JP2010028955A

JP2010028955A - 振動アクチュエータ、レンズユニット、撮像装置、及び振動アクチュエータの製造方法

Info

Publication number: JP2010028955A
Application number: JP2008186130A
Authority: JP
Inventors: Kazuyasu One; 一泰大根
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】振動アクチュエータの組立性を向上させる。
【解決手段】振動アクチュエータ１００は、ロータ１６０、ステータ１２０、及び電気機械変換部１３０に挿通され、ベース部１５０に結合され、ベース部１５０と共にステータ１２０及び電気機械変換部１３０を締付ける締付部１１６が設けられた軸部材１１０と、軸部材１１０におけるステータ１２０からロータ１６０の側へ延びる外延部１１２が挿通されると共にステータ１２０に接するように配され、外延部１１２に固定され、ステータ１２０から振動を付与される振動体２１０と、を備え、外延部１１２の任意の断面の外径が、当該断面よりもステータ１２０側における振動体２１０の内径以下であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動アクチュエータ、当該振動アクチュエータを備えるレンズユニット、撮像装置及び振動アクチュエータの製造方法に関する。

積層型の圧電素子によりステータに発生される振動によりロータを回転させる超音波モータとして、ロータを回転自在に支持すると共にステータ及び圧電素子を締め付ける軸部材に、筒状の弾性体を固定したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この弾性体には、圧電素子からステータを介して振動が付与される。このため、振動子がステータと弾性体とにより構成され、振動子の重量が増加することから、ロータを回転させる駆動周波数が低下される。
特開２００５−２８７２４６号公報

上記超音波モータでは、軸部材によりステータ及び圧電素子を締め付ける前あるいは同時に、弾性体を軸部材に組み付けることを要するという組立作業上の制約がある。また、弾性体を軸部材に組み付けた後に、弾性体の交換の必要が生じた場合には、軸部材、ステータ及び圧電素子の分解を要するという交換作業上の制約もある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態において、振動アクチュエータは、回転自在なロータと、前記ロータの回転軸方向に、前記ロータに接して配されたステータと、前記ロータの回転軸方向について前記ロータとの間で前記ステータを挟む位置に配され、前記ステータに対して前記ロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、前記ロータの回転軸方向について前記ステータとの間で前記電気機械変換部を挟む位置に配された狭持部材と、前記ロータ、前記ステータ、及び前記電気機械変換部に挿通され、前記狭持部材に結合されており、前記狭持部材と共に前記ステータ及び前記電気機械変換部を締付ける締付部と、前記ステータから前記ロータの側へ延びる外延部とが設けられた軸部材と、前記外延部が挿通されると共に前記ステータに接するように配され、前記外延部に固定され、前記ステータから振動を付与される振動体と、を備え、前記外延部の任意の断面の外径が、前記振動体における当該断面よりも前記ステータ側の内径以下であることを特徴とする。

また、本発明の第２の形態において、レンズユニットは、振動アクチュエータと、前記振動アクチュエータにより移動される光学部材と、前記振動アクチュエータと前記光学部材とを収容するレンズ鏡筒とを備え、前記振動アクチュエータは、回転自在なロータと、前記ロータの回転軸方向に、前記ロータに接して配されたステータと、前記ロータの回転軸方向について前記ロータとの間で前記ステータを挟む位置に配され、前記ステータに対して前記ロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、前記ロータの回転軸方向について前記ステータとの間で前記電気機械変換部を挟む位置に配された狭持部材と、前記ロータ、前記ステータ、及び前記電気機械変換部に挿通され、前記狭持部材に結合されており、前記狭持部材と共に前記ステータ及び前記電気機械変換部を締付ける締付部と、前記ステータから前記ロータの側へ延びる外延部とが設けられた軸部材と、前記外延部が挿通されると共に前記ステータに接するように配され、前記外延部に固定され、前記ステータから振動を付与される振動体と、を備え、前記外延部の任意の断面の外径が、前記振動体における当該断面よりも前記ステータ側の内径以下であることを特徴とする。

また、本発明の第３の形態において、撮像装置は、振動アクチュエータと、前記振動アクチュエータにより移動される光学部材と、前記光学部材によって結像された画像を撮像する撮像部とを備え、前記振動アクチュエータは、回転自在なロータと、前記ロータの回転軸方向に、前記ロータに接して配されたステータと、前記ロータの回転軸方向について前記ロータとの間で前記ステータを挟む位置に配され、前記ステータに対して前記ロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、前記ロータの回転軸方向について前記ステータとの間で前記電気機械変換部を挟む位置に配された狭持部材と、前記ロータ、前記ステータ、及び前記電気機械変換部に挿通され、前記狭持部材に結合されており、前記狭持部材と共に前記ステータ及び前記電気機械変換部を締付ける締付部と、前記ステータから前記ロータの側へ延びる外延部とが設けられた軸部材と、前記外延部が挿通されると共に前記ステータに接するように配され、前記外延部に固定され、前記ステータから振動を付与される振動体と、を備え、前記外延部の任意の断面の外径が、前記振動体における当該断面よりも前記ステータ側の内径以下であることを特徴とする。

また、本発明の第４の形態において、振動アクチュエータの製造方法は、回転自在なロータと、前記ロータの回転軸方向に、前記ロータに接して配されたステータと、前記ロータの回転軸方向について前記ロータとの間で前記ステータを挟む位置に配され、前記ステータに対して前記ロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、前記ロータの回転軸方向について前記ステータとの間で前記電気機械変換部を挟む位置に配された狭持部材と、前記ロータ、前記ステータ、及び前記電気機械変換部に挿通され、前記狭持部材に結合されており、前記狭持部材と共に前記ステータ及び前記電気機械変換部を締付ける締付部と、前記ステータから前記ロータの側へ延びる外延部とが設けられた軸部材と、前記外延部が挿通されると共に前記ステータに接するように配され、前記外延部に固定され、前記ステータから振動を付与される振動体と、を備える振動アクチュエータの製造方法であって、前記軸部材の前記締付部と前記狭持部材とにより前記ステータ及び前記電気機械変換部を締め付けた後に、前記振動体に前記軸部材を挿通して前記振動体を前記軸部材に固定することを特徴とする。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１には、一実施形態に係る振動アクチュエータ１００を斜視図にて示している。なお、軸部材１１０の軸方向における駆動出力側を出力側、その反対側を非出力側として説明する。また、軸部材１１０の軸方向から振動アクチュエータ１００を見た場合を平面視、軸部材１１０の径方向から振動アクチュエータ１００を見た場合を側面視として説明する。

この図に示すように、振動アクチュエータ１００は、ロータ１６０と、ステータ１２０と、電気機械変換部１３０と、狭持部材としてのベース部１５０と、軸部材１１０とを備えている。ロータ１６０、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、及びベース部１５０は、出力側から記載順で配されており、これらには、軸部材１１０が挿通されている。

また、電気機械変換部１３０とベース部１５０との間には、配線板１４０が配され、ロータ１６０の出力側には、歯車１８０、トッププレート１９０、及びナット２２０が配されている。また、ベース部１５０の外周部には、保持部１５４が形成されている。この保持部１５４は、ロータ１６０の回転軸を中心として回転対称に配された４個の平面により構成されている。

図２には、振動アクチュエータ１００を側断面図にて示している。この図に示すように、軸部材１１０は、円柱状に形成されており、軸方向における非出力側にはネジ部１１７が形成され、出力側にはネジ部１１８が形成されている。

ロータ１６０は、平面視にて円状の円筒状に形成されており、ロータ１６０の回転軸は、軸部材１１０の軸方向に沿って延びている。ロータ１６０の内周部１６６と軸部材１１０との間には空間が形成されており、この空間には、付勢部材１７０と振動体２１０とが配されている。

振動体２１０は、円筒状の金属製弾性体であって、軸部材１１０が挿通されている。振動体２１０の内周部２１２における非出力側、即ちステータ１２０側の端部には、ネジ部２１４が形成されている。一方、軸部材１１０には、ネジ部２１４と螺合するネジ部１１４が形成されている。よって、振動体２１０におけるステータ１２０側の端部と、軸部材１１０とが固定されている。

ネジ部１１４は、軸部材１１０におけるステータ１２０から出力側、即ちロータ１６０側へ延びる外延部１１２の基端部、即ちステータ１２０側の端部に形成されており、振動体２１０のステータ１２０側の端部と、外延部１１２のステータ１２０側の端部とが固定されている。また、振動体２１０における非出力側、即ちステータ１２０側の端部は、ステータ１２０に当接されている。一方で、振動体２１０における出力側、即ちステータ１２０の反対側の端部は、軸部材１１０に対して非固定、且つ歯車１８０と非接触であることから自由端部となっている。

ここで、外延部１１２の外径は、ネジ部１１４において最大であり、一方で、振動体２１０の内径は、一様、即ち全体が最大且つ最小であり、ネジ部１１４と同径となっている。また、振動体２１０の内周部２１２におけるステータ１２０側の端部にネジ部２１４が形成されている。即ち、外延部１１２の任意の断面の外径が、振動体２１０における当該断面よりもステータ１２０側の内径以下という条件を満たしている。このため、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、配線板１４０、及びベース部１５０に組み付けられた状態の軸部材１１０を、振動体２１０に挿通して、振動体２１０に対して相対回転させることにより、ネジ部１１４とネジ部２１４とを螺合させることができる。

また、ロータ１６０の内周部１６６における非出力側の端部には、内径側へ張り出したフランジ部１６８が形成されており、このフランジ部１６８には、付勢部材１７０の非出力側の端部が当接している。付勢部材１７０は、圧縮コイルバネであって、内部に軸部材１１０及び振動体２１０が挿通されており、軸部材１１０の軸方向に弾性収縮する。

ステータ１２０は、平面視にて円状の所謂ディスク状の金属製弾性体となっている。また、電気機械変換部１３０は、平面視にて円状に形成され、軸部材１１０の軸方向についてロータ１６０との間でステータ１２０を挟む位置に配されている。

配線板１４０は、円盤状に形成された円盤部１４２と、円盤部１４２から外径側へ延出する外延部１４４とを備えている。また、ベース部１５０は、軸部材１１０の軸方向についてステータ１２０との間で電気機械変換部１３０、及び円盤部１４２を挟む位置に配されている。

ステータ１２０、電気機械変換部１３０、円盤部１４２及びベース部１５０の中心には軸部材１１０が挿通されている。ここで、ベース部１５０の中心には、ネジ孔１５２が形成されている。また、軸部材１１０の外延部１１２におけるステータ１２０側の端部には、ステータ１２０の中心の孔１２２より大径の締付部１１６が形成されている。このため、締付部１１６がステータ１２０に当接した状態で、軸部材１１０のネジ部１１７とベース部１５０のネジ孔１５２とが螺合することにより、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、及び円盤部１４２が、締付部１１６とベース部１５０とにより締め付けられている。

なお、上述したように、ベース部１５０の外周部には４個の平面により構成される保持部１５４が形成されており、ベース部１５０をクランプ等の保持具により保持することができる。また、軸部材１１０の外延部１１２には、工具嵌合部１１３が形成されている。この工具嵌合部１１３は、軸部材１１０の軸心に対して回転対称な位置に配された４個の平面で構成されており、四角レンチ等の締付工具と嵌合させることができる。このため、ベース部１５０を保持具で保持した状態で、締付工具で軸部材１１０を軸周りに回転させることにより、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、及び円盤部１４２が軸部材１１０の締付部１１６とベース部１５０とによって締め付けられる。

また、振動体２１０の外周部におけるステータ１２０側の端部には、工具嵌合部２１６が形成されている。この工具嵌合部２１６は、振動体２１０の軸心を中心として回転対称な位置に配された４個の平面で構成されており、四角レンチ等の締付工具と嵌合させることができる。このため、締結工具で振動体２１０を回転させてネジ部２１４とネジ部１１４とを螺合させることにより、振動体２１０と軸部材１１０とを組み付けることができる。

ロータ１６０の出力側の面には、軸部材１１０の軸心を中心とする円状のリブ１６４が形成されている。また、歯車１８０の非出力側の面には、リブ１６４と嵌合する円状の凹部１８２が形成されている。また、トッププレート１９０の中心には、非出力側へ突出した円柱状のボス１９２が形成され、歯車１８０の出力側の面には、ボス１９２が相対回転自在に嵌合する円状の凹部１８４が形成されている。また、ナット２２０が軸部材１１０のネジ部１１８と螺合している。

ここで、付勢部材１７０の出力側の端部は、歯車１８０に当接している。また、上述したように、付勢部材１７０の非出力側の端部は、ロータ１６０のフランジ部１６８に当接しており、付勢部材１７０は、弾性収縮されている。このため、ロータ１６０はステータ１２０側へ付勢され、歯車１８０及びトッププレート１９０はナット２２０側へ付勢されている。

ロータ１６０の非出力側の面、即ちステータ１２０と対向する面には、円環状のリブ１６２が形成されており、この円環状のリブ１６２が、付勢部材１７０の付勢力によりステータ１２０に圧接されている。また、歯車１８０がトッププレート１９０に、トッププレート１９０がナット２２０にそれぞれ、付勢部材１７０の付勢力により圧接されている。

図３は、電気機械変換部１３０を分解斜視図にて示している。この図に示すように、電気機械変換部１３０は、軸部材１１０の軸方向に積層された複数の電気機械変換素子層１３８を備えている。電気機械変換素子層１３８の各々は、圧電材料板１３６と、圧電材料板１３６の表面に形成された複数の電極１３１、１３２、１３３、１３４とを備えている。

電極１３１、１３２、１３３、１３４は、略セクタ状の同形状とされており、軸部材１１０を中心として回転対称に配されている。また、同符号が付された電極の全体同士が軸方向に重なり合うように、電気機械変換素子層１３８が積層されており、各電極は、電気機械変換部１３０の側面に形成された導線により、配線板１４０の電極に導通される。また、圧電材料板１３６の電極形成面の裏側にはグランド電極が形成されており、各層のグランド電極は、電気機械変換部１３０の側面に形成された導線により、配線板１４０のグランド電極に導通される。

圧電材料板１３６は、駆動電圧を印加された場合に伸張する圧電材料を含んでいる。具体的には、チタン酸チタン酸ジルコン酸鉛、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電材料を含んでいる。なお、多くの圧電材料は脆いので、りん青銅等の高弾性金属材料で補強することが好ましい。また、上記電極は、ニッケル、金等の電極材料を用いて、鍍金、スパッタ、蒸着、厚膜印刷等の方法で、圧電材料の表面に直接に形成すればよい。

図４には、電極１３１、１３２、１３３、１３４と工具嵌合部２１６を構成する４個の平面との位置関係を平面図にて示している。この図に示すように、電極の分割数と工具嵌合部２１６を構成する複数の平面の数とは同数であり、また、電極１３１、１３２、１３３、１３４と、工具嵌合部２１６を構成する四平面は、共に軸部材１１０を中心として回転対称な位置に配されている。即ち、工具嵌合部２１６を構成する各平面と各電極とが、相対位置が一定となるように配されている。

次に、本実施形態における作用について説明する。図５Ａ〜図５Ｄは、ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を誇張して斜視図にて示している。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃおよび図５Ｄの相互の間に記入された矢印は、ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の状態が遷移することを示すと共に、状態の遷移が循環してステータ１２０及び電気機械変換部１３０が周期的に動作することを示す。

電極１３１、１３２、１３３、１３４のいずれかに対して駆動電圧が印加された場合、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは、駆動電圧が印加された電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位で増加する。一方、駆動電圧が印加されていない電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位では、電気機械変換部１３０の軸方向の長さは変化しない。ステータ１２０は、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが増加した部位において持ち上げられる。これにより、ステータ１２０は傾斜する。

電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して順次駆動電圧が印加されると、電極１３１、１３２、１３３、１３４に対応する部位で、電気機械変換部１３０の軸方向の長さが順次増加する。例えば、電極１３１、１３２、１３３、１３４に対して、π／４ずつ位相が異なる交流電圧が印加される。これにより、ステータ１２０の傾斜方向が、軸心周りの一方向へと遷移していくと共に、当該方向へ遷移する振動が発生する。ステータ１２０には、共振周波数の振動を発生させる。

ロータ１６０は、付勢部材１７０に付勢されて、ステータ１２０に対して定常的に当接している。このため、ロータ１６０は、傾斜方向を周回させつつ揺動するステータ１２０から摩擦駆動力及び軸周りに遷移する共振を受けて回転する。また、ロータ１６０のリブ１６４と歯車１８０の凹部１８２とは、付勢部材１７０の付勢力により圧接されており、ロータ１６０と歯車１８０とは、リブ１６４と凹部１８４との間に生じる摩擦力により一体で回転する。これにより、モータ駆動力が出力される。

ここで、ステータ１２０に当接した振動体２１０は、電気機械変換部１３０からステータ１２０を介して振動を付与される。これにより、振動子がステータ１２０と振動体２１０とで構成されることから、振動子の重量が増加するので、ステータ１２０の共振周波数を低く設定できる。即ち、振動体２１０が、ステータ１２０の共振周波数を調整する周波数調整部材として機能することから、ステータ１２０の共振周波数を適当に設定でき、以って、電気機械変換部１３０の駆動周波数を適当に設定できる。

また、振動体２１０は、ステータ１２０に当接した軸方向の端部において軸部材１１０と螺合されており、また、軸方向の反対側の端部は自由端部となっている。このため、振動体２１０の剛性をより低く設定でき、ステータ１２０の振動周波数を低下させる効果を増大できる。また、振動体２１０の軸方向長さが、外径より長いことによっても、ステータ１２０の振動周波数を低下させる効果が増加される。

また、振動体２１０の外周部に形成された工具嵌合部２１６を構成する四面が、軸心を中心として回転対称に配されていることから、振動体２１０における周方向の位置による振動周波数のバラツキを抑制できる。よって、ステータ１２０の振動周波数を安定化させることができる。また、工具嵌合部２１６を構成する複数の平面と、電気機械変換部１３０の電極の分割数とを同一にしたことにより、各平面と電極とが相対位置が一定となっていることから、振動体２１０における周方向の位置による振動周波数のバラツキをより一層抑制でき、ステータ１２０の振動周波数をより一層安定化させることができる。

次に、振動アクチュエータ１００の組立方法について説明する。図６には、振動アクチュエータ１００の組立工程における一工程を側断面図にて示している。この図に示すように、当該組立方法では、振動体２１０を軸部材１１０に組付ける前に、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、配線板１４０、及びベース部１５０の組立を実施する。これらを組付する組付工程においては、ベース部１５０の外周部に形成された複数の平面から構成される保持部１５４をクランプ等の保持具で保持する。

そして、軸部材１１０の非出力側をステータ１２０、電気機械変換部１３０、配線板１４０、ベース部１５０の中心の孔に挿通して軸部材１１０を回転させる。軸部材１１０は、ネジ部１１７をベース部１５０のネジ孔１５２に合わせ、レンチ等の締付工具を工具嵌合部１１３に嵌合させて当該締付工具を回転させることにより回転させる。これにより、締付部１１６とベース部１５０とにより、ステータ１２０、電気機械変換部１３０、及び配線板１４０が締め付けられる。

次に、図７、図８に示すように、振動体２１０を軸部材１１０に組み付ける。当該組付工程においては、振動体２１０に軸部材１１０の外延部１１２を挿通してネジ部２１４とネジ部１１４とを合わせる。そして、締付工具を工具嵌合部２１６に嵌合させて当該締付工具を回転させることにより、振動体２１０を軸部材１１０に螺合させる。

ここで、本実施形態では、外延部１１２の任意の平面視における断面の外径が、当該断面よりもステータ１２０側における振動体２１０の内径以下という条件を満たしている。これにより、ステータ１２０に組み付けた後の軸部材１１０の外延部１１２を、振動体２１０に挿通して、振動体２１０と外延部１１２とを螺合させることができる。従って、例えば、ステータ１２０の共振周波数の調整を目的として、振動体２１０を交換する場合等に、軸部材１１０とステータ１２０等とを分解することを要しないので、作業を容易化できる。

なお、本実施形態では、振動体２１０の内径を一様に形成すると共に、振動体２１０の内周部２１２におけるステータ１２０側の端部に、外延部１１２の最大外径部としてのネジ部１１４と同径のネジ部２１４を形成することにより、外延部１１２の振動体２１０への挿通、螺合を可能とした。しかし、この構成は必須ではなく、例えば、図９に示すように、振動体２１０におけるネジ部１１４よりステータ１２０側の内径を、外延部１１２の最大外径より大きくしてもよく、また、振動体２１０におけるネジ部１１４よりステータ１２０の反対側の最小内径を、外延部１１２におけるネジ部１１４の外径より小さくしてもよい。この図に示す例においても、外延部１１２の任意の断面の外径が、当該断面よりもステータ１２０側における振動体２１０の内径以下という条件を満たしている。

また、本実施形態では、振動体２１０と外延部１１２とを螺合させることにより、振動体２１０を外延部１１２に固定した。これにより振動体２１０と外延部１１２との組付作業を容易化できる。しかし、固定方法として、当該方法に限られず、接着、ピン結合等、従来公知の種々の方法を用いることができる。

図１０には、他の実施形態に係る振動アクチュエータ２００を側断面図にて示している。上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。この図に示すように、振動アクチュエータ２００では、工具嵌合部１１３が、外延部１１２の軸方向におけるステータ１２０側の端部に配されており、ネジ部１１４は、工具嵌合部１１３を挟んだステータ１２０の反対側に配されている。

次に、振動アクチュエータ２００の組立方法について説明する。図１１及び図１２には、振動アクチュエータ２００の組立工程における一工程を側断面図にて示している。この図に示すように、振動アクチュエータ１００の組立と同様に、振動体２１０を軸部材１１０に組付ける前に、軸部材１１０とステータ１２０、電気機械変換部１３０、配線板１４０、及びベース部１５０との組立を実施する。

本実施形態では、レンチ等の締結工具を、外延部１１２のステータ１２０側の端部に配された工具嵌合部１１３に嵌合させて、当該締結工具により軸部材１１０を回転させる。これにより、軸部材１１０を締付工具で回転させてステータ１２０等を、締付部１１６とベース部１５０とで締め付ける作業中に、軸部材１１０に生じる捩れモーメントを低減できるので、軸部材１１０の捩れ変形を抑制できる。

図１３には、振動アクチュエータ１００を備える撮像装置７００の概略構成を側断面図にて示している。なお、上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

この図に示すように、撮像装置７００は、光学部材４２０と、レンズ鏡筒４３０と、振動アクチュエータ１００と、撮像部５００と、制御部５５０と、を備える。レンズ鏡筒４３０は光学部材４２０を収容する。

振動アクチュエータ１００は、光学部材４２０を移動させる。撮像部５００は、光学部材４２０によって結像された画像を撮像する。制御部５５０は、振動アクチュエータ１００および撮像部５００を制御する。

また、撮像装置７００は、光学部材４２０、レンズ鏡筒４３０、及び振動アクチュエータ１００を備えるレンズユニット４１０と、ボディ４６０を含む。レンズユニット４１０は、マウント４５０を介して、ボディ４６０に対して着脱自在に装着される。

光学部材４２０は、図中で左側にあたる入射端から順次配列された、フロントレンズ４２２、コンペンセータレンズ４２４、フォーカシングレンズ４２６およびメインレンズ４２８を含む。フォーカシングレンズ４２６およびメインレンズ４２８の間には、アイリスユニット４４０が配置される。

振動アクチュエータ１００は、光軸方向についてレンズ鏡筒４３０の中程にあって相対的に小径なフォーカシングレンズ４２６の下方に配置される。これにより、レンズ鏡筒４３０の径を拡大することなく、振動アクチュエータ１００はレンズ鏡筒４３０内に収容される。振動アクチュエータ１００は、例えばギア列を介してフォーカシングレンズ４２６を光軸方向に前進または後退させる。

ボディ４６０は、メインミラー５４０、ペンタプリズム４７０、接眼系４９０を含む光学部材を収容する。メインミラー５４０は、レンズユニット４１０を介して入射した入射光の光路上に傾斜して配置される待機位置と、入射光を避けて上昇する撮影位置（図中に点線で示す）との間を移動する。

待機位置にあるメインミラー５４０は、入射光の大半を、上方に配置されたペンタプリズム４７０に導く。ペンタプリズム４７０は、入射光の鏡映を接眼系４９０に向かって出射するので、フォーカシングスクリーンの映像を接眼系４９０から正像として見ることができる。入射光の残りは、ペンタプリズム４７０により測光ユニット４８０に導かれる。測光ユニット４８０は、入射光の強度およびその分布等を測定する。

なお、ペンタプリズム４７０および接眼系４９０の間には、ファインダ液晶４９４に形成された表示画像を、フォーカシングスクリーンの映像に重ねるハーフミラー４９２が配置される。表示画像は、ペンタプリズム４７０から投影された画像に重ねて表示される。

また、メインミラー５４０は、入射光の入射面に対する裏面にサブミラー５４２を有する。サブミラー５４２は、メインミラー５４０を透過した入射光の一部を、下方に配置された測距ユニット５３０に導く。これにより、メインミラー５４０が待機位置にある場合は、測距ユニット５３０が被写体までの距離を測定する。なお、メインミラー５４０が撮影位置に移動した場合は、サブミラー５４２も入射光の光路から退避する。

更に、入射光に対してメインミラー５４０の後方には、シャッタ５２０、光学フィルタ５１０および撮像部５００が順次配置される。シャッタ５２０が開放される場合、その直前にメインミラー５４０が撮影位置に移動するので、入射光は直進して撮像部５００に入射される。これにより、入射光の形成する画像が電気信号に変換される。これにより、撮像部５００は、レンズユニット４１０によって結像された画像を撮像する。

撮像装置７００において、レンズユニット４１０とボディ４６０とは電気的にも結合されている。従って、例えば、ボディ４６０側の測距ユニット５３０が検出した被写体までの距離の情報に応じて振動アクチュエータ１００の回転を制御することにより、オートフォーカス機構を形成できる。また、測距ユニット５３０が振動アクチュエータ１００の動作量を参照することにより、フォーカスエイド機構を形成することもできる。振動アクチュエータ１００および撮像部５００は、制御部５５０により上記の通り制御される。

なお、振動アクチュエータ１００によりフォーカシングレンズ４２６を移動させる場合について例示したが、アイリスユニット４４０の開閉、ズームレンズのバリエータレンズの移動等を振動アクチュエータ１００で駆動できることはいうまでもない。この場合も、電気信号を介して測光ユニット４８０、ファインダ液晶４９４等と情報を参照し合うことにより、振動アクチュエータ１００は、露出の自動化、シーンモードの実行、ブラケット撮影の実行等に寄与する。また、本実施形態では、振動アクチュエータ１００を備える撮像装置７００を例に取って説明したが、振動アクチュエータ１００に替えて、振動アクチュエータ２００を備えてもよい。

以上のように、振動アクチュエータ１００、２００は、撮影機、双眼鏡等の光学系において、合焦機構、ズーム機構、手振れ補正機構等の駆動に好適に使用できる。さらに、精密ステージ、より具体的には電子ビーム描画装置、検査装置用各種ステージ、バイオテクノロジ用セルインジェクタの移動機構、核磁気共鳴装置の移動ベッド等の動力源に使用されうるが、用途がこれらに限られないことはいうまでもない。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

一実施形態に係る振動アクチュエータ１００を示す斜視図である。一実施形態に係る振動アクチュエータ１００を示す側断面図である。電気機械変換部１３０を示す分解斜視図である。ステータ１２０及び振動体２１０を示す平面図である。ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を説明する斜視図である。ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を説明する斜視図である。ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を説明する斜視図である。ステータ１２０及び電気機械変換部１３０の動作を説明する斜視図である。一実施形態に係る振動アクチュエータ１００の組立方法を説明する側断面図である。一実施形態に係る振動アクチュエータ１００の組立方法を説明する平面図である。一実施形態に係る振動アクチュエータ１００の組立方法を説明する側断面図である。振動体２１０の変形例を示す側断面図である。他の実施形態に係る振動アクチュエータ２００を示す側断面図である。他の実施形態に係る振動アクチュエータ２００の組立方法を説明する側断面図である。他の実施形態に係る振動アクチュエータの組立方法を説明する側断面図である。撮像装置７００の概略構成を示す側断面図である。

符号の説明

１００振動アクチュエータ、１１０軸部材、１１２外延部、１１３工具嵌合部、１１４ネジ部、１１６締付部、１１７ネジ部、１１８ネジ部、１２０ステータ、１２２孔、１３０電気機械変換部、１３１電極、１３２電極、１３３電極、１３４電極、１３６圧電材料板、１３８電気機械変換素子層、１４０配線板、１４２円盤部、１４４外延部、１５０ベース部、１５２ネジ孔、１５４保持部、１６０ロータ、１６２リブ、１６４リブ、１６６内周部、１６８フランジ部、１７０付勢部材、１８０歯車、１８２凹部、１８４凹部、１９０トッププレート、１９２ボス、２００振動アクチュエータ、２１０振動体、２１２内周部、２１４ネジ部、２１６工具嵌合部、２２０ナット、４１０レンズユニット、４２０光学部材、４２２フロントレンズ、４２４コンペンセータレンズ、４２６フォーカシングレンズ、４２８メインレンズ、４３０鏡筒、４４０アイリスユニット、４５０マウント、４６０ボディ、４７０ペンタプリズム、４８０測光ユニット、４９０接眼系、４９２ハーフミラー、４９４ファインダ液晶、５００撮像部、５１０光学フィルタ、５２０シャッタ、５３０測距ユニット、５４０メインミラー、５４２サブミラー、５５０制御部、７００撮像装置

Claims

回転自在なロータと、
前記ロータの回転軸方向に、前記ロータに接して配されたステータと、
前記ロータの回転軸方向について前記ロータとの間で前記ステータを挟む位置に配され、前記ステータに対して前記ロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、
前記ロータの回転軸方向について前記ステータとの間で前記電気機械変換部を挟む位置に配された狭持部材と、
前記ロータ、前記ステータ、及び前記電気機械変換部に挿通され、前記狭持部材に結合されており、前記狭持部材と共に前記ステータ及び前記電気機械変換部を締付ける締付部と、前記ステータから前記ロータの側へ延びる外延部とが設けられた軸部材と、
前記外延部が挿通されると共に前記ステータに接するように配され、前記外延部に固定され、前記ステータから振動を付与される振動体と、
を備え、
前記外延部の任意の断面の外径が、当該断面よりも前記ステータ側における前記振動体の内径以下であることを特徴とする振動アクチュエータ。
前記外延部と前記振動体とが螺合していることを特徴とする請求項１に記載の振動アクチュエータ。
前記外延部における前記ステータ側の端部と前記振動体とが螺合していることを特徴とする請求項１に記載の振動アクチュエータ。
前記振動体における前記ステータの反対側の端部が自由端であることを特徴とする請求項３に記載の振動アクチュエータ。
前記外延部における前記ステータ側の端部に締付工具が嵌合する工具嵌合部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振動アクチュエータ。
前記振動体は、前記ロータの回転軸方向を長手方向としていることを特徴とする請求項１に記載の振動アクチュエータ。
前記振動体の外周部に締付工具が嵌合する工具嵌合部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振動アクチュエータ。
前記工具嵌合部は、前記ロータの回転軸を中心として回転対称に配された複数の平面を有することを特徴とする請求項７に記載の振動アクチュエータ。
前記工具嵌合部における前記平面の数は、前記電気機械変換部の前記ロータの回転軸の周りに分割された電極の数と同一であることを特徴とする請求項８に記載の振動アクチュエータ。
前記振動体の軸線方向の長さ寸法は、前記振動体の任意の断面の外径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の振動アクチュエータ。
振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータにより移動される光学部材と、
前記振動アクチュエータと前記光学部材とを収容するレンズ鏡筒と
を備え、
前記振動アクチュエータは、
回転自在なロータと、
前記ロータの回転軸方向に、前記ロータに接して配されたステータと、
前記ロータの回転軸方向について前記ロータとの間で前記ステータを挟む位置に配され、前記ステータに対して前記ロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、
前記ロータの回転軸方向について前記ステータとの間で前記電気機械変換部を挟む位置に配された狭持部材と、
前記ロータ、前記ステータ、及び前記電気機械変換部に挿通され、前記狭持部材に結合されており、前記狭持部材と共に前記ステータ及び前記電気機械変換部を締付ける締付部と、前記ステータから前記ロータの側へ延びる外延部とが設けられた軸部材と、
前記外延部が挿通されると共に前記ステータに接するように配され、前記外延部に固定され、前記ステータから振動を付与される振動体と、
を備え、
前記外延部の任意の断面の外径が、当該断面よりも前記ステータ側における前記振動体の内径以下であることを特徴とするレンズユニット。
振動アクチュエータと、
前記振動アクチュエータにより移動される光学部材と、
前記光学部材によって結像された画像を撮像する撮像部と
を備え、
前記振動アクチュエータは、
回転自在なロータと、
前記ロータの回転軸方向に、前記ロータに接して配されたステータと、
前記ロータの回転軸方向について前記ロータとの間で前記ステータを挟む位置に配され、前記ステータに対して前記ロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、
前記ロータの回転軸方向について前記ステータとの間で前記電気機械変換部を挟む位置に配された狭持部材と、
前記ロータ、前記ステータ、及び前記電気機械変換部に挿通され、前記狭持部材に結合されており、前記狭持部材と共に前記ステータ及び前記電気機械変換部を締付ける締付部と、前記ステータから前記ロータの側へ延びる外延部とが設けられた軸部材と、
前記外延部が挿通されると共に前記ステータに接するように配され、前記外延部に固定され、前記ステータから振動を付与される振動体と、
を備え、
前記外延部の任意の断面の外径が、当該断面よりも前記ステータ側における前記振動体の内径以下であることを特徴とする撮像装置。
回転自在なロータと、
前記ロータの回転軸方向に、前記ロータに接して配されたステータと、
前記ロータの回転軸方向について前記ロータとの間で前記ステータを挟む位置に配され、前記ステータに対して前記ロータの回転軸周りに遷移する振動を付与する電気機械変換部と、
前記ロータの回転軸方向について前記ステータとの間で前記電気機械変換部を挟む位置に配された狭持部材と、
前記ロータ、前記ステータ、及び前記電気機械変換部に挿通され、前記狭持部材に結合されており、前記狭持部材と共に前記ステータ及び前記電気機械変換部を締付ける締付部と、前記ステータから前記ロータの側へ延びる外延部とが設けられた軸部材と、
前記外延部が挿通されると共に前記ステータに接するように配され、前記外延部に固定され、前記ステータから振動を付与される振動体と、
を備える振動アクチュエータの製造方法であって、
前記軸部材の前記締付部と前記狭持部材とにより前記ステータ及び前記電気機械変換部を締め付けた後に、前記振動体に前記軸部材を挿通して前記振動体を前記軸部材に固定することを特徴とする振動アクチュエータの製造方法。