圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラ
【課題】駆動力や駆動効率が向上された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、第１の方向に変位可能な第１圧電素子２１、及び第１の方向と交差する第２の方向に変位可能な第２圧電素子２２を有し、複数のグループに分けられた複数の圧電部材２０と、前記圧電部材２０と接触する接触面１２Ａを有し、前記圧電部材に対して第１の方向に相対移動する相対移動部材１２と、複数のグループのうちの１つのグループの圧電部材２０Ａが接触面に接触している状態のときに、その圧電部材２０Ａの第１圧電素子を駆動することにより相対移動部材を第１の方向に相対移動させ、圧電部材２０Ａの第１圧電素子を駆動する際に、他のグループの圧電部材２０Ｂの第２圧電素子を駆動することにより、他のグループの圧電部材を接触面から離間させた状態とする駆動部３０と、を備える。
【解決手段】本発明の圧電アクチュエータは、第１の方向に変位可能な第１圧電素子２１、及び第１の方向と交差する第２の方向に変位可能な第２圧電素子２２を有し、複数のグループに分けられた複数の圧電部材２０と、前記圧電部材２０と接触する接触面１２Ａを有し、前記圧電部材に対して第１の方向に相対移動する相対移動部材１２と、複数のグループのうちの１つのグループの圧電部材２０Ａが接触面に接触している状態のときに、その圧電部材２０Ａの第１圧電素子を駆動することにより相対移動部材を第１の方向に相対移動させ、圧電部材２０Ａの第１圧電素子を駆動する際に、他のグループの圧電部材２０Ｂの第２圧電素子を駆動することにより、他のグループの圧電部材を接触面から離間させた状態とする駆動部３０と、を備える。
【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、レンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動方向と加圧方向との振動を分離した異モード型超音波アクチュエータが知られている（特許文献１参照）。この異モード型超音波アクチュエータは、移動子の駆動方向と平行な方向の振動（ねじり振動）と加圧方向と平行な方向の振動（縦振動）とを組み合わせた駆動原理の超音波アクチュエータである。
【０００３】
この異モード型超音波アクチュエータは、振動子に発生する縦振動による変位で移動子を押し上げ、その時に移動子の駆動方向と同じ方向の振動子のねじり振動による変位を発生させて移動子を駆動する。また、縦振動は移動子を押し上げる方向と逆の方向にも振動するため、振動子と移動子は、この逆方向の振動の際に離間する。この瞬間にねじり振動により、振動子を移動子の駆動方向とは逆方向に変位させる。この様に縦振動とねじり振動を組み合わせることにより、移動子は所望の一方向に駆動される。
【０００４】
一方、２種類の圧電素子を組み合わせて、移動子を駆動させる圧電アクチュエータも開示されている（特許文献２参照）。特許文献２は、圧電すべり効果素子と圧電横効果素子とを組み合わせた圧電アクチュエータで、圧電すべり効果素子を移動子の駆動方向に変位させ、圧電横効果素子を加圧方向に変位させて、これを組み合わせることで移動子を駆動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８４３６７号公報
【特許文献２】特開昭６２−７１４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている異モード型超音波アクチュエータは、駆動原理上、移動子と振動子が離間する瞬間が発生する。そのため、移動子への駆動力の伝達が時系列的に細切れとなり、それが駆動力や駆動効率向上の障害となる。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている尺取型の圧電アクチュエータも移動子と振動子が離間する瞬間が発生する。そのため、移動子への駆動力の伝達が時系列的に細切れとなり、駆動力や駆動効率向上の障害となる。
【０００８】
本発明の課題は、駆動力や駆動効率が向上された圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒及び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】
【０００９】
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。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、第１の方向に変位可能な第１圧電素子（２１，１２１，２２１）、及び前記第１の方向と交差する第２の方向に変位可能な第２圧電素子（２２，１２２，２２２）を有するとともに、複数のグループにグループ分けされている複数の圧電部材（２０，１２０，２２０）と、前記圧電部材（２０，１２０，２２０）と接触する接触面（１２Ａ）を有し、前記圧電部材（２０，１２０，２２０）に対して前記第１の方向に相対移動する相対移動部材（１２，２１２）と、前記複数のグループのうちの１つのグループの前記圧電部材（２０Ａ，１２０Ａ，２２０Ａ）が前記接触面（１２Ａ）に接触している状態のときに、前記１つのグループの前記圧電部材（２０Ａ，１２０Ａ，２２０Ａ）の前記第１圧電素子（２１，１２１，２２１）を駆動することにより前記相対移動部材（１２，２１２）を前記第１の方向に相対移動させ、前記１つのグループの前記圧電部材（２０，１２０，２２０）の前記第１圧電素子（２１，１２１，２２１）を駆動する際に、前記複数のグループのうちの他のグループの前記圧電部材（２０Ｂ，１２０Ｂ，２２０Ｂ）の前記第２圧電素子（２２，１２２，２２２）を駆動することにより、前記他のグループの前記圧電部材（２０，１２０，２２０）を前記接触面（１２Ａ）から離間させた状態とする駆動部（３０，１３０）と、を備えることを特徴とする圧電アクチュエータ（１，１０，２００）である。
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（１，１０，２００）であって、前記駆動部（３０，１３０）は、前記第１圧電素子（２１，１２１，２２１）を前記第１の方向の変位を制御する第１駆動信号と、前記第２圧電素子（２２，１２２，２２２）の前記第２の方向の変位を制御するとともに該第１駆動信号と異なる波形を有する第２駆動信号と、を発振すること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１，１０，２００）である。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の圧電アクチュエータ（１，１０，２００）であって、前記第１駆動信号は三角波信号で、前記第２駆動信号は矩形波信号であること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１，１０，２００）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１，１０，２００）であって、前記複数のグループは３以上であること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１，１０，２００）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１０）であって、前記圧電部材（１２０）を保持する保持部（１１）を備え、該保持部（１１）と前記圧電部材（１２０）との間に、前記第２の方向に変位可能であって、前記第１の方向に沿って配置された第１の部分と第２の部分とを有する第３圧電素子（１２４Ａ）を備えること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１０）である。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の圧電アクチュエータ（１０）であって、前記駆動部（１３０）は、前記第１圧電素子（１２１）を前記第１の方向へ変位させることにより前記相対移動部材（１２，２１２）を前記第１の方向に移動させた後、前記第２圧電素子（１２２）を前記第２の方向に変位させることにより前記相対移動部材（１２，２１２）と前記圧電部材（１２０）とを離間させたときに前記圧電部材（１２０）に加わる衝撃により生じる前記圧電部材（１２０）の振動を打ち消すように、前記第３圧電素子（１２４Ａ）の前記第１の部分と前記第２の部分とに異なる波形の電圧信号を加えること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１０）である。
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の圧電アクチュエータ（１０）であって、前記第１の部分と前記第２の部分に生じる電圧を検出する検出部（３５）を前記保持部（１１）と前記第３圧電素子（１２４Ａ）との間に備え、前記駆動部（１３０）は、前記第１圧電素子（１２１）を前記第１の方向へ変位させることにより前記相対移動部材（１２，２１２）を前記第１の方向に移動させた後、前記第２圧電素子（１２２）を前記第２の方向に変位させることにより前記相対移動部材（１２，２１２）と前記圧電部材（１２０）とを離間させたときに前記検出部で検出される電圧を打ち消すような電圧信号を、前記第３圧電素子（１２４Ａ）の前記第１の部分と前記第２の部分とにそれぞれ加えること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１０）である。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１，１０，２００）であって、前記第１圧電素子（２１，１２１，２２１）が前記第２圧電素子（２２，１２２，２２２）よりも前記相対移動部材（１２，２１２）側に配置されていること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１，１０，２００）である。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１，１０，２００）を備えるレンズ鏡筒（２０１）である。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１，１０，２００）を備えるカメラ（２０１，２０５）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、駆動力や駆動効率が向上された圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態における圧電アクチュエータの構成を概念的に示す図である。
【図２】第１実施形態の圧電アクチュエータの圧電部材の拡大図である。
【図３】第１実施形態における圧電部材による移動部材の移動駆動をステップ毎に説明する図である。
【図４】圧電アクチュエータを駆動制御する駆動制御装置のブロック構成図である。
【図５】各圧電部材に入力される駆動信号のタイムチャートである。
【図６】図５における特定の時点における圧電アクチュエータの状態を概念的に示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態における圧電アクチュエータの構成を概念的に示す図である。
【図８】第２実施形態における圧電アクチュエータの圧電部材の拡大図である。
【図９】振動発生のメカニズムを説明する図である。
【図１０】第２実施形態における圧電アクチュエータを駆動制御する駆動制御装置のブロック構成図である。
【図１１】第２実施形態における圧電部材の振動抑制作動を説明する駆動信号のタイムチャートである。
【図１２】図１１に示すタイムチャートにおける特定の時点における圧電部材の状態を概念的に示す図である。
【図１３】第３実施形態のレンズ鏡筒の概略断面図である。
【図１４】第３実施形態の圧電アクチュエータ概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である圧電アクチュエータ１の構成を概念的に示す図である。図２は、圧電アクチュエータ１の圧電部材２０の拡大図である。なお、以下の説明では、図中に示すように、Ｘ−Ｙ座標によって方向を示す。すなわち、図中左右方向をＸ軸方向とし、右側を＋側、左側を−側とする。また、Ｘ軸と直交する図中上下方向をＹ軸方向とし、上側を＋側、下側を−側とする。
【００１４】
図１に示す圧電アクチュエータ１は、ベース部材１１と、ベース部材１１に対して移動可能な移動部材１２と、移動部材１２を移動駆動する圧電部材２０と、を備えている。
ベース部材１１と移動部材１２とは、それぞれ所定厚さの板状体で、Ｘ軸方向に延在している。圧電部材２０は、ベース部材１１と移動部材１２との間に配置されている。移動部材１２は、図示しない付勢手段によって、ベース部材１１に向けて（Ｙ軸方向−側に）所定の力Ｆで押圧付勢されている。これにより、ベース部材１１と移動部材１２とは、圧電部材２０によって規定される間隔で、平行に配置されている。
【００１５】
圧電部材２０は、ベース部材１１における移動部材１２と向かい合う上面（対向面１１Ａ）に立設されている。
圧電部材２０は、３組の圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにより構成されている。３組の圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、後述する制御が異なる以外は全く同一に構成されており、以下の説明では、特に必要のある場合を除いて、圧電部材２０として説明する。なお、図１は、３組の圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを全て同一の作動状態として示しているが、実際にはそれぞれが異なる作動状態をとる。その作動については後に詳述する。
【００１６】
移動部材１２は、前述したように、ベース部材１１の上側（Ｙ軸方向＋側）に、圧電部材２０によって規定される間隔を有して平行に位置している。移動部材１２のベース部材１１と対向する側の面（下面）は、平坦な被駆動面１２Ａとなっている。
【００１７】
３組の圧電部材２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）は、ベース部材１１の対向面１１Ａに、Ｘ軸方向に所定間隔で配置されている。
圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれ駆動信号を受けて、移動部材１２を移動駆動する動作を異なるタイミングで行う。各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおける上面（後述する摩擦材２３の上面）は、研削またはラッピング加工されて同一の作動状態においてＹ方向の同一の位置（同一平面）となるように形成されている。
【００１８】
つぎに、圧電部材２０の構成および作動について詳細に説明する。
図２に示すように、圧電部材２０は、４枚の圧電素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂが積層一体化されると共に、その最上面に摩擦材２３が貼着されて構成されている。
【００１９】
積層された４枚の圧電素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂは、正方形または長方形形状であり、表裏両面に銀電極が施されていて、電極板と交互に接合し、かつ、分極方向が交互になる様に接合されている。なお、本実施形態では正方形または長方形形状としたが、変形の方向性が特定できれば例えば円形等他の形状であっても良い。
圧電素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂは、上下２枚ずつで機能が異なり、図２中上側２枚の圧電素子２１Ａ，２１Ｂは駆動用圧電素子部２１を構成し、下側２枚の圧電素子２２Ａ，２２Ｂはクラッチ用圧電素子部２２を構成している。
【００２０】
駆動用圧電素子部２１を構成する圧電素子２１Ａ，２１Ｂは、移動部材１２を駆動する方向（Ｘ軸方向）に分極処理が施されている。２枚の圧電素子２１Ａ，２１Ｂは、Ａ相入力電極２１Ｃを挟んで分極方向が反対になるように積層されている。これにより、両圧電素子２１Ａ，２１Ｂに厚さ方向に直流電圧を印加すると、図２中に矢印で示すように、駆動用圧電素子部２１はせん断方向（両圧電素子２１Ａ，２１Ｂが図中左右にずれる方向）に変位する（ｄ１５の圧電効果）。
この駆動用圧電素子部２１（圧電素子２１Ａ，２１Ｂ）には、後述の図４に示すように、駆動制御装置３０のＡ相信号発生部３２ＡからのＡ相駆動信号（電圧）が印加されるようになっている。
【００２１】
一方、クラッチ用圧電素子部２２を構成する圧電素子２２Ａ，２２Ｂは、厚さ方向（Ｙ軸方向）に分極処理が施されている。２枚の圧電素子２２Ａ，２２Ｂは、Ｂ相入力電極２２Ｃを挟んで分極方向が反対になるように積層されている。これにより、両圧電素子２２Ａ，２２Ｂに厚さ方向に直流電圧を印加すると、図２中に矢印で示すように、クラッチ用圧電素子部２２は圧縮方向（両圧電素子２２Ａ，２２Ｂの積層方向）に変位する（ｄ３３の圧電効果）。
この、クラッチ用圧電素子部２２の圧電素子２２Ａ，２２Ｂには、後述の図４に示すように、駆動制御装置３０のＢ相信号発生部３２ＢからＢ相駆動信号（電圧）が印加されるようになっている。
本実施形態では、クラッチ用圧電素子部２２（圧電素子２２Ａ，２２Ｂ）には分極方向と反対の直流電圧が印加されるように構成されており、電圧の印加によって厚さ方向に収縮するように設定されている。
【００２２】
摩擦材２３は、移動部材１２を効率良く駆動するために設けられているものである。摩擦材２３は、移動部材１２（被駆動面１２Ａ）に対する摩擦係数が０．５以上であることが好ましい。例えば、移動部材１２を表面にアルマイト処理を施したアルミニウム材によって形成した場合、摩擦材２３はガラス繊維を混入したポリカーボネートが適する。しかし、これに限らず他の組み合わせでも摩擦係数が大きければ構わない。
【００２３】
上記のように、駆動用圧電素子部２１（圧電素子２１Ａ，２１Ｂ）とクラッチ用圧電素子部２２（圧電素子２２Ａ，２２Ｂ）とが積層されて構成された圧電部材２０は、駆動信号電圧の０Ｎ／０ＦＦによって、それぞれ直交する方向に変位を生ずる。駆動用圧電素子部２１の変位方向は、移動部材１２を移動駆動する方向（Ｘ軸方向）となっている。以下、このＸ軸方向の変位を駆動変位と呼ぶ。また、クラッチ用圧電素子部２２の変位方向は、駆動用圧電素子部２１の変位方向と直交する高さ方向（Ｙ軸方向）となっている。以下、このＹ軸方向の変位をクラッチ変位と呼ぶ。
【００２４】
なお、本実施形態におけるクラッチ用圧電素子部２２は、前述したように電圧の印加によって厚さ方向に収縮するように設定されている。このような構成により、前述した摩擦材２３の上面の精度を出すための加工をＢ相駆動信号０ＦＦで（電圧を印加せずに）行うことができ、加工時における作業性が良い。しかし、これに限定されるものではなく、Ｂ相駆動信号が０Ｎの場合に厚さ方向に膨張する構成であってもよい。
【００２５】
上記のように構成された圧電部材２０は、駆動変位とクラッチ変位を繰り返すことで、移動部材１２をＸ軸方向に移動駆動する。
図３は、圧電部材２０による移動部材１２の移動駆動をステップ毎に説明する図である。図３（ａ）に示す状態を初期状態とする。初期状態は、クラッチ用圧電素子部２２に電圧が印加されていない状態で摩擦材２３の上面は移動部材１２の下面（被駆動面１２Ａ）に圧接されている。
そして、図３（ｂ）に示すように、駆動用圧電素子部２１を駆動変位させて移動部材１２を移動駆動させる。
移動部材１２が移動駆動された後、図３（ｃ）に示すようにクラッチ用圧電素子部２２に電圧を印加し、クラッチ用圧電素子部２２を圧縮させてクラッチ方向に変位させ、摩擦材２３の移動部材１２への圧接を解除する。
この状態で、図３（ｄ）に示すように駆動用圧電素子部２１を変位ゼロの状態に復帰させる。
これらのステップを繰り返すことで、移動部材１２をＸ軸＋方向に移動駆動することができる。なお、図３（ｃ）および図３（ｄ）に示す摩擦材２３の移動部材１２への圧接が解除された状態では、図示しない他の圧電部材が移動部材１２に圧接して移動部材１２の位置を規定している。
【００２６】
図４は、圧電アクチュエータ１を駆動制御する駆動制御装置３０のブロック構成図である。前述した３組の圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、図４に示すように、駆動制御装置３０によって駆動制御される。駆動制御装置３０は、制御部３１と、信号発生部３２Ａ，３２Ｂ及び移相部３３Ａ，３３Ｂを備える。
【００２７】
制御部３１は、例えば、被駆動体に設けられたセンサ（検出部３４）による被区動体の位置の検出結果に基づいて、信号発生部３２Ａ，３２Ｂへ指令を与える。
Ａ相信号発生部３２Ａは、駆動用圧電素子部２１に加えるＡ相駆動信号を発生する。
Ａ相駆動信号は、非対称のこぎり波である。このＡ相駆動信号のピーク電圧値を変えることで、速度を制御する。
Ｂ相信号発生部３２Ｂは、クラッチ用圧電素子部２２に加えるＢ相駆動信号を発生する。
Ｂ相駆動信号は、負（−）の矩形波である。Ｂ相駆動信号は、速度の制御に関わらず、ピーク電圧値は一定である。
【００２８】
Ａ相移相部３３ＡとＢ相移相部３３Ｂとは、Ａ相信号発生部３２ＡおよびＢ相信号発生部３２Ｂによって生成された駆動信号（Ａ相駆動信号およびＢ相駆動信号）を、それぞれの圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに分配する。
すなわち、Ａ相移相部３３Ａは、Ａ相信号発生部３２Ａによって生成されたＡ相駆動信号を、位相をずらして圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにそれぞれ入力する。
Ｂ相移相部３３Ｂは、Ｂ相信号発生部３２Ｂによって生成されたＢ相駆動信号を、位相をずらして圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにそれぞれ入力する。
【００２９】
検出部３４は、当該圧電アクチュエータ１の駆動結果（状態）を検出し、制御部３１に制御情報としてフィードバックする。そして、制御部３１は、信号発生部３２ａ，３２Ｂ及び移相部３３Ａ，３３Ｂを制御して、前述した各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおける移動部材１２の移動駆動を、タイミングをずらして行う。これによって移動部材１２は切れ目無く連続的に移動駆動される。
【００３０】
つぎに、前述した図３および図４に加え、図５および図６を参照して、駆動制御装置３０の制御による圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃおよび圧電アクチュエータ１全体の作用について説明する。図５は、各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに入力されるＡ相駆動信号およびＢ相駆動信号のタイムチャートである。図６は、図５における特定の時点（ｔｘ）における圧電アクチュエータ１（圧電部材２０）の状態を概念的に示す図である。
【００３１】
まず、圧電部材２０を駆動するＡ相およびＢ相駆動信号の基本パターンについて説明する。
前述したように、駆動用圧電素子部２１を駆動するＡ相駆動信号は、非対称のこぎり波である。Ａ相駆動信号は、０Ｖを挟んで、負（−Ｖ１）から正（＋Ｖ１）へ、正から負へとそれぞれ直線的に変化する。Ａ相駆動信号の負から正方向への変化によって駆動用圧電素子部２１はＸ＋軸方向に漸次駆動変位し、正から負方向への変化によってＸ−方向に戻る。
ここで、Ａ相駆動信号における、負側のピークから正側のピークまでの半周期の時間に対する、正側のピークから負側のピークまでの半周期の時間の比は、０．５に設定されている。つまり、初期状態から駆動変位する時間の半分の時間で、駆動変位から初期状態に戻るように設定されている。
【００３２】
クラッチ用圧電素子部２２を駆動するＢ相駆動信号は、負の矩形波である。Ｂ相駆動信号は、０Ｖから所定の負電圧（−Ｖ２）へ、負電圧（−Ｖ２）から０Ｖへと変化する。クラッチ用圧電素子部２２は、Ｂ相駆動信号が０Ｖの状態である初期状態から、０Ｖから負電圧（−Ｖ２）への変化（電圧ＯＮ）によって駆動変位（収縮）する。
【００３３】
Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とのＯＮ／ＯＦＦのタイミングは、Ａ相駆動信号における正側のピークの直前（ΔＴ１前）でＢ相駆動信号がＯＮとなり、Ａ相駆動信号における負側のピークの直後（ΔＴ２後）でＢ相駆動信号がＯＦＦとなるように設定されている。つまり、駆動用圧電素子部２１がＸ＋方向に最大に変位した状態からＸ−方向に最大に変位した状態に戻る動作を行っている時間の前後に所定時間（ΔＴ１およびΔＴ２）加えた間、Ｂ相駆動信号がＯＮとなってクラッチ用圧電素子部２２が収縮した状態となる。
【００３４】
上記のような設定により、先に図３を用いて説明したように、クラッチ用圧電素子部２２に加える電圧がゼロの状態で摩擦材２３の上面を移動部材１２の下面（被駆動面１２Ａ）に圧接させ、駆動用圧電素子部２１の駆動変位によって移動部材１２をＸ＋方向に移動駆動する。そして、クラッチ用圧電素子部２２に−Ｖ２の電圧を加えて圧縮する方向にクラッチ変位させて摩擦材２３の移動部材１２への圧接を解除し、駆動用圧電素子部２１をＸ−方向に駆動変位をさせる、といった一連の動作が行われる。
【００３５】
各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃには、前述した基本パターンのＡ相駆動信号およびＢ相駆動信号が、時間Ｔずれた位相で入力される。時間Ｔは、Ａ相駆動信号における、正側のピークから負側のピークまでの半周期の時間と等しく設定されている。
【００３６】
つぎに、各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおけるそれぞれの駆動用圧電素子部２１およびクラッチ用圧電素子部２２の作用と、移動部材１２の動きと、を時系列のステップ毎に説明する。
［時間：ｔ１］
圧電部材２０Ａ：Ａ相駆動信号は負の値であるが増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
圧電部材２０Ｂ：Ａ相駆動信号は正の値でありさらに増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
圧電部材２０Ｃ：Ａ相駆動信号は、正の値から負の値に変化しており、Ｂ相駆動電圧は−Ｖ２である。
【００３７】
すなわち、時間ｔ１においては、図６（ａ）に示すように、圧電部材２０Ａと圧電部材２０Ｂとは、クラッチ変位方向において収縮していない状態にあって移動部材１２に圧接し、移動部材１２をＸ＋方向に駆動変位している。
圧電部材２０Ｃは、クラッチ変位方向において収縮した状態にあって移動部材１２と離間し、Ｘ−方向に駆動変位している。この時点で圧電部材２０Ｃと移動部材１２とは離間しているので、移動部材１２は圧電部材２０Ｃによっては駆動変位されない。
【００３８】
［時間：ｔ３］
圧電部材２０Ａ：Ａ相駆動信号は正の値でありさらに増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
圧電部材２０Ｂ：Ａ相駆動信号は正の値から負の値に変化している。Ｂ相駆動電圧は、−Ｖ２である。
圧電部材２０Ｃ：Ａ相駆動信号は負の値であるが増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
【００３９】
すなわち時間ｔ３においては、図６（ｂ）に示すように、圧電部材２０Ａと圧電部材２０Ｃとは、クラッチ変位方向において収縮していない状態にあって移動部材１２に圧接し、移動部材１２をＸ＋方向に駆動変位している。圧電部材２０Ｂは、クラッチ変位方向において収縮した状態であって移動部材１２と離間し、Ｘ−方向に駆動変位している。この時点で圧電部材２０Ｂと移動部材１２とは離間しているので、移動部材１２は圧電部材Ｂによっては駆動変位されない。
【００４０】
［時間：ｔ５］
圧電部材２０Ａ：Ａ相駆動信号は正の値から負の値に変化しており、Ｂ相駆動電圧は−Ｖ２である。
圧電部材２０Ｂ：Ａ相駆動信号は負の値であるが増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
圧電部材２０Ｃ：Ａ相駆動信号は正の値でありさらに増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
【００４１】
時間：ｔ５においては、図６（ｃ）に示すように、圧電部材２０Ａは、クラッチ変位において収縮した状態にあって移動部材１２と離間し、Ｘ−方向に駆動変位している。この時点で圧電部材２０Ａと移動部材１２とは離間しているので、移動部材１２は圧電部材２０Ａによっては駆動変位されない。
圧電部材２０Ｂと圧電部材２０Ｃとは、クラッチ変位方向において収縮していない状態にあって移動部材１２に圧接し、移動部材１２をＸ＋方向に駆動変位している。
【００４２】
［時間：ｔ７］
前述した［時間：ｔ１］と同様である。
【００４３】
以上説明したステップを繰り返すことにより、各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが順番に、移動部材１２に圧接すると共にＸ軸＋方向に移動駆動する。これにより、移動部材１２を連続的にＸ軸＋方向に移動駆動することができる。
【００４４】
なお、上記の制御構成は、移動部材１２をＸ軸＋方向へ移動駆動するものであるが、Ａ相駆動信号を正負反転することで、移動部材１２をＸ軸−方向へ移動駆動できる。
【００４５】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
【００４６】
（１）３組の圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを備え、順次移動部材１２に圧接すると共にその圧接期間は重合しているため、移動部材１２の高さの変化が無い。従って、移動部材１２の振動が抑えられ、滑らかな伝達が可能であり、伝達駆動力や駆動効率が向上し、より高回転での駆動が可能となる。
【００４７】
（２）移動部材１２への圧接をクラッチ用圧電素子部２２が行い、移動部材１２の移動操作を駆動用圧電素子部２１が行う。つまり、移動部材１２への圧接および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。
（３）また、移動部材１２への圧接および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ため、圧電部材２０と移動部材１２との間に不要な相対変位（こすり）が生じない。その結果、こすりに起因する磨耗を抑制できる。
【００４８】
（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態について、図７〜図１０を参照して説明する。
図７は、本発明の第２実施形態における圧電アクチュエータ１０の構成を概念的に示す図である。図８は、圧電アクチュエータ１０の圧電部材１２０の拡大図である。図９は、振動発生のメカニズムを説明する図である。図１０は、圧電アクチュエータ１を駆動制御する駆動制御装置１３０のブロック構成図である。
なお、図中、前述の第１実施形態と同じ機能を有する構成要素には同符号を付し、説明は省略する。
【００４９】
圧電アクチュエータ１０は、前述の第１実施形態における圧電アクチュエータ１（図１参照）とは、圧電部材１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ）の構成が異なる。
図８に示すように、圧電部材１２０は、２枚の圧電素子１２１Ａ，１２１Ｂから成る駆動用圧電素子部１２１と、２枚の圧電素子１２２Ａ，１２２Ｂから成るクラッチ用圧電素子部１２２と、最上面に貼着された摩擦材１２３と、検出用圧電素子部１２４とが積層されて構成されている。
【００５０】
駆動用圧電素子部１２１および摩擦材１２３の構成は、前述した第１実施形態における駆動用圧電素子部２１および摩擦材２３（図２参照）と同一である。すなわち、駆動用圧電素子部１２１は、圧電素子１２１Ａ，１２１Ｂがその間にＡ相入力電極１２１Ｃを挟んで分極方向が反対になるように積層されている。その他詳細についての説明は省略する。
【００５１】
クラッチ用圧電素子部１２２は、基本的な構成は前述した第１実施形態におけるクラッチ用圧電素子部２２（図２参照）と同一であるが、Ｂ相入力電極１２２Ｃの構成が異なる。すなわち、圧電素子１２２Ａ，１２２Ｂの間に配置されたＢ相入力電極１２２Ｃは、移動部材１２を移動駆動する方向（Ｘ軸方向）における略中央で、第１入力電極１２２Ｃａと第２入力電極１２２Ｃｂとに絶縁状態に分断されている。第１入力電極１２２Ｃａと第２入力電極１２２Ｃｂとには、独立的に駆動信号を印加できるようになっている。
【００５２】
検出用圧電素子部１２４は、クラッチ用圧電素子部１２２とベース部材１１との間に配置されている。検出用圧電素子部１２４とクラッチ用圧電素子部１２２との間にはＧＮＤ電極が配置され、検出用圧電素子部１２４とベース部材１１との間には検出用電極１２４Ｂが配置されている。
【００５３】
検出用圧電素子部１２４は、クラッチ用圧電素子部１２２を構成する圧電素子２２Ａ，２２Ｂと同様に、厚さ方向（Ｙ軸方向）に分極処理が施された圧電素子１２４Ａによって構成されている。検出用圧電素子部１２４（圧電素子１２４Ａ）は、Ｙ軸方向における伸びの変位によって正の電圧を生じ、収縮の変位によって負の電圧を生ずる。（ｄ３３の圧電効果）
【００５４】
検出用電極１２４Ｂは、当該圧電アクチュエータ１０における移動部材１２の移動駆動方向（Ｘ軸方向）の略中央で、第１検出用電極１２４Ｂａと第２検出用電極１２４Ｂｂとに絶縁状態に分断されている。これにより、第１検出用電極１２４Ｂａと第２検出用電極１２４Ｂｂとから、独立して検出信号を取り出すことができるようになっている。
【００５５】
上記のように構成された圧電部材１２０は、検出用電極１２４（第１検出用電極１２４Ｂａおよび第２検出用電極１２４Ｂｂ）からの検出出力によって、圧電部材１２０の移動部材１２を移動駆動する方向（Ｘ軸方向）における傾きを検知することができる。また、クラッチ用圧電素子部１２２の入力電極１２２Ｃ（第１入力電極１２２Ｃａまたは第２入力電極１２２Ｃｂ）に独立した駆動信号を入力することで、Ｘ軸方向において傾くように駆動（傾斜駆動）することができる。
【００５６】
これにより、圧電部材１２０が、移動部材１２の駆動力の反力を受けることに起因して圧電アクチュエータ１０に生ずる揺れ振動を抑制するように制御することができる。
すなわち、図９に図示するように、圧電アクチュエータ１０（圧電部材１２０）を前述の第１実施形態のような制御によって駆動すると、下記のようなメカニズムによって振動が発生する可能性がある。
【００５７】
図９（ａ）に示すように、クラッチ用圧電素子部１２２がクラッチ変位方向において収縮していない状態（摩擦材１２３が移動部材１２に圧接した状態）で、駆動用圧電素子部１２１の駆動変位によって、移動部材１２を移動駆動する。そして、図９（ｂ）に示すように、移動駆動の終期（移動駆動ストロークの後端近傍）に至ると、図９（ｃ）に示すようにクラッチ用圧電素子部１２２が収縮する。この収縮により、摩擦材２３の移動部材１２への圧接が解除され、この状態で駆動用圧電素子部１２１がＸ−方向に移動する。
【００５８】
ここで、クラッチ用圧電素子部１２２が収縮した状態になる際には、図９（ｃ）に示すように圧電部材１２０（摩擦材１２３）は移動部材１２に対して平行状態を保って、前後左右均等な姿勢で移動部材１２（被駆動面１２Ａ）から離間するのが理想的である。
ところが、圧電部材１２０が移動部材１２から離間する瞬間に、圧電部材２０は移動部材１２から反力を受け、図９（ｄ）に示すように上面（圧電部材１２０の上面）に傾きが生ずる。これによって、圧電部材１２０が図中左右に振動し、図９（ｅ）に示すように、圧電部材１２０の上面角部が移動部材１２の下面（被駆動面１２Ａ）に衝突接触し、これが移動部材１２の異常振動を誘発して、異音や駆動力低下といった現象を招来する。
【００５９】
第２実施形態における圧電部材１２０では、第１検出用電極１２４Ｂａおよび第２検出用電極１２４Ｂｂの検出出力から、Ｘ軸方向における傾きを検知し、この検知信号に応じた駆動信号をクラッチ用圧電素子部１２２の第１入力電極１２２Ｃａまたは第２入力電極１２２Ｃｂに入力することで、圧電部材１２０の傾きを是正して圧電アクチュエータ１０の揺れ振動を抑制することができる。
【００６０】
たとえば、圧電部材１２０が図９（ｄ）に示すような姿勢に変形した場合には、図８中左側（Ｘ軸方向−側）の第１検出用電極１２４Ｂａから正の電圧信号が出力され、図８中右側（Ｘ軸方向＋側）の第２検出用電極１２４Ｂｂから負の電圧信号が出力される。これにより、圧電部材１２０の図８中左側（Ｘ軸方向−側）が伸び（Ｙ軸方向＋側に変位し）、図８中右側（Ｘ軸方向＋側）が収縮（Ｙ軸方向−側に変位）する変形が生じていることがわかる。
【００６１】
そこで、その検出結果に基づいて、クラッチ用圧電素子部１２２の第１入力電極１２２Ｃａまたは第２入力電極１２２Ｃｂに、圧電素子１２２Ａを圧電部材１２０の変形方向とは逆に変位させる制御信号を加える。すなわち、クラッチ用圧電素子部１２２の第１入力電極１２２Ｃａに負の制御信号を加え、第２入力電極１２２Ｃｂに正の制御信号を加える。これにより、圧電部材１２０の揺れ振動を相殺して抑制できる。
【００６２】
上記のように構成された３組の圧電部材１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、図１０に示すように、駆動制御装置１３０によって駆動制御される。駆動制御装置１３０の構成は、前述の第１実施形態と同様であって説明は省略する。本第２実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、各圧電部材１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの振動を制御するための振動検出部３５（３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ）と、減衰信号発生部３６（３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ）とを、それぞれを備えている。
【００６３】
振動検出部３５は、圧電部材１２０における検出用圧電素子部１２４の検出用電極１２４Ｂ（第１検出用電極１２４Ｂａおよび第２検出用電極１２４Ｂｂ）からの検出出力から振動を検出し、その振動情報を減衰信号発生部３６に入力する。
減衰信号発生部３６は、振動検出部３５から入力された振動情報に基づいて、この振動を打ち消す駆動信号を発生させ、これをクラッチ用圧電素子部１２２の入力電極１２２（第１入力電極１２２Ｃａおよび第２入力電極１２２Ｃｂ）に入力する。
【００６４】
つぎに、図１１および図１２を参照して、第２実施形態における圧電部材１２０の振動抑制作用について説明する。図１１は、圧電部材１２０における振動抑制作動を説明する駆動信号のタイムチャートである。図中「検出相」は、検出用圧電素子部１２４の検出用電極１２４Ｂ（第１検出用電極１２４Ｂａ又は第２検出用電極１２４Ｂｂ）からの検出出力を示している。また、「減衰信号」は、クラッチ用圧電素子部１２２の第１入力電極１２２Ｃａまたは第２入力電極１２２Ｃｂに入力される振動抑制駆動信号である。図１２は、図１１の特定の時点（ｔｘ）における圧電部材１２０の状態を概念的に示す図である。
【００６５】
なお、通常の駆動制御は前述した第１実施形態と同様であるため説明は省略し、一般的な圧電部材１２０として振動制御についてのみ説明する。このような振動制御が、３組の圧電部材１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃそれぞれについて独立して行われるものである。
【００６６】
［時間：ｔ１］
Ａ相駆動信号は正方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は０Ｖである。
図１１（ａ）に示すように、圧電部材１２０は、クラッチ変位方向において収縮していない状態にあって移動部材１２に圧接し、移動部材１２をＸ＋方向に駆動変位する移動駆動ストロークの始端の状態である。
【００６７】
［時間：ｔ３］
Ａ相駆動信号は正方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
図１１（ｂ）に示すように、圧電部材１２０は、クラッチ変位方向において収縮していない状態にあって移動部材１２に圧接し、移動部材１２をＸ＋方向に駆動変位する移動駆動ストロークの終端に近い状態である。
【００６８】
［時間：ｔ４］
Ａ相駆動信号は正側のピークとなっている。Ｂ相駆動電圧は、−Ｖ２となった直後である。
図１１（ｃ）に示すように、圧電部材１２０は、移動部材１２から離間する状態となったが、移動部材１２への駆動力を与えていたその反力が発生し、駆動方向とは反対の方向へ力を受け、圧電アクチュエータ１０の揺れ振動が発生する。その振動状態を検出相が検出し、その検出その振動を押さえるため、減衰信号が、クラッチ用圧電素子部１２２に印加される。
【００６９】
［時間：ｔ５］
Ａ相駆動信号は負方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、−Ｖ２である。
図１１（ｄ）に示すように、圧電アクチュエータ１０の揺れ振動が抑えられ、圧電部材１２０は振動のない状態で、移動部材１２離間する。
【００７０】
以上、第２実施形態によると、特に高負荷駆動時に発生する圧電アクチュエータの揺れ振動を低減させることができ、伝達駆動力や駆動効率が向上し、高回転での駆動が可能となる。
【００７１】
（第３実施形態）
つぎに、本発明の第３実施形態について、図１３及び図１４を参照して説明する。第３実施形態における圧電アクチュエータ２００は、第１実施形態の圧電アクチュエータ１と同様に複数の圧電部材２２０を備え、個々の圧電部材２２０の構成も第１実施形態と同様であり、駆動用圧電素子部２２１とクラッチ用圧電素子部２２２とを備える。第１実施形態と第３実施形態との相違点は、第３実施形態において圧電部材２２０が円環状に配置され、レンズ鏡筒の内部に配置されている点である。
【００７２】
図１３は圧電アクチュエータ２００を備えるレンズ鏡筒２０１の概略断面図である。レンズ鏡筒２０１はカメラボディ２０５に着脱可能な交換レンズである。図１４はレンズ鏡筒２０１の光軸Ｃ方向の被写体側を図中、上として示した圧電アクチュエータ２００の概略図である。なお、図１４においては、構造を簡単に説明するために、圧電アクチュエータ２００における移動部材２１２を省略し、ベース部材２１１を円環状に示す。
【００７３】
図１３に示すように、レンズ鏡筒２０１は、レンズ鏡筒２０１における最も外周側に配置されるとともに、レンズ鏡筒２０１がカメラボディ２０５に装着されると、そのカメラボディ２０５に対して固定される固定筒２１０を備える。固定筒２１０の内周側には、圧電アクチュエータ２００が取り付けられている。圧電アクチュエータ２００のさらに内周側には、カム溝２３２が形成されたカム筒２３０が配置され、さらに内周側には、ＡＦレンズ２４０を保持するＡＦ筒２５０が配置されている。
【００７４】
圧電アクチュエータ２００は、光軸Ｃを中心として配置される円環形状（円筒形状）であり、圧電アクチュエータ２００のベース部材２１１は、レンズ鏡筒２０１の固定筒２１０に固定されている。
また、圧電アクチュエータ２００のベース部材２１１は、円筒形状の略中央部が外径側に突出した突出部２１１Ａと、円筒におけるその突出した部分より先（被写体側）の先端部２１１Ｂと、先端部２１１Ｂより厚い後（像側）の後端部２１１Ｃとを有する。
【００７５】
圧電アクチュエータ２００は、３組の圧電部材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃを備える。これらの圧電部材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃは、ベース部材２１１の突出部２１１Ａの被写体側面に配置されている。圧電部材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃは、この順番を４回繰り返すように並べられている。すなわち、圧電部材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ…の順で並ぶ合計１２個の圧電部材がベース部材２１１上に配置されている。なお、圧電部材２２０を駆動する制御駆動装置は第１実施形態の駆動制御装置３０と同様である。
【００７６】
図１３に戻り、移動部材２１２は、圧電部材２２０の摩擦材２２３に加圧接触され、圧電部材２２０の駆動力により回転する。移動部材２１２の内径側と、ベース部材２１１の先端部２１１Ｂとの間には、ベアリング２１５が装着されている。また、ベース部材２１１の先端部２１１Ｂには、ウエーブワッシャ２１６が取り付けられ、圧電アクチュエータ２００は、ウエーブワッシャ２１６により発生した加圧力をベアリング２１５を介して受けるようになっている。また、移動部材２１２の被写体側には、光軸方向被写体側に延びるピン２１７が設けられている。
【００７７】
レンズ鏡筒２０１のカム筒２３０の光軸方向被写体側には、フォーク部材２３１が固定され、移動部材２１２に設けられた上述のピン２１７はそのフォーク部材２３１に係合されている。
【００７８】
ＡＦ調整を行うＡＦレンズ２４０を保持するＡＦ筒２５０の外周には、移動ピン２５１が設けられている。移動ピン２５１はカム筒２３０に設けられたカム溝２３２に係合している。
【００７９】
本実施形態のレンズ鏡筒２０１においては、圧電アクチュエータ２００に、カメラボディ２０５からの駆動信号が入力されると、第１実施形態と同様に各圧電部材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃが、それぞれ順次、移動部材２１２と接触し、所望の回転方向に移動部材２１２を移動し、移動部材２１２から離間するという動作を繰り返す。これにより、移動部材２１２は光軸Ｃを中心として回転駆動される。
【００８０】
移動部材２１２が回転すると、ピン２１７も共に回転し、フォーク部材２３１を介してカム筒２３０が回転する。カム筒２３０が回転することにより、ＡＦ筒２５０が直進移動し、ＡＦレンズ２４０が光軸方向に駆動され、ＡＦ動作が行われる。カム筒２３０には、不図示のエンコーダが装着されており、エンコーダの検出値によりＡＦレンズ２４０が所望の位置に到達したことが確認されると、圧電アクチュエータ２００が停止される。
【００８１】
以上、本実施形態によると、第１実施形態の効果に加え、レンズ鏡筒内におけるレンズの伝達駆動力や駆動効率を向上することができ、より高回転での駆動が可能となる。
【００８２】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では、クラッチ用圧電素子部２１，１２１および駆動用圧電素子部２２，１２２は、それぞれ２層の圧電素子（圧電素子２１Ａ，２１Ｂまたは圧電素子２２Ａ，２２Ｂ）によって構成されている。しかし、これは説明を簡単にするためのものであって、圧電素子を４層以上の多層に積層することも可能である。より多層とすることで、必要な移動量に対する電圧を下げることができる。
【００８３】
（２）また、本実施形態では、３組の圧電部材２０，１２０，２２０を備えた例を説明した。しかし、このような３組を１グループとして多数のグループを備えて構成しても良いことは言うまでもない。また、３組以上の圧電部材２０，１２０でグループを構成する（ストロークサイクルを繰り返す）ように構成しても良い。そうすることにより、より安定した円滑な駆動が可能となる。
（３）第３実施形態では、第１実施形態の圧電アクチュエータを備える円環型アクチュエータについて説明したが、これに限定されず、第２実施形態の圧電アクチュエータを備える円環型アクチュエータであってもよい。
【００８４】
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００８５】
１，１０，２００：圧電アクチュエータ、１１，２１１：ベース部材、２１２：移動部材、１２Ａ：被駆動面、２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ），１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ），２２０（２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ）：圧電部材、２１，１２１：駆動用圧電素子部、２２，１２２：クラッチ用圧電素子部、３０，１３０：制御部、１２２Ｃａ：第１入力電極、１２２Ｃｂ：第２入力電極、１２４：検出用圧電素子部、１２４Ａ：圧電素子、１２４Ｂ：検出用電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動方向と加圧方向との振動を分離した異モード型超音波アクチュエータが知られている（特許文献１参照）。この異モード型超音波アクチュエータは、移動子の駆動方向と平行な方向の振動（ねじり振動）と加圧方向と平行な方向の振動（縦振動）とを組み合わせた駆動原理の超音波アクチュエータである。
【０００３】
この異モード型超音波アクチュエータは、振動子に発生する縦振動による変位で移動子を押し上げ、その時に移動子の駆動方向と同じ方向の振動子のねじり振動による変位を発生させて移動子を駆動する。また、縦振動は移動子を押し上げる方向と逆の方向にも振動するため、振動子と移動子は、この逆方向の振動の際に離間する。この瞬間にねじり振動により、振動子を移動子の駆動方向とは逆方向に変位させる。この様に縦振動とねじり振動を組み合わせることにより、移動子は所望の一方向に駆動される。
【０００４】
一方、２種類の圧電素子を組み合わせて、移動子を駆動させる圧電アクチュエータも開示されている（特許文献２参照）。特許文献２は、圧電すべり効果素子と圧電横効果素子とを組み合わせた圧電アクチュエータで、圧電すべり効果素子を移動子の駆動方向に変位させ、圧電横効果素子を加圧方向に変位させて、これを組み合わせることで移動子を駆動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８４３６７号公報
【特許文献２】特開昭６２−７１４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている異モード型超音波アクチュエータは、駆動原理上、移動子と振動子が離間する瞬間が発生する。そのため、移動子への駆動力の伝達が時系列的に細切れとなり、それが駆動力や駆動効率向上の障害となる。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている尺取型の圧電アクチュエータも移動子と振動子が離間する瞬間が発生する。そのため、移動子への駆動力の伝達が時系列的に細切れとなり、駆動力や駆動効率向上の障害となる。
【０００８】
本発明の課題は、駆動力や駆動効率が向上された圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒及び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】
【０００９】
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。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、第１の方向に変位可能な第１圧電素子（２１，１２１，２２１）、及び前記第１の方向と交差する第２の方向に変位可能な第２圧電素子（２２，１２２，２２２）を有するとともに、複数のグループにグループ分けされている複数の圧電部材（２０，１２０，２２０）と、前記圧電部材（２０，１２０，２２０）と接触する接触面（１２Ａ）を有し、前記圧電部材（２０，１２０，２２０）に対して前記第１の方向に相対移動する相対移動部材（１２，２１２）と、前記複数のグループのうちの１つのグループの前記圧電部材（２０Ａ，１２０Ａ，２２０Ａ）が前記接触面（１２Ａ）に接触している状態のときに、前記１つのグループの前記圧電部材（２０Ａ，１２０Ａ，２２０Ａ）の前記第１圧電素子（２１，１２１，２２１）を駆動することにより前記相対移動部材（１２，２１２）を前記第１の方向に相対移動させ、前記１つのグループの前記圧電部材（２０，１２０，２２０）の前記第１圧電素子（２１，１２１，２２１）を駆動する際に、前記複数のグループのうちの他のグループの前記圧電部材（２０Ｂ，１２０Ｂ，２２０Ｂ）の前記第２圧電素子（２２，１２２，２２２）を駆動することにより、前記他のグループの前記圧電部材（２０，１２０，２２０）を前記接触面（１２Ａ）から離間させた状態とする駆動部（３０，１３０）と、を備えることを特徴とする圧電アクチュエータ（１，１０，２００）である。
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（１，１０，２００）であって、前記駆動部（３０，１３０）は、前記第１圧電素子（２１，１２１，２２１）を前記第１の方向の変位を制御する第１駆動信号と、前記第２圧電素子（２２，１２２，２２２）の前記第２の方向の変位を制御するとともに該第１駆動信号と異なる波形を有する第２駆動信号と、を発振すること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１，１０，２００）である。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の圧電アクチュエータ（１，１０，２００）であって、前記第１駆動信号は三角波信号で、前記第２駆動信号は矩形波信号であること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１，１０，２００）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１，１０，２００）であって、前記複数のグループは３以上であること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１，１０，２００）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１０）であって、前記圧電部材（１２０）を保持する保持部（１１）を備え、該保持部（１１）と前記圧電部材（１２０）との間に、前記第２の方向に変位可能であって、前記第１の方向に沿って配置された第１の部分と第２の部分とを有する第３圧電素子（１２４Ａ）を備えること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１０）である。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の圧電アクチュエータ（１０）であって、前記駆動部（１３０）は、前記第１圧電素子（１２１）を前記第１の方向へ変位させることにより前記相対移動部材（１２，２１２）を前記第１の方向に移動させた後、前記第２圧電素子（１２２）を前記第２の方向に変位させることにより前記相対移動部材（１２，２１２）と前記圧電部材（１２０）とを離間させたときに前記圧電部材（１２０）に加わる衝撃により生じる前記圧電部材（１２０）の振動を打ち消すように、前記第３圧電素子（１２４Ａ）の前記第１の部分と前記第２の部分とに異なる波形の電圧信号を加えること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１０）である。
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の圧電アクチュエータ（１０）であって、前記第１の部分と前記第２の部分に生じる電圧を検出する検出部（３５）を前記保持部（１１）と前記第３圧電素子（１２４Ａ）との間に備え、前記駆動部（１３０）は、前記第１圧電素子（１２１）を前記第１の方向へ変位させることにより前記相対移動部材（１２，２１２）を前記第１の方向に移動させた後、前記第２圧電素子（１２２）を前記第２の方向に変位させることにより前記相対移動部材（１２，２１２）と前記圧電部材（１２０）とを離間させたときに前記検出部で検出される電圧を打ち消すような電圧信号を、前記第３圧電素子（１２４Ａ）の前記第１の部分と前記第２の部分とにそれぞれ加えること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１０）である。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１，１０，２００）であって、前記第１圧電素子（２１，１２１，２２１）が前記第２圧電素子（２２，１２２，２２２）よりも前記相対移動部材（１２，２１２）側に配置されていること、を特徴とする圧電アクチュエータ（１，１０，２００）である。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１，１０，２００）を備えるレンズ鏡筒（２０１）である。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１，１０，２００）を備えるカメラ（２０１，２０５）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、駆動力や駆動効率が向上された圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態における圧電アクチュエータの構成を概念的に示す図である。
【図２】第１実施形態の圧電アクチュエータの圧電部材の拡大図である。
【図３】第１実施形態における圧電部材による移動部材の移動駆動をステップ毎に説明する図である。
【図４】圧電アクチュエータを駆動制御する駆動制御装置のブロック構成図である。
【図５】各圧電部材に入力される駆動信号のタイムチャートである。
【図６】図５における特定の時点における圧電アクチュエータの状態を概念的に示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態における圧電アクチュエータの構成を概念的に示す図である。
【図８】第２実施形態における圧電アクチュエータの圧電部材の拡大図である。
【図９】振動発生のメカニズムを説明する図である。
【図１０】第２実施形態における圧電アクチュエータを駆動制御する駆動制御装置のブロック構成図である。
【図１１】第２実施形態における圧電部材の振動抑制作動を説明する駆動信号のタイムチャートである。
【図１２】図１１に示すタイムチャートにおける特定の時点における圧電部材の状態を概念的に示す図である。
【図１３】第３実施形態のレンズ鏡筒の概略断面図である。
【図１４】第３実施形態の圧電アクチュエータ概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である圧電アクチュエータ１の構成を概念的に示す図である。図２は、圧電アクチュエータ１の圧電部材２０の拡大図である。なお、以下の説明では、図中に示すように、Ｘ−Ｙ座標によって方向を示す。すなわち、図中左右方向をＸ軸方向とし、右側を＋側、左側を−側とする。また、Ｘ軸と直交する図中上下方向をＹ軸方向とし、上側を＋側、下側を−側とする。
【００１４】
図１に示す圧電アクチュエータ１は、ベース部材１１と、ベース部材１１に対して移動可能な移動部材１２と、移動部材１２を移動駆動する圧電部材２０と、を備えている。
ベース部材１１と移動部材１２とは、それぞれ所定厚さの板状体で、Ｘ軸方向に延在している。圧電部材２０は、ベース部材１１と移動部材１２との間に配置されている。移動部材１２は、図示しない付勢手段によって、ベース部材１１に向けて（Ｙ軸方向−側に）所定の力Ｆで押圧付勢されている。これにより、ベース部材１１と移動部材１２とは、圧電部材２０によって規定される間隔で、平行に配置されている。
【００１５】
圧電部材２０は、ベース部材１１における移動部材１２と向かい合う上面（対向面１１Ａ）に立設されている。
圧電部材２０は、３組の圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにより構成されている。３組の圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、後述する制御が異なる以外は全く同一に構成されており、以下の説明では、特に必要のある場合を除いて、圧電部材２０として説明する。なお、図１は、３組の圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを全て同一の作動状態として示しているが、実際にはそれぞれが異なる作動状態をとる。その作動については後に詳述する。
【００１６】
移動部材１２は、前述したように、ベース部材１１の上側（Ｙ軸方向＋側）に、圧電部材２０によって規定される間隔を有して平行に位置している。移動部材１２のベース部材１１と対向する側の面（下面）は、平坦な被駆動面１２Ａとなっている。
【００１７】
３組の圧電部材２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）は、ベース部材１１の対向面１１Ａに、Ｘ軸方向に所定間隔で配置されている。
圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれ駆動信号を受けて、移動部材１２を移動駆動する動作を異なるタイミングで行う。各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおける上面（後述する摩擦材２３の上面）は、研削またはラッピング加工されて同一の作動状態においてＹ方向の同一の位置（同一平面）となるように形成されている。
【００１８】
つぎに、圧電部材２０の構成および作動について詳細に説明する。
図２に示すように、圧電部材２０は、４枚の圧電素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂが積層一体化されると共に、その最上面に摩擦材２３が貼着されて構成されている。
【００１９】
積層された４枚の圧電素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂは、正方形または長方形形状であり、表裏両面に銀電極が施されていて、電極板と交互に接合し、かつ、分極方向が交互になる様に接合されている。なお、本実施形態では正方形または長方形形状としたが、変形の方向性が特定できれば例えば円形等他の形状であっても良い。
圧電素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂは、上下２枚ずつで機能が異なり、図２中上側２枚の圧電素子２１Ａ，２１Ｂは駆動用圧電素子部２１を構成し、下側２枚の圧電素子２２Ａ，２２Ｂはクラッチ用圧電素子部２２を構成している。
【００２０】
駆動用圧電素子部２１を構成する圧電素子２１Ａ，２１Ｂは、移動部材１２を駆動する方向（Ｘ軸方向）に分極処理が施されている。２枚の圧電素子２１Ａ，２１Ｂは、Ａ相入力電極２１Ｃを挟んで分極方向が反対になるように積層されている。これにより、両圧電素子２１Ａ，２１Ｂに厚さ方向に直流電圧を印加すると、図２中に矢印で示すように、駆動用圧電素子部２１はせん断方向（両圧電素子２１Ａ，２１Ｂが図中左右にずれる方向）に変位する（ｄ１５の圧電効果）。
この駆動用圧電素子部２１（圧電素子２１Ａ，２１Ｂ）には、後述の図４に示すように、駆動制御装置３０のＡ相信号発生部３２ＡからのＡ相駆動信号（電圧）が印加されるようになっている。
【００２１】
一方、クラッチ用圧電素子部２２を構成する圧電素子２２Ａ，２２Ｂは、厚さ方向（Ｙ軸方向）に分極処理が施されている。２枚の圧電素子２２Ａ，２２Ｂは、Ｂ相入力電極２２Ｃを挟んで分極方向が反対になるように積層されている。これにより、両圧電素子２２Ａ，２２Ｂに厚さ方向に直流電圧を印加すると、図２中に矢印で示すように、クラッチ用圧電素子部２２は圧縮方向（両圧電素子２２Ａ，２２Ｂの積層方向）に変位する（ｄ３３の圧電効果）。
この、クラッチ用圧電素子部２２の圧電素子２２Ａ，２２Ｂには、後述の図４に示すように、駆動制御装置３０のＢ相信号発生部３２ＢからＢ相駆動信号（電圧）が印加されるようになっている。
本実施形態では、クラッチ用圧電素子部２２（圧電素子２２Ａ，２２Ｂ）には分極方向と反対の直流電圧が印加されるように構成されており、電圧の印加によって厚さ方向に収縮するように設定されている。
【００２２】
摩擦材２３は、移動部材１２を効率良く駆動するために設けられているものである。摩擦材２３は、移動部材１２（被駆動面１２Ａ）に対する摩擦係数が０．５以上であることが好ましい。例えば、移動部材１２を表面にアルマイト処理を施したアルミニウム材によって形成した場合、摩擦材２３はガラス繊維を混入したポリカーボネートが適する。しかし、これに限らず他の組み合わせでも摩擦係数が大きければ構わない。
【００２３】
上記のように、駆動用圧電素子部２１（圧電素子２１Ａ，２１Ｂ）とクラッチ用圧電素子部２２（圧電素子２２Ａ，２２Ｂ）とが積層されて構成された圧電部材２０は、駆動信号電圧の０Ｎ／０ＦＦによって、それぞれ直交する方向に変位を生ずる。駆動用圧電素子部２１の変位方向は、移動部材１２を移動駆動する方向（Ｘ軸方向）となっている。以下、このＸ軸方向の変位を駆動変位と呼ぶ。また、クラッチ用圧電素子部２２の変位方向は、駆動用圧電素子部２１の変位方向と直交する高さ方向（Ｙ軸方向）となっている。以下、このＹ軸方向の変位をクラッチ変位と呼ぶ。
【００２４】
なお、本実施形態におけるクラッチ用圧電素子部２２は、前述したように電圧の印加によって厚さ方向に収縮するように設定されている。このような構成により、前述した摩擦材２３の上面の精度を出すための加工をＢ相駆動信号０ＦＦで（電圧を印加せずに）行うことができ、加工時における作業性が良い。しかし、これに限定されるものではなく、Ｂ相駆動信号が０Ｎの場合に厚さ方向に膨張する構成であってもよい。
【００２５】
上記のように構成された圧電部材２０は、駆動変位とクラッチ変位を繰り返すことで、移動部材１２をＸ軸方向に移動駆動する。
図３は、圧電部材２０による移動部材１２の移動駆動をステップ毎に説明する図である。図３（ａ）に示す状態を初期状態とする。初期状態は、クラッチ用圧電素子部２２に電圧が印加されていない状態で摩擦材２３の上面は移動部材１２の下面（被駆動面１２Ａ）に圧接されている。
そして、図３（ｂ）に示すように、駆動用圧電素子部２１を駆動変位させて移動部材１２を移動駆動させる。
移動部材１２が移動駆動された後、図３（ｃ）に示すようにクラッチ用圧電素子部２２に電圧を印加し、クラッチ用圧電素子部２２を圧縮させてクラッチ方向に変位させ、摩擦材２３の移動部材１２への圧接を解除する。
この状態で、図３（ｄ）に示すように駆動用圧電素子部２１を変位ゼロの状態に復帰させる。
これらのステップを繰り返すことで、移動部材１２をＸ軸＋方向に移動駆動することができる。なお、図３（ｃ）および図３（ｄ）に示す摩擦材２３の移動部材１２への圧接が解除された状態では、図示しない他の圧電部材が移動部材１２に圧接して移動部材１２の位置を規定している。
【００２６】
図４は、圧電アクチュエータ１を駆動制御する駆動制御装置３０のブロック構成図である。前述した３組の圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、図４に示すように、駆動制御装置３０によって駆動制御される。駆動制御装置３０は、制御部３１と、信号発生部３２Ａ，３２Ｂ及び移相部３３Ａ，３３Ｂを備える。
【００２７】
制御部３１は、例えば、被駆動体に設けられたセンサ（検出部３４）による被区動体の位置の検出結果に基づいて、信号発生部３２Ａ，３２Ｂへ指令を与える。
Ａ相信号発生部３２Ａは、駆動用圧電素子部２１に加えるＡ相駆動信号を発生する。
Ａ相駆動信号は、非対称のこぎり波である。このＡ相駆動信号のピーク電圧値を変えることで、速度を制御する。
Ｂ相信号発生部３２Ｂは、クラッチ用圧電素子部２２に加えるＢ相駆動信号を発生する。
Ｂ相駆動信号は、負（−）の矩形波である。Ｂ相駆動信号は、速度の制御に関わらず、ピーク電圧値は一定である。
【００２８】
Ａ相移相部３３ＡとＢ相移相部３３Ｂとは、Ａ相信号発生部３２ＡおよびＢ相信号発生部３２Ｂによって生成された駆動信号（Ａ相駆動信号およびＢ相駆動信号）を、それぞれの圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに分配する。
すなわち、Ａ相移相部３３Ａは、Ａ相信号発生部３２Ａによって生成されたＡ相駆動信号を、位相をずらして圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにそれぞれ入力する。
Ｂ相移相部３３Ｂは、Ｂ相信号発生部３２Ｂによって生成されたＢ相駆動信号を、位相をずらして圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにそれぞれ入力する。
【００２９】
検出部３４は、当該圧電アクチュエータ１の駆動結果（状態）を検出し、制御部３１に制御情報としてフィードバックする。そして、制御部３１は、信号発生部３２ａ，３２Ｂ及び移相部３３Ａ，３３Ｂを制御して、前述した各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおける移動部材１２の移動駆動を、タイミングをずらして行う。これによって移動部材１２は切れ目無く連続的に移動駆動される。
【００３０】
つぎに、前述した図３および図４に加え、図５および図６を参照して、駆動制御装置３０の制御による圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃおよび圧電アクチュエータ１全体の作用について説明する。図５は、各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに入力されるＡ相駆動信号およびＢ相駆動信号のタイムチャートである。図６は、図５における特定の時点（ｔｘ）における圧電アクチュエータ１（圧電部材２０）の状態を概念的に示す図である。
【００３１】
まず、圧電部材２０を駆動するＡ相およびＢ相駆動信号の基本パターンについて説明する。
前述したように、駆動用圧電素子部２１を駆動するＡ相駆動信号は、非対称のこぎり波である。Ａ相駆動信号は、０Ｖを挟んで、負（−Ｖ１）から正（＋Ｖ１）へ、正から負へとそれぞれ直線的に変化する。Ａ相駆動信号の負から正方向への変化によって駆動用圧電素子部２１はＸ＋軸方向に漸次駆動変位し、正から負方向への変化によってＸ−方向に戻る。
ここで、Ａ相駆動信号における、負側のピークから正側のピークまでの半周期の時間に対する、正側のピークから負側のピークまでの半周期の時間の比は、０．５に設定されている。つまり、初期状態から駆動変位する時間の半分の時間で、駆動変位から初期状態に戻るように設定されている。
【００３２】
クラッチ用圧電素子部２２を駆動するＢ相駆動信号は、負の矩形波である。Ｂ相駆動信号は、０Ｖから所定の負電圧（−Ｖ２）へ、負電圧（−Ｖ２）から０Ｖへと変化する。クラッチ用圧電素子部２２は、Ｂ相駆動信号が０Ｖの状態である初期状態から、０Ｖから負電圧（−Ｖ２）への変化（電圧ＯＮ）によって駆動変位（収縮）する。
【００３３】
Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とのＯＮ／ＯＦＦのタイミングは、Ａ相駆動信号における正側のピークの直前（ΔＴ１前）でＢ相駆動信号がＯＮとなり、Ａ相駆動信号における負側のピークの直後（ΔＴ２後）でＢ相駆動信号がＯＦＦとなるように設定されている。つまり、駆動用圧電素子部２１がＸ＋方向に最大に変位した状態からＸ−方向に最大に変位した状態に戻る動作を行っている時間の前後に所定時間（ΔＴ１およびΔＴ２）加えた間、Ｂ相駆動信号がＯＮとなってクラッチ用圧電素子部２２が収縮した状態となる。
【００３４】
上記のような設定により、先に図３を用いて説明したように、クラッチ用圧電素子部２２に加える電圧がゼロの状態で摩擦材２３の上面を移動部材１２の下面（被駆動面１２Ａ）に圧接させ、駆動用圧電素子部２１の駆動変位によって移動部材１２をＸ＋方向に移動駆動する。そして、クラッチ用圧電素子部２２に−Ｖ２の電圧を加えて圧縮する方向にクラッチ変位させて摩擦材２３の移動部材１２への圧接を解除し、駆動用圧電素子部２１をＸ−方向に駆動変位をさせる、といった一連の動作が行われる。
【００３５】
各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃには、前述した基本パターンのＡ相駆動信号およびＢ相駆動信号が、時間Ｔずれた位相で入力される。時間Ｔは、Ａ相駆動信号における、正側のピークから負側のピークまでの半周期の時間と等しく設定されている。
【００３６】
つぎに、各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおけるそれぞれの駆動用圧電素子部２１およびクラッチ用圧電素子部２２の作用と、移動部材１２の動きと、を時系列のステップ毎に説明する。
［時間：ｔ１］
圧電部材２０Ａ：Ａ相駆動信号は負の値であるが増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
圧電部材２０Ｂ：Ａ相駆動信号は正の値でありさらに増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
圧電部材２０Ｃ：Ａ相駆動信号は、正の値から負の値に変化しており、Ｂ相駆動電圧は−Ｖ２である。
【００３７】
すなわち、時間ｔ１においては、図６（ａ）に示すように、圧電部材２０Ａと圧電部材２０Ｂとは、クラッチ変位方向において収縮していない状態にあって移動部材１２に圧接し、移動部材１２をＸ＋方向に駆動変位している。
圧電部材２０Ｃは、クラッチ変位方向において収縮した状態にあって移動部材１２と離間し、Ｘ−方向に駆動変位している。この時点で圧電部材２０Ｃと移動部材１２とは離間しているので、移動部材１２は圧電部材２０Ｃによっては駆動変位されない。
【００３８】
［時間：ｔ３］
圧電部材２０Ａ：Ａ相駆動信号は正の値でありさらに増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
圧電部材２０Ｂ：Ａ相駆動信号は正の値から負の値に変化している。Ｂ相駆動電圧は、−Ｖ２である。
圧電部材２０Ｃ：Ａ相駆動信号は負の値であるが増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
【００３９】
すなわち時間ｔ３においては、図６（ｂ）に示すように、圧電部材２０Ａと圧電部材２０Ｃとは、クラッチ変位方向において収縮していない状態にあって移動部材１２に圧接し、移動部材１２をＸ＋方向に駆動変位している。圧電部材２０Ｂは、クラッチ変位方向において収縮した状態であって移動部材１２と離間し、Ｘ−方向に駆動変位している。この時点で圧電部材２０Ｂと移動部材１２とは離間しているので、移動部材１２は圧電部材Ｂによっては駆動変位されない。
【００４０】
［時間：ｔ５］
圧電部材２０Ａ：Ａ相駆動信号は正の値から負の値に変化しており、Ｂ相駆動電圧は−Ｖ２である。
圧電部材２０Ｂ：Ａ相駆動信号は負の値であるが増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
圧電部材２０Ｃ：Ａ相駆動信号は正の値でありさらに増加する方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
【００４１】
時間：ｔ５においては、図６（ｃ）に示すように、圧電部材２０Ａは、クラッチ変位において収縮した状態にあって移動部材１２と離間し、Ｘ−方向に駆動変位している。この時点で圧電部材２０Ａと移動部材１２とは離間しているので、移動部材１２は圧電部材２０Ａによっては駆動変位されない。
圧電部材２０Ｂと圧電部材２０Ｃとは、クラッチ変位方向において収縮していない状態にあって移動部材１２に圧接し、移動部材１２をＸ＋方向に駆動変位している。
【００４２】
［時間：ｔ７］
前述した［時間：ｔ１］と同様である。
【００４３】
以上説明したステップを繰り返すことにより、各圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが順番に、移動部材１２に圧接すると共にＸ軸＋方向に移動駆動する。これにより、移動部材１２を連続的にＸ軸＋方向に移動駆動することができる。
【００４４】
なお、上記の制御構成は、移動部材１２をＸ軸＋方向へ移動駆動するものであるが、Ａ相駆動信号を正負反転することで、移動部材１２をＸ軸−方向へ移動駆動できる。
【００４５】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
【００４６】
（１）３組の圧電部材２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを備え、順次移動部材１２に圧接すると共にその圧接期間は重合しているため、移動部材１２の高さの変化が無い。従って、移動部材１２の振動が抑えられ、滑らかな伝達が可能であり、伝達駆動力や駆動効率が向上し、より高回転での駆動が可能となる。
【００４７】
（２）移動部材１２への圧接をクラッチ用圧電素子部２２が行い、移動部材１２の移動操作を駆動用圧電素子部２１が行う。つまり、移動部材１２への圧接および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。
（３）また、移動部材１２への圧接および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ため、圧電部材２０と移動部材１２との間に不要な相対変位（こすり）が生じない。その結果、こすりに起因する磨耗を抑制できる。
【００４８】
（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態について、図７〜図１０を参照して説明する。
図７は、本発明の第２実施形態における圧電アクチュエータ１０の構成を概念的に示す図である。図８は、圧電アクチュエータ１０の圧電部材１２０の拡大図である。図９は、振動発生のメカニズムを説明する図である。図１０は、圧電アクチュエータ１を駆動制御する駆動制御装置１３０のブロック構成図である。
なお、図中、前述の第１実施形態と同じ機能を有する構成要素には同符号を付し、説明は省略する。
【００４９】
圧電アクチュエータ１０は、前述の第１実施形態における圧電アクチュエータ１（図１参照）とは、圧電部材１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ）の構成が異なる。
図８に示すように、圧電部材１２０は、２枚の圧電素子１２１Ａ，１２１Ｂから成る駆動用圧電素子部１２１と、２枚の圧電素子１２２Ａ，１２２Ｂから成るクラッチ用圧電素子部１２２と、最上面に貼着された摩擦材１２３と、検出用圧電素子部１２４とが積層されて構成されている。
【００５０】
駆動用圧電素子部１２１および摩擦材１２３の構成は、前述した第１実施形態における駆動用圧電素子部２１および摩擦材２３（図２参照）と同一である。すなわち、駆動用圧電素子部１２１は、圧電素子１２１Ａ，１２１Ｂがその間にＡ相入力電極１２１Ｃを挟んで分極方向が反対になるように積層されている。その他詳細についての説明は省略する。
【００５１】
クラッチ用圧電素子部１２２は、基本的な構成は前述した第１実施形態におけるクラッチ用圧電素子部２２（図２参照）と同一であるが、Ｂ相入力電極１２２Ｃの構成が異なる。すなわち、圧電素子１２２Ａ，１２２Ｂの間に配置されたＢ相入力電極１２２Ｃは、移動部材１２を移動駆動する方向（Ｘ軸方向）における略中央で、第１入力電極１２２Ｃａと第２入力電極１２２Ｃｂとに絶縁状態に分断されている。第１入力電極１２２Ｃａと第２入力電極１２２Ｃｂとには、独立的に駆動信号を印加できるようになっている。
【００５２】
検出用圧電素子部１２４は、クラッチ用圧電素子部１２２とベース部材１１との間に配置されている。検出用圧電素子部１２４とクラッチ用圧電素子部１２２との間にはＧＮＤ電極が配置され、検出用圧電素子部１２４とベース部材１１との間には検出用電極１２４Ｂが配置されている。
【００５３】
検出用圧電素子部１２４は、クラッチ用圧電素子部１２２を構成する圧電素子２２Ａ，２２Ｂと同様に、厚さ方向（Ｙ軸方向）に分極処理が施された圧電素子１２４Ａによって構成されている。検出用圧電素子部１２４（圧電素子１２４Ａ）は、Ｙ軸方向における伸びの変位によって正の電圧を生じ、収縮の変位によって負の電圧を生ずる。（ｄ３３の圧電効果）
【００５４】
検出用電極１２４Ｂは、当該圧電アクチュエータ１０における移動部材１２の移動駆動方向（Ｘ軸方向）の略中央で、第１検出用電極１２４Ｂａと第２検出用電極１２４Ｂｂとに絶縁状態に分断されている。これにより、第１検出用電極１２４Ｂａと第２検出用電極１２４Ｂｂとから、独立して検出信号を取り出すことができるようになっている。
【００５５】
上記のように構成された圧電部材１２０は、検出用電極１２４（第１検出用電極１２４Ｂａおよび第２検出用電極１２４Ｂｂ）からの検出出力によって、圧電部材１２０の移動部材１２を移動駆動する方向（Ｘ軸方向）における傾きを検知することができる。また、クラッチ用圧電素子部１２２の入力電極１２２Ｃ（第１入力電極１２２Ｃａまたは第２入力電極１２２Ｃｂ）に独立した駆動信号を入力することで、Ｘ軸方向において傾くように駆動（傾斜駆動）することができる。
【００５６】
これにより、圧電部材１２０が、移動部材１２の駆動力の反力を受けることに起因して圧電アクチュエータ１０に生ずる揺れ振動を抑制するように制御することができる。
すなわち、図９に図示するように、圧電アクチュエータ１０（圧電部材１２０）を前述の第１実施形態のような制御によって駆動すると、下記のようなメカニズムによって振動が発生する可能性がある。
【００５７】
図９（ａ）に示すように、クラッチ用圧電素子部１２２がクラッチ変位方向において収縮していない状態（摩擦材１２３が移動部材１２に圧接した状態）で、駆動用圧電素子部１２１の駆動変位によって、移動部材１２を移動駆動する。そして、図９（ｂ）に示すように、移動駆動の終期（移動駆動ストロークの後端近傍）に至ると、図９（ｃ）に示すようにクラッチ用圧電素子部１２２が収縮する。この収縮により、摩擦材２３の移動部材１２への圧接が解除され、この状態で駆動用圧電素子部１２１がＸ−方向に移動する。
【００５８】
ここで、クラッチ用圧電素子部１２２が収縮した状態になる際には、図９（ｃ）に示すように圧電部材１２０（摩擦材１２３）は移動部材１２に対して平行状態を保って、前後左右均等な姿勢で移動部材１２（被駆動面１２Ａ）から離間するのが理想的である。
ところが、圧電部材１２０が移動部材１２から離間する瞬間に、圧電部材２０は移動部材１２から反力を受け、図９（ｄ）に示すように上面（圧電部材１２０の上面）に傾きが生ずる。これによって、圧電部材１２０が図中左右に振動し、図９（ｅ）に示すように、圧電部材１２０の上面角部が移動部材１２の下面（被駆動面１２Ａ）に衝突接触し、これが移動部材１２の異常振動を誘発して、異音や駆動力低下といった現象を招来する。
【００５９】
第２実施形態における圧電部材１２０では、第１検出用電極１２４Ｂａおよび第２検出用電極１２４Ｂｂの検出出力から、Ｘ軸方向における傾きを検知し、この検知信号に応じた駆動信号をクラッチ用圧電素子部１２２の第１入力電極１２２Ｃａまたは第２入力電極１２２Ｃｂに入力することで、圧電部材１２０の傾きを是正して圧電アクチュエータ１０の揺れ振動を抑制することができる。
【００６０】
たとえば、圧電部材１２０が図９（ｄ）に示すような姿勢に変形した場合には、図８中左側（Ｘ軸方向−側）の第１検出用電極１２４Ｂａから正の電圧信号が出力され、図８中右側（Ｘ軸方向＋側）の第２検出用電極１２４Ｂｂから負の電圧信号が出力される。これにより、圧電部材１２０の図８中左側（Ｘ軸方向−側）が伸び（Ｙ軸方向＋側に変位し）、図８中右側（Ｘ軸方向＋側）が収縮（Ｙ軸方向−側に変位）する変形が生じていることがわかる。
【００６１】
そこで、その検出結果に基づいて、クラッチ用圧電素子部１２２の第１入力電極１２２Ｃａまたは第２入力電極１２２Ｃｂに、圧電素子１２２Ａを圧電部材１２０の変形方向とは逆に変位させる制御信号を加える。すなわち、クラッチ用圧電素子部１２２の第１入力電極１２２Ｃａに負の制御信号を加え、第２入力電極１２２Ｃｂに正の制御信号を加える。これにより、圧電部材１２０の揺れ振動を相殺して抑制できる。
【００６２】
上記のように構成された３組の圧電部材１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、図１０に示すように、駆動制御装置１３０によって駆動制御される。駆動制御装置１３０の構成は、前述の第１実施形態と同様であって説明は省略する。本第２実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、各圧電部材１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの振動を制御するための振動検出部３５（３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ）と、減衰信号発生部３６（３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ）とを、それぞれを備えている。
【００６３】
振動検出部３５は、圧電部材１２０における検出用圧電素子部１２４の検出用電極１２４Ｂ（第１検出用電極１２４Ｂａおよび第２検出用電極１２４Ｂｂ）からの検出出力から振動を検出し、その振動情報を減衰信号発生部３６に入力する。
減衰信号発生部３６は、振動検出部３５から入力された振動情報に基づいて、この振動を打ち消す駆動信号を発生させ、これをクラッチ用圧電素子部１２２の入力電極１２２（第１入力電極１２２Ｃａおよび第２入力電極１２２Ｃｂ）に入力する。
【００６４】
つぎに、図１１および図１２を参照して、第２実施形態における圧電部材１２０の振動抑制作用について説明する。図１１は、圧電部材１２０における振動抑制作動を説明する駆動信号のタイムチャートである。図中「検出相」は、検出用圧電素子部１２４の検出用電極１２４Ｂ（第１検出用電極１２４Ｂａ又は第２検出用電極１２４Ｂｂ）からの検出出力を示している。また、「減衰信号」は、クラッチ用圧電素子部１２２の第１入力電極１２２Ｃａまたは第２入力電極１２２Ｃｂに入力される振動抑制駆動信号である。図１２は、図１１の特定の時点（ｔｘ）における圧電部材１２０の状態を概念的に示す図である。
【００６５】
なお、通常の駆動制御は前述した第１実施形態と同様であるため説明は省略し、一般的な圧電部材１２０として振動制御についてのみ説明する。このような振動制御が、３組の圧電部材１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃそれぞれについて独立して行われるものである。
【００６６】
［時間：ｔ１］
Ａ相駆動信号は正方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は０Ｖである。
図１１（ａ）に示すように、圧電部材１２０は、クラッチ変位方向において収縮していない状態にあって移動部材１２に圧接し、移動部材１２をＸ＋方向に駆動変位する移動駆動ストロークの始端の状態である。
【００６７】
［時間：ｔ３］
Ａ相駆動信号は正方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、０Ｖである。
図１１（ｂ）に示すように、圧電部材１２０は、クラッチ変位方向において収縮していない状態にあって移動部材１２に圧接し、移動部材１２をＸ＋方向に駆動変位する移動駆動ストロークの終端に近い状態である。
【００６８】
［時間：ｔ４］
Ａ相駆動信号は正側のピークとなっている。Ｂ相駆動電圧は、−Ｖ２となった直後である。
図１１（ｃ）に示すように、圧電部材１２０は、移動部材１２から離間する状態となったが、移動部材１２への駆動力を与えていたその反力が発生し、駆動方向とは反対の方向へ力を受け、圧電アクチュエータ１０の揺れ振動が発生する。その振動状態を検出相が検出し、その検出その振動を押さえるため、減衰信号が、クラッチ用圧電素子部１２２に印加される。
【００６９】
［時間：ｔ５］
Ａ相駆動信号は負方向に変化している。Ｂ相駆動電圧は、−Ｖ２である。
図１１（ｄ）に示すように、圧電アクチュエータ１０の揺れ振動が抑えられ、圧電部材１２０は振動のない状態で、移動部材１２離間する。
【００７０】
以上、第２実施形態によると、特に高負荷駆動時に発生する圧電アクチュエータの揺れ振動を低減させることができ、伝達駆動力や駆動効率が向上し、高回転での駆動が可能となる。
【００７１】
（第３実施形態）
つぎに、本発明の第３実施形態について、図１３及び図１４を参照して説明する。第３実施形態における圧電アクチュエータ２００は、第１実施形態の圧電アクチュエータ１と同様に複数の圧電部材２２０を備え、個々の圧電部材２２０の構成も第１実施形態と同様であり、駆動用圧電素子部２２１とクラッチ用圧電素子部２２２とを備える。第１実施形態と第３実施形態との相違点は、第３実施形態において圧電部材２２０が円環状に配置され、レンズ鏡筒の内部に配置されている点である。
【００７２】
図１３は圧電アクチュエータ２００を備えるレンズ鏡筒２０１の概略断面図である。レンズ鏡筒２０１はカメラボディ２０５に着脱可能な交換レンズである。図１４はレンズ鏡筒２０１の光軸Ｃ方向の被写体側を図中、上として示した圧電アクチュエータ２００の概略図である。なお、図１４においては、構造を簡単に説明するために、圧電アクチュエータ２００における移動部材２１２を省略し、ベース部材２１１を円環状に示す。
【００７３】
図１３に示すように、レンズ鏡筒２０１は、レンズ鏡筒２０１における最も外周側に配置されるとともに、レンズ鏡筒２０１がカメラボディ２０５に装着されると、そのカメラボディ２０５に対して固定される固定筒２１０を備える。固定筒２１０の内周側には、圧電アクチュエータ２００が取り付けられている。圧電アクチュエータ２００のさらに内周側には、カム溝２３２が形成されたカム筒２３０が配置され、さらに内周側には、ＡＦレンズ２４０を保持するＡＦ筒２５０が配置されている。
【００７４】
圧電アクチュエータ２００は、光軸Ｃを中心として配置される円環形状（円筒形状）であり、圧電アクチュエータ２００のベース部材２１１は、レンズ鏡筒２０１の固定筒２１０に固定されている。
また、圧電アクチュエータ２００のベース部材２１１は、円筒形状の略中央部が外径側に突出した突出部２１１Ａと、円筒におけるその突出した部分より先（被写体側）の先端部２１１Ｂと、先端部２１１Ｂより厚い後（像側）の後端部２１１Ｃとを有する。
【００７５】
圧電アクチュエータ２００は、３組の圧電部材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃを備える。これらの圧電部材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃは、ベース部材２１１の突出部２１１Ａの被写体側面に配置されている。圧電部材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃは、この順番を４回繰り返すように並べられている。すなわち、圧電部材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ…の順で並ぶ合計１２個の圧電部材がベース部材２１１上に配置されている。なお、圧電部材２２０を駆動する制御駆動装置は第１実施形態の駆動制御装置３０と同様である。
【００７６】
図１３に戻り、移動部材２１２は、圧電部材２２０の摩擦材２２３に加圧接触され、圧電部材２２０の駆動力により回転する。移動部材２１２の内径側と、ベース部材２１１の先端部２１１Ｂとの間には、ベアリング２１５が装着されている。また、ベース部材２１１の先端部２１１Ｂには、ウエーブワッシャ２１６が取り付けられ、圧電アクチュエータ２００は、ウエーブワッシャ２１６により発生した加圧力をベアリング２１５を介して受けるようになっている。また、移動部材２１２の被写体側には、光軸方向被写体側に延びるピン２１７が設けられている。
【００７７】
レンズ鏡筒２０１のカム筒２３０の光軸方向被写体側には、フォーク部材２３１が固定され、移動部材２１２に設けられた上述のピン２１７はそのフォーク部材２３１に係合されている。
【００７８】
ＡＦ調整を行うＡＦレンズ２４０を保持するＡＦ筒２５０の外周には、移動ピン２５１が設けられている。移動ピン２５１はカム筒２３０に設けられたカム溝２３２に係合している。
【００７９】
本実施形態のレンズ鏡筒２０１においては、圧電アクチュエータ２００に、カメラボディ２０５からの駆動信号が入力されると、第１実施形態と同様に各圧電部材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃが、それぞれ順次、移動部材２１２と接触し、所望の回転方向に移動部材２１２を移動し、移動部材２１２から離間するという動作を繰り返す。これにより、移動部材２１２は光軸Ｃを中心として回転駆動される。
【００８０】
移動部材２１２が回転すると、ピン２１７も共に回転し、フォーク部材２３１を介してカム筒２３０が回転する。カム筒２３０が回転することにより、ＡＦ筒２５０が直進移動し、ＡＦレンズ２４０が光軸方向に駆動され、ＡＦ動作が行われる。カム筒２３０には、不図示のエンコーダが装着されており、エンコーダの検出値によりＡＦレンズ２４０が所望の位置に到達したことが確認されると、圧電アクチュエータ２００が停止される。
【００８１】
以上、本実施形態によると、第１実施形態の効果に加え、レンズ鏡筒内におけるレンズの伝達駆動力や駆動効率を向上することができ、より高回転での駆動が可能となる。
【００８２】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では、クラッチ用圧電素子部２１，１２１および駆動用圧電素子部２２，１２２は、それぞれ２層の圧電素子（圧電素子２１Ａ，２１Ｂまたは圧電素子２２Ａ，２２Ｂ）によって構成されている。しかし、これは説明を簡単にするためのものであって、圧電素子を４層以上の多層に積層することも可能である。より多層とすることで、必要な移動量に対する電圧を下げることができる。
【００８３】
（２）また、本実施形態では、３組の圧電部材２０，１２０，２２０を備えた例を説明した。しかし、このような３組を１グループとして多数のグループを備えて構成しても良いことは言うまでもない。また、３組以上の圧電部材２０，１２０でグループを構成する（ストロークサイクルを繰り返す）ように構成しても良い。そうすることにより、より安定した円滑な駆動が可能となる。
（３）第３実施形態では、第１実施形態の圧電アクチュエータを備える円環型アクチュエータについて説明したが、これに限定されず、第２実施形態の圧電アクチュエータを備える円環型アクチュエータであってもよい。
【００８４】
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００８５】
１，１０，２００：圧電アクチュエータ、１１，２１１：ベース部材、２１２：移動部材、１２Ａ：被駆動面、２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ），１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ），２２０（２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ）：圧電部材、２１，１２１：駆動用圧電素子部、２２，１２２：クラッチ用圧電素子部、３０，１３０：制御部、１２２Ｃａ：第１入力電極、１２２Ｃｂ：第２入力電極、１２４：検出用圧電素子部、１２４Ａ：圧電素子、１２４Ｂ：検出用電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に変位可能な第１圧電素子、及び前記第１の方向と交差する第２の方向に変位可能な第２圧電素子を有するとともに、複数のグループにグループ分けされている複数の圧電部材と、
前記圧電部材と接触する接触面を有し、前記圧電部材に対して前記第１の方向に相対移動する相対移動部材と、
前記複数のグループのうちの１つのグループの前記圧電部材が前記接触面に接触している状態のときに、前記１つのグループの前記圧電部材の前記第１圧電素子を駆動することにより前記相対移動部材を前記第１の方向に相対移動させ、前記１つのグループの前記圧電部材の前記第１圧電素子を駆動する際に、前記複数のグループのうちの他のグループの前記圧電部材の前記第２圧電素子を駆動することにより、前記他のグループの前記圧電部材を前記接触面から離間させた状態とする駆動部と、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、
前記駆動部は、前記第１圧電素子を前記第１の方向の変位を制御する第１駆動信号と、前記第２圧電素子の前記第２の方向の変位を制御するとともに該第１駆動信号と異なる波形を有する第２駆動信号と、を発振すること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電アクチュエータであって、
前記第１駆動信号は三角波信号で、前記第２駆動信号は矩形波信号であること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータであって、
前記複数のグループは３以上であること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータであって、
前記圧電部材を保持する保持部を備え、
該保持部と前記圧電部材との間に、前記第２の方向に変位可能であって、前記第１の方向に沿って配置された第１の部分と第２の部分とを有する第３圧電素子を備えること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電アクチュエータであって、
前記駆動部は、前記第１圧電素子を前記第１の方向へ変位させることにより前記相対移動部材を前記第１の方向に移動させた後、前記第２圧電素子を前記第２の方向に変位させることにより前記相対移動部材と前記圧電部材とを離間させたときに前記圧電部材に加わる衝撃により生じる前記圧電部材の振動を打ち消すように、前記第３圧電素子の前記第１の部分と前記第２の部分とに異なる波形の電圧信号を加えること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項５に記載の圧電アクチュエータであって、
前記第１の部分と前記第２の部分に生じる電圧を検出する検出部を前記保持部と前記第３圧電素子との間に備え、
前記駆動部は、前記第１圧電素子を前記第１の方向へ変位させることにより前記相対移動部材を前記第１の方向に移動させた後、前記第２圧電素子を前記第２の方向に変位させることにより前記相対移動部材と前記圧電部材とを離間させたときに前記検出部で検出される電圧を打ち消すような電圧信号を、前記第３圧電素子の前記第１の部分と前記第２の部分とにそれぞれ加えること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータであって、
前記第１圧電素子が前記第２圧電素子よりも前記相対移動部材側に配置されていること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えるカメラ。
【請求項１】
第１の方向に変位可能な第１圧電素子、及び前記第１の方向と交差する第２の方向に変位可能な第２圧電素子を有するとともに、複数のグループにグループ分けされている複数の圧電部材と、
前記圧電部材と接触する接触面を有し、前記圧電部材に対して前記第１の方向に相対移動する相対移動部材と、
前記複数のグループのうちの１つのグループの前記圧電部材が前記接触面に接触している状態のときに、前記１つのグループの前記圧電部材の前記第１圧電素子を駆動することにより前記相対移動部材を前記第１の方向に相対移動させ、前記１つのグループの前記圧電部材の前記第１圧電素子を駆動する際に、前記複数のグループのうちの他のグループの前記圧電部材の前記第２圧電素子を駆動することにより、前記他のグループの前記圧電部材を前記接触面から離間させた状態とする駆動部と、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、
前記駆動部は、前記第１圧電素子を前記第１の方向の変位を制御する第１駆動信号と、前記第２圧電素子の前記第２の方向の変位を制御するとともに該第１駆動信号と異なる波形を有する第２駆動信号と、を発振すること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電アクチュエータであって、
前記第１駆動信号は三角波信号で、前記第２駆動信号は矩形波信号であること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータであって、
前記複数のグループは３以上であること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータであって、
前記圧電部材を保持する保持部を備え、
該保持部と前記圧電部材との間に、前記第２の方向に変位可能であって、前記第１の方向に沿って配置された第１の部分と第２の部分とを有する第３圧電素子を備えること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電アクチュエータであって、
前記駆動部は、前記第１圧電素子を前記第１の方向へ変位させることにより前記相対移動部材を前記第１の方向に移動させた後、前記第２圧電素子を前記第２の方向に変位させることにより前記相対移動部材と前記圧電部材とを離間させたときに前記圧電部材に加わる衝撃により生じる前記圧電部材の振動を打ち消すように、前記第３圧電素子の前記第１の部分と前記第２の部分とに異なる波形の電圧信号を加えること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項５に記載の圧電アクチュエータであって、
前記第１の部分と前記第２の部分に生じる電圧を検出する検出部を前記保持部と前記第３圧電素子との間に備え、
前記駆動部は、前記第１圧電素子を前記第１の方向へ変位させることにより前記相対移動部材を前記第１の方向に移動させた後、前記第２圧電素子を前記第２の方向に変位させることにより前記相対移動部材と前記圧電部材とを離間させたときに前記検出部で検出される電圧を打ち消すような電圧信号を、前記第３圧電素子の前記第１の部分と前記第２の部分とにそれぞれ加えること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータであって、
前記第１圧電素子が前記第２圧電素子よりも前記相対移動部材側に配置されていること、を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えるレンズ鏡筒。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを備えるカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２８４０４２（Ｐ２０１０−２８４０４２Ａ）
【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２００９−１３６４７８（Ｐ２００９−１３６４７８）
【出願日】平成２１年６月５日（２００９．６．５）
【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５日（２００９．６．５）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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