振动波驱动装置、振动波马达用定子、振动波马达、驱动控制系统、光学设备及振动波驱动 ...的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及振动波驱动装置、振动波马达用定子、振动波马达、驱动控制系统、光 学设备及振动波驱动装置的制造方法。具体地，本发明设及向例如环形振动波马达的电极 供给电力的馈电构件，在环形振动波马达中电气-机械能量转换元件被用来在振动构件中 激励振动并且结果产生的振动能量被用来生成驱动力。
【背景技术】
[0002] 振动（振动波）致动器包括当诸如交变电压的电信号施加到诸如压电元件的电 气-机械能量转换元件时向环形、长方形或杆形的弹性构件激励驱动振动的振动器。作为 振动致动器的例子，提出了振动波马达，其中振动器相对于与振动器压力接触的弹性构件 移动。
[0003] 现在，示意性地描述环形振动波驱动装置、振动波马达用定子、振动波马达和驱动 控制系统。环形振动波马达包括具有内直径和外直径的环形压电元件，使得整个圆周长度 等于某个长度A的整数倍。压电元件包括两个驱动区域（驱动相），每个驱动区域沿环形 方向具有等于A/2的整数倍的圆周长度。运两个驱动相经历沿环形方向WA/2节距逆转 极性的极化处理。因此，当相同方向的电压被施加到驱动相时，由于逆压电效果，驱动相中 的压电元件可W沿环形方向对每个A/2节距交替逆转伸缩。
[0004] 两个驱动相布置成使得把非驱动区域夹在中间，其中非驱动区域沿环形方向具有 等于A/4的奇数倍的圆周长度。在非驱动区域中，压电元件不经历极化，压电元件不被施 W电压，或者压电元件经历了防止电压被有效施加到其的处理。因此，非驱动区域中的压电 元件不能主动伸缩。
[0005] 非驱动区域可W包括用于检测压电材料的振动状态的检测相（检测区域）。在检 测相中，压电元件经历了极化处理。因此，当应变由于外力而在检测相中的压电元件中生成 时，由于正压电效果，检测相中的压电元件输出与该应变量相符的电压。
[0006] 振动波驱动装置是通过向压电元件的驱动相提供用于电力供给的电气配线并且 向压电元件的检测相提供用于电压检测的电气配线来获得的。由弹性构件形成的膜片被粘 结到振动波驱动装置，W获得振动波马达用定子。作为电气配线，通常使用作为集成的馈电 构件的柔性印制板。
[0007] 在振动波马达用定子中，当具有作为振动波马达用定子的固有频率的频率的交变 电压施加到环形压电元件的仅一个驱动相时，具有波长A的驻波沿环形方向跨膜片的整 个圆周在膜片中生成。另外，当类似的交变电压施加到仅另一个驱动相时，具有波长A的 驻波类似地沿环形方向跨膜片的整个圆周在膜片中生成。另外，由两个驱动相生成的驻波 的节点的位置沿膜片的环形方向彼此偏移A/4。
[0008] 每个都具有作为振动波马达用定子的固有频率的频率的交变电压W运样一种方 式被施加到振动波马达用定子的两个驱动相，所述方式即频率相同而时间相位差为n/2。 于是，由于两个驱动相的驻波的合成，在环形方向行进的具有波长A的行进波在膜片中生 成。
[0009] 此时，当关注膜片的表面（振动波驱动装置未粘结到其上的表面）的某个点时，一 种楠圆运动在膜片的该表面上发生。运种楠圆运动沿环形方向在膜片的所有位置发生，并 且由此与膜片表面保持接触的物体可W沿膜片的环形方向移动。另外，当要施加到两个驱 动相的交变电压的时间相位差切换成-n/2时，物体移动方向逆转。
[0010] 通过让被称为转子的环形弹性构件与振动波马达用定子的膜片的表面压力接触， 获得振动波马达。要施加到环形压电元件的两个驱动相的交变电压的时间相位差的正或负 符号被切换，并且交变电压的量值（magnitude)和交变电压的频率被精细地调整。W运种 方式，期望的行进波可W在振动波马达用定子中生成，从而改变转子的旋转方向、扭矩和旋 转速度。
[0011] 通过把驱动电路连接到振动波马达，获得驱动控制系统。驱动电路包括用于比较 两个交变电压的相位的相位比较器，W便基于该结果输出作为电压值的相位信息。例如，当 振动波马达被驱动时，从检测相输出的交变电压和施加到驱动相的交变电压被输入到相位 比较器。然后，基于从相位比较器输出的相位差信息，可W知道离共振状态的偏差。要施加 到驱动相的电信号是基于运个信息确定的，W生成期望的行进波。W运种方式，超声波马达 的旋转速度得W控制。
[0012] 另外，作为运种环形振动致动器，已知在PTL1中公开的振动致动器。
[0013] 在PTL1中公开的超声波马达是环形振动波马达，包括作为振动波马达用定子的 致动器，W及作为被称为转子的环形弹性构件的移动元件，其中振动器是通过将作为膜片 的弹性构件粘结到振动波驱动装置来获得的，其中作为馈电构件的柔性印制板被提供给作 为压电元件的压电主体。
[0014] 压电主体包括作为A-相共用电极的A-相电极、作为B-相共用电极的B-相电极 W及用于接地的电极。柔性印制板包括A-相信号线和B-相信号线，运些是用于向驱动相 供给电力的电气配线，W及接地信号线。每根信号线包括地面部分（暴露部分）。柔性印 制板的A-相信号线、B-相信号线和接地信号线分别在各自的地面部分连接到压电主体的 A-相电极、B-相电极和接地电极。
[001引另外，在A-相电极、B-相电极和用于接地的电极在其上形成的压电主体的表面上W及在其跨压电材料的相对侧的表面上，形成接地电极（未示出）。接地电极是电连接到 弹性构件的共用电极，从而通过弹性构件的中介维持压电主体的接地电极的表面至接地电 位。接地电极通过弹性构件的中介电连接到用于接地的电极。
[0016] 用于接地的电极在压电主体的A-相电极和B-相电极之间提供。如在PTL1中所 公开的，对应于A/4波长的间隔在作为驱动相的A相和B相之间提供。目P，包括用于接地 的电极的压电主体的区域是沿环形方向具有A/4圆周长度的非驱动区域。用于接地的电 极和接地电极通过弹性构件的中介彼此连接，并且由此在用于接地的电极和接地电极之间 的压电主体不被有效地施W电压。
[0017] 另外，作为运种环形振动致动器，已知在PTL2中公开的振动致动器。
[0018] 在PTL2中公开的超声波马达是包括振动波马达的转子和定子的振动波马达， 运是通过将作为膜片的金属弹性构件2粘结到振动波驱动装置来获得的，其中铅线（lead line)和作为馈电构件的微调电阻器被提供给具有极化部分（P化2的压电元件15、16和 17)和未极化部分（PTL2的压电元件14)的压电元件。
[0019] 压电元件的驱动相电极（P化2的压电元件15和16)分别连接到作为馈电构件的 微调电阻器，并且微调电阻器分别连接到铅线。
[0020] 在运种情况下，微调电阻器在PTL2中的图2的等效电路中由Ra和化表示。微调 电阻器每个都是通过混合陶瓷和金属所获得的薄膜电阻器，并且每个都是可W被激光束切 割的可变电阻器。另外，如PTL2的图3中所示，电阻值依赖于溫度而变，并且大于IOOQ。
[0021] 在驱动相电极在其上形成的压电元件（P化2的压电元件15和16)的表面上W及 在其跨压电主体的相对侧的表面上，形成全表面电极（未示出）。全表面电极是电连接到金 属弹性构件的共用电极，从而通过其中屯、部分维持金属弹性构件至接地电位。另外，压电元 件（P化2的压电元件17)包括监视电极，并且压电元件（P化2的压电元件17)的振动状 态可W通过用共用电极夹住压电主体来检测。
[0022] 旨P，在PTL2中所公开的超声波马达中，压电元件（P化2的压电元件15和16)变 成驱动相，而另一个压电元件（PTL2的压电元件17)变成在非驱动区域中提供的检测相。 另外，未极化的压电元件（PTL2的压电元件14)也变成非驱动区域。鉴于环形振动波马达 的驱动原理和PTL2的图1，压电元件的非驱动区域（在PTL2中压电元件14布置在其中 的区域）沿环形方向具有3A/4圆周长度。另外，压电元件的非驱动区域（在PTL2中压 电元件17布置在其中的区域）沿环形方向具有A/4圆周长度。
[0023] 引用列表
[0024] 专利文献
[00巧]P化1 :日本专利申请特许公开号2005-210860
[0026] P化2 :日本专利申请特许公开号册3-285575
【发明内容】
[0027] 技术问题
[002引同时，近年来，在振动致动器中要求更高性能、更高质量和更低成本。馈电构件是 抑制振动致动器的振动的一个因素。在诸如环形振动波马达的相关领域振动致动器中，用 于向驱动相供给电力的电气配线通过馈电构件的中介被直接连接到驱动相电极。因此，压 电元件被禁止自发地伸缩，并且因此振动致动器的振动被抑制。尤其是在近年来，为了降低 成本和提高质量，柔性印制板被用作振动致动器的馈电构件。但是，在诸如环形振动波马达 的相关领域振动致动器中，馈电构件跨不仅包括非驱动区域而且包括两个驱动相的部分的 宽区域被粘结。因此，不仅振动致动器的性能降低而且由于性能波动造成的质量下降W及 馈电构件的成本增加都变成问题。
[0029] 本发明是鉴于W上提到的问题实现的，并且致力于提供振动波驱动装置、振动波 马达用定子、振动波马达、驱动控制系统、光学设备W及振动波驱动装置的制造方法，运些 能够实现环形振动致动器的更高性能、更高质量和更低成本，而不限制压电元件的主动伸 缩，不像相关领域中那样。
[0030] 对问题的解决办法
[0031] 为了解决W上提到的问题，根据本发明的一方面，提供了振动波驱动装置，包括： 环形压电元件，包括一片式压电材料和被提供成夹住该一片式压电材料的多个电极，该环 形压电元件被配置为由波长为A的行进波振动；W及馈电构件，至少包括用于向环形压电 元件供给电力的电气配线，该馈电构件在环形压电元件的第一表面上提供，其中环形压电 元件包括至少两个驱动区域W及布置在至少两个驱动区域当中两个之间并且具有nA/4 的平均环形长度的非驱动区域，其中n是奇数，并且其中在第一表面上提供的至少一个电 极跨非驱动区域和所述至少两个驱动区域中的相应一个布置，并且只在非驱动区域中电连 接到馈电构件。
[0032] 为了解决W上提到的问题，根据本发明的另一方面，提供了振动波马达用定子，至 少包括上提到的振动波驱动装置；W及在环形压电元件的至少一个电极表面上提供的 胺片。
[0033] 为了解决W上提到的问题，根据本发明的还有另一方面，提供了振动波马达，至少 包括：W上提到的振动波马达用定子；W及与膜片的振动表面接触提供的转子。
[0034] 为了解决W上提到的问题，根据本发明的还有另一方面，提供了驱动控制系统，至 少包括通过馈电构件的中介电连接到W上提到的振动波马达的驱动电路。
[0035] 为了解决W上提到的问题，根据本发明的还有另一方面，提供了光学设备，包括W 上提到的驱动控制系统。
[0036] 为了解决W上提到的问题，根据本发明的还有另一方面，提供了制造W上提到的 振动波驱动装置的方法，该方法包括：在至少两个驱动区域当中每一个的第一表面上提供 极化电极，在非驱动区域中的第一表面上提供驱动相电力供给电极，并且在第二表面上提 供共用电极；向极化电极施加电压，W便使一片式压电材料经历极化处理；跨极化电极和 驱动相电力供给电极提供连接电极；并且只在非驱动区域中将驱动相电力供给电极和馈电 构件彼此连接。
[0037] 参照附图，本发明的更多特征将从W下对示例实施例的描述变得清楚。
【附图说明】
[0038] 图1A、图IB和图IC是示出根据本发明一种实施例的振动波马达用定子的示意图。
[0039] 图2A、图2B和图2C是示出根据本发明一种实施例的振动波驱动装置的示意图。
[0040] 图3A、图3B和图3C是示出根据本发明一种实施例的振动波驱动装置的压电元件 的不意图。
[0041] 图4A和图4B是示出在本发明中使用的压电元件的驱动区域中伸缩极性的示意 图。
[0042] 图5A、图甜、图5C和图5D是W放大的方式示出本发明的振动波马达用定子的非 驱动区域附近的示意图。
[0043] 图6A和图6B是示出本发明的振动波马达的配置的示意图。
[0044] 图7是示出根据本发明一种实施例的驱动控制系统的电路的示意图。
[0045] 图8A和图8B是示出根据本发明一种实施例的光学设备的示意图。
[0046] 图9是示出根据本发明一种实施例的光学设备的示意图。
[0047] 图10A、图10B、图10C、图IOD和图IOE是示出本发明的振动波马达用定子的制造 方法的例子的示意性过程图。
[004引图llA、图IIB、图lie、图IlD和图IlE是示出根据比较例I的振动波马达用定子 的制造方法的例子的示意性过程图。
【具体实施方式】
[0049] 现在，描述本发明的示例性实施例。
[0050] 本发明的振动波驱动装置具有包括W下的特征：环形压电元件，包括一片式压电 材料和被提供成夹住该一片式压电材料的多个电极，该环形压电元件被配置为由波长为入 的行进波振动；W及馈电构件，至少包括用于向环形压电元件供给电力的电气配线，该馈电 构件在环形压电元件的第一表面上提供，其中，环形压电元件至少包括两个驱动区域W及 布置在至少两个驱动区域当中两个之间并且具有nA/4的平均环形长度的非驱动区域，其 中n是奇数，并且其中在第一表面上提供的至少一个电极跨非驱动区域和至少两个驱动区 域中相应的一个布置，并且只在非驱动区域中电连接到馈电构件。
[0051] 图IAUB和IC是示出根据本发明一种实施例的振动波马达用定子30的示意图。 图IA是本发明的振动波马达用定子30的一个表面的示意性平面图，图IB是沿图IA的线 A-A取得的振动波马达用定子30的截面图，而图IC是跨本发明的振动波马达用定子30的 压电元件20的图IA中所示表面的相对侧的表面的示意性平面图。
[0052] 图2A、2B和2C是示出根据本发明一种实施例的振动波驱动装置25的示意图。图 2A是本发明的振动波驱动装置25的一个表面的示意性平面图，图2B是沿图2A的线B-B取 得的振动波驱动装置25的截面图，而图2C是跨本发明的振动波驱动装置25的压电元件20 的图2A中所示表面的相对侧的表面的示意性平面图。
[0053] 图3A、3B和3C是示出根据本发明一种实施例的振动波驱动装置25的压电元件20 的示意图。图3A是压电元件20的第一表面的示意性平面图，图3B是沿图3A的线C-C取得 的压电元件20的截面图，而图3C是跨压电材料1的图3A中所示表面相对侧的表面（即， 压电元件20的第二表面）的示意性平面图。
[0054] 如图IA至IC中所示，本发明的振动波马达用定子30包括振动波驱动装置25、膜 片9和短路配线10。膜片9由弹性构件形成，并且优选地（但不限于）是导体。膜片具有 在与压电元件保持接触的表面相对的侧的振动表面。另外，如图2A至2C中所示，本发明的 振动波驱动装置25包括压电元件20W及至少包括用于向压电元件20供给电力的电气配 线8a和绝缘体8b的馈电构件8,馈电构件8在压电元件20的第一表面上提供。应当注意 的是，如图IB中所示，膜片9在与第一表面相对的压电元件20的表面（即，压电元件20的 第二表面）上提供。另外，如图3A和3C中所示，在本发明中使用的压电元件20在环形圆 周方向上包括两个驱动区域15和16W及两个非驱动区域17和18。
[0055] 另外，在本发明中使用的压电元件20包括，例如，具有0.Imm至2.Omm厚度的基本 均匀的环形一片式压电材料1W及被提供成夹住压电材料1的多个电极。在多个电极中， 驱动相电极3在压电元件20的第一表面上提供，并且跨驱动区域15和非驱动区域17布 置。类似地，驱动相电极4在压电元件20的第一表面上提供，并且跨驱动区域16和非驱动 区域17布置。两个接地电极5布置在非驱动区域17中，从而在环形方向上与驱动相电极 3和驱动相电极4相邻。接地电极6布置在非驱动区域18中，从而被夹在驱动相电极3和 驱动相电极4之间。检测相电极7布置在非驱动区域17中，从而被夹在两个接地电极5之 间。另外，如图3C中所示，在本发明的多个电极中，共用电极2在压电元件20的第二表面 上提供，并且跨驱动区域15和16W及非驱动区域17和18W环形形状布置。
[0056] 另外，如图2A中所示，驱动相电极3和4只在非驱动区域17中电连接到馈电构件 8的电气配线8a，而在驱动区域15和16中不电连接到电气配线8a。另外，驱动相电极3和 4只在非驱动区域17中物理粘结到馈电构件8的绝缘体8b，而在驱动区域15和16中不物 理粘结到绝缘体8b。
[0057] 在本发明的振动波驱动装置25中，例如，共用电极2被维持至接地电化并且电力 经由馈电构件8的电气配线8a供给驱动相电极3和4,由此向压