圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒およびカメラ
【課題】摩擦や擦れの生じにくい圧電アクチュエータを提供する。
【解決手段】本発明の圧電アクチュエータは、ベース部材（１１）と移動部材（１２）との間に設けられ、前記ベース部材（１１）の第１面（１１ａ）と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子（２３ａ）および第２圧電素子（２３ｂ）と、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第３圧電素子（２４ａ）および第４圧電素子（２４ｂ）と、前記第１圧電素子（２３ａ）、第２圧電素子（２３ｂ）、第３圧電素子（２４ａ）および第４圧電素子（２４ｂ）の伸縮量が伝達され、前記移動部材（１２）に駆動力を伝達する伝達部材（２１、２２）とを備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明の圧電アクチュエータは、ベース部材（１１）と移動部材（１２）との間に設けられ、前記ベース部材（１１）の第１面（１１ａ）と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子（２３ａ）および第２圧電素子（２３ｂ）と、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第３圧電素子（２４ａ）および第４圧電素子（２４ｂ）と、前記第１圧電素子（２３ａ）、第２圧電素子（２３ｂ）、第３圧電素子（２４ａ）および第４圧電素子（２４ｂ）の伸縮量が伝達され、前記移動部材（１２）に駆動力を伝達する伝達部材（２１、２２）とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエータは、電気機械変換素子を駆動信号によって伸縮させ、この伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波とする）を発生させる。そして圧電アクチュエータは、この進行波によって、駆動面に楕円運動を生じさせ、楕円運動の波頭に加圧接触した相対移動部材を駆動させることにより、駆動力を取り出している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１４８６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の圧電アクチュエータは、楕円運動を利用しているため、接触部で摩擦や擦れが生じる、また速度の制御も複雑であった。
【０００５】
本発明の課題は、摩擦や擦れの生じにくい圧電アクチュエータ、およびそれを用いたレンズ鏡筒、カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ベース部材（１１）と移動部材（１２）との間に設けられ、前記ベース部材（１１）の第１面（１１ａ）と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子（２３ａ）および第２圧電素子（２３ｂ）と、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第３圧電素子（２４ａ）および第４圧電素子（２４ｂ）と、前記第１圧電素子（２３ａ）、第２圧電素子（２３ｂ）、第３圧電素子（２４ａ）および第４圧電素子（２４ｂ）の伸縮量が伝達され、前記移動部材（１２）に駆動力を伝達する伝達部材（２１、２２）とを備えることを特徴とする圧電アクチュエータである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧電アクチュエータであって、前記移動部材（１２）は、前記第３圧電素子（２４ａ）および第４圧電素子（２４ｂ）の伸縮方向に移動することを特徴とする圧電アクチュエータである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータであって、前記伝達部材（２１、２２）は、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられた第１の部材（２１）および第２の部材（２２）とを備え、前記第１圧電素子（２３ａ）は、前記第１面（１１ａ）と第１の部材（２１）との間に設けられ、前記第２圧電素子（２３ｂ）は、前記第１面（１１ａ）と第１の部材（２１）との間の前記第１圧電素子（２３ａ）とは異なる位置に設けられ、前記第３圧電素子（２４ａ）は、前記前記第１の部材（２１）と前記第２の部材（２２）との間に設けられ、前記第４圧電素子（２４ｂ）は、前記前記第１の部材（２１）と前記第２の部材（２２）との間の前記第３圧電素子（２４ａ）とは異なる位置に設けられたことを特徴とする圧電アクチュエータである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の圧電アクチュエータであって、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられ、前記ベース部材（１１）の第１面（１１ａ）と交差する交差方向に伸縮可能な第５圧電素子（２２３ａ）および第６圧電素子（２２３ｂ）と、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第７圧電素子（２２４ａ）および第８圧電素子（２２４ｂ）と、前記伝達部材（２２１、２２２）は、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられた第３の部材（２２１）および第４の部材（２２２）とを備え、前記第５圧電素子（２２３ａ）は、前記第１面（１１ａ）と第３の部材（２２１）との間に設けられ、前記第６圧電素子（２２３ｂ）は、前記第１面（１１ａ）と第３の部材（２２１）との間の前記第５圧電素子（２２３ａ）とは異なる位置に設けられ、前記第７圧電素子（２２４ａ）は、前記第３の部材（２２１）と前記第４の部材（２２２）との間に設けられ、前記第８圧電素子（２２４ｂ）は、前記第３の部材（２２１）と前記第４の部材（２２２）との間の前記第７圧電素子とは異なる位置に設けられたことを特徴とする圧電アクチュエータである。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の圧電アクチュエータであって、前記移動部材（１２）は、前記第７圧電素子（２２４ａ）および第８圧電素子（２２４ｂ）の伸縮方向に移動することを特徴とする圧電アクチュエータである。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の圧電アクチュエータであって、前記移動部材（１２）は、前記第１圧電素子（２３ａ）および前記第２圧電素子（２３ｂ）が伸びた状態であり、かつ、前記第５圧電素子（２２３ａ）および前記第６圧電素子（２２３ａ）が収縮した状態において、前記第２の部材（２２）で支持され、前記第５圧電素子（２２３ａ）および前記第６圧電素子（２２３ｂ）が伸びた状態であり、かつ、前記第１圧電素子（２３ａ）および前記第２圧電素子（２３ｂ）が収縮した状態において、前記第４の部材（２２２）で支持されることを特徴とする圧電アクチュエータである。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒である。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたカメラである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、摩擦や擦れの生じにくい圧電アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による圧電アクチュエータの構成を示す図である。
【図２】実施形態による圧電アクチュエータの動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】実施形態による圧電アクチュエータの動作をステップ毎に説明する図である。
【図４】実施形態による圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒、カメラの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態による圧電アクチュエータの構成を示す図である。図１において、圧電アクチュエータ１０は、ベース部材１１、リフタ２１ａ〜ｃ，２２１ａ〜ｃ，スライダ２２ａ〜ｃ，２２２ａ〜ｃ、リフト駆動体２３ａ〜ｃ、２２３ａ〜ｃ、スライド駆動体２４ａ〜ｃ、２２４ａ〜ｃ、移動体１２から構成されている。
【００１９】
ベース部材１１は、円柱形状であり、円形の平面１１ａにリフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２２３ａ、２２３ｂが設けられている。リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃは、ベース部材１１の円形の平面１１ａの周方向（図１中、Ｒで示す）に沿って設けられる。図１の構成では、リフト駆動体は６個設けられているのだが、２個（リフト駆動体２３ｂ、２２３ｃ）は他の部材に隠されて見えないので描かれていない。
【００２０】
リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃの上には、それぞれリフタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けられている。リフタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、円形の平面１１ａの周方向に沿って配置されるており、それぞれのリフタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃから円形の平面１１ａの中心方向に延在して設けられる腕部が連結されて１つの部材（以下、リフタ２１という）として構成されている。リフタ２１の中心部には円形の孔部が設けられている。リフタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃのそれぞれの底面にリフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃが接するようにリフタ２１は配置される。なお、図１において、リフタ２１ｂの底面にもリフタ駆動体２３ｂが設けられているのだが、図１中では他の部材によって隠されて見えないので描かれていない。
【００２１】
同様に、リフト駆動体２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃの上には、リフタ２２１ａ〜ｃが設けられている。リフタ２２１ａ〜ｃは、円形の平面１１ａの周方向（図１中、Ｒで示す）に沿って配置されており、それぞれのリフタ２２１ａ〜ｃから円形の平面１１ａの中心方向に延在して設けられる腕部が連結されて１つの部材（以下、リフタ２２１という）として構成されている。リフタ２２１の中心部には円形の孔部が設けられている。リフタ２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃのそれぞれの底面にリフト駆動体２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃが接するようにリフタ２２１は配置される。なお、図１においてリフタ２２１ｃの底面にもリフタ駆動体２２３ｃが設けられているのだが、図１中では他の部材によって隠されて見えないので描かれていない。
【００２２】
リフタ２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃそれぞれの周方向Ｒと交差する側面（本実施形態では、ベース部材１１の平面１１ａと直交する面）には、スライド駆動体２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃが設けられている。そして、スライド駆動体２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃには、それぞれスライダ２２２ａが接している。
【００２３】
スライダ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃは、円形の平面１１ａの周方向に沿って配置されており、それぞれのスライダ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃから円形の平面１１ａの中心方向に延在して設けられる腕部が連結されて１つ部材（以下、スライダ２２２という）として構成されている。スライダ２２２の中心部には円形の孔部が設けられている。スライド２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃの周方向Ｒと交差する側面（本実施形態では、ベース部材１１の平面１１ａと直交する面）には、スライド駆動体２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃが接している。
【００２４】
リフタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃの周方向Ｒと交差する側面（本実施形態では、ベース部材１１の平面１１ａと直交する面）には、スライド駆動体２４ａ、２４ｂ、２４ｃが設けられている。そして、スライド駆動体２４ａ、２４ｂ、２４ｃには、それぞれスライダ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが接している。
【００２５】
スライダ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、円形の平面１１ａの周方向Ｒに沿って配置されており、それぞれのスライダ２２ａ、２２ｂ、２２ｃから円形の平面１１ａの中心方向に延在して設けられる腕部が連結されて１つの部材（以下、スライダ２２という）として構成されている。スライダ２２の中心部には円形の孔部が設けられている。スライダ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの周方向Ｒと交差する側面（本実施形態では、ベース部材１１の平面１１ａと直交する面）には、それぞれスライド駆動体２４ａ、２４ｂ、２４ｃが接している。
【００２６】
なお、本実施形態では、スライダ２２とスライダ２２４は、同じ形状の部材であり、スライダ２２２は、スライダ２２に対して、図１において、上下方向（Ｙ方向）を逆にして配置されている。
【００２７】
スライダ２２、スライダ２２４の上には、移動体１２が載置される。移動体１２は、円盤形状であり、中心部から回転軸１２ａ、１２ｂが図１中のＹ方向上下に延在して設けられている。
【００２８】
前述のように、スライダ２２，２２２、リフタ２１、２２１のそれぞれの中心部には孔部が設けられている。それらの孔部が重なり合うように、スライダ２２，２２４、リフタ２１、２２１は、ベース部１１上に配置されている。そして、移動体１２の回転軸１２ａは、それらの孔部に嵌るように形成されている。回転軸１２ａが孔部に嵌った状態で、移動体１２の円盤形状部分の底面がスライダ２２あるいはスライダ２２４に接するように構成されている。そして、移動体１２は、図示しない付勢手段によって、ベース部１１の方向に向けて所定の力で押圧付勢されている。図１中、上方に延在して設けられている回転軸１２ｂは、移動体１２の回転を伝達するための部材であるギア等が設けられる。
【００２９】
リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、スライド駆動体２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃは、それぞれ圧電効果を有する圧電セラミックス等によって構成された所定厚さの圧電素子である。そして、それぞれ電圧の印加によって一方方向（厚さ方向）に所定量変形する。すなわち、電圧のＯＮ／ＯＦＦによって所定方向に伸縮（ＯＮで伸長，ＯＦＦで収縮）し、これによって操作駆動を行うものである。リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、スライド駆動体２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃには、それぞれ制御装置が備える駆動回路から電圧が印加されるようになっており、制御装置によって駆動制御される。
【００３０】
リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃは、変形方向（操作駆動方向）をＹ方向として設けられている。これにより、リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、制御装置の制御によってＹ方向に伸縮し、リフタ２１をベース部材１１に対してＹ方向に所定のストロークで移動操作するようになっている。また、リフト駆動体２２３ａ、２２３ｂは、同様に、リフタ２２１をベース部材１１に対してＹ方向に所定のストロークで移動操作するようになっている。
【００３１】
スライド駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃは、電圧の印加による変形方向（操作駆動方向）を円周方向（Ｒ方向）の接線方向として設けられている。これにより、スライド駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、制御装置の制御によって円周方向（Ｒ方向）の接線方向に伸縮し、スライダ２２をリフタ２１に対して円周方向（Ｒ方向）の接線方向に所定のストロークで移動操作するようになっている。また、スライド駆動体２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃは、同様に、スライダ２２２をリフタ２２１に対して円周方向（Ｒ方向）の接線方向に所定のストロークで移動操作するようになっている。
【００３２】
上記のように、リフト駆動体の駆動によってリフタ２１、２２１がベース部材１１に対してＹ方向に所定のストロークで移動操作され、スライド駆動体の駆動によってスライダ２２、２２２がリフタ２１、２２１に対して円周方向（Ｒ方向）の接線方向に所定のストロークで移動操作される。
【００３３】
上記のような構成の圧電アクチュエータ１０は、制御装置によって、それぞれのリフト駆動体、スライド駆動体に印加される電圧が制御され、移動体１２を連続的に移動制御する。
【００３４】
次に、前述した図１に加え、図２および図３を参照して、制御装置による、移動部材１２を連続的に移動駆動する制御について説明する。図２は、圧電アクチュエータ１０の動作を説明するタイミングチャートであって、（ａ）は移動部材１２を矢印Ｒ方向に駆動する例、（ｂ）は移動部材１２を矢印Ｒ方向と逆方向に駆動する例を示す。図３は、圧電アクチュエータ１０の動作をステップ毎に説明する図であって、移動部材１２を矢印Ｒ方向に駆動する例である。
【００３５】
ここで、図２、図３においては、図１におけるリフタ２１ａ〜ｃ、スライダ２２ａ〜ｃ、リフト駆動体２３ａ〜ｃ、スライド駆動体２４ａ〜ｃのそれぞれ１つを代表させてリフタ２１、スライダ２２、リフト駆動体２３、スライド駆動体２４として示している。リフタ２２１、スライダ２２２、リフト駆動体２２３、スライド駆動体２２４も同様である。そして、リフタ２１、スライダ２２、リフト駆動体２３、スライド駆動体２４で構成される機構を第１駆動機構２０とし、リフタ２２１、スライダ２２２、リフト駆動体２２３、スライド駆動体２２４で構成される機構を第２駆動機構２２０としている。
【００３６】
第１駆動機構２０および第２駆動機構２２０の基本的な作動は、以下の通りである。すなわち、リフト駆動体２３，２２３を駆動（ＯＮ）してスライダ２２，２２２によって移動部材１２を支持する。次いで、スライド駆動体２４，２２４を駆動（ＯＮ）してスライダ２２，２２２が保持した移動部材１２をＲ方向の接線方向（図３中のＸ軸方向）に移動する。その後、リフト駆動体２３，２２３の駆動を停止（ＯＦＦ）してスライダ２２，２２２による移動部材１２の保持を解除し、スライド駆動体２４，２２４の駆動を停止（ＯＦＦ）して駆動前の状態に戻る。
【００３７】
このような駆動制御を、第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０とで所定時間Ｔずらして行うことで、移動部材１２を支持しつつ回転駆動することができる。
【００３８】
以下、第１駆動機構２０および第２駆動機構２２０の制御を詳細に説明する。図３（ａ）に示す初期状態では、第１駆動機構２０（リフト駆動体２３およびスライド駆動体２４）が駆動状態にあり、第２駆動機構２２０（リフト駆動体２２３およびスライド駆動体２２４）は非駆動状態にある。この初期状態では、駆動機構２０が移動部材１２を支持している。
【００３９】
このような初期状態から、第２駆動機構２２０のリフト駆動体２２３を駆動する。これにより、図３（ｂ）に示すように、第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０の双方が、移動部材１２を支持する。
【００４０】
第２駆動機構２２０のリフト駆動体２２３を駆動してから所定時間（Δｔ１）後に、第１駆動機構２０のリフト駆動体２３の駆動を停止（ＯＦＦ）し、駆動機構２０による移動部材１２の支持を解除する。これにより、図３（ｃ）に示すように、第２駆動機構２２０のみで移動部材１２を支持した状態となる。つまり、第１駆動機構２０に代わって第２駆動機構２２０が移動部材１２を支持する。
【００４１】
そして、第１駆動機構２０のリフト駆動体２３の駆動を停止した所定時間（Δｔ２）後に、第２駆動機構２２０のスライド駆動体２２４を駆動（ＯＮ）する。これにより、第２駆動機構２２０が支持した移動部材１２は、Ｘ軸プラス方向に移動する。同時に、第１駆動機構２０におけるリフト駆動体２３の駆動を停止（ＯＦＦ）する。これにより、図３（ｄ）に示す状態となる。
【００４２】
図３（ｄ）に示す状態では、第２駆動機構２２０（リフト駆動体２２３およびスライド駆動体２２４）が駆動状態にあって移動部材１２を支持している。また、第１駆動機構２０（リフト駆動体２３およびスライド駆動体２２４）は非駆動状態にある。つまり、図３（ｄ）に示す状態は、図３（ａ）に示す状態とは、第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０の作動状態が入れ替わった状態となっている。
【００４３】
その後は、前述したステップを、第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０とを交換したような制御を行う。すなわち、第１駆動機構２０による移動部材１２の支持、第２駆動機構２２０による移動部材１２の支持解除、第１駆動機構２０による移動部材１２の移動駆動、を行うものである。そして、上記のプロセスを繰り返す。これにより、移動部材１２を円滑に周方向（Ｒ方向）に回転駆動することができる。
【００４４】
つまり、図２に示すように、第１駆動機構２０の作動に対して、第２駆動機構２２０が全く同じ作動を所定時間Ｔずらして行うことで、移動部材１２をＲ方向に移動駆動することができるものである。第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０の差動時間（Ｔ）は、移動部材１２を支持してから送り駆動を終了するまでの時間以上であれば良い。
【００４５】
なお、本実施形態においては、移動部材１２をＲ方向と逆方向に回転駆動することができる。その場合には、第１駆動機構２０のリフト駆動体２３および第２駆動機構２２０のリフト駆動体２２３を、それぞれ前述したステップとＯＮ／ＯＦＦを逆に制御すれば良く、詳細な説明は省略する。
【００４６】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
【００４７】
本実施形態の構成では、リフト駆動体２３ａ〜ｃ（または２２３ａ〜ｃ）の駆動によって移動部材１２を支持し、スライド駆動体２４ａ〜ｃ（または２２４ａ〜ｃ）の駆動によってその支持した移動部材１２を移動操作する。つまり、リフト駆動体とスライド駆動体とは、それぞれその作用方向が移動部材１２を操作する方向に一致しており、且つ、両者の作用は独立して行われる。それぞれの操作に係る力の速度（速さおよび方向）は一定であり、スライダ２２（または２２２）と移動部材１２との間に速度の変化による不要な相対変位（こすり）は生じない。その結果、こすりに起因する磨耗を抑制できる。
【００４８】
また、移動部材１２の支持をリフト駆動体２３（または２２３）が行い、移動部材１２の移動操作をスライド駆動体２４（または２２４）が行う。リフト駆動体とスライド駆動体とは接触していないため、一方の駆動体の駆動時の振動が他方の駆動体に与える影響もきわめて小さい。つまり、移動部材１２の支持と移動の駆動が完全に分離しており、独立して駆動制御できる。このため、制御の自由度が高く、高い駆動精度に構成できる。
【００４９】
また、移動部材１２を第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０とで同一高さ（Ｙ軸方向の位置）で支持して移動操作するため、移動部材１２は上下方向（Ｙ軸方向）に移動しない。このため、滑らかな動作が可能となる。
【００５０】
また、リフト駆動体２３ａ〜ｃにより駆動されるリフタ２１ａ〜ｃは、リフタ２１ａ〜ｃが連結された部材として構成されている。このため、リフト駆動体２３ａ〜ｃのそれぞれの変位量の誤差がある場合でも、リフタ２１ａ〜ｃのそれぞれ駆動量は平均化される。このため、リフト駆動体２３ａ〜ｃのそれぞれの変位量の誤差に対するリフタ２１ａ〜ｃのそれぞれの駆動量への影響を小さくすることができ、制御性を高めることができる。
【００５１】
このことは、リフト駆動体２２３ａ〜ｃ、スライド駆動体２４ａ〜ｃ、２２４ａ〜ｃについても同様である。
【００５２】
図４は、本実施の形態におけるカメラ１０１の構成を模式的に示す概略構成図である。
【００５３】
図４に示すように、カメラ１０１は、撮像素子１０８が内蔵されたカメラボディ１０２と、レンズ１０７を有するレンズ鏡筒１０３とを備えている。
【００５４】
レンズ鏡筒１０３は、カメラボディ１０２に着脱可能な交換レンズである。レンズ鏡筒１０３は、レンズ１０７、カム筒１０６、圧電アクチュエータ１０等を備えている。圧電アクチュエータ１０は、カメラ１０１のフォーカス動作時にレンズ１０７を駆動する駆動源として用いられている。圧電アクチュエータ１０の移動体の回転軸（図１中の回転軸１２ｂ）に設けられたギア４から得られた駆動力は、直接、カム筒１０６に伝えられる。レンズ１０７は、カム筒１０６に保持されており、圧電アクチュエータ１０の駆動力により、光軸方向Ｌに略平行に移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。
【００５５】
カメラ１０１の使用時には、レンズ鏡筒１０３内に設けられたレンズ群（レンズ１０７を含む）によって、撮像素子１０８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子１０８によって、結像された被写体像は電気信号に変換され、その信号をＡ／Ｄ変換することによって、画像データが得られる。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態のカメラ１０１及びレンズ鏡筒１０３は、上記の実施の形態で説明した圧電アクチュエータ１０を備えている。したがって、従来よりも出力効率が向上した圧電アクチュエータ１０によって、カム筒１０６を直接駆動させることができる。したがって、エネルギーの損失が少なく省エネルギー効果が得られる。また、部品点数の削減が可能になる。
【００５７】
本実施の形態では、レンズ鏡筒１０３は、交換レンズである例を示したが、これに限らず、例えば、カメラ本体と一体化したレンズの駆動の圧電アクチュエータ１０を用いてもよい。
【００５８】
なお、本実施の形態では、リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、スライド駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃは、厚さ方向に伸縮する（縦振動モード）圧電素子を用いている。しかしながら、厚さ方向と直交する方向に伸縮する（厚み滑り振動モード）圧電素子を用いてもよい。この場合、図１におけるリフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃがリフタ２１、２２１を周方向Ｒに駆動するのに用いられ、スライド駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃがスライダ２２，２２２を縦方向（Ｙ軸方向）に駆動するのに用いられることになる。すなわち、リフト駆動体とスライド駆動体の働きが逆になり、リフタとスライダの働きが逆になる。したがって、前述の実施の形態におけるリフト駆動体とスライド駆動体の制御のしかたを入れ替えればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０：圧電アクチュエータ、１１：ベース部材、１２：移動体、２０：第１駆動機構、２２０：第２駆動機構、２１、２１ａ〜ｃ、２２１、２２１ａ〜ｃ：リフタ、２２、２２ａ〜ｃ、２２２、２２２ａ〜ｃ：スライダ、２３、２３ａ〜ｃ、２２３、２２３ａ〜ｃ：リフト駆動体、２４、２４ａ〜ｃ、２２４、２２４ａ〜ｃ：スライド駆動体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエータは、電気機械変換素子を駆動信号によって伸縮させ、この伸縮を利用して弾性体の駆動面に進行性振動波（以下、進行波とする）を発生させる。そして圧電アクチュエータは、この進行波によって、駆動面に楕円運動を生じさせ、楕円運動の波頭に加圧接触した相対移動部材を駆動させることにより、駆動力を取り出している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１４８６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の圧電アクチュエータは、楕円運動を利用しているため、接触部で摩擦や擦れが生じる、また速度の制御も複雑であった。
【０００５】
本発明の課題は、摩擦や擦れの生じにくい圧電アクチュエータ、およびそれを用いたレンズ鏡筒、カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ベース部材（１１）と移動部材（１２）との間に設けられ、前記ベース部材（１１）の第１面（１１ａ）と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子（２３ａ）および第２圧電素子（２３ｂ）と、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第３圧電素子（２４ａ）および第４圧電素子（２４ｂ）と、前記第１圧電素子（２３ａ）、第２圧電素子（２３ｂ）、第３圧電素子（２４ａ）および第４圧電素子（２４ｂ）の伸縮量が伝達され、前記移動部材（１２）に駆動力を伝達する伝達部材（２１、２２）とを備えることを特徴とする圧電アクチュエータである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧電アクチュエータであって、前記移動部材（１２）は、前記第３圧電素子（２４ａ）および第４圧電素子（２４ｂ）の伸縮方向に移動することを特徴とする圧電アクチュエータである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータであって、前記伝達部材（２１、２２）は、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられた第１の部材（２１）および第２の部材（２２）とを備え、前記第１圧電素子（２３ａ）は、前記第１面（１１ａ）と第１の部材（２１）との間に設けられ、前記第２圧電素子（２３ｂ）は、前記第１面（１１ａ）と第１の部材（２１）との間の前記第１圧電素子（２３ａ）とは異なる位置に設けられ、前記第３圧電素子（２４ａ）は、前記前記第１の部材（２１）と前記第２の部材（２２）との間に設けられ、前記第４圧電素子（２４ｂ）は、前記前記第１の部材（２１）と前記第２の部材（２２）との間の前記第３圧電素子（２４ａ）とは異なる位置に設けられたことを特徴とする圧電アクチュエータである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の圧電アクチュエータであって、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられ、前記ベース部材（１１）の第１面（１１ａ）と交差する交差方向に伸縮可能な第５圧電素子（２２３ａ）および第６圧電素子（２２３ｂ）と、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第７圧電素子（２２４ａ）および第８圧電素子（２２４ｂ）と、前記伝達部材（２２１、２２２）は、前記ベース部材（１１）と前記移動部材（１２）との間に設けられた第３の部材（２２１）および第４の部材（２２２）とを備え、前記第５圧電素子（２２３ａ）は、前記第１面（１１ａ）と第３の部材（２２１）との間に設けられ、前記第６圧電素子（２２３ｂ）は、前記第１面（１１ａ）と第３の部材（２２１）との間の前記第５圧電素子（２２３ａ）とは異なる位置に設けられ、前記第７圧電素子（２２４ａ）は、前記第３の部材（２２１）と前記第４の部材（２２２）との間に設けられ、前記第８圧電素子（２２４ｂ）は、前記第３の部材（２２１）と前記第４の部材（２２２）との間の前記第７圧電素子とは異なる位置に設けられたことを特徴とする圧電アクチュエータである。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の圧電アクチュエータであって、前記移動部材（１２）は、前記第７圧電素子（２２４ａ）および第８圧電素子（２２４ｂ）の伸縮方向に移動することを特徴とする圧電アクチュエータである。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の圧電アクチュエータであって、前記移動部材（１２）は、前記第１圧電素子（２３ａ）および前記第２圧電素子（２３ｂ）が伸びた状態であり、かつ、前記第５圧電素子（２２３ａ）および前記第６圧電素子（２２３ａ）が収縮した状態において、前記第２の部材（２２）で支持され、前記第５圧電素子（２２３ａ）および前記第６圧電素子（２２３ｂ）が伸びた状態であり、かつ、前記第１圧電素子（２３ａ）および前記第２圧電素子（２３ｂ）が収縮した状態において、前記第４の部材（２２２）で支持されることを特徴とする圧電アクチュエータである。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒である。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたカメラである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、摩擦や擦れの生じにくい圧電アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による圧電アクチュエータの構成を示す図である。
【図２】実施形態による圧電アクチュエータの動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】実施形態による圧電アクチュエータの動作をステップ毎に説明する図である。
【図４】実施形態による圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒、カメラの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態による圧電アクチュエータの構成を示す図である。図１において、圧電アクチュエータ１０は、ベース部材１１、リフタ２１ａ〜ｃ，２２１ａ〜ｃ，スライダ２２ａ〜ｃ，２２２ａ〜ｃ、リフト駆動体２３ａ〜ｃ、２２３ａ〜ｃ、スライド駆動体２４ａ〜ｃ、２２４ａ〜ｃ、移動体１２から構成されている。
【００１９】
ベース部材１１は、円柱形状であり、円形の平面１１ａにリフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２２３ａ、２２３ｂが設けられている。リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃは、ベース部材１１の円形の平面１１ａの周方向（図１中、Ｒで示す）に沿って設けられる。図１の構成では、リフト駆動体は６個設けられているのだが、２個（リフト駆動体２３ｂ、２２３ｃ）は他の部材に隠されて見えないので描かれていない。
【００２０】
リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃの上には、それぞれリフタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けられている。リフタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、円形の平面１１ａの周方向に沿って配置されるており、それぞれのリフタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃから円形の平面１１ａの中心方向に延在して設けられる腕部が連結されて１つの部材（以下、リフタ２１という）として構成されている。リフタ２１の中心部には円形の孔部が設けられている。リフタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃのそれぞれの底面にリフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃが接するようにリフタ２１は配置される。なお、図１において、リフタ２１ｂの底面にもリフタ駆動体２３ｂが設けられているのだが、図１中では他の部材によって隠されて見えないので描かれていない。
【００２１】
同様に、リフト駆動体２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃの上には、リフタ２２１ａ〜ｃが設けられている。リフタ２２１ａ〜ｃは、円形の平面１１ａの周方向（図１中、Ｒで示す）に沿って配置されており、それぞれのリフタ２２１ａ〜ｃから円形の平面１１ａの中心方向に延在して設けられる腕部が連結されて１つの部材（以下、リフタ２２１という）として構成されている。リフタ２２１の中心部には円形の孔部が設けられている。リフタ２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃのそれぞれの底面にリフト駆動体２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃが接するようにリフタ２２１は配置される。なお、図１においてリフタ２２１ｃの底面にもリフタ駆動体２２３ｃが設けられているのだが、図１中では他の部材によって隠されて見えないので描かれていない。
【００２２】
リフタ２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃそれぞれの周方向Ｒと交差する側面（本実施形態では、ベース部材１１の平面１１ａと直交する面）には、スライド駆動体２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃが設けられている。そして、スライド駆動体２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃには、それぞれスライダ２２２ａが接している。
【００２３】
スライダ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃは、円形の平面１１ａの周方向に沿って配置されており、それぞれのスライダ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃから円形の平面１１ａの中心方向に延在して設けられる腕部が連結されて１つ部材（以下、スライダ２２２という）として構成されている。スライダ２２２の中心部には円形の孔部が設けられている。スライド２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃの周方向Ｒと交差する側面（本実施形態では、ベース部材１１の平面１１ａと直交する面）には、スライド駆動体２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃが接している。
【００２４】
リフタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃの周方向Ｒと交差する側面（本実施形態では、ベース部材１１の平面１１ａと直交する面）には、スライド駆動体２４ａ、２４ｂ、２４ｃが設けられている。そして、スライド駆動体２４ａ、２４ｂ、２４ｃには、それぞれスライダ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが接している。
【００２５】
スライダ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、円形の平面１１ａの周方向Ｒに沿って配置されており、それぞれのスライダ２２ａ、２２ｂ、２２ｃから円形の平面１１ａの中心方向に延在して設けられる腕部が連結されて１つの部材（以下、スライダ２２という）として構成されている。スライダ２２の中心部には円形の孔部が設けられている。スライダ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの周方向Ｒと交差する側面（本実施形態では、ベース部材１１の平面１１ａと直交する面）には、それぞれスライド駆動体２４ａ、２４ｂ、２４ｃが接している。
【００２６】
なお、本実施形態では、スライダ２２とスライダ２２４は、同じ形状の部材であり、スライダ２２２は、スライダ２２に対して、図１において、上下方向（Ｙ方向）を逆にして配置されている。
【００２７】
スライダ２２、スライダ２２４の上には、移動体１２が載置される。移動体１２は、円盤形状であり、中心部から回転軸１２ａ、１２ｂが図１中のＹ方向上下に延在して設けられている。
【００２８】
前述のように、スライダ２２，２２２、リフタ２１、２２１のそれぞれの中心部には孔部が設けられている。それらの孔部が重なり合うように、スライダ２２，２２４、リフタ２１、２２１は、ベース部１１上に配置されている。そして、移動体１２の回転軸１２ａは、それらの孔部に嵌るように形成されている。回転軸１２ａが孔部に嵌った状態で、移動体１２の円盤形状部分の底面がスライダ２２あるいはスライダ２２４に接するように構成されている。そして、移動体１２は、図示しない付勢手段によって、ベース部１１の方向に向けて所定の力で押圧付勢されている。図１中、上方に延在して設けられている回転軸１２ｂは、移動体１２の回転を伝達するための部材であるギア等が設けられる。
【００２９】
リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、スライド駆動体２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃは、それぞれ圧電効果を有する圧電セラミックス等によって構成された所定厚さの圧電素子である。そして、それぞれ電圧の印加によって一方方向（厚さ方向）に所定量変形する。すなわち、電圧のＯＮ／ＯＦＦによって所定方向に伸縮（ＯＮで伸長，ＯＦＦで収縮）し、これによって操作駆動を行うものである。リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、スライド駆動体２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃには、それぞれ制御装置が備える駆動回路から電圧が印加されるようになっており、制御装置によって駆動制御される。
【００３０】
リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃは、変形方向（操作駆動方向）をＹ方向として設けられている。これにより、リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、制御装置の制御によってＹ方向に伸縮し、リフタ２１をベース部材１１に対してＹ方向に所定のストロークで移動操作するようになっている。また、リフト駆動体２２３ａ、２２３ｂは、同様に、リフタ２２１をベース部材１１に対してＹ方向に所定のストロークで移動操作するようになっている。
【００３１】
スライド駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃは、電圧の印加による変形方向（操作駆動方向）を円周方向（Ｒ方向）の接線方向として設けられている。これにより、スライド駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、制御装置の制御によって円周方向（Ｒ方向）の接線方向に伸縮し、スライダ２２をリフタ２１に対して円周方向（Ｒ方向）の接線方向に所定のストロークで移動操作するようになっている。また、スライド駆動体２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃは、同様に、スライダ２２２をリフタ２２１に対して円周方向（Ｒ方向）の接線方向に所定のストロークで移動操作するようになっている。
【００３２】
上記のように、リフト駆動体の駆動によってリフタ２１、２２１がベース部材１１に対してＹ方向に所定のストロークで移動操作され、スライド駆動体の駆動によってスライダ２２、２２２がリフタ２１、２２１に対して円周方向（Ｒ方向）の接線方向に所定のストロークで移動操作される。
【００３３】
上記のような構成の圧電アクチュエータ１０は、制御装置によって、それぞれのリフト駆動体、スライド駆動体に印加される電圧が制御され、移動体１２を連続的に移動制御する。
【００３４】
次に、前述した図１に加え、図２および図３を参照して、制御装置による、移動部材１２を連続的に移動駆動する制御について説明する。図２は、圧電アクチュエータ１０の動作を説明するタイミングチャートであって、（ａ）は移動部材１２を矢印Ｒ方向に駆動する例、（ｂ）は移動部材１２を矢印Ｒ方向と逆方向に駆動する例を示す。図３は、圧電アクチュエータ１０の動作をステップ毎に説明する図であって、移動部材１２を矢印Ｒ方向に駆動する例である。
【００３５】
ここで、図２、図３においては、図１におけるリフタ２１ａ〜ｃ、スライダ２２ａ〜ｃ、リフト駆動体２３ａ〜ｃ、スライド駆動体２４ａ〜ｃのそれぞれ１つを代表させてリフタ２１、スライダ２２、リフト駆動体２３、スライド駆動体２４として示している。リフタ２２１、スライダ２２２、リフト駆動体２２３、スライド駆動体２２４も同様である。そして、リフタ２１、スライダ２２、リフト駆動体２３、スライド駆動体２４で構成される機構を第１駆動機構２０とし、リフタ２２１、スライダ２２２、リフト駆動体２２３、スライド駆動体２２４で構成される機構を第２駆動機構２２０としている。
【００３６】
第１駆動機構２０および第２駆動機構２２０の基本的な作動は、以下の通りである。すなわち、リフト駆動体２３，２２３を駆動（ＯＮ）してスライダ２２，２２２によって移動部材１２を支持する。次いで、スライド駆動体２４，２２４を駆動（ＯＮ）してスライダ２２，２２２が保持した移動部材１２をＲ方向の接線方向（図３中のＸ軸方向）に移動する。その後、リフト駆動体２３，２２３の駆動を停止（ＯＦＦ）してスライダ２２，２２２による移動部材１２の保持を解除し、スライド駆動体２４，２２４の駆動を停止（ＯＦＦ）して駆動前の状態に戻る。
【００３７】
このような駆動制御を、第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０とで所定時間Ｔずらして行うことで、移動部材１２を支持しつつ回転駆動することができる。
【００３８】
以下、第１駆動機構２０および第２駆動機構２２０の制御を詳細に説明する。図３（ａ）に示す初期状態では、第１駆動機構２０（リフト駆動体２３およびスライド駆動体２４）が駆動状態にあり、第２駆動機構２２０（リフト駆動体２２３およびスライド駆動体２２４）は非駆動状態にある。この初期状態では、駆動機構２０が移動部材１２を支持している。
【００３９】
このような初期状態から、第２駆動機構２２０のリフト駆動体２２３を駆動する。これにより、図３（ｂ）に示すように、第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０の双方が、移動部材１２を支持する。
【００４０】
第２駆動機構２２０のリフト駆動体２２３を駆動してから所定時間（Δｔ１）後に、第１駆動機構２０のリフト駆動体２３の駆動を停止（ＯＦＦ）し、駆動機構２０による移動部材１２の支持を解除する。これにより、図３（ｃ）に示すように、第２駆動機構２２０のみで移動部材１２を支持した状態となる。つまり、第１駆動機構２０に代わって第２駆動機構２２０が移動部材１２を支持する。
【００４１】
そして、第１駆動機構２０のリフト駆動体２３の駆動を停止した所定時間（Δｔ２）後に、第２駆動機構２２０のスライド駆動体２２４を駆動（ＯＮ）する。これにより、第２駆動機構２２０が支持した移動部材１２は、Ｘ軸プラス方向に移動する。同時に、第１駆動機構２０におけるリフト駆動体２３の駆動を停止（ＯＦＦ）する。これにより、図３（ｄ）に示す状態となる。
【００４２】
図３（ｄ）に示す状態では、第２駆動機構２２０（リフト駆動体２２３およびスライド駆動体２２４）が駆動状態にあって移動部材１２を支持している。また、第１駆動機構２０（リフト駆動体２３およびスライド駆動体２２４）は非駆動状態にある。つまり、図３（ｄ）に示す状態は、図３（ａ）に示す状態とは、第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０の作動状態が入れ替わった状態となっている。
【００４３】
その後は、前述したステップを、第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０とを交換したような制御を行う。すなわち、第１駆動機構２０による移動部材１２の支持、第２駆動機構２２０による移動部材１２の支持解除、第１駆動機構２０による移動部材１２の移動駆動、を行うものである。そして、上記のプロセスを繰り返す。これにより、移動部材１２を円滑に周方向（Ｒ方向）に回転駆動することができる。
【００４４】
つまり、図２に示すように、第１駆動機構２０の作動に対して、第２駆動機構２２０が全く同じ作動を所定時間Ｔずらして行うことで、移動部材１２をＲ方向に移動駆動することができるものである。第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０の差動時間（Ｔ）は、移動部材１２を支持してから送り駆動を終了するまでの時間以上であれば良い。
【００４５】
なお、本実施形態においては、移動部材１２をＲ方向と逆方向に回転駆動することができる。その場合には、第１駆動機構２０のリフト駆動体２３および第２駆動機構２２０のリフト駆動体２２３を、それぞれ前述したステップとＯＮ／ＯＦＦを逆に制御すれば良く、詳細な説明は省略する。
【００４６】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
【００４７】
本実施形態の構成では、リフト駆動体２３ａ〜ｃ（または２２３ａ〜ｃ）の駆動によって移動部材１２を支持し、スライド駆動体２４ａ〜ｃ（または２２４ａ〜ｃ）の駆動によってその支持した移動部材１２を移動操作する。つまり、リフト駆動体とスライド駆動体とは、それぞれその作用方向が移動部材１２を操作する方向に一致しており、且つ、両者の作用は独立して行われる。それぞれの操作に係る力の速度（速さおよび方向）は一定であり、スライダ２２（または２２２）と移動部材１２との間に速度の変化による不要な相対変位（こすり）は生じない。その結果、こすりに起因する磨耗を抑制できる。
【００４８】
また、移動部材１２の支持をリフト駆動体２３（または２２３）が行い、移動部材１２の移動操作をスライド駆動体２４（または２２４）が行う。リフト駆動体とスライド駆動体とは接触していないため、一方の駆動体の駆動時の振動が他方の駆動体に与える影響もきわめて小さい。つまり、移動部材１２の支持と移動の駆動が完全に分離しており、独立して駆動制御できる。このため、制御の自由度が高く、高い駆動精度に構成できる。
【００４９】
また、移動部材１２を第１駆動機構２０と第２駆動機構２２０とで同一高さ（Ｙ軸方向の位置）で支持して移動操作するため、移動部材１２は上下方向（Ｙ軸方向）に移動しない。このため、滑らかな動作が可能となる。
【００５０】
また、リフト駆動体２３ａ〜ｃにより駆動されるリフタ２１ａ〜ｃは、リフタ２１ａ〜ｃが連結された部材として構成されている。このため、リフト駆動体２３ａ〜ｃのそれぞれの変位量の誤差がある場合でも、リフタ２１ａ〜ｃのそれぞれ駆動量は平均化される。このため、リフト駆動体２３ａ〜ｃのそれぞれの変位量の誤差に対するリフタ２１ａ〜ｃのそれぞれの駆動量への影響を小さくすることができ、制御性を高めることができる。
【００５１】
このことは、リフト駆動体２２３ａ〜ｃ、スライド駆動体２４ａ〜ｃ、２２４ａ〜ｃについても同様である。
【００５２】
図４は、本実施の形態におけるカメラ１０１の構成を模式的に示す概略構成図である。
【００５３】
図４に示すように、カメラ１０１は、撮像素子１０８が内蔵されたカメラボディ１０２と、レンズ１０７を有するレンズ鏡筒１０３とを備えている。
【００５４】
レンズ鏡筒１０３は、カメラボディ１０２に着脱可能な交換レンズである。レンズ鏡筒１０３は、レンズ１０７、カム筒１０６、圧電アクチュエータ１０等を備えている。圧電アクチュエータ１０は、カメラ１０１のフォーカス動作時にレンズ１０７を駆動する駆動源として用いられている。圧電アクチュエータ１０の移動体の回転軸（図１中の回転軸１２ｂ）に設けられたギア４から得られた駆動力は、直接、カム筒１０６に伝えられる。レンズ１０７は、カム筒１０６に保持されており、圧電アクチュエータ１０の駆動力により、光軸方向Ｌに略平行に移動して、焦点調節を行うフォーカスレンズである。
【００５５】
カメラ１０１の使用時には、レンズ鏡筒１０３内に設けられたレンズ群（レンズ１０７を含む）によって、撮像素子１０８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子１０８によって、結像された被写体像は電気信号に変換され、その信号をＡ／Ｄ変換することによって、画像データが得られる。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態のカメラ１０１及びレンズ鏡筒１０３は、上記の実施の形態で説明した圧電アクチュエータ１０を備えている。したがって、従来よりも出力効率が向上した圧電アクチュエータ１０によって、カム筒１０６を直接駆動させることができる。したがって、エネルギーの損失が少なく省エネルギー効果が得られる。また、部品点数の削減が可能になる。
【００５７】
本実施の形態では、レンズ鏡筒１０３は、交換レンズである例を示したが、これに限らず、例えば、カメラ本体と一体化したレンズの駆動の圧電アクチュエータ１０を用いてもよい。
【００５８】
なお、本実施の形態では、リフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、スライド駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃは、厚さ方向に伸縮する（縦振動モード）圧電素子を用いている。しかしながら、厚さ方向と直交する方向に伸縮する（厚み滑り振動モード）圧電素子を用いてもよい。この場合、図１におけるリフト駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃがリフタ２１、２２１を周方向Ｒに駆動するのに用いられ、スライド駆動体２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃがスライダ２２，２２２を縦方向（Ｙ軸方向）に駆動するのに用いられることになる。すなわち、リフト駆動体とスライド駆動体の働きが逆になり、リフタとスライダの働きが逆になる。したがって、前述の実施の形態におけるリフト駆動体とスライド駆動体の制御のしかたを入れ替えればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０：圧電アクチュエータ、１１：ベース部材、１２：移動体、２０：第１駆動機構、２２０：第２駆動機構、２１、２１ａ〜ｃ、２２１、２２１ａ〜ｃ：リフタ、２２、２２ａ〜ｃ、２２２、２２２ａ〜ｃ：スライダ、２３、２３ａ〜ｃ、２２３、２２３ａ〜ｃ：リフト駆動体、２４、２４ａ〜ｃ、２２４、２２４ａ〜ｃ：スライド駆動体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と移動部材との間に設けられ、前記ベース部材の第１面と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子および第２圧電素子と、
前記ベース部材と前記移動部材との間に設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第３圧電素子および第４圧電素子と、
前記第１圧電素子、第２圧電素子、第３圧電素子および第４圧電素子の伸縮量が伝達され、前記移動部材に駆動力を伝達する伝達部材と
を備えることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエータであって、
前記移動部材は、前記第３圧電素子および第４圧電素子の伸縮方向に移動することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータであって、
前記伝達部材は、前記ベース部材と前記移動部材との間に設けられた第１の部材および第２の部材とを備え、
前記第１圧電素子は、前記第１面と第１の部材との間に設けられ、
前記第２圧電素子は、前記第１面と第１の部材との間の前記第１圧電素子とは異なる位置に設けられ、
前記第３圧電素子は、前記前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられ、
前記第４圧電素子は、前記前記第１の部材と前記第２の部材との間の前記第３圧電素子とは異なる位置に設けられたこと
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電アクチュエータであって、
前記ベース部材と前記移動部材との間に設けられ、前記ベース部材の第１面と交差する交差方向に伸縮可能な第５圧電素子および第６圧電素子と、
前記ベース部材と前記移動部材との間に設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第７圧電素子および第８圧電素子と、
前記伝達部材は、前記ベース部材と前記移動部材との間に設けられた第３の部材および第４の部材とを備え、
前記第５圧電素子は、前記第１面と第３の部材との間に設けられ、
前記第６圧電素子は、前記第１面と第３の部材との間の前記第５圧電素子とは異なる位置に設けられ、
前記第７圧電素子は、前記第３の部材と前記第４の部材との間に設けられ、
前記第８圧電素子は、前記第３の部材と前記第４の部材との間の前記第７圧電素子とは異なる位置に設けられたこと
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電アクチュエータであって、
前記移動部材は、前記第７圧電素子および第８圧電素子の伸縮方向に移動することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の圧電アクチュエータであって、
前記移動部材は、前記第１圧電素子および前記第２圧電素子が伸びた状態であり、かつ、前記第５圧電素子および前記第６圧電素子が収縮した状態において、前記第２の部材で支持され、前記第５圧電素子および前記第６圧電素子が伸びた状態であり、かつ、前記第１圧電素子および前記第２圧電素子が収縮した状態において、前記第４の部材で支持されることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒。
【請求項８】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたカメラ。
【請求項１】
ベース部材と移動部材との間に設けられ、前記ベース部材の第１面と交差する交差方向に伸縮可能な第１圧電素子および第２圧電素子と、
前記ベース部材と前記移動部材との間に設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第３圧電素子および第４圧電素子と、
前記第１圧電素子、第２圧電素子、第３圧電素子および第４圧電素子の伸縮量が伝達され、前記移動部材に駆動力を伝達する伝達部材と
を備えることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエータであって、
前記移動部材は、前記第３圧電素子および第４圧電素子の伸縮方向に移動することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータであって、
前記伝達部材は、前記ベース部材と前記移動部材との間に設けられた第１の部材および第２の部材とを備え、
前記第１圧電素子は、前記第１面と第１の部材との間に設けられ、
前記第２圧電素子は、前記第１面と第１の部材との間の前記第１圧電素子とは異なる位置に設けられ、
前記第３圧電素子は、前記前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられ、
前記第４圧電素子は、前記前記第１の部材と前記第２の部材との間の前記第３圧電素子とは異なる位置に設けられたこと
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電アクチュエータであって、
前記ベース部材と前記移動部材との間に設けられ、前記ベース部材の第１面と交差する交差方向に伸縮可能な第５圧電素子および第６圧電素子と、
前記ベース部材と前記移動部材との間に設けられ、前記交差方向とは異なる方向に伸縮可能な第７圧電素子および第８圧電素子と、
前記伝達部材は、前記ベース部材と前記移動部材との間に設けられた第３の部材および第４の部材とを備え、
前記第５圧電素子は、前記第１面と第３の部材との間に設けられ、
前記第６圧電素子は、前記第１面と第３の部材との間の前記第５圧電素子とは異なる位置に設けられ、
前記第７圧電素子は、前記第３の部材と前記第４の部材との間に設けられ、
前記第８圧電素子は、前記第３の部材と前記第４の部材との間の前記第７圧電素子とは異なる位置に設けられたこと
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電アクチュエータであって、
前記移動部材は、前記第７圧電素子および第８圧電素子の伸縮方向に移動することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の圧電アクチュエータであって、
前記移動部材は、前記第１圧電素子および前記第２圧電素子が伸びた状態であり、かつ、前記第５圧電素子および前記第６圧電素子が収縮した状態において、前記第２の部材で支持され、前記第５圧電素子および前記第６圧電素子が伸びた状態であり、かつ、前記第１圧電素子および前記第２圧電素子が収縮した状態において、前記第４の部材で支持されることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたレンズ鏡筒。
【請求項８】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えたカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２８３９３８（Ｐ２０１０−２８３９３８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３３５７３（Ｐ２００９−１３３５７３）
【出願日】平成２１年６月３日（２００９．６．３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３日（２００９．６．３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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