振动致动器单元、台装置、光学装置以及台装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及振动致动器单元、台装置、光学装置以及台装置。
【背景技术】
[0002]存在使台(stage) 二维地移动的台装置(例如，参照专利文献I)。另外，存在设置标尺和编码器而根据检测到的移位信号来控制驱动信号的驱动装置(例如，参照专利文献2)。
[0003]专利文献1:日本特开平11-316607号公报
[0004]专利文献2:日本特开2011-147266号公报
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题
[0006]由于在X方向驱动和Y方向驱动中分别具备致动器，所以装置规模大。成本和空间因素因标尺和编码器的附加而上升。
[0007]用于解决问题的手段
[0008]根据本发明的第一技术方案，提供一种振动致动器单元，具备:电机械变换元件，其将被施加的驱动电压的电振动变换为机械振动；和抵接部，其与驱动对象的被驱动面抵接，将电机械变换元件的机械振动作为驱动力传递到被驱动面，电机械变换元件在与被驱动面交叉的第一振动面内周期性地弯曲而使抵接部在第一振动面内振动，且在与第一振动面交叉的第二振动面内周期性地弯曲而使抵接部在第二振动面内振动。
[0009]根据本发明的第二技术方案，提供一种具备上述振动致动器单元的光学装置。另夕卜，根据本发明的第三技术方案，提供一种具备上述振动致动器单元的台装置。
[0010]根据本发明的第四技术方案，提供一种振动致动器单元，具备:电机械变换元件，其将被供给的驱动电力变换为机械振动；接触部，其被从电机械变换元件传递机械振动来驱动驱动对象物；作用力产生部，其产生朝向驱动对象物对接触部施力的作用力；以及位置检测部，其基于成为作用力产生部所产生的作用力的物理量的变化，检测驱动对象物和电机械变换元件的相对位置。
[0011]根据本发明的第五技术方案，提供一种具备上述振动致动器单元的光学装置。另夕卜，根据本发明的第六技术方案，提供一种具备上述振动致动器单元的台装置。
[0012]上述
【发明内容】
没有列举本发明所需的所有特征。这些特征群的亚组合也可以成为发明。
【附图说明】
[0013]图1是台装置101的示意剖视图。
[0014]图2是振动致动器单元201的示意性的分解立体图。
[0015]图3是振动致动器单元201的示意侧视图。
[0016]图4是示出振动致动器单元201的驱动信号波形的图。
[0017]图5是振动致动器单元201的示意侧视图。
[0018]图6是示出振动致动器单元201的构造的示意图。
[0019]图7是示出振动致动器单元201的驱动信号波形的图。
[0020]图8是振动致动器单元201的示意侧视图。
[0021]图9是台装置102的示意剖视图。
[0022]图10是振动致动器单元202的示意性的分解立体图。
[0023]图11是示出振动致动器单元202的驱动信号波形的图。
[0024]图12是示出振动致动器单元202的驱动信号波形的图。
[0025]图13是台装置103的示意剖视图。
[0026]图14是振动致动器单元203的示意性的分解立体图。
[0027]图15是示出驱动信号的相位关系的图。
[0028]图16是光学装置104的示意剖视图。
[0029]图17是光学装置104的示意图。
[0030]图18是光学装置105的示意图。
[0031 ]图19是光学装置105的示意图。
[0032]图20是主动旋转关节装置106的示意图。
[0033]图21是相机系统500的示意剖视图。
[0034]图22是透镜单元600的剖视图。
[0035]图23是振动致动器单元400的示意剖视图。
[0036]图24是电机械变换元件420的示意图。
[0037]图25是驱动信号的波形图。
[0038]图26是示出电机械变换元件420的动作的示意图。
[0039]图27是透镜单元601的剖视图。
[0040]图28是台装置450的示意俯视图。
[0041]图29是台装置451的示意剖视图。
[0042]图30是台装置451的示意剖视图。
【具体实施方式】
[0043]以下，虽然通过发明的实施方式来说明本发明，但以下的实施方式不对权利要求所涉及的发明进行限定。另外，在实施方式中说明的特征的组合不一定都是解决问题所必需的。
[0044]图1是台装置101的示意剖视图。台装置101具备基台110、施力部120、移动台130以及振动致动器单元201。
[0045]在台装置101中，施力部120和振动致动器单元201配置在平坦的基台110的上面。振动致动器单元201通过固定部112而固定在基台110的上面。移动台130由振动致动器单元201从下方支撑。
[0046]施力部120具有支柱122、弹性构件124、球面座126以及转动球128。支柱122从基台110的上面向图中上方延伸，进而也向侧方延伸而伸出到移动台130的图中上方。在支柱122的顶端与移动台130上面之间，弹性构件124、球面座126以及转动球128以层叠的状态配置。
[0047]转动球128与移动台130的上面抵接。球面座126在允许转动球128的转动的同时，防止转动球128在移动台130的表面上移位。弹性构件124以压缩的状态夹在支柱122与球面座126之间。由此，球面座126和转动球128从支柱122的上端朝向下方受到按压。
[0048]如上所述的施力部120设置在移动台130的多个部位，协同工作而朝向下方、换言之朝向接近基台110的方向对移动台130施力。移动台130由振动致动器单元201从下方支撑，因此，在振动致动器单元201的上端配置的抵接部210朝向移动台130的下面受到按压。
[0049]此外，施力部120的构造不限于图示的例子。施力部120以维持振动致动器单元201的抵接部210与作为驱动对象的移动台130的被驱动面抵接的状态为目的而设置，所以也可以设置使用磁力、重力、工作流体的压力等其他方法来产生作用力的施力部120。
[0050]图2是振动致动器单元201的示意性的分解立体图。振动致动器单元201具有抵接部210、压电体220、共用电极235以及多个分体电极231、232、233、234。
[0051]抵接部210固定在压电体220的图中上面，从压电体220的表面突出而与移动台130的图中下面抵接。在压电体220产生了机械振动的情况下，抵接部210与压电体220 —起振动。
[0052]压电体220由PZT (锆钛酸铅)等压电材料形成。压电材料在被施加电压时会在预先极化的方向上伸缩。在图示的例子中，以图中箭头Z所示的方向成为极化轴方向的方式进行极化。因而，当施加电压值周期性变化的驱动电压时，压电体220产生在图中箭头Z所示的方向上伸缩的机械振动。
[0053]分体电极231、232、233、234和共用电极由金属等具有导电性的材料形成，彼此绝缘。共用电极235具有与相邻的压电体220大致相同的面积，与基准电位、例如接地电位结合。换言之，压电体220整体成为由共用电极235分割成2块的状态。
[0054]分体电极231、232、233、234分别隔着压电体220配置在与共用电极235相对的位置。由此，在压电体220形成夹在分体电极231、232、233、234的某一方与共用电极235之间的多个压电材料块221、222、223、224。换言之，分体电极231、232、233、234沿着压电材料块221、222、223、224的排列方向配置。
[0055]因而，例如，在对I个分体电极231施加了电压的情况下，电场强烈地作用于与分体电极231对应的压电材料块221，该压电材料块221伸展或收缩。同样，在对其他的分体电极232、233、234的某一方施加了电压的情况下，对应的压电材料块222、223、224伸展或收缩。这样，由压电体220和分体电极231、232、233、234形成将被施加的驱动电压的电振动变换为机械振动的电机械变换元件。
[0056]此外，在使用状态的振动致动器单元201中，图示的抵接部210、压电体220、分体电极231、232、233、234以及共用电极235处于彼此紧贴的状态。这样的振动致动器单元201不限于将图示的形状的零件组合来制造。例如，可以通过将各自为层状的压电材料和导电性材料依次层叠，来形成与图示的振动致动器单元201相同的构造。
[0057]另外，在图示的例子中，将分体电极231、232、233、234和共用电极235分别配置于与图中的箭头Y平行的面。但是，各电极也可以配置在其他的面或压电体220的角部。另夕卜，也可以将压电体220形成为筒状而在其内面配置电极。
[0058]图3是振动致动器单元201的示意侧视图。图3示出从图1和图2中箭头X所示的方向、即与一部分的分体电极231、232正交的方向观察振动致动器单元201的样子。对于与图2共同的要素，附上相同的附图标记并省略重复的说明。
[0059]分体电极231、232配置成将压电体220在图中左右分割。现在，假设对位于图中左侧的分体电极232施加的B相驱动信号和对隔着压电体220位于分体电极232的背侧的分体电极233施加的C相驱动信号以相同的相位使电压周期性变化。另外，假设对位于图中右侧的分体电极231施加的A相驱动信号和对隔着压电体220位于分体电极231的背侧的分体电极234施加的D相驱动信号以相同的相位使电压周期性变化。
[0060]图4是示出对振动致动器单元201供给的驱动信号波形的一例的图。如图所示，A相驱动信号和D相驱动信号彼此同步。B相驱动信号和C相驱动信号也彼此同步。另外，A相驱动信号和D相驱动信号具有相对于B相驱动信号和C相驱动信号提前90°的相位。
[0061]图5是说明将如上所述的组合的驱动信号施加于振动致动器单元201的情况下的振动致动器单元201的动作的示意图。对于与图3共同的要素，附上相同的附图标记并省略重复的说明。
[0062]在图4中，在A相驱动信号的相位为O到135°的期间和315°以上的期间内，A相驱动信号和D相驱动信号的电压比B相驱动信号和C相驱动信号的电压高。在这样的情况下，如图5所示，压电材料块221、224变得相对比压电材料块222、223长，压电体220以使上端的抵接部210向图中右方移位的方式弯曲。
[0063]另外，在A相驱动信号的相位为135°到315°的期间内，B相驱动信号和C相驱动信号的电压比A相驱动信号和D相驱动信号的电压高。在这样的情况下，压电材料块222、223变得相对比压电材料块221、224长，压电体220以使上端的抵接部210向图中左方移位的方式弯曲。
[0064]进而，在图4中，在A相驱动信号的相位为90°到180°的期间，所有的驱动信号的电压值成为正。另外，在A相驱动信号的相位为270°到360°的期间，所有的驱动信号的电压值成为负。因而，在前者的期间内，与后者的期间相比，压电体220整体的长度相对变大。
[0065]若综合压电体220的这些运动，则在将图4所示的驱动信号供给到振动致动器单元201的情况下，抵接部210在与图中的箭头Y平行的面内产生椭圆运动。因而，在台装置101中，与产生椭圆运动的抵接部210抵接的移动台130在图1的箭头Y的方向上移动。此夕卜，在将图4所示的2相的驱动信号的相互延迟关系颠倒的情况下，移动台130的移动方向反向。
[0066]图6是振动致动器单元201的示意侧视图。图6示出从图1和图2中箭头Y所示的方向、即分体电极231、234和共用电极235的面方向观察振动致动器单元201的样子。对于与图2共同的要素，附上相同的附图标记并省略重复的说明。
[0067]分体电极231、234分别将压电体220夹在分体电极231、234与共用电极235之间。现在，假设对位于图中左侧的分体电极231施加的A相驱动信号和对与分体电极231