JP6771939B2 - 振動型アクチュエータ及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、振動型アクチュエータ及び電子機器に関する。

電気−機械エネルギ変換素子を用いた振動型アクチュエータには種々の構成のものが知られている。例えば、被駆動体（接触体）と、平板状の弾性体の表面に２つの駆動突起が設けられると共に弾性体の裏面に圧電素子が接合された振動体と、２つの駆動突起と被駆動体とを加圧接触させるための加圧手段を有する振動型アクチュエータが知られている。この振動型アクチュエータでは、電気−機械エネルギ変換素子に所定の交流電圧を印加することによって、２つの駆動突起を結ぶ方向と駆動突起の突出方向とを含む面内で２つの駆動突起の先端に楕円運動を生じさせる。これにより、被駆動体が２つの駆動突起から摩擦駆動力を受けることで、２つの駆動突起を結ぶ方向に振動体と被駆動体とを相対的に移動させることができる。

振動体に励起される振動振幅が抑制されることないように振動体を安定して保持する機構を採用することは、振動型アクチュエータの駆動特性を安定させると共に高い性能を得る観点から重要となる。そこで、振動体の保持機構に関する種々の提案がなされている。例えば、特許文献１に記載された振動体の保持機構は、振動体を保持する保持部材と、保持部材を支持する固定部材とを有しており、保持部材と固定部材の一方が嵌合突起を有し、他方が嵌合突起を受容する位置決め穴を有する。保持部材は、嵌合突起を位置決め穴に挿嵌することにより、振動体の駆動突起の突出方向に移動可能に、固定部材に支持される。ここで、被駆動体の移動方向と直交し且つ駆動突起の突出方向と直交する方向における嵌合突起の外周面と位置決め穴の内面との間の隙間は、被駆動体の移動方向における嵌合突起の外周面と位置決め穴の内面との間の隙間よりも小さく設定されている。これにより被駆動体の駆動方向に振動体が多少傾くことを可能にすると共に、被駆動体の移動方向と直交し且つ駆動突起の突出方向と直交する方向の傾きを所定の範囲に抑えることを可能としている。

特開２０１５−４３６６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された振動体の保持機構では、被駆動体の移動方向において嵌合突起の外周面と位置決め穴の内面との間に隙間を必要としている。そのため、駆動時における振動体と被駆動体との相対的な位置関係を高精度に決めるためには更なる構成が必要とされる。また、一対の嵌合突起と位置決め穴の寸法や傾きにばらつきがあると、固定部材に対する保持部材の動きが不安定となって振動体と被駆動体との接触状態が変化し、安定した駆動ができなくなるおそれがある。そのため、嵌合突起や位置決め穴を精度のよい状態としておく必要がある。

本発明は、振動体と被駆動体（接触体）との相対的な位置関係を高精度に決めることができ、また、振動体と被駆動体との加圧接触状態を安定して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を有する振動体と、第１の方向で前記振動体と接触する接触体と、前記振動体を保持する保持部材と、前記保持部材を支持する支持部材と、を備え、前記振動体の振動により前記第１の方向と直交する第２の方向に前記振動体と前記接触体が相対的に移動する振動型アクチュエータであって、前記保持部材と前記支持部材のいずれか一方は、前記第１の方向に突出する２つの突起部を有すると共に、他方は前記２つの突起部と個別に嵌合して第１嵌合部と第２嵌合部とを形成する２つの穴部を有し、前記第１嵌合部では、穴部と突起部とが、前記第２の方向と、前記第１の方向および前記第２の方向の両方向と直交する第３の方向と、において少なくとも一部で接触し、前記第２嵌合部では、穴部と突起部とが前記第３の方向において少なくとも一部で接触し、前記第１嵌合部で、穴部と突起部とが、前記第３の方向において接触する範囲の、前記第１の方向における長さは、前記第２嵌合部で、穴部と突起部とが、前記第３の方向において接触する範囲の、前記第１の方向における長さより、短いことを特徴とする。

本発明によれば、振動体と被駆動体（接触体）との相対的な位置関係を高精度に決めることができる。また、振動体と被駆動体との加圧接触状態を安定して維持することができるため、駆動特性を安定させることができる。

本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータの外観斜視図及び断面図である。 図１の振動型アクチュエータの分解斜視図である。 図１の振動型アクチュエータを構成する振動体ユニットと摺動部材の位置関係及び姿勢を説明する斜視図である。 図３の振動体ユニットを構成する保持部材の平面図と、部分断面を含む斜視図である。 図１の振動型アクチュエータに設けられた第１嵌合部と第２嵌合部のそれぞれの構造を示す断面図である。 図３の振動体ユニットを構成する保持部材の別の構成例の部分断面を含む斜視図である。 図１の振動型アクチュエータを構成する別の基台の構成を示す斜視図である。 図７の基台と組み合わせて用いられる保持部材の概略構成を示す部分断面を含む斜視図である。 本発明の実施形態に係る回転型の振動型アクチュエータの全体構成を示す斜視図と、その構成要素である振動体ユニットの保持機構の部分的な分解斜視図である。 図９に示す振動型アクチュエータを用いた撮像装置の概略構成を示す上面図とブロック図である。 図１の振動型アクチュエータにおいて振動体ユニットを保持するための別の構成を示す斜視図と、振動体ユニットの部分断面図である。

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。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る振動型アクチュエータ１の概略構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、振動型アクチュエータ１の断面図である。図２は、振動型アクチュエータ１の分解斜視図である。なお、図１に示すように、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を規定する。Ｚ軸方向（第１の方向）は、振動体ユニット２と被駆動体４（接触体）とを加圧接触させる加圧力が作用する加圧方向であり、振動型アクチュエータ１の厚み方向である。Ｘ軸方向（第２の方向）は、後述するように、振動体ユニット２と被駆動体４との相対的な移動方向であり、振動型アクチュエータ１の長手方向である。Ｙ軸方向（第３の方向）は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の両方向と直交する方向であり、振動型アクチュエータ１の幅方向である。

振動型アクチュエータ１は、大略的に被駆動体４及び筐体部５により構成されている。被駆動体４は、筐体部５に囲まれるように配置されており、後述するように筐体部５に対して相対的にＸ軸方向に直線的に移動可能となっている。被駆動体４は、被駆動枠体２３、出力伝達部２４及び摺動部材２５を有する。筐体部５は、振動体ユニット２、加圧ユニット３、基台２１、２つの支持枠２２、第１レール２６及び第２レール２７を有する。振動体ユニット２は、振動体６及び保持部材１３を有し、振動体６は、弾性体１１及び圧電素子１２を有する。加圧ユニット３は、加圧ブロック１５、緩衝部材１４及び加圧ばね１６を有する。

筐体部５の底部に位置する基台２１は、振動体ユニット２（保持部材１３）を支持する支持部材であり、筐体部５の基礎となる部材である。２つの支持枠２２は、基台２１の上面に固定される。第１レール２６と第２レール２７は、２つの支持枠２２のそれぞれの上部に固定される。加圧ユニット３は、基台２１の上面中央部に配置される。より詳しくは、基台２１の上面中央部には有底丸孔部が形成されており、この有底丸孔部に加圧ばね１６が配置されている。緩衝部材１４は、加圧ブロック１５に接着剤等を用いて接合されている。加圧ブロック１５の底部には、加圧ばね１６の上部と嵌合する凹凸部が設けられており、加圧ばね１６上に、加圧ブロック１５、緩衝部材１４及び振動体ユニット２がこの順で配置される。こうして、加圧ばね１６は、加圧ブロック１５と緩衝部材１４を介して振動体ユニット２を被駆動体４側（Ｚ軸方向）へ押圧する加圧力を作用させ、これにより振動体ユニット２は被駆動体４に対して加圧接触する。なお、緩衝部材１４は、振動体６と接触し、振動体６に生じた振動が加圧ユニット３に伝達されるのを抑制している。

基台２１の上面には、２つの突起部として、加圧ばね１６が配置される有底丸孔部を挟んでＸ軸方向に所定の間隔で第１嵌合突起２１ａと第２嵌合突起２１ｂが形成されている。また、振動体６を保持する保持部材１３には、第１嵌合突起２１ａと第２嵌合突起２１ｂのそれぞれと嵌合する穴部である第１嵌合穴１３ａと第２嵌合穴１３ｂが設けられている。第１嵌合穴１３ａと第１嵌合突起２１ａが嵌合することにより第１嵌合部Ｋ１が構成され、第２嵌合穴１３ｂと第２嵌合突起２１ｂが嵌合することにより第２嵌合部Ｋ２が構成される。第１嵌合部Ｋ１と第２嵌合部Ｋ２により、振動体ユニット２は、基台２１に対してＺ軸方向（加圧ユニット３により振動体ユニット２に対して加圧力が与えられる方向）において、移動可能に基台２１に保持されている。第１嵌合部Ｋ１と第２嵌合部Ｋ２の詳細については後述する。

振動体６において、電気−機械エネルギ変換素子である平板状の圧電素子１２は、弾性体１１の一方の面（裏面）に接着剤を用いて接合されている。また、弾性体１１において圧電素子１２が接合されている面の反対側の面（上面）には、Ｘ軸方向に所定の間隔で２つの駆動突起１１ａが設けられている。２つの駆動突起１１ａは、例えば、板状の弾性体１１のプレス加工により弾性体１１と一体的に形成することができるが、別途準備された部品としての駆動突起１１ａが溶接等の方法によって弾性体１１に固定された構造となっていてもよい。加圧ばね１６からの加圧力によって振動体ユニット２が被駆動体４に対して押圧されることで、２つの駆動突起１１ａの先端が摺動部材２５の下面に当接する。弾性体１１の長手方向の両端には腕部が設けられており、腕部が保持部材１３に固定されることにより、振動体６は保持部材１３に支持される。

被駆動体４において、摺動部材２５は、被駆動枠体２３の中央底部に形成された凹みに接着剤等を用いて接合されている。摺動部材２５は、振動体ユニット２の駆動突起１１ａから摩擦駆動力を受けて駆動突起１１ａと摺動する部材である。被駆動枠体２３の上面中央付近には出力伝達部２４が、例えば、ねじ止め等により固定されている。被駆動枠体２３にはＸ軸方向に延在する鋼球案内溝が設けられており、それぞれの鋼球案内溝に１つの鋼球２９（転動体）が配置されている。また、第１レール２６と第２レール２７において鋼球案内溝とＺ軸方向で対向する面には、鋼球受け部（不図示）が設けられている。振動体ユニット２が加圧ユニット３から受ける加圧力は、摺動部材２５を介して被駆動枠体２３に伝達され、これにより、被駆動枠体２３は鋼球２９を介して第１レール２６と第２レール２７に押し当てられる。こうして、被駆動体４は、鋼球２９の転動によりＸ軸方向に移動可能に筐体部５に保持される。よって、ＺＸ面内で駆動突起１１ａに楕円運動が生じるように振動体６に振動を励起することによって、被駆動体４をＸ軸方向に移動させることができる。なお、ＺＸ面内で駆動突起１１ａに楕円運動が生じるように圧電素子１２に交流電圧を印加して振動体６に振動を励起する方法及びそのための圧電素子１２の構造は周知であるので、詳細な説明は省略する。

上記の通りに構成された振動型アクチュエータ１において、振動体ユニット２の姿勢が安定していると、振動体ユニット２から被駆動体４へ与えられる摩擦駆動力を安定させることができる。つまり、振動型アクチュエータ１の駆動特性を安定させるためには、摺動部材２５に対して振動体ユニット２が適正な姿勢を保つことが重要となる。そこで次に、振動型アクチュエータ１における振動体ユニット２の姿勢保持について説明する。

図３は、振動体ユニット２と摺動部材２５の位置関係及び姿勢を説明する斜視図であり、ここでは摺動部材２５を破線で表している。図２に示す回転方向θｘ，θｙ，θｚはそれぞれ、振動体ユニット２のＸ軸まわり、Ｙ軸まわり、Ｚ軸まわりの回転方向を示している。被駆動体４をＸ軸方向に駆動する際、振動体ユニット２に駆動の反力（駆動突起１１ａが摺動部材２５に与える摩擦駆動力の反力）がＸ軸方向に作用する。そのため、被駆動体４をＸ軸方向に駆動して高精度に目標位置に位置決め（停止）させるためには、反力による振動体ユニット２のＸ軸方向での移動量は少ないことが望ましい。

また、振動体ユニット２と摺動部材２５との当接が維持されるように、振動体ユニット２のＹ軸方向への移動は規制される必要がある。更に、振動体ユニット２は、加圧ユニット３から受ける加圧力を摺動部材２５へ伝達するために、基台２１に対してＺ軸方向に移動可能に保持される必要がある。その際、駆動突起１１ａから摺動部材２５への摩擦駆動力の伝達効率が低下しないように、振動体ユニット２はＸ軸まわりの回転（回転方向θｘでの変位）が規制される必要がある。一方、振動体ユニット２には、駆動突起１１ａに楕円振動が励起されて摺動部材２５と摺動するように、Ｙ軸まわり（回転方向θｙ）では、一定の自由度が必要となる。そして、振動体６に発生する摩擦駆動力と摺動部材２５の駆動方向とは一致していることが望ましいので、Ｚ軸まわりの回転（回転方向θｚでの変位）は規制される必要がある。

これらの条件が満たされるように振動体ユニット２の姿勢を保持するための保持部材１３の構成について説明する。図４（ａ）は、保持部材１３の平面図であり、図４（ｂ）は、保持部材１３の部分断面を含む斜視図である。保持部材１３において、第１嵌合穴１３ａと第２嵌合穴１３ｂはＸ軸方向に所定の間隔を設けて形成されており、第１嵌合穴１３ａと第２嵌合穴１３ｂはそれぞれ、Ｙ軸方向とＸ軸方向の各方向で略対称な形状を有している。

第１嵌合穴１３ａは、平面形状（Ｚ軸方向から見た形状であり、以下同様の意味で用いる）が頂点にアールを持つ略正方形となっている角穴である。第１嵌合穴１３ａのＸ軸方向の２つの側面（Ｘ軸と直交する側面）にはそれぞれ、Ｚ軸方向で短く、Ｙ軸方向を長手方向とする凸部１３ｃが形成されている。また、第１嵌合穴１３ａのＹ軸方向の２つの側面（Ｙ軸と直交する側面）にはそれぞれ、Ｚ軸方向で短く、Ｘ軸方向を長手方向とする凸部１３ｄが形成されている。第２嵌合穴１３ｂは、平面形状が頂点にアールを持つ略長方形となっている角穴であり、第２嵌合穴１３ｂはその長辺がＸ軸方向に沿うように形成されている。第２嵌合穴１３ｂにおいて、Ｘ軸方向の２つの側面は同時に第２嵌合突起２１ｂと接触することのない離間部１３ｅとして機能し、Ｙ軸方向の２つの側面は第２嵌合突起２１ｂの外周面と接触する当接部１３ｆとして機能する。

次に、凸部１３ｃ，１３ｄ、離間部１３ｅ及び当接部１３ｆの機能を含めて、第１嵌合部Ｋ１と第２嵌合部Ｋ２の機能について説明する。図５は、第１嵌合部Ｋ１と第２嵌合部Ｋ２の構造を示す断面図である。図５（ａ）は第１嵌合部Ｋ１近傍のＺＸ断面図であり、図５（ｂ）は第１嵌合部Ｋ１近傍のＹＺ断面図である。図５（ｃ）は第２嵌合部Ｋ２近傍のＺＸ断面図であり、図５（ｄ）は第２嵌合部Ｋ２近傍のＹＺ断面図である。なお、第１嵌合突起２１ａと第２嵌合突起２１ｂは共に、平面形状が略円形の円柱形状を有している（図２参照）。また、図５各図は、第１嵌合突起２１ａと第２嵌合突起２１ｂのそれぞれの中心軸を含む断面で示されている。

図５（ａ）に示すように、第１嵌合部Ｋ１では、第１嵌合突起２１ａは、Ｘ軸方向において、第１嵌合穴１３ａに設けられた２カ所の凸部１３ｃの稜線部（頂点部）と接触する。２つの凸部１３ｃのＸ軸方向での最短距離（稜線間の距離）は、第１嵌合突起２１ａの外径よりもごく僅かに大きくなるように設計されている。例えば、第１嵌合突起２１ａの外表面と凸部１３ｃとの間の隙間が１０μｍ〜１５μｍとなるように、第１嵌合突起２１ａと凸部１３ｃは形成されている。よって、２つの凸部１３ｃと第１嵌合突起２１ａとの嵌合により、振動体ユニット２のＸ軸方向での移動が規制される。一方、第１嵌合部Ｋ１では、２つの凸部１３ｃのＺ軸方向の当接範囲を狭くすることで、振動体ユニット２のＹ軸まわりの回転を規制しない構成となっている。

図５（ｂ）に示すように、第１嵌合部Ｋ１では、第１嵌合突起２１ａは、Ｙ軸方向において、第１嵌合穴１３ａに設けられた２カ所の凸部１３ｄの稜線部と接触する。２つの凸部１３ｄのＸ軸方向での間隔（稜線間の距離）は、第１嵌合突起２１ａの外径よりも僅かに大きくなるように設計されている。例えば、第１嵌合突起２１ａの外表面と凸部１３ｄとの間の隙間が１０μｍ〜１５μｍとなるように、第１嵌合突起２１ａと凸部１３ｄは形成されている。よって、２つの凸部１３ｄと第１嵌合突起２１ａとの嵌合により、振動体ユニット２のＹ軸方向での移動が規制される。

図５（ｃ）に示すように、第２嵌合部Ｋ２では、第２嵌合穴１３ｂのＸ軸方向側の側面である離間部１３ｅとこれに対向する第２嵌合突起２１ｂの外周面との間に、例えば０．２ｍｍ程度の間隙が設けられている。これにより、振動体ユニット２のＹ軸まわりの回転を規制しない構成となっている。一方、振動体ユニット２のＸ軸方向での移動規制は第１嵌合部Ｋ１で行われている。また、第２嵌合部Ｋ２でも振動体ユニット２のＸ軸方向での移動を規制する構成とした場合、第１嵌合部Ｋ１での規制と合わせて、必要以上に振動体ユニット２を拘束してしまうおそれがある。よって、第２嵌合部Ｋ２での振動体ユニット２のＸ軸方向での移動規制を行わない構成としている。

図５（ｄ）に示すように、第２嵌合部Ｋ２では、第２嵌合突起２１ｂの外周面が第２嵌合穴１３ｂのＹ軸方向側の側面である当接部１３ｆと当接するように、第２嵌合突起２１ｂの外周面と当接部１３ｆとの隙間は、例えば１０μｍ〜１５μｍとなっている。当接部１３ｆと第２嵌合突起２１ｂとの嵌合により、振動体ユニット２のＸ軸まわりの回転は、第２嵌合突起２１ｂの外周面と当接部１３ｆとの隙間が詰まる範囲内で規制される。例えば、当接部１３ｆのＺ軸方向長さが１ｍｍの場合、Ｘ軸まわりの回転可能な角度を±０．９度の範囲に納めることができる。

凸部１３ｄと当接部１３ｆは、Ｘ軸方向で離れて配置されているため、これらの付勢作用によって振動体ユニット２のＺ軸まわりの回転が規制される。また、振動体ユニット２のＹ軸方向への移動は、凸部１３ｄのみならず、当接部１３ｆによっても規制される。上述の構成で振動体ユニット２を保持することにより、振動体ユニット２は、回転方向θｘ，θｙ，θｚにおいて摺動部材２５と良好な接触状態を保持することができ、これにより、振動型アクチュエータ１の駆動特性を安定させることができる。

上述の通り、振動型アクチュエータ１では、第１嵌合部Ｋ１では、第１嵌合穴１３ａと第１嵌合突起２１ａとを、Ｘ軸方向とＹ軸方向において少なくとも一部で接触させる。また、第２嵌合部Ｋ２では、第２嵌合穴１３ｂと第２嵌合突起２１ｂとがＹ軸方向において少なくとも一部を接触させる。その際に、第１嵌合部Ｋ１と第２嵌合部Ｋ２とで、Ｙ軸方向での嵌合穴と嵌合突起との接触範囲が異なるようにすることで、振動体ユニット２を安定して保持することができる。そこで、次に、第１嵌合部Ｋ１と第２嵌合部Ｋ２の別の構成について説明する。

図６は、保持部材１３の別の構成例である保持部材１３Ａの概略構成を示す部分断面を含む斜視である。保持部材１３Ａは、第１嵌合突起２１ａと嵌合する第１嵌合穴１３ａ１と、第２嵌合突起２１ｂと嵌合する第２嵌合穴１３ｂ１を有する。第１嵌合穴１３ａ１は、平面形状が略円形状に、つまり、破線軸ｃを中心軸とした略丸孔として形成されており、Ｚ軸方向の中央部の直径がＺ軸方向の端部の直径よりも短くなっている。これにより、第１嵌合穴１３ａ１には、Ｚ軸方向中央部において内周側に突出するように凸部１３ｇが形成されている。第１嵌合突起２１ａの外周面と凸部１３ｇの稜線部との間隔は、第１嵌合突起２１ａの外周面と凸部１３ｇの稜線部とが当接するように、例えば、１０μｍ〜１５μｍとなっている。凸部１３ｇは、保持部材１３の第１嵌合穴１３ａに設けられている凸部１３ｃ，１３ｄに対応する部位であり、凸部１３ｇを有する第１嵌合穴１３ａ１は、保持部材１３の第１嵌合穴１３ａと同様の機能を発揮する。

第２嵌合穴１３ｂ１の平面形状は略楕円形であり、Ｘ軸方向が長径方向となり、Ｙ軸方向が短径方向となっている。Ｘ軸方向においては、第２嵌合穴１３ｂ１の側面と第２嵌合突起２１ｂの外周面との間に、例えば０．２ｍｍ程度の間隙が形成される。一方、Ｙ軸方向においては、第２嵌合穴１３ｂ１の側面と第２嵌合突起２１ｂの外周面との間隔は、例えば１０μｍ〜１５μｍとなっており、第２嵌合突起２１ｂの外周面は第２嵌合穴１３ｂ１の側面と当接する。つまり、第２嵌合穴１３ｂ１のＸ軸方向側面とＹ軸方向側面はそれぞれ、保持部材１３の第２嵌合穴１３ｂの離間部１３ｅと当接部１３ｆに対応しており、第２嵌合穴１３ｂ１は、保持部材１３の第２嵌合穴１３ｂと同様の機能を発揮する。よって、基台２１と保持部材１３Ａとの組み合わせは、基台２１と保持部材１３との組み合わせによる振動体ユニット２の支持機構と同様の効果を奏する。なお、第２嵌合穴１３ｂ１の平面形状は略長円形状等でも構わず、その場合、長径方向がＸ軸方向となるように配置される。

図７は、基台２１の別の構成例である基台２１Ａの概略構成を示す斜視図である。基台２１Ａには、保持部材１３に設けられた第１嵌合穴１３ａ及び第２嵌合穴１３ｂのそれぞれと嵌合する第１嵌合突起２１ａ１及び第２嵌合突起２１ｂ１が設けられている。なお、図７に示される保持部材１３Ｂについては、図８を参照して後述する。

第１嵌合突起２１ａ１及び第２嵌合突起２１ｂ１は共に四角柱状の形状を有し、平面形状は略正方形で、その１辺の長さは基台２１に設けられた円柱状の第１嵌合突起２１ａの直径と略等しくなるように設計されている。よって、第１嵌合突起２１ａ１と第１嵌合穴１３ａとの嵌合状態は、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明した第１嵌合突起２１ａと第１嵌合穴１３ａとの嵌合状態と同様になる。また、第２嵌合突起２１ｂ１と第２嵌合穴１３ｂとの嵌合状態は、図５（ｃ），（ｄ）を参照して説明した第２嵌合突起２１ｂと第２嵌合穴１３ｂとの嵌合状態と同様になる。よって、基台２１Ａと保持部材１３との組み合わせによる保持部材１３の支持機構もまた、基台２１と保持部材１３との組み合わせによる保持部材１３の支持機構と同様の効果を奏する。

図８は、基台２１Ａと組み合わせて用いられる保持部材１３Ｂの概略構成を示す部分断面を含む斜視図である。保持部材１３Ｂは、第１嵌合突起２１ａ１と嵌合する第１嵌合穴１３ａ２と、第２嵌合突起２１ｂ１と嵌合する第２嵌合穴１３ｂ２を有する。第１嵌合穴１３ａ２及び第２嵌合穴１３ｂ２はそれぞれ、Ｘ軸方向とＹ軸方向の各方向で略対称な形状を有する。

第１嵌合穴１３ａ２の平面形状は、頂点にアールを持つ正方形の形状となっている。第１嵌合穴１３ａ２のＸ軸方向の２つの側面にはそれぞれ、凸形状の凸部１３ｃ１が形成されている。また、第１嵌合穴１３ａ２のＹ軸方向の２つの側面にはそれぞれ、Ｘ軸方向に短く、Ｚ軸方向を長手方向とする凸部１３ｄ１が形成されている。保持部材１３Ｂを用いた振動体ユニットのＸ軸まわりの回転は、凸部１３ｄ１と第１嵌合突起２１ａ１との当接によりその隙間（例えば、１０μｍ〜１５μｍ）が詰まる範囲以上とはならないように規制される。凸部１３ｃ１は、振動体ユニット２のＸ軸方向での移動を規制する一方で、Ｙ軸まわりの回転を規制しない。

第２嵌合穴１３ｂ２の平面形状は、頂点にアールを持つ長方形の形状となっており、第２嵌合穴１３ｂ２はその長辺がＸ軸方向に沿うように形成されている。第２嵌合穴１３ｂ２のＸ軸方向の２つの側面は、離間部１３ｅとして機能する。第２嵌合穴１３ｂ２のＹ軸方向の２つの側面にはそれぞれ、点状の凸部１３ｈが形成されており、第２嵌合穴１３ｂ２と第２嵌合突起２１ｂ１とが嵌合したときの振動体ユニット２のＹ軸方向での移動が凸部１３ｈにより規制される。こうして、基台２１Ａと保持部材１３Ｂとの組み合わせによる保持部材１３Ｂの支持機構もまた、基台２１と保持部材１３との組み合わせによる保持部材１３の支持機構と同様の効果を奏する。

次に、上述した振動体ユニット２を用いた回転型の振動型アクチュエータの構成について説明する。図９（ａ）は、振動体ユニット２を用いた回転型の振動型アクチュエータ３０の全体構成を示す斜視図である。図９（ｂ）は、振動型アクチュエータ３０における振動体ユニット２の保持機構を説明する部分的な分解斜視図である。

振動型アクチュエータ３０は、ステータユニット３２と、被駆動体（接触体）としてのロータ３３とを備える。ステータユニット３２は、円環状の基台３４と、基台３４に保持される３つの振動体ユニット２を有する。基台３４には、第１嵌合部Ｋ１及び第２嵌合部Ｋ２を構成する第１嵌合突起３４ａと第２嵌合突起３４ｂが、３つの振動体ユニット２のそれぞれに対して形成されている。また、基台３４には、加圧ブロック１５に相当する押圧台３４ｃが設けられており、押圧台３４ｃの上面には、振動体６に当接して加圧力を付与する緩衝部材１４が貼り付けられている。ステータユニット３２の底面側に配置された不図示の弾性部材により押圧台３４ｃ及び緩衝部材１４を介して振動体６に加圧力が付与され、３個の振動体ユニット２はそれぞれロータ３３の接線方向に摩擦駆動力を与える。よって、３つの振動体ユニット２がロータ３３に回転力が生じるように駆動されることで、ステータユニット３２とロータ３３とに相対的な回転移動を生じさせることができる。

振動型アクチュエータ３０は、例えば、撮像装置（光学機器）のレンズ駆動用途等に用いることができる。そこで、一例として、レンズ鏡筒に配置されたレンズの駆動に振動型アクチュエータ３０を用いた撮像装置について説明する。

図１０（ａ）は、撮像装置７００の概略構成を示す上面図である。撮像装置７００は、撮像素子７１０及び電源ボタン７２０を搭載したカメラ本体７３０を備える。また、撮像装置７００は、第１レンズ群（不図示）、第２レンズ群３２０、第３レンズ群（不図示）、第４レンズ群３４０、振動型駆動装置６２０，６４０を有するレンズ鏡筒７４０を備える。レンズ鏡筒７４０は、交換レンズと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７４０をカメラ本体７３０に取り付けることができる。撮像装置７００では、２つの振動型駆動装置６２０，６４０によってそれぞれ、第２レンズ群３２０，第４レンズ群３４０の駆動が行われる。

振動型駆動装置６２０の詳細な構成は不図示であるが、振動型駆動装置６２０は、振動型アクチュエータ３０と、振動型アクチュエータ３０の駆動回路を有する。ロータ３３は、ラジアル方向が光軸と略直交するように、レンズ鏡筒７４０内に配置される。振動型駆動装置６２０では、ロータ３３を光軸回りに回転させ、不図示のギア等を介して被駆動体の回転出力を光軸方向での直進運動に変換することによって、第２レンズ群３２０を光軸方向に移動させる。振動型駆動装置６４０は、振動型駆動装置６２０と同様の構成を有することにより、第４レンズ群３４０を光軸方向に移動させる。

図１０（ｂ）は、撮像装置７００の概略構成を示すブロック図である。第１レンズ群３１０、第２レンズ群３２０、第３レンズ群３３０、第４レンズ群３４０及び光量調節ユニット３５０が、レンズ鏡筒７４０内部の光軸上の所定位置に配置される。第１レンズ群３１０〜第４レンズ群３４０と光量調節ユニット３５０とを通過した光は、撮像素子７１０に結像する。撮像素子７１０は、光学像を電気信号に変換して出力し、その出力は、カメラ処理回路７５０へ送られる。

カメラ処理回路７５０は、撮像素子７１０からの出力信号に対して増幅やガンマ補正等を施す。カメラ処理回路７５０は、ＡＥゲート７５５を介してＣＰＵ７９０に接続されると共に、ＡＦゲート７６０とＡＦ信号処理回路７６５とを介してＣＰＵ７９０に接続されている。カメラ処理回路７５０において所定の処理が施された映像信号は、ＡＥゲート７５５と、ＡＦゲート７６０及びＡＦ信号処理回路７６５を通じてＣＰＵ７９０へ送られる。なお、ＡＦ信号処理回路７６５は、映像信号の高周波成分を抽出して、オートフォーカス（ＡＦ）のための評価値信号を生成し、生成した評価値をＣＰＵ７９０へ供給する。

ＣＰＵ７９０は、撮像装置７００の全体的な動作を制御する制御回路であり、取得した映像信号から、露出決定やピント合わせのための制御信号を生成する。ＣＰＵ７９０は、決定した露出と適切なフォーカス状態が得られるように、振動型駆動装置６２０，６４０及びメータ６３０の駆動を制御することによって、第２レンズ群３２０、第４レンズ群３４０及び光量調節ユニット３５０の光軸方向位置を調整する。ＣＰＵ７９０による制御下において、振動型駆動装置６２０は第２レンズ群３２０を光軸方向に移動させ、振動型駆動装置６４０は第４レンズ群３４０を光軸方向に移動させ、光量調節ユニット３５０はメータ６３０により駆動制御される。

振動型駆動装置６２０により駆動される第２レンズ群３２０の光軸方向位置は第１リニアエンコーダ７７０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されることで、振動型駆動装置６２０の駆動にフィードバックされる。同様に、振動型駆動装置６４０により駆動される第４レンズ群３４０の光軸方向位置は第２リニアエンコーダ７７５により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されることで、振動型駆動装置６４０の駆動にフィードバックされる。光量調節ユニット３５０の光軸方向位置は、絞りエンコーダ７８０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０へ通知されることで、メータ６３０の駆動にフィードバックされる。

次に、振動型アクチュエータ１において振動体ユニット２を保持するための別の構成について説明する。図１１（ａ）は、振動型アクチュエータ１において振動体ユニット２を保持するための別の構成を示す斜視図である。図１１（ｂ）は、振動体ユニット２の部分断面図である。なお、図１１では、振動体ユニット２の近傍のみを図示しており、各部について図１及び図２に示した符号をそのまま用いている。

基台２１には、振動体ユニット２のＸ軸方向の一端（第１嵌合部Ｋ１側）に隣接して、金属板により形成された付勢ばね２８がねじ止め等により固定されている。付勢ばね２８は、保持部材１３のＸ軸方向の一方の側面に当接しており、保持部材１３をＸ軸方向に付勢力を与えている。第１嵌合部Ｋ１では、第１嵌合穴１３ａの２つのＸ軸方向側面のうち、付勢ばね２８が配置されている側の側面にのみ、凸部１３ｃが形成されている。よって、付勢ばね２８によって保持部材１３に与えられる付勢力は、凸部１３ｃと第１嵌合突起２１ａとを当接させる。この付勢力を振動体６が発生する駆動力より大きな値とすることにより、凸部１３ｃと第１嵌合突起２１ａとを常に当接状態で保持することができるため、振動体ユニット２のＸ軸方向での位置を一定に保つことが可能になる。こうして、振動型アクチュエータ１を駆動した際に被駆動体４を駆動した際の位置決めを高い精度で行うことが可能となる。

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。例えば、振動型アクチュエータ１では、基台２１に第１嵌合突起２１ａと第２嵌合突起２１ｂを設け、保持部材１３に第１嵌合穴１３ａと第２嵌合穴１３ｂとを設けたが、嵌合突起と嵌合穴を設ける部材を逆にしてもよい。つまり、基台２１と保持部材１３の一方に嵌合突起が設けられ、他方に嵌合穴が設けられていればよい。振動型アクチュエータ１の具体的な適用例は、図１０を参照して説明した撮像装置に限定されるものではなく、振動型アクチュエータ１の駆動による位置決めが必要とされる部品を備える電子機器に広く適用することができる。

１ 振動型アクチュエータ
２ 振動体ユニット
３ 加圧ユニット
４ 被駆動体
６ 振動体
１３，１３Ａ，１３Ｂ 保持部材
１３ａ，１３ａ１，１３ａ２ 第１嵌合穴
１３ｂ，１３ｂ１，１３ｂ２ 第２嵌合穴
１３ｃ，１３ｃ１，１３ｄ，１３ｄ１，１３ｇ，１３ｈ 凸部
１３ｅ 離間部
１３ｆ 当接部
２１，２１Ａ，３４ 基台
２１ａ，２１ａ１，３４ａ 第１嵌合突起
２１ｂ，２１ｂ１，３４ｂ 第２嵌合突起
７００ 撮像装置
Ｋ１ 第１嵌合部
Ｋ２ 第２嵌合部

Claims (9)

1. 電気−機械エネルギ変換素子を有する振動体と、
   第１の方向で前記振動体と接触する接触体と、
   前記振動体を保持する保持部材と、
   前記保持部材を支持する支持部材と、を備え、
   前記振動体の振動により前記第１の方向と直交する第２の方向に前記振動体と前記接触体が相対的に移動する振動型アクチュエータであって、
   前記保持部材と前記支持部材のいずれか一方は、前記第１の方向に突出する２つの突起部を有すると共に、他方は前記２つの突起部と個別に嵌合して第１嵌合部と第２嵌合部とを形成する２つの穴部を有し、
   前記第１嵌合部では、穴部と突起部とが、前記第２の方向と、前記第１の方向および前記第２の方向の両方向と直交する第３の方向と、において少なくとも一部で接触し、
   前記第２嵌合部では、穴部と突起部とが前記第３の方向において少なくとも一部で接触し、
   前記第１嵌合部で、穴部と突起部とが、前記第３の方向において接触する範囲の、前記第１の方向における長さは、前記第２嵌合部で、穴部と突起部とが、前記第３の方向において接触する範囲の、前記第１の方向における長さより、短いことを特徴とする振動型アクチュエータ。
2. 前記第１嵌合部での穴部の前記第３の方向の２つの側面のそれぞれに、前記第１の方向で短く、且つ、前記第２の方向に延在すると共に、その頂点部で突起部に当接する凸部が設けられ、
   前記第２嵌合部では、穴部の前記第３の方向の２つの側面が突起部と接触することを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
3. 前記第１嵌合部での穴部の前記第２の方向の２つの側面のそれぞれに、前記第１の方向で短く、且つ、前記第３の方向に延在すると共に、その頂点部で突起部に当接する凸部が設けられてい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. 前記第１嵌合部では、前記第１の方向から見た形状が略正方形の穴部と円柱状の突起部とが嵌合し、
   前記第２嵌合部では、前記第１の方向から見た形状が前記第２の方向に長辺が沿う略長方形の穴部と円柱状の突起部とが嵌合することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
5. 前記第１嵌合部では、前記第１の方向から見た形状が略円形状の穴部と円柱状の突起部とが嵌合し、
   前記第２嵌合部では、前記第１の方向から見た形状が前記第２の方向に長辺が沿う略長円形の穴部と円柱状の突起部とが嵌合することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
6. 前記第１嵌合部では、前記第１の方向から見た形状が略円形の穴部と円柱状の突起部とが嵌合し、
   前記第２嵌合部では、前記第１の方向から見た形状が前記第２の方向が長径方向となる略楕円形の穴部と円柱状の突起部とが嵌合し、
   前記略円形の穴部には、前記第１の方向の中央部において内周側に突出し、且つ、その頂点部で突起部に当接する凸部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
7. 前記第１嵌合部では、前記第１の方向から見た形状が略正方形の穴部と四角柱状の突起部とが嵌合し、
   前記第２嵌合部では、前記第１の方向から見た形状が前記第２の方向に長辺が沿う略長方形の穴部と四角柱状の突起部とが嵌合し、
   前記第１嵌合部での穴部の前記第３の方向の２つの側面のそれぞれに、前記第２の方向で短く、且つ、前記第３の方向に延在すると共に、その頂点部で突起部に当接する凸部が設けられ、
   前記第２嵌合部での穴部の前記第３の方向の２つの側面のそれぞれに、点状で、且つ、その頂点部で突起部に当接する凸部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
8. 前記支持部材に対して前記保持部材を前記第２の方向へ付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータと、
   前記振動型アクチュエータによって移動する部材と、を備えることを特徴とする電子機器。