JP2007185056A - 弾性振動体の励振方法および振動型駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設計を容易化するとともに設計の自由度を確保でき、さらに、低コスト化を図る上で有利な振動型駆動装置を提供する。
【解決手段】振動型駆動装置１０は、ベース１２と、２つの支持体１４と、弾性振動体１６と、駆動回路１８とを備えている。２つの支持体１４は断面が矩形状を呈し、断面の縦横よりも大きい寸法の高さを有する柱状に形成されている。支持体１４は、入力される駆動信号に応じて高さ方向に伸縮する電気−機械エネルギー変換素子から形成されている。弾性振動体１６は、本体板部２０と突起部２２とを備えている。突起部２２の上端２２Ａは、この突起部２２の振動によって動かされる被振動体に当て付けられる。駆動回路１８は、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂにそれぞれ第１の駆動信号ＳＡ、第２の駆動信号ＳＢを供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は弾性振動体の励振方法および振動型駆動装置に関する。

従来から、直線もしくは回転用の振動型駆動装置における弾性振動体の励振方法が提案されている。
例えば、第１の従来技術として、弾性振動体と、少なくとも２つの電極を有し、この２つの電極に同一周波数の２相の駆動電圧が印加されることで弾性体に振動を励起する電気−機械エネルギー変換素子とを備えた振動体と、弾性体と接触する被振動体とを有し、振動体は、同位相となる２相の駆動電圧の入力を受けて第１の曲げ振動モードを形成するとともに、逆位相となる２相の駆動電圧の入力を受けて第２の曲げ振動モードを形成し、２つの曲げ振動モードの組み合わせによって円または楕円運動を生じさせるものが提案されている（特許文献１参照）。
また、第２の従来技術として、角棒状の弾性体でなる基体と、この基体の一側面所定位置に一体に突設された複数個の駆動子と、前記基体に接合され交番電圧が加えられて前記基体に屈曲共振振動と長さ方向共振振動とを同時に発生させ、これら屈曲と長手振動モードの組み合わせによって円または楕円運動を生じさせるものが提案されている（特許文献２参照）。
特開２００４−３２０８４６号公報 特公平６−１０６０２８号公報

しかしながら、第１の従来技術では、円または楕円運動を弾性振動体に励振するために、２つの曲げ振動モードを組み合わせている。
通常、２つの曲げ振動モードの共振周波数は一致しない。また組み合わせる２つの曲げ振動モードも、周波数帯に対し隣接して発生する保証はない。これら２つの曲げ振動モードの共振周波数を一致させるためには弾性振動体の寸法形状、厚さ等の調整（縮退）が必要となり、弾性振動体の形状制約ならびに設計難易度が高いという不利がある。
また、第２の従来技術では、組み合わせる２つの振動モードが屈曲と長手振動モードであり、組み合わせる一方のモードを長手振動モード（縦振動）を使用しているため上記問題点に加え、概して共振周波数が高くなり実用的でない。また小型化という点でも弾性振動体の長手方向の小型化（短縮）は更なる共振周波数の増加を招き好ましくない。
さらに、第１、第２の従来技術の何れにおいても、２つの振動モードを組合せ、つまり２つの振動モードが励振されて初めて、駆動力となる円または楕円運動を生じさせることが可能となるため、駆動周波数の精密制御および周波数の制約、２つの振動モードを近傍周波数にて共振させるための弾性振動体の形状寸法制約ならびに加工寸法精度が必要となり、コストを低減する上で不利がある。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、設計を容易化するとともに設計の自由度を確保でき、さらに、低コスト化を図る上で有利な振動型駆動装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の弾性振動体の励振方法は、電気−機械エネルギー変換素子からなる支持体を２つ並べ、前記２つの支持体の先部で弾性振動体を支持し、前記２つの支持体に同一の周波数で互いに位相がずれている駆動信号を与えることで前記弾性振動体に円または楕円振動を行なわせるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の振動型駆動装置は、ベースと、電気−機械エネルギー変換素子からなり前記ベースで支持された２つの支持体と、前記２つの支持体の先部で支持された弾性振動体と、前記２つの支持体に、同一の周波数で互いに位相がずれている駆動信号を入力する制御手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明の振動型駆動装置は、ベースと、電気−機械エネルギー変換素子からなり前記ベースで支持され互いに平行して延在する２つの支持体と、前記２つの支持体の先部で支持された弾性振動体と、前記２つの支持体に、同一の周波数で互いに位相がずれている駆動信号を入力する制御手段とを備え、前記２つの支持体の先部で支持された前記弾性振動体の箇所の間に前記２つの支持体の先部が位置する方向とは反対の方向に突出する突起部が設けられ、前記突起部に臨ませて前記支持体の延在方向と直交する面内で運動可能に支持された被振動体が設けられ、前記被振動体と前記突起部を加圧接触させる加圧手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の振動型駆動装置は、互いに平行に延在する被振動体と与圧レールとの間で自走するものであって、前記振動型駆動装置は、前記与圧レールに摺動可能に接触するベースと、電気−機械エネルギー変換素子からなり前記ベースで支持され互いに平行し前記被振動体および与圧レールの延在方向と直交する方向に延在する２つの支持体と、前記２つの支持体の先部で支持された弾性振動体と、前記２つの支持体に、同一の周波数で互いに位相がずれている駆動信号を入力する制御手段とを備え、前記２つの支持体の先部で支持された前記弾性振動体の箇所の間に前記被振動体方向に突出する突起部が設けられ、前記被振動体と前記突起部を加圧接触させる加圧手段が設けられていることを特徴とする。

本発明の方法および装置によれば、２つの支持体に同一の周波数で互いに位相がずれている駆動信号を供給して弾性振動体を励振することにより、弾性振動体を確実に円または楕円振動させることができる。
したがって、従来のように、２つの振動モードを組み合わせる必要がなく、単一の振動モードである伸縮モードのみを用いるため、設計を容易化できるとともに設計の自由度を確保でき、弾性振動体の形状寸法や材料選定の自由度を確保する上で有利となる。
また、弾性振動体の形状や加工寸法の制約が少ないため、低コスト化を図る上でも有利となる。
また、加圧手段によって、突起部と被振動体とを加圧接触しているので、突起部の円または楕円振動による被振動体の運動を確実に行う上でより有利となる。

（第１の実施の形態）
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態の振動型駆動装置１０の斜視図である。
図１に示すように、振動型駆動装置１０は、ベース１２と、２つの支持体１４と、弾性振動体１６と、駆動回路１８（特許請求の範囲の制御手段に相当）とを備えている。
ベース１２は細長い矩形板状を呈し、２つの支持体１４の基部が載置されて連結されるに足る面積を有している。
ベース１２は例えば真鍮などの金属材料から形成されている。

２つの支持体１４は断面が矩形状を呈し、断面の縦横よりも大きい寸法の高さを有する柱状に延在して形成されている。なお、支持体１４の断面形状は丸断面などでもよく矩形に限定されない。また、支持体１４の高さは断面の縦横よりも大きい寸法で形成される必要はないが、断面の縦横よりも大きい寸法の高さを有する柱状に延在形成すると、振動振幅を稼ぐ上で有利となる。
２つの支持体１４の基部は、ベース１２の上面の延在方向の両端に接着剤で接着されて固定され、２つの支持体１４がベース１２に対して直交する方向にかつ平行して延在している。
支持体１４は、入力される駆動信号に応じて高さ方向に伸縮する電気−機械エネルギー変換素子から形成されている。このような電気−機械エネルギー変換素子として、例えば、積層型圧電素子が使用可能である。
本実施の形態では、各支持体１４は同形同大に形成され、断面の縦横の寸法は共に１．６５ｍｍであり、高さは５ｍｍである。
以下では、説明の便宜上、２つの支持体１４のうち一方を第１の支持体１４Ａ、他方を第２の支持体１４Ｂという。

弾性振動体１６は、本体板部２０と突起部２２とを備えている。
本体板部２０は、厚さと、厚さよりも大きい寸法の幅と、幅よりも大きい寸法の長さを有し、板状を呈している。
本体板部２０は、その長さ方向に順に厚肉部、薄肉部、厚肉部、薄肉部、厚肉部が並べられて構成されている。
すなわち、本体板部２０の下面には、本体板部２０の長さ方向の中央部の両側箇所に凹部が形成され、この凹部により薄肉部２４が形成され、薄肉部２４の剛性が他の部分よりも弱くなるように図られている。
また、凹部が形成されることにより、本体板部２０の下面で本体板部２０の下面の長さ方向の両端に第１の凸部２６が形成されている。
さらに、２つの凹部の間に、第１の凸部２６よりも大きな突出高さの第２の凸部２８が形成されている。
突起部２２は、本体板部２０の上面で長さ方向の中央から上方に突設されている。
突起部２２の上端２２Ａは、この突起部２２の振動によって動かされる被振動体に当て付けられる。
突起部２２は、本実施の形態では第２の凸部２８と同一の断面形状で形成され第２の凸部２８と同軸上に設けられている。

弾性振動体１６は次のように２つの支持体１４に取り付けられている。
第２の凸部２８が２つの支持体１４の上端間に挿入され、これにより、第２の凸部２８の両側面と、２つの支持体１４の上端寄りの側面とが当て付けられ、ベース１２の長さ方向における２つの支持体１４および弾性振動体１６の位置決めがなされる。
また、第１の凸部２６の下面が２つの支持体１４の上端面に接着剤で接着されている。
本実施の形態では、弾性振動体１６は真鍮で形成され、本体板部２０の幅が１．７ｍｍ、第２の凸部２８の下面から突起部２２の先端までの高さが２ｍｍ、本体板部２０の長さが４．８ｍｍ、となっている。

駆動回路１８は、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂにそれぞれ第１の駆動信号ＳＡ、第２の駆動信号ＳＢを供給するものであり特許請求の範囲の制御手段を構成している。
本実施の形態では、第１、第２の駆動信号ＳＡ、ＳＢとして交流電圧が用いられる。

上述のように構成された振動型駆動装置１０の動作原理について説明する。
振動型駆動装置１０を有限要素法を用いてコンピュータ解析すると、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂを伸縮モードで振動させた場合、７０ｋＨｚ〜７４ｋＨｚ程度の周波数で励振することができる。
突起部２２は、伸縮モードの振動で腹となる位置の近傍に位置しており、そのため、突起部２２を伸縮方向で最も大きく変位させることができる。
ここで、第１の支持部１４Ａに伸縮モードの共振周波数付近の周波数の駆動信号ＳＡを印加し、第２の支持部１４Ｂに同一周波数でかつ同一位相の駆動信号ＳＢを印加すると、第１、第２の支持部１４Ａ、１４Ｂは同時に伸縮モードで励振される。
この場合、突起部２２は単に上下方向に振動するのみである。

次に、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂに印加する駆動信号に位相角（位相差）を持たせた場合について説明する。
図２は第１、第２の駆動信号ＳＡ、ＳＢの説明図、図３、図４は突起部２２の楕円運動の軌跡の説明図である。
図２に示すように、駆動回路１８により、第１の支持体１４Ａに供給する第１の駆動信号ＳＡに対し、同一周波数かつ同一振幅で位相角π/2（９０度）付近、または-π/2（−９０度）付近となるように第２の支持体１４Ｂに第２の駆動信号ＳＡを供給した場合には、図３に示すように、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂの伸縮変位によって弾性振動体１６の先端部２２に円または楕円振動が生じる。
図３は、伸縮モードの共振周波数付近から外れた周波数での駆動した場合について示しており、突起部２２は垂直方向（Ｚ方向）と直交しかつ第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂが並ぶ方向と平行方向（Ｘ方向）に沿って平たい楕円を描くように振動する。
この場合、突起部２２を被振動体に対してめり込む垂直方向（Ｚ方向）の振動成分が十分に得られず駆動力が確保できない。
そこで支持体１４Ａ、１４Ｂに印加する駆動信号の周波数を上記伸縮モードの共振周波数付近に一致させると、図４に示すように弾性振動体１６には伸縮モードが励振され被振動体に対してめり込む垂直方向（Ｚ方向）の振動成分が増大することになり、安定した駆動力を発生させることができる。
更に第２の支持体１４Ｂに印加する駆動信号の位相角をπ/2付近、または-π/2付近に設定することにより、発生する円または楕円振動の回転方向は右回りまたは左回りになる。
この時、被振動体を弾性振動体１６の先端部２２に加圧手段を介して加圧接触させれば、被振動体の進行方向を反転させることが可能である。
したがって、１つの振動モード（伸縮モード）を用いて駆動ならびに反転動作が可能である。
なお、使用形態によっては、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂに印加する駆動信号の振幅は必ずしも等しくする必要はない。

次に支持体１４に励振される伸縮モードの共振周波数について述べる。
弾性振動体１６の突起部２２と支持体１４との間に形成された薄肉部２４の厚さが０．３ｍｍである場合、コンピュータ解析によれば、伸縮モードの共振周波数は７１．７ｋＨｚとなる。
薄肉部２４の厚さを例えば０．２ｍｍに変更すると、コンピュータ解析によれば、同じく伸縮モードで共振周波数を５４．８ｋＨｚに下げることが可能である。
また、弾性振動体１６の材料を真鋳からステンレスに変更し、薄肉部２４の厚さを０．１９５ｍｍにすると、コンピュータ解析によれば、伸縮モードの共振周波数をほぼ７１．７ｋＨｚに一致させることも可能である。
このように、弾性振動体１６の形状、材料を変更することにより、伸縮モードの共振周波数を調整することが可能となる。
なお、弾性振動体１６の薄肉部２４は必ずしも必要はないが、薄肉部２４を形成すると薄肉部２４の剛性を低くでき、したがって、弾性振動体１６を励振しやすくする上で有利となる。

本実施の形態によれば、従来と異なり、２つの支持体１４に駆動信号を供給して伸縮モードで振動させて弾性振動体１６を励振することにより、弾性振動体１６を確実に円または楕円振動させることができる。
したがって、従来のように、２つの振動モードを組み合わせる必要がなく、単一の振動モードである伸縮モードのみを用いるため、設計を容易化できるとともに設計の自由度を確保でき、弾性振動体１６の形状寸法や材料選定の自由度を確保する上で有利となる。
単一の振動モードである伸縮モードのみを用いるため、共振周波数の設定の自由度を確保できることから、共振周波数を低減することにより、支持体１４に供給する駆動信号の周波数を低減させることで電力消費量を削減する上でも有利となる。
また、弾性振動体の形状や加工寸法の制約が少ないため、低コスト化を図る上でも有利となる。
また、１つの振動モード（伸縮モード）のみを用いているにも拘わらず、２つの支持体１４に供給する２つの駆動信号の位相差の極性を切り換える（２つの駆動信号における位相の進み遅れを反転する）ことにより円または楕円振動の回転方向を反転できるため、設計の自由度を確保する上でより有利となる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は振動型駆動装置１０によって被振動体を往復直線運動させる機構を構成した場合を示す。
図５は第２の実施の形態の振動型駆動装置１０を示す説明図であり、以下の実施の形態では第１の実施の形態と同様の部分、部材には同一の符号を付して説明する。
図５に示すように、被振動体３０は平坦な板状を呈し、長さ方向に往復直線運動可能に支持されている。
被振動体３０の上面には摩擦係数の低い、例えば、樹脂材料からなる摺動面３１が形成されている。
被振動体３０の近傍には保持ステー３２が設けられている。
保持ステー３２は、被振動体３０の下方に位置する底壁３２０２と、底壁３２０２から立設された縦壁３２０４と、縦壁３２０４に突設され被振動体３０の上方に位置する上壁３２０６とを有している。
振動式駆動装置１０は、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂの高さ方向（延在方向）を被振動体３０に直交する方向に向け、かつ、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂが並べられた方向を被振動体３０の長さ方向（被振動体３０が往復直線運動される方向）に向けた状態で、突起部２２の上端２２Ａが被振動体３０の下面３００２に当接するように、ベース１２が底壁３２０２の上面に取着されている。

突起部２２の上方に位置する上壁３２０６の下面箇所には、筒状の雄ねじ部３２０７が突設され、貫通孔３２０８が上壁３２０６から雄ねじ部３２０７にわたって貫通している。
雄ねじ部３２０７には与圧ナット３４が螺合されている。
貫通孔３２０８には与圧軸３６が挿通され、与圧軸３６の下端には、与圧軸３６の軸部の外径よりも大径の円板部３６０２が形成されている。
与圧ナット３４の下方に位置する与圧軸３６の箇所にコイルばね３８が巻装され、コイルばね３８は、円板部３６０２と与圧ナット３４によって挟まれている。
そして、円板部３６０２がコイルばね３８の付勢力により突起部２２方向に付勢され、円板部３６０２の下面の接触面３６０４が摺動面３１に弾接し、これにより突起部２２の上端２２Ａと被振動体３０とを加圧接触させている。
与圧ナット３４を回転することにより、コイルばね３８による円板部３６０２への押圧力が調整され、被振動体３０の突起部２２に対する与圧が調整可能となっている。
第２の実施の形態では、コイルばね３８と与圧軸３６によって、被振動体３０と突起部２２とを加圧接触させる加圧手段が構成されている。
したがって、振動型駆動装置１０の各支持部１４Ａ、１４Ｂに第１の実施の形態と同様に駆動信号ＳＡ、ＳＢを供給することにより、突起部２２を円または楕円振動させることにより、被振動体３０を往復直線運動させることができる。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、加圧手段によって、突起部２２と被振動体３０とを加圧接触しているので、突起部２２の円または楕円振動による被振動体３０の運動を確実に行う上でより有利となる。
また、支持体１４に対して駆動信号を供給しない状態であっても、加圧手段によって、突起部２２と被振動体３０とを加圧接触しているので、被振動体３０の位置が保持されるため、消費電力の低減を図る上で有利となる。
また、加圧手段によって、突起部２２と被振動体３０とを加圧接触しているので、突起部２２が円または楕円振動を開始すると同時に被振動体３０の運動も開始され、いわゆるバックラッシュがなく、被振動体３０の運動の応答性を高める上で有利となる。
また、与圧軸３６の接触面３６０４が摺動面３１を介して被振動体３０を突起部２２向きに押圧しているので、接触面３６０４に生じる摩擦力を摺動面３１によって軽減でき、被振動体３０の運動の効率化を図る上で有利となる。
なお、第２の実施の形態では、加圧手段としてコイルばね３８を用いたが、板ばね、磁気ばね、弾性体等を用いてもよいことは無論である。
また、接触面３６０４と摺動面３１との摩擦負荷の更なる低減のため摺動潤滑剤を塗布してもよい。
あるいは、摺動面３１を設ける代わりに、与圧軸３６の先端にクロスローラーガイド（直動転がり軸受）等を配置すれば、加圧に伴う摩擦抵抗をさらに削減することができ、有利となる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は被振動体３０が直線運動するのではなく、回転運動する点が第２の実施の形態と異なっている。
図６は第３の実施の形態の振動式駆動装置１０の説明図である。
図６に示すように、被振動体３０は扁平な円環状を呈しその厚さ方向の一方の面に端面３０１０が位置し、軸心Ｌ１を中心に回転可能に支持されている。
振動式駆動装置１０は、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂの高さ方向（延在方向）を端面３０１０に直交する方向に向け、かつ、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂが並べられた方向を被振動体３０の外周の接線方向に向けた状態で、突起部２２の上端２２Ａが端面３０１０の外周近傍の箇所に当接されるように設けられている。
また、第２の実施の形態と同様の加圧手段が設けられるが、構成は第２の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
したがって、振動型駆動装置１０の各支持部１４Ａ、１４Ｂに第１の実施の形態と同様に駆動信号ＳＡ、ＳＢを供給することにより、突起部２２を円または楕円振動させることにより、被振動体３０を回転運動させることができる。
第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果が奏される。
なお、振動型駆動装置１０により回転駆動する被振動体３０の適用例としては、
例えば、撮像装置の鏡筒において可動レンズ枠を直進案内筒とともに光軸方向に直進駆動させるために回転されるカム筒、あるいは、虹彩絞りに用いられる矢車などが考えられる。

（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態は第３の実施の形態の変形例である。
図７は第４の実施の形態の振動式駆動装置１０の説明図である。
図７に示すように、第４の実施の形態は、被振動体３０の外周面３０１２に、軸心Ｌ１を通る半径方向において振動式駆動装置１０の突起部２２を当接させている点が第３の実施の形態と異なり、他は第３の実施の形態と同様である。
すなわち、振動式駆動装置１０は、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂの高さ方向（延在方向）を外周面３０１２に直交する方向に向け、かつ、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂが並べられた方向を被振動体３０の外周面３０１２の接線方向に向けた状態で、突起部２２の上端２２Ａが外周面３０１２に当接されるように設けられている。
また、第２の実施の形態と同様の加圧手段が設けられるが、構成は第２の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
したがって、振動型駆動装置１０の各支持部１４Ａ、１４Ｂに第１の実施の形態と同様に駆動信号ＳＡ、ＳＢを供給することにより、突起部２２を円または楕円振動させることにより、被振動体３０を回転運動させることができる。
第４の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果が奏される。
なお、被振動体３０の外周面３０１２の代わりに内周面３０１４に振動式駆動装置１０の突起部２２を当接させてもよいことは無論である。

（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態について説明する。
第５の実施の形態は、振動式駆動装置１０によって被振動体４０を運動させるのではなく、振動式駆動装置１０自体が運動する自走式である点が第２乃至第４の実施の形態と異なっている。
図８は第５の実施の形態の振動式駆動装置１０の説明図である。
図８に示すように、被振動体４０および与圧レール４２は平坦な板状に形成され、互いに間隔をおいて平行に延在し、被振動体４０は与圧レール４２に対向する内面４００２を有している。
被振動体４０および与圧レール４２の両端には、それら被振動体４０および与圧レール４２を互いに近接する方向に付勢するコイルばね４６が張設されている。
振動式駆動装置１０のベース１２の下面には、摩擦係数の低い、例えば、樹脂材料からなる摺動面４４が形成されている。
振動式駆動装置１０は、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂの高さ方向（延在方向）を被振動体４０および与圧レール４２に直交する方向に向け、かつ、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂが並べられた方向を被振動体４０および与圧レール４２の延在方向に向けた状態で被振動体４０と与圧レール４２の間に配置され、突起部２２の上端２２Ａが被振動体４０の内面４００２に当接し、摺動面４４が与圧レール４２に当接している。
したがって、振動型駆動装置１０の各支持部１４Ａ、１４Ｂに第１の実施の形態と同様に駆動信号ＳＡ、ＳＢを供給することにより、突起部２２を円または楕円振動させることにより、振動型駆動装置１０を被振動体４０と与圧レール４２との間で被振動体４０に沿って運動させることができる。
第５の実施の形態では、コイルばね４６と与圧レール４２によって、被振動体４０と突起部２２とを加圧接触させる加圧手段が構成されている。

第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、振動式駆動装置１０自体を運動させるので、振動式駆動装置１０および被振動体４０のレイアウトの自由度を確保する上で有利となる。
また、加圧手段によって、突起部２２と被振動体４０とを加圧接触しているので、突起部２２の円または楕円振動による振動型駆動装置１０の運動を確実に行う上でより有利となる。
また、支持体１４に対して駆動信号を供給しない状態であっても、加圧手段によって、突起部２２と被振動体４０とを加圧接触しているので、振動型駆動装置１０の位置が保持されるため、消費電力の低減を図る上で有利となる。
また、加圧手段によって、突起部２２と被振動体４０とを加圧接触しているので、突起部２２が円または楕円振動を開始すると同時に振動型駆動装置１０の運動も開始され、いわゆるバックラッシュがなく、振動型駆動装置１０の運動の応答性を高める上で有利となる。
また、与圧レール４２が摺動面４４を介して振動型駆動装置１０を突起部２２向きに押圧しているので、与圧レール４２に生じる摩擦力を摺動面４４によって軽減でき、振動型駆動装置１０の運動の効率化を図る上で有利となる。
なお、第５の実施の形態では、加圧手段としてコイルばね４６を用いたが、板ばね、磁気ばね、弾性体等を用いてもよいことは無論である。
また、摺動面４４を設ける代わりに、ベース１２と与圧レール４２との間にクロスローラーガイド（直動転がり軸受）等を配置すれば、加圧に伴う摩擦抵抗をさらに削減することができ、有利となる。

（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態について説明する。
第６の実施の形態は、振動式駆動装置１０を撮像装置などの鏡筒内において可動レンズを移動させるレンズ移動機構に適用したものである。
図９は振動式駆動装置１０をレンズ移動機構に適用した第６の実施の形態を示す説明図、図１０は図９の拡大斜視図である。
図９に示すように、鏡筒内には、可動レンズ枠５０、メインガイド軸５４Ａ、サブガイド軸５４Ｂ、振動型駆動装置１０が設けられている。
可動レンズ枠５０はレンズ５２を保持している。
可動レンズ枠５０は、メインガイド軸５４Ａが挿通される軸受部５６と、サブガイド軸５４Ｂに係合することで可動レンズ枠５０がガイド軸５４Ａを中心に回転することを防止する係合部５８とを有している。
可動レンズ枠５０は、軸受部５６、係合部５８がメインガイド軸５４Ａ、サブガイド軸５４Ｂに沿って案内されることでレンズ５２の光軸方向に移動可能に支持されている。
図１０に示すように、軸受部５６には、被振動体６０が板ばね６２を介して設けられている。
被振動体６０は厚さと厚さより大きな寸法の幅と幅よりも大きな寸法の長さを有する矩形板状を呈している。
板ばね６２は、２つの第１の係止爪６２０２と、第１の係止爪６２０２と直交する方向に延在する２つの第２の係止爪６２０４とを有している。
２つの第１の係止爪６２０２は軸受部５６に係止され、被振動体６０はその長手方向の両端が第２の係止爪６２０４で保持され、被振動体６０はその長さ方向がメインガイド軸５４Ａの延在方向と平行している。
被振動体６０は軸受部５６に臨む面と反対側に位置する面が当接面６００２として形成されている。

振動式駆動装置１０は、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂの高さ方向（延在方向）を被振動体６０の当接面６００２に直交する方向に向け、かつ、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂが並べられた方向を被振動体６０の長さ方向（メインガイド軸５４Ａの延在方向）に向けた状態で、突起部２２の上端２２Ａが当接面６００２に当接されるように設けられている。
そして、被振動体６０が板ばね６２の付勢力により突起部２２方向に付勢され、当接面６００２が突起部２２の上端２２Ａに弾接し、これにより突起部２２の上端２２Ａと被振動体６０とを加圧接触させている。
第６の実施の形態では、板ばね６２によって、被振動体６０と突起部２２とを加圧接触させる加圧手段が構成されている。
したがって、振動型駆動装置１０の各支持部１４Ａ、１４Ｂに第１の実施の形態と同様に駆動信号ＳＡ、ＳＢを供給することにより、突起部２２を円または楕円振動させることにより、被振動体６０を往復直線運動させ、可動レンズ枠５０およびレンズ５２を光軸方向に移動させることができる。

第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、加圧手段によって、突起部２２と被振動体６０とを加圧接触しているので、突起部２２の円または楕円振動による被振動体６０の運動を確実に行う上でより有利となる。
また、支持体１４に対して駆動信号を供給しない状態であっても、加圧手段によって、突起部２２と被振動体６０とを加圧接触しているので、可動レンズ枠５０の位置が保持されるため、消費電力の低減を図る上で有利となる。
また、加圧手段によって、突起部２２と被振動体６０とを加圧接触しているので、突起部２２が円または楕円振動を開始すると同時に被振動体６０の運動も開始され、いわゆるバックラッシュがなく、可動レンズ枠５０の運動の応答性を高める上で有利となる。
なお、第６の実施の形態では、加圧手段が被振動体６０を突起部２２向きに付勢する場合について説明したが、加圧手段が突起部２２を被振動体６０向きに付勢するようにしてもよいことは無論である。
また、第６の実施の形態では、加圧手段として板ばね６２を用いたが、コイルばね、磁気ばね、弾性体等を用いてもよいことは無論である。

（第７の実施の形態）
次に、第７の実施の形態について説明する。
第７の実施の形態は第６の実施の形態の変形例である。
図１１は振動式駆動装置１０をレンズ移動機構に適用した第７の実施の形態を示す説明図である。
図１１に示すように、第７の実施の形態では、振動型駆動装置１０、被振動体６０、板ばね６２を、メインガイド軸５４Ａの軸心回りに適宜回転した位置に（本実施の形態では９０度回転した位置に）配置した点が第６の実施の形態と相違しており、その他の構成は第６の実施の形態と同様である。
このような第７の実施の形態においても第６の実施の形態と同様の効果が奏される。

（第８の実施の形態）
次に、第８の実施の形態について説明する。
第８の実施の形態は、振動式駆動装置１０を撮像装置などの鏡筒内においてレンズを光軸と直交する方向に移動させるブレ補正機構に適用したものである。
図１２は振動式駆動装置１０をブレ補正機構に適用した第８の実施の形態を示す説明図である。
図１２に示すように、鏡筒内には、固定ベース７０と、可動ベース７２と、レンズ７４を保持するレンズ枠７６と、２本の第１ガイド軸７８Ａ、７８Ｂと、２本の第２ガイド軸８０Ａ、８０Ｂと、第１、第２の振動型駆動装置１０Ａ、１０Ｂとが設けられている。
説明の便宜上、レンズ７４の光軸と直交する面内で互いに直交する２つの仮想軸をＸ軸、Ｙ軸とする。
固定ベース７０は鏡筒に固定され、可動ベース７２は２本の第１ガイド軸７８Ａ、７８Ｂを介して固定ベース７０に対してＸ軸方向に往復直線運動可能に連結されている。
レンズ枠７６は２本の第２ガイド軸８０Ａ、８０Ｂを介して可動ベース７２に対してＹ軸方向に往復直線移動可能に連結されている。
したがって、レンズ７４はＸＹ平面に沿って移動可能に設けられていることになる。

可動ベース７２には、Ｘ軸方向に延在する矩形板状の被振動体８２Ａが板ばね８４Ａを介して設けられている。板ばね８４Ａに臨む面と反対側に位置する被振動体８２Ａの面が当接面８２０２として形成されている。
第１の振動式駆動装置１０Ａは固定ベース７０に取着され、第１の振動式駆動装置１０は、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂの高さ方向（延在方向）を被振動体８２Ａの当接面８２０２に直交する方向に向け、かつ、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂが並べられた方向を被振動体８２Ａの長さ方向（Ｘ軸方向）に向けた状態で、突起部２２の上端２２Ａが当接面８２０２に当接されるように設けられている。
そして、被振動体８２Ａが板ばね８４Ａの付勢力により突起部２２方向に付勢され、当接面８２０２が突起部２２の上端２２Ａに弾接し、これにより突起部２２の上端２２Ａと被振動体８２Ａとを加圧接触させている。

レンズ枠７６には、Ｙ軸方向に延在する矩形板状の被振動体８２Ｂが板ばね８４Ｂを介して設けられている。板ばね８４Ｂに臨む面と反対側に位置する被振動体８２Ｂの面が当接面８２０２として形成されている。
第２の振動式駆動装置１０Ｂは可動ベース７２に取着され、第２の振動式駆動装置１０Ｂは、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂの高さ方向（延在方向）を被振動体８２Ｂの当接面８２０２に直交する方向に向け、かつ、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂが並べられた方向を被振動体８２Ｂの長さ方向（Ｙ軸方向）に向けた状態で、突起部２２の上端２２Ａが当接面８２０２に当接されるように設けられている。
そして、被振動体８２Ｂが板ばね８４Ｂの付勢力により突起部２２方向に付勢され、当接面８２０２が突起部２２の上端２２Ａに弾接し、これにより突起部２２の上端２２Ａと被振動体８２Ｂとを加圧接触させている。
第８の実施の形態では、板ばね８４Ａ、８４Ｂによって、被振動体８２Ａ、８２Ｂと突起部２２とを加圧接触させる加圧手段が構成されている。
したがって、第１、第２の振動型駆動装置１０Ａ、１０Ｂの各支持部１４Ａ、１４Ｂに第１の実施の形態と同様に駆動信号ＳＡ、ＳＢを供給することにより、突起部２２を円または楕円振動させることにより、被振動体８２Ａ、８２Ｂを往復直線運動させ、レンズ枠７６およびレンズ７４を光軸と直交する平面内に沿って移動させることができる。

第８の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、加圧手段によって、突起部２２と被振動体８２Ａ、８２Ｂとを加圧接触しているので、突起部２２の円または楕円振動による被振動体８２Ａ、８２Ｂの運動を確実に行う上でより有利となる。
また、支持体１４に対して駆動信号を供給しない状態であっても、加圧手段によって、突起部２２と被振動体８２Ａ、８２Ｂとを加圧接触しているので、レンズ枠７６の位置が保持されるため、消費電力の低減を図る上で有利となる。
また、加圧手段によって、突起部２２と被振動体８２Ａ、８２Ｂとを加圧接触しているので、突起部２２が円または楕円振動を開始すると同時に被振動体８２Ａ、８２Ｂの運動も開始され、いわゆるバックラッシュがなく、レンズ枠７６の運動の応答性を高める上で有利となる。
なお、第８の実施の形態では、加圧手段が被振動体８２Ａ、８２Ｂを突起部２２向きに付勢する場合について説明したが、加圧手段が突起部２２を被振動体８２Ａ、８２Ｂ向きに付勢するようにしてもよいことは無論である。
また、第８の実施の形態では、加圧手段として板ばね８４Ａ、８４Ｂを用いたが、コイルばね、磁気ばね、弾性体等を用いてもよいことは無論である。
また、第１、第２の振動型駆動装置１０Ａ、１０Ｂ、被振動体８２Ａ、８２Ｂ、板ばね８４Ａ、８４Ｂを、それぞれガイド軸７８Ａ、８０Ａの軸心回りに適宜回転した位置に配置してもよい。
また、第８の実施の形態では、レンズ枠７６をＸ軸、Ｙ軸方向に移動させる場合について説明したが、上述と同様の構成を用いて撮像素子をＸ軸、Ｙ軸方向に移動させるようにしてもよく、その場合にも、第８の実施の形態と同様の効果が奏される。

（第９の実施の形態）
次に、第９の実施の形態について説明する。
第９の実施の形態は、振動式駆動装置１０を撮像装置などの鏡筒内において光量を制限する絞り機構に適用したものである。
図１３は振動式駆動装置１０を絞り機構に適用した第９の実施の形態を示す説明図である。
図１３に示すように、絞り機構９０は、板状のベース９２と、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂと、第１、第２の板ばね９６Ａ、９６Ｂと、第１、第２の振動式駆動装置１０Ａ、１０Ｂを備えている。
ベース９２は前記鏡筒内において光軸と直交する方向に延在して設けられ、ベース９２には開口９２０２が形成され、ベース９２の表面には複数のガイド軸９２０４が突設され、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂに設けられたガイド溝９４０２がガイド軸９２０４に案内されることで、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂはベース９２の表面上において前記光軸と直交する方向に沿って往復直線運動可能に支持されている。
開口９２０２上に位置する第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂの箇所には、互いに向かい合うように凹状の縁部９４０４が形成されている。
そして、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂを互いに離間、接近する方向に運動させることで、各縁部９４０４の内側に形成される絞りの面積が増減するように構成されている。

第９の実施の形態では、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂがそれぞれ第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂを構成し、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂがベース９２の表面に臨む面が第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂの当接面９８０２を構成している。
第１の振動型駆動装置１０Ａは、ベース９２に設けられた凹部９２０２に配設されている。
第１の振動型駆動装置１０Ａは、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂの高さ方向（延在方向）を当接面９８０２に直交する方向に向け、かつ、第１、第２の支持体１４Ａ、１４Ｂが並べられた方向を第１の被振動体９８Ａが往復直線運動する方向に向けた状態で、突起部２２の上端２２Ａが当接面９８０２に当接されるように凹部９２０２の底壁に取着されている。第９の実施の形態では、凹部９２０２の底壁によって第１の振動型駆動装置１０Ａのベース１２が兼用されている。
第１の板ばね９６Ａは、突起部２２に臨む第１の被振動体９８Ａ箇所を突起部２２に向けて付勢するようにベース９２に取着され、第１の被振動体９８Ａが第１の板ばね９６Ａの付勢力により突起部２２方向に付勢され、当接面９８０２が突起部２２の上端２２Ａに弾接し、これにより突起部２２の上端２２Ａと第１の被振動体９８Ａとを加圧接触させている。

第２の振動型駆動装置１０Ｂは、第１の振動型駆動装置１０Ａと同様に、第２の絞り羽根９４Ｂに臨ませて設けられている。
第９の実施の形態では、第１、第２の板ばね９６Ａ、９６Ｂによって、第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂと突起部２２とを加圧接触させる加圧手段が構成されている。
したがって、第１、第２の振動型駆動装置１０Ａ、１０Ｂの各支持部１４Ａ、１４Ｂに第１の実施の形態と同様に駆動信号ＳＡ、ＳＢを供給することにより、突起部２２を円または楕円振動させることにより、第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂを往復直線運動させ、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂを離間、接近させることで、絞りの面積を増減させることができる。

第９の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、加圧手段によって、突起部２２と第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂとを加圧接触しているので、突起部２２の円または楕円振動による第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂの運動を確実に行う上でより有利となる。
また、支持体１４に対して駆動信号を供給しない状態であっても、加圧手段によって、突起部２２と第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂとを加圧接触しているので、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂの位置が保持されるため、消費電力の低減を図る上で有利となる。
また、加圧手段によって、突起部２２と第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂとを加圧接触しているので、突起部２２が円または楕円振動を開始すると同時に第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂの運動も開始され、いわゆるバックラッシュがなく、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂの運動の応答性を高める上で有利となる。
なお、第９の実施の形態では、加圧手段が第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂを突起部２２向きに付勢する場合について説明したが、加圧手段が突起部２２を第１、第２の被振動体９８Ａ、９８Ｂ向きに付勢するようにしてもよいことは無論である。
また、第９の実施の形態では、加圧手段として第１、第２の板ばね９６Ａ、９６Ｂを用いたが、コイルばね、磁気ばね、弾性体等を用いてもよいことは無論である。
また、第９の実施の形態では、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂを往復直線運動させることにより絞りの開閉を行なう場合について説明したが、光学フィルタが取着された被振動体を、第１、第２の絞り羽根９４Ａ、９４Ｂと同様に、光軸と直交する方向に往復直線運動させることにより光学フィルタの出し入れ機構を構成してもよい。

本実施の形態の振動型駆動装置１０の斜視図である。 第１、第２の駆動信号ＳＡ、ＳＢの説明図である。 突起部２２の楕円運動の軌跡の説明図である。 突起部２２の楕円運動の軌跡の説明図である。 第２の実施の形態の振動型駆動装置１０を示す説明図である。 第３の実施の形態の振動式駆動装置１０の説明図である。 第４の実施の形態の振動式駆動装置１０の説明図である。 第５の実施の形態の振動式駆動装置１０の説明図である。 振動式駆動装置１０をレンズ移動機構に適用した第６の実施の形態を示す説明図である。 図９の拡大斜視図である。 振動式駆動装置１０をレンズ移動機構に適用した第７の実施の形態を示す説明図である。 振動式駆動装置１０をブレ補正機構に適用した第８の実施の形態を示す説明図である。 振動式駆動装置１０を絞り機構に適用した第９の実施の形態を示す説明図である。

符号の説明

１０……振動式駆動装置、１２……ベース、１４……支持体、１６……弾性振動体、１８……駆動回路。

Claims (23)

1. 電気−機械エネルギー変換素子からなる支持体を２つ並べ、
   前記２つの支持体の先部で弾性振動体を支持し、
   前記２つの支持体に同一の周波数で互いに位相がずれている駆動信号を与えることで前記弾性振動体に円または楕円振動を行なわせるようにした、
   ことを特徴とする弾性振動体の励振方法。
2. 前記２つの支持体は、それぞれ柱状に延在して形成され、前記２つの支持体は、それらの延在方向を平行させて前記延在方向の一方の端部がベースで支持され、前記弾性振動体はその両側部が前記２つの支持体の延在方向の他方の端部で支持されていることを特徴とする請求項１記載の弾性振動体の励振方法。
3. 前記２つの支持体は、それぞれ柱状に延在して形成され、前記支持体は前記駆動信号の入力により前記延在方向に伸縮する伸縮モードで励振されることを特徴とする請求項１記載の弾性振動体の励振方法。
4. 前記２つの支持体は、それぞれ柱状に延在して形成され、前記支持体は前記駆動信号の入力により前記延在方向に伸縮する伸縮モードで励振され、前記駆動信号の周波数は前記伸縮モードの共振周波数付近に一致することを特徴とする請求項１記載の弾性振動体の励振方法。
5. 前記位相のずれは９０度であることを特徴とする請求項１記載の弾性振動体の励振方法。
6. 前記電気−機械エネルギー変換素子は積層型圧電素子であることを特徴とする請求項１記載の弾性振動体の励振方法。
7. ベースと、
   電気−機械エネルギー変換素子からなり前記ベースで支持された２つの支持体と、
   前記２つの支持体の先部で支持された弾性振動体と、
   前記２つの支持体に、同一の周波数で互いに位相がずれている駆動信号を入力する制御手段と、
   を備えることを特徴とする振動型駆動装置。
8. 前記２つの支持体は互いに間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項７記載の振動型駆動装置。
9. 前記位相のずれは９０度であることを特徴とする請求項７記載の振動型駆動装置。
10. 前記２つの支持体は、それぞれ柱状に延在して形成され、前記２つの支持体は、それらの延在方向を平行させて前記延在方向の一方の端部が前記ベースで支持され、前記弾性振動体はその両側部が前記２つの支持体の延在方向の他方の端部で支持されていることを特徴とする請求項７記載の振動型駆動装置。
11. 前記２つの支持体は同一の断面形状でかつ同一の延在長さで形成されていることを特徴とする請求項１０記載の振動型駆動装置。
12. 前記弾性振動体は、本体板部と突起部とを備え、前記本体板部は、厚さと、厚さよりも大きい寸法の幅と、幅よりも大きい寸法の長さを有して板状を呈し、前記突起部は前記本体板部の上面で前記本体板部の長さ方向の中央に設けられ、前記本体板部の裏面で前記本体板部の長さ方向の両端が前記２つの支持体で支持されていることを特徴とする請求項１０記載の振動型駆動装置。
13. 前記２つの支持体で支持される前記本体板部の長さ方向の両端と前記突起部との間に位置する前記本体板部の箇所は、他の箇所によりも小さい寸法の厚さの薄肉部で構成されていることを特徴とする請求項１２記載の振動型駆動装置。
14. 前記２つの支持体で支持される前記本体板部の長さ方向の両端と前記突起部との間に位置する前記本体板部の裏面箇所に凹部が設けられ、この凹部が設けられた前記本体板部の箇所に、他の箇所よりも小さい寸法の厚さの薄肉部が構成されていることを特徴とする請求項１２記載の振動型駆動装置。
15. 前記本体板部の裏面で前記突起部に対応する箇所に前記突起部と反対の方向に突出する凸部が設けられ、前記凸部の先端は前記２つの支持体の間で挟持され前記２つの支持体を位置決めしていることを特徴とする請求項１２記載の振動型駆動装置。
16. 前記電気−機械エネルギー変換素子は積層型圧電素子であることを特徴とする請求項７記載の振動型駆動装置。
17. ベースと、
    電気−機械エネルギー変換素子からなり前記ベースで支持され互いに平行して延在する２つの支持体と、
    前記２つの支持体の先部で支持された弾性振動体と、
    前記２つの支持体に、同一の周波数で互いに位相がずれている駆動信号を入力する制御手段とを備え、
    前記２つの支持体の先部で支持された前記弾性振動体の箇所の間に前記２つの支持体の先部が位置する方向とは反対の方向に突出する突起部が設けられ、
    前記突起部に臨ませて前記支持体の延在方向と直交する面内で運動可能に支持された被振動体が設けられ、
    前記被振動体と前記突起部を加圧接触させる加圧手段が設けられている、
    ことを特徴とする振動型駆動装置。
18. 前記被振動体は前記支持体の延在方向に沿った厚さを有し、
    前記突起部は前記被振動体の厚さ方向の一方の面に当接し、
    前記加圧手段は、前記被振動体の厚さ方向の他方の面で前記突起部が当接する箇所に対応した箇所に接触する接触面と、前記接触面を前記被振動体の厚さ方向の一方の面に加圧するばね手段とを備えることを特徴とする請求項１７記載の振動型駆動装置。
19. 前記被振動体の厚さ方向の他方の面は摩擦係数の小さい材料で形成されていることを特徴とする請求項１８記載の振動型駆動装置。
20. 前記電気−機械エネルギー変換素子は積層型圧電素子であることを特徴とする請求項１７記載の振動型駆動装置。
21. 互いに平行に延在する被振動体と与圧レールとの間で自走する振動型駆動装置であって、
    前記振動型駆動装置は、
    前記与圧レールに摺動可能に接触するベースと、
    電気−機械エネルギー変換素子からなり前記ベースで支持され互いに平行し前記被振動体および与圧レールの延在方向と直交する方向に延在する２つの支持体と、
    前記２つの支持体の先部で支持された弾性振動体と、
    前記２つの支持体に、同一の周波数で互いに位相がずれている駆動信号を入力する制御手段とを備え、
    前記２つの支持体の先部で支持された前記弾性振動体の箇所の間に前記被振動体方向に突出する突起部が設けられ、
    前記被振動体と前記突起部を加圧接触させる加圧手段が設けられている、
    ことを特徴とする振動型駆動装置。
22. 前記加圧手段は、前記被振動体および与圧レールの延在方向の両端に設けられたコイルばねで構成されていることを特徴とする請求項２１記載の振動型駆動装置。
23. 前記電気−機械エネルギー変換素子は積層型圧電素子であることを特徴とする請求項２１記載の振動型駆動装置。
    

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