本發(fā)明涉及線性驅(qū)動用的振動波馬達(dá)的板狀彈性振子，并且涉及利用上述振動波馬達(dá)的驅(qū)動器。

背景技術(shù)：

至今，已經(jīng)在攝像裝置的鏡筒等中采用了具有小型輕量、高速且靜音驅(qū)動的特征的超聲波馬達(dá)。例如，日本特開2015-35947號公報(bào)的圖8(a)至圖12(c)公開了線性驅(qū)動用的超聲波馬達(dá)。日本特開2015-35947號公報(bào)公開的超聲波馬達(dá)控制施加于兩相壓電元件的交流電壓之間的相位差，從而獲得寬的速度范圍內(nèi)的操作。此外，日本特開2006-115559號公報(bào)的圖6公開了在考慮了振子的剛性的情況下制備的振動波驅(qū)動器。

近年，對安裝有超聲波馬達(dá)的電子設(shè)備的小型化、特別是對透鏡驅(qū)動器的小型化的需求不斷增長。為了獲得如日本特開2015-35947號公報(bào)的圖12(b)所示的透鏡驅(qū)動器整體的小型化，需要縮短超聲波馬達(dá)的振動板的在超聲波馬達(dá)的移動方向上的振動板長度L5。但是，簡單地均勻縮小整個(gè)振動板會減小壓電元件的面積，并且減小對壓電效果有貢獻(xiàn)的變形，從而減小振幅。此外，減小壓電元件和振動板的整體尺寸會增大共振頻率，從而進(jìn)一步減小振幅。結(jié)果，這些情況造成超聲波馬達(dá)的推力減小。因此，對超聲波馬達(dá)的移動方向上的振動板長度L5的縮短存在限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，鑒于上述問題做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于在不損失推力的情況下縮短振動波馬達(dá)(超聲波馬達(dá))的移動方向上的尺寸，并且提供使用該振動波馬達(dá)的小型化的驅(qū)動器。

為了解決上述問題，本發(fā)明的振動波馬達(dá)包括：振動板，其具有大致矩形的輪廓；壓電元件，其粘接于所述振動板并且用于振動；和設(shè)置于振動板或壓電元件的突起。振動波馬達(dá)的特征如下。所述振動板在所述壓電元件粘接的平面內(nèi)的、包括所述壓電元件的矩形區(qū)域的內(nèi)側(cè)具有未被所述壓電元件覆蓋的部分W。所述振動板具有沿著通過所述部分W并且與所述振動板的輪廓的一邊平行的直線的缺口部W。

根據(jù)本發(fā)明，能夠在不損失推力的情況下縮短振動波馬達(dá)的移動方向上的尺寸，并且通過使用此振動波馬達(dá)獲得驅(qū)動器的小型化。

從以下參照附圖對示例性實(shí)施方式的說明，本發(fā)明的其他特征將變得明顯。

附圖說明

圖1A、圖1B、圖1C、圖1D和圖1E分別是根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子10的細(xì)節(jié)圖。

圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E和圖2F分別是用于示出作為根據(jù)本發(fā)明的特征的包括壓電元件的矩形區(qū)域的圖。

圖3A、圖3B、圖3C、圖3D、圖3E、圖3F和圖3G分別是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的固有振動模式的圖。

圖4A1、圖4A2、圖4A3、圖4A4、圖4A5是示出根據(jù)比較例的振動波馬達(dá)的共振頻率響應(yīng)的圖。圖4B1、圖4B2、圖4B3、圖4B4、圖4B5、圖4B6是示出根據(jù)比較例的振動波馬達(dá)的共振頻率響應(yīng)的圖。圖4C1、圖4C2、圖4C3、圖4C4、圖4C5、圖4C6是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的共振頻率響應(yīng)的圖。

圖5A、圖5B、圖5C和圖5D分別是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振動模式的圖。

圖6A、圖6B、圖6C和圖6D分別是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振動模式的圖。

圖7A、圖7B、圖7C和圖7D分別是示出傳統(tǒng)的超聲波馬達(dá)的振動特性的圖。

圖8A和圖8B分別是示出利用根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的線性驅(qū)動器100的圖。

圖9A、圖9B和圖9C分別是示出利用根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的透鏡驅(qū)動器200的圖。

圖10A1、圖10A2、圖10B1、圖10B2、圖10C1、圖10C2、圖10D1、圖10D2、圖10E1和圖10E2分別是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子10的變型例的圖。

圖11A、圖11B、圖11C、圖11D、圖11E、圖11F、圖11G和圖11H分別是根據(jù)第二實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子20的細(xì)節(jié)圖。

圖12A、圖12B、圖12C、圖12D、圖12E、圖12F、圖12G和圖12H分別是根據(jù)第三實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子30的細(xì)節(jié)圖。

圖13A、圖13B、圖13C、圖13D、圖13E、圖13F、圖13G和圖13H分別是根據(jù)第四實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子40的細(xì)節(jié)圖。

圖14A、圖14B、圖14C、圖14D、圖14E、圖14F、圖14G和圖14H分別是根據(jù)第五實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子50的細(xì)節(jié)圖。

圖15是根據(jù)第五實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振動板51的放大圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。

(第一實(shí)施方式)

以下，將說明用于實(shí)施本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖1A至圖1E是用于示出根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波(超聲波)馬達(dá)的振子10的圖。圖1A是平面圖，圖1B是主視圖，圖1C和圖1D是側(cè)視圖，圖1E是仰視圖。振動板1具有大致矩形的輪廓，并且包括在其平面部上的一個(gè)突起1a。突起1a可以通過立起(raising)等與振動板1形成為一體，或者可以作為單獨(dú)的部件通過粘接等固定于振動板1。

在振動板1的包括突起1a的平面部的相反表面上粘接有壓電元件2A、2B，壓電元件2A、2B構(gòu)造為產(chǎn)生與超聲波范圍內(nèi)的振動數(shù)對應(yīng)的振動(超聲波振動)。振子10包括振動板1、壓電元件2A、2B和形成為一體的突起1a。在對應(yīng)的壓電元件2A、2B中，兩個(gè)部分2Aa、2Bb沿相同方向被極化。部分2Aa被分配為A相，同時(shí)部分2Bb被分配為B相。未被極化的部分2Ac、2Bc是經(jīng)由壓電元件2A、2B的側(cè)面電連接于在壓電元件2A、2B的背面2Ad、2Bd的全面電極(full-surface electrode)而用作接地的電極。注意，部分2Ac、2Bc可以定位在任何位置，只要能夠從壓電元件2A、2B的背面2Ad、2Bd的全面電極經(jīng)由側(cè)面導(dǎo)電即可。

振動板1設(shè)置有后面將描述的沿著直線L的缺口部1b1、1b2。此外，連接部1c1、1c2設(shè)置在后面將描述的部分W的范圍內(nèi)，該范圍由缺口部1b1、1b2附近的虛線表示。連接部1c1、1c2直接地或間接地連接于后面將描述的保持構(gòu)件4(未示出)，保持構(gòu)件4構(gòu)造為與振動板1同步地移動。連接部1c1、1c2能夠被制成突部形狀、凹部形狀或其他形狀。連接方法不僅包括簡單的連接，還能夠包括通過粘接、焊接或利用彈簧加壓等的連接方法。

現(xiàn)在，將使用圖2A至圖2F說明作為本發(fā)明的特征的包括壓電元件的矩形區(qū)域。例如，如圖2A所示，有限點(diǎn)集合A包含連接諸如點(diǎn)X和點(diǎn)Y等的任意兩點(diǎn)的線段。包含這樣的連接任意兩點(diǎn)的線段的集合被稱為凸集合。如圖2B所示，有限點(diǎn)集合B不包含連接兩點(diǎn)X和Y的線段上的點(diǎn)Z。因此，點(diǎn)集合B不是凸集合。接下來，點(diǎn)集合C、點(diǎn)集合D、點(diǎn)集合E和點(diǎn)集合F分別是如圖2C、圖2D、圖2E和圖2F所示的凸集合。這些凸集合是分別包含有限點(diǎn)集合C至F的最小的凸集合，并且這些凸集合是連接所有頂點(diǎn)X1至X4的由虛線S表示的四邊形。因此，在圖1A中，被壓電元件2A、2B覆蓋的所有部分的凸集合是包括壓電元件2A、2B的矩形區(qū)域(連接頂點(diǎn)X1至X4的矩形區(qū)域)。

接下來，將使用圖1A說明根據(jù)本實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子10的結(jié)構(gòu)的兩個(gè)特征。首先，根據(jù)振子10的結(jié)構(gòu)的第一特征是在振動板1的粘接有壓電元件2A、2B的平面內(nèi)的、包括壓電元件2A、2B的矩形區(qū)域的內(nèi)側(cè)具有未被壓電元件2A、2B覆蓋的部分W(該部分被圖中的雙點(diǎn)劃線包圍)。因此，部分W具有僅包括振動板1的結(jié)構(gòu)，使得部分W的彎曲剛性和扭轉(zhuǎn)剛性比其他部分低。此外，部分W關(guān)于與平行于振動板1的一邊的方向D1平行的直線L大致線對稱。此處，彎曲剛性和扭轉(zhuǎn)剛性分別意味著通過彎曲或扭轉(zhuǎn)力使尺寸變化的困難程度。

根據(jù)振子10的結(jié)構(gòu)的第二特征在于振動板1具有沿著直線L的缺口部1b1、1b2，直線L通過部分W且與平行于振動板1的一邊的方向D1平行。因此，部分W的彎曲剛性和扭轉(zhuǎn)剛性進(jìn)一步降低。此外，缺口部1b1、1b2關(guān)于與平行于振動板1的一邊的方向D1平行的直線L大致線對稱。后面將說明通過根據(jù)振子10的結(jié)構(gòu)的第一特征和第二特征降低彎曲剛性和扭轉(zhuǎn)剛性的效果。

另外，通過將利用供電部件Pa、Pb隨意改變相位差的交流電壓施加于A相和B相產(chǎn)生超聲波振動是與現(xiàn)有技術(shù)相同的。此外，通過使扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式和彎曲振動的一次固有振動模式之間的共振頻率在低頻率下一致或接近產(chǎn)生的共振現(xiàn)象獲得大的超聲波振動也與現(xiàn)有技術(shù)相同。此外，通過施加頻率與共振頻率接近的交流電壓通過共振現(xiàn)象獲得大的超聲波振動也與現(xiàn)有技術(shù)相同。根據(jù)本發(fā)明的振動波馬達(dá)的振子10包括振動板1、壓電元件2A、2B、突起1a和供電部件Pa、Pb。

接下來，將詳細(xì)說明由根據(jù)本發(fā)明的振子10產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式和彎曲振動的一次固有振動模式。圖3A示出振子10的平面圖，其中省略了壓電元件2A、2B的極化部分和供電部件Pa、Pb等的圖示。圖3B示出振子10的主視圖。圖3C示出在與振動板1的一邊平行的方向D1上的扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的在箭頭d1的方向上看的概念圖。圖3D示出用于圖示扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的振動的立體圖。圖3E示出在與振動板1的一邊平行的方向D2上的扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的在箭頭d2的方向上看的概念圖。圖3F示出在與振動板1的一邊平行的方向D1上的彎曲振動的一次固有振動模式的在箭頭d1的方向上看的概念圖。圖3G示出彎曲振動的一次固有振動模式的振動的立體圖。注意，在圖3C、圖3E和圖3F中，省略了突起1a和壓電元件2A、2B的圖示。

在產(chǎn)生圖3C和圖3D所示的扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的過程中，產(chǎn)生在圖3E中的箭頭d2的方向上觀察到的扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1(第一波節(jié))，扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1在圖3A中由點(diǎn)劃線表示。另一方面，如在圖3C中的箭頭d1的方向上觀察到的，在與扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1垂直的方向上產(chǎn)生第二波節(jié)Mb1，第二波節(jié)Mb1在圖3A中由虛線表示。此外，在產(chǎn)生圖3F和圖3G所示的彎曲振動的一次固有振動模式的過程中，產(chǎn)生在箭頭d1的方向上觀察到的波節(jié)Na1和波腹Na2，波節(jié)Na1和波腹Na2在圖3A中由點(diǎn)劃線表示。振動板1的變形量在這些振動波節(jié)附近較小但是在振動波腹附近較大。

此處，參照圖3A，設(shè)置有連接部1c1、1c2的部分定位于扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1(第一波節(jié))并且定位于第二波節(jié)Mb1和彎曲振動的一次固有振動模式的波節(jié)Na1。以此方式，連接部1c1、1c2設(shè)置于振動板1和壓電元件2A、2B的振動的變形量小的部分，使得振動板1的振動幾乎不受阻礙。注意，連接部1c1、1c2不限于圖3A所示的位置，只要連接部1c1、1c2定位在這些振動波節(jié)附近即可。此外，由于只需要將連接部1c1、1c2設(shè)置在振動板1的變形量相對小的部分，所以連接部1c1、1c2不限于這些振動波節(jié)的位置。

以下，將說明根據(jù)本實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子10的振動的三個(gè)特征。在下文中，將使用圖3A至圖3G說明根據(jù)振動的第一特征。即與在方向D1上的扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的共振頻率一致或相近的共振頻率下的一種固有振動模式是在與扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1平行的方向D1上的彎曲振動的一次固有振動模式。通過將振動板1的在方向D1和方向D2上的尺寸、部分W的尺寸、缺口部1b1、1b2的尺寸、振動板1和壓電元件2A、2B的厚度、振動板1和壓電元件2A、2B的剛性等的設(shè)計(jì)值設(shè)定為合適的值能夠?qū)崿F(xiàn)此特征。注意，這些設(shè)計(jì)值的合適的值的組合不僅僅是一種，而是能夠設(shè)定為各種組合。

如圖3A、圖3B和圖3E所示，根據(jù)振動的第二特征是突起1a設(shè)置在如下位置：突起1a與扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1(第一波節(jié))的距離比突起1a與扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的第二波節(jié)Mb1的距離近。注意，圖3A的示例是最佳實(shí)施方式，其中突起1a與扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1(第一波節(jié))一致并且設(shè)置在距第二波節(jié)Mb1最遠(yuǎn)的位置。

根據(jù)振動的第三特征是，如圖3A和圖3B所示，相對于彎曲振動的一次固有振動模式的波節(jié)Na1和波腹Na2，突起1a設(shè)置在如下位置：突起1a與波腹Na2的距離比突起1a與波節(jié)Na1的距離近。注意，圖3A的示例是最佳實(shí)施方式，其中突起1a與波腹Na2一致并且設(shè)置在距波節(jié)Na1最遠(yuǎn)的位置。

圖4A1至圖4C6示出第一實(shí)施方式和比較例。圖4A1至圖4A5是比較例，其中，為了振子的小型化而減小了振動波馬達(dá)的傳統(tǒng)振子的方向D1上的尺寸。然而，在此比較例中，振動板的平面部的幾乎整個(gè)表面被壓電元件2覆蓋。圖4B1至圖4B6是比較例，其中，在圖4A1至圖4A5中的壓電元件2的構(gòu)造設(shè)置有上述部分W，即反映根據(jù)結(jié)構(gòu)的第一特征的示例。圖4C1至圖4C6是根據(jù)第一實(shí)施方式的圖1A的振動板1，即除了根據(jù)結(jié)構(gòu)的第一特征之外還反映結(jié)構(gòu)的第二特征的示例，其中，振動板1具有沿著直線L的缺口部1b1、1b2，直線L通過部分W并且與振動板1的方向D1平行。圖4A1、圖4B1和圖4C1都是平面圖。

圖4A2、圖4B2和圖4C2是分別示出在振動板的方向D1上的扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的概念圖。圖4A3、圖4B3和圖4C3是分別示出在振動板的方向D1上的彎曲振動的一次固有振動模式的概念圖。圖4A4、圖4B4和圖4C4是分別示出扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的立體圖。圖4A5、圖4B5和圖4C5是分別示出彎曲振動的一次固有振動模式的立體圖。振動板的所有變形量都被放大地繪出。圖4C1至圖4C6等示出的實(shí)施方式包括根據(jù)振動的第一特征，其中與在振動板的方向D1上的扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的共振頻率一致或相近的共振頻率下的固有振動模式是在振動板的方向D1上的彎曲振動的一次固有振動模式。這是因?yàn)楦髟O(shè)計(jì)值均被設(shè)定為合適的值。通常，在振動板的方向D1上的扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的共振頻率高于在方向D1上的彎曲振動的一次固有振動模式的共振頻率。這是因?yàn)?，比較在方向D1上的扭轉(zhuǎn)剛性和彎曲剛性，前者的剛性更高。注意，如上所述，彎曲剛性和扭轉(zhuǎn)剛性分別意味著通過彎曲或扭轉(zhuǎn)力使尺寸變化的困難程度。

在圖4A1至圖4A5的比較例和圖4B1至圖4B6的比較例的振動板的方向D1上的扭轉(zhuǎn)剛性和振動板1的方向D1上的彎曲剛性的比較中，圖4B1至圖4B6的比較例的兩種剛性都低于圖4A1至圖4A5的比較例的兩種剛性。這是因?yàn)閳D4B1至圖4B6的比較例具有作為根據(jù)結(jié)構(gòu)的第一特征的部分W。因此，圖4B1至圖4B6的比較例的共振頻率也低于圖4A1至圖4A5的比較例的共振頻率。一般地，如果振子具有相等的大小，則具有較低的共振頻率的振子具有較大的振幅。因此，如果能夠在較低的頻率下振動，則即使振動波馬達(dá)具有小型化的振子，也能夠獲得幾乎相等的振幅。因此，用于驅(qū)動的兩個(gè)共振頻率中的較低頻率下的振動對于振動波馬達(dá)的小型化是有利的。

接下來，在圖4B1至圖4B6的比較例和圖4C1至圖4C6的第一實(shí)施方式的振動板1的方向D1上的扭轉(zhuǎn)剛性的比較中，圖4C1至圖4C6的第一實(shí)施方式的扭轉(zhuǎn)剛性低于圖4B1至圖4B6的比較例的扭轉(zhuǎn)剛性。此外，在振動板1的方向D1上的扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的共振頻率的比較中，圖4C1至圖4C6的第一實(shí)施方式的共振頻率低于圖4B1至圖4B6的比較例的共振頻率(后面將參照圖4B6和圖4C6說明)。因?yàn)閳D4C1至圖4C6的第一實(shí)施方式具有作為根據(jù)結(jié)構(gòu)的第二特征的缺口部1b1、1b2，使得在圖4C4中切去了圖4B4的由于扭轉(zhuǎn)變形使應(yīng)力集中的部分P，所以這些結(jié)果是令人信服的。

此外，在圖4B1至圖4B6的比較例和圖4C1至圖4C6的第一實(shí)施方式的振動板1的方向D1上的彎曲振動的一次固有振動模式的共振頻率的比較中，圖4C1至圖4C6的第一實(shí)施方式的共振頻率高于圖4B1至圖4B6的比較例的共振頻率(后面將參照圖4B6和圖4C6說明)。因?yàn)榕c在振動板的方向D1上的彎曲振動的一次固有振動模式的梁的全長對應(yīng)的尺寸是圖4B1至圖4B6的比較例的完整的一邊，此結(jié)果是令人信服的；另一方面，在圖4C1至圖4C6的第一實(shí)施方式中，與缺口部1b1、1b2對應(yīng)的部分被切去，使得與梁的全長對應(yīng)的尺寸實(shí)質(zhì)縮短。

圖4B6示出圖4B1至圖4B6的比較例的共振頻率的分布，而圖4C6示出圖4C1至圖4C6的第一實(shí)施方式的這種分布，其中各縱軸均表示共振頻率。圖4B6示出比較例的圖4B4中的扭轉(zhuǎn)振動的二次共振頻率fb2和圖4B5的彎曲振動的一次共振頻率fb1。圖4C6示出了圖4C4的扭轉(zhuǎn)振動的二次共振頻率fc2和圖4C5的彎曲振動的一次共振頻率fc1。通過形成本發(fā)明的構(gòu)造，比較例的扭轉(zhuǎn)振動的二次共振頻率fb2減小至第一實(shí)施方式的扭轉(zhuǎn)振動的二次共振頻率fc2。另一方面，比較例的彎曲振動的一次共振頻率fb1增大至第一實(shí)施方式的彎曲振動的一次共振頻率fc1。結(jié)果，與圖4B1至圖4B6的比較例相比，圖4C1至圖4C6的第一實(shí)施方式使扭轉(zhuǎn)振動的二次共振頻率fc2接近彎曲振動的一次共振頻率fc1。

一般地，當(dāng)以共振頻率附近的頻率驅(qū)動具有相近的共振頻率的振子時(shí)，振子的振幅增大。因此，如果通過滿足根據(jù)結(jié)構(gòu)的第二特征能夠在作為用于驅(qū)動且彼此接近的頻率的兩個(gè)共振頻率下振動，則即使是小型化的振動波馬達(dá)，也能夠獲得幾乎相等的振幅。結(jié)果，這對于振動波馬達(dá)的小型化是有利的。

圖5A示出了施加于壓電元件2A、2B的交流電壓的電壓波形，以使B相的相位相對于A相延遲約+90°的方式調(diào)整交流電壓的施加。圖5B示出了與圖1A對應(yīng)的平面圖。圖5C示出了與圖1B對應(yīng)的主視圖。圖5D示出了沿著圖5C中的截面線VD-VD截取的截面圖中的與從時(shí)間T1至T4的時(shí)間變化對應(yīng)的振動變化P1至P4。注意，省略了壓電元件2A、2B的圖示。此外，相對于圖5A所示的時(shí)間T1至T4的電氣的交流電壓變化，圖5C和圖5D所示的機(jī)械振動的變化P1至P4以預(yù)定的機(jī)械響應(yīng)延遲時(shí)間而變化。此外，振幅被放大地繪出。

在相同符號的電壓施加于A相和B相時(shí)(時(shí)間T2、T4)的預(yù)定的機(jī)械響應(yīng)延遲時(shí)間之后，A相和B相同樣地伸縮，彎曲振動的一次固有振動模式的幅度變?yōu)樽畲?參照圖5D中的(i))。同時(shí)，在不同符號的電壓施加于A相和B相時(shí)(時(shí)間T1、T3)的預(yù)定的機(jī)械響應(yīng)延遲時(shí)間之后，A相和B相在相反的方向上伸縮，扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的幅度變?yōu)樽畲?參照圖5D中的(ii))。結(jié)果，通過圖示的突起1a的末端產(chǎn)生了圓形運(yùn)動，使得能夠在箭頭X的方向上獲得推力。此外，當(dāng)以使B相的相位相對于A相提前約+90°的方式施加交流電壓時(shí)，在相反的方向上產(chǎn)生圓形運(yùn)動，使得能夠在相反的方向上獲得推力。

圖6A示出施加于壓電元件2A、2B的交流電壓的電壓波形，以使B相的相位相對于A相幾乎不延遲的方式調(diào)整交流電壓的施加。圖6B示出與圖1A對應(yīng)的平面圖。圖6C示出與圖1B對應(yīng)的主視圖。圖6D示出沿著圖6C中的截面線VID-VID截取的截面圖中的與從時(shí)間T5至T8的時(shí)間變化對應(yīng)的振動變化P5至P8。與圖5A所示的情況相比，由于很少有時(shí)間用于對A相和B相施加不同符號的電壓，所以扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的幅度相當(dāng)小(參照圖6D中的(ii))。結(jié)果，通過圖示的突起1a的末端產(chǎn)生縱長的橢圓運(yùn)動，使得能夠在箭頭X的方向上獲得推力。此外，該推力能夠使振子以相當(dāng)?shù)偷乃俣纫苿印?/p>

以下，將討論本發(fā)明的效果，同時(shí)比較根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子10和現(xiàn)有技術(shù)的振動波馬達(dá)的振子。根據(jù)圖7B所示的傳統(tǒng)示例的振動波馬達(dá)的振子沿作為與長邊L5平行的方向的箭頭X的方向移動。相反地，第一實(shí)施方式的振子10沿與比長邊L5短的一邊平行的方向(在圖5D的箭頭X的方向上)移動，平行于長邊L5的方向是現(xiàn)有技術(shù)中的移動方向。因此，能夠縮短振動波馬達(dá)的移動方向上的尺寸。此外，第一實(shí)施方式的壓電元件2A、2B的面積小于傳統(tǒng)的振動波馬達(dá)的壓電元件的面積。盡管如此，通過滿足上述根據(jù)結(jié)構(gòu)的第一特征和第二特征，第一實(shí)施方式的振子10能夠在用于驅(qū)動的兩個(gè)共振頻率低且彼此接近的情況下滿足根據(jù)振動的第一特征。因此，獲得與傳統(tǒng)的振動波馬達(dá)的振幅接近的振幅(圖5D中的(ii))，使得能夠獲得與傳統(tǒng)的振動波馬達(dá)的推力同等的推力。結(jié)果，振子10能夠在不顯著損失推力的情況下沿著比現(xiàn)有技術(shù)短的邊移動。這能夠縮短振動波馬達(dá)的移動方向上的尺寸，通過使用此振動波馬達(dá)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器的小型化。注意，在第一實(shí)施方式中，已經(jīng)說明了扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式和彎曲振動的一次固有振動模式的組合的示例。盡管如此，只要滿足上述特征，即使與更高次固有振動模式組合，也能夠獲得相同的效果。

圖8A示出了從振動波馬達(dá)的移動方向上看的利用本發(fā)明的振動波馬達(dá)的線性驅(qū)動器100的示意圖。圖8B示出沿著圖8A的截面線VIIIB-VIIIB截取的截面圖。摩擦構(gòu)件3構(gòu)造為與振動板1的突起1a接觸，振子10構(gòu)造為通過振動板1的超聲波振動相對移動。振動板1能夠在振動板1的大致矩形的表面上相對于摩擦構(gòu)件3沿與扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1垂直的方向移動。保持構(gòu)件4的支撐部4a的端部4d1、4d2連接于振動板1的連接部1c1、1c2，并且保持構(gòu)件4構(gòu)造為支撐振動板1。此外，在軸部4b處，保持構(gòu)件4構(gòu)造為轉(zhuǎn)動地且樞轉(zhuǎn)地支撐構(gòu)造為在摩擦構(gòu)件3的背面轉(zhuǎn)動地滑動的輥101。換句話，保持構(gòu)件4為構(gòu)造為與振動板1同步地移動的構(gòu)件。加壓彈簧102具有下端和上端，其中，下端構(gòu)造為作用于壓電元件2A、2B，上端構(gòu)造為在接受部4c處作用于保持構(gòu)件4。驅(qū)動傳遞部103是構(gòu)造為將保持構(gòu)件4連接于后面將說明的被驅(qū)動體的構(gòu)件。

突起1a通過加壓彈簧102的壓力與摩擦構(gòu)件3壓接。保持構(gòu)件4通過圖5D和圖6D中的箭頭表示的圓形運(yùn)動的驅(qū)動力獲得圖8B中的X方向上的推力。注意，設(shè)置輥101以減小驅(qū)動期間的滑動阻力，并且輥101可以是滾動球之類的機(jī)構(gòu)。此外，輥101可以以設(shè)置為允許滑動阻力的方式構(gòu)造為直接利用滑動摩擦滑動。在具有這種構(gòu)造的圖8A的線性驅(qū)動器100中，振動波馬達(dá)的振子10的驅(qū)動方向是與在振動板1的大致矩形的表面上的扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1垂直的方向D2。

如上所述，根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子10滿足根據(jù)結(jié)構(gòu)的第一特征和第二特征，使得用于驅(qū)動的兩個(gè)共振頻率低且彼此接近。結(jié)果，能夠在不損失推力的情況下縮短振動波馬達(dá)的移動方向上的尺寸，并且通過使用該振動波馬達(dá)獲得小型化的線性驅(qū)動器。

圖9A示出了透鏡驅(qū)動器200的透鏡驅(qū)動單元的光軸方向上的主視圖，其中，透鏡驅(qū)動器200安裝有利用本發(fā)明的振動波馬達(dá)的線性驅(qū)動器100。圖9B和圖9C示出了框架體201的一部分被移除的側(cè)視圖。注意，圖9C是與圖9B相比進(jìn)一步小型化的透鏡驅(qū)動器200?？蚣荏w201構(gòu)造為固定摩擦構(gòu)件3。透鏡202由透鏡保持件203保持。透鏡保持件203由引導(dǎo)軸204和引導(dǎo)軸205支撐并且也被沿光軸方向(沿箭頭X的方向)引導(dǎo)。注意，在圖9B的線性驅(qū)動器100中，省略了除了振動板1和摩擦構(gòu)件3以外的構(gòu)件的圖示。

振動板1沿著固定于框架體201的摩擦構(gòu)件3移動。保持構(gòu)件4與此同步地移動。透鏡保持件203是通過驅(qū)動傳遞部103連接于保持構(gòu)件4的被驅(qū)動體，并且與保持構(gòu)件4同步移動。當(dāng)保持構(gòu)件4根據(jù)來自未圖示的微計(jì)算機(jī)的移動命令沿X方向移動一定的距離時(shí)，透鏡保持件203能夠移動距離L1。在具有這樣的構(gòu)造的圖9B的透鏡驅(qū)動器200中，振動波馬達(dá)的驅(qū)動方向是在振動板1的大致矩形的表面上與扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1垂直的方向D2。

如上所述，利用根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)透鏡驅(qū)動器200的小型化。注意，在第一實(shí)施方式中，已經(jīng)說明了振動板1沿著固定的摩擦構(gòu)件3移動的示例。盡管如此，可選擇地，摩擦構(gòu)件3可以沿著固定的振動板1移動。利用這樣的構(gòu)造，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，并且具有相同的效果。

圖10A1、圖10B1、圖10C1、圖10D1和圖10E1示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的變型例。在圖10A1、圖10B1和圖10C1中，振動波馬達(dá)的振子11至13具有如同第一實(shí)施方式中的被分為兩個(gè)壓電元件的壓電元件2A、2B。在圖10D1和圖10E1中，振動波馬達(dá)的振子14、15分別具有作為一體壓電元件的壓電元件14A、15A。此外，振動波馬達(dá)的所有振子11-15都具有上述部分W。振動波馬達(dá)的振子11至14在部分W附近均設(shè)置有缺口部。注意，在振動波馬達(dá)的振子15中，部分W成大致矩形地設(shè)置在振動板15-1的中央部，而缺口部15b1、15b2不設(shè)置在部分W附近。此外，各部分W關(guān)于與平行于振動板的一邊的方向D1平行的直線L大致線對稱。此外，各缺口部分別關(guān)于與平行于振動板的一邊的方向D1平行的直線L大致對稱。

以下，將說明上述變型例的特征。振動波馬達(dá)的振子11具有設(shè)置于振動板11-1且具有相對長的形狀的一個(gè)缺口部11b1。振子12具有分別設(shè)置于振動板12-1的左側(cè)和右側(cè)且位于相同的軸線上的缺口部12b1和12b2。振子13具有分別設(shè)置在振動板13-1的左側(cè)和右側(cè)但是在不同的軸線上的缺口部13b1和13b2。振子14具有分別設(shè)置在振動板14-1的左側(cè)和右側(cè)且位于相同的軸線上的缺口部14b1和14b2。一體的壓電元件14A具有在方向D1上收縮的形狀，從而在振動板14-1上形成部分W。振子15具有分別設(shè)置在振動板15-1的左側(cè)和右側(cè)且位于相同的軸線上的缺口部15b1和15b2。一體的壓電元件15A具有大致矩形開口的形狀，從而在壓電元件15A的中央部形成部分W。

如圖10A2、圖10B2、圖10C2、圖10D2和圖10E2所示，每個(gè)振動板均包括在粘接有壓電元件的平面內(nèi)在包括所有壓電元件的矩形區(qū)域內(nèi)(由圖中的虛線S表示的矩形區(qū)域)的未被壓電元件覆蓋的部分W(由圖中的雙點(diǎn)劃線表示的部分)。此外，振動板包括沿著通過部分W的直線L(圖中的點(diǎn)劃線)且與振動板的一邊平行的缺口部。因此，所有的變型例都具有根據(jù)結(jié)構(gòu)的第一特征和第二特征。結(jié)果，在用于驅(qū)動的兩個(gè)共振頻率低且彼此相同的情況下，能夠滿足根據(jù)振動的上述第一特征，并且獲得與根據(jù)第一實(shí)施方式的振動波馬達(dá)同等的效果。注意，盡管作為示例已經(jīng)說明了壓電元件被分為兩個(gè)，但是壓電元件的數(shù)量不限于兩個(gè)，在一些情況下能夠設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)壓電元件。

(第二實(shí)施方式)

以下，將說明用于實(shí)施本發(fā)明的第二實(shí)施方式。圖11A至圖11H是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子20的圖。以下，將僅說明與第一實(shí)施方式的區(qū)別。壓電元件22A、22B粘接于振動板21的與突起21a相反的表面，并且構(gòu)造為通過施加交流電壓進(jìn)行超聲波振動。在壓電元件22A、22B中，兩個(gè)部分22Aa、22Bb在相同的方向上被極化。部分22Aa被分配為A相，而部分22Bb被分配為B相。與第一實(shí)施方式不同，所有部分都被極化，不存在折返電極(fold-back electrode)。因此，振動板21自身經(jīng)由表面22Ad、22Bd用作接地，其中，在表面22Ad、22Bd處壓電元件22A、22B粘接于振動板21。結(jié)果，通過將交流電壓經(jīng)由振動板21施加于A相和B相能夠產(chǎn)生超聲波振動，其中，利用供電部件Pa、Pb任意改變交流電壓的相位。另外，根據(jù)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)特征、根據(jù)振動的三個(gè)特征等與第一實(shí)施方式中的特征相同。

如第一實(shí)施方式的情況，即使在這樣的構(gòu)造的情況下，也能夠在不損失推力的情況下縮短振動波馬達(dá)的振子20的移動方向上的尺寸，并且通過使用該振動波馬達(dá)的振子20獲得小型化的透鏡驅(qū)動器。注意，此實(shí)施方式的變型例等也與第一實(shí)施方式中的相同。

(第三實(shí)施方式)

以下，將說明用于實(shí)施本發(fā)明的第三實(shí)施方式。圖12A至圖12H是示出根據(jù)第三實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子30的圖。以下，將僅說明與第一實(shí)施方式的區(qū)別。虛線表示的范圍是直接或間接連接于構(gòu)造為與振動板31同步移動的、以上已經(jīng)說明但是未示出的保持構(gòu)件4的連接部31c1、31c2、31c3、31c4。連接部31c1至31c4不僅是簡單地連接，而且可以被彈簧等加壓。與第一實(shí)施方式不同，連接部31c1至31c4設(shè)置于振動板31的邊界部分。

設(shè)置有連接部31c1至31c4的部分定位在扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的第二波節(jié)Mb1和彎曲振動的一次固有振動模式的波節(jié)Na1附近。以這種方式，連接部31c1至31c4設(shè)置在振動板31和壓電元件32A、32B的振動的變形量小的部分，使得振動板31的振動幾乎不受阻礙。注意，連接部31c1至31c4不限于圖12E中的位置，只要連接部31c1至31c4定位在扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的第二波節(jié)Mb1和彎曲振動的一次固有振動模式的波節(jié)Na1附近即可。此外，由于只需要連接部31c1至31c4設(shè)置在振動板31和壓電元件32A、32B的振動的變形量小的部分，所以連接部31c1至31c4不限于振動波節(jié)的位置。另外，根據(jù)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)特征、根據(jù)振動的三個(gè)特征等與第一實(shí)施方式中的特征相同。

如第一實(shí)施方式的情況，即使在這樣的構(gòu)造的情況下，也能夠在不損失推力的情況下縮短振動波馬達(dá)的振子30的移動方向上的尺寸，并且通過使用該振動波馬達(dá)的振子30獲得小型化的透鏡驅(qū)動器。注意，此實(shí)施方式的變型例等也與第一實(shí)施方式中的相同。

(第四實(shí)施方式)

以下，將說明用于實(shí)施本發(fā)明的第四實(shí)施方式。圖13A至圖13H是示出根據(jù)第四實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子40的圖。以下，將僅說明與第一實(shí)施方式的區(qū)別。壓電元件42粘接于振動板41，并且構(gòu)造為通過施加交流電壓進(jìn)行超聲波振動。在壓電元件42中，兩個(gè)部分42a、42b在相同的方向上被極化。在這些部分中，部分42a被分配為A相，而部分42b被分配為B相。未被極化的部分42c是經(jīng)由壓電元件42的側(cè)面電連接于在壓電元件42的背面42d的全面電極而用作接地的電極。一個(gè)突起421a粘接于壓電元件42。此外，設(shè)置有未被壓電元件覆蓋的兩個(gè)部分W。另外，根據(jù)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)特征、根據(jù)振動的三個(gè)特征等與第一實(shí)施方式中的特征相同。

如第一實(shí)施方式的情況，即使在這樣的構(gòu)造的情況下，也能夠在不損失推力的情況下縮短振動波馬達(dá)的移動方向上的尺寸，并且通過使用該振動波馬達(dá)獲得小型化的透鏡驅(qū)動器。注意，此實(shí)施方式的變型例等也與第一實(shí)施方式中的相同。

(第五實(shí)施方式)

以下，將說明用于實(shí)施本發(fā)明的第五實(shí)施方式。圖14A至圖14H是示出根據(jù)第五實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振子50的圖。圖15是根據(jù)第五實(shí)施方式的振動波馬達(dá)的振動板51的放大圖，并且是通過放大圖14E而獲得。如第一實(shí)施方式的情況，由虛線表示的范圍是直接或間接連接于構(gòu)造為與振動板51同步移動的、以上已經(jīng)說明但是未示出的保持構(gòu)件4的連接部51c1、51c2。以下，將僅說明與第一實(shí)施方式的區(qū)別。

如圖15所示，振動板51在彼此相反的兩側(cè)設(shè)置有缺口部51b1、51b2。由于缺口部51b2具有與缺口部51b1相同的特征，所以以下將詳細(xì)說明缺口部51b1的特征。缺口部51b1具有如下形狀：該形狀具有兩個(gè)在與方向D2垂直的方向D1上的突出部，其中，方向D2平行于振動板51的設(shè)置有缺口部51b1的一邊。在缺口部51b1的兩個(gè)突出部之間，形成有中央相鄰部，中央相鄰部的尺寸C5小于從振動板51的設(shè)置有缺口部51b1的一邊至兩個(gè)突出部的尺寸S5。同樣的結(jié)構(gòu)適用于缺口部51b2。

在缺口部51b1在方向D1上具有大尺寸的情況下，由于因?yàn)榕まD(zhuǎn)變形而應(yīng)力集中的部分被大幅度地切去，所以如第一實(shí)施方式中所述的，扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的共振頻率fc2減小。此外，缺口部51b1的方向D1上增大的尺寸實(shí)質(zhì)上使與梁的全長對應(yīng)的尺寸縮短。因此，如第一實(shí)施方式中所述的，彎曲振動的一次固有振動模式的共振頻率fc1也增大。結(jié)果，這兩個(gè)共振頻率能夠彼此接近，這對振動波馬達(dá)的小型化是有利的。

假設(shè)簡單地增大缺口部51b1、51b2的方向D1上的尺寸的情況。在此情況下，當(dāng)如第一實(shí)施方式中示例的保持構(gòu)件4的支撐部4a的端部4d1、4d2固定于振動板51的連接部51c1、51c2時(shí)，可能會產(chǎn)生如下的兩個(gè)問題。第一個(gè)問題是如果缺口部51b1、51b2延伸至振動波節(jié)，而連接部51c1、51c2不能設(shè)置在振動波節(jié)處，因此連接部51c1、51c2設(shè)置在振動變形量顯著的部分，阻礙振動板51的振動。第二個(gè)問題是當(dāng)保持構(gòu)件4的支撐部4a的端部4d1、4d2固定于振動板51的連接部51c1、51c2時(shí)，因?yàn)橥黄?1a，有時(shí)不能保證用于通過焊接、粘接等固定的足夠的面積。

盡管如此，在本實(shí)施方式中，在與平行于振動板51的被切出缺口部51b1的一邊的方向D2垂直的方向D1上缺口部51b1的形狀為：中央相鄰部的尺寸C5小于缺口部51b1的兩個(gè)突出部的尺寸S5。結(jié)果，缺口部51b1的兩個(gè)突出部的長尺寸S5能夠獲得減小扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的共振頻率fc2的效果。在此情況下，即使中央相鄰部的尺寸C5短，此部分也定位在扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的扭轉(zhuǎn)中心軸線Ma1(第一波節(jié))并且此部分不會振動。因此，對扭轉(zhuǎn)振動的二次固有振動模式的共振頻率fc2幾乎沒有影響。此外，缺口部51b1的中央相鄰部的短尺寸C5能夠使連接部51c1、51c2設(shè)置在振動波節(jié)處，并且即使考慮到突起51a時(shí)，也保證用于通過焊接、粘接等固定的足夠的面積。另外，根據(jù)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)特征、根據(jù)振動的三個(gè)特征等與第一實(shí)施方式中的特征相同。

如第一實(shí)施方式的情況，即使在這樣的構(gòu)造的情況下，也能夠在不損失推力的情況下縮短振動波馬達(dá)的振子50的移動方向上的尺寸，并且通過使用該振動波馬達(dá)的振子50獲得小型化的透鏡驅(qū)動器。注意，此實(shí)施方式的變型例等也與第一實(shí)施方式中的相同。

本發(fā)明適用于電子設(shè)備，特別是要求大驅(qū)動速度范圍的、緊湊且輕量的透鏡驅(qū)動器等。

雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實(shí)施方式。權(quán)利要求書的范圍應(yīng)符合最寬泛的解釋，以包括所有這樣的變型、等同結(jié)構(gòu)和功能。