JP6742860B2 - Vibration type actuator and electronic equipment - Google Patents

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Description

本発明は、動型アクチュエータ及び電子機器に関し、特に、振動型アクチュエータを構成する振動体へ給電を行うと共に振動体を支持する構成に関する。 The present invention relates to a dynamic actuator and an electronic device, and more particularly to a configuration for supplying power to a vibrating body that constitutes a vibrating actuator and supporting the vibrating body.

圧電素子と弾性体とを接合してなる振動体に被駆動体を加圧接触させ、圧電素子への交流電圧の印加によって振動体に振動を励起して被駆動体へ摩擦駆動力を与えることで、振動体と被駆動体とを相対的に移動させる振動型アクチュエータが知られている。振動型アクチュエータの小型化を図るための振動体の支持方法として、振動体への給電を行うフレキシブルプリント基板(以下「FPC」という)に振動体を支持する支持機能を持たせる構成が特許文献1に提案されている。 A driven body is brought into pressure contact with a vibrating body formed by joining a piezoelectric element and an elastic body, and an AC voltage is applied to the piezoelectric element to excite vibration in the vibrating body to apply a friction driving force to the driven body. Then, a vibration type actuator is known which moves a vibrating body and a driven body relatively. As a method for supporting a vibrating body to reduce the size of the vibrating actuator, a configuration in which a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as “FPC”) that supplies power to the vibrating body has a supporting function for supporting the vibrating body is disclosed in Patent Document 1 Have been proposed to.

図10は、特許文献1に記載された振動型アクチュエータを構成する振動体950の支持構造を示す平面図である。FPC952は、FPC952の長手方向に所定の間隔で設けられた2カ所の固定部952cにおいて不図示の筐体等に固定される。振動体950は、2カ所の固定部952cの略中央部において、FPC952に取り付けられている。FPC952が有する導通部材952dの延出方向は、2カ所の固定部952cを結ぶ方向と略平行となっている。 FIG. 10 is a plan view showing a support structure of a vibrating body 950 that constitutes the vibration type actuator described in Patent Document 1. The FPC 952 is fixed to a casing or the like (not shown) at two fixing portions 952c provided at predetermined intervals in the longitudinal direction of the FPC 952. The vibrating body 950 is attached to the FPC 952 at approximately the center of the two fixing portions 952c. The extending direction of the conducting member 952d included in the FPC 952 is substantially parallel to the direction connecting the two fixing portions 952c.

ここで、摩擦駆動力を取り出す振動型アクチュエータにおいて、振動体950が小型化され、要求される駆動力が小さくなるにしたがって、振動体950と不図示の被駆動体との加圧接触に必要な加圧力は小さくなる。その結果、FPC952の支持部(2カ所の固定部952cの間の部分)に必要とされる剛性は小さくなる。また、FPC952では、固定部952cから振動体950までの距離を短くすることで、振動体950と被駆動体とを加圧接触させる加圧力に対するばね定数を大きくすることができる。よって、FPC952は、金属部材よりも剛性が低いが、十分に振動体950を支持する支持部材として機能させることができる。 Here, in the vibration-type actuator that extracts the frictional driving force, as the vibrating body 950 becomes smaller and the required driving force becomes smaller, the vibrating body 950 is required for pressure contact with the driven body (not shown). The pressure is small. As a result, the rigidity required for the support portion (the portion between the two fixing portions 952c) of the FPC 952 becomes small. Further, in the FPC 952, by shortening the distance from the fixed portion 952c to the vibrating body 950, it is possible to increase the spring constant with respect to the pressing force that brings the vibrating body 950 and the driven body into pressure contact. Therefore, the FPC 952 has lower rigidity than the metal member, but can function as a supporting member that sufficiently supports the vibrating body 950.

また、給電部材であるFPC952が支持部材として機能しており、給電部材の他に支持部材を設ける必要がないため、振動型アクチュエータを構成する部品点数を削減することができる。更に、FPC952の支持部に対して作用する加圧力の作用方向の剛性やこの作用方向と直交する軸の回転方向の剛性は十分に低いため、被駆動体の接触面に対して振動体950の接触面の位置が倣うことで、接触面での加圧ムラを小さくすることができる。こうして、不図示の筐体の構造を含めて振動型アクチュエータの小型化を図ることができると共に、振動体950を安定して支持することができる。 Further, since the FPC 952 which is a power feeding member functions as a supporting member and it is not necessary to provide a supporting member in addition to the power feeding member, the number of parts constituting the vibration type actuator can be reduced. Further, the rigidity of the pressing force acting on the support portion of the FPC 952 in the acting direction and the rigidity in the rotating direction of the shaft orthogonal to this acting direction are sufficiently low, so that the vibrating body 950 is attached to the contact surface of the driven body. By imitating the position of the contact surface, it is possible to reduce pressure unevenness on the contact surface. In this way, it is possible to reduce the size of the vibration-type actuator including the structure of the casing (not shown), and to stably support the vibration body 950.

特開平9−233868号公報JP-A-9-233868

FPC952は、主に、樹脂系フィルムからなるベース部材と金属系の導通部材952dにより構成されており、これら2つの部材の剛性差は大きい。そのため、振動体950をFPC952で支持した場合に、振動体950に付与される加圧力が原因で導通部材952dに応力が集中し、導通部材952dが断線することで給電不良が発生するおそれがある。特に、FPC952における振動体950との接合部と固定部952cとの間の支持部には応力が集中しやすく、支持部において導通部材952dに断線が生じるおそれがある。 The FPC 952 is mainly composed of a base member made of a resin film and a metal conductive member 952d, and the difference in rigidity between these two members is large. Therefore, when the vibrating body 950 is supported by the FPC 952, stress is concentrated on the conducting member 952d due to the pressing force applied to the vibrating body 950, and the conducting member 952d is disconnected, which may cause power supply failure. .. In particular, stress is likely to be concentrated on the supporting portion of the FPC 952 between the joint with the vibrating body 950 and the fixing portion 952c, and the conductive member 952d may be broken in the supporting portion.

また、振動体950を小型化するにしたがって、振動体950の断面2次モーメントは小さくなる。こうして振動体950の剛性が小さくなって、銅箔等からなる導通部材952dの剛性と振動体950の剛性とが近づくと、振動体950の形状によって決まる振動モードのモード形状や共振周波数に対する導通部材952dの影響が大きくなる。よって、振動体950の駆動に、導通部材952dの構成を加味する必要が生じる。また、例えば、FPC952が応力を受けることでFPC952に伸び等の変形が生じると、導通部材952dも同様に変形してしまうことで、振動体950の振動状態も変化してしまい、所望の駆動性能が得られなくなるおそれがある。 Further, as the vibration body 950 becomes smaller, the second moment of area of the vibration body 950 becomes smaller. In this way, when the rigidity of the vibrating body 950 becomes small and the rigidity of the conducting member 952d made of copper foil or the like approaches the rigidity of the vibrating body 950, the conducting member for the mode shape of the vibration mode and the resonance frequency determined by the shape of the vibrating body 950. The influence of 952d becomes large. Therefore, it becomes necessary to add the configuration of the conducting member 952d to the driving of the vibrating body 950. Further, for example, when the FPC 952 is deformed such as stretched due to the stress applied to the FPC 952, the conductive member 952d is also similarly deformed, and the vibration state of the vibrating body 950 is also changed, so that the desired driving performance is obtained. May not be obtained.

本発明は、振動型アクチュエータの駆動に際して給電不良の発生を抑制すると共に安定した駆動特性を得るための技術を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a technique for suppressing the occurrence of power supply failure when driving a vibration type actuator and obtaining stable drive characteristics.

本発明に係る振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子と弾性体を有する振動体と、前記振動体を支持する支持部材と、前記振動体と接触する接触体と、を備え、前記支持部材は、前記振動体と接合される振動部と、導通部材を含み、所定位置に固定される複数の第1固定部と、前記振動部から前記第1固定部に向かう方向とは異なる方向に設けられ複数の第2固定部と、前記振動部と前記複数の第1固定部とを連結する複数の第1支持部と、前記振動部と前記複数の第2固定部とを連結する複数の第2支持部と、を有することを特徴とする。 Vibration actuator according to the present invention, electrical - a vibrator having a mechanical energy conversion element and an elastic member, a support member for supporting the vibrating body, Bei example and a contact body which come in contact with the vibrator, the The support member includes a vibrating portion that is joined to the vibrating body, a plurality of first fixing portions that include a conducting member, and is fixed at a predetermined position, and a direction that is different from a direction from the vibrating portion toward the first fixing portion. A plurality of second fixing portions, a plurality of first supporting portions that connect the vibrating portion and the plurality of first fixing portions, and a portion that connects the vibrating portion and the plurality of second fixing portions. And a plurality of second support portions.

本発明によれば、給電不良の発生を抑制することができ、また、安定した振動特性が得られる振動型アクチュエータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vibration-type actuator that can suppress the occurrence of power supply failure and can obtain stable vibration characteristics.

第1実施形態に係る振動型アクチュエータの概略斜視図と、振動型アクチュエータを構成する振動体の概略斜視図である。3A and 3B are a schematic perspective view of a vibration type actuator according to the first embodiment and a schematic perspective view of a vibrating body forming the vibration type actuator. 第1実施形態に係る振動型アクチュエータの振動体に励起される振動モードと圧電素子の電極構造を説明する図である。It is a figure explaining the vibration mode excited by the vibration body of the vibration type actuator which concerns on 1st Embodiment, and the electrode structure of a piezoelectric element. 第1実施形態に係る振動型アクチュエータの側面図と裏面図である。3A and 3B are a side view and a rear view of the vibration type actuator according to the first embodiment. 振動型アクチュエータ構成する振動体に励起される別の振動モードを説明する斜視図である。It is a perspective view explaining another vibration mode excited by the vibrating body which constitutes a vibration type actuator. 第2実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the vibration type actuator which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the vibration type actuator which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the vibration type actuator which concerns on 4th Embodiment. 振動型アクチュエータを備える顕微鏡の外観斜視図である。It is an appearance perspective view of a microscope provided with a vibration type actuator. 振動型アクチュエータを備える撮像装置の概略平面図とブロック図である。3A and 3B are a schematic plan view and a block diagram of an image pickup apparatus including a vibration actuator. 従来の振動体の支持構造を示す平面図である。It is a top view which shows the conventional support structure of a vibrating body.

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。最初に本発明の第1実施形態について説明する。図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る振動型アクチュエータ10の概略構成を示す斜視図である。図1(b)は、振動型アクチュエータ10を構成する振動体11の概略構成を示す斜視図である。振動型アクチュエータ10は、被駆動体2、振動体11、FPC(フレキシブルプリント基板)12及び裏打ち材13を有する。振動体11は、弾性体11a、圧電素子11b及び突起部11cを有する。説明の便宜上、図1に示す互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を定める。Y軸方向は、2つの突起部11cを結ぶ方向である。Z軸方向は、突起部11cの突出方向であり、弾性体11a及び圧電素子11bの厚み方向である。X軸方向は、Y軸方向及びZ軸方向の両方向と直交する方向であり、被駆動体2が振動体11により摩擦駆動されることにより、被駆動体2と振動体11とが相対的に移動する方向である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1A is a perspective view showing a schematic configuration of a vibration type actuator 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a perspective view showing a schematic configuration of a vibrating body 11 that constitutes the vibrating actuator 10. The vibration type actuator 10 includes a driven body 2, a vibrating body 11, an FPC (flexible printed circuit board) 12, and a backing material 13. The vibrating body 11 includes an elastic body 11a, a piezoelectric element 11b, and a protrusion 11c. For convenience of explanation, the X axis, Y axis, and Z axis shown in FIG. The Y-axis direction is the direction connecting the two protrusions 11c. The Z-axis direction is the protruding direction of the protrusion 11c, and is the thickness direction of the elastic body 11a and the piezoelectric element 11b. The X-axis direction is a direction orthogonal to both the Y-axis direction and the Z-axis direction, and when the driven body 2 is frictionally driven by the vibrating body 11, the driven body 2 and the vibrating body 11 are relatively moved. The direction of movement.

圧電素子11bに対する給電を行う給電部材であるFPC12は、Z軸方向において、2層のシート状部材であるベース部材に導通部材12dが狭まれた構造を有している。例えば、ベース部材にはシート状のポリイミドフィルム等の樹脂材料が用いられ、導通部材12dには銅箔等の金属材料が用いられる。FPC12は略十字形状を有しており、FPC12の一方の面におけるY軸方向端の2カ所と、X軸方向端の1カ所と、このX軸方向端から所定の間隔を設けた1カ所の合計4カ所には、補強部材である裏打ち材13が固定されている。FPC12の他方の面のX軸方向において2つの裏打ち材13が固定されている位置の略中央、且つ、Y軸方向において2つの裏打ち材13が固定されている位置の略中央となる位置には、振動体11が固定されている。なお、FPC12の構成の詳細については後述する。 The FPC 12, which is a power feeding member that feeds power to the piezoelectric element 11b, has a structure in which the conducting member 12d is narrowed in the base member which is a two-layer sheet-shaped member in the Z-axis direction. For example, a resin material such as a sheet-shaped polyimide film is used for the base member, and a metal material such as copper foil is used for the conductive member 12d. The FPC 12 has a substantially cruciform shape, and includes two positions on the one side of the FPC 12 at the Y-axis direction end, one position at the X-axis direction end, and one position at a predetermined distance from the X-axis direction end. Backing material 13 which is a reinforcing member is fixed to a total of four places. On the other surface of the FPC 12 at a position substantially in the center of the position where the two backing materials 13 are fixed in the X-axis direction and substantially in the center of the position where the two backing materials 13 are fixed in the Y-axis direction. The vibrating body 11 is fixed. The details of the configuration of the FPC 12 will be described later.

振動体11は、裏打ち材13を介してFPC12が基台3に固定されることにより基台3に支持されている。基台3は、振動型アクチュエータ10が搭載される不図示の電子機器の筐体等を構成する部品である。このように、振動型アクチュエータ10では、FPC12は、圧電素子11bに対して給電を行う給電部材としての機能に加えて、振動体11を支持する支持部材としての機能を兼ね備えている。そのため、振動体11を支持するための別の部品が不要となることで、部品点数や組立工数を減らすことが可能となる。なお、裏打ち材13を介してFPC12を基台3に固定する方法は、特に限定されるものではなく、接着剤による固定、押さえ板による挟み込み、ボルト締結、カシメ等の周知の方法を用いることができる。 The vibrating body 11 is supported by the base 3 by fixing the FPC 12 to the base 3 via the backing material 13. The base 3 is a component that forms a housing of an electronic device (not shown) on which the vibration actuator 10 is mounted. As described above, in the vibration type actuator 10, the FPC 12 has a function as a supporting member that supports the vibrating body 11 in addition to a function as a power supplying member that supplies power to the piezoelectric element 11b. Therefore, it is possible to reduce the number of parts and the number of assembling steps by eliminating the need for another part for supporting the vibrating body 11. The method of fixing the FPC 12 to the base 3 via the lining material 13 is not particularly limited, and known methods such as fixing with an adhesive, sandwiching with a pressing plate, bolt fastening, caulking, etc. may be used. it can.

略矩形で平板状の弾性体11aには、例えば、マルテンサイト系のステンレス鋼であるSUS420J2等の金属材料が好適に用いられる。弾性体11aの一方の面には、電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子11bが接合されている。圧電素子11bにおける弾性体11aとの接合面の反対側の面にはFPC12が接合されており、こうして振動体11はFPC12に支持されている。『略矩形』とは、実質的に矩形とみなすことができることをいい、部品公差や組立誤差等によって、厳密に矩形状であることを必要としないことをいう。 For the substantially rectangular and flat elastic body 11a, for example, a metal material such as SUS420J2 which is martensitic stainless steel is preferably used. A piezoelectric element 11b, which is an electro-mechanical energy conversion element, is bonded to one surface of the elastic body 11a. The FPC 12 is joined to the surface of the piezoelectric element 11b opposite to the joint surface with the elastic body 11a, and thus the vibrating body 11 is supported by the FPC 12. The “substantially rectangular shape” means that it can be regarded as a substantially rectangular shape, and does not need to be a strictly rectangular shape due to a component tolerance, an assembly error, or the like.

2つの突起部11cは、弾性体11aにおいて圧電素子11bが接合されている面の反対側の面において、Y軸方向に所定の間隔で、圧電素子11bに向かわないZ軸方向に突出するように設けられている。突起部11cの先端は、被駆動体2と加圧接触する。なお、図1(a)には、振動体11の少なくとも一部を図示するために、便宜上、被駆動体2と突起部11cとを離した状態を示している。突起部11cと被駆動体2を加圧接触させる方法としては、被駆動体2から突起部11cに対して加圧力(弾性力)を与える方法、FPC12から振動体11を介して被駆動体2に加圧力を与える方法のいずれを用いてもよい。また、被駆動体2と弾性体11aとの間に磁気回路を形成し、弾性体11aと被駆動体2とを磁力により互いに引き寄せ合わせることで、突起部11cと被駆動体2を加圧接触させることもできる。 The two protrusions 11c are arranged on the surface of the elastic body 11a opposite to the surface on which the piezoelectric element 11b is joined so as to protrude in the Z-axis direction, which does not face the piezoelectric element 11b, at predetermined intervals in the Y-axis direction. It is provided. The tip of the protrusion 11c makes pressure contact with the driven body 2. Note that FIG. 1A shows a state in which the driven body 2 and the protrusion 11 c are separated from each other for convenience, in order to illustrate at least a part of the vibrating body 11. As a method for bringing the protrusion 11c and the driven body 2 into pressure contact, a method of applying a pressing force (elastic force) from the driven body 2 to the protrusion 11c, or a driven body 2 from the FPC 12 via the vibrating body 11 is used. Any of the methods of applying a pressing force to can be used. In addition, a magnetic circuit is formed between the driven body 2 and the elastic body 11a, and the elastic body 11a and the driven body 2 are attracted to each other by a magnetic force, so that the protrusion 11c and the driven body 2 are brought into pressure contact with each other. You can also let it.

突起部11cの先端には、所望の摩擦係数を有し、耐摩耗性に優れた接触部を設けることが望ましい。例えば、突起部11cを曲げ加工により弾性体11aと一体的に形成した後、熱処理や表面研磨を施すことにより、所望の摩擦係数と耐摩耗性を備える接触部を形成することができる。なお、突起部11cの形成方法は、特に限定されるものではなく、エッチング加工やメッキ加工による形成方法や、弾性体11aとは別部材として準備して弾性体11aに溶接等で固定する方法等を用いることができる。弾性体11a、突起部11c及び接触部を一体的に形成した場合には、これらを別々に形成して接合等する場合に比べて、組立工数を減らすことができ、また、突起部11cの位置合わせを行う必要がなくなることで部品間のばらつきを抑制することができる。 It is desirable to provide a contact portion having a desired friction coefficient and excellent wear resistance at the tip of the protrusion 11c. For example, a contact portion having a desired friction coefficient and wear resistance can be formed by forming the protrusion 11c integrally with the elastic body 11a by bending and then performing heat treatment or surface polishing. The method of forming the protrusion 11c is not particularly limited, and a method of forming by etching or plating, a method of preparing the elastic body 11a as a member separate from the elastic body 11a, and fixing the elastic body 11a by welding or the like can be used. Can be used. When the elastic body 11a, the protrusion 11c, and the contact portion are integrally formed, the number of assembling steps can be reduced as compared with the case where these are separately formed and joined, and the position of the protrusion 11c is reduced. Since it is not necessary to perform matching, it is possible to suppress variations between components.

振動型アクチュエータ10では、振動体11に2つの曲げ振動モードを所定の位相差で励起することにより、ZX面内で同一方向に軌跡を描く楕円運動を突起部11cの先端(接触部)に生じさせて、被駆動体2を突起部11cにより摩擦駆動する。2つの曲げ振動モードの共振周波数のうち高い方の共振周波数を“fa”とし、2つの曲げ振動モードの共振周波数差を“Δf”とする。この場合に、振動体11の形状は、2つの曲げ振動モードの共振周波数を近付けて、共振周波数差Δfが所望の値となるように決定される。具体的には、振動体11の長手方向(Y軸方向)、短手方向(X軸方向)及び厚み方向(Z軸方向)のそれぞれの寸法設定によって、2つの曲げ振動モードの共振周波数差Δfを所望の値に近付ける。本実施形態では、振動体11の形状は、共振周波数差Δfが“0<Δf<fa×0.15”の関係を満たすように形成されている。 In the vibration type actuator 10, by exciting two bending vibration modes in the vibrating body 11 with a predetermined phase difference, an elliptic motion that draws a locus in the same direction in the ZX plane is generated at the tip (contact portion) of the protrusion 11c. Then, the driven body 2 is frictionally driven by the protrusion 11c. The higher resonance frequency of the two bending vibration modes is “fa”, and the resonance frequency difference between the two bending vibration modes is “Δf”. In this case, the shape of the vibrating body 11 is determined such that the resonance frequencies of the two bending vibration modes are brought close to each other and the resonance frequency difference Δf becomes a desired value. Specifically, the resonance frequency difference Δf between the two bending vibration modes is set by setting the dimensions of the vibrating body 11 in the longitudinal direction (Y-axis direction), the lateral direction (X-axis direction), and the thickness direction (Z-axis direction). To approach the desired value. In the present embodiment, the shape of the vibrating body 11 is formed so that the resonance frequency difference Δf satisfies the relationship of “0<Δf<fa×0.15”.

図2(a)は、振動体11に励起される2つの曲げ振動モードのうちの1つである第1の曲げ振動モードを説明する斜視図である。第1の曲げ振動モードでは、節線Y1,Y2が生じる。第1の曲げ振動モードは、振動体11のXY平面に対する面外方向(Z軸方向)の振動であるため、節線Y1,Y2とは、振動体11において実質的にZ軸方向の振動変位が生じない部分を指す。2つの突起部11cは、第1の曲げ振動モードで腹となる位置に設けられており、そのため、振動体11に第1の曲げ振動モードを励起したときに2つの突起部11cの先端には同位相でZ軸方向に往復運動する振動が生じる。 FIG. 2A is a perspective view illustrating a first bending vibration mode which is one of the two bending vibration modes excited in the vibrating body 11. In the first bending vibration mode, nodal lines Y1 and Y2 occur. Since the first bending vibration mode is the vibration of the vibrating body 11 in the out-of-plane direction (Z-axis direction) with respect to the XY plane, the nodal lines Y1 and Y2 are the vibration displacements of the vibrating body 11 substantially in the Z-axis direction. Refers to the part that does not occur. The two protrusions 11c are provided at positions that are antinodes in the first bending vibration mode. Therefore, when the first bending vibration mode is excited in the vibrating body 11, the two protrusions 11c have tips at the tips thereof. Vibration that reciprocates in the Z-axis direction at the same phase is generated.

図2(b)は、振動体11に励起される2つの曲げ振動モードのうちの1つである第2の曲げ振動モードを説明する斜視図である。第2の曲げ振動モードでは、節線X1,X2,Y3が生じる。第2の曲げ振動モードもまた、振動体11のXY平面に対する面外方向(Z軸方向)の振動であるため、節線X1,X2,Y3とは、振動体11において実質的にZ軸方向の振動変位が生じない部分を指す。2つの突起部11cは、第2の曲げ振動モードの節線Y3上に設けられており、そのため、振動体11に第2の曲げ振動モードを励起したときに2つの突起部11cの先端には同位相でX軸方向に往復運動する振動が生じる。 FIG. 2B is a perspective view illustrating a second bending vibration mode which is one of the two bending vibration modes excited in the vibrating body 11. In the second bending vibration mode, nodal lines X1, X2 and Y3 occur. Since the second bending vibration mode is also vibration in the out-of-plane direction (Z-axis direction) with respect to the XY plane of the vibrating body 11, the nodal lines X1, X2, Y3 are substantially the Z-axis direction in the vibrating body 11. Refers to the part where vibration displacement does not occur. The two protrusions 11c are provided on the nodal line Y3 of the second bending vibration mode, and therefore, when the second bending vibration mode is excited in the vibrating body 11, the two protrusions 11c are provided at the tips thereof. Vibration that reciprocates in the X-axis direction at the same phase is generated.

図2(c)は、圧電素子11bに設けられた電極パターンの平面図である。圧電素子11bは、圧電セラミックス等からなる略矩形で板状の圧電体の各面に電極が形成され、圧電体が所定の方向に分極されたものであり、電気−機械エネルギ変換素子の一例である。図2(c)に示す電極パターンは、圧電素子11bにおけるFPC12との接合面に設けられており、圧電素子11bにおける弾性体11aとの接合面には不図示の共通電極(GND電極)が設けられている。 FIG. 2C is a plan view of the electrode pattern provided on the piezoelectric element 11b. The piezoelectric element 11b is an example of an electro-mechanical energy conversion element in which electrodes are formed on each surface of a substantially rectangular and plate-shaped piezoelectric body made of piezoelectric ceramics or the like, and the piezoelectric body is polarized in a predetermined direction. is there. The electrode pattern shown in FIG. 2C is provided on the joint surface of the piezoelectric element 11b with the FPC 12, and the common electrode (GND electrode) (not shown) is provided on the joint surface of the piezoelectric element 11b with the elastic body 11a. Has been.

圧電素子11bにおけるFPC12との接合面には、第2の曲げ振動モードの振動が励起されたときに生じる節線Y3を境界して、X軸方向に2分割されたA相電極部11b1とB相電極部11b2が形成されている。また、圧電素子11bにおけるFPC12との接合面の略中央部には、GND電極部11b3が形成されている。GND電極部11b3は、圧電素子11bにおける弾性体11aとの接合面に設けられた共通電極と圧電体をZ軸方向に貫通する不図示のスルーホールを介して電気的に接続されている。A相電極部11b1とB相電極部11b2とが設けられている部分の圧電体は、Z軸方向の同じ向きに分極処理されている。なお、圧電素子11bにおける弾性体11aとの接合面に形成された共通電極に対する導通は、弾性体11aの表面から取り出してもよい。 The joint surface of the piezoelectric element 11b with the FPC 12 is divided into two in the X-axis direction by dividing the A-phase electrode portions 11b1 and B in the X-axis direction with the nodal line Y3 generated when the vibration of the second bending vibration mode is excited as a boundary. The phase electrode portion 11b2 is formed. In addition, a GND electrode portion 11b3 is formed at a substantially central portion of the joint surface of the piezoelectric element 11b with the FPC 12. The GND electrode portion 11b3 is electrically connected to a common electrode provided on the joint surface of the piezoelectric element 11b with the elastic body 11a through a through hole (not shown) penetrating the piezoelectric body in the Z-axis direction. The piezoelectric body in the portion where the A-phase electrode portion 11b1 and the B-phase electrode portion 11b2 are provided is polarized in the same direction in the Z-axis direction. The conduction to the common electrode formed on the joint surface of the piezoelectric element 11b with the elastic body 11a may be taken out from the surface of the elastic body 11a.

A相電極部11b1に印加する交流電圧V1とB相電極部11b2に印加する交流電圧V2の電圧値と周波数は同じであるとする。この条件で交流電圧V1,V2を同位相として圧電素子11bに入力すると、A相電極部11b1とB相電極部11b2の各電極領域で生じる伸縮方向は同じ向きとなる。そのため、各電極領域で伸縮方向が同じ向きとなって振動する第1の曲げ振動モードの共振周波数付近に交流電圧V1,V2の周波数を近付けることで、振動体11に第1の曲げ振動モードの振動を励起することができる。また、交流電圧V1,V2を逆位相として圧電素子11bに入力すると、A相電極部11b1とB相電極部11b2の各電極領域で生じる伸縮方向は逆向きとなる。そのため、各電極領域で伸縮方向が逆向きとなって振動する第2の曲げ振動モードの共振周波数付近に交流電圧V1,V2の周波数を近付けることで、振動体11に第2の曲げ振動モードの振動を励起することができる。 It is assumed that the AC voltage V1 applied to the A-phase electrode section 11b1 and the AC voltage V2 applied to the B-phase electrode section 11b2 have the same voltage value and frequency. When the alternating voltages V1 and V2 are input to the piezoelectric element 11b in the same phase under this condition, the expansion and contraction directions generated in the electrode regions of the A-phase electrode portion 11b1 and the B-phase electrode portion 11b2 are the same. Therefore, by bringing the frequencies of the AC voltages V1 and V2 close to the resonance frequency of the first bending vibration mode in which the expansion and contraction directions are the same in each electrode region and vibrating, the vibrating body 11 of the first bending vibration mode is generated. Vibration can be excited. Further, when the alternating voltages V1 and V2 are input to the piezoelectric element 11b in opposite phases, the expansion and contraction directions generated in the electrode regions of the A-phase electrode portion 11b1 and the B-phase electrode portion 11b2 are opposite. Therefore, by bringing the frequencies of the AC voltages V1 and V2 close to the resonance frequency of the second bending vibration mode in which the expansion and contraction directions are opposite in each electrode region and vibrating, the vibrating body 11 is operated in the second bending vibration mode. Vibration can be excited.

振動体11の形状は、上述の通り、第1の曲げ振動モードと第2の曲げ振動モードの共振周波数を近付けるように決定されている。そのため、入力電圧と周波数が同じ交流電圧V1,V2の位相を、例えば90°ずらしてA相電極部11b1とびB相電極部11b2に印加すると、第1の曲げ振動モードと第2の曲げ振動モードの各振動は、位相が90°ずれて励起される。その結果、突起部11cの先端にZX面内での楕円運動を生じさせることができ、突起部11cの先端と加圧接触している被駆動体2が突起部11cから摩擦駆動力を受ける。これにより、振動体11と被駆動体2とをX軸方向に相対的に移動させることができる。なお、交流電圧V1,V2の電圧値や入力位相差を異ならせることで、突起部11cの先端に生じさせる楕円運動の軌道形状を変えることができる。 As described above, the shape of the vibrating body 11 is determined so that the resonance frequencies of the first bending vibration mode and the second bending vibration mode are close to each other. Therefore, when the phases of the AC voltages V1 and V2 having the same frequency as the input voltage are applied to the A-phase electrode portion 11b1 and the B-phase electrode portion 11b2 with a 90° shift, the first bending vibration mode and the second bending vibration mode are applied. The respective vibrations of are excited with a phase difference of 90°. As a result, an elliptical motion in the ZX plane can be generated at the tip of the protrusion 11c, and the driven body 2 that is in pressure contact with the tip of the protrusion 11c receives a frictional driving force from the protrusion 11c. Thereby, the vibrating body 11 and the driven body 2 can be relatively moved in the X-axis direction. By changing the voltage values of the AC voltages V1 and V2 and the input phase difference, it is possible to change the orbital shape of the elliptic motion generated at the tip of the protrusion 11c.

図3(a)は、振動型アクチュエータ10の側面図である。図3(b)は、振動型アクチュエータ10をFPC12における裏打ち材13側のベース部材を除去した状態で示す裏面図である。なお、図3(a),(b)では、被駆動体2の図示を省略している。2つの突起部11cは、振動体11の重心を通って加圧方向(Z軸方向)と略平行な軸に対して略回転対称となる位置に配置されている。そのため、振動体11の重心がFPC12により、振動体11に対して付与される加圧方向と対向するように支持されることで、振動体11の姿勢を安定させることができる。 FIG. 3A is a side view of the vibration actuator 10. FIG. 3B is a rear view showing the vibration type actuator 10 with the base member on the side of the backing material 13 of the FPC 12 removed. The driven body 2 is not shown in FIGS. 3(a) and 3(b). The two protrusions 11c are arranged at positions that are substantially rotationally symmetrical with respect to an axis that passes through the center of gravity of the vibrating body 11 and that is substantially parallel to the pressing direction (Z-axis direction). Therefore, since the center of gravity of the vibrating body 11 is supported by the FPC 12 so as to face the pressing direction applied to the vibrating body 11, the posture of the vibrating body 11 can be stabilized.

FPC12は、5つの部分(領域)に分けることができ、これら5つの部分を説明するための破線が図3(b)に示されている。FPC12は、具体的には、振動部12a、第1固定部12c1、第2固定部12c2、第1支持部12b1及び第2支持部12b2の5つの部分に分けることができる。振動部12aは、FPC12において圧電素子11bと接合されている部分であり、振動体11と共に振動する。第1固定部12c1は、FPC12を基台3に裏打ち材13を介して固定する部位であり、振動体11を中央に配してX軸方向で対向するように2カ所に設けられている。第2固定部12c2は、FPC12を基台3に裏打ち材13を介して固定する部位であり、振動体11を中央に配してY軸方向で対向するように2カ所に設けられている。 The FPC 12 can be divided into five parts (regions), and broken lines for explaining these five parts are shown in FIG. 3(b). Specifically, the FPC 12 can be divided into five parts: a vibrating part 12a, a first fixing part 12c1, a second fixing part 12c2, a first supporting part 12b1 and a second supporting part 12b2. The vibrating portion 12 a is a portion of the FPC 12 that is joined to the piezoelectric element 11 b and vibrates together with the vibrating body 11. The first fixing portion 12c1 is a portion that fixes the FPC 12 to the base 3 via the lining material 13, and is provided at two locations with the vibrating body 11 arranged in the center and facing each other in the X-axis direction. The second fixing portion 12c2 is a portion that fixes the FPC 12 to the base 3 via the backing material 13, and is provided at two locations with the vibrating body 11 arranged in the center and facing each other in the Y-axis direction.

第1支持部12b1は、振動部12aと2カ所の第1固定部12c1のそれぞれとを連結する部分であり、第2支持部12b2は、振動部12aと2カ所の第2固定部12c2のそれぞれとを連結する部分である。2カ所の第1支持部12b1は、2つの突起部11cと同様に、振動体11の重心を通るZ軸と平行な軸に対して略回転対称に配置されている。また、2カ所の第2支持部12b2も、振動体11の重心を通るZ軸と平行な軸に対して略回転対称に配置されている。こうして、振動体11に付与される加圧力に対する反力を2カ所の第1支持部12b1と2カ所の第2支持部12b2の合計4カ所で均等に受けてFPC12の重心が支持されることで、結果的に振動体11も重心で支持されて姿勢が安定する。 The first supporting portion 12b1 is a portion that connects the vibrating portion 12a and each of the two first fixing portions 12c1. The second supporting portion 12b2 is the vibrating portion 12a and each of the two second fixing portions 12c2. This is the part that connects and. Like the two protrusions 11c, the two first support portions 12b1 are arranged substantially in rotational symmetry with respect to an axis parallel to the Z axis that passes through the center of gravity of the vibrating body 11. Further, the two second support portions 12b2 are also arranged substantially in rotational symmetry with respect to an axis passing through the center of gravity of the vibrating body 11 and parallel to the Z axis. Thus, the center of gravity of the FPC 12 is supported by evenly receiving the reaction force applied to the vibrating body 11 at a total of four places, that is, the two first support portions 12b1 and the two second support portions 12b2. As a result, the vibrating body 11 is also supported by the center of gravity and the posture is stabilized.

FPC12の導通部材12dは、給電機能を有する配線部とGND機能を有する配線部に分けられる。具体的には、導通部材12dは、圧電素子11bのA相電極部11b1に接続される第1給電配線部12d1と、B相電極部11b2に接続される第2給電配線部12d2と、GND電極部11b3に接続されるGND配線部12d3に分けられる。第1給電配線部12d1、第2給電配線部12d2及びGND配線部12d3はそれぞれ、給電用回路基板(不図示)に接続される端子(不図示)から(図3(b)の左側から)振動部12aに向かって延出している。また、第1給電配線部12d1、第2給電配線部12d2及びGND配線部12d3は、2つの第1固定部12c1の間において、X軸方向及びY軸方向のそれぞれについて線対称的な形状を有している。 The conductive member 12d of the FPC 12 is divided into a wiring portion having a power feeding function and a wiring portion having a GND function. Specifically, the conductive member 12d includes a first power supply wiring portion 12d1 connected to the A-phase electrode portion 11b1 of the piezoelectric element 11b, a second power supply wiring portion 12d2 connected to the B-phase electrode portion 11b2, and a GND electrode. It is divided into a GND wiring portion 12d3 connected to the portion 11b3. The first power feeding wiring portion 12d1, the second power feeding wiring portion 12d2, and the GND wiring portion 12d3 each vibrate from a terminal (not shown) connected to a power feeding circuit board (not shown) (from the left side of FIG. 3B). It extends toward the portion 12a. Further, the first power supply wiring portion 12d1, the second power supply wiring portion 12d2, and the GND wiring portion 12d3 have line-symmetrical shapes in the X-axis direction and the Y-axis direction between the two first fixing portions 12c1. doing.

ここで、Z軸方向からXY面を見たときの振動部12aでの導通部材12dの形状の対称性と、振動部12aから延出している第1支持部12b1上での導通部材12dの形状の対称性が重要となる。すなわち、従来の振動体の形状はFPCに対して十分に大きかったため、振動体の振動特性(振動型アクチュエータにおける駆動特性)にFPCが与える影響を無視することができた。しかし、振動体を小型化していくと、振動体の剛性が小さくなるため、FPCを構成するベース部材(フィルム)の剛性を無視することはできるが、銅箔等の配線(導通部材)と振動体の剛性の差が小さくなる。例えば、ベース部材であるポリイミドフィルムと振動体との剛性の差は非常に大きいため、振動体とポリイミドフィルムの接合部は、振動体にとって実質的に自由端に等しくなる。しかし、剛性の差が小さくなった振動体と導通部材の接合部は、実質的に自由端とみなすことができなくなり、振動体に振動を励起したときに振動エネルギの一部が接合部を透過するようになる。よって、振動型アクチュエータ10でも、小型化によって、モード形状や共振周波数を決める振動体11の形状に対する、導通部材12dにおいて振動部12aから延出する部分の影響が大きくなる。 Here, the symmetry of the shape of the conducting member 12d in the vibrating portion 12a when the XY plane is viewed from the Z-axis direction, and the shape of the conducting member 12d on the first support portion 12b1 extending from the vibrating portion 12a. The symmetry of is important. That is, since the shape of the conventional vibrating body is sufficiently larger than that of the FPC, the influence of the FPC on the vibration characteristic of the vibrating body (driving characteristic of the vibration type actuator) can be ignored. However, as the vibration body becomes smaller, the rigidity of the vibration body becomes smaller, so that the rigidity of the base member (film) that constitutes the FPC can be neglected. The difference in body rigidity is reduced. For example, the rigidity difference between the polyimide film as the base member and the vibrating body is so large that the joint between the vibrating body and the polyimide film is substantially equal to the free end of the vibrating body. However, the joint between the vibrating body and the conducting member, whose difference in rigidity is reduced, cannot be regarded as a substantially free end, and when vibration is excited in the vibrating body, part of the vibration energy permeates the joint. Come to do. Therefore, in the vibration-type actuator 10 as well, due to the miniaturization, the influence of the portion extending from the vibrating portion 12a in the conductive member 12d on the shape of the vibrating body 11 that determines the mode shape and the resonance frequency increases.

このような理由から、振動体11の小型化に伴って第1支持部12b1での導通部材12dを振動体11の一部とみなす必要が生じる。そこで、第1支持部12b1に振動体11と同様の形状の対称性を持たせる観点から、上述の通りに2つの第1固定部12c1の間においてX軸方向及びY軸方向のそれぞれについて線対称的な形状を有する導通部材12dを設けている。これにより、振動体11に所望の曲げ振動モードの振動を励起させることができる。 For this reason, it is necessary to regard the conductive member 12d in the first support portion 12b1 as a part of the vibrating body 11 as the vibrating body 11 is downsized. Therefore, from the viewpoint of giving the first support portion 12b1 the same symmetry as the vibrating body 11, line symmetry in the X-axis direction and the Y-axis direction between the two first fixing portions 12c1 as described above. The conductive member 12d having a general shape is provided. As a result, it is possible to excite the vibrating body 11 to vibrate in a desired bending vibration mode.

ところで、従来技術として説明した特許文献1に記載の振動型アクチュエータでは、FPC952の支持部(2カ所の固定部952c間)が一方向にしか存在しない。この場合、振動体950に対してその厚み方向(図10の紙面と直交する方向)に加圧力を加えると、この加圧力を支持部のみで受けることになる。そして、FPC952の支持部を構成する樹脂系材料と金属系の導通部材952dでは剛性の差が十分大きいため、振動体950が加圧力を受ける際にFPC952に生じる応力は、剛性の高い導通部材952dに集中する。その結果、FPC952の導通部材952dは支持部において断線し、振動体950を構成する圧電素子への給電不良が発生するおそれがある。また、振動体950へ付与される加圧力によって、FPC952が伸びて塑性変形することがあり、その際に導通部材952dにも伸び変形が生じる。その結果、導通部材952dを含めたみなしの振動体950の形状が変化してしまうことで、所望の振動状態が得られなくなる。 By the way, in the vibration type actuator described in Patent Document 1 described as the prior art, the supporting portion (between the two fixing portions 952c) of the FPC 952 exists only in one direction. In this case, when a pressing force is applied to the vibrating body 950 in the thickness direction (direction orthogonal to the paper surface of FIG. 10), this supporting force is received only by the support portion. Further, since the difference in rigidity between the resin-based material and the metal-based conducting member 952d forming the supporting portion of the FPC 952 is sufficiently large, the stress generated in the FPC 952 when the vibrating body 950 receives a pressing force causes the conducting member 952d with high rigidity. Concentrate on. As a result, the conductive member 952d of the FPC 952 may be broken in the supporting portion, and power supply failure to the piezoelectric element forming the vibrating body 950 may occur. Further, the FPC 952 may expand and plastically deform due to the pressure applied to the vibrating body 950, and at that time, the conductive member 952d also expands and deforms. As a result, the shape of the considered vibrating body 950 including the conducting member 952d is changed, and a desired vibration state cannot be obtained.

これに対して本実施形態では、矩形形状を有する振動体11は、XY平面において直交する2本の対称軸(X軸、Y軸)を有する対称性を備えており、第1支持部12b1における導通部材12dも2本の対称軸を有する対称性を備えている。FPC12は、導通部材12dの延出方向と略直交するY軸方向に設けられた2カ所の第2固定部12c2と振動部12aを接続する2カ所の第2支持部12b2を有し、振動体11に付与される加圧力を2カ所の第2支持部12b2で受ける構成となっている。よって、2カ所の第2支持部12b2により、2カ所の第1支持部12b1に掛かる負荷を低減することができ、これにより、導通部材12dの断線や伸び変形を防止することができる。 On the other hand, in the present embodiment, the vibrating body 11 having a rectangular shape is provided with symmetry having two symmetry axes (X axis and Y axis) that are orthogonal to each other in the XY plane, and the vibrating body 11 has the symmetry. The conducting member 12d also has symmetry having two axes of symmetry. The FPC 12 has two second supporting portions 12b2 connecting the second fixing portion 12c2 and the vibrating portion 12a, which are provided in the Y-axis direction substantially orthogonal to the extending direction of the conductive member 12d, and the vibrating body. The pressing force applied to 11 is received by the two second support portions 12b2. Therefore, the load applied to the first support portions 12b1 at the two places can be reduced by the second support portions 12b2 at the two places, and thus the disconnection and the stretch deformation of the conductive member 12d can be prevented.

また、図3(b)に示すように、第1支持部12b1のX軸方向長さ(振動部12aから第1固定部12c1までの距離)をL1、第2支持部12b2のY軸方向長さ(振動部12aから第2固定部12c2までの距離)をL2とする。本実施形態では、Y軸方向長さL2をX軸方向長さL1よりも十分に短くしているため、第1支持部12b1のZ軸方向でのばね定数よりも第2支持部12b2におけるZ軸方向のばね定数の方が十分に大きい。つまり、振動体11に付与される加圧力に起因してFPC12に掛かる負荷について、給電に関与しない第2支持部12b2へ掛かる負荷を大きくして、第1支持部12b1に掛かる負荷を低減する。これにより、第1支持部12b1での導通部材12dの断線をより効果的に防止することができる。なお、第2支持部12b2のばね定数を大きくするために金属配線(金属箔、金属線)等の剛性の大きい材料を用いる(FPC12のベース部材間に挟持させる)場合には、その材料が第2支持部12b2と振動部12aの間で繋がっていないことが望ましい。これは、金属配線が振動部12aと第2支持部12b2上で繋がることで振動体11のみなし形状が変化してしまい、所望の振動状態が得られなくなる可能性が生じるからである。 Further, as shown in FIG. 3B, the length of the first support portion 12b1 in the X-axis direction (the distance from the vibrating portion 12a to the first fixed portion 12c1) is L1, and the length of the second support portion 12b2 in the Y-axis direction. The distance (distance from the vibrating portion 12a to the second fixed portion 12c2) is L2. In the present embodiment, the length L2 in the Y-axis direction is made sufficiently shorter than the length L1 in the X-axis direction, so that the Z constant in the second support portion 12b2 is greater than the spring constant in the Z-axis direction of the first support portion 12b1. The axial spring constant is sufficiently large. That is, with respect to the load applied to the FPC 12 due to the pressure applied to the vibrating body 11, the load applied to the second support portion 12b2 not involved in power feeding is increased and the load applied to the first support portion 12b1 is reduced. This makes it possible to more effectively prevent disconnection of the conductive member 12d at the first support portion 12b1. When a material having high rigidity such as metal wiring (metal foil, metal wire) is used (to be sandwiched between the base members of the FPC 12) in order to increase the spring constant of the second support portion 12b2, the material is the first material. It is desirable that the two support portions 12b2 and the vibrating portion 12a are not connected. This is because the metal wiring is connected to the vibrating portion 12a and the second supporting portion 12b2, and thus the apparent shape of the vibrating body 11 is changed, and a desired vibrating state may not be obtained.

以上の説明の通り、振動型アクチュエータ10では、支持機能を兼ね備えた給電部材であるFPC12において、第1固定部12c1及び第1支持部12b1が配置される方向と異なる方向に第2固定部12c2及び第2支持部12b2を設ける。つまり、振動体11を複数の異なる方向で支持することにより、給電不良の発生を回避することができると共に振動体11の振動特性を安定させることができ、更に小型化や低コスト化を実現することができる。また、第1固定部12c1及び第2固定部12c2に、第1支持部12b1及び第2支持部12b2に比べて十分剛性の高い裏打ち材13を設けることで、導通部材12dを伝達する振動を第1固定部12c1と第2固定部12c2で遮蔽することができる。これにより、FPC12の固定方法によらずに振動伝達を遮蔽することが可能になることで、振動体11の振動状態をより安定化させることができる。 As described above, in the vibration-type actuator 10, in the FPC 12 that is the power feeding member that also has the supporting function, the second fixing portion 12c2 and the second fixing portion 12c2 in the direction different from the direction in which the first fixing portion 12c1 and the first supporting portion 12b1 are arranged. The second support portion 12b2 is provided. That is, by supporting the vibrating body 11 in a plurality of different directions, it is possible to avoid the occurrence of power supply failure, stabilize the vibration characteristics of the vibrating body 11, and realize further downsizing and cost reduction. be able to. Further, by providing the first fixing portion 12c1 and the second fixing portion 12c2 with the backing material 13 having sufficiently higher rigidity than the first supporting portion 12b1 and the second supporting portion 12b2, it is possible to reduce the vibration transmitted through the conducting member 12d. It can be shielded by the first fixing portion 12c1 and the second fixing portion 12c2. This makes it possible to shield the vibration transmission regardless of the method of fixing the FPC 12, and thus the vibration state of the vibrating body 11 can be further stabilized.

なお、振動部12aにおける導通部材12dは、振動体11と一体となるため、第1支持部12b1における導通部材12dよりも、振動体11の振動状態へ与える影響は小さい。しかし、振動体11の2本の対称軸のそれぞれについて、振動部12aにおける配線形状も線対称であることが望ましい。そのため、振動部12aでは、圧電素子11bのA相電極部11b1、B相電極部11b2及びGND電極部11b3に対して導通させたい部分だけで導通部材12dが接触するようにFPC12のベース部材を開口させる。これにより、配線形状の対称性を維持しながら、短絡を回避した給電が可能となる。また、第1支持部12b1と第2支持部12b2において、FPC12を構成するベース部材の剛性差は小さいため、導通部材12dからベース部材への振動伝達により振動体11の振動状態が変化することが考えられる。そこで、第1支持部12b1及び第2支持部12b2におけるFPC12のベース部材の形状についても、振動体11の形状が有する対称性と同様の対称性を有することが望ましい。 Since the conducting member 12d in the vibrating portion 12a is integrated with the vibrating body 11, it has less influence on the vibrating state of the vibrating body 11 than the conducting member 12d in the first supporting portion 12b1. However, it is desirable that the wiring shape in the vibrating portion 12a is also line-symmetrical with respect to each of the two axes of symmetry of the vibrating body 11. Therefore, in the vibrating portion 12a, the base member of the FPC 12 is opened so that the conductive member 12d is brought into contact only with the portion to be electrically connected to the A-phase electrode portion 11b1, the B-phase electrode portion 11b2, and the GND electrode portion 11b3 of the piezoelectric element 11b. Let As a result, it becomes possible to perform power supply while avoiding a short circuit while maintaining the symmetry of the wiring shape. In addition, since the difference in rigidity between the base members forming the FPC 12 between the first support portion 12b1 and the second support portion 12b2 is small, the vibration state of the vibrating body 11 may change due to the vibration transmission from the conductive member 12d to the base member. Conceivable. Therefore, it is desirable that the shape of the base member of the FPC 12 in the first support portion 12b1 and the second support portion 12b2 also has the same symmetry as the shape of the vibrating body 11.

本実施形態では、圧電素子11bのA相電極部11b1、B相電極部11b2及びGND電極部11b3に交流電圧を印加して第1の曲げ振動モードと第2の曲げ振動モードの振動を励起する構成について説明した。しかし、これに限られず、フローティング駆動等で振動体11に振動を励起させる振動モードを用いる場合には、圧電素子11bには、GND電極部11b3を必ずしも設けなくてもよい。また、第1の曲げ振動モードと第2の曲げ振動モードの組み合わせ以外の振動モードを用いて、突起部11cの先端に楕円運動を生じさせてもよく、第3の曲げ振動モードと第4の曲げ振動モードの組み合わせについて、以下に説明する。 In this embodiment, an AC voltage is applied to the A-phase electrode portion 11b1, the B-phase electrode portion 11b2, and the GND electrode portion 11b3 of the piezoelectric element 11b to excite vibrations in the first bending vibration mode and the second bending vibration mode. The configuration has been described. However, the present invention is not limited to this, and when a vibration mode that excites vibration in the vibrating body 11 is used by floating drive or the like, the piezoelectric element 11b does not necessarily have to be provided with the GND electrode portion 11b3. In addition, an elliptical motion may be generated at the tip of the protrusion 11c by using a vibration mode other than the combination of the first bending vibration mode and the second bending vibration mode, and the third bending vibration mode and the fourth bending vibration mode may be used. The combination of bending vibration modes will be described below.

図4(a)は、被駆動体2を摩擦駆動するために振動体51に励起される第3の曲げ振動モードを説明する斜視図である。また、図4(b)は、第3の曲げ振動モードと同時に振動体51に励起される第4の曲げ振動モードを説明する斜視図である。第3の曲げ振動モードの振動を振動体51に励起することにより、突起部51cの先端にはZ軸方向での振動変位が生じる。また、第4の曲げ振動モードの振動を振動体51に励起することにより、突起部51cの先端にはX軸方向の振動変位が生じる。第3の曲げ振動モードの共振周波数と第4の曲げ振動モードの共振周波数のうち、高い方の共振周波数を“fa´”とし、共振周波数差を“Δf´”とする。この場合に、振動体51の形状は、“0<Δf´<fa´×0.15”の関係が満たされるように設計されている。 FIG. 4A is a perspective view illustrating a third bending vibration mode excited in the vibrating body 51 for frictionally driving the driven body 2. 4B is a perspective view illustrating the fourth bending vibration mode excited in the vibrating body 51 at the same time as the third bending vibration mode. Exciting the vibration of the third bending vibration mode in the vibrating body 51 causes vibration displacement in the Z-axis direction at the tip of the protrusion 51c. Further, by exciting the vibration in the fourth bending vibration mode in the vibrating body 51, a vibration displacement in the X-axis direction occurs at the tip of the protrusion 51c. Of the resonance frequencies of the third bending vibration mode and the fourth bending vibration mode, the higher resonance frequency is “fa′” and the resonance frequency difference is “Δf′”. In this case, the shape of the vibrating body 51 is designed so that the relationship of “0<Δf′<fa′×0.15” is satisfied.

振動体51が備える圧電素子に、第3の曲げ振動モードの振動と第4の曲げ振動モードの振動を、例えば、位相を90度ずらして同時に励起する。これにより、突起部51cの先端(接触部)に、ZX面内での楕円運動を生じさせることができ、不図示の被駆動体2をX軸方向に摩擦駆動することで、被駆動体2と振動体51とをX軸方向に相対的に移動させることができる。このとき、FPC12のように振動部、第1固定部、第2固定部、第1支持部、第2支持部に分けられる支持機能を有する給電部材を用いて振動型アクチュエータを構成することで、振動型アクチュエータ10で得られる効果と同様の効果を得ることができる。 Vibrations in the third bending vibration mode and vibrations in the fourth bending vibration mode are simultaneously excited in the piezoelectric element included in the vibrating body 51, for example, by shifting the phase by 90 degrees. As a result, an elliptic motion in the ZX plane can be generated at the tip (contact portion) of the protrusion 51c, and the driven body 2 (not shown) is frictionally driven in the X-axis direction to drive the driven body 2 And the vibrating body 51 can be relatively moved in the X-axis direction. At this time, the vibrating actuator is configured by using a power feeding member having a supporting function that is divided into a vibrating portion, a first fixing portion, a second fixing portion, a first supporting portion, and a second supporting portion like the FPC 12. It is possible to obtain the same effect as that obtained by the vibration type actuator 10.

図5は、本発明の第2実施形態に係る振動型アクチュエータ20の概略構成を示す斜視図である。振動型アクチュエータ20を構成する振動体21は、振動型アクチュエータ10を構成する振動体11と同じである。よって、振動体21を構成する弾性体21a、圧電素子21b及び突起部21cはそれぞれ、振動体11を構成する弾性体11a、圧電素子11b及び突起部11cに対応している。なお、図5では、被駆動体2の図示を省略しているが、被駆動体2は、Z軸方向において突起部21cの上面とZ軸方向において加圧接触するように配置される。 FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of the vibration type actuator 20 according to the second embodiment of the present invention. The vibrating body 21 forming the vibrating actuator 20 is the same as the vibrating body 11 forming the vibrating actuator 10. Therefore, the elastic body 21a, the piezoelectric element 21b, and the protruding portion 21c forming the vibrating body 21 correspond to the elastic body 11a, the piezoelectric element 11b, and the protruding portion 11c forming the vibrating body 11, respectively. Although the driven body 2 is not shown in FIG. 5, the driven body 2 is arranged so as to be in pressure contact with the upper surface of the protrusion 21c in the Z-axis direction in the Z-axis direction.

FPC22は、第1給電配線部22d1、第2給電配線部22d2及びグラウンド配線部22d3からなる導通部材22dを有する。FPC22における導通部材22dの配線形状は、FPC12における導通部材12dの配線形状と同じである。FPC22の振動部、2カ所の第1固定部及び2カ所の第1連結部は、FPC12の振動部12a、2カ所の第1固定部12c1及び2カ所の第1連結部12b1と同様に、導通部材22dの延出方向に設けられている。FPC22は、第1固定部において裏打ち材23を介して基台3に固定されている。裏打ち材23は、裏打ち材13と同等である。 The FPC 22 has a conduction member 22d including a first power supply wiring part 22d1, a second power supply wiring part 22d2, and a ground wiring part 22d3. The wiring shape of the conducting member 22d in the FPC 22 is the same as the wiring shape of the conducting member 12d in the FPC 12. The vibrating portion of the FPC 22, the two first fixing portions, and the two first connecting portions are connected to each other in the same manner as the vibrating portion 12a of the FPC 12, the two first fixing portions 12c1 and the two first connecting portions 12b1. It is provided in the extending direction of the member 22d. The FPC 22 is fixed to the base 3 via the lining material 23 at the first fixing portion. The backing material 23 is equivalent to the backing material 13.

FPC12の第2固定部12c2に対応するFPC22の第2固定部は、第1固定部のXY面(FPC22と裏打ち材23との接合面)を基準面として、この基準面よりもZ軸方向の負方向(基台3側)に設けられている。その結果、FPC22は、第2固定部において、基台3のZX面に裏打ち材23を介して固定されており、よって、FPC22の第2支持部は、Y軸方向に延出した後にZ軸方向を負方向に延出する形態(形状)をとる。 The second fixing portion of the FPC 22 corresponding to the second fixing portion 12c2 of the FPC 12 has a XY plane (bonding surface between the FPC 22 and the backing material 23) of the first fixing portion as a reference surface, and is located in the Z-axis direction from the reference surface. It is provided in the negative direction (base 3 side). As a result, the FPC 22 is fixed to the ZX surface of the base 3 via the backing material 23 in the second fixing portion, and thus the second support portion of the FPC 22 extends in the Y-axis direction and then extends in the Z-axis direction. The shape (shape) extends in the negative direction.

例えば、磁石の吸引力を用いて突起部21cを被駆動体2(不図示)に対してZ軸方向を正方向(被駆動体2側)に押圧する加圧機構を採用した場合、第2固定部がZ軸方向の負方向に設けられることにより、第2支持部に掛かる負荷は引張り方向となる。よって、FPC22の第2支持部の強度を、FPC12の第2支持部12b2よりも大きくすることができる。また、第2固定部を設けるスペースがY軸方向に広がらないため、振動型アクチュエータ20では、振動型アクチュエータ10と比較して、小型化が可能になる。 For example, when a pressing mechanism that presses the protrusion 21c against the driven body 2 (not shown) in the positive Z-axis direction (to the driven body 2 side) by using the attractive force of a magnet is used, Since the fixed portion is provided in the negative direction of the Z-axis direction, the load applied to the second support portion is in the pulling direction. Therefore, the strength of the second support portion of the FPC 22 can be made larger than that of the second support portion 12b2 of the FPC 12. Further, since the space for providing the second fixing portion does not expand in the Y-axis direction, the vibration type actuator 20 can be downsized as compared with the vibration type actuator 10.

図6(a)は、本発明の第3実施形態に係る振動型アクチュエータ30の概略構成を示す斜視図である。図6(b)は、振動型アクチュエータ30を構成するFPC32の構成と配線形状を説明する平面図である。振動型アクチュエータ30は、振動体31、FPC32及び裏打ち材33を有する。振動体31は、第1実施形態に係る振動型アクチュエータ10を構成する振動体11と同じである。よって、振動体31の駆動方法(励起する曲げ振動モード)や振動体31による不図示の被駆動体2の摩擦駆動の形態等は第1実施形態に準じ、重複する説明を省略する。 FIG. 6A is a perspective view showing a schematic configuration of the vibration type actuator 30 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 6B is a plan view illustrating the configuration and wiring shape of the FPC 32 that constitutes the vibration actuator 30. The vibration type actuator 30 includes a vibrating body 31, an FPC 32, and a backing material 33. The vibrating body 31 is the same as the vibrating body 11 constituting the vibrating actuator 10 according to the first embodiment. Therefore, the driving method of the vibrating body 31 (bending vibration mode to be excited), the mode of frictional driving of the driven body 2 (not shown) by the vibrating body 31 and the like are the same as those in the first embodiment, and redundant description will be omitted.

振動型アクチュエータ30では、裏打ち材33として、四角枠状の形状を有するものが用いられている。裏打ち材33は、振動型アクチュエータ10に用いられている4つの裏打ち材13を四角枠状に一体化させたものとみなすことができる。なお、裏打ち材33は、基台3(不図示)に取り付けられる。FPC32は、FPC12と同様に、振動部32a、第1固定部32c1、第2固定部32c2、第1支持部32b1及び第2支持部32b2の5つの部分に分けることができる。図6(b)には、これら5つの部分(領域)を説明するための破線が示されている。 In the vibration type actuator 30, as the backing material 33, one having a rectangular frame shape is used. The backing material 33 can be regarded as the four backing materials 13 used in the vibration type actuator 10 integrated in a rectangular frame shape. The lining material 33 is attached to the base 3 (not shown). Similar to the FPC 12, the FPC 32 can be divided into five parts, that is, a vibrating part 32a, a first fixing part 32c1, a second fixing part 32c2, a first supporting part 32b1 and a second supporting part 32b2. FIG. 6B shows broken lines for explaining these five parts (regions).

振動型アクチュエータ30では、第1実施形態と同様に、支持機能を持たせた給電部材であるFPC32に、第1支持部32b1と第2支持部32b2を設ける。これにより、振動体31に付与される加圧力に起因して第1支持部32b1に掛かる負荷を第2支持部32b2によって低減させ、給電不良の発生を回避すると共に振動体31の振動状態を安定化させることができる。また、裏打ち材33により第1固定部32c1と第2固定部32c2とが一体となることで、振動型アクチュエータ10のように第1固定部12c1と第2固定部12c2が独立している場合と異なり、基台3に取り付ける際の位置決め精度を高めることができる。 In the vibration type actuator 30, as in the first embodiment, the FPC 32, which is a power feeding member having a supporting function, is provided with the first supporting portion 32b1 and the second supporting portion 32b2. As a result, the load applied to the first support portion 32b1 due to the pressure applied to the vibrating body 31 is reduced by the second supporting portion 32b2, occurrence of power supply failure is avoided, and the vibration state of the vibrating body 31 is stabilized. Can be transformed into In addition, since the first fixing portion 32c1 and the second fixing portion 32c2 are integrated by the lining material 33, there is a case where the first fixing portion 12c1 and the second fixing portion 12c2 are independent as in the vibration actuator 10. Differently, it is possible to enhance the positioning accuracy when mounting on the base 3.

FPC32に設けられている導通部材32d1,32d2,32d3のそれぞれの機能は、第1給電配線部12d1、第2給電配線部12d2、GND配線部12d3と同じである。FPC32では、導通部材32d1,32d2,32d3は、第1固定部32c1及び第2固定部32c2と2カ所の第1支持部32b1を介して振動部32aへ引き回されている。これにより、振動体31の圧電素子に対する導通部材32d1,32d2,32d3の電気的接続を、一方の第1支持部32b1で断線が生じても他方の第1支持部32b1を介して維持することができるため、給電不良の発生をより効果的に回避することができる。 The functions of the conducting members 32d1, 32d2, 32d3 provided in the FPC 32 are the same as those of the first power supply wiring part 12d1, the second power supply wiring part 12d2, and the GND wiring part 12d3. In the FPC 32, the conducting members 32d1, 32d2, 32d3 are routed to the vibrating portion 32a via the first fixing portion 32c1 and the second fixing portion 32c2 and the two first supporting portions 32b1. Accordingly, the electrical connection of the conducting members 32d1, 32d2, 32d3 to the piezoelectric element of the vibrating body 31 can be maintained through the other first support portion 32b1 even if the one first support portion 32b1 is broken. Therefore, the occurrence of power supply failure can be more effectively avoided.

図7(a)は、本発明の第4実施形態に係る振動型アクチュエータ40の概略構成を示す斜視図である。図7(b)は、振動型アクチュエータ40をFPC42における裏打ち材43側のベース部材を除去した状態で示す裏面図である。振動型アクチュエータ40は、振動体41、FPC42及び裏打ち材43を有する。振動体41は、第1実施形態に係る振動型アクチュエータ10を構成する振動体11と同じである。また、裏打ち材43は、第3実施形態に係る振動型アクチュエータ30を構成する裏打ち材33と同じである。FPC42が有する導通部材42d1,42d2,42d3の配線形状は、FPC12の第1給電配線部12d1、第2給電配線部12d2、GND配線部12d3の配線形状と同じである。FPC42は、FPC12と同様に、振動部42a、第1固定部42c1、第2固定部42c2、第1支持部42b1及び第2支持部42b2の5つの部分に分けることができる。図7(b)には、これら5つの部分(領域)を説明するための破線が示されている。 FIG. 7A is a perspective view showing a schematic configuration of the vibration type actuator 40 according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 7B is a rear view showing the vibration type actuator 40 with the base member on the side of the backing material 43 of the FPC 42 removed. The vibration type actuator 40 includes a vibrating body 41, an FPC 42, and a backing material 43. The vibrating body 41 is the same as the vibrating body 11 configuring the vibration-type actuator 10 according to the first embodiment. The backing material 43 is the same as the backing material 33 that constitutes the vibration-type actuator 30 according to the third embodiment. The wiring shapes of the conductive members 42d1, 42d2, 42d3 included in the FPC 42 are the same as the wiring shapes of the first power feeding wiring portion 12d1, the second power feeding wiring portion 12d2, and the GND wiring portion 12d3 of the FPC 12. Similar to the FPC 12, the FPC 42 can be divided into five parts, namely a vibrating part 42a, a first fixing part 42c1, a second fixing part 42c2, a first supporting part 42b1 and a second supporting part 42b2. FIG. 7B shows broken lines for explaining these five parts (regions).

振動型アクチュエータ40は、第1支持部32b1及び第2支持部32b2が別々に形成された振動型アクチュエータ30と比較すると、第1支持部42b1と第2支持部42b2が一体的に形成されていることを特徴とする。換言すれば、FPC42は、FPC32が有する開口部を有しない構造を有する。第3実施形態のように第1支持部32b1と第2支持部32b2が分かれている場合、FPC32の端部と導通部材32d1〜32d3との間には一定の間隔が必要となるため、全体形状が大きくなりやすい。これに対して、FPC42では、開口部を設けずに第1支持部42b1と第2支持部42b2を一体的に形成することで、加工が容易になると共に、振動型アクチュエータ40全体の小型化を実現することができる。 The vibration type actuator 40 has a first support portion 42b1 and a second support portion 42b2 integrally formed as compared with the vibration type actuator 30 in which the first support portion 32b1 and the second support portion 32b2 are separately formed. It is characterized by In other words, the FPC 42 has a structure that does not have the opening that the FPC 32 has. When the first support portion 32b1 and the second support portion 32b2 are separated as in the third embodiment, a constant gap is required between the end portion of the FPC 32 and the conductive members 32d1 to 32d3, and thus the overall shape Tends to grow. On the other hand, in the FPC 42, by integrally forming the first support portion 42b1 and the second support portion 42b2 without providing an opening, processing becomes easy and the vibration-type actuator 40 as a whole can be downsized. Can be realized.

次に、本発明の第1実施形態に係る振動型アクチュエータ10を備える電子機器について、顕微鏡と撮像装置を取り上げて説明する。但し、振動型アクチュエータ10は、これらへの適用に限定されるものではなく、駆動による位置決めが必要とされる部品を備える電子機器に広く適用することができる。 Next, an electronic device including the vibration-type actuator 10 according to the first embodiment of the present invention will be described by taking a microscope and an imaging device. However, the vibration type actuator 10 is not limited to the application to these, and can be widely applied to electronic devices including components that require positioning by driving.

図8は、振動型アクチュエータ10を備える顕微鏡500の外観斜視図である。顕微鏡500は、撮像素子と光学系を内蔵する撮像部530と、基台上でX−Y面内で移動可能に配置された被駆動体であるステージ520を有する自動ステージ部510と、ベースプレート540とを備える。圧電素子11bへの給電制御を含む振動型アクチュエータ10の駆動制御を行う制御装置550は、ベースプレート540に配置されている。なお、制御装置550は、撮像部530に設けられていてもよい。顕微鏡500では、少なくとも2つ振動体11が用いられており、少なくとも1つの振動体11がステージ520のX軸方向での駆動に用いられ、少なくとも1つの別の振動体11がステージ520のY軸方向での駆動に用いられる。 FIG. 8 is an external perspective view of the microscope 500 including the vibration actuator 10. The microscope 500 includes an image pickup unit 530 including an image pickup element and an optical system, an automatic stage unit 510 having a stage 520 which is a driven body and is movably arranged on a base in an XY plane, and a base plate 540. With. A control device 550 that controls driving of the vibration-type actuator 10 including control of power supply to the piezoelectric element 11b is arranged on the base plate 540. The control device 550 may be provided in the image capturing unit 530. In the microscope 500, at least two vibrators 11 are used, at least one vibrator 11 is used for driving the stage 520 in the X-axis direction, and at least one other vibrator 11 is used for the Y-axis of the stage 520. Used for driving in the direction.

被観察物をステージ520の上面に載置して、拡大画像を撮像部530で撮影する場合において観察範囲が広範囲となる場合には、自動ステージ部510を駆動してステージ520をX軸方向とY軸方向に移動させることで、被観察物を移動させる。これにより、多数の撮影画像を撮影し、撮影された画像を不図示のコンピュータで画像処理により結合させることで、観察範囲が広く、しかも高精細な1枚の観察画像を取得することができる。 When an observation object is placed on the upper surface of the stage 520 and an enlarged image is captured by the image capturing unit 530 and the observation range is wide, the automatic stage unit 510 is driven to move the stage 520 to the X-axis direction. The object to be observed is moved by moving it in the Y-axis direction. Thus, by photographing a large number of photographed images and combining the photographed images by image processing by a computer (not shown), one observation image having a wide observation range and high definition can be obtained.

図9(a)は、撮像装置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及び振動型駆動装置620,640を有するレンズ鏡筒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730に対して着脱可能であり、撮影対象に合わせて適したレンズ鏡筒740をカメラ本体730に取り付けることができる。撮像装置700では、2つの振動型駆動装置620,640によってそれぞれ、第2レンズ群820,第4レンズ群840の駆動が行われる。 FIG. 9A is a top view showing a schematic configuration of the image pickup apparatus 700. The image pickup apparatus 700 includes a camera body 730 having an image pickup element 710 and a power button 720. Further, the imaging device 700 includes a lens barrel 740 having a first lens group (not shown), a second lens group 820, a third lens group (not shown), a fourth lens group 840, and vibration type driving devices 620 and 640. Equipped with. The lens barrel 740 can be attached to and detached from the camera body 730 as an interchangeable lens, and the lens barrel 740 suitable for a subject to be photographed can be attached to the camera body 730. In the imaging device 700, the two vibration type driving devices 620 and 640 drive the second lens group 820 and the fourth lens group 840, respectively.

振動型駆動装置620の詳細な構成は不図示であるが、振動型駆動装置620は、円環状の被駆動体と、被駆動体を回転駆動させる振動体11と、振動体11の駆動回路とを有する。例えば、3つの振動体11が円環状の基台の周方向に等間隔に、且つ、それぞれの振動体11は2つの突起部11cを結ぶ線が同一円周に対して法線となるようにFPC12に支持されて裏打ち材13を介して基台に支持される。被駆動体と振動体11の突起部11cとが光軸方向において加圧接触した状態で、被駆動体と基台は、それらの径方向がレンズ鏡筒740の光軸と略直交するようにレンズ鏡筒740内に配置される。振動型駆動装置620では、被駆動体を光軸まわりに回転させ、不図示のカム或いはギア等を介して被駆動体の回転出力を光軸方向での直進運動に変換することによって第2レンズ群820を光軸方向に移動させる。振動型駆動装置640は、振動型駆動装置620と同様の構成を有することにより、第4レンズ群840を光軸方向に移動させる。なお、振動体11は被駆動体2を一方向(X軸方向)に駆動することができる。よって、振動体11のX軸方向(短手方向)がレンズ鏡筒740の光軸方向と平行になるように振動体11を配置し、レンズを保持するレンズ保持部材を被駆動体として、レンズ保持部材を直接に光軸方向に駆動する構成としてもよい。 Although the detailed configuration of the vibration type drive device 620 is not shown, the vibration type drive device 620 includes an annular driven body, a vibrating body 11 for rotating the driven body, and a drive circuit for the vibrating body 11. Have. For example, the three vibrating bodies 11 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the annular base, and in each vibrating body 11, the line connecting the two protrusions 11c is normal to the same circumference. It is supported by the FPC 12 and supported by the base via the lining material 13. With the driven body and the protrusion 11c of the vibrating body 11 in pressure contact with each other in the optical axis direction, the driven body and the base are arranged such that their radial directions are substantially orthogonal to the optical axis of the lens barrel 740. It is arranged in the lens barrel 740. In the vibration-type driving device 620, the driven body is rotated around the optical axis, and the rotational output of the driven body is converted into a linear motion in the optical axis direction via a cam, a gear, or the like (not shown), whereby the second lens is moved. The group 820 is moved in the optical axis direction. The vibration type drive device 640 has the same configuration as the vibration type drive device 620, and thus moves the fourth lens group 840 in the optical axis direction. The vibrating body 11 can drive the driven body 2 in one direction (X-axis direction). Therefore, the vibrating body 11 is arranged so that the X-axis direction (short side direction) of the vibrating body 11 is parallel to the optical axis direction of the lens barrel 740, and the lens holding member for holding the lens is used as the driven body. The holding member may be directly driven in the optical axis direction.

図9(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. 9B is a block diagram showing a schematic configuration of the image pickup apparatus 700. The first lens group 810, the second lens group 820, the third lens group 830, the fourth lens group 840, and the light amount adjustment unit 850 are arranged at predetermined positions on the optical axis inside the lens barrel 740. The light that has passed through the first lens group 810 to the fourth lens group 840 and the light amount adjustment unit 850 forms an image on the image sensor 710. The image sensor 710 converts the optical image into an electric signal and outputs the electric signal, and the output is sent to the camera processing circuit 750.

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 camera processing circuit 750 performs amplification and gamma correction on the output signal from the image sensor 710. The camera processing circuit 750 is connected to the CPU 790 via the AE gate 755, and is also connected to the CPU 790 via the AF gate 760 and the AF signal processing circuit 765. The video signal subjected to the predetermined processing in the camera processing circuit 750 is sent to the CPU 790 through the AE gate 755, the AF gate 760 and the AF signal processing circuit 765. The AF signal processing circuit 765 extracts the high frequency component of the video signal, generates an evaluation value signal for autofocus (AF), and supplies the generated evaluation value to the CPU 790.

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、振動型駆動装置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、振動型駆動装置620は第2レンズ群820を光軸方向に移動させ、振動型駆動装置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 CPU 790 is a control circuit that controls the overall operation of the image pickup apparatus 700, and generates a control signal for determining exposure and focusing from the acquired video signal. The CPU 790 controls the driving of the vibration type driving devices 620 and 640 and the meter 630 so that the determined exposure and an appropriate focus state are obtained, and thus the second lens group 820, the fourth lens group 840, and the light amount adjustment unit. The optical axis position of 850 is adjusted. Under the control of the CPU 790, the vibration type driving device 620 moves the second lens group 820 in the optical axis direction, the vibration type driving device 640 moves the fourth lens group 840 in the optical axis direction, and the light amount adjusting unit 850 is a meter. Drive control is performed by 630.

振動型駆動装置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駆動装置620の駆動にフィードバックされる。同様に、振動型駆動装置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駆動装置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 second lens group 820 driven by the vibration type driving device 620 is detected by the first linear encoder 770, and the detection result is notified to the CPU 790 to be fed back to the driving of the vibration type driving device 620. .. Similarly, the position of the fourth lens group 840 in the optical axis direction driven by the vibration type driving device 640 is detected by the second linear encoder 775, and the detection result is notified to the CPU 790 to drive the vibration type driving device 640. To be fed back. The position of the light amount adjustment unit 850 in the optical axis direction is detected by the diaphragm encoder 780, and the detection result is notified to the CPU 790, and is fed back to the drive of the meter 630.

撮像装置700の所定のレンズ群を光軸方向に移動させる用途に第1実施形態で説明した振動型アクチュエータ10等を用いた場合、レンズ群を停止させた状態でも大きな保持力が得られる。これにより、レンズ鏡筒740やカメラ本体730に外力が作用しても、レンズ群にずれが生じることを抑制することができる。なお、レンズ鏡筒740に手ぶれ補正用レンズが内蔵される場合、手ぶれ補正用レンズを光軸と直交する面内の任意の方向に移動させる手ぶれ補正ユニットに振動体11を用いることができる。その場合、光軸方向と直交する面内において直交する2方向に手ぶれ補正用レンズを保持したレンズ保持部材を移動させることができるように、各方向にレンズ保持部材を駆動する1又は複数の振動体11を配置する。なお、手ぶれ補正ユニットは、手ぶれ補正用レンズを駆動する構成に代えて、カメラ本体730に内蔵される撮像素子710を光軸と直交する面内の任意の方向に移動させる構成としてもよい。 When the vibration type actuator 10 or the like described in the first embodiment is used for the purpose of moving a predetermined lens group of the imaging device 700 in the optical axis direction, a large holding force can be obtained even when the lens group is stopped. Accordingly, even if an external force acts on the lens barrel 740 and the camera body 730, it is possible to prevent the lens group from being displaced. When the lens barrel 740 has a built-in camera shake correction lens, the vibrating body 11 can be used as a camera shake correction unit that moves the camera shake correction lens in an arbitrary direction within a plane orthogonal to the optical axis. In that case, one or a plurality of vibrations driving the lens holding member in each direction so that the lens holding member holding the image stabilizing lens can be moved in two directions orthogonal to each other in a plane orthogonal to the optical axis direction. Place the body 11. The image stabilization unit may be configured to move the image sensor 710 built in the camera body 730 in an arbitrary direction within a plane orthogonal to the optical axis, instead of driving the image stabilization lens.

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。更に、上述した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。上記実施形態では、振動体の突起部に2つの振動モードを組み合わせて楕円運動を生じさせたが、1つの振動モードのみを利用して慣性駆動を利用する方法を用いてもよい。また、振動体11のように2つの突起部11cを有する構成を取り上げたが、突起部11cは少なくとも1つあれば被駆動体2の摩擦駆動は可能であり、この場合の1つの突起部は弾性体11aのXY面の中央に設け、好適な振動モードを選択すればよい。 The present invention has been described in detail above based on its preferred embodiments, but the present invention is not limited to these specific embodiments, and various embodiments within the scope not departing from the gist of the present invention are also included in the present invention. included. Furthermore, each of the above-described embodiments is merely an example of the present invention, and the embodiments may be combined as appropriate. In the above embodiment, the elliptical motion is generated by combining the two vibration modes on the protrusion of the vibrating body, but a method of utilizing the inertial drive by using only one vibration mode may be used. Further, although the configuration having the two protrusions 11c like the vibrating body 11 has been taken up, the driven body 2 can be frictionally driven if there is at least one protrusion 11c, and one protrusion in this case is It may be provided at the center of the XY plane of the elastic body 11a and a suitable vibration mode may be selected.

2 被駆動体
3 基台
10,20、30,40 振動型アクチュエータ
11,21,31,41 振動体
11a 弾性体
11b 圧電素子
11c 突起部
12,22,32,42 FPC(フレキシブルプリント基板)
12a,32a,42a 振動部
12b1,32b1,42b1 第1支持部
12b2,32b2,42b2 第2支持部
12c1,32c1,42c1 第1固定部
12c2,32c2,42c2 第2固定部
12d 導通部材
13,23,33,43 裏打ち材
2 Driven body 3 Base 10, 20, 30, 40 Vibration type actuator 11, 21, 31, 41 Vibration body 11a Elastic body 11b Piezoelectric element 11c Projection part 12, 22, 32, 42 FPC (flexible printed circuit board)
12a, 32a, 42a Vibrating part 12b1, 32b1, 42b1 1st support part 12b2, 32b2, 42b2 2nd support part 12c1, 32c1, 42c1 1st fixing part 12c2, 32c2, 42c2 2nd fixing part 12d Conducting member 13, 23, 33,43 Lining material

Claims (14)

電気−機械エネルギ変換素子と弾性体を有する振動体と、
前記振動体を支持する支持部材と、
前記振動体と接触する接触体と、を備え、
前記支持部材は、
前記振動体と接合される振動部と、
導通部材を含み、所定位置に固定される複数の第1固定部と、
前記振動部から前記第1固定部に向かう方向とは異なる方向に設けられ複数の第2固定部と、
前記振動部と前記複数の第1固定部とを連結する複数の第1支持部と、
前記振動部と前記複数の第2固定部とを連結する複数の第2支持部と、を有することを特徴とする振動型アクチュエータ。
A vibrating body having an electro-mechanical energy conversion element and an elastic body;
A support member for supporting the vibrating body,
E Bei and a contact body which come in contact with the vibrating body,
The support member is
A vibrating section joined to the vibrating body,
A plurality of first fixing portions including a conductive member and fixed at predetermined positions;
A plurality of second fixing portions provided in a direction different from the direction from the vibrating portion to the first fixing portion;
A plurality of first supporting portions that connect the vibrating portion and the plurality of first fixing portions,
A vibration-type actuator, comprising: a plurality of second support parts that connect the vibrating part and the plurality of second fixing parts.
前記支持部材は、前記電気−機械エネルギ変換素子に接合され、前記電気−機械エネルギ変換素子に対して給電を行うフレキシブルプリント基板であり、
前記導通部材は、少なくとも前記複数の第1支持部と前記振動部を通じて前記複数の第1固定部を結ぶ方向に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の振動型アクチュエータ。
The support member is a flexible printed board that is joined to the electro-mechanical energy conversion element and supplies power to the electro-mechanical energy conversion element.
The vibration-type actuator according to claim 1, wherein the conductive member is provided in a direction connecting at least the plurality of first supporting portions and the plurality of first fixing portions through the vibrating portion.
前記フレキシブルプリント基板は、前記導通部材よりも剛性の小さい樹脂からなるシート状部材に前記導通部材が挟持された構造を有することを特徴とする請求項2に記載の振動型アクチュエータ。 The vibration type actuator according to claim 2, wherein the flexible printed circuit board has a structure in which the conductive member is sandwiched between sheet-shaped members made of resin having a rigidity lower than that of the conductive member. 前記振動体が前記接触体と加圧接触するための加圧力を受ける方向において、前記第2支持部のばね定数は前記第1支持部のばね定数よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。 The spring constant of the second support part is larger than the spring constant of the first support part in a direction in which the vibrating body receives a pressing force for making pressure contact with the contact body. The vibration type actuator according to any one of 3 above. 前記振動体から前記第2固定部までの距離は、前記振動体から前記第1固定部までの距離より短いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。 The vibrating actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein a distance from the vibrating body to the second fixing portion is shorter than a distance from the vibrating body to the first fixing portion. 前記弾性体は、前記接触体と加圧接触する少なくとも1つの接触部を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。 The vibration-type actuator according to claim 1, wherein the elastic body has at least one contact portion that makes pressure contact with the contact body . 前記弾性体は、略矩形で平板状の形状を有し、
前記振動体の形状は、前記弾性体の厚み方向と直交する2本の対称軸を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。
The elastic body has a substantially rectangular flat plate shape,
The vibrating actuator according to claim 1, wherein the vibrating body has two symmetry axes that are orthogonal to a thickness direction of the elastic body.
前記導通部材は、前記2本の対称軸に対して線対称となるように前記支持部材に設けられていることを特徴とする請求項7に記載の振動型アクチュエータ。 The vibration-type actuator according to claim 7, wherein the conductive member is provided on the support member so as to be line-symmetric with respect to the two axes of symmetry. 前記複数の第1固定部と前記複数の第2固定部のそれぞれに固定される複数の補強部材を有し、
前記支持部材は、前記複数の補強部材を介して所定位置に固定されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。
A plurality of reinforcing members fixed to each of the plurality of first fixing portions and the plurality of second fixing portions,
9. The vibration type actuator according to claim 1, wherein the support member is fixed at a predetermined position via the plurality of reinforcing members.
前記複数の第1固定部は、前記振動体が前記接触体と加圧接触するための加圧力を受ける方向と略直交する面の所定位置に固定され、
前記複数の第2固定部は、前記加圧力を受ける方向において、前記第1固定部が固定される位置よりも前記接触体から離れた位置に固定されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。
The plurality of first fixing portions are fixed to predetermined positions on a surface substantially orthogonal to a direction in which the vibrating body receives a pressing force for making pressure contact with the contact body ,
10. The plurality of second fixing portions are fixed at a position farther from the contact body than a position at which the first fixing portion is fixed in the direction of receiving the pressing force. The vibration type actuator according to any one of 1.
前記複数の第1固定部と前記複数の第2固定部とは一体的に形成されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。 The vibration type actuator according to any one of claims 1 to 9, wherein the plurality of first fixing portions and the plurality of second fixing portions are integrally formed. 前記複数の第1支持部と前記複数の第2支持部とは一体的に形成されていることを特徴とする請求項11に記載の振動型アクチュエータ。 The vibration type actuator according to claim 11, wherein the plurality of first support portions and the plurality of second support portions are integrally formed. 電気−機械エネルギ変換素子と弾性体を有する振動体と、A vibrating body having an electro-mechanical energy conversion element and an elastic body;
前記振動体を支持する支持部材と、A support member for supporting the vibrating body,
前記振動体と接する接触体と、を備え、A contact body in contact with the vibrating body,
前記支持部材は十字形状を有し、前記支持部材の前記十字形状の交差位置に前記振動体が接合され、前記支持部材に設けられた導通部材を介して前記振動体へ給電されることを特徴とする振動型アクチュエータ。The support member has a cross shape, and the vibrating body is joined to the crossing position of the cross shape of the support member, and power is supplied to the vibrating body via a conducting member provided in the support member. Vibration type actuator.
請求項1乃至13のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータと、
前記振動型アクチュエータの駆動によって位置決めされる部材と、を備えることを特徴とする電子機器。
A vibration-type actuator according to any one of claims 1 to 13 ,
A member positioned by driving the vibration type actuator.
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