(57)【要約】【課題】効率よく安定した振動振幅が得られると共に実際の振動振幅をモニタ可能な超音波モータと、これを備える顕微鏡ステージを提供する。【解決手段】顕微鏡ステージ１が備える超音波モータは、複数の矩形形状の板状圧電体を厚さ方向に積層して構成される振動子１１と、板状圧電体に駆動信号を印加する駆動回路５９と、板状圧電体が変形した際に生じる起電力を検出する検出回路６０とを備え、その複数の板状圧電体は板状圧電体３２、３５を含み、板状圧電体３２、３５の各々は、縦振動を励起可能な縦振動用分極部と屈曲振動を励起可能な屈曲振動用分極部とが厚さ方向に分極された板状圧電体であって、板状圧電体３５は駆動回路５９と検出回路６０とに接続され、板状圧電体３２は、駆動回路５９と接続され検出回路６０と接続されない。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲振動と縦振動を利用して被駆動体との接触位置に楕円振動を生じさせる超音波モータであって、
複数の矩形形状の板状圧電体を厚さ方向に積層して構成される振動子と、
板状圧電体に駆動信号を印加する駆動回路と、
板状圧電体が変形した際に生じる起電力を検出する検出回路と、
を備え、
前記複数の矩形形状の板状圧電体は、第１の板状圧電体と第２の板状圧電体を含み、
前記第１の板状圧電体と前記第２の板状圧電体の各々は、前記縦振動を励起可能な縦振動用分極部と前記屈曲振動を励起可能な屈曲振動用分極部とが厚さ方向に分極された板状圧電体であって、
前記第１の板状圧電体は、前記駆動回路と前記検出回路とに接続され、前記第２の板状圧電体は、前記駆動回路と接続され前記検出回路と接続されない、
ことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記第１の板状圧電体の一部の分極部の分極方向と、前記一部の分極部に対応する、前記第２の板状圧電体の一部の分極部の分極方向は反転している、
ことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。
【請求項３】
前記振動子中の前記第１の板状圧電体及び前記第２の板状圧電体において、前記縦振動用分極部に対して設けられた縦振動用電極と、前記屈曲振動用分極部に対して設けられた屈曲振動用電極とが、前記縦振動の振動方向に垂直な面内に同時に存在しない、
ことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。
【請求項４】
前記振動子のＧＮＤ電極の外形形状は、前記縦振動用電極の外形形状と前記屈曲振動用電極の外形形状とを繋ぎ合わせた形状と略同形状である、
ことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。
【請求項５】
前記ＧＮＤ電極は、複数の電気配線を介して外部と接続される、
ことを特徴とする請求項４記載の超音波モータ。
【請求項６】
前記振動子に電気配線が接続される位置は、前記振動子における前記縦振動の振動方向長さ中心を通る、前記縦振動の振動方向に垂直な面に対して略対称な位置である、
ことを特徴とする請求項５記載の超音波モータ。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項記載の超音波モータを備える、
ことを特徴とする顕微鏡ステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡ステージなど位置決めが必要な分野で用いられる超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、比較的広い範囲で高速動作と微動が可能ながら省スペースで構成できる超音波モータが、精密機械用アクチュエータとして注目されている。超音波モータの一つの形式として、特許文献１、２、及び３に示されるような超音波モータが提案されている。これらの超音波モータはいずれも縦振動（伸縮振動とも言う）と屈曲振動を同時に励起することにより被駆動体と超音波モータとが接触する位置に楕円振動を発生させることで、被駆動体を所望する方向に移動させるものである。超音波モータの材料としては一般に圧電体が使用されており、この圧電体上に形成された縦振動電極と屈曲振動電極に位相の異なる交流信号を印加することで楕円振動を得ている。このように位相の異なる交流信号を印加しているため、縦振動電極部分の圧電体と屈曲振動電極部分の圧電体との変形方向に重なりがあると、一方の電極部分の圧電体が伸長しようとする際にもう一方の電極部分の圧電体は縮もうとする動作が生じる場合がある。このような時、それぞれの変形を阻害しあうため、振動の効率を下げ振動に悪影響を与える問題（第１の問題）がある。
【０００３】
一方、超音波モータは自己の共振周波数を利用して大きな振動振幅を得ているため、周囲温度変化や被駆動体との接触状態変化などの影響で当初設定されていた共振周波数が変化すると、振動振幅は小さくなってしまい被駆動体の移動量に悪影響を与えてしまう。このため、振動子の振動状態をモニタできるように振動検出用電極を設けた、特許文献４の図４に示されるような超音波モータが提案されている。しかしながら、上記の特許文献１乃至３に提案されている超音波モータは、圧電体のほぼ全面が駆動用電極で利用されているため、振動検出用電極を構成するスペースを確保することができない問題（第２の問題）がある。
【０００４】
また、超音波モータを顕微鏡用ステージなどに組み込んで使用する場合、ステージ可動部を簡単に動かないように保持するためには振動子にある程度の予圧をかける必要があり（例えば約５Ｎの保持力を得るためには２０Ｎほどの予圧が必要）、このためには予圧に耐えうる厚みと幅を持つ高強度で高出力な超音波モータが必要となる。このような場合、駆動電極に流れる電流量は増加し、特にＧＮＤに流れる電流は各駆動電極の電流が流れるため大きくなってしまう。例えば、特許文献５に提案されている振動子の場合、４つの駆動電極に対してＧＮＤ電極は１つであり、リード線の接続部は１箇所しかない。このため、ＧＮＤのリード線が発熱などにより断線しないためには、より太く多くの電流が流せるリード線が必要となる。しかしながら、リード線が太くなると超音波モータに配線材を通して外界からの振動が回り込んだり、配線重さが振動を阻害したり、超音波モータの動作特性に悪影響を与える問題（第３の問題）がある。
【特許文献１】特許第２７２２２１１号公報
【特許文献２】特開２００４−２０１３８０号公報
【特許文献３】特開２００５−２９５６５６号公報
【特許文献４】国際公開第０４／０８８８３０号パンフレット
【特許文献５】特開２００５−６５３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来においては、振動の効率を下げ振動に悪影響を与える問題（上記の第１の問題）、振動検出用電極を構成するスペースを確保することができない問題（上記の第２の問題）、及び、超音波モータの動作特性に悪影響を与える問題（上記の第３の問題）がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑み、効率よく安定した振動振幅が得られると共に実際の振動振幅をモニタ可能な超音波モータと、この超音波モータを備えた顕微鏡ステージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る超音波モータは、屈曲振動と縦振動を利用して被駆動体との接触位置に楕円振動を生じさせる超音波モータであって、複数の矩形形状の板状圧電体を厚さ方向に積層して構成される振動子と、板状圧電体に駆動信号を印加する駆動回路と、板状圧電体が変形した際に生じる起電力を検出する検出回路と、を備え、前記複数の矩形形状の板状圧電体は、第１の板状圧電体と第２の板状圧電体を含み、前記第１の板状圧電体と前記第２の板状圧電体の各々は、前記縦振動を励起可能な縦振動用分極部と前記屈曲振動を励起可能な屈曲振動用分極部とが厚さ方向に分極された板状圧電体であって、前記第１の板状圧電体は、前記駆動回路と前記検出回路とに接続され、前記第２の板状圧電体は、前記駆動回路と接続され前記検出回路と接続されない、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る超音波モータは、上記第１の態様において、前記第１の板状圧電体の一部の分極部の分極方向と、前記一部の分極部に対応する、前記第２の板状圧電体の一部の分極部の分極方向は反転している、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の態様に係る超音波モータは、上記第１の態様において、前記振動子中の前記第１の板状圧電体及び前記第２の板状圧電体において、前記縦振動用分極部に対して設けられた縦振動用電極と、前記屈曲振動用分極部に対して設けられた屈曲振動用電極とが、前記縦振動の振動方向に垂直な面内に同時に存在しない、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の態様に係る超音波モータは、上記第１の態様において、前記振動子のＧＮＤ電極の外形形状は、前記縦振動用電極の外形形状と前記屈曲振動用電極の外形形状とを繋ぎ合わせた形状と略同形状である、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の態様に係る超音波モータは、上記第４の態様において、前記ＧＮＤ電極は、複数の電気配線を介して外部と接続される、ことを特徴とする。
本発明の第６の態様に係る超音波モータは、上記第５の態様において、前記振動子に電気配線が接続される位置は、前記振動子における前記縦振動の振動方向長さ中心を通る、前記縦振動の振動方向に垂直な面に対して略対称な位置である、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第７の態様に係る顕微鏡ステージは、上記第１乃至６の何れか一つの態様の超音波モータを備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超音波モータにおいて、効率よく安定した振動振幅を得ることができると共に実際の振動振幅をモニタすることができる。また、この超音波モータを備えた顕微鏡ステージにおいては、摩擦力変動によるステージ動作特性の劣化が軽減され、安定してステージを移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る超音波モータを備えた顕微鏡ステージの一例を示す図である。
【００１５】
同図に示したように、本実施形態に係る顕微鏡ステージ１は、大きく分けて固定台２と移動テーブル（ステージともいう）３からなり、移動テーブル３は固定台２に対して１軸方向に移動可能に支持されている。移動テーブル３を１軸方向に移動可能に支持しているのは、固定台２の上面及び移動テーブル３の下面に固定された、クロスローラガイドなどのような支持手段であるガイド４（４ａ及び４ｂ）とガイド５（５ａ及び５ｂ）である。
【００１６】
移動テーブル３の下面に固定されたガイド４ｂと５ｂの側面には、それぞれ摺動板（ガイド４ｂの側面に取り付けられた摺動板は不図示、ガイド５ｂの側面に取り付けられた摺動板は６）が取り付けられている。摺動板の取り付け位置は、摺動板の長手方向中心線が、移動テーブル３の移動方向と平行であってガイド４ｂ及び５ｂそれぞれのガイド方向中心線を通る面上にあることが望ましいが、特に、この位置に限定されなくても良い。また、摺動板の長手方向長さは、それぞれ固定台２に対する移動テーブル３の移動範囲と同等以上の長さを有している。
【００１７】
超音波モータ７及び８は、固定台２の上面に固定され、摺動板にそれぞれ当接するように配置されている。このように配置することで、超音波モータ７及び８は、移動テーブル３を挟み込むように対向に配置されることになる。
【００１８】
なお、同図では、超音波モータ７及び８を簡略化して示しているが、実際には、後述の図２に示すような構成を有している。また、固定台２に対する移動ステージ３の移動範囲においては、必ず、超音波モータ７の２つの駆動子が摺動板６に接触し、また、超音波モータ８の２つの駆動子が対向する摺動板（不図示）に接触するように構成されている。
【００１９】
リニアスケール９は、移動テーブル３の下面に固定されたガイド５ｂの側面に固定されている。リニアスケール９の取り付け位置は、リニアスケール９の長手方向中心線が、移動テーブル３の移動方向と平行であってガイド４ｂ及び５ｂそれぞれのガイド方向中心線を通る面上にある位置となっているが、リニアスケール９の長手方向中心線が移動テーブル３の移動方向と平行に移動テーブル３に固定される位置であれば任意の位置でも構わない。
【００２０】
センサヘッド１０は、固定台２の上面に固定されていて、リニアスケール９と対向するように配置されている。
なお、顕微鏡ステージ１において、顕微鏡観察時の観察方法を考慮して、固定台２及び移動テーブル３の中央に開口部を設け、光が通過するように構成することもできる。
【００２１】
図２は、上記の超音波モータの構成を詳細に示す図である。なお、超音波モータ７、８は同一構成であるので、ここでは代表して超音波モータ７を用いて説明する。
同図において、電気信号を印加することで振動する振動子１１には、２つの駆動子１２、１３が取り付けられており、この駆動子１２、１３が摺動板６に対し、ある一定の力で面で当接されている。振動子１１の上面には、支持ピン１４が接着などにより固定されている。
【００２２】
一方、固定部材１５は、固定用ビス穴１６、１７を通してビスなどで固定台２に固定されている。また、固定部材１５の内部には、支持部材１８が挿入可能な幅の溝が形成されていて、支持部材１８を固定部材１５の溝部に挿入した状態で、それぞれに設けられた固定ピン用穴１９、２０に固定ピン２１を通すことで、両者は固定されている。このとき、支持部材１８は固定部材１５に対して固定ピン２１を軸に回転可能なように固定されることになる。
【００２３】
また、振動子１１の上面に固定されている支持ピン１４は、支持部材１８の下方に設けられたＶ溝形状の支持ピン受け部２２にガタ無く支持されている。
駆動子１２、１３と摺動板６とが当接する押圧力は、例えばプランジャなどの押圧部材２３により付加される。押圧部材２３には周囲におねじが形成されているのが普通である。このため、固定部材１５に設けられた押庄部材用タップ２４に押圧部材２３がねじ込まれる。ねじ込んでいくと、押圧部材２３の先端部は支持部材１８の上面に押し当てられる。このとき、支持部材１８は固定ピン２１を中心に回転する。この回転により、支持部材１８の下面に設けられたＶ溝形状の支持ピン受け部２２とガタ無く接している支持ピン１
４が、押圧部材２３の押圧方向と同じ方向に加圧されることになる。これに伴い、支持ピン１４と振動子１１と駆動子１２、１３は一体的に固定されているため、駆動子１２、１３は摺動板６に押し付けられることになる。押圧部材２３をさらにねじ込むと押圧力はさらに強くなる。図３は、支持ピン１４への加圧（Ｆ）により、駆動子１２、１３が摺動板６に押し付けられたときの超音波モータ（但し一部のみ図示）の状態を示す図である。
【００２４】
このように構成された超音波モータ７は、振動子１１に対し縦振動（伸縮振動とも言う）と屈曲振動とを同時に励起することにより、振動子１１に取り付けられた駆動子１１、１２と摺動板６とが接触する位置に楕円振動を発生させ、これにより移動テーブル３を所望する方向に移動させるものである。
【００２５】
ここで、振動子１１の構成を、図４及び図５を用いて、詳細に説明する。
振動子１１は、複数の矩形形状の板状圧電体を厚さ方向に積層して構成された積層型圧電体である。その複数の板状圧電体には、４種類の板状圧電体が使用される。
【００２６】
図４は、その４種類の板状圧電体を詳細に示す図である。
同図において、板状圧電体３１は、電極が形成されていない不活性な圧電体である。板状圧電体３２は、駆動用屈曲振動電極３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、及び３３ｄ（総称して単に「３３」ともいう）と縦振動検出用電極３４が形成された圧電体である。板状圧電体３５は、駆動用屈曲振動電極３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、及び３６ｄ（総称して単に「３６」ともいう）と駆動用縦振動電極３７が形成された圧電体である。板状圧電体３８は、ＧＮＤ（グランド）電極３９が形成された圧電体である。
【００２７】
板状圧電体３２及び３５は、いずれも、縦振動を励起可能な縦振動用分極部と屈曲振動を励起可能な屈曲振動用分極部とが厚さ方向に分極されている圧電体である。なお、板状圧電体３２において、上記の駆動用屈曲振動電極３３は屈曲振動用分極部に対して形成され、上記の縦振動検出用電極３４は縦振動用分極部に対して形成されている。また、板状圧電体３５において、上記の駆動用屈曲振動電極３６は屈曲振動用分極部に対して形成され、上記の駆動用縦振動電極３７は縦振動用分極部に対して形成されている。ここで、電極に表記されている「＋」（プラス）及び「−」（マイナス）の記号は、対応する分極部の分極方向を示しており、「＋」と「−」では分極の方向が反転していることを示している。なお、分極の方向は全て「＋」もしくは「−」であっても構わないが、その際は印加される駆動用交流信号を図示の記号のように反転させて与える必要がある。
【００２８】
板状圧電体３２に形成された駆動用屈曲振動電極３３及び縦振動検出用電極３４と、板状圧電体３５に形成された駆動用屈曲振動電極３６および駆動用縦振動電極３７は同一形状をしている。板状圧電体３８のＧＮＤ電極３９は、板状圧電体３５の駆動用縦振動電極３７と駆動用屈曲振動電極３６を繋ぎ合わせたときの形状（或いは、板状圧電体３２の縦振動検出用電極３４と駆動用屈曲振動電極３３を繋ぎ合わせたときの形状）と略同形状をしている。ＧＮＤ電極３９をこのような形状にすることにより、後述のリードパターンを圧電体の変形に寄与させないようにすることができ、不要な変形を生じさせず効率よく振動振幅を得ることができる。
【００２９】
板状圧電体３２の駆動用屈曲振動電極３３にはそれぞれ外部に用意された回路と電気的接続を取るためのリードパターン４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、及び４０ｄ（総称して単に「４０」ともいう）が設けられており、縦振動検出用電極３４にも同様にリードパターン４１が設けられている。なお、駆動用屈曲振動電極３３および縦振動検出用電極３４は、板状圧電体３２のＸ方向長さ中心を通るＹＺ面に対して対称な形状をしており、リードパターン４０ａ及び４０ｄとリードパターン４０ｂ及び４０ｃは、そのＹＺ面に対して対称に形成されている。ここで、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向については図示のとおりである（以下同じ）。
【００３０】
板状圧電体３５の駆動用屈曲振動電極３６にはそれぞれ外部に用意された回路と電気的接続を取るためのリードパターン４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、及び４２ｄ（総称して単に「４２」ともいう）が設けられており、駆動用縦振動電極３７にも同様にリードパターン４３が設けられている。なお、リードパターン４３は、板状圧電体３５のＸ方向長さ中心を通るＹＺ面に対して、板状圧電体３２のリードパターン４１と対称に形成されている（但し、板状圧電体３５と３２が積層されているとき）。また、駆動用屈曲振動電極３６および駆動用縦振動電極３７は、板状圧電体３５のＸ方向長さ中心を通るＹＺ面に対して対称な形状をしており、リードパターン４２ａ及び４２ｄとリードパターン４２ｂ及び４２ｃは、そのＹＺ面に対して対称に形成されている。
【００３１】
板状圧電体３８のＧＮＤ電極３９には外部に用意された回路と電気的接続を取るためのリードパターン４４ａ、４４ｂ（総称して単に「４４」ともいう）が設けられている。なお、ＧＮＤ電極３９は板状圧電体３８のＸ方向長さ中心を通るＹＺ面に対して対称な形状をしており、リードパターン４４ａと４４ｂは、そのＹＺ面に対して対称に形成されている。
【００３２】
このような４種類の板状圧電体が所定順に積層されることで、振動子１１が構成される。
図５は、振動子１１を構成する板状圧電体の積層例を示す図である。
【００３３】
同図に示したように、この例では、１枚の板状圧電体３１と２枚の板状圧電体３２と２枚の板状圧電体３５と３枚の板状圧電体３８とを用いて、同図の奥側から手前に、板状圧電体３２、３８、３５、３８、３５、３８、３２、３１の順に積層されている。ここで、板状圧電体３２、３５、及び３８は、何れも同図の手前側に電極が向けられるようにして積層され、これにより電極面が外部に露出しないようになっている。また、このように積層されることで、振動子１１の端面には、板状圧電体３２、３５、及び３８の各リードパターンの端部が露出するようになっている。
【００３４】
なお、振動子１１を構成する板状圧電体の枚数は、これに限らず、板状圧電体３２又は板状圧電体３５と板状圧電体３８とを交互に積層し、最表層（同図の最も手前側）を板状圧電体３１にするのであれば、枚数は必要に応じて任意に変更可能である。また、最下層（同図の最も奥側）を板状圧電体３１にすることも可能である。
【００３５】
図６は、図５に示した振動子１１の電気的接続例を示す図である。
前述の図５に示した通り、振動子１１の端面には、板状圧電体３１を除く各板状圧電体のリードパターンが露出している。そこで、図６に示したように、振動子１１の端面に、任意の幅を有する細長い電極パターンを積層方向に形成することにより、共通の電極間を電気的に接続するようにしている。
【００３６】
詳しくは、振動子１１の端面に電極パターン５１を形成することにより、振動子１１に含まれる全てのリードパターン４０ｂ及び４２ｂを電気的に接続し、全ての駆動用屈曲振動電極３３ｂ及び３６ｂを電気的に接続する。
【００３７】
また、振動子１１の端面に電極パターン５２を形成することにより、振動子１１に含まれる全てのリードパターン４１を電気的に接続し、全ての縦振動検出用電極３４を電気的に接続する。
【００３８】
また、振動子１１の端面に電極パターン５３を形成することにより、振動子１１に含まれる全てのリードパターン４４ａを電気的に接続し、また、その端面に電極パターン５７を形成することにより、振動子１１に含まれる全てのリードパターン４４ｂを電気的に接続し、全てのＧＮＤ電極３９を電気的に接続する。
【００３９】
また、振動子１１の端面に電極パターン５４を形成することにより、振動子１１に含まれる全てのリードパターン４０ｃ及び４２ｃを電気的に接続し、全ての駆動用屈曲振動電極３３ｃ及び３６ｃを電気的に接続する。
【００４０】
また、振動子１１の端面に電極パターン５５を形成することにより、振動子１１に含まれる全てのリードパターン４０ａ及び４２ａを電気的に接続し、全ての駆動用屈曲振動電極３３ａ及び３６ａを電気的に接続する。
【００４１】
また、振動子１１の端面に電極パターン５６を形成することにより、振動子１１に含まれる全てのリードパターン４３を電気的に接続し、全ての駆動用縦振動電極３７を電気的に接続する。
【００４２】
また、振動子１１の端面に電極パターン５８を形成することにより、振動子１１に含まれる全てのリードパターン４０ｄ及び４２ｄを電気的に接続し、全ての駆動用屈曲振動電極３３ｄ及び３６ｄを電気的に接続する。
【００４３】
このように振動子１１の端面に形成された電極パターンにおいて、電極パターン５１、５４、５５、及び５８は駆動回路５９内の屈曲振動信号出力回路５９ａと電気的に接続され、電極パターン５２は縦振動検出回路６０と電気的に接続され、電極パターン５６は駆動回路５９内の縦振動信号出力回路５９ｂと電気的に接続され、電極パターン５３及び５７はグランド信号端子６１と電気的に接続される。各接続は、例えばリード線などの電気配線により行われる。本実施形態では、リード線により接続されているものとする。
【００４４】
なお、駆動回路５９は、板状圧電体に駆動信号を印加する回路であり、縦振動検出回路６０は、板状圧電体が変形した際に生じる起電力を検出する回路である。駆動回路５９、縦振動検出回路６０、及びグランド信号端子６１は、超音波モータ７の構成に含まれる。また、振動子１１にリード線が接続される位置は、振動子１１のＸ方向長さ中心を通るＹＺ面に対して略対称である。これにより、振動子１１に付加されるリード線の重さは、対称性が保たれ、重さのアンバランスによる悪影響はない。
【００４５】
次に、このように電気的に接続された振動子１１の動作について説明する。
図６において、屈曲振動を励起する場合は、屈曲振動信号出力回路５９ｂから正弦波もしくは矩形波状であって屈曲振動モードの周波数近傍の電気信号を出力する。この信号は、電極パターン５１、５４、５５、及び５８を介して、駆動用屈曲振動電極３３及び３６に同時に印加される。このとき、例えば印加された電気信号に対して「＋」記号が付された電極部分の圧電体（屈曲振動用分極部）がＸ方向に伸長する変形をしたとすれば、「−」記号が付された電極部分の圧電体（屈曲振動用分極部）はＸ方向に縮小する変形をする。このような変形を屈曲振動モード近傍の周波数で繰り返すことで屈曲振動モードが励起され大きな変形を得ることができる。
【００４６】
縦振動を励起する場合は、縦振動信号出力回路５９ａから正弦波もしくは矩形波状であって縦振動モードの周波数近傍の電気信号を出力する。この信号は、電極パターン５６を介して、駆動用縦振動電極３７に印加される。この信号に応じて駆動用縦振動電極部分の圧電体（板状圧電体３５の縦振動用分極部）がＸ方向に伸縮変形をする。このような変形を縦振動モード近傍の周波数で繰り返すことで縦振動モードが励起され大きな変形を得ることができる。
【００４７】
ここで、屈曲振動信号出力回路５９ｂと縦振動信号出力回路５９ａから出力される信号によっては、駆動用縦振動電極部分の圧電体変形方向と駆動用屈曲振動電極部分の圧電体変形方向が異なる場合がある。このような場合、振動子１１のＸ方向任意位置のＹＺ面内に駆動用縦振動電極と駆動用屈曲振動電極が同時に存在すると、それぞれの電極部分の圧電体の変形方向が逆向きであるために変形を阻害し効率的に振動振幅を得にくい。しかしながら、本実施形態に係る構成では、そのＹＺ面内に駆動用縦振動電極と駆動用屈曲振動電極が同時に存在しないため、それぞれの電極部分の圧電体の変形を阻害することなく効率的に振動振幅を得ることができる。
【００４８】
また、駆動用縦振動電極３７に印加された電気信号に応じて縦振動モードの振動振幅が得られるが、縦振動振幅の大きさに応じた信号が、縦振動検出用電極３４に逆起電力として生じる。縦振動検出用電極部分の圧電体分極方向（板状圧電体３２の縦振動用分極部の分極方向）「−」は、駆動用縦振動電極部分の圧電体分極方向（板状圧電体３５の縦振動用分極部の分極方向）「＋」と反転しているため、伸縮方向に応じた電気信号の極性は駆動信号及び検出信号ともに同じになる。この検出信号を縦振動検出回路６０で検出することにより縦振動振幅の大きさをモニタすることができる。
【００４９】
また、縦振動信号出力回路５９ａから駆動用縦振動電極３７に出力された信号や、屈曲振動信号出力回路５９ｂから駆動用屈曲振動電極３３及び３６に出力された信号は、ＧＮＤ電極３９を介してグランド信号端子６１に流れる。ＧＮＤ電極３９からグランド信号端子６１への経路は電極パターン５３を経由するものと電極パターン５７を経由する２つの経路があるため、流れる電流は分散され、一つの経路を流れる電流を小さくすることができる。このため、細く、軽くやわらかいリード線で電極パターン５３及び５７とグランド信号端子６１を接続することができる。このため、振動子１１の振動に悪影響を与えることがない。
【００５０】
以上、本実施形態によれば、顕微鏡ステージ１が備える超音波モータにおいて、効率よく安定した振動振幅を得ることができると共に、実際の振動振幅をモニタすることができる。また、それに伴って、顕微鏡ステージ１においては、摩擦力変動によるテーブル動作特性の劣化を軽減し、安定して移動テーブル３を移動させることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、振動子１１の板状圧電体３２の縦振動検出用電極３４を駆動用縦振動電極として使用し、板状圧電体３５の駆動用縦振動電極３７を縦振動検出用電極として使用することも可能である。但し、この場合には、対応する配線が入れ替えられる。
【００５２】
また、本実施形態では、図６を用いて説明したように、振動子１１の縦振動振幅の大きさをモニタすることができるように構成したが、さらに屈曲振動振幅の大きさをモニタすることができように構成することも可能である。
【００５３】
図７は、そのように構成した、振動子１１の電気的接続例を示す図である。
同図に示した例は、屈曲振動振幅の大きさをモニタするための屈曲振動検出回路７１を新たに設けると共に、駆動用屈曲振動電極として使用されていた電極３３ｃ、３３ｄ、３６ｃ、及び３６ｄを屈曲振動検出用電極として使用するようにし、これらの電極を、電極パターン５４及び５８を介して、屈曲振動検出回路７１と電気的に接続した点が、図６に示した例と異なる。なお、これに伴い、屈曲振動信号出力回路５９ｂは、電極パターン５１及び５５のみに接続される。
【００５４】
このような構成によれば、駆動用屈曲振動電極３３ａ、３３ｂ、３６ａ、及び３６ｂに印加された電気信号に応じて屈曲振動モードの振動振幅が得られ、このときに、屈曲振動振幅の大きさに応じた信号が屈曲振動検出用電極３３ｃ、３３ｄ、３６ｃ、及び３６ｄに逆起電力として生じる。この逆起電力として生じた信号を検出信号として屈曲振動検出回路７１で検出することにより屈曲振動振幅の大きさをモニタすることができる。
【００５５】
これにより、振動子１１の縦振動振幅の大きさに加え、屈曲振動振幅の大きさもモニタすることができる。また、配線数を増やすことなくそれを行うこともできる。
なお、図７に示した例では、屈曲振動の振幅検出に、図４に示した駆動用屈曲振動電極３３ｃ、３３ｄ、３６ｃ、及び３６ｄを用いたが、これの代わりに、駆動用屈曲振動電極３３ａ、３３ｂ、３６ａ、及び３６ｂを用いることも勿論可能である。
【００５６】
また、本実施形態では、図４に示した４種類の板状圧電体を用いて振動子１１を構成したが、組み立て工数削減を目的として、電極数を削減した板状圧電体を用いて振動子を構成することも可能である。なお、電極数の削減に伴って、リードパターン数、電極パターン数、及びリード線数も削減することができる。
【００５７】
図８は、このような電極数を削減した場合の、振動子を構成する４種類の板状圧電体を示す図である。
同図において、板状圧電体３１は、図４に示した板状圧電体３１と同じである。
【００５８】
板状圧電体３２´は、図４に示した板状圧電体３２から、駆動用屈曲振動電極３３ｃ及び３３ｄとリードパターン４０ｃ及び４０ｄを省いた構成の圧電体である。なお、これに伴い、板状圧電体３２´中の分極部は、駆動用屈曲振動電極３３ａ及び３３ｂの部分と縦振動検出用電極３４の部分のみとなる。
【００５９】
板状圧電体３５´は、図４に示した板状圧電体３５から、駆動用屈曲振動電極３６ｃ及び３６ｄとリードパターン４２ｃ及び４２ｄを省いた構成の圧電体である。なお、これに伴い、板状圧電体３５´中の分極部は、駆動用屈曲振動電極３６ａ及び３６ｂの部分と駆動用縦振動電極３７の部分のみとなる。
【００６０】
板状圧電体３８´は、上記の駆動用屈曲振動電極３３ｃ、３３ｄ、３６ｃ、及び３６ｄを省いたことに伴って、図４に示した板状圧電体３８のＧＮＤ電極３９から、対応する一部のＧＮＤ電極を省いたＧＮＤ電極３９´を有する圧電体である。
【００６１】
その他の構成は、図４に示した構成と同じである。
図９は、これら４種類の板状圧電体３１、３２´、３５´、及び３８´を積層して構成した振動子１１´を示す図である。同図に示したように、この振動子１１´の端面には、図５に示したリードパターン４０ｃ、４０ｄ、４２ｃ、４２ｄが存在しないので、その露出はない。その他の構成は、図５に示した構成と同じである。
【００６２】
図１０は、図９に示した振動子１１´の電気的接続例を示す図である。
図１０に示したように、この振動子１１´の端面には、図６に示した電極パターン５４及び５８が不用になるので、その電極パターンの形成はない。また、それに伴い、屈曲振動信号出力回路５９ｂは、電極パターン５１及び５５だけに接続される。その他の構成は、図６に示した構成と同じである。
【００６３】
このような構成により、電極数、リードパターン数、電極パターン数、及びリード線数をそれぞれ少なくすることができるので、組み立て工数を削減することができる。また、このような構成は、屈曲振動の振幅として大きな振幅を必要としないような場合に好適である。
【００６４】
なお、図８乃至１０に示した例では、電極として図４に示した駆動用屈曲振動電極３３ｃ、３３ｄ、３６ｃ、及び３６ｄを省いたが、これらの代わりに、駆動用屈曲振動電極３３ａ、３３ｂ、３６ａ、及び３６ｂを省いて、電極数、リードパターン数、電極パターン数、及びリード線数を削減するようにすることも可能である。
【００６５】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る超音波モータを備えた顕微鏡ステージの一例を示す図である。
【図２】超音波モータの構成を詳細に示す図である。
【図３】支持ピンへの加圧（Ｆ）により、駆動子が摺動板に押し付けられたときの超音波モータ（但し一部のみ）の状態を示す図である。
【図４】４種類の板状圧電体を詳細に示す図である。
【図５】振動子を構成する板状圧電体の積層例を示す図である。
【図６】図５に示した振動子の電気的接続例を示す図である。
【図７】屈曲振動振幅の大きさもモニタすることができようにした場合の、振動子の電気的接続例を示す図である。
【図８】電極数を削減した場合の、振動子を構成する４種類の板状圧電体を示す図である。
【図９】図８に示した４種類の板状圧電体を積層して構成した振動子を示す図である。
【図１０】図９に示した振動子の電気的接続例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      顕微鏡ステージ
２      固定台
３      移動テーブル
４、５  ガイド
６      摺動板
７、８  超音波モータ
９      リニアスケール
１０    センサヘッド
１１    振動子
１２、１３  駆動子
１４    支持ピン
１５    固定部材
１６、１７  固定用ビス穴
１８    支持部材
１９、２０  固定ピン用穴
２１    固定ピン
２２    支持ピン受け部
２３    押圧部材
２４    押圧部材用タップ
３１、３２  板状圧電体
３３    駆動用屈曲振動電極
３４    縦振動検出用電極
３５    板状圧電体
３６    駆動用屈曲振動電極
３７    駆動用縦振動電極
３８    板状圧電体
３９    ＧＮＤ電極
４０、４１、４２、４３、４４  リードパターン
５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８  電極パターン
５９    駆動回路
６０    縦振動検出回路
６１    グランド信号端子
７１    屈曲振動検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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