JP2014017909A - 振動波モータ及びレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成且つ低電圧で駆動可能な振動波モータを提供する。
【解決手段】本発明の振動波モータ１は、駆動信号により振動が発生される電気機械変換素子の積層体１１と、積層体に接合される接合面１２ｆ、及び接合面の反対側に設けられ、振動によって進行性の振動波を生じる駆動面１２ａ、を有する弾性体１２と、駆動面に加圧接触され、振動波によって駆動される相対運動部材２０と、を備え、積層体は、電気機械変換素子の単層体１１１が、弾性体１２の厚さ方向へ、複数積層されたものであり、積層体を接合面と平行な一方の面側からみたときに、後方の単層体において前方の単層体と重ならずに表面が露出している露出部４０ｂ，４０ｃが存在し、該露出部は段階状に連続し、その連続する露出部に単層体間の導通部１８ａ，１８ｂが形成されていること、を特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は振動波モータ及びレンズ鏡筒に関する。

撮影装置のレンズ等に用いられる振動波モータの振動子は、金属製の弾性体と圧電体から構成され、圧電体は一層であることが一般的である。このような一層の圧電素子を用いた超音波モータを実用的な出力で駆動するには、数十ボルトの高周波電圧が必要である。このため、撮影装置の電池の電圧では不十分で、昇圧回路を備えるものがある。しかし、昇圧回路はコストアップや装置大型化の問題が生じるため、圧電体を積層化することで、高電圧を確保している振動波モータもある（特許文献１参照）。

特開平７−２１３０８１号公報

しかし、上記文献の積層化された圧電体では、各層の電極パターンが異なるため複雑化する。また、弾性体に接合する側の層と反接合側の層と分極されておらず、これらの分極されていない層が振動波の励振を阻害するといった課題もある。

本発明では、簡単な構成且つ低電圧で駆動可能な振動波モータ及びレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

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。
請求項１に記載の発明は、駆動信号により振動が発生される電気機械変換素子の積層体（１１，１１’，２１３）と、前記積層体（１１，１１’，２１３）に接合される接合面（１２ｆ）、及び該接合面（１２ｆ）の反対側に設けられ、前記振動によって進行性の振動波を生じる駆動面（１２ａ）、を有する弾性体（１２，２１４）と、前記駆動面（１２ａ）に加圧接触され、前記振動波によって駆動される相対運動部材（２０，２２０）と、を備え、前記積層体（１１，１１’，２１３）は、前記電気機械変換素子の単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）が、前記弾性体（１２，２１４）の厚さ方向へ、複数積層されたものであり、前記積層体（１１，１１’，２１３）を前記接合面（１２ｆ）と平行な一方の面側からみたときに、後方の単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）において前方の単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）と重ならずに表面が露出している露出部（４０ｂ，４０ｃ）が存在し、該露出部（４０ｂ，４０ｃ）は段階状に連続し、その連続する露出部（４０ｂ，４０ｃ）に前記単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）間の導通部（１８ａ，１８ｂ）が形成されていること、を特徴とする振動波モータ（１，２１０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動波モータ（１，２１０）において、前記単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）は円環形状であり、前記露出部（４０ｂ，４０ｃ）は、円環の外周側または内周側に形成されていること、を特徴とする振動波モータ（１，２１０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の振動波モータ（１，２１０）において、前記単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）は外周側または内周側の径が互いに異なり、該径の異なる前記単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）を積層させることにより、前記露出部（４０ｂ，４０ｃ）が段階状に形成されていること、を特徴とする振動波モータ（１，２１０）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の振動波モータ（１，２１０）において、前記単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）には、それぞれ第１切欠き部（５０）が設けられており、前記単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）を積層させる際に、該第１切欠き部（５０）の位置が互いにずれることにより、前記露出部が段階状に形成されていること、を特徴とする振動波モータ（１，２１０）である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の振動波モータ（１，２１０）において、前記単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）には、前記第１切欠き部（５０）とは異なる第２切欠き部（５１）が設けられており、前記第１切欠き部（５０）と前記第２切欠き部（５１）との間の距離は、前記単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）によって異なり、前記単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）を積層させる際に、前記第２切欠き部（５１）が前記厚さ方向に整列するように前記単層体（１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ）を並べることにより、前記第１切欠きの縁部において前記露出部（４０ｂ，４０ｃ）が段階状に形成されること、を特徴とする振動波モータ（１，２１０）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動波モータを備えるレンズ鏡筒である。

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。

本発明によれば、簡単な構成且つ低電圧で駆動可能な振動波モータを提供することができる。

本発明の第１実施形態の振動波モータを説明する図である。 第１実施形態の振動波モータの駆動装置を説明するブロック図である。 第１実施形態の振動波モータを搭載したレンズ鏡筒を示す図である。 第１実施形態の圧電体を説明する図であり、（ａ）は圧電体の側面図、（ｂ）は圧電体の表面を示した図、（ｃ）圧電体の断面図、（ｄ）は圧電体の裏面を示した図である。 圧電体を含む弾性体を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は表面側から見た図である。 単層圧電体それぞれの電極パターンを説明する図であり、（ａ）は単層圧電体それぞれの表裏面の電極パターンを示した図であり、（ｂ）は積層圧電体における単層圧電体それぞれの分極方向を示した図である。 積層圧電体の段階状部分の拡大図であり、（ａ）は、後述の共通電極の導通部が設けられている部分、（ｂ）は後述の印加電極の導通部が設けられている部分の図である。 印加電圧による圧電体の伸縮を示した図であり、（ａ）は印加電圧がプラスの場合、（ｂ）は印加電圧がマイナスの場合を示した図である。 第２実施形態の圧電体を説明する図であり、（ａ）は圧電体の側面図、（ｂ）は圧電体の表面を示した図、（ｃ）は圧電体の断面図、（ｄ）は圧電体の裏面を示した図、（ｅ）は（ｂ）の点線の丸で囲った部分の拡大図である。 本発明の第３実施形態のレンズ鏡筒を説明する図である。

（第１実施形態）
以下、本発明にかかる振動波モータ１の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の振動波モータ１を説明する図である。
本実施形態では振動子１０側を固定とし、移動子（相対運動部材）２０を駆動する様になっている。
移動子２０は、アルミニウム等の軽金属からなり、摺動面の表面には耐摩耗性向上のための表面処理が成されている。

振動子１０は、後で説明する様に電気エネルギ−を機械エネルギ−に変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気機械変換素子（以下、圧電体と称する）１１と、圧電体１１が接合された弾性体１２と、から構成され、振動子１０には進行性振動波が発生する。

弾性体１２は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、形状は円環形状である。
弾性体１２の一面（接合面１２ｆ）には圧電体１１が接合され、その一面と反対側は溝１２ｂが切られている。そして、突起部分（溝１２ｂがない箇所）１２ｃの先端は駆動面１２ａとなって移動子２０に加圧接触される。
弾性体１２の溝１２ｂが切られていない部分はベース部１２ｄであり、ベース部１２ｄから内径側にフランジ１２ｅが伸延されている。フランジ１２ｅの最内径部は、固定部材１３に固定されている。
弾性体１２の突起部分１２ｃには、全体を覆う様にして塗装膜や潤滑メッキ等の摺動部材が施されている。

圧電体１１は、後に詳述するが、弾性体１２の接着面と反対側の面（ＦＰＣ側の面、反接合面、以後、この面を表面という）には、電極が配置され、それは円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれた２群構造となっている。
各相においては、１／２波長毎に交互に分極され、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔があくように電極が配置されている。

出力軸２１は、ゴム部材２２と出力軸２１のＤカットにはまるように挿入されたストッパー部材２３を介して移動子２０に結合されている。そして、出力軸２１とストッパー部材２３はＥクリップ２４等により固定され、移動子２０と一体に回転する様にされている。
ストッパー部材２３と移動子２０との間のゴム部材２２は、ゴムによる粘着性で移動子２０とストッパー部材２３と結合する機能があり、かつ移動子２０からの振動を出力軸２１へ伝えないための振動吸収との機能があるブチルゴム等が好適である。
加圧部材２５は、出力軸２１の出力ギア４１とベアリング２７との間に設けられている。この様な構造により、移動子２０は弾性体１２の駆動面１２ａに加圧接触する。

図２は、第１実施形態の振動波モータ１の駆動装置３０を説明するブロック図である。
まず、振動波モータ１の駆動／制御部３１について説明する。
発振部３２は、制御部３１の指令により所望の周波数の駆動信号を発生する。
移相部３３は、発振部３２で発生した駆動信号を位相の異なる２つの駆動信号に分ける。

増幅部３４は、移相部３３によって分けられた２つの駆動信号をそれぞれ所望の電圧に昇圧する。
増幅部３４からの駆動信号は、振動波モータ１に伝達され、この駆動信号の印加により振動子１０に進行波が発生し、移動子２０が駆動される。
回転検出部３５は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等により構成され、移動子２０の駆動によって駆動された駆動物の位置や速度を検出し、検出値を電気信号として制御部３１に伝達する。

制御部３１は、レンズ鏡筒１１０内またはカメラ本体のＣＰＵ３６からの駆動指令を基に振動波モータ１の駆動を制御する。制御部３１は、回転検出部３５からの検出信号を受け、その値を基に、位置情報と速度情報を得て、目標位置に位置決めされるように発振部３２の周波数を制御する。

次に、第１実施形態の振動波モータ１の動作を説明する。
制御部３１から駆動指令が発令されると、発振部３２は駆動信号を発生させる。
その駆動信号は移相部３３により９０度位相の異なる２つの駆動信号に分割され、増幅部３４により所望の電圧に増幅される。
増幅された駆動信号は、振動波モータ１の圧電体１１に印加され、圧電体１１は励振（振動）される。その圧電体１１の励振によって、弾性体１２には４次の曲げ振動が発生する。圧電体１１はＡ相とＢ相とに分けられており、駆動信号はそれぞれＡ相とＢ相に印加される。

Ａ相から発生する４次曲げ振動とＢ相から発生する４次曲げ振動とは位置的な位相が１／４波長ずれるようになっている。また、Ａ相駆動信号とＢ相駆動信号とは９０度位相がずれているため、２つの曲げ振動は合成され、４波の進行波となる。

進行波の波頭には楕円運動が生じる。従って、駆動面１２ａに加圧接触された移動子２０は、この楕円運動によって摩擦的に駆動される。
移動子２０の駆動により駆動された駆動体には、光学式エンコ−ダが配置されていて、そこから、電気パルスが発生し、制御部３１に伝達される。制御部３１は、この信号を基に、現在の位置と現在の速度を得ることが可能となる。

図３は、第１実施形態の振動波モータ１を搭載したレンズ鏡筒１１０を示す図である。
振動波モータ１はギアユニットモジュール１１３に取り付けられ、ギアユニットモジュール１１３はレンズ鏡筒１１０鏡筒の固定筒１１４に取り付けられている。
振動波モータ１の出力ギア４１は、ギアユニットモジュール１１３の減速ギア１１５を介して、カム環１１６に回転運動が伝達され、カム環１１６は回転駆動する。
カム環１１６には、周方向に対して斜めにキー溝１１７が切られており、該キー溝１１７に固定ピン１１８が挿入されたＡＦ環１１９は、カム環１１６が回転駆動することにより、光軸ＯＡ方向に直進方向に駆動され、所望の位置に停止できる様にされている。
回路１２１は、レンズ鏡筒１１０の外側固定筒１１４ａと内側固定筒１１４ｂとの間に設けられ、振動波モータ１の駆動、制御、回転数の検出、振動センサーの検出等を行う。

次に、圧電体１１について詳述する。
図４は、第１実施形態の圧電体１１を説明する図である。図４（ａ）は圧電体１１の側面図（振動波モータ１の加圧方向と直交する方向から見た図）の一部である。図４（ｂ）は圧電体１１の表面１１Ａを示した図であり、（ａ）は（ｂ）のａ−ａ方向から見た図である。図４（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ断面図である。図４（ｄ）は圧電体１１の裏面１１Ｂを示した図である。
図５は、圧電体１１と弾性体１２とを含む振動子１０を説明する図である。図５（ａ）は側面図であり、図５（ｂ）は表面側から見た図である。

圧電体１１の素地は、ＰＺＴと呼ばれるチタン酸ジルコン酸鉛、または、近年では環境問題から鉛フリーの材料であるチタン酸バリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム等から構成されている。
圧電体１１の素地の表面１１Ａには、電極が配置され、銀ペーストが印刷されている。電極はＮｉＰや金等の金属メッキでも良い。

また、圧電体１１は、図４（ａ），（ｃ），図５に示すように、単層圧電体１１１（第１層圧電体１１１ａ、第２層圧電体１１１ｂ及び第３層圧電体１１１ｃ）を複数層（本実施形態では３層）積層したものである。以下、圧電体１１を、単層圧電体１１１と区別するために、適宜、積層圧電体１１という。
第１層圧電体１１１ａ、第２層圧電体１１１ｂ及び第３層圧電体１１１ｃは、この順で、積層圧電体１１の表面１１Ａ側から並んでいる。

図６は、単層圧電体１１１それぞれの電極パターンを説明する図である。図６（ａ）は単層圧電体１１１それぞれの表裏面の電極パターンを示した図であり、図６（ｂ）は積層圧電体１１における単層圧電体１１１それぞれの分極方向を示した図である。

図６に示すように、第１層圧電体１１１ａの表面１１１ａＡ、第２層圧電体１１１ａの裏面１１１ｂＢ、第３層圧電体１１１ｃの表面１１１ｃＡには、印加電極パターン１６が形成され、それは円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれている。
各相においては、１／２波長毎に交互に分極され、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔があくように、電極パターン１７が配置されている。

第１層圧電体１１１ａの裏面１１１ａＢ、第２層圧電体１１１ｂの表面１１１ｂＡ、第３層圧電体１１１ｃの裏面１１１ｃＢには、分割した電極パターン１６ではなく、２つの駆動信号の相（Ａ相、Ｂ相）の共通電極とする共通電極パターン１９が形成されている。

そして、第１層圧電体１１１ａの裏面１１１ａＢと第２層圧電体１１１ｂの表面１１１ｂＡとは貼り合わされ、第２層圧電体１１１ｂの裏面１１１ｂＢと第３層圧電体１１１ｃの表面１１１ｃＡとは貼り合わされ、積層圧電体１１が形成されている。

第１層圧電体１１１ａの表面１１１ａＡは、積層圧電体１１全体としての表面１１Ａとなり、第３層圧電体１１１ｃの裏面１１１ｃＢは、積層圧電体１１全体としての裏面１１Ｂとなる。
積層圧電体１１としての表面１１Ａには、図５（ａ），（ｂ）に示すように駆動信号を伝達するためにフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１４が接着剤１８で接着されている。接着剤１８は、弾性体１２及び圧電体１１の側面からＦＰＣ１４まで延びるように塗布されて、接着強度が補強されている。
また、積層圧電体１１としての裏面１１Ｂは、常温硬化性の接着剤により弾性体１２に接合されている。

図６（ｂ）に示すように、各層（第１層圧電体１１１ａ，第２層圧電体１１１ｂ，第３層圧電体１１１ｃ）の分極は、奇数層の接合面（弾性体側の面、以後、こちら側を裏面という）側から表面側への分極方向と、偶数層の裏面側から表面側へ分極方向が反対となっている。

すなわち、図６（ｂ）に示す領域Ｐにおける第１層圧電体１１１ａにおいて、裏面１１１ａＢ側から表面１１１ａＡ側へ向かう分極方向だった場合（この方向を＋方向とする）、第２層圧電体１１１ｂでは、表面１１１ｂＡから裏面１１１ｂＢへ向かう分極方向（−方向）となり、さらに第３層圧電体１１１ｃでは、裏面１１１ｃＢから表面１１１ｃＡへ向かう分極方向（＋方向）となる。すなわち、分極方向が圧電体の厚さ方向に沿って＋−＋となる。
また、領域Ｐと隣接する領域Ｑでは、領域Ｐと分極方向が逆で、圧電体の厚さ方向に沿って−＋−となる。

また、上記の様な電極および分極の構成において、圧電体１１における単層圧電体１１１の積層数は奇数となる。すなわち、第１層の分極方向と最終層の分極方向とが同じになるので、単層圧電体１１１の数は奇数となる。

奇数層の裏面側の電極パターンと偶数層の表側の電極パターンとは、同じ電極パターンとなり、偶数層の裏面側の電極パターンと奇数層の表面側の電極パターンとは、同じ電極パターンとなる。

すなわち、奇数層（本実施形態では第１層圧電体１１１ａと第３層圧電体１１１ｃ）の裏面１１１ａＢ，１１１ｃＢと偶数層（本実施形態では第２層圧電体１１１ｂ）の表面１１１ｂＡの電極パターンは同じとなる。
本実施形態においてはこれらの面には、円周方向に沿って２つの駆動信号の相（Ａ相、Ｂ相）に分かれ、各相においては、１／２波長毎に交互に図の様に分極され、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空く様に印加電極パターン１６が配置されている。

また、奇数層（本実施形態では第１層圧電体１１１ａと第３層圧電体１１１ｃ）の表面１１１ａＡ，１１１ｃＡと偶数層（本実施形態では第２層圧電体１１１ｂ）の裏面１１１ｂＢの電極パターンは同じとなる。本実施形態においては、分割した印加電極パターン１６ではなく、２つの駆動信号の相（Ａ相、Ｂ相）の共通電極パターン１９が形成されている。

なお、本実施形態では、説明を簡単にするため、３層を例としたが、５層、７層、９層・・・と、奇数の積層数なら同様の構成とすることができる。
また、進行波の波数を４波として説明したが、５波、６波、７波・・・と、どの様な波数でも良い。

ここで、図４（ａ），（ｃ），図５に示すように、単層圧電体１１１（第１層圧電体１１１ａ，第２層圧電体１１１ｂ及び第３層圧電体１１１ｃ）は、それぞれ円環形状を有している。その外径は、それぞれ異なり、第１層圧電体１１１ａ，第２層圧電体１１１ｂ及び第３層圧電体１１１ｃの順に外径が小さくなっている。
すなわち、図４（ｃ）に示すように、第１層圧電体１１１ａの外径ｒａ，第２層圧電体１１１ｂの外径ｒｂ及び第３層圧電体１１１ｃの外径ｒｃとすると、ｒａ＜ｒｂ＜ｒｃとなっている。なお、本実施形態で内径は同一である。

このため、図４（ｃ）、図５に示すように、積層圧電体１１としてみたときに、断面図における外径側は段階状になっている。図７は、積層圧電体１１の段階状部分の拡大図である。図７（ａ）は、後述の共通導通部１８ａが設けられている部分、図７（ｂ）は後述の印加導通部１８ｂが設けられている部分である。
そして、第１層圧電体１１１ａの表面１１Ａ側から見たときに、第２層圧電体１１１ｂの表面１１Ａの外周側は、第１層圧電体１１１ａと重ならずに露出した露出部４０ｂとなっている。さらに第３層圧電体１１１ｃの外周側は、第２層圧電体１１１ｂと重ならずに露出した露出部４０ｃとなっている。

また、図４（ｂ），（ｃ），図７に示すように、それぞれの電極パターン１６，１７，１９は、円環の外縁と内縁とから離間して形成されている。そして、この円環の外縁と電極パターン１６，１７，１９との間の離間している部分の一部が、上述の露出部４０ｂ，４０ｃとなる。

本実施形態において、この離間部分（露出部４０ｂ，４０ｃ）には、それぞれの電極パターン１６，１７，１９から外縁まで延びる延伸部１６ａ，１７ａ，１９ａが形成されている。

そして、図７（ａ）に示すように、第１層圧電体１１１ａの表面１１１ａＡの電極パターン１７と、第１層圧電体１１１ａの延伸部１７ａと、第１層圧電体１１１ａの側面１１１ａｓと、第２層圧電体１１１ｂの表面１１１ｂＡの延伸部１９ａ（露出部４０ｂ）と、第２層圧電体１１１ｂの側面１１１ｂｓと、第３層圧電体１１１ｃの表面１１１ｃＡの延伸部１７ａ（露出部４０ｃ）と、第３層圧電体１１１ｃの側面１１１ｃｓと、共通電極パターン１９とを接続するように共通導通部１８ａが延びている。なお共通導通部１８ａは、例えば導電性塗料を塗布することで形成される。

ここで、第２層圧電体１１１ｂの表面１１１ｂＡの延伸部１９ａは、第２層圧電体１１１ｂの表面１１１ｂＡの共通電極パターン１９と、第１層圧電体１１１ａの裏面１１１ｂＢの共通電極パターン１９に接続される。
また、第３層圧電体１１１ｃの表面１１１ｃＡの延伸部１７ａは、第３層圧電体１１１ｃの電極パターン１７、第２層圧電体１１１ｂの電極パターン１７とに接続される。

すなわち、第１層圧電体１１１ａの表面１１１ａＡの電極パターン１７と、第１層圧電体１１１ａの裏面１１１ａＢの共通電極パターン１９と、第２層圧電体１１１ｂの表面１１１ｂＡの共通電極パターン１９と、第２層圧電体１１１ｂの裏面１１１ｂＢの電極パターン１７と、第３層圧電体１１１ｃの表面１１１ｃＡの電極パターン１７と、第３層圧電体１１１ｃの裏面１１１ｃＢの共通電極パターン１９と、が共通導通部１８ａによって接続される。

また図７（ｂ）に示すように、第１層圧電体１１１ａの表面１１１ａＡの印加電極パターン１６と、第１層圧電体１１１ａの延伸部１６ａと、第１層圧電体１１１ａの側面１１１ａｓと、第２層圧電体１１１ｂの表面１１１ｂＡの露出部４０ｂと、第２層圧電体１１１ｂの側面１１１ｂｓと、第３層圧電体１１１ｃの表面１１１ｃＡの延伸部１６ａと印加電極パターン１６とを接続するように印加導通部１８ｂが延びている。

ここで、第２層圧電体１１１ｂの表面１１１ｂＡの露出部４０ｂに設けられた印加導通部１８ｂは、第２層圧電体１１１ｂの表面１１１ｂＡの共通電極パターン１９と第１層圧電体１１１ａの裏面１１１ｂＢの共通電極パターン１９とに接続されていない。
一方、第３層圧電体１１１ｃの表面１１１ｃＡの延伸部１６ａは、第３層圧電体１１１ｃの印加電極パターン１６、第２層圧電体１１１ｂの印加電極パターン１６に接続される。

すなわち、第１層圧電体１１１ａの表面１１１ａＡの印加電極パターン１６と、第２層圧電体１１１ｂの裏面１１１ｂＢの印加電極パターン１６と、第３層圧電体１１１ｃの表面１１１ｃＡの印加電極パターン１６と、が印加導通部１８ｂによって接続される。

なお、本実施形態では、各層の電極パターン１６，１９の導通を外周側面側にて実施しているが、段階形状を内周側に形成して、導通を内周面側で導通させても良い。

図８は印加電圧による圧電体１１の伸縮を示した図である。駆動信号が＋に印加された場合、Ａ相およびＢ相の各電極は、図８（ａ）の様に伸延および縮小が交互になされる。すなわち、領域Ｐにおいては伸延し、領域Ｑは縮小する。
また、逆に駆動信号が−に印加された場合、上記と逆に、図８（ｂ）のように各電極は伸延および縮小が交互になされる。すなわち、領域Ｐにおいては縮小し、領域Ｑは伸延する。
このように、本実施形態の構成では、印加電圧と伸縮方向においては従来の単層の圧電体１１と同じ挙動を示す。

このように、本実施形態によると、積層圧電体１１を構成する単層圧電体１１１が段階状に積層されている。そして、段階部分は表面が露出しており、その露出部４０ｂ，４０ｃには、それぞれの単層圧電体１１１の表裏に形成された電極パターンから導通して延びる延伸部１６ａ，１７ａ，１９ａが設けられている。
この延伸部１６ａ，１７ａ，１９ａの露出している部分に導電性塗料を塗布することで、積層圧電体間の導通を、容易且つ確実に図ることができる。

また、圧電体における伸縮（変形）の大きさは、圧電体内部に生じる電界の強度によって異なる。すなわち、印加電圧が同じならば、圧電体が薄いほうが電界が強くなる。
したがって、圧電体は薄いほうがよいが、単層の圧電体を薄くすると強度的に不十分である。しかし、本実施形態によると、単層圧電体の厚さを薄くしても積層することで強度が確保できる。

そして、単層圧電体それぞれを薄くすることが可能となるため、印加電圧をそれほど高くしなくとも、大きな変形量を得ることができる。すなわち、昇圧回路等を用いずに実用的な変形量を確保することができる。

さらに、積層の際、同一の電極パターンを有する単層圧電体１１１を、向きを変えて交互に配置している。すなわち、異なる電極パターンの単層圧電体を用いることなく、同一の電極パターンを有する単層圧電体１１１によって積層圧電体１１を形成している。このため、コストダウンが可能となり、製造工程が単純化され、作業上のミスが低減され、歩留まりや圧電特性の品質を向上することが可能となる。

本実施形態によると、単層圧電体１１１を積層し、導通部１８ａによって各層を導通させているので、単層圧電体１１１全てを、一つの印加電圧で同時に分極することが可能である。

このように本実施形態によると、振動波モータ１として組立てた場合に、従来よりも駆動電圧を下げることができ、駆動効率や発生トルク等の振動波モータ１の性能を向上すること可能となる。

本実施形態は、駆動電圧が大きくなる、小径タイプの進行波型振動波モータ１に対して、その駆動性能向上への効果が大きい。特に、外径が２５ｍｍ以下の場合に、本実施形態の効果が顕著である。

また、小径タイプの進行波型振動波モータ１は、波長を得るために、４波、５波と波数を少なくする必要があるが、波数を少なくすると、Ａ相およびＢ相の電極パターン数が少なくなる。
本実施形態の４波の場合、Ａ相（またはＢ相）の電極パターン数は４、５波の場合では、Ａ相（またはＢ相）の電極パターン数は５となるが、各相の電極パターン数が少ないと、屈曲振動の励起がされにくい。

従って、本実施形態のように、各圧電体層とも分極され、圧電特性が得られる様になっている必要がある。本発明では、進行波の波数が４波、５波の場合に特に効果が得られる。

（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態の圧電体１１’を説明する図であり、第１実施形態の図４に対応している。第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図９（ａ）は第２実施形態の圧電体１１’の側面図の一部である。図９（ｂ）は圧電体１１’の表面１１Ａを示した図であり、（ａ）は（ｂ）のａ−ａ方向から見た図である。図９（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ断面図である。図９（ｄ）は圧電体１１’の裏面１１Ｂを示した図である。さらに図９（ｅ）は（ｂ）の点線の丸で囲った部分の拡大図である。

第１実施形態では、外径の異なる単層圧電体１１１を積層することで、外周側を段階状として露出部４０ｂ，４０ｃを形成した。第２実施形態では圧電体１１’に切欠き５０を設け、この切欠き５０を周方向にずらすことによって段階部分を形成して露出部４０ｂ，４０ｃを設ける。
すなわち、単層圧電体１１１の電極パターンの外周部に半円状の第１切欠き部５０を設け、そこへ各電極パターン１６，１７，１９から延伸部１６ａ，１７ａ，１９ａを延ばす。

単層圧電体１１１を積層させる際に、第１切欠き部５０が各層で周方向側に少しずつずれるようにする。この際、第１層圧電体１１１ａの第１切欠き部５０から、第２層圧電体１１１ｂ及び第３層圧電体１１１ｃの延伸部１６ａ，１７ａ，１９ａが見えるようにする。すなわち、第１層圧電体１１１ａの第１切欠き部５０の内部に、第２層圧電体１１１ｂ及び第３層圧電体１１１ｃの延伸部１６ａ，１７ａ，１９ａが露出しているようにずらす。

また、このようにずらすために、本実施形態では、各層に基準となる切欠き部（第２切欠き部５１）を設ける。第２切欠き部５１と第１切欠き部との距離は各層で異なる。
第１層圧電体１１１ａにおける第２切欠き部５１と第１切欠き部５０との間の距離よりも、第２層圧電体１１１ｂにおける第２切欠き部５１と第１切欠き部５０との間の距離が大きく、さらにそれよりも第３層圧電体１１１ｃにおける第２切欠き部５１と第１切欠き部５０との間の距離が大きい。

単層圧電体１１１を積層する際に、この第２切欠き部５１の位置を、厚さ方向において全ての層で一致させると、第１層圧電体１１１ａの第１切欠き部５０から、第２層圧電体１１１ｂ及び第３層圧電体１１１ｃの表面に設けられた延伸部１６ａ，１７ａ，１９ａが見えるようにずれ、段階部が形成される。
本実施形態によっても、第１切欠き部５０の段階部に導電塗料を塗布することで、第１実施形態と同様に、単層圧電体１１１の電極間を導通させることができる。

（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態のレンズ鏡筒２００を説明する図である。本発明は第１実施形態の小径タイプの振動波モータ１の圧電体１１のみならず、大径円環タイプの振動波モータ２１０の圧電体１１においても同様な構成にすることが可能で、第１実施形態と同じ効果が得られる。

まず、振動波モータ２１０の構成を説明する。
振動子２１１は、圧電体１１と、圧電体１１を接合した弾性体２１４とから構成されている。振動子２１１には進行波が発生するようにされているが、本実施形態では一例として９波の進行波として説明する。
弾性体２１４は、共振先鋭度が大きな金属材料から成り、円環形状となっている。圧電体１１が接合される反対面には溝が切ってあり、溝が設けられていない部分の面が駆動面２１６ａとなり移動子２２０に加圧接触される。弾性体２１４の駆動面２１６ａの表面には、駆動性能確保および耐久性向上のために潤滑塗装膜が施されている。

圧電体１１は、円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれており、各相においては、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空くようにしてある。

圧電体１１の下には、不織布２５２、加圧部材２５０が配置されている。
不織布２５２は、フェルトを例としたものであり、圧電体１１の下に配置され、振動子２１１の振動を加圧部材２５０に伝えないようにしてある。

加圧部材２５０は、加圧板（図示せず）の下に配置されていて、加圧力を発生させるものである。本実施形態では、加圧部材２５０を皿バネとする、皿バネでなくともコイルバネやウェーブバネでも良い。加圧部材２５０は、押さえ環２５１は固定部材２２３に固定されることで、保持される。

移動子２２０は、アルミニウムといった軽金属からなり、摺動面の表面には耐摩耗性向上のための摺動材料が設けられている。
移動子２２０の上には、移動子２２０の縦方向の振動を吸収するために、ゴムの様な振動吸収部材２４３が配置され、その上には出力伝達部材２４２が配置されている。

出力伝達部材２４２は、固定部材２２３に設けられたベアリング２５３により、加圧方向と径方向とを規制し、これにより移動子２２０の加圧方向と径方向とが規制されるようにされている。
出力伝達部材２４２は、突起部２４１があり、そこからカム環３１５に接続されたフォークがかん合しており、出力伝達部材２４２の回転とともに、カム環３１５が回転される。

カム環３１５には、キー溝３１７がカム環３１５に斜めに切られており、ＡＦ環３１９に設けられた固定ピン３１８が、キー溝３１７にかん合していて、カム環３１５が回転駆動することにより、光軸方向に直進方向にＡＦ環３１９が駆動され、所望の位置に停止できる様にされている。
固定部材２２３は、押さえ環２５１がネジにより取り付けられ、これを取り付けることで、出力伝達部材２４２から移動子２２０、振動子２１１、加圧部材２５０までを一つのモータユニットとして構成できるようになる。

第３実施形態の圧電体２１３も、第１実施形態の圧電体１１と同様の積層圧電体である。
すなわち、単層圧電体を複数層（本実施形態では３層）積層したものである。第１層圧電体、第２層圧電体及び第３層圧電体が、この順で、積層圧電体の弾性体との接着面と反対側から並んでいる。

そして、第１層圧電体の表面側には、電極が配置され、それは、円周方向に沿って２つの駆動信号の相（Ａ相、Ｂ相）に分かれている。各相においては、１／２波長毎に交互に分極され、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空く様に電極が配置されている。
第１層圧電体の裏面は、分割した電極パターンではなく、２つの駆動信号の相（Ａ相、Ｂ相）の共通電極パターンが形成されている。

第２層圧電体の表面は、分割した電極パターンではなく、２つの駆動信号の相（Ａ相、Ｂ相）の共通電極パターンが形成されている。そして、第２層目の表面と第１層目の裏面Ｂとは貼り合わされている。
第２層圧電体の裏面側には、電極が配置され、それは円周方向に沿って２つの駆動信号の相（Ａ相、Ｂ相）に分かれている。各相においては、１／２波長毎に交互に分極され、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空く様に電極１６が配置されている。

第３層圧電体の表面は、電極が配置され、それは円周方向に沿って２つの駆動信号の相（Ａ相、Ｂ相）に分かれている。各相においては、１／２波長毎に交互に分極され、Ａ相とＢ相との間には１／４波長分間隔が空く様に電極が配置されている。そして、第２層圧電体の裏面と第３層圧電体の表面とは貼り合わされている。
第３層圧電体の裏面は、分割した電極パターンではなく、２つの駆動信号の相（Ａ相、Ｂ相）の共通電極パターンが形成されている。
そして、第３実施形態においても、積層圧電体を構成する単層圧電体は段階状に積層されている。そして、段階部分は表面が露出しており、その露出部に導通部が設けられてい。
以上、第３実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果を有する。

１：振動波モータ、１０：振動子、１１：圧電体（積層圧電体）、１２：弾性体、１２ａ：駆動面、１２ｆ：接合面、１６：印加電極パターン、１６ａ：延伸部、１７：電極パターン、１７ａ：延伸部、１８ａ：共通導通部、１８ｂ：印加導通部、１９：共通電極パターン、２０：移動子、５０：第１切欠き部、５１：第２切欠き部、１１０：レンズ鏡筒、１１１：単層圧電体、１１１ａ：第１層圧電体、１１１ｂ：第２層圧電体、１１１ｃ：第３層圧電体、２００：レンズ鏡筒、２１０：振動波モータ、２１１：振動子、２１３：圧電体、２１４：弾性体、２１８ａ：駆動面、２２０：移動子

Claims (6)

1. 駆動信号により振動が発生される電気機械変換素子の積層体と、
   前記積層体に接合される接合面、及び該接合面の反対側に設けられ、前記振動によって進行性の振動波を生じる駆動面、を有する弾性体と、
   前記駆動面に加圧接触され、前記振動波によって駆動される相対運動部材と、を備え、
   前記積層体は、前記電気機械変換素子の単層体が、前記弾性体の厚さ方向へ、複数積層されたものであり、
   前記積層体を前記接合面と平行な一方の面側からみたときに、後方の単層体において前方の単層体と重ならずに表面が露出している露出部が存在し、該露出部は段階状に連続し、
   その連続する露出部に前記単層体間の導通部が形成されていること、
   を特徴とする振動波モータ。
2. 請求項１に記載の振動波モータにおいて、
   前記単層体は円環形状であり、前記露出部は、円環の外周側または内周側に形成されていること、
   を特徴とする振動波モータ。
3. 請求項１または２に記載の振動波モータにおいて、
   前記単層体は外周側または内周側の径が互いに異なり、該径の異なる前記単層体を積層させることにより、前記露出部が段階状に形成されていること、
   を特徴とする振動波モータ。
4. 請求項１または２に記載の振動波モータにおいて、
   前記単層体には、それぞれ第１切欠き部が設けられており、前記単層体を積層させる際に、該第１切欠き部の位置が互いにずれることにより、前記露出部が段階状に形成されていること、
   を特徴とする振動波モータ。
5. 請求項４に記載の振動波モータにおいて、
   前記単層体には、前記第１切欠き部とは異なる第２切欠き部が設けられており、
   前記第１切欠き部と前記第２切欠き部との間の距離は、前記単層体によって異なり、
   前記単層体を積層させる際に、前記第２切欠き部が前記厚さ方向に整列するように前記単層体を並べることにより、前記第１切欠きの縁部において前記露出部が段階状に形成されること、
   を特徴とする振動波モータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動波モータを備えるレンズ鏡筒。

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