CN109586609B - 振动波致动器、成像装置和使用振动波致动器的台装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了振动波致动器、成像装置和使用振动波致动器的台装置。振动波致动器具有包括弹性构件和机电能量换能器的振动构件以及与振动构件接触的接触构件，接触构件和振动构件相对于彼此移动。振动波致动器包括：被检测部分，被配置成与接触构件一起相对于振动构件移动；和检测单元，被配置成与振动构件一起相对于接触构件移动以检测被检测部分的位移信息或位置信息。振动构件具有在与相对移动的方向相交的方向上并排设置的两个突起部。接触构件与两个突起部接触。当从相对移动的方向看时，检测单元和被检测部分位于接触构件和振动构件之间。

Description

振动波致动器、成像装置和使用振动波致动器的台装置

技术领域

本发明涉及振动波致动器、成像装置和使用振动波致动器的台装置。

背景技术

振动波致动器是用于通过使用作为驱动源的振动构件的小振动来经由摩擦力提取驱动力的致动器。与电磁马达相比，即使振动波致动器的尺寸和形状减小，它也可以实现借助摩擦力的高推力性能、低惯性的高速响应和借助小振动的高精度定位。为了实现高精度定位，还可以在振动波致动器中设置检测单元。

例如，日本专利申请特开No.2009-27865讨论了驱动装置910，该驱动装置910用于在振动构件911中激励组合了两种不同的振动模式的振动以相对于振动构件911移动与振动构件911加压接触的被驱动构件(接触构件)912，如图13所示。日本专利申请特开No.2009-27865讨论了一种配置，其中接触构件912设置有标尺914，标尺914具有在其上绘制的用于位移信息检测的图案，并且编码器主体(检测单元)913被设置在保持构件上以面向标尺(被检测部分)914。这使得可以检测作为电子信息的壳体915和接触构件912之间的相对位置关系。因此，通过在振动波致动器(具有振动构件911和接触构件912)和编码器主体913的位移信息的分辨率范围内将该电子信息反馈到控制系统，可以实现振动波致动器的高精度位置控制。

如图14所示，日本专利申请特开No.2001-69772讨论了一种振动波致动器920，其中图案(被检测部分)924在振动构件921的平面上沿着接触构件922的移动方向设置，并且光学编码器主体(检测单元)923被设置在接触构件922上以面向图案924。由于检测单元被内置在振动波致动器920中，因此变得不需要提供用于在壳体925中设置编码器主体923的空间，从而允许振动波致动器920的尺寸减小。

然而，在日本专利申请特开No.2009-27865中讨论的驱动装置(振动波致动器)910中，作为用于检测接触构件912和固定支架915之间的相对位置关系的检测单元的编码器(检测单元913和被检测部分914)被设置在包括振动构件911和接触构件912的驱动单元的外部。因此，即使驱动单元的尺寸减小，也需要用于设置编码器的区域，从而可能使得不能充分减小振动波致动器的尺寸。

在日本专利申请特开No.2001-69772中讨论的振动波致动器920中，由于标尺(被检测部分)924被设置在振动构件921侧，因此需要在形成期望的振动状态的振动设计中考虑标尺924的振动状态，从而导致设计困难。另外，在接触构件922侧设置编码器主体(检测单元)923使得必须从其延伸导电构件。这可能导致在驱动马达时诸如导电构件的弯曲之类的负荷。

鉴于上述问题，本发明涉及一种振动波致动器，该振动波致动器与传统情况相比可以进一步减小尺寸，同时减少由于提供用于检测位移信息或位置信息的编码器单元(编码器)而对驱动性能的不利影响。“位移信息”是指由所谓的增量编码器检测到的信息。“位置信息”是指由所谓的绝对编码器检测到的信息。

发明内容

根据本发明的一方面，振动波致动器具有包括弹性构件和机电能量换能器的振动构件以及与振动构件接触的接触构件，接触构件和振动构件相对于彼此移动，该振动波致动器包括：被检测部分，被配置成与接触构件一起相对于振动构件移动；和检测单元，被配置成与振动构件一起相对于接触构件移动以检测被检测部分的位移信息或位置信息，其中，振动构件具有在与相对移动的方向相交的方向上并排设置的两个突起部，其中，接触构件与两个突起部接触，并且其中，当从相对移动的方向看时，检测单元和被检测部分位于接触构件和振动构件之间。

参考附图，根据对示例性实施例的以下描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1A和图1B是示意性地示出根据第一示例性实施例的振动波致动器的配置的透视图。

图2是示出根据第一示例性实施例的振动波致动器的部件的分解透视图。

图3示出根据第一示例性实施例的使用永久磁铁的加压方法。

图4A、图4B和图4C示出根据第一示例性实施例的永久磁铁的长度与绕被驱动构件(接触构件)生成的力矩之间的关系。

图5A和图5B是示出用于激励图1A和图1B中所示的振动构件的两种不同的弯曲振动模式的透视图。

图6示出包括在图1A和图1B中所示的振动构件中的压电元件的电极图案。

图7是示出当从接触构件的移动方向看时根据第一示例性实施例的定位检测单元的示例布置的平面图。

图8A和图8B是示意性地示出根据第二示例性实施例的振动波致动器的配置的透视图。

图9是示出当从移动方向看时根据第二示例性实施例的接触构件的平面图。

图10A和图10B分别是示意性地示出根据第三示例性实施例的成像装置的配置的顶视图和框图。

图11是示出根据第四示例性实施例的显微镜的透视图。

图12是示出根据第一示例性实施例的振动波致动器的控制的框图。

图13示出基于日本专利申请特开No.2009-27865中讨论的传统技术的振动波致动器的配置。

图14示出基于日本专利申请特开No.2001-69772中讨论的传统技术的振动波致动器的配置。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。

下面将参考图1A、图1B和图2描述根据第一示例性实施例的振动波致动器10的配置。图1A是示出振动波致动器10的整体配置的透视图，图1B是示出具有未示出的被驱动构件(接触构件)12和标尺(被检测部分)14的振动波致动器10的透视图。图2是示出振动波致动器10的部件的分解透视图。在随后的描述中，如图1A、图1B和图2中所示，振动构件11相对于接触构件12的移动方向(即接触构件12的移动方向)指示三维正交坐标系(X、Y和Z方向)中的X方向，振动构件11和接触构件12彼此加压接触的方向(即振动构件11和接触构件12相接触的方向)指示Z方向。Y方向与X和Z方向正交。在这种情况下，X方向是振动构件11的横向方向，Y方向是振动构件11的纵向方向。振动构件11相对于接触构件12的移动方向(即接触构件12的移动方向)是振动构件11和接触构件12通过如下的椭圆振动而相对于彼此移动的方向，该椭圆振动是通过在振动构件11中激励振动而在振动构件11的突起部11c处生成的椭圆振动。

振动波致动器10包括振动构件11、接触构件12、编码器主体(检测单元)13、标尺(被检测部分)14、壳体15、保持构件16和加压构件17。

振动构件11包括弹性构件11a、接合到弹性构件11a的机电能量换能器11b和柔性印刷电路板11d。

弹性构件11a被形成为矩形板状，并且设置有朝向机电能量换能器11b的结合表面的相对侧突出的两个不同的突起部11c。弹性构件11a理想地由诸如SUS420J2、马氏体不锈钢之类的金属材料制成。

机电能量换能器11b是压电元件。柔性印刷电路板11d被接合到机电能量换能器11b的与弹性构件11a的接合表面的相对侧的表面。

根据本示例性实施例，柔性印刷电路板11d设置有两层基底构件和夹在两层基底构件之间的导电构件。柔性印刷电路板11d部分地设置有背衬构件，该背衬构件固定到图2中所示的壳体15的固定部分15a以支撑振动构件11。以这种方式，作为电源构件的柔性印刷电路板11d不仅具有供电功能，而且还具有支撑振动构件11的功能。另外，从振动构件11延伸的柔性印刷电路板11d的片部分具有用于背衬构件的固定部分15a的足够小的厚度和低的刚性。因此，柔性印刷电路板11d的支撑部分实质上也具有隔离振动的功能。因此，不需要用于支撑振动构件11的附加支撑构件，这使得能够减少零件的数量和组装处理的数量。尽管在柔性印刷电路板11d上，背衬构件通过粘合剂固定到固定部分15a，但是固定方法不限于此。背衬构件可以通过用压板夹在中间、用螺栓紧固或敛缝来固定。

设置在弹性构件11a上的两个突起部11c的尖端与接触构件12(其接触部分12b)加压接触。突起部11c位于在与振动构件11相对于接触构件12的移动方向(和加压方向)相交的方向上。根据本示例性实施例，突起部11c位于沿着振动构件11的大致横向方向(大致在Y方向上)。突起部11c的尖端可以设置有具有希望的摩擦系数和优异耐磨性的接触表面。突起部11c是通过经由弯曲处理使弹性构件11a部分地弯曲而与弹性构件11a一体形成的。对于突起部11c的接触构件12侧的表面，通过热处理或表面抛光来形成希望的接触表面。突起部11c不一定如上所述那样来配置，而可以通过蚀刻处理形成或者与弹性构件11a分开形成并且然后被固定到弹性构件11a。可替代地，可以通过其他方法(例如电镀处理)来提供面向接触构件12的突起部11c的接触表面。在其中突起部11c、其接触表面和弹性构件11a被一体地形成的根据本示例性实施例的配置中，与这些部件被分开形成并接合的情况相比，可以减少组装工时。另外，这种结构是期望的，因为它可以防止零件的变化(因为不需要定位突起部11c)。

接触构件12具有磁轭(yoke)12a，在该磁轭12a上形成与振动构件11的突起部11c接触的两个接触部分12b。磁轭12a是铁磁材料。根据本示例性实施例，与弹性构件11a类似，磁轭12a由诸如SUS420J2之类的金属材料制成，SUS420J2是马氏体不锈钢。如图7所示，磁轭12a设置有朝向振动构件11侧突出的两个接触部分12b。当振动波致动器10被驱动时，磁轭12a在接触部分12b的尖端表面与面向尖端表面的突起部11c加压接触的同时滑动。期望通过对接触部分12b应用表面处理来提高接触部分12b的耐久性以改善对突起部11c的耐磨性。

具有固定部分15a的壳体15如上所述地固定柔性印刷电路板11d的一部分以支撑振动构件11。

编码器主体(检测单元)13检测振动构件11和接触构件12之间的相对位置(位移信息)。编码器主体(检测单元)13可以检测振动构件11和接触构件12之间的绝对位置(位置信息)。“位移信息”是指由所谓的增量编码器检测到的信息。“位置信息”是指由所谓的绝对编码器检测到的信息。

在本示例性实施例中，具有光发射元件和光接收元件的反射型光学传感器用作编码器主体13。从编码器主体13发射的光被作为反射器的标尺(被检测部分)14反射。当编码器主体13接收到该反射光时，它检测位移信息(或位置信息)。

编码器主体13和标尺14被设置在振动构件11和接触构件12之间，使得在从X方向(接触构件12和振动构件11相对于彼此移动的方向)看时编码器主体13面向标尺14的图案。编码器主体13在Z方向上(振动构件11和接触构件12相接触的方向)被设置在两个突起部11c之间。术语“两个突起部11c之间”不一定需要是“在两个突起部11c之间”，而是只需要在振动构件11中在Y方向上在两个突起部11c中的每一个的中心侧。标尺14被设置在两个接触部分12b之间，即，在Y方向上在接触构件12中的两个接触部分12b的中心侧。因此，当从X方向(接触构件12和振动构件11相对于彼此移动的方向)看振动波致动器10时，编码器主体13和标尺14被设置在由振动构件11和接触构件12围绕的空间中，如图7所示。

编码器主体13包括反射型光学传感器13a和安装反射型光学传感器13a的传感器柔性印刷电路板13b。编码器主体13读取入射在标尺14上的光的反射以检测位移信息(或位置信息)。编码器主体13由连接到壳体15的固定部分15a的保持构件16支撑，并且与两个永久磁铁17平行设置。

标尺14与接触构件12一体地设置在两个接触部分12b之间的凹陷部分处。因此，当振动构件11和接触构件12相对于彼此移动时，标尺(被检测部分)14与接触构件12一起相对于振动构件11移动。在这种情况下，编码器主体(检测单元)13与振动构件11一起相对于接触构件12移动。标尺14设置有沿接触构件12的移动方向印刷的图案。由氧化铬制成的图案被形成在不锈钢基底材料的表面上。尽管在本示例性实施例中，标尺14通过粘合剂接合到接触构件12，但是也可以将标尺14的图案直接印刷在接触构件12上，该接触构件12也可以用作标尺14。这可以减少零件的数量。

保持构件16保持编码器主体13和用作加压构件17的两个永久磁铁17。保持构件16通过使用螺栓固定到壳体15的固定部分15a以便将设置在振动构件11的柔性印刷电路板11d上的背衬构件夹在中间，并且振动构件11被设置在保持构件16和壳体15之间。保持构件16固定到固定部分15a的两个部分形成朝向壳体15侧凸出的台阶部分。振动构件11被设置在两个台阶部分之间的空间中。因此，保持构件16独立于振动构件11设置，并因此不会干扰振动构件11的振动。此外，保持构件16也独立于接触构件12设置。保持构件16和振动构件11的布置将在下面详细描述。

加压构件17生成用于使振动构件11和接触构件12彼此加压接触的加压力。在本示例性实施例中，由于两个永久磁铁用作加压构件17，所以在随后的描述中将加压构件17称为永久磁铁17。由两个永久磁铁17生成的磁力线在作为铁磁材料的振动构件11的弹性构件11a和接触构件12的磁轭12a之间形成磁路。在这种情况下生成的吸引力被用于使振动构件11和接触构件12彼此加压接触。

下面将参考图3描述通过使用永久磁铁17对振动构件11和接触构件12加压的方法。图3示出使用永久磁铁17的加压方法。参考图3，用细箭头绘出由永久磁铁17在弹性构件11a和磁轭12a内形成的磁路中的磁力线。更具体地，箭头F0指示在振动构件11和接触构件12之间生成的吸引力，箭头F1指示在振动构件11和永久磁铁17之间生成的吸引力，并且箭头F2指示在接触构件12和永久磁铁17之间生成的吸引力。为了简化描述，未示出除了对磁路有贡献的弹性构件11a、磁轭12a和永久磁铁17之外的部件。如图3所示，永久磁铁17与编码器主体13一样设置在振动构件11和接触构件12之间的封闭空间中。这使得可以最大化在振动构件11的突起部11c和接触构件12的接触部分12b之间的边界处生成的吸引力，同时使磁漏最小化。永久磁铁17独立地固定在振动构件11和接触构件12之间的空间中，不与振动构件11和接触构件12接触。因此，在振动构件11和永久磁铁17之间生成的吸引力F1以及在接触构件12和永久磁铁17之间生成的吸引力F2对振动构件11和接触构件12之间的加压力有贡献。

期望在Y方向上以距离振动构件11和接触构件12的中心的相同间隔布置具有相同形状的两个永久磁铁。该配置允许所生成的吸引力F0、F1和F2在Y方向上平衡。结果，振动构件11和接触构件12的取向变得稳定，而没有绕穿过振动构件11和接触构件12中的每个的重心的X轴生成的力矩。这使得可以在通过磁吸引力获取加压力时稳定振动波马达的性能。

下面将参考图4A、图4B和图4C描述当从Y方向看时振动构件11、接触构件12和永久磁铁17的布置与所生成的磁吸引力之间的关系。图4A、图4B和图4C示出永久磁铁17的布置与磁吸引力之间的关系。参考图4A、图4B和图4C，为了简化描述，振动构件11、接触构件12和永久磁铁17的形状已经从根据本示例性实施例的形状改变，并且永久磁铁17通过保持构件16(未示出)保持。吸引力F1a和F1b分别指示在通过振动构件11的重心的Z-Y平面的左侧和右侧的在振动构件11与永久磁铁17之间生成的吸引力的大小。吸引力F2a和F2b分别指示在上述Z-Y平面的左侧和右侧的在接触构件12与永久磁铁17之间生成的吸引力的大小。

永久磁铁17的位置相对于振动构件11和接触构件12是固定的，并且不随振动构件11和接触构件12之间的相对移动而移动。因此，即使当振动构件11和接触构件12相对于彼此移动时，如图4B所示，磁吸引力F1和F2的大小不容易改变。另外，两个永久磁铁17以上述Z-Y平面为中心相对于振动构件11对称地设置。因此，如图4A和图4B所示，当接触构件12在X方向上与永久磁铁17的接触构件12侧的整个表面重叠时，所生成的磁吸引力的大小在Z-Y平面的左侧和右侧变得相等(F1a＝F1b、F2a＝F2b)。更具体地，如果一个永久磁铁17面向接触构件12的部分的面积等于另一个永久磁铁17面向接触构件12的部分的面积，则在Z-Y平面的左侧和右侧生成的磁吸引力的大小变得相等。在这种情况下，不在振动构件11和接触构件12上生成绕通过振动构件11的重心的Y轴的力矩。因此，由于振动构件11和接触构件12的取向变得稳定，因此振动波马达的性能可以进一步稳定。

然而，当接触构件12没有覆盖永久磁铁17的在接触构件12侧的整个表面时，如图4C所示，吸引力F2a和F2b之间出现差异(F2a<F2b)，从而可能通过绕Y轴生成的力矩使接触构件12的取向倾斜。因此，为了保持接触构件12的取向的稳定性，期望满足关系L1-L2≥L3，即，L1≥L2+L3，其中L1表示接触构件12在X方向上的长度，L2表示永久磁铁17的长度，L3表示接触构件12的最大移动距离。当满足该关系时，不容易生成绕Y轴的力矩，并且振动波致动器10的性能变得更稳定。在这种情况下，接触构件12的长度L1比接触构件12的最大移动距离L3长。接触构件12的长度L1和永久磁铁17的长度L2在振动波致动器10的规格中设置。接触构件12的最大移动距离L3可以通过用于振动波致动器10的驱动控制或诸如接触构件12抵靠的定位销之类的机械配置来设置。

当以这种方式使用永久磁铁作为加压构件时，期望在X和Y方向中的每个方向上相对于振动构件11的中心对称地布置永久磁铁。要使用的永久磁铁的数量不限于如本示例性实施例中的两个，而可以是一个或三个或更多个。在本示例性实施例中，额外的两个永久磁铁17以在Y方向上穿过振动构件11的中心的Z-X平面为中心对称地设置。另外，编码器主体13被设置在在Y方向上平行设置的两个永久磁铁17之间。在该配置中，永久磁铁17和编码器主体13在Y方向上平行设置，使得可以减小振动波致动器10在Z方向上的尺寸。

加压单元的配置不限于上述配置。例如，接触构件12的接触部分12b和振动构件11的突起部11c可以通过诸如加压弹簧之类的加压单元而彼此加压接触。

两个突起部11c以相对于穿过振动构件11的重心的加压力方向的轴大致旋转对称的方式定位。另外，与两个突起部11c一样，希望以相对于穿过振动构件11的重心的Z方向的轴大致旋转对称的方式设置在柔性印刷电路板11d上设置的两个固定部分15a。在这种情况下，由上述单元生成的加压力和反作用力均匀地分布到振动构件11的两个突起部11c和柔性印刷电路板11d的两个固定部分15a。结果，振动构件11被支撑在重心上，使得其取向变得更加稳定。

根据本示例性实施例的振动构件11可以以两种不同的弯曲振动模式被激励。将两种弯曲振动模式进行组合使得能够产生椭圆运动，该椭圆运动在接触表面上在相同方向上绘制椭圆运动轨迹。

振动构件11的形状被确定以使得(当两个弯曲振动模式的共振频率的较高共振频率为fa时)两个弯曲振动模式的共振频率接近以实现两个弯曲振动模式的共振频率之间的期望的差Δf。更具体地，通过适当地设置纵向尺寸(长边)，在与纵向方向垂直相交的方向上的尺寸(短边)，以及在与振动构件11的形状的长边和短边垂直相交的方向上的尺寸(板厚)，可以使两个弯曲振动模式的共振频率之间的差接近期望的差Δf。

图5A和图5B是示出根据本示例性实施例的两种不同弯曲振动模式的透视图。图5A是示出在两种弯曲振动模式中的第一弯曲振动模式中的振动状态的透视图，其中线Y1和Y2指示该模式中的节线(nodal line)。图5B是示出在两种弯曲振动模式中的第二弯曲振动模式中的振动状态的透视图，其中线X1、X2和Y3指示该模式中的节线。当振动构件11在第一弯曲振动模式下被激励时，可以主要在两个突起部11c的尖端处的接触表面上产生具有图5A中所示的箭头所示的Z方向上的振幅的往复运动。当振动构件11在第二弯曲振动模式下被激励时，可以主要在两个突起部11c的尖端处的接触表面上产生具有图5B中所示的箭头所示的X方向上的振幅的往复运动。两个弯曲振动模式指示相对于振动构件11的X-Y平面的面外方向(Z方向)上的振动。因此，根据本示例性实施例的节点线或节点表示振动构件11上的在Z方向上的振动幅度难以产生(或最小化)的位置。

图6示出压电元件11b的背表面上的电极图案。在图5B所示的第二弯曲振动模式中，提供了由大致平行于Y方向的节点线Y3划分的A相电极构件和B相电极构件。在压电元件11b的中心还设置有接地电极构件(GND)，该接地电极构件(GND)经由通孔从到弹性构件11a的接合表面上的接地电极引出。图6中所示的A相电极构件和B相电极构件在相对于Z方向的相同方向上经历了极化过程。通过使用已知的驱动方法将多个交流(AC)信号作为驱动信号施加到这些电极，可以激励振动构件11用于上述振动。

下面将参考图12描述用于控制振动波致动器10的方法的示例。图12是示出用于控制振动波致动器10的方法的示例的框图。振动波致动器10被连接到控制装置18。控制装置18包括位置比较单元18a、相对位置获取单元18b、相位差确定单元18c、频率确定单元18d、驱动信号生成单元18e和升压电路18f。相对位置获取单元18b通过使用编码器主体13的检测结果(位移信息(或位置信息))获取振动构件11和接触构件12之间的相对位置。通过相对位置获取单元18b获取的相对位置被输入到位置比较单元18a，然后位置比较单元18a将相对位置与位置指令进行比较。基于位置比较单元18a的比较结果，相位差确定单元18c和频率确定单元18d确定两个AC信号的相位差和频率作为驱动信号，并且驱动信号生成单元18e基于相位差和频率生成驱动信号。所生成的驱动信号由升压电路18f升压并施加到振动构件11的机电能量换能器11b，并且然后驱动振动波致动器10。上述控制方法被认为是示例。可以通过改变驱动信号的电压幅度来控制振动波致动器10的驱动速度。

下面将参考图7描述作为内置在振动波致动器10中的检测单元的编码器主体13和标尺14的布置。图7是示出当从接触构件12的移动方向看时检测单元(即，振动波致动器10)的布置的平面图。

在连接到壳体15的固定部分15a的保持构件16上，编码器主体13与两个永久磁铁17平行地被设置在面向标尺14的图案14a的位置处。保持构件16经由固定部分15a设置在壳体15中，固定部分15a基本上与振动构件11和接触构件12振动隔离。这允许保持构件16被保持在振动构件11和接触构件12之间而不会妨碍振动波致动器10的驱动。

然后，将根据本示例性实施例的振动波致动器10与图13所示的基于传统技术的振动波致动器910进行比较。在振动波致动器910中，编码器主体913和标尺914被设置在由振动构件911和接触构件912围绕的空间的外部，并且振动波致动器910的整体尺寸增大。另外，在振动波致动器910中，当编码器主体913如在本示例性实施例中那样被设置在振动构件911的两个突起部之间时，需要在接触构件912上面向编码器主体913的位置处设置与编码器主体913对应的标尺914。然而，当编码器被设置在振动构件911的两个突起部之间时，编码器面向接触构件912的接触单元912b，并且变得不可能提供在接触构件912侧的标尺914。

另一方面，根据本示例性实施例，接触构件12具有朝向振动构件11侧凸出并且在Y方向上平行设置的两个接触部分12b。由于要用于检测单元的标尺14可以被设置在两个接触部分12b之间，因此标尺14可以被设置在如下的空间内：振动构件11和接触构件12跨该空间面向彼此。需要在振动构件11的与接触部分12b的布置相对应的一侧设置具有接触表面的多个突起部11c。由于设置在振动构件11上的两个突起部11c在Y方向上以一定间隔以振动构件11的中心为中心对称地定位，因此可以在加压时稳定振动构件11的取向的同时分配用于设置编码器主体13的空间。

在根据本示例性实施例的振动波致动器10中，编码器主体13和用于检测单元的标尺14被设置在两个接触部分12b之间或两个突起部11c之间并且在振动构件11和接触构件12彼此面向的空间中。因此，振动波致动器10使得可以限制由于提供作为检测单元的编码器主体13和标尺14而导致的装置尺寸的增大。另外，编码器主体13和标尺14以与振动构件11振动隔离的状态设置，可以防止驱动性能的劣化。结果，根据本示例性实施例，提供检测单元使得能够相较于传统技术进一步减小振动波致动器10的尺寸，同时减少诸如驱动性能劣化之类的影响。

检测单元不限于上述反射型光学传感器，并且可以是其他传感器。例如，在使用加压弹簧的弹力代替磁路的情况下，可以采用霍尔元件或诸如磁阻元件之类的磁传感器作为编码器，并且磁力生成单元(更具体地，图案化的磁铁)可用作标尺。

下面将参考图8A和图8B描述根据第二示例性实施例的振动波致动器20。图8A是示出振动波致动器20的配置的透视图。图8B是示出振动波致动器20的部件的分解透视图。本示例性实施例与第一示例性实施例的不同之处在于：霍尔元件被用作编码器主体(检测单元)，使用基于磁铁的标尺，并且使用板簧的加压力使振动构件和接触构件彼此加压接触。尽管在本示例性实施例中，编码器主体(检测单元)检测振动构件和接触构件之间的相对位置(位移信息)，但编码器可以如第一示例性实施例中那样检测绝对位置(位置信息)。

振动波致动器20包括振动构件21、接触构件22、作为检测单元的霍尔元件23(编码器主体)、标尺24、壳体25、保持构件26和加压构件28。

壳体25设置有凹陷部分，并且加压构件28被设置在凹陷部分中。加压构件28具有基底28a和设置在基底28a上的板簧28b。板簧28b的弹力经由基底28a从振动构件21朝向接触构件22施加。接触构件22具有不与振动构件21接触的非接触部分22a，与振动构件21接触的接触部分22b，以及凹槽部分22c。接触部分22b从非接触部分22a朝向振动构件21一侧突出。凹槽部分22c是被形成为接触部分22b的一部分的V形槽。

保持构件26保持作为检测单元的霍尔元件23。保持构件26设置有与凹槽部分22c接合的四个钢球26a，如图9所示。图9是示出当从移动方向看时的接触构件22的平面图。加压构件28的弹力经由基底28a从振动构件21朝向接触构件22施加，并且由四个钢球26a接收。与第一示例性实施例类似，保持构件26在与振动构件21振动隔离的状态下被独立地设置，因此不容易受到振动构件21的振动的影响。另外，保持构件26被配置成不妨碍接触构件22的驱动。

霍尔元件23是用于检测相对移动信息(或位置信息)的检测单元(编码器主体)，并且还是用于通过使用霍尔效应将由磁铁或电流生成的磁场转换成电信号的磁传感器。与保持构件26相比，霍尔元件23被设置在接触构件22侧，并且被设置在振动构件21和接触构件22之间以及两个突起部21c之间。术语“两个突起部21c之间”包括在Y方向上在振动构件21中的两个突起部21c中的每个的中心线侧。

标尺24在非接触部分22a的振动构件21侧的表面上被设置在两个突起部21c之间以面向霍尔元件23。标尺24设置有通过多极磁化形成的图案24。尽管在本示例性实施例中，标尺24和接触构件22是分开的零件，但是接触构件22的非接触部分22a可以具有标尺24的功能。换句话说，接触构件22和标尺24可以整合为一个部分以使接触构件22也能够作为标尺24工作。在这种情况下，接触构件22的接触部分22b被应用耐磨电镀处理，并且振动构件21由非磁性材料制成。这种配置是期望的，因为在确保作为马达的耐久性的同时不形成不必要的磁路，因此不会妨碍振动波致动器20的驱动性能。由于该配置能够减少零件的数量，因此预期进一步减小了振动波致动器20的尺寸。

根据本示例性实施例，霍尔元件23被用作检测单元。因此，由于作为单个单元的检测单元可以比包括光发射元件的反射型光学传感器进一步减小尺寸，所以可以减小用于安装检测单元的区域。另外，由于没有永久磁铁用作压力单元，因此不需要确保用于在振动构件21和接触构件22之间布置磁铁的空间。

在根据第一示例性实施例的振动波致动器10中，在Y方向上并列布置用于生成加压力的永久磁铁17有利地使得能够在X方向上减小尺寸。在根据第二示例性实施例的振动波致动器20中，在X方向上并列布置接收压力的保持构件16的固定部分有利地使得能够在Y方向上减小尺寸。

期望根据要减小振动波致动器20的尺寸的方向适当地选择这些配置中的任何一个。

在根据第一示例性实施例的振动波致动器10中，振动构件11和接触构件12还具有磁屏蔽的作用。这能够消除磁屏蔽的必要性。这能够使振动波致动器10在不增加尺寸的情况下施加磁增压。

在根据第二示例性实施例的磁类型编码器中，即使粉尘进入到霍尔元件23和标尺24之间，检测功能(位移信息和位置信息)也几乎不会发生故障。这消除了单独的防尘盖的必要性并且减小了振动波致动器10的尺寸。

下面将参考图10A和图10B以成像装置700的配置为中心描述第三示例性实施例。成像装置700是具有根据上述示例性实施例中的每个的振动波致动器的装置的示例。

图10A是示意性地示出成像装置700的配置的顶视图。成像装置700具有安装图像传感器710和电源按钮720的相机主体730。成像装置700还具有透镜镜筒740，透镜镜筒740包括第一透镜组810(图10A中未示出)、第二透镜组820、第三透镜组830(图10A中未示出)、构成光学系统的第四透镜组840以及振动波致动器单元620和640。透镜镜筒740是可更换镜头，并且作为透镜镜筒740，适合于成像目标的透镜镜筒可以附接到相机主体730。在成像装置700中，两个振动波致动器单元620和640分别驱动第二透镜组820和包括在光学系统中的第四透镜组840。

图10B是示出成像装置700的整体配置的框图。第一透镜组810、第二透镜组820、第三透镜组830、第四透镜组840和光量调节单元850被设置在透镜镜筒740内的光轴上的预定位置处。光通过第一透镜组810、第二透镜组820、第三透镜组830、第四透镜组840和光量调节单元850，并且聚焦在图像传感器710上。图像传感器710将由光学系统形成的光学图像转换成电信号并将该信号输出到相机处理电路750。

相机处理电路750对来自图像传感器710的输出信号执行放大、伽马校正等。相机处理电路750经由自动曝光(AE)门755连接到中央处理单元(CPU)790，并且还经由自动聚焦(AF)门760和AF信号处理电路765连接到CPU 790。经过相机处理电路750的预定处理的视频信号经由AE门755、AF门760和AF信号处理电路765被发送到CPU 790。AF信号处理电路765提取视频信号的高频分量，生成AF的评估值信号，并将生成的评估值供给CPU 790。

CPU 790是用于控制成像装置700的整体操作的控制电路，并且基于所获取的视频信号生成用于曝光确定和聚焦的控制信号。为了获得确定的曝光和合适的聚焦状态，CPU790控制振动波致动器单元620和640以及仪表630的驱动以调节第二透镜组820、第四透镜组840和光量调节单元850在光轴方向上的位置。在CPU 790的控制下，振动波致动器单元620使第二透镜组820在光轴方向上移动，振动波致动器单元640使第四透镜组840在光轴方向上移动，并且光量调节单元350由仪表630控制和驱动。

由振动波致动器单元620在光轴方向上驱动的第二透镜组320的位置由第一线性编码器770检测，并且检测结果被发送到CPU 790。这样，第二透镜组320的位置被反馈到振动波致动器单元620的驱动。类似地，由振动波致动器单元640在光轴方向上驱动的第四透镜组840的位置由第二线性编码器775检测，并且检测结果被发送到CPU 790。这样，第四透镜组840的位置被反馈到振动波致动器单元640的驱动。光量调节单元350在光轴方向上的位置由虹膜光圈编码器780检测，并且检测结果被通知给CPU 790。这样，光量调节单元350的位置被反馈到仪表630的驱动。

根据本示例性实施例，通过使用根据第一示例性实施例的振动波致动器10作为振动波致动器单元620和640的驱动装置来移动透镜组810至840。因此，第一线性编码器770被内置在振动波致动器单元620中并与振动波致动器单元620一体地配置。第二线性编码器775被内置在振动波致动器单元640中并与振动波致动器单元640一体地配置。

根据本示例性实施例的成像装置700，与传统的振动波致动器相比，振动波致动器10的尺寸可以进一步减小，使得可以与传统的振动波致动器相比进一步减小用于在振动波致动器单元620和640中设置振动波致动器10的空间。结果，与传统的振动波致动器单元相比，振动波致动器单元620和640的尺寸可以进一步减小。由于减小了用于在成像装置700中设置振动波致动器10的空间，因此可以添加另外的部件。

在根据第一示例性实施例的振动波致动器10被用于在光轴方向上移动成像装置700的预定透镜组的情况下，在透镜组停止的状态下也保持大的保持力。这使得即使外力作用在透镜镜筒740或成像装置主体上也能够降低透镜组移动的可能性。

在相机抖动校正透镜被内置(包括)在透镜镜筒740中或成像装置的光学系统中的情况下，根据上述示例性实施例的振动波致动器10可用作用于在与光学系统的光轴正交的方向上移动相机抖动校正透镜的相机抖动校正单元的驱动单元。在这种情况下，为了允许透镜保持构件在与光轴方向垂直相交的平面中在彼此垂直相交的两个方向上移动，设置用于在每个方向上驱动透镜保持构件的一个或多个振动波致动器单元10。代替驱动相机抖动校正透镜，相机抖动校正单元可以在与光学系统的光轴正交的方向上移动图像传感器710(内置在成像装置主体中)。

下面将参考图11以具有X-Y台的显微镜500的配置为中心描述第四示例性实施例。显微镜500是具有至少两个根据上述示例性实施例中的每个的振动波致动器单元的装置的示例。图11是示出显微镜500的外观的透视图。

显微镜500包括成像单元510以及自动台530，成像单元510包括图像传感器和光学系统。自动台530具有基底，设置在基底上的第一振动波致动器(未示出)和第二振动波致动器(未示出)，以及设置在基底上的在X-Y平面内移动的台520。第一和第二振动波致动器中的每个使用根据第一示例性实施例的振动波致动器10。

第一振动波致动器用作用于在台520的X方向上驱动台520的驱动单元。第一振动波致动器被设置成使得振动构件11与接触构件12的一部分之间的相对移动的方向(振动构件11相对于接触构件12的移动方向，即接触构件12的移动方向)与台520的X方向一致。第二振动波致动器用作用于在台520的Y方向上驱动台520的驱动单元。第二振动波致动器被设置成使得振动构件11与接触构件12的一部分之间相对于接触构件12的相对移动的方向(即接触构件12的移动方向)与台520的Y方向一致。

将要观察的对象被放置在台520的上表面上，并且由成像单元510捕获放大的图像。当存在宽的观察范围时，通过使用第一和第二振动波致动器在面内方向上移动台520以移动观察对象来驱动自动台530，成像区域被改变。当通过使用计算机(未示出)的图像处理组合在不同成像区域中捕获的图像时，可以在宽的观察范围内获取一个高清晰度图像。

尽管已经基于示例性实施例具体描述了本发明，但是本发明不限于此，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下以各种方式进行修改。另外，上述示例性实施例被认为是说明性的而非限制本发明的范围。这些示例性实施例也可以适当地组合。

例如，在第三和第四示例性实施例中，根据第一示例性实施例的振动波致动器10被用作振动波致动器。然而，振动波致动器不限于此，并且可以是根据第二示例性实施例的振动波致动器20。加压构件的配置和加压方法可以适当地改变。

尽管在上述示例性实施例中，振动构件和接触构件相对于彼此直线地移动(直线驱动)，但是驱动方法不限于此。通过使用根据每个示例性实施例的振动波致动器，可以驱动接触构件相对于振动构件旋转。在这种情况下，振动构件11和接触构件12的任意位置通过在突起部11c处生成的椭圆运动而相对于彼此移动。相对移动的方向被称为振动构件11相对于接触构件12的移动方向(即接触构件12的移动方向)。

尽管在上述示例性实施例中，设置了振动构件的两个突起部和接触构件的两个接触部分，但是突起部的数量和接触部分的数量不限于此，并且可以设置更多的突起部和接触部分。例如，可以在X方向上设置在Y方向上的两对突起部(一对两个突起部)，并且接触部分可以设置在接触构件上的面向四个突起部的位置处。

根据作为本发明的一方面的振动波致动器，可以提供如下的振动波致动器，其与传统的振动波致动器相比可以进一步减小尺寸，同时减少由于提供检测单元(编码器)而导致的对驱动性能的不利影响。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以包含所有这些修改及等同的结构和功能。

Claims (20)

1.一种振动波致动器，具有包括弹性构件和机电能量换能器的振动构件以及与振动构件接触的接触构件，接触构件和振动构件在相对移动方向上相对于彼此移动，该振动波致动器包括：

被检测部分，被配置成与接触构件一起相对于振动构件移动；和

检测单元，被配置成与振动构件一起相对于接触构件移动以检测被检测部分的位移信息或位置信息，

其中，振动构件具有在与相对移动方向相交的方向上并排设置的两个突起部，

其中，接触构件与两个突起部接触，并且

其中，在与相对移动方向相交的方向上，检测单元和被检测部分位于两个突起部之间。

2.根据权利要求1所述的振动波致动器，还包括：基层构件和保持构件，该保持构件被配置成保持检测单元，

其中，保持构件固定到基层构件并且不由振动构件和接触构件保持。

3.根据权利要求1所述的振动波致动器，其中，检测单元是反射型光学传感器。

4.根据权利要求3所述的振动波致动器，其中，被检测部分是用于反射来自光学传感器的光的反射器。

5.根据权利要求1所述的振动波致动器，其中，检测单元是霍尔元件或磁阻元件。

6.根据权利要求5所述的振动波致动器，其中，被检测部分是磁力生成单元。

7.根据权利要求1所述的振动波致动器，还包括：弹簧构件，

其中，振动构件和接触构件通过弹簧构件的弹力而彼此加压接触。

8.根据权利要求1所述的振动波致动器，还包括：设置在振动构件和接触构件之间的永久磁铁，

其中，振动构件和接触构件中的每个具有铁磁材料，并且

其中，振动构件和接触构件通过由永久磁铁、振动构件和接触构件形成的磁路所生成的吸引力而彼此加压接触。

9.根据权利要求8所述的振动波致动器，还包括：基层构件和保持构件，该保持构件被配置成保持永久磁铁，

其中，保持构件固定到基层构件并且不由振动构件和接触构件保持。

10.根据权利要求9所述的振动波致动器，其中，保持构件保持检测单元。

11.根据权利要求8所述的振动波致动器，还包括：另一永久磁铁，

其中，检测单元被设置在两个永久磁铁之间。

12.根据权利要求11所述的振动波致动器，其中，在相对移动方向上，两个永久磁铁以穿过振动构件的重心并且与相对移动方向正交的平面为中心对称地设置。

13.根据权利要求9所述的振动波致动器，其中，关系L1≥L2+L3被满足，

其中，L1表示接触构件在相对移动方向上的长度，L2表示永久磁铁在相对移动方向上的长度，L3表示接触构件的最大移动距离。

14.根据权利要求1所述的振动波致动器，其中，振动构件的激励的振动由两种不同的弯曲振动模式形成。

15.根据权利要求1所述的振动波致动器，其中，检测单元和被检测部分位于接触构件和振动构件之间。

16.根据权利要求1所述的振动波致动器，

其中，所述接触构件和被检测部分没有被整合成一个部分。

17.一种透镜镜筒，包括：

光学系统；和

根据权利要求1所述的振动波致动器，被配置成使包括在光学系统中的透镜在光轴方向上或与光轴方向正交的方向上移动。

18.一种成像装置，包括：

光学系统；

根据权利要求1所述的振动波致动器，被配置成使包括在光学系统中的透镜在光轴方向上或与光轴方向正交的方向上移动；和

图像传感器，被配置成将通过光学系统形成的光学图像转换成电信号。

19.一种成像装置，包括：

光学系统；

图像传感器，被配置成将通过光学系统形成的光学图像转换成电信号；和

根据权利要求1所述的振动波致动器，被配置成在与光学系统的光轴方向正交的方向上移动图像传感器。

20.一种台装置，包括：

台；和

根据权利要求1所述的振动波致动器，被配置成使台在台的平面中移动。

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