特許 7500190 振動波モータ及びそれを有する電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-07

(45)【発行日】2024-06-17

(54)【発明の名称】振動波モータ及びそれを有する電子機器

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/04 20060101AFI20240610BHJP

   G02B 7/04 20210101ALN20240610BHJP

【ＦＩ】

H02N2/04

G02B7/04 E

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019229712

(22)【出願日】2019-12-19

(65)【公開番号】P2021100292

(43)【公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100223941

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳子

(74)【代理人】

【識別番号】100159695

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 七朗

(74)【代理人】

【識別番号】100172476

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 一史

(74)【代理人】

【識別番号】100126974

【弁理士】

【氏名又は名称】大朋 靖尚

(72)【発明者】

【氏名】小島 信行

【審査官】三島木 英宏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０８０３２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ ２／０４

Ｇ０２Ｂ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の面に突起部が形成された弾性体と、前記弾性体の前記一方の面の裏面に固定された電気－機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、
前記突起部と加圧接触する接触体と、を備え、
前記振動体に振動を励振させて、前記振動体と前記接触体とを相対移動させる振動波モータであって、
前記突起部は、前記接触体と加圧接触する接触面が形成される接触部を有し、
前記接触部は、前記相対移動させる方向である第１の方向の第１の幅と、前記第１の方向及び前記加圧接触する方向である第２の方向に直交する方向である第３の方向の第２の幅と、を有する先端面と、前記接触部の表面から前記先端面を除いた非先端面と、を備え、
前記非先端面は、前記第３の方向に直交する仮想平面上の曲率である第１の曲率が、前記第１の方向に直交する仮想平面上の曲率である第２の曲率以上であり、前記第１の曲率が、前記第２の曲率より大きい、ことを特徴とする振動波モータ。

【請求項2】

突起部が形成された弾性体と電気－機械エネルギー変換素子を有する振動体と、
前記突起部と加圧接触する接触体と、を備え、
前記振動体の振動により前記振動体と前記接触体とが前記加圧接触の方向とは異なる方向に相対移動する振動波モータであって、
前記突起部は、前記接触体と接する接触部が設けられており、
前記接触部は、前記相対移動の方向である第１の方向の第１の幅と、前記第１の方向及び前記加圧接触する方向である第２の方向に直交する方向である第３の方向の第２の幅と、を有する先端面と、前記接触部の表面から前記先端面を除いた非先端面と、を備え、
前記非先端面は、前記第３の方向に直交する仮想平面上の曲率である第１の曲率が、前記第１の方向に直交する仮想平面上の曲率である第２の曲率より大きいことを特徴とする振動波モータ。

【請求項3】

一方の面に突起部が形成された弾性体と、前記弾性体の前記一方の面の裏面に固定された電気－機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、
前記突起部と加圧接触する接触体と、を備え、
前記振動体に振動を励振させて、前記振動体と前記接触体とを相対移動させる振動波モータであって、
前記突起部は、前記接触体と加圧接触する接触面が形成される接触部を有し、
前記接触部は、前記相対移動させる方向である第１の方向の第１の幅と、前記第１の方向及び前記加圧接触する方向である第２の方向に直交する方向である第３の方向の第２の幅と、を有する先端面と、前記接触部の表面から前記先端面を除いた非先端面と、を備え、
前記非先端面は、前記第３の方向に直交する仮想平面上の、前記第１の方向に対する前記接触部の傾きである第１の傾きが、前記第１の方向に直交する仮想平面上の、前記第３の方向に対する前記接触部の傾きである第２の傾き以上であり、前記第１の傾きが、前記第２の傾きより大きい、ことを特徴とする振動波モータ。

【請求項4】

突起部が形成された弾性体と、電気－機械エネルギー変換素子を有する振動体と、
前記突起部と加圧接触する接触体と、を備え、
前記振動体の振動により前記振動体と前記接触体とが前記加圧接触の方向とは異なる方向に相対移動する振動波モータであって、
前記突起部は、前記接触体と接する接触部が設けられており、
前記接触部は、前記相対移動の方向である第１の方向の第１の幅と、前記第１の方向及び前記加圧接触する方向である第２の方向に直交する方向である第３の方向の第２の幅と、を有する先端面と、前記接触部の表面から前記先端面を除いた非先端面と、を備え、
前記非先端面は、前記第３の方向に直交する仮想平面上の、前記第１の方向に対する前記接触部の傾きである第１の傾きが、前記第１の方向に直交する仮想平面上の、前記第３の方向に対する前記接触部の傾きである第２の傾きより大きいことを特徴とする振動波モータ。

【請求項5】

前記第１の幅は、前記第２の幅未満である、ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の振動波モータ。

【請求項6】

前記先端面の、前記第２の方向から見たときの形状は、長方形である、ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の振動波モータ。

【請求項7】

前記先端面の、前記第２の方向から見たときの形状は、楕円である、ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の振動波モータ。

【請求項8】

前記振動体に励振させる前記振動は、複数の曲げ振動モードの振動である、ことを特徴とする請求項１乃至７に記載の振動波モータ。

【請求項9】

前記複数の曲げ振動モードは、前記振動体の前記第３の方向に振動の節と振動の腹が生じる第１の曲げ振動モードと、前記振動体の前記第１の方向に振動の節と振動の腹が生じる第２の曲げ振動モードと、を含み、
前記突起部は、前記第１の曲げ振動モードの振動の腹、及び、前記第２の曲げ振動モードの振動の節と重なるように形成された、ことを特徴とする請求項８に記載の振動波モータ。

【請求項10】

請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の振動波モータと、
前記振動波モータにより駆動される光学素子、
を有することを特徴とする光学機器。

【請求項11】

請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の振動波モータと、
前記振動波モータにより駆動される撮像素子、
を有することを特徴とする撮像装置。

【請求項12】

請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の振動波モータと、
前記振動体又は前記接触体により駆動される被駆動部材と、を有する、ことを特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動波モータ及びそれを有する電子機器などに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、弾性体及び電気－機械エネルギー変換素子により形成される振動体に振動を励振させて、弾性体と、弾性体と接触する接触体と、を相対移動させることで出力を得る振動波モータが提案されている。このような振動波モータとして、特許文献１に記載の構成が提案されている。

【0003】

特許文献１に記載の振動体３１に関して説明する。図１５は、振動体３１の斜視図である。振動体３１は略矩形状の弾性体５の平板部５ａの一方の平面に電気－機械エネルギー変換素子４を貼り付けて一体化して形成される。弾性体５の他方の平面には２か所に突起部５ｂが形成されており、これら突起部５ｂの各々の端部には、接触体と接触する接触部５ｃが形成されている。

【0004】

接触部５ｃは、不図示の接触体と加圧接触して、振動体３１と接触体とを相対移動させる箇所である。このため接触部５ｃには、予め、平面が形成されるか、あるいは製造するときに例えば球面のＲ面が形成され、振動波モータの動作による摩耗により球面のＲ面の少なくとも一部に平面が形成される。

【0005】

予め又は摩耗により接触部５ｃに形成される平面の広さ（面積）が狭いままだと、加圧接触による圧力が大きいために、接触体の摩耗が急速に進んでしまう。このことから、接触部５ｃには、接触体の摩耗が急速に進まない程度に広い面積を有する平面が形成され、その平面の（一部ではなく）全体と接触体とが接触することが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１５－８０３２９号公報

【文献】特開２００８－１２５１４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

図１９は、振動波モータ１での振動体３１と接触体３との加圧接触状態の一例を示している。振動体３１と接触体３とは、コイルスプリングなど不図示の加圧手段と保持手段とにより加圧接触が行われる。接触体３を基準としたときに、振動体３１の接触部５ｃが、接触部５ｃが接する接触体３の面に対して、図１９のようにＸ軸周りにθｘ傾いて保持される状態が生じる場合がある。これは、加圧手段による加圧力がＹ方向で偏る、あるいは保持手段などの部品や組み立て精度によるＸ軸周りの傾きが生じるなどによるものである。また、突起部５ｂの数（たとえば、１つ）によっては、接触部５ｃに形成された平面が接触体３の面に対してＹ軸周りに傾いて保持される状態も生じ得る。

【0008】

このような状態では、振動体３１の接触部５ｃに形成された平面は、Ｙ方向の端部の縁付近やＸ方向の端部の縁付近で接触体の面と接触して動作することとなる。そのため、接触部５ｃは、狭い面積を有する平面で接触体と接触し続けることになるので、接触体の摩耗が急速に進むという課題が解決できない。そして、その結果、所望の性能が得られなくなる。

【0009】

次に、振動体３１の接触部５ｃにおける楕円運動の発生原理について説明する。

【0010】

図１５において、２つの突起部５ｂが並ぶ方向（振動体３１と接触体とを相対移動させる方向）をＸ方向とする。また、平板部５ａの平面に直交する方向（振動体３１と接触体を加圧接触する方向）をＺ方向とする。また、これらＸ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。これらＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は三次元の直交座標系を表している。

【0011】

ここで説明している振動波モータにおいては、電気－機械エネルギー変換素子４に特定の周波数の交流電圧を印加することで、所望の振動モードを複数励振する。そして、これら振動モードを重ね合わせることにより、振動波モータを駆動する（振動体３１と接触体とを相対移動させる）ための振動を形成する。図１６は、振動体３１に励振する２つの曲げ振動モードを説明する斜視図である。

【0012】

図１５の振動体３１では、図１６（ａ）、（ｂ）に示す２つの曲げ振動モードを振動体３１に励振させる。この２つの曲げ振動モードはどちらも、板状の振動体３１の面外方向の曲げ振動モードである。一方の振動モードは、振動体３１のＹ方向に節と腹が生じる１次の曲げ振動モード（Ｍｏｄｅ－Ａ）であり、他方の振動モードは、振動体３１のＸ方向に節と腹が生じる２次の曲げ振動モード（Ｍｏｄｅ－Ｂ）である。

【0013】

振動体３１の大きさ及び形状は、２つの振動モードの共振周波数が一致するか、近くなるように設計される。

【0014】

２つの突起部５ｂは、Ｍｏｄｅ－Ａ（第１の曲げ振動モード）の振動において振動の腹となる位置の近傍に配置されており、Ｍｏｄｅ－Ａ（第１の曲げ振動モード）の振動によって、２つの接触部５ｃはＺ方向に往復運動する。

【0015】

また、２つの突起部５ｂは、Ｍｏｄｅ－Ｂ（第２の曲げ振動モード）の振動において振動の節となる位置の近傍に配置されており、Ｍｏｄｅ－Ｂ（第２の曲げ振動モード）の振動によって、２つの接触部５ｃは振動の節を支点として振り子運動をする。そのため、振動体３１と接触体とは、Ｘ方向に相対移動する。

【0016】

これら２つの振動モード（Ｍｏｄｅ－ＡとＭｏｄｅ－Ｂ）の振動位相差が±π／２近傍となるように同時に励振して重ね合わせることで、２つの接触部５ｃが、ＸＺ面内で楕円運動する。この楕円運動により、振動体３１（接触部５ｃ）加圧接触した不図示の接触体とを相対移動（振動体３１又は接触体を駆動）することが出来る。

【0017】

振動体３１の接触部５ｃにおける楕円運動の性質について説明する。以下では２つの突起部の一方に関して説明するが、もう一つの接触部に関しても同等の作用であるので説明は略す。

【0018】

図１７は、図１７中Ｘ方向側に位置する接触部５ｃを拡大して表している。接触部５ｃに形成された平面の中央を点Ｐ１として、この点Ｐ１からＸ方向に離れた位置を点Ｐ２，Ｐ３とする。また、点Ｐ１からＹ方向に離れた位置を点Ｐ４，Ｐ５とする。

【0019】

図１８は、本発明の発明者が検証した結果を表したものである。図１８（ａ）から図１８（ｅ）はそれぞれ、図１７で示した点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５での楕円運動をそれぞれ、横軸をＸ方向での変位（Ｘ方向変位）とし縦軸をＺ方向での変位（Ｚ方向変位）としたグラフで表している。

【0020】

図１８から明らかなように、接触部５ｃで生じる楕円運動は、図１８中、点Ｐ１では正円に近い状態、あるいは長軸及び短軸の向きがＸ方向又はＺ方向に倣うような楕円運動である。なお、この楕円運動の状態は印加する入力信号（交流信号）の与え方等により変化するが、ここでは代表的な状態に関して表す。

【0021】

図１８中、点Ｐ２，Ｐ３のように、点Ｐ１からＸ方向に位置が変わるにつれてＭｏｄｅ－Ｂ（第２の曲げ振動モード）でのＺ方向の成分が大きくなり、楕円運動の長軸及び短軸は、図１８中Ｘ，Ｚ方向から傾くと共に長径と短径の差が大きな軌跡となる。点Ｐ２，Ｐ３で生じる楕円運動は、点Ｐ１で生じる楕円運動と比べると、振動体と接触体とを相対移動させる力の、振動体から接触体への伝達効率（以下、単に「伝達効率」という）が低下することとなる。

【0022】

一方で、点Ｐ４，Ｐ５で生じる楕円運動は、点Ｐ１で生じる楕円運動とほとんど同様の楕円運動であり、点Ｐ４，Ｐ５（点Ｐ１からＹ方向に変化した位置）での伝達効率の低下は、点Ｐ２，Ｐ３（点Ｐ１からＸ方向に変化した位置）での伝達効率の低下より小さい。

【0023】

したがって、接触体の面は、接触部５ｃに形成された平面に対して、Ｙ方向よりもＸ方向において、接触部５ｃの中央からの位置が変わらないように接触させるのが望ましいことが解った。

【0024】

しかしながら、このように接触させることは難しい。なぜならば、既述のように、接触部５ｃに形成された平面は、接触体３の面に対してＹ軸周りに傾いて保持される状態が生じ得るからである。

【0025】

本発明は、振動体と接触体とを相対移動させる際の接触体の摩耗を抑制し、接触体が振動体と接する位置の、振動体と接触体とを相対移動させる方向へのずれを抑制した、振動波モータなど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】

【0026】

本発明の振動波モータは、一方の面に突起部が形成された弾性体と、前記弾性体の前記一方の面の裏面に固定された電気－機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、
前記突起部と加圧接触する接触体と、を備え、
前記振動体に振動を励振させて、前記振動体と前記接触体とを相対移動させる振動波モータであって、
前記突起部は、前記接触体と加圧接触する接触面が形成される接触部を有し、
前記接触部は、前記相対移動させる方向である第１の方向の第１の幅と、前記第１の方向及び前記加圧接触する方向である第２の方向に直交する方向である第３の方向の第２の幅と、を有する先端面と、前記接触部の表面から前記先端面を除いた非先端面と、を備え、
前記非先端面は、前記第３の方向に直交する仮想平面上の曲率である第１の曲率が、前記第１の方向に直交する仮想平面上の曲率である第２の曲率以上であり、前記第１の曲率が、前記第２の曲率より大きい、ことを特徴とする

【0027】

本発明の振動波モータは、一方の面に突起部が形成された弾性体と、前記弾性体の前記一方の面の裏面に固定された電気－機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、
前記突起部と加圧接触する接触体と、を備え、
前記振動体に振動を励振させて、前記振動体と前記接触体とを相対移動させる振動波モータであって、
前記突起部は、前記接触体と加圧接触する接触面が形成される接触部を有し、
前記接触部は、前記相対移動させる方向である第１の方向の第１の幅と、前記第１の方向及び前記加圧接触する方向である第２の方向に直交する方向である第３の方向の第２の幅と、を有する先端面と、前記接触部の表面から前記先端面を除いた非先端面と、を備え、
前記非先端面は、前記第３の方向に直交する仮想平面上の、前記第１の方向に対する前記接触部の傾きである第１の傾きが、前記第１の方向に直交する仮想平面上の、前記第３の方向に対する前記接触部の傾きである第２の傾き以上であり、前記第１の傾きが、前記第２の傾きより大きい、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0028】

本発明の振動波モータ等によれば、振動体と接触体とを相対移動させる際の接触体の摩耗を抑制し、接触体が振動体と接する位置の、振動体と接触体とを相対移動させる方向へのずれを抑制した、振動波モータなどを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る振動波モータの斜視図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る振動体の平面図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る振動体の突起部及び接触部の、（ａ）Ｘ方向断面図と、（ｂ）Ｙ方向断面図である。

【図4】本発明の第１の実施形態に係る振動体の接触部の断面形状を表す図である。

【図5】本発明の第１の実施形態に係る振動体の摩耗状態を示す平面図である。

【図6】本発明の第１の実施形態に係る振動体の平面図である。

【図7】本発明の第１の実施形態に係る振動体の接触部の断面形状を表す図である。

【図8】本発明の第１の実施形態に係る振動体の摩耗状態を示す平面図である。

【図9】本発明の第２の実施形態に係る振動体の斜視図である。

【図10】本発明の第２の実施形態に係る振動体の摩耗状態を示す平面図である。

【図11】本発明の第２の実施形態に係る振動体の接触部の断面形状を表す図である。

【図12】本発明の第２の実施形態に係る振動体の他の形態の斜視図である。

【図13】本発明の第３の実施形態に係る振動体の斜視図である。

【図14】振動波モータを備える電子機器（撮像装置）の概略構成を示す、（ａ）上面図と、（ｂ）ブロック図である。

【図15】従来技術に係る振動体の斜視図である。

【図16】従来技術に係る振動体に励振する振動モードの正面図である。

【図17】従来技術に係る振動体の接触部上の位置を説明するための部分斜視図である。

【図18】従来技術に係る振動体の接触部上の位置毎に生じる楕円運動を示す図である。

【図19】従来技術に係る振動体と接触体との位置関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

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。

【0031】

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る振動波モータ１の構成要素を示す斜視図である。

【0032】

従来技術で説明した振動波モータと基本的な構成は同一であり、振動体２及び接触体３により振動波モータ１が構成される。図１では振動体２と接触体３は分離して表しているが実際は互いに加圧されて接触（加圧接触）している。

【0033】

振動体２は、電気－機械エネルギー変換素子４及び弾性体１１を有する。電気－機械エネルギー変換素子としては、圧電素子を用いているが、圧電素子以外を用いても良い。弾性体１１の一方の面には、２か所に突起部１１ｂが形成されている。これら突起部１１ｂの各々の端部には、接触部１１ｃが形成される。振動体２には、略矩形状の弾性体１１の（平板部１１ａの）一方の面の裏面に電気－機械エネルギー変換素子４が接着等により固定される。そして、弾性体１１と電気－機械エネルギー変換素子４とは一体化して形成される。接触部１１ｃは、接触体３と加圧接触して、振動体２又は接触体３を駆動する（振動体２と接触体３とを相対移動させる）部位である。接触部１１ｃの形状に関しては後述する。

【0034】

図１において、２つの突起部１１ｂが並ぶ方向（振動体２と接触体３とを相対移動させる方向）をＸ方向とする。また、平板部５ａの平面に直交する方向（振動体２と接触体３を加圧接触する方向）をＺ方向とする。また、これらＸ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。これらＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は三次元の直交座標系を表している。

【0035】

振動体２には、複数（ここでは２つ）の曲げ振動モードを励振させて駆動に用いる。この振動モードに関しては従来技術における説明と同一であり、説明を略す。

【0036】

２つの突起部１１ｂは、Ｍｏｄｅ－Ａ（第１の曲げ振動モード）の振動の腹と重なるように形成されている。Ｍｏｄｅ－Ａ（第１の曲げ振動モード）の振動によって、２つの接触部５ｃはＺ方向に往復運動する。また、２つの突起部１１ｂは、Ｍｏｄｅ－Ｂ（第２の曲げ振動モード）の振動の節と重なるように形成されている。Ｍｏｄｅ－Ｂ（第２の曲げ振動モード）の振動によって、２つの接触部５ｃは、振動の節を支点として振り子運動をするため、Ｘ方向に往復運動する。

【0037】

これら２つの振動モード（Ｍｏｄｅ－ＡとＭｏｄｅ－Ｂ）を同時に励振し、重ね合わせることで、２つの接触部５ｃが、ＸＺ面内で楕円運動する。この楕円運動により、加圧接触された不図示の接触体を駆動することが出来る。

【0038】

図２は、振動体２の平面図である。

【0039】

２つの突起部１１ｂはＺ方向に延出する略楕円柱形状であり、長軸がＹ方向で短軸がＸ方向に沿うように形成されている。同様に２つの接触部１１ｃもＸＹ面において略楕円形状であり、長軸がＹ方向で短軸がＸ方向に沿うように形成されている。接触部１１ｃの中央には、先端面１１ｄが図２中ＸＹ面に沿うように形成される。先端面１１ｄも略楕円形状であり、長軸がＹ方向で短軸がＸ方向に沿うように形成されている。

【0040】

これら突起部１１ｂ、接触部１１ｃ及び先端面１１ｄの楕円形状の中心は互いに一致するように形成されている。また、突起部１１ｂ、接触部１１ｃ及び先端面１１ｄの楕円形状の中心は、Ｚ方向から見たときに、Ｍｏｄｅ－Ａ（第１の曲げ振動モード）の振動の腹、及び、Ｍｏｄｅ－Ｂ（第２の曲げ振動モード）の振動の節と重なるように形成されている。接触部１１ｃには、先端面１１ｄからＸ方向及びＹ方向に傾斜が与えられている。

【0041】

図３は、突起部１１ｂ、接触部１１ｃ及び先端面１１ｄを楕円形状の中心を含むようにＸＺ面及びＹＺ面で切断して表した部分断面図である。図３（ａ）は、ＸＺ面で切断して表した断面（ＸＺ断面）である。図３（ｂ）は、ＹＺ面で切断して表した断面（ＹＺ断面）である。接触部１１ｃの表面を楕円形状の中心を通る断面形で表したときの形状線を、ＸＺ断面に関しては形状線１１ｃｘとし、ＹＺ断面に関しては１１ｃｙとする。本実施形態において、接触部１１ｃ（形状線１１ｃｘ及び形状線１１ｃｙ）は、Ｘ方向（第１の方向）及びＹ方向（第３の方向）に対して鋭角をなす。接触部１１ｃの傾斜部（非線端面）は、図３中、Ｘ方向とＹ方向とに異なる曲率を持つ、所謂トーリック面形状に形成されている。先端面１１ｄは、このトーリック形状の一部をＸＹ得面に沿うように除去して現れる面形状である。図３中の記号ｏは、接触部１１ｃのＸ方向及びＹ方向の中央となる位置を示しており、この位置を中心ｏとする。中心ｏは前述した突起部１１ｂ及び接触部１１ｃの楕円形状の中心と一致するように形成されている。

【0042】

なお、接触部１１ｃは、図３で示すように板状に形成されており、図３中Ｚ方向の弾性作用を有している。これは接触体３との加圧接触するときに所望の弾性作用を備えるためである。

【0043】

図１に示すように、振動体２（突起部１１ｂ）と接触体３とを加圧接触させると、接触部１１ｃは中心ｏ、あるいは中心ｏの近傍で接触体３と当接する。振動波モータ１を動作させることにより接触部１１ｃは、摩擦動作により徐々にＺ方向に摩耗していく。図５は振動体２の平面図であり、各々の接触部１１ｃが摩耗したときに形成される摩擦面Ｓ１１（接触面）を示している。

【0044】

図４は、形状線１１ｃｘ，１１ｃｙをグラフで示した図であり、横軸をＸ方向（第１の方向）、Ｙ方向（第３の方向）とし、縦軸をＺ方向（第２の方向）としている。先端面１１ｄ（中心ｏ）から図４中に示すようにＺ方向にｄｚの量で接触部１１ｃが摩耗したときは、図５に示した摩擦面Ｓ１１（接触面）のＸ方向の幅はｄｘとなり、Ｙ方向の幅はｄｙとなる。

【0045】

先端面１１ｄは、図１中Ｘ方向の幅（第１の幅）がＹ方向の幅（第２の幅）未満になるように形成されている。このときの、接触部１１ｃの表面から先端面１１ｄを除いた非先端面（以下、単に「非先端面」という）の、Ｙ方向に直交する仮想平面（ＸＺ平面）上の曲率（第１の曲率）を、非先端面の、Ｘ方向に直交する仮想平面（ＹＺ平面）上の曲率以上（第２の曲率以上）にする。つまり、第２の曲率に対する第１の曲率の比（第１の曲率／第２の曲率）を１以上にする（第１の曲率／第２の曲率≧１）。それにより、摩擦面Ｓ２（接触面）は、Ｙ方向に長辺が沿い、Ｘ方向に短辺が沿う長方形状に形成され易くなる。 更に、第１の曲率を、第２の曲率より大きくすることがより好ましい。それにより、常にｄｙの方がｄｘより大きい値となる。このように形成することで、摩擦面Ｓ１１（接触面）はＹ方向に長軸が沿い、Ｘ方向に短軸が沿う楕円形状に形成され易くなる。また、第２の曲率に対する第１の曲率の比（第１の曲率／第２の曲率）は、４以下が好ましい。それにより、ｄｘが、振動体と接触体との相対移動に必要な程度以下に小さくなることを抑制することができる。

【0046】

また、Ｚ方向から見たときに、接触部１１ｃは中心ｏが接触部１１ｃの中央に位置していることで、Ｚ方向から見たときに、突起部１１ｂと摩擦面Ｓ１１（接触面）はお互いの中心が揃うように形成され易くなる。このように振動体２の接触体３との摩擦面Ｓ１１（接触面）が形成されることで、振動体２に励振させて発生させる摩擦面Ｓ１１（接触面）の楕円運動が良好な箇所が、振動波モータ１の駆動（振動体２と接触体３との相対移動）に用いられることになる。

【0047】

振動体２と接触体３とが相対的にＸ軸周りに傾いて組み合わされると、初期の状態では、振動体２（接触部１１ｃ）は、先端面１１ｄの端部付近で接触体３と接することになる。例えば、図４に示す点Ｑの位置で、振動体２（接触部１１ｃ）は接触体と接することになる。点Ｑは中心ｏに近い位置でありこれは実用上中心ｏと同等の個所が接しているとみなすことができる。このように振動体２と接触体３とのＸ軸周りの傾きに殆ど影響されることなく、所望の位置を振動体２と接触体３とを当接させることができる。図６は、本実施形態における他の実施形態を説明する振動体２４の平面図である。

【0048】

弾性体１６の平板部１６ａには２か所に突起部１６ｂが形成されており、これら突起部１１ｂの各々の端部には、接触体と接触する接触部１６ｃが形成される。また、Ｚ方向から見たときに、接触部１６ｃの中央には先端面１６ｄが形成される。

【0049】

図７は、突起部１６ｂ、接触部１６ｃ及び先端面１６ｄを、Ｚ方向から見たときに、楕円形状の中心を含むようにＸＺ面及びＹＺ面で切断して表したときの接触部１６ｃの表面の形状をグラフで表した図である。接触部１６ｃの表面を楕円形状の中心を通る断面形で表したときの形状線を、ＸＺ断面に関しては形状線１６ｃｘとし、ＹＺ断面に関しては１６ｃｙとする。本実施形態において、接触部１６ｃの傾斜部（非先端面）は図中Ｘ方向とＹ方向とに各々一定の傾きを持つように形成されている。また、これら本実施例においては、ＸＺ平面上の、Ｘ方向に対する形状線１６ｃｘの傾き（第１の傾きθ_１）と、ＹＺ平面上の、Ｙ方向に対する形状線１６ｃｙの傾き（第２の傾きθ_２）は同一の傾きとなっている。

【0050】

中心ｏから図中に示ようにＺ方向にｄｚの量で接触部１６ｃが摩耗したときは、図８に示した摩耗面Ｓ１２（接触面）のＸ方向の幅（第１の幅）はｄｘとなり、Ｙ方向の幅（第２の幅）はｄｙとなる。先端面１６ｄの幅を、Ｙ方向よりもＸ方向に小さくするとよい。つまり、第１の幅を第２の幅未満にすることがより好ましい。それにより、常にｄｙの方がｄｘより大きい値となる。このように形成することで、接触面は、Ｙ方向に長辺が沿い、Ｘ方向に短辺が沿う長方形状に形成され易くなる。

【0051】

以上は、図１６で示した２つの振動モードを励振させる振動体に関して説明を行ったが、本発明はこのような振動モードを用いる振動体に限定されない。接触面の楕円運動が振動体と接触体との相対移動方向に変化していく振動を励振する振動体であれば、本発明は効果を得られる。

【0052】

＜第２の実施形態＞
図９は、本発明第２の実施形態に係る振動体２１の斜視図である。第１の実施形態と同様の個所に関する説明は略す。図１に示した振動体２と同様に、２つの突起部１２ｂは、Ｍｏｄｅ－Ａ（第１の曲げ振動モード）の振動の腹と重なると共に、Ｍｏｄｅ－Ｂ（第２の曲げ振動モード）の振動の節と重なるように形成される。

【0053】

突起部１２ｂは、Ｚ方向から見て長辺がＹ方向に沿い、短辺がＸ方向に沿う略長方形状に形成されている。２つの突起部１２ｂのＺ方向上面には、各々に接触部１２ｃが形成される。接触部１２ｃも、突起部１２ｂと同様に、Ｚ方向から見て長辺がＹ方向に沿い、短辺がＸ方向に沿う略長方形状に形成されている。接触部１２ｃは、図９中ＸＹ面に沿うように形成される先端面１２ｄを備えている。先端面１２ｄも、突起部１２ｂ及び接触部１２ｃと同様に、Ｚ方向から見たときに、長辺がＹ方向に沿い、短辺がＸ方向に沿う略長方形状に形成されている。

【0054】

突起部１２ｂ、接触部１２ｃ及び先端面１２ｄの、図９中ＸＹ平面上の中央を点ｏで表している。点ｏの位置が、Ｚ方向から見たときに、Ｍｏｄｅ－Ａ（第１の曲げ振動モード）の振動の腹付近であり、Ｍｏｄｅ－Ｂ（第２の曲げ振動モード）の振動の節付近である位置となるように、突起部１２ｂ、接触部１２ｃ及び先端面１２ｄが形成される。点ｏの位置が、Ｚ方向から見たときに、Ｍｏｄｅ－Ａ（第１の曲げ振動モード）の振動の腹と重なると共に、Ｍｏｄｅ－Ｂ（第２の曲げ振動モード）の振動の節と重なるように、突起部１２ｂ、接触部１２ｃ及び先端面１２ｄが形成されるのが好ましい。

【0055】

先端面１２ｄからＸ方向に傾斜面１２ｘが形成され、Ｙ方向に傾斜面１２ｙが形成される。傾斜面１２ｘ（第１の面）は、図９中ＸＹ平面をＹ軸周りのみに回転させた傾きを持つ平面である。傾斜面１２ｙ（第２の面）は、図９中ＸＹ平面をＸ軸周りのみに回転させた傾きを持つ平面である。接触部１２ｃ（傾斜面１２ｘ及び１２ｙ）は、Ｘ方向（第１の方向）及びＹ方向（第３の方向）に対して鋭角をなす。

【0056】

図１０は、振動体２１を振動波モータとして動作させることにより生じる摩耗の状態を含めて表している。接触部１２ｃには、不図示の接触体との摩擦を介した動作により摩耗が生じて接触面Ｓ２（接触面）が形成される。接触面Ｓ２（接触面）は、後述の理由により略長方形状となる。

【0057】

図１１は、傾斜面１２ｘ及び１２ｙをグラフで示した図であり、横軸をＸ方向（第１の方向）、Ｙ方向（第３の方向）とし、縦軸をＺ方向（第２の方向）としている。先端面１２ｄ（中心ｏ）から図１１中に示すようにＺ方向にｄｚの量で接触部１２ｃが摩耗したときは、図１０に示した摩擦面Ｓ２（接触面）のＸ方向の幅はｄｘとなり、Ｙ方向の幅はｄｙとなる。

【0058】

先端面１２ｄは、図９中Ｘ方向の幅（第１の幅）がＹ方向の幅（第２の幅）未満になるように形成されている。このときの、Ｙ方向に直交する仮想平面（ＸＺ平面）上の、Ｘ方向に対する接触部１２ｃ（傾斜面１２ｘ）の傾き（第１の傾きθ_１）を、Ｘ方向に直交する仮想平面（ＹＺ平面）上の、Ｙ方向に対する接触部１２ｃ（傾斜面１２ｙ）の傾き以上（第２の傾きθ_２以上）にする。つまり、第２の傾きθ_２に対する第１の傾きθ_１の比（第１の傾きθ_１／第２の傾きθ_２）を１以上にする（第１の傾きθ_１／第２の傾きθ_２≧１）。それにより、摩擦面Ｓ２（接触面）は、Ｙ方向に長辺が沿い、Ｘ方向に短辺が沿う長方形状に形成され易くなる。

【0059】

更に、第１の傾きθ_１を、第２の傾きθ_２より大きくすることが好ましい。それにより、常にｄｙの方がｄｘより大きい値となる。このように形成することで、摩擦面Ｓ２（接触面）は、Ｙ方向に長辺が沿い、Ｘ方向に短辺が沿う長方形状に、より形成され易くなる。また、第２の傾きθ_２に対する第１の傾きθ_１の比（第１の傾きθ_１／第２の傾きθ_２）は、４以下が好ましい。それにより、ｄｘが、振動体と接触体との相対移動に必要な程度以下に小さくなることを抑制することができる。

【0060】

このように、第一の実施形態で示した振動体２と同様に、振動体２１の接触体３との摩擦面Ｓ２（接触面）が形成されることで、振動体２に励振させて発生させる摩擦面Ｓ２（接触面）の楕円運動が良好な箇所が、振動波モータ１の駆動に用いられることになる。

【0061】

以上、第１及び第２の実施形態として２種類の振動体（振動体２，２１）について説明したが、本発明はこれらに限定されず同様の機能が得られる形態が選択できる。例えば、接触部１１ｃの曲率は一定曲率であることに限定されず、接触部１１ｃは２次曲面やより高次の曲面等を有してもよい。また、接触部１２ｃの傾きは一定の傾きであることに限定されず、接触部１２ｃは途中で傾きが変化するなどの形状を有してもよい。

【0062】

Ｚ方向から見たときの、突起部１１ｂ、接触部１１ｃ及び先端面１１ｄの形状が同じであることや、Ｚ方向から見たときの、突起部１２ｂ、接触部１２ｃ及び先端面１２ｄの形状が同じであることにも限定されない。突起部や接触部、先端面の形状は、長方形や長円形、角丸の長方形や楕円形などを任意に組み合わせても良い。

【0063】

また、突起部と弾性体は一体であることにも限定されない。図１２は、本実施形態に係る振動体の他の形態を示す、振動体２２の斜視図である。振動体２２は電気－機械エネルギー変換素子４、略矩形形状の板部品である弾性体３１及び２つの突起部材３２により形成される。弾性体３１に電気－機械エネルギー変換素子４が貼り付けられ、これと逆の面に２つの突起部材３２の接合部３２ａが弾性体３１に接着や溶接等により固定される。突起部材３２には接触部３２ｂ及び先端面３２ｄが形成される。接触部３２ｂ及び先端面３２ｄは、例えば、図１等で説明した接触部１１ｃと同様の形状に形成することで同様の効果が得られる。

【0064】

＜第３の実施形態＞
図１３は、本発明第３の実施形態に係る振動体２３の斜視図である。振動体２３においては、弾性体１５の略中央には１つの突起部１５ｂが形成される。この突起部１５ｂは、Ｍｏｄｅ－Ａ（第１の曲げ振動モード）の振動の腹と重なり且つＭｏｄｅ－Ｂ（第２の曲げ振動モード）の振動の節と重なるように形成される。突起部１５ｂのＺ方向上端には、接触部１５ｃ及び先端面１５ｄが形成される。突起部１５ｂ、接触部１５ｃ及び先端面１５ｄは、図１に示した突起部１１ｂ、接触部１１ｃ及び先端面１１ｄと同等の形状である。この位置における接触部１５ｃの振動励振時の楕円運動は図１７及び図１８で説明したものと同様であり、効果に関しても同様に得られる。

【0065】

＜第４の実施形態＞
上述した振動波モータ１は、たとえば、レンズ群や撮像素子を、振動体又は接触体により駆動される被駆動部材とする撮像装置（光学機器）に用いることができる。また、ステージを、振動体又は接触体により駆動される被駆動部材とする直動ステージ装置等の電子機器等、様々な用途に用いることができる。ここでは、一例として、振動波モータ１をレンズ鏡筒に配置された、１つ又は複数のレンズを有するレンズ群の駆動に用いた撮像装置（光学機器）について説明する。

【0066】

図１４（ａ）は、本発明の振動波モータを備える撮像装置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のレンズ群（不図示）、第２のレンズ群３２０、第３のレンズ群（不図示）、第４のレンズ群３４０、振動型駆動装置６２０，６４０（振動波モータ）を備えるレンズ鏡筒７４０を備える。レンズ鏡筒７４０は、交換レンズとしてカメラ本体７３０に対して着脱自在である。

【0067】

撮像装置７００では、２つの振動波モータ６２０，６４０によってそれぞれ、第２のレンズ群３２０（被駆動部材），第４のレンズ群３４０（被駆動部材）の駆動が行われる。振動波モータ６２０，６４０として、図１乃至図１３を参照して説明した振動波モータ１が用いられる。

【0068】

図１４（ｂ）は、本発明の振動波モータを備える撮像装置７００の概略構成を示すブロック図である。第１のレンズ群３１０、第２のレンズ群３２０、第３のレンズ群３３０、第４のレンズ群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ている。第１のレンズ群３１０～第４のレンズ群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。

【0069】

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に接続されていると共に、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。

【0070】

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、振動波モータ６２０，６４０及びメータ６３０の駆動を制御することによって、第２のレンズ群３２０、第４のレンズ群３４０及び光量調節ユニット３５０の光軸方向の位置を調整する。

【0071】

ＣＰＵ７９０による制御下において、振動型駆動装置６２０（振動波モータ）は、第２のレンズ群３２０を光軸方向に移動させる。また、振動型駆動装置６４０（振動波モータ）は、第４のレンズ群３４０を光軸方向に移動させる。また、光量調節ユニット３５０は、メータ６３０により駆動制御されている。

【0072】

振動波モータ６２０により駆動されている第２のレンズ群３２０の光軸方向の位置は第１のリニアエンコーダ７７０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されていることで、振動波モータ６２０の駆動にフィードバックされている。

【0073】

同様に、振動波モータ６４０により駆動されている第４のレンズ群３４０の光軸方向の位置は第２のリニアエンコーダ７７５により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０に通知されていることで、振動波モータ６４０の駆動にフィードバックされている。光量調節ユニット３５０の光軸方向の位置は、絞りエンコーダ７８０により検出され、検出結果がＣＰＵ７９０へ通知されていることで、メータ６３０の駆動にフィードバックされている。

【符号の説明】

【0074】

１ 振動波モータ
２、２１、２２、２３ 振動体
３ 接触体
４ 電気－機械エネルギー変換素子
５、１１、１２、１３、１４、１５ 弾性体
５ｂ、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ 突起部
５ｃ、１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ、１５ｃ 接触部
５ｄ、１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄ 先端面
θ_１ 第１の傾き
θ_２ 第２の傾き
Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２ 摩擦面（接触面）

【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15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】