CN105915103A - 振动体的驱动方法、振动驱动装置和图像拾取装置 - Google Patents

振动体的驱动方法、振动驱动装置和图像拾取装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及振动体的驱动方法、振动驱动装置和图像拾取装置。一种振动驱动装置能够以低电压激励希望的振幅的振动。振动体具有板状弹性体和与弹性体接合的电气机械能量转换元件。控制单元通过向电气机械能量转换元件施加交变电压在振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动。在与弹性体的厚度方向垂直相交的第一方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1。在与弹性体的厚度方向和第一方向垂直相交的第二方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1。

Description

振动体的驱动方法、振动驱动装置和图像拾取装置
技术领域
本发明涉及在弹性体上激励振动以例如去除附着于弹性体的灰尘等或者通过接触弹性体与从动体相对移动弹性体和从动体的技术。
背景技术
诸如数字照相机的图像拾取装置用诸如CCD传感器和CMOS传感器的图像拾取器件接收成像光束、将从图像拾取器件输出的电信号转换成图像数据并且将图像数据存储于诸如存储卡的存储介质中。这种图像拾取装置一般具有布置于图像拾取器件的被照体侧的光学低通滤光器和红外吸收滤光器。因此,当灰尘等附着于这些滤光器的前面时,灰尘附着部分作为黑点被投影于拍摄的图像中,这使图像的外观劣化。
此外,由于作为图像拾取装置的例子的具有可交换镜头的数字单镜头反射照相机具有布置于图像拾取器件附近的诸如快门和快速返回镜的机械动作单元,因此,在机械动作单元中产生的灰尘等会附着到图像拾取器件或滤光器的表面。并且,数字单镜头反射照相机可允许灰尘等在镜头交换时通过镜头底座的开口进入到照相机体中,并且,灰尘等会附着到图像拾取器件或滤光器的表面。
为了解决这种问题,提出了设置允许拍摄光束在图像拾取器件的被照体侧透过的防尘幕帘并且通过用压电器件振动防尘幕帘去除附着到防尘幕帘的表面的灰尘的技术(参见日本特开专利公开(Kokai)No.2003-319222(JP 2003-319222A))。此外,作为通过利用振动去除灰尘等的装置,提出通过对固定于光学元件的振动体产生椭圆移动以沿希望的方向移动附着到光学元件的灰尘的灰尘去除装置(参见日本特开专利公开(Kokai)No.2008-207170(JP 2008-207170A))。
图10是示意性地示出在JP 2008-207170A中公开的常规的灰尘去除装置的构成的透视图。通过将压电器件121和122固定于透明的光学元件101构成振动体103。压电器件121和122沿面外弯曲振动的节点在振动体103中排成一行的方向被布置于不同位置处。振动体103将被固定于图像拾取器件104的前侧(成像光束的成像面侧)。
振动周期相同且时间相关相位相差90°的交变电压分别被施加到压电器件121和122。施加的交变电压的频率在沿振动体103的纵向面外变形的m次面外弯曲振动(m是自然数)的共振频率与(m+1)次面外弯曲振动的共振频率之间的范围内被确定,并且使得两个振动的振幅比变为“1:1”。在振动体103内,以与m次面外弯曲振动相同的振幅和相同的振动周期,激励关于m次面外弯曲振动具有90°的相位差(相位对于m次面外弯曲振动前进90°)的(m+1)次面外弯曲振动。
通过合成这两个振动,在振动体103中出现椭圆移动。当在表面外通过这种椭圆移动上推灰尘时,灰尘通过接收沿振动体103的表面的法线方向的力以弹击(flip)的方式沿预定方向移动。
但是,由于图10中的振动体103以两个振动模式的共振频率之间的频率被驱动,因此,与它以共振频率附近的频率被驱动的情况相比,振动振幅将变小。因此,为了获得移动灰尘等所需要的振动振幅,必须放大驱动电压。
并且,由于振动体103具有许多振动模式,因此,希望的两个振动模式以外的不必要的振动模式混合。不必要的振动模式的混合产生向外上推光学元件101的表面上的灰尘时的面内方向与希望的方向相反的位置点(spot)和面内方向的分量变小的位置点。
在这些位置点中,灰尘不能沿希望的方向移动,或者,由于移动灰尘的力变得比灰尘的附着力小,因此移动灰尘的效率劣化。并且,由于为了以希望的相位差激励两种振动模式的振动在光学元件101上需要两个或更多个压电器件,因此,小型化是不容易的。
发明内容
本发明提供能够用低电压激励希望振幅的振动的振动体的驱动方法。并且,本发明提供配有容易小型化的振动体的振动驱动装置。
因此,本发明的第一方面提供一种振动驱动装置,该振动驱动装置包括:配置为具有板状弹性体和与弹性体接合的第一电气机械能量转换元件的振动体;和被配置为通过向第一电气机械能量转换元件施加交变电压在振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动的控制单元,在与弹性体的厚度方向垂直相交的第一方向上第一和第二模式的振动的次数(order)或节点数(numbers of nodes)彼此相差1,并且,在与弹性体的厚度方向和第一方向垂直相交的第二方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1。
因此,本发明的第二方面提供一种具有板状弹性体和与弹性体接合的电气机械能量转换元件的振动体的驱动方法,该驱动方法包括:通过向电气机械能量转换元件施加交变电压在振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动的步骤,在与弹性体的厚度方向垂直相交的第一方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1,并且,在与弹性体的厚度方向和第一方向垂直相交的第二方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1。
因此,本发明的第三方面提供一种图像拾取装置,该图像拾取装置包括:其中布置透镜组的透镜镜筒;和沿透镜镜筒的光轴方向移动透镜组的振动驱动装置。振动驱动装置包含:具有板状弹性体和与弹性体接合的电气机械能量转换元件的振动体;通过在振动体中激励的振动来摩擦地驱动的从动体;和被配置为通过向电气机械能量转换元件施加交变电压在振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动的控制单元,在与弹性体的厚度方向垂直相交的第一方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1,并且,在与弹性体的厚度方向和第一方向垂直相交的第二方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1。透镜组根据通过在振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动而出现的振动体和从动体的相对移动沿光轴方向移动。
因此,本发明的第四方面提供一种图像拾取装置,该图像拾取装置包括:图像拾取器件和灰尘去除装置。灰尘去除装置包含:具有被布置于图像拾取器件前面的板状光学元件和与光学元件的第一侧接合的电气机械能量转换元件的振动体;和被配置为为了去除附着于光学元件的前侧的灰尘通过向电气机械能量转换元件施加交变电压在振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动的控制单元,在与光学元件的厚度方向垂直相交的第一方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1,并且,在与光学元件的厚度方向和第一方向垂直相交的第二方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1。第二振动模式的节点位置位于在图像拾取器件上形成图像的光束透过的区域外面。
本发明通过使得在振动体中激励的两个振动模式的自然振动大致一致实现利用共振现象的驱动(共振频率附近的频率的驱动),这减少不必要振动模式的影响。由于这使得能够在振动体中以低电压激励大振幅的振动,因此,例如,可实现具有有效地去除灰尘的灰尘去除装置的图像拾取装置。并且,本发明用单个电气机械能量转换元件实现在振动体中希望的多个振动模式的振动的激励。因此,由于配有根据本发明的振动体的振动驱动装置节省空间且简化电源的配置,因此,小型化和低成本化变为可能。
将参照附图对示例性实施例的以下描述,本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1A是示意性地示出根据本发明的第一实施例的灰尘去除装置的构成的平面图,图1B是示出沿图1A中的线A-A切取的构成的截面图。
图2A是示出构成图1中的灰尘去除装置的振动体的透视图,图2B和图2C分别是示意性地示出在振动体中激励的振动模式A和B的振动的透视图。
图3是示出在图2A中的振动体中以用于去除灰尘的振动模式激励的振动的共振频率与不必要振动模式的振动的共振频率之间的关系的示图。
图4A~4F是分别关于时间相位示出在图2A中的振动体中以用于去除灰尘的两个振动模式激励的振动的位移与振动的合成位移的第一组的示图。
图5A~5F是分别关于时间相位示出在图2A中的振动体中以用于去除灰尘的两个振动模式激励的振动的位移与振动的合成位移的第二组的示图。
图6是示意性地示出在根据本发明的第二实施例的灰尘去除装置中使用的振动体的构成的透视图。
图7A是示意性地示出根据本发明的第三实施例的振动驱动装置的构成的透视图。
图7B是示出图7A所示的振动驱动装置的振动体的透视图。
图8是示意性地示出根据本发明的第四实施例的振动驱动装置的构成的透视图。
图9是示意性地示出配有根据本发明的实施例的灰尘去除装置和振动驱动装置的图像拾取装置的构成的示图。
图10是示意性地示出常规的灰尘去除装置的构成的透视图。
具体实施方式
以下,将参照附图详细描述根据本发明的实施例。
将描述本发明的第一实施例。在第一实施例中,根据本发明的实施例的振动驱动装置被应用于去除附着到布置于图像拾取装置中的成像光束的光路中的光学元件的微粒(灰尘等)的灰尘去除装置的驱动源。
图1A是示出根据本发明的实施例的灰尘去除装置10的构成的平面图,图1B是示出沿图1A中的线A-A切取的构成的截面图。应当注意,如图1A和图1B所示,定义三维正交坐标(X方向、Y方向、Z方向)。灰尘去除装置10具有作为板状弹性体的光学元件1、作为电气机械能量转换元件的压电器件2a、2b、支撑部件4、固定于图像拾取器件(未示出)的保持部件5和控制电路6。
光学元件1是诸如盖板纤维玻璃、红外线截止滤光器或光学低通滤光器的透明元件,并且,穿过光学元件1的光入射到图像拾取器件(未示出)。在本实施例中,光学元件1制成为矩形形状以匹配在诸如数字照相机的图像拾取装置中使用的一般图像拾取器件的矩形图像拾取表面。光学元件1的纵向为X方向,短方向为Y方向,厚度方向为Z方向。
压电器件2a、2b以预定的间隔通过粘接剂等与光学元件1的前侧(第一侧)接合。振动体3由光学元件1以及压电器件2a和2b构成。在本实施例中,压电器件2a和2b的间隔的方向匹配光学元件1的纵向(X方向)。
光学元件1的后侧(与第一侧相反的第二侧)通过框架状支撑部件4粘接和固定到保持部件5。支撑部件4在保持部件5与光学元件1之间形成密封空间。灰尘等不能从外部侵入到该密封空间中。应当注意,支撑部件4也制成为矩形框架形状,以匹配一般的图像拾取器件的矩形图像拾取表面。光学元件1通过支撑部件4关于保持部件5被定位,使得穿过支撑部件4的矩形框架内的光学元件1的预定区域的成像光束在图像拾取器件上形成图像。
控制电路6向压电器件2a施加交变电压Va并且向压电器件2b施加交变电压Vb。应当注意,振动驱动装置由振动体3和控制电路6构成。
当交变电压Va和Vb分别被施加到压电器件2a、2b时,压电器件2a、2b根据逆压电效应沿面内方向伸缩。因此,与压电器件2a和2b接合的光学元件1从压电器件2a、2b接收沿面内方向伸缩接合表面(第一侧)的力。该力产生振动,使得接合表面上的凸部和凹部周期性地切换。灰尘去除装置10沿作为行波的行进方向的X方向和与X方向和Z方向垂直相交的Y方向中的每一个激励第一和第二振动模式的振动。以下,第一振动模式被称为振动模式A,并且,第二振动模式被称为振动模式B。
图2A是示出振动体3的透视图。图2B是示意性地示出振动模式A的振动的透视图。并且,图2C是示出振动模式B的振动的透视图。振动模式A的振动是X方向(第一方向)的12次和Y方向(第二方向)的0次的面外弯曲振动。振动模式B的振动是X方向的11次和Y方向的1次的面外弯曲振动。即,在X方向和Y方向中的每一个上,振动模式A的次数与振动模式B的次数相差程度为1。当一定振动模式的总次数应由“[X方向的次数,Y方向的次数]”表示时,振动模式A的总次数由“[12,1]”表示,并且,振动模式B的总次数由“[11,1]”表示。
交变电压Va在时间相位上与交变电压Vb不同。因此,在振动体3中激励合成振动模式A和B的两个振动的振动。当振动模式A和B的共振频率之间的差值的绝对值由Δf表示时,为了有效地利用共振现象,优选Δf尽可能地变小。即,优选振动模式A和B的振动的共振频率相互接近。具体而言,当振动模式A和B的共振频率之间的较大共振频率由fr表示时,优选共振频率fr和Δf之间的关系满足“Δf<0.1·fr”。
并且,为了减少光学元件1的纵横比的影响,还优选振动模式A的总次数为“[m+1,n-1]”(m和n是自然数)且振动模式B的总次数为“[m,n]”。为了使节点的影响最小化,如上述的次数“[12,0]”那样,还优选Y方向的振动模式A的次数为0。
当使用共振频率接近的振动模式A和B的振动时以及当交变电压Va和Vb的频率(振动体3的驱动频率)接近振动模式A和B的共振频率时,即使施加的电压低,也获得大的振幅。因此,可有效地从光学元件1去除附着于光学元件1的灰尘等。应当注意,可通过调整光学元件1的X方向和Y方向的尺寸独立地控制振动模式A和B的共振频率。
图3是示出在振动模式A和B中在振动体3中激励的振动的共振频率与不必要振动模式的振动的共振频率之间的关系的示图。当在振动模式A和B的共振频率的附近设定驱动频率时,其它不必要振动模式的影响减少。
将参照图4A~4F和图5A~5F,描述在沿X方向合成第2次和第3次的振动的情况下通过合成振动模式A和B的振动获得的合成振动的行为。图4A~4F是分别关于时间相位表示在振动体3中在振动模式A和B中激励的振动的位移与振动的合成位移的第一组的示图。图5A~5F是关于时间相位示出位移的第二组的示图。
在图4A~4F和图5A~5F中,细实线表示振动模式A的振动的位移,虚线表示振动模式B的振动的位移,粗实线表示合成振动的位移。更具体而言,细实线表示在相位差为90°且两个振动的振幅比变为“1:1”的情况下的、振动模式A的面外弯曲振动(X方向的第3次和Y方向的第0次),并且,虚线表示这种情况下的振动模式B的面外弯曲振动(X方向的第2次和Y方向的第1次)。并且,粗实线表示通过归一化通过合成振动体3的Y方向中心附近的振动模式A和B的振动导致的Z方向的位移获得的值。在图4A~4F和图5A~5F中,纵轴表示Z方向的位移,横轴表示假定振动体3的X方向的长度为360的情况下的X方向的位置,并且,示出通过12等分振动的周期T获得的12个时间相位处的振动。
当振动体3振动时,合成振动的波沿图4A所示的箭头“a”的方向行进。当关注合成振动的波的一个点时,在光学元件1中在Z-X面中出现图4A中示出的箭头“b”所示的椭圆运动。当光学元件1向表面外(图4A~4F和图5A~5F中的纵轴的正方向,即,Z方向的正方向)上推灰尘等时,附着于光学元件1的前表面上的灰尘等通过合成振动接收光学元件1的前表面的法线方向的力,并且,在被弹击的同时移动。
应当注意,振动模式A和B的振动之间的相位差不限于90°,并且可以是0°和180°以外的任意角度。振动模式A和B的振幅比不限于“1:1”。通过调整交变电压Va和Vb的相位差和振幅,合成振动接近具有小的振幅不均匀性的行波。
由于合成振动随着位置接近光学元件1的X方向的边缘更接近驻波,因此,优选设定振动模式的次数以不在关于图像拾取器件的光学部件1的有效区域中产生驻波。在假定关于图像拾取器件的光学元件1的有效区域(在图像拾取器件上形成图像的光束透过的区域)接近从位置60到位置300的区域的前提下,产生图4A~4F和图5A~5F所示的合成振动的振动模式A和B的次数被设定,使得从有效区域有效地去除灰尘等。
并且,由于Y方向的振动模式B的振动的节点位置中的一些可与振动模式A的振动的节点位置重叠,因此,在Y方向的振动模式B的振动的节点位置处,出现驻波,而不产生图4A所示的行波,这使去除灰尘等的性能劣化。因此,优选控制光学元件1的Y方向的尺寸,使得Y方向的振动模式B的振动的节点位置位于有效区域外面。
为了沿均匀的方向引导所有行波,必须使用要产生的行波的方向的其次数彼此相差1的两个振动模式。因此,在振动体3中激励的振动模式的总次数不限于图4A~4F和图5A~5F所示的“[3,0]”和“[2,1]”的组合。例如,可以使用图2所示的“[12,0]”和“[11,1]”的组合。在这种情况下,如上所述,优选控制光学元件1的Y方向的尺寸,使得Y方向的振动模式B的振动的节点位置位于有效区域外面。
如上所述,由于根据实施例的振动驱动装置使得能够通过使得在振动体3中激励的两个振动模式的共振频率大致一致实现利用共振现象的驱动,因此,振动通过低电压被有效地激励,而不受不必要的振动模式的影响。因此,当振动体3被应用于灰尘去除装置10时,变得能够实现有效的灰尘去除。
应当注意,在本实施例中,为了简化,次数被定义为通过从振动模式的节点数减1获得的值,并且,节点的数量为0的情况下的次数仍被定义为0次。并且,虽然通过使用振动模式的次数描述实施例,但也可通过用节点数替代次数实现它。当不特别由次数定义的节点数是“1”时,例如,能够在节点数为“[12,0]”和“[11,1]”的情况下导致行波。
下面将描述本发明的第二实施例。第一实施例描述通过用两个压电器件2a、2b在光学元件1中激励振动去除附着于光学元件1上的诸如灰尘的微粒的灰尘去除装置10。第二实施例也描述通过用单个压电器件(电气机械能量转换元件)在光学元件中激励振动去除附着到光学元件的诸如灰尘的微粒的灰尘去除装置。
图6是示意性地示出在根据本发明的第二实施例的灰尘去除装置中使用的振动体13的构成的透视图。应当注意,根据第二实施例的灰尘去除装置具有灰尘去除装置10的振动体3被振动体13替代的构成。因此,省略关于振动体13以外的构成要素的描述。
通过粘接等接合压电器件12与光学元件11的X方向的端部中的一个构成振动体13。通过在压电物质的第一侧形成两个第一电极12a、第二电极12b和折叠电极12c,构成压电器件12。交变电压Va和交变电压Vb分别通过柔性印刷电路板(未示出)被施加到第一电极12a和第二电极12b。折叠电极12c通过设置在压电物质侧的侧电极与设置在与第一侧相反的第二侧的全表面电极(未示出)电气导通,并且接地。
应当注意,沿与第一方向(X方向)垂直相交的第二方向(Y方向)以预定的间隔在压电物质的第一侧形成第一电极12a。在本实施例中,如图6所示,在光学元件11的前表面上沿Y方向通过电极图案电连接两个第一电极12a。但是,可独立地形成两个第一电极12a。
图6中的虚线示出Y方向的振动模式B的振动的节点位置。然后,为了沿Y方向隔离第一电极12a和第二电极12b在第一电极12a和第二电极12b之间沿X方向延伸的非电极部分包含这些节点位置。由于第一电极12a的区域中的振动模式B的振动的相位跨着Y方向的节点位置与第二电极12b的区域中的振动模式B的振动的相位相反,因此,通过将交变电压Va和Vb之间的相位差设定为180°,有效地激励振动模式B的振动。相反,由于振动模式A的振动的相位在第一电极12a的区域和第二电极12b的区域中是共同的,因此,通过将交变电压Va和Vb之间的相位差设定为0°,有效地激励振动。因此,当交变电压Va和Vb之间的相位差被设定为0°和180°以外的角度且被优选设定为90°时,激励参照图4A~4F和图5A~5F描述的合成振动(行波)。
如上所述,第二实施例使得光学元件11能够单独地用压电器件12激励希望的振动。与接合两个压电器件2a、2b的光学元件1相比,这实现光学元件11的小型化,并且,减少用于向压电器件供给电力的部分的数量,这降低成本。并且,与第一实施例的振动体3同样,根据第二实施例的振动体13通过低电压有效地去除附着于光学元件11的灰尘等,不受不必要振动模式的影响。
下面将描述本发明的第三实施例。第一实施例和第二实施例描述了振动驱动装置被应用于灰尘去除装置的情况。第三实施例将描述通过在给予压力且在振动体中激励预定振动的同时使得从动体接触振动体来相对移动振动体和从动体的振动驱动装置。应当注意,根据第三实施例的振动驱动装置被定义为包含从动体的装置。
图7A是示意性地示出根据本发明的第三实施例的振动驱动装置20的构成的透视图。振动驱动装置20具有振动体21和作为从动体的滑块22。振动体21具有弹性体26、与弹性体26的第一侧接合的压电器件27、以及用于将弹性体26固定于基座(未示出)的支撑部件28。在滑块22接触振动体21的第二侧(与接合压电器件27的第一侧相反的一侧)、同时给予其压力的状态下,滑块22由加压部件(未示出)保持。
滑块22具有由磁体材料制成的角棒形状的滑块基座23、弹簧部件24和摩擦部件25。摩擦部件25相对于振动体21摩擦地滑动。因此,摩擦部件25由具有高的摩擦系数和摩擦耐久性的材料制成。例如,使用表面经受了氮化处理的马氏体不锈钢SUS420J2或诸如氧化铝的陶瓷。通过与构成弹性体26的铁磁SUS404C协作,构成滑块基座23的磁性材料形成磁路。
弹簧部件24被固定于摩擦部件25与滑块基座23之间。弹簧部件24由具有比较低的刚度的片材制成。具体而言,使用聚酰亚胺、PET、氟树脂、硅橡胶等。由于通过弹簧部件24给予适当的弹簧性能,因此滑块22平稳地跟随振动体21的振动。
支撑部件28沿弹性体26的X方向被设置。支撑部件28可通过压力加工等与弹性体26一体化形成,或者可通过激光焊接等被接合。由于支撑部件28被固定于基座,因此,弹性体26的移动被调节。当支撑部件28被设置在振动体21(弹性体26)中激励的振动的节点的位置处时,在弹性体26中激励的振动的阻碍被最小化。
在振动体21中,压电器件27可通过粘接剂被固定于弹性体26,或者可由公知的厚膜印刷方法形成并且通过与弹性体26同时烘焙与弹性体26一体化。当使用厚膜印刷方法时,为了防止弹性体26的成分(不锈钢的构成元素)扩散到压电器件27,优选在在弹性体26上形成由陶瓷等构成的连接层之后形成压电器件27。并且,使用厚膜印刷方法使得压电器件27能够为100微米或更小。当实现弹性体26的小型化、薄型化时,这防止共振频率过度升高、防止中立面进入到压电器件27侧并且防止由于粘接剂导致的周期性阻尼增加。并且,由于当振动体21的厚度变薄时可激励的振动的振幅变大,因此变得能够高速移动滑块22而不在弹性体26的关于滑块22的滑动表面上形成突出部分。
图7B是振动体21的透视图,并且,示出主要构成振动体21的后侧的压电器件27的构成。在压电器件27的露出侧(与弹性体26的接合侧相反的一侧)形成第一电极27a、第二电极27b和折叠电极27c。在压电器件27的弹性体26的接合侧(与露出侧相反的一侧)形成全表面电极(未示出)。全表面电极通过设置在压电器件27中的通孔电极或侧电极(未示出)与折叠电极27c电连接,并且进一步通过柔性印刷电路板(未示出)接地。
五个第一电极27a中的相邻电极的分极方向相互逆反,并且,相邻的第一电极27a之间的非电极部分包含振动模式A的节点位置。因此,振动模式A的振动可被有效地激励。类似地,五个第二电极27b中的相邻电极的分极方向相互逆反,并且,相邻的第二电极27b之间的非电极部分包含振动模式B的节点位置。因此,振动模式B的振动可被有效地激励。
五个第一电极27a在极化处理之后通过第一链接电极29a相互电连接。并且,五个第二电极27b在极化处理之后通过第二链接电极29b相互电连接。应当注意,第一电极27a的数量和第二电极27b的数量可根据振动模式A和B的次数改变,并且,不限于五个。
在振动模式A中使用总次数为“[12,0]”的振动,并且,在振动模式B中使用总次数为“[11,1]”的振动。当相位差为90°的交变电压通过柔性印刷电路板(未示出)被施加到第一电极27a和第二电极27b时,与第一实施例同样,激励参照图4A~4F和图5A~5F描述的合成振动(行波)。
当关注合成振动的波的一个点时,在弹性体26中在Z-X面中出现图4A所示的箭头“b”所示的椭圆移动。因此,在给予压力的同时接触弹性体26的滑块22从弹性体26接收摩擦驱动力(推力),并且,沿椭圆移动的方向(与行波的行进方向相反的方向)移动。
由于通过控制施加到第一电极27a和第二电极27b的交变电压的频率改变在振动体21中出现的振动的幅度(振幅),因此滑块22的移动速度是可调整的。并且,可通过控制施加到第一电极27a和第二电极27b的交变电压的相位差、振幅比和频率改变通过弹性体26出现的椭圆移动的X方向的位移和Z方向的位移之间的比。因此,当它被控制以充分放大Z方向的位移时,低速度区域的滑块22的移动稳定化。当在弹性体26的关于滑块22的滑动表面上形成在日本专利公开No.2625555中公开的突出部分时,滑块22的最大移动速度增加。
如上所述,第三实施例实现滑块22的移动速度的可调整范围(动态范围)宽的振动驱动装置。并且,由于振动体21的构成简单,因此,根据第三实施例的振动驱动装置容易实现小型化。并且,由于制造变得容易,因此实现成本降低。
下面将描述本发明的第四实施例。在第三实施例中,振动体21被固定且滑块22相对于振动体21相对地移动。在第四实施例中,将描述振动体相对于从动体移动的构成的例子。
图8是示意性地示出根据本发明的第四实施例的振动驱动装置30的构成的透视图。振动驱动装置30设置有振动体31和从动体32。振动体31具有弹性体33和压电器件34。从动体32由摩擦部件35、弹簧部件36和基座37构成。虽然摩擦部件35、弹簧部件36和基座37的形状分别与在第三实施例中描述的构成滑块22的摩擦部件25、弹簧部件24和滑块基座23的形状不同,但使用的材料等相同。因此,省略它们的描述。应当注意,由于基座37在X方向的两端被固定到安装基座(未示出),因此,从动体32的移动被调节。
在压电器件34上形成第一电极34a、第二电极34b和折叠电极34c。第一电极34a、第二电极34b和折叠电极34c的功能与在第三实施例描述的第一电极27a、第二电极27b和折叠电极27c的功能相同,并且,交变电压的施加方法也相同。因此,当在振动体32中激励振动模式A和B的振动时,振动体31自身沿X方向移动。应当注意,为了沿X方向取得大的移动行程,可分别在振动模式A和B中使用最低总次数为“[2,0]”和“[1,1]”的振动。
下面,将描述本发明的第五实施例。第五实施例描述配有根据第一实施例的灰尘去除装置10和根据第三实施例的振动驱动装置20的图像拾取装置40。图9是示意性地示出图像拾取装置40的构成的示图。图像拾取装置40是可对照相机体41拆卸透镜镜头42的所谓单镜头反射照相机。透镜镜筒42包括包含诸如聚焦透镜和变焦透镜的多个透镜的透镜组32。
图像拾取器件44被布置于照相机体41内,并且,灰尘去除装置10被布置于图像拾取器件44的前侧。并且,用于灰尘去除装置10的驱动开关45被设置在照相机体41的外部后面中。当驱动开关45被按压时,设置在照相机体41中的控制单元(控制电路,未示出)向灰尘去除装置10的控制电路6(在图9中未示出)传送驱动命令信号,并且,控制电路6驱动灰尘去除装置10。
振动驱动装置20被布置于透镜镜筒42内。振动驱动装置20被布置为使得滑块22可沿光轴方向移动。滑块22与保持聚焦透镜的透镜保持部件(未示出)连接。因此,通过在振动体21中激励振动模式A和B的振动,通过沿光轴方向移动滑块22调整聚焦透镜的光轴方向的位置,执行自动聚焦动作。
应当注意,振动驱动装置20可用于沿光轴方向移动变焦透镜的折光力变焦机构。并且,图像拾取装置不限于数字照相机,而可以是交换型透镜单元、视频照相机、监视照相机、用于广播的照相机、移动计算装置中的照相机等。
虽然描述了本发明的实施例,但本发明不限于上述的实施例,只要不背离本发明的概念,本发明就包括各种修改。上述的实施例描述根据本发明的振动体被应用于振动驱动装置且振动驱动装置被应用于沿光轴方向移动透镜的透镜镜筒的例子。但是,本发明不限于这种应用。例如,配有根据本发明的振动体的振动驱动装置可被应用于移动透镜的图像稳定化机构和沿与光轴垂直相交的方向校正图像模糊的图像拾取装置。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明,但应理解,本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。
本申请要求在2015年2月25日提交的日本专利申请No.2015-035106的权益,在这里通过引用并入其全部内容。

Claims (11)

1.一种振动驱动装置,其特征在于包括:
振动体,被配置为具有板状弹性体和与所述弹性体接合的第一电气机械能量转换元件;和
控制单元,被配置为通过向第一电气机械能量转换元件施加交变电压在所述振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动,在与弹性体的厚度方向垂直相交的第一方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1,并且,在与弹性体的厚度方向和第一方向垂直相交的第二方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1。
2.根据权利要求1所述的振动驱动装置,其中,第一电气机械能量转换元件具有压电物质、沿第二方向按间隔在压电物质上形成的两个第一电极、以及在两个第一电极之间在压电物质上形成的第二电极,以及
其中,所述控制单元分别向第一电极和第二电极施加时间相位差不为0°和180°的交变电压。
3.根据权利要求2所述的振动驱动装置,其中,所述振动体包含为了隔离两个第一电极和第二电极在第二方向的第二振动模式中的节点的位置处形成的非电极部分。
4.根据权利要求1所述的振动驱动装置,其中,所述振动体在相对于第一电气机械能量转换元件的沿第一方向的预定的间隔处设置有与所述弹性体接合的第二电气机械能量转换元件。
5.根据权利要求4所述的振动驱动装置,其中,所述控制单元分别向第一电气机械能量转换元件和第二电气机械能量转换元件施加时间相位差不为0°和180°的交变电压。
6.根据权利要求1所述的振动驱动装置,其中,所述控制单元在所述振动体中激励由“[m+1,n-1]”表示的第一振动模式的振动和由“[m,n]”表示的第二振动模式的振动,
其中,m和n是自然数,并且,某振动模式的次数或节点数由“[第一方向的次数或节点数,第二方向的次数或节点数]”表示。
7.根据权利要求6所述的振动驱动装置,其中,所述控制单元在第一振动模式中在所述振动体中激励第二方向的次数或节点数为零的振动。
8.根据权利要求1所述的振动驱动装置,其中,满足以下的关系:
Δf<0.1·fr
其中,fr是第一和第二振动模式中的共振频率之中的较大的共振频率,并且,Δf是第一和第二振动模式中的共振频率之间的差值的绝对值。
9.一种具有板状弹性体和与所述弹性体接合的电气机械能量转换元件的振动体的驱动方法,其特征在于该驱动方法包括:
通过向电气机械能量转换元件施加交变电压在振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动的步骤,在与弹性体的厚度方向垂直相交的第一方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1,并且,在与弹性体的厚度方向和第一方向垂直相交的第二方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1。
10.一种图像拾取装置,其特征在于包括:
其中布置透镜组的透镜镜筒;和
沿所述透镜镜筒的光轴方向移动所述透镜组的振动驱动装置,
其中,所述振动驱动装置包含:
具有板状弹性体和与所述弹性体接合的电气机械能量转换元件的振动体;
通过在所述振动体中激励的振动来摩擦地驱动的从动体;和
被配置为通过向电气机械能量转换元件施加交变电压在振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动的控制单元,在与弹性体的厚度方向垂直相交的第一方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1,并且,在与弹性体的厚度方向和第一方向垂直相交的第二方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1,
其中,根据通过在振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动而出现的振动体和从动体的相对移动,透镜组沿光轴方向移动。
11.一种图像拾取装置,其特征在于包括:
图像拾取器件;和
灰尘去除装置,
其中,所述灰尘去除装置包含:
具有被布置在所述图像拾取器件前面的板状光学元件和与所述光学元件的第一侧接合的电气机械能量转换元件的振动体;和
被配置为通过向电气机械能量转换元件施加交变电压来在振动体中激励第一振动模式的振动和第二振动模式的振动以去除附着于所述光学元件的前侧的灰尘的控制单元,在与光学元件的厚度方向垂直相交的第一方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1,并且,在与光学元件的厚度方向和第一方向垂直相交的第二方向上第一和第二模式的振动的次数或节点数彼此相差1,
其中,第二振动模式的节点位置位于在所述图像拾取器件上形成图像的光束透过的区域外面。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110574358A (zh) * 2017-04-26 2019-12-13 株式会社村田制作所 清洗装置以及具备清洗装置的摄像单元
TWI725193B (zh) * 2017-02-06 2021-04-21 日商昕芙旎雅股份有限公司 工件搬運裝置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6460833B2 (ja) * 2015-02-25 2019-01-30 キヤノン株式会社 振動体、振動体の駆動方法、振動型駆動装置、塵埃除去装置及び撮像装置
JP2017070115A (ja) 2015-09-30 2017-04-06 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ、振動型アクチュエータの駆動方法、レンズ鏡筒、撮像装置及びステージ装置
JP6957322B2 (ja) * 2017-11-27 2021-11-02 キヤノン株式会社 振動型モータ、レンズ装置、および、電子機器
JP7103019B2 (ja) * 2018-07-25 2022-07-20 セイコーエプソン株式会社 圧電駆動装置、ロボットおよびプリンター
JP7362366B2 (ja) * 2019-08-30 2023-10-17 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ、光学機器および電子機器
JP7484472B2 (ja) 2020-06-16 2024-05-16 ソニーグループ株式会社 撮像装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101166006A (zh) * 2006-10-16 2008-04-23 三星电机株式会社 压电电机
US20100201225A1 (en) * 2007-03-30 2010-08-12 Nikon Corporation Vibration actuator driving device, lens barrel, camera, method of manufacturing electromechanical conversion element, method of manufacturing vibration actuator, and method of driving vibration actuator
CN102365814A (zh) * 2009-04-07 2012-02-29 佳能株式会社 旋转式振动波驱动装置
CN102611350A (zh) * 2007-02-02 2012-07-25 佳能株式会社 异物去除设备以及异物去除方法
US20120200922A1 (en) * 2011-02-09 2012-08-09 Canon Kabushiki Kaisha Foreign matter removal unit and optical apparatus having the same

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2625555B2 (ja) 1989-10-30 1997-07-02 キヤノン株式会社 振動波装置
JP4028754B2 (ja) 2002-04-26 2007-12-26 オリンパス株式会社 カメラ及びこれに用いるカメラ用アッセンブリ
JP2004253873A (ja) * 2003-02-18 2004-09-09 Olympus Corp 電子撮像装置
JP5506552B2 (ja) * 2010-06-07 2014-05-28 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータの制御装置及び振動型アクチュエータの制御方法
JP5783708B2 (ja) * 2010-11-16 2015-09-24 キヤノン株式会社 塵埃除去装置及び撮像装置
JP5882796B2 (ja) * 2011-03-31 2016-03-09 キヤノン株式会社 振動体の駆動方法、振動装置、該振動装置を有する駆動装置、及び光学機器
JP2012231595A (ja) * 2011-04-26 2012-11-22 Canon Inc 振動装置の駆動回路、塵埃除去装置及び振動型アクチュエータにおける振動装置の駆動回路
US9113058B2 (en) * 2012-04-13 2015-08-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Photographing apparatus, and vibration control method
JP6460833B2 (ja) * 2015-02-25 2019-01-30 キヤノン株式会社 振動体、振動体の駆動方法、振動型駆動装置、塵埃除去装置及び撮像装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101166006A (zh) * 2006-10-16 2008-04-23 三星电机株式会社 压电电机
CN102611350A (zh) * 2007-02-02 2012-07-25 佳能株式会社 异物去除设备以及异物去除方法
US20100201225A1 (en) * 2007-03-30 2010-08-12 Nikon Corporation Vibration actuator driving device, lens barrel, camera, method of manufacturing electromechanical conversion element, method of manufacturing vibration actuator, and method of driving vibration actuator
CN102365814A (zh) * 2009-04-07 2012-02-29 佳能株式会社 旋转式振动波驱动装置
US20120200922A1 (en) * 2011-02-09 2012-08-09 Canon Kabushiki Kaisha Foreign matter removal unit and optical apparatus having the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI725193B (zh) * 2017-02-06 2021-04-21 日商昕芙旎雅股份有限公司 工件搬運裝置
CN110574358A (zh) * 2017-04-26 2019-12-13 株式会社村田制作所 清洗装置以及具备清洗装置的摄像单元
CN110574358B (zh) * 2017-04-26 2021-05-28 株式会社村田制作所 清洗装置以及具备清洗装置的摄像单元

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