驅(qū)動(dòng)設(shè)備及具有該驅(qū)動(dòng)設(shè)備的透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備的具有構(gòu)成板狀振子的彈性體的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)超聲波馬達(dá)。特別地，本發(fā)明涉及使用該超聲波馬達(dá)的透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]迄今為止，關(guān)于作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)超聲波已經(jīng)作出了各種發(fā)明，例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)I和專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了超聲波馬達(dá)。
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)I說(shuō)明了如下示例:在該示例中，將具有大致相同的固有頻率的兩個(gè)不同類(lèi)型的彎曲振動(dòng)的振幅引至驅(qū)動(dòng)用突起的末端。
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)2為對(duì)專(zhuān)利文獻(xiàn)I的發(fā)明的改進(jìn)，并且說(shuō)明了如下示例:在該示例中，通過(guò)具有簡(jiǎn)單構(gòu)造的壓電元件來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0005]將參照?qǐng)D8A至圖8E說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的超聲波馬達(dá)中使用的振子。圖8A至圖8E示出了專(zhuān)利文獻(xiàn)2的超聲波馬達(dá)中使用的振子的構(gòu)造。圖8A是平面圖，圖SB是圖8A的主視圖，圖8C是圖8A的左視圖，圖8D是圖8A的右視圖，圖8E是沿著圖8B的線(xiàn)8E-8E截取的截面圖。
[0006]振子具有:振動(dòng)板101，其具有矩形形狀；以及保持部1la和101b，其均設(shè)置于振動(dòng)板101的短邊，用于保持于保持構(gòu)件(未圖示出)。振子還具有:兩個(gè)突起103a和103b，其均與振動(dòng)板101連結(jié)；以及壓電元件102，其與振動(dòng)板101的突起103a和103b所連結(jié)的表面的背面連結(jié)。壓電元件102被極化成A相102a和B相102b這兩個(gè)相。
[0007]突起103a連結(jié)在由壓電元件102激發(fā)并且在沿著振動(dòng)板101的短邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式的波腹X3處。突起103a還連結(jié)在由壓電元件102激發(fā)并且在沿著振動(dòng)板101的長(zhǎng)邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的二次固有振動(dòng)模式的一個(gè)波節(jié)Y3處。突起103b連結(jié)在沿著壓電元件102的短邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式的波腹X3處。突起103b還連結(jié)在沿著長(zhǎng)邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的二次固有振動(dòng)模式的另一波節(jié)Y4處。兩個(gè)突起103a和103b在與連結(jié)于振動(dòng)板101的表面相反的表面與固定于固定框(未圖示出)的摩擦構(gòu)件201接觸。在上述構(gòu)造中，在從-90°至+90°的范圍內(nèi)改變相位差的情況下，通過(guò)供電部件(未圖示出)向壓電元件102的A相102a和B相102b施加交流電壓。由此產(chǎn)生了超聲波振動(dòng)，并且產(chǎn)生了用于使振子與摩擦構(gòu)件201相對(duì)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。
[0008]隨后，將參照?qǐng)D9和圖10來(lái)說(shuō)明當(dāng)向壓電元件102的A相102a和B相102b施加具有相位差的交流電壓時(shí)振子的模式。
[0009]圖9模擬且示出了在使壓電元件102的B相102b的相位相對(duì)于A(yíng)相102a延遲大約+90°的情況下施加交流電壓時(shí)振子的模式。省略了壓電元件102以及保持部1la和101b。圖9的(a)示出了向壓電元件102的A相102a和B相102b施加的交流電壓的改變，在圖9的(a)中，縱軸代表電壓，橫軸代表時(shí)間。向A相施加電壓V5，向B相施加電壓V6。圖9的(b)是振子的主視圖，圖9的(c)是在振子的左突起103a的連結(jié)位置處的振子的左視圖，圖9的(d)是在振子的右突起103b的連結(jié)位置處的振子的右視圖。在圖9的(b)至圖9的(d)中，用實(shí)線(xiàn)表示振子在圖9的(a)的時(shí)刻T9至?xí)r刻T12的振動(dòng)狀態(tài)的改變。為便于比較，用虛線(xiàn)表示振子在除了由實(shí)線(xiàn)表示的時(shí)刻以外的時(shí)刻的狀態(tài)。
[0010]圖10模擬且示出了在壓電元件102的A相102a與B相102b之間施加基本上不存在相位差的交流電壓時(shí)振子的模式。省略了壓電元件102以及保持部101a和101b。圖10的(a)示出了向壓電元件102的A相102a和B相102b施加的交流電壓的改變，在圖10的(a)中，縱軸代表電壓，橫軸代表時(shí)間。向A相施加電壓V7，向B相施加電壓V8。圖10的(b)是振子的主視圖，圖10的(c)是在振子的左突起103a的連結(jié)位置處的振子的左視圖，圖10的(d)是位于振子的右突起103b的連結(jié)位置處的振子的右視圖。在圖10的(b)至圖10的(d)中，用實(shí)線(xiàn)來(lái)表示振子在圖10的(a)的時(shí)刻T13至?xí)r刻T16的振動(dòng)狀態(tài)的改變。為便于比較，用虛線(xiàn)表示振子在除了由實(shí)線(xiàn)代表的時(shí)刻以外的時(shí)刻的狀態(tài)。
[0011]如在圖9中，在使壓電元件102的B相102b的相位相對(duì)于A(yíng)相102a延遲大約+90°的情況下施加交流電壓時(shí)，如在圖9的(a)中，在時(shí)刻T10和時(shí)刻T12，向A相102a和B相102b施加了具有相同幅度的相同符號(hào)的電壓。此時(shí)，如在圖9的(c)和圖9的⑷中，A相102a和B相102b在相同的平面內(nèi)沿相同方向最大程度地伸縮。在沿著振動(dòng)板101的短邊的方向上產(chǎn)生的一次彎曲振動(dòng)的振幅為最大(P5)。因此，如在圖9的(c)和圖9的(d)中，該位置為在沿著振動(dòng)板101的短邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式的波腹X3。
[0012]如在圖9的(a)中，在時(shí)刻T9和時(shí)刻T11，向壓電元件102的A相102a和B相102b施加了具有相同幅度的不同符號(hào)的電壓。此時(shí)，如在圖9的(b)中，A相102a和B相102b在相同的平面內(nèi)沿相反的方向最大程度地伸縮。在沿著振動(dòng)板101的長(zhǎng)邊的方向上產(chǎn)生的二次彎曲振動(dòng)的振幅為最大(P6)。因此，如在圖9的(b)中，該位置為在沿著振動(dòng)板101的長(zhǎng)邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的二次固有振動(dòng)模式的波腹。配置有突起103a的位置為在沿著振動(dòng)板101的短邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式的波節(jié)Y3，配置有突起103b的位置為在沿著振動(dòng)板101的短邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式的波節(jié)Y4。
[0013]結(jié)果，由于在突起103a的末端產(chǎn)生了圓形運(yùn)動(dòng)R5，在突起103b的末端產(chǎn)生了圓形運(yùn)動(dòng)R6，所以振子獲得了相對(duì)于摩擦構(gòu)件201沿Xd方向移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)在使A相102a的相位相對(duì)于B相102b延遲大約+90°的情況下施加交流電壓時(shí)，由于產(chǎn)生了沿與圓形運(yùn)動(dòng)R5方向相反的圓形運(yùn)動(dòng)，所以振子獲得了相對(duì)于摩擦構(gòu)件201沿與Xd方向相反的方向移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。
[0014]如在圖10中，當(dāng)在壓電元件的A相與B相之間施加基本上不存在相位差的交流電壓時(shí)，如在圖10的(a)中，在時(shí)刻T14和時(shí)刻T16，向壓電元件102的A相102a和B相102b施加了具有相同幅度的相同符號(hào)的電壓。此時(shí)，如在圖10的(c)和圖10的(d)中，A相102a和B相102b在相同的平面內(nèi)沿相同的方向最大程度地伸縮。在沿著振動(dòng)板101的短邊的方向上產(chǎn)生的一次彎曲振動(dòng)的振幅為最大(P7)。因此，如在圖10的(c)和圖10的(d)中，該位置為在沿著振動(dòng)板101的短邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式的波腹X3。
[0015]如在圖10的(a)中，與在使壓電元件102的B相102b的相位相對(duì)于A(yíng)相102a延遲大約+90°的狀態(tài)下施加交流電壓的情況(圖9)相比，在時(shí)刻T13和時(shí)刻T15，在A(yíng)相102a與B相102b之間施加不同符號(hào)的電壓的時(shí)間是非常短的。因此，如在圖10的(b)中，與在使B相102b的相位相對(duì)于A(yíng)相102a延遲大約+90°的狀態(tài)下施加交流電壓的情況相比，在沿著振動(dòng)板101的長(zhǎng)邊的方向上產(chǎn)生的二次彎曲振動(dòng)小(P8)。因此，如在圖10的(b)中，該位置為在沿著振動(dòng)板101的長(zhǎng)邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的二次固有振動(dòng)模式的波腹。配置有突起103a的位置為在沿著振動(dòng)板101的短邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式的波節(jié)Y3，配置有突起103b的位置為在沿著振動(dòng)板101的短邊的方向上產(chǎn)生的彎曲振動(dòng)的一次固有振動(dòng)模式的波節(jié)Y4。
[0016]結(jié)果，由于在突起103a的末端產(chǎn)生了長(zhǎng)橢圓形運(yùn)動(dòng)R7，在突起103b的末端產(chǎn)生了長(zhǎng)橢圓形運(yùn)動(dòng)R8，所以振子能夠獲得相對(duì)于摩擦構(gòu)件201沿Xd方向低速移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。與圓形運(yùn)動(dòng)R5相同，能夠獲得用于沿相反方向移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。
[0017]以這種方式，現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波馬達(dá)控制了向壓電元件102的A相102a和B相102b施加的交流電壓的相位差，由此以與寬的速度范圍對(duì)應(yīng)的方式改變了突起末端的運(yùn)動(dòng)的橢圓比。
[0018]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0019]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0020]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平6-311765號(hào)公報(bào)
[0021]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2012-16107號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0023]近些年，對(duì)安裝有超聲波馬達(dá)的電子設(shè)備的小型化、特別是透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備的小型化存在日益增長(zhǎng)的需求。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I和專(zhuān)利文獻(xiàn)2的超聲波馬達(dá)中實(shí)現(xiàn)了小型化，但是存在限制。
[0024]將參照?qǐng)D11A、圖1lB和圖12A至圖12C來(lái)說(shuō)明使用現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
[0025]圖1lA和圖1lB是使用具有如圖8A至圖8E所示的專(zhuān)利文獻(xiàn)2的振子的超聲波馬達(dá)的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)設(shè)備的示意圖。圖1lA是當(dāng)從超聲波馬達(dá)中的振子與摩擦構(gòu)件相對(duì)移動(dòng)的方向觀(guān)察時(shí)的圖，圖1lB是沿著圖1lA的線(xiàn)11B-11B截取的截面圖。
[0026]圖12A至圖12C是安裝有線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)設(shè)備的透鏡驅(qū)動(dòng)設(shè)備的示意圖，該線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)設(shè)備使用了具有專(zhuān)利文獻(xiàn)2的振子的超聲波馬達(dá)。圖12A是當(dāng)從透