝が形成されており、ロータ４において鍔部８ｂと対向する面にも、鍔部８ｂに形成されたＶ溝と対向する位置にＶ溝が形成されている（図１Ｃ参照）。複数のボール７は、鍔部８ｂとロータ４のＶ溝間において、Ｖ溝の周方向に略等間隔で挟持されている。これにより、ロータ４が固定部材８に対して相対的に回転可能（移動可能）な軸受け（ボールベアリング）が構成されている。
　振動型アクチュエータ１００の駆動ユニット２００は、固定部材８にビス１１により固定される支持部材６と、支持部材６に接合される振動子３と、振動子３をロータ４に対して押し当てる加圧機構とを有する。振動子３は、ロータ４においてＶ溝が形成されていない面に当接する弾性体である振動板１と、振動板１に所定の振動を励起する電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子２とを有する。圧電素子２には、所定の交番電圧（駆動電圧）を印加する不図示のフレキシブルプリント基板が取り付けられる。支持部材６は、振動子３が接合された状態で、ビス１１により固定部材８の本体８ａの外周壁に固定される。加圧機構は、加圧バネ９と、固定部材８の本体８ａに固定されて加圧バネ９を保持するバネ保持部材１０と、加圧バネ９と圧電素子２（振動子３）との間に配置される加圧部材５とを有する。加圧部材５は、加圧バネ９の付勢力によって振動子３をロータ４に対して押し当てる。
　図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃはそれぞれ、振動子３の構造を示す上面図（平面図）、側面図及び正面図である。振動子３を構成する振動板１は、例えば矩形形状の、振動板本体部１ａと、振動板本体部１ａの長手方向において、振動板本体部１ａの端から延出する振動板腕部１ｂとを有する。振動板１は、例えば、金属薄板等をパンチング加工することにより成形されている。後述するように、振動板１の２カ所の振動板腕部１ｂはそれぞれ、支持部材６に設けられた２カ所の支持腕部６ｃに対してスポット溶接等で接合される。
　振動板本体部１ａの一方の面（上面）には圧電素子２が接着等により接合されており、振動板本体部１ａの他方の面（下面）にはボス部１ｃが２カ所に設けられている。２カ所のボス部１ｃのそれぞれの先端中央部には、ロータ４との接触部であり、ロータ４を駆動する駆動部となる凸部１ｄが設けられている。２カ所の凸部１ｄは、加圧機構による付勢力によって、ロータ４のＶ溝が形成されていない面（摩擦摺動面）に当接している（図１Ｂ参照）。
　不図示のフレキシブルプリント基板は、圧電素子２に接着等により接合されている。電源からフレキシブルプリント基板を通して圧電素子２に交番電圧が印加されると、２つの異なる定在波振動が振動子３に励起されることで、振動板１の凸部１ｄに楕円振動が励起される。これにより、凸部１ｄと当接しているロータ４は、凸部１ｄの楕円振動によって摩擦駆動され、振動子３の接触部とロータ４の接触部の相対位置が変化する方向（以下「駆動方向」という）に駆動される。第１実施形態では、この駆動方向は、振動子３に対して２カ所の凸部１ｄを結ぶ方向となり、固定部材８は不図示の外部部材に固定されて不動である。したがって、以下では、固定部材８に対する位置が変化することのない振動子３に対してロータ４が回転駆動されるものとして説明を行う。
　ここで、振動子３の回転モーメントについて説明する。図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ、振動子３の回転モーメントを説明する第１の模式図及び第２の模式図である。振動子３がロータ４と当接せずに加圧機構に支持された状態を考える。つまり、図１Ｂ，１Ｃにおいて振動子３（振動板１）から加圧バネ９までの部分を支持部材６と固定部材８とを除いて取り出し、上下を逆にすると、振動子３がロータ４と当接せずに加圧機構に支持された状態が得られる。このときの振動子３の、加圧機構によって支持される部分の面を、第１の面とする。また、第１の面において加圧機構と振動子３とが当接する複数の部分を結んで形成される領域のうち、加圧方向に垂直な面において最も面積が大きくなる領域を、図３Ａに示すように、第１の領域Ｓ１とする。
　また、振動子３が加圧機構と当接せずロータ４に支持された状態を考える。つまり、図１Ｂ及び図１Ｃにおいて、加圧部材５よりも上側の部材と支持部材６を取り除くことで、振動子３が加圧機構と当接せずロータ４に支持された状態が得られる。このときの振動子３の、ロータ４によって支持される部分の面を、第２の面とする。また、第２の面において振動子３とロータ４とが当接する複数の部分を結んで形成される領域のうち、加圧方向に垂直な面において最も面積が大きくなる領域を、図３Ｂに示すように、第２の領域Ｓ２とする。
　振動型アクチュエータ１００において、図３Ａに示すように、第１の面にある第１の領域Ｓ１に垂直な力Ｆａを、第２の面にある第２の領域Ｓ２に作用させると、第１の領域Ｓ１に反力ｆａが働く。この反力ｆａによる、第２の領域Ｓ２の図心Ｇ２を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第１モーメントとする。また、図３Ｂに示すように、第１の面にある第１の領域Ｓ１に垂直な力Ｆａと大きさが等しく、第２の面にある第２の領域Ｓ２に垂直な力Ｆｂを、第１の領域Ｓ１に作用させると、第２の領域Ｓ２に反力ｆｂが働く。この反力ｆｂによる、第１の領域Ｓ１の図心Ｇ１を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第２モーメントとする。ここで、第１の領域Ｓ１の面積は、第２の領域Ｓ２の面積より大きく、第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２は、振動子３及びロータ４が回転しないように、加圧方向から見たときに、少なくとも一部で重なっている。
　なお、ここでは便宜的に、第１の領域Ｓ１は、圧電素子２の上面の外形と略同一であるとみなしている。また、第２の領域Ｓ２は、互いに離れている２つの凸部１ｄの先端面を結んでできる領域が最も大きくなる、２つの凸部１ｄの先端面を含む最外形（外郭）としており、その図心を図心Ｇ２と定義している。
　第１実施形態では、振動子３、ロータ４及び加圧機構は、駆動方向に垂直な面において、第１モーメントが第２モーメントよりも大きくなるよう構成されている。これは、以下の理由による。即ち、振動型アクチュエータ１００の駆動時には、振動子３とロータ４（被駆動体）とが接触して駆動力が伝達されるため、ロータ４に対する振動子３の接触部に駆動方向の力が加わる。すると、駆動方向と直交する方向を軸とする回転モーメントが振動子３に対して発生しやすくなる。このとき、従来の振動子では、第１モーメントが第２モーメントよりも小さく、加圧機構側が被駆動体との当接部に倣う構成となっているため、図５Ａ~５Ｃ及び図６Ａ~６Ｃを参照して後述するように、振動子と被駆動体の接触状態が不安定となることがある。
　これに対して、第１実施形態では、第１モーメントを第２モーメントよりも大きくすることによって、振動子３が回転してしまうのを加圧機構によって抑制する構成としている。つまり、駆動方向と直交する軸回りでの振動子３の姿勢は、駆動方向及び加圧機構による加圧方向を含む面において、ロータ４（被駆動体）よりも加圧機構側に倣う。これにより、振動子３とロータ４との接触状態が不安定となることを回避して、振動型アクチュエータ１００を安定的に駆動することができる。
　例えば、構成としては、第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２は、加圧方向から見たときに、第１の領域Ｓ１が第２の領域Ｓ２より大きい。また、第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２は、振動子３及びロータ４が回転しないように、加圧方向から見たときに、少なくとも一部で重なっている。これにより、駆動方向と直交する軸回りでの振動子３の姿勢は、駆動方向及び加圧機構による加圧方向を含む面において、ロータ４（被駆動体）よりも加圧機構側に倣う。例えば、振動子３、ロータ４及び加圧部材５は、加圧方向から見たときに、第２の領域Ｓ２の中心が第１の領域Ｓ１の内部に位置するように構成される。なお、詳細は図５Ａ~５Ｃ及び図６Ａ~６Ｃについての説明に併せて後述する。
　振動子３の回転を加圧機構によって抑制するために、加圧機構による加圧方向と直交すると共に駆動方向と直交する方向を軸とした回転モーメントの場合にも、第１モーメントが第２モーメントより大きくなるようにすることが望ましい。同様に、加圧機構による加圧方向と直交する面において、加圧方向から見たときに第１の領域Ｓ１が第２の領域Ｓ２より大きく、第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２は、振動子３及びロータ４が回転しないように、加圧方向から見たときに少なくとも一部が重なっていることが望ましい。これにより、振動子３の回転を加圧機構によって抑制することができる。例えば、加圧方向から見たときに、第２の領域Ｓ２が第１の領域Ｓ１の内側にあることで、振動子３の回転を加圧機構によって抑制することができる。
　図４Ａは、支持部材６の構造を示す斜視図であり、図４Ｂは、支持部材６に振動子３を取り付けた状態を示す正面図である。支持部材６は、断面形状が略Ｌ字形状を有し、例えば、金属板をプレス加工等することにより製造することができる。支持部材６は、固定部材８に取り付けるための取付部６ａと、取付部６ａから約９０°に折り曲げられた支持部６ｂとを有する。取付部６ａには、支持部材６を固定部材８にビス１１により取り付けるためのビス穴６ｄ（取付穴）が設けられている。
　ロータ４の摩擦摺動面と略平行となる支持部６ｂの端部には、振動板腕部１ｂとの接合部となる２つの支持腕部６ｃが設けられている。２カ所の支持腕部６ｃに対して振動板１の２カ所の振動板腕部１ｂがそれぞれ、スポット溶接等で接合される。ここで、支持部６ｂは、凸部１ｄをロータ４に対して押し当てる加圧方向である矢印Ａ方向での剛性は小さく、比較的容易に変形することができるように設計されている。そのため、振動板１の厚さのばらつきや支持部材６を固定部材８へ取り付ける際の位置誤差等に起因して支持部６ｂが変形することがあっても、振動子３をロータ４に押し当てる加圧力が大きく変わってしまうことはない。一方、支持部６ｂは、２カ所の凸部１ｄを結ぶ方向であってロータ４の回転方向であるＢ方向での剛性は大きく、変形し難い。そのため、ロータ４の駆動時にかかる駆動反力やロータ４の回転方向を反転させたときにかかる反力（衝撃力）によって振動子３の位置決め精度が低下してしまうことを回避することができる。
　次に、駆動ユニット２００における振動子３の姿勢保持機能について説明する。振動板１のボス部１ｃに設けられた凸部１ｄの先端面（ロータ４との接触面）は、極めて面積が小さく、例えば、第１実施形態ではφ１ｍｍ程度の円形に設計されている。これは、２つの異なる定在波振動を合成することによって、振動子３の一部である凸部１ｄに楕円振動を生成させるという振動子３の駆動原理に由来する。即ち、定在波振動は、振動子３内の位置（場所）によってその振幅と振動方向が異なるため、２つの異なる振動モードの定在波を合成して楕円振動を生成させている場合、振動方向が等しい領域は狭い範囲に限られる。したがって、凸部１ｄの先端面の面積を広くして同時にロータ４に接触させると、接触面内で滑りが発生して、駆動効率が低下してしまう。この問題を回避するために、駆動力の伝達が適切に可能となる範囲で、且つ、できる限り狭い面積でロータ４に接触するように、凸部１ｄを構成している。
　凸部１ｄの先端面は、ロータ４の摩擦摺動面と安定した接触状態を維持するために、ラップ等の加工が施された平滑面となっており、且つ、２つの凸部１ｄの先端面は同一平面上にあるように設計されている。また、ロータ４の凸部１ｄとの摩擦摺動面も同様に、平滑で、反りが極めて小さくなるようにラップ等の表面加工が施されている。
　振動型アクチュエータ１００を効率の高いモータとするためには、２つの凸部１ｄの先端面がロータ４の摩擦摺動面に均一に当接することが理想であるが、組み立て精度でそのような接触状態を実現することは容易ではない。そこで、従来から、振動子３をロータ４に対して押し当てることで、２つの凸部１ｄをロータ４に当接させている。
　図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃはそれぞれ、ロータ４に対して振動子３を押し当てる方法として従来方法を適用した状態を模式的に示す上面図（平面図）、側面図及び正面図である。なお、図５Ａ~５Ｃでは、ロータ４の図示を省略している。従来は、振動板１のＸ方向（長手方向）とＹ方向（短手方向）の中心点Ｐ１に集中荷重Ｆ１を加える点加圧によって、振動子３をＲｘ方向とＲｙ方向とで揺動可能として、２カ所の凸部１ｄをロータ４の摩擦摺動面に倣わせる構成を取っている。
　しかし、凸部１ｄの先端面の面積が小さい場合には、加圧点の位置がずれた場合や加圧方向がずれた場合に、凸部１ｄのロータ４に対する良好な接触状態が得られなくなる。図６Ａは、凸部１ｄのロータ４に対する良好な接触状態が得られなくなる状態を模式的に示す上面図（平面図）である。上面側から見たときの状態は、図５Ａの状態と同等であるため、ここでは、図６Ａは図５Ａと同じである。図６Ｂ及び図６Ｃはそれぞれ、図６Ａに対応する第１の側面図及び第２の側面図である。図６Ｂに示すように、中心点Ｐ１からＸ方向にΔＸ１だけずれた位置に集中荷重Ｆ２が加わってしまうと、振動子３がＲｘ１方向に簡単に傾いてしまい、凸部１ｄのロータ４に対する良好な接触状態が得られなくなる。また、図６Ｃに示すように、中心点Ｐ１に集中荷重Ｆ３が加わっているが、その方向がＸ方向から角度θだけずれている場合も同様に、振動子３がＲｘθ方向に簡単に傾いてしまい、凸部１ｄのロータ４に対する良好な接触状態が得られなくなる。
　更に、図５で説明した点加圧の場合には、ロータ４の接触面に摩擦駆動力が作用した際に振動子３の姿勢を保持するための支持剛性が非常に小さい。そのため、振動子３がロータ４の摩擦摺動面に対して簡単に傾き或いは倒れてしまうことで、凸部１ｄとロータ４との接触状態が不安定になり、その結果、出力が低下してしまう。
　このような問題を解決するため、第１実施形態では、振動子３の上面（圧電素子２の上面）をロータ４と平行に配置された加圧部材５の下面（当接部）で面加圧することにより、振動子３の姿勢を加圧部材５の下面に倣わせて安定化させる構造を採用している。以下に、この構造の利点について説明する。
　図１Ａに示したように、振動型アクチュエータ１００では、単一部材であるロータ４の円周上に３つの駆動ユニット２００を等間隔で配置し、各振動子３の上面（凸部１ｄの反対側の圧電素子２の上面）に当接するように、環状の単一部材である加圧部材５を配置している。ここで、それぞれの振動子３の高さ（凸部１ｄの先端面から圧電素子２の上面までの距離）は同一になるように寸法管理されているため、各振動子３の上面に当接した加圧部材５は、ロータ４の摩擦摺動面と平行になる。なお、加圧部材５は、圧電素子２の上面全体に当接した状態で振動子３に励起される振動を妨げることのないように、樹脂等の材料からなる。
　この状態で加圧バネ９により振動子３をロータ４に対して押し当てると、凸部１ｄは、振動板１の振動板本体部１ａとほぼ面積の等しい圧電素子２の上面全体から加えられる加圧力によってロータ４の摩擦摺動面に当接する。このとき、振動子３の姿勢は、圧電素子２の上面が加圧部材５との接触面に倣うように規制されることで安定する。その結果、振動子３をロータ４の摩擦摺動面に対して平行な状態に維持することができると共に、図５に示したＲｘ方向とＲｙ方向の支持剛性を大きくすることができる。よって、ロータ４の駆動時に反転等で大きな反力が振動子３に作用しても、凸部１ｄとロータ４との接触が不安定になることがなく、安定した出力を得ることができる。
　なお、第１実施形態では、ロータ４が回転するとして説明したが、これに限定されず、例えば、ロータ４が外部部材に固定され、振動子３が設けられた固定部材８が回転する構成としてもよい。また、振動型アクチュエータ１００を、３つの振動子３を備える構成としたが、これに限定されず、１つ又は複数の振動子３を備える構成であってもよい。
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る振動型アクチュエータは、第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１００と比較すると、振動型アクチュエータ１００を構成する加圧部材５に代えて以下に説明する加圧部材１５を用いる点で異なっている。そして、加圧部材１５以外の第２実施形態に係る振動型アクチュエータの構成要素は、振動型アクチュエータ１００の構成要素と同じである。よって、以下の説明では、加圧部材１５の構造と加圧部材１５を用いることで得られる効果を中心に説明を行い、既に説明した共通する構成要素についての説明を省略する。
　図７Ａは、本発明の第２実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する駆動ユニット２００Ａの概略構造を示す正面図であり、図１Ｂと同じ視点で描かれている。図７Ｂは、振動子３に対する加圧部材１５の当接状態を模式的に示す上面図（平面図）である。
　加圧部材１５において振動子３と対向する部分には、圧電素子２の長手方向端の接触領域Ａ（斜線領域）において圧電素子２に当接する２カ所の突起部１５ａが形成されている。なお、加圧部材１５に対して３つの駆動ユニット２００Ａが配置されるため（図１Ａ参照）、突起部１５ａは、加圧部材１５全体では６カ所に設けられる。このように振動子３と加圧部材１５との接触領域をできる限り小さくすることによって、加圧部材１５を構成する材料によって振動子３の振動が阻害されることを回避することができる。
　また、振動子３の凸部１ｄがロータ４と当接する部分が、駆動方向において、加圧部材５が振動子３に当接する部分である接触領域Ａよりも内側に位置する構造となっている。これにより、振動子３がロータ４に対して押し当てられているときの振動子３の姿勢をより安定な姿勢とすることができる。
　図８は、駆動ユニット２００Ａにおいて振動子３がロータ４に押し当てられている状態を説明する図である。図８Ａは、図７Ｂと同様の上面図であり、加圧部材１５が振動子３と接触する接触領域Ａと振動子３の構造との関係を説明する図である。図８Ｂは、理想的な状態で加圧部材１５が振動子３をロータ４に押し当てている状態を示す側面図である。図８Ｃは、加圧部材１５とロータ４とが平行に設置されていない状態を仮定した場合の、振動子３とロータ４との接触状態を模式的に示す側面図である。
　図８Ａに示すように、加圧部材１５の突起部１５ａが振動子３（圧電素子２）と当接する部分である２つの接触領域Ａを結んで形成される領域のうち、面積が最も大きい領域である、最外形（第１の領域）を加圧力作用領域Ｂとする。加圧力作用領域Ｂは、加圧バネ９による加圧部材１５からの加圧力が振動子３に作用する領域である。また、振動子３の凸部１ｄにおけるロータ４との接触部を結んで形成される領域のうち、面積が最も大きい領域である、最外形（第２の領域）を、駆動接触領域Ｃとする。第２実施形態では、第１の領域が第２の領域よりも大きくなるように設定されており、より好ましい形態として、駆動接触領域Ｃが加圧力作用領域Ｂの内側に位置するように設定されている。
　これは、振動子３の姿勢を加圧部材１５に倣わせるための必須条件である。即ち、第２実施形態に係る振動型アクチュエータでは、図８Ｂに示すように、加圧部材１５と振動子３とロータ４とが平行になる姿勢を保っていることが望ましい。つまり、振動子３の凸部１ｄの先端面全体がロータ４の摩擦面と均一に接触すると同時に、加圧部材１５の突起部１５ａの先端面全体が振動子３（圧電素子２）の上面と均一に当接している状態となっていることが望ましい。しかし、加圧部材１５とロータ４のそれぞれの姿勢は個別に決定されるため、加圧部材１５、振動子３及びロータ４が揃って自然に平行になるように組み立てられることはまれである。したがって、傾きの自由度を持っている振動子３が、加圧部材１５又はロータ４のいずれか一方に倣う姿勢で落ち着いた状態に保持されるようにする必要がある。
　そこで、図８Ａ及び図８Ｂに示す通り、駆動接触領域Ｃの幅Ｗ１より加圧力作用領域Ｂの幅Ｗ２が大きく、且つ、加圧バネ９による加圧力が作用する方向から見たときに加圧力作用領域Ｂが駆動接触領域Ｃを完全に包含するように、形状設計がなされている。これにより、仮に加圧部材１５とロータ４とが平行に設置されていないために振動子３がロータ４の摩擦面に倣うように傾いても、図８Ｃに示すように、振動子３にはＦ４×Ｌの回転モーメントがＱ点に作用する。その結果、振動子３は加圧部材１５に倣う姿勢で安定するようになる。なお、逆の場合（振動子３が加圧部材１５との接触面（第１の領域：接触領域Ａ）に倣うように傾き、駆動接触領域Ｃ側のＱ点に集中荷重が掛かっている場合等）には、振動子３を傾かせる回転モーメントは発生しない。
　振動子３が２つの部材（ロータ４、加圧部材１５）に挟持されて姿勢が定まる場合、振動子３の姿勢を倣わせようとする側との接触領域を広くし、加圧方向から見たときに他方側の接触領域を完全に包含するようにする。これにより、振動子３を意図する側の面に倣わせることができる。これは、ロータ４の駆動方向についても同様であり、平面図で見た場合に、図８Ａに示すように、加圧力作用領域Ｂが駆動接触領域Ｃを完全に包含するように設定される。
　なお、第２実施形態のように、加圧力作用領域Ｂの重心が駆動接触領域Ｃの内部に位置する構成とすることで、上記の振動子３を意図する側の面に倣わせる効果をより効果的に得ることができる。第２実施形態では、振動子３がロータ４に対して円形の２カ所（２カ所の凸部１ｄの先端面）で当接する形態を示しているが、接触面の数や形状等はこれに限定されるものではない。また、加圧部材１５の振動子３に対する当接面の数や形状についても、上述の加圧力作用領域Ｂと駆動接触領域Ｃとの関係が成り立つものであればよく、上記構成に限定されるものではない。
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る振動型アクチュエータは、第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１００とは、振動型アクチュエータ１００を構成する支持部材６に代えて、以下に説明する支持部材１６を用いる点で異なっている。そして、支持部材１６以外の第３実施形態に係る振動型アクチュエータの構成要素は、振動型アクチュエータ１００の構成要素と同じである。よって、以下、支持部材１６の構造と支持部材１６を用いることで得られる効果を中心に説明を行い、既に説明した共通する構成要素についての説明を省略する。
　図９Ａは、本発明の第３実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する支持部材１６に振動子３を接合した状態を示す正面図であり、図９Ｂは、支持部材１６の構造を示す斜視図である。支持部材１６は、取付部１６ａ、支持部１６ｂ、支持腕部１６ｃ及びビス穴１６ｄを有し、これらはそれぞれ、第１実施形態で説明した支持部材６の取付部６ａ、支持部６ｂ、支持腕部６ｃ及びビス穴６ｄに対応する。
　支持部材１６と第１実施形態で用いた支持部材６との相違点は、固定部材８へ取り付けるためのビス穴の形状である。即ち、支持部材６ではビス穴６ｄを丸穴としたのに対して、支持部材１６のビス穴１６ｄは、振動子３をロータ４に押し当てる方向と平行な方向に長い長穴としている。これにより、支持部材１６と一体的に接合された振動子３を駆動ユニットに組み込んで固定する際に、振動子３をロータ４に押し当てる方向で振動子３の位置を調節することができる。
　例えば、振動型アクチュエータ１００を構成する部品については、ロータ４の厚さのバラつきや支持部材６のビス穴６ｄの位置誤差、固定部材８に設けられたビス穴の位置誤差等（以下「寸法ばらつき」という）がある。そのため、振動型アクチュエータ１００では、振動子３を駆動ユニット２００に組み込む際に、寸法ばらつきにより、ロータ４の摩擦面に対する振動子３の組み込み位置にばらつきが生じるおそれがある。そこで、第１実施形態では、支持部材６の支持部６ｂが撓んで寸法ばらつきを吸収することで、振動子３をロータ４に押し当てる加圧力に影響が出ないように設計されている。これに対して、第３実施形態は、寸法ばらつきの影響を可能な限り無くすことを目的としている。
　支持部材１６を用いた駆動ユニットの組み立ては、以下の通りにして行われる。先ず、固定部材８の鍔部８ｂに形成されたＶ溝に所定数のボール７を周方向に略等間隔で並べ、ロータ４に形成されたＶ溝にボール７が当接するようにロータ４を載せる。振動子３と支持部材１６とを予め溶接等で接合しておき、これを振動子３の凸部１ｄの先端面がロータ４の摩擦面に当接するように設置する。このとき、支持部材１６を大まかに位置合わせして、ビス１１で仮止めする。次に、加圧部材５を振動子３の圧電素子２の上面に載せ、加圧バネ９とバネ保持部材１０を設置して、振動子３に加圧力を付与する。この状態で、仮止めしていたビス１１を緩め、支持部材１６（支持部１６ｂ）の撓みがなくなるように支持部材１６の位置を再調整する。そして、ビス１１を締め直して支持部材１６を強固に固定する。
　これにより、駆動ユニットの組み立て時に生じる支持部材１６の不要な撓みをほぼ無くすことができ、また、部品精度に起因して各振動子３のロータ４に対する加圧力にむらが生じることを回避することができる。こうして、安定した駆動性能を得ることができる。
　次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態に係る振動型アクチュエータは、第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１００とは、振動型アクチュエータ１００にはない以下に説明する絶縁部材１２を備える点で異なっている。絶縁部材１２以外の第４実施形態に係る振動型アクチュエータの構成要素は、振動型アクチュエータ１００の構成要素と同じである。よって、以下、絶縁部材１２の構造と絶縁部材１２を用いることで得られる効果を中心に説明を行い、共通する構成要素についての説明を省略する。
　図１０Ａは、本発明の第４実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する駆動ユニット２００Ｂの概略構造を示す正面図であり、図１０Ｂは、駆動ユニット２００Ｂの断面図である。駆動ユニット２００Ｂは、振動子３と加圧部材５との間に配置された絶縁部材１２を有しており、その他の構成部材は第１実施形態で説明した駆動ユニット２００の構成部材と同じである。
　第１実施形態では、振動子３の圧電素子２の上面に樹脂等で構成された加圧部材５を直接接触する構成とした。これに対して、第４実施形態では、加圧部材５を構成する材料を限定することなく、振動子３の振動を妨げずに振動子３の姿勢維持を可能にすることを目的としている。そのために、絶縁部材１２には、振動子３の振動を拘束することなく、当接状態を維持することができる材料が用いられ、具体的には、フェルトやモルトプレーン等が用いられる。
　絶縁部材１２は、加圧部材５と振動子３との間で圧縮された状態で設置されるため、厚さ方向の弾性率が初期値（駆動ユニット２００Ｂに組み込む前の状態での弾性率）よりも高くなる。よって、振動子３を圧電素子２側から支える剛性を高めることができる。これにより、絶縁部材１２を配置しても、加圧部材５による振動子３の姿勢保持能力を損なうことなく、振動子３の振動を阻害しない保持構造を実現することができる。
　次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態に係る振動型アクチュエータは、第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１００とは、振動型アクチュエータ１００の加圧部材１５及び振動子３に代えて、以下に説明する加圧部材２５及び振動子２３を備える点で異なっている。加圧部材２５及び振動子２３以外の第５実施形態に係る振動型アクチュエータの構成要素は、振動型アクチュエータ１００の構成要素と同じである。よって、以下、加圧部材２５と振動板２１の構造と、加圧部材２５と振動子２３を用いることで得られる効果を中心に説明を行い、共通する構成要素についての説明を省略する。
　図１１Ａは、本発明の第５実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する加圧部材２５の部分的な構造を示す正面図である。図１１Ｂ、図１１Ｃ及び図１１Ｄはそれぞれ、本発明の第５実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動子２３の概略構造を示す平面図、側面図及び正面図である。第５実施形態は、加圧部材２５により振動子２３の姿勢を拘束する部分が、振動子２３に励起される複数の振動モードに共通する節部となっていることを特徴とする。
　振動子２３を構成する振動板２１は、振動板本体部２１ａと、振動板本体部２１ａの長手方向端に延出した振動板腕部２１ｂとを有する。振動子２３は、５次の面外屈曲振動モードＭ１と、２次の面外屈曲振動モードＭ２とが励起されるように設計されている。そのため、振動板本体部２１ａの長手方向長さは、第１実施形態で説明した振動板１の振動板本体部１ａの長手方向長さよりも長くなっており、圧電素子２２の形状も、振動板本体部２１ａの形状に合わせて、平面視で矩形形状に設定されている。
　図１１Ｂ~１１Ｄに示されるように、振動モードＭ１では５カ所に節部（節線Ｎｍ１）が形成され、振動モードＭ２では２カ所の節部（節線Ｎｍ２）が形成される。これらの節線が交差する部分（節点Ｎｍ１２）が１０カ所に形成され、これら１０カ所の節点Ｎｍ１２では、振動モードＭ１，Ｍ２を同時に励起しても、振動変位は現れない。よって、加圧部材２５を節点Ｎｍ１２に押し当てても、振動子２３の振動に実質的な影響はない。
　そこで、１０カ所の節点Ｎｍ１２のうち、第２実施形態で説明した加圧力作用領域を最大にする４点を選択し、これら４点を加圧部材２５と当接させる加圧力作用領域Ｄとする。そのために、図１１Ａに示すように、加圧部材２５において振動子３と対向する部分には、圧電素子２２の長手方向端の加圧力作用領域Ｄにおいて圧電素子２２に当接する４カ所の突起部２５ａが形成されている。なお、第５実施形態に係る振動型アクチュエータにおいても、加圧部材２５は単一部材であるため、３つの振動子２３に対応させて、加圧部材２５全体では１２カ所に突起部２５ａが形成されている。第５実施形態によれば、振動子２３の振動に影響を与えることなく、振動子２３を加圧部材２５に倣わせるようにして保持することができる。
　次に、本発明の第６実施形態について説明する。上述した第１乃至第５実施形態では、本発明に係る振動型アクチュエータをロータ４を回転させる回転型駆動装置として具現化した。これに対して、第６実施形態及び後述の第７実施形態に係る振動型アクチュエータは、本発明に係る振動型アクチュエータを被駆動体であるスライダを直線方向で往復させるリニア駆動装置として具現化する。
　図１２Ａ及び図１２Ｂはそれぞれ、本発明の第６実施形態に係る振動型アクチュエータ１００Ａの概略構造を示す平面図及び正面図である。振動型アクチュエータ１００Ａの基本的な構造は、第１実施形態と同様である。振動型アクチュエータ１００Ａを構成する固定部材３８は、底壁部３８ａと側壁部３８ｂとを有し、断面コの字形状で、スライダ３４の駆動方向であるＸ方向に長い略直方体の形状を有する。４つの振動子３３はそれぞれ、支持部材６と同等の支持部材３６に接合され、４つの支持部材３６はそれぞれ、固定部材３８の側壁部３８ｂに固定されている。振動子３３は、例えば、第５実施形態で説明した振動子２３と同等である。
　スライダ３４は、駆動方向であるＸ方向に長い略直方体の形状を有し、複数のボール３７を介して固定部材３８の底壁部３８ａと接している。なお、複数のボール３７はそれぞれ、固定部材３８の底壁部３８ａの上面とスライダ３４の底壁部３８ａ側の面のそれぞれに形成されたＸ方向に延在する不図示のＶ溝に挟持されている。こうして、転がりの軸受けが形成されることにより、スライダ３４は駆動方向であるＸ方向に移動可能となる。加圧バネ３９は、バネ保持部材４０に保持されて、加圧部材３５を介して圧電素子２２の上面と当接することで、振動子３３をスライダ３４へ押し当てている。なお、図１２Ａでは、バネ保持部材４０と加圧バネ３９の図示を省略し、バネ保持部材４０と加圧部材３５を破線で示している。
　４つの振動子３３の高さ（スライダ３４との接触面から加圧部材３５との接触面までの厚さ）は同一となるように寸法管理されている。そのため、振動子３３を構成する圧電素子に当接している加圧部材３５は、スライダ３４の摩擦面と略平行な状態に維持される。よって、加圧部材３５に姿勢を拘束される振動子３３もスライダ３４と平行な姿勢を維持することができ、これにより、安定した接触状態を実現して、安定した駆動特性を得ることができる。なお、ここでは、４つの振動子３３で振動型アクチュエータを構成したが、振動子３３の数はこれに限定されるものではない。
　次に、本発明の第７実施形態について説明する。第７実施形態に係る振動型アクチュエータは、第６実施形態に係る振動型アクチュエータ１００Ａを構成する加圧部材３５の形状を変更した加圧部材４５を備えている。加圧部材４５以外の第７実施形態に係る振動型アクチュエータの構成要素は、第６実施形態に係る振動型アクチュエータ１００Ａの構成要素と同じである。よって、以下、加圧部材４５と、加圧部材４５を用いることで得られる効果を中心に説明を行い、共通する構成要素についての説明を省略する。
　図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃはそれぞれ、本発明の第７実施形態に係る振動型アクチュエータ１００Ｂの概略構造を示す平面図、正面図及び部分断面図である。加圧部材４５には、図１３Ｃに示すように、振動子３３との接触部となる突起部４５ａが設けられている。突起部４５ａは、各振動子３３の圧電素子の中心近傍に当接するように、各振動子３３に対して１カ所ずつ設けられている。ここで、突起部４５ａは、スライダ３４の駆動方向であるＸ方向での幅は短く、一方、Ｘ方向と直交する振動子３３の幅方向であるＹ方向では、振動子３３の幅とほぼ同じ寸法に設計されている。
　つまり、加圧部材４５が振動子３３に当接して加圧力を作用させる加圧力作用領域は、スライダ３４の駆動方向（Ｘ方向）における振動子３３の中心近傍である。同時に、加圧部材４５の加圧力作用領域は、スライダ３４の駆動方向と振動子３３をスライダ３４に押し当てる方向の両方向と直交する方向おいて、スライダ３４と当接する振動子３３の凸部の面積よりも広い。
　よって、振動子３３は、幅方向の傾き（ロール方向）に対してのみ加圧部材４５に倣って姿勢が拘束されるが、駆動方向の前後の傾き（ピッチング）に対しては、スライダ３４の摩擦面に追従することができる自由度を持つ。このような構造は、振動子３３に加わる駆動反力やスライダ３４から伝達される外力等が比較的小さく、振動子３３の姿勢を安定化する上でこれらの力による影響が小さい振動型アクチュエータに対しては非常に有効となる。なお、加圧部材４５の構造は、本実施形態のようなリニア駆動装置に限らず、第１実施形態で説明した回転型駆動装置にも適用することができる。
　次に、本発明の第８実施形態について説明する。第８実施形態では、上述した本発明の実施形態に係る種々の振動型アクチュエータを撮像装置に応用した例について説明する。図１４は、本発明の実施形態に係る撮像装置８０の概略構成を示す上面図である。撮像装置８０は、カメラ本体８３とレンズ鏡筒８７とを備える。カメラ本体８３は、電源ボタン８１と、レンズ鏡筒８７を通過した光が結像した光学像を電気信号に変換する撮像素子８２とを備える。レンズ鏡筒８７は、レンズ８４と、駆動ユニット８６を有する振動型アクチュエータ８５とを備える。振動型アクチュエータ８５及び駆動ユニット８６はそれぞれ、例えば、第１実施形態で説明した振動型アクチュエータ１００及び駆動ユニット２００である。
　レンズ鏡筒８７は、交換レンズとしてカメラ本体８３に対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８７をカメラ本体８３に取り付けることができる。レンズ８４は、例えば、撮像画角を変化させるズームレンズ、又は、被写体に対してピントを合わせるフォーカスレンズである。撮像装置８０では、３つ（１つは不図示）の駆動ユニット８６が不図示の被駆動体を駆動し、この被駆動体がギア又はカムを駆動することによって、レンズ８４を保持した不図示の保持部材を光軸方向に移動させる。これにより、安定したレンズ駆動が可能な、信頼性の高い撮像装置８０を実現することができる。
　なお、駆動ユニット８６は、撮像素子８２に結像する光学像の像ぶれを補正するための像ぶれ補正用レンズの駆動に用いることもできる。この場合、例えば、２つの駆動ユニット８６を用いて、光軸と直交する面内の直交する２方向のそれぞれに任意に像ぶれ補正用レンズを移動させる構成とすればよい。また、像ぶれを補正するために、像ぶれ補正用レンズに代えて、撮像素子８２を光軸と直交する面内の直交する２方向のそれぞれに任意に移動させる構成としてもよい。
　次に、本発明の第９実施形態について説明する。第９実施形態では、上述した本発明の実施形態に係る種々の振動型アクチュエータを自動ステージに応用した例について説明する。図１５は、本発明の実施形態に係る自動ステージ９６を有する顕微鏡９０の外観斜視図である。顕微鏡９０は、撮像素子と光学系を内蔵する撮像部９２と、Ｘ−Ｙ面内で移動されるステージ９４を有する自動ステージ９６を備える。自動ステージ９６の詳細な構成の図示は省略するが、自動ステージ９６は、ステージ９４を被駆動体として駆動する少なくとも２つの駆動ユニットを備える。少なくとも１つの駆動ユニットは、ステージ９４のＸ方向駆動に用いられ、少なくとも１つの別の駆動ユニットは、ステージ９４のＹ方向駆動に用いられる。
　被観察物をステージ９４上に載置し、拡大画像を撮像部９２で撮影する。観察範囲が広範囲にある場合には、自動ステージ９６を駆動して、被観察物をＸ方向やＹ方向に移動させて被観察物を移動させることにより、多数の撮影画像を取得する。撮影された画像を不図示のコンピュータで画像処理により結合させることで、観察範囲が広範囲で、高精細な１枚の画像を取得することができる。
　以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
　１，２１　　振動板
　２，２２　　圧電素子
　３，２３　　振動子
　４　　ロータ（被駆動体）
　５，１５，２５，３５　　加圧部材
　６，１６，３６　　支持部材
　７，３７　　ボール
　８，３８　　固定部材
　９，３９　　加圧バネ
　１０，４０　　バネ保持部材
　８０　　撮像装置
　９６　　自動ステージ
　１００，１００Ａ，１００Ｂ　　振動型アクチュエータ
　２００，２００Ｂ　　駆動ユニット

Claims (23)

  1. 　電気−機械エネルギ変換素子、及び、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、
    　前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、
    　前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、
    　前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、
    　前記相対位置が変化する方向と前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向とを含む面において、前記振動子の姿勢が前記被駆動体よりも前記加圧部材に倣うように構成されていることを特徴とする振動型アクチュエータ。
  2. 　電気−機械エネルギ変換素子、及び、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、
    　前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、
    　前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、
    　前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、
    　前記加圧部材は、前記振動子と当接する１つ又は複数の部分を有し、
    　前記振動子は、前記被駆動体と当接する１つ又は複数の部分を有し、
    　前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向から見たときに、前記加圧部材が前記振動子に当接する領域又は前記加圧部材が前記振動子に当接する複数の部分を結んで形成される領域のうち、面積が最も大きい領域を第１の領域とし、前記振動子が前記被駆動体に当接する領域又は前記振動子が前記被駆動体に当接する複数の部分を結んで形成される領域のうち、面積が最も大きい領域を第２の領域としたときに、前記第１の領域は前記第２の領域より大きく、
    　前記第１の領域と前記第２の領域は、前記振動子及び前記被駆動体が回転しないように、前記加圧方向から見たときに少なくとも一部が重なっていることを特徴とする振動型アクチュエータ。
  3. 　前記加圧方向から見たときに、前記第２の領域の中心が前記第１の領域の内部に位置することを特徴とする請求項２に記載の振動型アクチュエータ。
  4. 　前記加圧方向から見たときに、前記第２の領域は前記第１の領域の内側にあることを特徴とする請求項２又は３に記載の振動型アクチュエータ。
  5. 　前記加圧部材が前記振動子に当接する複数の部分を結んで形成される領域は、前記振動子の前記相対位置が変化する方向における中心近傍であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
  6. 　前記加圧部材が前記振動子に当接する複数の部分を結んで形成される領域の少なくとも一部は、前記振動子に励起される振動の節部に設けられていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
  7. 　電気−機械エネルギ変換素子、及び、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合された弾性体を有する振動子と、
    　前記振動子に設けられた駆動部に当接する被駆動体と、
    　前記振動子を支持する加圧部材を有し、前記加圧部材を前記振動子に対して押し当てることにより前記振動子を前記被駆動体に対して押し当てる加圧手段と、を備え、
    　前記振動子と前記被駆動体は、前記振動子に励起された振動により前記振動子と前記被駆動体との相対位置が変化するように構成され、
    　前記振動子が前記被駆動体と当接せずに前記加圧手段に支持されたときに、前記振動子が前記加圧手段から力を受ける部分の面を第１の面とし、
    　前記振動子が前記加圧手段と当接せずに前記被駆動体に支持されたときに、前記振動子が前記被駆動体から力を受ける部分の面を第２の面とし、
    　前記第１の面に垂直な力を前記第２の面に作用させたときに前記第１の面に働く反力による、前記第２の面の図心を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第１モーメントとし、
    　前記第１の面に垂直な力と大きさが等しく前記第２の面に垂直な力を前記第１の面に作用させたときに前記第２の面に働く反力による、前記第１の面の図心を中心とする回転モーメントの絶対値の総和を第２モーメントとしたときに、
    　前記相対位置が変化する方向と前記加圧手段が前記振動子を前記被駆動体に押し当てる加圧方向とを含む面において、前記振動子、前記被駆動体及び前記加圧手段は、前記第１モーメントが前記第２モーメントより大きくなるように構成されていることを特徴とする振動型アクチュエータ。
  8. 　前記振動子、前記被駆動体及び前記加圧手段は、前記相対位置が変化する方向と直交する方向と前記加圧方向とを含む面において、前記第１モーメントが前記第２モーメントよりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の振動型アクチュエータ。
  9. 　前記加圧方向から見たときに、前記振動子が前記被駆動体と当接する部分は、前記加圧部材が前記振動子に当接する部分の内側にあることを特徴とする請求項７又は８に記載の振動型アクチュエータ。
  10. 　前記振動子を前記加圧部材と同じ方向から支持する支持部材を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
  11. 　前記支持部材は、前記振動子と接合される２カ所の接合部を有し、前記２カ所の接合部は、前記相対位置が変化する方向に対する剛性が前記加圧方向に対する剛性より大きくなるよう構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の振動型アクチュエータ。
  12. 　前記支持部材が固定される固定部材を備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の振動型アクチュエータ。
  13. 　前記支持部材は、略Ｌ字形状の断面形状を有し、前記固定部材に取り付けられる一方の面に前記支持部材を前記固定部材に固定するための取付穴が設けられ、
    　前記取付穴は、前記加圧方向と平行な方向に長い長穴であり、前記支持部材を前記固定部材に取り付ける際に前記支持部材の前記固定部材に対する位置の調節が可能となっていることを特徴とする請求項１２に記載の振動型アクチュエータ。
  14. 　前記弾性体は、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合され、前記相対位置が変化する方向を長手方向とする本体部と、前記本体部の長手方向端に延出した腕部とからなり、
    　前記本体部において前記電気−機械エネルギ変換素子が接合される面の反対側の面に前記駆動部が設けられ、
    　前記支持部材は、前記相対位置が変化する方向と垂直な面において略Ｌ字形状の断面形状を有し、前記被駆動体の摩擦面と略平行になる一方の面の先端が２つの支持腕部に分かれ、
    　前記支持腕部に前記弾性体の前記腕部が接合されていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
  15. 　複数の前記振動子を備え、
    　前記加圧部材は、前記複数の振動子に当接する単一部材であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
  16. 　前記加圧部材と前記振動子との間に配置された絶縁部材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
  17. 　前記絶縁部材は、前記加圧部材と前記振動子との間で圧縮されて保持されることを特徴とする請求項１６に記載の振動型アクチュエータ。
  18. 　前記加圧部材は、前記電気−機械エネルギ変換素子に当接しており、
    前記駆動部は、前記電気−機械エネルギ変換素子が接合されている面とは反対側の前記弾性体の面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
  19. 　レンズと、
    　光軸方向に前記レンズを移動させる請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
  20. 　像ぶれ補正用レンズと、
    　光軸方向と直交する面内で前記像ぶれ補正用レンズを移動させる請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
  21. 　レンズ鏡筒と、
    　前記レンズ鏡筒に配置されたレンズを光軸方向に移動させる請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、
    　前記レンズ鏡筒を通過した光が結像した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。
  22. 　レンズ鏡筒と、
    　前記レンズ鏡筒を通過した光が結像した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
    　前記撮像素子を光軸方向と直交する面内で移動させて前記撮像素子に結像する前記光学像の像ぶれを補正する請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、を備えることを特徴とする撮像装置。
  23. 　ステージと、
    　前記ステージをその面内で移動させる請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、を備えることを特徴とする自動ステージ。
PCT/JP2015/069218 2014-06-30 2015-06-26 振動型アクチュエータ、レンズ鏡筒、撮像装置及び自動ステージ WO2016002917A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014134001 2014-06-30
JP2014-134001 2014-06-30
JP2015126703A JP2016027780A (ja) 2014-06-30 2015-06-24 振動型アクチュエータ、レンズ鏡筒、撮像装置及び自動ステージ
JP2015-126703 2015-06-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016002917A1 true WO2016002917A1 (ja) 2016-01-07

Family

ID=55019443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/069218 WO2016002917A1 (ja) 2014-06-30 2015-06-26 振動型アクチュエータ、レンズ鏡筒、撮像装置及び自動ステージ

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2016027780A (ja)
WO (1) WO2016002917A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018191437A (ja) * 2017-05-08 2018-11-29 セイコーエプソン株式会社 圧電駆動装置、電子部品搬送装置、ロボット、プロジェクターおよびプリンター

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7263566B2 (ja) * 2017-06-02 2023-04-24 キヤノン株式会社 撮像装置及び移動体

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005333749A (ja) * 2004-05-20 2005-12-02 Olympus Corp 超音波振動子及びそれを用いた超音波モータ
JP2007202398A (ja) * 2007-04-23 2007-08-09 Seiko Instruments Inc 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器
WO2009151081A1 (ja) * 2008-06-12 2009-12-17 株式会社ニコン 圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒、光学機器
JP2013223406A (ja) * 2012-04-19 2013-10-28 Canon Inc 振動子、振動波駆動装置及び振動子の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005333749A (ja) * 2004-05-20 2005-12-02 Olympus Corp 超音波振動子及びそれを用いた超音波モータ
JP2007202398A (ja) * 2007-04-23 2007-08-09 Seiko Instruments Inc 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器
WO2009151081A1 (ja) * 2008-06-12 2009-12-17 株式会社ニコン 圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒、光学機器
JP2013223406A (ja) * 2012-04-19 2013-10-28 Canon Inc 振動子、振動波駆動装置及び振動子の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018191437A (ja) * 2017-05-08 2018-11-29 セイコーエプソン株式会社 圧電駆動装置、電子部品搬送装置、ロボット、プロジェクターおよびプリンター

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016027780A (ja) 2016-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI472143B (zh) 馬達及透鏡單元
US9705426B2 (en) Ultrasonic motor and lens apparatus including the same
US9537429B2 (en) Ultrasonic motor and lens apparatus including the same
JP6567020B2 (ja) 駆動装置、光学機器及び撮像装置
JP6366674B2 (ja) 振動波モータ
JP6771939B2 (ja) 振動型アクチュエータ及び電子機器
US10804820B2 (en) Motor and apparatus using the same
US11606046B2 (en) Vibration type actuator, optical apparatus, and electronic apparatus
JP2016086619A (ja) 振動型駆動装置、レンズ鏡筒、撮像装置及びステージ装置
JP6579836B2 (ja) 振動型アクチュエータ及び光学装置
WO2016002917A1 (ja) 振動型アクチュエータ、レンズ鏡筒、撮像装置及び自動ステージ
JP2015186329A (ja) 圧電モーター
JP6708472B2 (ja) 振動波モータ及び振動波モータが搭載された光学機器
JP2018174616A (ja) 振動波モータ及び振動波モータを有する撮像装置
CN107947626B (zh) 使用振子的马达以及电子设备
JP2020005374A (ja) 振動型モータおよび駆動装置
JP6624859B2 (ja) 振動波モータ
JP2018101094A (ja) 振動型アクチュエータ、レンズ駆動装置、光学機器及び電子機器
JP6812510B2 (ja) 振動型アクチュエータ及びそれを有する電子機器
JP6537482B2 (ja) 振動波モータおよび電子機器
JP2016101023A (ja) 振動波モータ及びそれを有する光学装置
JP6525801B2 (ja) 振動型モータ、レンズ鏡筒、撮像装置及び駆動装置
JP2016140141A (ja) 振動型駆動装置及びその駆動方法、並びに撮像装置
JP2020102971A (ja) 振動波モータ
JP2019221072A (ja) 振動波モータ及び振動波モータを備えた駆動装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15814454

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15814454

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1