(57)【要約】【課題】  直列に配置された複数の電気機械変換素子を含む駆動装置において、当該系の各共振周波数が整数倍の関係となるような物理的構成を実現し、これにより共振周波数を有効に利用した高効率の駆動を実現する。【解決手段】  振動発生部４０に固定したロッド２５に摩擦係合した移動子１０を当該ロッド２５に沿って移動させる駆動装置において、振動発生部４０の一次共振周波数および二次共振周波数を、それぞれｆ１およびｆ２としたとき、ｆ１＝ｆ２／２の関係が満たされるように、第１錘２１、第２錘２２、ロッド２５の質量、並びに第１圧電素子３１、第２圧電素子３２の質量およびバネ定数を決定する。【選択図】  図４
2005318720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の固定面に連結される第１錘と、第１錘に伸縮方向一端が固定された第１電気機械変換素子と、第１電気機械変換素子の伸縮方向他端に固定された第２錘と、第２錘に伸縮方向一端が固定された第２電気機械変換素子と、第２電気機械変換素子の伸縮方向他端に固定されたロッドと、で構成される振動発生部と、
振動発生部のロッドの周囲に摩擦結合された移動子であって、当該ロッドに対する摩擦結合力が、ロッドが所定値よりも小さい速度で移動する場合にはロッドと移動子とが一体的に移動し、ロッドが同所定値よりも大きい速度で移動する場合には移動子の移動量がロッドのそれよりも小さくなるように設定された移動子と、
第１電気機械変換素子および第２電気機械変換素子に電圧を印加して、一方向への移動速度が上記所定値よりも小さく、他方向への移動速度が同所定値よりも大きくなるようロッドを振動させ、これにより、当該ロッドに沿って上記一方向に移動体を移動させる駆動回路と、を備えた駆動装置であって、
上記振動発生部の第１錘の質量をｍｗ１とし、
第１電気機械変換素子の質量をｍｐ１、バネ定数をｋｐ１とし、
第２錘の質量をｍｗ２とし、
第２電気機械変換素子の質量をｍｐ２、バネ定数をｋｐ２とし、
ロッドの質量をｍｒとしたとき、次式を満たすことにより、振動発生部の二次共振周波数が一次共振周波数の２倍となるように構成したことを特徴とする、駆動装置。
【数１】
2005318720.tif 000014
【請求項２】
上記駆動回路は、第１電気機械変換素子を駆動する第１駆動回路と、第２電気機械変換素子を駆動する第２駆動回路と、で構成され、
第１駆動回路は、上記一次共振周波数の正弦波電圧で第１電気機械変換素子を駆動し、
第２駆動回路は、上記二次共振周波数の正弦波電圧で第２電気機械変換素子を駆動することを特徴とする、請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
上記駆動回路は、第１電気機械変換素子を駆動する第１駆動回路と、第２電気機械変換素子を駆動する第２駆動回路と、で構成され、
第１駆動回路は、上記一次共振周波数を有し、デューティ比１／２の矩形波電圧で第１電気機械変換素子を駆動し、
第２駆動回路は、上記二次共振周波数を有し、デューティ比１／２の矩形波電圧で第２電気機械変換素子を駆動することを特徴とする、請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
上記駆動回路は、第１電気機械変換素子を駆動する第１駆動回路と、第２電気機械変換素子を駆動する第２駆動回路と、で構成され、両駆動回路は、互いに同一波形の矩形波電圧で第１電気機械変換素子および第２電気機械変換素子を駆動し、
当該矩形波電圧は、上記一次共振周波数を有し、デューティ比が１／２以外であることを特徴とする、請求項１記載の駆動装置。
【請求項５】
上記振動発生部の第１錘、第１電気機械変換素子、第２錘、および第２電気機械変換素子は、圧電シートをロール上に巻き上げて一体的に構成されており、
当該圧電シートは、第１電気機械変換素子および第２電気機械変換素子となる部分に電極を塗布した上で巻き上げられていること特徴とする、請求項１記載の駆動装置。
【請求項６】
上記圧電シートは、第１錘および第２錘となる部分にも電極が塗布されており、当該電極は、ここに電圧が印加されないように、第１電気機械変換素子および第２電気機械変換素子となる部分に塗布された上記電極から絶縁されていることを特徴とする、請求項５記載の駆動装置。
【請求項７】
所定の固定面に連結される第１錘と、第１錘に伸縮方向一端が固定された第１電気機械変換素子およびロッドに伸縮方向他端が固定された第２電気機械変換素子を含む直列配置されたｎ個（ｎは３以上の自然数）の電気機械変換素子と、各電気機械変換素子間に配置された錘と、で構成される振動発生部と、
振動発生部のロッドの周囲に摩擦結合された移動子であって、当該ロッドに対する摩擦結合力が、ロッドが所定値よりも小さい速度で移動する場合にはロッドと移動子とが一体的に移動し、ロッドが同所定値よりも大きい速度で移動する場合には移動子の移動量がロッドのそれよりも小さくなるように設定された移動子と、
振動発生部を構成する各電気機械変換素子に電圧を印加して、一方向への移動速度が上記所定値よりも小さく、他方向への移動速度が同所定値よりも大きくなるようロッドを振動させ、これにより、当該ロッドに沿って上記一方向に移動体を移動させる駆動回路と、を備えた駆動装置であって、
上記振動発生部の一次共振周波数、二次共振周波数、．．．、ｎ次共振周波数を、それぞれｆ１、ｆ２、．．．、ｆｎとしたとき、ｆ１＝ｆ２／２・・・＝ｆｎ／ｎの関係が満たされるように、当該振動発生部を構成する各錘の質量、並びに各電気機械変換素子の質量およびバネ定数を決定したことを特徴とする、駆動装置。
【請求項８】
上記振動発生部を構成する各錘および電気機械変換素子は、圧電シートをロール上に巻き上げて一体的に構成されており、
当該圧電シートは、各電気機械変換素子となる部分に電極を塗布した上で巻き上げられていること特徴とする、請求項７記載の駆動装置。
【請求項９】
上記圧電シートは、各錘となる部分にも電極が塗布されており、当該電極は、ここに電圧が印加されないように、各電気機械変換素子となる部分に塗布された上記電極から絶縁されていることを特徴とする、請求項８記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関する。さらに詳しくは、圧電素子（ピエゾ素子）等の電気機械変換素子を利用した駆動装置に関する。本発明の駆動装置は、例えば、カメラにおけるレンズ駆動機構や、精密ステージの駆動機構として適している。
【背景技術】
【０００２】
電圧の印加によって長さが変化する（伸縮する）圧電素子等の電気機械変換素子を利用した駆動装置として、例えば、図１（ａ）の分解斜視図および図１（ｂ）の組立斜視図に示したものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
この駆動装置は、台座（固定台）１に対して移動体１０を相対的に移動させることができ、例えば、カメラのレンズ駆動装置として使用できる。すなわち、移動体１０をレンズ玉枠と連結すれば、移動体１０とともにレンズを移動させることができる。
【０００４】
圧電素子４は、多数の圧電板を積層して構成されており、伸縮方向一端４ａが台座１に固定されるとともに他端４ｂがロッド５の第１端５ａに固定される。ロッド５は、台座１に一体的に形成された支持部２および３に摺動可能に支持される。
【０００５】
移動体１０は、本体１１とキャップ１２とでロッド５を挟み込むとともに、押圧バネ１３で本体１１およびキャップ１２に挟み込み方向の付勢力を与えることによって、ロッド５の周囲に摩擦結合される。
【０００６】
圧電素子４には不図示の電圧制御回路（駆動パルス発生手段）が接続されている。圧電素子４に対して、ノコギリ刃状波形を有する所定の駆動電圧を印加すると、圧電素子４は、ほぼ同形状のノコギリ刃状変位をもって振動する（図２）。そして、これに伴ってロッド５も、ノコギリ刃状の変位をもってその長さ方向に振動する。すなわち、図２のグラフは、圧電素子４の振動変位を示すとともに、ロッド５の振動変位を示すものでもある。
【０００７】
具体的に説明すると、第１の波形１００の期間Ａにおける緩やかな立上がり傾斜部１０１では、圧電素子４は比較的ゆっくりと伸長し、ロッド５が図１(ｂ)中矢印Ｉ方向へとゆっくりと移動する。次に、期間Ｂにおいて、圧電素子４は急速に縮んで初期長さに戻り(立下がり傾斜部１０２で示される波形部分)、ロッド５が急激に矢印ＩＩ方向へと移動する。
以下同様の移動が繰り返えされ、結果として、ロッド５は、Ｉ方向へのゆっくりとした移動とＩＩ方向への急激な移動とを繰り返して振動する。このようにして、ロッド５は、図２に示したような、緩急のついたノコギリ刃状の振動波形を描きながら振動する。
【０００８】
ここで、図３に示したように、ロッド５がゆっくりと移動する場合（すなわち、所定値よりも小さい速度で移動する場合）には移動体１０が該ロッド５と共に移動し、ロッド５が急激に移動する場合（すなわち、上記所定値よりも大きい速度で移動する場合）には移動体１０が慣性によってその場に止まる（または、ロッド５よりも少量だけ移動する）ように、移動体１０の押圧バネ１３のバネ力（移動体１０のロッド５に対する摩擦結合力）が調節されている。したがって、ロッド５が振動する間に移動体１０は台座１に対して相対的にＩ方向に移動することとなる。
【０００９】
なお、移動体１０を図１（ｂ）中矢印ＩＩ方向へと移動させる場合には、圧電素子４およびロッド５の振動波形が図２に示したものと逆になるように、すなわち、急激な立上がり部と緩やかな立下がり部を有する波形とすればよい。移動体１０の移動原理は、上記の場合と同様である。
【００１０】
上述のように、移動体１０が摩擦係合しているロッド５を、ノコギリ刃状の振動波形をもって振動させることが必要になるが、そのような方法の１つが特許文献２に開示されている。
【００１１】
特許文献２では、複数の圧電素子を直列に配置している。各圧電素子には左右対称のパルス波形（正弦波等）で表される変動電圧が印加されるが、各変動電圧の振幅および周期を互いに異ならせることで、全体として、振動時におけるロッドの一方向への移動速度と、他方向への移動速度とを異ならせている。
【００１２】
特許文献２では、ノコギリ刃状波形の電圧を発生させる必要はなく、各圧電素子に対して単純な正弦波電圧を入力するだけで、結果としてロッドをノコギリ刃状の波形をもって振動させることができるので、駆動回路の構成を単純化できるというメリットがある。
【００１３】
一般的に、物理的な振動系に対しては、その共振周波数を入力した場合にゲインが極大となる。つまり、特許文献２のように、複数の圧電素子に対して交流信号を入力して駆動を行う場合は、当該振動系の共振周波数を入力すれば、高効率の駆動を実現できる。
したがって、複数の圧電素子に対して、第１の圧電素子には一次共振周波数を入力し、第２の圧電素子には二次共振周波数の入力し、以後同様に、第ｎの圧電素子にはｎ次共振周波数を入力すれば、高効率の駆動を実現でき、省エネルギという点で有利となる。
【００１４】
その際、仮に、各共振周波数が整数倍の関係にあるならば（すなわち、１次共振周波数、２次共振周波数．．．、ｎ次共振周波数を、それぞれ、ｆ１、ｆ２．．．、ｆｎとしたとき、ｆ１＝ｆ２／２．．．、＝ｆｎ／ｎの関係にあるならば）、各圧電素子に対して各共振周波数を入力することで、一定周期で変動する規則的なノコギリ刃状の振動を実現できる。ところが、各共振周波数がそのような関係にない場合には（一般的に、ある１つの物理的な振動系において、各共振周波数が整数倍の関係にあるとは限らない。）、各圧電素子に各共振周波数を入力したとしても、極大値は規則的には現れないので、同一波形が規則的に繰り返すノコギリ刃状の振動波形を得ることはできない。すなわち、共振を有効に利用した高効率の駆動を実現することはできない。
【００１５】
【特許文献１】特開平１１-９８８６５号公報
【特許文献２】特開平１１-４１９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明の目的は、直列に配置された複数の電気機械変換素子を含む駆動装置（物理的な振動系）において、当該系の各共振周波数が整数倍の関係となるような物理的構成を実現し、これにより共振周波数を有効に利用した高効率の駆動を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記課題を有効に解決するために創案されたものであって、以下の特徴を備えた駆動装置を提供する。
【００１８】
本発明の駆動装置は、「所定の固定面に連結される第１錘と、第１錘に伸縮方向一端が固定された第１電気機械変換素子と、第１電気機械変換素子の伸縮方向他端に固定された第２錘と、第２錘に伸縮方向一端が固定された第２電気機械変換素子と、第２電気機械変換素子の伸縮方向他端に固定されたロッドと、で構成される振動発生部」と「振動発生部のロッドの周囲に摩擦結合された移動子であって、当該ロッドに対する摩擦結合力が、ロッドが所定値よりも小さい速度で移動する場合にはロッドと移動子とが一体的に移動し、ロッドが同所定値よりも大きい速度で移動する場合には移動子の移動量がロッドのそれよりも小さくなるように設定された移動子」と「第１電気機械変換素子および第２電気機械変換素子に電圧を印加して、一方向への移動速度が上記所定値よりも小さく、他方向への移動速度が同所定値よりも大きくなるようロッドを振動させ、これにより、当該ロッドに沿って上記一方向に移動体を移動させる駆動回路」とを備える。
そして、「上記振動発生部の第１錘の質量をｍｗ１」とし、「第１電気機械変換素子の質量をｍｐ１、バネ定数をｋｐ１」とし、「第２錘の質量をｍｗ２」とし、「第２電気機械変換素子の質量をｍｐ２、バネ定数をｋｐ２」とし、「ロッドの質量をｍｒ」としたとき、次式を満たすことにより、振動発生部の二次共振周波数が一次共振周波数の２倍となるように構成している。
【数２】
2005318720.tif 000003
この式は、上記振動発生部の物理的構成を、力−電圧法に従って、電気回路に置き換えたモデリングを行うことで求めたものである。
【００１９】
なお、電気機械変換素子の数は、上記のように２つだけの場合に限らず、３つ以上の複数個（ｎ個）を用いた場合でも、同様の考え方に従って、振動発生部の共振周波数を設定できる。すなわち、上記振動発生部の一次共振周波数、二次共振周波数、．．．、ｎ次共振周波数を、それぞれｆ１、ｆ２、．．．、ｆｎとしたとき、ｆ１＝ｆ２／２・・・＝ｆｎ／ｎの関係が満たされるように、当該振動発生部を構成する各錘の質量、並びに各電気機械変換素子の質量およびバネ定数を決定できる。
【発明の効果】
【００２０】
上記構成を備えた本発明の駆動装置においては、振動発生部の各共振周波数が整数倍の関係にある。したがって、各電気機械変換素子に各共振周波数を入力することで、一定周期で変動する再現性のあるノコギリ刃状のロッド振動を実現できる。すなわち、共振周波数を有効に利用した高効率の駆動を実現でき、これにより、省エネルギ化を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
≪第１実施形態（図４〜図９）≫
図４（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る駆動装置を説明する分解斜視図で、図４（ｂ）は、その組立図である。
この駆動装置においては、第１圧電素子３１と第２圧電素子３２とを、第２錘２２を介して、伸縮方向に直列に連結している。図４（ｂ）に示したように、圧電素子３１、３２は、それぞれ、駆動回路（駆動パルス発生手段）１、２で駆動される。
第１錘２１は、図１の構成における台座１に相当するものである。例えば、第１錘２１を鏡筒内の不動面に固定すれば、移動体１０に固定したレンズ群を光軸方向に駆動できる。第１圧電素子３１は、第１錘２１と第２錘２２との間に挟み込むように配置している。また、第２圧電素子３２は、ロッド２５と第２錘２２との間に挟み込むように配置している。
ロッド２５に対して、移動体１０が摩擦係合している。移動体１０の構成は、図１に示した従来例における移動体の構成と同じであるから、対応する部材に同一符号を付してその説明を省略する。
後に詳述するように、駆動回路１、２により２つの圧電素子３１、３２に所定の駆動電圧を入力することで、ノコギリ刃状波形をもってロッド２５を振動させ、これにより移動体１０を所望の方向に駆動させる。本発明では、ノコギリ刃状波形のロッド振動を実現する方法が従来とは異なるが、そのように振動するロッド２５に沿って移動体１０が移動する原理は、図１〜図３で説明した従来例の場合と同じである。
なお、図示はしていないが、ロッド２５または移動体１０は、適宜のガイド手段で支持されつつ、振動または往復動するように構成するのが好ましい。
【００２２】
図４の駆動装置においては、錘２１、２２、圧電素子３１、３２、およびロッド２５が振動発生部４０を構成する。振動発生部４０の各構成要素の質量およびバネ定数を特定の値とすることによって、当該振動発生部４０（物理的な振動系）の一次共振周波数（ｆ１）と二次共振周波数（ｆ２）とがｆ１＝ｆ２／２の関係を満たすこととなるように構成している。
質量およびバネ定数を決定するために、次のようなモデリングを行う。
【００２３】
図４に示した振動発生部４０の物理的構成は、圧電素子のバネ定数および減衰力を考慮して、図５のようにモデル化できる。
【００２４】
力−電圧法によれば、図５のモデルは、図６に示した電気回路に置き換えることができ、この電気回路の一次共振周波数および二次共振周波数を求めることにより、図４に示した振動発生部４０（物理的振動系）の一次共振周波数および二次共振周波数を求めることができる。
その場合、図５の物理的振動系における各構成要素の「質量、バネ定数、減衰定数」と図６の電気回路中における「コンデンサの容量、コイルのリアクタンス、抵抗」との関係は下の表１に示した通りである。
【表１】
2005318720.tif 000004
図６の電気回路において、一次共振周波数をｆ１、二次共振周波数をｆ２とすると、
【数３】
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【数４】
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上式（１）および（２）から、ｆ１＝ｆ２／２となるための条件は、次式（３）で表される。ただし、抵抗Ｒ１、Ｒ２（すなわち、減衰定数ｈｐ１、ｈｐ２）は、共振周波数とは無関係であるので、無視している。
【数５】
2005318720.tif 000007
式（３）から次式（４）が導かれる。
【数６】
2005318720.tif 000008
表１に示した関係から、式（４）を質量およびバネ定数を用いて表すと、次式（５）となる。
【数７】
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すなわち、「式５を満たす質量およびバネ定数を備えた構成要素」を組み立てて、振動発生部４０を構成すれば、当該振動発生部４０の物理的な共振周波数は、ｆ１＝ｆ２／２の関係を満たすこととなる。
図４の例では、各構成要素の質量およびバネ定数は、下の表２に示した通りである。
【表２】
2005318720.tif 000010
図７は、以上のようにして構成した振動発生部４０（物理的な振動系）の周波数特性を示している。この系の一次共振周波数（ｆ１）は１２３ｋＨｚ、二次共振周波数（ｆ２）は２４６ｋＨｚであり、ｆ１＝ｆ２／２の関係を満たしていることが分かる。
【００２５】
この振動発生部４０の第１圧電素子３１に振幅２Ｖ、周波数１２３ｋＨｚの正弦波電圧を、第２圧電素子３２に振幅１Ｖ、周波数２４６ｋＨｚの正弦波電圧を、位相差９０ｄｅｇで入力した場合の、入力電圧とロッド振動波形との関係を図８および図９に示した。図８は入力電圧の波形を、図９はロッド振動波形を示している。
ロッドの振動波形は、規則的なノコギリ刃状となっており、これにより、移動体を一定方向に駆動することが可能となる。
【００２６】
≪第２実施形態（図１０、図１１）≫
第２実施形態では、上述のようにしてｆ１＝ｆ２／２の関係を満たすように構成された駆動装置に対して、正弦波電圧に代えて、デューティ比１／２の矩形波電圧を入力している。図１０は、第１圧電素子３１および第２圧電素子３２に入力される矩形波を示している。第１圧電素子３１には、振幅２Ｖ、周波数１２３ｋＨｚ、デューティ比１／２の矩形波電圧を入力している。第２圧電素子３２には、振幅１Ｖ、周波数２４６ｋＨｚ、デューティ比１／２の矩形波電圧を入力している。
【００２７】
一般に矩形波は、フーリエ展開により、複数の正弦波の和として表することができる。その一般式は次式（６）で表される。
【数８】
2005318720.tif 000011
式６において、Ｖｄは矩形波の振幅、ωｄは角速度、Ｄｕはデューティ比、ｔは時間である。また、式４のカッコ内において、第１項、第２項．．．、第ｎ項は、それぞれ、一次成分、二次成分．．．、ｎ次成分である。
【００２８】
式４においてＤｕ＝１／２（５０％）の場合、カッコ内の第２項がゼロとなる。すなわち、Ｄｕ＝１／２の矩形波には二次の正弦波成分は含まれない。したがって、第１圧電素子３１に入力する矩形信号の周波数を１２３ｋＨｚ（系の一次共振周波数）とすれば、当該入力により一次の共振成分のみが拡大される。ただし、３次以上の高次の項は、圧電素子の伝達特性から縮小するので、これを無視して考えている。
【００２９】
同様に、第２圧電素子３２に入力する矩形信号の周波数を２４６ｋＨｚ（系の二次共振周波数）とすれば、当該入力により二次の共振成分のみが拡大される。これにより、図８に示したような２つの正弦波電圧を入力した場合と同様の、規則的なノコギリ刃状のロッド振動を得ることができる（図１０、図１１）。
【００３０】
≪第３実施形態（図１２、図１３）≫
第３実施形態では、上述のようにしてｆ１＝ｆ２／２の関係を満たすように構成された駆動装置に対して、第１圧電素子３１および第２圧電素子３２の両方に、図１２に示した同一の矩形波電圧を入力している。矩形波電圧の振幅は２Ｖ、周波数は１２３ｋＨｚ（系の一次共振周波数に等しい）、デューティ比は２／３である。
２つの圧電素子に同じ矩形波電圧を入力する場合、当該矩形波は、２次の正弦波成分を含んでいることが必要となる。したがって、デューティ比が１／２であってはならない。上述のように、デューティ比１／２の矩形波には、二次成分が含まれないからである。
したがって、第３実施形態においては、矩形波のデューティ比を２／３としている（ただし、Ｄｕ＝１／２とならなければよく、特に２／３である必要はない）。また、当該矩形波の周波数は、系の一次共振周波数に等しい１２３ｋＨｚとしている。
このような矩形電圧を入力すると、各圧電素子に入力された電圧により、一次共振成分および二次共振成分が拡大されるので、図１３に示したような、規則的なノコギリ刃状のロッド振動を得ることができる。
【００３１】
≪第４実施形態（図１４、図１５）≫
第４実施形態では、ロール型圧電素子を用いて、２つの錘部分と２つ圧電素子部分とを一体的に構成している。図１４では、圧電シート５０に対して間隔をおいて部分的に電極５１、５２を塗布し、これを巻き上げてロッド（不図示）を固定することで振動発生部を構成している。電極が塗布されていない部分５６、５７は伸縮しないので、錘として機能させることができる。
図１４の例では、錘部５６が図４中の錘２１に対応し、錘部５７が図４中の錘２２に対応する。また、電極を塗布した部分５１、５２は、圧電素子として機能し、それぞれ、図４中の圧電素子２１、２２に対応している。すなわち、圧電素子部分５２の一端５２ａにロッドが固定される。
【００３２】
図１５は、図１４に対する変形例を示している。図１５では、錘部５６’および５７’の部分にも電極を塗布している点が図１４とは異なる。電極を塗布した部分であっても、電圧が印加されなければ伸縮しないので、錘部として機能させることができる。錘部５６’および５７’における電極は、ここに電圧が印加されないように、電極５１、５２との間にスリット状の間隔をおいて塗布されている。このように、電極を塗布した部分を錘部として機能させる場合は、当該錘部の比重が電極を塗布しない場合と比べて大きくなるので、錘部の体積を小さくでき、駆動装置を小型化する上で有利である。
なお、図示の例では、錘部５６’および５７’に塗布された電極に電圧が印加されないようにスリットを設けて絶縁しているが、スリットに限らず、他の適当な手段で絶縁を行ってもよい。
【００３３】
図１４および図１５に示したような構成においても、図５および図６で説明したのと同様のモデリング手法を用いて、各部の質量およびバネ定数を決定することで、ｆ１＝ｆ２／２となる物理的な振動系とすることができる。
なお、第４実施形態においては、２つの圧電素子部を同じ材料で構成しているので、Ｃ１＝Ｃ２となる。したがって、式４および式５は、次式（４’）および（５’）のように表せる。
【数９】
2005318720.tif 000012
【数１０】
2005318720.tif 000013
【００３４】
≪第５実施形態（図１６、図１７）≫
以上に説明した各実施形態では、振動発生部４０は２つの圧電素子３１、３２を含んでいるが、振動発生部が３つ以上の圧電素子を含んでいてもよい。第５実施形態では、３つの圧電素子を利用して振動発生部を構成する。
この場合、図４に示した構成において、圧電素子３１と３２との間に第３の圧電素子を直列に配置し、圧電素子３１と当該第３圧電素子との間、圧電素子３２と当該第３圧電素子との間に、それぞれ錘を配置する。
【００３５】
また、図１６に示したように、圧電シート７０を巻き上げて、これに不図示のロッドを固定して振動発生部を構成してもよい。図１６の例は、図１４の場合と同様の考えに基づいて構成されたものであり、圧電シート７０に対して間隔をおいて部分的に電極７１、７２、７３を塗布し、これを巻き上げることで一体的な構成を実現している。電極が塗布されていない部分７６、７７、７８は伸縮しないので、錘部として機能させることができる。なお、図示しないが、図１５の場合と同様に、錘として機能させる部分に対しても電極を塗布してもよい。
【００３６】
圧電素子が３つの場合にも、上記と同様に力−電圧法に基づくモデリングを行うことで、振動発生部の１〜３次の共振周波数について、ｆ１＝ｆ２／２＝ｆ３／３の関係を満たすこととなるように、各構成要素の質量およびバネ定数を決定できる。なお、ｆ３は三次共振周波数である。４つ以上の圧電素子を利用する場合も同様である。
【００３７】
第５実施形態においては、第３次までの共振を利用できるので、第２次までの共振を利用する場合よりも、理想的なロッド振動波形を得ることができる。すなわち、図１７に示したように、第１次と第２次の共振のみを利用する場合よりも、第１次〜３次までの共振を利用する場合の方が、振動波形の立ち上がり部の傾斜を緩やかにすることが可能となり、図２に示したような理想的なノコギリ刃形状により近いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の駆動装置を示す分解斜視図および組立図。
【図２】図１の駆動装置における駆動原理を説明する図。
【図３】図１の駆動装置における駆動原理を説明する図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る駆動装置の分解斜視図および組立斜視図。
【図５】図４の駆動装置の振動発生部のモデルを示す図。
【図６】図５のモデルに対応する電気回路を示す図。
【図７】図４の駆動装置の振動発生部の振動特性を示すグラフ。
【図８】図４の駆動装置に対して入力される電圧波形を示すグラフ。
【図９】図８の電圧が入力された場合のロッド振動波形を示すグラフ。
【図１０】本発明の第２実施形態において駆動装置に入力される電圧波形を示すグラフ。
【図１１】図１０の電圧が入力された場合のロッド振動波形を示すグラフ。
【図１２】本発明の第３実施形態において駆動装置に入力される電圧波形を示すグラフ。
【図１３】図１２の電圧が入力された場合のロッド振動波形を示すグラフ。
【図１４】本発明の第４実施形態の要部を説明する斜視図。
【図１５】図１４の構成に対する変形例を示す斜視図。
【図１６】本発明の第５実施形態の要部を説明する斜視図。
【図１７】第５実施形態におけるロッド振動波形を説明するグラフ。
【符号の説明】
【００３９】
１  台座
２、３  支持部
４  圧電素子
５  ロッド
１０  移動体
１１  移動体本体
１２  キャップ
１３  押圧バネ
２１  第１錘
２２  第２錘
２５  ロッド
３１  第１圧電素子
３２  第２圧電素子
４０  振動発生部
５０  圧電シート
５１、５２  伸縮部
５６、５７  錘部
７０  圧電シート
７１、７２、７３  伸縮部
７６、７７、７８  錘部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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