JP6095490B2 - Ultrasonic motor - Google Patents
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Description
本発明は、超音波モータに関する。 The present invention relates to an ultrasonic motor.
従来、半導体や生体試料など微細構造の観察には、顕微鏡がよく利用されている。顕微鏡でこれらの標本を観察する場合には、標本をステージ上に載置する。このとき、観察対象の標本を位置合わせするために、平面内で直交する2つの方向に移動可能なステージ(XYステージ)が利用される。 Conventionally, a microscope is often used for observing a fine structure such as a semiconductor or a biological sample. When observing these specimens with a microscope, the specimens are placed on the stage. At this time, in order to align the specimen to be observed, a stage (XY stage) that can move in two directions orthogonal to each other in a plane is used.
XYステージには、主に手動型と電動型があり、電動型ステージのアクチュエータとしては、一般的に電磁型モータが利用されている。また、近年は、電動型ステージのアクチュエータとして、高精度な位置決めが行える超音波モータを用いることも提案されている。 The XY stage mainly includes a manual type and an electric type, and an electromagnetic motor is generally used as an actuator for the electric type stage. In recent years, it has also been proposed to use an ultrasonic motor capable of highly accurate positioning as an actuator for an electric stage.
超音波モータは、振動子(又はステータ)に楕円振動を形成し、その楕円振動が形成された振動子を可動体(又はスライダ)の摺動部に接触させることにより、可動体を移動させるものである。そのため、超音波モータの摺動部には摩耗が生じるが、その摩擦を低減する方法が各種提案されている。 The ultrasonic motor moves the movable body by forming elliptical vibration in the vibrator (or stator) and bringing the vibrator on which the elliptical vibration is formed into contact with the sliding portion of the movable body (or slider). It is. For this reason, wear occurs in the sliding portion of the ultrasonic motor, but various methods for reducing the friction have been proposed.
例えば、非特許文献1には、回転型の超音波モータにおいて、摺動面での振動子の振動速度と可動体の回転速度との速度差を極力少なくすることにより、摺動面での滑りを減らし、その結果、磨耗を減少させる技術が開示されている。 For example, in Non-Patent Document 1, in a rotary ultrasonic motor, slipping on a sliding surface is reduced by reducing the speed difference between the vibration speed of the vibrator on the sliding surface and the rotational speed of the movable body as much as possible. Techniques have been disclosed for reducing wear and consequently wear.
図20Aは、従来の超音波モータの楕円振動に伴う可動体の移動方向成分の速度ベクトルの変化を示す模式図である。図20Bは、図20Aに示す速度ベクトルの大きさの時間的変化を示すグラフである。なお、図20Aでは、その速度ベクトルを、横方向矢印として模式的に示し、図20Bでは、図20Aにおける左向きのベクトルを正の値、右向きのベクトルを負の値として表す。 FIG. 20A is a schematic diagram showing a change in velocity vector of a moving direction component of a movable body accompanying elliptical vibration of a conventional ultrasonic motor. FIG. 20B is a graph showing temporal changes in the magnitude of the velocity vector shown in FIG. 20A. In FIG. 20A, the velocity vector is schematically shown as a horizontal arrow, and in FIG. 20B, the left vector in FIG. 20A is represented as a positive value, and the right vector is represented as a negative value.
図20Bに示すように、従来の超音波モータの楕円振動の周速度における可動体の移動方向成分の速度ベクトルの大きさ(以下、「振動速度」という)の時間的変化を表す曲線V1はサインカーブを描く。一方、可動体の速度は、振動速度の時間的変化の曲線V1のように正弦波状に変化することはなく、時間によらず点線V2で示したようにほぼ一定となる。 As shown in FIG. 20B, a curve V1 representing a temporal change in the velocity vector magnitude (hereinafter referred to as “vibration velocity”) of the moving direction component of the movable body at the peripheral velocity of the elliptical vibration of the conventional ultrasonic motor is a sign. Draw a curve. On the other hand, the speed of the movable body does not change in a sine wave shape like the curve V1 of the temporal change of the vibration speed, and is almost constant as shown by the dotted line V2 regardless of the time.
図20Bに示す時間的変化V1と時間的変化V2の両者を比較すると、その交点以外は速度差が生じていることがわかる。これはすなわち、振動子と可動体との間に、速度差に起因する滑りが発生していることを意味している。経験則により、滑りが発生すると接触部分の磨耗が増えることがわかるので、滑りの発生を極力減らすことができれば磨耗を減らすことができると考えられる。 Comparing both the temporal change V1 and the temporal change V2 shown in FIG. 20B, it can be seen that there is a speed difference except at the intersection. This means that slippage due to the speed difference occurs between the vibrator and the movable body. As a rule of thumb, it can be seen that wear of the contact portion increases when slipping occurs, so it is considered that if the occurrence of slipping can be reduced as much as possible, the wear can be reduced.
図20Cは、図20Bに示す速度ベクトルの大きさの時間的変化を正弦波から矩形波にした場合のグラフである。非特許文献1では、滑りを発生し難くして磨耗を減らすための一つの方法として、図20Cに示すように、振動速度の時間的変化を正弦波から矩形波にすることが考案されている。なお、図20Cでは、矩形波にされた振動速度の時間的変化をV3として示している。 FIG. 20C is a graph when the temporal change in the magnitude of the velocity vector shown in FIG. 20B is changed from a sine wave to a rectangular wave. In Non-Patent Document 1, as one method for reducing wear by reducing slippage, it is devised to change the temporal change in vibration speed from a sine wave to a rectangular wave as shown in FIG. 20C. . In FIG. 20C, the temporal change in the vibration speed converted into a rectangular wave is shown as V3.
矩形波は、フーリエ級数に分解すると以下の式(1)のように表されることが知られている。
上記式(1)から、振動速度の時間的変化を図20Cに示すように矩形波にするためには、その振動速度の振動に、(2n+1)倍の周波数で且つ振動速度の振幅が1/(2n+1)倍になるような振動を加算すればよいことがわかる。非特許文献1では、3次モードの捩り振動が1次モードの捩り振動に対して3倍の周波数で且つ振動速度の振幅が1/3倍になるように、振動子を構成している。 From the above equation (1), in order to change the temporal change of the vibration speed into a rectangular wave as shown in FIG. 20C, the vibration speed has a frequency of (2n + 1) times and the vibration speed amplitude is 1 / It can be seen that it is sufficient to add vibrations that are (2n + 1) times larger. In Non-Patent Document 1, the vibrator is configured so that the torsional vibration of the third-order mode has a frequency three times that of the torsional vibration of the first-order mode and the amplitude of the vibration speed is 1/3 times.
また、例えば、特許文献1には、縦振動(1次モードの縦振動)と屈曲振動(2次モードの屈曲振動)とを用いて楕円振動を形成するリニア型の超音波モータが提案されている。この超音波モータに対しても、非特許文献1に記載の超音波モータの場合と同様に、移動テーブルの移動方向の振動、即ち1次モードの縦振動に、奇数倍の周波数の高調波を付加させて振動速度の波形を矩形波に近づければ、磨耗を低減する効果が期待できるはずである。 Also, for example, Patent Document 1 proposes a linear ultrasonic motor that forms elliptical vibration using longitudinal vibration (longitudinal vibration in primary mode) and bending vibration (flexural vibration in secondary mode). Yes. Similarly to the ultrasonic motor described in Non-Patent Document 1, for this ultrasonic motor, harmonics having an odd multiple of frequency are applied to vibration in the moving direction of the moving table, that is, longitudinal vibration in the primary mode. If the vibration velocity waveform is made closer to a rectangular wave, the effect of reducing wear should be expected.
振動速度の波形を図20Cに示すような矩形波に近づけるためには、縦振動における1次モードと3次モードとの間での共振周波数の比を1:3にする必要がある。 In order to bring the vibration velocity waveform closer to a rectangular wave as shown in FIG. 20C, the ratio of the resonance frequency between the first-order mode and the third-order mode in the longitudinal vibration needs to be 1: 3.
特許文献1に記載の超音波モータにおいて、FEM(Finite Element Method)による計算及び実測を行った結果、縦振動における1次モードと3次モードとの間での共振周波数の比は、およそ1:2.7〜1:2.8であり、縦振動の3次モードの共振周波数が若干低くなっていた。また、縦振動における1次モードと5次モードとの間での共振周波数の比についても、同様の計算及び実測を行ったところ、1:5よりも若干ずれていた。 In the ultrasonic motor described in Patent Document 1, as a result of calculation and measurement by FEM (Finite Element Method), the ratio of the resonance frequency between the primary mode and the tertiary mode in longitudinal vibration is approximately 1: The resonance frequency of the third-order mode of longitudinal vibration was slightly low. Further, regarding the ratio of the resonance frequency between the first-order mode and the fifth-order mode in the longitudinal vibration, when the same calculation and measurement were performed, the ratio was slightly different from 1: 5.
このように、特許文献1に記載の超音波モータでは、縦振動における1次モードとn次モード(但しnは3以上の奇数)との間での共振周波数の比はちょうど1:nにはならず若干ずれている。したがって、特許文献1に記載の技術では、振動速度の波形を矩形波に近づけて、摺動面の磨耗を低減することは困難である。 Thus, in the ultrasonic motor described in Patent Document 1, the ratio of the resonance frequency between the first-order mode and the n-th mode (where n is an odd number of 3 or more) in longitudinal vibration is just 1: n. It is slightly shifted. Therefore, with the technique described in Patent Document 1, it is difficult to reduce the wear of the sliding surface by bringing the waveform of the vibration speed closer to a rectangular wave.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、摺動部の磨耗を低減することができる超音波モータを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the ultrasonic motor which can reduce the abrasion of a sliding part.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる超音波モータは、それぞれが超音波楕円振動に含まれる縦振動及び屈曲振動のいずれか一方を励振する第1及び第2の圧電素子電極を有する超音波振動子と、前記超音波振動子の機械的共振周波数と一致する第1の周波数及び該第1の周波数に対して3以上の奇数倍の値を有する第2の周波数を含む第1の周波信号を発生する第1の周波信号発生部と、前記超音波振動子の機械的共振周波数と一致する第3の周波数を含む第2の周波信号を発生する第2の周波信号発生部と、前記第1の圧電素子電極に接続され、該第1の圧電素子電極との間で、前記第2の周波数と一致する共振周波数を有する第1の電気的共振回路を形成する第1のインダクタンスを有する第1の電気的共振回路形成部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the ultrasonic motor according to the present invention includes a first and a second that excite either one of longitudinal vibration and bending vibration included in the ultrasonic elliptical vibration. An ultrasonic vibrator having a piezoelectric element electrode, a first frequency that matches a mechanical resonance frequency of the ultrasonic vibrator, and a second frequency having an odd multiple of 3 or more with respect to the first frequency A first frequency signal generating unit that generates a first frequency signal including a second frequency signal that generates a second frequency signal including a third frequency that matches the mechanical resonance frequency of the ultrasonic transducer A first electrical resonance circuit having a resonance frequency matching the second frequency is formed between the signal generation unit and the first piezoelectric element electrode and connected to the first piezoelectric element electrode. A first electrical resonance having a first inductance; Characterized in that it comprises a road forming unit.
本発明に係る超音波モータは、上記発明において、前記第2の周波信号発生部が発生する第2の周波信号が、前記第3の周波数に対して3以上の奇数倍の値を有する第4の周波数をさらに含み、前記第2の圧電素子電極に接続され、該第2の圧電素子電極との間で、前記第4の周波数と一致する共振周波数を有する第2の電気的共振回路を形成する第2のインダクタンスを有する第2の電気的共振回路形成部とをさらに備えることを特徴とする。 The ultrasonic motor according to the present invention is the ultrasonic motor according to the fourth aspect, wherein the second frequency signal generated by the second frequency signal generator has an odd multiple of 3 or more with respect to the third frequency. And a second electrical resonance circuit that is connected to the second piezoelectric element electrode and has a resonance frequency that coincides with the fourth frequency with the second piezoelectric element electrode. And a second electrical resonance circuit forming unit having a second inductance.
本発明に係る超音波モータは、上記発明において、前記超音波楕円振動が、前記超音波振動子の縦振動の機械的な共振周波数と、屈曲振動の機械的な共振周波数を一致させ、該共振周波数に一致する周波数で励振するとともに、前記縦振動と前記屈曲振動とに位相差を持たせることにより形成することを特徴とする。 The ultrasonic motor according to the present invention is the ultrasonic motor according to the present invention, wherein the ultrasonic elliptical vibration matches the mechanical resonance frequency of the longitudinal vibration of the ultrasonic vibrator with the mechanical resonance frequency of the bending vibration. It is formed by exciting at a frequency that matches the frequency and providing a phase difference between the longitudinal vibration and the bending vibration.
本発明に係る超音波モータは、上記発明において、前記第1の電気的共振回路形成部が、前記第1の圧電素子電極に直列に接続される、前記第1のインダクタンスを有するインダクタを備えることを特徴とする。 The ultrasonic motor according to the present invention is the ultrasonic motor according to the present invention, wherein the first electrical resonance circuit forming unit includes the inductor having the first inductance connected in series to the first piezoelectric element electrode. It is characterized by.
本発明に係る超音波モータは、上記発明において、前記第1の電気的共振回路形成部が、前記第1の圧電素子電極に直列に接続される、前記第1のインダクタンスを有するインダクタと、前記第1の圧電素子電極に並列又は直列に接続されたコンデンサとを備えることを特徴とする。 The ultrasonic motor according to the present invention is the ultrasonic motor according to the present invention, wherein the first electrical resonance circuit forming unit is connected in series to the first piezoelectric element electrode, and the inductor having the first inductance, And a capacitor connected in parallel or in series with the first piezoelectric element electrode.
本発明に係る超音波モータは、上記発明において、前記第2の電気的共振回路形成部が、前記第2の圧電素子電極に直列に接続される、前記第2のインダクタンスを有するインダクタを備えることを特徴とする。 In the ultrasonic motor according to the present invention, in the above invention, the second electrical resonance circuit forming unit includes the inductor having the second inductance connected in series to the second piezoelectric element electrode. It is characterized by.
本発明に係る超音波モータは、上記発明において、前記第2の電気的共振回路形成部が、前記第2の圧電素子電極に直列に接続される、前記第2のインダクタンスを有するインダクタと、前記第2の圧電素子電極に並列又は直列に接続されたコンデンサとを備えることを特徴とする。 The ultrasonic motor according to the present invention is the ultrasonic motor according to the above invention, wherein the second electrical resonance circuit forming unit is connected in series to the second piezoelectric element electrode, and the inductor having the second inductance, And a capacitor connected in parallel or in series with the second piezoelectric element electrode.
本発明に係る超音波モータは、上記発明において、前記第1の周波数の周波数成分に対して、前記第2の周波数の周波数成分の位相差及び振幅比率を調整できることを特徴とする。 The ultrasonic motor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the phase difference and amplitude ratio of the frequency component of the second frequency can be adjusted with respect to the frequency component of the first frequency.
本発明に係る超音波モータは、上記発明において、前記第3の周波数の周波数成分に対して、前記第4の周波数の周波数成分の位相差及び振幅比率を調整できることを特徴とする。 The ultrasonic motor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the phase difference and amplitude ratio of the frequency component of the fourth frequency can be adjusted with respect to the frequency component of the third frequency.
本発明によれば、摺動部の磨耗を低減することができる超音波モータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ultrasonic motor which can reduce the abrasion of a sliding part can be provided.
以下の説明では、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)として、リニア駆動型超音波アクチュエータ(超音波モータ)を用いた倒立顕微鏡について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。 In the following description, an inverted microscope using a linear drive type ultrasonic actuator (ultrasonic motor) will be described as a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”). Moreover, this invention is not limited by this embodiment. Furthermore, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in description of drawing. Furthermore, the drawings are schematic, and it should be noted that the relationship between the thickness and width of each member, the ratio of each member, and the like are different from the actual ones. Moreover, the part from which a mutual dimension and ratio differ also in between drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る倒立顕微鏡の全体構成及び内部構成を模式的に示す図である。同図に示す倒立顕微鏡1は、標本Spを載置する電動ステージ2と、電動ステージ2を支持する本体部3と、本体部3の上方に位置し、電動ステージ2に載置された標本Spに対して透過照明を当てる透過照明部4と、電動ステージ2を制御する制御装置5と、を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration and an internal configuration of an inverted microscope according to Embodiment 1 of the present invention. The inverted microscope 1 shown in FIG. 1 includes an
本体部3には、電動ステージ2の下方に近接して対物レンズ6が取り付けられる。また、本体部3の内部には、対物レンズ6を通過した光を反射する反射ミラー7と、反射ミラー7が反射した光を結像する結像光学系8とが設けられている。結像光学系8の光路上には、結像光学系8が結像した光を集光する接眼レンズ9が本体部3の鏡筒10に取り付けられる。
An objective lens 6 is attached to the main body 3 close to the lower side of the
透過照明部4は、透過照明支柱11の上端から透過照明支柱11が延びる方向と直交する方向に延びるアーム12と、透過照明支柱11の上端付近でアーム12が延びる側と反対側に設けられる光源13と、透過照明支柱11の上端付近に取り付けられて光源13を収容するランプハウス14と、電動ステージ2の上方に位置し、光源13から出射された照明光を集光して標本Spに結像させるコンデンサレンズ15と、透過照明支柱11の中央部に取り付けられてコンデンサレンズ15を保持するコンデンサユニット16と、を有する。また、アーム12の内部には、光源13から出射された光を集光するコレクタレンズ17と、コレクタレンズ17を通過した光の光量を調節可能な視野絞り18と、視野絞り18を通過した光を反射してコンデンサレンズ15の光軸N1の方向(入射方向と直交する方向)へ折り曲げる反射ミラー19とが設けられている。
The transmitted illumination unit 4 includes an
図2は、本発明の実施の形態1による電動ステージの全体構成を示す図である。図中、X方向(第1の方向)は電動ステージ2の上面に平行な面内の任意の方向であり、Y方向(第2の方向)は電動ステージ2の上面に平行な面内でX方向(第1の方向)と直交する方向である。本発明の実施の形態1は、電動により電動ステージ2をXY方向の任意の位置に移動もしくは任意の位置で静止させるための電動移動モードと、手動により電動ステージ2をXY方向の任意の位置に移動するための手動移動モードとを備える。
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of the electric stage according to the first embodiment of the present invention. In the drawing, the X direction (first direction) is an arbitrary direction in a plane parallel to the upper surface of the
電動ステージ2は、例えば、第1部材(基部)21、第2部材(X方向移動部)22x及び第3部材(Y方向移動部)22yからなる移動部(ステージ)22、X方向移動部22x及びY方向移動部22yの移動をそれぞれガイドするガイドレール23x及び23y、超音波アクチュエータ24(24x及び24y)、エンコーダ(変位センサ)25(25x及び25y)、及び制御装置5を含んで構成される。なお、基部21、X方向移動部22x及びY方向移動部22yには、光軸N1(図1)に応じた開口26が形成される。なお、本明細書において、移動部22と表記するときは第2部材(X方向移動部)22x及び第3部材(Y方向移動部)22yのいずれか一方もしくは双方を指し示す。
The
基部21は、図1に示す倒立顕微鏡1に固定されており、その上面に、例えば、ボール循環式のガイドレール23xがX方向に沿って取り付けられている。また、基部21上には、X方向移動部22xを移動するための超音波アクチュエータ24x、及びX方向移動部22xの変位量(基部21とX方向移動部22xとの相対的位置関係)を検出するためのエンコーダ25xが固定される。
The
X方向移動部22xは、ガイドレール23xに沿ってX方向(第1の方向)に往復移動可能に基部21上に取り付けられる。X方向移動部22xのX方向に平行な側面には、例えば、セラミックスなどの硬い材料からなる摺動部材27xが設けられる。摺動部材27xの材料は、例えば、アルミナ、ジルコニア、安定化ジルコニア等が好適である。
The
また、X方向移動部22xのX方向に平行な側面には、スケール28xが設けられる。なお、図2では、摺動部材27xとスケール28xは一方を反対側の側面に設けているが、同一側面上に設けてもよい。
In addition, a
基部21上のエンコーダ25xは、スケール28xに設けられた目盛り等のパターンを検出することにより、X方向移動部22xの変位量を検出して、X方向移動部22xの基部21に対する相対的位置を表す座標位置情報を制御装置5内の検出部54に供給する。
The
超音波アクチュエータ24xは、基部21に取り付けられ、超音波振動子30と保持機構29と、を含む。超音波振動子30には、移動部22xに対向する側面上に振動子30a及び30bが設けられる。振動子30a及び30bは、移動部22xの側面に設けられる摺動部材27xに接触、押圧されている。振動子30a及び30bは、例えば強化繊維を含む摩擦係数の比較的小さな樹脂を母材とした材料で形成される。超音波アクチュエータ24xは、制御装置5内の駆動部53から供給される駆動信号(屈曲振動信号、縦振動信号)により駆動され、X方向移動部22xを基部21に対して相対的に移動させる。
The
また、X方向移動部22xの上面には、例えば、ボール循環式のガイドレール23yがY方向に沿って取り付けられている。さらに、X方向移動部22x上には、Y方向移動部22yを移動させるための超音波アクチュエータ24y、及びY方向移動部22yの変位量(X方向移動部22xとY方向移動部22yとの相対的位置関係)を検出するためのエンコーダ25yが固定される。
Further, for example, a ball circulation
Y方向移動部22yは、ガイドレール23yに沿ってY方向(第2の方向)に往復移動可能にX方向移動部22x上に取り付けられる。Y方向移動部22yのY方向に平行な側面には、例えば、セラミックスなどの硬い材料からなる摺動部材27yが設けられる。摺動部材27yの材料は、例えば、アルミナ、ジルコニア、安定化ジルコニア等が好適である。
The Y-
また、Y方向移動部22yのY方向に平行な側面には、スケール28yが設けられる。なお、図2では、摺動部材27yとスケール28yは一方を反対側の側面に設けているが、同一側面上に設けてもよい。
A
X方向移動部22x上に設けられたエンコーダ25yは、スケール28yのパターンを検出することにより、Y方向移動部22yの変位量を検出して、Y方向移動部22yのX方向移動部22xに対する相対的位置を表す位置情報を制御装置5内の検出部54に供給する。
The
超音波アクチュエータ24yは、X方向移動部22xに取り付けられ、超音波振動子30と保持機構29と、を含む。超音波振動子30には、移動部22yに対向する側面上に振動子30a及び30bが設けられる。振動子30a及び30bは、移動部22yの側面に設けられる摺動部材27yに接触、押圧されている。振動子30a及び30bは、例えば強化繊維を含む摩擦係数の比較的小さな樹脂を母材とした材料で形成される。超音波アクチュエータ24yは、制御装置5内の駆動部53から供給される駆動信号(屈曲振動信号、縦振動信号)により駆動され、Y方向移動部22yをX方向移動部22xに対して相対的に移動させる。
The
以上のように、X方向移動部22xは基部21に対して第1の方向(X方向)に、Y方向移動部22yはX方向移動部22xに対して第2の方向(Y方向)に往復移動可能に取り付けられている。したがって、Y方向移動部22yは、基部21に対して、XY平面で任意の位置に移動することができる。
As described above, the X
制御装置5は、例えば、制御部51、指示部52、駆動部53、検出部54で構成され、電動ステージ2の駆動制御を行う。指示部52は、電動ステージ2の移動開始及び停止、移動方向を入力する入力手段であり、ユーザは指示部52を操作して、電動ステージ2を任意の位置に電動移動させる。なお、移動方向に加えて移動速度等を指示できるようにしてもよい。指示部52は、例えば、方向指示スイッチ、ジョイスティック等で構成される。指示部52は、少なくとも、移動部22の移動方向を指示できるものであれば、その形態はどのようなものであってもよい。例えば、タッチパネルや表示画面上に表示されるソフトウェアスイッチ等であってもよい。また、複数の移動指示をシーケンスデータとして予め記録しておき、当該記録したシーケンスデータを再生することにより、自動で移動指示を行うようにしてもよい。また、本実施の形態では、移動の終了は、移動指示の入力中断により判断されるが、移動の終了を指示するスイッチ等を別に設けてもよい。
The
制御部51は、指示部52から移動指示が入力されると、駆動部53に対して、当該移動指示に対応する駆動信号を出力するように制御する。例えば、電動ステージ2を所定方向に移動させる場合には、超音波アクチュエータ24(24x及び24y)に対して、駆動信号(屈曲振動信号、縦振動信号)を供給するように駆動部53を制御する。電動ステージ2を静止させる場合には、駆動信号(屈曲振動信号、縦振動信号)の供給を停止するように駆動部53を制御する。
When a movement instruction is input from the
検出部54は、エンコーダ25(25x及び25y)からの位置情報を読み取り、基部21とX方向移動部22xとの相対位置関係、X方向移動部22xとY方向移動部22yとの相対位置関係をそれぞれ検出し、X方向移動部22xとY方向移動部22yのそれぞれの位置座標を検出する。検出した位置座標の情報は、制御部51に送られる。なお、検出部54は、X方向移動部22x及びY方向移動部22yの移動速度、加速度等を検出することもできる。また、X方向移動部22x及びY方向移動部22yに加えられる圧力を検出する圧力センサを備えていてもよい。
The detection unit 54 reads the positional information from the encoder 25 (25x and 25y), and determines the relative positional relationship between the
図3は、本発明の実施の形態1による駆動部及び超音波振動子の構成を示す回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the drive unit and the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
超音波振動子30は、例えば、積層構造を有する圧電素子であり、縦振動(1次モードの縦振動)を励振する第1の圧電素子電極31と、屈曲振動(2次モードの屈曲振動)を励振する第2の圧電素子電極32と、を備える。
The
駆動部53は、第1の圧電素子電極31と第2の圧電素子電極32とにそれぞれ接続される回路を有する。
The
第1の圧電素子電極31には、インダクタンスを微調整可能なインダクタ33が直列に接続される。インダクタ33の他端は、電力増幅器35の出力に接続される。電力増幅器35の入力には、第1の周波信号発生器41と、第2の周波信号発生器42の出力が各々抵抗器37,38を介して並列に接続される。
An inductor 33 whose inductance can be finely adjusted is connected in series to the first
第2の圧電素子電極32には、インダクタンスを微調整可能なインダクタ34が直列に接続される。インダクタ34の他端は、電力増幅器36の出力に接続される。電力増幅器36の入力には、第3の周波信号発生器43と、第4の周波信号発生器44の出力が各々抵抗器39,40を介して並列に接続される。
An
第1の周波信号発生器41と、第2の周波信号発生器42と、第3の周波信号発生器43と、第4の周波信号発生器44と、抵抗器37,38,39及び15とは、周波信号発生手段として機能する。
A first
図4A〜図4Dは、超音波振動子を構成する4種類の板状圧電体を示す模式図である。図中、「+」(プラス)及び「−」(マイナス)の記号は、対応する分極部の分極方向を示しており、「+」と「−」では分極の方向が反転していることを示している。 4A to 4D are schematic views showing four types of plate-like piezoelectric bodies constituting the ultrasonic transducer. In the figure, the symbols “+” (plus) and “−” (minus) indicate the polarization directions of the corresponding polarization parts, and the polarization directions are reversed between “+” and “−”. Show.
図4Aに示す板状圧電体61は不活性圧電体であり、電極は形成されていない。図4Bに示す板状圧電体62には、駆動用屈曲振動電極63a、63b、63c、及び63dと縦振動検出用電極64が形成されており、それぞれに対して、駆動部53と電気的に接続するためのリードパターン70a、70b、70c、70dが設けられている。また、縦振動検出用電極64にはリードパターン71が接続されている。図4Cに示す板状圧電体65には、駆動用屈曲振動電極66a、66b、66c、及び66dと駆動用縦振動電極67が形成されており、それぞれに対して、駆動部53と電気的に接続するためのリードパターン72a、72b、72c、72d及び73が設けられている。図4Dに示す板状圧電体68は、GND(グランド)電極69が形成された圧電体であり、駆動部53と電気的に接続するためのリードパターン74a及び74bが設けられている。
The plate-like
図5は、超音波振動子を構成する4種類の板状圧電体の積層例を示す模式図である。図5に示すように、所定順で4種類の板状圧電体61,62,65及び68を積層することにより、超音波振動子30が構成される。図5に示す例では、1枚の板状圧電体61と2枚の板状圧電体62と2枚の板状圧電体65と3枚の板状圧電体68とを用いて、板状圧電体62,68,65,68,65,68,62,61の順に積層している。超音波振動子30の側面には、リードパターン70a〜74bが露出している。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a lamination example of four types of plate-like piezoelectric bodies that constitute the ultrasonic transducer. As shown in FIG. 5, the
なお、超音波振動子30を構成する板状圧電体の枚数は、これに限らず、板状圧電体62又は板状圧電体65と板状圧電体68とを交互に積層し、最表層を板状圧電体61にするのであれば、枚数は必要に応じて任意に変更可能である。また、最下層を板状圧電体61にすることも可能である。
The number of the plate-like piezoelectric bodies constituting the
図6は、図5に示す超音波振動子の電気的接続例を示す模式図である。この例では、超音波振動子30の側面から露出する各板状圧電体62,68及び65の各リードパターン70a〜74bをそれぞれ電極パターン75〜82で電気的に接続している。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of electrical connection of the ultrasonic transducer shown in FIG. In this example, the
電極パターン75は、全ての板状圧電体62及び65のリードパターン70b及び72bを電気的に接続し、全ての駆動用屈曲振動電極63b及び66bを電気的に接続する。
The
電極パターン76は、全ての板状圧電体62のリードパターン71を電気的に接続し、全ての縦振動検出用電極64を電気的に接続する。
The
電極パターン77は、全ての板状圧電体68のリードパターン74aを電気的に接続する。また、電極パターン81は、全ての板状圧電体68のリードパターン74bを電気的に接続する。これにより全てのGND電極69が電気的に接続される。
The
電極パターン78は、全ての板状圧電体62及び65のリードパターン70c及び72cを電気的に接続し、全ての駆動用屈曲振動電極63c及び66cを電気的に接続する。
The
電極パターン79は、全ての板状圧電体62及び65のリードパターン70a及び72aを電気的に接続し、全ての駆動用屈曲振動電極63a及び66aを電気的に接続する。
The
電極パターン80は、全ての板状圧電体65のリードパターン73を電気的に接続し、全ての駆動用縦振動電極67を電気的に接続する。
The
電極パターン82は、全ての板状圧電体62及び65のリードパターン70d及び72dを電気的に接続し、全ての駆動用屈曲振動電極63d及び66dを電気的に接続する。
The
電極パターン80,77及び81は、縦振動(1次モードの縦振動)を励振する第1の圧電素子電極31として機能し、電極パターン75,78,79,82,77及び81は、屈曲振動(2次モードの屈曲振動)を励振する第2の圧電素子電極32として機能する。なお、電極パターン80は、超音波振動子30の縦振動を検出し、必要に応じて第1の圧電素子電極31に印加する電圧波形を制御する目的で使用することができる。
The
超音波振動子30の寸法を調節して縦振動と屈曲振動の機械的な共振周波数をそろえておき、第1の圧電素子電極31と第2の圧電素子電極32に超音波振動子30の機械的な共振周波数と一致する周波数の電圧を各々印加し、第1の圧電素子電極31と第2の圧電素子電極32の電圧の位相差を調整することにより縦振動と屈曲振動に位相差を持たせて励振し楕円振動を形成する。
The dimensions of the
図7は、本発明の実施の形態1による周波信号発生器が発生する周波信号を説明するための図である。図8は、本発明の実施の形態1による超音波振動子の縦振動及び横振動の振動速度の時間変化を表すグラフである。図9は、図8に示す縦振動及び横振動が合成された場合の振動速度の時間変化を表すグラフである。以下、図3及び図7〜9を参照して、本発明の実施の形態1による超音波振動子30の動作を説明する。
FIG. 7 is a diagram for explaining a frequency signal generated by the frequency signal generator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a graph showing temporal changes in the vibration speed of the longitudinal vibration and the transverse vibration of the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a graph showing a temporal change in vibration speed when the longitudinal vibration and the lateral vibration shown in FIG. 8 are combined. Hereinafter, the operation of the
第1の周波信号発生器41が発生する第1の周波信号FS1及び第3の周波信号発生器43が発生する第3の周波信号FS3の周波数ω1は超音波振動子30の縦振動及び屈曲振動の共振周波数と一致し、第1の周波信号FS1と第3の周波信号FS3は、互いの位相差を変更可能である。
The frequency ω 1 of the first frequency signal FS 1 generated by the first
第2の周波信号発生器42が発生する第2の周波信号FS2は、第1の周波信号発生器41が発生する第1の周波信号FS1の周波数ω1の3倍の周波数ω2(ω2=3ω1)の信号であり、かつ、第2の周波信号FS2の振幅と位相差は、第1の周波信号FS1に対して各々変更可能である。
The second frequency signal FS2 to the second
第4の周波信号発生器44が発生する第4の周波信号FS4は、第3の周波信号発生器43が発生する第3の周波信号FS3の周波数ω1の3倍の周波数ω2(ω2=3ω1)の信号であり、かつ、第4の周波信号FS4の振幅と位相差は、第3の周波信号FS3に対して各々変更可能である。
The fourth frequency signal FS4 generated by the fourth
第1の圧電素子電極31はその構造に由来する静電容量(制動容量)CdAを有する。この制動容量CdAとインダクタ33のインダクタンスLAによる電気的な共振周波数は、第2の周波信号FS2の周波数ω2と一致する。すなわち、以下の式(2)を満たすものである。なお、本明細書において「一致する」とは、二つの周波数が完全に一致する場合はもちろん、例えば、一方の周波数が他方の周波数に対して±5%以内の範囲にある場合も含む。
LA≒1/(ω2 2・CdA)=1/{(3ω1)2・CdA} …(2)
The first
L A ≈1 / (ω 2 2 · C dA ) = 1 / {(3ω 1 ) 2 · C dA } (2)
同様に第2の圧電素子電極32はその構造に由来する静電容量(制動容量)CdBを有する。この制動容量CdBとインダクタ34のインダクタンスLBによる電気的な共振周波数は、第4の周波信号FS4の周波数ω2と一致する。すなわち、以下の式(3)を満たすものである。
LB≒1/(ω2 2・CdB)=1/{(3ω1)2・CdB} …(3)
Similarly, the second
L B ≈1 / (ω 2 2 · C dB ) = 1 / {(3ω 1 ) 2 · C dB } (3)
第1の圧電素子電極31とインダクタ33との間で、第1の電気的共振回路を形成する。第1の電気的共振回路は、超音波振動子30の縦振動の機械的共振周波数と一致する第1の周波数に対して3以上の奇数倍の第2の周波数と一致する共振周波数を有する。また、第2の圧電素子電極32とインダクタ34との間で、第2の電気的共振回路を形成する。第2の電気的共振回路は、超音波振動子30の屈曲振動の機械的共振周波数と一致する第1の周波数に対して3以上の奇数倍の第2の周波数と一致する共振周波数を有する。
A first electrical resonance circuit is formed between the first
電力増幅器35及び11は、周波数がω1,ω2の周波信号の電力増幅をするものであり、アナログ式の増幅器の他、PWM(パルス幅変調)やPDM(パルス密度変調)等によるデジタル増幅器などである。
The
第1の周波信号発生器41は、超音波振動子30の縦振動の機械的な共振周波数と一致する周波数ω1の第1の周波信号FS1を出力し、同時に第2の周波信号発生器42は第1の周波信号発生器41の3倍の周波数ω2の第2の周波信号FS2を出力し、電力増幅器35で超音波振動子30を駆動するために必要な振動が得られる電力に増幅する。第1の圧電素子電極31の制動容量CdAの製造上の理由によるばらつきで電気的な共振周波数がばらつくことに対処するため、インダクタ33は第1の圧電素子電極31の静電容量CdAと周波数ω2で電気的に共振するように、あらかじめインダクタンスLAを微調整しておく。
The first
第1の周波信号発生器41の周波数成分(ω1)の電力は、第1の圧電素子電極31に印加され、超音波振動子30の縦振動の機械的な共振周波数と合致して機械的な共振を励起し、超音波振動子30は周波数ω1の大きな振動速度で振動する。このとき、周波数ω2より低い周波数のω1の電力エネルギーはインダクタ33による損失はない。
The power of the frequency component (ω 1 ) of the first
第2の周波信号発生器42の周波数成分(ω2)の電力は、インダクタ33と第1の圧電素子電極31の静電容量による電気的な共振周波数と合致して電気的な共振が起こり、大きな電圧が第1の圧電素子電極31に印加され、超音波振動子30は周波数ω2の大きな振動速度で振動する。
The power of the frequency component (ω 2 ) of the second
このようにして周波数ω1とω2の両方の周波数成分をもつ縦振動が超音波振動子30に励起される。なお、ここでの超音波振動子30の振動のうち周波数ω2成分の振動は超音波振動子30の機械的な共振である必要は必ずしもない。
In this way, longitudinal vibration having frequency components of both frequencies ω 1 and ω 2 is excited in the
このときに第1の周波信号発生器41が発生する第1の周波信号FS1及び第2の周波信号発生器42が発生する第2の周波信号FS2の振幅及び位相差を調整することにより、超音波振動子30の縦振動は図8に示すような振動速度を持つ矩形波に近い振動になる。
By adjusting the amplitude and phase difference between the first frequency signal FS1 generated by the first
第3の周波信号発生器43は、超音波振動子30の屈曲振動の機械的な共振周波数と一致する周波数ω1の第3の周波信号FS3を出力し、同時に第4の周波信号発生器44は第3の周波信号発生器43の3倍の周波数ω2の第4の周波信号FS4を出力し、電力増幅器36で超音波振動子30を駆動するために必要な振動が得られる電力に増幅する。第2の圧電素子電極32の静電容量CdBの製造上の理由によるばらつきで電気的な共振周波数がばらつくことに対処するため、インダクタ34は第2の圧電素子電極32の静電容量CdBと周波数ω2で電気的に共振するように、あらかじめインダクタンスLBを微調整しておく。
The third
第3の周波信号発生器43の周波数成分(ω1)の電力は、第2の圧電素子電極32に印加され、超音波振動子30の屈曲振動の機械的な共振周波数と合致して機械的な共振を励起し、超音波振動子30は周波数ω1の大きな振動速度で振動する。このとき、周波数ω2より低い周波数の周波数ω1の電力エネルギーはインダクタ34による損失はない。
The power of the frequency component (ω 1 ) of the third
第4の周波信号発生器44の周波数成分(ω2)の電力は、インダクタ34と第2の圧電素子電極32の静電容量CdBによる電気的な共振周波数と合致して電気的な共振が起こり、大きな電圧が圧電素子電極32に印加され、超音波振動子30は周波数ω2の大きな振動速度で振動する。
The power of the frequency component (ω 2 ) of the fourth
なお、ここでの超音波振動子30の振動のうち周波数ω2成分の振動は超音波振動子30の機械的な共振である必要は必ずしもない。このようにして周波数ω1とω2の両方の周波数成分をもつ屈曲振動が超音波振動子30に励起される。
Incidentally, it is not always necessary here oscillation frequency omega 2 components of the vibration of the
このときに第3の周波信号発生器43が発生する第3の周波信号FS3及び第4の周波信号発生器44が発生する第4の周波信号FS4の振幅及び位相差を調整することにより、超音波振動子30の屈曲振動は図8に示すような振動速度を持つ矩形波に近い振動になる。
By adjusting the amplitude and phase difference of the third frequency signal FS3 generated by the third
第1の周波信号発生器41が発生する第1の周波信号FS1及び第3の周波信号発生器43が発生する第3の周波信号FS3の位相差を調節することにより図9に示すようなリサージュを描き、楕円振動と比較して矩形に近い振動速度の軌跡をもつ超音波振動を発生させることができる。
By adjusting the phase difference between the first frequency signal FS1 generated by the first
以上、実施の形態1によれば、超音波振動子30の縦振動(1次モードの縦振動)については、周波数比が1:3の振動速度を持つ振動を同時に生成でき、その位相差を調整することによって、振動速度波形を矩形波に近づけることができる。また超音波振動子30の屈曲振動(2次モードの屈曲振動)についても、周波数比が1:3の振動速度を持つ振動を同時に生成でき、その位相差を調整することによって、振動速度波形を矩形波に近づけることができる。このように振動速度波形を矩形波に近づけることによって、摺動面(摺動部材27と振動子30a及び30bの摺動面)での滑りが減り、その結果、摺動面の磨耗を減らすことができる。
As described above, according to the first embodiment, for the longitudinal vibration (longitudinal vibration in the first-order mode) of the
なお、周波数ω1の3倍の周波数ω2を発生する第2の周波信号発生器42及び第4の周波信号発生器44に加えて、さらに周波数ω1の5倍以上の周波数ωを発生する周波信号発生器を追加し、第1の周波信号発生器41及び第3の周波信号発生器43にそれぞれ並列に接続するようにしてもよい。
Incidentally, in addition to the second
また、本発明の実施の形態1は、上述の超音波振動子30の構造に限らず、例えば、特公平1−17353号公報や特開2010−22181号公報に記載される超音波振動子など、様々な構造の超音波振動子に適用可能である。
The first embodiment of the present invention is not limited to the structure of the
(実施の形態2)
実施の形態2による倒立顕微鏡は、周波信号発生手段として第1〜第4の周波信号発生器41,42,43,44を用いた実施の形態1による駆動部53に代えて、波形メモリ139,140を周波信号発生手段として用いた駆動部53aを備えている。また、超音波振動子30に代えて、超音波振動子130を備えている。その他の構造は、図1及び図2に示す実施の形態1と同様である。この実施の形態2の説明においては、実施の形態1と同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
The inverted microscope according to the second embodiment has a
図10Aは、実施の形態2による超音波振動子の形状を示す斜視図である。図10Bは、実施の形態2による超音波振動子の段差を説明するための平面図である。 FIG. 10A is a perspective view showing the shape of the ultrasonic transducer according to the second embodiment. FIG. 10B is a plan view for explaining steps of the ultrasonic transducer according to the second embodiment.
超音波振動子130は、例えば、積層構造を有する圧電素子であり、縦振動(1次モードの縦振動)を励振する第1の圧電素子電極31と、屈曲振動(2次モードの屈曲振動)を励振する第2の圧電素子電極32と、を備える。
The
超音波振動子130は、図10Aに示すように、直方体の一部に凸部がある形状をしている。すなわち、超音波振動子130には、図10Bに示すように、縦振動の振動方向の長さ(超音波振動子130の左右方向の長さ)として、異なる2つの長さL1,L2(L1>L2)を有するように、左右側面に段差が設けられている。
As shown in FIG. 10A, the
図11は、実施の形態2による超音波振動子における長さL1に係る縦1次モードの共振振動と長さL2に係る縦3次モードの共振振動を表す概念図である。図11に示すように、超音波振動子130の長さL1で縦1次モードの機械的な共振、長さL2で縦3次モードの機械的な共振が生ずるとき、長さL2にかかわる縦3次モードの共振周波数ω3は長さL1にかかわる縦1次モードの共振周波数ω4のちょうど3倍になるように、長さL1及びL2がそれぞれ設定されている。なお、屈曲2次モードの共振周波数は縦1次モードの共振周波数ω3と一致させてある。
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating the resonance vibration of the longitudinal first-order mode related to the length L1 and the resonance vibration of the longitudinal third-order mode related to the length L2 in the ultrasonic transducer according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, when the longitudinal resonance mode mechanical resonance occurs at the length L1 of the
図12は、本発明の実施の形態2による駆動部及び超音波振動子の構成を示す回路図である。 FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of the drive unit and the ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
超音波振動子130は、例えば、積層構造を有する圧電素子であり、縦振動(1次モードの縦振動)を励振する第1の圧電素子電極131と、屈曲振動(2次モードの屈曲振動)を励振する第2の圧電素子電極132と、を備える。超音波振動子130は、外形は異なるものの、実施の形態1による超音波振動子30と同様の積層構造を有する。
The
駆動部53aは、インダクタンスを微調整可能なインダクタ133及び134と、電力増幅器135及び136と、クロック発生器143と、カウンタ141及び142と、第1の波形メモリ139及び第2の波形メモリ140と、D/A変換器137及び138と、を備える。
The
第1の圧電素子電極131に、インダクタンスを微調整可能なインダクタ133を直列に接続し、電力増幅器135の出力に接続する。クロック発生器143から出力されるクロックをカウンタ141がカウントし、そのカウント値が第1の波形メモリ139のアドレスとして入力される。第1の波形メモリ139は、入力されたアドレスに該当する波形のデジタルデータをD/A変換器137に出力し、D/A変換器137でクロック発生器143から出力されるクロックに同期して、D/A変換されたアナログ波形が電力増幅器135に入力される。第1の波形メモリ139には後述する図13Bに示す波形に相当するデジタルデータ(波形データ)が記録されており、クロック発生器143のクロックをカウンタ141がカウントするごとに波形メモリ139の出力データが更新され、これらが繰り返されることにより、D/A変換器137の出力は周波信号となる。
An
第2の圧電素子電極132に、インダクタンスを微調整可能なインダクタ134を直列に接続し、電力増幅器136の出力に接続する。クロック発生器143から出力されるクロックをカウンタ142がカウントし、そのカウント値が第2の波形メモリ140のアドレスとして入力される。第2の波形メモリ140は、入力されたアドレスに該当する波形のデジタルデータをD/A変換器138に出力し、D/A変換器138でクロック発生器143から出力されるクロックに同期して、D/A変換されたアナログ波形が電力増幅器136に入力される。第2の波形メモリ140には後述する図14Bに示す波形に相当するデジタルデータ(波形データ)が記録されており、クロック発生器143のクロックをカウンタ142がカウントするごとに波形メモリ140の出力データが更新され、これらが繰り返されることにより、D/A変換器138の出力は周波信号となる。
An
第1の圧電素子電極131はその構造に由来する静電容量(制動容量)Cd3を有する。第1の圧電素子電極131が、インダクタ133のインダクタンスLCと電気的な共振を生じ、その共振周波数ω5が超音波振動子130の長さL1にかかわる縦1次モードの共振周波数ω3のちょうど5倍になるようにインダクタンスLCを設定する。すなわち、インダクタンスLCは、以下の式(4)を満たすものとする。
LC≒1/(ω5 2・Cd3)=1/{(5ω3)2・Cd3} …(4)
The first
L C ≈ 1 / (ω 5 2 · C d3 ) = 1 / {(5ω 3 ) 2 · C d3 } (4)
第2の圧電素子電極132はその構造に由来する静電容量(制動容量)Cd4を有する。第2の圧電素子電極132が、インダクタ134のインダクタンスLDと電気的な共振を生じ、その共振周波数ω4が超音波振動子130の屈曲2次モードの共振周波数ω3のちょうど3倍になるようにインダクタンスLDを設定する。すなわち、インダクタンスLDは、以下の式(5)を満たすものとする。
LD≒1/(ω4 2・Cd4)=1/{(3ω3)2・Cd4} …(5)
The second
L D ≈1 / (ω 4 2 · C d4 ) = 1 / {(3ω 3 ) 2 · C d4 } (5)
この実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、第1の圧電素子電極131とインダクタ133との間で、第1の電気的共振回路を形成する。第1の電気的共振回路は、超音波振動子130の縦振動の機械的共振周波数と一致する第1の周波数に対して3以上の奇数倍の第2の周波数と一致する共振周波数を有する。また、第2の圧電素子電極132とインダクタ134との間で、第2の電気的共振回路を形成する。第2の電気的共振回路は、超音波振動子130の屈曲振動の機械的共振周波数と一致する第1の周波数に対して3以上の奇数倍の第2の周波数と一致する共振周波数を有する。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, a first electrical resonance circuit is formed between the first
図13Aは、第1の波形メモリに記録される信号をアナログ波形で示すグラフである。図13Bは、図13Aに示す複数の信号を合成した信号を示すグラフである。第1の波形メモリ139には、図13Aに示すような第5の周波信号FS5と、その3倍の周波数の第6の周波信号FS6と、第5の周波信号FS5の5倍の周波数をもつ第7の周波信号FS7とを振幅と位相差を適度に調節し加算した図13Bに示す波形に対応するデジタルデータが記録されている。第5の周波信号FS5はD/A変換器137から出力されたときにその周波数がω3になるように構成される。
FIG. 13A is a graph showing an analog waveform of a signal recorded in the first waveform memory. FIG. 13B is a graph showing a signal obtained by synthesizing a plurality of signals shown in FIG. 13A. The
図14Aは、第2の波形メモリに記録される信号をアナログ波形で示すグラフである。図14Bは、図14Aに示す複数の信号を合成した信号を示すグラフである。第2の波形メモリ140には、図14Aに示すような第8の周波信号FS8と、その3倍の周波数の第9の周波信号FS9とを振幅と位相差を適度に調節し加算した図14Bの波形に対応するデジタルデータが記録されている。第8の周波信号FS8はD/A変換器138から出力されたときにその周波数がω3になるように構成される。
FIG. 14A is a graph showing an analog waveform of a signal recorded in the second waveform memory. FIG. 14B is a graph showing a signal obtained by synthesizing a plurality of signals shown in FIG. 14A. In the second waveform memory 140, an eighth frequency signal FS 8 as shown in FIG. 14A and a ninth
以下、図12〜図15を参照して、本発明の実施の形態2による超音波振動子130の動作を説明する。図15は、本発明の実施の形態2による超音波振動子の振動速度の時間変化を表すグラフである。
Hereinafter, the operation of the
第1の圧電素子電極131の静電容量Cd3の製造上の理由によるばらつきで電気的な共振周波数がばらつくことに対処するため、インダクタ133は第1の圧電素子電極131の静電容量Cd3と周波数ω3の5倍の周波数で電気的に共振するように、あらかじめインダクタンスを微調整しておく。
In order to cope with the variation in the electrical resonance frequency due to variations in the production of the capacitance C d3 of the first
第2の圧電素子電極132の静電容量Cd4の製造上の理由によるばらつきで電気的な共振周波数がばらつくことに対処するため、インダクタ134は第2の圧電素子電極132の静電容量Cd4と周波数ω3の3倍の周波数で電気的に共振するように、あらかじめインダクタンスを微調整しておく。
In order to cope with variations in the electrical resonance frequency due to variations in the production of the capacitance C d4 of the second
カウンタ141のカウント値がクロック発生器143のクロックに同期して変化し、このカウント値をアドレスとする第1の波形メモリ139のデータがD/A変換器137に出力される。D/A変換された図13Bに示すようなアナログ波形は電力増幅器135で超音波振動子130を駆動させるのに必要な電力に増幅される。
The count value of the
電力増幅器135から出力された電力は、超音波振動子130の周波数ω3で超音波振動子130の長さL1にかかわる縦1次モードの振動と、周波数ω4で超音波振動子130の長さL2にかかわる縦3次モードの振動と共振周波数が合致するので、機械的な共振が生じ、大きな振動振幅で振動する。このとき、周波数ω5より低い周波数の周波数ω3とω4の電力エネルギーの大きさはインダクタ133の影響は受けない。
The power output from the power amplifier 135 includes the longitudinal primary mode vibration related to the length L1 of the
D/A変換器137から出力された周波数成分が周波数ω5の電力は、インダクタ133と第1の圧電素子電極131の静電容量Cd3による電気的な共振周波数と合致して、電気的な共振が起こり、大きな電圧が第1の圧電素子電極131に印加され、超音波振動子130は周波数ω5の大きな振動振幅で振動する。なお、ここでの超音波振動子130の振動のうち周波数ω5成分の振動は超音波振動子130の機械的な共振である必要は必ずしもない。このようにして周波数ω3の縦振動に周波数ω4とω5の周波数成分を持つ振動が重畳されて超音波振動子130が縦振動する。
The electric power having the frequency component ω 5 output from the D / A converter 137 matches the electric resonance frequency of the
このときに第1の波形メモリ139に記録されている波形データの第5の周波信号FS5、第6の周波信号FS6および第7の周波信号FS7の振幅および位相差が適度に調整してあれば、超音波振動子130の縦振動は図15に示すような振動速度を持つ振動になる。
At this time, if the amplitude and phase difference of the fifth frequency signal FS5, the sixth frequency signal FS6, and the seventh frequency signal FS7 of the waveform data recorded in the
カウンタ142のカウント値がクロック発生器143のクロックに同期して変化し、このカウント値をアドレスとする第2の波形メモリ140のデータがD/A変換器138に出力される。D/A変換された図14Bに示すようなアナログ波形は電力増幅器136で超音波振動子130を駆動させるのに必要な電力に増幅される。
The count value of the
電力増幅器136から出力された電力は、超音波振動子130の周波数ω3の屈曲2次モードの振動の共振周波数と合致するので、機械的な共振が生じ、大きな屈曲振幅で振動する。このとき、周波数ω4より低い周波数の周波数ω3の電力エネルギーの大きさはインダクタ134の影響は受けない。
The power output from the power amplifier 136 matches the resonance frequency of the vibration of the bending secondary mode having the frequency ω 3 of the
D/A変換器から出力された周波数成分が周波数ω4の電力は、インダクタ134と第2の圧電素子電極132の静電容量Cd4による電気的な共振周波数と合致して、電気的な共振が起こり、大きな電圧が第2の圧電素子電極132に印加され、超音波振動子130は周波数ω4の大きな振動振幅で屈曲振動する。なお、ここでの超音波振動子130の振動のうち周波数ω4成分の振動は超音波振動子130の機械的な共振である必要は必ずしもない。このようにして周波数ω3の屈曲振動に周波数ω4の周波数成分を持つ振動が重畳されて超音波振動子130が屈曲振動する。
The power of the frequency component ω 4 output from the D / A converter matches the electrical resonance frequency of the
このときに第2の波形メモリ140に記録されている波形データの第8の周波信号FS8、および第9の周波信号FS9の振幅および位相差が適度に調整してあれば、超音波振動子130の屈曲振動は図15に示すような振動速度を持つ振動になる。
At this time, if the amplitude and phase difference of the eighth frequency signal FS8 and the ninth frequency signal FS9 of the waveform data recorded in the second waveform memory 140 are appropriately adjusted, the
以上、本発明の実施の形態2によれば、超音波振動子130の縦振動について、周波数比が1:3の縦1次モードと縦3次モードの振動を同時に生成でき、その位相差を調整することによって、振動速度波形を矩形波に近づけることができ、さらに縦1次モードの5倍の振動速度の振動を加算できるので、より矩形波に近づけることができる。また超音波振動子130の屈曲2次モード振動についても、周波数比が1:3の振動を同時に生成でき、その位相を調整することによって、振動速度波形を矩形波に近づけることができる。このように振動速度波形を矩形波に近づけることによって、摺動面(摺動部材27と振動子30a及び30bの摺動面)での滑りが減り、その結果、摺動面の磨耗を減らすことができる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the longitudinal vibration of the
(実施の形態3)
実施の形態3による倒立顕微鏡は、周波信号発生手段として第1〜第4の周波信号発生器41,42,43,44を用いた実施の形態1による駆動部53に代えて、PWM(パルス幅変調)信号発生器241及びMOS−FET237,238,239及び240を周波信号発生手段として用いた駆動部53bを備えている。また、トリマコンデンサ235及び236を備えている。この実施の形態3の説明においては、実施の形態1と同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 3)
The inverted microscope according to the third embodiment replaces the
図16は、本発明の実施の形態3による駆動部及び超音波振動子の構成を示す回路図である。 FIG. 16 is a circuit diagram showing the configuration of the drive unit and the ultrasonic transducer according to the third embodiment of the present invention.
超音波振動子230は、例えば、積層構造を有する圧電素子であり、縦振動(1次モードの縦振動)を励振する第1の圧電素子電極231と、屈曲振動(2次モードの屈曲振動)を励振する第2の圧電素子電極232と、を備える。超音波振動子230は、実施の形態1による超音波振動子30と同様の構造を有する。
The
本発明の実施の形態3による駆動部53bは、インダクタ233及び234と、静電容量が調整可能なトリマコンデンサ235及び236と、MOS−FET237,238,239及び240と、PWM信号発生器241と、を備える。
The
第1の圧電素子電極231の入力は、静電容量が調整可能なトリマコンデンサ235に並列接続され、インダクタ233の出力に直列接続される。インダクタ233の入力は、MOS−FET237と238のドレインに接続される。MOS−FET237はソースが直流電圧源Eoに接続され、MOS−FET238はソースがグランドに接続される。MOS−FET237と238のゲートはPWM信号発生器241に接続され、PWM信号発生器241からの信号をうけてスイッチング動作する。
The input of the first
第2の圧電素子電極232の入力は、静電容量が調整可能なトリマコンデンサ236に並列接続され、インダクタ234の出力に直列接続される。インダクタ234の入力は、MOS−FET239と240のドレインに接続される。MOS−FET239はソースが直流電圧源Eoに接続され、MOS−FET240はソースがグランドに接続される。MOS−FET239と240のゲートはPWM信号発生器241に接続され、PWM信号発生器241からの信号をうけてスイッチング動作する。
The input of the second
第1の圧電素子電極231は、その構造に由来する静電容量(制動容量)Cd5を有する。第1の圧電素子電極231が、トリマコンデンサ235とインダクタ233のインダクタンスLEとで電気的な共振を生じ、その共振周波数ω7が超音波振動子230の縦1次モードの共振周波数ω6のちょうど3倍になるようにインダクタンスLEを設定する。すなわち、トリマコンデンサ235の静電容量をCT5とすると、以下の式(6)が成り立つようにインダクタンスLEが設定される。
LE≒1/{ω7 2・(Cd5+CT5)}=1/{(3ω6)2・(Cd5+CT5)} …(6)
The first
L E ≒ 1 / {ω 7 2 · (C d5 + C T5)} = 1 / {(3ω 6) 2 · (C d5 + C T5)} ... (6)
第2の圧電素子電極232は、その構造に由来する静電容量(制動容量)Cd6を有する。第2の圧電素子電極232が、トリマコンデンサ236とインダクタ234のインダクタンスLFとで電気的な共振を生じ、その共振周波数ω7が超音波振動子230の屈曲2次モードの共振周波数ω6のちょうど3倍になるようにインダクタンスLFを設定する。すなわち、トリマコンデンサ236の静電容量をCT6とすると、以下の式(7)が成り立つようにインダクタンスLFが設定される。
LF≒1/{ω7 2・(Cd6+CT6)}=1/{(3ω6)2・(Cd6+CT6)} …(7)
The second
L F ≈ 1 / {ω 7 2 · (C d6 + C T6 )} = 1 / {(3ω 6 ) 2 · (C d6 + C T6 )} (7)
この実施の形態3においては、第1の圧電素子電極231とトリマコンデンサ235及びインダクタ233との間で、第1の電気的共振回路を形成する。第1の電気的共振回路は、超音波振動子130の縦振動の機械的共振周波数と一致する第1の周波数に対して3以上の奇数倍の第2の周波数と一致する共振周波数を有する。また、第2の圧電素子電極232とトリマコンデンサ236及びインダクタ234との間で、第2の電気的共振回路を形成する。第2の電気的共振回路は、超音波振動子130の屈曲振動の機械的共振周波数と一致する第1の周波数に対して3以上の奇数倍の第2の周波数と一致する共振周波数を有する。
In the third embodiment, a first electrical resonance circuit is formed between the first
図17A〜図17Cは、PWM信号発生器が発生する第1のパルス波形を説明するためのグラフである。図17Aに示す第10の周波信号FS10とその3倍の周波数をもつ第11の周波信号FS11とを加算すると、図17Bに示すようなアナログ波形となる。図17Bに示すアナログ波形をPWM(パルス幅変調)すると図17Cに示すような第1のパルス波形となる。MOS−FET237及び238のゲートには、図17Cに示す第1のパルス波形が印加される。なお、MOS−FET237及び238は、同時にONにならないように設定される。
17A to 17C are graphs for explaining the first pulse waveform generated by the PWM signal generator. When the tenth frequency signal FS10 shown in FIG. 17A and the eleventh frequency signal FS11 having a frequency three times that of the tenth frequency signal FS10 are added, an analog waveform as shown in FIG. 17B is obtained. When the analog waveform shown in FIG. 17B is PWM (pulse width modulation), a first pulse waveform as shown in FIG. 17C is obtained. The first pulse waveform shown in FIG. 17C is applied to the gates of the MOS-
図18A〜図18Cは、PWM信号発生器が発生する第2のパルス波形を説明するためのグラフである。図18Aに示す第12の周波信号FS12とその3倍の周波数をもつ第13の周波信号FS13とを加算すると、図18Bに示すようなアナログ波形となる。図18Bに示すアナログ波形をPWM(パルス幅変調)すると図18Cに示すような第2のパルス波形となる。MOS−FET239及び240のゲートには、図18Cに示す第2のパルス波形が印加される。なお、MOS−FET239及び240は、同時にONにならないように設定される。
18A to 18C are graphs for explaining a second pulse waveform generated by the PWM signal generator. When the twelfth frequency signal FS12 shown in FIG. 18A and the thirteenth frequency signal FS13 having a frequency three times that of the twelfth frequency signal FS12 are added, an analog waveform as shown in FIG. 18B is obtained. When the analog waveform shown in FIG. 18B is PWM (pulse width modulation), a second pulse waveform as shown in FIG. 18C is obtained. The second pulse waveform shown in FIG. 18C is applied to the gates of the MOS-
以下、図16〜図18Cを参照して、本発明の実施の形態3による超音波振動子230の動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the
第1の圧電素子電極231の静電容量Cd5の製造上の理由によるばらつきで電気的な共振周波数がばらつくことに対処するため、インダクタ233と、第1の圧電素子電極231の静電容量Cd5と、トリマコンデンサ235の静電容量CT5とが周波数ω7で電気的に共振するように、あらかじめトリマコンデンサ235の静電容量CT5を微調整しておく。
In order to deal with the fact that the electrical resonance frequency varies due to variations due to manufacturing reasons of the capacitance C d5 of the first
PWM信号発生器241から出力された図17Cに示す第1のパルス波形で、MOS−FET237及び238がスイッチングして、超音波振動子230を駆動させるのに必要な電力に増幅される。
With the first pulse waveform shown in FIG. 17C output from the
MOS−FET237及び238のドレインから出力される電力は、超音波振動子230の周波数ω6の縦1次モードの振動の機械的な共振周波数と合致するので、機械的な共振が生じ、大きな屈曲振幅で振動する。このとき、周波数ω7より低い周波数の周波数ω6の電力エネルギーの大きさはインダクタ233の影響は受けない。
Since the power output from the drains of the MOS-
MOS−FET237及び238のドレインから出力される周波数成分が周波数ω7の電力は、インダクタ233と、第1の圧電素子電極231の静電容量Cd5と、トリマコンデンサ235の静電容量CT5とによる電気的な共振周波数と合致して電気的な共振が起こり、大きな電圧が第1の圧電素子電極231に印加され、超音波振動子230は周波数ω7の大きな振動振幅で振動する。なお、ここでの超音波振動子230の振動のうち周波数ω7成分の振動は超音波振動子230の機械的な共振である必要は必ずしもない。このようにして周波数ω6の縦振動にω7の周波数成分を持つ振動が重畳されて超音波振動子230が縦振動する。
The power of the frequency component ω 7 output from the drains of the MOS-
MOS−FET237及び238のドレインから出力される周波数成分が周波数ω7より高い電力は、インダクタ233と、第1の圧電素子電極231の静電容量と、トリマコンデンサ235の静電容量とで構成されるローパスフィルタにより遮断されるので、超音波振動子230の振動には寄与しない。
The power whose frequency component output from the drains of the MOS-
第2の圧電素子電極232の静電容量Cd6の製造上の理由によるばらつきで電気的な共振周波数がばらつくことに対処するため、インダクタ234と、第2の圧電素子電極232の静電容量Cd6と、トリマコンデンサ236の静電容量CT6とが周波数ω7で電気的に共振するように、あらかじめトリマコンデンサ236の静電容量CT6を微調整しておく。
In order to deal with the fact that the electrical resonance frequency varies due to variations due to manufacturing reasons of the capacitance C d6 of the second
PWM信号発生器241から出力された図18Cに示す第2のパルス波形で、MOS−FET239及び240がスイッチングして、超音波振動子230を駆動させるのに必要な電力に増幅される。
With the second pulse waveform shown in FIG. 18C output from the
MOS−FET239及び240のドレインから出力される電力は、超音波振動子230の周波数ω6の屈曲2次モードの振動の機械的な共振周波数と合致するので、機械的な共振が生じ、大きな屈曲振幅で振動する。このとき、周波数ω7より低い周波数の周波数ω6の電力エネルギーの大きさはインダクタ234の影響は受けない。
The power output from the drains of the MOS-
MOS−FET239及び240のドレインから出力される周波数成分が周波数ω7の電力は、インダクタ234と、第2の圧電素子電極232の静電容量Cd6と、トリマコンデンサ236の静電容量CT6とによる電気的な共振周波数と合致して、電気的な共振が起こり、大きな電圧が第2の圧電素子電極232に印加され、超音波振動子230は周波数ω7の大きな振動振幅で振動する。なお、ここでの超音波振動子230の振動のうち周波数ω7成分の振動は超音波振動子230の機械的な共振である必要は必ずしもない。このようにして周波数ω6の屈曲振動にω7の周波数成分を持つ振動が重畳されて超音波振動子230が屈曲振動する。
The power of the frequency component ω 7 output from the drains of the MOS-
MOS−FET239及び240のドレインから出力される周波数成分が周波数ω7より高い電力は、インダクタ234と、第2の圧電素子電極232の静電容量と、トリマコンデンサ236とで構成されるローパスフィルタにより遮断されるので、超音波振動子230の振動には寄与しない。
The power whose frequency component output from the drains of the MOS-
本発明の実施の形態3によれば、超音波振動子230の縦振動(1次モードの縦振動)について、周波数比が1:3の振動速度を持つ振動を同時に生成でき、その位相差を調整することによって、振動速度波形を矩形波に近づけることができる。また超音波振動子230の屈曲振動(2次モードの屈曲振動)についても、周波数比が1:3の振動速度を持つ振動を同時に生成でき、その位相差を調整することによって、振動速度波形を矩形波に近づけることができる。このように振動速度波形を矩形波に近づけることによって、摺動面(摺動部材27と振動子30a及び30bの摺動面)での滑りが減り、その結果、摺動面の磨耗を減らすことができる。
According to the third embodiment of the present invention, vibrations having a vibration speed with a frequency ratio of 1: 3 can be generated at the same time with respect to the longitudinal vibrations (primary mode longitudinal vibrations) of the
(実施の形態3の変形例)
図19は、本発明の実施の形態3の変形例による駆動部及び超音波振動子の構成を示す回路図である。
(Modification of Embodiment 3)
FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration of a drive unit and an ultrasonic transducer according to a modification of the third embodiment of the present invention.
実施の形態3の変形例では、電気的な共振周波数を調整するためのトリマコンデンサ235及び236を、それぞれ第1の圧電素子電極231、第2の圧電素子電極232に直列接続したことが、実施の形態3と異なり、その他の構成は同じである。
In the modification of the third embodiment, the
トリマコンデンサ235及び236を、それぞれ第1の圧電素子電極231、第2の圧電素子電極232に直列に接続すると、実施の形態3で示したインダクタ233のインダクタンスLEを示す式(6)は、以下の式(8)のようになる。
LE≒1/[ω7 2・{Cd5・CT5/(Cd5+CT5)}]
=1/[(3ω6)2・{Cd5・CT5/(Cd5+CT5)}] …(8)
The
L E ≈ 1 / [ω 7 2 · {C d5 · C T5 / (C d5 + C T5 )}]
= 1 / [(3ω 6 ) 2 · {C d5 · C T5 / (C d5 + C T5 )}] (8)
同様に、インダクタ234のインダクタンスLFを示す式(7)は、以下の式(9)のようになる。
LF≒1/[ω7 2・{Cd6・CT6/(Cd6+CT6)}]
=1/[(3ω6)2・{Cd6・CT6/(Cd6+CT6)}] …(9)
Similarly, equation showing the inductance L F of the inductor 234 (7), the following equation (9).
L F ≈ 1 / [ω 7 2 · {C d6 · C T6 / (C d6 + C T6 )}]
= 1 / [(3ω 6 ) 2 · {C d6 · C T6 / (C d6 + C T6 )}] (9)
上記の式(8)及び式(9)において、Cd<CTであるならば、この変形例においても、実施の形態3とほぼ同じ効果が得られる。 In the above formulas (8) and (9), if C d <C T , the same effect as in the third embodiment can be obtained in this modified example.
なお、上述の実施の形態1〜3及び変形例では、いずれも縦振動(1次モードの縦振動)を励振する第1の圧電素子電極に対して第1の電気的共振回路を形成し、屈曲振動(2次モードの屈曲振動)を励振する第2の圧電素子電極に対して第2の電気的共振回路を形成したが。第1の圧電素子電極及び第2の圧電素子電極のいずれか一方にのみ電気的共振回路を形成するようにしてもよい。 In the first to third embodiments and the modifications described above, a first electrical resonance circuit is formed for the first piezoelectric element electrode that excites longitudinal vibration (longitudinal vibration of the primary mode). The second electrical resonance circuit is formed with respect to the second piezoelectric element electrode that excites bending vibration (second-order mode bending vibration). You may make it form an electrical resonance circuit only in any one of a 1st piezoelectric element electrode and a 2nd piezoelectric element electrode.
1 倒立顕微鏡
2 電動ステージ
3 本体部
4 透過照明部
5 制御装置
6 対物レンズ
7 反射ミラー
8 結像光学系
9 接眼レンズ
10 鏡筒
11 透過照明支柱
12 アーム
13 光源
14 ランプハウス
15 コンデンサレンズ
16 コンデンサユニット
17 コレクタレンズ
18 視野絞り
19 反射ミラー
21 基部
23 ガイドレール
22 移動部(ステージ)
27 摺動部材(摺動部)
24 超音波アクチュエータ
28 スケール
25 エンコーダ
26 開口
29 保持機構
30,130,230 超音波振動子
30a,30b 振動子
31,32,131,132,231,232 圧電素子電極
33,34,133,134,233,234 インダクタ
35,36,135,136 電力増幅器
37,38,39,40 抵抗器
41,42,43,44 周波信号発生器
51 制御部
53,53a,53b 駆動部
52 指示部
54 検出部
61,62,65,68 板状圧電体
63,66 駆動用屈曲振動電極
64 縦振動検出用電極
67 駆動用縦振動電極
69 GND電極
70,71,72,73,74 リードパターン
75,76,77,78,79,80,81,82 電極パターン
137,138 D/A変換器
139,140 波形メモリ
141,142 カウンタ
143 クロック発生器
235,236 トリマコンデンサ
237,238,239,240 MOS−FET
241 PWM信号発生器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
27 Sliding member (sliding part)
24 Ultrasonic Actuator 28 Scale 25
241 PWM signal generator
Claims (9)
前記超音波振動子の機械的共振周波数と一致する第1の周波数及び該第1の周波数に対して3以上の奇数倍の値を有する第2の周波数を含む第1の周波信号を発生する第1の周波信号発生部と、
前記超音波振動子の機械的共振周波数と一致する第3の周波数を含む第2の周波信号を発生する第2の周波信号発生部と、
前記第1の圧電素子電極に接続され、該第1の圧電素子電極との間で、前記第2の周波数と一致する共振周波数を有する第1の電気的共振回路を形成する第1のインダクタンスを有する第1の電気的共振回路形成部と、
を備えることを特徴とする超音波モータ。 An ultrasonic transducer having first and second piezoelectric element electrodes, each of which excites one of longitudinal vibration and bending vibration included in the ultrasonic elliptical vibration;
A first frequency signal is generated that includes a first frequency that matches the mechanical resonance frequency of the ultrasonic transducer and a second frequency that has an odd multiple of 3 or more with respect to the first frequency. 1 frequency signal generator,
A second frequency signal generator that generates a second frequency signal including a third frequency that matches a mechanical resonance frequency of the ultrasonic transducer;
A first inductance which is connected to the first piezoelectric element electrode and forms a first electrical resonance circuit having a resonance frequency matching the second frequency with the first piezoelectric element electrode; A first electrical resonance circuit forming unit having:
An ultrasonic motor comprising:
前記第2の圧電素子電極に接続され、該第2の圧電素子電極との間で、前記第4の周波数と一致する共振周波数を有する第2の電気的共振回路を形成する第2のインダクタンスを有する第2の電気的共振回路形成部とをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。 The second frequency signal generated by the second frequency signal generator further includes a fourth frequency having an odd multiple of 3 or more with respect to the third frequency,
A second inductance which is connected to the second piezoelectric element electrode and forms a second electrical resonance circuit having a resonance frequency matching the fourth frequency with the second piezoelectric element electrode; The ultrasonic motor according to claim 1, further comprising: a second electrical resonance circuit forming unit having the same.
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