JP2019187093A - Oscillator and manufacturing method thereof - Google Patents
Oscillator and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019187093A JP2019187093A JP2018075535A JP2018075535A JP2019187093A JP 2019187093 A JP2019187093 A JP 2019187093A JP 2018075535 A JP2018075535 A JP 2018075535A JP 2018075535 A JP2018075535 A JP 2018075535A JP 2019187093 A JP2019187093 A JP 2019187093A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- vibrator
- mode
- vibration mode
- side wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lens Barrels (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電気−機械エネルギ変換素子と、一方の面に前記電気−機械エネルギ変換素子が接合され、他方の面に突起部が設けられた板状の弾性体と、を有する振動子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a vibrator having an electro-mechanical energy conversion element, and a plate-like elastic body in which the electro-mechanical energy conversion element is bonded to one surface and a protrusion is provided on the other surface, and It relates to a manufacturing method.
振動型アクチュエータにおける振動子は、当該振動子に接触される接触体にばね性を持たせることで、滑らかな接触状態を実現することができる。これにより、振動型アクチュエータは、良好な駆動性能を得ることができる(下記特許文献1参照)。 The vibrator in the vibration type actuator can realize a smooth contact state by providing the contact body in contact with the vibrator to have a spring property. Thereby, the vibration type actuator can obtain good driving performance (see Patent Document 1 below).
図8は、弾性体213に設けられた突起部212にばね性を持たせた振動子210の概略構造を示す斜視図及び斜視断面図である。振動子210は、弾性体213と、弾性体213の一方の面(図8では下面)に接合された圧電素子214と、弾性体213の他方の面(図8では上面)における2カ所において弾性体213と一体的に形成された突起部212とで構成されている。2カ所の突起部212はそれぞれ、円筒状の側壁部217、図8では不図示の接触体との接触面218aを有する接触部(頭頂部)218、及び、側壁部217と接触部218とを連結する連結部219からなる。
8A and 8B are a perspective view and a perspective sectional view showing a schematic structure of the
連結部219と接触部218との間には、接触体が連結部219と接触しないように、接触部218と連結部219の間に段差(高低の差)が設けられている。また、連結部219は、接触部218よりも厚さが薄くされることによって、突き上げ方向(Z方向)の剛性を下げて、接触部218にばね性を持たせることができる。
A step (a difference in height) is provided between the
なお、弾性体213には、突起部212との接続部に、溝部216が形成されている。弾性体213をプレス加工して突起部212を一体成型する際に溝部216を形成することで、この部分において厚さが薄くされた分を側壁部217に流動させて、側壁部217の厚みを確保して、剛性を確保することができる。
In the
(図8では不図示の)接触体を送り方向(X方向)に駆動する速度は、楕円運動のX方向成分すなわちモードBの振動におけるX方向の振動振幅に依存し、楕円運動のZ方向成分すなわちモードAの振動におけるZ方向の振動振幅にはあまり依存しない。振動型アクチュエータの駆動は、駆動周波数を高周波数側から低周波数側へ掃引することで速度を目標速度まで持っていく。 The speed at which the contact body (not shown in FIG. 8) is driven in the feed direction (X direction) depends on the X direction component of the elliptic motion, that is, the vibration amplitude in the X direction in the vibration of mode B, and the Z direction component of the elliptic motion. That is, it does not depend much on the vibration amplitude in the Z direction in the vibration of mode A. The drive of the vibration type actuator brings the speed to the target speed by sweeping the drive frequency from the high frequency side to the low frequency side.
このとき、モードAの共振周波数がモードBの共振周波数より大きいならば、モードBの周波数がモードBの共振周波数に達するより先に、モードAの共振周波数がモードAの共振周波数を超えて、モードAの振動における振動数が急激に減少する。その結果、速度により関係するモードBの振動における振幅が十分大きくなる前に、振動型アクチュエータが駆動不能状態になる。よって、突起部212と(図8では不図示の)接触体が加圧接触している状態では、モードBの共振周波数≧モードAの共振周波数でなければいけない。
At this time, if the resonance frequency of mode A is higher than the resonance frequency of mode B, the resonance frequency of mode A exceeds the resonance frequency of mode A before the frequency of mode B reaches the resonance frequency of mode B. The frequency in mode A vibration decreases rapidly. As a result, the vibration type actuator becomes inoperable before the amplitude in the vibration of the mode B related by the speed becomes sufficiently large. Therefore, in a state where the
一方、モードAの振動における腹近傍、かつ、モードBの振動における節近傍に突起部212が配置されているため、加圧すると、モードAの共振周波数の増加量の方が、モードBの共振周波数の増加量よりも大きくなる。その結果、モードBの共振周波数−モードAの共振周波数(モードBの共振周波数からモードAの共振周波数を引いた値)により定義される、共振周波数差Δfが小さくなる。
On the other hand, since the
振動子の設計は振動子単体で行われる。具体的には、無加圧状態のΔfに許容される数値範囲(許容範囲)内に収まるように、弾性体213のX方向およびY方向の長さを決定する。許容範囲は、加圧状態のΔfと無加圧状態のΔfの関係から導き出される。
The design of the vibrator is performed by a single vibrator. Specifically, the lengths of the
しかしながら、図8に示すような振動子210を大量に生産すると、各寸法のばらつきによりΔfがばらつき、その結果、許容範囲から外れる振動子210が発生し、歩留りの低下を招く可能性がある。
However, if a large number of
本発明は、共振周波数差Δfのばらつきが低減された振動子等を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a vibrator or the like in which variations in the resonance frequency difference Δf are reduced.
本発明に係る振動子は、電気−機械エネルギ変換素子と、一方の面に前記電気−機械エネルギ変換素子が接合され、他方の面に、頭頂部と側壁部を有する突起部が設けられた板状の弾性体と、を有する振動子であって、前記側壁部は、前記側壁部の他の部分よりも厚さが薄い薄肉部を有する、ことを特徴とする。 The vibrator according to the present invention includes an electro-mechanical energy conversion element, a plate in which the electro-mechanical energy conversion element is bonded to one surface, and a protrusion having a top portion and a side wall portion is provided on the other surface. The side wall portion has a thin portion that is thinner than other portions of the side wall portion.
また、本発明に係る振動子の製造方法は、電気−機械エネルギ変換素子と、一方の面に前記電気−機械エネルギ変換素子が接合され、他方の面に、頭頂部と側壁部を有する突起部が設けられた板状の弾性体と、を有する振動子の製造方法であって、振動モード毎の共振周波数を測定する測定工程と、前記測定工程において測定された前記振動モード毎の共振周波数に基づき、前記側壁部に薄肉部を形成するか否かを判定する判定工程と、前記判定工程の判定に基づき、前記側壁部に前記薄肉部を形成する形成工程と、を有する、ことを特徴とする。 In addition, the method for manufacturing a vibrator according to the present invention includes an electro-mechanical energy conversion element and a protrusion having the electro-mechanical energy conversion element bonded to one surface and a top portion and a side wall portion on the other surface. A plate-like elastic body provided with a measuring step for measuring a resonance frequency for each vibration mode, and a resonance frequency for each vibration mode measured in the measurement step. A determination step for determining whether to form a thin portion on the side wall portion, and a formation step for forming the thin portion on the side wall portion based on the determination in the determination step. To do.
本発明に係る振動子や振動子の製造方法によれば、共振周波数差Δfを調整するための調整部として薄肉部(側壁部、突起部)を利用することで、Q値の低下が低く抑えつつ、共振周波数差Δfのばらつきが低減された振動子等を提供することができる。なぜならば、突起部(側壁部)は、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体の接合面から離れているので、加工により、Δfを変化させる(調整する)ために薄肉部を設けても、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体の接合状態の悪化によるQ値の低下が低く抑えられるからである。 According to the vibrator and the method for manufacturing the vibrator according to the present invention, by using the thin-walled portion (side wall portion, protruding portion) as the adjustment portion for adjusting the resonance frequency difference Δf, the decrease in the Q value can be suppressed low. On the other hand, it is possible to provide a vibrator or the like in which variations in the resonance frequency difference Δf are reduced. This is because the protruding portion (side wall portion) is separated from the joint surface between the electromechanical energy conversion element and the elastic body, so that even if a thin wall portion is provided to change (adjust) Δf by processing, -It is because the fall of Q value by the deterioration of the joining state of a mechanical energy conversion element and an elastic body is suppressed low.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、振動型アクチュエータとは、駆動振動が励振される振動子と、振動子に加圧接触する接触体とを備え、駆動振動により振動子と接触体が相対的に移動可能な構成を有するものを指すこととする。つまり、振動子の駆動出力を、振動子と接触体との相対的な移動によって取り出すことができる構成となっているものを指すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the vibration type actuator includes a vibrator that excites driving vibration and a contact body that is in pressure contact with the vibrator, and the vibrator and the contact body can be relatively moved by the driving vibration. It shall refer to what has a simple structure. In other words, it means that the drive output of the vibrator can be taken out by relative movement between the vibrator and the contact body.
振動型アクチュエータ100の駆動原理について、詳細に説明する。
The driving principle of the
図7は、リニア駆動型の振動型アクチュエータ100の概略構造と駆動原理(振動モード)について説明する図である。図7(a)は、振動型アクチュエータ100の概略構造について説明する斜視図である。図7(b)は、振動型アクチュエータ100の構成部品である電気−機械エネルギ変換素子(圧電素子)114の概略構造について説明する上面図である。図7(c)は、振動型アクチュエータ100を構成する振動子115に励振される第1の振動モード(以下「モードA」と称呼する)について説明する斜視図である。図7(d)は、振動型アクチュエータ100を構成する振動子115に励振される第2の振動モード(以下「モードB」と称呼する)について説明する斜視図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the schematic structure and driving principle (vibration mode) of the linear drive
振動型アクチュエータ100は、接触体111及び振動子115を備える。振動子115は、概ね、略矩形で板状の弾性体113と、弾性体113の一方の面に接合された、略矩形で板状の電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子114と、弾性体113の他方の面に設けられた2つの突起部112から構成される。接触体111は、振動子115が加圧接触されるように構成される。なお、接触体は、振動子から加圧され、振動子と相対的に移動可能な部材であればよく、振動子と直接的に接するものに限られず、(他の部材を介し)振動子と間接的に接するものであってもよい。
The
振動型アクチュエータ100においては、圧電素子114に特定の周波数の電圧が印加されることで、振動子115に所望の振動モードの振動が複数励振される。これら複数の振動モードの振動が重ね合わせられることにより、接触体111が駆動されるための振動が形成される。例えば、振動子115に2つの振動モードの振動が励振されることで、接触体111が駆動される。
In the
圧電素子114には、図7(b)に示すように、例えば、長手方向で2等分された電極領域114A,114Bが形成されており、各電極領域における分極方向は同一方向(+)である。圧電素子114の電極領域114A、114Bのうち、電極領域114Aに交番電圧VAが印加され、電極領域114Bに交番電圧VBが印加される。
As shown in FIG. 7B, for example,
交番電圧VA,VBを、共にモードAの共振周波数付近の周波数であり、且つ、共に同位相の交番電圧とすると、圧電素子114の全体が、ある瞬間には、分極方向に伸び、また、別の瞬間には、分極方向に縮む。その結果、振動子115には、図7(c)に示される、モードAの振動(第1の振動)が発生する。
If the alternating voltages VA and VB are both in the vicinity of the resonance frequency of mode A and are both in-phase alternating voltage, the entire
また、交番電圧VA,VBを、共にモードBの共振周波数付近の周波数であり、且つ、互いに位相が180°ずれた交番電圧とすると、ある瞬間には、圧電素子114の一部(電極領域114Aが形成された部分)が分極方向に縮む。それと共に、他の一部(電極領域114Bが形成された部分)が分極方向に伸びる。また、別の瞬間には、圧電素子114の一部(電極領域114Aが形成された部分)が分極方向に伸びる。それと共に、他の一部(電極領域114Bが形成された部分)が分極方向に縮む。その結果、振動子115には、図7(d)に示される、モードBの振動(第2の振動)が発生する。
Further, if the alternating voltages VA and VB are alternating voltages that are in the vicinity of the resonance frequency of mode B and are 180 ° out of phase with each other, at a certain moment, a part of the piezoelectric element 114 (
振動型アクチュエータ100では、重ね合わされたモードAとモードBの振動により、振動子115が励振される。モードAとモードBはどちらも、板状の振動子115の面外方向の振動モード(面外振動モード)である。モードAは、振動子115の長辺と略平行に2つの節(振幅が最小となるところ)が現れる一次の面外振動モードである。モードBは、振動子115の短辺に略平行に3つの節が現れる二次の面外振動モードである。
In the
突起部112は、モードAの振動において腹(振幅が最大となるところ)となる位置の近傍、且つ、モードBの振動において振動の節となる位置の近傍に配置されている。そのため、突起部112の先端面は、モードBの振動の節を支点として振り子運動を行って、X方向に往復運動すると共に、モードAの振動によってZ方向に往復運動する。
The
ここで、Z方向は、振動子を、接触体に対して加圧する方向(モードAの振動において突起部が伸縮する方向)である。また、X方向は、振動子と接触体が相対的に移動する方向(モードAの振動における腹の方向)である。また、Y方向は、XZ面(X方向とZ方向を含む平面)に垂直な方向である。 Here, the Z direction is the direction in which the vibrator is pressed against the contact body (the direction in which the protrusions expand and contract in vibration of mode A). Further, the X direction is a direction in which the vibrator and the contact body move relative to each other (an antinode direction in mode A vibration). The Y direction is a direction perpendicular to the XZ plane (a plane including the X direction and the Z direction).
よって、モードA,B間における交番電圧VAの振動位相差が±π/2近傍となるように、モードA,Bが重ね合わされることで、突起部112の先端面にXZ面内の楕円運動を発生させることができる。また、突起部112と接触体111との間には、加圧接触による摩擦力が働くため、突起部112の楕円運動によって、接触体111をX方向に駆動する駆動力(推力)を発生させることができる。
Therefore, the modes A and B are overlapped so that the vibration phase difference of the alternating voltage VA between the modes A and B is in the vicinity of ± π / 2, so that the elliptical motion in the XZ plane is formed on the tip surface of the
<第1実施形態>
振動型アクチュエータの実施形態について、詳細に説明する。
<First Embodiment>
An embodiment of a vibration type actuator will be described in detail.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る図であり、リニア駆動型の振動型アクチュエータが有する振動子の構造を説明する図である。なお、以下の実施形態における振動子をそれぞれ有する振動型アクチュエータはいずれも、既述の駆動原理によって駆動される。よって、以下では、駆動原理についての説明は省略する。 FIG. 1 is a diagram according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a structure of a vibrator included in a linear drive type vibration actuator. It should be noted that any of the vibration type actuators each having a vibrator in the following embodiments is driven by the drive principle described above. Therefore, description of the driving principle is omitted below.
図1(a)、(b)はそれぞれ、振動子310の斜視図、振動子310の上面図である。図8で説明したように振動子310は、弾性体313と電気−機械エネルギ変換素子(圧電素子)314を有し、弾性体313の両端に支持部320、さらに固定部321が設けられている。
1A and 1B are a perspective view of the
この弾性体313には、中空の突起部312が複数(図1では2つ)設けられている。突起部312、弾性体313、圧電素子314を総称して、振動子本体部315という。突起部312の断面(図1(a)のA−A断面)は、図1(c)のように側壁部317、(図1では不図示の)接触体との接触面318aを有する頭頂部(接触部)318、側壁部317と接触部318を連結する連結部319からなる。
The
連結部319は、接触部318より厚さが薄くされており、それにより、Z方向の剛性が下がり所定のバネ性が持たされている。そのため、振動子310と(図1では不図示の)接触体は、なめらかに接触している。なお、図1(d)のように、接触部をさらに絞り加工して、連結部319と厚さが略同じにされた頭頂部(接触部)328を形成してもよい。
The connecting
支持部320は、弾性体313の両端から一体的に延設されるもので、溶接や接合等により固定部321が不図示の固定部材に接合される。2つの穴322a、322bは振動子を所定の位置に配置し固定するための位置決め穴である。支持部320は弾性体313の振動が固定部321に伝わらないように一部板厚を小さくして剛性を下げている。支持部320、固定部321を総称して、振動体付属部322という。
The
本実施例では、Δf(モードBの共振周波数からモードAの共振周波数を引いた値)が、許容範囲より小さい値から許容範囲内の値に調整された振動子を示す。その調整を行う方法として、側壁部317の一部に、(厚さが薄い部分である)薄肉部317aを形成する(側壁部を調整部として用いる)方法を採る。突起部(側壁部)は、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体の接合面から離れているので、加工により、Δfを変化させる(調整する)ために薄肉部を設けても、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体の接合状態の悪化によるQ値の低下が低く抑えられる。
In the present embodiment, a resonator in which Δf (a value obtained by subtracting the resonance frequency of mode A from the resonance frequency of mode B) is adjusted from a value smaller than the allowable range to a value within the allowable range is shown. As a method of performing the adjustment, a method of forming a
ここで、Δfを調整するための調整部としての薄肉部317aは、モードAの振動における腹と重なる。薄肉部317aは、レーザによる加工により(側壁部317の一部を除去することにより)形成している。このとき、所定以上の精度により加工できるならば、レーザによる加工以外の方法を用いてもよい。以下、第2実施形態以下においても同様である。
Here, the
図2(a)は、図7(c)で説明したモードAの振動における節を破線10aで、モードAの振動における腹を一点鎖線20aで示したものである。また、図2(b)は、図7(d)で説明したモードBの振動における節を破線10b、11b、モードBの振動における腹を一点鎖線20bで示したものである。
FIG. 2A shows a node in the mode A vibration described in FIG. 7C by a
薄肉部317aは、モードAの振動における腹20aと重なるので、側壁部317の根元(に形成された溝部316)におけるY方向の引張応力は大きい。よって、側壁部317の一部に(Dカットを施して)薄肉部317aを形成することにより、当該Y方向の引張応力に対して発生する抗力が弱められる。その結果、モードAの共振周波数が下がる。
Since the
また、薄肉部317aは、モードBにおける節10b、11bからずれている(節10b、11bとは重ならない)。また、薄肉部317aは、モードBの振動における、自由端に最も近い側の節11bとその自由端の間の領域内(領域B内)にある。そのため、側壁部317の根元(に形成された溝部316)におけるX方向の引張応力は小さい。よって、側壁部317の一部に薄肉部317aを形成しても、当該X方向の引張応力に対して発生する抗力が弱められる程度は小さい。その結果、モードBの共振周波数は、既述のモードAの共振周波数ほどには下がらない。
Further, the
このような作用により、Δfは大きくなり、許容範囲内の値に調整することができる。 By such an action, Δf becomes large and can be adjusted to a value within the allowable range.
なお、薄肉部の厚さと側壁部における薄肉部以外の部分の厚さの比D(薄肉部の厚さ/側壁部における薄肉部以外の部分の厚さ)は、0.2≦D≦0.8が好ましい。当該比Dが0.2未満だと、薄肉される厚さあたりのΔfの変化量が大きすぎるので、Δfを適切に調整することが難しくなる。また、この場合には、強度不足の問題が顕在化する。また、当該比Dが0.8より大きいと、薄肉される厚さ(加工量)あたりのΔfの変化量が小さすぎるので、この場合もまた、Δfを適切に調整することが難しくなる。 The ratio D (thickness of the thin portion / thickness of the portion other than the thin portion in the side wall) of the thickness of the thin portion and the thickness of the side wall portion other than the thin portion is 0.2 ≦ D ≦ 0. 8 is preferred. If the ratio D is less than 0.2, the amount of change in Δf per thickness to be thinned is too large, making it difficult to adjust Δf appropriately. In this case, the problem of insufficient strength becomes obvious. If the ratio D is greater than 0.8, the amount of change in Δf per thinned thickness (processing amount) is too small, and in this case, it is difficult to adjust Δf appropriately.
<第2実施形態>
図3は、本発明の第2実施形態に係る振動子410の上面図である。なお、振動子410の全体的な構造は、図1に示した振動子310の全体的な構造に準ずる。つまり、振動子410は、弾性体413と、弾性体413の一方の面(下面)に接合された、図3では不図示の圧電素子と、弾性体413の他方の面(上面)の2カ所に形成された、弾性体413と一体的に形成された突起部412を有する。
Second Embodiment
FIG. 3 is a top view of the
本実施例では、Δfが、許容範囲より大きい値から許容範囲内の値に調整された振動子を示す。その調整を行う方法として、側壁部417の一部に、(厚さが薄い部分である)薄肉部417aを形成する方法を採る。突起部(側壁部)は、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体の接合面から離れているので、加工により、Δfを変化させる(調整する)ために薄肉部を設けても、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体の接合状態の悪化によるQ値の低下が低く抑えられる。
In the present embodiment, a vibrator in which Δf is adjusted from a value larger than the allowable range to a value within the allowable range is shown. As a method of performing the adjustment, a method of forming a
ここで、Δfを調整するための調整部としての薄肉部417aは、モードAの振動における腹20aと重なる(20aについては、図2参照)。
Here, the
薄肉部417aは、モードAの振動における腹20aと重なるので、側壁部417の根元(に形成された溝部416)におけるY方向の引張応力は大きい。よって、側壁部417の一部に薄肉部417aを形成することにより、当該Y方向の引張応力に対して発生する抗力が弱められる。その結果、モードAの共振周波数が下がる。
Since the
また、薄肉部417aは、モードBの振動における腹20bに近い(節10b、11bからずれている。節10b、11bとは重ならない)(20b、10b、11bについては、図2参照)。また、薄肉部417aは、モードBの振動における、自由端に最も近い側の節11bとその自由端の間の領域内(領域B内)にはない(11b、領域Bについては、図2参照)。そのため、側壁部417の根元(に形成された溝部416)におけるX方向の引張応力は大きい。よって、側壁部417の一部に薄肉部417aを形成することにより、当該X方向の引張応力に対して発生する抗力が弱められる。その結果、モードBの共振周波数が下がる。
Moreover, the
ここで、本実施例では、モードAの振動によるY方向の引張応力よりもモードBの振動によるX方向の引張応力の方が大きい。そのため、モードAの共振周波数よりもモードBの共振周波数の方が、より大きく下がる。 Here, in this embodiment, the tensile stress in the X direction due to the vibration in mode B is larger than the tensile stress in the Y direction due to the vibration in mode A. For this reason, the resonance frequency of mode B is much lower than the resonance frequency of mode A.
このような作用により、Δfは小さくなり、許容範囲内の値に調整することができる。 By such an action, Δf becomes small and can be adjusted to a value within the allowable range.
<第3実施形態>
図4は、本発明の第3実施形態に係る振動子510の上面図である。なお、振動子510の全体的な構造は、図1に示した振動子310の全体的な構造に準ずる。つまり、振動子510は、弾性体513と、弾性体513の一方の面(下面)に接合された、図4では不図示の圧電素子と、弾性体513の他方の面(上面)の2カ所に形成された、弾性体513と一体的に形成された突起部512を有する。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a top view of a
本実施例は、Δfが、許容範囲より小さい値から許容範囲内の値に調整された振動子を示す。その調整を行う方法として、側壁部517の一部に、(厚さが薄い部分である)薄肉部517aを形成する方法を採る。突起部(側壁部)は、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体の接合面から離れているので、加工により、Δfを変化させる(調整する)ために薄肉部を設けても、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体の接合状態の悪化によるQ値の低下が低く抑えられる。
This embodiment shows a vibrator in which Δf is adjusted from a value smaller than the allowable range to a value within the allowable range. As a method of performing the adjustment, a method of forming a
ここで、Δfを調整するための調整部としての薄肉部517aは、モードBの振動における節11bと重なる(11bについては、図2参照)。
Here, the
薄肉部517aは、モードBの振動における節11bと重なるので、側壁部517の根元(に形成された溝部516)におけるX方向の引張応力は小さい。よって、側壁部517の一部に薄肉部517aを形成することにより、当該X方向の引張応力に対して発生する抗力が弱められる程度は小さい。その結果、モードBの共振周波数は、後述するモードAの共振周波数ほどには下がらない。
Since the
また、薄肉部517aは、モードAの振動における節10aからずれている(節10aとは重ならない)。また、薄肉部517aは、モードAの振動における(、自由端に最も近い側の)節10aとその自由端の間の領域内(領域A内)にはない(10a、領域Aについては、図2参照)。そのため、側壁部517の根元(に形成された溝516)におけるY方向の引張応力は大きい。よって、側壁部517の一部に薄肉部517aを形成することにより、当該Y方向の引張応力に対して発生する抗力が弱められる。その結果、モードAの共振周波数が下がる。なお、本実施例では、モードAの振動における節が、節10aのみなので、モードAの振動における全ての節が自由端に最も近い側の節になる。
Further, the
このような作用により、Δfは大きくなり、許容範囲内の値に調整することができる。 By such an action, Δf becomes large and can be adjusted to a value within the allowable range.
<第4実施形態>
図5は、本発明の第4実施形態に係る振動子の製造方法に係るフローチャートである。図5に示すように、まずは測定工程61において、振動モード毎の共振周波数をインピーダンス・アナライザなどによって測定する。次に、判定工程62において、測定工程61おける測定結果(振動モード毎の共振周波数)に基づいて、共振周波数調整の要否判定(側壁部に薄肉部を形成するか否かの判定)を行う。ここでは、当該要否判定を、共振周波数差Δfが許容範囲内か否かに基づいて行っている。
<Fourth embodiment>
FIG. 5 is a flowchart according to the method for manufacturing a vibrator according to the fourth embodiment of the invention. As shown in FIG. 5, first, in the
次に、判定工程62において、共振周波数調整が要(共振周波数差Δfが許容範囲内ではない)と判定された場合には、調整工程63へ進み、薄肉部を形成する際に、側壁部上のどの位置(加工位置)にどれくらいの量(加工量)の加工を施すかを決定する。調整工程の詳細については後述する。
Next, in the
次に、再度、測定工程61において共振周波数の測定を行い、再度、判定工程62において要否判定を行う。もし、判定工程62において、再び共振周波数調整が要と判定された場合には、再度、調整工程63を行う。
Next, the resonance frequency is measured again in the
ここで、調整工程について詳述する。調整工程63では、2つの共振周波数の差Δfの、許容範囲からの逸脱量から、側壁部上のどの位置(加工位置)にどれくらいの量(加工量)の加工を施すかを決定する。加工位置や加工量は、振動モードの振動における節や腹の位置と突起部の位置との関係に依存しており、本発明の第1実施形態乃至第3実施形態で示した場所に限定されるわけではない。加工位置や加工量は、予め作成しておいた対応表に基づいて決定(導出)してもよいし、それ以外の方法(たとえば、計算式など)により決定(算出)してもよい。対応表とは、シミュレーションや、実際に作成した試料に対する加工・測定結果などによって得られた、Δfと、加工位置及び加工量との対応関係を明らかにしたものである。
Here, the adjustment process will be described in detail. In the
判定工程62において、共振周波数調整が否(共振周波数差Δfが許容範囲内である)と判定された場合には、一連の工程を終了する。
In the
<その他の実施形態>
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。例えば、本発明に係る振動子は、図7(a)に示したリニア型の振動型アクチュエータに限って適用されるものではなく、回転型の振動型アクチュエータや、多自由度を有する振動型アクチュエータにも適用が可能である。
<Other embodiments>
Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included. For example, the vibrator according to the present invention is not limited to the linear vibration actuator shown in FIG. 7A, but is a rotary vibration actuator or a vibration actuator having multiple degrees of freedom. It can also be applied to.
また、振動子が有する突起部312等の形状も、円筒状に限定されるものではなく、突起部が中空であればよい。さらに、既述の各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
Further, the shape of the
また、本発明の振動型アクチュエータを撮像装置(光学機器)のレンズ駆動用途や、複写機の感光ドラムの回転駆動用途や、ステージの駆動用途等の様々な用途に用いることができる。ここでは、一例として、振動子310等を円環状に配置しリング状の接触体を回転駆動する振動型アクチュエータをレンズ鏡筒に配置し、光学部材としての(1枚以上のレンズを含む)レンズ群の駆動に用いた撮像装置(光学機器)について説明する。なお、駆動される光学部材は、レンズ群の他に、撮像素子であってもよい。 Further, the vibration type actuator of the present invention can be used in various applications such as a lens driving application of an image pickup apparatus (optical device), a rotational driving application of a photosensitive drum of a copying machine, and a driving application of a stage. Here, as an example, a vibrator (310) or the like is arranged in an annular shape, and a vibration type actuator that rotationally drives a ring-shaped contact body is arranged in a lens barrel, and a lens (including one or more lenses) is used as an optical member. An imaging device (optical apparatus) used for driving the group will be described. Note that the optical member to be driven may be an imaging element in addition to the lens group.
図6(a)は、撮像装置(カメラ)700の概略構成を示す上面図である。撮像装置700は、撮像素子710及び電源ボタン720を搭載したカメラ本体部730を備える。また、撮像装置700は、第1レンズ群(不図示)、第2レンズ群820、第3レンズ群(不図示)、第4レンズ群840、振動型アクチュエータ620,640を備えるレンズ鏡筒740を備える。レンズ鏡筒740は、交換レンズとしてカメラ本体部730に対して着脱自在である。
FIG. 6A is a top view illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus (camera) 700. The
撮像装置700では、振動型アクチュエータ(振動型駆動装置)620によって第2レンズ群820の、振動型アクチュエータ640によって第4レンズ群840の駆動がそれぞれ行われる。振動型アクチュエータ620,640には、図1乃至図5を参照して説明した振動子が用いられる。例えば、振動型アクチュエータ620を構成する接触体の回転をギア等により光軸方向の直進運動に変換し、第2レンズ群820の光軸方向における位置を調整する。振動型アクチュエータ640についても同様の構成とすることができる。
In the
図6(b)は、撮像装置700の概略構成を示すブロック図である。第1レンズ群810、第2レンズ群820、第3レンズ群830、第4レンズ群840及び光量調節ユニット(絞り)850が、レンズ鏡筒740内部の光軸上の所定位置に配置される。第1レンズ群810〜第4レンズ群840と光量調節ユニット850とを通過した光は、撮像素子710に結像する。撮像素子710は、光学像を電気信号に変換して出力し、その出力は、カメラ処理回路750へ送られる。
FIG. 6B is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
カメラ処理回路750は、撮像素子710からの出力信号に対して増幅やガンマ補正等を施す。カメラ処理回路750は、AEゲート755を介してCPU790に接続されると共に、AFゲート760とAF信号処理回路765とを介してCPU790に接続されている。カメラ処理回路750において所定の処理が施された映像信号は、AEゲート755と、AFゲート760及びAF信号処理回路765を通じてCPU790へ送られる。なお、AF信号処理回路765は、映像信号の高周波成分を抽出して、オートフォーカス(AF)のための評価値信号を生成し、生成した評価値をCPU790へ供給する。
The
CPU790は、撮像装置700の全体的な動作を制御する制御回路であり、取得した映像信号から、露出決定やピント合わせのための制御信号を生成する。CPU790は、決定した露出と適切なフォーカス状態が得られるように、振動型アクチュエータ620,640及びメータ630の駆動を制御することによって、第2レンズ群820、第4レンズ群840及び光量調節ユニット850の光軸方向位置を調整する。CPU790による制御下において、振動型アクチュエータ620は第2レンズ群820を光軸方向に移動させ、振動型アクチュエータ640は第4レンズ群840を光軸方向に移動させ、光量調節ユニット850はメータ630により駆動制御される。
The
振動型アクチュエータ620により駆動される第2レンズ群820の光軸方向位置は第1リニアエンコーダ770により検出され、検出結果がCPU790に通知されることで、振動型アクチュエータ620の駆動にフィードバックされる。同様に、振動型アクチュエータ640により駆動される第4レンズ群840の光軸方向位置は第2リニアエンコーダ775により検出され、検出結果がCPU790に通知されることで、振動型アクチュエータ640の駆動にフィードバックされる。光量調節ユニット850の光軸方向位置は、絞りエンコーダ780により検出され、検出結果がCPU790へ通知されることで、メータ630の駆動にフィードバックされる。
The position in the optical axis direction of the
なお、振動型アクチュエータ620,640は、撮像装置において、レンズ群を光軸方向で駆動する(移動可能にする)用途に限定されない。像ぶれを補正するために像ぶれ補正レンズ或いは撮像素子を光軸と直交する方向で駆動する用途等にも用いることができる。
Note that the
210,310,410,510 振動子
214,314 電気−機械エネルギ変換素子(圧電素子)
213,313,413,513 弾性体
212,312,412,512 突起部
217,317,417,517 側壁部
317a,417a,517a 薄肉部
210, 310, 410, 510
213, 313, 413, 513
Claims (13)
前記側壁部は、前記側壁部の他の部分よりも厚さが薄い薄肉部を有する、ことを特徴とする振動子。 An electro-mechanical energy conversion element; and a plate-like elastic body in which the electro-mechanical energy conversion element is bonded to one surface and a protrusion having a top and a side wall is provided on the other surface. A vibrator,
The vibrator according to claim 1, wherein the side wall portion has a thin wall portion that is thinner than other portions of the side wall portion.
前記薄肉部は、前記第1の振動モードとは異なる第2の振動モードの振動における節とは重ならず、かつ、前記第2の振動モードの振動における、自由端に最も近い側の節とその自由端の間の領域内にはない、ことを特徴とする請求項2に記載の振動子。 The elastic body is provided with a plurality of protrusions in the antinode direction in the vibration of the first vibration mode,
The thin-walled portion does not overlap a node in the vibration of the second vibration mode different from the first vibration mode, and a node closest to the free end in the vibration of the second vibration mode The vibrator according to claim 2, wherein the vibrator is not in a region between the free ends.
前記突起部から加圧される接触体と、を有し、
前記振動子に励振された複数の振動モードにより、前記振動子と前記接触体が相対的に移動可能なことを特徴とする振動型アクチュエータ。 The vibrator according to any one of claims 1 to 7,
A contact body pressed from the protrusion,
A vibratory actuator, wherein the vibrator and the contact body are relatively movable by a plurality of vibration modes excited by the vibrator.
前記振動型アクチュエータにより移動可能な光学部材と、を有する、ことを特徴とする撮像装置。 The vibration type actuator according to claim 8,
And an optical member movable by the vibration actuator.
振動モード毎の共振周波数を測定する測定工程と、
前記測定工程において測定された前記振動モード毎の共振周波数に基づき、前記側壁部に薄肉部を形成するか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程の判定に基づき、前記側壁部に前記薄肉部を形成する形成工程と、を有する、ことを特徴とする振動子の製造方法。 An electro-mechanical energy conversion element; and a plate-like elastic body in which the electro-mechanical energy conversion element is bonded to one surface and a protrusion having a top and a side wall is provided on the other surface. A method of manufacturing a vibrator,
A measurement process for measuring the resonance frequency for each vibration mode;
A determination step of determining whether to form a thin portion on the side wall portion based on the resonance frequency for each vibration mode measured in the measurement step;
And a forming step of forming the thin portion on the side wall portion based on the determination of the determination step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018075535A JP2019187093A (en) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | Oscillator and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018075535A JP2019187093A (en) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | Oscillator and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019187093A true JP2019187093A (en) | 2019-10-24 |
Family
ID=68337803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018075535A Pending JP2019187093A (en) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | Oscillator and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019187093A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021210366A1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | キヤノン株式会社 | Vibration wave motor and electronic devcie equipped with same |
WO2022092253A1 (en) * | 2020-11-02 | 2022-05-05 | キヤノン株式会社 | Vibration-type actuator capable of reducing variation in force generated between contact body and vibration body, multiaxial stage, multi-joint robot, and device |
-
2018
- 2018-04-10 JP JP2018075535A patent/JP2019187093A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021210366A1 (en) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | キヤノン株式会社 | Vibration wave motor and electronic devcie equipped with same |
WO2022092253A1 (en) * | 2020-11-02 | 2022-05-05 | キヤノン株式会社 | Vibration-type actuator capable of reducing variation in force generated between contact body and vibration body, multiaxial stage, multi-joint robot, and device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6632235B2 (en) | Vibrating body driving device, and vibration type actuator and imaging device using the same | |
US20160226402A1 (en) | Drive control circuit that drives vibrator, driving method, vibration-type driving apparatus, and image pickup apparatus | |
US10488616B2 (en) | Vibrator of vibratory drive unit, vibratory drive unit, interchangeable lens, imaging device, and automatic stage | |
US20160126864A1 (en) | Vibration drive device in which separation between members by external force is suppressed, lens barrel, image pickup apparatus, and stage device | |
JP2019187093A (en) | Oscillator and manufacturing method thereof | |
JP6576214B2 (en) | Vibration type actuator, lens barrel, imaging device and stage device | |
JP2017127127A (en) | Vibration actuator and electronic apparatus | |
JP4729147B2 (en) | Drive device and drive element | |
JP2009025617A (en) | Oscillation body apparatus, optical deflector and optical apparatus using the same | |
JP2017123708A (en) | Vibration type actuator controller, device including the same and vibration type actuator control program | |
JP6800602B2 (en) | Vibration type actuator, lens barrel and imaging device | |
JP6529279B2 (en) | Vibration type drive device, lens barrel and imaging device | |
JP2017070115A (en) | Vibration actuator, drive method therefor, lens barrel, imaging apparatus and stage apparatus | |
US8081366B2 (en) | Oscillating device, light deflector, and image forming apparatus using the same | |
JPWO2007108466A1 (en) | Vibrator, vibration actuator, lens barrel, camera system, and vibration actuator driving method | |
JP6659164B2 (en) | Linear drive device, lens barrel, and imaging device | |
US10419676B2 (en) | Vibration-type actuator that drives vibrating body in combination of two bending vibration modes, and electronic apparatus | |
JP6465587B2 (en) | Vibrator unit, vibration type actuator, and imaging device | |
CN114362589A (en) | Vibration actuator control device, vibration drive device including the same, and electronic device | |
JP2006081320A (en) | Actuator | |
JP2017127154A5 (en) | ||
JP2016154417A (en) | Vibration actuator, ultrasonic motor, and control method | |
JP2016063712A (en) | Vibrator, vibration type actuator, imaging apparatus, and stage device | |
JP2020182328A (en) | Vibration type drive device, control method of vibration type actuator, and control device of the same | |
JP2016039756A (en) | Vibrator, vibration type actuator, imaging apparatus and stage device |