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JP6779660B2 - Vibration wave motor and drive device using vibration wave motor - Google Patents
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JP6779660B2 - Vibration wave motor and drive device using vibration wave motor - Google Patents

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Description

本発明は、弾性体を板状としたリニア駆動用の振動波モータの振動子に関するもの、及び前述の振動波モータを利用した駆動装置に関するものである。 The present invention relates to an oscillator of a vibration wave motor for linear drive having an elastic body in a plate shape, and to a drive device using the above-mentioned vibration wave motor.

従来、小型軽量、高速且つ静音駆動を特徴とする超音波モータは、撮像装置のレンズ鏡筒等に採用されている。例えば、リニア駆動用の超音波モータが特許文献1に開示されている。特許文献1に開示の超音波モータは、圧電素子の二つの相に印加する交流電圧の位相差を制御することにより、広い速度レンジの作動を可能としている。又、特許文献2には、振動体の剛性を考慮した振動波駆動装置が開示されている。 Conventionally, ultrasonic motors characterized by small size, light weight, high speed, and silent drive have been adopted for lens barrels and the like of imaging devices. For example, an ultrasonic motor for linear driving is disclosed in Patent Document 1. The ultrasonic motor disclosed in Patent Document 1 enables operation in a wide speed range by controlling the phase difference of the AC voltage applied to the two phases of the piezoelectric element. Further, Patent Document 2 discloses a vibration wave driving device in consideration of the rigidity of the vibrating body.

特開2015−35947号公報(図8乃至図12参照)JP-A-2015-35947 (see FIGS. 8 to 12) 特開2006−115559号公報(図6参照)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-115559 (see FIG. 6)

近年、超音波モータが搭載される電子機器の小型化、特に、レンズ駆動装置の小型化の要求は更に高まっている。特許文献1の図12(b)に示されたようなレンズ駆動装置全体の小型化を図るためには、超音波モータの進行方向における振動板の長さL5の短縮が必要とされる。しかし、単に振動板の全体を相似縮小すると、圧電素子の面積が小さくなり、圧電効果による変形が少なくなるので、振動振幅が減少してしまう。又、圧電素子及び振動板の全体の寸法が小さくなると共振周波数が高くなるので、振動振幅は更に減少してしまう。この結果、超音波モータの推進力の低下が引き起こされる。従って、超音波モータの進行方向における振動板の長さL5の短縮には限界があった。 In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization of electronic devices equipped with ultrasonic motors, particularly miniaturization of lens drive devices. In order to reduce the size of the entire lens driving device as shown in FIG. 12B of Patent Document 1, it is necessary to shorten the length L5 of the diaphragm in the traveling direction of the ultrasonic motor. However, if the entire diaphragm is reduced in similarity, the area of the piezoelectric element becomes smaller and the deformation due to the piezoelectric effect decreases, so that the vibration amplitude decreases. Further, as the overall dimensions of the piezoelectric element and the diaphragm become smaller, the resonance frequency becomes higher, so that the vibration amplitude is further reduced. As a result, the propulsive force of the ultrasonic motor is reduced. Therefore, there is a limit to shortening the length L5 of the diaphragm in the traveling direction of the ultrasonic motor.

そこで本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、推進力を損なうことなく振動波モータ(超音波モータ)の進行方向の寸法を短縮し、この振動波モータを用いて、小型化した駆動装置を提供すること目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the dimension in the traveling direction of the vibration wave motor (ultrasonic motor) is shortened without impairing the propulsive force, and the vibration wave motor is used to reduce the size. It is an object of the present invention to provide a smart drive device.

上述の課題を解決するために、本発明の振動波モータは、略長方形状の外形を有する振動板と、前記振動板に貼り付けられて振動する圧電素子と、を有する振動波モータにおいて、前記振動板前記圧電素子が貼り付けられた平面内の前記圧電素子を包括する長方形の領域の内側に前記圧電素子で覆われていない領域有し、前記振動板は、前記圧電素子で覆われていない前記領域に切り欠き部を有し、前記振動板又は前記圧電素子には突起が設けられ、前記突起は前記圧電素子の位相の異なる振動により楕円運動を行い、前記切り欠き部は、前記略長方形状の外形における対向する二辺の一方に第1の切欠き領域、他方に第2の切欠き領域を有していて、前記振動板における前記第1の切欠き領域と前記第2の切欠き領域との間の領域は、前記振動板の振動の節を含むことを特徴としている。 To solve the problems described above, the vibration wave motor of the present invention, a diaphragm having a substantially rectangular outer shape, and a piezoelectric element which vibrates affixed to the vibration plate, the vibration wave motor with the diaphragm, said has a region which is not covered with the piezoelectric element inside the rectangular area to cover the piezoelectric element of the piezoelectric element in the pasted plane, the diaphragm is covered with the piezoelectric element The unbroken region has a notch, and the vibrating plate or the piezoelectric element is provided with a protrusion. The protrusion undergoes elliptical motion due to vibrations of different phases of the piezoelectric element, and the notch is formed. The substantially rectangular outer shape has a first notched region on one of the two opposing sides and a second notched region on the other, and the first notched region and the second notch region in the diaphragm. The region between the notch region and the region is characterized by including the vibration node of the diaphragm .

本発明によれば、推進力を損なうことなく振動波モータの進行方向の寸法を短縮することができ、この振動波モータを用いることによって、駆動装置の小型化を達成することができる。 According to the present invention, the dimension of the vibration wave motor in the traveling direction can be shortened without impairing the propulsive force, and by using this vibration wave motor, the size of the drive device can be reduced.

第一の実施形態の振動波モータの振動子10の詳細図である。It is a detailed view of the oscillator 10 of the vibration wave motor of the 1st Embodiment. 第一の実施形態の振動波モータの振動子10の凸包絡を説明する図である。It is a figure explaining the convex envelope of the oscillator 10 of the vibration wave motor of 1st Embodiment. 第一の実施形態の振動波モータの固有振動モードを示す図である。It is a figure which shows the natural vibration mode of the vibration wave motor of 1st Embodiment. 第一の実施形態の振動波モータの共振周波数の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the resonance frequency of the vibration wave motor of 1st Embodiment. 第一の実施形態の振動波モータの振動の様子を示す図である。It is a figure which shows the state of the vibration of the vibration wave motor of 1st Embodiment. 第一の実施形態の振動波モータの振動の様子を示す図である。It is a figure which shows the state of the vibration of the vibration wave motor of 1st Embodiment. 従来の形態の超音波モータの振動の振る舞いを示す図である。It is a figure which shows the vibration behavior of the ultrasonic motor of the conventional form. 第一の実施形態の振動波モータを利用したリニア駆動装置100を示す図である。It is a figure which shows the linear drive device 100 which used the vibration wave motor of 1st Embodiment. 第一の実施形態の振動波モータを利用したレンズ駆動装置200を示す図である。It is a figure which shows the lens driving apparatus 200 which used the vibration wave motor of 1st Embodiment. 第一の実施形態の振動波モータの振動子10の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the oscillator 10 of the vibration wave motor of 1st Embodiment. 第二の実施形態の振動波モータの振動子20の詳細図である。It is a detailed view of the oscillator 20 of the vibration wave motor of the 2nd Embodiment. 第三の実施形態の振動波モータの振動子30の詳細図である。It is a detailed view of the oscillator 30 of the vibration wave motor of the third embodiment. 第四の実施形態の振動波モータの振動子40の詳細図である。It is a detailed view of the oscillator 40 of the vibration wave motor of the 4th embodiment. 第五の実施形態の振動波モータの振動子50の詳細図である。It is a detailed view of the oscillator 50 of the vibration wave motor of the fifth embodiment. 第五の実施形態の振動波モータの振動板51の拡大図である。It is an enlarged view of the diaphragm 51 of the vibration wave motor of the fifth embodiment.

(第一の実施形態)
以下、本発明を実施するための第一の実施形態について説明する。図1は、第一の実施形態の振動波(超音波)モータの振動子10を説明するための図であって、図1(a)は平面図、図1(b)は正面図、図1(c)、(d)は側面図、図1(e)は底面図である。振動板1は、略長方形状の外形をしており、平面部に1つの突起1aを有する。突起1aは、絞り加工等により振動板1と一体成型されてもよく、又は別部品として振動板1に接着等して固定されてもよい。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment for carrying out the present invention will be described. 1A and 1B are views for explaining the vibrator 10 of the vibration wave (ultrasonic) motor of the first embodiment, FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a front view, and FIG. 1 (c) and 1 (d) are side views, and FIG. 1 (e) is a bottom view. The diaphragm 1 has a substantially rectangular outer shape, and has one protrusion 1a on a flat surface portion. The protrusion 1a may be integrally molded with the diaphragm 1 by drawing or the like, or may be fixed to the diaphragm 1 as a separate component by adhesion or the like.

突起1aが備えられた振動板1の平面部の反対側の面には、超音波領域の振動数の振動(超音波振動)を発生する圧電素子2A、2Bが貼り付けられており、振動子10は、振動板1と圧電素子2A、2Bと突起1aとが一体となっている。圧電素子2A、2Bは、それぞれ領域2Aa、2Bbの2つの領域が同じ方向に分極され、このうち領域2AaがA相に、領域2BbがB相に割り当てられている。分極されていない領域2Ac、2Bcは、圧電素子2A、2Bの裏面2Ad、2Bdの全面電極から側面を経由して導通されたグランドとして使用される電極である。なお、圧電素子2A、2Bの裏面2Ad、2Bdの全面電極から側面を経由して導通できれば、領域2Ac、2Bcの位置は任意である。 Piezoelectric elements 2A and 2B that generate vibrations of frequencies in the ultrasonic region (ultrasonic vibration) are attached to the surface opposite to the flat surface portion of the diaphragm 1 provided with the protrusions 1a. In No. 10, the diaphragm 1, the piezoelectric elements 2A and 2B, and the protrusion 1a are integrated. In the piezoelectric elements 2A and 2B, two regions of regions 2Aa and 2Bb are polarized in the same direction, of which region 2Aa is assigned to the A phase and region 2Bb is assigned to the B phase. The unpolarized regions 2Ac and 2Bc are electrodes used as grounds conducted from the entire surface electrodes of the back surfaces 2Ad and 2Bd of the piezoelectric elements 2A and 2B via the side surfaces. The positions of the regions 2Ac and 2Bc are arbitrary as long as they can conduct from the full surface electrodes of the back surfaces 2Ad and 2Bd of the piezoelectric elements 2A and 2B via the side surfaces.

振動板1には、直線Lに沿って後述の切り欠き部1b1、1b2が設けられている。更に、後述の領域Wの範囲内であって、切り欠き部1b1、1b2の近傍における点線で示された範囲には、振動板1と同期して移動する後述の保持部材4(不図示)に対し、直接的、又は、間接的に連結される連結部1c1、1c2が設けられている。連結部1c1、1c2は、突部、凹部等の形状とすることが可能である。連結方法は、単に連結されているだけでなく、接着、溶接、又はばね等により加圧されて連結される方法も可能である。 The diaphragm 1 is provided with notches 1b1 and 1b2, which will be described later, along a straight line L. Further, within the range of the region W described later, in the range indicated by the dotted line in the vicinity of the cutout portions 1b1 and 1b2, the holding member 4 (not shown) described later that moves in synchronization with the diaphragm 1 On the other hand, connecting portions 1c1 and 1c2 that are directly or indirectly connected are provided. The connecting portions 1c1 and 1c2 can have shapes such as protrusions and recesses. As the connecting method, not only the connecting method but also the method of bonding by bonding, welding, or pressing by a spring or the like is also possible.

ここで、図2を用いて凸包絡について説明する。有限な点集合Aの凸包絡とは、有限な点集合Aを含む最小の凸集合である。更に、凸集合とは、集合の任意の2点を結ぶ線分が集合に含まれるような集合をいう。例えば、図2(a)のように、有限な点集合Aは、任意の2つの点Xと点Yとを結ぶ線分が点集合Aに含まれているので凸集合である。図2(b)のように、有限な点集合Bは、2つの点Xと点Yを結ぶ線分上の点Zが点集合Bに含まれていないので凸集合ではない。図2(c)、(d)、(e)、(f)のような点集合C、点集合D、点集合E、点集合Fの凸包絡とは、全て頂点x1〜x4を結ぶ、点線Sで示した四角形となる。従って、図1において、圧電素子2A、2Bに覆われた全領域の凸包絡とは、圧電素子2A、2Bを包括する長方形(頂点x1〜x4を結ぶ長方形)の領域である。 Here, the convex envelope will be described with reference to FIG. The convex envelope of the finite point set A is the smallest convex set including the finite point set A. Further, the convex set means a set in which a line segment connecting arbitrary two points of the set is included in the set. For example, as shown in FIG. 2A, the finite point set A is a convex set because the point set A includes a line segment connecting any two points X and Y. As shown in FIG. 2B, the finite point set B is not a convex set because the point Z on the line segment connecting the two points X and Y is not included in the point set B. The convex envelopes of the point set C, the point set D, the point set E, and the point set F as shown in FIGS. 2 (c), (d), (e), and (f) are all dotted lines connecting the vertices x1 to x4. It becomes a quadrangle indicated by S. Therefore, in FIG. 1, the convex envelope of the entire region covered by the piezoelectric elements 2A and 2B is a rectangular region (rectangle connecting the vertices x1 to x4) including the piezoelectric elements 2A and 2B.

次に、本実施形態の振動波モータの振動子10について、図1(a)を用いて振動子10の構造に係る二つの特徴を説明する。まず、振動子10の構造に係る第一の特徴は、振動板1の圧電素子2A、2Bが貼り付けられた平面内の圧電素子2A、2Bに覆われた全領域の凸包絡の内側に、圧電素子2A、2Bで覆われていない領域W(図示の二点鎖線で囲まれた領域)を有することである。このため、領域Wは振動板1のみの構造となるので、領域Wにおける曲げ剛性やねじれ剛性は、他の領域と比べて低下する。又、領域Wは振動板1の1辺と平行な方向D1に平行な直線Lに関して略線対称となっている。ここで、曲げ剛性やねじり剛性とは、曲げやねじりの力に対する寸法変化のしづらさの度合いのことを意味する。 Next, with respect to the vibrator 10 of the vibration wave motor of the present embodiment, two features related to the structure of the vibrator 10 will be described with reference to FIG. 1A. First, the first feature relating to the structure of the vibrator 10 is that the piezoelectric elements 2A and 2B of the diaphragm 1 are attached to the inside of the convex entourage of the entire region covered by the piezoelectric elements 2A and 2B in the plane. It is to have a region W (a region surrounded by a two-point chain line in the figure) not covered by the piezoelectric elements 2A and 2B. Therefore, since the region W has a structure of only the diaphragm 1, the flexural rigidity and the torsional rigidity in the region W are lower than those in the other regions. Further, the region W is substantially axisymmetric with respect to the straight line L parallel to the direction D1 parallel to one side of the diaphragm 1. Here, the flexural rigidity and the torsional rigidity mean the degree of difficulty in dimensional change with respect to the bending and torsional forces.

振動子10の構造に係る第二の特徴は、領域Wを通り振動板1の1辺と平行な方向D1に平行な直線Lに沿って、振動板1が切り欠き部1b1、1b2を有することである。このため、領域Wの曲げ剛性やねじれ剛性は、更に低下する。又、切り欠き部1b1、1b2は振動板1の1辺と平行な方向D1に平行な直線Lに関して略線対称となっている。これら振動子10の構造に係る第一の特徴及び構造に係る第二の特徴によって、曲げ剛性やねじれ剛性が低下することによる効果は後述する。 The second feature relating to the structure of the vibrator 10 is that the vibrating plate 1 has notches 1b1 and 1b2 along a straight line L passing through the region W and parallel to the direction D1 parallel to one side of the vibrating plate 1. Is. Therefore, the flexural rigidity and the torsional rigidity of the region W are further reduced. Further, the cutout portions 1b1 and 1b2 are substantially line-symmetric with respect to a straight line L parallel to the direction D1 parallel to one side of the diaphragm 1. The effect of reducing the flexural rigidity and the torsional rigidity due to the first feature related to the structure of the vibrator 10 and the second feature related to the structure will be described later.

そして、給電手段Pa、Pbにより、位相差を自在に変化させた交流電圧がA相とB相に印加されることによって、超音波振動が発生することは、従来の形態と同様である。又、ねじり振動の2次の固有振動モードと曲げ振動の1次の固有振動モードの共振周波数をより低い周波数で一致させる、又は近接させて、共振現象により大きな超音波振動を得ることも従来の形態と同様である。更に、その共振周波数に近い周波数の交流電圧を印加することにより、共振現象により大きな超音波振動を得ることも従来の形態と同様である。本発明の振動波モータの振動子10は、振動板1と圧電素子2A、2Bと、突起1aと給電手段Pa、Pbとを備える構成である。 Then, the ultrasonic vibration is generated by applying the AC voltage whose phase difference is freely changed to the A phase and the B phase by the feeding means Pa and Pb, which is the same as the conventional mode. It is also conventional that the resonance frequencies of the secondary natural vibration mode of torsional vibration and the primary natural vibration mode of bending vibration are matched or brought close to each other at a lower frequency to obtain a large ultrasonic vibration due to the resonance phenomenon. Similar to form. Further, by applying an AC voltage having a frequency close to the resonance frequency, a large ultrasonic vibration can be obtained by the resonance phenomenon, which is the same as the conventional embodiment. The vibrator 10 of the vibration wave motor of the present invention has a configuration including a diaphragm 1, piezoelectric elements 2A and 2B, protrusions 1a, and feeding means Pa and Pb.

次に、本実施形態の振動子10が発生する、ねじり振動の2次の固有振動モードと曲げ振動の1次の固有振動モードについて詳細に説明する。図3(a)には、圧電素子2A、2Bの分極領域、給電手段Pa、Pb等の記載が省略された、振動子10の平面図が示されている。図3(b)には、振動子10の正面図が示されている。図3(c)には、振動板1の1辺と平行な方向D1のねじり振動の2次の固有振動モードを矢印d1方向から見た概念図が示されている。図3(d)には、ねじり振動の2次の固有振動モードの振動を示した斜視図が示されている。図3(e)には、振動板1の1辺と平行な方向D2のねじり振動の2次の固有振動モードを矢印d2方向から見た概念図が示されている。図3(f)には、振動板1の1辺と平行な方向D1の曲げ振動の1次の固有振動モードを矢印d1方向から見た概念図が示されている。図3(g)には、曲げ振動の1次の固有振動モードの振動を示した斜視図が示されている。なお、図3(c)、(e)、(f)において、突起1a、圧電素子2A、2Bの記載は省略されている。 Next, the secondary natural vibration mode of torsional vibration and the primary natural vibration mode of bending vibration generated by the vibrator 10 of the present embodiment will be described in detail. FIG. 3A shows a plan view of the vibrator 10 in which the polarization regions of the piezoelectric elements 2A and 2B, the power feeding means Pa, Pb, and the like are omitted. FIG. 3B shows a front view of the oscillator 10. FIG. 3C shows a conceptual diagram of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration in the direction D1 parallel to one side of the diaphragm 1 as viewed from the direction of the arrow d1. FIG. 3D shows a perspective view showing vibration in a secondary natural vibration mode of torsional vibration. FIG. 3E shows a conceptual diagram of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration in the direction D2 parallel to one side of the diaphragm 1 as viewed from the direction of the arrow d2. FIG. 3F shows a conceptual diagram of the primary natural vibration mode of bending vibration in the direction D1 parallel to one side of the diaphragm 1 as viewed from the direction of arrow d1. FIG. 3 (g) shows a perspective view showing the vibration of the primary natural vibration mode of the bending vibration. In addition, in FIGS. 3C, 3E, and 3F, the description of the protrusion 1a and the piezoelectric elements 2A and 2B is omitted.

図3(c)、(d)に示されるようなねじり振動の2次の固有振動モードの発生において、図3(e)の矢印d2方向視で観察される、ねじり中心軸Ma1(第一の節)が発生し、図3(a)に一点鎖線として示されている。他方、図3(c)の矢印d1方向視で観察される、ねじり中心軸Ma1と直交する方向に第二の節Mb1が発生し、図3(a)に破線として示されている。又、図3(f)、(g)に示されるような曲げ振動の1次の固有振動モードの発生において、矢印d1方向視で観察される、節Na1及び腹Na2が発生し、それぞれ図3(a)に一点鎖線として示されている。振動板1の変形量は、これらの振動の節の近傍では小さいが振動の腹の近傍では大きい。 In the generation of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d), the torsion center axis Ma1 (first) observed in the direction of the arrow d2 of FIG. 3 (e). Section) occurs and is shown as a alternate long and short dash line in FIG. 3 (a). On the other hand, the second node Mb1 is generated in the direction orthogonal to the torsion center axis Ma1 observed in the direction of arrow d1 in FIG. 3C, and is shown as a broken line in FIG. 3A. Further, in the generation of the primary natural vibration mode of bending vibration as shown in FIGS. 3 (f) and 3 (g), node Na1 and antinode Na2 observed in the direction of arrow d1 are generated, and FIG. It is shown as a alternate long and short dash line in (a). The amount of deformation of the diaphragm 1 is small in the vicinity of these vibration nodes but large in the vicinity of the vibration antinodes.

ここで、連結部1c1、1c2が設けられている領域は、図3(a)を参照すると、ねじり振動の2次の固有振動モードのねじり中心軸Ma1(第一の節)上であって、第二の節Mb1と、曲げ振動の1次の固有振動モードの節Na1の上である。このように、連結部1c1、1c2は、振動板1と圧電素子2A、2Bの振動において変形量が少ない領域に設けられているので、振動板1の振動が阻害されにくくなっている。なお、連結部1c1、1c2は、これら振動の節の近傍にあれば、図3(a)で示した位置に限定されない。更に、連結部1c1、1c2は、振動板1の変形量が比較的少ない領域に設けられていればよいので、これら振動の節の位置に限定されることもない。 Here, the region where the connecting portions 1c1 and 1c2 are provided is on the torsion center axis Ma1 (first section) of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration, referring to FIG. 3A. Above the second node Mb1 and the node Na1 in the primary natural vibration mode of the bending vibration. As described above, since the connecting portions 1c1 and 1c2 are provided in the region where the amount of deformation is small in the vibration of the diaphragm 1 and the piezoelectric elements 2A and 2B, the vibration of the diaphragm 1 is less likely to be hindered. The connecting portions 1c1 and 1c2 are not limited to the positions shown in FIG. 3A as long as they are in the vicinity of these vibration nodes. Further, since the connecting portions 1c1 and 1c2 need only be provided in a region where the amount of deformation of the diaphragm 1 is relatively small, the positions of the connecting portions 1c1 and 1c2 are not limited to the positions of these vibration nodes.

以下、本実施形態の振動波モータの振動子10について、振動に係る3つの特徴を説明する。振動に係る第一の特徴を図3(a)乃至(g)を用いて、以下に説明する。それは、方向D1のねじり振動の2次の固有振動モードの共振周波数に一致する又は隣り合う共振周波数となる固有振動モードのうちの1つは、ねじり振動の2次の固有振動モードのねじり中心軸Ma1に平行な方向D1の曲げ振動の1次の固有振動モードである。この特徴は、振動板1の方向D1と方向D2の寸法、領域Wの寸法、切り欠き部1b1、1b2の寸法、振動板1と圧電素子2A、2Bの厚さ、振動板1と圧電素子2A、2Bの剛性等の各設計値が適切な値に設定されることによってなし得る。なお、これら各設計値の適切な値の組合せは一通りではなく、さまざまな組合せを設定することができる。 Hereinafter, the vibrator 10 of the vibration wave motor of the present embodiment will be described with three features related to vibration. The first feature relating to vibration will be described below with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (g). One of the natural vibration modes that coincides with or has adjacent resonance frequencies in the secondary natural vibration mode of the torsional vibration in direction D1 is the torsional central axis of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration. This is a primary natural vibration mode of bending vibration in the direction D1 parallel to Ma1. This feature is the dimensions of the directions D1 and D2 of the diaphragm 1, the dimensions of the region W, the dimensions of the notches 1b1 and 1b2, the thickness of the diaphragm 1 and the piezoelectric elements 2A and 2B, and the diaphragm 1 and the piezoelectric element 2A. This can be achieved by setting each design value such as the rigidity of 2B to an appropriate value. It should be noted that the appropriate combination of these design values is not one, and various combinations can be set.

振動に係る第二の特徴は、図3(a)、(b)、(e)に示すとおり、突起1aがねじり振動の2次の固有振動モードの第二の節Mb1よりねじり中心軸Ma1(第一の節)に近い位置に設けられていることである。なお、図3(a)の例は、突起1aはねじり中心軸Ma1(第一の節)と一致し、第二の節Mb1から最も離れた位置に設けられた最適形態である。 As shown in FIGS. 3A, 3B, and 3E, the second characteristic of vibration is that the protrusion 1a has a torsion center axis Ma1 (from the second section Mb1 of the secondary natural vibration mode of torsional vibration). It is provided near the first section). In the example of FIG. 3A, the protrusion 1a coincides with the twist central axis Ma1 (first node), and is the optimum form provided at the position farthest from the second node Mb1.

振動に係る第三の特徴は、図3(a)、(b)のとおり、突起1aが曲げ振動の1次の固有振動モードの節Na1及び腹Na2のうち、当該節Na1より当該腹Na2に近い位置に設けられていることである。なお、図3(a)の例は、突起1aは腹Na2と一致し、節Na1から最も離れた位置に設けられた最適形態である。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the third feature related to vibration is that the protrusion 1a changes from the node Na1 to the antinode Na2 among the nodes Na1 and the antinode Na2 in the primary natural vibration mode of bending vibration. It is provided at a close position. In the example of FIG. 3A, the protrusion 1a coincides with the belly Na2 and is the optimum form provided at the position farthest from the node Na1.

図4には、比較例とともに第一の実施形態が示されている。図4(a)は、従来の振動子に対して、振動波モータの振動子の小型化のために方向D1の寸法を小さくした比較例である。ただし、この比較例では、振動板の平面部分は圧電素子2によってほぼ全面が覆われている。図4(b)は、図4(a)の圧電素子2の構成に対して、上述の領域Wを設けた比較例、すなわち構造に係る第一の特徴が反映された例である。図4(c)は、第一の実施形態である図1の振動板1であって、構造に係る第一の特徴に加え、領域Wを通り振動板1の方向D1に平行な直線Lに沿って振動板1の切り欠き部1b1、1b2を有する構造、すなわち構造の第二の特徴が反映された例である。図4(a1)、(b1)、(c1)は、いずれも平面図である。 FIG. 4 shows the first embodiment together with a comparative example. FIG. 4A is a comparative example in which the dimension of the direction D1 is reduced in order to reduce the size of the vibrator of the vibration wave motor as compared with the conventional vibrator. However, in this comparative example, the flat portion of the diaphragm is almost entirely covered by the piezoelectric element 2. FIG. 4B is a comparative example in which the above-mentioned region W is provided for the configuration of the piezoelectric element 2 of FIG. 4A, that is, an example in which the first feature relating to the structure is reflected. FIG. 4C shows the diaphragm 1 of FIG. 1 which is the first embodiment, and in addition to the first feature relating to the structure, a straight line L passing through the region W and parallel to the direction D1 of the diaphragm 1 is formed. This is an example in which a structure having notches 1b1 and 1b2 of the diaphragm 1 along the same, that is, the second feature of the structure is reflected. 4 (a1), (b1), and (c1) are all plan views.

図4(a2)、(b2)、(c2)は、振動板の方向D1のねじり振動の2次の固有振動モードを示した概念図であり、図4(a3)、(b3)、(c3)は、振動板の方向D1の曲げ振動の1次の固有振動モードを示した概念図である。図4(a4)、(b4)、(c4)は、ねじり振動の2次の固有振動モードを示した斜視図であり、図4(a5)、(b5)、(c5)は、曲げ振動の1次の固有振動モードを示した斜視図である。振動板の変形量は、いずれも誇張して描かれている。図4(c)等に示された形態は、振動板の方向D1のねじり振動の2次の固有振動モードの共振周波数に一致する又は隣り合う共振周波数となる固有振動モードは、振動板の方向D1の曲げ振動の1次の固有振動モードとなる、振動に係る第一の特徴を備えている。これは、各設計値が適切な値に設定されているためである。通常、振動板の方向D1のねじり振動の2次の固有振動モードの共振周波数は、方向D1の曲げ振動の1次の固有振動モードの共振周波数より高い。これは方向D1のねじり剛性と曲げ剛性を比較すると、前者の剛性が高いからである。なお、前述と同様に、曲げ剛性やねじり剛性とは、曲げやねじりの力に対する寸法変化のしづらさの度合いのことを意味する。 4 (a2), (b2), and (c2) are conceptual diagrams showing a secondary natural vibration mode of torsional vibration in the direction D1 of the diaphragm, and FIGS. 4 (a3), (b3), and (c3). ) Is a conceptual diagram showing a primary natural vibration mode of bending vibration in the direction D1 of the diaphragm. 4 (a4), (b4), and (c4) are perspective views showing a secondary natural vibration mode of torsional vibration, and FIGS. 4 (a5), (b5), and (c5) are bending vibrations. It is a perspective view which showed the 1st order natural vibration mode. The amount of deformation of the diaphragm is exaggerated. In the form shown in FIG. 4C and the like, the natural vibration mode in which the resonance frequency of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration in the direction D1 of the vibrating plate matches or is adjacent to the natural vibration mode is the direction of the vibrating plate. It has the first characteristic related to vibration, which is the first natural vibration mode of the bending vibration of D1. This is because each design value is set to an appropriate value. Usually, the resonance frequency of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration in the direction D1 of the vibrating plate is higher than the resonance frequency of the primary natural vibration mode of the bending vibration in the direction D1. This is because the rigidity of the former is high when the torsional rigidity and the bending rigidity in the direction D1 are compared. As described above, the flexural rigidity and the torsional rigidity mean the degree of difficulty in dimensional change with respect to the bending and torsional forces.

図4(a)の比較例と図4(b)の比較例とにおける、振動板の方向D1のねじり剛性と、振動板1の方向D1の曲げ剛性とをそれぞれ比較すると、いずれの剛性も図4(b)の比較例の方が図4(a)の比較例より低い。これは、図4(b)の比較例は、構造に係る第一の特徴である領域Wを有しているためである。よって、共振周波数も図4(b)の比較例の方が図4(a)の比較例より低くなる。一般的に、振動体のサイズが同等であれば、共振周波数の低い振動子の方が振動振幅は大きい。このため、より低い周波数で振動できれば、振動波モータの振動子を小型化してもほぼ同等の振動振幅を得ることができる。従って、駆動に用いる2つの共振周波数について、より低い周波数で振動することは、振動波モータの小型化にとってメリットとなる。 Comparing the torsional rigidity of the diaphragm direction D1 and the flexural rigidity of the diaphragm 1 direction D1 in the comparative example of FIG. 4A and the comparative example of FIG. 4B, both rigiditys are shown in FIG. The comparative example of 4 (b) is lower than the comparative example of FIG. 4 (a). This is because the comparative example of FIG. 4B has a region W which is the first feature related to the structure. Therefore, the resonance frequency of the comparative example of FIG. 4 (b) is lower than that of the comparative example of FIG. 4 (a). Generally, if the sizes of the vibrating bodies are the same, the oscillator having a lower resonance frequency has a larger vibration amplitude. Therefore, if vibration can be performed at a lower frequency, almost the same vibration amplitude can be obtained even if the vibrator of the vibration wave motor is miniaturized. Therefore, it is advantageous for the miniaturization of the vibration wave motor to vibrate at a lower frequency with respect to the two resonance frequencies used for driving.

次に、図4(b)の比較例と図4(c)の第一の実施形態とにおける、振動板1の方向D1のねじり剛性を比較すると、図4(c)の第一の実施形態の方が図4(b)の比較例より低い。又、振動板1の方向D1のねじり振動の2次の固有振動モードの共振周波数を比較すると、図4(b)の比較例より図4(c)の第一の実施形態の方が低い(後述、図4(b6)、(c6)参照)。これを考察すると、図4(c)の第一の実施形態は、構造に係る第二の特徴である切り欠き部1b1、1b2を有しており、図4(b4)において、ねじり変形によって応力が集中する部分Pが、図4(c4)では、切り欠かれているためである。 Next, comparing the torsional rigidity of the direction D1 of the diaphragm 1 between the comparative example of FIG. 4 (b) and the first embodiment of FIG. 4 (c), the first embodiment of FIG. 4 (c) is compared. Is lower than that of the comparative example of FIG. 4 (b). Further, when comparing the resonance frequencies of the secondary natural vibration modes of the torsional vibration in the direction D1 of the diaphragm 1, the first embodiment of FIG. 4 (c) is lower than the comparative example of FIG. 4 (b) ( See later in FIGS. 4 (b6) and 4 (c6)). Considering this, the first embodiment of FIG. 4 (c) has notches 1b1 and 1b2, which are the second features related to the structure, and in FIG. 4 (b4), stress due to torsional deformation is obtained. This is because the portion P where the stress is concentrated is notched in FIG. 4 (c4).

又、図4(b)の比較例と図4(c)の第一の実施形態とにおける、振動板1の方向D1の曲げ振動の1次の固有振動モードの共振周波数を比較すると、図4(b)の比較例より図4(c)の第一の実施形態の方が高い(後述、図4(b6)、(c6)参照)。これを考察すると、図4(b)の比較例では、振動板の方向D1の曲げ振動の1次の固有振動モードのはりの全長に相当する寸法が完全な1つの辺である。一方、図4(c)の第一の実施形態では、一部が切り欠き部1b1、1b2によって切り欠かれているので、はりの全長に相当する寸法が実質的に短くなっている。 Further, comparing the resonance frequencies of the first-order natural vibration modes of the bending vibration in the direction D1 of the diaphragm 1 between the comparative example of FIG. 4 (b) and the first embodiment of FIG. 4 (c), FIG. The first embodiment of FIG. 4 (c) is higher than the comparative example of (b) (see later, FIGS. 4 (b6) and (c6)). Considering this, in the comparative example of FIG. 4B, the dimension corresponding to the total length of the beam in the primary natural vibration mode of the bending vibration in the direction D1 of the diaphragm is one perfect side. On the other hand, in the first embodiment of FIG. 4C, since a part is cut out by the cutout portions 1b1 and 1b2, the dimension corresponding to the total length of the beam is substantially shortened.

図4(b6)には、図4(b)の比較例、図4(c6)には、図4(c)の第一の実施形態における共振周波数の分布が示されており、縦軸は共振周波数である。図4(b6)には、比較例である、図4(b4)のねじり振動の2次の共振周波数fb2及び図4(b5)の曲げ振動の1次の共振周波数fb1がそれぞれ示されている。図4(c6)には、第一の実施形態である、図4(c4)のねじり振動の2次の共振周波数fc2及び図4(c5)の曲げ振動の1次の共振周波数fc1がそれぞれ示されている。本発明の構成を実現することにより、比較例のねじり振動の2次の共振周波数fb2が第一の実施形態のねじり振動の2次の共振周波数fc2に低下する。一方、比較例の曲げ振動の1次の共振周波数fb1が第一の実施形態の曲げ振動の1次の共振周波数fc1に上昇する。結果として、図4(b)の比較例に対して、図4(c)の第一の実施形態では、ねじり振動の2次の共振周波数fc2と曲げ振動の1次の共振周波数fc1とを近づけることができる。 FIG. 4 (b6) shows a comparative example of FIG. 4 (b), and FIG. 4 (c6) shows the distribution of the resonance frequency in the first embodiment of FIG. 4 (c). Resonance frequency. FIG. 4 (b6) shows a comparative example, the secondary resonance frequency fb2 of the torsional vibration of FIG. 4 (b4) and the primary resonance frequency fb1 of the bending vibration of FIG. 4 (b5), respectively. .. 4 (c6) shows the secondary resonance frequency fc2 of the torsional vibration of FIG. 4 (c4) and the primary resonance frequency fc1 of the bending vibration of FIG. 4 (c5), which are the first embodiments, respectively. Has been done. By realizing the configuration of the present invention, the secondary resonance frequency fb2 of the torsional vibration of the comparative example is lowered to the secondary resonance frequency fc2 of the torsional vibration of the first embodiment. On the other hand, the primary resonance frequency fb1 of the bending vibration of the comparative example rises to the primary resonance frequency fc1 of the bending vibration of the first embodiment. As a result, in the first embodiment of FIG. 4 (c), the secondary resonance frequency fc2 of the torsional vibration and the primary resonance frequency fc1 of the bending vibration are brought closer to each other with respect to the comparative example of FIG. 4 (b). be able to.

一般的に隣接する共振周波数を有する振動体が、その共振周波数の近傍の周波数で駆動された場合、その振動体の振動振幅が大きくなる。従って、構造に係る第二の特徴を満たすことによって、駆動に用いる2つの共振周波数について、互いにより近い周波数で振動することができれば、振動波モータを小型化してもほぼ同等の振動振幅を得ることができる。この結果、振動波モータの小型化にとってメリットとなる。 Generally, when a vibrating body having adjacent resonance frequencies is driven at a frequency in the vicinity of the resonance frequency, the vibration amplitude of the vibrating body becomes large. Therefore, if the two resonance frequencies used for driving can be vibrated at frequencies closer to each other by satisfying the second characteristic related to the structure, almost the same vibration amplitude can be obtained even if the vibration wave motor is miniaturized. Can be done. As a result, it is advantageous for miniaturization of the vibration wave motor.

図5(a)には、圧電素子2A、2Bに印加する交流電圧について、A相に対してB相の位相を約+90°遅らせた場合の電圧波形が示されている。図5(b)には、図1の(a)に対応した平面図、図5(c)には、図1の(b)に対応した正面図、図5(d)には、図5(c)の断面線(d)−(d)における断面図において、時間T1−T4への時間の変化に対応する振動の変化P1−P4が示されている。なお、圧電素子2A、2Bの記載は省略されている。更に、図5(a)に示される時間T1−T4における電気的な交流電圧の変化に対して、図5(c)、(d)に示される機械的な振動の変化P1−P4は、所定の機械的応答遅れ時間を伴って変化する。又、振動の振幅は誇張して描かれている。 FIG. 5A shows a voltage waveform when the phase of the B phase is delayed by about + 90 ° with respect to the A phase with respect to the AC voltage applied to the piezoelectric elements 2A and 2B. 5 (b) is a plan view corresponding to FIG. 1 (a), FIG. 5 (c) is a front view corresponding to FIG. 1 (b), and FIG. 5 (d) is FIG. In the cross-sectional view taken along the cross-sectional line (d)-(d) of (c), the change in vibration P1-P4 corresponding to the change in time to time T1-T4 is shown. The description of the piezoelectric elements 2A and 2B is omitted. Further, with respect to the change in the electrical AC voltage at the time T1-T4 shown in FIG. 5 (a), the change in mechanical vibration P1-P4 shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d) is predetermined. It changes with the mechanical response delay time of. Also, the amplitude of vibration is exaggerated.

A相とB相に同符号の電圧が印加されている時(時間T2、T4)から所定の機械的応答遅れ時間の後に、A相とB相は同様に伸縮し、曲げ振動の1次の固有振動モードの振幅が最大となる(図5(d)の(i)参照)。逆にA相とB相に異符号の電圧が印加されている時(時間T1、T3)から所定の機械的応答遅れ時間の後に、A相とB相は逆方向に伸縮し、ねじり振動の2次の固有振動モードの振幅が最大となる(図5(d)の(ii)参照)。この結果、突起1aの先端に図示のような円運動が発生するので、矢印X方向に推進力を得ることができる。又、A相に対してB相の位相を約+90°進めて交流電圧を印加した場合は、図5と反対方向の円運動が発生するので逆方向の推進力を得ることができる。 After a predetermined mechanical response delay time from when voltages of the same sign are applied to the A phase and the B phase (time T2, T4), the A phase and the B phase expand and contract in the same manner, and the first order of bending vibration occurs. The amplitude of the natural vibration mode is maximized (see (i) in FIG. 5 (d)). On the contrary, after a predetermined mechanical response delay time from when a voltage having a different sign is applied to the A phase and the B phase (time T1, T3), the A phase and the B phase expand and contract in opposite directions, and the torsional vibration occurs. The amplitude of the secondary natural vibration mode is maximized (see (ii) in FIG. 5 (d)). As a result, a circular motion as shown in the figure is generated at the tip of the protrusion 1a, so that a propulsive force can be obtained in the direction of arrow X. Further, when the phase of the B phase is advanced by about + 90 ° with respect to the A phase and an AC voltage is applied, a circular motion in the opposite direction to that of FIG. 5 is generated, so that a propulsive force in the opposite direction can be obtained.

図6(a)には、圧電素子2A、2Bに印加する交流電圧について、A相に対してB相の位相をほぼ遅れがないようにした場合の電圧波形が示されている。図6(b)には、図1の(a)に対応した平面図、図6(c)には、図1の(b)と対応した正面図、図6(d)には、図6(c)の断面線(d)−(d)における断面図において、時間T5−T8への時間の変化に対応する振動の変化P5−P8が示されている。図5(a)に示された場合と比べて、A相とB相に異符号の電圧が印加されている時間がほとんどないので、ねじり振動の2次の固有振動モードの振幅が非常に小さくなる(図6(d)の(ii)参照)。この結果、突起1aの先端に図示のような縦長の楕円運動が発生するので、矢印X方向に推進力を得ることができ、その推進力によって、振動子を非常に低速に移動させることができる。 FIG. 6A shows a voltage waveform of the AC voltage applied to the piezoelectric elements 2A and 2B when the phase of the B phase is substantially not delayed with respect to the A phase. 6 (b) is a plan view corresponding to FIG. 1 (a), FIG. 6 (c) is a front view corresponding to FIG. 1 (b), and FIG. 6 (d) is FIG. In the cross-sectional view taken along the cross-sectional line (d)-(d) of (c), the change in vibration P5-P8 corresponding to the change in time to time T5-T8 is shown. Compared with the case shown in FIG. 5 (a), since there is almost no time when the voltage of different sign is applied to the A phase and the B phase, the amplitude of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration is very small. (See (ii) in FIG. 6 (d)). As a result, a vertically long elliptical motion as shown in the figure is generated at the tip of the protrusion 1a, so that a propulsive force can be obtained in the direction of arrow X, and the propulsive force can move the vibrator at a very low speed. ..

以下、本発明の効果について、第一の実施形態の振動波モータの振動子10と従来の形態の振動波モータの振動子とを図5と図7とを比較し考察する。図7(b)に示す従来例の振動波モータの振動子は、長辺L5と平行な方向である矢印X方向に進行するのに対して、第一の実施形態の振動子10は、従来の形態の進行方向である長辺L5と平行な方向より短い1辺と平行な方向(図5中矢印X方向)に進行する。このため、振動波モータの進行方向の寸法を短縮することができる。又、第一の実施形態の圧電素子2A、2Bは、従来の振動波モータの圧電素子より面積が小さくなっている。しかし、第一の実施形態の振動子10は、前述の構造に係る第一の特徴及び構造に係る第二の特徴を満たすことにより、駆動に用いる2つの共振周波数がより低く、かつ互いにより近い周波数で、振動に係る第一の特徴を満足することができる。このため、従来の振動波モータに近い振動振幅(図5(d)の(ii))が得られるので、従来の振動波モータと同等の推進力を得ることができる。この結果、推進力を大きく損なうことなく従来の形態より短い辺に沿って進行できるので、振動波モータの進行方向の寸法を短縮し、この振動波モータを用いることによって、駆動装置の小型化を達成することができる。なお、第一の実施形態では、ねじり振動の2次の固有振動モードと曲げ振動の1次の固有振動モードとを組み合わせた例を示したが、上述の特徴を満足していれば、高次の固有振動モードを組み合わせても同様の効果を得ることができる。 Hereinafter, the effect of the present invention will be discussed by comparing the vibrator 10 of the vibration wave motor of the first embodiment and the vibrator of the vibration wave motor of the conventional embodiment with FIGS. 5 and 7. The vibrator of the conventional vibration wave motor shown in FIG. 7B travels in the direction of arrow X, which is a direction parallel to the long side L5, whereas the vibrator 10 of the first embodiment is conventional. It travels in a direction parallel to one side (in the direction of arrow X in FIG. 5), which is shorter than the direction parallel to the long side L5, which is the traveling direction of Therefore, the dimension of the vibration wave motor in the traveling direction can be shortened. Further, the piezoelectric elements 2A and 2B of the first embodiment have a smaller area than the piezoelectric elements of the conventional vibration wave motor. However, the oscillator 10 of the first embodiment has two resonance frequencies used for driving lower and closer to each other by satisfying the first feature related to the above-mentioned structure and the second feature related to the structure. The frequency can satisfy the first characteristic of vibration. Therefore, since a vibration amplitude close to that of the conventional vibration wave motor ((ii) in FIG. 5D) can be obtained, a propulsive force equivalent to that of the conventional vibration wave motor can be obtained. As a result, it is possible to travel along a shorter side than the conventional form without significantly impairing the propulsive force. Therefore, the dimension of the vibration wave motor in the traveling direction is shortened, and by using this vibration wave motor, the size of the drive device can be reduced. Can be achieved. In the first embodiment, an example in which the secondary natural vibration mode of torsional vibration and the primary natural vibration mode of bending vibration are combined is shown, but if the above characteristics are satisfied, the higher order is obtained. The same effect can be obtained by combining the natural vibration modes of.

図8(a)には、本発明の振動波モータを利用したリニア駆動装置100を振動波モータの進行方向から見た概略図が示されており、図8(b)には、図8(a)の断面線(b)−(b)における断面図が示されている。摩擦部材3は、振動板1の突起1aと接触し、振動板1の超音波振動によって、振動子10が相対移動する。摩擦部材3に対して、振動板1が振動板1の略長方形状の面のねじり中心軸Ma1と直交する方向に相対移動することができる。保持部材4は、支持部4aの端部4d1、4d2において振動板1の連結部1c1、1c2と連結し、振動板1を支持する。そして、軸部4bにおいて、摩擦部材3の裏面に回転摺動するローラ101を回転自在に軸支している。すなわち、保持部材4は、振動板1と同期して移動する部材である。加圧ばね102は、その下端が圧電素子2A、2Bに作用し、上端が受け部4cにおいて保持部材4に作用する。駆動伝達部103は、保持部材4と後述の被駆動体とを連結する部材である。 FIG. 8 (a) shows a schematic view of the linear drive device 100 using the vibration wave motor of the present invention as viewed from the traveling direction of the vibration wave motor, and FIG. 8 (b) shows FIG. 8 (b). The cross-sectional view in the cross-sectional line (b)-(b) of a) is shown. The friction member 3 comes into contact with the protrusion 1a of the diaphragm 1, and the vibrator 10 moves relative to each other due to the ultrasonic vibration of the diaphragm 1. The vibrating plate 1 can move relative to the friction member 3 in a direction orthogonal to the torsional central axis Ma1 of the substantially rectangular surface of the vibrating plate 1. The holding member 4 is connected to the connecting portions 1c1 and 1c2 of the diaphragm 1 at the ends 4d1 and 4d2 of the support portion 4a to support the diaphragm 1. Then, in the shaft portion 4b, a roller 101 that rotates and slides on the back surface of the friction member 3 is rotatably supported. That is, the holding member 4 is a member that moves in synchronization with the diaphragm 1. The lower end of the pressure spring 102 acts on the piezoelectric elements 2A and 2B, and the upper end acts on the holding member 4 at the receiving portion 4c. The drive transmission unit 103 is a member that connects the holding member 4 and the driven body described later.

加圧ばね102の加圧力により、突起1aは摩擦部材3に圧接され、図5、図6に示す矢印のような円運動による駆動力によって、保持部材4が図8(b)のX方向に推進力を得る。なお、ローラ101は、駆動の際の摺動抵抗を軽減するために設けられているものであって、転動ボールのような機構でもよい。又、摺動抵抗が許容されるのであれば、直接すべり摩擦で摺動させてもよい。このような構成により、図8のリニア駆動装置100は、振動波モータの振動子10を振動板1の略長方形状の面のねじり中心軸Ma1と直交する方向D2を駆動方向としている。 The protrusion 1a is pressed against the friction member 3 by the pressing force of the pressure spring 102, and the holding member 4 is moved in the X direction of FIG. 8B by the driving force due to the circular motion as shown by the arrows shown in FIGS. Get propulsion. The roller 101 is provided to reduce the sliding resistance during driving, and may be a mechanism such as a rolling ball. Further, if sliding resistance is allowed, sliding may be performed directly by sliding friction. With such a configuration, in the linear drive device 100 of FIG. 8, the vibrator 10 of the vibration wave motor is driven in the direction D2 orthogonal to the torsion center axis Ma1 of the substantially rectangular surface of the diaphragm 1.

以上説明したとおり、第一の実施形態の振動波モータの振動子10は、構造に係る第一の特徴及び構造に係る第二の特徴を満たすことにより、駆動に用いる2つの共振周波数がより低く、かつ互いにより近い周波数となる。この結果、推進力を損なうことなく振動波モータの進行方向の寸法を短縮し、この振動波モータを用いることによって、リニア駆動装置の小型化を達成することができる。 As described above, the vibrator 10 of the vibration wave motor of the first embodiment has a lower two resonance frequencies used for driving by satisfying the first feature related to the structure and the second feature related to the structure. And the frequencies are closer to each other. As a result, the size of the vibration wave motor in the traveling direction is shortened without impairing the propulsive force, and by using this vibration wave motor, it is possible to achieve miniaturization of the linear drive device.

図9(a)には、本発明の振動波モータを利用したリニア駆動装置100を搭載したレンズ駆動装置200のレンズ駆動部の光軸方向の正面図が示されており、図9(b)、(c)には、枠体201の一部を取り除いた側面図が示されている。なお、図9(c)は、図9(b)に対して更に小型化されたレンズ駆動装置200である。枠体201は、摩擦部材3を固定している。レンズ202は、レンズホルダー203に保持されている。レンズホルダー203は、ガイド軸204、ガイド軸205によって支持され、更に光軸方向(矢印X方向)に案内される。なお、図9(b)におけるリニア駆動装置100には、振動板1、摩擦部材3以外の部材の記載が省略されている。 FIG. 9 (a) shows a front view of the lens drive unit of the lens drive device 200 equipped with the linear drive device 100 using the vibration wave motor of the present invention in the optical axis direction, and FIG. 9 (b) shows. , (C) show a side view in which a part of the frame body 201 is removed. Note that FIG. 9C is a lens driving device 200 that is further miniaturized with respect to FIG. 9B. The frame body 201 fixes the friction member 3. The lens 202 is held in the lens holder 203. The lens holder 203 is supported by the guide shaft 204 and the guide shaft 205, and is further guided in the optical axis direction (arrow X direction). In the linear drive device 100 in FIG. 9B, the description of members other than the diaphragm 1 and the friction member 3 is omitted.

振動板1は、枠体201に固定された摩擦部材3に沿って移動し、これと同期して保持部材4が移動する。レンズホルダー203は、駆動伝達部103によって保持部材4と連結された被駆動体であり、保持部材4と同期して移動する。図示されていないマイコンからの移動命令に従い、保持部材4がX方向に相当の距離を移動することにより、レンズホルダー203を距離L1まで移動させることができる。このような構成により、図9のレンズ駆動装置200は、振動波モータを振動板1の略長方形状の面のねじり中心軸Ma1と直交する方向D2を駆動方向としている。 The diaphragm 1 moves along the friction member 3 fixed to the frame body 201, and the holding member 4 moves in synchronization with this movement. The lens holder 203 is a driven body connected to the holding member 4 by the drive transmission unit 103, and moves in synchronization with the holding member 4. The lens holder 203 can be moved to the distance L1 by moving the holding member 4 by a considerable distance in the X direction in accordance with a movement command from a microcomputer (not shown). With such a configuration, in the lens driving device 200 of FIG. 9, the driving direction of the vibration wave motor is the direction D2 orthogonal to the torsion center axis Ma1 of the substantially rectangular surface of the diaphragm 1.

以上説明したとおり、第一の実施形態の振動波モータを利用することにより、レンズ駆動装置200の小型化を達成することができる。なお、第一の実施形態では、固定された摩擦部材3に沿って振動板1が移動する例を説明したが、固定された振動板1に沿って摩擦部材3が移動する構成であっても、小型化を実現することができ、同様の効果を奏する。 As described above, the lens drive device 200 can be downsized by using the vibration wave motor of the first embodiment. In the first embodiment, the example in which the diaphragm 1 moves along the fixed friction member 3 has been described, but even if the friction member 3 moves along the fixed diaphragm 1. , It is possible to realize miniaturization, and the same effect is achieved.

本発明の第一の実施形態の変形例を図10に示す。図10(a1)乃至(c1)において、振動波モータの振動子11乃至13が有する圧電素子2A、2Bは、2つに分割された圧電素子であって、第一の実施形態と同様である。図10(d1)、(e1)において、振動波モータの振動子14、15が有する圧電素子14A、15Aは、一体型の圧電素子である。そして、振動波モータの振動子11乃至15は、いずれも上述の領域Wを有し、振動波モータの振動子11乃至14においては、各領域Wの近傍に切り欠き部が設けられている。なお、振動波モータの振動子15においては、領域Wが振動板15−1の中央部に略矩形に設けられており、切り欠き部15b1、15b2は、領域Wの近傍には設けられていない。又、各領域Wはそれぞれの振動板の1辺と平行な方向D1に平行な直線Lに関して略線対称となっている。又、各切り欠き部はそれぞれの振動板の1辺と平行な方向D1に平行な直線Lに関して略対称となっている。 A modified example of the first embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIGS. 10 (a1) to 10 (c1), the piezoelectric elements 2A and 2B included in the vibrators 11 to 13 of the vibration wave motor are the piezoelectric elements divided into two, and are the same as those in the first embodiment. .. In FIGS. 10 (d1) and 10 (e1), the piezoelectric elements 14A and 15A included in the vibrators 14 and 15 of the vibration wave motor are integrated piezoelectric elements. The vibrators 11 to 15 of the vibration wave motor all have the above-mentioned region W, and the vibrators 11 to 14 of the vibration wave motor are provided with notches in the vicinity of each region W. In the vibrator 15 of the vibration wave motor, the region W is provided in a substantially rectangular shape in the central portion of the diaphragm 15-1, and the cutout portions 15b1 and 15b2 are not provided in the vicinity of the region W. .. Further, each region W is substantially axisymmetric with respect to a straight line L parallel to the direction D1 parallel to one side of each diaphragm. Further, each notch portion is substantially symmetrical with respect to a straight line L parallel to the direction D1 parallel to one side of each diaphragm.

以下に、上述の変形例の特徴を説明する。振動波モータの振動子11が有する切り欠き部11b1は、振動板11−1に一つ設けられており、比較的横長の形状である。振動子12が有する切り欠き部12b1及び12b2は、振動板12−1の左右に一つずつ、且つ同じ軸上に設けられている。振動子13が有する切り欠き部13b1及び13b2は、振動板13−1の左右に一つずつ、且つ異なる軸上に設けられている。振動子14が有する切り欠き部14b1及び14b2は、振動板14−1の左右に一つずつ、且つ同じ軸上に設けられており、一体型の圧電素子14Aは、振動板14−1上に領域Wを形成するためD1方向に括れた形状をしている。振動子15が有する切り欠き部15b1及び15b2は、振動板15−1の左右に一つずつ、且つ同じ軸上に設けられており、一体型の圧電素子15Aは、その中央部に領域Wを形成するための略矩形開口の形状を有している。 The features of the above-mentioned modification will be described below. One notch portion 11b1 included in the vibrator 11 of the vibration wave motor is provided in the diaphragm 11-1, and has a relatively horizontally long shape. The notch portions 12b1 and 12b2 of the vibrator 12 are provided one on each side of the diaphragm 12-1 and on the same axis. The notch portions 13b1 and 13b2 of the vibrator 13 are provided on the left and right sides of the diaphragm 13-1 and on different axes. The notches 14b1 and 14b2 of the vibrator 14 are provided on the left and right sides of the diaphragm 14-1 and on the same axis, and the integrated piezoelectric element 14A is provided on the diaphragm 14-1. It has a shape confined in the D1 direction to form the region W. The notches 15b1 and 15b2 of the vibrator 15 are provided on the left and right sides of the diaphragm 15-1 on the same axis, and the integrated piezoelectric element 15A has a region W in the center thereof. It has the shape of a substantially rectangular opening for forming.

図10(a2)乃至(e2)に示すとおり、全ての振動板について、圧電素子が貼り付けられた平面内の圧電素子に覆われた全領域の凸包絡(図の点線Sで示した矩形)の内側に圧電素子で覆われていない領域W(図示二点鎖線領域)が備えられている。又、領域Wを通り振動板の1辺と平行な直線L(図示一点鎖線)に沿って振動板の切り欠き部が備えられている。従って、全ての変形例は、構造に係る第一の特徴及び構造に係る第二の特徴を有している。この結果、駆動に用いる2つの共振周波数は、より小さく、かつ互いにより隣接した周波数で前述の振動に係る第一の特徴を満足することができ、第一の実施形態の振動波モータと同等の効果が得られる。なお、圧電素子は、2つに分割された例を挙げたが、圧電素子は、2つに限定されず、2つ以上有する場合も可能である。 As shown in FIGS. 10 (a2) to 10 (e2), for all the diaphragms, the convex entourage of the entire region covered by the piezoelectric element in the plane to which the piezoelectric element is attached (the rectangle shown by the dotted line S in the figure). A region W (two-dot chain line region in the figure) that is not covered with the piezoelectric element is provided inside the. Further, a notch portion of the diaphragm is provided along a straight line L (one-dot chain line in the figure) passing through the region W and parallel to one side of the diaphragm. Therefore, all modifications have a first feature relating to the structure and a second feature relating to the structure. As a result, the two resonance frequencies used for driving can satisfy the first characteristic relating to the above-mentioned vibration at frequencies smaller and closer to each other, and are equivalent to the vibration wave motor of the first embodiment. The effect is obtained. Although the piezoelectric element is divided into two, the piezoelectric element is not limited to two, and it is possible to have two or more piezoelectric elements.

(第二の実施形態)
以下、本発明を実施するための第二の実施形態について説明する。図11(a)乃至(h)は、第二の実施形態の振動波モータの振動子20を示す図であって、以下、第一の実施形態との差異についてのみ説明する。圧電素子22A、22Bは、振動板21の突起21aと反対側の面に貼り付けられ、交流電圧を印加することにより超音波振動する。圧電素子22A、22Bは22Aa、22Bbの2つの領域が同方向に分極され、22AaがA相に、22BbがB相に割り当てられている。第一の実施形態とは異なり、分極されていない領域はなく、折り返し電極もない。そこで、圧電素子22A、22Bと振動板21が貼り付けられた面22Ad、22Bdを介して振動板21自身をグランドとしている。この結果、振動板21を介して、給電手段Pa、Pbにより、A相とB相に位相を自在に変化させた交流電圧を印加することによって、超音波振動を発生させることができる。その他の構造に係る2つの特徴、振動に係る3つの特徴等は、第一の実施形態と同様である。
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment for carrying out the present invention will be described. 11 (a) to 11 (h) are diagrams showing the vibrator 20 of the vibration wave motor of the second embodiment, and the differences from the first embodiment will be described below. The piezoelectric elements 22A and 22B are attached to the surface of the diaphragm 21 opposite to the protrusion 21a, and ultrasonically vibrate by applying an AC voltage. In the piezoelectric elements 22A and 22B, two regions of 22Aa and 22Bb are polarized in the same direction, and 22Aa is assigned to the A phase and 22Bb is assigned to the B phase. Unlike the first embodiment, there are no unpolarized regions and no folded electrodes. Therefore, the diaphragm 21 itself is grounded via the surfaces 22Ad and 22Bd to which the piezoelectric elements 22A and 22B and the diaphragm 21 are attached. As a result, ultrasonic vibration can be generated by applying an AC voltage whose phase is freely changed to the A phase and the B phase by the feeding means Pa and Pb via the diaphragm 21. The other two features related to the structure, the three features related to vibration, and the like are the same as those in the first embodiment.

このような構成であっても、第一の実施形態と同様に、推進力を損なうことなく振動波モータの振動子20の進行方向の寸法を短縮し、この振動波モータの振動子20を用いることによって、レンズ駆動装置の小型化を達成することができる。なお、実施形態の変形例等も第一の実施形態と同様である。 Even with such a configuration, as in the first embodiment, the dimensions of the vibrator 20 of the vibration wave motor in the traveling direction are shortened without impairing the propulsive force, and the vibrator 20 of the vibration wave motor is used. Thereby, the miniaturization of the lens driving device can be achieved. The modified examples of the embodiment are the same as those of the first embodiment.

(第三の実施形態)
以下、本発明を実施するための第三の実施形態について説明する。図12(a)乃至(h)は、第三の実施形態の振動波モータの振動子30を示す図であって、以下、第一の実施形態との差異についてのみ説明する。点線で示される範囲は、振動板31と同期して移動する図示されていない前述の保持部材4に対し、直接的、又は、間接的に連結される連結部31c1、31c2、31c3、31c4である。連結部31c1乃至31c4は、単に連結されているだけでなく、ばね等により加圧されている構成も考えられる。第一の実施形態とは異なり連結部31c1乃至31c4は、振動板31の淵部に設けられている。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment for carrying out the present invention will be described. 12 (a) to 12 (h) are diagrams showing the vibrator 30 of the vibration wave motor of the third embodiment, and the differences from the first embodiment will be described below. The range shown by the dotted line is the connecting portions 31c1, 31c2, 31c3, and 31c4 that are directly or indirectly connected to the above-mentioned holding member 4 (not shown) that moves in synchronization with the diaphragm 31. .. It is conceivable that the connecting portions 31c1 to 31c4 are not only simply connected but also pressurized by a spring or the like. Unlike the first embodiment, the connecting portions 31c1 to 31c4 are provided at the edge portion of the diaphragm 31.

連結部31c1乃至31c4が設けられている部分は、ねじり振動の2次の固有振動モードの第二の節Mb1と、曲げ振動の1次の固有振動モードの節Na1の近傍である。このように、連結部31c1乃至31c4は、振動板31と圧電素子32A、32Bとの振動において、変形量が少ない部分に設けられているので、振動板31の振動が阻害されにくくなっている。なお、連結部31c1乃至31c4は、ねじり振動の2次の固有振動モードの第二の節Mb1と、曲げ振動の1次の固有振動モードの節Na1の近傍であれば、図12の位置に限定されることはない。更に、連結部31c1乃至31c4は、振動板31と圧電素子32A、32Bの振動において変形量が少ない部分に設けられていればよいので、振動の節の位置に限定されることもない。その他、構造に係る2つの特徴、振動に係る3つの特徴等は、第一の実施形態と同様である。 The portions where the connecting portions 31c1 to 31c4 are provided are in the vicinity of the second section Mb1 of the secondary natural vibration mode of torsional vibration and the section Na1 of the primary natural vibration mode of bending vibration. As described above, since the connecting portions 31c1 to 31c4 are provided in the portions where the amount of deformation is small in the vibration between the diaphragm 31 and the piezoelectric elements 32A and 32B, the vibration of the diaphragm 31 is less likely to be hindered. The connecting portions 31c1 to 31c4 are limited to the positions shown in FIG. 12 as long as they are in the vicinity of the second section Mb1 of the secondary natural vibration mode of torsional vibration and the section Na1 of the primary natural vibration mode of bending vibration. Will not be done. Further, since the connecting portions 31c1 to 31c4 need only be provided at the portion where the amount of deformation is small in the vibration of the diaphragm 31 and the piezoelectric elements 32A and 32B, the position of the connecting portion 31c1 to 31c4 is not limited to the position of the vibration node. In addition, two features related to the structure, three features related to vibration, and the like are the same as those in the first embodiment.

このような構成であっても、第一の実施形態と同様に、推進力を損なうことなく振動波モータの振動子30の進行方向の寸法を短縮し、この振動波モータの振動子30を用いることによって、レンズ駆動装置の小型化を達成することができる。なお、実施形態の変形例等も第一の実施形態と同様である。 Even with such a configuration, as in the first embodiment, the dimensions of the vibrator 30 of the vibration wave motor in the traveling direction are shortened without impairing the propulsive force, and the vibrator 30 of the vibration wave motor is used. Thereby, the miniaturization of the lens driving device can be achieved. The modified examples of the embodiment are the same as those of the first embodiment.

(第四の実施形態)
以下、本発明を実施するための第四の実施形態について説明する。図13(a)乃至(h)は、第四の実施形態の振動波モータの振動子40を示す図であって、以下、第一の実施形態との差異についてのみ説明する。圧電素子42は、振動板41に貼り付けられ、交流電圧を印加することにより超音波振動する。圧電素子42は、2つの領域42a、42bが同方向に分極され、このうち42aがA相に、42bがB相に割り当てられている。分極されていない領域42cは、圧電素子42の裏面42dの全面電極から側面を経由して導通されたグランドとして使用される電極である。突起421aが圧電素子42上に1つ接着されている。又、圧電素子で覆われていない領域Wが2カ所設けられている。その他、構造に係る2つの特徴、振動に係る3つの特徴等は、第一の実施形態と同様である。
(Fourth Embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment for carrying out the present invention will be described. 13 (a) to 13 (h) are diagrams showing the vibrator 40 of the vibration wave motor of the fourth embodiment, and the differences from the first embodiment will be described below. The piezoelectric element 42 is attached to the diaphragm 41 and ultrasonically vibrates by applying an AC voltage. In the piezoelectric element 42, two regions 42a and 42b are polarized in the same direction, of which 42a is assigned to the A phase and 42b is assigned to the B phase. The unpolarized region 42c is an electrode used as a ground conducted from the entire surface electrode of the back surface 42d of the piezoelectric element 42 via the side surface. One protrusion 421a is adhered to the piezoelectric element 42. Further, two regions W not covered by the piezoelectric element are provided. In addition, two features related to the structure, three features related to vibration, and the like are the same as those in the first embodiment.

このような構成であっても、第一の実施形態と同様に、推進力を損なうことなく振動波モータの進行方向の寸法を短縮し、この振動波モータを用いることによって、レンズ駆動装置の小型化を達成することができる。なお、実施形態の変形例等も第一の実施形態と同様である。 Even with such a configuration, as in the first embodiment, the dimension of the vibration wave motor in the traveling direction is shortened without impairing the propulsive force, and by using this vibration wave motor, the lens driving device is made smaller. Can be achieved. The modified examples of the embodiment are the same as those of the first embodiment.

(第五の実施形態)
以下、本発明を実施するための第五の実施形態について説明する。図14(a)乃至(h)は、第五の実施形態の振動波モータの振動子50を示す図、図15は、第五の実施形態の振動波モータの振動板51の拡大図であって図14(e)を拡大した図である。点線で示される範囲は、振動板51と同期して移動する図示されていない前述の保持部材4に対し、直接的、又は、間接的に連結される連結部51c1、51c2であることは第一の実施形態と同様である。以下、第一の実施形態との差異についてのみ説明する。
(Fifth Embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment for carrying out the present invention will be described. 14 (a) to 14 (h) are views showing the vibrator 50 of the vibration wave motor of the fifth embodiment, and FIG. 15 is an enlarged view of the diaphragm 51 of the vibration wave motor of the fifth embodiment. 14 (e) is an enlarged view. The range shown by the dotted line is the connecting portions 51c1 and 51c2 that are directly or indirectly connected to the above-mentioned holding member 4 (not shown) that moves in synchronization with the diaphragm 51. It is the same as the embodiment of. Hereinafter, only the differences from the first embodiment will be described.

図15に示すとおり、切り欠き部51b1、51b2がそれぞれ対向して振動板51に設けられている。切り欠き部51b2は、切り欠き部51b1と同様な特徴を有するので、以下、切り欠き部51b1の特徴を詳細に説明する。切り欠き部51b1が設けられた振動板51の1辺と平行な方向D2に直交する方向D1において、切り欠き部51b1は、2つの頂部を有する形状をしている。切り欠き部51b1の2つの頂部の間には、切り欠き部51b1が設けられた振動板51の1辺から2つの頂部までの寸法S5より短い寸法C5を有する中央近傍部が形成されている。切り欠き部51b2についても同様である。 As shown in FIG. 15, notches 51b1 and 51b2 are provided on the diaphragm 51 so as to face each other. Since the notch portion 51b2 has the same characteristics as the notch portion 51b1, the characteristics of the notch portion 51b1 will be described in detail below. In the direction D1 orthogonal to the direction D2 parallel to one side of the diaphragm 51 provided with the notch 51b1, the notch 51b1 has a shape having two tops. Between the two tops of the notch 51b1, a central vicinity portion having a dimension C5 shorter than the dimension S5 from one side to the two tops of the diaphragm 51 provided with the notch 51b1 is formed. The same applies to the notch portion 51b2.

切り欠き部51b1の方向D1の寸法が大きい場合、ねじり変形によって応力が集中する部分が大きく切り欠かれるため、ねじり振動の2次の固有振動モードの共振周波数fc2が低下することは、第一の実施形態で説明したとおりである。又、切り欠き部51b1の方向D1の寸法が大きいほど、はりの全長に相当する寸法が実質的に短くなるため、曲げ振動の1次の固有振動モードの共振周波数fc1が上昇することも、第一の実施形態で説明したとおりである。この結果、これら2つの共振周波数を近づけることができ、振動波モータの小型化にとってメリットとなる。 When the dimension of the direction D1 of the notch portion 51b1 is large, the portion where the stress is concentrated due to the torsional deformation is largely notched, so that the resonance frequency fc2 of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration is lowered. As described in the embodiment. Further, as the dimension of the direction D1 of the notch portion 51b1 becomes larger, the dimension corresponding to the total length of the beam becomes substantially shorter, so that the resonance frequency fc1 of the primary natural vibration mode of bending vibration rises. As described in one embodiment. As a result, these two resonance frequencies can be brought close to each other, which is an advantage for miniaturization of the vibration wave motor.

もし仮に、切り欠き部51b1の方向D1の寸法を単純に大きくすると、第一の実施形態で例示した保持部材4の支持部4aの端部4d1、4d2を振動板51の連結部51c1、51c2に固定するにあたり以下のような2つの課題が生じるおそれがある。第一の課題は、切り欠き部51b1が振動の節まで至ると、連結部51c1、51c2を振動の節に設けることができず、振動の変形量を有する領域に連結部51c1、51c2を設けることになり、振動板51の振動が阻害されることである。第二の課題は、保持部材4の支持部4aの端部4d1、4d2を振動板51の連結部51c1、51c2に固定するにあたり、突起51aを考慮すると、溶接や接着等で固定するには十分な面積が確保できないことである。 If the dimension of the direction D1 of the notch portion 51b1 is simply increased, the ends 4d1 and 4d2 of the support portion 4a of the holding member 4 illustrated in the first embodiment are connected to the connecting portions 51c1 and 51c2 of the vibrating plate 51. The following two problems may occur when fixing. The first problem is that when the cutout portion 51b1 reaches the vibration node, the connecting portions 51c1 and 51c2 cannot be provided in the vibration node, and the connecting portions 51c1 and 51c2 are provided in the region having the amount of vibration deformation. This means that the vibration of the diaphragm 51 is hindered. The second problem is that when fixing the ends 4d1 and 4d2 of the support portion 4a of the holding member 4 to the connecting portions 51c1 and 51c2 of the diaphragm 51, considering the protrusions 51a, it is sufficient to fix them by welding or adhesion. It is not possible to secure a large area.

しかし、本実施形態では、切り欠き部51b1によって切り欠かれた振動板51の1辺と平行な方向D2に直交する方向D1の切り欠き部51b1の形状は、切り欠き部51b1の2つの頂部の寸法S5より中央近傍部の寸法C5の方が短い形状となっている。この結果、切り欠き部51b1の2つの頂部の寸法S5が長いことで、ねじり振動の2次の固有振動モードの共振周波数fc2を低下させる効果を得ることができている。このとき、中央近傍部の寸法C5は短くてもこの部分は、ねじり振動の2次の固有振動モードのねじり中心軸Ma1(第一の節)上にあり、振動しない部分であるため、ねじり振動の2次の固有振動モードの共振周波数fc2に対する影響は小さい。更に、切り欠き部51b1の中央近傍部の寸法C5が短いことで、連結部51c1、51c2を振動の節に設けることができるとともに、突起51aを考慮しても溶接や接着等で固定するのに十分な面積を確保することができる。その他、構造に係る2つの特徴、振動に係る3つの特徴等は、第一の実施形態と同様である。 However, in the present embodiment, the shape of the notch portion 51b1 in the direction D1 orthogonal to the direction D2 parallel to one side of the diaphragm 51 cut out by the notch portion 51b1 is the shape of the two tops of the notch portion 51b1. The shape of the dimension C5 near the center is shorter than that of the dimension S5. As a result, since the dimensions S5 of the two tops of the notch portion 51b1 are long, it is possible to obtain the effect of lowering the resonance frequency fc2 of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration. At this time, even if the dimension C5 near the center is short, this portion is on the torsion center axis Ma1 (first node) of the secondary natural vibration mode of the torsional vibration and does not vibrate. The effect of the second-order natural vibration mode on the resonance frequency fc2 is small. Further, since the dimension C5 of the notch portion 51b1 near the center is short, the connecting portions 51c1 and 51c2 can be provided in the vibration node, and even if the protrusion 51a is taken into consideration, it can be fixed by welding or adhesion. A sufficient area can be secured. In addition, two features related to the structure, three features related to vibration, and the like are the same as those in the first embodiment.

このような構成であっても、第一の実施形態と同様に、推進力を損なうことなく振動波モータの振動子50の進行方向の寸法を短縮し、この振動波モータの振動子50を用いることによって、レンズ駆動装置の小型化を達成することができる。なお、実施形態の変形例等も第一の実施形態と同様である。 Even with such a configuration, as in the first embodiment, the size of the vibrator 50 of the vibration wave motor in the traveling direction is shortened without impairing the propulsive force, and the vibrator 50 of the vibration wave motor is used. Thereby, the miniaturization of the lens driving device can be achieved. The modified examples of the embodiment are the same as those of the first embodiment.

本発明は、小型軽量かつ広い駆動速度レンジが要求される電子機器、特にレンズ駆動装置等に利用可能である。 The present invention can be used in electronic devices that are required to be compact, lightweight, and have a wide drive speed range, particularly a lens drive device and the like.

1 振動板
1a、421a 突起
1b1、1b2 切り欠き部
1c1、1c2 連結部
2A、2B 圧電素子
3 摩擦部材
4 保持部材
W 領域
L 直線
Ma1 ねじり中心軸(第一の節)
Mb1 第二の節
1 Diaphragm 1a, 421a Protrusion 1b1, 1b2 Notch 1c1, 1c2 Connecting part 2A, 2B Piezoelectric element 3 Friction member 4 Holding member W region L Straight line Ma1 Torsion center axis (first section)
Mb1 Second section

Claims (14)

略長方形状の外形を有する振動板と、
前記振動板に貼り付けられて振動する圧電素子と、
を有する振動波モータにおいて、
前記振動板は、前記圧電素子が貼り付けられた平面内の前記圧電素子を包括する長方形の領域の内側に前記圧電素子で覆われていない領域を有し、
前記振動板は、前記圧電素子で覆われていない前記領域に切り欠き部を有し、
前記振動板又は前記圧電素子には突起が設けられ、前記突起は前記圧電素子の位相の異なる振動により楕円運動を行い、
前記切り欠き部は、前記略長方形状の外形における対向する二辺の一方に第1の切欠き領域、他方に第2の切欠き領域を有していて、前記振動板における前記第1の切欠き領域と前記第2の切欠き領域との間の領域は、前記振動板の振動の節を含むことを特徴とする、振動波モータ。
A diaphragm with a substantially rectangular outer shape and
A piezoelectric element that is attached to the diaphragm and vibrates,
In a vibration wave motor with
The diaphragm has a region not covered with the piezoelectric element inside a rectangular region including the piezoelectric element in a plane to which the piezoelectric element is attached.
The diaphragm has a notch in the region not covered by the piezoelectric element.
The diaphragm or the piezoelectric element is provided with protrusions, and the protrusions perform elliptical motion due to vibrations having different phases of the piezoelectric elements.
The notch portion has a first notch region on one of the two opposing sides in the substantially rectangular outer shape and a second notch region on the other, and the first notch in the diaphragm. A vibration wave motor, wherein the region between the notched region and the second notched region includes a vibration node of the diaphragm.
前記切り欠き部は、前記領域を通り前記振動板の外形のいずれかの辺に平行な直線に沿っており、前記領域は、前記直線に関して略線対称となっていることを特徴とする、請求項1に記載の振動波モータ。 The notch portion passes through the region and is along a straight line parallel to any side of the outer shape of the diaphragm, and the region is substantially axisymmetric with respect to the straight line. Item 2. The vibration wave motor according to item 1. 前記切り欠き部は、前記領域を通り前記振動板の外形のいずれかの辺に平行な直線に沿っており、前記切り欠き部は、前記直線に関して略線対称となっていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の振動波モータ。 The notch portion passes through the region and is along a straight line parallel to any side of the outer shape of the diaphragm, and the notch portion is substantially line-symmetrical with respect to the straight line. , The vibration wave motor according to claim 1 or 2. 前記圧電素子を2つ以上有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の振動波モータ。 The vibration wave motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the vibration wave motor has two or more of the piezoelectric elements. 前記振動板と前記圧電素子と前記突起とが一体となって構成される振動波モータの固有振動モードに関して、
ねじり振動の固有振動モードの共振周波数に一致する、又は隣り合う共振周波数となる固有振動モードのうちの1つは、前記ねじり振動の固有振動モードのねじり中心軸に平行な方向の曲げ振動の固有振動モードであり、
前記ねじり振動の固有振動モードの前記ねじり中心軸である第一の節及び前記ねじり中心軸と直交する方向の第二の節のうち、第二の節より第一の節に近い位置であって、
前記曲げ振動の固有振動モードの節及び腹のうち、前記節より前記腹に近い位置に前記突起が設けられていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の振動波モータ。
Regarding the natural vibration mode of the vibration wave motor in which the diaphragm, the piezoelectric element, and the protrusion are integrally formed.
One of the natural vibration modes that matches the resonance frequency of the natural vibration mode of the torsional vibration or has adjacent resonance frequencies is the natural vibration of the bending vibration in the direction parallel to the torsion center axis of the natural vibration mode of the torsional vibration. Vibration mode,
Of the first node which is the torsion center axis and the second node in the direction orthogonal to the torsion center axis in the natural vibration mode of the torsion vibration, the position is closer to the first node than the second node. ,
The vibration according to any one of claims 1 to 4, wherein the protrusion is provided at a position closer to the belly than the node of the natural vibration mode of the bending vibration. Wave motor.
前記ねじり振動の固有振動モードは、ねじり振動の2次の固有振動モードであって、
前記曲げ振動の固有振動モードは、曲げ振動の1次の固有振動モードであることを特徴とする、請求項5に記載の振動波モータ。
The natural vibration mode of the torsional vibration is a secondary natural vibration mode of the torsional vibration.
The vibration wave motor according to claim 5, wherein the natural vibration mode of the bending vibration is a primary natural vibration mode of the bending vibration.
前記突起が前記振動板の略長方形状の面に設けられていることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の振動波モータ。 The vibration wave motor according to any one of claims 1 to 6, wherein the protrusion is provided on a substantially rectangular surface of the diaphragm. 前記振動板と同期して移動する保持部材に対し、直接的、又は、間接的に連結される連結部が前記振動板の前記圧電素子で覆われていない領域に設けられていることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の振動波モータ。 The feature is that a connecting portion that is directly or indirectly connected to the holding member that moves in synchronization with the diaphragm is provided in a region of the diaphragm that is not covered by the piezoelectric element. The vibration wave motor according to any one of claims 1 to 7. 前記振動板と同期して移動する保持部材に対し、直接的、又は、間接的に連結される連結部が前記振動板の前記切り欠き部に設けられていることを特徴とする、請求項8に記載の振動波モータ。 8. Claim 8 is characterized in that a connecting portion that is directly or indirectly connected to the holding member that moves in synchronization with the diaphragm is provided in the notch portion of the diaphragm. The vibration wave motor described in. 前記切り欠き部が備えられた前記振動板の1辺と平行な方向に直交する方向において、前記切り欠き部は、2つの頂部を有する形状をしていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の振動波モータ。 Claims 1 to 9 are characterized in that the notch portion has a shape having two tops in a direction orthogonal to a direction parallel to one side of the diaphragm provided with the notch portion. The vibration wave motor according to any one of the above items. 前記振動板と同期して移動する保持部材に対し、直接的、又は、間接的に連結される連結部が、前記切り欠き部の中央近傍部に設けられていることを特徴とする、請求項10に記載の振動波モータ。 The claim is characterized in that a connecting portion that is directly or indirectly connected to the holding member that moves in synchronization with the diaphragm is provided in the vicinity of the center of the notch portion. 10. The vibration wave motor according to 10. 前記振動板が固定された摩擦部材に沿って移動することを特徴とする、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の振動波モータ。 The vibration wave motor according to any one of claims 1 to 11, wherein the diaphragm moves along a fixed friction member. 前記振動波モータは、前記振動が超音波振動する超音波モータであることを特徴とする、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の振動波モータ。 The vibration wave motor according to any one of claims 1 to 12, wherein the vibration wave motor is an ultrasonic motor in which the vibration is ultrasonically vibrated. 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の振動波モータを利用したことを特徴とする、駆動装置。 A drive device according to any one of claims 1 to 13, wherein the vibration wave motor is used.
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