(57)【要約】【課題】複数の振動又は複数の振動が結合してなる結合モードの振動を利用する駆動ユニットについて、簡便かつ正確な特性選別方法を提供する。【解決手段】複数の振動又は複数の振動が結合してなる結合モードの振動で振動するように構成されており、対向し合う第１，第２の主面２ａ，２ｂを有し、かつ中央に第１の主面２ａから第２の主面２ｂに向かって貫通している開口部２ｃを有する枠状であり、開口部２ｃの内壁２ｄを移動体に圧接して移動体を移動させる駆動ユニット１の特性選別方法であって、駆動ユニット１に駆動電圧を印加する工程と、駆動ユニット１の開口部２ｃの内壁２ｄに、駆動ユニット１の開口面の法線方向に対して傾斜した角度からドップラ振動計８によりレーザーを照射し、開口部２ｃの内壁２ｄにおける振動速度の変化を測定する工程と、を備える、駆動ユニット１の特性選別方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動又は複数の振動が結合してなる結合モードの振動で振動するように構成されており、対向し合う第１，第２の主面を有し、かつ中央に前記第１の主面から前記第２の主面に向かって貫通している開口部を有する枠状であり、前記開口部の内壁を移動体に圧接して前記移動体を移動させる駆動ユニットの特性選別方法であって、
前記駆動ユニットに駆動電圧を印加する工程と、
前記駆動ユニットの前記開口部の内壁に、前記駆動ユニットの開口面の法線方向に対して傾斜した角度からドップラ振動計によりレーザーを照射し、前記開口部の内壁における振動速度の変化を測定する工程と、
を備える、駆動ユニットの特性選別方法。
【請求項２】
前記振動速度の変化を測定する工程において、
前記駆動ユニットの開口面の法線方向に対して、４５×ｎ±１０度（ｎは、整数）傾斜した角度からドップラ振動計によりレーザーを照射し、前記開口部の内壁における振動速度の変化を測定する、請求項１に記載の駆動ユニットの特性選別方法。
【請求項３】
前記振動速度の変化を測定する工程において、
前記駆動ユニットの前記開口部の内壁における前記移動体に圧接して前記移動体を移動させる部分に、前記駆動ユニットの開口面の法線方向に対して傾斜した角度からドップラ振動計によりレーザーを照射し、前記開口部の内壁における振動速度の変化を測定する、請求項１又は２に記載の駆動ユニットの特性選別方法。
【請求項４】
前記移動体が、移動体本体部と、前記移動体本体部に固定されており、前記開口部の内壁に圧接される複数の圧接部を外表面に有するバネ部材とを備え、
前記バネ部材の前記複数の圧接部のうち１つにレーザーを照射し、前記開口部の内壁における振動速度の変化を測定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動ユニットの特性選別方法。
【請求項５】
前記駆動ユニットが、対向し合う第１，第２の主面を有しかつ中央に第１の主面から第２の主面に向かって貫通している開口部を有する板状の弾性体と、該板状の弾性体の少なくとも一方の主面に接合された圧電素子とを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動ユニットの特性選別方法。
【請求項６】
前記複数の振動又は複数の振動が結合してなる結合モードの振動は、屈曲振動および屈曲振動とは異なる少なくとも一種の他の振動、又は屈曲振動および前記屈曲振動とは異なる少なくとも一種の前記他の振動が結合してなる結合モードの振動である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の駆動ユニットの特性選別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体を移動させる駆動ユニットの特性選別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラのレンズなどの移動体を移動させる駆動ユニットが、種々提案されている。
【０００３】
下記の特許文献１には、屈曲振動と他の振動とを利用した超音波モーターが開示されている。ここでは、筒状の移動体が、円板状の基体の貫通孔に挿入されている。筒状の移動体は、その軸方向に移動するように構成されている。円板状の基体の両面に圧電素子が設けられている。この円板の屈曲振動と径方向振動との複合共振が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２９８９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
駆動ユニットは、振動速度の変化等の特性によって、選別が行われる。しかしながら、特許文献１のように複数の振動を利用する駆動ユニットにおいては、屈曲振動と径方向振動との振動の向きが異なるために、駆動ユニットとしての振動速度の変化を一度に測定することが困難であった。そのため、従来の特性選別方法は、手順が煩雑であり、駆動ユニットとしての振動速度の変化を正確に測定することが困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、複数の振動又は複数の振動が結合してなる結合モードの振動を利用する駆動ユニットについて、簡便かつ正確な特性選別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る駆動ユニットの特性選別方法は、複数の振動又は複数の振動が結合してなる結合モードの振動で振動するように構成されており、対向し合う第１，第２の主面を有し、かつ中央に前記第１の主面から前記第２の主面に向かって貫通している開口部を有する枠状であり、前記開口部の内壁を移動体に圧接して前記移動体を移動させる駆動ユニットの特性選別方法であって、前記駆動ユニットに駆動電圧を印加する工程と、前記駆動ユニットの前記開口部の内壁に、前記駆動ユニットの開口面の法線方向に対して傾斜した角度からドップラ振動計によりレーザーを照射し、前記開口部の内壁における振動速度の変化を測定する工程と、を備える。
【０００８】
本発明に係る駆動ユニットの特性選別方法のある特定の局面では、前記振動速度の変化を測定する工程において、前記駆動ユニットの開口面の法線方向に対して、４５×ｎ±１０度（ｎは、整数）傾斜した角度からドップラ振動計によりレーザーを照射し、前記開口部の内壁における振動速度の変化を測定する。この場合、駆動ユニットとしての振動速度の変化を一度に測定することができるため、より一層正確に駆動ユニットの特性選別をすることができる。
【０００９】
本発明に係る駆動ユニットの特性選別方法の別の特定の局面では、前記振動速度の変化を測定する工程において、前記駆動ユニットの前記開口部の内壁における前記移動体に圧接して前記移動体を移動させる部分に、前記駆動ユニットの開口面の法線方向に対して傾斜した角度からドップラ振動計によりレーザーを照射し、前記開口部の内壁における振動速度の変化を測定する。この場合、移動体の移動に寄与する駆動ユニットと移動体との接触箇所の振動を直接測定することができるため、より一層正確に駆動ユニットの特性選別をすることができる。
【００１０】
本発明に係る駆動ユニットの特性選別方法の他の特定の局面では、前記移動体が、移動体本体部と、前記移動体本体部に固定されており、前記開口部の内壁に圧接される複数の圧接部を外表面に有するバネ部材とを備え、前記バネ部材の前記複数の圧接部のうち１つにレーザーを照射し、前記開口部の内壁における振動速度の変化を測定する。
【００１１】
本発明に係る駆動ユニットの特性選別方法のさらに他の特定の局面では、前記駆動ユニットが、対向し合う第１，第２の主面を有しかつ中央に第１の主面から第２の主面に向かって貫通している開口部を有する板状の弾性体と、該板状の弾性体の少なくとも一方の主面に接合された圧電素子とを備える。
【００１２】
本発明に係る駆動ユニットの特性選別方法のさらに他の特定の局面では、前記複数の振動又は複数の振動が結合してなる結合モードの振動は、屈曲振動および屈曲振動とは異なる少なくとも一種の他の振動、又は屈曲振動および前記屈曲振動とは異なる少なくとも一種の前記他の振動が結合してなる結合モードの振動である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る駆動ユニットの特性選別方法では、上記のように、駆動ユニットの開口面の法線方向に対して傾斜した角度からドップラ振動計によりレーザーを照射し、駆動ユニットの開口部の内壁における振動速度の変化を測定する。従って、本発明に係る駆動ユニットの特性選別方法によれば、複数の振動又は複数の振動が結合してなる結合モードの振動を利用する駆動ユニットについて、簡便かつ正確に特性選別をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法で用いられる駆動ユニットの模式的斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法で用いられる駆動ユニットと移動体との位置関係を示す模式的平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法で用いられる駆動ユニットを備える駆動装置において、（ａ）は初期状態を説明するための模式図である。（ｂ）はリリース状態を説明するための模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法で用いられる駆動ユニットを備える駆動装置において、（ａ）及び（ｂ）は、おのおの移動体を移動する様子を説明するための模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法を説明するための模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１６】
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることを指摘しておく。
【００１７】
本発明に係る駆動ユニットの特性選別方法は、以下の工程を備える。
【００１８】
複数の振動又は複数の振動が結合してなる結合モードの振動で振動するように構成されており、対向し合う第１，第２の主面を有し、かつ中央に上記第１の主面から上記第２の主面に向かって貫通している開口部を有する枠状であって、上記開口部の内壁を移動体に圧接して前記移動体を移動させる駆動ユニットに、駆動電圧を印加する工程。
【００１９】
上記駆動ユニットの開口部の内壁に、上記駆動ユニットの開口面の法線方向に対して傾斜した角度からドップラ振動計によりレーザーを照射し、上記開口部の内壁における振動速度の変化を測定する工程。
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法で用いられる駆動ユニットについて先に説明し、続いて本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法を説明する。
【００２１】
（駆動ユニット）
図１は、本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法で用いられる駆動ユニットの模式的斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法で用いられる駆動ユニットと移動体との位置関係を示す模式的平面図である。
【００２２】
図１に示すように、駆動ユニット１は、弾性体２を有する。弾性体２は、対向し合う第１の主面２ａと、第２の主面２ｂとを有する。弾性体２は、セラミックスや金属などの適宜の剛性材料からなる。弾性体２は、本実施形態では、矩形枠状の形状を有する。弾性体２は、中央に、第１の主面２ａから第２の主面２ｂに向かって貫通している開口部２ｃを有する。開口部２ｃは、移動体７を挿通させる部分である。また、開口部２ｃは、内壁２ｄを有する。内壁２ｄは、移動体７を圧接させて、移動させる部分である。駆動ユニット１では、開口部２ｃの内壁２ｄを移動体７に圧接して移動体７を移動させることができる。
【００２３】
本実施形態では、第１の主面２ａと第２の主面２ｂとを結ぶ方向が、軸方向である。移動体７は、この軸方向に沿って移動する。
【００２４】
第１の主面２ａ上には、複数の圧電素子３〜６が接合されている。複数の圧電素子３〜６は、第１の主面２ａでなく、第２の主面２ｂに接合されていてもよい。また、両主面に複数の圧電素子３〜６が接合されていてもよい。
【００２５】
圧電素子３〜６は、それぞれ、圧電体層と、圧電体層を挟んで対向するように設けられた一対の電極とを有する。本実施形態では、圧電素子３〜６に電圧を印加することにより、圧電素子３〜６を励振させる。それによって、屈曲振動と、他の振動とを発生させる。駆動ユニット１においては、この屈曲振動と、他の振動とを利用する。
【００２６】
具体的には、圧電素子３〜６を励振させ、圧電素子３〜６と、弾性体２とを貼り合わせてなる駆動ユニット１を振動させる。この駆動ユニット１において、駆動ユニット１の主面中央が上下に変位する屈曲振動が生じる。同時に、開口部２ｃの径が大きくなったり、小さくなったりする拡がり振動も励振される。本実施形態では、上記屈曲振動と他の振動としての上記拡がり振動とが利用される。駆動ユニット１では、上記屈曲振動と、上記拡がり振動とを利用して移動体７を移動させる。
【００２７】
図２に示すように、移動体７は、移動体本体部７ａと、移動体本体部７ａの外周面に固定されたバネ部材７ｂとを備える。移動体本体部７ａは、略円柱状の形状を有する。移動体本体部７ａは、セラミックス、金属、合成樹脂などの適宜の材料からなる。
【００２８】
バネ部材７ｂは、略円筒状の形状を有する。もっとも、円筒の一部が切り欠かれて、スリット７ｂ１が形成されている。バネ部材７ｂの軸方向は、前述した移動体７の軸方向である。そして、スリット７ｂ１は、この移動方向と平行な方向に延びている。なお、本発明において、スリット７ｂ１は設けられていなくともよい。
【００２９】
バネ部材７ｂは、金属などのバネ性を有する材料からなる。このバネ部材７ｂの内径は、バネ部材７ｂを移動体本体部７ａに外挿した場合に、バネ部材７ｂが移動体本体部７ａに圧接されるように選ばれている。すなわち、取り付ける前のバネ部材７ｂの内径は、移動体本体部７ａの移動方向と直交する断面における最大幅寸法よりも小さくされている。従って、取り付けに際しては、バネ部材７ｂを拡径し、移動体本体部７ａに取り付ける。取り付けられた状態では、バネ部材７ｂが縮径する力が作用するため、バネ部材７ｂは、移動体本体部７ａに確実に固定されている。
【００３０】
駆動ユニット１を駆動することにより、移動体本体部７ａは、移動体本体部７ａに取り付けられたバネ部材７ｂと共に、上述した移動方向に沿って移動される。この移動操作の詳細は後述する。もっとも、移動に際しては、図２に示す圧接部Ａ１〜Ａ４において、バネ部材７ｂに駆動ユニット１の開口部２ｃの内壁２ｄが接触し、接触部分を移動方向に沿って移動させるように、弾性体２が変位する。それによって、移動体本体部７ａがバネ部材７ｂと共に移動される。
【００３１】
なお、本発明においては、移動体７が移動体本体部７ａのみにより形成されていてもよい。その場合には、移動に際して、移動体本体部７ａに駆動ユニット１の開口部２ｃの内壁２ｄが接触し、接触部分を移動方向に沿って移動させるように、弾性体２が変位する。それによって、移動体本体部７ａが移動される。
【００３２】
次に、本実施形態の駆動ユニット１による移動体７のピッチ送り動作を図３及び図４を参照して説明する。
【００３３】
図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法で用いられる駆動ユニットを備える駆動装置において、初期状態と、リリース状態とを説明するための各模式図である。また、図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法で用いられる駆動ユニットを備える駆動装置において、移動体を移動する工程を説明するための各模式図である。
【００３４】
駆動ユニット１では、上記のように、屈曲振動と拡がり振動とが用いられる。ここで、拡がり振動は、弾性体２の開口部の内壁２ｄが移動体７に摩擦係合している移動可能状態と、弾性体２の開口部の内壁２ｄが移動体７に対して隔てられており、あるいは移動可能状態よりも低い摩擦係合力で移動体７に接触しているリリース状態とを実現する各振動姿態を有する。
【００３５】
図３（ａ）は、初期状態を示す。ピッチ送りに際し、まず、図３（ｂ）に示すように、拡がり振動により、矢印で示すように開口部が狭まるように弾性体２が変位する。その結果、移動可能状態、すなわち弾性体２による移動体７を把持した把持状態が実現される。この状態で、駆動ユニット１が屈曲振動により同位相で変位するため、図４（ａ）に示すように、駆動ユニット１が変位し、移動体７が上方に移動される。
【００３６】
次に、拡がり振動において、前述したリリース状態となるように弾性体２が変位し、弾性体２の開口部の内壁２ｄが移動体７に対して隔てられ、あるいは上記移動可能状態よりも低い摩擦係合力で移動体７に接触しているリリース状態となる。同時に、このリリース状態において、屈曲振動により図４（ｂ）に示すように、駆動ユニット１において、弾性体２の開口部付近が下方に移動する。
【００３７】
しかる後、次の駆動パルスにより、再度把持状態となると共に、屈曲振動による変位により、図４（ｂ）に示すように移動体７が再度上方に移動される。このようにして、移動体７が上方にピッチ送りされる。
【００３８】
（駆動ユニットの選別方法）
図５は、本発明の一実施形態に係る駆動ユニットの特性選別方法を説明するための模式的斜視図である。以下、図５を参照しつつ、一例としての駆動ユニット１の特性選別方法について説明する。
【００３９】
図５に示す駆動ユニット１の選別方法においては、まず、駆動ユニット１に電圧を印加する。それによって、駆動ユニット１において屈曲振動と、拡がり振動とを発生させる。
【００４０】
次に、ドップラ振動計８により駆動ユニット１の開口部２ｃの内壁２ｄにレーザーを照射する。具体的に本実施形態では、図２に示す開口部２ｃの内壁２ｄとバネ部材７ｂとの圧接部Ａ１にレーザーを照射する。もっとも、開口部２ｃの内壁２ｄとバネ部材７ｂとの圧接部Ａ２〜Ａ４にレーザーを照射してもよい。なお、レーザーを照射するに際しては、駆動ユニット１の開口面の法線方向であるｚ軸方向に対してθ度傾斜した角度から照射する。上記ｚ軸方向とは、駆動ユニット１の厚み方向であり、上述した移動体７を移動させる方向である。
【００４１】
駆動ユニット１の特性選別方法においては、開口部２ｃの内壁２ｄに照射されたレーザーの反射光をドップラ振動計８で受光する。それによって、開口部２ｃの内壁２ｄにおける振動速度の変化を測定する。そのため、本発明においては、簡便かつ正確に所望の駆動性能を有する駆動ユニット１を選別することができる。これについては、以下、詳細に説明する。
【００４２】
従来、上記のような複数の振動を利用する駆動ユニットを特性選別するに際しては、それぞれの振動について、個別に振動速度の変化を測定する必要があった。例えば、屈曲振動と拡がり振動とを利用する駆動ユニットにおいては、以下のようにして駆動性能を測定していた。
【００４３】
まず、駆動ユニットに電圧を印加して駆動させ、続いてレーザーをｚ軸方向から照射し、屈曲振動における振動速度の変化を測定する。しかる後、駆動ユニットへの電圧を遮断し、駆動ユニットの向きを変え、再度電圧を印加して駆動する。その状態で、ｚ軸方向に直交する方向である開口部の拡がり方向にレーザーを照射し、拡がり振動における振動速度の変化を測定する。次に、屈曲振動と拡がり振動との振動速度の変化を合成する。従来の選別方法では、このように、屈曲振動と拡がり振動の振動状態を同時に測定することができなかったため、非常に手間がかかっていた。
【００４４】
これに対して、本実施形態に係る駆動ユニット１の特性選別方法では、上述したようにｚ軸方向に対して傾斜した角度からレーザーを照射する。そのため、屈曲振動と拡がり振動の速度などの複数の振動速度の合成成分を１回で測定することができる。従って、駆動ユニット１の駆動性能を直接的にかつ同時に測定することができる。すなわち、本実施形態における特性選別方法では、簡便でありかつ正確に所望の駆動性能を有する駆動ユニット１を選別することができる。
【００４５】
特に、本実施形態では、圧接部Ａ１にレーザーを照射しているため、バネ部材７ｂとの接触箇所における駆動性能を直接的に測定することができ、より一層正確に特性選別することができる。従って、本発明において、移動体７がバネ部材７ｂを備える場合には、複数の圧接部Ａ１〜Ａ４のうち１つにレーザーを照射することが好ましい。また、移動体７が移動体本体部７ａによってのみ構成される場合は、駆動ユニット１と移動体本体部７ａとの圧接部にレーザーを照射することが好ましい。
【００４６】
また、レーザーは、駆動ユニット１における開口面の法線方向に対し、４５×ｎ±１０度（ｎは、整数）傾斜した角度から照射することが好ましい。すなわち、レーザーは、θ＝４５×ｎ±１０度傾斜した角度から照射することが好ましい。また、レーザーは、θ＝４５度傾斜した角度から照射することがより好ましい。上記角度から照射する場合、所望の駆動性能を有する駆動ユニットをより一層正確に選別することができる。
【００４７】
ドップラ振動計８としては、例えば、小野測器社製、商品名「ＬＶ−１７１０」を用いることができる。ドップラ振動計８を用いた特性選別方法では、まず、レーザーを複数の圧接部Ａ１〜Ａ４のうち１つに照射し、反射シグナルが得られるようレーザーのフォーカスリングを調整する。得られた反射シグナルからドップラ振動計８にて駆動ユニット１の振動の速度変化として計測することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、屈曲振動と、拡がり振動とを利用しているが、屈曲振動と拡がり振動との結合モードを利用してもよい。また、屈曲振動及び拡がり振動以外の他の複数の振動や複数の振動の結合モードを利用してもよい。その場合においても、駆動ユニットの開口面の法線方向に対して傾斜した角度からドップラ振動計によりレーザーを照射することにより、簡便かつ正確に駆動ユニットの特性選別を行うことができる。
【符号の説明】
【００４９】
１…駆動ユニット
２…弾性体
２ａ，２ｂ…第１，第２の主面
２ｃ…開口部
２ｄ…内壁
３〜６…圧電素子
７…移動体
７ａ…移動体本体部
７ｂ…バネ部材
７ｂ１…スリット
８…ドップラ振動計
Ａ１〜Ａ４…圧接部
【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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