JP2008048551A - Two-dimensional shifter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置に関し、特に被駆動体を二次元の任意の方向に移動させる駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device, and more particularly to a drive device that moves a driven body in an arbitrary two-dimensional direction.
圧電体振動子を使って、被駆動体を二次元の任意の方向に移動させる移動装置が提案されている。特許文献1は、移動平面に垂直な方向に圧電体振動子を与圧した二次元移動装置を開示する。
しかし、特許文献1の装置は、4対(又は5対)の電極の総てに電圧印加を行って移動制御を行うため、回路構成が複雑になる。 However, since the apparatus of Patent Document 1 performs movement control by applying voltage to all four pairs (or five pairs) of electrodes, the circuit configuration becomes complicated.
したがって本発明の目的は、回路構成を複雑にすることなく被駆動体を二次元方向に並進運動(移動)させる圧電体振動子、及び二次元移動装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator and a two-dimensional movement device that translate (move) a driven body in a two-dimensional direction without complicating a circuit configuration.
本発明に係る圧電体振動子は、外壁部を有するシムと、外壁部と垂直な第1方向と外壁部及び第1方向に垂直な第2方向との両方に垂直な第3方向でシムに固着される圧電素子とを備え、圧電素子上には、第3方向に垂直な平面上の円周方向に順に並べて配置された第1〜第4電極が取り付けられ、第1電極に第1交流電圧が印加され、第2電極に第2交流電圧が印加され、第3電極に第3交流電圧が印加され、第4電極に第4交流電圧が印加され、外壁部を第2方向に付勢する第1付勢部材を第1方向の一方に移動させる場合には、第1、第3交流電圧のいずれか一方の電圧印加が行われ、外壁部を第1方向に付勢する第2付勢部材を第2方向の一方に移動させる場合には、第2、第4交流電圧のいずれか一方の電圧印加が行われ、第1付勢部材を第1方向の他方に移動させる場合には、第1、第3交流電圧のいずれか他方の電圧印加が行われ、第2付勢部材を第2方向の他方に移動させる場合には、第2、第4交流電圧のいずれか他方の電圧印加が行われる。 The piezoelectric vibrator according to the present invention is shims in a third direction perpendicular to both a shim having an outer wall portion and a first direction perpendicular to the outer wall portion and a second direction perpendicular to the outer wall portion and the first direction. The first to fourth electrodes arranged in order in the circumferential direction on a plane perpendicular to the third direction are attached to the piezoelectric element, and the first AC is connected to the first electrode. A voltage is applied, a second AC voltage is applied to the second electrode, a third AC voltage is applied to the third electrode, a fourth AC voltage is applied to the fourth electrode, and the outer wall is biased in the second direction. When the first urging member to be moved is moved in one direction in the first direction, either one of the first and third AC voltages is applied, and the second urging force is applied to the outer wall portion in the first direction. When moving the biasing member in one of the second directions, one of the second and fourth AC voltages is applied, and the first attachment When the member is moved in the other direction of the first direction, either one of the first and third AC voltages is applied, and when the second biasing member is moved in the other direction of the second direction, One of the second and fourth AC voltages is applied.
好ましくは、第1電極と第3電極とは、第1方向に並べて配置され、第2電極と第4電極とは、第2方向に並べて配置される。 Preferably, the first electrode and the third electrode are arranged in the first direction, and the second electrode and the fourth electrode are arranged in the second direction.
また、好ましくは、第1交流電圧は、第3電極の歪み量に基づいて調整され、第2交流電圧は、第4電極の歪み量に基づいて調整され、第3交流電圧は、第1電極の歪み量に基づいて調整され、第4交流電圧は、第2電極の歪み量に基づいて調整される。 Preferably, the first AC voltage is adjusted based on the strain amount of the third electrode, the second AC voltage is adjusted based on the strain amount of the fourth electrode, and the third AC voltage is the first electrode. The fourth AC voltage is adjusted based on the amount of distortion of the second electrode.
また、好ましくは、第1交流電圧の印加により、圧電体振動子の半径方向の縦振動と、圧電体振動子の第1方向の横振動とが励起され、第2交流電圧の印加により、縦振動と、圧電体振動子の第2方向の横振動とが励起され、第3交流電圧の印加により、縦振動と、第1方向の横振動とが励起され、第4交流電圧の印加により、縦振動と、第2方向の横振動とが励起される。 Preferably, the longitudinal vibration in the radial direction of the piezoelectric vibrator and the lateral vibration in the first direction of the piezoelectric vibrator are excited by the application of the first AC voltage, and the longitudinal vibration in the first direction of the piezoelectric vibrator is applied by the application of the second AC voltage. The vibration and the transverse vibration in the second direction of the piezoelectric vibrator are excited, the longitudinal vibration and the transverse vibration in the first direction are excited by the application of the third alternating voltage, and the application of the fourth alternating voltage, Longitudinal vibration and lateral vibration in the second direction are excited.
さらに好ましくは、第1〜第4交流電圧の駆動周波数は、縦振動の共振周波数と、第1、第2方向の横振動の共振周波数の間の値に設定される。 More preferably, the drive frequency of the first to fourth AC voltages is set to a value between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the lateral vibration in the first and second directions.
本発明に係る二次元移動装置は、外壁部を有するシムと、外壁部と垂直な第1方向と外壁部と第1方向に垂直な第2方向との両方に垂直な第3方向でシムに固着され、第3方向に垂直な平面上の円周方向に順に並べて配置された第1〜第4電極が取り付けられた圧電素子とを有する圧電体振動子を有する固定部と、外壁部に接し、外壁部を第1方向で付勢する鉛直方向移動部と、外壁部に接し、外壁部を第2方向で付勢する水平方向移動部と、第1電極に第1交流電圧を印加し、第2電極に第2交流電圧を印加し、第3電極に第3交流電圧を印加し、第4電極に第4交流電圧を印加する回路部とを備え、圧電体振動子は、第1、第3交流電圧のいずれか一方の電圧印加に基づいて、水平方向移動部を第1方向の一方に移動させ、第2、第4交流電圧のいずれか一方の電圧印加に基づいて、鉛直方向移動部を第2方向の一方に移動させ、第1、第3交流電圧のいずれか他方の電圧印加に基づいて、水平方向移動部を第1方向の他方に移動させ、第2、第4交流電圧のいずれか他方の電圧印加に基づいて、鉛直方向移動部を第2方向の他方に移動させる。 The two-dimensional movement device according to the present invention is configured to shim in a third direction perpendicular to both a shim having an outer wall portion and a first direction perpendicular to the outer wall portion and a second direction perpendicular to the outer wall portion and the first direction. A fixed portion having a piezoelectric vibrator having a piezoelectric element to which first to fourth electrodes are attached, which are fixedly arranged in order in a circumferential direction on a plane perpendicular to the third direction, and in contact with the outer wall portion Applying a first AC voltage to the first electrode, a vertical direction moving part that urges the outer wall part in the first direction, a horizontal direction moving part that contacts the outer wall part and urges the outer wall part in the second direction, A second AC voltage is applied to the second electrode, a third AC voltage is applied to the third electrode, and a fourth AC voltage is applied to the fourth electrode. Based on the voltage application of one of the third AC voltages, the horizontal direction moving part is moved to one side in the first direction, and the second and fourth AC Based on the voltage application of one of the voltages, the vertical movement unit is moved in one of the second directions, and based on the voltage application of the other one of the first and third AC voltages, the horizontal movement unit is moved to the first. It moves to the other of 1 direction, and a vertical direction moving part is moved to the other of the 2nd direction based on the voltage application of the other of a 2nd, 4th alternating voltage.
好ましくは、鉛直方向移動部の第2方向の移動に連動して第2方向に移動し、鉛直方向移動部を第1方向に摺動自在に支持し、水平方向移動部の第1方向の移動に連動して第1方向に移動し、水平方向移動部を第2方向に摺動自在に支持する載荷台と、圧電体振動子を有し、鉛直方向移動部を第2方向に摺動自在に支持し、水平方向移動部を第1方向に摺動自在に支持する固定部とを備える。 Preferably, the vertical movement unit moves in the second direction in conjunction with the movement in the second direction, the vertical movement unit is slidably supported in the first direction, and the horizontal movement unit moves in the first direction. It moves in the first direction in conjunction with the load table, and has a loading platform that supports the horizontal movement unit slidably in the second direction and a piezoelectric vibrator, and the vertical movement unit can slide in the second direction. And a fixed portion that slidably supports the horizontal direction moving portion in the first direction.
また、好ましくは、回路部は、第3電極に第3交流電圧が印加される時に、第1電極の歪み量を検出する第1検出部と、第4電極に第4交流電圧が印加される時に、第2電極の歪み量を検出する第2検出部と、第1電極に第1交流電圧が印加される時に、第3電極の歪み量を検出する第3検出部と、第2電極に第2交流電圧が印加される時に、第4電極の歪み量を検出する第4検出部と、制御部とを有し、制御部は、第1交流電圧を第3検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、第2交流電圧を第4検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、第3交流電圧を第1検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、第4交流電圧を第2検出部で検出された歪み量に基づいて調整する。 Preferably, in the circuit unit, when the third AC voltage is applied to the third electrode, the first detection unit that detects the distortion amount of the first electrode and the fourth AC voltage is applied to the fourth electrode. Sometimes, a second detector that detects the amount of distortion of the second electrode, a third detector that detects the amount of distortion of the third electrode when a first AC voltage is applied to the first electrode, and a second electrode When the second AC voltage is applied, the control unit includes a fourth detection unit that detects a distortion amount of the fourth electrode, and the control unit detects the first AC voltage detected by the third detection unit. Adjusting the second AC voltage based on the amount of distortion detected by the fourth detector, adjusting the third AC voltage based on the amount of distortion detected by the first detector, 4 AC voltage is adjusted based on the distortion amount detected by the 2nd detection part.
さらに好ましくは、回路部は、第3電極に第3交流電圧が印加される時に、第1電極と第1検出部を接続する第1スイッチと、第4電極に第4交流電圧が印加される時に、第2電極と第2検出部を接続する第2スイッチと、第1電極に第1交流電圧が印加される時に、第3電極と第3検出部を接続する第3スイッチと、第2電極に第2交流電圧が印加される時に、第4電極と第4検出部を接続する第4スイッチとを有する。 More preferably, when the third AC voltage is applied to the third electrode, the circuit unit applies the fourth AC voltage to the first switch that connects the first electrode and the first detection unit and the fourth electrode. Sometimes, a second switch that connects the second electrode and the second detector, a third switch that connects the third electrode and the third detector when a first AC voltage is applied to the first electrode, and a second switch A fourth switch is provided for connecting the fourth electrode and the fourth detector when the second AC voltage is applied to the electrode.
また、好ましくは、第1〜第4交流電圧の調整は、第1〜第4交流電圧を印加する時間幅を調整する時分割制御により行われる。 Preferably, the adjustment of the first to fourth AC voltages is performed by time-sharing control that adjusts the time width for applying the first to fourth AC voltages.
以上のように本発明によれば、回路構成を複雑にすることなく被駆動体を二次元方向に並進運動(移動)させる圧電体振動子、及び二次元移動装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric vibrator and a two-dimensional movement device that translate (move) a driven body in a two-dimensional direction without complicating the circuit configuration.
以下、本発明の第1実施形態について、図を用いて説明する。二次元移動装置1は、水平方向移動部10、鉛直方向移動部20、及び載荷台40を有する可動部と、圧電体振動子30、固定台50、及び回路部70とを有する固定部とを備える。なお、方向を説明するために、二次元移動装置1において水平方向移動部10の移動方向を第1方向x、第1方向xと直交する鉛直方向移動部20の移動方向を第2方向y、第1方向x、第2方向yと直交する方向を第3方向zとして説明する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The two-dimensional moving device 1 includes a movable unit having a horizontal moving
水平方向移動部10は、第1、第2摩擦部材11、12、第1係合部15、第2係合部16、第1、第2突出部18a、18b、及び水平方向移動枠19とを有する。水平方向移動部10は、第1方向xに移動可能で、移動する際は載荷台40も連動して第1方向xに移動する。
The
第1、第2摩擦部材11、12は、直方体形状で、第2方向yに垂直な平面の一方は、圧電体振動子30と接触し、圧電体振動子30の振動により水平方向移動枠19と共に第1方向xに移動可能であり、他方は水平方向移動枠19の内側に取り付けられる。
The first and
第1係合部15は、第2方向yに延びる長孔を2つ有し、それぞれ、載荷台40の第1突起部41の2つの突起物が第2方向yに摺動自在に係合される(図1参照)。これにより、鉛直方向移動部20の第2方向yの移動に伴って載荷台40が第2方向yに移動した際に、水平方向移動部10は連動して第2方向yに移動しない。また、第1係合部15と第1突起部41の係合が2カ所で行われることによって、載荷台40の第3方向zからみた回転を防止する効果を有する。
The first
第2係合部16は、固定台50の第1係合部材51と第1方向xに摺動自在に係合される。これにより、水平方向移動部10の第3方向zからみた回転を防止する効果を有する。
The second
水平方向移動枠19は、内側に第3方向zに垂直な矩形の孔を有する平板状の枠であり、かかる内側の矩形孔に第1、第2摩擦部材11、12が取り付けられ、圧電体振動子30が配置される。
The
鉛直方向移動部20は、第3、第4摩擦部材21、22、第3係合部25、第4係合部26、及び鉛直方向移動枠29とを有する。鉛直方向移動部20は、第2方向yに移動可能で、移動する際は載荷台40も連動して第2方向yに移動する。
The
第3、第4摩擦部材21、22は、直方体形状で、第1方向xに垂直な平面の一方は、圧電体振動子30と接触し、圧電体振動子30の振動により鉛直方向移動枠29と共に第2方向yに移動可能であり、他方は鉛直方向移動枠29の内側に取り付けられる。
The third and
第3係合部25は、第1方向xに延びる長孔を1つ有し、載荷台40の第2突起部42の1つの突起物が第1方向xに摺動自在に係合される。従って、水平方向移動部10の第1方向xの移動に伴って載荷台40が第1方向xに移動した際に、鉛直方向移動部20は連動して第1方向xに移動しない。
The
第4係合部26は、固定台50の第2係合部材52と第2方向yに摺動自在に係合される。これにより、鉛直方向移動部20の第3方向zからみた回転を防止する効果を有する。
The
鉛直方向移動枠29は、第1方向xからみて、エの字形状を有し、エの字を構成する溝部分には、水平方向移動枠19の一部が配置される。水平方向移動部10は、鉛直方向移動部20に干渉することなく第1方向xに移動可能で、鉛直方向移動部20は、水平方向移動部10に干渉することなく第2方向yに移動可能である。
The vertical moving
水平方向移動枠19、及び鉛直方向移動枠29は、組み立てを簡素化するために、それぞれ別体構造で構成されるのが望ましい。具体的には、水平方向移動枠19は、水平方向移動枠梁部19a、水平方向移動枠支持部19b、及び水平方向移動枠用引っ張りコイルバネ19cから構成される(図11参照)。鉛直方向移動枠29は、鉛直方向移動枠梁部29a、鉛直方向移動枠支持部29b、及び鉛直方向移動枠用引っ張りコイルバネ29cから構成される。
It is desirable that the
水平方向移動枠梁部19aは、一方の端部(図11上の右側)がピンで水平方向移動枠支持部19bに軸着され、他方の端部(図11上の左側)が水平方向移動枠用引っ張りコイルバネ19cの一方の端部に取り付けられる。水平方向移動枠用引っ張りコイルバネ19cの他方の端部は水平方向移動枠支持部19bに取り付けられる。水平方向移動枠用引っ張りコイルバネ19cの引っ張り張力により、水平方向移動枠梁部19aの他方の端部は水平方向移動枠支持部19bに近づくように付勢される。この付勢に基づいて、第1、第2摩擦部材11、12は、圧電体振動子30を第2方向yに与圧(付勢)する。
The horizontal movement
鉛直方向移動枠梁部29aは、一方の端部(図11上の下側)がピンで鉛直方向移動枠支持部29bに軸着され、他方の端部(図11上の上側)が鉛直方向移動枠用引っ張りコイルバネ29cの一方の端部に取り付けられる。鉛直方向移動枠用引っ張りコイルバネ29cの他方の端部は鉛直方向移動枠支持部29bに取り付けられる。鉛直方向移動枠用引っ張りコイルバネ29cの引っ張り張力により、鉛直方向移動枠梁部29aの他方の端部は鉛直方向移動枠支持部29bに近づくように付勢される。この付勢に基づいて、第3、第4摩擦部材21、22は、圧電体振動子30を第1方向xに与圧(付勢)する。
The vertical movement
なお、図11の水平方向移動枠19、及び鉛直方向移動枠29が、別体構造であることを説明するための図で、鉛直方向移動枠29が第1方向xからみてエの字形状を有さないなど、図2と異なる形態を示す。
In addition, it is a figure for demonstrating that the horizontal
図11は、ピンと引っ張りコイルバネを使ったカンチレバー構造の水平方向移動枠19、及び鉛直方向移動枠29を説明したが、ピンに代えて引っ張りコイルバネを使って、梁部と支持部の両端を引っ張りコイルバネで付勢する形態であってもよい(不図示)。
FIG. 11 illustrates the horizontal moving
圧電体振動子30は、中空円柱形状の第1、第2圧電素子(圧電セラミックリング)31、32と、薄い金属の弾性板で構成されるシム34から構成され、シム34の両面には第1、第2圧電素子31、32が固着される。
The
第1、第2圧電素子31、32の第3方向zから見た表面には電極が設けられる(図5参照)。電極は第3方向zからみて放射状に4つに分割され、第1圧電素子31の第1、第2、第3、第4電極31a、31b、31c、31d、第2圧電素子32の第5、第6、第7、第8電極32a、32b、32c、32dが取り付けられる。なお、電極は、第1圧電素子31、第2圧電素子32のいずれか一方にだけ取り付けられた形態であってもよいが、両方に取り付けられた本実施形態の方が、より強い駆動力を得ることが出来る。
Electrodes are provided on the surfaces of the first and second
電極は、第3方向に垂直な平面上の円周方向で、第3方向zからみて反時計回りに、第1電極31a、第2電極31b、第3電極31c、第4電極31dの順に並べて配置される。第1電極31aは、第4摩擦部材22と接する側に、第2電極31bは、第1摩擦部材11と接する側に、第3電極31cは、第3摩擦部材21と接する側に、第4電極31dは、第2摩擦部材12と接する側に配置される(図11参照)。すなわち、第1電極31aと第3電極31cとは第1方向xに並べて配置される(圧電体振動子30のxy平面上の中心にxy平面上で対向する位置関係に配置される)。また、第2電極31bと第4電極31dとは第2方向yに並べて配置される(圧電体振動子30のxy平面上の中心にxy平面上で対向する位置関係に配置される)。
The electrodes are arranged in the order of the
第1電極31aと第5電極32aとは、第3方向zで対向するように配置され、同じ波形の第1交流電圧VE1が回路部70から印加される。第2電極31bと第6電極32bとは、第3方向zで対向するように配置され、同じ波形の第2交流電圧VE2が回路部70から印加される。第3電極31cと第7電極32cとは、第3方向zで対向するように配置され、同じ波形の第3交流電圧VE3が回路部70から印加される。第4電極31dと第8電極32dとは、第3方向zで対向するように配置され、同じ波形の第4交流電圧VE4が回路部70から印加される。
The
水平方向移動部10等の第1方向xの移動量は、第1交流電圧VE1または第3交流電圧VE3を印加する時間幅を変化させることによって調整される(時分割制御)。鉛直方向移動部20等の第2方向yの移動量は、第2交流電圧VE2または第4交流電圧VE4を印加する時間幅を変化させることによって調整される(時分割制御)。
The amount of movement in the first direction x of the horizontal
第1電極31aと第5電極32aとに第1交流電圧VE1が印加される時、第3電極31cと第7電極32cには電圧印加は行われず、歪み検出が行われる。第3電極31cと第7電極32cにおける歪み検出結果に基づいて、第1電極31a、及び第5電極32aに印加する第1交流電圧VE1が更に調整される。調整は、第1交流電圧VE1を印加する時間幅を変動させる時分割制御により行われる(図7、8参照)。
When the first AC voltage VE 1 is applied to the
図7は、第1交流電圧VE1を印加する時間を短くして、時間平均の駆動力を小さくした場合の印加電圧波形と平均駆動力を示し、図8は、第1交流電圧VE1を印加する時間を長くして、時間平均の駆動力を大きくした場合の印加電圧波形と平均駆動力を示す。 FIG. 7 shows the applied voltage waveform and the average driving force when the time for applying the first AC voltage VE 1 is shortened to reduce the time-average driving force, and FIG. 8 shows the first AC voltage VE 1 . The applied voltage waveform and the average driving force in the case where the application time is lengthened and the time average driving force is increased are shown.
時分割制御により、印加電圧が調整されるため、調整によって半径方向の駆動振幅は変動しない。有効な駆動力を発生させるためには、所定以上の半径方向の振幅が必要である。振幅を変動させることにより、印加電圧を調整する形態であれば、移動量が小さい時など駆動力を小さくする時に、半径方向の駆動振幅が小さくなって、有効な駆動力を得ることが出来ないおそれがある。本実施形態では、移動量が小さい時など駆動力を小さくする時にも、半径方向の駆動振幅が変動しないため有効な駆動力を下回ることはない。 Since the applied voltage is adjusted by the time-sharing control, the drive amplitude in the radial direction does not vary due to the adjustment. In order to generate an effective driving force, a predetermined radial amplitude is required. If the applied voltage is adjusted by varying the amplitude, the driving amplitude in the radial direction is reduced when the driving force is reduced, such as when the amount of movement is small, and an effective driving force cannot be obtained. There is a fear. In the present embodiment, even when the driving force is reduced, such as when the amount of movement is small, the driving amplitude in the radial direction does not fluctuate and therefore does not fall below the effective driving force.
第3電極31cと第7電極32cとに第3交流電圧VE3が印加される時、第1電極31aと第5電極32aには電圧印加は行われず、歪み検出が行われる。第1電極31aと第5電極32aにおける歪み検出結果に基づいて、第3電極31c、及び第7電極32cに印加する第3交流電圧VE3が更に調整される。調整は、第3交流電圧VE3を印加する時間幅を変動させる時分割制御により行われる。
When the third AC voltage VE 3 is applied to the
第2電極31bと第6電極32bとに第2交流電圧VE2が印加される時、第4電極31dと第8電極32dには電圧印加は行われず、歪み検出が行われる。第4電極31dと第8電極32dにおける歪み検出結果に基づいて、第2電極31b、及び第6電極32bに印加する第2交流電圧VE2が更に調整される。調整は、第2交流電圧VE2を印加する時間幅を変動させる時分割制御により行われる。
When the second AC voltage VE 2 is applied to the
第4電極31dと第8電極32dとに第4交流電圧VE4が印加される時、第2電極31bと第6電極32bには電圧印加は行われず、歪み検出が行われる。第2電極31bと第6電極32bにおける歪み検出結果に基づいて、第4電極31d、及び第8電極32dに印加する第4交流電圧VE4が更に調整される。調整は、第4交流電圧VE4を印加する時間幅を変動させる時分割制御により行われる。
When the fourth AC voltage VE 4 is applied to the
シム34は、第1、第2圧電素子31、32を両面に固着した中空円柱形状のシム本体部34a、固定台50に支持される第1、第2、第3、第4支持部35a、35b、35c、35dを有する。シム本体部34aは、円柱形状の外壁部で、第1摩擦部材11の付勢力と、第1摩擦部材11の付勢力に対する第2摩擦部材12の反力によって第2方向yに付勢され、第3摩擦部材21の付勢力と、第3摩擦部材21の付勢力に対する第4摩擦部材22の反力によって第1方向xに付勢される。第1、第2、第3、第4支持部35a、35b、35c、35dは、シム本体部34aから突出した部分で、それぞれが有する孔に固定部材53が挿入されることによって固定台50に取り付けられる。これにより、シム34を含む圧電体振動子30は固定台50に固定されて移動しない。一方、圧電体振動子30の振動により水平方向移動部10、及び載荷台40は第1方向xに移動可能で、鉛直方向移動部20、及び載荷台40は第2方向yに移動可能である。
The
それぞれの電極に電圧が印加されない状態においては、第1、第2圧電素子31、32は変形を起こさず静止している。圧電体振動子30は、電圧が印加される部分が膨張または収縮する。例えば、第1電極31a、第5電極32aに第1交流電圧VE1を印加すると、第1、第2圧電素子31、32の第1電極31a、第5電極32aが取り付けられた部分が膨張または収縮し、第2電極31b、第6電極32bに第2交流電圧VE2を印加すると、第1、第2圧電素子31、32の第2電極31b、第6電極32bが取り付けられた部分が膨張又は収縮する。電極が取り付けられた部分の膨張または収縮に伴い、第1、第2圧電素子31、32が第3方向zに垂直な面上に(面内方向に)膨張または収縮し、第1圧電素子31、32と固着されたシム34の部分も第3方向zに垂直な面上に(面内方向に)、第3方向zから見た円形が変形するように、膨張または収縮する。
In a state where no voltage is applied to each electrode, the first and second
各電極に交流電圧が印加されることにより、圧電体振動子30(第1、第2圧電素子31、32、及びシム34)は、膨張と収縮を繰り返す。交流電圧の周波数を所定の周波数に設定して、半径方向の振動(縦振動)と、駆動方向の振動(横振動)が相互間の位相差が所定の範囲になるように、圧電体振動子30の形状が変化すると、シム34のシム本体部34aの外壁部分の任意の一点は楕円運動を行うことができる。縦振動と横振動の間の位相差を所定の範囲にする方法については、図9を用いて後述する。
When an AC voltage is applied to each electrode, the piezoelectric vibrator 30 (first and second
この楕円運動により、シム本体部34aの外壁部分を第2方向yに付勢した状態で接触する第1、第2摩擦部材11、12は、固定台50及び圧電体振動子30に対して第1方向xに移動せしめられ、これに伴って水平方向移動部10、及び載荷台40が第1方向xに移動せしめられる。具体的には、圧電体振動子30に半径方向の振動(縦振動)と、第1方向xの振動(横振動)を励起するように、第1電極31aと第5電極32aに第1交流電圧VE1、または第3電極31cと第7電極32cに第3交流電圧VE3を印加することにより、シム本体部34aの外壁部分で第1、第2摩擦部材11、12と接触する点において、楕円運動が行われ、これにより、第1、第2摩擦部材11、12は、固定台50及び圧電体振動子30に対して第1方向xに移動せしめられる。第1、第2圧電素子31、32の面上において第1電極31aと第3電極31c(第5電極32aと第7電極32c)は円の中心に対して第1方向x上の反対側に配置されるため、第1電極31a(第5電極32a)と第3電極31c(第7電極32c)に交流電圧が加わった時の横振動の方向は逆方向になり、前述の楕円運動の方向も逆方向となる。そのため、第1、第2摩擦部材11、12の移動方向も逆方向になる。
Due to this elliptical motion, the first and
同様に、シム本体部34aの外壁部分を第1方向xに付勢した状態で接触する第3、第4摩擦部材21、22は、固定台50及び圧電体振動子30に対して第2方向yに移動せしめられ、これに伴って鉛直方向移動部20、及び載荷台40が第2方向yに移動せしめられる。具体的には、圧電体振動子30に半径方向の振動(縦振動)と、第2方向yの振動(横振動)を励起するように、第2電極31bと第6電極32bに第2交流電圧VE2、または第4電極31dと第8電極32dに第4交流電圧VE4を印加することにより、シム本体部34aの外壁部分で第3、第4摩擦部材21、22と接触する点において、楕円運動が行われ、これにより、第3、第4摩擦部材21、22は、固定台50及び圧電体振動子30に対して第2方向yに移動せしめられる。第1、第2圧電素子31、32の面上において第2電極31bと第4電極31d(第6電極32bと第8電極32d)は円の中心に対して第2方向y上の反対側に配置されるため、第2電極31b(第6電極32b)と第4電極31d(第8電極32d)に交流電圧が加わった時の横振動の方向は逆方向になり、前述の楕円運動の方向も逆方向となる。そのため、第3、第4摩擦部材21、22の移動方向も逆方向になる。
Similarly, the third and
圧電体振動子30の内径と外径の寸法比率を調整することにより、半径方向の振動(縦振動)の共振周波数fR、及び駆動方向の振動(横振動)共振周波数fXYが決定される。図9に、横方向及び縦方向についての駆動周波数とゲイン(振幅)、及び位相の関係を示す。図9の実線は、第1方向xの駆動方向の振動(横振動)の周波数とゲイン(振幅)、及び位相の関係を示し、破線は、半径方向の振動(縦振動)の周波数とゲイン(振幅)、及び位相の関係を示す。横振動でゲイン(振幅)が最も高くなる時の周波数が、横振動の共振周波数fXYを示し、縦振動でゲイン(振幅)が最も高くなる時の周波数が、縦振動の共振周波数fRを示す。一般に共振周波数近傍の周波数で位相が大きく変化するため、横振動の共振周波数fXYと縦振動の共振周波数fRの差が大きくない所定の値にし、駆動周波数fDをfXYとfRとの間に設定すると、横振動の振動と縦振動の振動との間に比較的大きな位相差を与えることができる。また、fXYとfRの差が大きくないので横振動の振動と縦振動の振動の振幅をそれぞれ比較的大きくとることが可能である。以上の説明では横振動の共振周波数fXYは第1方向x、第2方向yともに同じ値を想定して述べたが、所定の振幅と位相差の楕円運動が形成できる範囲ならば異なる値であってもよい。
By adjusting the dimensional ratio between the inner diameter and the outer diameter of the
本実施形態では、第1〜第4交流電圧VE1〜VE4の駆動周波数fDを、横振動の共振周波数fXYと、縦振動の共振周波数fRとの間の値に設定する。駆動周波数fDは、半径方向の振動の振幅をより大きくするため、横振動の共振周波数fXYと、縦振動の共振周波数fRとの間の値で且つ、横振動と縦振動の位相差が90度近傍で且つ、縦振動のゲインが横振動のゲインを上回る値に設定されるのが望ましい。半径方向の振動が少ない、すなわち摩擦部材と付勢する方向の押圧成分が小さいと、接触部(シム本体部34aは、円柱形状の外壁部)と被駆動体(摩擦部材)との間の摩擦力が増加するため、大きな駆動力を得られないからである。
In this embodiment, set to a value between the first to the driving frequency f D of the fourth AC voltage VE 1 ~VE 4, the resonance frequency f XY of transverse vibration, the resonance frequency f R of the longitudinal vibration. The driving frequency f D, in order to increase the amplitude of vibration in the radial direction, and the resonance frequency f XY of lateral vibration, and a value between the resonance frequency f R of the longitudinal oscillation, the phase difference between the horizontal vibration and vertical vibration Is preferably set to a value in the vicinity of 90 degrees and the longitudinal vibration gain exceeding the lateral vibration gain. Friction between the contact portion (the
載荷台40は、載荷台本体部40a、第1突起部41、第2突起部42、磁石46とを有する。載荷台40は、水平方向移動部10の移動によって第1方向xに移動可能で、鉛直方向移動部20の移動によって第2方向yに移動可能であり、載荷台本体部40aに二次元方向に移動させたい部材を取り付けることにより、かかる部材を二次元方向に移動可能な状態にすることができる。二次元方向に移動させたい部材とは、例えば、撮像装置の像ブレ補正に使用される撮像素子または像ブレ補正レンズ等の光学要素である。
The loading table 40 includes a loading table
固定台50は、固定台本体部50a、水平方向移動部10を第1方向xに摺動自在に支持する第1係合部材51、鉛直方向移動部20を第2方向yに摺動自在に支持する第2係合部材52、及び圧電体振動子30を固定する固定部材53を有する。固定台本体部50aは磁性体である。
The fixed
載荷台本体部40aと固定台本体部50aとの間にはボール45が配置される。ボール45は、載荷台本体部40aと固定台本体部50aとの第3方向zの距離を一定に保つ回転自在の球状物で、第1実施形態では4つ配置される。ボール45は、載荷台本体部40aの第1方向x、第2方向yへの移動に伴って、固定台50に対し移動するため、載荷台本体部40a及び固定台50の対向面(ボール45と接触する部分)は平面になっている。
A
載荷台本体部40aに固着された磁石46の一端は固定台本体部50aと近接対向し、載荷台本体部40aを固定台本体部50aに吸引する。磁石46の吸引力の中心は4つ配置されたボール45に囲まれた四辺形の内側に存在する。
One end of the
回路部70は、駆動信号発生部71、検出信号処理部72、制御部73、第1〜第4駆動部74a〜74d、第1〜第4検出部75a〜75d、及び第1〜第4スイッチ76a〜76dを有する(図10参照)。
The
駆動信号発生部71は、駆動周波数fDの正弦波を出力する。
Drive
第1駆動部74aは、駆動信号発生部71から出力された正弦波を増幅し、第1電極31a、及び第5電極32aに第1交流電圧VE1を印加する駆動回路である。第2駆動部74bは、駆動信号発生部71から出力された正弦波を増幅し、第2電極31b、及び第6電極32bに第2交流電圧VE2を印加する駆動回路である。第3駆動部74cは、駆動信号発生部71から出力された正弦波を増幅し、第3電極31c、及び第7電極32cに第3交流電圧VE3を印加する駆動回路である。第4駆動部74dは、駆動信号発生部71から出力された正弦波を増幅し、第4電極31d、及び第8電極32dに第4交流電圧VE4を印加する駆動回路である。
The
第1検出部75aは、圧電体振動子30の振動に基づく第1電極31a、及び第5電極32aの歪み量を電圧値として検出する。第2検出部75bは、圧電体振動子30の振動に基づく第2電極31b、及び第6電極32bの歪み量を電圧値として検出する。第3検出部75cは、圧電体振動子30の振動に基づく第3電極31c、及び第7電極32cの歪み量を電圧値として検出する。第4検出部75dは、圧電体振動子30の振動に基づく第4電極31d、及び第8電極32dの歪み量を電圧値として検出する。
The
検出信号処理部72は、第1〜第4検出部75a〜75dで検出された歪み量に基づいて所定演算処理を行って、歪み量を算出する。
The detection
制御部73は、駆動する方向に基づいて、第1〜第4スイッチ76a〜76dのスイッチング制御を行い、対称軸(圧電体振動子30のxy平面上の中心)を中心にxy平面上で対向する2つの電極の一方に電圧印加を行い、他方の出力電圧を検出する。第1〜第4スイッチ76a〜76dは、スイッチング回路である。
The
具体的には、制御部73は、水平方向移動枠19を第1方向xで且つ一方の方向に移動させる場合には、第3検出部75cを第3電極31c及び第7電極32cに接続し、第1駆動部74aを第1電極31a及び第5電極32aに接続するスイッチング制御を行う。制御部73は、水平方向移動枠19を第1方向xで且つ他方の方向に移動させる場合には、第3駆動部74cを第3電極31c及び第7電極32cに接続し、第1検出部75aを第1電極31a及び第5電極32aに接続するスイッチング制御を行う。制御部73は、鉛直方向移動枠29を第2方向yで且つ一方の方向に移動させる場合には、第4検出部75dを第4電極31d及び第8電極32dに接続し、第2駆動部74bを第2電極31b及び第6電極32bに接続するスイッチング制御を行う。制御部73は、鉛直方向移動枠29を第2方向yで且つ他方の方向に移動させる場合には、第4駆動部74dを第4電極31d及び第8電極32dに接続し、第2検出部75bを第2電極31b及び第6電極32bに接続するスイッチング制御を行う。
Specifically, when moving the
制御部73は、検出信号処理部72で求められた各電極の電圧値を予め設定した目標電圧値と比較し、比較結果に基づいて、所定の電極に印加する電圧を調整する。具体的には、制御部73は、第1検出部75aで検出された歪み量に対応する電圧値を、予め設定した目標電圧値と比較し、第3電極31c、及び第7電極32cに印加する第3交流電圧VE3の印加時間幅を調整する。また、制御部73は、第2検出部75bで検出された歪み量に対応する電圧値を、予め設定した目標電圧値と比較し、第4電極31d、及び第8電極32dに印加する第4交流電圧VE4の印加時間幅を調整する。また、制御部73は、第3検出部75cで検出された歪み量に対応する電圧値を、予め設定した目標電圧値と比較し、第1電極31a、及び第5電極32aに印加する第1交流電圧VE1の印加時間幅を調整する。また、制御部73は、第4検出部75dで検出された歪み量に対応する電圧値を、予め設定した目標電圧値と比較し、第2電極31b、及び第6電極32bに印加する第2交流電圧VE2の印加時間幅を調整する。
The
第1検出部75aで検出された電圧値は、第3電極31c及び第7電極32cに印加された第3交流電圧VE3による半径方向の振動(縦振動)と第1方向xの振動(横振動)と、第2電極31b及び第6電極32bに印加された第2交流電圧VE2による半径方向の振動(縦振動)、または第4電極31d及び第8電極32dに印加された第4交流電圧VE4による半径方向の振動(縦振動)の影響を受ける。第1検出部75aで検出された電圧値は、−Kx×VE3+Kr×VE3+Kr×VE2(又はVE4)で表される。Kx、Krは、実験により求められる係数で、この関係式を考慮して、制御部73で、第1検出部75aで検出された電圧値と比較する目標電圧値が設定される。なお、第2電極31b及び第6電極32bに印加された第2交流電圧VE2による第2方向yの振動(横振動)、または第4電極31d及び第8電極32dに印加された第4交流電圧VE4による第2方向yの振動(横振動)の影響は殆ど受けない。
Voltage value detected by the
第3検出部75cで検出された電圧値は、第1電極31a及び第5電極32aに印加された第1交流電圧VE1による半径方向の振動(縦振動)と第1方向xの振動(横振動)と、第2電極31b及び第6電極32bに印加された第2交流電圧VE2による半径方向の振動(縦振動)、または第4電極31d及び第8電極32dに印加された第4交流電圧VE4による半径方向の振動(縦振動)の影響を受ける。第3検出部75cで検出された電圧値は、−Kx×VE1+Kr×VE1+Kr×VE2(又はVE4)で表される。Kx、Krは、実験により求められる係数で、この関係式を考慮して、制御部73で、第3検出部75cで検出された電圧値と比較する目標電圧値が設定される。なお、第2電極31b及び第6電極32bに印加された第2交流電圧VE2による第2方向yの振動(横振動)、または第4電極31d及び第8電極32dに印加された第4交流電圧VE4による第2方向yの振動(横振動)の影響は殆ど受けない。
The voltage value detected by the
第2検出部75bで検出された電圧値は、第4電極31d及び第8電極32dに印加された第4交流電圧VE4による半径方向の振動(縦振動)と第2方向yの振動(横振動)と、第1電極31a及び第5電極32aに印加された第1交流電圧VE1による半径方向の振動(縦振動)、または第3電極31c及び第7電極32cに印加された第3交流電圧VE3による半径方向の振動(縦振動)の影響を受ける。第2検出部75bで検出された電圧値は、−Ky×VE4+Kr×VE4+Kr×VE1(又はVE3)で表される。Ky、Krは、実験により求められる係数で、この関係式を考慮して、制御部73で、第2検出部75bで検出された電圧値と比較する目標電圧値が設定される。なお、第1電極31a及び第5電極32aに印加された第1交流電圧VE1による第1方向xの振動(横振動)、または第3電極31c及び第7電極32cに印加された第3交流電圧VE3による第1方向xの振動(横振動)の影響は殆ど受けない。
Voltage value detected by the
第4検出部75dで検出された電圧値は、第2電極31b及び第6電極32bに印加された第2交流電圧VE2による半径方向の振動(縦振動)と第2方向yの振動(横振動)と、第1電極31a及び第5電極32aに印加された第1交流電圧VE1による半径方向の振動(縦振動)、または第3電極31c及び第7電極32cに印加された第3交流電圧VE3による半径方向の振動(縦振動)の影響を受ける。第4検出部75dで検出された電圧値は、−Ky×VE2+Kr×VE2+Kr×VE1(又はVE3)で表される。Ky、Krは、実験により求められる係数で、この関係式を考慮して、制御部73で、第4検出部75dで検出された電圧値と比較する目標電圧値が設定される。なお、第1電極31a及び第5電極32aに印加された第1交流電圧VE1による第1方向xの振動(横振動)、または第3電極31c及び第7電極32cに印加された第3交流電圧VE3による第1方向xの振動(横振動)の影響は殆ど受けない。
Voltage value detected by the
温度変化や経年変化に伴って、縦振動の共振周波数fR、及び横振動の共振周波数fXYが変動する場合には、駆動周波数fDを調整する。具体的には、第1電極31a及び第5電極32aと、第2電極31b及び第6電極32bとに同じ第1交流電圧VE1を印加し、第3電極31c及び第7電極32cの歪み量に基づく電圧値と、第4電極31d及び第8電極32dの歪み量に基づく電圧値と、予め予測した電圧値との位相差を比較する。位相差の正負や大きさにより、縦振動の共振周波数fRまたは横振動の共振周波数fXYの変動具合を判断する。振動の共振周波数fRまたは横振動の共振周波数fXYの変動具合に応じて、駆動周波数fDを調整することにより、有効な駆動力を維持することが可能になる。
When the resonance frequency f R of the longitudinal vibration and the resonance frequency f XY of the lateral vibration change with temperature change or aging change, the drive frequency f D is adjusted. Specifically, a
本実施形態では、4つの電極の総てに同時に電圧を印加して所定方向の移動制御を行う形態に比べて、回路構成を簡素化することが可能になる。 In the present embodiment, it is possible to simplify the circuit configuration as compared with a mode in which a voltage is simultaneously applied to all four electrodes to perform movement control in a predetermined direction.
また、電極に交流電圧を印加するための駆動周波数は一種類(周波数fD)だけでよいので、回路構成を複雑にしない。 Further, since only one type of driving frequency (frequency f D ) is required to apply an AC voltage to the electrodes, the circuit configuration is not complicated.
また、2方向の移動制御が、1つの圧電体振動子で実現できる。従って、2つ以上の圧電体振動子を使って2方向の移動制御を行う場合に比べて、圧電体振動子の寸法を大きくできる。寸法を大きくできると、駆動周波数を100kHz程度に設定することができ、駆動周波数をそれよりも高い200〜300kHz程度に設定した場合に生じるスイッチングロスを考慮せずに駆動回路(回路部70)を設計できるメリットを有する。 Further, movement control in two directions can be realized with one piezoelectric vibrator. Therefore, the size of the piezoelectric vibrator can be increased as compared with the case where the movement control in two directions is performed using two or more piezoelectric vibrators. If the dimensions can be increased, the drive frequency can be set to about 100 kHz, and the drive circuit (circuit unit 70) can be formed without considering the switching loss that occurs when the drive frequency is set to about 200 to 300 kHz higher than that. It has merit that can be designed.
水平方向移動枠19内の第1、第2摩擦部材11、12によって圧電体振動子30の第1方向xの与圧(付勢)が行われ、鉛直方向移動枠29内の第3、第4摩擦部材21、22によって圧電体振動子30の第2方向yの与圧(付勢)が行われるので、水平方向移動枠19、及び鉛直方向移動枠29の外側から与圧を行う機構を用意する必要がないので、装置を小型化できる。また、装置全体の釣り合いをとりやすいメリットを有する。但し、水平方向移動部10、鉛直方向移動部20の形態はこれに限られない。
The first and
なお、本実施形態においては、装置の小型化、圧電体振動子の駆動効率の向上を優先的に考慮して、第1、第2圧電素子31、32、及びシム本体部34aの形状を中空円柱形状であるとしたが、mを4の倍数として正m角形や円柱形状など他の形状であっても二次元に移動させることは可能である。
In the present embodiment, the first and second
本実施形態における、二次元移動装置1は、圧電体振動子30を第1方向x、第2方向yで付勢するが、第3方向zでは付勢しない。従って、第3方向zに寸法を大きくさせる部材を必要としないので、移動平面に垂直な方向の厚さを増やさないで被駆動体を二次元方向に並進運動させることが可能になる。
The two-dimensional movement device 1 in the present embodiment biases the
1 二次元移動装置
10 水平方向移動部
11、12 第1、第2摩擦部材
15、16 第1、第2係合部
19 水平方向移動枠
19a 水平方向移動枠梁部
19b 水平方向移動枠支持部
19c 水平方向移動枠用引っ張りコイルバネ
20 鉛直方向移動部
21、22 第3、第4摩擦部材
25、26 第3、第4係合部
29 鉛直方向移動枠
29a 鉛直方向移動枠梁部
29b 鉛直方向移動枠支持部
29c 鉛直方向移動枠用引っ張りコイルバネ
30 圧電体振動子
31、32 第1、第2圧電素子
31a、31b、31c、31d 第1、第2、第3、第4電極
32a、32b、32c、32d 第5、第6、第7、第8電極
34 シム
34a シム本体部
35a、35b、35c、35d 第1、第2、第3、第4支持部
40 載荷台
40a 載荷台本体部
41、42 第1、第2突起部
45 ボール
46 磁石
50 固定台
50a 固定台本体部
51、52 第1、第2係合部材
53 固定部材
70 回路部
71 駆動信号発生部
72 検出信号処理部
73 制御部73
74a〜74d 第1〜第4駆動部
75a〜75d 第1〜第4検出部
76a〜76d 第1〜第4スイッチ
VE1、VE2、VE3、VE4 第1、第2、第3、第4交流電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Two-dimensional moving
74a~74d first to
Claims (10)
前記外壁部と垂直な第1方向と前記外壁部及び前記第1方向に垂直な第2方向との両方に垂直な第3方向で前記シムに固着される圧電素子とを備え、
前記圧電素子上には、前記第3方向に垂直な平面上の円周方向に順に並べて配置された第1〜第4電極が取り付けられ、
前記第1電極に第1交流電圧が印加され、
前記第2電極に第2交流電圧が印加され、
前記第3電極に第3交流電圧が印加され、
前記第4電極に第4交流電圧が印加され、
前記外壁部を前記第2方向に付勢する第1付勢部材を前記第1方向の一方に移動させる場合には、前記第1、第3交流電圧のいずれか一方の電圧印加が行われ、
前記外壁部を前記第1方向に付勢する第2付勢部材を前記第2方向の一方に移動させる場合には、前記第2、第4交流電圧のいずれか一方の電圧印加が行われ、
前記第1付勢部材を前記第1方向の他方に移動させる場合には、前記第1、第3交流電圧のいずれか他方の電圧印加が行われ、
前記第2付勢部材を前記第2方向の他方に移動させる場合には、前記第2、第4交流電圧のいずれか他方の電圧印加が行われることを特徴とする圧電体振動子。 A shim having an outer wall;
A piezoelectric element fixed to the shim in a third direction perpendicular to both the first direction perpendicular to the outer wall and the second direction perpendicular to the outer wall and the first direction;
On the piezoelectric element, first to fourth electrodes arranged in order in a circumferential direction on a plane perpendicular to the third direction are attached,
A first alternating voltage is applied to the first electrode;
A second alternating voltage is applied to the second electrode;
A third AC voltage is applied to the third electrode;
A fourth AC voltage is applied to the fourth electrode;
When the first urging member that urges the outer wall portion in the second direction is moved in one of the first directions, one of the first and third AC voltages is applied,
When the second urging member that urges the outer wall portion in the first direction is moved in one of the second directions, one of the second and fourth AC voltages is applied,
When moving the first urging member in the other direction of the first direction, one of the first and third AC voltages is applied,
When the second urging member is moved in the other direction of the second direction, the voltage of the other one of the second and fourth AC voltages is applied.
前記第2交流電圧は、前記第4電極の歪み量に基づいて調整され、
前記第3交流電圧は、前記第1電極の歪み量に基づいて調整され、
前記第4交流電圧は、前記第2電極の歪み量に基づいて調整されることを特徴とする請求項1に記載の圧電体振動子。 The first AC voltage is adjusted based on a distortion amount of the third electrode,
The second AC voltage is adjusted based on the strain amount of the fourth electrode,
The third AC voltage is adjusted based on a distortion amount of the first electrode,
2. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the fourth AC voltage is adjusted based on a distortion amount of the second electrode.
前記第2交流電圧の印加により、前記縦振動と、前記圧電体振動子の前記第2方向の横振動とが励起され、
前記第3交流電圧の印加により、前記縦振動と、前記第1方向の横振動とが励起され、
前記第4交流電圧の印加により、前記縦振動と、前記第2方向の横振動とが励起されることを特徴とする請求項1に記載の圧電体振動子。 By applying the first AC voltage, the longitudinal vibration in the radial direction of the piezoelectric vibrator and the lateral vibration in the first direction of the piezoelectric vibrator are excited,
By applying the second AC voltage, the longitudinal vibration and the lateral vibration in the second direction of the piezoelectric vibrator are excited,
By applying the third AC voltage, the longitudinal vibration and the lateral vibration in the first direction are excited,
2. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the longitudinal vibration and the lateral vibration in the second direction are excited by the application of the fourth AC voltage.
前記外壁部に接し、前記外壁部を前記第1方向で付勢する鉛直方向移動部と、
前記外壁部に接し、前記外壁部を前記第2方向で付勢する水平方向移動部と、
前記第1電極に第1交流電圧を印加し、前記第2電極に第2交流電圧を印加し、前記第3電極に第3交流電圧を印加し、前記第4電極に第4交流電圧を印加する回路部とを備え、
前記圧電体振動子は、前記第1、第3交流電圧のいずれか一方の電圧印加に基づいて、前記水平方向移動部を前記第1方向の一方に移動させ、前記第2、第4交流電圧のいずれか一方の電圧印加に基づいて、前記鉛直方向移動部を前記第2方向の一方に移動させ、前記第1、第3交流電圧のいずれか他方の電圧印加に基づいて、前記水平方向移動部を前記第1方向の他方に移動させ、前記第2、第4交流電圧のいずれか他方の電圧印加に基づいて、前記鉛直方向移動部を前記第2方向の他方に移動させることを特徴とする二次元移動装置。 A shim having an outer wall, and is fixed to the shim in a third direction perpendicular to both the first direction perpendicular to the outer wall and the second direction perpendicular to the outer wall and the first direction; A fixed portion having a piezoelectric vibrator having a piezoelectric element to which first to fourth electrodes arranged in order in a circumferential direction on a plane perpendicular to the direction are attached;
A vertical direction moving part that contacts the outer wall part and biases the outer wall part in the first direction;
A horizontal moving part that contacts the outer wall part and biases the outer wall part in the second direction;
A first AC voltage is applied to the first electrode, a second AC voltage is applied to the second electrode, a third AC voltage is applied to the third electrode, and a fourth AC voltage is applied to the fourth electrode And a circuit part that
The piezoelectric vibrator moves the horizontal movement portion in one of the first directions based on the voltage application of one of the first and third AC voltages, and the second and fourth AC voltages. The vertical movement unit is moved to one of the second directions based on the voltage application of either one of the first and third AC voltages, and the horizontal movement is performed based on the voltage application of the other of the first and third AC voltages. And moving the vertical direction moving part to the other of the second direction based on the voltage application of either the second or fourth AC voltage. Two-dimensional moving device.
前記圧電体振動子を有し、前記鉛直方向移動部を前記第2方向に摺動自在に支持し、前記水平方向移動部を前記第1方向に摺動自在に支持する固定部とを備えることを特徴とする請求項6に記載の二次元移動装置。 The vertical movement unit moves in the second direction in conjunction with the movement in the second direction, supports the vertical movement unit in a slidable manner in the first direction, and the first of the horizontal movement unit. A loading platform that moves in the first direction in conjunction with the movement in the direction and slidably supports the horizontal movement portion in the second direction;
A fixing unit that includes the piezoelectric vibrator, supports the vertical movement unit in a slidable manner in the second direction, and supports the horizontal movement unit in a slidable manner in the first direction; The two-dimensional movement apparatus according to claim 6.
前記制御部は、前記第1交流電圧を前記第3検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、前記第2交流電圧を前記第4検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、前記第3交流電圧を前記第1検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、前記第4交流電圧を前記第2検出部で検出された歪み量に基づいて調整することを特徴とする請求項6に記載の二次元移動装置。 The circuit unit includes a first detection unit that detects a distortion amount of the first electrode when the third AC voltage is applied to the third electrode, and the fourth AC voltage is applied to the fourth electrode. A second detector for detecting the amount of distortion of the second electrode, and a third detector for detecting the amount of distortion of the third electrode when the first AC voltage is applied to the first electrode; A fourth detector that detects the amount of distortion of the fourth electrode when the second AC voltage is applied to the second electrode; and a controller.
The control unit adjusts the first AC voltage based on a distortion amount detected by the third detection unit, and adjusts the second AC voltage based on a distortion amount detected by the fourth detection unit. The third AC voltage is adjusted based on the amount of distortion detected by the first detector, and the fourth AC voltage is adjusted based on the amount of distortion detected by the second detector. The two-dimensional movement apparatus according to claim 6.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05122949A (en) * | 1991-10-31 | 1993-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Linear actuator |
JPH07111789A (en) * | 1993-10-08 | 1995-04-25 | Tamura Electric Works Ltd | Transporter |
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-
2006
- 2006-08-18 JP JP2006223049A patent/JP2008048551A/en active Pending
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