驅動設備及具有該驅動設備的透鏡驅動設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及作為驅動設備的具有構成板狀振子的彈性體的線性驅動超聲波馬達。特別地，本發明涉及使用該超聲波馬達的透鏡驅動設備。
【背景技術】
[0002]迄今為止，關于作為驅動設備的線性驅動超聲波已經作出了各種發明，例如，專利文獻I和專利文獻2公開了超聲波馬達。
[0003]專利文獻I說明了如下示例:在該示例中，將具有大致相同的固有頻率的兩個不同類型的彎曲振動的振幅引至驅動用突起的末端。
[0004]專利文獻2為對專利文獻I的發明的改進，并且說明了如下示例:在該示例中，通過具有簡單構造的壓電元件來進行驅動。
[0005]將參照圖8A至圖8E說明現有技術的超聲波馬達中使用的振子。圖8A至圖8E示出了專利文獻2的超聲波馬達中使用的振子的構造。圖8A是平面圖，圖SB是圖8A的主視圖，圖8C是圖8A的左視圖，圖8D是圖8A的右視圖，圖8E是沿著圖8B的線8E-8E截取的截面圖。
[0006]振子具有:振動板101，其具有矩形形狀；以及保持部1la和101b，其均設置于振動板101的短邊，用于保持于保持構件(未圖示出)。振子還具有:兩個突起103a和103b，其均與振動板101連結；以及壓電元件102，其與振動板101的突起103a和103b所連結的表面的背面連結。壓電元件102被極化成A相102a和B相102b這兩個相。
[0007]突起103a連結在由壓電元件102激發并且在沿著振動板101的短邊的方向上產生的彎曲振動的一次固有振動模式的波腹X3處。突起103a還連結在由壓電元件102激發并且在沿著振動板101的長邊的方向上產生的彎曲振動的二次固有振動模式的一個波節Y3處。突起103b連結在沿著壓電元件102的短邊的方向上產生的彎曲振動的一次固有振動模式的波腹X3處。突起103b還連結在沿著長邊的方向上產生的彎曲振動的二次固有振動模式的另一波節Y4處。兩個突起103a和103b在與連結于振動板101的表面相反的表面與固定于固定框(未圖示出)的摩擦構件201接觸。在上述構造中，在從-90°至+90°的范圍內改變相位差的情況下，通過供電部件(未圖示出)向壓電元件102的A相102a和B相102b施加交流電壓。由此產生了超聲波振動，并且產生了用于使振子與摩擦構件201相對移動的驅動力。
[0008]隨后，將參照圖9和圖10來說明當向壓電元件102的A相102a和B相102b施加具有相位差的交流電壓時振子的模式。
[0009]圖9模擬且示出了在使壓電元件102的B相102b的相位相對于A相102a延遲大約+90°的情況下施加交流電壓時振子的模式。省略了壓電元件102以及保持部1la和101b。圖9的(a)示出了向壓電元件102的A相102a和B相102b施加的交流電壓的改變，在圖9的(a)中，縱軸代表電壓，橫軸代表時間。向A相施加電壓V5，向B相施加電壓V6。圖9的(b)是振子的主視圖，圖9的(c)是在振子的左突起103a的連結位置處的振子的左視圖，圖9的(d)是在振子的右突起103b的連結位置處的振子的右視圖。在圖9的(b)至圖9的(d)中，用實線表示振子在圖9的(a)的時刻T9至時刻T12的振動狀態的改變。為便于比較，用虛線表示振子在除了由實線表示的時刻以外的時刻的狀態。
[0010]圖10模擬且示出了在壓電元件102的A相102a與B相102b之間施加基本上不存在相位差的交流電壓時振子的模式。省略了壓電元件102以及保持部101a和101b。圖10的(a)示出了向壓電元件102的A相102a和B相102b施加的交流電壓的改變，在圖10的(a)中，縱軸代表電壓，橫軸代表時間。向A相施加電壓V7，向B相施加電壓V8。圖10的(b)是振子的主視圖，圖10的(c)是在振子的左突起103a的連結位置處的振子的左視圖，圖10的(d)是位于振子的右突起103b的連結位置處的振子的右視圖。在圖10的(b)至圖10的(d)中，用實線來表示振子在圖10的(a)的時刻T13至時刻T16的振動狀態的改變。為便于比較，用虛線表示振子在除了由實線代表的時刻以外的時刻的狀態。
[0011]如在圖9中，在使壓電元件102的B相102b的相位相對于A相102a延遲大約+90°的情況下施加交流電壓時，如在圖9的(a)中，在時刻T10和時刻T12，向A相102a和B相102b施加了具有相同幅度的相同符號的電壓。此時，如在圖9的(c)和圖9的⑷中，A相102a和B相102b在相同的平面內沿相同方向最大程度地伸縮。在沿著振動板101的短邊的方向上產生的一次彎曲振動的振幅為最大(P5)。因此，如在圖9的(c)和圖9的(d)中，該位置為在沿著振動板101的短邊的方向上產生的彎曲振動的一次固有振動模式的波腹X3。
[0012]如在圖9的(a)中，在時刻T9和時刻T11，向壓電元件102的A相102a和B相102b施加了具有相同幅度的不同符號的電壓。此時，如在圖9的(b)中，A相102a和B相102b在相同的平面內沿相反的方向最大程度地伸縮。在沿著振動板101的長邊的方向上產生的二次彎曲振動的振幅為最大(P6)。因此，如在圖9的(b)中，該位置為在沿著振動板101的長邊的方向上產生的彎曲振動的二次固有振動模式的波腹。配置有突起103a的位置為在沿著振動板101的短邊的方向上產生的彎曲振動的一次固有振動模式的波節Y3，配置有突起103b的位置為在沿著振動板101的短邊的方向上產生的彎曲振動的一次固有振動模式的波節Y4。
[0013]結果，由于在突起103a的末端產生了圓形運動R5，在突起103b的末端產生了圓形運動R6，所以振子獲得了相對于摩擦構件201沿Xd方向移動的驅動力。當在使A相102a的相位相對于B相102b延遲大約+90°的情況下施加交流電壓時，由于產生了沿與圓形運動R5方向相反的圓形運動，所以振子獲得了相對于摩擦構件201沿與Xd方向相反的方向移動的驅動力。
[0014]如在圖10中，當在壓電元件的A相與B相之間施加基本上不存在相位差的交流電壓時，如在圖10的(a)中，在時刻T14和時刻T16，向壓電元件102的A相102a和B相102b施加了具有相同幅度的相同符號的電壓。此時，如在圖10的(c)和圖10的(d)中，A相102a和B相102b在相同的平面內沿相同的方向最大程度地伸縮。在沿著振動板101的短邊的方向上產生的一次彎曲振動的振幅為最大(P7)。因此，如在圖10的(c)和圖10的(d)中，該位置為在沿著振動板101的短邊的方向上產生的彎曲振動的一次固有振動模式的波腹X3。
[0015]如在圖10的(a)中，與在使壓電元件102的B相102b的相位相對于A相102a延遲大約+90°的狀態下施加交流電壓的情況(圖9)相比，在時刻T13和時刻T15，在A相102a與B相102b之間施加不同符號的電壓的時間是非常短的。因此，如在圖10的(b)中，與在使B相102b的相位相對于A相102a延遲大約+90°的狀態下施加交流電壓的情況相比，在沿著振動板101的長邊的方向上產生的二次彎曲振動小(P8)。因此，如在圖10的(b)中，該位置為在沿著振動板101的長邊的方向上產生的彎曲振動的二次固有振動模式的波腹。配置有突起103a的位置為在沿著振動板101的短邊的方向上產生的彎曲振動的一次固有振動模式的波節Y3，配置有突起103b的位置為在沿著振動板101的短邊的方向上產生的彎曲振動的一次固有振動模式的波節Y4。
[0016]結果，由于在突起103a的末端產生了長橢圓形運動R7，在突起103b的末端產生了長橢圓形運動R8，所以振子能夠獲得相對于摩擦構件201沿Xd方向低速移動的驅動力。與圓形運動R5相同，能夠獲得用于沿相反方向移動的驅動力。
[0017]以這種方式，現有技術中的超聲波馬達控制了向壓電元件102的A相102a和B相102b施加的交流電壓的相位差，由此以與寬的速度范圍對應的方式改變了突起末端的運動的橢圓比。
[0018]現有技術文獻
[0019]專利文獻
[0020]專利文獻1:日本特開平6-311765號公報
[0021]專利文獻2:日本特開2012-16107號公報
【發明內容】
[0022]發明要解決的問題
[0023]近些年，對安裝有超聲波馬達的電子設備的小型化、特別是透鏡驅動設備的小型化存在日益增長的需求。在專利文獻I和專利文獻2的超聲波馬達中實現了小型化，但是存在限制。
[0024]將參照圖11A、圖1lB和圖12A至圖12C來說明使用現有技術中的超聲波馬達的驅動設備。
[0025]圖1lA和圖1lB是使用具有如圖8A至圖8E所示的專利文獻2的振子的超聲波馬達的線性驅動設備的示意圖。圖1lA是當從超聲波馬達中的振子與摩擦構件相對移動的方向觀察時的圖，圖1lB是沿著圖1lA的線11B-11B截取的截面圖。
[0026]圖12A至圖12C是安裝有線性驅動設備的透鏡驅動設備的示意圖，該線性驅動設備使用了具有專利文獻2的振子的超聲波馬達。圖12A是當從透