(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形の面を有する振動板と、
前記振動板の前記面に貼り付けられ、高周波振動する圧電素子と、
前記振動板または前記圧電素子に設けられた突起と、
前記振動板の前記圧電素子が貼り付けられた前記面内の前記圧電素子に覆われた全領域の凸包絡の内側に前記圧電素子で覆われていない領域を
有し、
前記振動板と前記圧電素子と前記突起が一体となった状態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、または最も近い共振周波数となる固有振動モードは、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と直交する方向の節及び腹のうち、節より腹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、節より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超音波モータ。
【請求項２】
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１に記載の超音波モータ。
【請求項３】
長方形の面を有する振動板と、
前記振動板の前記面に貼り付けられ、高周波振動する圧電素子と、
前記振動板または前記圧電素子に設けられた突起と、
前記振動板の前記圧電素子が貼り付けられた前記面内の前記圧電素子に覆われた全領域の凸包絡の内側に前記圧電素子で覆われていない領域を
有し、
前記振動板と前記圧電素子と前記突起が一体となった状態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、または最も近い共振周波数となる固有振動モードは、前記ねじり振動の固有振動モードのねじり中心軸に直交する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と直交する方向の節及び腹のうち、節より腹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、節より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超音波モータ。
【請求項４】
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３に記載の超音波モータ。
【請求項５】
長方形の面を有する振動板と、
前記振動板の前記面に貼り付けられ、高周波振動する圧電素子と、
前記振動板または前記圧電素子に設けられた突起と、
前記振動板の前記圧電素子が貼り付けられた前記面内の前記圧電素子に覆われた全領域の凸包絡の内側に前記圧電素子で覆われていない領域を
有し、
前記振動板と前記圧電素子と前記突起が一体となった状態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、または最も近い共振周波数となる固有振動モードは、前記ねじり振動の固有振動モードのねじり中心軸に直交する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と直交する方向の節及び腹のうち、節より腹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、腹より節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超音波モータ。
【請求項６】
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に記載の超音波モータ。
【請求項７】
長方形の面を有する振動板と、
前記振動板の前記面に貼り付けられ、高周波振動する圧電素子と、
前記振動板または前記圧電素子に設けられた突起と、
前記振動板の前記圧電素子が貼り付けられた前記面内の前記圧電素子に覆われた全領域の凸包絡の内側に前記圧電素子で覆われていない領域を
有し、
前記振動板と前記圧電素子と前記突起が一体となった状態の固有振動モードに関して、第１の曲げ振動の固有振動モードの共振周波数に一致する、または最も近い共振周波数となる固有振動モードは、前記第１の曲げ振動の固有振動モードの方向と直交する方向の第２の曲げ振動の固有振動モードであり、
前記第１の曲げ振動の固有振動モードの節及び腹のうち、腹より節に近い位置であって、前記第２の曲げ振動の固有振動モードの節及び腹のうち、節より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超音波モータ。
【請求項８】
前記第１の曲げ振動の固有振動モードは、曲げ振動の２次の固有振動モードであって、
前記第２の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７に記載の超音波モータ。
【請求項９】
長方形の面を有する振動板と、
前記振動板の前記面に貼り付けられ、高周波振動する圧電素子と、
前記振動板または前記圧電素子に設けられた突起と、
前記振動板の前記圧電素子が貼り付けられた前記面内の前記圧電素子に覆われた全領域の凸包絡の内側に前記圧電素子で覆われていない領域を
有し、
前記振動板と前記圧電素子と前記突起が一体となった状態の固有振動モードに関して、第１の曲げ振動の固有振動モードの共振周波数に一致する、または最も近い共振周波数となる固有振動モードは、前記第１の曲げ振動の固有振動モードの方向と直交する方向の第２の曲げ振動の固有振動モードであり、
前記第１の曲げ振動の固有振動モードの節及び腹のうち、節より腹に近い位置であって、前記第２の曲げ振動の固有振動モードの節及び腹のうち、腹より節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超音波モータ。
【請求項１０】
前記第１の曲げ振動の固有振動モードは、曲げ振動の２次の固有振動モードであって、
前記第２の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９に記載の超音波モータ。
【請求項１１】
長方形の面を有する振動板と、
前記振動板の前記面に貼り付けられ、高周波振動する圧電素子と、
前記振動板または前記圧電素子に設けられた突起と、
前記振動板の前記圧電素子が貼り付けられた前記面内の前記圧電素子に覆われた全領域の凸包絡の内側に前記圧電素子で覆われていない領域を
有し、
前記振動板と同期して移動する保持部材に対し、直接的、または、間接的に連結される連結部が前記振動板の長方形の面に設けられていることを特徴とする超音波モータ。
【請求項１２】
長方形の面を有する振動板と、
前記振動板の前記面に貼り付けられ、高周波振動する圧電素子と、
前記振動板または前記圧電素子に設けられた突起と、
前記振動板の前記圧電素子が貼り付けられた前記面内の前記圧電素子に覆われた全領域の凸包絡の内側に前記圧電素子で覆われていない領域を
有し、
前記振動板と同期して移動する保持部材に対し、直接的、または、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超音波モータ。
【請求項１３】
前記振動板の前記圧電素子が貼り付けられた前記面内に、前記圧電素子に覆われた全領域の凸包絡の内側に前記圧電素子で覆われていない領域は
前記振動板のいずれかの辺と平行に延在することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項１４】
２つ以上の前記圧電素子を有する
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項１５】
前記突起が
前記振動板の長方形の面に設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項１６】
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１５のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の超音波モータを前記振動板の前記長方形の面
のねじり中心軸に直交する方向を駆動方向として利用した駆動装置。
【請求項１８】
長方形の面を有する振動板と、
前記振動板の前記面に貼り付けられ、高周波振動する圧電素子と、
前記振動板または前記圧電素子に設けられた突起と、
前記振動板の前記圧電素子が貼り付けられた前記面内の前記圧電素子に覆われた全領域の凸包絡の内側に前記圧電素子で覆われていない領域を
有し
前記振動板と前記圧電素子と前記突起が一体となった状態の固有振動モードに関して、ある曲げ振動の固有振動モードの共振周波数に一致する、または最も近い共振周波数となる固有振動モードが、別のねじり振動または曲げ振動の固有振動モードである
ことを特徴とする超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波モータに関し、特に弾性体を板状としたリニア用の超音波モータに関する。また、本発明は駆動装置に関し、前述の超音波モータを用いた駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、小型軽量、高速駆動、かつ、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た。この中でもリニア駆動用の超音波モータとして以下のような超音波モータが特許文献１に開示されている。
【０００３】
図２１は、従来の超音波モータの構成を説明するための図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）及び（ｄ）は側面図、（ｅ）は底面図である。図２１において、長方形状の面を有する振動板６０１の長方形状の面に２つの突起６０１ａ及び６０１ｂが設けられている。突起６０１ａ及び６０１ｂは絞り加工により振動板６０１と一体成型してもよいし、別部品を振動板６０１に接着してもよい。
【０００４】
振動板６０１の突起６０１ａ及び６０１ｂと反対側の面には長方形状を有し高周波振動する圧電素子６０２が貼り付けられている。圧電素子６０２は６０２ａ及び６０２ｂの２箇所の領域が同方向に分極され、６０２ａがＡ相に、６０２ｂがＢ相に割り当てられている。分極されていない領域６０２ｃは、圧電素子６０２の裏面６０２ｄ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する電極である。
【０００５】
また、連結部６０１ｃ及び６０１ｄは振動板６０１と同期して移動する、図示されていない振動子を保持する保持部材に対し、直接的、または、間接的に連結され、振動板６０１の長方形状の面の短辺Ｄ２に設けられている。以上説明した通り、振動板６０１と圧電素子６０２によって、超音波モータ６００が構成されている。
【０００６】
図２１（ｅ）は、振動板６０１と圧電素子６０２と突起６０１ａ及び６０１ｂが一体となった状態の長辺Ｄ１方向の曲げ振動の２次の固有振動モードの節と短辺Ｄ２方向の曲げ振動の１次の固有振動モードの腹が図示されている。また、図２１（ｆ）は長辺Ｄ１方向の曲げ振動の２次の固有振動モードを矢印ｄ１方向から見た図を、図２１（ｇ）は短辺Ｄ２方向の曲げ振動の１次の固有振動モードを矢印ｄ２方向から見た図をそれぞれ示している。
【０００７】
なお、図２１（ｆ）及び（ｇ）においては突起６０１ａ及び６０１ｂ、連結部６０１ｃ及び６０１ｄ、圧電素子６０２は省略されている。図２１（ｅ）において、Ｘは短辺Ｄ２方向の曲げ振動の１次の固有振動モードの腹であり、Ｙ１及びＹ２は長辺Ｄ１方向の曲げ振動の２次の固有振動モードの節である。突起６０１ａ及び６０１ｂは短辺Ｄ２方向の曲げ振動の１次の固有振動モードの腹（図２１（ｅ）に示すＸ）の近傍であって、かつ、長辺Ｄ１方向の曲げ振動の２次の固有振動モードの節（図２１（ｅ）に示すＹ１及びＹ２）の近傍に形成されている。また、図示されていない給電手段により、Ａ相とＢ相に位相差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。
【０００８】
図２２は、Ａ相に対してＢ相の位相を約＋９０°遅らせて交流電圧を印加した場合の振動の状態を示す図である。図２２（ａ）は、圧電素子のＡ相とＢ相に印加される交流電圧の変化を示し、図２２（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は図２１の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に対応しており、Ｐ１’からＰ４’へ向かって時間による振動の変化を示している。
【０００９】
また、圧電素子６０２、連結部６０１ｃ及び６０１ｄは省略されている。ここで、図２２（ａ）に示す電気的な交流電圧の変化Ｐ１〜Ｐ４に対して、図２２（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示す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有している。また、振動の振幅は誇張して描かれている。この超音波モータ６００の駆動原理、及び、速度制御等の詳細については特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−１６１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。しかし、以下に説明する通り、従来の超音波モータは、装置の小型化に限界があった。
【００１２】
まず、従来の超音波モータを利用したリニア駆動装置の構成について説明する。図２３は従来の超音波モータを利用したリニア駆動装置７００の概略図であり、（ａ）は超音波モータの進行方向から見た図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図２３において、超音波モータは、振動板６０１、圧電素子６０２を備え、リニア駆動装置７００は、図示されていない枠体に固定され突起６０１ａ及び６０１ｂが当接し摩擦駆動する摩擦部材７０１、摩擦部材７０１の裏面に回転摺動するローラ７０２を備えている。
【００１３】
リニア駆動装置７００においては、振動板６０１を連結部６０１ｃ及び６０１ｄで支持している。更に、リニア駆動装置７００は保持部材７０３、加圧ばね７０４及び駆動伝達部７０５を備えている。保持部材７０３は、ローラ７０２を連結する振動子を保持する。加圧ばね７０４は下端が圧電素子６０２に作用し、上端が保持部材７０３に作用する。駆動伝達部７０５は被駆動体と連結する。加圧ばね７０４の加圧力により突起６０１ａ及び６０１ｂは摩擦部材７０１に圧接され、図２３（ｂ）において矢印Ｂのような円運動による駆動力によって、図２３（ｂ）に示すＸ方向に推進力を得る。
【００１４】
次に、従来の超音波モータを利用したリニア駆動装置を搭載したレンズ駆動装置の構成について説明する。図２４はレンズ駆動部の概略図を示したものであり、（ａ）は光軸方向の正面図、（ｂ）及び（ｃ）は枠体の一部を破断した側面図であって、（ｃ）は（ｂ）に対して更に小型化されたレンズ駆動装置を示している。図２４において、レンズ駆動装置は、枠体８０１、レンズ８０２、レンズホルダー８０３、レンズホルダー８０３を支持し光軸方向（図２４（ｂ）に示すＸ方向）に案内するガイド軸８０４及び８０５を備えている。なお、図２４（ｂ）においてリニア駆動装置７００は振動板６０１と摩擦部材７０１以外が省略されている。図示されていないマイコンからの移動命令に従い、リニア駆動装置７００が相当の距離を移動することにより、レンズホルダー８０３を８０３から８０３’の範囲で移動させることができる。
【００１５】
以上のような、リニア駆動装置及びレンズ駆動装置を小型化するに当たって障害となる振動板６０１の占有範囲は、レンズホルダー８０３の移動距離Ｌ１と振動板６０１の進行方向の寸法Ｌ２の和となる。従って、図２４（ｂ）に示したレンズ駆動装置全体の小型化を図るためには、振動板の進行方向の寸法Ｌ２の短縮が課題となる。図２４（ｃ）のような小型化されたレンズ駆動装置においては、振動板６０１の進行方向の寸法Ｌ２の短縮が、装置全体の小型化にとって、一層重要な課題となる。
【００１６】
しかし、従来の超音波モータにおいては、図２１の通り進行方向に長い構成となっているため、進行方向の寸法Ｌ２の短縮には以下のような問題点がある。単純に全長を短縮するために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ことから、振動振幅は減少してしまう。また、圧電素子と振動板の全体の寸法が小さくなり、共振周波数が高くなることからも、振動振幅は減少してしまう。
【００１７】
この結果、図２２に図示した（ii）の進行方向の振幅が減少する結果、推進力が低下することが予想される。更に、図２２に図示した（i）の垂直方向の振幅が減少する結果、スライダの表面粗さに対して（i）の垂直方向の振幅が不足してしまい、推進力が得られないという問題点が生じることも予想される。従って、従来の超音波モータにおける、進行方向の寸法Ｌ２の短縮には限界があった。
【００１８】
以上説明した通り、駆動装置を小型化するためには、超音波モータの進行方向の寸法を短縮しなければならないが、従来の超音波モータの構成では推進力を損なうことなく超音波モータの進行方向の寸法を短縮することが困難であるという課題があった。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、推進力を損なうことなく超音波モータの進行方向の寸法を短縮し、この超音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である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の課題を解決するために、本発明の超音波モータは、長方形の面を有する振動板と、前記振動板の前記面に貼り付けられ、高周波振動する圧電素子と、前記振動板または前記圧電素子に設けられた突起と、前記振動板の前記圧電素子が貼り付けられた前記面内の前記圧電素子に覆われた全領域の凸包絡の内側に前記圧電素子で覆われていない領域を有し、前記振動板と前記圧電素子と前記突起が一体となった状態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、または最も近い共振周波数となる固有振動モードは、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と直交する方向の節及び腹のうち、節より腹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、節より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している。
【発明の効果】
【００２１】
上記の手段により、推進力を損なうことなく超音波モータの進行方向の寸法を短縮し、この超音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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１の超音波モータの構成を説明するための図である。
【図２】実施例１の超音波モータの構成を説明するための図である。
【図３】実施例１の超音波モータの共振周波数を説明するための図である。
【図４】実施例１の超音波モータの速度制御を説明するための図である。
【図５】実施例１の超音波モータの速度制御を説明するための図である。
【図６】実施例１のリニア駆動装置の構成を説明するための図である。
【図７】実施例１のレンズ駆動装置の構成を説明するための図である。
【図８】実施例１の超音波モータの別の構成を説明するための図である。
【図９】実施例１の超音波モータの更に別の構成を説明するための図である。
【図１０】実施例１の超音波モータの更に別の構成を説明するための図である。
【図１１】実施例２の超音波モータの構成を説明するための図である。
【図１２】実施例２の超音波モータの共振周波数を説明するための図である。
【図１３】実施例２の超音波モータの速度制御を説明するための図である。
【図１４】実施例３の超音波モータの構成を説明するための図である。
【図１５】実施例３の超音波モータの速度制御を説明するための図である。
【図１６】実施例４の超音波モータの構成を説明するための図である。
【図１７】実施例４の超音波モータの共振周波数を説明するための図である。
【図１８】実施例４の超音波モータの速度制御を説明するための図である。
【図１９】実施例５の超音波モータの構成を説明するための図である。
【図２０】実施例５の超音波モータの速度制御を説明するための図である。
【図２１】従来の超音波モータの構成を説明するための図である。
【図２２】従来の超音波モータの速度制御を説明するための図である。
【図２３】従来のリニア駆動装置の構成を説明するための図である。
【図２４】従来のレンズ駆動装置の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施例１）
以下、発明を実施するための実施例１について説明する。
図１は、実施例１の超音波モータの構成を説明するための図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）及び（ｄ）は側面図、（ｅ）は底面図である。図１において、超音波モータ１０は、長方形の面を有する振動板１、振動板１の長方形の面に設けられた１つの突起１ａを備えている。突起１ａは絞り加工により振動板１と一体成型してもよいし、別部品を振動板１に接着してもよい。振動板１の突起１ａと反対側の面には高周波振動する圧電素子２Ａ及び２Ｂが貼り付けられている。
【００２４】
圧電素子２Ａ及び２Ｂは、２Ａａ及び２Ｂｂの２つの領域が同方向に分極され、このうち２ＡａがＡ相に、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及び２Ｂｃは、圧電素子２Ａ及び２Ｂの裏面２Ａｄ及び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する電極である。
【００２５】
なお、電極２Ａｃ及び２Ｂｃの位置は、圧電素子２Ａ及び２Ｂの裏面２Ａｄ及び２Ｂｄの全面電極から側面を経由して導通できれば、任意に配置できる。また、振動板１の圧電素子２Ａ及び２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子２Ａ及び２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子２Ａ及び２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している。振動板１の面が露出した領域Ｒは、圧電素子２Ａと２Ｂの間に幅Ｗで形成されている。
【００２６】
以下、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のことである。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。図２（ａ）のように、有限な点集合Ａは任意の２点ＸとＹを結ぶ線分が集合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点ＸとＹを結ぶ線分の一部Ｚが集合Ａに含まれていないので凸集合ではない。図２の（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）のような集合Ｃ、集合Ｄ、集合Ｅ、集合Ｆの凸包絡とは、全て頂点ｘ１〜ｘ４を結ぶ、四角形となる。
【００２７】
従って、図１において、圧電素子２Ａ及び２Ｂに覆われた全領域の凸包絡とは、圧電素子２Ａ及び２Ｂを包括する長方形（頂点ｘ１〜ｘ４を結ぶ長方形）の領域であって、その内部に圧電素子２Ａ及び２Ｂで覆われていない領域Ｒを有しているといえる。
【００２８】
連結部１ｃ及び１ｄは振動板１と同期して移動する図示されていない後述の保持部材に対し、直接的、または、間接的に連結される連結部である。又、振動板１の圧電素子２Ａ及び２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子２Ａ及び２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子２Ａ及び２Ｂで覆われていない領域Ｒが設けられている。この連結部１ｃ及び１ｄは、後述の通り、振動板１と圧電素子２Ａ及び２Ｂの振動において変位が少ない部分に設けられているので、振動を阻害しにくい形状となっている。従って、連結部１ｃ及び１ｄは振動板１と圧電素子２Ａ及び２Ｂの振動にほとんど影響を与えない。以上の振動板１と圧電素子２Ａ及び２Ｂと突起１ａによって、超音波モータ１０が構成されている。また、図示されていない給電手段により、Ａ相とＢ相に位相差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。
【００２９】
図１（ｅ）に振動板１と圧電素子２Ａ及び２Ｂと突起１ａが一体となった状態の辺Ｄ１方向のねじり振動の２次の固有振動モードと辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードそれぞれの節及び腹が一点鎖線で図示されている。また、図１（ｆ）は辺Ｄ１方向のねじり振動の２次の固有振動モードを矢印ｄ１方向から見た図を、図１（ｇ）は辺Ｄ１方向のねじり振動の２次の固有振動モードを矢印ｄ２方向から見た図を示している。更に、図１（ｈ）は辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードを矢印ｄ１方向から見た図を示している。
【００３０】
なお、図１（ｆ）、図１（ｇ）及び図１（ｈ）において突起１ａ、連結部１ｃ及び１ｄ、圧電素子２Ａ及び２Ｂは省略されている。図１（ｅ）において、Ｍａ１はねじり振動の２次の固有振動モードのねじり中心軸となる節を示している。Ｍａ２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と平行な腹を示している。Ｍｂ１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と直交する方向の節を示している。Ｍｂ２及びＭｂ３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と直交する方向の腹を示している。Ｎａ１は曲げ振動の１次の固有振動モードの節を示している。Ｎｂ２は曲げ振動の１次の固有振動モードの腹を示している。
【００３１】
ここで、連結部１ｃ及び１ｄ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節Ｍａ１及びＭｂ１と、曲げ振動の１次の固有振動モードの節Ｎａ１の交点の近傍である。一般に、節近傍は変位が小さい。この結果、振動板１と圧電素子２Ａ及び２Ｂの振動において、連結部１ｃ及び１ｄは変位が少ない部分に設けられているので、振動を阻害しにくい形状となっている。
【００３２】
従って、連結部１ｃ及び１ｄは振動板１と圧電素子２Ａ及び２Ｂの振動にほとんど影響を与えない。なお、連結部１ｃ及び１ｄはねじり振動の２次の固有振動モードの節Ｍａ１及び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１の位置に限定されることはない。更に、連結部１ｃ及び１ｄは振動板１と圧電素子２Ａ及び２Ｂの振動において変位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。
【００３３】
以下、本実施例１の固有振動モードと突起の配置に関する３つの特徴を説明する。
【００３４】
第１の特徴は、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、ねじり振動の２次の固有振動モードのねじり中心軸Ｍａ１に平行な方向の曲げ振動の１次の固有振動モードであることである。これは以下の各設計値が適切な値に設定されているためである。各設計値とは、辺Ｄ１方向と辺Ｄ２方向の寸法、振動板１の圧電素子２Ａ及び２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子２Ａ及び２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側の圧電素子２Ａ及び２Ｂで覆われていない領域Ｒの寸法である。更に、振動板１と圧電素子２Ａ及び２Ｂの厚さ、振動板１と圧電素子２Ａ及び２Ｂの剛性である。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。
【００３５】
図３は実施例１の超音波モータの共振周波数の一例を説明するための図である。（ａ）と（ｂ）は超音波モータの小型化のために従来の超音波モータに対して、振動板と圧電素子のＤ１寸法を小さくした例である。図３において（ａ−１）及び（ｂ−１）は平面図、（ａ−２）及び（ｂ−２）は左からみた側面図、（ａ−３）及び（ｂ−３）は下方からみた側面図である。図３（ａ）は従来例と同様に振動板のほぼ全面を圧電素子が覆っている。これに対し、図３（ｂ）は図１に示した実施例１の超音波モータであって、振動板１の圧電素子２Ａ及び２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子２Ａ及び２Ｂに覆われた全域の凸包絡の内側に圧電素子２Ａ及び２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している。
【００３６】
（ａ−４）及び（ｂ−４）は辺Ｄ１方向のねじり振動の２次の固有振動モードを（ａ−３）及び（ｂ−３）と同じ方向から示した概念図である。また、（ａ−５）及び（ｂ−５）は辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードを（ａ−３）及び（ｂ−３）と同じ方向から示した概念図である。（ａ−６）及び（ｂ−６）は辺Ｄ１方向のねじり振動の２次の固有振動モードを示した斜視図であり、（ａ−７）及び（ｂ−７）は辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードを示した斜視図である。
【００３７】
いずれも変形量は誇張して描かれており、辺Ｄ１と辺Ｄ１は共通であるため平行である。辺Ｄ１方向のねじり振動の２次の固有振動モードの共振周波数に一致するまたは隣り合う共振周波数となる固有振動モードは、辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードとなっており、第１の特徴を満たすように、前述の各設計値が適切な値に設定されている。
【００３８】
ここで（ａ）と（ｂ）の辺Ｄ１方向のねじり剛性と辺Ｄ１方向の曲げ剛性をそれぞれ比較すると、いずれも（ｂ）の方が低い剛性を有するため、共振周波数の絶対値はいずれも（ｂ）の方が低い。一般的に、振動体のサイズが同等であれば、共振周波数が低いほど振動振幅が大きいので、より低い共振周波数で第１の特徴を満たすことができれば、超音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。従って、より低い共振周波数で第一の特徴を満たすことは超音波モータの小型化にとってメリットとなる。
【００３９】
第２の特徴は、図１（ｅ）に示すように、突起１ａがねじり振動の２次の固有振動モードのねじり中心軸Ｍａ１と直交する方向の節Ｍｂ１並びに腹Ｍｂ２及びＭｂ３のうち、節Ｍｂ１より腹Ｍｂ３に近い位置に設けられていることである。
【００４０】
第３の特徴は、図１（ｅ）に示すように、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、節Ｎａ１より腹Ｎａ２に近い位置に設けられていることである。
【００４１】
図４はＡ相に対してＢ相の位相を約＋９０°遅らせて交流電圧を印加した場合の振動の状態を示す図であって、従来例の図２２に相当する図である。図４（ａ）は、圧電素子のＡ相とＢ相に印加される交流電圧の変化を示している。図４（ｂ）は図１（ｂ）に対応した正面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、Ｐ１’からＰ４’へ向かって時間による振動の変化を示している。また、圧電素子２Ａ及び２Ｂ、連結部１ｃ及び１ｄは省略されている。ここで、図４（ａ）に示す電気的な交流電圧の変化Ｐ１〜Ｐ４に対して、図４（ｂ）及び（ｃ）に示す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有している。また、振動の振幅は誇張して描かれている。
【００４２】
Ａ相とＢ相に同符号の電圧が印加されている時（図４（ａ）に示すＰ２及びＰ４）から所定の機械的応答遅れ時間の後に、Ａ相とＢ相が同様に伸縮し、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４（ｃ）に示す（i））。逆にＡ相とＢ相に異符号の電圧が印加されている時（図４（ａ）に示すＰ１及びＰ３）から所定の機械的応答遅れ時間の後に、Ａ相とＢ相が逆方向に伸縮し、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４（ｃ）に示す（ii））。この結果、突起先端に図示のような円運動が発生するので、図４（ｃ）に示すＸ方向に推進力を得ることができる。また、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４と反対方向の円運動が発生するので逆方向の推力を得ることができる。
【００４３】
図５はＡ相に対してＢ相をほぼ位相差なく交流電圧を印加した場合の振動の状態を示す図である。図５（ａ）〜（ｃ）の意味は図４と同様である。図示の通り、図４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５（ｃ）に示す（ii））。この結果、突起先端に図示のような縦長の楕円運動が発生するので、図５（ｃ）に示すＸ方向に非常に低速で移動することができる。
【００４４】
以下、本発明の効果を説明するために、実施例１の超音波モータ１０と従来の超音波モータ６００について、図４と図２２を参照して比較する。従来の超音波モータ６００では長辺Ｄ１方向（図２２において矢印Ｘ方向）に進行しているのに対して、実施例１では、従来例の進行方向Ｄ１より短い辺Ｄ２方向（図４において矢印Ｘ方向）に進行できる。このため、超音波モータの進行方向の寸法を短縮することができる。
【００４５】
ここで、図１と図２１を比較すると、実施例１の圧電素子は従来の超音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、実施例１の超音波モータ１０は、振動板１の圧電素子２Ａ及び２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子２Ａ及び２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子２Ａ及び２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している。
【００４６】
この結果、図３で説明したように、各設計値を適切な値に設定することによって、より低い周波数で前述の第１の特徴を満足することができる。このため、辺Ｄ１方向のねじれ振動の２次の固有振動モードの共振周波数を適切な値に調整でき、従来の超音波モータに近い振動振幅（図４（ｃ）に示す（i）、（ii））が得られるため、従来の超音波モータに近い推進力を得ることができる。
【００４７】
以上説明した通り、実施例１の超音波モータは、前述の第１の特徴で説明した各設計値を適切な値に設定することによって、従来の超音波モータに対して振動振幅がほぼ同等となる。このため、ねじり中心軸と直交する方向である辺Ｄ２方向（図４において矢印Ｘ方向）に進行することが可能である。この結果、推進力を大きく損なうことなく従来例より短い辺に沿って進行できるので、超音波モータの進行方向の寸法を短縮し、この超音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。
【００４８】
なお、実施例１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。
【００４９】
図６は本発明の各実施例による超音波モータを利用したリニア駆動装置１００の概略図であり、図６（ａ）は超音波モータの進行方向から見た図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図６において、振動板１の上に圧電素子２Ａ及び２Ｂが載置されている。摩擦部材３は、振動板１と接触し振動板１の高周波振動によって、振動板１を相対移動させる。
【００５０】
図示の通り、摩擦部材３に対して振動板１が振動板１の長方形の面のねじり中心軸と直交する方向に相対移動することができる。振動板１を保持する保持部材４は、振動板１と同期して移動する。保持部材４は上部４ａにおいて連結部１ｃ及び１ｄで振動板１を支持し、下部４ｂにおいて摩擦部材３の裏面に回転摺動するローラ１０１を回転自由に軸支している。加圧ばね１０２は、下端が圧電素子２に作用し、上端が上部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と後述の図示されていない被駆動体とを連結する。
【００５１】
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、前述の通り図４及び図５の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６（ｂ）に示す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。また、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６のリニア駆動装置１００は、超音波モータ１０を振動板１の長方形の面のねじり中心軸と直交する辺Ｄ２方向を駆動方向として利用している。
【００５２】
以上説明した通り、実施例１の超音波モータは、前述の第１の特徴で説明した各設計値を適切な値に設定することによって、ねじり中心軸と直交する辺Ｄ２方向に進行することが可能である。この結果、推進力を損なうことなく超音波モータの進行方向の寸法を短縮し、この超音波モータを用いることによって、リニア駆動装置１００の小型化を達成することができる。
【００５３】
図７は、本発明の各実施例による超音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３００のレンズ駆動部の概略図を示したものであり、図７（ａ）は光軸方向の正面図、図７（ｂ）及び（ｃ）は枠体の一部を破断した側面図である。ここで、図７（ｃ）は図７（ｂ）に対して更に小型化されたレンズ駆動装置を示している。図７において、駆動伝達部１０３は保持部材４に連結し、超音波モータからの駆動力をレンズ駆動装置３００に伝達する。枠体２０１は、レンズ２０２を保持するレンズホルダー２０３及びレンズホルダー２０３を支持し光軸方向（図７（ｂ）においてＸ方向）に案内するガイド軸２０４及び２０５を収容している。図７（ｂ）においてリニア駆動装置１００は振動板１、摩擦部材３以外が図示を省略されている。
【００５４】
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。
【００５５】
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が図７（ｂ）に示す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２０３から２０３’の範囲で移動させることができる。このような構成により、図６のレンズ駆動装置は、超音波モータ１０を振動板１の長方形の面のねじり中心軸と直交する辺Ｄ２方向を駆動方向として利用している。
【００５６】
以上説明した通り、実施例１の超音波モータは、前述の第１の特徴で説明した各設計値を適切な値に設定することによって、ねじり中心軸と直交する辺Ｄ２方向に進行することが可能である。この結果、推進力を損なうことなく超音波モータの進行方向の寸法を短縮し、この超音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。
【００５７】
なお、実施例１では振動板１が固定された摩擦部材３に沿って移動する例を説明したが、摩擦部材３が固定された振動板１に沿って移動する構成であっても、小型化の効果は低減するが、同様の作用を実現することができる。
【００５８】
なお、実施例１では、圧電素子を２Ａ及び２Ｂの２つに分割して、振動板１の圧電素子２Ａ及び２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子２Ａ及び２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子２Ａ及び２Ｂで覆われていない領域Ｒを設けている。この結果、図３で説明したように前述の第１の特徴を満たしている。しかし、振動板１の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の内側に圧電素子で覆われていない領域Ｒを設ければ、同様の効果は得られる。
【００５９】
図８はその一例であって、超音波モータ１０’において圧電素子２は分割することなく、振動板１の圧電素子２が貼り付けられた面の内部に幅Ｗの長穴２０を設けることで、前述の第１の特徴を満たしている。また、長穴２０は１つに限定されるわけではなく、後述の図１０の通り複数設けてもよい。
【００６０】
なお、実施例１では、連結部１ｃ及び１ｄを振動板１の圧電素子２Ａ及び２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子２Ａ及び２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子２Ａ及び２Ｂで覆われていない領域Ｒに設ける例を説明した。しかし、図９に示すように、超音波モータ１０’’においては連結部１’ｃ及び１’ｄをねじり中心軸と平行な辺Ｄ１に設けても、連結部１’ｃ及び１’ｄの寸法の分だけ小型化の効果は低減するが、同様の作用を実現することができる。更に、連結部１’ｃ及び１’ｄは、振動板１’と圧電素子２Ａ’及び２Ｂ’の振動にほとんど影響を与えないという条件を満たせば、振動板１１や圧電素子２Ａ’及び２Ｂ’のいずれの部分に設けても、同様の作用を実現することができる。図１０はその一例であって、超音波モータ１０’’’において連結部１’ｃ及び１’ｄをねじり中心軸と直交する辺Ｄ２に設けた例である。
【００６１】
また、実施例１では突起１ａを振動板１に設ける例を説明したが、図１０の通り突起１’’ａを圧電素子２’側に接着によって、貼り付けても、同様の効果を有する。
【００６２】
（実施例２）
以下、発明を実施するための実施例２について説明する。
【００６３】
図１１は、実施例２の超音波モータの構成を説明するための図であって、それぞれの図の意味は実施例１の図１と同様である。振動板１１の圧電素子１２Ａ及び１２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子１２Ａ及び１２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子１２Ａ及び１２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している点も同様である。振動板１１の面が露出した領域Ｒは、圧電素子１２Ａと１２Ｂの間に幅Ｗで形成されている。
【００６４】
図１１において、圧電素子１２Ａ及び１２Ｂに覆われた全領域の凸包絡とは、圧電素子１２Ａ及び１２Ｂを包括する長方形（頂点ｘ１〜ｘ４を結ぶ長方形）の領域であって、その内部に圧電素子１２Ａ及び１２Ｂで覆われていない領域Ｒを有しているといえる。実施例１と構成が異なる点は、圧電素子１２Ａ及び１２Ｂのそれぞれに１２Ａａ及び１２Ａｂ並びに１２Ｂａ及び１２Ｂｂの２つずつ計４つの電極が形成されている点である。又、１２Ａａ及び１２ＢａがＡ相に、１２Ａｂ及び１２ＢｂがＢ相に割り当てられている。図示のような振動板１１と圧電素子１２Ａ及び１２Ｂと突起１１ａによって、超音波モータ２０が構成されている。
【００６５】
図１１（ｅ）に振動板１１と圧電素子１２Ａ及び１２Ｂと突起１１ａが一体となった状態の辺Ｄ２方向のねじり振動の２次の固有振動モードと辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードそれぞれの節及び腹が一点鎖線で図示されている。また、図１１（ｆ）は辺Ｄ２方向のねじり振動の２次の固有振動モードを矢印ｄ２方向から見た図を、図１１（ｇ）は辺Ｄ２方向のねじり振動の２次の固有振動モードを矢印ｄ１方向から見た図を示している。
【００６６】
また、図１１（ｈ）は辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードを矢印ｄ１方向から見た図を示している。なお、図１１（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）において突起１１ａ、連結部１１ｃ及び１ｄ、圧電素子１２Ａ及び１２Ｂは省略されている。図１１（ｅ）において、Ｍａ１はねじり振動の２次の固有振動モードのねじり中心軸となる節を示している。Ｍａ２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と平行な腹を示している。Ｍｂ１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と直交する方向の節を示している。Ｍｂ２及びＭｂ３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と直交する方向の腹を示している。Ｎａ１は曲げ振動の１次の固有振動モードの節を示している。Ｎａ２は曲げ振動の１次の固有振動モードの腹を示している。
【００６７】
ここで、連結部１１ｃ及び１１ｄ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節Ｍａ１及びＭｂ１、または、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１１の位置に限定されることはない。更に、連結部１１ｃ及び１１ｄは振動板１１と圧電素子１２Ａ及び１２Ｂの振動において変位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ない。
【００６８】
以下、実施例２の固有振動モードと突起の配置に関する３つの特徴を説明する。
【００６９】
第１の特徴は、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が、ねじり振動の２次の固有振動モードのねじり中心軸Ｍａ１に直交する方向の曲げ振動の１次の固有振動モードであることである。これは以下の各設計値が適切な値に設定されているためである。各設計値とは、辺Ｄ１方向と辺Ｄ２方向の寸法、振動板１１の圧電素子１２Ａ及び１２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子１２Ａ及び１２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側の圧電素子１２Ａ及び１２Ｂで覆われていない領域Ｒの寸法である。更に、振動板１１と圧電素子１２Ａ及び１２Ｂの厚さ、振動板１１と圧電素子１２Ａ及び１２Ｂの剛性である。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。
【００７０】
図１２はその一例を説明するための図である。図１２（ａ）と図１２（ｂ）は超音波モータの小型化のために従来の超音波モータに対して、振動板と圧電素子のＤ１寸法を小さくした例である。図１２において（ａ−１）及び（ｂ−１）は平面図、（ａ−２）及び（ｂ−２）は左からみた側面図、（ａ−３）及び（ｂ−３）は下方からみた側面図である。
【００７１】
図１２（ａ）は従来例と同様に振動板のほぼ全面を圧電素子が覆っている。これに対し、図１２（ｂ）は図１に示した実施例１の超音波モータであって、振動板の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の内側に圧電素子で覆われていない領域Ｒを有している。振動板１の面が露出した領域Ｒは、圧電素子の間に幅Ｗで形成されている。
【００７２】
（ａ−４）及び（ｂ−４）は辺Ｄ２方向のねじり振動の２次の固有振動モードを（ａ−２）及び（ｂ−２）と同じ方向から示した概念図である。また、（ａ−５）及び（ｂ−５）は辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードを（ａ−３）及び（ｂ−３）と同じ方向から示した概念図である。（ａ−６）及び（ｂ−６）は辺Ｄ２方向のねじり振動の２次の固有振動モードを示した斜視図であり、（ａ−７）及び（ｂ−７）は辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードを示した斜視図である。
【００７３】
いずれも変形量は誇張して描かれており、辺Ｄ２と辺Ｄ１は直交している。辺Ｄ２方向のねじり振動の２次の固有振動モードの共振周波数に一致する、または隣り合う共振周波数となる固有振動モードは、辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードとなっており、第１の特徴を満たすように、前述の各設計値が適切な値に設定されている。
【００７４】
ここで図１２（ａ）と図１２（ｂ）の辺Ｄ２方向のねじり剛性と辺Ｄ１方向の曲げ剛性をそれぞれ比較すると、いずれも図１２（ｂ）の方が剛性が低いため、共振周波数の絶対値はいずれも図１２（ｂ）の方が低い。一般的に、振動体のサイズが同等であれば、共振周波数が低い方が振動振幅が大きいので、より低い共振周波数で第一の特徴を満たすことができれば、超音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。従って、より低い共振周波数で第１の特徴を満たすことは超音波モータの小型化にとってメリットとなる。
【００７５】
第２の特徴は、図１１（ｅ）に示すように、突起１１ａ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と直交する方向の節Ｍｂ１並びに腹Ｍｂ２及びＭｂ３のうち、節Ｍｂ１より腹Ｍｂ３に近い位置に設けられていることである。
【００７６】
第３の特徴は、図１１（ｅ）に示すように、突起１１ａは曲げ振動の１次の固有振動モードの節Ｎａ１及び腹Ｎａ２のうち、節Ｎａ１より腹Ｎａ２に近い位置に設けられていることである。
【００７７】
図１３はＡ相に対してＢ相の位相を約＋９０°遅らせて交流電圧を印加した場合の振動の状態を示す図であって、実施例１の図４に相当する図である。図１３（ａ）は、圧電素子のＡ相とＢ相に印加される交流電圧の変化を示し、図１３（ｂ）は図１１（ｂ）に対応した正面図である。図１３（ｂ）は図１３（ｃ）のＡ−Ａ断面図であり、Ｐ１’からＰ４’へ向かって時間による振動の変化を示している。
【００７８】
また、圧電素子１２Ａ及び１２Ｂ、連結部１１ｃ及び１１ｄは省略されている。ここで、図１３（ａ）に示す電気的な交流電圧の変化Ｐ１〜Ｐ４に対して、図１３（ｂ）及び（ｃ）に示す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有している。また、振動の振幅は誇張して描かれている。
【００７９】
Ａ相に対してＢ相の位相を約＋９０°遅らせて交流電圧を印加することによって、突起先端に図１３（ｂ）に示すような円運動が発生するので、図１３（ｂ）に示すＸ方向に推進力を得ることができることは、実施例１と同様である。また、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１３（ｂ）と反対方向の円運動が発生するので逆方向の推力を得ることができることも、実施例１と同様である。更に、Ａ相に対してＢ相をほぼ位相差なく交流電圧を印加することによって、突起先端に図５に示すような縦長の楕円運動を発生させ、非常に低速で移動することができることも、実施例１と同様である。
【００８０】
以下、本発明の効果を説明するために、実施例２の超音波モータ２０と従来の超音波モータ６００について、図１３と図２２を参照して比較する。従来の超音波モータでは長辺Ｄ１方向（図２２において矢印Ｘ方向）に進行しているのに対して、実施例２では、従来例の進行方向Ｄ１より短い辺Ｄ１方向（図１３において矢印Ｘ方向）に進行できる。このため、超音波モータ２０の進行方向の寸法を短縮することができる。
【００８１】
ここで、図１１と図２１を比較すると、実施例２の圧電素子は従来の超音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、実施例２の超音波モータ２０は、振動板１１の圧電素子１２Ａ及び１２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子１２Ａ及び１２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子１２Ａ及び１２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している。この結果、図１２で説明したように、各設計値を適切な値に設定することによって、より低い周波数で前述の第１の特徴を満足することができる。このため、辺Ｄ２方向のねじれ振動の２次の固有振動モードの共振周波数を適切な値に調整でき、従来の超音波モータに近い振動振幅（図１５において（i）及び（ii））が得られるため、従来の超音波モータに近い推進力を得ることができる。
【００８２】
以上説明した通り、実施例２の超音波モータは、前述の第１の特徴で説明した各設計値を適切な値に設定することによって、従来の超音波モータに対して振動振幅がほぼ同等となる。このため、ねじり中心軸と平行な方向である辺Ｄ１方向（図１３において矢印Ｘ方向）に進行することが可能である。この結果、推進力を大きく損なうことなく従来例より短い辺に沿って進行できるので、超音波モータの進行方向の寸法を短縮し、この超音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。
【００８３】
なお、実施例２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。
【００８４】
なお、実施例２の超音波モータを利用して実施例１の図６や図７に示すような構成を取ることによって、リニア駆動装置やレンズ駆動装置においても同様の効果を得ることができる。
【００８５】
なお、摩擦部材が固定された振動板に沿って移動する構成であってもよいこと、圧電素子は一体でもよいことは実施例１と同様である。また、連結部は振動板と圧電素子の振動にほとんど影響を与えないという条件を満たせば、振動板や圧電素子のいずれの部分に設けてもよいこと、及び、突起は圧電素子に接着によって、貼り付けてもよいことも実施例１と同様である。
【００８６】
（実施例３）
以下、発明を実施するための実施例３について説明する。
【００８７】
図１４は、実施例３の超音波モータの構成を説明するための図であって、それぞれの図の意味は実施例１を説明する図１と同様である。図示のような振動板２１と圧電素子２２Ａ及び２２Ｂと突起２１ａ及び２１ｂによって、超音波モータ３０が構成されている。また、図１４（ｅ）には振動板２１と圧電素子２２Ａ及び２２Ｂと突起２１ａ及び２１ｂが一体となった状態の辺Ｄ２方向のねじり振動の２次の固有振動モードと辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードそれぞれの節及び腹が一点鎖線で図示されている。
【００８８】
それぞれの図の意味は実施例２の図１１と同様である。振動板２１の圧電素子２２Ａ及び２２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子２２Ａ及び２２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子２２Ａ及び２２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している点も同様である。図１４において、圧電素子２２Ａ及び２２Ｂに覆われた全領域の凸包絡とは、圧電素子２２Ａ及び２２Ｂを包括する長方形（頂点ｘ１〜ｘ４を結ぶ長方形）の領域であって、その内部に圧電素子２２Ａ及び２２Ｂで覆われていない領域Ｒを有しているといえる。振動板２１の面が露出した領域Ｒは、圧電素子２２Ａと２２Ｂの間に幅Ｗで形成されている。
【００８９】
ここで、連結部２１ｃ及び２１ｄは、振動板２１と圧電素子２２Ａ及び２２Ｂの振動において変位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ないことも実施例２と同様である。
【００９０】
以下実施例３の固有振動モードと突起の配置に関する３つの特徴を説明する。
【００９１】
第１の特徴は、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、ねじり振動の２次の固有振動モードのねじり中心軸Ｍａ１に直交する方向の曲げ振動の１次の固有振動モードであることである。これについては実施例２と同様である。前述の各設計値が適切な値に設定されることによって、より低い共振周波数で第１の特徴を満たすことができ、より低い共振周波数で第１の特徴を満たすことは超音波モータの小型化にとってメリットとなることも実施例２と同様である。
【００９２】
第２の特徴は、図１４（ｅ）に示すように、突起２１ａ及び２１ｂ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と直交する方向の節Ｍｂ１及び腹Ｍｂ２、Ｍｂ３のうち、節Ｍｂ１より腹Ｍｂ３に近い位置に設けられていることである。これについても実施例２と同様である。
【００９３】
第３の特徴は、図１４（ｅ）の通り、突起２１ａ及び２１ｂは曲げ振動の１次の固有振動モードの節Ｎａ１及び腹Ｎａ２のうち、腹Ｎａ２より節Ｎａ１に近い位置に設けられていることである。これについては実施例２と異なる。
【００９４】
図１５はＡ相に対してＢ相の位相を約＋９０°遅らせて交流電圧を印加した場合の振動の状態を示す図であって、実施例２の図１３に相当する図である。図１５（ａ）は、圧電素子のＡ相とＢ相に印加される交流電圧の変化を示し、図１５（ｃ）及び（ｄ）は図１４（ｃ）及び（ｄ）に対応した側面図、図１５（ｂ）は図１５（ｃ）のＡ−Ａ断面図であり、Ｐ１’からＰ４’へ向かって時間による振動の変化を示している。
【００９５】
また、圧電素子２２Ａ及び２２Ｂ、連結部２１ｃ及び２１ｄは省略されている。ここで、図１５（ａ）に示す電気的な交流電圧の変化Ｐ１〜Ｐ４に対して、図１５（ｂ）乃至（ｄ）に示す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有している。また、振動の振幅は誇張して描かれている。
【００９６】
Ａ相に対してＢ相の位相を約＋９０°遅らせて交流電圧を印加することによって、突起先端に図１５に示すような円運動が発生するので、図１５（ｂ）に示すＸ方向に推進力を得ることができることは、実施例１と同様である。また、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１５と反対方向の円運動が発生するので逆方向の推力を得ることができることも、実施例１と同様である。更に、Ａ相に対してＢ相をほぼ位相差なく交流電圧を印加することによって、突起先端に図５に示すような縦長の楕円運動を発生させ、非常に低速で移動することができることも、実施例１と同様である。
【００９７】
以下、本発明の効果を説明するために、実施例３の超音波モータ３０と従来の超音波モータ６００について、図１５と図２２を参照して比較する。従来の超音波モータでは長辺Ｄ１方向（図２２において矢印Ｘ方向）に進行しているのに対して、実施例３では、従来例の進行方向Ｄ１より短い辺Ｄ１方向（図１５において矢印Ｘ方向）に進行できる。このため、超音波モータの進行方向の寸法を短縮することができる。
【００９８】
ここで、図１４と図２１を比較すると、実施例３の圧電素子は従来の超音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、実施例３の超音波モータ３０は、振動板２１の圧電素子２２Ａ及び２２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子２２Ａ及び２２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子２２Ａ及び２２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している。
【００９９】
この結果、実施例２の図１２のとおり、前述の第１の特徴で説明した各設計値を適切な値に設定することができる。このため、辺Ｄ２方向のねじれ振動の２次の固有振動モードの共振周波数を適切な値に調整でき、従来の超音波モータに近い振動振幅（図１５において（i）及び（ii））が得られるため、従来の超音波モータに近い推進力を得ることができる。
【０１００】
以上説明した通り、実施例３の超音波モータ３０は、前述の第１の特徴で説明した各設計値を適切な値に設定することによって、従来の超音波モータに対して振動振幅がほぼ同等となる。このため、ねじり中心軸と平行な方向である辺Ｄ１方向（図１５において矢印Ｘ方向）に進行することが可能である。この結果、推進力を大きく損なうことなく従来例より短い辺に沿って進行できるので、超音波モータの進行方向の寸法を短縮し、この超音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。
【０１０１】
なお、実施例３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。
【０１０２】
実施例３の超音波モータ３０を利用して実施例１の図６や図７に示すような構成を取ることによって、リニア駆動装置やレンズ駆動装置においても同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、摩擦部材が固定された振動板に沿って移動する構成であってもよいこと、圧電素子は一体でもよいことは実施例１と同様である。また、連結部は振動板と圧電素子の振動にほとんど影響を与えないという条件を満たせば、振動板や圧電素子のいずれの部分に設けてもよいこと、及び、突起は圧電素子に接着によって、貼り付けてもよいことも実施例１と同様である。
【０１０４】
（実施例４）
以下、発明を実施するための実施例４について説明する。
【０１０５】
図１６は、実施例４の超音波モータの構成を説明するための図であって、それぞれの図の意味は実施例１の図１と同様である。振動板３１の圧電素子３２Ａ及び３２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子３２Ａ及び３２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子３２Ａ及び３２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している点も同様である。振動板３１の面が露出した領域Ｒは、圧電素子３２Ａと３２Ｂの間に幅Ｗで形成されている。
【０１０６】
図１６において、圧電素子３２Ａ及び３２Ｂに覆われた全領域の凸包絡とは、圧電素子３２Ａ及び３２Ｂを包括する長方形（頂点ｘ１〜ｘ４を結ぶ長方形）の領域であって、その内部に圧電素子３２Ａ及び３２Ｂで覆われていない領域Ｒを有しているといえる。図示のような振動板３１と圧電素子３２Ａ及び３２Ｂと突起３１ａによって、超音波モータ４０が構成されている。
【０１０７】
図１６（ｅ）に振動板３１と圧電素子３２Ａ及び３２Ｂと突起３１ａが一体となった状態の辺Ｄ２方向の曲げ振動の２次の固有振動モードと辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードそれぞれの節及び腹が一点鎖線で図示されている。また、図１６（ｆ）は辺Ｄ２方向の曲げ振動の２次の固有振動モードを矢印ｄ２方向から見た図を、図１６（ｇ）は辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードを矢印ｄ１方向から見た図をそれぞれ示している。
【０１０８】
なお、図１６（ｆ）及び（ｇ）において突起３１ａ、連結部３１ｃ及び３１ｄ、並びに圧電素子３２Ａ及び３２Ｂは省略されている。図１６（ｅ）において、Ｍｂ１は曲げ振動の２次の固有振動モードの腹を示している。Ｍｂ２及びＭｂ３は曲げ振動の２次の固有振動モードの節を示している。Ｎａ１は曲げ振動の１次の固有振動モードの節を示している。Ｎａ２は曲げ振動の１次の固有振動モードの腹を示している。
【０１０９】
ここで、連結部３１ｃ及び３１ｄが設けられている部分は、曲げ振動の２次の固有振動モードの節であるＭｂ２及びＭｂ３、又は、曲げ振動の１次の固有振動モードの節であるＮａ１の近傍であれば、図１６の位置に限定されることはない。更に、連結部３１ｃ及び３１ｄは振動板３１と圧電素子３２Ａ及び３２Ｂの振動において変位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ない。
【０１１０】
以下、実施例４の固有振動モードと突起の配置に関する３つの特徴を説明する。
【０１１１】
第１の特徴は、曲げ振動の２次の固有振動モードの共振周波数に一致する、または隣り合う共振周波数となる固有振動モードは、曲げ振動の２次の固有振動モードの方向と直交する方向の曲げ振動の１次の固有振動モードであることである。これは以下の各設計値が適切な値に設定されているためである。各設計値とは、辺Ｄ１方向と辺Ｄ２方向の寸法、振動板３１の圧電素子３２Ａ及び３２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子３２Ａ及び３２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側の圧電素子３２Ａ及び３２Ｂで覆われていない領域Ｒの寸法である。更に、振動板３１と圧電素子３２Ａ及び３２Ｂの厚さ、振動板３１と圧電素子３２Ａ及び３２Ｂの剛性である。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。
【０１１２】
図１７はその一例を説明するための図である。図１７（ａ）及び（ｂ）は超音波モータの小型化のために従来の超音波モータに対して、振動板と圧電素子のＤ１寸法を小さくした例である。図１７において（ａ−１）及び（ｂ−１）は平面図、（ａ−２）及び（ｂ−２）は左からみた側面図、（ａ−３）及び（ｂ−３）は下方からみた側面図である。図１７（ａ）は従来例と同様に振動板のほぼ全面を圧電素子が覆っている。これに対し、図１７（ｂ）は図１に示した実施例１の超音波モータであって、振動板の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の内側に圧電素子で覆われていない領域Ｒを有している。
【０１１３】
（ａ−４）及び（ｂ−４）は辺Ｄ２方向の曲げ振動の２次の固有振動モードを（ａ−２）及び（ｂ−２）と同じ方向から示した概念図である。（ａ−５）及び（ｂ−５）は辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードを（ａ−３）及び（ｂ−３）と同じ方向から示した概念図である。
【０１１４】
（ａ−６）及び（ｂ−６）は辺Ｄ２方向の曲げ振動の２次の固有振動モードを示した斜視図であり、（ａ−７）及び（ｂ−７）は辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードを示した斜視図である。いずれも変形量は誇張して描かれており、辺Ｄ２と辺Ｄ１は直交している。辺Ｄ２方向の曲げ振動の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、辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードとなっており、第一の特徴を満たすように、前述の各設計値が適切な値に設定されている。
【０１１５】
ここで図１７（ａ）及び（ｂ）の辺Ｄ２方向の曲げ剛性と辺Ｄ１方向の曲げ剛性をそれぞれ比較すると、いずれも図１７（ｂ）の方が剛性が低いため、共振周波数の絶対値はいずれも図１７（ｂ）の方が低い。一般的に、振動体のサイズが同等であれば、共振周波数が低い方が振動振幅が大きいので、より低い共振周波数で第一の特徴を満たすことができれば、超音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。従って、より低い共振周波数で第一の特徴を満たすことは超音波モータの小型化にとってメリットとなる。
【０１１６】
第２の特徴は、図１６（ｅ）に示すように、突起３１ａは曲げ振動の２次の固有振動モードの節Ｍｂ２及びＭｂ３並びに腹Ｍｂ１のうち、腹Ｍｂ１より節Ｍｂ３に近い位置に設けられていることである。
【０１１７】
第３の特徴は、図１６（ｅ）に示すように、突起３１ａは曲げ振動の１次の固有振動モードの節Ｎａ１及び腹Ｎａ２のうち、節Ｎａ１より腹Ｎａ２に近い位置に設けられていることである。
【０１１８】
図１８はＡ相に対してＢ相の位相を約＋９０°遅らせて交流電圧を印加した場合の振動の状態を示す図であって、実施例１の図４に相当する図である。図１８（ａ）は、圧電素子のＡ相とＢ相に印加される交流電圧の変化を示し、図１８（ｂ）は図１６の（ｂ）に対応した正面図、図１８（ｃ）は図１６（ｃ）に対応した側面図であり、Ｐ１’からＰ４’へ向かって時間による振動の変化を示している。また、圧電素子３２Ａ及び３２Ｂ、連結部３１ｃ及び３１ｄは省略されている。ここで、図１８（ａ）に示す電気的な交流電圧の変化Ｐ１〜Ｐ４に対して、図１８（ｂ）及び（ｃ）に示す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有している。また、振動の振幅は誇張して描かれている。
【０１１９】
Ａ相に対してＢ相の位相を約＋９０°遅らせて交流電圧を印加することによって、突起先端に図１８に示すような円運動が発生するので、図示Ｘ方向に推進力を得ることができることは、実施例１と同様である。また、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１８と反対方向の円運動が発生するので逆方向の推力を得ることができることも、実施例１と同様である。更に、Ａ相に対してＢ相をほぼ位相差なく交流電圧を印加することによって、突起先端に図５に示すような縦長の楕円運動を発生させ、非常に低速で移動することができることも、実施例１と同様である。
【０１２０】
以下、本発明の効果を説明するために、実施例４の超音波モータ４０と従来の超音波モータ６００について、図１８と図２２を参照して比較する。従来の超音波モータでは長辺Ｄ１方向（図２２において矢印Ｘ方向）に進行しているのに対して、実施例４では、従来例の進行方向Ｄ１より短い辺Ｄ２方向（図１８において矢印Ｘ方向）に進行できる。このため、超音波モータの進行方向の寸法を短縮することができる。
【０１２１】
ここで、図１６と図２１を比較すると、実施例４の圧電素子は従来の超音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、本実施例の超音波モータ４０は、振動板３１の圧電素子３２Ａ及び３２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子３２Ａ及び３２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子３２Ａ及び３２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している。
【０１２２】
この結果、図１７で説明したように、各設計値を適切な値に設定することによって、より低い周波数で前述の第一の特徴を満足することができる。このため、辺Ｄ２方向の曲げ振動の２次の固有振動モードの共振周波数を適切な値に調整でき、従来の超音波モータに近い振動振幅（図１８において（i）及び（ii））が得られるため、従来の超音波モータに近い推進力を得ることができる。
【０１２３】
以上説明した通り、実施例４の超音波モータは、前述の第１の特徴で説明した各設計値を適切な値に設定することによって、従来の超音波モータに対して振動振幅がほぼ同等となる。このため、辺Ｄ２方向（図１８において矢印Ｘ方向）に進行することが可能である。この結果、推進力を大きく損なうことなく従来例より短い辺に沿って進行できるので、超音波モータの進行方向の寸法を短縮し、この超音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。
【０１２４】
なお、実施例４では曲げ振動の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。
【０１２５】
また、実施例４の超音波モータを利用して実施例１の図６や図７に示すような構成を取ることによって、リニア駆動装置やレンズ駆動装置においても同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
摩擦部材が固定された振動板に沿って移動する構成であってもよい。また、圧電素子は一体でもよい。連結部は振動板と圧電素子の振動にほとんど影響を与えないという条件を満たせば、振動板や圧電素子のいずれの部分に設けてもよい。更に、突起は圧電素子に接着によって、貼り付けてもよい。これらは実施例１と同様である。
【０１２７】
（実施例５）
以下、発明を実施するための実施例５について説明する。
【０１２８】
図１９は、実施例５の超音波モータの構成を説明するための図であって、それぞれの図の意味は実施例１の図１と同様である。図示のような振動板４１と圧電素子４２Ａ及び４２Ｂと突起４１ａ及び４１ｂによって、超音波モータ５０が構成されている。また、図１９（ｅ）に振動板４１と圧電素子４２Ａ及び４２Ｂと突起４１ａ及び４１ｂが一体となった状態の辺Ｄ２方向の曲げ振動の２次の固有振動モードと辺Ｄ１方向の曲げ振動の１次の固有振動モードそれぞれの節及び腹が一点鎖線で図示されている。
【０１２９】
それぞれの図の意味は実施例１の図１と同様である。振動板４１の圧電素子４２Ａ及び４２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子４２Ａ及び４２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子４２Ａ及び４２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している点も同様である。図１９において、圧電素子４２Ａ及び４２Ｂに覆われた全領域の凸包絡とは、圧電素子４２Ａ及び４２Ｂを包括する長方形（頂点ｘ１〜ｘ４を結ぶ長方形）の領域であって、その内部に圧電素子４２Ａ及び４２Ｂで覆われていない領域Ｒを有しているといえる。振動板４１の面が露出した領域Ｒは、圧電素子４２Ａと４２Ｂの間に幅Ｗで形成されている。
【０１３０】
ここで、連結部４１ｃ及び４１ｄが設けられている部分は、振動板４１と圧電素子４２Ａ及び４２Ｂの振動において変位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ないことも実施例４と同様である。
【０１３１】
以下、実施例５の固有振動モードと突起の配置に関する３つの特徴を説明する。
【０１３２】
第１の特徴は、曲げ振動の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、曲げ振動の２次の固有振動モードと直交する方向の曲げ振動の１次の固有振動モードであることである。これについては実施例４と同様である。前述の各設計値が適切な値に設定されることによって、より低い共振周波数で第１の特徴を満たすことができ、より低い共振周波数で第１の特徴を満たすことは超音波モータの小型化にとってメリットとなることも実施例４と同様である。
【０１３３】
第２の特徴は、図１９（ｅ）に示すように、突起４１ａ及び４１ｂは曲げ振動の２次の固有振動モードの節Ｍｂ２及びＭｂ３並びに腹Ｍｂ１のうち、節Ｍｂ２及びＭｂ３より腹Ｍｂ１に近い位置に設けられていることである。
【０１３４】
第３の特徴は、図１９（ｅ）の通り、突起４１ａ及び４１ｂは曲げ振動の１次の固有振動モードの節Ｎａ１及び腹Ｎａ２のうち、腹Ｎａ２より節Ｎａ１に近い位置に設けられていることである。
【０１３５】
図２０はＡ相に対してＢ相の位相を約＋９０°遅らせて交流電圧を印加した場合の振動の状態を示す図であって、実施例４の図１８に相当する図である。（ａ）は、圧電素子のＡ相とＢ相に印加される交流電圧の変化を示し、図２０（ｂ）及び（ｃ）は図１９（ｂ）及び（ｃ）に対応した側面図であり、Ｐ１’からＰ４’へ向かって時間による振動の変化を示している。また、圧電素子４２Ａ及び４２Ｂ、連結部４１ｃ及び４１ｄは省略されている。ここで、（ａ）に示す電気的な交流電圧の変化Ｐ１〜Ｐ４に対して、図２０（ｂ）及び（ｃ）に示す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有している。また、振動の振幅は誇張して描かれている。
【０１３６】
Ａ相に対してＢ相の位相を約＋９０°遅らせて交流電圧を印加することによって、突起先端に図２０に示すような円運動が発生するので、図２０に示すＸ方向に推進力を得ることができることは、実施例１と同様である。また、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２０と反対方向の円運動が発生するので逆方向の推力を得ることができることも、実施例１と同様である。更に、Ａ相に対してＢ相をほぼ位相差なく交流電圧を印加することによって、突起先端に図５に示すような縦長の楕円運動を発生させ、非常に低速で移動することができることも、実施例１と同様である。
【０１３７】
以下、本発明の効果を説明するために、実施例５の超音波モータ５０と従来の超音波モータ６００について、図２０と図２２を参照して比較する。従来の超音波モータでは長辺Ｄ１方向（図２２において矢印Ｘ方向）に進行しているのに対して、実施例５では、従来例の進行方向Ｄ１より短い辺Ｄ２方向（図２０において矢印Ｘ方向）に進行できる。このため、超音波モータの進行方向の寸法を短縮することができる。
【０１３８】
ここで、図１９と図２１を比較すると、実施例５の圧電素子は従来の超音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、実施例５の超音波モータ５０は、振動板４１の圧電素子４２Ａ及び４２Ｂが貼り付けられた平面内の圧電素子４２Ａ及び４２Ｂに覆われた全領域の凸包絡の内側に圧電素子４２Ａ及び４２Ｂで覆われていない領域Ｒを有している。この結果、実施例４の図１７のとおり、前述の第１の特徴で説明した各設計値を適切な値に設定することができる。このため、辺Ｄ２方向の曲げ振動の２次の固有振動モードの共振周波数を適切な値に調整でき、従来の超音波モータに近い振動振幅（図２０において（i）及び（ii））が得られるため、従来の超音波モータに近い推進力を得ることができる。
【０１３９】
以上説明した通り、実施例５の超音波モータは、前述の第１の特徴で説明した各設計値を適切な値に設定することによって、従来の超音波モータに対して振動振幅がほぼ同等となる。このため、辺Ｄ２方向（図２０において矢印Ｘ方向）に進行することが可能である。この結果、推進力を大きく損なうことなく従来例より短い辺に沿って進行できるので、超音波モータの進行方向の寸法を短縮し、この超音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。
【０１４０】
なお、実施例５では曲げ振動の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。
【０１４１】
また、実施例５の超音波モータを利用して実施例１の図６や図７に示すような構成を取ることによって、リニア駆動装置やレンズ駆動装置においても同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
摩擦部材が固定された振動板に沿って移動する構成であってもよいこと、圧電素子は一体でもよいことは実施例１と同様である。また、連結部は振動板と圧電素子の振動にほとんど影響を与えないという条件を満たせば、振動板や圧電素子のいずれの部分に設けてもよいこと、及び、突起は圧電素子に接着によって、貼り付けてもよいことも実施例１と同様である。
【０１４３】
以上説明した実施例１乃至５において、圧電素子で覆われていない領域Ｒは、振動板のいずれかの辺と平行に延在している。また、振動板のいずれかの辺と平行な直線に関して線対称となっている。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
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。
【符号の説明】
【０１４５】
１，１１，２１，３１，４１                    振動板
１ａ，１１ａ，２１ａ，２１ｂ、３１ａ，４１ａ，４１ｂ  突起
２Ａ，２Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ
圧電素子
Ｒ                                            圧電素子で覆われていない領域
１０，２０，３０，４０，５０                  超音波モータ
【図１】
0006501488.tif 000002
【図２】
0006501488.tif 000003
【図３】
0006501488.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006501488.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006501488.tif 000008
【図８】
0006501488.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006501488.tif 000011
【図１１】
0006501488.tif 000012
【図１２】
0006501488.tif 000013
【図１３】
0006501488.tif 000014
【図１４】
0006501488.tif 000015
【図１５】
0006501488.tif 000016
【図１６】
0006501488.tif 000017
【図１７】
0006501488.tif 000018
【図１８】
0006501488.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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