CN102460935B - 压电促动器、透镜镜筒及照相机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高驱动力、驱动效率的压电促动器。本发明的压电促动器包括：多个压电构件(20)，其具有能够向第一方向位移的第一压电元件(21)及能够向与第一方向交叉的第二方向位移的第二压电元件(22)，该多个压电构件被分成多个组；相对移动构件(12)，其具有与上述压电构件(20)接触的接触面(12A)，相对于上述压电构件向上述第一方向相对移动；驱动部(30)，其在多个组中的1组的压电构件(20A)成为与接触面接触的状态时，驱动压电构件(20A)的第一压电元件，从而使相对移动构件向第一方向相对移动，在驱动压电构件(20A)的第一压电元件时，通过驱动其他组的压电构件(20B)的第二压电元件，而使其他组的压电构件成为与接触面分离开的状态。
Description
技术领域
本发明涉及压电促动器、透镜镜筒及照相机。
背景技术
以往，公知有使驱动方向和加压方向的振动分离的不同振动模式型超声波促动器(参照专利文献1)。该不同振动模式型超声波促动器是组合与移动件的驱动方向平行的方向的振动(扭转振动)和与加压方向平行的方向的振动(纵向振动)的驱动原理的超声波促动器。
该不同振动模式型超声波促动器利用由于在振子产生的纵向振动引起的位移而上推移动件，此时由于与移动件的驱动方向同方向的振子的扭转振动而产生位移，由此驱动移动件。此外，由于在与上推移动件的方向相反的方向上也产生纵向振动，因此振子与移动件在产生该相反方向的振动时相分离。在该瞬间由于扭转振动，使振子向与移动件的驱动方向相反的方向位移。通过如此组合纵向振动和扭转振动，由此向所希望的一个方向驱动移动件。
另一方面，还公开有组合2种压电元件来驱动移动件的压电促动器(参照专利文献2)。专利文献2是组合了压电滑动效应元件和横向压电效应元件的压电促动器，使压电滑动效应元件向移动件的驱动方向位移，使横向压电效应元件向加压方向位移，通过该组合来驱动移动件。
专利文献1：日本特开平9-84367号公报
专利文献2：日本特开昭62-71480号公报
发明内容
但是，专利文献1公开的不同振动模式型超声波促动器在驱动原理上会产生移动件与振子相分离的瞬间。因此，在时间序列上对移动件的驱动力传递变得零碎，这会妨碍驱动力、驱动效率的提高。
此外，专利文献2公开的尺蠖型压电促动器也会产生移动件与振子相分离的瞬间。因此，在时间序列上对移动件的驱动力传递变得零碎，这会妨碍驱动力、驱动效率的提高。
本发明的课题在于提供一种可提高驱动力、驱动效率的压电促动器、透镜镜筒及照相机。
本发明通过以下的解决方案来解决上述课题。为了容易理解，标注与本发明的实施方式对应的标记进行说明，但不限于此。
技术方案1的发明是压电促动器，包括：多个压电构件，其具有能够向第一方向位移的第一压电元件及能够向与上述第一方向交叉的第二方向位移的第二压电元件，该多个压电构件被分成多个组；相对移动构件，其具有与上述压电构件接触的接触面，相对于上述压电构件向上述第一方向相对移动；驱动部，其在上述多个组中的1组的上述压电构件成为与上述接触面接触的状态时，驱动上述1组的上述压电构件的上述第一压电元件，从而使上述相对移动构件向上述第一方向相对移动，在驱动上述1组的上述压电构件的上述第一压电元件时，通过驱动上述多个组中的其他组的上述压电构件的上述第二压电元件，而使上述其他组的上述压电构件成为与上述接触面分离开的状态。
技术方案2的发明是压电促动器，包括：基座构件，其具有圆环状部分；多个压电构件，其具有能够向第一方向位移的第一压电元件及能够向与上述第一方向交叉的第二方向位移的第二压电元件，在上述基座构件的上述圆环状部分沿该圆环状部分的周向，该多个压电构件以上述第一方向成为上述周向的切线方向的方式配置，该多个压电构件被分成多个组；相对移动构件，其具有与上述压电构件接触的接触面，相对于上述压电构件向上述第一方向相对移动；驱动部，其在上述多组中的预定组的上述压电构件成为与上述接触面接触的状态时，驱动上述预定组的上述压电构件的上述第一压电元件，从而使上述相对移动构件向上述第一方向相对移动，在驱动上述预定组的上述压电构件的上述第一压电元件时，通过驱动除上述预定组以外的组的上述压电构件的上述第二压电元件，而使除上述预定组以外的组的上述压电构件成为与上述接触面分离开的状态。
技术方案3的发明是在技术方案1或2所述的压电促动器中，上述驱动部发出控制上述第一压电元件向上述第一方向的位移的第一驱动信号和控制上述第二压电元件向上述第二方向的位移并具有与该第一驱动信号不同波形的第二驱动信号。
技术方案4的发明是在技术方案3所述的压电促动器中，上述第一驱动信号是三角波信号，上述第二驱动信号是矩形波信号。
技术方案5的发明是在技术方案1～4中的任一项所述的压电促动器中，上述多个组是3个以上组。
技术方案6的发明是在技术方案1～5中的任一项所述的压电促动器中，包括保持上述压电构件的基座构件，在该基座构件与上述压电构件之间还包括能够向上述第二方向位移、且具有沿上述第一方向配置的第一部分和第二部分的第三压电元件。
技术方案7的发明是在技术方案6所述的压电促动器中，上述驱动部在通过使上述第一压电元件向上述第一方向位移从而使上述相对移动构件向上述第一方向移动后、通过使上述第二压电元件向上述第二方向位移从而使上述相对移动构件与上述压电构件相分离时，为了抵消因施加于上述压电构件的冲击而产生的上述压电构件的振动，对上述第三压电元件的上述第一部分和上述第二部分施加波形不同的电压信号。
技术方案8的发明是在技术方案6所述的压电促动器中，在上述基座构件与上述第三压电元件之间具有检测在上述第一部分与上述第二部分产生的电压的检测部，上述驱动部在通过使上述第一压电元件向上述第一方向位移从而使上述相对移动构件向上述第一方向移动后、通过使上述第二压电元件向上述第二方向位移从而使上述相对移动构件与上述压电构件相分离时，对上述第三压电元件的上述第一部分和上述第二部分分别施加用于抵消由上述检测部检测的电压的电压信号。
技术方案9的发明是在技术方案1～8中的任一项所述的压电促动器中，上述第一压电元件配置在比上述第二压电元件靠相对移动构件侧的位置。
技术方案10的发明是在具有技术方案1～9中的任一项所述的压电促动器的透镜镜筒。
技术方案11的发明是在具有技术方案1～9中的任一项所述的压电促动器的照相机。
另外，标注标记说明的结构可以适当改良，可以将至少一部分代替为其他结构物。
根据本发明，能够提供可提高驱动力、驱动效率的压电促动器、透镜镜筒及照相机。
附图说明
图1是概念性表示本发明的第一实施方式的压电促动器的结构的图。
图2是第一实施方式的压电促动器的压电构件的放大图。
图3是按步骤说明第一实施方式的利用压电构件驱动移动构件移动的图。图4是驱动控制压电促动器的驱动控制装置的结构框图。
图5是输入到各压电构件的驱动信号的时序图。
图6是概念性表示图5的特定时刻处的压电促动器的状态的图。
图7是概念性表示本发明的第二实施方式的压电促动器的结构的图。
图8是第二实施方式的压电促动器的压电构件的放大图。
图9是说明振动发生的机理的图。
图10是第二实施方式的驱动控制压电促动器的驱动控制装置的结构框图。
图11是说明第二实施方式的压电构件的振动抑制工作的驱动信号时序图。
图12是概念性表示图11所示的时序图中特定时刻处的压电构件的状态的图。
图13是第三实施方式的透镜镜筒的概略剖面图。
图14是第三实施方式的压电促动器概略图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图等说明本发明的第一实施方式。
图1是概念性表示本发明的第一实施方式的压电促动器1的结构的图。图2是压电促动器1的压电构件20的放大图。在以下的说明中，如图中所示，利用X-Y坐标表示方向。即，设图中左右方向为X轴方向，设右侧为+侧，设左侧为-侧。此外，将与X轴正交的图中上下方向设为Y轴方向，设上侧为+侧，设下侧为-侧。
图1所示的压电促动器1包括：基座构件11、可相对于基座构件11移动的移动构件12、驱动移动构件12移动的压电构件20。
基座构件11与移动构件12分别是预定厚度的板状体，沿X轴方向延伸。压电构件20配置在基座构件11与移动构件12之间。移动构件12被未图示的施力机构朝向基座构件11(Y轴方向-侧)以预定的力F按压施力。由此，基座构件11与移动构件12以由压电构件20限定的间隔平行配置。
压电构件20立设在基座构件11的与移动构件12相对的上表面(相对面11A)。
压电构件20由3组压电构件20A、20B、20C构成。3组压电构件20A、20B、20C除了后述的控制不同之外，其余全部相同，在以下的说明中除了特别必要的情况，以压电构件20为例进行说明。另外，图1将3组压电构件20A、20B、20C全部表示为相同的工作状态，但实际上是各自不同的工作状态。对于其工作将在后面详述。
如上所述，移动构件12以由压电构件20限定的间隔与基座构件11平行地位于该基座构件11的上侧(Y轴方向+侧)。移动构件12的与基座构件11相对一侧的面(下表面)成为平坦的被驱动面12A。
3组压电构件20(20A、20B、20C)沿X轴方向以预定间隔配置在基座构件11的相对面11A上。
压电构件20A、20B、20C分别接受驱动信号而在不同的定时进行驱动移动构件12移动的动作。各压电构件20A、20B、20C的上表面(后述的摩擦件23的上表面)被实施研磨或抛光加工，并形成为在相同工作状态处于Y方向的相同位置(同一平面)。
接着，详细说明压电构件20的结构及工作。
如图2所示，压电构件20是将4片压电元件21A、21B、22A、22B层叠一体化，并在其最上面粘贴摩擦件23而构成。
层叠的4片压电元件21A、21B、22A、22B是正方形或长方形形状，在表背两面实施有银电极，与电极板交替接合，并且，以极化方向交替的方式接合。另外，在本实施方式中做成正方形或长方形形状，但只要能确定变形的方向性，可以是例如圆形等其他形状。
压电元件21A、21B、22A、22B以上下2片为单位地功能各不同，图2中上侧2片压电元件21A、21B构成驱动用压电元件部21，下侧2片压电元件22A、22B构成离合用压电元件部22。
构成驱动用压电元件部21的压电元件21A、21B在驱动移动构件12的方向(X轴方向)被实施极化处理。2片压电元件21A、21B以隔着A相输入电极21C极化方向相反的方式层叠。由此，当对两压电元件21A、21B沿厚度方向施加直流电压时，如图2中箭头所示，驱动用压电元件部21沿剪切方向(两压电元件21A、21B向图中左右错开的方向)位移(d15的压电效应)。
如后述的图4所示，该驱动用压电元件部21(压电元件21A、21B)被施加来自驱动控制装置30的A相信号发生部32A的A相驱动信号(电压)。
另一方面，构成离合用压电元件部22的压电元件22A、22B在厚度方向(Y轴方向)上被实施极化处理。2片压电元件22A、22B以隔着B相输入电极22C极化方向相反的方式层叠。由此，当对两压电元件22A、22B沿厚度方向施加直流电压时，如图2中箭头所示，离合用压电元件部22向压缩方向(两压电元件22A、22B的层叠方向)位移(d33的压电效应)。
如后述的图4所示，从驱动控制装置30的B相信号发生部32B向该离合用压电元件部22的压电元件22A、22B施加B相驱动信号(电压)。
在本实施方式中，对离合用压电元件部22(压电元件22A、22B)施加与极化方向相反的直流电压，设定成通过施加电压而沿厚度方向收缩。
摩擦件23是为了高效率地驱动移动构件12而设置的。摩擦件23优选是对移动构件12(被驱动面12A)的摩擦系数为0.5以上。例如，在移动构件12由表面实施了耐酸铝处理的铝材形成时，摩擦件23适于是混入玻璃纤维的聚碳酸酯。但是，不限于此，也可以是其他组合，摩擦系数变大也可以。
如上所述，层叠驱动用压电元件部21(压电元件21A、21B)和离合用压电元件部22(压电元件22A、22B)而构成的压电构件20利用驱动信号电压的ON/OFF而分别向正交的方向产生位移。驱动用压电元件部21的位移方向为驱动移动构件12移动的方向(X轴方向)。以下，将该X轴方向的位移称为驱动位移。此外，离合用压电元件部22的位移方向为与驱动用压电元件部21的位移方向正交的高度方向(Y轴方向)。以下，将该Y轴方向的位移称为离合位移。
另外，本实施方式的离合用压电元件部22如上所述被设定为通过施加电压而沿厚度方向收缩。利用这样的结构，能够在B相驱动信号OFF(不施加电压)时进行用于提高上述的摩擦件23的上表面精度的加工，加工时的作业性优良。但是，不限于此，也可以是在B相驱动信号为ON时沿厚度方向膨胀的结构。
如上所述构成的压电构件20通过反复产生驱动位移和离合位移，而驱动移动构件12沿X轴方向移动。
图3是按步骤说明利用压电构件20对移动构件12的移动驱动的图。设图3(a)所示的状态为初始状态。初始状态是在对离合用压电元件部22不施加电压的状态下，摩擦件23的上表面压接于移动构件12的下表面(被驱动面12A)。
然后，如图3(b)所示，驱动驱动用压电元件部21产生位移而驱动移动构件12移动。
移动构件12被驱动移动后，如图3(c)所示，对离合用压电元件部22施加电压，使离合用压电元件部22压缩而向离合方向位移，解除摩擦件23对移动构件12的压接。
在该状态下，如图3(d)所示，将驱动用压电元件部21复位为位移为0的状态。
通过反复这些步骤，能够驱动移动构件12向X轴+方向移动。另外，在图3(c)及图3(d)所示的摩擦件23对移动构件12的压接被解除的状态下，未图示的其他压电构件与移动构件12压接而限定移动构件12的位置。
图4是驱动控制压电促动器1的驱动控制装置30的结构框图。如图4所示，上述的3组压电构件20A、20B、20C被驱动控制装置30驱动控制。驱动控制装置30包括控制部31、信号发生部32A、32B及移相部33A、33B。
控制部31例如基于在被驱动体设置的传感器(检测部34)对被驱动体位置的检测结果，对信号发生部32A、32B给予指令。
A相信号发生部32A产生施加于驱动用压电元件部21的A相驱动信号。
A相驱动信号是非对称的锯齿波。通过改变该A相驱动信号的波峰电压值来控制速度。
B相信号发生部32B产生施加于离合用压电元件部22的B相驱动信号。
B相驱动信号是负(-)的矩形波。B相驱动信号与速度的控制无关，波峰电压值是恒定的。
A相移相部33A和B相移相部33B将由A相信号发生部32A及B相信号发生部32B生成的驱动信号(A相驱动信号及B相驱动信号)分配给各个压电构件20A、20B、20C。
即，A相移相部33A将由A相信号发生部32A生成的A相驱动信号错开相位地分别输入到压电构件20A、20B、20C。
B相移相部33B将由B相信号发生部32B生成的B相驱动信号错开相位地分别输入到压电构件20A、20B、20C。
检测部34检测该压电促动器1的驱动结果(状态)，作为控制信息向控制部31反馈。然后，控制部31控制信号发生部32a、32B及移相部33A、33B，错开定时地进行上述的各压电构件20A、20B、20C对移动构件12的移动驱动。由此，移动构件12被无间断地连续驱动移动。
接着，除了上述的图3及图4之外，还参照图5及图6，说明基于驱动控制装置30控制的压电构件20A、20B、20C及压电促动器1整体的作用。图5是输入到各压电构件20A、20B、20C的A相驱动信号及B相驱动信号的时序图。图6是概念性表示图5中在特定时刻(tX)的压电促动器1(压电构件20)的状态的图。
首先，说明驱动压电构件20的A相及B相驱动信号的基本模式。
如上所述，驱动驱动用压电元件部21的A相驱动信号是非对称的锯齿波。A相驱动信号隔着0V从负(-V1)向正(+V1)、从正向负地分别线性变化。借助A相驱动信号的从负向正方向的变化，驱动用压电元件部21在X+轴方向逐渐驱动位移，借助从正向负方向的变化而返回X-方向。
在此，A相驱动信号中的从正侧波峰到负侧波峰的半周期的时间与从负侧波峰到正侧波峰的半周期的时间之比设定为0.5。就是说，设定为在从初始状态起驱动位移的时间的一半时间，从驱动位移返回初始状态。
驱动离合用压电元件部22的B相驱动信号是负的矩形波。B相驱动信号从0V向预定的负电压(-V2)、从负电压(-V2)向0V地变化。离合用压电元件部22自B相驱动信号为0V的状态即初始状态起，借助从0V向负电压(-V2)的变化(电压ON)而驱动位移(收缩)。
A相驱动信号和B相驱动信号的ON/OFF的定时被设定为：在A相驱动信号中的正侧波峰的将来到之前(ΔT1前)B相驱动信号为ON，在A相驱动信号中的负侧波峰的刚到之后(ΔT2后)B相驱动信号为OFF。就是说，在驱动用压电元件部21进行自在X+方向上位移最大的状态返回在X-方向上位移最大的状态的动作的时间前后加上预定时间(ΔT1及ΔT2)的期间，B相驱动信号为ON，成为离合用压电元件部22收缩的状态。
通过上述这样设定，如之前使用图3说明的那样，在施加于离合用压电元件部22的电压为0的状态下使摩擦件23的上表面压接于移动构件12的下表面(被驱动面12A)，利用驱动用压电元件部21的驱动位移驱动移动构件12向X+方向移动。然后，进行如下这样一系列动作：对离合用压电元件部22施加-V2的电压而使其向压缩的方向离合位移，解除摩擦件23对移动构件12的压接，使驱动用压电元件部21向X-方向驱动位移。
上述基本模式的A相驱动信号及B相驱动信号以错开时间T的相位被输入到各压电构件20A、20B、20C。时间T设定为与A相驱动信号中的从正侧波峰到负侧波峰的半周期的时间相等。
接着，按时间序列的步骤说明各压电构件20A、20B、20C的各个驱动用压电元件部21及离合用压电元件部22的作用和移动构件12的动作。
[时间：t1]
压电构件20A：A相驱动信号为负值，但向增加的方向变化。B相驱动电压为0V。
压电构件20B：A相驱动信号为正值，并进一步向增加的方向变化。B相驱动电压为0V。
压电构件20C：A相驱动信号从正值向负值变化，B相驱动电压为-V2。
即，在时间t1，如图6(a)所示，压电构件20A和压电构件20B成为在离合位移方向不收缩的状态，与移动构件12压接，驱动移动构件12向X+方向位移。
压电构件20C处于在离合位移方向收缩的状态，与移动构件12分离开，向X-方向驱动位移。在该时刻，压电构件20C与移动构件12分离开，因此移动构件12不被压电构件20C驱动位移。
[时间：t3]
压电构件20A：A相驱动信号为正值并进一步向增加的方向变化。B相驱动电压为0V。
压电构件20B：A相驱动信号从正值向负值变化。B相驱动电压为-V2。
压电构件20C：A相驱动信号为负值，但向增加的方向变化。B相驱动电压为0V。
即，在时间t3，如图6(b)所示，压电构件20A和压电构件20C处于在离合位移方向上不收缩的状态，与移动构件12压接，驱动移动构件12向X+方向位移。压电构件20B为在离合位移方向收缩的状态，与移动构件12分离开，在X-方向驱动位移。在该时刻，压电构件20B和移动构件12分离开，因此移动构件12不被压电构件B驱动位移。
[时间：t5]
压电构件20A：A相驱动信号从正值向负值变化，B相驱动电压为-V2。
压电构件20B：A相驱动信号为负值，但向增加的方向变化。B相驱动电压为0V。
压电构件20C：A相驱动信号为正值，并向进一步增加的方向变化。B相驱动电压为0V。
在时间t5，如图6(c)所示，压电构件20A处于离合位移中收缩的状态而与移动构件12分离开，向X-方向驱动位移。在该时刻，压电构件20A和移动构件12分离开，因此移动构件12不被压电构件20A驱动位移。
压电构件20B和压电构件20C处于在离合位移方向不收缩的状态而与移动构件12压接，驱动移动构件12向X+方向位移。
[时间：t7]
与上述的[时间：t1]同样。
通过反复以上说明的步骤，各压电构件20A、20B、20C按顺序与移动构件12压接并向X轴+方向进行移动驱动。由此，能够驱动移动构件12连续向X轴+方向移动。
另外，上述的控制结构是驱动移动构件12向X轴+方向移动的结构，但可以通过使A相驱动信号正负反转，而驱动移动构件12向X轴-方向移动。
以上，本实施方式具有以下的效果。
(1)由于具有3组压电构件20A、20B、20C，依次与移动构件12压接并且其压接期间重合，因此不存在移动构件12的高度变化。从而，抑制移动构件12的振动，可进行顺畅的传递，提高了传递驱动力、驱动效率，可进行更高转速的驱动。
(2)离合用压电元件部22进行对移动构件12的压接，驱动用压电元件部21进行移动构件12的移动操作。就是说，对移动构件12的压接及移动驱动完全分离，可独立地驱动控制。因此，控制的自由度高，可构成为高驱动精度。
(3)此外，由于对移动构件12的压接及移动驱动完全分离、可独立地驱动控制，因此在压电构件20与移动构件12之间不会产生不需要的相对位移(滑蹭)。结果，可抑制由于滑蹭引起的磨损。
(第二实施方式)
接着，参照图7～图10说明本发明的第二实施方式。
图7是概念性表示本发明的第二实施方式的压电促动器10的结构的图。图8是压电促动器10的压电构件120的放大图。图9是说明振动发生的机理的图。图10是驱动控制压电促动器1的驱动控制装置130的结构框图。
图中，对于具有与上述第一实施方式相同功能的结构要素标注同一标记，省略说明。
压电促动器10与上述第一实施方式的压电促动器1(参照图1)的压电构件120(120A、120B、120C)的结构不同。
如图8所示，压电构件120是将由2片压电元件121A、121B构成的驱动用压电元件部121、由2片压电元件122A、122B构成的离合用压电元件部122、粘贴于最上面的摩擦件123、检测用压电元件部124层叠而构成。
驱动用压电元件部121及摩擦件123的结构与上述第一实施方式的驱动用压电元件部21及摩擦件23(参照图2)相同。即，驱动用压电元件部121以压电元件121A、121B之间夹着A相输入电极121C而极化方向相反的方式层叠。省略关于其他详细构造的说明。
离合用压电元件部122的基本结构与上述第一实施方式的离合用压电元件部22(参照图2)相同，但B相输入电极122C的结构不同。即，配置在压电元件122A、122B之间的B相输入电极122C在驱动移动构件12移动的方向(X轴方向)的大致中央，呈绝缘状态地被分割成第一输入电极122Ca和第二输入电极122Cb。可对第一输入电极122Ca和第二输入电极122Cb独立施加驱动信号。
检测用压电元件部124配置在离合用压电元件部122与基座构件11之间。在检测用压电元件部124与离合用压电元件部122之间配置有GND电极，在检测用压电元件部124与基座构件11之间配置有检测用电极124B。
检测用压电元件部124与构成离合用压电元件部122的压电元件22A、22B同样，由在厚度方向(Y轴方向)被施加极化处理的压电元件124A构成。检测用压电元件部124(压电元件124A)由于在Y轴方向上的伸长位移而产生正电压，由于收缩位移而产生负电压。(d33的压电效应)
检测用电极124B在该压电促动器10的移动构件12的移动驱动方向(X轴方向)的大致中央，呈绝缘状态地被分割为第一检测用电极124Ba和第二检测用电极124Bb。由此，可从第一检测用电极124Ba和第二检测用电极124Bb独立地取出检测信号。
如上所述构成的压电构件120利用来自检测用电极124(第一检测用电极124Ba及第二检测用电极124Bb)的检测输出，能够检测到在驱动压电构件120的移动构件12移动的方向(X轴方向)上的倾斜。而且，通过对离合用压电元件部122的输入电极122C(第一输入电极122Ca或第二输入电极122Cb)输入独立的驱动信号，能够以在X轴方向倾斜的方式驱动(倾斜驱动)。
由此，压电构件120可被控制成抑制由于受到移动构件12的驱动力的反作用力而在压电促动器10产生摆动振动。
即，如图9所示，若利用上述第一实施方式那样的控制驱动压电促动器10(压电构件120)，则由于下述的机理，可能发生振动。
如图9(a)所示，在离合用压电元件部122在离合位移方向未收缩的状态(摩擦件123与移动构件12压接的状态)下，利用驱动用压电元件部121的驱动位移，驱动移动构件12移动。然后，如图9(b)所示，当到达移动驱动的终端(移动驱动行程的后端附近)时，如图9(c)所示，离合用压电元件部122收缩。通过该收缩，摩擦件23对移动构件12的压接被解除，在该状态下驱动用压电元件部121向X-方向移动。
在此，在离合用压电元件部122成为收缩状态时，如图9(c)所示，压电构件120(摩擦件123)保持与移动构件12平行的状态，以前后左右均匀的姿势离开移动构件12(被驱动面12A)是理想的。
但是，在压电构件120从移动构件12离开的瞬间，压电构件20受到移动构件12的反作用力，如图9(d)所示，在上表面(压电构件120的上表面)产生倾斜。因此，压电构件120在图中左右振动，如图9(e)所示，压电构件120的上表面角部与移动构件12的下表面(被驱动面12A)冲撞接触，这诱发移动构件12的异常振动，招致产生异常声音、驱动力降低的现象。
在第二实施方式的压电构件120中，根据第一检测用电极124Ba及第二检测用电极124Bb的检测输出检测到X轴方向的倾斜，将基于该检测信号的驱动信号输入到离合用压电元件部122的第一输入电极122Ca或第二输入电极122Cb，从而能够纠正压电构件120的倾斜而抑制压电促动器10的摆动振动。
例如，在压电构件120变形为如图9(d)所示的姿势时，从图8中左侧(X轴方向-侧)的第一检测用电极124Ba输出正的电压信号，从图8中右侧(X轴方向+侧)的第二检测用电极124Bb输出负的电压信号。由此，可知，产生压电构件120的图8中左侧(X轴方向-侧)伸长(向Y轴方向+侧位移)、图8中右侧(X轴方向+侧)收缩(向Y轴方向-侧位移)的变形。
因此，根据该检测结果，对离合用压电元件部122的第一输入电极122Ca或第二输入电极122Cb施加使压电元件122A向与压电构件120的变形方向相反方向位移的控制信号。即，对离合用压电元件部122的第一输入电极122Ca施加负的控制信号，对第二输入电极122Cb施加正的控制信号。由此，能够使压电构件120的摆动振动抵消而得以抑制。
如图10所示，如上所述构成的3组压电构件120A、120B、120C由驱动控制装置130驱动控制。驱动控制装置130的结构与上述第一实施方式同样，省略其说明。在本第二实施方式中，除了第一实施方式的结构之外，还分别包括用于控制各压电构件120A、120B、120C的振动的振动检测部35(35A、35B、35C)、衰减信号发生部36(36A、36B、36C)。
振动检测部35根据来自压电构件120的检测用压电元件部124的检测用电极124B(第一检测用电极124Ba及第二检测用电极124Bb)的检测输出而检测振动，将其振动信息输入到衰减信号发生部36。
衰减信号发生部36基于从振动检测部35输入的振动信息，产生抵消该振动的驱动信号，并将该驱动信号输入到离合用压电元件部122的输入电极122(第一输入电极122Ca及第二输入电极122Cb)。
接着，参照图11及图12说明第二实施方式的压电构件120的振动抑制作用。图11是说明压电构件120的振动抑制工作的驱动信号的时序图。图中“检测相”表示来自检测用压电元件部124的检测用电极124B(第一检测用电极124Ba又は第二检测用电极124Bb)的检测输出。“衰减信号”是输入到离合用压电元件部122的第一输入电极122Ca或第二输入电极122Cb的振动抑制驱动信号。图12是概念性表示在图11的特定时刻(tX)处的压电构件120的状态的图。
由于通常的驱动控制与上述第一实施方式同样，因此省略说明，作为一般的压电构件120仅说明振动控制。这样的振动控制是对3组压电构件120A、120B、120C分别独立进行的。
[时间：t1]
A相驱动信号向正向变化。B相驱动电压为0V。
如图11(a)所示，压电构件120为在离合位移方向不收缩的状态，与移动构件12压接，是驱动移动构件12向X+方向位移的移动驱动行程的始端的状态。
[时间：t3]
A相驱动信号向正向变化。B相驱动电压为0V。
如图11(b)所示，压电构件120为在离合位移方向不收缩状态，与移动构件12压接，是接近驱动移动构件12向X+方向位移的移动驱动行程的终端的状态。
[时间：t4]
A相驱动信号成为正侧的波峰。B相驱动电压是刚成为-V2之后。
如图11(c)所示，压电构件120成为从移动构件12分离开的状态，但产生对移动构件12施加驱动力的反作用力，受到与驱动方向相反的方向的力，压电促动器10发生摆动振动。检测相检测该振动状态，为了抑制所检测到的该振动，将衰减信号施加于离合用压电元件部122。
[时间：t5]
A相驱动信号向负向变化。B相驱动电压为-V2。
如图11(d)所示，压电促动器10的摆动振动被抑制，压电构件120以无振动的状态离开移动构件12。
以上，根据第二实施方式，能够降低尤其在高负荷驱动时发生的压电促动器的摆动振动，可提高传递驱动力、驱动效率，实现高旋转的驱动。
(第三实施方式)
接着，参照图13及图14说明本发明的第三实施方式。第三实施方式的压电促动器200与第一实施方式的压电促动器1同样地具有多个压电构件220，各个压电构件220的结构也与第一实施方式同样，包括驱动用压电元件部221和离合用压电元件部222。第一实施方式与第三实施方式的不同点在于，在第三实施方式中压电构件220配置成圆环状，配置在透镜镜筒的内部。
图13是具有压电促动器200的透镜镜筒201的概略剖面图。透镜镜筒201是可装卸于照相机机身205的交换透镜。图14是将透镜镜筒201的光轴C方向的被摄体侧作为图中上方表示的压电促动器200的概略图。在图14中，为了简单说明构造，省略压电促动器200的移动构件212，将基座构件211表示为圆环状。
如图13所示，透镜镜筒201具有配置在透镜镜筒201的最外周侧并且在透镜镜筒201安装到照相机机身205上时固定于该照相机机身205上的固定筒210。在固定筒210的内周侧安装有压电促动器200。压电促动器200的再内周侧配置有形成有凸轮槽232的凸轮筒230，凸轮筒230的内周侧配置有保持AF透镜240的AF筒250。
压电促动器200是以光轴C为中心配置的圆环形状(圆筒形状)，压电促动器200的基座构件211固定在透镜镜筒201的固定筒210上。
此外，压电促动器200的基座构件211具有圆筒形状的大致中央部向外径侧突出的突出部211A和比圆筒的突出部分靠前端(被摄体侧)的前端部211B、比前端部211B厚的后侧(像侧)的后端部211C。
压电促动器200包括3组压电构件220A、220B、220C。这些压电构件220A、220B、220C配置在基座构件211的突出部211A的被摄体侧的面上。压电构件220A、220B、220C以该顺序重复4次地排列。即，按压电构件220A、220B、220C、220A、220B、220C…的顺序排列的共计12个压电构件配置在基座构件211上。另外，驱动压电构件220的控制驱动装置与第一实施方式的驱动控制装置30同样。
返回图13，移动构件212与压电构件220的摩擦件223加压接触，借助压电构件220的驱动力而旋转。在移动构件212的内径侧与基座构件211的前端部211B之间安装有轴承215。此外，在基座构件211的前端部211B安装有波浪垫圈216，压电促动器200经由轴承215受到由波浪垫圈216产生的加压力。在移动构件212的被摄体侧设有向光轴方向被摄体侧延伸的销217。
在透镜镜筒201的凸轮筒230的光轴方向被摄体侧固定有叉构件231，设于移动构件212的上述销217与该叉构件231卡合。
在对进行AF调整的AF透镜240保持的AF筒250的外周设有移动销251。移动销251与设于凸轮筒230的凸轮槽232卡合。
在本实施方式的透镜镜筒201中，当来自照相机机身205的驱动信号输入到压电促动器200时，与第一实施方式同样，各压电构件220A、220B、220C分别依次与移动构件212接触，反复进行将移动构件212向所希望的旋转方向移动、自移动构件212离开的动作。由此，驱动移动构件212以光轴C为中心旋转。
若移动构件212旋转，则销217也一起旋转，经由叉构件231，凸轮筒230旋转。通过凸轮筒230旋转，AF筒250直进移动，AF透镜240被沿光轴方向驱动，进行AF动作。在凸轮筒230上安装有未图示的编码器，当利用编码器的检测值确认到AF透镜240已到达所希望的位置时，压电促动器200停止。
以上，根据本实施方式，除了具有第一实施方式的效果之外，还能提高透镜镜筒内的透镜的传递驱动力、驱动效率，可实现更高旋转的驱动。
(变形方式)
以上，不限于说明的实施方式，还可进行以下所示的各种变形、变更，这些也在本发明的保护范围内。
(1)在本实施方式中，离合用压电元件部21、121及驱动用压电元件部22、122分别是由2层压电元件(压电元件21A、21B或压电元件22A、22B)构成。但是，这是为了使说明简单而设计的，可以将压电元件层叠4层以上的多层。通过做成更多层结构，能够降低必要的移动量所需电压。
(2)在本实施方式中，以具有3组压电构件20、120、220为例进行了说明。但是，当然也可以是将这3组作为1组而具有许多组的结构。可以是用3组以上的压电构件20、120构成组(反复行程循环)。如此，则可实现更稳定、顺畅的驱动。
(3)在第三实施方式中，说明了具有第一实施方式的压电促动器的圆环型促动器，但不限于此，也可以是具有第二实施方式的压电促动器的圆环型促动器。
另外，实施方式及变形方式可以适当组合使用，省略其详细说明。本发明不受以上说明的实施方式限制。
附图标记的说明
1、10、200：压电促动器，11、211：基座构件，212：移动构件，12A：被驱动面，20(20A、20B、20C)，120(120A、120B、120C)，220(220A、220B、220C)：压电构件，21、121：驱动用压电元件部，22、122：离合用压电元件部，30、130：控制部，122Ca：第一输入电极，122Cb：第二输入电极，124：检测用压电元件部，124A：压电元件，124B：检测用电极。
Claims (10)
1.一种压电促动器，其特征在于，包括：
多个压电构件，其具有能够向第一方向位移且在所述第一方向被极化的第一压电元件及能够向与上述第一方向交叉的第二方向位移且在所述第二方向被极化的第二压电元件，该多个压电构件被分成多个组；
相对移动构件，其具有与上述压电构件接触的接触面，相对于上述压电构件向上述第一方向相对移动；
驱动部，其在上述多个组中的1组的上述压电构件成为与上述接触面接触的状态时，驱动上述1组的上述压电构件的上述第一压电元件，从而使上述相对移动构件向上述第一方向相对移动，在驱动上述1组的上述压电构件的上述第一压电元件时，通过驱动上述多个组中的其他组的上述压电构件的上述第二压电元件，而使上述其他组的上述压电构件成为与上述接触面分离开的状态，
上述驱动部发出控制上述第一压电元件向上述第一方向的位移的第一驱动信号、和控制上述第二压电元件向上述第二方向的位移并具有与该第一驱动信号不同的波形的第二驱动信号。
2.一种压电促动器，其特征在于，包括：
基座构件，其具有圆环状部分；
多个压电构件，其具有能够向第一方向位移且在所述第一方向被极化的第一压电元件及能够向与上述第一方向交叉的第二方向位移且在所述第二方向被极化的第二压电元件，在上述基座构件的上述圆环状部分沿该圆环状部分的周向，该多个压电构件以上述第一方向成为上述周向的切线方向的方式配置，并且该多个压电构件被分成多个组；
相对移动构件，其具有与上述压电构件接触的接触面，相对于上述压电构件向上述第一方向相对移动；
驱动部，其在上述多个组中的预定组的上述压电构件成为与上述接触面接触的状态时，驱动上述预定组的上述压电构件的上述第一压电元件，从而使上述相对移动构件向上述第一方向相对移动，在驱动上述预定组的上述压电构件的上述第一压电元件时，通过驱动除上述预定组以外的组的上述压电构件的上述第二压电元件，而使除上述预定组以外的组的上述压电构件成为与上述接触面分离开的状态，
上述驱动部发出控制上述第一压电元件向上述第一方向的位移的第一驱动信号、和控制上述第二压电元件向上述第二方向的位移并具有与该第一驱动信号不同的波形的第二驱动信号。
3.根据权利要求1或2所述的压电促动器，其特征在于，
上述第一驱动信号是三角波信号，上述第二驱动信号是矩形波信号。
4.根据权利要求1或2所述的压电促动器，其特征在于，
上述多个组是3个以上的组。
5.根据权利要求1或2所述的压电促动器，其特征在于，
包括保持上述压电构件的基座构件，
在该基座构件与上述压电构件之间还包括能够向上述第二方向位移、且具有沿上述第一方向配置的第一部分和第二部分的第三压电元件。
6.根据权利要求5所述的压电促动器，其特征在于，
上述驱动部在通过使上述第一压电元件向上述第一方向位移从而使上述相对移动构件向上述第一方向移动后、通过使上述第二压电元件向上述第二方向位移从而使上述相对移动构件与上述压电构件相分离时，为了抵消因施加于上述压电构件的冲击而产生的上述压电构件的振动，而对上述第三压电元件的上述第一部分和上述第二部分施加波形不同的电压信号。
7.根据权利要求5所述的压电促动器，其特征在于，
在上述基座构件与上述第三压电元件之间具有检测在上述第一部分与上述第二部分产生的电压的检测部，
上述驱动部在通过使上述第一压电元件向上述第一方向位移从而使上述相对移动构件向上述第一方向移动后、通过使上述第二压电元件向上述第二方向位移从而使上述相对移动构件与上述压电构件相分离时，对上述第三压电元件的上述第一部分和上述第二部分分别施加用于抵消由上述检测部检测的电压的电压信号。
8.根据权利要求1或2所述的压电促动器，其特征在于，
上述第一压电元件配置在比上述第二压电元件更靠相对移动构件侧的位置。
9.一种透镜镜筒，具有权利要求1或2所述的压电促动器。
10.一种照相机，具有权利要求1或2所述的压电促动器。
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