DE112014003187T5

DE112014003187T5 - Antriebsvorrichtung und Linsenantriebsvorrichtung, die selbige aufweist

Info

Publication number: DE112014003187T5
Application number: DE112014003187.9T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Nishitani
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2016-03-31
Also published as: CN105379100B; JP2015035947A; GB2532635B; GB2532635A; CN105379100A; JP6422248B2; US10008959B2; GB201602302D0; US20160164436A1; WO2015005494A1

Abstract

Eine Antriebsvorrichtung hat eine Schwingungsplatte, einen Schwingungserzeuger mit einem piezoelektrischen Element, das eine Schwingung der Schwingungsplatte anregt, und mit ersten und zweiten Kontaktabschnitten, und ein Reibungselement, das mit den Kontaktabschnitten in Kontakt ist. Der Schwingungserzeuger und das Reibungselement bewegen sich mit Bezug aufeinander relativ, und die Kontaktabschnitte sind an Positionen mit und zwischen einer ungeraden Anzahl von Schwingungsbauchlinien der Schwingung vorgesehen, die in einer ersten Richtung des Schwingungserzeugers zusammen mit der Anregung erzeugt wird, und an Positionen an und zwischen einer ungeraden Anzahl von Schwingungsknotenlinien einer Schwingung vorgesehen, die in einer zweiten Richtung des Schwingungserzeugers zusammen mit der Anregung erzeugt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen linear antreibenden Ultraschallmotor als eine Antriebsvorrichtung, der einen elastischen Körper hat, der einen plattenartigen Schwingungserzeuger bildet. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Linsenantriebsvorrichtung, die den Ultraschallmotor verwendet.
HINTERGRUNDTECHNOLOGIE
Vormals wurden als der linear antreibende Ultraschallmotor als eine Antriebsvorrichtung verschiedene Erfindungen gemacht, und beispielsweise offenbaren PTL 1 oder PTL 2 einen Ultraschallmotor.
PTL 1 beschreibt ein Beispiel, bei dem die Amplituden von zwei unterschiedlichen Arten von Biegeschwingungen, die im Wesentlichen die gleiche Eigenfrequenz haben, für das Antreiben an distalen Enden von Vorsprüngen extrahiert werden.
PTL 2 betrifft eine Verbesserung der Erfindung aus PTL 1 und beschreibt ein Beispiel, bei dem das Antreiben durch ein piezoelektrisches Element mit einer einfachen Konfiguration durchgeführt wird.
Ein Schwingungserzeuger zum Gebrauch in einem Ultraschallmotor des zugehörigen Stands der Technik wird unter Bezugnahme auf 8A bis 8E beschrieben. 8A bis 8E veranschaulichen eine Konfiguration eines Schwingungserzeugers zum Gebrauch in einem Ultraschallmotor gemäß PTL 2. 8A ist eine Draufsicht, 8B ist eine Frontansicht von 8A, 8C ist eine linke Seitenansicht von 8A, 8D ist eine rechte Seitenansicht von 8A und 8E ist eine Schnittansicht entlang der Linie 8E-8E aus 8B.
Der Schwingungserzeuger hat eine Schwingungsplatte 101 mit einer rechteckigen Form und Halteabschnitte 101a und 101b, die an den kürzeren Seiten der Schwingungsplatte 101 zum Halten eines (nicht gezeigten) Rückhaltelements vorgesehen sind. Der Schwingungserzeuger hat ferner zwei Vorsprünge 103a und 103b, die an die Schwingungsplatte 101 gefügt sind, und ein piezoelektrisches Element 102, das an eine hintere Fläche einer Fläche gefügt ist, an die die Vorsprünge 103a und 103b der Schwingungsplatte 101 gefügt sind. Das piezoelektrische Element 102 ist in zwei Phasen, nämlich einer A-Phase 102a und einer B-Phase 102b polarisiert.
Der Vorsprung 103a ist an eine Stelle eines Schwingungsbauchs X3 eines primären Eigenschwingungsmodus einer Biegeschwingung gefügt, die durch das piezoelektrische Element 102 angeregt wird und in einer Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird. Der Vorsprung 103a ist zudem an eine Stelle von einem Schwingungsknoten Y3 eines sekundären Eigenschwingungsmodus einer Biegeschwingung gefügt, die durch das piezoelektrische Element 102 erregt und in einer Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird. Der Vorsprung 103b ist an die Stelle des Schwingungsbauchs X3 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung gefügt, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite des piezoelektrischen Elements 102 erzeugt wird. Der Vorsprung 103b ist zudem an eine Stelle des anderen Schwingungsknotens Y4 des sekundären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung gefügt, die in der Richtung entlang der längeren Seite erzeugt wird. Die zwei Vorsprünge 103a und 103b sind mit einem Reibungselement 201 in Kontakt, das an einem festen Rahmen (nicht gezeigt) an einer Fläche befestigt ist, die der an die Schwingungsplatte 101 gefügten Fläche entgegengesetzt ist. Bei der zuvor beschriebenen Konfiguration wird von einem Leistungszuführungsmittel (nicht gezeigt) eine AC-Spannung auf die A-Phase 102a und die B-Phase 102b des piezoelektrischen Elements 102 aufgebracht, während eine Phasendifferenz in einem Bereich von –90° bis +90° geändert wird. Damit wird eine Ultraschallschwingung erzeugt und eine Antriebskraft für eine Relativbewegung des Schwingungserzeugers und des Reibungselements 201 wird erzeugt.
Im Folgenden wird ein Modus des Schwingungserzeugers unter Bezugname auf 9 und 10 beschrieben, wenn eine AC-Spannung mit einer Phasendifferenz auf die A-Phase 102a und die B-Phase 102b des piezoelektrischen Elements 102 aufgebracht wird.
9 modelliert und veranschaulicht einen Modus des Schwingungserzeugers, wenn eine AC-Spannung aufgebracht wird, während die Phase der B-Phase 102b um etwa +90° mit Bezug auf die A-Phase 102a des piezoelektrischen Elements 102 verspätet ist. Das piezoelektrische Element 102 und die Halteabschnitte 101a und 101b sind ausgelassen. (a) von 9 veranschaulicht Änderungen in der AC-Spannung, die auf die A-Phase 102a und die B-Phase 102b des piezoelektrischen Elements 102 aufgebracht wird, und in (a) von 9 gibt die Vertikalachse eine Spannung an und die Horizontalachse gibt die Zeit an. Eine Spannung V5 wird auf die A-Phase aufgebracht, und eine Spannung V6 wird auf die B-Phase aufgebracht. (b) von 9 ist eine Frontansicht des Schwingungserzeugers, (c) von 9 ist eine linke Seitenansicht des Schwingungserzeugers an der Fügeposition des linken Vorsprungs 103a des Schwingungserzeugers, und (d) von 9 ist eine rechte Seitenansicht des Schwingungserzeugers an der Fügeposition des rechten Vorsprungs 103b des Schwingungserzeugers. In (b) bis (d) von 9 ist eine Zustandsänderung der Schwingung des Schwingungserzeugers zum Zeitpunkt T9 bis zum Zeitpunkt T12 in (a) von 9 durch eine durchgezogene Linie angegeben. Eine gepunktete Linie gibt den Zustand der Schwingung im Vergleich zu einer anderen Zeit als der durch die durchgezogene Linie angegebenen Zeit an.
10 modelliert und veranschaulicht einen Modus der Schwingung, wenn eine AC-Spannung ohne wesentliche Phasendifferenz zwischen der A-Phase 102a und der B-Phase 102b des piezoelektrischen Elements 102 aufgebracht wird. Das piezoelektrische Element 102 und die Halteabschnitte 101a und 101b sind ausgelassen. (a) von 10 veranschaulicht Änderungen in der AC-Spannung, die auf die A-Phase 102a und die B-Phase 102b des piezoelektrischen Elements 102 aufgebracht wird, und in (a) von 10 gibt die Vertikalachse eine Spannung an und die Horizontalachse gibt die Zeit an. Eine Spannung V7 wird auf die A-Phase aufgebracht und eine Spannung V8 wird auf die B-Phase aufgebracht. (b) von 10 ist eine Frontansicht des Schwingungserzeugers, (c) von 10 ist eine linke Seitenansicht des Schwingungserzeugers an der Fügeposition des linken Vorsprungs 103a des Schwingungserzeugers, und (d) von 10 ist eine rechte Seitenansicht des Schwingungserzeugers an der Fügeposition des rechten Vorsprungs 103b des Schwingungserzeugers. In (b) bis (d) von 10 ist eine Zustandsänderung der Schwingung des Schwingungserzeugers vom Zeitpunkt T13 bis zum Zeitpunkt T16 in (a) von 10 durch eine durchgezogene Linie angegeben. Eine gepunktete Linie gibt den Zustand des Schwingungserzeugers zum Vergleich zu einer anderen als der durch die durchgezogenen Linie angegebenen Zeit an.
Wenn, wie in 9, eine AC-Spannung aufgebracht wird, während die Phase der B-Phase 102b um etwa +90° mit Bezug auf die A-Phase 102a des piezoelektrischen Elements 102 verspätet ist, werden zum Zeitpunkt T10 und zum Zeitpunkt T12, wie in (a) von 9, Spannungen mit den gleichen Vorzeichen, die die gleiche Größe haben, auf die A-Phase 102a und die B-Phase 102b aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt expandieren und kontrahieren die A-Phase 102a und die B-Phase 102b am Meisten in der gleichen Richtung innerhalb der gleichen Ebene, wie in (c) und (d) von 9 gezeigt ist. Die Größe der primären Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird, wird zu einem Maximum (P5). Dementsprechend wird, wie in (c) und (d) von 9 gezeigt ist, diese Stelle zu dem Schwingungsbauch X3 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzern Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird.
Zum Zeitpunkt T9 und zum Zeitpunkt T11 werden, wie in (a) von 9 gezeigt ist, Spannungen verschiedener Vorzeichen, die die gleiche Größe haben, auf die A-Phase 102a und die B-Phase 102b des piezoelektrischen Elements 102 aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt expandieren und kontrahieren die A-Phase 102a und die B-Phase 102b am Meisten in entgegengesetzten Richtungen innerhalb der gleichen Ebene, wie in (b) von 9 gezeigt ist. Die Größe der sekundären Biegeschwingung, die in einer Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird, wird zu einem Maximum (P6). Dementsprechend wird diese Stelle, wie in (b) von 9 gezeigt ist, zu dem Schwingungsbauch des sekundären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird. Die Stelle, an der der Vorsprung 103a angeordnet ist, wird zu dem Schwingungsknoten Y3 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird, und die Stelle, an der der Vorsprung 103b angeordnet ist, wird zu dem Schwingungsknoten Y4 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird.
Da eine Kreisbewegung R5 an dem distalen Ende des Vorsprungs 103 erzeugt wird, und eine Kreisbewegung R6 an dem distalen Ende des Vorsprungs 103b erzeugt wird, erhält der Schwingungserzeuger als ein Ergebnis eine Antriebskraft, damit er sich mit Bezug auf das Reibungselement 201 in einer Xd-Richtung bewegt. Wenn eine AC-Spannung aufgebracht wird, während die Phase der A-Phase 102a mit Bezug auf die B-Phase 102 um etwa +90° verspätet ist, erhält der Schwingungserzeuger eine Antriebskraft, um sich in einer Richtung, die der Xd-Richtung entgegengesetzt ist, mit Bezug auf das Reibungselement 201 zu bewegen, da eine Kreisbewegung in einer Richtung erzeugt wird, die der Kreisbewegung R5 entgegengesetzt ist.
Wenn, wie in 10 gezeigt ist, eine AC-Spannung ohne wesentliche Phasendifferenz zwischen der A-Phase und der B-Phase des piezoelektrischen Elements aufgebracht wird, dann werden zum Zeitpunkt T14 und zum Zeitpunkt T16, wie in (a) von 10 gezeigt ist, Spannungen mit dem gleichen Vorzeichen, die die gleiche Größe haben, auf die A-Phase 102a und die B-Phase 102b des piezoelektrischen Elements 102 aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt expandieren und kontrahieren die A-Phase 102a und die B-Phase 102b am Meisten in der gleichen Richtung innerhalb der gleichen Ebene, wie in (c) und (d) von 10 gezeigt ist. Die Amplitude der primären Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 102 erzeugt wird, wird maximal (P7). Dementsprechend wird, wie in (c) und (d) von 10 gezeigt ist, diese Stelle zu dem Schwingungsbauch X3 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird.
Zum Zeitpunkt T13 und zum Zeitpunkt T15 ist verglichen mit einem Fall, in dem eine AC-Spannung aufgebracht wird, während die Phase der B-Phase 102b um etwa +90° mit Bezug auf die A-Phase 102a des piezoelektrischen Elements 102 verspätet ist (9), wie in (a) von 10 gezeigt ist, die Zeit, zu der Spannungen mit verschiedenen Vorzeichen zwischen der A-Phase 102a und der B-Phase 102b aufgebracht werden, sehr kurz. Wie in (b) von 10 gezeigt ist, wird dementsprechend die sekundäre Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der längern Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird, verglichen mit einem Fall klein, in dem eine AC-Spannung aufgebracht wird, während die Phase der B-Phase 102b um etwa +90° mit Bezug auf die A-Phase 102a verspätet ist (P8). Wie in (b) von 10 gezeigt ist, wird diese Stelle daher zu dem Schwingungsbauch des sekundären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird. Die Stelle, an der der Vorsprung 103a angeordnet ist, wird zu dem Schwingungsknoten Y3 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 101, und die Stelle, an der der Vorsprung 103b angeordnet ist, wird zu dem Schwingungsknoten Y4 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 101 erzeugt wird.
Da eine längsgerichtete, elliptische Bewegung R7 an dem distalen Ende des Vorsprungs 103a erzeugt wird, und eine längsgerichtete, elliptische Bewegung R8 an dem distalen Ende des Vorsprungs 103b erzeugt wird, kann der Schwingungserzeuger als ein Ergebnis eine Antriebskraft erhalten, sodass er sich in der Xd-Richtung mit Bezug auf das Reibungselement 201 mit niedriger Geschwindigkeit bewegt.
Ähnlich wie die kreisartige Bewegung R5 kann eine Antriebskraft zum Bewegen in einer entgegengesetzten Richtung erhalten werden.
Auf diese Weise steuert der Ultraschallmotor aus dem Stand der Technik die Phasendifferenz der AC-Spannung, die auf die A-Phase 102a und die B-Phase 102b des piezoelektrischen Elements 102 aufgebracht wird, wodurch der elliptische Anteil der Bewegung des distalen Endes des Vorsprungs so geändert wird, dass er einem breiteren Geschwindigkeitsbereich entspricht.
DRUCKSCHRIFTENLISTE
PATENTDRUCKSCHRIFTEN

PTL 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H06-311765
PTL 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-16107

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
In den letzten Jahren gab es eine zunehmende Nachfrage nach einer Verringerung der Abmessung einer elektronischen Vorrichtung, in der ein Ultraschallmotor montiert ist, und insbesondere nach einer Verringerung der Abmessung einer Linsenantriebsvorrichtung. In den Ultraschallmotoren gemäß PTL 1 und PTL 2 wird eine Verringerung der Abmessung erreicht, jedoch mit Grenzen.
Eine Antriebsvorrichtung, die einen Ultraschallmotor gemäß dem Stand der Technik verwendet, wird unter Bezugnahme auf 11A, 11B und 12A bis 12C beschrieben.
11A und 11B sind schematische Ansichten einer Linsenantriebsvorrichtung, die einen Ultraschallmotor mit dem Schwingungserzeuger gemäß PTL 2 verwendet, und der in 8A bis 8E dargestellt ist. 11A ist ein Schaubild gesehen aus einer Richtung, in der sich ein Schwingungserzeuger und ein Reibungselement in dem Ultraschallmotor relativ zueinander bewegen, und 11B ist eine Schnittansicht entlang der Linie 11B-11B aus 11A.
12A bis 12C sind schematische Ansichten einer Linsenantriebsvorrichtung, in der eine Linearantriebsvorrichtung montiert ist, die einen Ultraschallmotor verwendet, der einen Schwingungserzeuger gemäß PTL 2 hat. 12A ist eine Frontansicht, wenn eine Linsenvorrichtung aus der Richtung einer optischen Achse einer Linsenantriebsvorrichtung betrachtet wird, und 12B ist eine Innenseitenansicht der Innenseite der Linsenantriebsvorrichtung, wenn die Gesamtlänge in der Richtung der optischen Achse der Linsenantriebsvorrichtung lang ist. 12C ist eine Innenseitenansicht des Inneren der Linsenantriebsvorrichtung, wenn die Gesamtlänge in der Richtung der optischen Achse der Linsenantriebsvorrichtung kurz ist.
Eine Linearantriebsvorrichtung 200 hat einen Schwingungserzeuger, ein Reibungselement 201, eine Walze 202, eine Walzenstützwelle 202a und einen Rahmenkörper 203 als ein Rückhalteelement. Die Linearantriebsvorrichtung 200 hat ferner einen Walzenstützabschnitt 203a, der durch den Rahmenkörper 203 zurückgehalten wird, eine Druckbeaufschlagungsfeder 204, Haltestifte 205, die durch den Rahmenkörper 203 gehalten werden, und ein Antriebsübertragungselement 206, das an dem Rahmenkörper 203 befestigt ist.
Die Linsenantriebsvorrichtung hat die Linearantriebsvorrichtung 200, einen Außenrahmen 301, eine Linse 302, einen Linsenhalter 303, der die Linse 302 hält, Führungsstangen 304 und 305. In 12B und 12C sind andere Abschnitte als die Schwingungsplatte 101 und die Vorsprünge 103a und 103b ausgelassen, um die Positionsbeziehung der Schwingungsplatte 101 mit Bezug auf die Abmessung der Linsenantriebsvorrichtung in der Linsenantriebsvorrichtung 200 zu verdeutlichen.
In der Linsenantriebsvorrichtung 200 sind Haltestifte 205 in die Löcher der Halteabschnitte 101a und 101b der Schwingungsplatte eingesetzt und der Schwingungserzeuger ist von dem Rahmenkörper 203 gestützt. Die Walze 202 ist durch die Walzenstützwelle 202a, die von dem Walzenstützabschnitt 203a gestützt ist, von dem Rahmenkörper 203 gestützt. Die Gleitfläche der Walze 202 ist mit dem Reibungselement 201 in Kontakt, das an dem Außenrahmen 301 der Linsenantriebsvorrichtung befestigt ist. Die Druckbeaufschlagungsfeder 204 hat ein unteres Ende, das mit dem piezoelektrischen Element 102 des Schwingungserzeugers in Kontakt ist, und ein oberes Ende, das mit dem Rahmenkörper 203 in Kontakt ist, und sie ist zwischen dem piezoelektrischen Element 102 und dem Rahmenkörper 203 zwischengeordnet, um auf das piezoelektrische Element 102 und den Rahmenkörper 203 eine Druckbeaufschlagungskraft aufzuerlegen. Der Schwingungserzeuger hat eine freie Bewegung in der Mittelachsenrichtung der Druckbeaufschlagungsfeder 204 und die Vorsprünge 103a und 103b sind mit der Fläche des Reibungselements 201, die einer Walzenkontaktfläche entgegengesetzt ist, in Kontakt. Dementsprechend werden die Vorsprünge 103a und 103b mit Druck beaufschlagt und mit dem Reibungselement 201 durch die Druckbeaufschlagungskraft der Druckbeaufschlagungsfeder 204 in Kontakt gebracht. Mit den in den Vorsprüngen 103a und 103b erzeugten kreisartigen Bewegungen (oder elliptischen Bewegungen) Rb und Rc erhält der Schwingungserzeuger eine Antriebskraft, sodass er sich in einer Xe-Richtung mit Bezug auf das Reibungselement 201 bewegt. Wie zuvor beschrieben ist, ist es möglich, die Phasendifferenz in der AC-Spannung zu ändern, die auf die A-Phase 102a und die B-Phase 102b des piezoelektrischen Elements 102 aufgebracht wird. Dadurch werden die kreisartigen Bewegungen in einer Richtung erzeugt, die den kreisartigen Bewegungen Rb und Rc entgegengesetzt sind, und der Schwingungserzeuger erhält eine Antriebskraft, um sich in einer Richtung, die der Xe-Richtung entgegengesetzt ist, mit Bezug auf das Reibungselement 201 zu bewegen.
Bei der Linsenantriebsvorrichtung sind beide Enden der Führungsstangen 304 und 305 und des Reibungselements 201 an dem Außenrahmen 301 befestigt, sodass sie sich in der Richtung der optischen Achse der Linsenantriebsvorrichtung erstrecken. Der Linsenhalter 303 ist mit dem Antriebsübertragungselement 206 der Linsenantriebsvorrichtung 200 verbunden. Der Linsenhalter 303 ist von den Führungsstangen 304 und 305 gestützt und geführt und kann sich in einer Richtung Xf der optischen Achse einer Linsenvorrichtung bewegen. Die Linearantriebsvorrichtung 200 bewegt sich um eine beträchtliche Strecke gemäß einem Bewegungsbefehl von einer (nicht gezeigten) Steuereinheit, wodurch der Linsenhalter 303 bewegt wird. Die Schwingungsplatte 101 des Schwingungserzeugers von 12B bewegt sich innerhalb eines Bereichs eines Produkts einer Linsenhalterbewegungsstrecke L4 zwischen einem beweglichen Ende K und dem anderen beweglichen Ende L des Linsenhalters 303 und einer Schwingungsplattenlänge L5, die die Länge in der Bewegungsrichtung der Schwingungsplatte 101 ist. Dementsprechend ist zum Erreichen einer Verringerung der Abmessung der Gesamtvorrichtung eine Verringerung der Schwingungsplattenlänge L5 unvermeidbar. Wenn die Linsenhalterbewegungsstrecke L4 ausreichend größer als die Schwingungsplattenlänge L5 ist, führt eine Verringerung der Schwingungsplattenlänge L5 verglichen mit einer Verringerung der Linsenhalterbewegungsstrecke L4 kaum zu einer Verringerung der Abmessung der Gesamtvorrichtung. Im Übrigen kann bei einer Linsenantriebsvorrichtung von 12C, deren Abmessung weiter verringert ist, die Schwingungsplattenlänge L5 länger als die Linsenhalterbewegungsstrecke L4 zwischen dem einen beweglichen Ende M und dem anderen beweglichen Ende N des Linsenhalters 303 sein. In diesem Fall wird insbesondere eine Verringerung der Schwingungsplattenlänge L5 der Schwingungsplatte 101 zu einem Hauptthema für die Verringerung der Abmessung der Gesamtvorrichtung. Jedoch hat die Verringerung der Schwingungsplattenlänge L5 die folgenden Probleme.
In dem Ultraschallmotor gemäß PTL 2 hat die Schwingungsplatte 101 die Schwingungsplattenlänge L5, die die Länge der längeren Seite in einer Richtung ist, in der sich der Schwingungserzeuger relativ mit Bezug auf das Reibungselement 201 bewegt. Falls die Schwingungsplattenlänge L5 lediglich verringert wird, gibt es aus diesem Grund ein Problem darin, dass die Größe der Biegeschwingung gleichzeitig abnimmt, und die Antriebskraft verschlechtert wird oder die Antriebskraft nicht erhalten wird. Dementsprechend gibt es bei dem Ultraschallmotor gemäß PTL 2 eine Grenze beim Verringern der Schwingungsplattenlänge L5.
Falls, wie in PTL 1 beschrieben ist, ein piezoelektrisches Element verwendet wird, das eine komplex polarisierte Struktur hat, ist es selbst dann, wenn die Schwingungsplattenlänge L5 verringert ist, möglich, die Antriebskraft zu erhalten. Im Übrigen gibt es ein Problem darin, dass die Kosten des piezoelektrischen Elements zunehmen, dass die Stromversorgungseinrichtung kompliziert wird, dass der Stromverbrauch zunimmt, usw.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine Antriebsvorrichtung der Erfindung hat eine Schwingungsplatte, einen Schwingungserzeuger mit einem piezoelektrischen Element, das eine Schwingung der Schwingungsplatte erregt, und mit einem ersten und einem zweiten Kontaktabschnitt, und ein Reibungselement, das mit dem ersten Kontaktabschnitt und dem zweiten Kontaktabschnitt in Kontakt ist. Der Schwingungserzeuger und das Reibungselement bewegen sich relativ zueinander und der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt sind an Positionen mit und zwischen einer ungeraden Anzahl von Schwingungsknotenlinien einer Schwingung vorgesehen, die in einer zweiten Richtung des Schwingungserzeugers zusammen mit einer Erregung erzeugt wird, und sind an Positionen mit und zwischen einer ungeraden Anzahl von Schwingungsknotenlinien einer Schwingung vorgesehen, die in einer zweiten Richtung des Schwingungserzeugers zusammen mit einer Erregung erzeugt wird.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Mit dem zuvor beschriebenen Mittel kann die Antriebsvorrichtung der Erfindung eine Verringerung der Abmessung eines Schwingungserzeugers in einer Bewegungsrichtung mit Bezug auf ein Reibungselement mit einer einfachen Konfiguration eines piezoelektrischen Elements erreichen, und eine kleine Linsenantriebsvorrichtung, die den Ultraschallmotor verwendet, kann bereitgestellt werden.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Schwingungserzeugers eines Ultraschallmotors gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung darstellt.
1B ist eine Frontansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors von 1A darstellt.
1C ist eine linke Seitenansicht der Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors von 1A.
1D ist eine rechte Seitenansicht der Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors von 1A.
1E ist eine Teilschnittansicht der Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors aus 1A.
2 ist ein Schaubild, das ein Modell einer Geschwindigkeitssteuerung des Ultraschallmotors in dem Schwingungserzeuger gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung darstellt.
3 ist ein Schaubild, das ein anderes Modell der Schwingungssteuerung des Ultraschallmotors in dem Schwingungserzeuger gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung darstellt.
4A ist ein Schaubild, das eine Konfiguration einer Linearantriebsvorrichtung darstellt, die den Ultraschallmotor verwendet, der den Schwingungserzeuger gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung hat.
4B ist eine Teilschnittansicht der Konfiguration des Linearantriebsgeräts von 4A.
5A ist eine Frontansicht, die eine Konfiguration einer Linsenantriebsvorrichtung darstellt, die die Linearantriebsvorrichtung von 4A verwendet.
5B ist eine Innenseitenansicht, die eine Konfiguration einer Linsenantriebsvorrichtung darstellt, die die Linearantriebsvorrichtung von 4A verwendet, wenn eine Gesamtlänge in einer Richtung der optischen Achse lang ist.
5C ist eine Innenseitenansicht, die eine Konfiguration einer Linsenantriebsvorrichtung darstellt, die die Linearantriebsvorrichtung von 4A verwendet, wenn eine Gesamtlänge in einer Richtung der optischen Achse kurz ist.
6A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Schwingungserzeugers eines Ultraschallmotors gemäß Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung darstellt.
6B ist eine Frontansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors von 6A darstellt.
6C ist eine linke Seitenansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors von 6A darstellt.
6D ist eine rechte Seitenansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors aus 6A darstellt.
6E ist eine Teilschnittansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors von 6A darstellt.
7A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Schwingungserzeugers eines Ultraschallmotors gemäß Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung darstellt.
7B ist eine Frontansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors aus 7A darstellt.
7C ist eine linke Seitenansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors aus 7A darstellt.
7D ist eine rechte Seitenansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors aus 7A darstellt.
7E ist eine Teilschnittansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors aus 7A darstellt.
8A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Schwingungserzeugers eines Ultraschallmotors des zugehörigen Stands der Technik darstellt.
8B ist eine Frontansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors aus 8A darstellt.
8C ist eine linke Seitenansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors aus 8A darstellt.
8D ist eine rechte Seitenansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors aus 8A darstellt.
8E ist eine Teilschnittansicht, die die Konfiguration des Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors aus 8A darstellt.
9 ist ein Schaubild, das ein Modell einer Geschwindigkeitssteuerung des Ultraschallmotors darstellt, das den Schwingungserzeuger gemäß dem Stand der Technik hat.
10 ein Schaubild, das ein anderes Modell der Geschwindigkeitssteuerung des Ultraschallmotors darstellt, das den Schwingungserzeuger aus dem zugehörigen Stand der Technik hat.
11A ist ein Schaubild, das eine Konfiguration eines Linearantriebsgeräts darstellt, das einen Ultraschallmotor verwendet, der einen Schwingungserzeuger gemäß dem Stand der Technik hat.
11B ist eine Teilschnittansicht, die die Konfiguration der Linearantriebsvorrichtung aus 11A darstellt.
12A ist ein Schaubild, das eine Konfiguration der Linsenantriebsvorrichtung darstellt, die die Linearantriebsvorrichtung des zugehörigen Stands der Technik verwendet.
12B ist ein Schaubild, das eine Konfiguration der Linsenantriebsvorrichtung darstellt, die die Linearantriebsvorrichtung des zugehörigen Stands der Technik verwendet, wenn eine Gesamtlänge in einer Richtung der optischen Achse lang ist.
12C ist ein Schaubild, das eine Konfiguration der Linsenantriebsvorrichtung darstellt, die die Linearantriebsvorrichtung des zugehörigen Stands der Technik verwendet, wenn eine Gesamtlänge in einer Richtung der optischen Achse kurz ist.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In Übereinstimmung mit den beiliegenden Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nun ausführlich beschrieben.
[Ausführungsbeispiel 1]
Im weiteren Verlauf wird ein Ausführungsbeispiel 1 zum Ausführen der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen sind die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen angegeben.
Ein Schwingungserzeuger zur Verwendung in einem Ultraschallmotor als eine Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1A bis 1E beschrieben. 1A bis 1E veranschaulichen eine Konfiguration eines Schwingungserzeugers des Ultraschallmotors gemäß Ausführungsbeispiel 1. 1A ist eine Draufsicht, 1B ist eine Frontansicht von 1A, 1C ist eine linke Seitenansicht von 1A, 1D ist eine rechte Seitenansicht von 1A und 1E ist eine Schnittansicht entlang der Linie 1E-1E von 1B.
Der Ultraschallmotor dieses Ausführungsbeispiels hat einen Schwingungserzeuger, Vorsprünge 3a und 3b als einen Kontaktabschnitt und ein Reibungselement 21, das mit den Vorsprüngen 3a und 3b in Kontakt kommt.
Der Schwingungserzeuger hat eine Schwingungsplatte 1 und ein piezoelektrisches Element 2, das an der Schwingungsplatte 1 angebracht ist. Die Schwingungsplatte 1 ist ein Plattenmaterial, das eine polygonale Form jeweils mit längeren Seiten und kürzeren Seiten hat, etwa eine rechteckige Platte. Das piezoelektrische Element 2 ist in zwei Phasen bestehend aus einer A-Phase 2a und einer B-Phase 2b polarisiert und erzeugt eine Hochfrequenzschwingung. Der Schwingungserzeuger hat Halteabschnitte 1a und 1b an den kürzeren Seiten der Schwingungsplatte 1 und ist beispielsweise an einem Rückhalteelement gehalten.
Die Vorsprünge 3a und 3b sind an einer hinteren Fläche von einer Fläche, an der das piezoelektrische Element 2 an der Schwingungsplatte 1 angebracht ist, ausgebildet und angeordnet. Die Vorsprünge 3a und 3b sind konvexförmige Abschnitte und sind mit dem Reibungselement 21 an einer Fläche in Kontakt, die einer Fläche entgegengesetzt ist, die mit der Schwingungsplatte 1 verbunden ist. Das Reibungselement 21 ist an einem (nicht gezeigten) unbeweglichen, festen Rahmen befestigt und der Schwingungserzeuger bewegt sich relativ entlang des festen Reibungselements 21. Die Vorsprünge 3a und 3b können einstückig mit der Schwingungsplatte 1 ausgebildet sein, und eine einstückige Ausbildung entspricht beispielsweise der Zeichnung.
Der Vorsprung 3a ist an einer Stelle eines Schwingungsknotens (einer Schwingungsknotenlinie) X2 einer Resonanzfrequenz eines primären Eigenschwingungsmodus einer Biegeschwingung angeordnet, die durch das piezoelektrische Element 2 angeregt wird und in einer Richtung (einer ersten Richtung) entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Der Vorsprung 3a als ein erster Kontaktabschnitt ist zudem an einer Stelle eines Schwingungsbauchs (einer Schwingungsbauchlinie) Y1 einer Resonanzfrequenz eines zweiten Eigenschwingungsmodus einer Biegeschwingung angeordnet, die durch das piezoelektrische Element 2 angeregt wird und in einer Richtung (zweiten Richtung) entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1, die senkrecht zu der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 verläuft, erzeugt wird. Der Vorsprung 3b als der zweite Kontaktabschnitt ist an einer Stelle des anderen Schwingungsknotens (Schwingungsknotenlinie) X1 der Resonanzfrequenz des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung angeordnet, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Der Vorsprung 3b ist zudem an einer Stelle des anderen Schwingungsbauchs (Schwingungsbauchlinie) Y2 der Resonanzfrequenz des zweiten Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung angeordnet, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Das heißt, die Kontaktabschnitte 3a und 3b sind an Positionen mit und zwischen einer ungeraden Anzahl von Schwingungsbauchlinien der Schwingung vorgesehen, die zusammen mit dem Anregen durch das piezoelektrische Element 2 in der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt werden, und sind an Stellen mit und zwischen einer ungeraden Anzahl von Schwingungsknotenlinien einer Schwingung vorgesehen, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 zusammen mit dem Erregen des piezoelektrischen Elements 2 erzeugt werden. Die Kontaktabschnitte 3a und 3b sind an den entgegengesetzten Positionen mit und zwischen einer Schwingungsbauchlinie in der primären Biegeschwingung vorgesehen, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, und die Kontaktabschnitte 3a und 3b sind an verschiedenen Positionen in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 an anderen Positionen der Schwingungsknotenlinien der sekundären Biegeschwingung vorgesehen, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Eine AC-Spannung wird durch die Stromversorgungseinrichtung (nicht gezeigt) auf die A-Phase 2a und die B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 aufgebracht, während die Phasendifferenz von +90° auf +270° geändert wird, wodurch eine Ultraschallschwingung erzeugt wird. Die Resonanzfrequenz des primären Eigenschwingungsmodus und die Resonanzfrequenz des sekundären Eigenschwingungsmodus können einander treffen oder können zueinander benachbart sein. Es kann sein, dass es keine Resonanzfrequenz eines anderen Schwingungsmodus zwischen der Resonanzfrequenz des primären Eigenschwingungsmodus und der Resonanzfrequenz des sekundären Eigenschwingungsmodus gibt.
In diesem Beispiel wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem sich die Kontaktabschnitte 3a und 3b an den Positionen mit und zwischen einer (ungerade Anzahl) Schwingungsbauchlinie der primären Biegeschwingung befinden, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Jedoch werden beispielsweise auch ein Fall, bei dem die Kontaktabschnitte 3a und 3b an Positionen mit und zwischen einer (ungerade Anzahl) Schwingungsbauchlinie der zwei Schwingungsbauchlinien der zweiten Biegeschwingung befinden, ein Fall, bei dem sich die Kontaktabschnitte 3a und 3b an Positionen mit und zwischen einer (ungerade Anzahl) von drei Schwingungsbauchlinien einer tertiären Biegeschwingung oder drei (ungerade Anzahl) Schwingungsbauchlinien oder dergleichen befinden.
Bei diesem Beispiel wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem sich die Kontaktabschnitte 3a und 3b an Positionen mit und zwischen einer (ungerade Anzahl) zentralen Schwingungsknotenlinie von drei Schwingungsknotenlinien der sekundären Biegeschwingung befinden, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Jedoch werden beispielsweise auch ein Fall, bei dem die Kontaktabschnitte 3a und 3b sich an Positionen mit und zwischen einer (ungerade Anzahl) anderen als der zentralen Schwingungsknotenlinie von den drei Schwingungsknotenlinien der sekundären Biegeschwingung oder drei (ungerade Anzahl) Schwingungsknotenlinien befinden, und ein Fall, bei dem sich die Kontaktabschnitte 3a und 3b an Positionen mit und zwischen einer (ungerade Anzahl) Schwingungsknotenlinie von vier Schwingungsknotenlinien einer tertiären Biegeschwingung oder drei (ungerade Anzahl) Schwingungsknotenlinien oder dergleichen befinden, berücksichtigt.
Im weiteren Verlauf wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 ein Modus der Schwingung beschrieben, wenn eine AC-Spannung mit einer Phasendifferenz auf die A-Phase 2a und die B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 aufgebracht wird.
2 modelliert und veranschaulicht einen Modus des Schwingungserzeugers, wenn eine AC-Spannung aufgebracht wird, während die Phase der B-Phase 2b um etwa +90° mit Bezug auf die A-Phase 2a des piezoelektrischen Elements 2 verspätet ist. (a) von 2 veranschaulicht Änderungen in der AC-Spannung, die auf die A-Phase 2a und die B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 aufgebracht wird, und in (a) von 2 gibt die Vertikalachse die Spannung an und die Horizontalachse gibt die Zeit an. Eine Spannung V1 wird auf die A-Phase 2a aufgebracht und eine Spannung V2 wird auf die B-Phase 2b aufgebracht. (b) von 2 ist eine Frontansicht des Schwingungserzeugers aus 1A, (c) von 2 ist eine linke Seitenansicht des Schwingungserzeugers an der Ausbildungsposition des linken Vorsprungs 3a des Schwingungserzeugers, und (d) von 2 ist eine rechte Seitenansicht des Schwingungserzeugers an der Ausbildungsposition des rechten Vorsprungs 3b an dem Schwingungserzeuger. In (b)–(d) von 2 ist eine Zustandsänderung der Schwingung des Schwingungserzeugers zum Zeitpunkt T1 bis zum Zeitpunkt T4 von (a) von 2 durch eine durchgezogene Linie angegeben. In (b)–(d) von 2 sind das piezoelektrische Element 2 und die Halteabschnitte 1a und 1b des Schwingungserzeugers ausgelassen, und eine gepunktete Linie gibt den Zustand des Schwingungserzeugers zu einer anderen als der durch die durchgezogene Linie angegebenen Zeit zum Vergleich an.
3 modelliert und veranschaulicht einen Modus des Schwingungserzeugers, wenn eine AC-Spannung aufgebracht wird, während die Phase der B-Phase 2b um etwa +180° mit Bezug auf die A-Phase 2a des piezoelektrischen Elements 2 des Schwingungserzeugers verspätet wird. (a) von 3 gibt eine Änderung in der AC-Spannung an, die auf die A-Phase 2a und die B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 aufgebracht wird, und in (a) von 3 gibt die Vertikalachse die Spannung an und die Horizontalachse gibt die Zeit an. Eine Spannung V3 wird auf die A-Phase 2a aufgebracht und eine Spannung V4 wird auf die B-Phase 2b aufgebracht. (b) von 3 ist eine Frontansicht des Schwingungserzeugers von 1A, (c) von 3 ist eine linke Seitenansicht des Schwingungserzeugers an der Ausbildungsposition des linken Vorsprungs 3a des Schwingungserzeugers, und (d) von 3 ist eine rechte Seitenansicht des Schwingungserzeugers an der Ausbildungsposition des rechten Vorsprungs 3b an dem Schwingungserzeuger. In (b) bis (d) von 3 ist eine Zustandsänderung der Schwingung des Schwingungserzeugers zum Zeitpunkt T5 bis zum Zeitpunkt T8 von (a) aus 3 durch eine durchgezogene Linie angegeben. In (b) bis (d) von 3 sind das piezoelektrische Element 2 und die Halteabschnitte 1a und 1b des Schwingungserzeugers ausgelassen, und eine gepunktete Linie gibt den Zustand der Schwingung zu einer anderen als der durch die durchgezogene Linie angegebenen Zeit an.
Wenn, wie in 2 gezeigt ist, eine AC-Spannung aufgebracht wird, während die Phase der B-Phase 2b um etwa +90° mit Bezug auf die A-Phase 2a des piezoelektrischen Elements 2 verspätet ist, werden zum Zeitpunkt T2 und zum Zeitpunkt T4, wie in (a) von 2 gezeigt, Spannungen mit dem gleichen Vorzeichen, die die gleiche Größe haben, auf die A-Phase 2a und die B-Phase 2b aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt expandieren und kontrahieren die A-Phase 2a und die B-Phase 2b am meisten in der gleichen Richtung innerhalb der gleichen Ebene, wie in (c) und (d) von 2 gezeigt ist. Die Größe der primären Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, wird maximal (P1). Dementsprechend entspricht in (c) und (d) von 2 diese Stelle dem Schwingungsbauch des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Die Stelle, an der der Vorsprung 3a angeordnet ist, entspricht dem Schwingungsknoten X1 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, und die Stelle, an der der Vorsprung 3b angeordnet ist, entspricht dem Schwingungsknoten X2 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird.
Zu den Zeitpunkten T1 und T3 werden, wie in (a) von 2 gezeigt ist, Spannungen verschiedener Vorzeichen, die die gleiche Größe haben, auf die A-Phase 2a und die B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt expandieren und kontrahieren die A-Phase 2a und die B-Phase 2b am meisten in entgegengesetzten Richtungen innerhalb der gleichen Ebene, wie in (b) von 2 gezeigt ist. Die Größe der sekundären Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, wird zu einem Maximum (P2). Dementsprechend entspricht die Stelle, an der der Vorsprung 3a angeordnet ist, dem Schwingungsbauch Y1 des sekundären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, und die Stelle, an der der Vorsprung 3b angeordnet ist, entspricht dem Schwingungsbauch Y2 des sekundären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, wie dies in (b) von 2 gezeigt ist.
Da eine Kreisbewegung R1 an dem distalen Ende des Vorsprungs 3a erzeugt wird, und eine Kreisbewegung R2 an dem distalen Ende des Vorsprungs 3b erzeugt wird, erhält der Schwingungserzeuger als ein Ergebnis eine Antriebskraft, um sich in einer Xa-Richtung mit Bezug auf das Reibungselement 21 zu bewegen. Wenn eine AC-Spannung aufgebracht wird, während die Phase der B-Phase 2b um etwa +270° mit Bezug auf die A-Phase 2a verspätet wird, werden Kreisbewegungen in einer Richtung erzeugt, die den Kreisbewegungen R1 und R2 entgegengesetzt sind. Damit erhält der Schwingungserzeuger eine Antriebskraft, sodass er sich in einer Richtung, die der Xa-Richtung entgegengesetzt ist, mit Bezug auf das Reibungselement 21 bewegt.
In diesem Ausführungsbeispiel wurde eine Konfiguration beschrieben, bei der das Reibungselement 21 an einem unbeweglichen, ortsfesten Rahmen befestigt ist, und der Schwingungserzeuger sich entlang des Reibungselements 21 bewegt. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und es kann eine Konfiguration gemacht werden, bei der der Schwingungserzeuger an einem unbeweglichen, ortsfesten Rahmen befestigt ist, und sich das Reibungselement 21 entlang des Schwingungserzeugers bewegt. Falls in diesem Fall die Kreisbewegung R1 an dem distalen Ende des Vorsprungs 3a erzeugt wird, und die Kreisbewegung R2 an dem distalen Ende des Vorsprungs 3b erzeugt wird, erhält das Reibungselement 21 eine Antriebskraft, um sich in einer Richtung, die der Xa-Richtung entgegengesetzt ist, mit Bezug auf den Schwingungserzeuger zu bewegen. Falls die Phasendifferenz der AC-Spannung, die auf die A-Phase 2a und die B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 aufgebracht wird, sich ändert und Kreisbewegungen in einer Richtung, die den Kreisbewegungen R1 und R2 entgegengesetzt sind, an den distalen Enden der Vorsprünge 3a und 3b erzeugt werden, erhält das Reibungselement 21 eine Antriebskraft, sodass es sich mit Bezug auf den Schwingungserzeuger in der Xa-Richtung bewegt.
Wenn, wie in 3 gezeigt ist, eine AC-Spannung aufgebracht wird, während die Phase der B-Phase 2b um etwa +180° mit Bezug auf die A-Phase 2a des piezoelektrischen Elements 2 verspätet wird, werden zum Zeitpunkt T5 und zum Zeitpunkt T7, wie in (a) von 3 gezeigt ist, Spannungen verschiedener Vorzeichen, die die gleiche Größe haben, auf die A-Phase 2a und die B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 aufgebracht. Wie in (b) von 3 gezeigt ist, wird zu diesem Zeitpunkt die Größe der sekundären Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, zu einem Maximum (P4). Dementsprechend entspricht in (b) von 3 die Stelle, an der der Vorsprung 3a angeordnet ist, dem Schwingungsbauch Y1 des sekundären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, und die Stelle, an der der Vorsprung 3b angeordnet ist, entspricht dem Schwingungsbauch Y2 des zweiten Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird.
Zum Zeitpunkt T6 und zum Zeitpunkt T8 ist verglichen mit einem Fall, bei dem die Phase der B-Phase 2b um +90° mit Bezug auf die A-Phase 2a des piezoelektrischen Elements 2 verspätet ist (2), wie in (a) von 3 gezeigt ist, die Zeit, zu der Spannungen mit den gleichen Vorzeichen zwischen der A-Phase 2a und der B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 aufgebracht werden, sehr kurz. Wie in (c) und (d) von 3 gezeigt ist, wird dementsprechend die Größe der primären Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, sehr klein (P3). Daher entspricht, wie in (c) und (d) von 3 gezeigt ist, diese Stelle dem Schwingungsbauch des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Die Stelle, an der der Vorsprung 3a angeordnet ist, entspricht dem Schwingungsknoten X1 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, und die Stelle, an der der Vorsprung 3b angeordnet ist, entspricht dem Schwingungsknoten X2 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird.
Als ein Ergebnis wird eine längsgerichtete, elliptische Bewegung R3 an dem distalen Ende des Vorsprungs 3a erzeugt, und eine Kreisbewegung R4 wird an dem distalen Ende des Vorsprungs 3b erzeugt. Da die elliptischen Bewegungen R3 und R4 eine Bewegungsstrecke in der Xa-Richtung haben, die kürzer als die Kreisbewegungen R1 und R2 sind, kann sich der Schwingungserzeuger mit niedriger Geschwindigkeit in der Xa-Richtung mit Bezug auf das Reibungselement 21 bewegen. Ähnlich wie die Kreisbewegungen R1 und R2 können die elliptischen Bewegungen R3 und R4 umgekehrt werden, indem die Phasendifferenz der Spannung zwischen der A-Phase 2a und der B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 geändert wird, und in diesem Fall erhält der Schwingungserzeuger eine Antriebskraft, um sich mit niedriger Geschwindigkeit in einer Richtung, die der Xa-Richtung entgegengesetzt ist, mit Bezug auf das Reibungselement 21 zu bewegen.
In diesem Ausführungsbeispiel wurde eine Konfiguration beschrieben, bei der das Reibungselement 21 an einem unbeweglichen, festen Rahmen befestigt ist, und sich der Schwingungserzeuger entlang des Reibungselements 21 bewegt. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und es kann eine Konfiguration gemacht werden, bei der der Schwingungserzeuger an einem unbeweglichen, festen Rahmen befestigt ist, und sich das Reibungselement 21 entlang des Schwingungserzeugers bewegt. Falls in diesem Fall die elliptische Bewegung R3 an dem distalen Ende des Vorsprungs 3a erzeugt wird und die elliptische Bewegung R4 an dem distalen Ende des Vorsprungs 3b erzeugt wird, erhält das Reibungselement 21 eine Antriebskraft, sodass es sich in einer Richtung, die der Xa-Richtung entgegengesetzt ist, bei niedriger Geschwindigkeit mit Bezug auf den Schwingungserzeuger bewegt. Falls die Phasendifferenz der AC-Spannung, die auf die A-Phase 2a und die B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 aufgebracht wird, sich ändert und Kreisbewegungen in einer Richtung, die den elliptischen Bewegungen R3 und R4 entgegengesetzt ist, an den distalen Enden der Vorsprünge 3a und 3b erzeugt werden, erhält das Reibungselement 21 eine Antriebskraft, sodass es sich in der Xa-Richtung bei niedriger Geschwindigkeit mit Bezug auf den Schwingungserzeuger bewegt.
Wie zuvor beschrieben wurde, kann sich der Schwingungserzeuger in dem Ultraschallmotor dieses Ausführungsbeispiels in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 mit Bezug auf das Reibungselement 21 mit einer einfachen Konfiguration des piezoelektrischen Elements bewegen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Vorsprung 3a an der Stelle eines Schwingungsknotens X2 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die durch das piezoelektrische Element 2 angeregt und in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, angeordnet. Der Vorsprung 3a ist an der Stelle des einen Schwingungsbauchs Y1 des sekundären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung angeordnet, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Der Vorsprung 3b ist an der Stelle des anderen Schwingungsknotens X1 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung angeordnet, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Der Vorsprung 3b ist an der Stelle des anderen Schwingungsbauchs Y2 des sekundären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird, angeordnet. Damit bewegt sich der Schwingungserzeuger in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 mit Bezug auf das Reibungselement 21. Obwohl die größte Antriebskraft an diesen Stellen erzeugt wird, ist die Anordnung der Vorsprünge nicht darauf beschränkt.
Der Vorsprung 3a kann an einer Stelle näher zu einem Schwingungsknoten X2 als zu dem Schwingungsbauch des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung angeordnet sein, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Der Vorsprung 3a kann zudem an einer Stelle angeordnet sein, die dem Schwingungsbauch Y1 näher als ein Schwingungsknoten in der Nähe des Schwingungsbauchs Y1 an der Seite der kürzeren Seite des zweiten Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung liegt, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungspatte 1 erzeugt wird. Der Vorsprung 3b kann an einer Stelle angeordnet sein, die dem anderen Schwingungsknoten X1 näher als dem Schwingungsbauch des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung liegt, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Der Vorsprung 3b kann an einer Stelle angeordnet sein, die dem Schwingungsbauch Y2 näher als dem anderen Schwingungsknoten in der Nähe des Schwingungsbauchs Y2 an der Seite der kürzeren Seite des sekundären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung liegt, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Obwohl die Antriebskraft abnimmt, wenn die Anordnungsstelle des Vorsprungs 3a von dem Schwingungsknoten X2 und dem Schwingungsbauch Y2 der Schwingungsplatte 1 verschoben wird oder wenn die Anordnungsstelle des Vorsprungs 3b von dem Schwingungsknoten X1 und dem Schwingungsbauch Y1 der Schwingungsplatte 1 verschoben wird, kann der Schwingungserzeuger eine Antriebskraft erhalten, sodass er sich in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte mit Bezug auf das Reibungselement 21 bewegt. Das heißt, dies wird zu ”der Stelle des einen Schwingungsbauchs” oder ”der Stelle näher dem einen Schwingungsbauch als einem Schwingungsknoten an der kürzeren Seite am Nächsten zu dem einen Schwingungsbauch” in dem sekundären Eigenschwingungsmodus. Dies bedeutet, dass der Vorsprung an ”der Stelle des einen Schwingungsknotens” oder ”der Stelle näher einem Schwingungsknoten als zu einem Schwingungsbauch” in dem primären Eigenschwingungsmodus angeordnet ist.
Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel die zwei Vorsprünge 3a und 3b an der Schwingungsplatte 1 angeordnet sind, kann an der Schwingungsplatte 1 lediglich einer der Vorsprünge 3a und 3b angeordnet sein. Wenn lediglich einer der Vorsprünge 3a und 3b an der Schwingungsplatte 1 angeordnet ist, während die Antriebskraft verglichen mit einem Fall, bei dem zwei Vorsprünge 3a und 3b angeordnet sind, abnimmt, kann der Schwingungserzeuger eine Antriebskraft erhalten, sodass er sich in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte mit Bezug auf das Reibungselement 21 bewegt.
Im Folgenden werden spezifische Beispiele dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 4A, 4B und 5A bis 5C beschrieben.
4A und 4B sind schematische Ansichten einer Linearantriebsvorrichtung 20, die den Ultraschallmotor verwendet, der den Schwingungserzeuger dieses Ausführungsbeispiels hat. 4A ist ein Schaubild gesehen aus der Bewegungsrichtung des Schwingungserzeugers mit Bezug auf das Reibungselement 21 in dem Ultraschallmotor, und 4B ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4B-4B aus 4A.
5A bis 5C sind schematische Ansichten einer Linsenantriebsvorrichtung, bei der die Linearantriebsvorrichtung 20, die den Ultraschallmotor verwendet, der den Schwingungserzeuger dieses Ausführungsbeispiels hat, montiert ist. 5A ist eine Frontansicht, wenn eine Linsenvorrichtung aus einer Richtung einer optischen Achse der Linsenantriebsvorrichtung betrachtet wird, 5B ist eine Innenseitenansicht des Inneren der Linsenantriebsvorrichtung, wenn die Gesamtlänge in der Richtung der optischen Achse der Linsenantriebsvorrichtung lang ist, und 5C ist eine Innenseitenansicht des Inneren der Linsenantriebsvorrichtung, wenn die gesamte Länge in der Richtung der optischen Achse der Linsenantriebsvorrichtung kurz ist.
Die Linearantriebsvorrichtung 20 hat den Schwingungserzeuger mit der Schwingungsplatte 1 und dem piezoelektrischen Element 2 aus diesem Ausführungsbeispiel, und die Vorsprünge 3a und 3b. Die Linearantriebsvorrichtung hat ferner ein Reibungselement 21, das an einem unbeweglichen, festen Rahmen (nicht gezeigt) befestigt ist, eine Walze 22, eine Walzenstützwelle 22a, einen Rahmenkörper 23 als ein Rückhaltelement, und einen Walzenstützabschnitt 23a, der von dem Rahmenkörper 21 gehalten ist. Die Linearantriebsvorrichtung hat ferner eine Druckbeaufschlagungsfeder 24, Haltestifte 25, die von dem Rahmenkörper 23 gehalten werden, und ein Antriebsübertragungselement 26, das an dem Rahmenkörper 23 befestigt ist.
Die Linsenantriebsvorrichtung 2 hat die Linearantriebsvorrichtung 20, einen äußeren Rahmen 31 als einen unbeweglichen, festen Rahmen, eine Linse 32, einen Linsenhalter 33, der mit dem Antriebsübertragungselement 26 zum Halten der Linse 32 verbunden ist, und Führungsstangen 34 und 35. In 5B und 5C sind zum Zweck der Klarheit der Positionsbeziehung der Schwingungsplatte 1 mit Bezug auf die Abmessung der Linsenantriebsvorrichtung in der Linearantriebsvorrichtung 20 andere Teile als die Schwingungsplatte 1 und die Vorsprünge 3a und 3b ausgelassen.
In der Linearantriebsvorrichtung 20 sind die Haltestifte 25 in die Löcher der Halteabschnitte 1a und 1b der Schwingungsplatte eingesetzt und der Schwingungserzeuger ist durch den Rahmenkörper 23 gestützt. Ein Walzelement hat eine Konfiguration, bei der die Walze 22 durch den Walzenstützabschnitt 23a durch die Walzenstützwelle 22a gehalten ist. Das Walzelement ist durch den Rahmenkörper 23 gestützt. Die Gleitfläche der Walze 22 des Walzelements ist mit dem Reibungselement 23 in Kontakt, das an dem Außenrahmen 31 der Linsenantriebsvorrichtung befestigt ist. Die Walze 22 des Walzelements ist vorgesehen, um den Gleitwiderstand während des Antriebs zu verringern, und kann ein Mechanismus wie eine walzende Walze sein. Die Druckbeaufschlagungsfeder 24 hat ein unteres Ende, das mit dem piezoelektrischen Element 2 des Schwingungserzeugers in Kontakt ist, und hat ein oberes Ende, das mit dem Rahmenkörper 23 in Kontakt ist, und ist zwischen dem piezoelektrischen Element 2 und dem Rahmenkörper 23 zwischengeordnet, um eine Druckbeaufschlagungskraft aufzuerlegen. Der Schwingungserzeuger hat eine freie Bewegung in der Richtung der Mittelachse der Druckbeaufschlagungsfeder 24 und die Vorsprünge 3a und 3b sind mit der Fläche des Reibungselements 21, die einer einzelnen Kontaktfläche entgegengesetzt ist, in Kontakt. Dementsprechend werden die Vorsprünge 3a und 3b mit der Druckbeaufschlagungskraft der Druckbeaufschlagungsfeder 24 mit Druck beaufschlagt und mit dem Reibungselement 21 in Kontakt gebracht. Wenn eine Kreisbewegung (oder eine elliptische Bewegung) Ra in dem Vorsprung 3a erzeugt wird, und eine Kreisbewegung (oder eine elliptische Bewegung) (nicht gezeigt) in dem Vorsprung 3b in der gleichen Rotationsrichtung wie die Kreisrichtung Ra erzeugt wird, dann erhält der Schwingungserzeuger eine Antriebskraft, sodass er sich mit Bezug auf das Reibungselement 21 in eine Xb-Richtung bewegt. Falls sich, wie zuvor beschrieben ist, die Phasendifferenz der AC-Spannung, die auf die A-Phase 2a und die B-Phase 2b des piezoelektrischen Elements 2 aufgebracht wird, ändert, da eine Kreisbewegung in einer Richtung, die der Kreisbewegung Ra entgegengesetzt ist, in dem Vorsprung 3a erzeugt wird, und auf ähnliche Weise eine Kreisbewegung in einer entgegengesetzten Richtung in dem Vorsprung 3b erzeugt wird, erhält der Schwingungserzeuger eine Antriebskraft, sodass er sich in einer Richtung, die der Xb-Richtung entgegengesetzt ist, mit Bezug auf das Reibungselement 21 bewegt.
In der Linearantriebsvorrichtung 20, die den Ultraschallmotor mit dem Schwingungserzeuger dieses Ausführungsbeispiels verwendet, kann sich der Schwingungserzeuger in der Richtung entlang der kürzeren Seite des Schwingungserzeugers mit Bezug auf das Reibungselement 21 mit einer einfachen Konfiguration des piezoelektrischen Elements bewegen.
In dem Linearantriebsgerät, das den Ultraschallmotor verwendet, der den Schwingungserzeuger von diesem Ausführungsbeispiel hat, wurde eine Konfiguration beschrieben, bei der das Reibungselement 21 fest ist und sich der Schwingungserzeuger entlang des Reibungselements 21 bewegt. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und auch bei einer Konfiguration, bei der der Schwingungserzeuger fest ist und sich das Reibungselement 21 entlang des Schwingungserzeugers bewegt, kann das Reibungselement 21 eine Antriebskraft erhalten, sodass es sich entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte mit Bezug auf den Schwingungserzeuger bewegt. Die Antriebskraft ist die gleiche wie die Antriebskraft, wenn sich der Schwingungserzeuger mit Bezug auf das Reibungselement 21 bewegt.
Bei der zuvor beschriebenen Konfiguration kann die Linearantriebsvorrichtung 20 eine Verringerung der Abmessung der Vorrichtung in der Bewegungsrichtung des Schwingungserzeugers mit Bezug auf das Reibungselement 21 erreichen. Wenn die Konfiguration auf eine Vorrichtung angewandt wird, die eine Verringerung der Abmessung in der Bewegungsrichtung des Schwingungserzeugers mit Bezug auf das Reibungselement 21 benötigt, trägt dies daher signifikant zu einer Verringerung der Abmessung der Gesamtvorrichtung bei.
Bei der Linsenantriebsvorrichtung sind beide Enden der Führungsstangen 34 und 35 und des Reibungselements 21 an dem Außenrahmen 31 befestigt, sodass sie sich in der Richtung der optischen Achse der Linsenantriebsvorrichtung erstrecken. Der Linsenhalter 33 ist mit dem Antriebsübertragungselement 26 der Linearantriebsvorrichtung 20 verbunden und ist durch die Führungsstangen 34 und 35 gestützt und geführt, wodurch er sich in einer Richtung Xc der optischen Achse einer Linsenvorrichtung bewegt. Die Linearantriebsvorrichtung 22 bewegt sich um eine beträchtliche Strecke gemäß einem Bewegungsbefehl von einer Steuereinheit (nicht gezeigt), wodurch sich der Linsenhalter 33 bewegt. Unter Bezugnahme auf 5B bewegt sich die Schwingungsplatte 1 des Schwingungserzeugers in der Linsenantriebsvorrichtung innerhalb eines Bereichs eines Produkts aus einer Linsenhalterbewegungsstrecke L1 zwischen einem beweglichen Ende C und dem anderen beweglichen Ende D des Linsenhalters 33 und einer Schwingungsplattenlänge L2, die die Länge in der Bewegungsrichtung der Schwingungsplatte 1 ist. Da L2 die Länge der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 ist, ist die Linsenhalterbewegungsstrecke L1 ausreichend größer als die Schwingungsplattenlänge L2. Dementsprechend kann unter Bezugnahme auf 5C selbst dann, wenn sich die Linsenhalterbewegungsstrecke auf die Linsenhalterbewegungsstrecke L3 ändert, die kleiner als die Linsenhalterbewegungsstrecke L1 zwischen einem beweglichen Ende E und dem anderen beweglichen Ende F des Linsenhalters 33 ist, die Linsenhalterbewegungsstrecke L3 so gemacht werden, dass sie ausreichend größer als die Schwingungsplattenlänge L2 ist.
In der Linsenantriebsvorrichtung, die den Ultraschallmotor verwendet, der den Schwingungserzeuger dieses Ausführungsbeispiels hat, ist das Reibungselement 21 an dem Außenrahmen 31 befestigt, und der Linsenhalter 33, der mit dem Schwingungserzeuger verbunden ist, ist entlang des Reibungselements 21 beweglich. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und selbst bei einer Konfiguration, bei der der Schwingungserzeuger an dem Außenrahmen 31 befestigt ist und der Linsenhalter 33, der mit dem Reibungselement 21 verbunden ist, entlang des Schwingungserzeugers beweglich ist, kann das Reibungselement 21 eine Antriebskraft erhalten, sodass es sich in einer Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte mit Bezug auf den Schwingungserzeuger bewegt. Die Antriebskraft ist gleich wie die Antriebskraft, wenn sich der Schwingungserzeuger mit Bezug auf das Reibungselement 21 bewegt.
Die zuvor beschriebene Konfiguration trägt beträchtlich zu einer Verringerung der Abmessung der gesamten Linsenvorrichtung bei. Da in der Linsenantriebsvorrichtung insbesondere eine große Nachfrage nach dem Verringern der Abmessung in der Richtung Xc der optischen Achse besteht, trägt die Konfiguration beträchtlich zu einer Verringerung der Abmessung der gesamten Linsenantriebsvorrichtung bei.
[Ausführungsbeispiel 2]
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 6A bis 6E das Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung beschrieben.
In Ausführungsbeispiel 1 sind die Vorsprünge 3a und 3b in der Schwingungsplatte 1 ausgebildet. Selbst wenn die Vorsprünge an dem piezoelektrischen Element 2 angeordnet sind, werden jedoch die gleichen Wirkungen erhalten.
6A bis 6E sind Schaubilder, die die Konfiguration eines Schwingungserzeugers eines Ultraschallmotors als eine Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung veranschaulichen. 6A ist eine Draufsicht, 6 ist eine Frontansicht von 6A, 6C ist eine linke Seitenansicht von 6A, 6D ist eine rechte Seitenansicht von 6A und 6E ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6E-6E von 6B.
In dem Schwingungserzeuger von 6A bis 6E sind verglichen mit Ausführungsbeispiel 1 zwei Vorsprünge 3c und 3d mittels Kleben oder dergleichen an dem piezoelektrischen Element 2 angeordnet.
Der Vorsprung 3c ist an einer Stelle eines Schwingungsknotens X2 eines primären Eigenschwingungsmodus einer Biegeschwingung angeordnet, die durch das piezoelektrische Element 2 angeregt und in der Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Der Vorsprung 3c ist zudem an einer Stelle von einem Schwingungsbauch Y1 eines sekundären Eigenschwingungsmodus einer Biegeschwingung angeordnet, die durch das piezoelektrische Element 2 angeregt und in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird. Der Vorsprung 3d ist an einer Stelle des anderen Schwingungsknotens X1 des primären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung angeordnet, die in der Richtung entlang der kürzeren Seite des piezoelektrischen Elements 2 erzeugt wird. Der Vorsprung 3d ist zudem an einer Stelle des anderen Schwingungsknotens Y2 des sekundären Eigenschwingungsmodus der Biegeschwingung angeordnet, die in der Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte 1 erzeugt wird.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Vorsprünge die gleiche Anordnungskonfiguration wie in Ausführungsbeispiel 1 haben, werden die gleichen Wirkungen wie in Ausführungsbeispiel 1 erhalten.
[Ausführungsbeispiel 3]
Im Folgenden wird Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung unter Bezugnahme auf 7A bis 7E beschrieben.
In Ausführungsbeispiel 1 ist eine Konfiguration gegeben, bei der die Halteabschnitte 1a und 1b an den kürzeren Seiten der Schwingungsplatte 1 vorgesehen sind. Selbst wenn die Halteabschnitte an den längeren Seiten der Schwingungsplatte 1 vorgesehen sind, werden jedoch die gleichen Wirkungen erhalten.
7A bis 7E sind Schaubilder, die die Konfiguration eines Schwingungserzeugers eines Ultraschallmodus als eine Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung darstellen. 7A ist eine Draufsicht, 7B ist eine Frontansicht von 7A, 7C ist eine linke Seitenansicht von 7A, 7D ist eine rechte Seitenansicht von 7A und 7E ist eine Schnittansicht entlang der Linie 7E-7E von 7B.
Der Schwingungserzeuger aus 7A bis 7E hat die Halteabschnitte 1c und 1d, die verglichen mit Ausführungsbeispiel 1 an den längeren Seiten der Schwingungsplatte 1 vorgesehen sind.
Da in diesem Ausführungsbeispiel lediglich eine Konfiguration zum Halten des Schwingungserzeugers an dem Rahmenkörper verglichen mit Ausführungsbeispiel 1 geändert ist, ist es möglich, die gleichen Wirkungen wie in Ausführungsbeispiel 1 zu realisieren.
Da es möglich ist, die gleiche Anordnung der Vorsprünge und die gleichen Eigenschwingungsmodi der Biegeschwingung wie in Ausführungsbeispiel 1 zu realisieren, können die Konfigurationen von Ausführungsbeispiel 2 und Ausführungsbeispiel 3 kombiniert werden.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen und Abänderungen können getätigt werden, ohne von dem Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. Obwohl ein Fall, in dem der Ultraschallmotor von diesem Ausführungsbeispiel ein linear antreibender Ultraschallmotor ist, der als ein Antriebsstellglied eines Objektivtubus für eine Digitalkamera vereint ist, als ein Beispiel beschrieben wurde, ist der Verwendungszweck nicht darauf beschränkt. Selbst wenn die Erfindung auf einen drehenden Ultraschallmotor angewandt wird, können die gleichen Wirkungen erhalten werden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die Erfindung kann in einer elektronischen Vorrichtung verwendet werden, die klein und leichtgewichtig ist, und die einen weiten Antriebsgeschwindigkeitsbereich erfordert, und sie kann insbesondere in einer Linsenantriebsvorrichtung oder dergleichen verwendet werden.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es so zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Der Umfang der folgenden Ansprüche ist in der breitesten Auslegung zu verstehen, sodass er alle solche Modifikationen und äquivalenten Strukturen und Funktionen umfasst.
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2013-144277 , die am 10. Juni 2013 eingereicht wurde, und der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-135845 , die am 1. Juli 2014 eingereicht wurde, die in ihrer Gesamtheit hiermit durch Bezugnahme eingegliedert sind.
Bezugszeichenliste

1: Schwingungsplatte
2: Piezoelektrisches Element
21: Reibungselement
23: Rahmenkörper
24: Druckbeaufschlagungsfeder
3a: Vorsprung
3b: Vorsprung
3c: Vorsprung
3d: Vorsprung
31: Außenrahmen
32: Linse
33: Linsenhalter

Claims

Antriebsvorrichtung mit: einer Schwingungsplatte; einem Schwingungserzeuger, der ein piezoelektrisches Element, einen ersten Kontaktabschnitt und einen zweiten Kontaktabschnitt hat, wobei das piezoelektrische Element eine Schwingung der Schwingungsplatte anregt; und einem Reibungselement, das mit dem ersten Kontaktabschnitt und dem zweiten Kontaktabschnitt in Kontakt ist, wobei sich der Schwingungserzeuger und das Reibungselement relativ mit Bezug aufeinander bewegen, und der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an Positionen mit und zwischen einer ungeraden Anzahl von Schwingungsbauchlinien einer Schwingung vorgesehen sind, die in einer ersten Richtung des Schwingungserzeugers zusammen mit der Anregung erzeugt wird, und an Positionen mit und zwischen einer ungeraden Anzahl von Schwingungsknotenlinien einer Schwingung vorgesehen sind, die in einer zweiten Richtung des Schwingungserzeugers zusammen mit der Anregung erzeugt wird.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei sich der Schwingungserzeuger und das Reibungselement mit Bezug aufeinander in der ersten Richtung relativ bewegen.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Schwingungsplatte eine kürzere Seite und eine längere Seite aufweist, die erste Richtung einer Richtung entlang der kürzeren Seite der Schwingungsplatte entspricht und die zweite Richtung einer Richtung entlang der längeren Seite der Schwingungsplatte entspricht.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an entgegengesetzten Positionen mit und zwischen einer Schwingungsbauchlinie einer primären Biegeschwingung vorgesehen sind, die in der ersten Richtung des Schwingungserzeugers erzeugt wird, und an verschiedenen Positionen in einer Richtung entlang der zweiten Richtung vorgesehen sind, die sich von Positionen der Schwingungsknotenlinien der zweiten Biegeschwingung in der zweiten Richtung unterscheiden.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Richtung und die zweite Richtung senkrecht zueinander verlaufen.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an Stellen von einem Schwingungsbauch der sekundären Biegeschwingung oder an Stellen vorgesehen sind, die näher zu dem einen Schwingungsbauch als ein Schwingungsknoten an der kürzeren Seite am Nächsten des einen Schwingungsbauchs liegen.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an Stellen von einem Schwingungsknoten der primären Biegeschwingung oder an Stellen vorgesehen sind, die näher an dem einen Schwingungsknoten als ein Schwingungsbauch liegen.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an der Schwingungsplatte angeordnet sind.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt einstückig mit der Schwingungsplatte ausgebildet sind.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an dem piezoelektrischen Element angeordnet sind.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Schwingungserzeuger an der längeren Seite der Schwingungsplatte gehalten ist.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Schwingungserzeuger an der kürzeren Seite der Schwingungsplatte gehalten ist.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit: einem Halteelement, das den Schwingungserzeuger hält und ein walzendes Element aufweist, wobei das Reibungselement durch das walzende Element an dem Haltelement anliegt.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Reibungselement ortsfest ist und sich der Schwingungserzeuger mit Bezug auf das Reibungselement bewegt.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Schwingungserzeuger ortsfest ist und sich das Reibungselement mit Bezug auf den Schwingungserzeuger bewegt.
Linsenantriebsvorrichtung mit: der Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 14; und einem Linsenhalter, der eine Linse hält, wobei der Linsenhalter mit dem Schwingungserzeuger verbunden ist und mit Bezug auf das Reibungselement beweglich gehalten ist, wobei sich der Linsenhalter mit Bezug auf das Reibungselement bewegt, um es der Linse zu ermöglichen, bewegt zu werden.
Linsenantriebsvorrichtung mit: dem Antriebsgerät gemäß Anspruch 15; einem Linsenhalter, der eine Linse hält, wobei der Linsenhalter mit dem Reibungselement verbunden ist und mit Bezug auf den Schwingungserzeuger beweglich gehalten ist, wobei sich der Linsenhalter mit Bezug auf den Schwingungserzeuger bewegt, um es der Linse zu ermöglichen, bewegt zu werden.
Schwingungserzeuger mit: einer Schwingungsplatte; einem piezoelektrischen Element, das eine Schwingung der Schwingungsplatte anregt; und einem ersten Kontaktabschnitt und einem zweiten Kontaktabschnitt, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt als konvex geformte Abschnitte ausgebildet sind, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an entgegengesetzten Positionen mit und zwischen einer Schwingungsbauchlinie einer primären Biegeresonanzfrequenz in einer Richtung entlang einer kürzeren Seite vorgesehen sind, und an verschiedenen Positionen in einer Richtung entlang einer längeren Seite anders als eine Schwingungsknotenlinie einer sekundären Biegeresonanzfrequenz in der Richtung entlang der längeren Seite vorgesehen sind, und die primäre Biegeresonanzfrequenz und die sekundäre Biegeresonanzfrequenz ein Resonanzfrequenz einer Eigenschwingung sind, und miteinander übereinstimmen oder angrenzend zueinander sind.
Schwingungserzeuger gemäß Anspruch 18, wobei es keine Resonanzfrequenz eines anderen Schwingungsmodus zwischen der primären Biegeresonanzfrequenz in der Richtung entlang der kürzeren Seite und der sekundären Biegeresonanzfrequenz in der Richtung entlang der längeren Seite gibt.
Schwingungserzeuger gemäß Anspruch 18, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an Stellen von einem Schwingungsbauch der sekundären Biegeschwingung oder an Positionen vorgesehen sind, die näher an dem einen Schwingungsbauch als ein Schwingungsknoten an der kürzeren Seite am Nächsten des einen Schwingungsbauchs liegen.
Schwingungserzeuger gemäß Anspruch 18, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an Stellen von einem Schwingungsknoten der primären Biegeschwingung oder an Stellen vorgesehen sind, die näher an dem einen Schwingungsknoten als ein Schwingungsbauch liegen.
Schwingungserzeuger gemäß Anspruch 18, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an der Schwingungsplatte angeordnet sind.
Schwingungserzeuger gemäß Anspruch 18, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt einstückig mit der Schwingungsplatte ausgebildet sind.
Schwingungserzeuger gemäß Anspruch 18, wobei der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt an dem piezoelektrischen Element angeordnet sind.
Schwingungserzeuger gemäß Anspruch 18, wobei der Schwingungserzeuger an der längeren Seite der Schwingungsplatte gehalten ist.
Schwingungserzeuger gemäß Anspruch 18, wobei der Schwingungserzeuger an der kürzeren Seite der Schwingungsplatte gehalten ist.