CN105379100A - 驱动设备及具有该驱动设备的透镜驱动设备 - Google Patents

Abstract

一种驱动设备，其具有：振动板；振子，其具有激发振动板的振动的压电元件、第一接触部和第二接触部；以及摩擦构件，其与接触部接触。振子与摩擦构件能够相对于彼此相对移动，接触部设置在间隔有伴随着激发而在振子的第一方向上产生的振动的奇数条波腹线的位置处，并且设置在间隔有伴随着激发而在振子的第二方向上产生的振动的奇数条波节线的位置处。

Description

驱动设备及具有该驱动设备的透镜驱动设备

技术领域

本发明涉及作为驱动设备的具有构成板状振子的弹性体的线性驱动超声波马达。特别地，本发明涉及使用该超声波马达的透镜驱动设备。

背景技术

迄今为止，关于作为驱动设备的线性驱动超声波已经作出了各种发明，例如，专利文献1和专利文献2公开了超声波马达。

专利文献1说明了如下示例：在该示例中，将具有大致相同的固有频率的两个不同类型的弯曲振动的振幅引至驱动用突起的末端。

专利文献2为对专利文献1的发明的改进，并且说明了如下示例：在该示例中，通过具有简单构造的压电元件来进行驱动。

将参照图8A至图8E说明现有技术的超声波马达中使用的振子。图8A至图8E示出了专利文献2的超声波马达中使用的振子的构造。图8A是平面图，图8B是图8A的主视图，图8C是图8A的左视图，图8D是图8A的右视图，图8E是沿着图8B的线8E-8E截取的截面图。

振子具有：振动板101，其具有矩形形状；以及保持部101a和101b，其均设置于振动板101的短边，用于保持于保持构件(未图示出)。振子还具有：两个突起103a和103b，其均与振动板101连结；以及压电元件102，其与振动板101的突起103a和103b所连结的表面的背面连结。压电元件102被极化成A相102a和B相102b这两个相。

突起103a连结在由压电元件102激发并且在沿着振动板101的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波腹X3处。突起103a还连结在由压电元件102激发并且在沿着振动板101的长边的方向上产生的弯曲振动的二次固有振动模式的一个波节Y3处。突起103b连结在沿着压电元件102的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波腹X3处。突起103b还连结在沿着长边的方向上产生的弯曲振动的二次固有振动模式的另一波节Y4处。两个突起103a和103b在与连结于振动板101的表面相反的表面与固定于固定框(未图示出)的摩擦构件201接触。在上述构造中，在从-90°至+90°的范围内改变相位差的情况下，通过供电部件(未图示出)向压电元件102的A相102a和B相102b施加交流电压。由此产生了超声波振动，并且产生了用于使振子与摩擦构件201相对移动的驱动力。

随后，将参照图9和图10来说明当向压电元件102的A相102a和B相102b施加具有相位差的交流电压时振子的模式。

图9模拟且示出了在使压电元件102的B相102b的相位相对于A相102a延迟大约+90°的情况下施加交流电压时振子的模式。省略了压电元件102以及保持部101a和101b。图9的(a)示出了向压电元件102的A相102a和B相102b施加的交流电压的改变，在图9的(a)中，纵轴代表电压，横轴代表时间。向A相施加电压V5，向B相施加电压V6。图9的(b)是振子的主视图，图9的(c)是在振子的左突起103a的连结位置处的振子的左视图，图9的(d)是在振子的右突起103b的连结位置处的振子的右视图。在图9的(b)至图9的(d)中，用实线表示振子在图9的(a)的时刻T9至时刻T12的振动状态的改变。为便于比较，用虚线表示振子在除了由实线表示的时刻以外的时刻的状态。

图10模拟且示出了在压电元件102的A相102a与B相102b之间施加基本上不存在相位差的交流电压时振子的模式。省略了压电元件102以及保持部101a和101b。图10的(a)示出了向压电元件102的A相102a和B相102b施加的交流电压的改变，在图10的(a)中，纵轴代表电压，横轴代表时间。向A相施加电压V7，向B相施加电压V8。图10的(b)是振子的主视图，图10的(c)是在振子的左突起103a的连结位置处的振子的左视图，图10的(d)是位于振子的右突起103b的连结位置处的振子的右视图。在图10的(b)至图10的(d)中，用实线来表示振子在图10的(a)的时刻T13至时刻T16的振动状态的改变。为便于比较，用虚线表示振子在除了由实线代表的时刻以外的时刻的状态。

如在图9中，在使压电元件102的B相102b的相位相对于A相102a延迟大约+90°的情况下施加交流电压时，如在图9的(a)中，在时刻T10和时刻T12，向A相102a和B相102b施加了具有相同幅度的相同符号的电压。此时，如在图9的(c)和图9的(d)中，A相102a和B相102b在相同的平面内沿相同方向最大程度地伸缩。在沿着振动板101的短边的方向上产生的一次弯曲振动的振幅为最大(P5)。因此，如在图9的(c)和图9的(d)中，该位置为在沿着振动板101的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波腹X3。

如在图9的(a)中，在时刻T9和时刻T11，向压电元件102的A相102a和B相102b施加了具有相同幅度的不同符号的电压。此时，如在图9的(b)中，A相102a和B相102b在相同的平面内沿相反的方向最大程度地伸缩。在沿着振动板101的长边的方向上产生的二次弯曲振动的振幅为最大(P6)。因此，如在图9的(b)中，该位置为在沿着振动板101的长边的方向上产生的弯曲振动的二次固有振动模式的波腹。配置有突起103a的位置为在沿着振动板101的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波节Y3，配置有突起103b的位置为在沿着振动板101的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波节Y4。

结果，由于在突起103a的末端产生了圆形运动R5，在突起103b的末端产生了圆形运动R6，所以振子获得了相对于摩擦构件201沿Xd方向移动的驱动力。当在使A相102a的相位相对于B相102b延迟大约+90°的情况下施加交流电压时，由于产生了沿与圆形运动R5方向相反的圆形运动，所以振子获得了相对于摩擦构件201沿与Xd方向相反的方向移动的驱动力。

如在图10中，当在压电元件的A相与B相之间施加基本上不存在相位差的交流电压时，如在图10的(a)中，在时刻T14和时刻T16，向压电元件102的A相102a和B相102b施加了具有相同幅度的相同符号的电压。此时，如在图10的(c)和图10的(d)中，A相102a和B相102b在相同的平面内沿相同的方向最大程度地伸缩。在沿着振动板101的短边的方向上产生的一次弯曲振动的振幅为最大(P7)。因此，如在图10的(c)和图10的(d)中，该位置为在沿着振动板101的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波腹X3。

如在图10的(a)中，与在使压电元件102的B相102b的相位相对于A相102a延迟大约+90°的状态下施加交流电压的情况(图9)相比，在时刻T13和时刻T15，在A相102a与B相102b之间施加不同符号的电压的时间是非常短的。因此，如在图10的(b)中，与在使B相102b的相位相对于A相102a延迟大约+90°的状态下施加交流电压的情况相比，在沿着振动板101的长边的方向上产生的二次弯曲振动小(P8)。因此，如在图10的(b)中，该位置为在沿着振动板101的长边的方向上产生的弯曲振动的二次固有振动模式的波腹。配置有突起103a的位置为在沿着振动板101的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波节Y3，配置有突起103b的位置为在沿着振动板101的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波节Y4。

结果，由于在突起103a的末端产生了长椭圆形运动R7，在突起103b的末端产生了长椭圆形运动R8，所以振子能够获得相对于摩擦构件201沿Xd方向低速移动的驱动力。与圆形运动R5相同，能够获得用于沿相反方向移动的驱动力。

以这种方式，现有技术中的超声波马达控制了向压电元件102的A相102a和B相102b施加的交流电压的相位差，由此以与宽的速度范围对应的方式改变了突起末端的运动的椭圆比。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-311765号公报

专利文献2：日本特开2012-16107号公报

发明内容

发明要解决的问题

近些年，对安装有超声波马达的电子设备的小型化、特别是透镜驱动设备的小型化存在日益增长的需求。在专利文献1和专利文献2的超声波马达中实现了小型化，但是存在限制。

将参照图11A、图11B和图12A至图12C来说明使用现有技术中的超声波马达的驱动设备。

图11A和图11B是使用具有如图8A至图8E所示的专利文献2的振子的超声波马达的线性驱动设备的示意图。图11A是当从超声波马达中的振子与摩擦构件相对移动的方向观察时的图，图11B是沿着图11A的线11B-11B截取的截面图。

图12A至图12C是安装有线性驱动设备的透镜驱动设备的示意图，该线性驱动设备使用了具有专利文献2的振子的超声波马达。图12A是当从透镜驱动设备的光轴方向观察透镜设备时的主视图，图12B是当透镜驱动设备的光轴方向上的全长长时该透镜驱动设备内侧的内部视图。图12C是当透镜驱动设备的光轴方向上的全长短时该透镜驱动设备内侧的内部视图。

线性驱动设备200具有振子、摩擦构件201、辊202、辊支撑轴202a以及作为保持构件的框体203。线性驱动设备200还具有：辊支撑部203a，其由框体203保持；加压弹簧204；保持销205，其由框体203保持；以及驱动传递构件206，其固定于框体203。

透镜驱动设备具有线性驱动设备200、外框301、透镜302、保持透镜302的透镜保持件303以及导杆304和305。在图12B和图12C中，为了使振动板101相对于透镜驱动设备的尺寸的位置关系清楚，在线性驱动设备200中，省略了除了振动板101以及突起103a和103b以外的部件。

在线性驱动设备200中，保持销205嵌入振动板的保持部101a和101b的孔中，并且振子由框体203支撑。辊202通过由辊支撑部203a支撑的辊支撑轴202a由框体203支撑。辊202的滑动面与固定于透镜驱动设备的外框301的摩擦构件201接触。加压弹簧204具有与振子的压电元件102接触的下端以及与框体203接触的上端，并且被夹在压电元件102与框体203之间，以对压电元件102和框体203提供加压力。振子在加压弹簧204的中央轴线方向上能够自由运动，从而使突起103a和103b与摩擦构件201的与辊接触面相反的表面接触。因此，突起103a和103b通过加压弹簧204的加压力而与摩擦构件201压接。利用分别在突起103a和103b中产生的圆形运动(或椭圆形运动)Rb和Rc，振子获得了相对于摩擦构件201沿Xe方向移动的驱动力。如上所述，能够改变向压电元件102的A相102a和B相102b施加的交流电压的相位差。这样，产生了分别与圆形运动Rb和Rc的方向相反的圆形运动，并且振子会获得相对于摩擦构件201沿与Xe方向相反的方向移动的驱动力。

在透镜驱动设备中，导杆304和305以及摩擦构件201均具有固定于外框301的两端，以沿透镜驱动设备的光轴方向延伸。透镜保持件303与线性驱动设备200的驱动传递构件206连接。透镜保持件303由导杆304和305支撑和引导，并且能够沿透镜设备的光轴方向Xf移动。线性驱动设备200根据来自控制单元(未图示出)的移动指令而移动相当大的距离，由此使透镜保持件303移动。图12B中的振子的振动板101在如下范围内移动：在透镜保持件303的一个可动端K与另一可动端L之间的透镜保持件移动距离L4与作为振动板101的移动方向上的长度的振动板长度L5之积的范围内。因此，为了实现整个设备的小型化，减小振动板长度L5是必不可少的。当透镜保持件移动距离L4远大于振动板长度L5时，与减小透镜保持件移动距离L4相比，减小振动板长度L5几乎不会使整个设备小型化。同时，在图12C的进一步小型化的透镜驱动设备中，振动板长度L5可以比透镜保持件303的一个可动端M与另一可动端N之间的透镜保持件移动距离L4长。在这种情况下，特别地，减小振动板101的振动板长度L5变成使整个设备小型化的主要问题。然而，减小振动板长度L5具有以下问题。

在专利文献2的超声波马达中，振动板101具有作为长边方向上的长度的振动板长度L5，振子能够相对于摩擦构件201在该长边方向上相对移动。为此，如果仅减小振动板长度L5，则存在如下问题：会同时减小弯曲振动的振幅，并且会降低驱动力或不能获得驱动力。因此，在专利文献2的超声波马达中，对减小振动板长度L5存在限制。

如专利文献1所述，如果使用具有复杂极化结构的压电元件，则即使减小振动板长度L5，也能够维持驱动力。同时，存在如下问题：会增加压电元件的成本，会使供电部件复杂化，并且会增加能耗等。

用于解决问题的方案

本发明的驱动设备包括：振动板；振子，其具有压电元件、第一接触部和第二接触部，所述压电元件激发所述振动板的振动；以及摩擦构件，其与所述第一接触部和所述第二接触部接触。所述振子与所述摩擦构件能够相对于彼此相对移动，并且所述第一接触部和所述第二接触部设置在间隔有伴随着激发而在所述振子的第一方向上产生的振动的奇数条波腹线的位置处，并且设置在间隔有伴随着激发而在所述振子的第二方向上产生的振动的奇数条波节线的位置处。

发明的效果

利用上述手段，本发明的驱动设备能够利用简单构造的压电元件实现振子在相对于摩擦构件移动的方向上的小型化，并且能够提供使用该超声波马达的小的透镜驱动设备。

通过参照附图对以下示例性实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1A是示出根据本发明实施方式1的超声波马达的振子的构造的平面图。

图1B是示出图1A的超声波马达的振子的构造的主视图。

图1C是图1A的超声波马达的振子的构造的左视图。

图1D是图1A的超声波马达的振子的构造的右视图。

图1E是图1A的超声波马达的振子的构造的局部截面图。

图2是示出根据本发明实施方式1的振子中的超声波马达速度控制的模式的图。

图3是示出根据本发明实施方式1的振子中的超声波马达速度控制的另一模式的图。

图4A是示出使用具有根据本发明实施方式1的振子的超声波马达的线性驱动设备的构造的图。

图4B是图4A的线性驱动设备的构造的局部截面图。

图5A是使用图4A的线性驱动设备的透镜驱动设备的构造的主视图。

图5B是示出当光轴方向上的全长长时使用图4A的线性驱动设备的透镜驱动设备的构造的内部视图。

图5C是示出当光轴方向上的全长短时使用图4A的线性驱动设备的透镜驱动设备的构造的内部视图。

图6A是示出根据本发明实施方式2的超声波马达的振子的构造的平面图。

图6B是示出图6A的超声波马达的振子的构造的主视图。

图6C是示出图6A的超声波马达的振子的构造的左视图。

图6D是示出图6A的超声波马达的振子的构造的右视图。

图6E是示出图6A的超声波马达的振子的构造的局部截面图。

图7A是示出根据本发明实施方式3的超声波马达的振子的构造的平面图。

图7B是示出图7A的超声波马达的振子的构造的主视图。

图7C是示出图7A的超声波马达的振子的构造的左视图。

图7D是示出图7A的超声波马达的振子的构造的右视图。

图7E是示出图7A的超声波马达的振子的构造的局部截面图。

图8A是示出现有技术中的超声波马达的振子的构造的平面图。

图8B是示出图8A的超声波马达的振子的构造的主视图。

图8C是示出图8A的超声波马达的振子的构造的左视图。

图8D是示出图8A的超声波马达的振子的构造的右视图。

图8E是示出图8A的超声波马达的振子的构造的局部截面图。

图9是示出具有现有技术中的振子的超声波马达的速度控制的模式的图。

图10是示出具有现有技术中的振子的超声波马达的速度控制的另一模式的图。

图11A是示出使用具有现有技术中的振子的超声波马达的线性驱动设备的构造的图。

图11B是示出图11A的线性驱动设备的构造的局部截面图。

图12A是示出使用现有技术中的线性驱动设备的透镜驱动设备的构造的图。

图12B是示出当光轴方向上的全长长时使用现有技术中的线性驱动设备的透镜驱动设备的构造的图。

图12C是示出当光轴方向上的全长短时使用现有技术中的线性驱动设备的透镜驱动设备的构造的图。

具体实施方式

现在将根据附图来详细说明本发明的优选实施方式。

[实施方式1]

以下，将说明用于实施本发明的实施方式1。在附图中，用相同的附图标记来代表相同的构件。

将参照图1A至图1E来说明根据本发明实施方式1的作为驱动设备的超声波马达中使用的振子。图1A至图1E示出了根据实施方式1的超声波马达的振子的构造。图1A为平面图，图1B是图1A的主视图，图1C是图1A的左视图，图1D是图1A的右视图，图1E为沿着图1B的线1E-1E截取的截面图。

本实施方式的超声波马达包括振子、作为接触部的突起3a和3b以及与突起3a和3b接触的摩擦构件21。

振子具有振动板1和安装于振动板1的压电元件2。振动板1为具有包括长边和短边的多边形形状(代表性地为矩形形状)的板材。压电元件2被极化成A相2a和B相2b这两个相，并且产生高频振动。振子具有位于振动板1的短边上的保持部1a和1b，并且保持于例如保持构件。

突起3a和3b形成且布置于振动板1的安装压电元件2的表面的背面。突起3a和3b为凸状部，并且在与连接于振动板1的表面相反的表面与摩擦构件21接触。摩擦构件21固定于不可动的固定框(未图示出)，并且振子沿着固定了的摩擦构件21相对移动。突起3a和3b可以与振动板1形成为一体，例如以与附图对应的方式形成为一体。

突起3a配置在由压电元件2激发并且在沿着振动板1的短边的方向(第一方向)上产生的弯曲振动的一次固有振动模式(primarynaturalvibrationmode)的共振频率的一个波节(波节线)X2处。作为第一接触部的突起3a还配置在由压电元件2激发并且在沿着振动板1的与沿着振动板1的短边的方向正交的长边的方向(第二方向)上产生的弯曲振动的二次固有振动模式(secondnaturalvibrationmode)的共振频率的一个波腹(波腹线)Y1处。作为第二接触部的突起3b配置在沿着振动板1的短边的方向产生的弯曲振动的一次固有振动模式的共振频率的另一波节(波节线)X1处。突起3b还配置在沿着振动板1的长边的方向产生的弯曲振动的二次固有振动模式的共振频率的另一波腹(波腹线)Y2处。即，接触部3a和3b设置在间隔有随着压电元件2的激发而在振动板1的短边产生的振动的奇数条波腹线的位置处，并且接触部3a和3b设置在间隔有随着压电元件2的激发而在沿着振动板1的长边的方向上产生的振动的奇数条波节线的位置处。接触部3a和3b设置在间隔有沿着振动板1的短边的方向上产生的一次弯曲振动的波腹线的相反位置处，并且接触部3a和3b在沿着振动板1的长边的方向上设置在除了在沿着振动板1的长边的方向上产生的二次弯曲振动的波节线以外的不同位置处。在将相位差从+90°改变至+270°的情况下，通过供电部件(未图示出)来向压电元件2的A相2a和B相2b施加交流电压，由此产生超声波振动。一次固有振动模式的共振频率与二次固有振动模式的共振频率可以彼此一致或彼此邻近。在一次固有振动模式的共振频率与二次固有振动模式的共振频率之间可以不存在其它振动模式的共振频率。

在该示例中，已经说明了如下示例：接触部3a和3b位于间隔有沿着振动板1的短边的方向上产生的一次弯曲振动的一条(奇数条)波腹线的位置处。然而，还考虑例如如下情况：接触部3a和3b位于间隔有二次弯曲振动的两条波腹线中的一条(奇数条)波腹线的位置处的情况，以及接触部3a和3b位于间隔有三次弯曲振动的三条波腹线中的一条(奇数条)波腹线或者三条(奇数条)波腹线的位置处等的情况。

在该示例中，已经说明了如下示例：接触部3a和3b位于间隔有一条(奇数条)中央波节线的位置处，该中央波节线为在沿着振动板1的长边的方向上产生的二次弯曲振动的三条波节线中的中央波节线。然而，还考虑例如如下情况：接触部3a和3b位于间隔有二次弯曲振动的三条波节线中的除了中央波节线以外的一条(奇数条)波节线的位置处或者位于间隔有三条(奇数条)波节线的位置处的情况，以及接触部3a和3b位于间隔有三次弯曲振动的四条波节线中的一条(奇数条)波节线或者三条(奇数条)波节线的位置处等的情况。

以下，将参照图2和图3来说明当向压电元件2的A相2a和B相2b施加具有相位差的交流电压时的振子模式。

图2模拟示出了振子的当在压电元件2的B相2b的相位相对于A相2a延迟大约+90°的情况下施加交流电压时的模式。图2的(a)示出了向压电元件2的A相2a和B相2b施加的交流电压的变化，在图2的(a)中，纵轴代表电压，横轴代表时间。向A相2a施加电压V1，向B相2b施加电压V2。图2的(b)是图1A的振子的主视图，图2的(c)是位于振子上的左突起3a的形成位置处的振子的左视图，图2的(d)是位于振子上的右突起3b的形成位置处的振子的右视图。在图2的(b)至(d)中，通过实线来表示振子在图2的(a)的时刻T1至时刻T4处的振动状态的变化。在图2的(b)至(d)中，省略了振子的压电元件2以及保持部1a和1b，并且为了比较，用虚线表示振子在除了由实线代表的时刻以外的状态。

图3模拟示出了振子的当在振子的压电元件2的B相2b的相位相对于A相2a延迟大约+180°的情况下施加交流电压时的模式。图3的(a)示出了向压电元件2的A相2a和B相2b施加的交流电压的变化，在图3的(a)中，纵轴代表电压，横轴代表时间。向A相2a施加电压V3，向B相2b施加电压V4。图3的(b)是图1A的振子的主视图，图3的(c)是位于振子的左突起3a的形成位置处的振子的左视图，图3的(d)是位于振子上的右突起3b的形成位置处的振子的右视图。在图3的(b)至(d)中，通过实线来表示振子在图3的(a)的时刻T5至时刻T8处的振动状态的变化。在图3的(b)至(d)中，省略了振子的压电元件2以及保持部1a和1b，并且用虚线表示振子在除了由实线代表的时刻以外的状态。

如在图2中，当在压电元件2的B相2b的相位相对于A相2a延迟大约+90°的情况下施加交流电压时，如在图2的(a)中，在时刻T2和时刻T4处，向A相2a和B相2b施加了具有相同幅度的相同符号的电压。此时，如在图2的(c)和(d)中，A相2a和B相2b在相同的平面内沿相同的方向最大程度地伸缩。在沿着振动板1的短边的方向上产生的一次弯曲振动的振幅为最大(P1)。因此，在图2的(c)和(d)中，该位置与在沿着振动板1的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波腹对应。配置有突起3a的位置与在沿着振动板1的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波节X1对应，配置有突起3b的位置与在沿着振动板1的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波节X2对应。

如在图2的(a)中，在时刻T1和T3处，向压电元件2的A相2a和B相2b施加了具有相同幅度的不同符号的电压。此时，如在图2的(b)中，A相2a和B相2b在相同的平面内沿相反的方向最大程度地伸缩。在沿着振动板1的长边的方向上产生的二次弯曲振动的振幅为最大(P2)。因此，如在图2的(b)中，配置有突起3a的位置与在沿着振动板1的长边的方向上产生的弯曲振动的二次固有振动模式的波腹Y1对应，配置有突起3b的位置与在沿着振动板1的长边的方向上产生的弯曲振动的二次固有振动模式的波腹Y2对应。

结果，由于在突起3a的末端产生了圆形运动R1，并且在突起3b的末端产生了圆形运动R2，所以振子会获得相对于摩擦构件21沿Xa方向移动的驱动力。当在B相2b的相位相对于A相2a延迟大约+270°的情况下施加交流电压时，产生了分别与圆形运动R1和R2方向相反的圆形运动。这样，振子获得了相对于摩擦构件21沿与Xa方向相反的方向移动的驱动力。

在本实施方式中，已经说明了摩擦构件21固定于不可动的固定框并且振子沿着摩擦构件21移动的构造。然而，本发明不限于此，还可以作出振子固定于不可动的固定框并且摩擦构件21沿着振子移动的构造。在这种情况下，如果突起3a的末端产生了圆形运动R1并且突起3b的末端产生了圆形运动R2，则摩擦构件21会获得相对于振子沿与Xa方向相反的方向移动的驱动力。如果改变向压电元件2的A相2a和B相2b施加的交流电压的相位差，并且在突起3a和3b的末端产生了分别与圆形运动R1和R2方向相反的圆形运动，则摩擦构件21会获得相对于振子沿Xa方向移动的驱动力。

如在图3中，当在压电元件2的B相2b的相位相对于A相2a延迟大约+180°的情况下施加交流电压时，如在图3的(a)中，在时刻T5和时刻T7处，向压电元件2的A相2a和B相2b施加了具有相同幅度的不同符号的电压。此时，如在图3的(b)中，在沿着振动板1的长边的方向上产生的二次弯曲振动的振幅为最大(P4)。因此，在图3的(b)中，配置有突起3a的位置与在沿着振动板1的长边的方向上产生的弯曲振动的二次固有振动模式的波腹Y1对应，配置有突起3b的位置与在沿着振动板1的长边的方向上产生的弯曲振动的二次固有振动模式的波腹Y2对应。

如在图3的(a)中，与压电元件2的B相2b的相位相对于A相2a延迟大约+90°的情况(图2)相比，在时刻T6和时刻T8处，在压电元件2的A相2a与B相2b之间施加相同符号的电压的时间是非常短的。因此，如在图3的(c)和(d)中，在沿着振动板1的短边的方向上产生的一次弯曲振动的振幅变得非常小(P3)。因此，如在图3的(c)和(d)中，该位置与在沿着振动板1的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波腹对应。配置有突起3a的位置与在沿着振动板1的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波节X1对应，配置有突起3b的位置与在沿着振动板1的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波节X2对应。

结果，在突起3a的末端产生了长椭圆形运动R3，在突起3b的末端产生了圆形运动R4。由于椭圆形运动R3和R4在Xa方向上具有比圆形运动R1和R2短的移动距离，所以振子能够相对于摩擦构件21以低的速度沿Xa方向移动。与圆形移动R1和R2相同，通过改变压电元件2的A相2a与B相2b之间的电压的相位差，可以使椭圆形运动R3和R4反向，在这种情况下，振子获得了相对于摩擦构件21沿与Xa方向相反的方向以低的速度移动的驱动力。

在本实施方式中，已经说明了摩擦构件21固定于不可动的固定框并且振子沿着摩擦构件21移动的构造。然而，本发明不限于此，还可以作出振子固定于不可动的固定框并且摩擦构件21沿着振子移动的构造。在这种情况下，如果在突起3a的末端产生椭圆形运动R3并且在突起103b的末端产生了椭圆形运动R4，则摩擦构件21会获得相对于振子以低的速度沿与Xa方向相反的方向移动的驱动力。如果改变向压电元件2的A相2a和B相2b施加的交流电压的相位差，并且在突起3a和3b的末端产生分别与椭圆形运动R3和R4方向相反的圆形运动，则摩擦构件21会获得相对于振子以低的速度沿Xa方向移动的驱动力。

如上所述，在本实施方式的超声波马达中，利用简单构造的压电元件，能够使振子相对于摩擦构件21在沿着振动板1的短边的方向上移动。

在本实施方式中，突起3a配置在由压电元件2激发并且在沿着振动板1的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的一个波节X2处。突起3a配置在沿着振动板1的长边的方向产生的弯曲振动的二次固有振动模式的一个波腹Y1的位置处。突起3b配置在沿着振动板1的短边的方向产生的弯曲振动的一次固有振动模式的另一波节X1的位置处。突起3b配置在沿着振动板1的长边的方向产生的弯曲振动的二次固有振动模式的另一波腹Y2的位置处。这样，振子相对于摩擦构件21在沿着振动板1的短边的方向上移动。尽管在这些位置会产生最大的驱动力，但是突起的配置不限于此。

突起3a可以配置在比在沿着振动板1的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波腹靠近一个波节X2的位置处。突起3a还可以配置在比沿着振动板1的长边的方向产生的弯曲振动的二次固有振动模式的位于短边侧的波腹Y1附近的一个波节靠近波腹Y1的位置处。突起3b可以配置在比在沿着振动板1的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的波腹靠近另一波节X1的位置处。突起3b可以配置在比沿着振动板1的长边的方向产生的弯曲振动的二次固有振动模式的位于短边侧的波腹Y2附近的另一波节靠近波腹Y2的位置处。尽管驱动力会随着突起3a的配置位置从振动板1的波节X2和波腹Y1偏移、或者随着突起3b的配置位置从振动板1的波节X1和波腹Y2偏移而减小，但是振子仍能够获得相对于摩擦构件21在沿着振动板的短边的方向上移动的驱动力。即，这会变成二次固有振动模式中的“一个波腹的位置”，或者“比位于最靠近一个波腹的短边上的波节靠近一个波腹的位置”。这意味着，突起配置在一次固有振动模式中的“一个波节的位置”处，或者“比波腹靠近一个波节的位置”处。

在本实施方式中，尽管振动板1配置了两个突起3a和3b，但是振动板1可以仅配置突起3a和3b中的一者。当振动板1仅配置突起3a和3b中的一者时，虽然驱动力与配置有两个突起3a和3b的情况相比会减小，但是振子仍能够获得相对于摩擦构件21在沿着振动板的短边的方向上移动的驱动力。

随后，将参照图4A、图4B和图5A至图5C来说明本实施方式的具体示例。

图4A和图4B是使用了具有本实施方式的振子的超声波马达的线性驱动设备20的示意图。图4A是当从超声波马达中的振子相对于摩擦构件21移动的方向观察时的图，图4B是沿着图4A的线4B-4B截取的截面图。

图5A至图5C是透镜驱动设备的示意图，在该透镜驱动设备中，安装有使用具有本实施方式的振子的超声波马达的线性驱动设备20。图5A是当从透镜驱动设备的光轴方向观察透镜设备时的主视图，图5B是当透镜驱动设备的光轴方向上的全长长时该透镜驱动设备内侧的内部视图，图5C是当透镜驱动设备的光轴方向上的全长短时该透镜驱动设备内侧的内部视图。

线性驱动设备20具有本实施方式的振子以及突起3a和3b，该振子具有振动板1和压电元件2。线性驱动设备还具有：摩擦构件21，其固定于不可动的固定框(未图示出)；辊22；辊支撑轴22a；框体23，其作为保持构件；以及辊支撑部23a，其由框体23保持。线性驱动设备还具有：加压弹簧24；保持销25，其由框体23保持；以及驱动传递构件26，其固定于框体23。

透镜驱动设备具有：线性驱动设备20；外框31，其作为不可动的固定框；透镜32；透镜保持件33，其与驱动传递构件26连接以保持透镜32；以及导杆34和35。在图5B和图5C中，为了使振动板1相对于透镜驱动设备的尺寸的位置关系清楚，在线性驱动设备20中，省略了除了振动板1以及突起3a和3b以外的部件。

在线性驱动设备20中，保持销25分别嵌入振动板的保持部1a和1b的孔，并且振子由框体23支撑。滚动构件具有辊22经由辊支撑轴22a由辊支撑部23a保持的构造。滚动构件由框体23支撑。滚动构件的辊22的滑动面与固定于透镜驱动设备的外框31的摩擦构件21接触。滚动构件的辊22被设置成减小驱动期间的滑动阻力，并且可以是诸如滚动辊等的机构。加压弹簧24具有与振子的压电元件2接触的下端以及与框体3接触的上端，并且夹在压电元件2与框体23之间，以提供加压力。振子在加压弹簧24的中央轴线方向上能够自由运动，突起3a和3b与摩擦构件21的与辊接触面相反的表面接触。因此，突起3a和3b通过加压弹簧24的加压力而与摩擦构件21加压接触。利用突起3a中产生的圆形运动(或椭圆形运动)Ra和突起3b中产生的与圆形运动Ra的转动方向相同的圆形运动(或椭圆形运动)(未图示出)，振子获得了相对于摩擦构件21沿Xb方向移动的驱动力。如上所述，如果改变向压电元件2的A相2a和B相2b施加的交流电压的相位差，则由于突起3a中产生了与圆形运动Ra的方向相反的圆形运动，并且同样地，突起3b中产生了相反方向上的圆形运动，所以振子会获得相对于摩擦构件21沿与Xb方向相反的方向移动的驱动力。

在使用具有本实施方式的振子的超声波马达的线性驱动设备20中，利用简单构造的压电元件，能够使振子相对于摩擦构件21在沿着振子的短边的方向上移动。

在使用具有本实施方式的振子的超声波马达的线性驱动设备中，已经说明了摩擦构件21是固定的并且振子沿着摩擦构件21移动的构造。然而，本发明不限于此，即使在振子是固定的并且摩擦构件21沿着振子移动的构造中，摩擦构件21也能够获得相对于振子在沿着振动板的短边的方向上移动的驱动力。该驱动力与振子相对于摩擦构件21移动时的驱动力相等。

利用上述构造，线性驱动设备20能够实现使设备在振子相对于摩擦构件21移动的方向上小型化。因此，当将该构造应用至要求在振子相对于摩擦构件21移动的方向上小型化的设备时，这会对整个设备的小型化作出突出贡献。

在透镜驱动设备中，导杆34和35以及摩擦构件21均具有固定于外框31的两端，并沿透镜驱动设备的光轴方向延伸。透镜保持件33与线性驱动设备20的驱动传递构件26连接，并且由导杆34和35支撑和引导，由此沿透镜设备的光轴方向Xc移动。线性驱动设备20根据来自控制单元(未图示出)的移动指令而移动相当大的距离，由此使透镜保持件33移动。参照图5B，在透镜驱动设备中，振子的振动板1在透镜保持件33的一个可动端C与另一可动端D之间的透镜保持件移动距离L1与作为振动板1的移动方向上的长度的振动板长度L2之积的范围内移动。由于L2为振动板1的短边长度，所以透镜保持件移动距离L1比振动板长度L2足够大。因此，参照图5C，即使当将透镜保持件33的一个可动端E与另一可动端F之间的透镜保持件移动距离改变成比透镜保持件移动距离L1小的透镜保持件移动距离L3时，也能够使透镜保持件移动距离L3比振动板长度L2足够大。

在使用具有本实施方式的振子的超声波马达的透镜驱动设备中，摩擦构件21固定于外框31，并且与振子连接的透镜保持件33能够沿着摩擦构件21移动。然而，本发明不限于此，即使在振子固定于外框31并且与摩擦构件21连接的透镜保持件33能够沿着振子移动的构造中，摩擦构件21也能够获得相对于振子在沿着振动板的短边的方向上移动的驱动力。该驱动力与振子相对于摩擦构件21移动时的驱动力相等。

上述构造会对整个透镜设备的小型化作出突出贡献。特别地，在透镜驱动设备中，由于对光轴方向Xc上的小型化存在强烈需求，所以该构造会对整个透镜驱动设备的小型化作出突出贡献。

[实施方式2]

随后，将参照图6A至图6E来说明本发明的实施方式2。

在实施方式1中，突起3a和3b形成于振动板1。然而，即使将突起配置于压电元件2，也会获得相同的效果。

图6A至图6E是示出作为根据本发明实施方式2的驱动设备的超声波马达的振子的构造的图。图6A是平面图，图6B是图6A的主视图，图6C是图6A的左视图，图6D是图6A的右视图，图6E是沿着图6B的线6E-6E截取的截面图。

与实施方式1相比，在图6A至图6E的振子中，两个突起3c和3d通过粘结等配置于压电元件2。

突起3c配置在由压电元件2激发并且在沿着振动板1的短边的方向上产生的弯曲振动的一次固有振动模式的一个波节X2处。突起3c还配置在由压电元件2激发并且在沿着振动板1的长边的方向上产生的弯曲振动的二次固有振动模式的一个波腹Y1处。突起3d配置在沿着压电元件2的短边的方向产生的弯曲振动的一次固有振动模式的另一波节X1处。突起3d还配置在沿着振动板1的长边的方向产生的弯曲振动的二次固有振动模式的另一波节Y2处。

在本实施方式中，由于突起具有与实施方式1相同的配置构造，所以会获得与实施方式1相同的效果。

[实施方式3]

随后，将参照图7A至图7E来说明本发明的实施方式3。

在实施方式1中，作出了保持部1a和1b设置于振动板1的短边的构造。然而，即使将保持部设置于振动板1的长边，也会获得相同的效果。

图7A至图7E是示出作为根据本发明实施方式3的驱动设备的超声波马达的振子的构造的图。图7A是平面图，图7B是图7A的主视图，图7C是图7A的左视图，图7D是图7A的右视图，图7E是沿着图7B的线7E-7E截取的截面图。

与实施方式1相比，图7A至图7E的振子具有设置于振动板1的长边的保持部1c和1d。

在本实施方式中，与实施方式1相比，由于仅改变了用于使振子保持于框体的构造，所以能够实现与实施方式1相同的作用。

由于能够实现与实施方式1相同的突起的配置以及相同的弯曲振动的固有振动模式，所以可以结合实施方式2的构造与实施方式3的构造。

尽管已经说明了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于这些实施方式，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种变型和改变。尽管已经作为示例说明了本实施方式的超声波马达为与数字照相机用镜筒的驱动致动器一致的线性驱动超声波马达，但是使用目的不限于此。例如，即使将本发明应用于转动超声波马达，也能够获得相同的效果。

产业上的可利用性

本发明能够使用在小且轻并要求宽的驱动速度范围的电子设备中，特别地，能够使用在透镜驱动设备等中。

虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有的这些变型、等同结构和功能。

本申请要求2013年7月10日提交的日本专利申请No.2013-144277以及2014年7月1日提交的日本专利申请No.2014-135845的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

附图标记说明

1：振动板

2：压电元件

21：摩擦构件

23：框体

24：加压弹簧

3a：突起

3b：突起

3c：突起

3d：突起

31：外框

32：透镜

33：透镜保持件

Claims (26)

1.一种驱动设备，其包括：

振动板；

振子，其具有压电元件、第一接触部和第二接触部，所述压电元件激发所述振动板的振动；以及

摩擦构件，其与所述第一接触部和所述第二接触部接触，

其中，所述振子与所述摩擦构件能够相对于彼此相对移动，并且

所述第一接触部和所述第二接触部设置在间隔有伴随着激发而在所述振子的第一方向上产生的振动的奇数条波腹线的位置处，并且设置在间隔有伴随着激发而在所述振子的第二方向上产生的振动的奇数条波节线的位置处。

2.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

所述振子与所述摩擦构件能够沿所述第一方向相对于彼此相对移动。

3.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

所述振动板包括短边和长边，所述第一方向对应于沿着所述振动板的所述短边的方向，所述第二方向对应于沿着所述振动板的所述长边的方向。

4.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部设置在间隔有在沿着所述振子的所述第一方向上产生的一次弯曲振动的波腹线的相反位置处，并且沿着所述第二方向设置在除了所述第二方向上的二次弯曲振动的波节线位置以外的不同位置处。

5.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

所述第一方向与所述第二方向彼此正交。

6.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部设置在二次弯曲振动的一个波腹处，或者设置在比最靠近该一个波腹的短边上的波节靠近该一个波腹的位置处。

7.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部设置在一次弯曲振动的一个波节处，或者设置在比波腹靠近该一个波节的位置处。

8.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部配置于所述振动板。

9.根据权利要求7所述的驱动设备，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部与所述振动板形成为一体。

10.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部配置于所述压电元件。

11.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

在所述振动板的长边保持所述振子。

12.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

在所述振动板的短边保持所述振子。

13.根据权利要求1所述的驱动设备，所述驱动设备还包括：

保持构件，其保持所述振子并具有滚动构件，

其中，所述摩擦构件通过所述滚动构件抵靠于所述保持构件。

14.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

所述摩擦构件是固定的，所述振子能够相对于所述摩擦构件移动。

15.根据权利要求1所述的驱动设备，其中，

所述振子是固定的，所述摩擦构件能够相对于所述振子移动。

16.一种透镜驱动设备，其包括：

根据权利要求14所述的驱动设备；以及

透镜保持件，其保持透镜，所述透镜保持件与所述振子连接并且被以能够相对于所述摩擦构件移动的方式保持，

其中，所述透镜保持件能够相对于所述摩擦构件移动，以使所述透镜移动。

17.一种透镜驱动设备，其包括：

根据权利要求15所述的驱动设备；以及

透镜保持件，其保持透镜，所述透镜保持件与所述摩擦构件连接并且被以能够相对于所述振子移动的方式保持，

其中，所述透镜保持件能够相对于所述振子移动，以使所述透镜移动。

18.一种振子，其包括：

振动板；

压电元件，其激发所述振动板的振动；以及

第一接触部和第二接触部，所述第一接触部和所述第二接触部均被形成为凸状部件，

其中，所述第一接触部和所述第二接触部设置在间隔有在沿着短边的方向上的弯曲一次共振频率的波腹线的相反位置处，并且在沿着长边的方向上设置在除了沿着该长边的方向上的弯曲二次共振频率的波节线以外的不同位置处，并且

弯曲一次共振频率和弯曲二次共振频率为固有振动的共振频率且彼此一致或彼此邻近。

19.根据权利要求18所述的振子，其中，

在沿着所述短边的方向上的弯曲一次共振频率与沿着所述长边的方向上的弯曲二次共振频率之间不存在其它振动模式的共振频率。

20.根据权利要求18所述的振子，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部设置在弯曲二次振动的一个波腹处，或者设置在比最靠近该一个波腹的短边上的波节靠近该一个波腹的位置处。

21.根据权利要求18所述的振子，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部设置在弯曲一次振动的一个波节处，或者设置在比波腹靠近该一个波节的位置处。

22.根据权利要求18所述的振子，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部配置于所述振动板。

23.根据权利要求18所述的振子，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部与所述振动板形成为一体。

24.根据权利要求18所述的振子，其中，

所述第一接触部和所述第二接触部配置于所述压电元件。

25.根据权利要求18所述的振子，其中，

在所述振动板的长边保持所述振子。

26.根据权利要求18所述的振子，其中，

在所述振动板的短边保持所述振子。