CN1543050A - 操作装置和电子仪器 - Google Patents
操作装置和电子仪器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1543050A CN1543050A CNA2004100309967A CN200410030996A CN1543050A CN 1543050 A CN1543050 A CN 1543050A CN A2004100309967 A CNA2004100309967 A CN A2004100309967A CN 200410030996 A CN200410030996 A CN 200410030996A CN 1543050 A CN1543050 A CN 1543050A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- framework
- vibrating elements
- touched
- operating means
- driven element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 claims description 78
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 21
- 230000008602 contraction Effects 0.000 abstract 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 27
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 27
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 16
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 15
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 15
- 230000009471 action Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 101150064138 MAP1 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 206010017389 Frotteurism Diseases 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000035611 feeding Effects 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 108010022579 ATP dependent 26S protease Proteins 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BSLXDFGQRZUAAR-UHFFFAOYSA-N [Sc].[Pb] Chemical compound [Sc].[Pb] BSLXDFGQRZUAAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- RPEUFVJJAJYJSS-UHFFFAOYSA-N zinc;oxido(dioxo)niobium Chemical compound [Zn+2].[O-][Nb](=O)=O.[O-][Nb](=O)=O RPEUFVJJAJYJSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/12—Constructional details
- H02N2/123—Mechanical transmission means, e.g. for gearing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/003—Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with bending modes
- H02N2/004—Rectangular vibrators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/108—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors around multiple axes of rotation, e.g. spherical rotor motors
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本发明的操作装置(1)包括:被驱动元件(5),具有一成像元件和一被接触元件;框架(4),用于以使被驱动元件(5)可转动的方式支撑被驱动元件(5);以及,超声波马达。超声波马达包括一振动元件(6)。振动元件(6)包括:第一压电元件(62),通过施加交流电压进行伸缩;加强板(63),具有一接触部分(66)和一臂部分(68);以及,第二压电元件(64),通过施加交流电压进行伸缩。第一压电元件(62)、加强板(63)和第二压电元件(64)被按该顺序层叠。振动元件(6)固定安装在框架(4)上,并且使接触部分(66)紧靠被接触元件(51)。此外,在操作装置(1)中,振动元件(6)的振动通过被接触元件(51)对被驱动元件(5)进行驱动以使被驱动元件(5)相对于框架(4)转动。
Description
技术领域
本发明涉及一种操作装置和一种电子仪器。
背景技术
迄今为止,用于驱动诸如全方位摇摆(pan-tilt)式可变焦距摄像机等的被驱动元件的操作装置已广为人知。在这种超声波马达中,已知在一网站(URL:http://www.viwemedia.co.jp/kiki/vcc4.htm(仅日语))中所描述的技术为上述技术。
然而,对于传统的操作装置,由于被驱动元件的驱动机构是由诸如电磁马达的大型马达构成的,所以存在使整个装置尺寸变大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供可以缩小整个装置尺寸的一种操作装置和一种电子仪器。
为达到上述目的,在本发明的一个方面中,提供一种操作装置。在本发明的一个实施例中,所述操作装置包括:
被驱动元件,(具体来说,为具有一成像元件的被驱动元件);
框架,用于以使被驱动元件可转动的方式支撑该被驱动元件;
被接触元件,其相对于该被驱动元件静止;以及
振动元件,包括:第一压电元件,该第一压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩;加强板,具有一接触部分和一臂部分;以及第二压电元件,该第二压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩,第一压电元件、加强板以及第二压电元件按该顺序层叠,并且振动元件的接触部分紧靠被接触元件;
其中,振动元件通过被接触元件向被驱动元件传输动力,以使被驱动元件转动。
根据本发明,由于用于被驱动元件的操作机构(具体来说,用于作为成像装置(成像单元)的被驱动元件的操作机构)是利用具有一层叠结构的超声波马达来构成的,所以可以使整个装置变得更小和更薄。
特别地,由于将该振动元件构造为使在被施加以交流电压后进行伸缩的第一压电元件、具有一接触部分和一臂部分的加强板、以及在被施加以交流电压后进行伸缩的第二压电元件以此顺序层叠,所以可以通过对振动元件施加一低电压来获得大驱动力和高驱动速度。此外,由于该振动元件利用沿其面内方向的伸缩来进行驱动,所以可以极大地提高(增强)驱动效率。
在本发明的操作装置中,优选地,将被接触元件固定地设置在被驱动元件上。
此外,在本发明的操作装置中,优选地,将振动元件固定地设置在框架上。
另外,在本发明的操作装置中,优选地,操作装置具有用于将被接触元件和振动元件中的一方推向另一方的装置。
这使得可以获得更大(更高)的驱动力,因此可以更确定地来转动(驱动)该被驱动元件。
在本发明的操作装置中,优选地,推压装置适于通过推压被驱动元件将被接触元件推向振动元件。
而且,在本发明的操作装置中,优选地,该振动元件具有一薄板状结构,并且将被接触元件和振动元件设置在基本上同一平面内。
在本发明中,由于将被接触元件和振动元件设置在基本上同一平面内,所以可以在一个平面内构成该被驱动元件的驱动机构。特别地,对于振动元件具有平面结构的情况,由于可以将驱动机构制作得更薄,所以也可以使整个装置更薄。
在本发明的操作装置中,优选地,被驱动元件具有一侧面,框架具有一内壁面,该内壁面与被驱动元件的侧面通过二者之间的间隙相对,并且将被接触元件和振动元件设置在该间隙内。
根据本发明,可以在被接触元件和框架之间的间隙中形成被驱动元件的驱动机构。这使得可以缩小操作装置的宽度。
在本发明的操作装置中,优选地,将振动元件设置为使其纵向方向平行于框架的宽度方向,并且将被接触元件设置在振动元件的纵向方向的延长线上。
这样,由于振动元件的纵向方向指向操作装置的宽度方向,并且将振动元件和被接触元件设置在该直线上,所以可以减小操作装置的厚度。
在本发明的操作装置中,优选地,将被接触元件和振动元件设置得当从操作装置的顶部观察时二者彼此交叠。
这使得可以缩小操作装置的宽度。
此外,优选地,本发明的操作装置具有一位于被接触元件与被驱动元件之间的减速机构。
这使得可以以大的扭矩来驱动所述被驱动元件。
在本发明的另一实施例中,操作装置包括:
被驱动元件(具体为具有一成像元件的被驱动元件);
第一框架,用于承放被驱动元件;
第二框架,用于以使第一框架可转动的方式支撑第一框架;
被接触元件,其相对于第一框架静止;以及
振动元件,包括:第一压电元件,该第一压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩;加强板,具有一接触部分和一臂部分;以及第二压电元件,该第二压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩,第一压电元件、加强板以及第二压电元件以此顺序层叠,并且振动元件的接触部分紧靠被接触元件。
其中,振动元件通过被接触元件向第一框架传输动力,以使该第一框架转动。
根据本发明,由于利用具有层叠结构的超声波马达来构造用于被驱动元件(具体来说,为成像装置(成像单元))的操作机构,所以可以使整个装置变得更小和更薄。
特别地,由于将振动元件构造为使第一压电元件、加强板和第二压电元件以此顺序层叠,所以通过向振动元件施加一低电压可以获得大驱动力和高驱动速度,其中,该第一压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩,该加强板具有一接触部分和一臂部分,并且该第二压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩。并且,由于振动元件利用其面内方向的伸缩来进行驱动,所以可以极大地提高(增强)驱动效率。
在本发明的操作装置中,优选地,被驱动元件被以可转动的方式支撑在第一框架中,并且被驱动元件和第一框架分别具有回转轴,其中,被驱动元件相对于第一框架的回转轴的轴向不同于第一框架相对于第二框架的回转轴的轴向。
这样,由于被驱动元件相对于第一框架转动,而第一框架相对于第二框架转动,就有可能实现一种全方位摇摆机构,其中,被驱动元件沿相对于第二框架的一希望方向换向(面对)。
在本发明的操作装置中,优选地,被驱动元件相对于第一框架的回转轴与第一框架相对于第二框架的回转轴基本垂直。
这样,由于被驱动元件相对于第一框架转动,而第一框架相对于第二框架转动,就可以实现一种全方位摇摆机构,其中,被驱动元件沿相对于第二框架的一希望方向换向(面对)。
在本发明的操作装置中,优选地,振动元件具有一薄板状结构,并且将被接触元件和振动元件设置在基本上同一平面内。
在本发明中,由于将被接触元件和振动元件设置在基本上同一平面内,所以可以在一个平面内构成该被驱动元件的驱动机构。特别地,对于振动元件具有平面结构的情况,由于可以将驱动机构制作得更薄,所以也就可以使整个装置更薄。
在本发明的操作装置中,优选地,第一框架具有一侧面,第二框架具有一内壁面,该内壁面与第一框架的侧面通过二者之间的间隙相对,并且将被接触元件和振动元件设置在该间隙之内。
这使得可以缩小操作装置的宽度。
在本发明的操作装置中,优选地,第一框架具有一底部,而第二框架具有一内壁面和一内底面,将被接触元件和振动元件设置在由第一框架的底部和第二框架的内壁面和内底面所限定的空间内,并且振动元件和被接触元件通过第一框架的底部向第一框架传输动力。
优选地,本发明的操作装置具有一位于被接触元件与第一框架之间的减速机构。
这使得可以以大扭矩来驱动所述第一框架。
在本发明的操作装置中,优选地,被接触元件具有一齿轮,而第一框架具有多个齿槽,该多个齿槽与齿轮相啮合,从而使被接触元件通过齿轮和所述多个齿槽将振动元件的动力传输到第一框架。
在本发明的操作装置中,优选地,将被接触元件固定地设置在第一框架上。
在本发明的操作装置中,优选地,将被接触元件固定地设置在第二框架上。
在本发明的操作装置中,优选地,将振动元件固定地设置在第一框架上,以使其与第一框架一起转动。
在本发明的操作装置中,优选地,第二框架的内壁面构成所述被接触元件,并且振动元件紧靠该第二框架的内壁面,以将其振动传输到该内壁面,并且从该内壁面接收反作用力,从而利用该反作用力使第一框架与振动元件一起转动。
在本发明的又一实施例中,操作装置包括:
被驱动元件(具体来说,为具有一成像元件的被驱动元件);
第一框架,用于以使被驱动元件可转动的方式支撑该被驱动元件;
第一被接触元件,其相对于被驱动元件静止;
第一振动元件,包括:第一压电元件,该第一压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩;加强板,具有一接触部分和一臂部分;以及第二压电元件,该第二压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩,第一振动元件的第一压电元件、加强板以及第二压电元件被以此顺序层叠,并且该第一振动元件的接触部分紧靠第一被接触元件。
第二框架,用于以使第一框架可转动的方式支撑该第一框架;
第二被接触元件,其相对于第一框架静止;以及
第二振动元件,包括:第一压电元件,该第一压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩;加强板,具有一接触部分和一臂部分;以及第二压电元件,该第二压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩,第二振动元件的第一压电元件、加强板以及第二压电元件被以此顺序层叠,并且第二振动元件的接触部分紧靠第二被接触元件;
其中,第一振动元件通过第一被接触元件向被驱动元件传输动力,以使被驱动元件相对于第一框架转动,而第二振动元件通过第二被接触元件向第一框架传输动力,以使第一框架相对于第二框架转动。
根据本发明,由于利用一具有层叠结构的超声波马达来构造用于所述被驱动元件(具体地为成像装置(成像单元))的操作机构,所以可以使整个装置变得更小和更薄。
此外,由于被驱动元件相对于第一框架转动,而第一框架相对于第二框架转动,所以可以实现一种全方位摇摆机构,其中,被驱动元件沿相对于第二框架的一希望方向换向(面对)。
特别地,由于将各振动元件构造得使第一压电元件、加强板和第二压电元件被以此顺序层叠,所以可以通过向各振动元件施加一低电压来获得极大的驱动力和高驱动速度,其中,第一压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩,加强板具有一接触部分和一臂部分,并且第二压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩。并且,由于该振动元件利用其面内方向的伸缩来进行驱动,所以可以极大地提高(增强)驱动效率。
在本发明的操作装置中,优选地,将第一被接触元件固定地设置在被驱动元件上。
在本发明的操作装置中,优选地,将第一振动元件固定地设置在第一框架上。
在本发明的操作装置中,优选地,将第二被接触元件固定地设置在第一框架上。
在本发明的操作装置中,优选地,将第二振动元件固定地设置在第二框架上。
在本发明的操作装置中,优选地,将第二被接触元件固定地设置在第二框架上。
在本发明的操作装置中,优选地,将第二振动元件固定地设置在第一框架上。
在本发明的操作装置中,优选地,被驱动元件和第一框架分别具有回转轴,其中,被驱动元件相对于第一框架的回转轴的轴向不同于第一框架相对于第二框架的回转轴的轴向。
在本发明的操作装置中,优选地,被驱动元件相对于第一框架的回转轴与第一框架相对于第二框架的回转轴基本上垂直。
在本发明的另一方面中,本发明提供了一种电子仪器。在一个实施例中的该电子仪器具有一操作装置。该操作装置包括:
被驱动元件;
框架,用于以使被驱动元件可转动的方式来支撑该被驱动元件;
被接触元件,其相对于被驱动元件静止;以及
振动元件,包括:第一压电元件,该第一压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩;加强板,具有一接触部分和一臂部分;以及第二压电元件,该第二压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩。将第一压电元件、加强板以及第二压电元件以此顺序层叠,并且使振动元件的接触部分紧靠所述被接触元件;
其中,振动元件通过被接触元件向被驱动元件传输动力,以使该被驱动元件转动。
在本发明的另一实施例中,一电子仪器配备有一操作装置。该操作装置包括:
被驱动元件;
第一框架,用于承放被驱动元件;
第二框架,用于以使第一框架可转动的方式支撑该第一框架;
被接触元件,其相对于第一框架静止;以及
振动元件,包括:第一压电元件,该第一压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩;加强板,具有一接触部分和一臂部分;以及第二压电元件,该第二压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩,第一压电元件、加强板以及第二压电元件被以此顺序层叠,并且振动元件的接触部分紧靠所述被接触元件;
其中,振动元件通过被接触元件向第一框架传输动力,以使该第一框架转动。
在本发明的又一实施例中,一电子仪器配备有一操作装置。该操作装置包括:
被驱动元件;
第一框架,用于以使被驱动元件可转动的方式支撑该被驱动元件;
第一被接触元件,其相对于该被驱动元件静止;
第一振动元件,包括:第一压电元件,该第一压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩;加强板,具有一接触部分和一臂部分;以及第二压电元件,该第二压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩,第一振动元件的第一压电元件、加强板以及第二压电元件被以此顺序层叠,并且第一振动元件的接触部分紧靠第一被接触元件;
第二框架,用于以使第一框架可转动的方式支撑该第一框架;
第二被接触元件,其相对于第一框架静止;以及
第二振动元件,包括:第一压电元件,该第一压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩;加强板,具有一接触部分和一臂部分;以及第二压电元件,该第二压电元件在被施加以交流电压后将进行伸缩,将第二振动元件的第一压电元件、加强板以及第二压电元件以此顺序层叠,并且第二振动元件的接触部分紧靠第二被接触元件;
其中,第一振动元件通过第一被接触元件向被驱动元件传输动力,以使该被驱动元件相对于第一框架转动,而第二振动元件通过第二被接触元件向第一框架传输动力,以使第一框架相对于第二框架转动。
根据这些电子仪器,可以获得与上述操作装置相同的效果。
附图说明
以下参照附图对超声波马达、操作装置、光学装置以及电子仪器的优选实施例进行说明。
图1是显示根据本发明的第一实施例中的操作装置的透视图。
图2是显示图1所示的操作装置的平面视图。
图3是沿图2所示的操作装置的A-A线所截取的剖视图。
图4是显示图1中所示的光学系统和被驱动元件的剖视图。
图5是显示第一实施例中的操作装置的动作的示意图。
图6是图1所示的振动元件的透视图。
图7是图6所示的振动元件的动作的示意图。
图8是显示图6所示的振动元件的动作的示意图。
图9是该振动元件的通电电路的示意框图。
图10是根据本发明的第二实施例中的操作装置的振动元件的透视图。
图11是显示根据本发明的第二实施例中的操作装置的电路的框图。
图12是显示根据本发明的第三实施例中的操作装置的振动元件的透视图。
图13是显示图12所示的振动元件的振动状态的平面视图。
图14是显示图12所示的振动元件的振动状态的平面视图。
图15是显示该振动元件的一种变型的透视图。
图16是显示图15中所示的振动元件的振动状态的平面视图。
图17是显示该振动元件的电气特性的曲线图。
图18是显示根据本发明的第四实施例中的操作装置的平面视图。
图19是图18中所示的振动元件的一种变型的透视图。
图20是该振动元件的一种变型的透视图。
图21是该振动元件的一种变型的透视图。
图22是显示根据本发明的第五实施例中的超声波马达的平面视图。
图23是根据本发明的第七实施例中的操作装置的主体部分的剖视图。
图24是根据本发明的第八实施例中的操作装置的主体部分的剖视图。
图25是显示图24中所示的操作装置的动作的示意图。
图26是显示根据本发明的第九实施例中的操作装置的透视图。
图27是显示图26中所示的操作装置的平面视图。
图28是沿图27中所示的操作装置的B-B线所截取的剖视图。
图29是显示图26中所示的操作装置的一种变型的剖视图。
图30是显示根据本发明的第十实施例中的操作装置的平面视图。
图31是沿图30中所示的操作装置的C-C线所截取的剖视图。
图32显示图30中所示的操作装置的动作的示意图。
图33是根据本发明的第十一实施例中的操作装置的侧面的剖面视图。
图34是沿图33所示的操作装置的D-D线所截取的剖视图。
图35是显示图33中所示的操作装置的一种变型的剖视图。
图36是根据本发明的第十二实施例中的操作装置的侧面的剖视图。
图37是沿图36所示的操作装置的E-E线所截取的剖视图。
图38是根据本发明的第十三实施例中的操作装置的侧面的剖视图。
图39是沿图38所示的操作装置的F-F线所截取的剖视图。
图40是根据本发明的第十四实施例中的操作装置的侧面的剖视图。
图41是沿图40中所示的操作装置的G-G线所截取的剖视图。
图42是显示图40中所示的操作装置的一种变型的剖视图。
图43是根据本发明的第十五实施例中的操作装置的侧面的剖视图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的操作装置和电子仪器的优选实施例进行说明。对此,应注意的是,应当将所述实施例(公开内容)视为示例性的,因此该结构不用于将本发明限于所例示的具体实施例。此外,稍后将说明的所述实施例的各组件包括本领域的技术人员可容易地进行替换的组件或其实质等同物。
(第一实施例)
图1是显示根据本发明的第一实施例中的操作装置的透视图。图2是显示图1中所示的操作装置的平面视图。图3是沿图2中所示的操作装置的A-A线所截取的剖视图。图4是显示图1中所示的光学系统和被驱动元件的剖视图。该操作装置1包括光学系统2、框架4、被驱动元件5、以及振动元件6。光学系统2包括透镜21和成像元件(固体成像元件)22,并且充当操作装置1的成像部。在此情况下,透镜21例如可以是一针孔。此外,成像元件22例如是一图像传感器或一电荷耦合器件(CCD)。框架4由箱框形部件制成。通过框架4将操作装置1固定地安装在托架、壁面等(图中未示出)的预定位置处。
被驱动元件5具有一箱式结构(箱型部分),并且一圆柱部分安装在该箱型部分的上表面上(见图1-4)。将透镜21设置在该圆柱部分之中,并将成像元件22设置在该箱型部分之中。这样,被驱动元件5充当操作装置1的成像装置(成像单元)。被驱动元件5配备有多个轴52、52,该多个轴52、52分别从该箱型部分的两个侧面伸出。将被驱动元件5承放在框架4里面,并且通过轴52、52以使被驱动元件5可转动的方式将其支撑在框架4中。而且,被驱动元件5具有一位于所述箱型部分的侧面的圆柱形被接触元件(马达)51。该被接触元件51设置在与被驱动元件5的回转轴相同的轴上。对此,应该注意到,被驱动元件5的形状并不限于在第一实施例中的形状,而是可以根据操作装置1的功能而改变其设计。此外,被驱动元件5具有一用于在所述箱型部分中进行数据处理的IC芯片(图中未示出)。
振动元件6具有一大致呈矩形的薄板状结构,并且该振动元件6在其一个长侧的侧部具有一臂部分68。将振动元件6设置为处于悬浮在框架4纵向的内壁面上的空中的状态,使得该振动元件6的一主表面与框架4的内壁面基本平行(见图2)。在此情况下,被接触元件51和振动元件6被布置在基本上同一平面中。将振动元件6布置为使其纵向顺着框架4的宽度方向的内壁面。将被接触元件51布置在振动元件6的纵向延长线上。并且,通过臂部分68和螺栓13将该振动元件6固定地安装在框架4纵向的内壁面上。振动元件6在其短侧的侧部具有一接触部分66。振动元件6的接触部分66与被接触元件51的周面相接触。换言之,振动元件6的接触部分66的尖端沿被接触元件51的径向紧靠该被接触元件51的周面。此时,利用臂部分68和螺栓13的弹性,振动元件6的接触部分66有弹性地偏向被接触元件51的侧面。这使得可以在接触部分66和被接触元件51之间的接触面上获得足够的摩擦力。因此,确保将振动元件6的振动传输到被接触元件51。将振动元件6连接到一用于控制振动元件6的驱动的外部通电电路(未示出,但是稍后将进行说明)。振动元件6和该通电电路用作一用于驱动操作装置1的超声波马达。后面将对振动元件6的结构和功能进行具体说明。
图5是显示第一实施例中的操作装置的动作的示意图。在该操作装置1中,振动元件6在由所述外部通电电路施加以高频交变电流后,将高速进行伸缩,以通过接触部分66来高速地反复击打被接触元件51的周面。接着,被接触元件51借助于与接触部分66的摩擦接触而转动,并且被驱动元件5绕轴52与被接触元件51一起发生旋转换向。因此,光学系统2的成像方向就随着被驱动元件5的转动方向而发生变化。这样,由于在此操作装置1中通过驱动振动元件6,可以任意地改变光学系统2的方向,所以尤其适用于需要改变其成像方向的电子仪器。通过选择通向振动元件6的交变电流的一个输入模式,可以任意地改变被驱动元件5的转动方向。因此,既可以沿正向来转动被驱动元件6,也可以沿反向来转动被驱动元件6。对于这一点,稍后将对振动元件6的驱动模式进行说明。
根据操作装置1,由于采用薄板状的振动元件6来作为被驱动元件5的驱动单元,所以可以使整个装置变得更薄和更小。此外,由于振动元件6具有一平板形的结构,所以可以利用一薄的平板形结构来构造该被驱动元件5的驱动单元(即,振动元件6)。这种平板形结构使得可以将所述驱动单元布置在框架4的内壁面与被驱动元件5之间的小间隙处(见图1-3)。
在第一实施例中,操作装置1的被驱动元件5为一具有光学系统2(成像元件22)的成像器件(成像单元)。即,操作装置1为一具有光学系统2(成像元件22)的成像装置,并且可以应用于诸如监控摄像机、门摄像机(用于监控门的摄像机)、移动电话(蜂窝电话)中的摄像机、电视电话(TV电话)、以及具有摄像机的个人计算机等的光电仪器。特别地,操作装置1的优点在于,通过振动元件6和通电装置20(稍后将描述)能够以微变化量来控制被驱动元件5的姿态。因此,操作装置1特别适用于需要对例如有关成像的聚焦等进行精细调节的光电仪器。此外,由于操作装置1使用薄板形的振动元件6作为驱动单元,所以可以将整个装置制作得更薄、更小。因此,例如,如果将操作装置1应用于监控摄像机,则可以提高其安装位置的灵活性(自由度)。在此情况下,由于这种监控摄像机小于常规的大型监控摄像机,所以可以被隐蔽。因此,可以提高对远离监控摄像机的安装位置而实施的犯罪的监控效果。并且,在操作装置1中,可以通过正向或反向转动被驱动元件5,来改变成像方向。因此,例如,如果将操作装置1应用于门摄像机时,则还可以拍到除朝向门的前面的方向以外的方向的图像,并且拍到一个小孩子等的图像。
此外,在第一实施例中,可以将被驱动元件5改变为除成像器件(成像单元)外的一器件。
例如,在第一实施例中,可以将操作装置1的被驱动元件5改变为诸如麦克风等的用于检测声波的器件(用于收集声波的装置)。即,可以将操作装置1构造为具有检测声音的器件的集音器。特别地,操作装置1的优点在于,利用被驱动元件5的驱动机构可以任意地改变对声音的检测方向。因此,操作装置1特别适用于采用定向麦克风等作为用于检测声音的器件的集音器。此外,由于操作装置1可以通过振动元件6和通电装置20(稍后将描述)来以微变化量对被驱动元件5的姿态进行控制,所以可以更合适地对声音进行检测。
此外,在第一实施例中,可以将操作装置1的被驱动元件5改变为一用于利用重力来调节重心的器件。即,可以将操作装置1构造为一具有一用于调节重心的器件的用于移动重心的机构。特别地,由于操作装置1利用平板形的振动元件6作为用于被驱动元件5的驱动机构,所以可以使整个装置变得更薄、更小。因此,操作装置1适用于一用于移动重心的机构,该机构用于对微小飞行物的姿态进行控制。此外,由于操作装置1可以通过振动元件6和通电装置20(稍后将描述)而以微变化量来对被驱动元件5的姿态进行控制,所以可以更加精确地对微小飞行物的姿态进行控制。
此外,在第一实施例中,可以将操作装置1的被驱动元件5改变为一无线电波检测器件,该无线电波检测器件具有诸如抛物线天线、CS(通信卫星)天线、以及GPS(全球定位系统)天线等的用于接收无线电波的部分。即,可以将操作装置1构造为一具有无线电波检测器件的无线电波检测装置。特别地,操作装置1的优点在于,通过被驱动元件5的驱动机构可以任意地改变无线电波的检测方向。因此,操作装置1特别适用于一用于检测特定方向的无线电波的装置。此外,由于操作装置1可以通过振动元件6和通电装置20(稍后将描述)而以微变化量来对被驱动元件5的姿态进行控制,所以可以更合适地对无线电波进行检测。
图6是图1中所示的振动元件的透视图。图7和图8分别为显示图6中所示振动元件的动作的示意图。通过将压电元件62、单加强板63以及压电元件64以此顺序层叠来构造振动元件6,从而将加强板63布置在中央,并且位于一对压电元件62、64之间。此外,在振动元件6中,在振动元件6的两面上的预定位置处布置了电极61a-61d以及电极65a-65d(在图6中未示出这些电极65a-65d,而是采用圆括号来标出这些电极的标号)。
加强板63具有一大体呈矩形的板形结构,并且该加强板63的厚度比各压电元件62、64的厚度薄。因此,该振动元件6具有可以高效地进行振动的优点。对构成加强板63的材料没有特别的限制。但是,优选地,该材料为一种金属材料,例如不锈钢、铝或铝合金、钛或钛合金、以及铜或者铜系合金等。加强板63具有加强整个振动元件6的功能,从而将防止振动元件6受到因振动元件6的过度振动、外力等而引起的损害。此外,加强板63具有作为用于压电元件62、64的公共电极的功能,以向这些压电元件通电。
压电元件62、64分别具有与加强板63相同的大体呈矩形平板状的结构。压电元件62、64彼此面对以分别从加强板63的两面将其夹在中间,并且被层叠得与相对于加强板63的平面位置相一致。而且,将压电元件62、64固定于加强板63,从而集成为单一结构。这使得可以提高振动元件6的强度。压电元件62、64由在对压电元件62、64施加交流电压后会进行伸缩的材料构成。对构成压电元件62、64的材料没有特别的限制。例如,可以使用各种材料,例如锆钛酸铅(PZT)、石英晶体、铌酸锂、钛酸钡、钛酸铅、偏铌酸铅、聚偏二氟乙烯、铌酸锌铅、铌酸钪铅等。
电极61a-61d和65a-65d由矩形金属件来制成,并且被分别布置在压电元件62、64上的预定位置处。在此情况下,这些电极的长度基本上为压电元件的长侧长度的一半,并且将这些电极设置得使这些电极中的每两个电极在各压电元件62、64上沿所述长侧的端部在其纵向上对齐。这样,电极61a-61d、65a-65d分别布置在压电元件62、64上,并且被定位得对于压电元件62、64上的纵向和横向的中心线都对称(见图6)。
在这种情况下,将电极61a-61d和65a-65d彼此相对地分别布置在振动元件6的两面上。图6中使用圆括号括起的标号表示紧靠振动元件6而与电极61a-61d彼此相对的电极65a-65d。位于压电元件62的正面的一条对角线上的电极61a、61c与位于压电元件64的背面的对应对角上的电极65a、65c电连接,并且这些电极61a、61c、65a和65c与外部通电电路相连。同样,位于压电元件62的正面的另一对角线上的电极61b、61d与位于压电元件64的背面的对应对角上的电极65b、65d电连接,并且这些电极61b、61d、65b和65d与外部通电电路相连。采用这种方式,通过施加由通电电路所提供的电压,使电极61a-61d和65a-65d按照这些组合而通电。对此,可以根据稍后将描述的通电电路的结构而任意地选择向任一组合的电极通电。
此外,振动元件6在一个短侧的中央(即,纵向端头部的中央)处具有接触部分66。接触部分66由单个构件相对于加强板(振动板)63一体形成。即,在此实施例中,将接触部分66形成为从振动元件6的短侧的一部分伸出的一伸出部分。因此,具有如下优点:可以将接触部分66紧固地置于振动元件6上。特别地,在操作装置1的操作期间,接触部分66利用振动元件6的振动而高速地以高推力(压力)来反复击打被接触元件51。因此,此结构使得可以加强接触部分66(提高其耐久性)。接触部分66具有一半圆形的(拱形的)梢部(见图6)。与接触部分66上具有一方形梢部的情况相比,该接触部分66可以与被接触元件51的侧面稳定地发生摩擦接触。因此,具有如下优点:在振动元件6的是施力方向有点失准的情况下,可以确保将来自振动元件6的推力传给被接触元件51。
此外,振动元件6具有臂部分68,该臂部分68在振动元件6一长侧的中央(即,纵向侧面的中央)处沿基本上垂直于该长侧的方向伸出。臂部分68由单个构件一体形成到加强板63上。因此,具有如下优点:可以将臂部分68紧固地置于振动元件6上。通过设置在臂部分68的梢部的孔681插入螺栓13,从而利用该螺栓13将振动元件6固定地设置在框架4上。通过臂部分68将振动元件6设置(被支撑)为处于相对于框架4的内壁面悬浮于空中的状态(见图2)。由于在此结构中在振动元件6与框架4之间不存在摩擦,所以难以约束振动元件6的振动,从而具有如下优点:该振动元件6可以实现不受限制的振动。此外,由于加强板63由金属材料制成,所以臂部分68具有弹性。当接触部分66由于弹性而偏向被接触元件51的侧面时,振动元件6由臂部分68来支撑。此外,通过臂部分68使振动元件6的加强板63接地。
这里,将臂部分68布置在振动元件6的侧面上的振动元件6的振动节点的位置处。在本领域技术人员显而易见的范围内,利用诸如振动分析的公知方法可以恰当地确定振动节点的位置。例如,在沿操作装置1中的振动元件6的纵向方向和宽度方向对称地布置电极61a-61d和电极65a-65d的情况下,振动节点可能位于振动元件6的纵向方向的基本上中央处。因此,将臂部分68设置在操作装置1中的振动元件6的长侧的基本上中央处。在此情况下,由于臂部分68不会阻止振动元件6的振动,所以可以减少从臂部分68到外部的振动泄漏(振动能量的衰减)。这使得可以高效地转动(驱动)所述被接触元件51。
图7和图8是分别显示图6中所示振动元件的动作的示意图。图7显示的是被接触元件51以图中的逆时针方向转动时(在此实施例中被驱动元件5以顺时针方向转动)的情况,而图8显示的是被接触元件51以与图7中所示方向相反的方向转动时(即,以顺时针方向)(在本实施例中被驱动元件5以逆时针方向转动)的情况。
对于图7所示的情况,首先,从一外部通电电路(未示出)向振动元件6施加交流电压。然后,使位于振动元件6的两面上的一条对角线上的电极61a、61c、65a和65c通电,从而将交流电压施加在这些电极与加强板63之间。压电元件62、64上设置有这些电极的部分高速地反复伸缩。在此情况下,如图7所示,对应于电极61a、61c、65a和65c的部分分别沿由箭头a所表示的方向反复伸缩。因此,整体的效果是,振动元件6进行呈大体S形的微振弯曲。通过此振动,振动元件6的接触部分66沿箭头b所表示的倾斜方向进行振动(往复),或者接触部分66沿大体呈椭圆形的路线发生位移,即,按箭头C所表示的椭圆方式进行振动(移动)。通过这种运动,被接触元件51受到来自接触部分66的摩擦力(或推力)。换言之,通过对应于接触部分66的振动位移S的径向分量S1(被接触元件51的径向位移),在接触部分66与外周面511之间形成了大的摩擦力,并且还通过对应于振动位移S的周向分量S2(被接触元件51的周向位移),对被接触元件51提供了图7中所示的沿逆时针方向产生的转动力。通过高速地反复受到来自接触部分66的推力,被接触元件51沿逆时针方向转动。
另一方面,对于图8所示的情况,给电极61b、61d、65b、65d通电。与图7中所示的情况相对称地向这些电极通电。然后,振动元件6对称于图7中所示的情况进行振动,从而使被接触元件51通过受到来自接触部分66的推力而以图中的顺时针方向转动。这样,操作装置1具有如下优点:被接触元件51可以通过选择一通电模式而沿顺时针方向或沿逆时针方向进行转动(被驱动)。在此,对于图8所示的情况,未被施加电力(未激活)的电极61a、61c、65a和65c构成了用于检测振动元件6的振动的振动检测装置。
图9是显示图1-8中所示的振动元件的通电电路的框图。如图9所示,通电电路20具有驱动电路8和开关9。通电电路20向振动元件6施加交流电压,以驱动振动元件6。此外,通电电路20具有通过选择通电模式而对振动元件6的振动模式进行切换的功能,以及通过检测振动元件6的电压值而对振动元件6的振动进行反馈控制的功能。
驱动电路8包括振荡电路81、放大电路82、以及转动量控制电路83。在此驱动电路8中,振荡电路81产生要输出到放大电路82的交流电压,放大电路82放大此交流电压,以将此经过放大的交流电压施加给振动元件6。转动量控制电路83对振荡电路81和放大电路82进行控制,并调节施加给振动元件6的交流电压,使得被接触元件51的转动量成为所指示的目标值。
开关9在向其施加交流电压的多个通电电极与要用作振动检测装置的多个电极之间进行切换,从而对被接触元件51的转动方向进行切换。开关9具有两个彼此同时进行操作的开关部91、92。振动元件6的电极61d与开关部91的端子97相连。电极61a与开关部92的端子98相连。此外,开关部91的端子93和开关部92的端子96中的每个都与驱动电路8的放大电路82的输出侧相连,并且通过每个端子93、96将来自放大电路82的交流电压施加给振动元件6。此外,开关部91的端子94和开关部92的端子95中的每个都与驱动电路8的振荡电路81的输入侧相连。
接下来,将参照图10说明操作装置1的操作。
首先,当驱动(转动)被接触元件51时,将关于用于被接触元件51的转动方向和转动量(例如,转动数、转动角度等)的指令输入到通电电路20中的转动量控制电路83。在指令为使被接触元件51以图9中的逆时针方向(正向)转动时,切换开关9,使得开关部91的端子94与端子97相连,并使开关部92的端子96与端子98相连。这样,驱动电路8的放大电路82的输出侧就与振动元件6的电极61a、61c、65a和65c导通。当将交流电压施加给振动元件6的压电元件62、64时,振动元件6进行纵向振动和弯曲振动,从而使接触部分66击打被接触元件51的周面511,使得被接触元件51以图9中的逆时针的方向进行转动。
此外,在此状况下,振动元件6的电极61b、61d、65b和65d与驱动电路8的振荡电路81的输入侧导通。这些电极构成在振动元件6被驱动的过程中的检测电极,这些检测电极用于检测将在加强板63与每个电极61b、61d、65b和65d之间感生的电压(即,感生电压)。根据所检测到的电压,振荡电路81输出具有使振动元件6的振幅变为最大值(即,所检测的电压变为最大值)的频率(谐振频率)的交流电压。因此,具有可以高效地转动被接触元件51的优点。此外,转动量控制电路83操作(控制)振荡电路81和放大电路82,从而驱动振动元件6以转动被接触元件51,直到被接触元件51的转动量变为所指示的目标值。
另一方面,在指令为使被接触元件51以图9中的顺时针方向(反向)转动的情况,切换开关9,使得开关部91的端子93与端子97相连,并使开关部92的端子95与端子98相连。这样,驱动电路8的放大电路82的输出侧与振动元件6的电极61b、61d、65b和65d导通。当将交流电压施加到振动元件6的压电元件62、64时,振动元件6进行纵向振动和弯曲振动,从而使接触部分66击打被接触元件51,使得被接触元件51以图9中的顺时针方向进行转动。此外,在此状况下,振动元件6的电极61a、61c、65a和65c与驱动电路8的振荡电路81的输入侧导通。这些电极用作在振动元件6被驱动的过程中的检测电极。由于后续操作与指令为以图9中的逆时针方向来转动被接触元件51时的操作相同,所以省略对后续操作的说明。
根据该操作装置1,由于振动元件6具有一较薄的板形结构,所以可以使整个装置1变薄,以使整个装置1小型化。特别地,在光电仪器领域,由于近来存在使这种装置更薄和小型化的大量需求,所以本领域的技术人员要在这点上花费大量的开发成本。因此,其中由振动元件6构成驱动部件的操作装置1变得非常有用。此外,由于振动元件6利用摩擦力(推力)来驱动被接触元件51,所以与由磁力驱动的马达相比,可以获得更高的驱动扭矩和更高的效率。因此,具有以下优点:可以以足够大的力来驱动被接触元件51,而不需要转换机构(减速机构)。
此外,根据该操作装置1,由于与由磁力驱动的马达相比,振动元件6的电磁噪声极小,所以可以减小由于电磁噪声而对周围设备的影响。此外,不存在对转换机构的需要,因此可以降低(减少)能量损失。另外,由于被接触元件51是由振动元件6直接驱动的,并且因此无需减速机构,所以可以将所述装置做得更轻且更薄,并且可以将装置小型化。这样,由于可以极大地简化所述装置的结构,并且可以容易地制造该装置,所以具有可以降低制造成本的优点。
此外,根据所述操作装置1,可以将振动元件6的面内振动转换为被接触元件51的转动,因此可以降低由该转换所引起的能量损失,并且可以获得高驱动效率。而且,当被接触元件51处于停止状态时,振动元件6的接触部分66以摩擦接触状态偏向被接触元件51,从而可以阻止被接触元件51的转动并使被接触元件51稳定地保持在停止位置。此外,利用信号振动元件6,被接触元件51可以交替地沿正向和反向转动,因此与为两个运动(驱动)方向分别提供两个专用振动元件的情况相比,可以减少操作装置1的大量组件。
在此,将该实施例中的操作装置1构造为使被驱动元件5绕一个轴(即,轴52)而旋转地换向(转动),但是本发明并不限于这种结构。例如,可以将操作装置1构造为使被驱动元件5绕方向彼此不同的两个轴旋转地换向(转动),特别地,使被驱动元件5绕以直角相交的两个轴而旋转地换向(转动)。可以采用与第一实施例中类似的方式来构造稍后将描述的每个实施例中的操作装置1。
(第二实施例)
下面,将对操作装置1的第二实施例进行说明。
图10是根据本发明的第二实施例中的操作装置的振动元件的透视图。图11是显示根据本发明的第二实施例中的操作装置的电路的框图。
下面将针对上述第一实施例与第二实施例的不同之处,对第二实施例中的操作装置1进行说明。为此,省略对包括相同内容等的项目的说明。
在第二实施例中的操作装置1具有四种模式,该四种模式包括:第一模式,在该第一模式中使被接触元件51保持停止状态;第二模式,在该第二模式中可以使被接触元件51进行转动(换向)(即,被接触元件51处于自由状态);第三模式,在该第三模式中使被接触元件51沿正向方向转动;以及,第四模式,在该第四模式中使被接触元件51沿反向方向转动。通过选择对于各个电极的任一种通电模式以改变振动元件6的振动模式,从而使操作装置1适于选择第一、第二、第三以及第四模式中的一个模式。在下文中将给出如下的更具体的说明。
如图10所示,在振动元件6中,在图10中的压电元件62的上侧设置有五个板状电极61a、61b、61c、61d、以及61e,而在图10中的压电元件64的下侧设置有五个板状电极65a、65b、65c、65d、以及65e。(在图10中未示出电极65a、65b、65c、65d、以及65e,而是仅利用圆括号标出了这些电极的标号)。
换言之,将压电元件62基本上均等地分割(划分)成四个矩形区域。在所分割的区域上分别设置了矩形电极61a、61b、61c和61d。同样,将压电元件64分割(划分)成四个矩形区域。在所分割的区域上分别设置了矩形电极65a、65b、65c和65d。
此外,在压电元件62的中央部分设置矩形电极61e,而在压电元件64的中央部分设置矩形电极65e。每个电极61e、65e的纵向方向都与振动元件6的纵向方向(长侧方向)基本上对应。电极61e和65e是检测电极,用于检测在加强板63与每个电极61e、65e之间所感生的电压,即,响应于振动元件6的振动的纵向分量(即,纵向振动分量)而感生的电压(感生电压)。并且,电极61e、65e用于第二模式。
在此情况下,分别在电极61a、61b、61c、61d和61e的背面设置电极65a、65b、65c、65d、以及65e。
将位于正面的一条对角线上的电极61a、61c与位于背面的对应对角线上的电极65a、65c进行电连接。采用同样的方式,将位于正面的另一对角线上的电极61b、61d与位于背面的对应对角线上的电极65b、65d进行电连接。(下文中,将“电连接”仅称为“连接”)。
如图11所示,第二实施例中的操作装置1的通电电路20具有开关9、开关16、以及驱动电路8。该驱动电路8具有振荡电路81、放大电路82、以及转动量控制电路83。
开关9是用于在多个通电电极和要被用作振动检测装置的多个电极之间进行切换的切换装置。当切换开关9时,可以改变被接触元件51的转动方向。
开关9具有两个彼此同时地进行操作的开关部91、92。将振动元件6的电极61d连接到开关部91的端子97。将电极61a连接到开关部92的端子98。
此外,开关部91的端子93和开关部92的端子96中的每个都被连接到驱动电路8中的放大电路82的输出侧。将来自放大电路82的交流电压施加给每个端子93、96。
将振动元件6的加强板63接地。
并且,将开关部91的端子94和开关部92的端子95中的每个都连接到驱动电路8中的振荡电路81的输入侧。
开关16具有两个彼此同时地进行操作的开关部161、162。
将开关部161的端子163连接到开关9的端子94、95。将开关部161的端子164连接到振动元件6的电极61e。
此外,将开关部161的端子167连接到驱动电路8中的振荡电路81的输入侧。
将开关部162的端子166连接到开关9的端子98和振动元件6的电极61a。将开关部162的端子168连接到开关9的端子97和振动元件6的电极61d。
对此,由于驱动电路8与上述第一实施例中的相同,所以将省略对其的说明。
下面,将对上述每种模式进行说明。
在第一模式中,不激励振动元件6。换言之,不向上述任何电极供电。在此情况下,由于振动元件6的接触部分66紧靠(压住)被接触元件51,所以利用接触部分66与被接触元件51之间的摩擦力而将该被接触元件51保持在停止状态。这使得可以将被驱动元件5保持在停止状态。即,可以防止被接触元件51运动(转动),并且可以使被驱动元件5保持在一希望的位置。
在第二模式中,沿与接触部分66紧靠被接触元件51的外周面511处的切线基本上垂直的方向来激发振动。换言之,对在振动元件6的两面的两个对角线上的电极61a、61b、61c、61d、65a、65b、65c、和65d都供电,从而将交流电压提供在加强板63与每个电极61a、61b、61c、61d、65a、65b、65c、和65d之间。这使振动元件6沿其纵向方向(其长侧方向)反复进行伸缩,即,沿其纵向方向以微小的振幅进行振动(纵向振动)。换言之,振动元件6的接触部分66沿其纵向方向(其长侧方向)进行振动(往复)。
当振动元件6收缩时,被接触元件51离开接触部分66,从而使得被接触元件51与接触部分66之间的摩擦力消失或者减少,由此使被驱动元件5处于图11中的自由状态。因此,可以使被驱动元件5既可以沿逆时针方向自由转动,也可以沿顺时针方向自由转动。这使得可以使被驱动元件5自由地运动。另一方面,当振动元件6伸展时,被接触元件51受到来自接触部分66的推力。然而,由于该推力的方向基本上与所述切线垂直,所以使被接触元件61并不会按图11中的逆时针方向或顺时针方向中的任一方向转动,从而被驱动元件5不运动。
因此,通过振动元件6的振动,被接触元件51(即,被驱动元件5)处于自由状态,并且可以以逆时针方向或顺时针方向自由地运动。
在第三模式中,激发至少具有一沿被接触元件51的正向转动方向的振动位移分量(如图7所示的周向分量S2)的振动。换言之,向位于振动元件6的两面的一条对角线上的电极61a、61c、65a和65c供电,从而在加强板63与每个电极61a、61c、65a和65c之间提供交流电压。如在第一实施例中所述那样,这使得被接触元件51按图11中所示的逆时针方向(正向方向)进行转动。此时,不向位于振动元件6的两面的另一对角线上的电极61b、61d、65b和65d供电,并且将这些电极61b、61d、65b和65d用作振动检测装置,用以检测振动元件6的振动。
在第四模式中,激发至少具有一沿被接触元件51的反向转动方向的振动位移分量(如图8所示的周向分量S2)的振动。换言之,对位于振动元件6的两面的一条对角线上的电极61b、61d、65b和65d供电,从而在加强板63与每个电极61b、61d、65b和65d之间提供交流电压。如在第一实施例中所述那样,这使得被接触元件51按图11中所示的顺时针方向(反向方向)进行转动。此时,不对位于振动元件6的两面的另一对角线上的电极61a、61c、65a和65c供电,并且将这些电极61a、61c、65a和65c用作振动检测装置,用以检测振动元件6的振动。
下面,将参照图11对操作装置1的操作进行说明。
在电源开关处于ON(通电)状态的情况下,当提供了用于使被接触元件51(即,被驱动元件5)停止/自由的指令或者用于被接触元件51的转动方向和转动量(例如,转动周数和/或转动角度)的指令时,根据这些指令来操作开关9、开关16、以及驱动电路8的转动量控制电路83。即,建立上述的第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中的任一模式。
在指令表示使被接触元件51按图11所示的逆时针方向(正向方向)进行转动时(第三模式),切换开关16,使开关16的端子163和端子167相连,并且使开关16的端子165和端子168相连,同时,切换开关9,使开关9的端子94和端子97相连,并且使开关9的端子96和端子98相连。这样,驱动电路8中的放大电路82的输出侧与振动元件6的电极61a、61c、65a和65c导通,而驱动电路8中的振荡电路81的输入侧与振动元件6的电极61b、61d、65b和65d导通。
由转动量控制电路83对驱动电路8的振荡电路81和放大电路82中的每一个进行控制。
放大电路82对从振荡电路81输出的交流电压进行放大,然后将其提供在加强板63与每个电极61a、61c、65a和65c之间。因此,如上所述,振动元件6中的对应于电极61a、61c、65a和65c的各部分将反复地进行伸缩,而振动元件6的接触部分66按图7所示的由箭头b所表示的倾斜方向进行振动(往复),并且按图7所示的由箭头c所表示的椭圆方式进行振动(运动)。当振动元件6中的对应于电极61a、61c、65a和65c的各部分进行伸展时,被接触元件51受到来自接触部分66的摩擦力(推力),而这种反复的摩擦力(推力)使被接触元件51按图11中的逆时针方向(沿正向方向)进行运动(转动)。
当被接触元件51按图11中的逆时针方向(沿正向方向)转动时,被驱动元件5与被接触元件51一起沿相同方向运动(转动)。
此时,没有被施加交流电压(未被激励)的电极61b、61d、65b和65d用作检测电极,用以检测在加强板63与每个电极61b、61d、65b和65d之间所感生的电压(感生电压)。
所检测到的感生电压(检测电压)被输入到振荡电路81,然后根据该检测电压,振荡电路81输出具有使振动元件6的振幅达到最大值(即,所检测的电压变为最大值)的频率(谐振频率)的电压。这就可以使被驱动元件5高效地运动(转动)。
此外,转动量控制电路83根据被接触元件51的指令转动量(目标值)来控制对这些电极中的各个电极进行通电的操作。
即,转动量控制电路83使振荡电路81和放大电路82可以激活,从而驱动所述振动元件6并且使被驱动元件5与被接触元件51一起转动,直到被接触元件51的转动量达到被接触元件51的指令转动量(目标值)。
与此相反,在指令表示使被接触元件51按图11中的顺时针方向(反向方向)转动的情况下(第四模式),切换开关16,使开关的端子163和端子167相连,并使开关16的端子165和168相连,同时,切换开关9,使开关9的端子93和端子97相连,并且使开关9的端子95和端子98相连。这样,驱动电路8中的放大电路82的输出侧与振动元件6的电极61b、61d、65b和65d导通,而驱动电路8中的振荡电路81的输入侧与振动元件6的电极61a、61c、65a和65c导通。由于后续操作与指令表示使被接触元件51按图11中所示的逆时针方向转动的情况下的后续操作相同,所以省略对其的说明。
在指令表示使被接触元件51(即,被驱动元件5)保持在停止状态(第一模式)的情况下,如图11所示,切换开关16,使开关16的端子163和端子167相连,并且使开关16的端子165和端子168相连。
转动量控制电路83使得振荡电路81和放大电路82不被激活。即,不向振动元件6的任何电极提供交流电压。
振动元件6的接触部分66推压接触(紧靠)被接触元件51,并且接触部分66与被接触元件51之间的摩擦力使被接触元件51保持在停止状态。这使得可以将被驱动元件5保持在停止状态。即,防止被驱动元件5的运动,从而将被驱动元件5保持在一希望的位置。
因此,在第一模式的情况下,可以按不向振动元件6的任何电极施加交流电压的任何方式来切换开关9和16。
在指令表示将被接触元件51设置在自由状态(第二模式)的情况下,换言之,在指令表示将被驱动元件5设置在自由状态的情况下,切换开关16,使开关6的端子164和端子167相连,并且使开关16的端子166和端子168相连。这样,驱动电路8的放大电路82的输出侧与振动元件6的电极61a、61b、61c、61d、65a、65b、65c和65d导通,并且振动元件6的电极61e和65e与驱动电路8的振荡电路81的输入侧导通。
放大电路82对从振荡电路81输出的交流电压进行放大,然后将其提供在加强板63与每个电极61a、61b、61c、61d、65a、65b、65c和65d之间。这样,如上所述,振动元件6的接触部分66沿其纵向进行振动(往复),从而被接触元件51,即被驱动元件5变为自由状态,并且可以按图11中的顺时针和逆时针方向来自由地转动被接触元件51(即,被驱动元件5)。
此时,从电极61e和65e中的每个电极检测在加强板63与电极61e和65e中的每个之间所感生的电压(感生电压)。将所检测到的感生电压(检测电压)输入到振荡电路81,之后,根据该检测电压,振荡电路81输出具有使振动元件6的纵向振动的振幅达到最大值(即,所述检测电压变为最大值)的频率的交流电压。这使得可以更平顺地转动被接触元件51(即,被驱动元件5)。
这里,对于第二模式,可以按任何方式来切换开关9。
根据本发明的第二实施例中的操作装置1,可以获得类似于上述第一实施例的效果。
在此操作装置1中,由于可以从四种状态中选择任何一种状态,所以具有广泛的适用性。该四种状态包括:使被接触元件51(被驱动元件5)保持在停止状态的状态,即,高摩擦状态;使被接触元件51(被驱动元件5)可以转动(或者运动)(即,将被接触元件51和被驱动元件5设在自由状态)的状态,即,低摩擦状态;使被接触元件51沿正向方向转动的状态;以及,使被接触元件51沿反向方向转动的状态。
在上述振动元件6中,已经对将用于驱动所述振动元件6的多个电极分成四部分的情况进行了说明。然而,这只是用于选择性地激发所述振动元件6的纵向振动和弯曲振动的一个示例,而在本发明中,用于驱动该振动元件6的结构和方法并不限于上述结构和方法。
此外,在本发明中,调整操作装置1,以使可以省略第三模式或第四模式,并且可以使被接触元件51仅沿一个方向转动。即使对于这种情况,也可以仅利用一个振动元件6来使被驱动元件5按图11中的两个方向运动(即,转动)。
(第三实施例)
下面,将对根据本发明的操作装置的第三实施例进行说明。
图12是显示根据本发明的第三实施例中的操作装置的振动元件的透视图。现在,在使用图12进行的如下说明中,将上侧称为“上”,下侧称为“下”,右侧称为“右”,左侧称为“左”。
在下文中,将针对上述第一或第二实施例与第三实施例之间的不同之处,来对第三实施例中的操作装置1进行说明。因此,省略对包括相同内容等的项目的说明。
第三实施例中的操作装置1的特征在于,除了在第二实施例中所述的第一至第四模式以外,该操作装置1还可以采用其中将纵向振动和弯曲振动相组合的第五模式和第六模式。通过以与第一至第四模式相同的方式改变对各电极61a-61d、61f、65a-65d和65f的通电模式,可以任意地选择第五模式和第六模式。
在图12中,操作装置1的振动元件6具有一位于压电元件62的上侧的电极61f和一位于压电元件64的下侧的电极65f,来替代第二实施例中的检测电极61e和65e。电极61f和65f是矩形板状的,并且具有与振动元件6的纵向长度基本上相同的长度。电极61f和65f位于振动元件6的沿其纵向的中央部分处。此外,在振动元件6的正面与背面之间电连接电极61f和电极65f。电极61f和65f还以与其他电极61a-61d和65a-65d(在图12中没有显示电极65a-65d)相同的方式电连接到通电电路20(未示出)。
图13是显示图12中所示操作装置的振动元件的振动状态的平面图。
在操作装置1的第五模式中,向位于振动元件6的两面的一条对角线上的电极61a、61c、65a和65c施加电力,由此在加强板63与各电极61a、61c、65a和65c之间施加交流电压。然后,振动元件6中的对应于这些电极的各部分反复地进行伸缩,使得整个振动元件6进行弯曲次级振动。通过该弯曲次级振动,振动元件6的接触部分66在由图13中的箭头b所表示的斜向上振动(往复运动),或者以如图13中的箭头c所表示的椭圆方式振动(运动)。因此,被接触元件51反复受到来自接触部分66的摩擦力(推力),从而使该被接触元件51以图13中的逆时针方向(正向)转动。
在第五模式中,还将电力施加给位于振动元件6的中央部分处的电极61f和65f,由此使压电元件62、64中的对应于电极61f和65f的部分反复且部分地高速进行伸缩。然后,在振动元件6的纵向中心线上的部分沿着其纵向以微振幅作纵向振动。这被称为纵向主振动。通过该纵向主振动,接触部分66增加了在振动元件6的纵向上的推力,以通过该增加的(更强的)推力来偏压所述被接触元件51。这使得与仅由弯曲次级振动来驱动所述振动元件6的情况相比,可以获得高驱动力。
在第五模式中,将未被施加电力的电极61b、61d、65b和65d用作振动检测装置,用于检测振动元件6的振动。当驱动振动元件6时,未被施加电力的电极61b、61d、65b和65d对在加强板63与各电极61b、61d、65b和65d之间所感生的电压(感生电压)进行检测,此后,将该感生电压输入到振荡电路81。基于该检测到的感生电压,振荡电路81输出具有一预定频率(谐振频率)的交流电压,在该预定频率下振动元件6的振幅变得最大,即所述感生电压变得最大。这使得可以高效地转动被接触元件51,即被驱动元件5。在此,未被施加电力的电极61b、61d、65b和65d以与第一实施例中的那些电极相同的方式进行操作。
图14是显示图12所示振动元件的振动状态的平面图。
在操作装置1的第六模式中,将电力施加到位于振动元件6的两面的另一对角线上的电极61b、61d、65b和65d,并将电力施加到位于振动元件6的中央部分处的电极61f和65f。振动元件6以与第五模式中的运动对称的运动进行振动,从而以图14中的顺时针方向(反向)转动被接触元件51。这也使得可以在反向上获得更强的驱动力。
在第六模式中,将未被施加电力的电极61a、61c、65a和65c用作振动检测装置,用于检测振动元件6的振动。当驱动振动元件6时,未被施加电力的电极61a、61c、65a和65c检测在加强板63与各电极61a、61c、65a和65c之间所感生的电压(感生电压),之后,将该感生电压输入到振荡电路81。基于所检测到的感生电压,振荡电路81输出具有一预定频率(谐振频率)的交流电压,在该预定频率下,振动元件6的振幅变得最大,即所述感生电压变得最大。这使得可以高效地转动被接触元件51,即被驱动元件5。在此,未被施加电力的电极61a、61c、65a和65c以与第一实施例中的那些电极相同的方式进行操作。
在此,如图12所示,将振动元件6的主体部分在纵向方向(通过施加交流电压使振动元件6伸缩的方向)上的长度(即,振动元件6的长侧长度)确定为长度L,并且将振动元件6的主体部分在基本上垂直于纵向方向的方向上的长度(主体部分在与接触部分66伸出的方向基本上垂直的方向上的长度)(即,振动元件6的短侧长度)确定为宽度A,在此情况下,没有特别限定宽度A与长度L的比率。不过,优选的是该比值大约为2至5。进一步来说,更优选的是该比值大约为3至4。更进一步来说,最优选的是该比值约为3.54。纵向主振动和弯曲次级振动的谐振频率间的关系在上述条件下将变得合适,从而可以获得满意的驱动效率。
在此,在操作装置1中,振动元件6的振动模式并不限于上述第一至第六模式,可以采用本领域技术人员显而易见的范围内的任何可选的振动模式。例如,在图12所述的振动元件6中,可以通过仅向电极61f和65f施加交流电压来在振动元件6中激发纵向主振动,或者可以通过向所有的电极61a-61f和65a-65f施加交流电压并延迟对预定电极的加电定时来在振动元件6中激发纵向主振动和弯曲三级振动相组合的复合振动。
图17是显示图12所示振动元件的电力特性的曲线图。在图17所示的该曲线图中,横轴代表振动元件6在驱动期间的振动频率(Hz),纵轴代表当振动元件6没有推压接触(紧靠)所述被接触元件51时的压电元件62、64的阻抗(Ω)。
如图17所示,振动元件6具有一纵向主振动的谐振频率f1和一弯曲次级振动的谐振频率f2。在这些谐振频率f1、f2下阻抗存在最小值。在此,这些谐振频率f1、f2是振动元件6的特有频率。可以通过选择振动元件6的形状或大小、接触部分66的位置等来任意地改变谐振频率f1、f2。在本发明的该振动元件6中,将谐振频率f1、f2设定得彼此接近。例如,在该振动元件6中,弯曲次级振动的谐振频率f2比纵向主振动的谐振频率f1高约1%至2%。在振动元件6的结构中,当以接近谐振频率f1、f2的频率,特别是以谐振频率f1和f2之间的频率来驱动振动元件6时,可以获得纵向主振动和弯曲次级振动相组合的复合振动。而且,该复合振动明显具有纵向主振动和弯曲次级振动两者的驱动特性,这是因为驱动频率既接近纵向主振动的谐振频率f1,也接近弯曲次级振动的谐振频率f2。这使得在驱动振动元件6时,可以高效地获得纵向主振动和弯曲次级振动两者的驱动特性。
此外,在振动元件6中,将这些谐振频率f1、f2设定成彼此不同的预定值(参见图17)。这样,在处于推压状态下的谐振点附近,压电元件62、64的阻抗变化变得缓慢,因此,纵向主振动的谐振频率f1与弯曲次级振动的谐振频率f2之间的边界变得不清楚。此外,可以构成宽频带,在该宽频带内,阻抗值在谐振频率f1、f2附近变得更低,尤其在谐振频率f1与f2之间的频率下变得更低。这使得可以在宽频带上激发纵向主振动和弯曲次级振动的组合,并可以在驱动期间稳定对振动元件6的输入电力。
在操作装置1中,以纵向主振动的谐振频率f1与弯曲次级振动的谐振频率f2之间的一振动频率(驱动频率)来驱动所述振动元件6。在此情况下,当振动元件6的驱动频率接近于纵向主振动的谐振频率f1时,纵向振动在增加推力的方向上的振幅增大。因此,振动元件6的接触部分66与被接触元件51之间的摩擦力增大,由此提高了振动元件6的驱动力(即,其变成高驱动力型)。另一方面,当振动元件6的驱动频率接近于弯曲次级振动的谐振频率f2时,振动元件6的振动位移内的沿被接触元件51(即,被驱动元件5)转动方向的分量变得更大。因此,每单位振动所导致的被接触元件51的转动量将增加,从而提高了被驱动元件5的驱动速度(转速)(即,其变成高速型)。这样,通过相对于弯曲次级振动的谐振频率f2来偏移纵向主振动的谐振频率f1,并且在谐振频率f1和f2之间的频带内适当地设定(选择)振动元件6的驱动频率,就可以获得例如有关驱动力、驱动速度等的任意驱动特性。
在此,在该振动元件6中,优选的是,弯曲次级振动的谐振频率f2比纵向主振动的谐振频率f1约高0.5%至3.0%。更为优选的是,谐振频率f2比谐振频率f1约高1.0%至2.0%。
通过将谐振频率f1和f2之差设定到上述范围,由于同时发生纵向主振动和弯曲次级振动(即,组合了两种振动),所以可以同时获得摩擦力和驱动力,从而能够获得满意的驱动特性。
在此,本发明并不限于该结构。纵向主振动的谐振频率f1可以比弯曲次级振动的谐振频率f2高。在此情况下,优选的是,纵向主振动的谐振频率f1比弯曲次级振动的谐振频率f2约高0.5%至3.0%。更为优选的是,谐振频率f1比谐振频率f2约高1.0%至2.0%。此外,为了通过向操作装置1施加(输入)更大的电力来获得更大的机械输出,优选的是降低所述驱动频率下的阻抗。
此外,在振动元件6中,弯曲次级振动的谐振频率f2下的阻抗比纵向主振动的谐振频率f1下的阻抗要大。此外,如图17所示,在谐振频率f1与f2之间存在一频率f3,在该频率f3下阻抗具有最大值。优选的是,以纵向主振动的谐振频率f1和弯曲次级振动的谐振频率f2之间的一预定驱动频率来驱动所述振动元件6。更为优选的是,以谐振频率f2与频率f3之间的一预定驱动频率来驱动所述振动元件6。这使得可以激发振动元件6,利用纵向振动与弯曲振动之间的振动相位滞后进行驱动。因此,可以使接触部分66沿着椭圆轨道c(参见图7和8)振动(运动),并且可以高效地将力从振动元件6传给被接触元件51,而不产生往回拉所述被接触元件51的力。
在此,可以将其中如上所述谐振频率f1、f2彼此不同和/或接近的该结构应用于本发明的第一和第二实施例。这使得可以获得类似于上述第三实施例的效果。
在第三实施例的操作装置1中,五个电极61a-61d和61f、以及65a-65d和65f分别布置在压电元件62、64上,以实现被接触元件51的双向(包括正向和反向)驱动(参见图13和14)。但是,本发明并不限于该结构。例如,在要使被接触元件51沿一个方向转动的情况下,振动元件6可以具有更简化的结构。
图15是显示图12所示的振动元件的变型的透视图。与图12所述的振动元件6相比,图15中的振动元件6具有一单电极61g,该单电极61g在电极61a、61c和61f的位置处将这些电极一体化,从而取代了电极61a、61c和61f。类似地,振动元件6具有一单电极65g,该单电极65g在电极65a、65c和65f的位置处将这些电极一体化,从而取代了电极65a、65c和65f。在图15中未示出电极65g,而只使用圆括号标出了该电极的标号。此外,与电极65d相独立地设置电极61d。此外,在该振动元件6中省略了电极61b、65b和65d。
图16是显示图15所示振动元件的振动状态的平面图。向振动元件6的这些单电极61g、65g施加电力。压电元件62、64中的与电极61g、65g相对应的部分以高速反复进行伸缩(参见图16)。然后,通过与电极61g、65g对应的部分内的对应于电极61a、61c、65a和65c的部分的伸缩,产生弯曲次级振动和上述第五模式的操作。此外,通过与电极61g、65g对应的部分内的对应于电极61f和65f的部分的伸缩,产生纵向主振动和第五模式的操作。由此,产生纵向主振动和弯曲次级振动相组合的复合振动,并通过与第五模式相同的操作,使被接触元件51以图16中的逆时针方向转动。
电极61d连接到驱动电路8的振荡电路81(未示出),用于将振荡电路81的振荡频率保持为一适当值。
在此,被接触元件51的转动方向仅为该振动元件6中的一个方向。根据该振动元件6,由于与图12所述的振动元件6相比,电极的数量减少了,所以可以简化产品(振动元件)的结构,并且可以缩短(削减)产品的制造步骤。此外,由于仅以一个方向驱动(转动)被驱动元件5,所以可省掉通电电路20的开关9。这使得可以进一步简化产品。
另一方面,可以将一集成所述电极61b、61d和61f的单电极61h(未示出)设置在与电极61b、61d和61f相同的位置,来取代电极61b、61d和61f;可以将一集成所述电极65b、65d和65f的单电极65h(未示出)设置在与电极65b、65d和65f相同的位置,来取代电极65b、65d和65f。此外,可以省略其他电极61a、61c、65a和65c。在此情况下,可按照与上述方向(图16中的顺时针方向)相反的方向来转动被接触元件51,也就是说,可以按照图1中的逆时针方向来转动被驱动元件5。
(第四实施例)
下面,对根据本发明的第四实施例中的操作装置1进行说明。
图18是显示根据本发明的第四实施例中的操作装置的平面图。
以下,将针对上述第一实施例与第四实施例之间的不同点,来对第四实施例中的操作装置1进行说明。在此,省略了对包含相同内容的项目等的说明。
在上述第一实施例的操作装置1中,在振动元件6的短侧的中央设置接触部分66。但是,接触部分66的位置并不限于该位置。例如,如图18所示,接触部分66可位于偏离振动元件6的短侧的中央部分的位置处,即,位于偏离振动元件6的纵向中心线的位置处。根据这种结构,将出现:(1)由接触部分66的设定位置的偏移而导致的振动元件6的重量的失衡状态;(2)用于驱动振动元件6的电极61a-61f、65a-65f的布置的失衡状态;(3)由于来自被驱动元件5的反作用力偏离振动元件6的中心线作用于该振动元件6而导致的失衡状态;等等。在该情况下,当通过向振动元件6施加电力来使振动元件6伸缩时,很容易引起纵向振动和弯曲振动相组合的复合振动。这使得可以提高振动元件6的驱动效率。
在此,根据上述项(3)的理由,即便接触部分66从振动元件6的整个短侧伸出(如图10所示),只要被接触元件51的中心偏离振动元件6的所述中心线,那么振动元件6就具有类似的效果。因此,本发明也包括这种结构。
同样地,即使接触部分66从振动元件6短侧的中央部分伸出,只要被接触元件51的中心偏离振动元件6的所述中心线,那么振动元件6就具有类似的效果,可以引起复合振动。因此,本发明也包括这种结构。
下面,参照图20和21作进一步的解释。
由于上述(1)-(3)项的操作是彼此独立的,所以可以对这些项进行自由组合。例如,如图20所示,通过采用以下构造:在振动元件6的整个短侧设置接触部分66,并且在偏离振动元件6的所述中心线的一点处使接触部分66与被接触元件51相接触,项(2)和(3)的操作将引起纵向振动和弯曲振动相组合的复合振动。因此,可以提高驱动功率。
此外,如图21所示,通过采用以下构造:振动元件6具有梯形主体部分,并且在偏离振动元件6的纵向中心线的一位置处设置接触部分66并使该接触部分66与被接触元件51进行接触,来自被驱动元件5的反作用力可以偏离振动元件6的中心线而起作用,并且可以在与振动元件6的纵向相垂直的方向上产生位移。因此,可以提高驱动功率。
此外,在第四实施例中,可以采用以下构造:将单电极61、65布置在压电元件62、64的几乎整个区域上。图19是显示图18所示振动元件的变型的透视图。根据这样的结构,由于由振动元件6的失衡状态会引起纵向振动和弯曲振动的复合振动,所以可利用简化的电极结构来高效地驱动被接触元件51。
图42是图19所示振动元件的变型的透视图。如图34所示,可以将振动元件6构造成将压电元件62设置在加强板63的一面(一侧)上,并将单电极61设置在整个压电元件62上。
根据这种结构,由于由振动元件6的失衡状态会引起纵向振动和弯曲振动的复合振动,所以可利用简化的电极结构来高效地驱动被接触元件51。
此外,由于将压电元件62和电极61布置在加强板63的一面上,所以可简化振动元件6的结构,并且可以使振动元件6的厚度变薄。因此,可以降低操作装置1的制造成本。
而且,可将其中压电元件62和电极61设置在加强板63的一面上的构造应用于振动元件(超声波马达),例如具有上述各种结构的振动元件和具有下述结构的振动元件。没有特别限定振动元件6的形状或大小、接触部分66的位置等。
也就是说,在本发明中,振动元件6可以具有这样的结构(平面结构),即,在该结构中,将通过施加交流电压进行伸缩的压电元件62设置在加强板63(加强板63的一面)上,在该加强板63上一体地形成了接触部分66和臂部分68。
此外,可以将其中仅在加强板63的一面上设置压电元件62的振动元件6应用于上述或下述的各实施例。
(第五实施例)
下面,对本发明第五实施例中的操作装置进行说明。
图22是显示根据本发明的第五实施例中的操作装置的超声波马达的平面图。下面,在利用图29作出的以下说明中,将上侧称为“上”,下侧称为“下”,右侧称为“右”,左侧称为“左”。
下面,将针对上述第一实施例与第五实施例之间的不同点,来对第五实施例中的操作装置1进行说明。在此,省略对包括相同内容的项目等的说明。
如图22所示,在根据本发明第五实施例的操作装置1(超声波马达)中,在振动元件6的加强板63上一体地形成了都具有弹性(挠性)的一对(两个)臂部分68、68。
这对臂部分68、68分别设置在加强板63纵向(图22中的上-下方向)上的两个长侧的基本上中央部分处,从而使臂部分68、68在基本上垂直于加强板63纵向并且通过加强板63(振动元件6的主体部分)彼此相对的方向上伸出(即,它们相对于图22中的垂直方向是对称的)。
根据第五实施例的操作装置1,可以获得与上述第一实施例类似的效果。
此外,由于这对臂部分68、68设置在该操作装置1中的振动元件6上,所以可以增加支撑的刚度,从而可以稳固地支撑振动元件6,抵制诸如驱动的反作用力等的外力。此外,由于这对臂部分68、68是对称的,所以可以使对图22中的顺时针和逆时针两个方向(右向和左向)上的驱动特性的影响相一致。因此,可以实现在正向和反向两个方向上的驱动特性等同的构造。
而且,可以将第二至第四实施例中所述的各构造应用于第五实施例的该构造中。优选的是,将第三实施例的构造应用于第五实施例的该构造。
(第六实施例)
下面,对根据本发明的第六实施例中的操作装置进行说明。
以下,将针对上述第一实施例和第六实施例之间的不同点,来对第六实施例中的操作装置1进行说明。在此,省略了对包含相同内容的项目等的说明。
在上述第一实施例的操作装置1中,使用振动元件6来驱动具有圆柱状的被接触元件51的被驱动元件5或使之运动。但是,本发明并不限于该结构。可以将该操作装置1构造成使用振动元件6来驱动具有其他形状和结构的被驱动元件5。例如,该操作装置1的被接触元件51是圆柱状的被接触元件51,但本发明并不限于该结构。被接触元件51可以是具有圆柱形状、横截面为扇形或圆弧形等的形状的转动结构(在图中未示出)。
(第七实施例)
图23是根据本发明的第七实施例中的操作装置的主要部分的剖视图。在图23中,与上述实施例中的操作装置1相同的部分(构件)使用相同的标号来表示,并且省略对其的说明。该操作装置1的特征在于,与第一实施例中的操作装置1(参见图6)相比,改进了振动元件6的构造和布置。第一实施例中的操作装置1的振动元件6在其短侧的基本上中央部分处具有接触部分66。此外,被接触元件51设置在振动元件6的纵向延长线上(参见图3)。这种结构是优选的,因为可以使操作装置1的厚度最小化。而在第七实施例的该操作装置1中,振动元件6在其长侧的一个末端部分处具有一接触部分66。此外,将被接触元件51设置在偏离振动元件6的该侧(即,在振动元件6的纵向延长线上(参见图23))的一位置处。这样,由于可以将振动元件6和被接触元件51设置成在相对于操作装置1的宽度方向的同一平面上彼此交叠(也就是说,可以将振动元件6和被接触元件51设置成当从操作装置1的顶部观察时彼此交叠),所以可使操作装置1的宽度最小化。在此,该操作装置1中的振动元件6和被接触元件51的配置是采用第一实施例的配置还是采用第七实施例的配置,可以根据操作装置1的安装位置或其预定用途,在本领域的技术人员显而易见的范围内进行适当的选择。
(第八实施例)
图24是根据本发明的第八实施例中的操作装置的主要部分的剖视图。在图24中,与上述实施例中的操作装置1相同的部分(构件)具有相同的标号,并且省略对其的说明。该操作装置1的特征在于,与第一实施例中的操作装置1(参见图6)相比,被接触元件5具有一减速机构。该减速机构由位于被接触元件51与被驱动元件5之间的小齿轮53和大齿轮54组成。小齿轮53设置在与被接触元件51的回转轴相同的轴上,并且被相对于被接触元件51固定设置。小齿轮53和被接触元件51通过轴55可转动地设置在框架4的内壁面上。小齿轮53与大齿轮54相啮合。大齿轮54设置在与被驱动元件5的转动轴相同的轴上,并且被固定地设置在被驱动元件5的箱型部分的侧面上。大齿轮54和被驱动元件5通过轴52可转动地设置在框架4的内壁面上。
图25是显示图24所示操作装置的动作的说明图。在该操作装置1中,当通过从外部通电电路20(未示出)施加高频交流电来使振动元件6振动时,通过振动元件6的接触部分66的击打使被接触元件51转动。然后,小齿轮53和被接触元件51一起转动,将被接触元件51的动力传送给大齿轮54,从而使大齿轮54以低于小齿轮53的速度的一速度转动。被驱动元件5与大齿轮54一起转动,从而改变光学系统2的成像方向。根据操作装置1,可以通过所述减速机构以大扭矩来驱动所述被驱动元件5。此外,可以通过改变位于被驱动元件5与被接触元件51之间的齿轮53、54的布置或大小,来任意地改变振动元件6相对于被驱动元件5的布置。这使得可以随意地提高振动元件6的布置的灵活度(自由度)。
(第九实施例)
图26是显示根据本发明的第九实施例中的操作装置的透视图。图27是显示图26所示的操作装置的平面图。图28是沿着图27所示操作装置的线B-B所截取的剖视图。在这些图中,与上述实施例中的操作装置1相同的部分(构件)具有相同的标号,并且省略对其的说明。该操作装置1的特征在于,与第一实施例中的操作装置1(参见图6)相比,通过构成双重结构的两个框架4A、4B实现了全方位摇摆机构。也就是说,操作装置1具有一承放被接触元件51的第一框架4A和一承放该第一框架4A的第二框架4B。以下,在对应于第一框架的各构件的标号后面附上字符“A”,在对应于第二框架的各构件的标号后面附上字符“B”。
操作装置1的第一框架4A具有一被接触元件51A和位于垂直于被驱动元件5的回转轴的外周壁面上的两个轴52B、52B(参见图27)。通过这些轴52B、52B将第一框架4A以使其可转动的方式支撑在第二框架4B中。在此,所述操作装置1中的第一框架4A的构造与第一实施例中的操作装置1的构造相同。此外,第一框架4A中的被驱动元件5、第一被接触元件51A和第一振动元件6A的构造可以采用上述任何一个实施例中的构造。在该操作装置1中,被驱动元件5和第一框架4A处于可自由转动的状态中,而第二框架4B被固定地安装在托架、壁面等(图中未示出)的预定位置处。
接下来,第二框架4B具有一位于其上安装有第二被接触元件51B的一壁面上的第二振动元件6B。利用第二螺栓13B通过第二臂部分68B将第二振动元件6B固定地安装在该壁面上。此外,利用第二臂部分68B的弹性,使第二振动元件6B的第二接触部分66B有弹性地偏向第二被接触元件51B的外周面。在此,第二框架4B内的第二被接触元件51B与第二振动元件6B之间的关系与第一实施例中的被接触元件51与振动元件6之间的关系相同。
在该操作装置1中,首先,当通过从一外部通电电路(未示出)施加高频交流电使第二振动元件6B振动时,通过第二振动元件6B的第二接触部分66B的击打使第二被接触元件51B转动。然后,通过第二被接触元件51B的转动使第一框架4A绕轴52B转动(参见图28)。第一框架4A的动作与被驱动元件5和框架4被分别替换成第一框架4A和第二框架4B的情况下的动作相同。另一方面,第一框架4A中的被驱动元件5相对于与第一框架4A的回转轴相垂直的回转轴(即,绕轴52A)转动(也就是说,第一框架4A绕轴52B转动)。该被驱动元件5的动作与第一实施例中的操作装置1的被驱动元件5的动作相同。此外,通过独立地控制第一和第二振动元件6A、6B,可以分别随意地调节第一框架4A和被驱动元件5的转动角度。由于这使得可以任意地绕彼此垂直的轴52A和/或轴52B来驱动所述被驱动元件5,所以可以自由地调节被驱动元件5的成像方向。
在此情况下,在本领域技术人员显而易见的范围内,可以将上述各实施例的操作装置1中的被驱动元件5、框架4和振动元件6之间的关系的变型应用于第一框架4A、第二框架4B以及第一和第二振动元件6A、6B之间的关系。图29是显示图26所示的操作装置的变型的剖视图。在图29中示出了应用了第八实施例中的操作装置1的变型的示例(参见图24)。以此方式,可以在第一框架4A与第二振动元件6B之间设置一减速机构。这样可以利用大扭矩来驱动第一框架4A。
(第十实施例)
图30是显示根据本发明的第十实施例中的操作装置的平面图。图31是沿着图30所示操作装置的线C-C截取的剖视图。在这些附图中,与上述实施例中的操作装置1相同的部分(构件)具有相同的标号,并且省略对其的说明。在该操作装置1中,第一框架4A在上面设置有第二被接触元件51B的壁面上具有多个齿槽(或槽隙)56。将齿轮57固定地安装在与第二被接触元件51B的轴相同的轴上。此外,将第二被接触元件51B设置成使齿轮57与第一框架4A的所述多个齿槽56相啮合。
图32是显示图30所示操作装置的动作的说明图。在该操作装置1中,首先,当通过从一外部通电电路(未示出)施加高频交流电使第二振动元件6B振动时,通过第二振动元件6B的第二接触部分66B的击打使第二被接触元件51B转动。然后,齿轮57和第二被接触元件51B一起转动,从而使与齿轮57相啮合的齿槽56进给。这使得第一框架4A绕轴52B转动,从而使被驱动元件5的成像方向发生转动位移。另一方面,通过使第一振动元件6A(参见图30)独立振动,被驱动元件5在第一框架4A内绕轴52A发生转动位移。此外,通过独立地控制第一和第二振动元件6A、6B,可以分别随意地调节第一框架4A和被驱动元件5的转动角度。由于这使得可以绕彼此垂直的轴52A和/或轴52B任意地驱动所述被驱动元件5,所以可以自由地调节被驱动元件5的成像方向。
(第十一实施例)
图33是根据本发明的第十一实施例中的操作装置的侧面的剖视图。图34是沿着图33所示操作装置的线D-D截取的剖视图。在这些附图中,与上述实施例中的操作装置1相同的部分(构件)具有相同的标号,并且省略对其的说明。在操作装置1中,第二框架4B具有带底部的圆柱状结构,并且在第二框架4B内设置包括被驱动元件5和第一框架4A的单元,使该单元被承放在第二框架4B的基本上中央部分中。第一框架4A具有带底部的箱形结构,并且第二被接触元件51B和第二轴52B被固定地设置在第一框架4A的底部上。此外,通过第二轴52B将第一框架4A可转动地支撑在第二框架4B上。第一框架4A、第二被接触元件51B和第二轴52B中的每一个都具有同一回转轴,并且该回转轴(转动轴)被设置得基本上垂直于第二框架4B的底部。
将第二振动元件6B设置得使其在第二框架4B的底部表面上略微悬浮在空中,从而使第二振动元件6B的主表面基本上平行于该底部表面,并利用第二螺栓13B通过其第二臂部分68B固定地安装在第二框架4B上。此外,利用第二臂部分68B的弹性,使第二振动元件6B的第二接触部分66B有弹性地偏向第二被接触元件51B的外周面。这样可以在第二接触部分66B与第二被接触元件51B之间的接触面处获得足够的摩擦力。在此,操作装置1中的第一框架4A的内部构造与第一实施例中操作装置1的对应部分的构造相同。此外,第一框架4A中的被驱动元件5、第一被接触元件51A和第一振动元件6A的构造可以采用上述任何一个实施例中的对应部分的构造。在操作装置1中,被驱动元件5和第一框架4A处于可自由转动的状态中,而第二框架4B被固定地安装在托架、壁面等(图中未示出)的预定位置处。
在该操作装置1中,首先,当通过从一外部通电电路(未示出)施加高频交流电使第二振动元件6B振动时,通过第二振动元件6B的第二接触部分66B的击打使第二被接触元件51B转动。然后,第一框架4A与第二被接触元件51B一起绕第二轴52B转动,从而使被驱动元件5发生转动位移。此外,被驱动元件5在第一框架4A中独立地绕第一轴52A发生转动位移,从而改变被驱动元件5的倾斜角度(参见图5)。第一轴52A(即,被驱动元件5的回转轴)垂直于第二轴52B(即,第一框架4A的回转轴)。因此,通过使被驱动元件5绕第一轴52A和/或第二轴52B转动,操作装置1可任意地改变被驱动元件5的成像方向。
在此情况下,在本领域技术人员显而易见的范围内,可将上述各实施例的操作装置1中的被驱动元件5、框架4和振动元件6之间的关系的变型应用于第一框架4A、第二框架4B以及第一和第二振动元件6A、6B之间的关系。图35是显示图33所示的操作装置的变型的剖视图。在图35中示出了应用第八实施例中的操作装置1的变型的一示例(参见图24)。以此方式,可以在第一框架4A与第二振动元件6B之间设置一减速机构。这样可以利用大扭矩来驱动第一框架4A。
(第十二实施例)
图36是根据本发明的第十二实施例中的操作装置的侧面的剖视图。图37是沿着图36所示操作装置的线E-E截取的剖视图。在这些图中,与上述实施例中的操作装置1相同的部分(构件)具有相同的标号,并且省略对其的说明。操作装置1的特征在于,与第十一实施例中的操作装置1相比,第二被接触元件51B安装在第二框架4B上,并且第二振动元件6B安装在第一框架4A上。在此,操作装置1中的第一框架4A的内部构造与第一实施例中的操作装置1的对应部分的构造相同。此外,第一框架4A中的被驱动元件5、第一被接触元件51A和第一振动元件6A的构造可以采用上述任何一个实施例中的对应部分的构造。在操作装置1中,被驱动元件5和第一框架4A处于可自由转动的状态,而第二框架4B被固定地安装在托架、壁面等(图中未示出)的预定位置处。
在该操作装置1中,首先,通过从一外部通电电路(未示出)施加高频交流电使第二振动元件6B振动,从而由第二振动元件6B的第二接触部分66B反复在第二被接触元件51B的外周面上击打该第二被接触元件51B。由于第二被接触元件51B固定在第二框架4B上,所以基于第二振动元件6B的第二接触部分66B与第二被接触元件51B之间的摩擦接触,第二振动元件6B本身由其反作用力发生位移。由于第二振动元件6B固定在第一框架4A上,所以第一框架4A与第二振动元件6B一起绕第二轴52B发生转动位移。在此,将第二振动元件6B设置在第一框架4A上的一预定位置处,使得当第一框架4A绕第二轴52B转动时,第二接触部分66B与第二被接触元件51B之间的接触不会脱离。此外,被驱动元件5独立地绕第一框架4A中的第一轴52A发生转动位移,从而改变被驱动元件5的倾斜角度(参见图5)。第一轴52A(即,被驱动元件5的回转轴)垂直于第二轴52B(即,第一框架4A的回转轴)。因此,通过使被驱动元件5绕第一轴52A和/或第二轴52B转动,操作装置1可以任意地改变被驱动元件5的成像方向。
(第十三实施例)
图38是根据本发明的第十三实施例中的操作装置的侧面的剖视图。图39是沿着图38所示操作装置的线F-F截取的剖视图。在这些图中,与上述实施例中的操作装置1相同的部分(构件)具有相同的标号,并且省略对其的说明。该操作装置1的特征在于,与第十二实施例中的操作装置1相比,第二振动元件6B在第二框架4B的外周面上击打第二框架4B。也就是说,在操作装置1中,第二振动元件6B被固定地安装在第二框架4B的底部表面上,从而使第二振动元件6B的第二接触部分66B在第二框架4B的径向上从第二轴52B面向外。此外,第二框架4B的内壁面对应于第二被接触元件51B,并且第二振动元件6B与第二框架4B的内壁面进行摩擦接触。
在该操作装置1中,首先,通过从一外部通电电路(未示出)施加高频交流电使第二振动元件6B振动,从而由第二振动元件6B的第二接触部分66B反复击打第二被接触元件51B(即,第二框架4B的内壁面)。由于第二框架4B相对于第一框架4A固定,所以基于第二振动元件6B的第二接触部分66B与第二被接触元件51B(即,第二框架4B的内壁表面)之间的摩擦接触,第二振动元件6B本身利用其反作用力发生位移。由于第二振动元件6B固定在第一框架4A上,所以第一框架4A与第二振动元件6B一起绕第二轴52B发生转动位移。在此,将第二振动元件6B设置在第一框架4A上的一预定位置处,使得当第一框架4A绕第二轴52B转动时,第二接触部分66B与第二被接触元件51B之间的接触不会脱离。此外,被驱动元件5在第一框架4A中独立地绕第一轴52A发生转动位移,从而改变被驱动元件5的倾斜角度(参见图5)。第一轴52A(即,被驱动元件5的回转轴)垂直于第二轴52B(即,第一框架4A的回转轴)。因此,通过使被驱动元件5绕第一轴52A和/或第二轴52B转动,操作装置1可以任意地改变被驱动元件5的成像方向。
(第十四实施例)
图40是根据本发明的第十四实施例中的操作装置的侧面的剖视图。图41是沿着图40所示操作装置的线G-G截取的剖视图。在这些图中,与上述实施例中的操作装置1相同的部分(构件)具有相同的标号,并且省略对其的说明。该操作装置1的特征在于,与第十三实施例中的操作装置1相比,在第二振动元件6B与第二框架4B之间设置了一减速机构。与第十三实施例相类似地,在操作装置1中,第二振动元件6B被固定地安装在第二框架4B的底部表面上,使第二振动元件6B的第二接触部分66B在第二框架4B的径向上从第二轴52B面向外部。此外,第二被接触元件51B和齿轮58通过轴59安装在第二框架4B的底部表面上。第二被接触元件51B和齿轮58设置在同一轴上,以使轴59为回转轴,并且将第二被接触元件51B和齿轮58相对固定。第二振动元件6B的第二接触部分66B与第二被接触元件51B的外周面进行摩擦接触。另一方面,在第二框架4B的内壁面上设置多个齿槽510。将齿轮58设置成与该多个齿槽510相啮合。
在该操作装置1中,首先,通过从一外部通电电路(未示出)施加高频交流电使第二振动元件6B振动,以便由第二振动元件6B的第二接触部分66B反复击打第二被接触元件51B。然后,第二被接触元件51B绕轴59转动,并且齿轮58与第二被接触元件51B一起转动。在此情况下,由于齿轮58与所述多个齿槽510相啮合,并且其上设置有所述多个齿槽510的第二框架4B是固定的,齿轮58自身由其反作用力进给,所以整个第一框架4A绕第二轴52B发生转动位移。在此,将齿轮58设置在第一框架4A底部的一预定位置处,使得当第一框架4A绕第二轴52B转动时,齿轮58与所述多个齿槽510之间的接触不会脱离。此外,被驱动元件5在第一框架4A中独立地绕第一轴52A发生转动位移,从而改变被驱动元件5的倾斜角度(参见图5)。第一轴52A(即,被驱动元件5的回转轴)垂直于第二轴52B(即,第一框架4A的回转轴)。这样,通过使被驱动元件5绕第一轴52A和/或第二轴52B转动,操作装置1可以任意地改变被驱动元件5的成像方向。
(第十五实施例)
图43是根据本发明的第十五实施例中的操作装置的侧面的剖视图。在图43中,与上述实施例中的操作装置1相同的部分(构件)具有相同的标号,并且省略对其的说明。与上述第一实施例中的操作装置1相比,该操作装置1的特征在于,设置有弹簧片(弹性构件)7作为用于将被接触元件51和振动元件6中的一方推向另一方的推压装置,即,用于通过推压被驱动元件5(如下所述)将被驱动元件5的被接触元件51推向振动元件6的接触部分66的推压装置。
通过轴52、52将被驱动元件5支撑在框架4内,从而使被驱动元件5能够绕轴52、52转动并在轴52的轴向上发生位移。此外,位于振动元件6的接触部分66一侧的一个轴52穿过框架4伸向框架4的外面。在图43中,板状被接触元件51形成在被驱动元件5的一末端部分(振动元件6的接触部分66紧靠该末端部分)并位于被驱动元件5的下侧。当从图43中的操作装置1的一侧观看时(即,当从轴52的轴向观看时),该被驱动元件51具有基本上半圆状的结构。
将振动元件6设置得靠近框架4的底部表面44。尤其是,由于振动元件6具有薄板状结构,所以这样的配置是优选的。此外,将振动元件6布置成使其纵向面向轴52的轴向,并且接触部分66与被接触元件51的在图43中的右侧的表面512进行摩擦接触。
在振动元件6的接触部分66一侧,将弹簧片7固定地设置在框架4的外壁面43上,使弹簧片7的基端侧通过螺栓(固定构件)14固定在框架4上。在此情况下,对弹簧片7进行设置,使其梢部紧靠位于振动元件6的接触部分66一侧的轴52的梢部(伸出部分)512,由此使弹簧片7的对应部分发生弹性形变(即,使弹簧片7弯曲)。通过弹簧片7的弹力(回复力),将被驱动元件5的轴52推向使被接触元件51接近振动元件6的接触部分66的方向(在图43中为向右的方向)。也就是说,由弹簧片7的弹力将被驱动元件5(被接触元件51)偏压向图43中的向右方向,由此使被接触元件51的表面512推压接触振动元件6的接触部分66。
此外,与上述第五实施例中的操作装置1类似,在振动板6的加强板63上一体地形成一对(两个)都具有弹性(挠性)的臂部分68、68。
在操作装置1中,当通过从一外部通电电路(未示出)施加高频交流电使振动元件6振动时,通过振动元件6的接触部分66的击打,使被接触元件51以轴52作为其回转轴而转动。被驱动元件5与被接触元件51一起以轴52作为其回转轴而发生转动位移。这样,可将光学系统2的成像方向改变为被驱动元件5的转动方向。
根据操作装置1,可以利用一简化的结构(利用简单的方法)将被接触元件51的表面512推向振动元件6的接触部分66。由于被接触元件51的表面512被推向振动元件6的接触部分66,所以可获得更大的扭矩(驱动力)。因此,可以确保被驱动元件5发生转动位移。此外,可以防止在被驱动元件5的径向上的颤动。这使得可以平顺地使被驱动元件5发生转动位移。而且,可以获得类似于上述第五实施例的效果。
在此,将该实施例中的操作装置1构造成使被驱动元件5绕一个轴(即,轴52)发生转动位移(转动),但本发明并不限于该结构。例如,通过使用类似的构造和原理,可以将操作装置1构造成使被驱动元件5绕两个方向彼此不同的轴,尤其是绕相互正交的两个轴发生转动位移(转动)。
如上所述,应该注意的是,虽然参照附图中所示的优选实施例对本发明的操作装置和电子仪器进行了说明,但本发明并不限于这些实施例,当然可以对操作装置的各元件进行各种变化和修改,也可以使用能够执行相同或类似功能的其他任何元件替代上述电子仪器和各种元件。
在此,本发明可对所有实施例中的任何两个或更多个构造(特征)进行组合。
Claims (25)
1.一种操作装置,包括:
被驱动元件;
框架,用于以使被驱动元件可转动的方式支撑被驱动元件;
被接触元件,其相对于被驱动元件静止不动;以及
振动元件,其包括通过施加交流电压进行伸缩的第一压电元件、具有一接触部分和一臂部分的加强板、和通过施加交流电压进行伸缩的第二压电元件,第一压电元件、加强板和第二压电元件被按该顺序层叠,并且振动元件的接触部分紧靠被接触元件;
其中,振动元件通过被接触元件向被驱动元件传输动力以使该被驱动元件转动。
2.根据权利要求1所述的操作装置,其中,被接触元件被固定地设置在被驱动元件上。
3.根据权利要求1所述的操作装置,其中,振动元件被固定地设置在框架上。
4.根据权利要求1所述的操作装置,其中,振动元件具有薄板状结构,并且被接触元件和振动元件被设置在基本上同一平面内。
5.根据权利要求1所述的操作装置,其中,被驱动元件具有一侧面,并且框架具有一内壁面,该内壁面与被驱动元件的侧面通过二者之间的间隙相对,并且被接触元件和振动元件布置在该间隙内。
6.根据权利要求1所述的操作装置,其中,振动元件被设置成使其纵向与框架的宽度方向平行,并且将被接触元件设置在振动元件纵向的延长线上。
7.根据权利要求1所述的操作装置,其中,被接触元件和振动元件被布置得当从该操作装置的顶部观察时彼此交叠。
8.根据权利要求1所述的操作装置,还包括一在被接触元件与被驱动元件之间的减速机构。
9.根据权利要求1所述的操作装置,还包括用于将被接触元件和振动元件中的一方推向另一方的装置。
10.一种操作装置,包括:
被驱动元件;
第一框架,用于承放被驱动元件;
第二框架,用于以使第一框架可转动的方式支撑该第一框架;
被接触元件,其相对于第一框架静止不动;以及
振动元件,其包括通过施加交流电压进行伸缩的第一压电元件、具有一接触部分和一臂部分的加强板和通过施加交流电压进行伸缩的第二压电元件,第一压电元件、加强板和第二压电元件被按该顺序层叠,并且振动元件的接触部分紧靠被接触元件;
其中,振动元件通过被接触元件向第一框架传输动力以使第一框架转动。
11.根据权利要求10所述的操作装置,其中,被驱动元件被可转动地支撑在第一框架内,并且被驱动元件和第一框架分别具有回转轴,其中,被驱动元件相对于第一框架的回转轴的轴向不同于第一框架相对于第二框架的回转轴的轴向。
12.根据权利要求11所述的操作装置,其中,被驱动元件相对于第一框架的回转轴基本上垂直于第一框架相对于第二框架的回转轴。
13.根据权利要求10所述的操作装置,其中,振动元件具有薄板状结构,并且被接触元件和振动元件被设置在基本上同一平面内。
14.根据权利要求10所述的操作装置,其中,第一框架具有一侧面,第二框架具有一内壁面,该内壁面与第一框架的侧面通过二者间的间隙相对,并且被接触元件和振动元件布置在该间隙内。
15.根据权利要求10所述的操作装置,其中,第一框架具有一底部,第二框架具有一内壁面和一内底面,被接触元件和振动元件布置在由第一框架的底部和第二框架的内壁面和内底面所限定的空间内,并且振动元件和被接触元件通过第一框架的底部向第一框架传输动力。
16.根据权利要求10所述的操作装置,还包括一位于被接触元件与第一框架之间的减速机构。
17.根据权利要求10所述的操作装置,其中,被接触元件具有一齿轮,所述第一框架具有与该齿轮相啮合的多个齿槽,使得被接触元件通过齿轮和所述多个齿槽向第一框架传输振动元件的动力。
18.根据权利要求10所述的操作装置,其中,被接触元件被固定地设置在第一框架上。
19.根据权利要求10所述的操作装置,其中,被接触元件被固定地设置在第二框架上。
20.根据权利要求19所述的操作装置,其中,振动元件被固定地设置在第一框架上以与该第一框架一起转动。
21.根据权利要求20所述的操作装置,其中,第二框架的内壁面构成被接触元件,并且振动元件紧靠第二框架的内壁面,以向该内壁面传送其振动并从该内壁面接收反作用力,从而利用该反作用力使第一框架与振动元件一起转动。
22.一种操作装置,包括:
被驱动元件;
第一框架,用于以使被驱动元件可转动的方式支撑该被驱动元件;
第一被接触元件,其相对于被驱动元件静止不动;
第一振动元件,其包括通过施加交流电压进行伸缩的第一压电元件、具有一接触部分和一臂部分的加强板和通过施加交流电压进行伸缩的第二压电元件,第一振动元件的第一压电元件、加强板和第二压电元件被按该顺序层叠,并且第一振动元件的接触部分紧靠第一被接触元件;
第二框架,用于以使第一框架可转动的方式支撑该第一框架;
第二被接触元件,其相对于第一框架静止不动;以及
第二振动元件,其包括通过施加交流电压进行伸缩的第一压电元件、具有一接触部分和一臂部分的加强板和通过施加交流电压进行伸缩的第二压电元件,第二振动元件的第一压电元件、加强板和第二压电元件被按该顺序层叠,并且第二振动元件的接触部分紧靠第二被接触元件;
其中,第一振动元件通过第一被接触元件向被驱动元件传输动力,以使被驱动元件相对于第一框架转动,并且第二振动元件通过第二被接触元件向第一框架传输动力,以使第一框架相对于第二框架转动。
23.一种配备有一操作装置的电子仪器,所述操作装置包括:
被驱动元件;
框架,用于以使被驱动元件可转动的方式支撑该被驱动元件;
被接触元件,其相对于被驱动元件静止不动;以及
振动元件,其包括通过施加交流电压进行伸缩的第一压电元件、具有一接触部分和一臂部分的加强板、和通过施加交流电压进行伸缩的第二压电元件,第一压电元件、加强板和第二压电元件被按该顺序层叠,并且振动元件的接触部分紧靠被接触元件;
其中,振动元件通过被接触元件向被驱动元件传输动力以使被驱动元件转动。
24.一种配备有一操作装置的电子仪器,所述操作装置包括:
被驱动元件;
第一框架,用于承放被驱动元件;
第二框架,用于以使第一框架可转动的方式支撑第一框架;
被接触元件,其相对于第一框架静止不动;以及
振动元件,其包括通过施加交流电压进行伸缩的第一压电元件、具有一接触部分和一臂部分的加强板、和通过施加交流电压进行伸缩的第二压电元件,第一压电元件、加强板和第二压电元件被按该顺序层叠,并且振动元件的接触部分紧靠被接触元件;
其中,振动元件通过被接触元件向第一框架传输动力以使第一框架转动。
25.一种配备有一操作装置的电子仪器,所述操作装置包括:
被驱动元件;
第一框架,用于以使被驱动元件可转动的方式支撑该被驱动元件;
第一被接触元件,其相对于被驱动元件静止不动;
第一振动元件,其包括通过施加交流电压进行伸缩的第一压电元件、具有一接触部分和一臂部分的加强板、和通过施加交流电压进行伸缩的第二压电元件,第一振动元件的第一压电元件、加强板和第二压电元件被按该顺序层叠,并且第一振动元件的接触部分紧靠第一被接触元件;
第二框架,用于以使第一框架可转动的方式支撑第一框架;
第二被接触元件,其相对于第一框架静止不动;以及
第二振动元件,其包括通过施加交流电压进行伸缩的第一压电元件、具有一接触部分和一臂部分的加强板、和通过施加交流电压进行伸缩的第二压电元件,第二振动元件的第一压电元件、加强板和第二压电元件被按该顺序层叠,并且第二振动元件的接触部分紧靠第二被接触元件;
其中,第一振动元件通过第一被接触元件向被驱动元件传输动力,以使被驱动元件相对于第一框架转动,并且第二振动元件通过第二被接触元件向第一框架传输动力,以使第一框架相对于第二框架转动。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003100101 | 2003-04-03 | ||
JP100101/2003 | 2003-04-03 | ||
JP020522/2004 | 2004-01-28 | ||
JP2004020522A JP2004320980A (ja) | 2003-04-03 | 2004-01-28 | 稼働装置および電気機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1543050A true CN1543050A (zh) | 2004-11-03 |
CN1543050B CN1543050B (zh) | 2010-05-05 |
Family
ID=33422015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2004100309967A Expired - Fee Related CN1543050B (zh) | 2003-04-03 | 2004-04-05 | 操作装置和电子仪器 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7193353B2 (zh) |
JP (1) | JP2004320980A (zh) |
CN (1) | CN1543050B (zh) |
DE (1) | DE102004015638A1 (zh) |
TW (1) | TWI271025B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101213734B (zh) * | 2006-02-07 | 2011-01-12 | 松下电器产业株式会社 | 压电元件与超声波执行机构 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004266943A (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Seiko Epson Corp | 超音波モータ、稼働装置、光学系切換機構および電気機器 |
WO2006075545A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 手振れ補正装置 |
DE102005010073B4 (de) * | 2005-03-04 | 2014-05-08 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Elektromechanisches Präzisions-Antriebssystem |
DE102005049822A1 (de) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | Benq Mobile Gmbh & Co. Ohg | Elektronisches Endgerät |
WO2007083752A1 (ja) * | 2006-01-23 | 2007-07-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 圧電素子及び超音波アクチュエータ |
JP2007330036A (ja) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Seiko Epson Corp | 振動体、圧電アクチュエータ、電子機器、および振動体の製造方法 |
JP2007336685A (ja) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Seiko Epson Corp | 振動体、圧電アクチュエータ、電子機器、および振動体の製造方法 |
JP2008306826A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Seiko Epson Corp | 圧電アクチュエータ及びその駆動方法 |
JP2009254198A (ja) | 2008-04-10 | 2009-10-29 | Sharp Corp | 超音波モータおよび超音波振動子 |
JP5382320B2 (ja) * | 2009-03-26 | 2014-01-08 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電モーター、液体噴射装置及び時計 |
JP2010233339A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Seiko Epson Corp | 圧電モーター、液体噴射装置及び時計 |
WO2012007174A2 (de) * | 2010-07-16 | 2012-01-19 | Toptica Photonics Ag | Strahlvereinigungs- und ablenkungsvorrichtung |
JP6592993B2 (ja) * | 2015-07-07 | 2019-10-23 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電駆動装置及びロボット |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT384912B (de) * | 1982-04-16 | 1988-01-25 | Ki Polt I | Piezoelektrischer motor |
US5319278A (en) * | 1992-06-05 | 1994-06-07 | Nec Corporation | Longitudinal-torsional resonance ultrasonic motor with improved support structure |
JP3412648B2 (ja) * | 1994-01-31 | 2003-06-03 | 株式会社ニコン | 超音波モータ |
IL113291A0 (en) * | 1995-04-06 | 1995-07-31 | Nanomotion Ltd | A multi-axis rotation device |
JPH11250225A (ja) | 1998-03-02 | 1999-09-17 | Sony Corp | 指紋読取装置 |
JP3719061B2 (ja) * | 1999-03-15 | 2005-11-24 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電アクチュエータ、時計および携帯機器 |
CN1235329C (zh) * | 1998-12-21 | 2006-01-04 | 精工爱普生株式会社 | 压电驱动装置、钟表和携带装置 |
-
2004
- 2004-01-28 JP JP2004020522A patent/JP2004320980A/ja active Pending
- 2004-03-31 DE DE102004015638A patent/DE102004015638A1/de not_active Ceased
- 2004-04-01 TW TW093109121A patent/TWI271025B/zh not_active IP Right Cessation
- 2004-04-02 US US10/817,446 patent/US7193353B2/en active Active
- 2004-04-05 CN CN2004100309967A patent/CN1543050B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101213734B (zh) * | 2006-02-07 | 2011-01-12 | 松下电器产业株式会社 | 压电元件与超声波执行机构 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20040256957A1 (en) | 2004-12-23 |
JP2004320980A (ja) | 2004-11-11 |
DE102004015638A1 (de) | 2004-12-02 |
TW200427206A (en) | 2004-12-01 |
TWI271025B (en) | 2007-01-11 |
CN1543050B (zh) | 2010-05-05 |
US7193353B2 (en) | 2007-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1639955A (zh) | 转动/移动转换致动器 | |
CN1543049A (zh) | 操作装置和电子仪器 | |
CN1639956A (zh) | 直线致动器 | |
CN1167142C (zh) | 压电致动器、红外线传感器和压电光偏转器 | |
CN1543050A (zh) | 操作装置和电子仪器 | |
CN1235329C (zh) | 压电驱动装置、钟表和携带装置 | |
CN1090887C (zh) | 超声波发送机与接收机 | |
CN1101541C (zh) | 振子、振动型回转仪及振子的调整方法 | |
CN1065380C (zh) | 梯形滤波器 | |
CN1531183A (zh) | 超声马达、操作装置、光学机构以及电气设备 | |
CN1697300A (zh) | 振动波线性电动机和使用该振动波线性电动机的透镜装置 | |
CN1671246A (zh) | 扬声装置及内部安装了扬声装置的电子设备 | |
CN1658093A (zh) | 压电致动器、钟表及电子设备 | |
CN1790751A (zh) | 具有执行器的半导体装置 | |
CN1576785A (zh) | 压电振动片及其支撑结构、压电振子及振动型压电陀螺仪 | |
CN1611001A (zh) | 振动马达及其制造和使用方法 | |
CN1909747A (zh) | 静电型超声波换能器、其电极的制造方法、超声波扬声器 | |
CN1507687A (zh) | 压电致动器及具有压电致动器的钟表以及便携装置 | |
CN1581666A (zh) | 振动波线性电动机 | |
CN1132944A (zh) | 高升压比压电式变压器 | |
CN1230972C (zh) | 静电微激励器,激活这种激励器的方法,及相机模块 | |
CN1229879C (zh) | 压电变压器 | |
CN1942022A (zh) | 电容器传声器、隔膜及它们的制造方法 | |
CN1905364A (zh) | 压电振子及其制法、含振子的振荡器、电子单元和电波表 | |
CN1273739C (zh) | 管泵 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100505 Termination date: 20190405 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |