特開 2024-60601 圧電素子、圧電超音波モータ、光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024060601

(43)【公開日】2024-05-02

(54)【発明の名称】圧電素子、圧電超音波モータ、光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器

(51)【国際特許分類】

   H10N 30/05 20230101AFI20240424BHJP

   H02N 2/04 20060101ALI20240424BHJP

   H10N 30/06 20230101ALI20240424BHJP

   H10N 30/87 20230101ALI20240424BHJP

   H10N 30/20 20230101ALI20240424BHJP

   G02B 7/04 20210101ALI20240424BHJP

   G03B 30/00 20210101ALI20240424BHJP

【ＦＩ】

H10N30/05

H02N2/04

H10N30/06

H10N30/87

H10N30/20

G02B7/04 E

G03B30/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023179021

(22)【出願日】2023-10-17

(31)【優先権主張番号】202211281590.0

(32)【優先日】2022-10-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】316006783

【氏名又は名称】新思考電機有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】赤津 政宏

(72)【発明者】

【氏名】和出 達貴

【テーマコード（参考）】

2H044

5H681

【Ｆターム（参考）】

2H044BE05

5H681AA12

5H681BB02

5H681BB13

5H681BC01

5H681DD23

5H681DD39

(57)【要約】

【課題】１層の圧電層の厚さが薄くなっても電極層間での短絡・断線が発生しにくく、動作が安定した圧電素子、圧電超音波モータ、光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器を提供する。
【解決手段】圧電素子７３ａは、複数層の圧電層７３ｙと、電極層と、２つの電極層を電気的に接続するスルーホール電極と、を備える。電極層は、上面７３ｓ及び偶数番目の境界面７３ｕに形成される第１及び第２電極層７３ｅ、７３ｆと、奇数番目の境界面７３ｕ及び下面７３ｔに形成される共通電極層７３ｈと、を有する。スルーホール電極は、第１及び第２スルーホール電極ＴＨ１、ＴＨ２と、共通電極層７３ｈの間を接続する第３スルーホール電極ＴＨ３と、を有する。第２電極層７３ｆは、離隔部７３ｊを間にして第１電極層７３ｅとは反対側に離隔して配置される。第３スルーホール電極ＴＨ３は離隔部７３ｊの位置に配置される。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層された複数層の圧電層と、上面、下面、及び前記圧電層間の各境界面に配置された電極層と、異なる面に設けられた２つの前記電極層を電気的に接続するスルーホール電極と、を備え、
前記電極層は、前記上面及び前記上面側から偶数番目の前記境界面に形成される第１電極層及び第２電極層と、前記上面側から奇数番目の前記境界面及び前記下面に形成される共通電極層と、を有し、
前記スルーホール電極は、前記第１電極層の間を接続する第１スルーホール電極と、前記第２電極層の間を接続する第２スルーホール電極と、前記共通電極層の間を接続する第３スルーホール電極と、を有し、
各面において、前記第１電極層は所定の方向における一方側に配置され、前記第２電極層は、離隔部を間にして前記第１電極層とは反対側の他方側に離隔して配置され、
前記共通電極層は、前記第１スルーホール電極と前記第２スルーホール電極及びその周囲の位置を除いてほぼ各面全体に配置され、前記第３スルーホール電極は前記離隔部の位置に配置される圧電素子。

【請求項2】

前記第３スルーホール電極は積層方向から見たときに素子全体の中央部に設けられている請求項１に記載の圧電素子。

【請求項3】

前記第１スルーホール電極と前記第２スルーホール電極とは積層方向から見たときに素子全体の中央部を中心にして点対称の位置に設けられている請求項１に記載の圧電素子。

【請求項4】

前記第１スルーホール電極と前記第２スルーホール電極とは積層方向から見たときに素子全体の端部に設けられている請求項１に記載の圧電素子。

【請求項5】

前記圧電層数は奇数である請求項１に記載の圧電素子。

【請求項6】

駆動軸と、
前記駆動軸が挿通される貫通孔を有する柱状体と、
前記柱状体の側面部に設けられ前記柱状体を介して前記駆動軸を駆動する請求項１に記載の圧電素子と、を備え、
前記所定の方向は前記駆動軸の軸方向に平行な方向である圧電超音波モータ。

【請求項7】

前記柱状体は直方体であり、前記駆動軸は前記直方体の２つの底面部の間を貫く前記貫通孔に挿通され、前記圧電素子は、前記直方体の４つの各側面部に設けられている請求項６に記載の圧電超音波モータ。

【請求項8】

前記各圧電素子の前記共通電極層は、前記柱状体に電気的に接続され、前記各圧電素子の前記第１電極層には同じ周波数、同じ位相、同じ高さの電圧が印加され、前記第２電極層には前記第１電極層に印加される電圧に対して同じ周波数、位相差９０度、同じ高さの電圧が印加される請求項７に記載の圧電超音波モータ。

【請求項9】

光学部材を支持するためにキャリアと、
前記キャリアを駆動する請求項６に記載の圧電超音波モータと、を備える光学部材駆動装置。

【請求項10】

請求項９に記載の光学部材駆動装置を備えたカメラ装置。

【請求項11】

請求項１０に記載のカメラ装置を備えた電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電素子、この圧電素子を用いた圧電超音波モータ、圧電超音波モータを利用した光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＴ産業の発展に伴い、スマートフォン等に実装するための超小型カメラモジュールに関する需要が高まっている。カメラモジュールでは、レンズ体等の光学部材の駆動機構として、ボイスコイルモータや圧電超音波モータが使用され得る。この圧電超音波モータは、応答速度が速く、逆駆動防止機能及び高い移送分解能を有する、という利点がある。このため、圧電超音波モータは、超小型カメラモジュール等の光学部材の駆動ユニットとして期待されている。

【0003】

特許文献１に記載の圧電超音波モータは、ローターと、弾性体と、圧電素子と、を有する。圧電素子は、第１外部電極と第１内部電極を有する第１積層内部圧電体と、第２外部電極と第２内部電極を有する第２積層内部圧電体と、内部接地電極及び外部接地電極と、を有する。この圧電超音波モータでは、第１内部電極－内部接地電極間及び第２内部電極－内部接地電極間に交流電圧を印加することにより圧電素子と弾性体が変形し、ローターを回転駆動する。この圧電超音波モータによれば、電極間の圧電層を薄くすることにより、必要な駆動力を得るために各電極間に印加する電圧を低くすることができる。

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００９－００２６８９１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に開示された圧電超音波モータでは、圧電素子の外面に設けた各外部電極から各内部電極に交流電圧を印加する、という給電形態を採っていた。しかし、この給電形態は、１層の圧電層の厚さが薄くなるほど電極層間の短絡・断線が発生し易く動作が不安定になる場合があるという問題があった。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、１層の圧電層の厚さが薄くなっても電極層間での短絡・断線が発生しにくく、動作が安定した圧電素子、この圧電素子を用いた圧電超音波モータ、圧電超音波モータを利用した光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の好適な態様である圧電素子は、積層された複数層の圧電層と、上面、下面、及び前記圧電層間の各境界面に配置された電極層と、異なる面に設けられた２つの前記電極層を電気的に接続するスルーホール電極と、を備え、前記電極層は、前記上面及び前記上面側から偶数番目の前記境界面に形成される第１電極層及び第２電極層と、前記上面側から奇数番目の前記境界面及び前記下面に形成される共通電極層と、を有し、前記スルーホール電極は、前記第１電極層の間を接続する第１スルーホール電極と、前記第２電極層の間を接続する第２スルーホール電極と、前記共通電極層の間を接続する第３スルーホール電極と、を有し、各面において、前記第１電極層は所定の方向における一方側に配置され、前記第２電極層は、離隔部を間にして前記第１電極層とは反対側の他方側に離隔して配置され、前記共通電極層は、前記第１スルーホール電極と前記第２スルーホール電極及びその周囲の位置を除いてほぼ各面全体に配置され、前記第３スルーホール電極は前記離隔部の位置に配置されることを特徴とする。

【0008】

この態様において、前記第３スルーホール電極は積層方向から見たときに素子全体の中央部に設けられていてもよい。

【0009】

また、前記第１スルーホール電極と前記第２スルーホール電極とは積層方向から見たときに素子全体の中央部を中心にして点対称の位置に設けられていてもよい。

【0010】

また、前記第１スルーホール電極と前記第２スルーホール電極とは積層方向から見たときに素子全体の端部に設けられていてもよい。

【0011】

また、前記圧電層数は奇数であってもよい。

【0012】

本発明の別の好適な態様である圧電超音波モータは、駆動軸と、前記駆動軸が挿通される貫通孔を有する柱状体と、前記柱状体の側面部に設けられ前記柱状体を介して前記駆動軸を駆動する上記圧電素子と、を備え、前記所定の方向は前記駆動軸の軸方向に平行な方向であることを特徴とする。

【0013】

この態様において、前記柱状体は直方体であり、前記駆動軸は前記直方体の２つの底面部の間を貫く前記貫通孔に挿通され、前記圧電素子は、前記直方体の４つの各側面部に設けられていてもよい。

【0014】

また、前記各圧電素子の前記共通電極層は、前記柱状体に電気的に接続され、前記各圧電素子の前記第１電極層には同じ周波数、同じ位相、同じ高さの電圧が印加され、前記第２電極層には前記第１電極層に印加される電圧に対して同じ周波数、位相差９０度、同じ高さの電圧が印加されてもよい。

【0015】

本発明の別の好適な態様である光学部材駆動装置は、光学部材を支持するためにキャリアと、前記キャリアを駆動する上記圧電超音波モータと、を備えることを特徴とする。

【0016】

本発明の別の好適な態様であるカメラ装置は、上記光学部材駆動装置を備えることを特徴とする。

【0017】

本発明の別の好適な態様である電子機器は、上記カメラ装置を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明による圧電素子は、積層された複数層の圧電層と、上面、下面、及び前記圧電層間の各境界面に配置された電極層と、異なる面に設けられた２つの前記電極層を電気的に接続するスルーホール電極と、を備え、前記電極層は、前記上面及び前記上面側から偶数番目の前記境界面に形成される第１電極層及び第２電極層と、前記上面側から奇数番目の前記境界面及び前記下面に形成される共通電極層と、を有し、前記スルーホール電極は、前記第１電極層の間を接続する第１スルーホール電極と、前記第２電極層の間を接続する第２スルーホール電極と、前記共通電極層の間を接続する第３スルーホール電極と、を有し、各面において、前記第１電極層は所定の方向における一方側に配置され、前記第２電極層は、離隔部を間にして前記第１電極層とは反対側の他方側に離隔して配置され、前記共通電極層は、前記第１スルーホール電極と前記第２スルーホール電極及びその周囲の位置を除いてほぼ各面全体に配置され、前記第３スルーホール電極は前記離隔部の位置に配置される。よって、各電極層は、個別のスルーホール電極によって層間が電気的に接続されており、１層の圧電層の厚さが薄くなっても電極層間での短絡・断線が発生し難い。従って、動作が安定した圧電素子、この圧電素子を用いた圧電超音波モータ、この圧電超音波モータを利用した光学部材駆動装置、カメラ装置及び電子機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態である圧電超音波モータ１００を利用した光学部材駆動装置５を含むカメラ装置８が搭載されたスマートフォン９の正面図である。

【図2】光学部材駆動装置５の斜視図である。

【図3】ケース１０を取り除いた光学部材駆動装置５の斜視図である。

【図4】光学部材駆動装置５のキャリア２０及びベース３０の側面図である。

【図5】光学部材駆動装置５の圧電超音波モータ１００の斜視図である。

【図6】図５の圧電超音波モータ１００からフェルト７５とＦＰＣ７２を除いた斜視図である。

【図7】図６の圧電素子７３ａの斜視図である。

【図8】図７の圧電素子７３ａのＩａ－Ｉｂ線断面図である。

【図9A】圧電素子７３ａの例の１つであり、上面側から偶数番目の境界面７３ｕの上面図である。

【図9B】図９Ａの圧電素子７３ａにおける上面側から奇数番目の境界面７３ｕの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１に示すように、本発明の一実施形態である圧電超音波モータ１００（以下、単にモータ１００と称することがある）を利用した光学部材駆動装置５を含むカメラ装置８は、スマートフォン９の筐体内に収容される。

【0021】

カメラ装置８は、レンズ体６と、画像センサ７と、光学部材としてのレンズ体６を駆動する光学部材駆動装置５とを有する。画像センサ７は、レンズ体６を経由して入射する光を画像信号に変換して出力する。光学部材駆動装置５は、レンズ体６を、その光軸と平行な方向に沿って駆動する。

【0022】

以下、レンズ体６の光軸に平行なＺ軸と、相互に直交し、かつ、Ｚ軸と直交するＸ軸及びＹ軸とからなるＸＹＺ直交座標系を想定し、光学部材駆動装置５の構成を説明する。また、以下では、レンズ体６から見て被写体の側を＋Ｚ側と称し、その反対側（画像センサ７側）を－Ｚ側と称する場合がある。

【0023】

図２に示すように、光学部材駆動装置５は、直方体状のケース１０内に、レンズ体６を支持するための孔２０ａを有するキャリア２０を収容している。光学部材駆動装置５の中央を被写体からの光が通過する。

【0024】

図３に示すように、キャリア２０はベース３０上に配置される。ベース３０は、金属の板状部材でＸＹ方向に広がる底面部３１と、この底面部３１の＋Ｙ側の端部において＋Ｚ側に直角に折れ曲がった側面部３２とを有する。キャリア２０は、底面部３１の＋Ｚ側に配置される。キャリア２０は、レンズ体６を収容するための孔２０ａの周囲に形成された環状部２０ｂと、＋Ｙ側に側面部３２と対向するように設けられた略直方体形状の連結部２０ｃとを一体化した形状を有する。

【0025】

ベース３０の底面部３１における側面部３２の近くには、主案内軸６１及び副案内軸６２がＸ方向に離隔して並んでその基端部が固定され＋Ｚ側に向けて立設されている。主案内軸６１及び副案内軸６２は、Ｘ方向に離隔してキャリア２０の連結部２０ｃに形成された孔２１及び切り欠き部２２に各々収容され、キャリア２０をＺ方向に移動するように案内する。また、キャリア２０の孔２１の＋Ｘ側に対応する位置における＋Ｙ側の端面には切り欠き部２３が形成されており、この切り欠き部２３にはモータ１００が収容されている。後述するように、モータ１００の駆動軸７１は、その基端部７１ｂが底面部３１に固定され＋Ｚ側に向けて立設されている。光学部材駆動装置５は、本実施形態によるモータ１００を駆動源として、キャリア２０をＺ方向に駆動する。

【0026】

ベース３０の側面部３２の－Ｙ側にはヨーク５１及びホールＩＣ５２が配置されている。キャリア２０における孔２１と切り欠き部２２の間の位置に対応する、側面部３２との対向面には磁石５３が配置されている。ホールＩＣ５２は、磁石５３の磁界を検出することにより、キャリア２０のＺ方向の位置を検出する。ヨーク５１及び磁石５３は、相互に吸引し合い、キャリア２０が側面部３２側に引き寄せられる。これにより、キャリア２０の孔２１の内壁及び切り欠き部２２の内壁が主案内軸６１及び副案内軸６２に＋Ｙ方向の適度な圧力で押し当てられ、キャリア２０の姿勢及びＺ方向の駆動が安定したものになる。

【0027】

図４に示すように、キャリア２０に収容されたモータ１００は、Ｚ方向に延びた駆動軸７１を有している。駆動軸７１は、－Ｚ側にある基端部７１ｂが駆動軸本体部７１ａよりも小径になっており、この小径部分である基端部７１ｂが、底面部３１に形成された孔に挿入され、カシメや溶接のような方法で固定されている。主案内軸６１及び副案内軸６２も同様構造であり、同様方法で固定されている。また、モータ１００では、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）７２の引き出し部７２ａが駆動軸７１と平行な方向に引き出され、１８０度湾曲して側面部３２の－Ｙ側の面に配置されており、ＦＰＣ７２はさらに装置外部に電気的に接続されている。

【0028】

図５及び図６に示すように、モータ１００は、金属の柱状体７４を有する。本実施形態において、柱状体７４は、対向する２つの底面部７４ｅ及び７４ｆとこの２つの底面部７４ｅと７４ｆの間の領域を囲む側面部７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄを有する四角柱である。また、柱状体７４は、２つの底面部７４ｅと７４ｆの間を貫く貫通孔７４ｇを有する。駆動軸７１は、柱状体７４の貫通孔７４ｇに挿通される。

【0029】

ＦＰＣ７２は、複数（図５の例では４つ）のシート状の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄを搭載している。ＦＰＣ７２は、複数の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄを柱状体７４の側面部７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄに接触させて柱状体７４に圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの外側から巻かれている。ＦＰＣ７２側にある圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄそれぞれの上面７３ｓのＺ方向における＋Ｚ側に第１電極層７３ｅが形成され、－Ｚ側に第２電極層７３ｆが第１電極層７３ｅから離隔して形成されている。第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆはそれぞれＦＰＣ７２に電気的に接続される。圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄそれぞれの上面７３ｓとは反対側の下面７３ｔにも電極層が形成され、柱状体７４に電気的に接続される。また、ＦＰＣ７２は共通端子部７２ｂを有し、柱状体７４の底面部７４ｅと電気的に接続される。ＦＰＣ７２は、複数の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄに駆動電力を供給する。

【0030】

また、ＦＰＣ７２は、引き出し部７２ａから側面部７４ｃ、７４ｂ、７４ａ、７４ｄの順で柱状体７４に巻かれている。ＦＰＣ７２は、４つの側面部７４ａ、７４ｂ、７４ｃ及び７４ｄのうち、側面部７４ｃと側面部７４ｄの間の角部を除いた各間の角部と対向する各位置に、Ｒ部７２Ｒを有する。Ｒ部７２ＲのＺ方向の幅はその隣接する部分の幅と同程度である。また、柱状体７４に巻かれたＦＰＣ７２の外面が、緩衝材であるフェルト７５により覆われている。フェルト７５により覆われたモータ１００が、キャリア２０の切り欠き部２３内における－Ｘ側、－Ｙ側、及び＋Ｘ側の内壁に固定されている。

【0031】

圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの各々は同じ構造であり、以後、圧電素子７３ａについて説明し、圧電素子７３ｂ、７３ｃ、及び７３ｄについては、圧電素子７３ａについての説明を援用する。

【0032】

図７に示すように、圧電素子７３ａは、Ｚ－Ｘ方向に平行な四角形の板状をなしている。図８は、図７の圧電素子７３ａのＩａ－Ｉｂ線断面図、すなわち、圧電素子７３ａの＋Ｚ－Ｘ側の角と－Ｚ＋Ｘ側の角を通過する対角線を通り、Ｙ方向に平行な平面により圧電素子７３ａを切断した断面図である。

【0033】

図７及び図８に示すように、圧電素子７３ａはその板厚方向に積層された複数層の圧電層７３ｙを有する。圧電層７３ｙは通常奇数層であり、図７及び図８図示の例では、単に説明用として５層とした。圧電素子７３ａの上面７３ｓ、下面７３ｔ、及び圧電層７３ｙ間の各境界面７３ｕには、電極層が配置されている。各面の電極層の間は圧電層７３ｙを上下に貫通するスルーホール電極により電気的に接続される。スルーホール電極は、圧電層７３ｙの所定の位置に設けたスルーホールの内部に導電体を上下に貫くように設け、圧電層７３ｙの上下に設けた電極層を電気的に接続する。図７において、各スルーホール電極は各電極層における電気的接続点のみを示している。

【0034】

具体的には、電極層は、第１電極層７３ｅと、第２電極層７３ｆと、共通電極層７３ｈと、を有する。第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆは、上面７３ｓ及び上面７３ｓ側から数えて偶数番目（本実施形態では、２番目と４番目）の境界面７３ｕに設けられる。各面において、第１電極層７３ｅは＋Ｚ側に配置され、第２電極層７３ｆは離隔部７３ｊを間にして第１電極層７３ｅとは反対側の－Ｚ側に離隔して配置される。また、共通電極層７３ｈは、上面７３ｓ側から数えて奇数番目（本実施形態では、１番目と３番目）の境界面７３ｕ及び下面７３ｔに設けられる。共通電極層７３ｈは、一部を除いてほぼ各面全体に配置される。従って、圧電素子７３ａの厚さ方向を見たときに、Ｚ方向の中央部は、電極層が無い離隔部７３ｊと共通電極層７３ｈが交互に設けられている。＋Ｚ側は、第１電極層７３ｅと共通電極層７３ｈが圧電層７３ｙを間に挟んで対向して設けられている。－Ｚ側は、第２電極層７３ｆと共通電極層７３ｈが圧電層７３ｙを間に挟んで対向して設けられている。

【0035】

各面の第１電極層７３ｅは、第１スルーホール電極ＴＨ１により電気的に接続され、各面の第２電極層７３ｆは、第２スルーホール電極ＴＨ２により電気的に接続され、各面の共通電極層７３ｈは、第３スルーホール電極ＴＨ３により電気的に接続される。共通電極層７３ｈが配置されている境界面７３ｕは、第１スルーホール電極ＴＨ１とその周囲の位置及び第２スルーホール電極ＴＨ２とその周囲の位置には共通電極層７３ｈに切り欠き７３ｋが設けられている。これによって、第１スルーホール電極ＴＨ１及び第２スルーホール電極ＴＨ２は共通電極層７３ｈと接触しない。また、第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆが配置された境界面７３ｕは、離隔部７３ｊの位置に第３スルーホール電極ＴＨ３が設けられている。これによって、第３スルーホール電極ＴＨ３は第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆと接触しない。

【0036】

図示の例では、第１スルーホール電極ＴＨ１と第２スルーホール電極ＴＨ２は、圧電素子７３ａの＋Ｚ－Ｘ側の角部と－Ｚ＋Ｘ側の角部にあり、第３スルーホール電極ＴＨ３は圧電素子７３ａのＺ方向中央かつＸ方向中央の位置、すなわち、積層方向から見て圧電素子７３ａの中央部にある。このことから、第１スルーホール電極ＴＨ１と第２スルーホール電極ＴＨ２とは積層方向から見たときに圧電素子７３ａ全体の中央部を中心にして点対称の位置に設けられている。また、第１スルーホール電極ＴＨ１と第２スルーホール電極ＴＨ２とは積層方向から見たときに圧電素子７３ａ全体の端部に設けられている。第１スルーホール電極ＴＨ１、第２スルーホール電極ＴＨ２、及び第３スルーホール電極ＴＨ３をこのような配置にすることにより、圧電素子７３ａの伸縮、変形に与えるスルーホール電極の影響を小さく抑えることができる。各電極層は、個別のスルーホール電極によって層間が電気的に接続されており、１層の圧電層７３ｙの厚さが薄くなっても電極層間での短絡・断線が発生し難い。従って、動作が安定した圧電素子７３ａを得ることができる。

【0037】

圧電素子７３ａの下面７３ｔには共通電極層７３ｈが配置されている。この共通電極層７３ｈは、柱状体７４を介して共通端子部７２ｂに電気的に接続されている。この共通端子部７２ｂは、ＦＰＣ７２に電気的に接続されている。また、上面７３ｓには、第１電極層７３ｅと第２電極層７３ｆが配置されており、この第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆは、ＦＰＣ７２に電気的に接続されている。

【0038】

他の圧電素子７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄも、圧電素子７３ａと同様な構成であり、圧電層７３ｙと、第１電極層７３ｅと、第２電極層７３ｆと、共通電極層７３ｈと、第１スルーホール電極ＴＨ１と、第２スルーホール電極ＴＨ２と、第３スルーホール電極ＴＨ３とを有する。ＦＰＣ７２は、複数の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄに駆動電力を供給する。

【0039】

以上の構成において、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの各第１電極層７３ｅには、同じ周波数、同じ位相、同じ高さの電圧が印加され、各第２電極層７３ｆには、第１電極層７３ｅに印加される電圧に対して同じ周波数、位相差９０度、同じ高さの電圧が印加される。共通電極層７３ｈは接地される。これにより、第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆに各々対応する位置の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄがその板面方向に伸縮する。柱状体７４はそのような伸縮はしないので第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆに各々対応した圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄと柱状体７４の貫通孔７４ｇに至るまでの部分は、全体としておわん型とその反転型を繰り返す変形をする。即ち、対応する貫通孔７４ｇの内壁面はそれぞれ全体としておわん型とその反転型を繰り返す変形をする。このように、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄと柱状体７４は振動体を構成する。

【0040】

第１電極層７３ｅに印加される電圧と第２電極層７３ｆに印加される電圧は９０度の位相差を有しているので、第１電極層７３ｅに対応する位置の貫通孔７４ｇの内壁面の変形と第２電極層７３ｆに対応する位置の貫通孔７４ｇの内壁面の変形も９０度の位相差を有している。これによって、貫通孔７４ｇの内壁面は貫通孔７４ｇの軸方向に沿って楕円運動し、柱状体７４は駆動軸７１に沿って＋Ｚ方向又は－Ｚ方向に移動する。この柱状体７４の移動方向は、印加電圧の位相差を変えることにより制御可能である。

【0041】

本実施形態では、上述のように柱状体７４に対してキャリア２０が固定されている。従って、本実施形態によれば、ＦＰＣ７２から圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄに駆動電力を供給することにより、キャリア２０をＺ方向に移動させることができる。

【0042】

本実施形態において、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄは、積層された複数層の圧電層７３ｙと、上面７３ｓ、下面７３ｔ、及び圧電層７３ｙ間の境界面７３ｕに配置された第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆと、共通電極層７３ｈとにより構成されている。各圧電層７３ｙにおいて第１電極層７３ｅ又は第２電極層７３ｆと共通電極層７３ｈとが対向し、電圧が印加される。このため、圧電素子全体の厚さが同じ場合、圧電層７３ｙを積層しない構成に比べ、積層した場合の１層当たりの圧電層７３ｙの厚さが薄く、印加電圧が低くても同じ伸縮量を得ることができる。従って、必要な駆動力を得るために、第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆと、共通電極層７３ｈとの間に印加する電圧を低くすることができる。

【0043】

また、本実施形態の圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄにおいて、各面の第１電極層７３ｅは、圧電層７３ｙを貫通する第１スルーホール電極ＴＨ１により互いに電気的に接続される。各面の第２電極層７３ｆは、圧電層７３ｙを貫通する第２スルーホール電極ＴＨ２により互いに電気的に接続される。共通電極層７３ｈが配置される境界面７３ｕにおいて、共通電極層７３ｈは、第１スルーホール電極ＴＨ１とその周囲の位置及び第２スルーホール電極ＴＨ２とその周囲の位置には配置されておらず、切り欠き７３ｋが設けられている。共通電極層７３ｈと第１スルーホール電極ＴＨ１及び第２スルーホール電極ＴＨ２とは非接触である。また、各面の共通電極層７３ｈは、圧電層７３ｙを貫通する第３スルーホール電極ＴＨ３により互いに電気的に接続される。第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆの配置された境界面７３ｕにおいて、第３スルーホール電極ＴＨ３は第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆの配置されていない離隔部７３ｊに設けられている。第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆと第３スルーホール電極ＴＨ３も非接触である。電極層間を電気的に接続するスルーホール電極が圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの内部に設けてあるので、安定した電気的な接続が確保でき、電極層間の短絡・断線が発生し難い。また、離隔部７３ｊは、単層でも積層でも必要であり、このスペースに第３スルーホール電極ＴＨ３を設けることにより、圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄの大型化を防ぐことができる。また、第１スルーホール電極ＴＨ１及び第２スルーホール電極ＴＨ２と合わせて、うまく点対称に配置することができ、ゆがんだ変形を抑えることができる。

【0044】

なお、柱状体７４は側面部が４つある四角柱としたが、それに限るものではなく、三角柱や六角柱等でも構わないし、圧電素子等を含めて実現可能であれば、円柱であっても構わない。また、本実施形態において、圧電超音波モータ１００は、駆動軸７１を固定し、柱状体７４が移動するように構成したが、柱状体７４を固定し、駆動軸７１が移動するようにしてもよい。フェルト７５とした緩衝材は、フェルトである必要は無く、圧電超音波モータ１００を保持でき、振動体の振動を阻害しないような材質であればよい。

【0045】

圧電素子７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び７３ｄは、本実施形態の構成に限定されない。例えば第１スルーホール電極ＴＨ１と第２スルーホール電極ＴＨ２は四角形の圧電素子７３ａの対角線上にある角部に設けたが、角部ではない辺部に設けても良い。その際、四角形の中心を中心とする点対称に設けることが望ましい。但し、角部に設けた方が変形に与える影響は少ない。図９Ａ及び図９Ｂに示すように、第１スルーホール電極ＴＨ１及び第２スルーホール電極ＴＨ２も離隔部７３ｊの位置に設けても良い。図示の例では、第１電極層７３ｅの一部を離隔部７３ｊ側に拡張し第１スルーホール電極ＴＨ１を設け、第２電極層７３ｆの一部を離隔部７３ｊ側に拡張し第２スルーホール電極ＴＨ２を設けている。共通電極層７３ｈの第１スルーホール電極ＴＨ１及び第２スルーホール電極ＴＨ２に対応する位置にはそれぞれ切り欠き７３ｋが設けられている。しかし、これらの切り欠き７３ｋは、積層方向から見たときにほぼ離隔部７３ｊと重なり合うので、第１電極層７３ｅ及び第２電極層７３ｆと共通電極層７３ｈが重なり合う面積及び形状には影響を及ぼしていない。

【符号の説明】

【0046】

５ 光学部材駆動装置；
６ レンズ体；
７ 画像センサ；
８ カメラ装置；
９ スマートフォン；
１０ ケース；
２０ キャリア；
２０ａ，２１ 孔；
２０ｂ 環状部；
２０ｃ 連結部；
２２，２３ 切り欠き部；
３０ ベース；
３１ 底面部；
３２ 側面部；
５１ ヨーク；
５２ ホールＩＣ；
５３ 磁石；
６１ 主案内軸；
６２ 副案内軸；
７１ 駆動軸；
７１ａ 駆動軸本体部；
７１ｂ 基端部；
７２ ＦＰＣ；
７２ａ 引き出し部；
７２ｂ 共通端子部；
７２Ｒ Ｒ部；
７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ 圧電素子；
７３ｅ 第１電極層；
７３ｆ 第２電極層；
７３ｈ 共通電極層；
７３ｊ 離隔部；
７３ｋ 切り欠き；
７３ｓ 上面；
７３ｔ 下面；
７３ｕ 境界面；
７３ｙ 圧電層；
７４ 柱状体；
７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ 側面部；
７４ｅ，７４ｆ 底面部；
７４ｇ 貫通孔；
７５ フェルト；
１００ 圧電超音波モータ（モータ）；
ＴＨ１ 第１スルーホール電極；
ＴＨ２ 第２スルーホール電極；
ＴＨ３ 第３スルーホール電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】