KR20080108075A - 진동 액추에이터, 렌즈 경통, 카메라 시스템, 진동자 - Google Patents

진동 액추에이터, 렌즈 경통, 카메라 시스템, 진동자 Download PDF

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KR20080108075A
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Abstract

안정된 구동이 얻어지는 진동 액추에이터, 렌즈 경통, 카메라 시스템, 진동자를 제공한다. 진동 액추에이터의 진동자 (11, 11A, 11B) 가 진동 가능한 제 1 진동 모드와 제 2 진동 모드에 대하여, 상대 운동 부재 (15) 의 구동에 이용하는 제 1 구동 모드와는 상이한 제 2 구동 모드의 공진 주파수가 구동 신호의 구동 주파수의 고조파의 주파수와 일치하지 않도록 하였다.
진동 엑추에이터, 렌즈 경통, 카메라 시스템, 진동자, 공진 주파수

Description

진동 액추에이터, 렌즈 경통, 카메라 시스템, 진동자{OSCILLATION ACTUATOR, LENS BARREL, CAMERA SYSTEM AND OSCILLATOR}
기술분야
본 발명은, 구동 신호에 의해 진동하는 진동자에 의해 상대 운동 부재를 구동시켜, 구동력을 취출하는 진동 액추에이터, 렌즈 경통, 카메라 시스템, 진동자에 관한 것이다.
배경기술
이러한 진동 액추에이터는, 예를 들어 카메라의 교환 렌즈 등에 구비되어, 오토 포커스 렌즈를 구동시키는 구동 모터로서 실용화되어 있다. 그러나, 진동 액추에이터를 구동시키기 위한 구동 신호는 구동 신호를 공급하는 회로를 실장하는 스페이스가 한정되어 있기 때문에, 특허 문헌 1 에 나타내는 바와 같이, 이상적인 정현파로 부여하는 것이 곤란하였다. 그 때문에, 안정적으로 구동시킬 수 없는 경우가 있었다.
특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 평9-163767호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명의 과제는 안정적으로 구동시킬 수 있는 진동 액추에이터, 렌즈 경통, 카메라 시스템, 진동자를 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 이하와 같은 해결 수단에 의해 상기 과제를 해결한다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위하여, 본 발명의 실시예에 대응하는 부호를 부여하여 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
청구항 1 의 발명은, 구동 신호에 의해 진동하는 진동자 (11, 11A, 11B) 와, 상기 진동에 의해, 상기 진동자에 대하여 상대 운동을 실시하는 상대 운동 부재 (15) 를 구비한 진동 액추에이터로서, 상기 진동자는 상기 상대 운동 부재의 구동에 이용하는 제 1 진동 모드와, 상기 제 1 진동 모드와는 상이한 진동 모드인 제 2 진동 모드로 진동 가능하고, 상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수는 상기 진동자를 상기 제 1 진동 모드로 구동시키기 위한 상기 구동 신호의 구동 주파수의 고조파의 주파수와 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 2 의 발명은, 청구항 1 에 기재된 진동 액추에이터로서, 상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수는 상기 상대 운동 부재 (15) 의 구동에 이용하는 구동 주파수 영역내에서 상기 구동 주파수를 변화시켰을 때에, 상기 고조파의 주파수가 변화하는 영역과 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 3 의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2 에 기재된 진동 액추에이터로서, fr2÷m-fr1≥│fr3-fr1│×0.4 (단, fr1 은 상기 제 1 진동 모드의 공진 주파수, fr2 는 상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수, fr3 은 상기 fr1 의 고주파측 또는 저주파측에 인접하여 상기 진동자가 갖는 상기 제 1 진동 모드의 공진 주파수, m 은 임의의 정수이다)
의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 4 의 발명은, 청구항 3 에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, m=2 인 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 5 의 발명은, 청구항 3 또는 청구항 4 에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, fr2÷m-fr1≥10 (단위: ㎑) 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 6 의 발명은, 청구항 1 에서 청구항 5 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, 상기 제 2 진동 모드는 상기 제 1 진동 모드와 차수가 동일한 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 7 의 발명은, 청구항 1 에서 청구항 6 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, 상기 구동 신호는 비대칭 파형인 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 8 의 발명은, 청구항 1 에서 청구항 6 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터로서, 상기 구동 신호는 비대칭 파형이며, 상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수는 상기 구동 주파수의 정수배의 고조파의 주파수와 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 9 의 발명은, 청구항 1 에서 청구항 6 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터로서, 상기 구동 신호는 대칭 파형이며, 상기 제 2 진동 모드는 상기 구동 주파수의 홀수배의 고조파의 주파수와 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 10 의 발명은, 청구항 1 에서 청구항 9 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, 상기 진동자 (11, 11A, 11B) 는 대략 원고리 형상이며, 상기 제 1 진동 모드는 굽힘 진동이며, 상기 제 2 진동 모드는 비틀림 진동인 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 11 의 발명은, 청구항 1 에서 청구항 9 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, 상기 진동자 (11, 11A, 11B) 는 대략 원고리 형상이며, 내경측으로 돌출된 차양 형상의 플랜지부 (12c) 를 갖는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 12 의 발명은, 청구항 1 에서 청구항 11 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, 상기 제 1 진동 모드의 공진 주파수와 상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수의 차를 조정하는 주파수 특성 조정부 (12d, 12e, 12f) 를 갖는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 13 의 발명은, 청구항 11 에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, 상기 진동자 (11, 11A, 11B) 는 탄성체 (12, 12A, 12B) 와 상기 탄성체에 접합시킨 전기 기계 변환 소자 (13) 를 갖고, 상기 주파수 특성 조정부 (12d, 12e, 12f) 는 상기 탄성체에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 14 의 발명은, 청구항 13 에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, 상기 주파수 특성 조정부 (12d, 12e, 12f) 는 상기 탄성체 (12, 12A, 12B) 의 상기 전기 기계 변환 소자 (13) 와의 접합면에 대하여 돌출되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 15 의 발명은, 청구항 12 에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, 상기 주파수 특성 조정부 (12d, 12e, 12f) 는 상기 진동자 (11, 11A, 11B) 에 형성되고, 상기 진동자가 상기 상대 운동 부재 (15) 와 접촉하는 접촉면을 포함하는 평면과 평행한 방향으로 형성되어 있는 부분인 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 16 의 발명은, 청구항 12 에서 청구항 15 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, 상기 주파수 특성 조정부 (12d, 12e, 12f) 는 상기 진동자 (11, 11A, 11B) 의 상기 제 1 진동 모드의 중립 위치에 가까운 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 17 의 발명은, 청구항 12 에서 청구항 16 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터에 있어서, 상기 주파수 특성 조정부 (12d, 12e, 12f) 는 상기 진동자 (11,11A, 11B) 의 상기 제 2 진동 모드의 중립 위치로부터 떨어진 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터 (10) 이다.
청구항 18 의 발명은, 청구항 1 에서 청구항 17 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터 (10) 를 구비한 렌즈 경통 (3) 이다.
청구항 19 의 발명은, 청구항 1 에서 청구항 17 중 어느 1 항에 기재된 진동 액추에이터 (10) 를 구비한 카메라 시스템 (1) 이다.
청구항 20 의 발명은, 진동 액추에이터 (10) 에 이용되는 진동자로서, 상기 진동 액추에이터의 구동에 이용하는 제 1 진동 모드와, 상기 제 1 진동 모드와는 상이한 진동 모드인 제 2 진동 모드로 진동 가능하고, fr2÷m-fr1≥│fr3-fr1│× 0.4 (단, fr1 은 상기 제 1 진동 모드의 공진 주파수, fr2 는 상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수, fr3 은 상기 fr1 의 고주파측 또는 저주파측에 인접하여 상기 진동자가 갖는 상기 제 1 진동 모드의 공진 주파수, m 은 임의의 정수이다) 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 진동자 (11, 11A, 11B) 이다.
또한, 부호를 부여하여 설명한 구성은 적절히 개량해도 되고, 또한 적어도 일부를 다른 구성물로 대체해도 된다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 안정적으로 구동시킬 수 있는 진동 액추에이터를 얻을 수 있다.
도면의 간단한 설명
[도 1] 본 실시예의 카메라 시스템 (1) 을 설명하는 도면이다.
[도 2] 본 실시예의 초음파 모터 (10) 의 단면도이다.
[도 3] 본 실시예의 초음파 모터 (10) 의 구동 장치 (100) 를 설명하는 블록도이다.
[도 4] 본 실시예의 초음파 모터 (10) 에 이용되는 구동 신호의 파형을 나타내는 도면이다.
[도 5] 본 실시예의 진동자 (11, 11A, 11B) 와, 비교예의 진동자 (51) 의 단면 형상을 비교한 도면이다.
[도 6] 진동자의 고유 진동 모드를 설명하는 도면이다.
[도 7] 이동자의 회전 속도와 구동 주파수의 관계를 나타내는 도면이다.
[도 8] 구동 신호의 파형과 고조파의 관계를 나타내는 도면이다.
부호의 설명
1: 카메라 시스템, 3: 렌즈 경통, 10: 초음파 모터, 11, 11A, 11B: 진동자, 12d, 12e, 12f: 볼록부, 15: 상대 운동 부재
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
구동에 이용하는 제 1 진동 모드와는 상이한 제 2 진동 모드의 공진 주파수가 구동 신호의 구동 주파수의 고조파의 주파수와 일치하지 않도록 하였다.
실시예
이하, 진동 액추에이터의 실시예에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는, 진동 액추에이터로서, 초음파의 진동역을 이용한 초음파 모터를 예로 들어 설명한다.
도 1 은, 본 실시예의 카메라 시스템 (1) 을 설명하는 도면이다.
본 실시예의 카메라 시스템 (1) 은 촬상 소자 (8) 를 갖는 카메라 보디 (2) 와, 렌즈 (7) 를 갖는 렌즈 경통 (3) 을 구비하고 있다. 렌즈 경통 (3) 은 카메라 보디 (2) 에 착탈 가능한 교환 렌즈이다. 또한, 본 실시예에서는, 렌즈 경통 (3) 은 교환 렌즈인 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 카메라 보디와 일체형인 렌즈 경통으로 해도 된다.
렌즈 경통 (3) 은 렌즈 (7), 캠통 (6), 기어 (4, 5), 초음파 모터 (10) 등을 구비하고 있다. 본 실시예에서는, 초음파 모터 (10) 는 카메라 시스템 (1) 의 포커스 동작시에 렌즈 (7) 를 구동시키는 구동원으로서 이용되고 있고, 초음파 모 터 (10) 로부터 얻어진 구동력은 기어 (4, 5) 를 개재하여 캠통 (6) 에 전달된다. 렌즈 (7) 는 캠통 (6) 에 유지되어 있고, 초음파 모터 (10) 의 구동력에 의해, 광축 방향으로 이동하여, 초점 조절을 실시하는 포커스 렌즈이다.
도 2 는, 본 실시예의 초음파 모터 (10) 의 단면도이다.
본 실시예의 초음파 모터 (10) 는 진동자 (11), 이동자 (15), 출력축 (18), 가압 부재 (19) 등을 구비하고, 진동자 (11) 측을 고정으로 하고, 이동자 (15) 를 회전 구동시키는 형태로 되어 있다.
진동자 (11) 는 탄성체 (12) 와, 탄성체 (12) 에 접합된 압전체 (13) 를 갖는 대략 원고리 형상의 부재이다.
탄성체 (12) 는 공진 첨예도가 큰 금속 재료에 의해 형성되고, 그 형상은 대략 원고리 형상이다. 이 탄성체 (12) 는 빗살부 (12a), 베이스부 (12b), 플랜지부 (12c), 볼록부 (12d) 를 갖는다.
빗살부 (12a) 는 압전체 (13) 가 접합되는 면과는 반대측의 면에, 복수의 홈을 잘라 형성되고, 이 빗살부 (12a) 의 선단면은, 이동자 (15) 에 가압 접촉되어, 이동자 (15) 를 구동시키는 구동면이 된다. 이 구동면에는 Ni-P (니켈-인) 도금 등의 윤활성의 표면 처리가 실시되어 있다. 빗살부 (12a) 를 형성하는 이유는 압전체 (13) 의 신축에 의해 구동면에 생기는 진행성 진동파 (이하, 진행파라고 한다) 의 중립면을 가능한 한 압전체 (13) 측에 접근시키고, 이로써 구동면의 진행파의 진폭을 증폭시키기 위함이다.
베이스부 (12b) 는 탄성체 (12) 의 둘레 방향에 연속한 부분으로서, 베이스 부 (12b) 의 빗살부 (12a) 와는 반대측의 면에 압전체 (13) 가 접합되어 있다.
볼록부 (12d) 는 베이스부 (12b) 의 내경측이고, 또한 후술의 플랜지부 (12c) 보다 압전체 (13) 측에 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 압전체 (13) 를 접합할 때의 위치 결정이 용이해지도록, 압전체 (13) 의 접합면에서 약간 돌출되어 형성되어 있다. 이 볼록부 (12d) 의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
플랜지부 (12c) 는 볼록부 (12d) 보다 내경측에 형성되고, 탄성체 (12) 의 내경 방향으로 돌출된 차양 형상의 부분으로서, 베이스부 (12b) 의 두께 방향의 중앙에 배치되어 있다. 이 플랜지부 (12c) 에 의해, 진동자 (11) 는 고정 부재 (16) 에 고정되어 있다.
압전체 (13) 는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 전기 기계 변환 소자로서, 예를 들어 압전 소자나 전왜(電歪) 소자 등이 이용된다. 압전체 (13) 는 탄성체 (12) 의 둘레 방향을 따라 2 개의 상 (A 상, B 상) 의 전기 신호가 입력되는 범위로 나누어져 있다. 각 상에는 1/2 파장마다 분극이 교대로 된 요소가 늘어서 있고, A 상과 B 상의 사이에는 1/4 파장만큼 간격이 생기도록 되어 있다.
플렉시블 프린트 기판 (14) 은 그 배선이 압전체 (13) 의 각 상의 전극에 접속되어 있고, 후술의 증폭부 (104, 105) 로부터 이 플렉시블 프린트 기판 (14) 에 공급된 구동 신호에 의해 압전체 (13) 가 신축된다.
진동자 (11) 에는 이 압전체 (13) 의 신축에 의해 탄성체 (12) 의 구동면에 진행파가 발생한다. 본 실시예에서는, 4 파의 진행파가 발생하고 있다.
이동자 (15) 는 알루미늄 등의 경금속에 의해 형성되고, 탄성체 (12) 의 구 동면에 생기는 진행파에 의해 회전 구동되는 부재이다. 이동자 (15) 는 진동자 (11)(탄성체 (12) 의 구동면) 와 접촉하는 면의 표면에, 내마모성 향상을 위한 알루마이트 등의 표면 처리가 실시되어 있다.
출력축 (18) 은 대략 원주 형상의 부재이다. 출력축 (18) 은, 일방의 단 부가 고무 부재 (23) 를 개재하여 이동자 (15) 에 접하고 있고, 이동자 (15) 와 일체로 회전하도록 형성되어 있다.
고무 부재 (23) 는 고무에 의해 형성된 대략 원고리 형상의 부재이다. 이 고무 부재 (23) 는 고무에 의한 점 탄성으로 이동자 (15) 와 출력축 (18) 을 일체로 회전 가능하게 하는 기능과, 이동자 (15) 로부터의 진동을 출력축 (18) 에 전달하지 않도록 진동을 흡수하는 기능을 갖고 있으며, 부틸 고무, 실리콘 고무, 프로필렌 고무 등이 이용되고 있다.
가압 부재 (19) 는 진동자 (11) 와 이동자 (15) 를 가압 접촉시키는 가압력을 발생시키는 부재로서, 기어 부재 (20) 와 베어링받이 부재 (21) 사이에 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 가압 부재 (19) 는 압축 코일 스프링을 이용하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
기어 부재 (20) 는 출력축 (18) 의 D 컷에 끼워지도록 삽입되고, E 링 등의 스토퍼 (22) 로 고정되어, 회전 방향 및 축방향으로 출력축 (18) 과 일체가 되도록 형성되어 있다. 기어 부재 (20) 는 출력축 (18) 의 회전과 함께 회전함으로써, 기어 (4)(도 1 참조) 에 구동력을 전달한다.
또한, 베어링받이 부재 (21) 는 베어링 (17) 의 내경측에 배치되고, 베어링 (17) 은 고정 부재 (16) 의 내경측에 배치된 구조로 되어 있다.
가압 부재 (19) 는 진동자 (11) 를 이동자 (15) 측으로, 출력축 (18) 의 축방향으로 가압하고 있고, 이 가압력에 의해, 이동자 (15) 는 진동자 (11) 의 구동면에 가압 접촉하여, 회전 구동된다. 또한, 가압 부재 (19) 와 베어링받이 부재 (21) 사이에는 가압력 조정 워셔를 형성하여, 초음파 모터 (10) 의 구동에 적정한 가압력이 얻어지도록 해도 된다.
도 3 은, 본 실시예의 초음파 모터 (10) 의 구동 장치 (100) 를 설명하는 블록도이다.
발진부 (101) 는 제어부 (102) 의 지령에 의해 원하는 주파수의 구동 신호를 발생시키는 부분이다.
이상부 (移相部) (103) 는 발진부 (101) 에서 발생한 구동 신호를 90˚ 위상이 상이한 2 개의 구동 신호로 나누는 부분이다.
증폭부 (104, 105) 는 이상부 (103) 에 의해 나뉘어진 2 개의 구동 신호를 각각 원하는 전압으로 승압하는 부분이다.
도 4 는, 본 실시예의 초음파 모터 (10) 에 이용되는 구동 신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 4 는, 증폭부 (104, 105) 로부터 초음파 모터 (10) 로 출력되는 구동 신호로서, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 90˚ 위상이 상이한 2 개의 신호의 파형은, 전위 제로를 기준으로 했을 때, 전위의 플러스 방향과 마이너스 방향에서는 비대칭인 비대칭 파형으로 되어 있다.
증폭부 (104, 105) 로부터의 구동 신호는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 초음파 모터 (10) 에 전달되고, 이 구동 신호의 인가에 의해 진동자 (11) 에 진행파가 발생하여, 이동자 (15) 가 구동된다.
검출부 (106) 는 광학식 인코더나 자기 인코더 등에 의해 구성되고, 이동자 (15) 의 구동에 의해 구동된 렌즈 (7) 의 위치나 속도를 검출하는 부분이다. 본 실시예에서는, 캠통 (6) 의 위치나 속도를 검출함으로써, 렌즈 (7) 의 위치나 속도를 검출하고 있다.
제어부 (102) 는 카메라 보디 (2) 에 형성된 도시 생략한 CPU 로부터의 구동 지령에 근거하여, 초음파 모터 (10) 의 구동을 제어하는 부분이다. 제어부 (102) 는 검출부 (106) 로부터의 검출 신호를 받아, 그 값에 근거하여, 위치 정보와 속도 정보를 얻어, 목표 위치에 위치 결정되도록 발진부 (101) 가 발생시키는 구동 신호의 구동 주파수를 제어한다.
본 실시예의 구성에 의하면, 초음파 모터 (10) 의 구동 장치 (100) 는 이하와 같이 동작한다.
먼저, 제어부 (102) 에 목표 위치가 전달된다. 발진부 (101) 로부터는 구동 신호가 발생하고, 그 신호로부터 이상부 (103) 에 의해 90˚ 위상이 상이한 2 개의 구동 신호가 생성되고, 증폭부 (104, 105) 에 의해 원하는 전압으로 증폭된다.
구동 신호는 초음파 모터 (10) 의 압전체 (13) 에 인가되어, 압전체 (13) 가 여진되고, 그 여진에 의해, 탄성체 (12) 에는 4 차의 굽힘 진동이 발생한다. 압전체 (13) 는 A 상과 B 상으로 나뉘어져 있고, 구동 신호는 각각 A 상과 B 상으로 인가된다. A 상으로부터 발생하는 4 차 굽힘 진동과 B 상으로부터 발생하는 4 차 굽힘 진동은 위치적인 위상이 1/4 파장 어긋나게 되어 있고, 또한 A 상 구동 신호와 B 상 구동 신호는 90˚ 위상이 어긋나 있기 때문에 (도 4 참조), 2 개의 굽힘 진동은 합성되어 4 파의 진행파가 된다.
진행파의 파두(波頭)에는 타원 운동이 발생하고 있다. 따라서, 탄성체 (12) 의 구동면에 가압 접촉된 이동자 (15) 는 이 타원 운동에 의해 마찰 구동된다.
광학식 인코더 등의 검출부 (106) 는 이동자 (15) 의 구동에 의해 구동된 캠통 (6) 의 위치나 속도를 검출하고, 전기 펄스로서 제어부 (102) 에 전달된다. 제어부 (102) 는 이 신호에 근거하여, 렌즈 (7) 의 현재의 위치와 현재의 속도를 얻는 것이 가능해지고, 발진부 (101) 가 발생시키는 구동 주파수는 이들 위치 정보, 속도 정보 및 목표 위치 정보에 근거하여 제어된다.
여기서, 본 실시예의 초음파 모터 (10) 의 볼록부 (12d) 를 형성한 이유를 설명하기 위하여, 볼록부 (12d) 가 형성되어 있지 않은 진동자와, 그 진동자를 이용한 초음파 모터를 비교예로서 들어, 본 실시예와 비교하여 설명한다.
도 5 는, 본 실시예의 진동자 (11) 와, 비교예의 진동자 (51) 의 단면 형상을 비교한 도면이다. 도 5(a) 는, 비교예의 진동자 (51) 를 나타내는 단면도이며, 도 5(b) 는, 본 실시예의 진동자 (11) 를 나타내는 단면도이다. 도 5(c), 도 5(d) 는, 다른 실시예의 진동자 (11A, 11B) 를 나타내는 단면도이다. 이하, 도 5(a) 의 비교예의 진동자 (51) 와 도 5(b) 의 진동자 (11) 에 대하여 설명한다.
진동자 (51) 는 대략 원고리 형상의 탄성체 (52) 와, 탄성체 (52) 에 접합된 압전체 (13) 를 갖고, 압전체 (13) 에는 플렉시블 프린트 기판 (14) 이 접속되어 있다. 탄성체 (52) 는 빗살부 (52a), 베이스부 (52b), 플랜지부 (52c) 를 갖는다.
비교예의 진동자 (51) 는 본 실시예의 진동자 (11) 와 대략 동일한 형상이며, 본 실시예의 초음파 모터 (10) 와 동일한 구동 신호로 구동되는 동일한 초음파 모터에 이용되고 있지만, 탄성체 (52) 에 볼록부가 형성되어 있지 않은 점이 본 실시예의 진동자 (11) 와는 상이하다. 따라서, 동일한 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호 또는 말미에 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 적절히 생략한다.
도 6 은, 진동자의 고유 진동 모드를 설명하는 도면이다. 도 6(a) 는, 비교예의 진동자 (51) 의 고유 진동 모드를 나타내고, 도 6(b) 는, 본 실시예의 진동자 (11) 의 고유 진동 모드를 나타낸다. 도 6 에 있어서, 종축은 임피던스의 절대치이며, 횡축은 주파수이다.
비교예의 진동자 (51) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 공진 주파수가 65㎑ 인 진동 모드 A1 을 갖는다. 이 진동 모드 A1 은, 이동자를 구동시키는 방향, 즉 탄성체 (52) 의 원주 방향으로 굴곡의 산 및 골짜기가 늘어서는 굴곡 진동으로서, 탄성체 (52) 중에 4 개의 동일 주기의 진동이 생기는 4 차의 굽힘 진동이다.
또한, 비교예의 진동자 (51) 는 이 진동 모드 A1 의 공진 주파수의 약 2 배 에 상당하는 주파수역에, 진동 모드 A1 과는 상이한 진동 모드인 진동 모드 B1 을 갖고 있다. 이 진동 모드 B1 은 4 차의 비틀림 진동이며, 그 공진 주파수는 139㎑ 이다. 이 4 차의 비틀림 진동이란, 탄성체 (52) 와 동심이며, 탄성체 (52) 의 반경 방향의 폭의 대략 중심 위치를 통과하고, 또한 전술한 4 차의 굽힘 진동의 중립면 근방을 통과하는 가상 원을 비틀림 중심으로 하여 진동하는 비틀림 진동으로서, 탄성체 (52) 중에 4 개의 진동이 발생하고 있다.
초음파 모터에서는 구동에 이용하는 진동 모드의 공진 주파수로부터 고주파수측 또는 저주파수측의 소정의 주파수 영역을, 구동에 이용하는 구동 주파수의 영역 (이하, 구동 대역이라 한다) 으로서 구동 신호에 이용한다. 구동 대역으로서 구동 주파수에 폭을 갖게 하는 이유는, 구동 주파수를 구동 대역내에서 변화 가능하게 함으로써, 이동자의 회전 속도를 변화시켜, 초음파 모터의 제어를 가능하게 하기 위함이다.
본 실시예의 초음파 모터 (10) 및 비교예 51 의 진동자를 이용한 초음파 모터에서는 구동에 이용하는 진동 모드의 공진 주파수의 고주파수측을 구동 대역으로서 사용한다.
도 7 은, 이동자의 회전 속도와 구동 주파수의 관계를 나타내는 도면이다. 도 7(a) 는, 비교예의 진동자 (51) 를 이용한 초음파 모터의 예이고, 도 7(b) 는, 본 실시예의 진동자 (11) 를 이용한 초음파 모터 (10) 의 예이다. 도 7 에 있어서, 종축은 이동자의 회전 속도이며, 횡축은 구동 주파수이다.
비교예의 진동자 (51) 를 진동 모드 A1 로 진동시키기 위하여, 본 실시예와 동일한 비대칭 파형의 구동 신호를 인가하고, 구동에 필요한 구동 대역내에서 구동 신호를 주파수 소인(掃引)한 경우, 도 7(a) 중에 나타내는 바와 같이, 회전 속도가 급격히 변화하는 주파수 영역 (이하, 불연속 영역이라 한다)(D1) 이 생겼다. 이와 같은 불연속 영역 (D1) 이 구동 대역내에 생기면, 초음파 모터의 구동은 불안정해지고, 그 제어도 곤란하다.
여기서, 불연속 영역 (D1) 이 생기는 원인을 설명하기 위하여, 초음파 모터의 구동에 이용되는 구동 신호에 대하여 설명한다.
일반적으로, 초음파 모터를 구동시키는 구동 신호에는 정현파를 이용하는 것이 이상적이다. 구동 신호가 정현파인 경우, 이 구동 신호를 주파수 분석하면, 1 개의 주파수밖에 주파수가 검출되지 않는다. 그 때문에, 정현파의 구동 신호를 초음파 모터에 인가하면, 초음파 모터의 진동자에는 구동 신호의 구동 주파수와 가까운 주파수의 공진 주파수를 갖는 진동 모드의 진동만이 발생하기 때문에, 초음파 모터의 구동이 안정되어 있고, 제어하기도 쉽다.
그러나, 교환 렌즈나 카메라 시스템 등에 초음파 모터를 탑재하는 경우, 구동 회로 등의 실장 스페이스가 한정되어 있기 때문에, 구동 신호를 이상적인 정현파로서 초음파 모터에 인가하기 어렵다. 그 때문에, 구동 신호는 직사각형파 등의 대칭 파형, 또는 도 4 에 나타내는 바와 같은 비대칭 파형 등의 파형이 이용되고 있다.
도 8 은, 구동 신호의 파형과 고조파의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8 에 있어서, 종축은 게인이고, 횡축은 주파수이며, 도 8(a) 는, 구동 신호의 파형이 대칭 파형 (예를 들어, 직사각형파) 인 경우를 나타내고, 도 8(b) 는, 구동 신호의 파형이 비대칭 파형인 경우를 나타내고 있다.
예를 들어, 구동 신호의 파형이 직사각형파, 톱파 등의 전위 제로를 중심으로 한 대칭 파형인 경우, 이 구동 신호를 주파수 분석하면, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 구동 주파수 (구동에 이용하는 주파수로서, 도 8(a) 에서는, 70㎑) 이외에, 구동 주파수의 3 배의 고조파의 주파수 (210㎑), 구동 주파수의 5 배의 고조파의 주파수 (350㎑) 등과, 주파수의 값이 구동 주파수의 홀수배의 고조파가 검출된다.
또한, 구동 신호의 파형이 전위 제로를 중심으로 한 비대칭 파형인 경우, 이 구동 신호를 주파수 분석하면, 도 8(b) 에 나타내는 바와 같이, 구동 주파수 (도 8(b) 에서는, 70㎑) 이외에, 구동 주파수의 2 배의 고조파의 주파수 (140㎑), 구동 주파수의 3 배의 고조파의 주파수 (210㎑) 등과, 주파수의 값이 구동 주파수의 정수배의 고조파가 검출된다.
요컨대, 대칭 파형의 구동 신호는 구동 주파수 외에, 구동 주파수의 홀수배의 고조파의 주파수를 포함하고 있고, 비대칭 파형의 구동 신호는 구동 주파수 외에, 구동 주파수의 정수배의 고조파의 주파수를 포함하고 있다.
그 때문에, 초음파 모터에 인가하는 구동 신호가 직사각형파, 톱파 등의 대칭 파형인 경우에, 진동자가 구동에 이용하는 진동 모드 외에 구동 주파수의 홀수배의 고조파의 주파수에 가까운 공진 주파수를 갖는 진동 모드를 가지면, 구동 신호에 포함되는 구동 주파수의 고조파에 의해, 구동에 이용하는 진동 모드에 더하 여, 구동 주파수의 홀수배의 고조파의 주파수에 가까운 공진 주파수의 진동 모드도 여기된다.
또한, 초음파 모터에 인가하는 구동 신호가 비대칭 파형인 경우에, 진동자가 구동에 이용하는 진동 모드 외에 구동 주파수의 정수배의 고조파의 주파수에 가까운 공진 주파수를 갖는 진동 모드를 가지면, 구동 신호에 포함되는 구동 주파수의 고조파에 의해, 구동에 이용하는 진동 모드에 더하여, 정수배의 고조파의 주파수에 가까운 공진 주파수의 진동 모드도 여기된다.
따라서, 직사각형파, 톱파 등의 대칭 파형이나 비대칭 파형의 구동 신호를 이용하여 초음파 모터를 구동시킬 때, 구동 신호에 포함되는 고조파의 주파수와, 초음파 모터의 구동에 이용하지 않는 진동 모드의 공진 주파수가 가까운 값이면, 구동에 이용하는 진동 이외에, 구동에 이용하지 않는 불필요한 진동도 발생하여 서로 겹치고, 진행파가 흐트러져, 초음파 모터의 구동 불량이 발생하는 경우가 있다.
상기 비교예의 경우에 대하여 살펴보면, 비교예의 진동자 (51) 를 이용한 초음파 모터에 인가하는 비대칭 파형의 구동 신호에는 진동 모드 B1 (도 6(a) 참조) 의 공진 주파수 (139㎑) 에 가까운, 구동 주파수 (70㎑) 의 2 배의 고조파의 주파수 (140㎑) 가 포함되어 있다 (도 8(b) 참조). 그 때문에, 구동 대역내에서 구동 신호를 주파수 소인하면, 구동 주파수의 2 배의 고조파에 의해 구동에 이용하지 않는 진동 모드 B1 이 여기되고, 진동자 (51) 의 진행파에서 이동자로의 구동력의 전파를 저해하여, 도 7(a) 에 나타내는 바와 같은 불연속 영역 (D1) 이 발생하여, 구동이 안정되지 않는다.
한편, 본 실시예의 초음파 모터 (10) 의 진동자 (11) 에서는, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 진동자 (11) 의 탄성체 (12) 에 볼록부 (12d) 를 형성하고 있다. 이 진동자 (11) 는, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 진동 모드 A2 와 진동 모드 B2 를 갖는다.
진동 모드 A2 는 진동 모드 A1 과 동일한 4 차의 굽힘 진동이며, 그 공진 주파수는 67㎑ 이다. 또한, 진동 모드 B2 는 진동 모드 B1 과 동일한 4 차의 비틀림 진동이며, 그 공진 주파수는 161㎑ 이다.
이 진동자 (11) 를 진동 모드 A2 로 진동시키기 위하여, 비대칭 파형의 구동 신호를 초음파 모터 (10) 에 인가하고, 구동에 필요한 구동 대역내에서 구동 신호를 주파수 소인한 결과, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 구동 대역내에는 불연속 영역은 생기지 않아, 초음파 모터 (10) 는 안정적인 구동이 얻어졌다.
이것은, 볼록부 (12d) 를 형성한 것에 의해, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 진동 모드 B2 의 공진 주파수가 볼록부 (12d) 를 형성하지 않는 비교예보다 고주파수측으로 이동했기 때문이다.
볼록부 (12d) 는 탄성체 (12) 의 내경측이고, 탄성체 (12) 의 두께의 중앙보다 압전체 (13) 측에 형성되어 있다. 이것은, 구동에 이용하는 진동 모드 A2 의 4 차의 굽힘 진동의 중립면에 가깝고, 또한 진동 모드 B2 의 4 차의 비틀림 진동의 중립축으로부터 떨어진 위치이다. 이 위치에 형성한 것에 의해, 진동 모드 B2 의 공진 주파수를 구동 주파수의 2 배의 고조파의 주파수의 영향을 받지 않는 주파수로 변화시킬 수 있었다. 또한, 구동에 이용하는 진동 모드 A2 의 공 진 주파수도 변화하지만 그 변화량은 작아, 구동에 영향이 없는 범위내였다.
그 때문에, 초음파 모터 (10) 에 인가된 구동 신호는, 도 4 에 나타내는 바와 같은 비대칭 파형이며, 구동 신호의 2 배의 고조파의 주파수가 포함되어 있지만, 진동 모드 B2 의 공진 주파수 (161㎑) 는 구동 주파수의 2 배의 고조파의 주파수 (140㎑) 와는 떨어진 위치에 존재하기 때문에, 진동 모드 B2 는 거의 여기되지 않는다. 또한, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 진동 모드 B2 에 의해 불연속 영역 (D2) 은 생겼지만, 이것은 구동 대역외까지 구동 신호의 주파수 소인을 실시한 경우이며, 구동 대역내에서는 초음파 모터 (10) 는 안정적으로 구동시킬 수 있다.
여기서, 구동에 이용하는 진동 모드에 영향이 미치지 않게 하기 위해서는, 구동 신호를 구동 대역내에서 주파수 소인했을 때에, 구동에 이용하지 않는 진동 모드의 공진 주파수가 구동 주파수의 고조파에 의해 여기되지 않는 주파수이면 된다.
이 조건을 수식으로 나타내면, 구동에 이용하는 진동 모드 A 의 공진 주파수를 fra, 구동에 이용하지 않는 진동 모드 B 의 공진 주파수를 frb, fra 에 인접하는 진동 모드 A 의 공진 주파수를 frc, 임의의 정수를 m 으로 하여 진동 모드 B 를 여기하는 고조파를 m 배의 고조파로 할 때에, 하기의 식을 만족하면 된다.
frb÷m-fra≥│frc-fra│×0.4 (식 1)
이 식의 좌변은, 진동 모드 A 의 공진 주파수와 진동 모드 B 의 공진 주파수의 1/m 배의 주파수의 차를 나타내고 있다.
또한, 이 식의 우변은, 구동에 이용하는 구동 대역의 폭을 나타내고 있고, 구동에 이용하는 진동 모드 A 의 공진 주파수 (굽힘 4 차 모드) 와, 진동 모드 A 의 공진 주파수에 인접하는 공진 주파수 (굽힘 5 차 모드) 의 차의 0.4 배이다. 공진 주파수 frc 는, 비교예의 진동자 (51) 에서는, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 90㎑ 이며, 본 실시예의 진동자 (11) 에서는, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 92㎑ 이다.
본 실시예 및 비교예에서는, 구동 신호는 비대칭 파형이며, 구동 주파수의 2 배의 고조파에 의해 여기되는 진동 모드가 초음파 모터의 구동에 영향을 주므로, m=2 로 하고, 비교예의 진동자 (51) 에 관하여, 상기의 (식 1) 에 각 공진 주파수의 수치를 대입하면,
(우변)=139÷2-65=4.5 (㎑)
(좌변)=│90-65│×0.4=10 (㎑)
가 되어, (식 1) 이 성립되지 않고, 구동 주파수의 2 배의 고조파의 주파수에 의해 진동 모드 B1 이 여기되어 있었다.
그러나, 본 실시예의 진동자 (11) 에서는,
(우변)=161÷2-67=13.5 (㎑)
(좌변)=│92-67│×0.4=10 (㎑)
이 되어, (식 1) 이 성립되고, 구동 주파수의 2 배의 고조파의 주파수에 의해 진동 모드 B2 는 여기되지 않았다.
따라서, 본 실시예의 초음파 모터 (10) 에서는, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 구동 대역내에 비교예의 진동자 (51) 를 이용한 초음파 모터와 같은 불연속 영역 (D1) 이 생기는 일 없이, 안정적으로 구동시킬 수 있다.
이상, 도 5(b) 의 진동자 (11) 에 대하여 설명했지만, 도 5(c) 의 진동자 (11A), 도 5(d) 의 진동자 (11B) 를 이용해도 진동자 (11) 와 동일한 효과가 있다. 진동자 (11A), 진동자 (11B) 는, 진동자 (11) 와 마찬가지로, 비교예 51 의 진동자에 대하여 볼록부를 형성한 구성으로 하고 있지만, 볼록부를 형성하는 위치가 진동자 (11) 와는 상이하다.
도 5(c) 의 진동자 (11A) 에서는 탄성체 (12A) 의 베이스부 (12b) 에 볼록부 (12e) 가 형성되어 있다. 볼록부 (12e) 는 베이스부 (12b) 의 내경측이고, 또한 플랜지부 (12c) 의 빗살부 (12a) 측에 형성되어 있다. 도 5(d) 의 진동자 (11B) 에서는, 탄성체 (12B) 의 베이스부 (12b) 의 외주측에 볼록부 (12f) 가 형성되어 있다. 볼록부 (12e, 12f) 가 형성되는 위치는, 도 5(b) 의 볼록부 (12d) 와 마찬가지로, 구동에 이용하는 진동 모드 A2 의 4 차의 굽힘 진동의 중립면에 가깝고, 또한 진동 모드 B2 의 4 차의 비틀림 진동의 중립축으로부터 떨어진 위치이다. 이 위치에 형성한 것에 의해, 도 5 의 진동자 (11) 를 이용한 경우와 마찬가지로, 진동 모드 B2 의 공진 주파수를 구동 주파수의 2 배의 고조파의 주파수의 영향을 받지 않는 주파수로 변화시킬 수 있다.
도 5(b) ~ (d) 의 진동자는 기계 가공에 의해 각각의 형상으로 작성할 수 있다. 그러나, 도 5(a) 의 비교예와 같은 볼록부가 없는 진동자를 제작하고, 또한 도 5(b) ~ (d) 의 볼록부에 대응하는 원고리 형상의 부재를 제작하고, 양자를 부착하여 도 5(b) ~ (d) 의 형상의 진동자를 제작해도 된다. 이렇게 함으로써, 도 5(a) 의 진동자에 대하여, 임의의 볼록부를 붙임으로써, 복수 종류의 진동자를 제작할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 초음파 모터 (10) 는 인가되는 구동 신호가 비대칭 파형이며, 구동 대역내에서 구동 신호를 주파수 소인했을 경우에, 구동 주파수의 정수배의 고조파의 주파수와, 구동에 이용하지 않는 진동 모드의 공진 주파수가 겹치지 않는다.
따라서, 가령, 본 실시예의 초음파 모터 (10) 에 직사각형파 등의 대칭 파형의 구동 신호를 인가해도, 본 실시예의 초음파 모터 (10) 는 안정적으로 구동시킬 수 있다. 이것은, 비대칭 파형의 구동 신호에 포함되는 고조파의 주파수는 구동 주파수의 홀수배의 고조파의 주파수이기 때문이고, 본 실시예의 초음파 모터 (10) 에서는, 구동 대역내에서 구동 신호를 주파수 소인했을 경우에, 구동 주파수의 홀수배를 포함한 구동 주파수의 정수배의 고조파의 주파수와, 구동에 이용하지 않는 진동 모드의 주파수가 겹치지 않기 때문이다.
본 실시예에 의하면, 구동 주파수의 고조파의 주파수에 의해, 구동에 이용하지 않는 진동 모드가 여기되는 일 없이, 안정적으로 구동시킬 수 있는 초음파 모터로 할 수 있다.
또한, 볼록부 (12d) 를 형성하기만 하면 되어, 대규모 형상 변경을 하는 일 없이, 용이하게 실현할 수 있다.
(변형례)
이상 설명한 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형이나 변경이 가능하며, 그것들도 본 발명의 균등한 범위내이다.
(1) 본 실시예에 있어서, 구동에 이용하지 않는 진동 모드의 공진 주파수의 값을 변화시키기 위하여, 볼록부 (12d) 를 형성하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 오목부를 형성해도 된다. 또한, 볼록부나 오목부를 형성하지 않아도, 구동 대역내에서 구동 신호를 주파수 소인했을 경우에, 구동에 이용하는 진동 모드의 구동 주파수의 고조파의 주파수와, 구동에 이용하지 않는 진동 모드의 공진 주파수가 겹치지 않으면 된다.
(2) 본 실시예에 있어서, 초음파 모터 (10) 를 구동시키는 구동 신호는 비대칭 파형인 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 직사각형파나 톱파 등, 전위 제로를 기준으로 하여 파형이 대칭인 대칭 파형의 신호이어도 된다. 이 때, 구동 신호에 포함되는 고조파는 구동 주파수의 홀수배의 고조파의 주파수이므로, (식 1) 에 있어서의 m 의 값은 홀수의 정수로 하면 된다.
(3) 본 실시예에 있어서, 초음파 모터 (10) 의 구동에 이용되는 진동 모드 A는 4 차의 굽힘 진동인 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 상기의 (식 1) 을 만족하면, 예를 들어 다른 차수이어도 되고, 비틀림 진동이나 세로 진동 등의 다른 진동이어도 된다.
(4) 본 실시예에 있어서, 진동자 (11, 11A, 11B) 는 탄성체 (12) 가 플랜지부 (12d, 12e, 12f) 를 갖는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 플랜지부가 없는 대략 원고리 형상의 탄성체을 갖는 진동자로 해도 된다.
(5) 본 실시예에 있어서, 압전체 (13) 는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 전기 기계 변환 소자인 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 광이나 열 등의 다른 에너지를 기계 에너지로 변환하는 소자를 이용해도 된다.
(6) 본 실시예에 있어서, 초음파 영역의 진동을 이용하는 초음파 모터 (10) 를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 초음파 영역 이외의 진동을 이용하는 진동 액추에이터에 적용해도 된다.
(7) 본 실시예에 있어서, 카메라 시스템 (1) 은 촬상 소자 (8) 를 구비하고, 촬상 소자 (8) 에 의해 촬영을 실시하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 필름을 이용하여 촬영해도 된다.
(8) 본 실시예에 있어서, 초음파 모터 (10) 는 카메라 시스템 (1) 에 형성되어, 포커스 동작을 실시하는 구동부에 이용되는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 줌 동작을 실시하는 구동부에 이용해도 된다. 또한, 복사기의 구동부나, 자동차의 핸들 틸트 장치나 헤드 레스트의 구동부 등에 이용해도 된다.

Claims (20)

  1. 구동 신호에 의해 진동하는 진동자와,
    상기 진동에 의해, 상기 진동자에 대하여 상대 운동을 실시하는 상대 운동 부재를 구비한 진동 액추에이터로서,
    상기 진동자는, 상기 상대 운동 부재의 구동에 이용하는 제 1 진동 모드와,
    상기 제 1 진동 모드와는 상이한 진동 모드인 제 2 진동 모드로 진동 가능하고,
    상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수는, 상기 진동자를 상기 제 1 진동 모드로 구동시키기 위한 상기 구동 신호의 구동 주파수의 고조파의 주파수와 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수는, 상기 상대 운동 부재의 구동에 이용하는 구동 주파수 영역내에서 상기 구동 주파수를 변화시켰을 때에, 상기 고조파의 주파수가 변화하는 영역과 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    fr2÷m-fr1≥│fr3-fr1│×0.4
    (단, fr1 은 상기 제 1 진동 모드의 공진 주파수, fr2 는 상기 제 2 진동 모 드의 공진 주파수, fr3 은 상기 fr1 의 고주파측 또는 저주파측에 인접하여 상기 진동자가 갖는 상기 제 1 진동 모드의 공진 주파수, m 은 임의의 정수이다)
    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    m=2 인 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    fr2÷m-fr1≥10 (단위: ㎑)
    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 진동 모드는, 상기 제 1 진동 모드와 차수가 동일한 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 신호는 비대칭 파형인 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 신호는 비대칭 파형이며,
    상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수는 상기 구동 주파수의 정수배의 고조파의 주파수와 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 신호는 대칭 파형이며,
    상기 제 2 진동 모드는 상기 구동 주파수의 홀수배의 고조파의 주파수와 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동자는 대략 원고리 형상이며,
    상기 제 1 진동 모드는 굽힘 진동이며,
    상기 제 2 진동 모드는 비틀림 진동인 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동자는 대략 원고리 형상이며, 내경측으로 돌출된 차양 형상의 플랜지부를 갖는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 진동 모드의 공진 주파수와 상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수의 차를 조정하는 주파수 특성 조정부를 갖는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 진동자는 탄성체와 상기 탄성체에 접합시킨 전기 기계 변환 소자를 갖고, 상기 주파수 특성 조정부는 상기 탄성체에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 주파수 특성 조정부는, 상기 탄성체의 상기 전기 기계 변환 소자와의 접합면에 대하여 돌출되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 주파수 특성 조정부는, 상기 진동자에 형성되고, 상기 진동자가 상기 상대 운동 부재와 접촉하는 접촉면을 포함하는 평면과 평행한 방향으로 형성되어 있는 부분인 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 특성 조정부는, 상기 진동자의 상기 제 1 진동 모드의 중립 위치에 가까운 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 특성 조정부는, 상기 진동자의 상기 제 2 진동 모드의 중립 위치로부터 떨어진 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 진동 액추에이터를 구비한 렌즈 경통.
  19. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 진동 액추에이터를 구비한 카메라 시스템.
  20. 진동 액추에이터에 이용되는 진동자로서,
    상기 진동 액추에이터의 구동에 이용하는 제 1 진동 모드와, 상기 제 1 진동 모드와는 상이한 진동 모드인 제 2 진동 모드로 진동 가능하고,
    fr2÷m-fr1≥│fr3-fr1│×0.4
    (단, fr1 은 상기 제 1 진동 모드의 공진 주파수, fr2 는 상기 제 2 진동 모드의 공진 주파수, fr3 은 상기 fr1 의 고주파측 또는 저주파측에 인접하여 상기 진동자가 갖는 상기 제 1 진동 모드의 공진 주파수, m 은 임의의 정수이다)
    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 진동자.
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