特開 2024-104557 駆動力発生体、振動波モータ、および電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104557

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】駆動力発生体、振動波モータ、および電子機器

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/04 20060101AFI20240729BHJP

   G02B 7/04 20210101ALI20240729BHJP

   G02B 7/08 20210101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

H02N2/04

G02B7/04 E

G02B7/08 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023008836

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】藤央弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】木村 将光

(72)【発明者】

【氏名】芦沢 隆利

(72)【発明者】

【氏名】小林 三奈

(72)【発明者】

【氏名】塚田 晃弘

【テーマコード（参考）】

2H044

5H681

【Ｆターム（参考）】

2H044BE04

2H044DB04

5H681AA07

5H681BB02

5H681BB13

5H681BC01

5H681CC02

5H681DD23

5H681DD55

5H681DD74

5H681FF16

5H681FF33

(57)【要約】

【課題】駆動性能の向上を図ること。
【解決手段】駆動力発生体は、振動を発生させる振動体と、前記振動体と接続される弾性体と、前記弾性体に設けられ、前記振動体から発生する振動を、接触相手に対し前記弾性体が相対移動する駆動力に変換する変換部と、を備え、前記振動体と前記接触相手とが相対移動する方向を第１方向とし、前記弾性体と前記接触相手とが配列する方向を第２方向とした場合に、前記振動体の振動は、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向に、節を有する。
【選択図】図１４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動を発生させる振動体と、
前記振動体と接続される弾性体と、
前記弾性体に設けられ、前記振動体から発生する振動を、接触相手に対し前記弾性体が相対移動する駆動力に変換する変換部と、を備え、
前記振動体と前記接触相手とが相対移動する方向を第１方向とし、前記弾性体と前記接触相手とが配列する方向を第２方向とした場合に、前記振動体の振動は、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向に、節を有する、
駆動力発生体。

【請求項2】

請求項１に記載の駆動力発生体であって、
前記振動体は、共振周波数が近似する縦振動と曲げ振動とを発生させ、
前記節は、前記曲げ振動の節である、
駆動力発生体。

【請求項3】

請求項２に記載の駆動力発生体であって、
前記振動体において前記曲げ振動の次数は奇数である、
駆動力発生体。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の駆動力発生体であって、
前記弾性体は、前記第３方向に交差する前記弾性体の長手方向に沿って前記節を中心に対向する位置に２つの前記変換部を有し、２つの前記変換部の位置における前記曲げ振動は、互いに逆位相となっている、
駆動力発生体。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の駆動力発生体であって、
前記振動体は、少なくとも２つの位相の電力が入力され、前記位相に応じて複数存在する入力部を有し、
前記複数の入力部のうち、前記変換部に対応する第１入力部の面積が前記変換部に対応していない第２入力部の面積よりも大きい、
駆動力発生体。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の駆動力発生体であって、
前記振動体は、少なくとも２つの位相の電力が入力され、前記第３方向に交差する前記弾性体の長手方向に配列された偶数個の入力部を有し、
隣り合う２つの前記入力部の間隙のうち、前記長手方向の中央に位置する第１間隙に、前記振動の第１変曲点となる前記節が位置する、
駆動力発生体。

【請求項7】

請求項６に記載の駆動力発生体であって、
前記間隙は奇数個あり、そのうち、前記長手方向において前記第１間隙から一方の側に位置する第２間隙に、前記振動の第２変曲点が位置し、
奇数個の前記間隙のうち、前記長手方向において前記第１間隙から他方の側に位置する第３間隙に、前記振動の第３変曲点が位置する、
駆動力発生体。

【請求項8】

請求項７に記載の駆動力発生体であって、
前記第２間隙の位置は、前記長手方向において前記第２変曲点の位置よりも前記第１変曲点から離間する位置であり、
前記第３間隙の位置は、前記長手方向において前記第３変曲点の位置よりも前記第１変曲点から離間する位置である、
駆動力発生体。

【請求項9】

請求項７に記載の駆動力発生体であって、
前記第２間隙の位置は、前記長手方向において前記第２変曲点の位置よりも前記第１変曲点に近接する位置であり、
前記第３間隙の位置は、前記長手方向において前記第３変曲点の位置よりも前記第１変曲点近接する位置である、
駆動力発生体。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の駆動力発生体であって、
前記第３方向に交差する前記弾性体の長手方向が前記第３方向の長さの３．５～８倍である、
駆動力発生体。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の駆動力発生体であって、
前記振動体および前記弾性体の少なくとも一方は、前記振動を調整する振動調整部を有する、
駆動力発生体。

【請求項12】

請求項１１に記載の駆動力発生体であって、
前記振動調整部は、前記節を有する第１領域と、前記振動の腹を有する第２領域と、のうち少なくとも一方を含み、
前記第１領域は、前記振動体および前記弾性体の少なくとも一方における他の領域よりも質量が小さい領域を含み、
前記第２領域は、前記他の領域よりも質量が大きい領域を含む、
駆動力発生体。

【請求項13】

請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の駆動力発生体であって、
前記振動体と前記弾性体とは、接着剤による接着により一体化されている第１部分と接着されていない第２部分とを有する、
駆動力発生体。

【請求項14】

請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の駆動力発生体であって、
前記変換部は、前記第３方向に交差する前記弾性体の長手方向における前記変換部の長さが前記接触相手に近付くほど短い形状である、
駆動力発生体。

【請求項15】

請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の駆動力発生体と、
前記弾性体と前記駆動力を受ける前記接触相手とを加圧接触させる加圧力発生部と、
前記加圧力発生部を保持するとともに前記駆動力発生体を加圧接触された状態で保持する保持部と、
を有する振動波モータ。

【請求項16】

請求項１５に記載の振動波モータであって、
前記弾性体と前記相対移動部材の少なくとも一方は、表面処理としてダイヤモンド・ライク・カーボンと窒化処理の少なくとも一方が施され、
前記表面処理された表面に溶融異物がある場合は前記溶融異物の凸部の高さが２ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、
表面粗さがＳｐｃ１０以上２０００以下の第１範囲と、線粗さがＲｑ１ｎｍ以上４７ｎｍ以下の第２範囲のうち、少なくとも一方の範囲を有する、
振動波モータ。

【請求項17】

請求項１５または請求項１６に記載の振動波モータと、
前記振動波モータで駆動する光学部材と、
を有する光学機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動波モータ、レンズ鏡筒及び電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気機械変換素子と弾性体が接合された振動子を有し、電気機械変換素子の伸縮により、固有の振動を発生させた振動子と、加圧力によって接触した相対運動部材を有する、振動波モータがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－２２８７１９号公報

【発明の概要】

【0004】

第１開示技術の駆動力発生体は、振動を発生させる振動体と、前記振動体と接続される弾性体と、前記弾性体に設けられ、前記振動体から発生する振動を、接触相手に対し前記弾性体が相対移動する駆動力に変換する変換部と、を備え、前記振動体と前記接触相手とが相対移動する方向を第１方向とし、前記弾性体と前記接触相手とが配列する方向を第２方向とした場合に、前記振動体の振動は、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向に、節を有する。

【0005】

第２開示技術の振動波モータは、第１開示技術の駆動力発生体と、前記弾性体と前記相対移動駆動力を受ける相対移動部材とを加圧接触させる加圧力発生部と、前記加圧力発生部を保持するとともに前記駆動力発生体を加圧接触された状態で保持する保持部と、を有する。

【0006】

第３開示技術の光学機器は、第２開示技術の振動波モータと、前記振動波モータで駆動するレンズと、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、振動波モータの斜視図である。

【図2】図２は、振動波モータの分解斜視図である。

【図3】図３は、振動体の平面図である。

【図4】図４は、弾性体の裏面側から見た斜視図である。

【図5】図５は、振動子を示す斜視図である。

【図6】図６は、振動子と保持部材との関係を示す斜視図である。

【図7】図７は、振動子と摩擦部材との位置関係を示す斜視図である。

【図8】図８は、摩擦部材の粗さを示す図表である。

【図9】図９は、レール部材の斜視図である。

【図10】図１０は、加圧バネの装着例を示す斜視図である。

【図11】図１１は、ＦＰＣの実装状態を示す平面図である。

【図12】図１２は、振動波モータの進行方向から見た側面図（その１）である。

【図13】図１３は、振動波モータの進行方向から見た側面図（その２）である。

【図14】図１４は、振動子のモード図である。

【図15】図１５は、振動体の分極構成例を示す説明図である。

【図16】図１６は、Ａ相およびＢ相に印加された電圧を示す波形図である。

【図17】図１７は、分極の伸縮方向を示す説明図である。

【図18】図１８は、屈曲モードにおける分極の伸縮方向を示す説明図である。

【図19】図１９は、時刻０における第１モード（９０度位相差）でＡ相の印加電圧により発生する振動を示す説明図である。

【図20】図２０は、時刻０における第２モード（９０度位相差）でＡ相の印加電圧により発生する振動を示す説明図である。

【図21】図２１は、時刻０における第１モード（９０度位相差）において、Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成を示す説明図である。

【図22】図２２は、時刻０における第２モード（９０度位相差）において、Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成を示す説明図である。

【図23】図２３は、時刻０における第１モード（９０度位相差）および第２モード（９０度位相差）の合成振動を示す説明図である。

【図24】図２４は、時刻π／４における第１モード（９０度位相差）でＡ相の印加電圧により発生する振動を示す説明図である。

【図25】図２５は、時刻π／４における第２モード（９０度位相差）でＡ相の印加電圧により発生する振動を示す説明図である。

【図26】図２６は、時刻π／４における第２モード（９０度位相差）でＢ相の印加電圧により発生する振動を示す説明図である。

【図27】図２７は、時刻π／４における第１モード（９０度位相差）において、Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成を示す説明図である。

【図28】図２８は、時刻π／４における第２モード（９０度位相差）において、Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成を示す説明図である。

【図29】図２９は、時刻π／４における第１モード（９０度位相差）および第２モード（９０度位相差）の合成振動における現在位置を示す説明図である。

【図30】図３０は、実施例１の時刻０～３π／４における第１モードの振動による振動子の伸縮状態を示す説明図である。

【図31】図３１は、実施例１の時刻４π／４～７π／４における第１モードの振動による振動子の伸縮状態を示す説明図である。

【図32】図３２は、実施例１の時刻０～３π／４における第２モードの振動による摺動部４１３の屈曲状態を示す説明図である。

【図33】図３３は、実施例１の時刻４π／４～７π／４における第２モードの振動による摺動部４１３の屈曲状態を示す説明図である。

【図34】図３４は、実施例１の時刻０～３π／４における摺動部の合成振動による先端位置を示す説明図である。

【図35】図３５は、実施例１の時刻４π／４～７π／４における摺動部の合成振動による先端位置を示す説明図である。

【図36】図３６は、入力周波数による駆動速度の変化と摺動部の振動軌跡との関係を示す説明図である。

【図37】図３７は、入力電圧による駆動速度の変化と摺動部の振動軌跡との関係を示す説明図である。

【図38】図３８は、位相差による駆動速度の変化と摺動部の振動軌跡との関係を示す説明図である。

【図39】図３９は、振動波モータの部分側断面図である。

【図40】図４０は、弾性体と摺動部との関係１を示す振動子の背面図である。

【図41】図４１は、弾性体と摺動部との関係２を示す振動子の背面図である。

【図42】図４２は、共振周波数と共振抵抗値のシミュレーション結果を示す説明図である。

【図43】図４３は、錘の体積比と第２モードとの関係を示すグラフである。

【図44】図４４は、摺動部の形状の変形例１を示す斜視図である。

【図45】図４５は、摺動部の形状の変形例２を示す斜視図である。

【図46】図４６は、摺動部の形状の変形例３を示す斜視図である。

【図47】図４７は、摺動部の形状の変形例４を示す斜視図である。

【図48】図４８は、実施例２の時刻０～３π／４における第１モードの振動による振動子の伸縮状態を示す説明図である。

【図49】図４９は、実施例２の時刻４π／４～７π／４における第１モードの振動による振動子の伸縮状態を示す説明図である。

【図50】図５０は、実施例２の時刻０～３π／４における第２モードの振動による摺動部４１３の屈曲状態を示す説明図である。

【図51】図５１は、実施例２の時刻４π／４～７π／４における第２モードの振動による摺動部の屈曲状態を示す説明図である。

【図52】図５２は、実施例２の時刻０～３π／４における摺動部の合成振動による先端位置を示す説明図である。

【図53】図５３は、実施例２の時刻４π／４～７π／４における摺動部の合成振動による先端位置を示す説明図である。

【図54】図５４は、振動波モータを備えるレンズ鏡筒を含むカメラのハードウェア構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0008】

実施例１にかかる振動波モータは、第１モードと第２モードとを組み合わせて振動を発生させる。第１モードとは、たとえば、振動子の進行方向に振動子が伸縮する縦振動１次モードである。第２モードとは、たとえば、進行方向に直交する振動子５００が幅方向に沿って屈曲する屈曲１次モードでかつ中心を境に逆位相に屈曲するモードである。以下、添付図面を用いて詳細に説明する。

【0009】

＜振動波モータの外観＞
図１は、振動波モータの斜視図である。また、図２は、振動波モータの分解斜視図である。振動波モータ１００は、振動体１０１と、弾性体１０２と、保持部材１０３と、摩擦部材１０４と、レール部材１０５と、ボール１０６と、加圧バネ１０７と、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）１０８と、フレーム１０９と、を有する。

【0010】

振動体１０１および弾性体１０２は接合される。保持部材１０３は、接合された振動体１０１および弾性体１０２を保持する。摩擦部材１０４は、保持部材１０３によって保持された振動体１０１および弾性体１０２を摺動させる。レール部材１０５は、ボール１０６を介して摩擦部材１０４と接続される。ボール１０６は、摩擦部材１０４に形成された溝とレール部材１０５に形成された溝との間に設けられ、両溝で形成されるレール内を転動する。

【0011】

加圧バネ１０７は、保持部材１０３とレール部材１０５とを接続する。保持部材１０３によって保持された振動体１０１および弾性体１０２は、加圧バネ１０７の付勢力に抗して摩擦部材１０４上を摺動する。ＦＰＣ１０８は、可撓性のプリント配線基板であり、振動体１０１に接続されて給電する。フレーム１０９は、摩擦部材１０４に接続され、振動波モータ１００を構成する振動体１０１、弾性体１０２、保持部材１０３、摩擦部材１０４、レール部材１０５、ボール１０６、およびＦＰＣ１０８を保持する。

【0012】

＜振動体１０１＞
図３は、振動体１０１の平面図である。振動体１０１は振動を発生させる。振動体１０１は、たとえば、圧電素子（鉛を含むチタン酸ジルコン酸鉛や無鉛の圧電体）により構成される。振動体１０１は、振動体１０１と摩擦部材１０４とが相対移動する進行方向（以下、単に進行方向と呼ぶ場合がある）に長尺な板形状で、振動体１０１の幅方向の長さとの比率は、たとえば、３．５～８倍である。進行方向は、振動体１０１と摩擦部材１０４とが相対移動する方向の一例である。当該相対移動する方向は、加圧方向（振動子５００や摩擦部材１０４の厚み方向）と直交する相対移動成分の方向となる。

【0013】

３．５倍よりも比率が小さいと進行方向の縦振動１次モードの形状が崩れてしまい、所望の伸縮運動、並びに出力が得られない。一方、８倍よりも比率が大きいと、縦振動１次モードと幅方向に沿って屈曲する屈曲１次モードとの共振周波数を揃えるために厚みを極めて薄くする必要があり作製が困難となる。

【0014】

振動体１０１は、本体３００と、凸部３１２と、電極３１３ａ～３１３ｄと、配線３１３ｅ、３１３ｆと、を有する。本体３００は、括れ部３１１を有する。なお、以降振動体１０１の電極３１３ａ～３１３ｄと、配線３１３ｅ、３１３ｆが設けられている面を振動体１０１の表面、その裏側を振動体１０１の裏面と呼ぶことがある。また、振動体１０１の裏面には接地電極が設けられている。

【0015】

括れ部３１１は、振動体１０１の長側端３０１ａ、３０１ｂの中央にそれぞれ設けられる。２つの括れ部３１１間の振動体１０１の幅は、振動体１０１の幅方向の長さよりも短い。括れ部３１１は、第１モードの節を含む。第１モードの共振周波数を低周波数側に下げるには、振動体１０１の進行方向の長さを長くする必要があるが、括れ部３１１のように、振動の節に位置する部分に他の括れ部を設けても第１モードの共振周波数を低周波数側に下げることができる。

【0016】

振動の節に括れ部を設けることは節の剛性を下げることになり、節の剛性が下がると、バネ定数が下がることと同一の効果があり、共振周波数が低下する。これにより、振動体１０１の寸法を長くすることなく共振周波数を下げることができ、小型化に寄与させることができる。なお、節の剛性を下げる構造は括れに限らず多孔質としてもよいし、部分的に剛性の低い材質としてもよい。

【0017】

凸部３１２は、振動体１０１の進行方向の両側に設けられる。凸部３１２は、幅方向に突出する。第１モードは、振動の腹の質量を増加させることでも第１モードの共振周波数を低周波数側に下げることができる。振動の腹に錘として凸部３１２を設けることは、バネの先端に錘を増やすことと同一の効果があり、錘を増やすと共振周波数が低下する。凸部３１２を錘として振動の腹である振動体１０１の長手方向の両端近傍に配置することで、第１モードの共振周波数が低周波数側に移動する。

【0018】

また、凸部３１２は、第２モードの、この形状で最も摺動部４１３の振幅が強くなる付近の側面に配置される。これにより、第１モードの腹である完全な端部分に配置するよりも、第２モードの振幅を増大させることに寄与する。また、凸部３１２は、進行方向に対して長さが長くなりすぎると、第１モードの形状が崩れ、振動が不安定になり、また、振幅が出にくくなるため、局所的な配置となる。

【0019】

電極３１３ａ～３１３ｄ、配線３１３ｅ、３１３ｆは、振動体１０１の本体３００の表面に設けられる。電極３１３ａ～３１３ｄ、配線３１３ｅ、３１３ｆには、ＦＰＣ１０８から駆動用の電圧が印加される。電極３１３ａ～３１３ｄの各々が設けられる振動体１０１については、振動体１０１の裏面に設けられるＧＮＤ電極に対して同一方向、または逆方向に分極処理が施されている。

【0020】

電極３１３ａ、３１３ｄの各々は、２つの凸部３１２の間に設けられる。電極３１３ｂ、３１３ｃは、電極３１３ａ、３１３ｄの間に設けられる。電極３１３ａ、３１３ｂ間の間隙をスリット３０２ａｂと称す。電極３１３ｂ、３１３ｃ間の間隙をスリット３０２ｂｃと称す。電極３１３ｃ、３１３ｄ間の間隙をスリット３０２ｃｄと称す。

【0021】

配線３１３ｅは、電極３１３ｂと振動体１０１の一方の長側端３０１ａとの間に、長側端３０１ａに沿って設けられる。配線３１３ｆは、電極３１３ｃと振動体１０１の他方の長側端３０１ｂとの間に、長側端３０１ｂに沿って設けられる。

【0022】

配線３１３ｅ、３１３ｆは、組立後に駆動用電極同士を導電塗料等で導通させるための電極となる。具体的には、たとえば、配線３１３ｅは、電極３１３ａ、３１３ｃと導通し、配線３１３ｆは、電極３１３ｂ、３１３ｄと導通する。

【0023】

スリット３０２ｂｃは、第２モードの振動の節となる変曲点に位置し、スリット３０２ａｂ、スリット３０２ｃｄは第２モードの振動の変曲点に位置する。スリット３０２ａｂ、３０２ｂｃ、３０２ｃｄを第２モードの振動の変曲点に位置させることで、振動を励起させやすくする。これにより、振幅が大きくなる。

【0024】

スリット３０２ａｂ、３０２ｃｄの位置を進行方向の短側端３０１ｃ、３０１ｄ側に寄せるほど、電極３１３ｂ、３１３ｃの電極面積が増大し、第１モードの振幅が増大する。逆に、スリット３０２ａｂ、３０２ｃｄの位置を長手方向（進行方向）の中心側に寄せるほど、電極３１３ｂ、３１３ｃの電極面積が縮小し、第１モードの振幅が減少する。第１モードの強さの調節は、スリット３０２ａｂ，３０２ｃｄの位置を進行方向にずらすことでも可能となる。

【0025】

具体的には、たとえば、スリット３０２ａｂ，３０２ｃｄの位置を進行方向の中心（スリット３０２ｂｃ）に寄せることで、電極３１３ａ，３１３ｄの電極面積が増大し、相対的に電極３１３ｂ，３１３ｃの電極面積が減少する。これにより、第１モードの振動が減少する。一方、この場合、第２モードの振動は増大する。第２モードの振動が増大することより大きな加圧力を加えても対抗できるようになり、相対移動部材である摩擦部材１０４を、電極３１３ａ，３１３ｄの電極面積を増大させる前よりも強い駆動力で駆動することができる。第２モードの振幅が小さい状態で大きな加圧力を加えると第２モードの振動では振動子５００と相対移動部材である摩擦部材１０４との離間が発生しなくなり駆動できなくなる。このように、摺動部４１３に対応する電極３１３ａ、３１３ｄの電極面積を大きくすることにより大きな駆動力を得ることが可能になる。

【0026】

逆に、スリット３０２ａｂ，３０２ｃｄを進行方向の中心から遠ざけることで電極３１３ａ，３１３ｄの電極面積が減少し、相対的に電極３１３ｄ，３１３ｃの電極面積が増大する。これにより、第１モードの振動が増幅する。このように、スリット３０２ａｂ，３０２ｃｄの位置を変え、電極３１３ａ～３１３ｄの電極面積の比率を変えることで、第１モードの振動の調節が可能になる。なお、この時、スリット３０２ｂｃの位置に変更はない。

【0027】

＜弾性体１０２＞
図４は、弾性体１０２の裏面側から見た斜視図である。弾性体１０２は、振動体１０１と同様、進行方向に長い板形状である。弾性体１０２は、たとえば、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼やリン青銅、ベリリウム銅、アルミなどの金属で構成される。

【0028】

弾性体１０２は、本体４００を有する。本体４００は、括れ部４１１を有する。本体４００の長手方向（進行方向）の両端側には、凸部４１２が幅方向に突出して設けられる。本体４００の進行方向の両端側には、摺動部４１３が突出して設けられる。腕部４１４および先端部４１５が、括れ部４１１から幅方向に突出して設けられる。

【0029】

括れ部４１１は、弾性体１０２の長側端４０１の中央にそれぞれ設けられる。２つの括れ部４１１間の弾性体１０２の幅は、弾性体１０２の短側端４０２の幅方向の長さよりも短い。括れ部４１１は、振動体１０１の括れ部３１１と同様、第１モードの節に配置される。第１モードの共振周波数を低周波数側に下げるには、弾性体１０２の進行方向の長さを長くする必要があるが、括れ部４１１のように、振動の節に位置する部分に他の括れ部を設けても第１モードの共振周波数を低周波数側に下げることができる。

【0030】

振動の節に他の括れ部を設けることは節の剛性を下げることになり、節の剛性が下がると、バネ定数が下がることと同一の効果があり、共振周波数が低下する。これにより、振動体１０１と同様、弾性体１０２の寸法を長くすることなく、共振周波数を下げることができ、小型化に寄与させることができる。

【0031】

凸部４１２は、振動体１０１の凸部３１２と同様、弾性体１０２の長手方向（進行方向）の両端近傍に設けられる。凸部４１２は、幅方向に突出する。第１モードは、振動の腹の質量を増加させることでも第１モードの共振周波数を低周波数側に下げることができる。振動の腹に錘を付けることは、バネの先端に錘を増やすことと同一の効果があり、錘を増やすと共振周波数が低下する。凸部４１２を振動の腹である弾性体１０２の長手方向（進行方向）の両端に配置することで、第１モードの共振周波数が低周波数側に移動する。

【0032】

また、凸部４１２は、第２モードの、この形状で最も摺動部４１３の振幅が強くなる付近の側面に配置される。これにより、第１モードの腹である完全な端部分に配置するよりも、第２モードの振幅を増大させることに寄与する。また、凸部４１２は、進行方向に対して長さが長くなりすぎると、第１モードの形状が崩れ、振動が不安定になり、また、振幅が出にくくなるため、局所的な配置となる。

【0033】

摺動部４１３は、加圧によって摩擦部材１０４と加圧接触し摺動する。摺動部４１３は、本体４００の裏面４００ａ上において、第２モードの腹の頂点部分に配置される。第２モードの腹の頂点部分に摺動部４１３が位置することで、第２モードの振動が発生した際に、第２モードでは駆動方向の変位成分が発生せず、厚み方向のみの変位となる。そうすることによって、駆動に対して余分な変位の成分の発生を抑え、駆動方向の制御性が向上する。また、余分な変位成分が無いため、摩耗による耐久性も向上する。

【0034】

摺動部４１３の凸形状は、たとえば、長手方向（進行方向）の断面が半円型で構成される。また、摺動部４１３の凸形状は、長手方向（進行方向）および幅方向の断面が半円型、または、半球型でもよい。半円型のメリットとしては幅方向にある程度の長さがあるため、振動体１０１の不必要な傾きを抑制することができる。また、摺動部４１３が摩擦部材１０４と加圧接触する接触部は半円形の方が、長方形に対しては、摺動によって発生した摩耗粉を脇に排出しやすくなり、摩耗粉の巻き込みによる更なる摩耗の抑制が期待できる。

【0035】

腕部４１４は、保持部材１０３に接続され、振動体１０１と弾性体１０２とからなる構造体を、保持部材１０３に保持させる。腕部４１４は、振動体１０１および弾性体１０２の中心付近に幅方向に突出して設けられている。腕部４１４の位置は、振動体１０１と弾性体１０２とが接合した接合体における第１モードおよび第２モードの振動の節部に位置する。この振動の節部を外部の保持部材１０３と接触させることで、振動体１０１を保持した際の振動の減衰を最低限に抑える。

【0036】

先端部４１５は、腕部４１４の先端に設けられる。先端部４１５は略Ｃ字形状であり、その凹部で保持部材１０３と接続する。先端部４１５は、弾性体１０２の括れ部４１１から距離が離れているほど（腕部４１４が幅方向に長いほど）、振動減衰を抑制する効果がある。先端部４１５は、弾性体１０２の長側端４０１（括れ部４１１を除く）よりも外側に位置する。

【0037】

なお、先端部４１５は、長側端４０１よりも内側に位置してもよい。たとえば、括れ部４１１の幅方向の深さを深くして腕部４１４の長さを確保すると、先端部４１５は、長側端４０１よりも内側に位置することになる。

【0038】

＜振動子＞
図５は、振動子を示す斜視図である。振動子５００は、振動体１０１の裏面と弾性体１０２の表面とが接合した接合体である。振動体１０１と弾性体１０２とが接合された場合、腕部４１４と振動体１０１とが接合してしまうと、腕部４１４の位置は節部でありながら若干の振動はあるため、振動を減衰させる効果がある。したがって、腕部４１４の寸法をより長くし、振動の減衰効果を弱める必要がある。

【0039】

振動の減衰効果の低減を回避するためには、腕部４１４と振動体１０１とを接合させないような形状にする。具体的には、たとえば、腕部４１４をその厚みが先端部４１５およびその付近の厚みよりも薄くなるような段差形状とし、腕部４１４と振動体１０１との間に空隙５１０ができるようにする。これにより、腕部４１４と振動体１０１とが直接接触しない。

【0040】

なお、振動体１０１の裏面と弾性体１０２の表面との接合の際には、腕部４１４にある空隙５１０に接着剤が回り込まないようにしてもよい。また、接着剤を塗布しないなどの方法により振動を減衰させないようにしてもよい。たとえば、ワイヤボンディングや真空接合（オプティカルコンタクトを含む）などのように接着剤を使用しないようにする。その際、空隙５１０があれば振動体１０１と弾性体１０２とは腕部４１４で接合されない。また、振動体１０１を弾性体１０２上で焼成によって作ることも可能であり、その場合は焼成前に隙間を作って置くことになる。

【0041】

なお、振動体１０１の長側端３０１ａおよび弾性体１０２の長側端４０１を、振動子５００の長側端５０１とする。振動体１０１の長側端３０１ｂおよび弾性体１０２の長側端４０１についても同様である。また、振動体１０１の短側端３０１ｃおよび弾性体１０２の短側端４０２を、振動子５００の短側端５０２とする。振動体１０１の短側端３０１ｄおよび弾性体１０２の短側端４０２についても同様である。

【0042】

図６は、振動子５００と保持部材１０３と振動子の関係を示す斜視図である。（Ａ）において、保持部材１０３は、振動体１０１上の電極３１３ａ～３１３ｄ、配線３１３ｅ、３１３ｆを覆うように配置される。（Ｂ）は、（Ａ）の状態を振動子５００の裏面側から見た斜視図である。

【0043】

保持部材１０３は、本体６００と、保持部６０１と、接続部６０２と、引掛部６０３と、を有する。

【0044】

本体６００は、進行方向に長尺な板状部材であるが、進行方向の長さは、振動子５００よりも短いが、振動子５００よりも短くする必要はない。本体６００は、電極３１３ａ～３１３ｄ、配線３１３ｅ、３１３ｆを覆う。

【0045】

保持部６０１は、本体６００の長手方向の中央の両側に設けられ、本体６００の厚み方向に突出する。保持部６０１は、レール部材１０５に接続される。

【0046】

接続部６０２は、保持部６０１の先端に設けられる。接続部６０２は、先端部４１５の凹部にはめ込まれて、弾性体１０２と接続する。これにより、振動子５００が保持部材１０３に保持され、弾性体１０２の位置が規制される。接続部６０２と先端部４１５とは接着剤で固定されてもよい。

【0047】

引掛部６０３は、振動子５００を摩擦部材１０４に加圧接触させるために配置する加圧バネ１０７を引っ掛ける部分である。引掛部６０３は、本体６００の４つの角に設けられる。引掛部６０３はＶ字溝を有し、このＶ字溝に加圧バネ１０７が引っ掛けられる。

【0048】

引掛部６０３にＶ字溝を設けたことで、組立時に加圧バネ１０７を引っ掛けるときは、加圧バネ１０７の掛り部を引掛部６０３に対して幅方向の内側に押し込む。一方、組みばらし時で加圧バネ１０７を外すときに、加圧バネ１０７の掛り部を引掛部６０３に対して幅方向の外側に引っ張る。このように、加圧バネ１０７の押し引きのみで加圧バネ１０７を着脱できるようになり、作業性が向上する。

【0049】

また、本体６００の４つの角に加圧バネ１０７を配置することで、加圧バネ１０７の個体差による加圧力のバラツキが平均化され、振動波モータ１００ごとの加圧力の差を軽減し、振動波モータ１００ごとの摩擦力のバラツキを減らす。

【0050】

図７は、振動子５００と摩擦部材１０４との位置関係を示す斜視図である。（Ａ）において、保持部材１０３で保持された振動子５００が摩擦部材１０４上に配置された状態を示す。（Ｂ）は、（Ａ）の状態を摩擦部材１０４の裏面側から見た斜視図である。

【0051】

摩擦部材１０４は、進行方向に長尺な棒状部材であり、長手方向の長さは、摺動部４１３同士の間隔よりも長い。摩擦部材１０４は、摺動面７００と、裏面７０１と、溝７０２と、貫通孔７０３と、を有する。

【0052】

摺動面７００は、振動子５００が加圧接触される面である。具体的には、たとえば、摺動面７００は、弾性体１０２の本体４００の背面の摺動部４１３に加圧接触される。

【0053】

裏面７０１には溝７０２が形成されている。溝７０２は、長手方向に延在し、レール部材１０５とともにボール１０６を長手方向に案内する。図７では、長手方向に１本の溝７０２が形成されている例について説明したが長手方向に複数本の溝７０２が形成されてもよい。複数本の溝７０２は、幅方向に平行に配置されてもよく、長手方向に直列に配置されてもよい。

【0054】

貫通孔７０３は、摩擦部材１０４の両端に設けられる。貫通孔７０３は、後述するフレーム１０９の貫通孔と連通するネジ孔である。不図示のネジにより、摩擦部材１０４はフレーム１０９に接続される。

【0055】

振動波モータ１００では、摩擦部材１０４に加圧接触した振動子５００が、摩擦力によって駆動する。駆動の状態は、この摩擦力の状態に影響を受けるため、摺動面７００の状態は摩擦駆動の繰り返しによって変化しないことが望ましい。

【0056】

また、摺動によって主に振動子５００側の摺動部４１３による摩耗粉が発生すると、摩耗粉の影響によって摩擦駆動の状態が悪くなるだけではなく、振動波モータ１００以外の部分、レンズ鏡筒においては、特に光学性能への影響も懸念される。そのため、摩擦摺動により、摩耗粉が極力発生しないようにする必要がある。

【0057】

摩耗粉を発生させないためには、拡散または成膜処理により窒化層やＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）などを摺動面７００の表面に設け、摺動面７００の硬度を上昇させる。摺動面７００の硬度を２０～５０Ｇｐａとすることで、弾性体１０２の摺動部４１３と摩擦部材１０４の摺動面７００との摩耗を大きく抑えることができる。

【0058】

また、摺動面７００に高硬度の表面処理を施したため、表面粗さを抑えなければ、弾性体１０２の摺動部４１３を磨滅させる効果を与えてしまう。そこで、ＤＬＣ製膜プロセス時に発生する炭素化合物などの溶融異物（ドロップレット）の高さをＲｐ０．２μｍ以下に抑え、摺動面７００の表面粗さをＳｐｃ２０００［１／ｍｍ］以下、線粗さをＲｑ４７ｎｍ以下にする必要がある。

【0059】

ドロップレット（ｄｒｏｐｌｅｔ）とは、ＤＬＣ成膜時の原材料や金属系異物（溶融金属液滴）からなる凸部を指す。ドロップレットのサイズはサブμｍから数十μｍ程度である。ドロップレットの付着により膜面に凸部が形成されると、表面を粗くして被膜特性（摩擦摩耗特性など）を劣化させる。

【0060】

ドロップレットが摩擦摩耗等の外部から受ける力により脱離すると、膜面に陥没凹部が形成されることもあり、脱離したドロップレットが相対する材料を攻撃したり摩耗させたりすることもある。よって、ドロップレットの形成はなるべく避けるべきである。またドロップレットを研磨で除去する際にはその断片が残らないように細心の注意を払うべきである。

【0061】

また、ＤＬＣ成膜プロセスは、物理気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ）と化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）に分類され、真空環境にて成膜される。

【0062】

ＰＶＤコーティングと呼ばれるプロセスでは、高真空中で成膜材料を蒸気（気体）に変えて、基板（コーティングされる製品、本例ではステンレス材料）を蒸気にさらして表面に薄膜を成長させる。時に固体成膜材料であるグラファイトの塊が核となり、通常のＤＬＣ成膜面よりも突出したドロップレットを形成する。

【0063】

また、炭化水素ガス（アセチレン等）を原材料とするＣＶＤコーティングでは、ａ－Ｃ：Ｈ膜が成膜される。ガスから炭素を原子単位で供給されるため、基材に倣った平滑で均質な膜が得られる。

【0064】

ＣＶＤ法の中のプラズマＣＶＤ法では、水素フリーＤＬＣであるｔａ－Ｃ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）を成膜することもできる。その際に、主に用いられる真空アーク法では、ＤＬＣ（原料は固体炭素）のみならず窒化物もドロップレットと呼ばれる溶融金属液滴が被膜中に混ざり、表面を粗くする。ドロップレットを低減する新しいプロセスとしてフィルタード・アーク（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ａｒｃ）法もある。

【0065】

なお、ＤＬＣ膜と基材（ＳＵＳなど）の界面の残留応力を緩和する目的で、金属系（窒化クロム等）の中間層を導入する場合が多く、そのプロセスにおいてドロップレットの原因となる金属液滴が発生する。イオンプレーティングやスパッタリングを組み合わせて、基材の上に金属系の膜を設け、その上にＤＬＣを成膜する。その金属液滴は、ＤＬＣ成膜後もドロップレットとしてＤＬＣ最表面に凸部となって残存する。

【0066】

図８は、摺動面７００の粗さを示す図表である。図８において、二乗平均平方根高さＲｑは、基準長さにおける二乗平均平方根である。基準長さは、たとえば、摩擦部材１０４の長手方向の長さである。二乗平均平方根粗さＲｑは、表面粗さの標準偏差である。輪郭曲線が粗さ曲線である場合の二乗平均平方根高さは、二乗平均平方根粗さＲｑとなる。

【0067】

図８に示したように、ドロップレットの高さは線粗さＲｐでも表すことができる。なお粗さ等の計測には、接触式粗さ計、レーザー顕微鏡、白色干渉顕微鏡を用いた。接触式粗さ計の解析条件については、カットオフ種別はガウシアンであり、カットオフ波長は０．０８ｍｍであり、評価長さは０．４ｍｍである。また、レーザー顕微鏡の解析条件については、評価面は０．１４ｍｍ×０．１１ｍｍの長方形である。また、ＳＵＳの相手攻撃性については、摩擦径が大きい方が「×」となる。

【0068】

＜レール部材１０５＞
図９は、レール部材１０５の斜視図である。レール部材１０５は、本体９００と、第１嵌合部９０１と、第２嵌合部９０２と、を有する。

【0069】

本体９００は、進行方向（長手方向）に長尺な部材であり、長手方向の長さは、摩擦部材１０４よりも短い。本体９００には、摩擦部材１０４の溝７０２に対向するように、溝７０２に対応する溝９０４が設けられ、摩擦部材１０４の溝７０２とともにボール１０６を長手方向に案内する。ボール１０６は、溝７０２および溝９０４で形成された空間内を転動する。

【0070】

図９の例では、溝９０４は、進行方向に直列に２本設けられているため、ボール１０６は、溝９０４ごとに配置される。なお、溝９０４の数は、溝７０２よりも１つ多くてもよく、１つ少なくてもよく、同数でもよい。

【0071】

溝９０４，７０２を長手方向に直列に複数本配列することにより、ボール１０６が溝９０４，７０２を転がった際に、ボール１０６が長手方向の片側に偏ってしまうことがない。したがって、レール部材１０５に倒れが生じにくくなり、正常な駆動が可能になる。なお、溝９０４は、本体９００に形成されていてもよく、本体９００とは別部材として本体９００に取り付けられていてもよい。溝９０４が本体９００とは別部材である場合は、金属などの表面が硬い材料の方が、ボール１０６の転動による抵抗やバラつきが軽減される。

【0072】

また、本体９００の４つの角には、引掛部９０５が設けられ、加圧バネ１０７が引っ掛けられる。引掛部９０５および引掛部６０３に加圧バネ１０７の両端が掛けられることにより、保持部材１０３に保持された振動子５００または弾性体１０２が、摩擦部材１０４に加圧接触される。引掛部９０５は引掛部６０３と同様にＶ字溝を有し、取付および取り外しの作業性が向上する。

【0073】

第１嵌合部９０１は、本体９００の長手方向の長側端の一方の中央に設けられる。第１嵌合部９０１は、溝部９１０を有する。溝部９１０は、保持部材１０３の一方の保持部６０１を案内して嵌合する。

【0074】

第１嵌合部９０１は、溝部９１１を有する。溝部９１１は、振動波モータ１００の外に出力を取り出すための溝となる。たとえば、溝部９１１にレンズ鏡筒側の凸部を差し込み、ひっかけることで、レンズ鏡筒の部品を駆動することができる。

【0075】

第２嵌合部９０２は、本体９００の長手方向の長側端の他方の中央に設けられる。第２嵌合部９０２は、溝部９２０を有する。溝部９２０は、保持部材１０３の他方の保持部６０１を案内して嵌合する。溝部９１０、９２０は対向配置される。

【0076】

第１嵌合部９０１および第２嵌合部９０２が保持部材１０３の保持部６０１に嵌合することで、レール部材１０５と保持部材１０３とが接続される。これにより、レール部材１０５および保持部材１０３は一体となって駆動する。

【0077】

第１嵌合部９０１および第２嵌合部９０２と保持部６０１との間に摩擦力が働くと駆動時の揺動により、加圧力の変化が大きくなってしまう。そのため、保持部材１０３には、摺動性の良いポリアセタール（ＰＯＭ）が用いられる。また、保持部材１０３に樹脂材を使用することにより、保持部材１０３は、振動子５００から伝達した振動を吸収し、他の部品への振動の伝達を抑制する。このほかに、保持部６０１が摺動する溝部９１０、９２０の表面に、摺動性の良い、四フッ化エチレン等を含む摺動材を挟み込んでもよい。

【0078】

また、第２嵌合部９０２には、幅方向に突出するフランジ９０３が設けられている。フランジ９０３は、ＦＰＣ１０８の一部を支持する。

【0079】

＜加圧バネ１０７＞
図１０は、加圧バネ１０７の装着例を示す斜視図である。加圧バネ１０７は、保持部材１０３の引掛部６０３とレール部材１０５の引掛部９０５に引っ掛けられる。引掛部６０３の位置は、レール部材１０５の引掛部９０５よりも長手方向の内側に位置しており、加圧バネ１０７が摺動面７００の加圧方向（振動子５００や摩擦部材１０４の厚み方向）に対し斜めに掛かるようになっている。加圧方向は、進行方向と直交する。

【0080】

加圧バネ１０７は保持部材１０３の４隅から１個ずつ、４カ所に配置される。引掛部９０５は保持部材１０３の引掛部６０３よりも進行方向に対して外側に位置する。振動子５００と摩擦部材１０４との間に欲しい加圧は、それらの厚み方向でそれらを引寄せる方向となるが、加圧バネ１０７は、それ以外に進行方向に対しても付勢する力を発生させている。

【0081】

振動子５００からレール部材１０５の間には、部品のバラツキや組み立てによってある程度の隙間によってガタつきがあるが、精密に駆動させる場合、このガタつきの分だけ駆動の精度が悪化する。そのため、上述のように加圧バネ１０７を斜めにし、加圧バネ１０７の力が、進行方向と摺動面７００の加圧方向との両方にかかるようにする。

【0082】

さらに、加圧バネ１０７には製造上で力量のバラツキが発生するため、４つの加圧バネ１０７の力量に差が生まれるため、進行方向に対しては、４つの加圧バネ１０７の力量差でどちらか片方に寄せられる。これにより、第１嵌合部９０１および第２嵌合部９０２が保持部材１０３の保持部６０１に嵌合する部分のガタつきを抑える効果が得られる。

【0083】

＜ＦＰＣ１０８＞
図１１は、ＦＰＣ１０８の実装状態を示す平面図である。図１１では、説明の便宜上、保持部材１０３はないものとして説明する。図１１において、ＦＰＣ１０８が観察できない部位については、図１および図２を参照する。

【0084】

ＦＰＣ１０８は、外部給電部１１０１と、接続部１１０２と、中途部１１０３と、を有する。外部給電部１１０１および接続部１１０２は、中途部１１０３を介して一体形成されている。

【0085】

外部給電部１１０１は、振動波モータ１００の外部の電源から電力供給を受ける部分である。接続部１１０２は、電極３１３ｂ～３１３ｃ、配線３１３ｅに接続される。

【0086】

ＦＰＣ１０８は、振動体１０１の電極３１３ｂ～３１３ｃ、配線３１３ｅに接続された接続部１１０２から幅方向に引き出される。レール部材１０５のフランジ９０３に中途部１１０３が支持される。中途部１１０３の少なくとも一部は、フランジ９０３に貼着される。

【0087】

ＦＰＣ１０８は、この貼着された反対側に折り返され、摩擦部材１０４を保持するフレーム１０９との間にＵ字構造１１０４を形成する（図２を参照）。Ｕ字構造１１０４を形成することで、振動波モータ１００が進行方向に駆動した場合に、ＦＰＣ１０８によって駆動が阻害されることなくスムーズに駆動することが出来る。また、ＦＰＣ１０８は、フレーム１０９ともＵ字構造１１０４の反対側の端で貼着され、その先に外部給電部１１０１が配置される。

【0088】

＜ボール１０６と溝７０２および溝９０４との位置関係＞
図１２は、振動波モータ１００の進行方向から見た側面図（その１）である。図１２は、溝７０２および溝９０４の各々が、幅方向に１本ずつ形成された場合、いわゆる１溝構成を示す。ボール１０６は、溝７０２および溝９０４に挟まれており、加圧バネ１０７による加圧力で保持されている。振動子５００（振動体１０１および弾性体１０２）の振動により、振動子５００と連結した保持部材１０３、レール部材１０５、加圧バネ１０７、およびＦＰＣ１０８が一体となって、摩擦部材１０４と相対的に移動する。

【0089】

この相対移動が起こる際に、ボール１０６が溝７０２および溝９０４を転動し、ベアリングの役割を果たす。ボール１０６が転動する溝７０２および溝９０４は、長手方向に長尺な１本の空隙で１溝構成となる。ボール１０６は、摺動部４１３および摺動面７００の真下に位置する。

【0090】

１溝構成の場合、振動子５００、保持部材１０３、レール部材１０５、加圧バネ１０７、ＦＰＣ１０８が一体化した構造体は、ボール１０６中心を通り進行方向と平行な軸を回転軸として傾くことができる。

【0091】

このような１溝構成のメリットとしては、摩擦部材１０４の摺動面７００と、摺動部４１３が幅方向の軸に対し、加工バラつき等により完全に並行でなかった場合、前述の様に振動子５００、保持部材１０３、レール部材１０５、加圧バネ１０７、ＦＰＣ１０８が一体化した構造体がボール１０６中心を通り進行方向と平行な軸を回転軸として傾きながら加圧バネ１０７の付勢力によって、摺動部４１３と摺動面７００が接触する。この時、摺動部４１３と摺動面７００の接触面が完全に一致するように傾くため、振動子５００の振動を適切に摩擦部材１０４に伝達することが可能となる。したがって、摺動部４１３の摺動面７００への接触が常に一定になることで駆動の安定性が得られる。

【0092】

図１３は、振動波モータ１００の進行方向から見た側面図（その２）である。図１３は、いわゆる２溝構成を示す。２溝構成のうち一方は、溝７０２および溝９０４で構成された進行方向の空隙（以下、左側空隙）であり、他方は、溝９０４のみで構成された進行方向の空隙（以下、右側空隙）である。

【0093】

左側空隙および右側空隙の加圧方向の位置（ボール１０６の位置）は異なる。加圧方向において、左側空隙の溝７０２に対向する溝９０４は、右側空隙の溝９０４よりも浅い。右側空隙の溝９０４は、溝７０２の加圧方向の深さ分深く形成されており、ボール１０６による接触では２つの溝９０４の深さを異ならせることで、右側空隙と左側空隙との平衡がとられている。

【0094】

このような左側空隙を１溝とする構成をとることで、溝７０２および溝９０４の加工バラつきによる位置のバラツキの影響を排除することができる。また、このように２溝構成にした場合では、傾きの基準が摺動部４１３および摺動面７００ではなく、ボール１０６と溝７０２および溝９０４との接触箇所となる。

【0095】

２溝構成にした場合のメリットとしては、傾きの基準がボール１０６と溝７０２および溝９０４とになることで、外から不要なモーメントが加わった際にもこの接触箇所で力を受け止めることとなり、摺動部４１３および摺動面７００には加圧力以外の不要な力は加わらない。加工バラつきによる接触の傾きは１溝に劣るが、外力による影響には強いメリットとなる。

【0096】

＜振動波モータ１００の駆動方式＞
つぎに、振動波モータ１００の駆動方式について説明する。振動波モータ１００は、振動体１０１に電圧を印加することで駆動する。電圧は、ＦＰＣ１０８を介して、振動体１０１の電極３１３ａ～３１３ｄに印加される。具体的には、たとえば、電極３１３ａおよび電極３１３ｃへの電圧の印加は配線３１３ｅを介して同時に行われる。また、電極３１３ｂおよび電極３１３ｄへの電圧の印加は配線３１３ｆを介して同時に行われる。

【0097】

配線３１３ｅおよび配線３１３ｆは、電極３１３ａ～３１３ｄと導電ペースト等を使用して接続される。電圧は、正弦波（三角波、矩形波、デジタル入力もあり）で特定の周波数で印加される。

【0098】

ここで、電極３１３ａおよび電極３１３ｃに印加される電圧をＡとし、電極３１３ｂおよび電極３１３ｄに印加される電圧をＢとする。電圧Ｂは、電圧Ａに対して時間的に位相をずらして印加される。位相をずらすことにより、電圧Ａによって励起される第１モードおよび第２モードの振動と、電圧Ｂによって励起される第１モードおよび第２モードの振動と、にズレが生じる。これらのモードの組み合わせによって、摺動部４１３の振動の軌跡が変化する。

【0099】

図１４は、振動子５００のモード図である。図１４では、説明の便宜上、振動体１０１から括れ部３１１、４１１、凸部３１２、４１２、電極３１３ａ～３１３ｄ、配線３１３ｅ、３１３ｆ、腕部４１４、先端部４１５を省略した形状で説明する。

【0100】

（Ａ）は、第１モード、すなわち、縦振動１次モードを示す。第１モードでは、振動体１０１は、第１節１４０１を中心に進行方向に伸縮する。第１節１４０１は、幅方向に沿って、括れ部３１１、４１１に位置する。

【0101】

（Ｂ）は、幅方向に沿って屈曲する屈曲１次モードを示す。幅方向に沿って屈曲する屈曲１次モードでは、振動子５００の長側端５０１は、２本の第２節１４０２を基準にして加圧方向に屈曲する。幅方向の屈曲１次モードでは、幅方向の中心において進行方向に延在する中心線１４１０および長側端５０１が、振動の腹となる。

【0102】

（Ｃ）は、第２モードを示す。第２モードは、（Ｂ）幅方向に沿って屈曲する屈曲１次モードと同様に進行方向に２本の第２節１４０２と、（Ａ）第１モードと同様に、第１節１４０１と、を有する屈曲モードである。第２モードでは、中心線１４１０の腹の振動が、進行方向の一方の短側端５０２（以下、５０２ａ）では（Ｂ）と同様に屈曲するが、他方の短側端５０２（以下、５０２ｂ）では逆方向に振動する。つまり、短側端５０２ａと短側端５０２ｂで屈曲振動が逆位相となっている。中心線１４１０とは、２本の第２節１４０２の間の進行方向の線である。すなわち、短側端５０２ａの幅方向の中心位置と短側端５０２ｂの幅方向の中心位置とを結んだ線である。

【0103】

具体的には、たとえば、第１節１４０１を境界にして屈曲方向が逆方向になる。この振動は、本実施例と同様に縦振動と屈曲振動を組み合わせたＬ１Ｂ４（駆動方向縦１次振動と駆動方向屈曲４次振動との組み合わせ）モードを使用したモータと比較すると、進行方向の屈曲４次モードよりもモード次数が低い。モード次数が低いと、振幅および加圧方向に持ち上げる力が強くなりより強い加圧部材を用いることができ、より強い摩擦力を発生させることができる。

【0104】

また、第２モードでは、振動子５００は幅方向に沿って屈曲するため、第２モードの共振周波数が幅方向の長さに依存する。幅方向の長さは、進行方向（振動体１０１の長手方向）に対して短い。したがって、進行方向の屈曲４次モードに対して、第１モードの共振周波数と第２モードの共振周波数とを同じ共振周波数にする場合、振動子５００の厚みを薄くすることができ、振動波モータ１００の厚み寸法を減らすことができる。

【0105】

また、括れ部３１１、４１１と凸部３１２、４１２とを設けたことにより、進行方向の長さを抑えたうえで第１モードの共振周波数を下げ、さらに、第２モードの共振周波数を合わせるために、更なる振動子５００の薄型化ができ、第２モードの振幅も増大させることができる。

【0106】

また、振動子５００を薄型化するメリットとして、振動子５００が薄いほど振動体１０１も薄くできるため、振動子５００の変形量は電界強度に依存するため、同一電圧では電界が強くなり、振幅を揃えた場合はより電圧を下げることができる。したがって、省電力化をすることができる。

【0107】

＜振動体１０１の分極構成と印加電圧＞
図１５は、振動体１０１の分極構成例を示す説明図である。図１５は、幅方向から見た振動体１０１の断面図を示す。振動体１０１は、プラス方向に分極したプラス分極（図１５中、「＋」）とマイナス方向に分極したマイナス分極（図１５中、「－」）とが進行方向に交互に配列した構成となる。電極３１３ａ、３１３ｃをＡ相と称す。電極３１３ｂ、３１３ｄをＢ相と称す。なお、本説明においては説明の便宜上、電極３１３ａ～３１３ｄはそれぞれ同等な大きさとするが、実際は図３のような形状など適宜変形することができる。

【0108】

図１６は、Ａ相およびＢ相に印加された電圧を示す波形図である。横軸は時間で縦軸は印加電圧である。Ａ相には基準となる第１電圧１６０１が印加され、Ｂ相には第１電圧１６０１から９０度位相がずれた第２電圧１６０２が印加される。なお、Ａ相およびＢ相に印加された第１電圧１６０１および第２電圧１６０２は正弦波として説明するが、これに限定されるものではない。

【0109】

図１７は、分極の伸縮方向を示す説明図である。プラス分極にプラス電圧が印加されると、プラス分極は進行方向に伸長する（状態１７０１）。マイナス分極にプラス電圧が印加されると、マイナス分極は進行方向に収縮する（状態１７０２）。プラス分極にマイナス電圧が印加されると、プラス分極は進行方向に収縮する（状態１７０３）。マイナス分極にマイナス電圧が印加されると、マイナス分極は進行方向に伸長する（状態１７０４）。

【0110】

図１８は、屈曲モードにおける分極の伸縮方向を示す説明図である。図１８において、図面に直交する方向が進行方向であり、たとえば、図面から手前に向かう方向を正の進行方向（＋進行方向）とし、図面から奥行方向を負の進行方向（－進行方向）とする（逆でもよい）。

【0111】

屈曲モードは、弾性体１０２に対して作用する。したがって、プラス分極にプラス電圧が印加されると、プラス分極が伸長して、弾性体１０２は凸方向に変形する（凸変形１８０１）。マイナス分極にプラス電圧が印加されると、振動体１０１が収縮して、弾性体１０２は凹方向に変形する（凹変形１８０２）。

【0112】

プラス分極にマイナス電圧が印加されると、振動体１０１が収縮して、弾性体１０２は凹方向に変形する（凹変形１８０３）。マイナス分極にマイナス電圧が印加されると、マイナス分極は幅方向に伸長する。マイナス分極が伸長して、弾性体１０２は凸方向に変形する（凸変形１８０４）。

【0113】

＜Ａ相とＢ相との間に９０度の位相差がある場合の振動＞
図１５～図１８に示した分極の性質に基づいて、Ａ相とＢ相との間に９０度の位相差がある場合の第１モードおよび第２モードを説明する。

【0114】

［時刻０における第１モード（９０度位相差）：Ａ相の印加電圧により発生する振動］
図１９は、時刻０における第１モード（９０度位相差）でＡ相の印加電圧により発生する振動を示す説明図である。時刻０では、図１６に示したように、Ａ相のプラス分極に＋１の第１電圧１６０１が印加されるため、（Ａ）プラス分極は、状態１７０１となる。状態１７０１では、プラス分極は、進行方向に伸長する。

【0115】

（Ｂ）印加電圧が＋１のときの振動子５００の伸長による摺動部４１３の位置における振動量を「１」とする。振動子５００Ｂは、状態１７０１による伸長前の振動子５００を示し、振動子５００Ａは、状態１７０１による伸長後の振動子５００を示す。振動子５００の伸長により、摺動部４１３は、短側端４０２側に振動量「１」分移動する。具体的には、たとえば、摺動部４１３ｌは、負の進行方向（－進行方向）に振動量「１」分移動し、摺動部４１３ｒは、正の進行方向（＋進行方向）に振動量「１」分移動する。

【0116】

［時刻０における第２モード（９０度位相差）：Ａ相の印加電圧により発生する振動］
図２０は、時刻０における第２モード（９０度位相差）でＡ相の印加電圧により発生する振動を示す説明図である。時刻０では、図１６に示したように、Ａ相のプラス分極に＋１の第１電圧１６０１が印加されているため、（Ａ）プラス分極は、凸変形１８０１となる。

【0117】

（Ｂ）左側の摺動部４１３を摺動部４１３ｌとし、右側の摺動部４１３を摺動部４１３ｒとする。摺動部４１３ｌＢ、４１３ｒＢは、凸変形１８０１前の摺動部４１３ｌ、４１３ｒを示し、摺動部４１３ｌＡ、４１３ｒＡは、凸変形１８０１後の摺動部４１３ｌ、４１３ｒを示す。

【0118】

ここで、摺動部４１３の位置に注目すると、摺動部４１３は電極３１３ａ、３１３ｄの反対側の面に位置しており、電極３１３ａ、３１３ｄの変形に大きく影響を受ける。左側の摺動部４１３ｌに注目すると、弾性体１０２は、上記（Ａ）の振動と同じ形状となり、摺動部４１３ｌは、負の加圧方向（－加圧方向）に＋１の振動となる。一方、弾性体１０２の中心の第１節１４０１を境に逆方向に振動（励振）するので、右側の摺動部４１３ｒは、正の加圧方向（＋加圧方向）に＋１の振動となる。

【0119】

［時刻０（９０度位相差）：Ｂ相の印加電圧により発生する振動］
時刻０では、Ｂ相に印加される第２電圧１６０２は０である。したがって、Ｂ相に起因する振動は０になる。

【0120】

［時刻０における第１モード（９０度位相差）：Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成］
図２１は、時刻０における第１モード（９０度位相差）において、Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成を示す説明図である。（Ａ）Ａ相への第１電圧１６０１の印加により、振動子５００には進行方向に＋１の振動が発生する。Ｂ相に印加される第２電圧１６０２は０であるため、振動子５００に振動は発生しない。

【0121】

（Ｂ）上記（Ａ）のＡ相の振動とＢ相の振動とを合成すると、摺動部４１３ｌには、負の進行方向（－進行方向）に１の合成振動が発生し、摺動部４１３ｒには、正の進行方向（＋進行方向）に１の合成振動が発生することになる。

【0122】

［時刻０における第２モード（９０度位相差）：Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成］
図２２は、時刻０における第２モード（９０度位相差）において、Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成を示す説明図である。（Ａ）Ａ相への第１電圧１６０１の印加により、摺動部４１３ｌＡには負の加圧方向（－加圧方向）に＋１の振動が発生し、摺動部４１３ｒＡには正の加圧方向（＋加圧方向）に＋１の振動が発生する。Ｂ相に印加される第２電圧１６０２は０であるため、摺動部４１３ｌ、４１３ｒに振動は発生しない。

【0123】

（Ｂ）上記（Ａ）のＡ相の振動とＢ相の振動とを合成すると、摺動部４１３ｌには、負の加圧方向（－加圧方向）に１の合成振動が発生し、摺動部４１３ｒには、正の加圧方向（＋加圧方向）に１の合成振動が発生することになる。

【0124】

図２３は、時刻０における第１モード（９０度位相差）および第２モード（９０度位相差）の合成振動における現在位置を示す説明図である。つぎに、時刻π／４について説明する。

【0125】

［時刻π／４における第１モード（９０度位相差）：Ａ相の印加電圧により発生する振動］
図２４は、時刻π／４における第１モード（９０度位相差）でＡ相の印加電圧により発生する振動を示す説明図である。時刻π／４では、図１６に示したように、Ａ相のプラス分極に１／√２（≒０．７）の第１電圧１６０１が印加されるため、（Ａ）プラス分極は、状態１７０１となる。状態１７０１では、プラス分極は、進行方向に伸長する。

【0126】

なお、Ｂ相のマイナス分極には－１／√２（≒－０．７）の第２電圧１６０２が印加されるため、マイナス分極は、状態１７０４となる。状態１７０４は状態１７０１と同じ状態であり、マイナス分極は、進行方向に伸長する。

【0127】

（Ｂ）印加電圧が１／√２のときの振動子５００の摺動部４１３の位置における伸長による振動量を「０．７」とする。振動子５００の伸長により、摺動部４１３は、短側端４０２側に振動量「０．７」分移動する。具体的には、たとえば、摺動部４１３ｌは、負の進行方向（－進行方向）に振動量「０．７」分移動し、摺動部４１３ｒは、正の進行方向（＋進行方向）に振動量「０．７」分移動する。

【0128】

［時刻π／４における第２モード（９０度位相差）：Ａ相の印加電圧により発生する振動］
図２５は、時刻π／４における第２モード（９０度位相差）でＡ相の印加電圧により発生する振動を示す説明図である。時刻π／４では、図１６に示したように、Ａ相のプラス分極に＋１／√２の第１電圧１６０１が印加されているため、（Ａ）プラス分極は、凸変形１８０１となる。

【0129】

（Ｂ）左側の摺動部４１３ｌに注目すると、弾性体１０２は、上記（Ａ）の振動と同じ形状となり、摺動部４１３ｌは、負の加圧方向（－加圧方向）に０．７の振動となる。一方、弾性体１０２の中心の第１節１４０１を境に逆方向に振動するので、右側の摺動部４１３ｒは、正の加圧方向（＋加圧方向）に０．７の振動が励起される。

【0130】

［時刻π／４（９０度位相差）：Ｂ相の印加電圧により発生する振動］
時刻π／４では、Ｂ相に印加される第２電圧１６０２は－１／√２である。したがって、Ｂ相に起因する振動はＡ相と同様、０．７になり、図２４に示した場合と同様に、摺動部４１３ｌは、負の進行方向（－進行方向）に振動量「０．７」分移動し、摺動部４１３ｒは、正の進行方向（＋進行方向）に振動量「０．７」分移動する。

【0131】

［時刻π／４における第２モード（９０度位相差）：Ｂ相の印加電圧により発生する振動］
図２６は、時刻π／４における第２モード（９０度位相差）でＢ相の印加電圧により発生する振動を示す説明図である。時刻π／４では、図１６に示したように、Ｂ相のマイナス分極に－１／√２の第２電圧１６０２が印加されているため、（Ａ）マイナス分極は、凸変形１８０４となる。

【0132】

（Ｂ）Ｂ相の場合、Ｂ相のマイナス分極は、Ａ相のプラス分極とは、進行方向の中心（第１モードの節線）を対称軸にＡ相と対称の位置にあるため、第２モードでは、摺動部４１３ｒに対応するＢ相のマイナス分極は、図２５の（Ｂ）に示したＡ相のプラス分極とは逆方向に振動する。

【0133】

すなわち、屈曲１次逆位相モードを採用する本実施例では、左側の摺動部４１３ｌに注目すると、弾性体１０２は、上記（Ａ）の振動の逆方向に振動（励振）し、摺動部４１３ｌは、正の加圧方向（＋加圧方向）に０．７の振動となる。一方、弾性体１０２の中心の第１節１４０１を境に逆方向に振動するので、右側の摺動部４１３ｒは、負の加圧方向（－加圧方向）に０．７の振動となる。

【0134】

［時刻π／４における第１モード（９０度位相差）：Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成］
図２７は、時刻π／４における第１モード（９０度位相差）において、Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成を示す説明図である。（Ａ）Ａ相への第１電圧１６０１の印加により、振動子５００には進行方向に＋０．７の振動が発生する。Ｂ相への第２電圧１６０２の印加により、振動子５００には進行方向に＋０．７の振動が発生する。

【0135】

（Ｂ）上記（Ａ）のＡ相の振動とＢ相の振動とを合成すると、摺動部４１３ｌには、負の進行方向（－進行方向）に１．４の合成振動が発生し、摺動部４１３ｒには、正の進行方向（＋進行方向）に１．４の合成振動が発生することになる。

【0136】

［時刻π／４における第２モード（９０度位相差）：Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成］
図２８は、時刻π／４における第２モード（９０度位相差）において、Ａ相で発生した振動とＢ相で発生した振動との合成を示す説明図である。（Ａ）図２５に示したように、Ａ相への第１電圧１６０１の印加により、摺動部４１３ｌＡには負の加圧方向（－加圧方向）に０．７の振動が発生し、摺動部４１３ｒＡには正の加圧方向（＋加圧方向）に０．７の振動が発生する。

【0137】

また、図２６に示したように、Ｂ相への第２電圧１６０２の印加により、摺動部４１３ｌＡには正の加圧方向（＋加圧方向）に０．７の振動が発生し、摺動部４１３ｒＡには負の加圧方向（－加圧方向）に０．７の振動が発生する。

【0138】

（Ｂ）上記（Ａ）のＡ相の振動とＢ相の振動とを合成すると、摺動部４１３ｌおよび摺動部４１３ｒには、合成振動による変位は０となる。

【0139】

図２９は、時刻π／４における第１モード（９０度位相差）および第２モード（９０度位相差）の合成振動における現在位置を示す説明図である。

【0140】

［時刻０～７π／４における第１モードの振動］
ここまでは、時刻０および時刻π／４について説明した。つぎに、時刻２π／４～７π／４までの振動も含めてまとめて説明する。図１６に示したように、Ａ相およびＢ相には、時刻０～７π／４に応じた電圧１６０１，１６０２が印加される。

【0141】

図３０は、実施例１の時刻０～３π／４における第１モードの振動による振動子５００の伸縮状態を示す説明図である。図３１は、実施例１の時刻４π／４～７π／４における第１モードの振動による振動子５００の伸縮状態を示す説明図である。

【0142】

図３０において、時刻０では、図２１に示したように、振動子５００は、振動前の状態（振動子５００Ｂ）から進行方向に１．０ずつ伸長し、振動子５００Ａとなる。時刻π／４では、図２７に示したように、振動子５００は、時刻０から進行方向に０．４伸長ずつ伸長し、振動子５００Ａとなる。この状態が、振動子５００が最も伸長した状態になる。

【0143】

時刻２π／４では、振動子５００は、時刻π／４から進行方向に０．４ずつ収縮し、振動子５００Ａとなる。時刻３π／４では、振動子５００は、時刻２π／４から進行方向に１．０ずつ収縮し、振動子５００Ａとなる。すなわち、振動子５００は、振動していない場合と同じ状態になる。

【0144】

図３１において、時刻４π／４では、振動子５００は、時刻３π／４から進行方向に１．０ずつ収縮し、振動子５００Ａとなる。時刻５π／４では、振動子５００は、時刻４π／４から進行方向に０．４ずつ収縮し、振動子５００Ａとなる。この状態が、振動子５００が最も収縮した状態になる。

【0145】

時刻６π／４では、振動子５００は、時刻５π／４から進行方向に０．４ずつ伸長し、振動子５００Ａとなる。時刻７π／４では、振動子５００は、時刻６π／４から進行方向に１．０ずつ伸長し、振動子５００Ａとなる。すなわち、振動子５００は、振動していない場合と同じ状態になる。時刻８π／４以降は、時刻０～７π／４の伸縮を繰り返すことになる。

【0146】

図３２は、実施例１の時刻０～３π／４における第２モードの振動による摺動部４１３の屈曲状態を示す説明図である。図３３は、実施例１の時刻４π／４～７π／４における第２モードの振動による摺動部４１３の屈曲状態を示す説明図である。上向きの凸形状が負の加圧方向への屈曲を示し、下向きの凸形状が正の加圧方向への屈曲を示す。

【0147】

図３４は、実施例１の時刻０～３π／４における摺動部の合成振動による先端位置を示す説明図である。図３５は、実施例１の時刻４π／４～７π／４における摺動部の合成振動による先端位置を示す説明図である。図３４および図３５では、進行方向を横軸（左側がプラス、右側がマイナス）とし、加圧方向を縦軸（上側がマイナス、下側がプラス）とする座標系で、摺動部４１３の先端位置の座標値（ｘ，ｙ）を表現する。ｘは摺動部４１３の先端位置の進行方向の座標値であり、ｙは摺動部４１３の先端位置の加圧方向の座標値である。図３５も同様である。

【0148】

図３４において、時刻０では、左側の摺動部４１３ｌの先端位置は（－１，－１）であり、右側の摺動部４１３ｒの先端位置は（１，１）である。

【0149】

時刻０から時刻π／４になると、左側の摺動部４１３ｌの先端位置は（－１．４，０）になり、右側の摺動部４１３ｒの先端位置は（１．４，０）になる。

【0150】

時刻π／４から時刻２π／４になると、左側の摺動部４１３ｌの先端位置は（－１，１）になり、右側の摺動部４１３ｒの先端位置は（１，－１）になる。

【0151】

時刻２π／４から時刻３π／４になると、左側の摺動部４１３ｌの先端位置は（０，１．４）になり、右側の摺動部４１３ｒの先端位置は（０，－１．４）になる。

【0152】

図３５において、時刻３π／４から時刻４π／４になると、左側の摺動部４１３ｌの先端位置は（１，１）になり、右側の摺動部４１３ｒの先端位置は（－１，１）になる。

【0153】

時刻４π／４から時刻５π／４になると、左側の摺動部４１３ｌの先端位置は（１．４，０）になり、右側の摺動部４１３ｒの先端位置は（－１．４，０）になる。

【0154】

時刻５π／４から時刻６π／４になると、左側の摺動部４１３ｌの先端位置は（１，－１）になり、右側の摺動部４１３ｒの先端位置は（－１，１）になる。

【0155】

時刻６π／４から時刻７π／４になると、左側の摺動部４１３ｌの先端位置は（０，－１．４）になり、右側の摺動部４１３ｒの先端位置は（０，１．４）になる。

【0156】

図３４および図３５に示すように、摺動部４１３は、楕円運動を起こす。図３４および図３５の楕円運動は便宜的に円形となっているが、実際には楕円運動となる。

【0157】

図３０～図３３に示した合成振動により、摺動部４１３は楕円運動する。楕円運動する摺動部４１３が摩擦部材１０４に加圧接触することで、摩擦力によって振動子５００が駆動する。

【0158】

＜Ａ相とＢ相との間に２７０度（－９０度）の位相差がある場合の振動＞
なお、図１９～図３５では、Ａ相の第１電圧１６０１とＢ相に印加される第２電圧１６０２との位相差を９０度（ｄｅｇ）として説明した。Ａ相の第１電圧１６０１とＢ相に印加される第２電圧１６０２との位相差が２７０度（－９０度）である場合、摺動部４１３の楕円運動は、図３４および図３５に示した方向とは逆方向の楕円運動となる。

【0159】

また、Ａ相の第１電圧１６０１とＢ相に印加される第２電圧１６０２との位相差を９０度（ｄｅｇ）のままとし、かつ、電極３１３ａ、３１３ｃをマイナス分極、電極３１３ｂ、３１３ｄをプラス分極とした場合も、同様である。

【0160】

＜Ａ相とＢ相との間に４５度の位相差がある場合の振動＞
位相差４５度の場合、Ａ相の第１電圧１６０１とＢ相の第２電圧１６０２とによって励起される振動のタイミングが変わる。具体的には、たとえば、第１モードは、位相差９０度の場合よりも、打ち消しあう振動成分が強くなり、合成振動の振幅は小さくなる。逆に第２モードは、強めあう振動成分が強くなり、位相差９０度の場合よりも、合成振動の振幅が大きくなる。そのため、摺動部４１３の振動軌跡は、位相差９０度の場合よりも縦長に変化する。すなわち、加圧方向の振動が大きくなり、進行方向の振動が小さくなることを意味する。

【0161】

＜Ａ相とＢ相との間に０度の位相差がある場合の振動＞
位相差０度、すなわち、位相差がない場合において、Ａ相の第１電圧１６０１によって励起される振動とＢ相の第２電圧１６０２によって励起される振動とは、第１モードでは互いに打ち消しあう。したがって、振動が発生しない。一方、第２モードでは、Ａ相の第１電圧１６０１によって励起される振動とＢ相の第２電圧１６０２によって励起される振動とは、完全に一致し、最も強くなる。このことより、摺動部４１３の振動軌跡は、第２モードのみの形状となり、加圧方向に振動するのみとなる。

【0162】

この状態では駆動力は発生しないが、摩擦部材１０４と摺動部４１３とが離間している時間が長くなり、摩擦部材１０４と摺動部４１３との間に作用する摩擦力が低減する。そのため、摩擦部材１０４および摺動部４１３を手動で相対移動させることが容易となる。なお、振動波モータをカメラの交換レンズのＡＦ（オートフォーカス）駆動に用いる場合はマニュアルフォーカス（手動で焦点を調整する）時に位相差を０度としてもよい。

【0163】

このことから、位相差を９０度から０度に近づけるほど、摺動部４１３の楕円運動は加圧方向に細長くなるため、加圧方向の振動が大きくなり、進行方向の振動は小さくなる。そのため、位相差を０度に近づける操作をすると、振動波モータ１００の駆動速度を減速させる効果がある。

【0164】

一般的な超音波モータでは、入力電圧の周波数を駆動に使用しているモードの共振周波数から離す操作や電圧を下げる操作により、駆動速度が減速する。すなわち、この操作では、楕円運動全体の大きさを小さくすることで、駆動速度が減速する。したがって、低速になるほど摺動部４１３の引きずりが発生し、駆動が不安定化する。具体的には、たとえば、加圧方向の振動が小さくなることで、表面粗さ等の凹凸に摺動部４１３が引っ掛かり、引っ掛かった場所ごとに速度が変わり速度が安定しない、または、駆動可能な場所と駆動不可能な場所とが発生する。

【0165】

一方、実施例１の振動モードで位相差を操作することで楕円運動のアスペクト比を変えることで振動波モータ１００を低速駆動する場合には、加圧方向の振幅は大きいまま、進行方向の振幅を下げることができ、引きずりを発生させにくい。そのため、振動波モータ１００の駆動速度を減速しても安定駆動が実現するため、より低速での駆動が可能となる。

【0166】

より低速で駆動できるため、振動波モータ１００の停止精度が向上する。たとえば、振動波モータ１００をカメラのレンズ鏡筒に実装してレンズを駆動制御する場合、最も高精細な画像が得られるピント位置に対して、より精度よく停止させることができるようになり、また、動画撮影時には、低速駆動時にも滑らかな駆動が可能となる。

【0167】

＜Ａ相とＢ相との間に１３５度の位相差がある場合の振動＞
位相差１３５度の場合、第１モードは、位相差９０度の場合よりも、同じ方向の振動成分が増えるため、合成振動の振幅は大きくなる。一方、第２モードでは、打ち消しあう振動成分が強くなり、位相差９０度の場合よりも、合成振動の振幅が小さくなる。そのため、摺動部４１３の振動軌跡は、位相差９０度の場合よりも横長に変化する。すなわち、加圧方向の振動が小さくなり、進行方向の振動が大きくなることを意味する。

【0168】

＜Ａ相とＢ相との間に１８０度の位相差がある場合の振動＞
位相差１８０度の場合、第１モードでは、Ａ相の第１電圧１６０１によって励起される振動とＢ相の第２電圧１６０２によって励起される振動とは一致する。したがって、第１モードの振動は最大になる。一方、第２モードでは、Ａ相の第１電圧１６０１によって励起される振動とＢ相の第２電圧１６０２によって励起される振動とは互いに打ち消しあい、振動子５００は振動しなくなる。したがって、摺動部４１３は、進行方向にのみ振動する。

【0169】

このことから、位相差を９０度から１８０度に近づけるほど、摺動部４１３の楕円運動は進行方向に細長くなるため、進行方向の振動が大きくなる。一方、加圧方向の振動は１８０度に近づくにつれ小さくなるため、９０度から１８０度までの間で摺動部４１３の引きずりが発生し、駆動の抵抗となる。このことから、位相差を９０度から１８０度に変更する操作では、９０度から引きずりが強くなる特定の位相差までは駆動速度が増加するが、当該特定の位相差を超えると、摺動部４１３の引きずりにより振動が阻害され、振動波モータ１００は駆動できなくなる。

【0170】

＜駆動速度の変化と摺動部４１３の振動軌跡との関係＞
図３６は、入力周波数による駆動速度の変化と摺動部４１３の振動軌跡との関係を示す説明図である。図３６では、位相差を９０度とし、周波数調整に着目して説明する。グラフ３６００の横軸は、印加電圧の入力周波数であり、縦軸は、振動波モータ１００の駆動速度である。また、グラフ３６００の横軸に沿って、入力周波数に対応する摺動部４１３の楕円運動による振動軌跡群３６０１を示す。

【0171】

振動軌跡群３６０１において、入力周波数を共振周波数より高くするにつれ、振動軌跡は小さくなり、共振周波数に近づいて行くにつれ、振動軌跡は大きくなる。具体的には、振動軌跡群３６０１の各々の楕円形状は、形状の変化よりも大きさの大小が支配的となる。

【0172】

加圧方向の振動成分が駆動可能な振幅ｃｐｔｈに達したとき、初めて振動子５００が駆動を開始する。駆動可能な振動成分ｃｐｔｈの時の入力周波数をｆ０、振動軌跡をｅ０とする。入力周波数ｆ０の振動軌跡ｅ０の加圧方向の振動成分をｃｐ０とする。その後、共振周波数に向かって振動が大きくなり、駆動速度も増大する。そのため、最小駆動速度は、駆動可能な振動軌跡ｅ０に達した入力周波数ｆ０での進行方向の振動成分ｃｈ０となる。

【0173】

図３７は、入力電圧による駆動速度の変化と摺動部４１３の振動軌跡との関係を示す説明図である。図３７では、電圧調整に着目して説明する。グラフ３７００の横軸は、入力電圧（第１電圧１６０１および第２電圧１６０２）であり、縦軸は、振動波モータ１００の駆動速度である。また、グラフ３７００の横軸に沿って、入力電圧に対応する摺動部４１３の楕円運動による振動軌跡群３７０１を示す。

【0174】

振動軌跡群３７０１においても、入力電圧を高くするにつれ、振動軌跡が大きくなる。具体的には、入力電圧を徐々に大きくしていくと、加圧方向の振動成分が駆動可能な振幅ｃｐｔｈに達したとき、初めて振動子５００が駆動を開始する。駆動可能な振動成分ｃｐｔｈの時の入力電圧をｖ０、振動軌跡をｅ０とする。その後、入力電圧が大きくなるにつれ振動が大きくなり、駆動速度も増大する。そのため、最小駆動速度は、駆動可能な振動軌跡ｅ０に達した入力電圧ｖ０での進行方向の振動成分ｃｈ０となる。なお、最大入力電圧は装置の特性から適宜設定される。

【0175】

図３８は、位相差による駆動速度の変化と摺動部４１３の振動軌跡との関係を示す説明図である。図３８では、ある入力周波数における位相差制御に着目して説明する。グラフ３８００の横軸は、位相差であり、縦軸は、振動波モータ１００の駆動速度である。また、グラフ３８００の横軸に沿って、位相差に対応する摺動部４１３の楕円運動による振動軌跡群３８０１を示す。

【0176】

振動軌跡群３８０１において、位相差が０度に近づくほど振動軌跡の形状は、縦長形状（加圧方向に長尺）となり、１８０度に近づくほど横長形状（進行方向に長尺）となる。すなわち、位相差が０度に近づくほど進行方向の成分が小さくなるため、駆動速度は低下する。この時、加圧方向の振動成分は、位相差が０度に近づくほど大きくなるため、極低速状態でも加圧方向の振動成分による振幅が維持され、より低速で駆動することが可能となる。

【0177】

一方、位相差を１８０度に近づけると、進行方向の振動成分が大きくなるが、加圧方向の振動成分が駆動可能な加圧方向の振動成分ｃｐｔｈを下回るため、途中で駆動できなくなる。

【0178】

実際には位相差制御を行って振動軌跡を縦長にした場合、ある程度の所で加圧方向の振動が大きくなりすぎ、摺動部４１３が摩擦部材１０４から離間しすぎ、摺動部４１３の進行方向の力が摩擦部材１０４に適切に伝わらない。安定的に振動子５００を駆動させるためには、入力周波数と入力電圧の位相差とを変化させ、振動軌跡の加圧方向の振動成分が、駆動可能な加圧方向の振動成分ｃｐｔｈ以上となるように制御すればよい。なお、入力電圧と入力電圧の位相差とを変化させてもよく、入力周波数、入力電圧および入力電圧の位相差を変化させてもよい。

【0179】

たとえば、振動波モータ１００を低速で駆動させたい場合には、位相差を小さくして、振動軌跡の進行方向の振幅を下げる必要があるが、単純に位相差を小さくしただけでは加圧方向の振幅が強くなる。したがって、入力周波数を共振周波数から離す方向に調整すればよい。

【0180】

また、振動波モータ１００を高速で駆動させたい場合には、位相差を大きくすることで、振動軌跡の進行方向の振幅を上げる必要があるが、単純に位相差を大きくしただけでは加圧方向の振幅が低下してしまう。したがって、入力周波数を共振周波数に近づける方向に調整すればよい。

【0181】

第１モードと第２モードとの組み合わせにより、従来では駆動できなかった極低速領域も位相差制御を組み合わせることで達成できるようになり、かつ、振動が大きすぎて駆動が伝達できなくなる高速域においても、位相差制御を組み合わせて持ち上げ振動を抑えることで、より高速で駆動することが可能となる。また、反転駆動時にも、従来ではある一定の速度以下で一旦停止と再駆動となっていたが、極低速域まで駆動した位相差で、位相差制御により反転駆動する事で滑らかに反転することができる。これにより、反転時の振動、音、衝撃による摩耗を軽減することができる。

【0182】

＜振動波モータ１００のストローク＞
つぎに、上述した駆動をおこなう振動波モータ１００のストロークについて説明する。ストロークとは、振動子５００が進行方向に摺動する摺動範囲である。

【0183】

図３９は、振動波モータ１００の部分側断面図である。振動波モータ１００の進行方向の長さをＬ０とする。負の進行方向側において、振動子５００の進行方向の端部（短側端５０２）とフレーム１０９の内側端部までの長さをＬｂ１、正の進行方向側において、振動子５００の進行方向の端部（短側端５０２）とフレーム１０９の内側端部までの長さをＬｂ２とする。負の進行方向側において、レール部材１０５の進行方向の端部とフレーム１０９の内側端部までの長さをＬｃ１、正の進行方向側において、レール部材１０５の進行方向の端部とフレーム１０９の内側端部までの長さをＬｃ２とする。

【0184】

この場合、振動波モータ１００のうちフレーム１０９と摩擦部材１０４以外の構成部品の駆動稼働領域はＬａである。振動波モータ１００の駆動可能領域Ｌａ内を振動波モータ１００の各部品が駆動するため、振動子５００の駆動可能領域Ｌｂ１、Ｌｂ２の和Ｌｂ（＝Ｌｂ１＋Ｌｂ２）と、レール部材１０５の駆動可能領域Ｌｃ１、Ｌｃ２の和Ｌｃ（＝Ｌｃ１＋Ｌｃ２）と、のうち短い方が、振動波モータ１００のうちフレーム１０９と摩擦部材１０４以外の構成部品の最大ストロークとなる。

【0185】

＜弾性体１０２と摺動部４１３との関係＞
つぎに、上述したストロークで振動する振動波モータ１００における弾性体１０２と摺動部４１３との関係について、具体的に説明する。

【0186】

図４０は、弾性体１０２と摺動部４１３との関係１を示す振動子５００の背面図である。振動子５００は、振動子５００の本体と振動子５００の凸部とを有する。振動子５００の本体とは、振動体１０１の本体３００と弾性体１０２の本体４００との組み合わせである。

【0187】

すなわち、振動子５００から振動子５００の凸部を除いた部分である。振動子５００の凸部とは、凸部３１２，４１２の組み合わせであり、４か所存在する。振動子５００の凸部（３１２，４１２）の体積を錘体積Ｖａとし、振動子５００本体の体積を本体体積Ｖｂとする。錘の体積比を４Ｖａ／Ｖｂと定義する。

【0188】

また、弾性体１０２の括れ部４１１の容積をＶｃとし、振動体１０１の括れ部３１１の容積をＶｄとする。括れ容積の割合を括れの容積比（２Ｖｃ＋２Ｖｄ）／Ｖｂと定義する。

【0189】

図４１は、弾性体１０２と摺動部４１３との関係２を示す振動子５００の背面図である。振動子幅Ｗａは、弾性体１０２の本体４００の幅方向の長さである。錘幅Ｗｂは、錘となる凸部４１２の幅方向の長さである。ここで、錘幅の割合を、錘の長さ比Ｗｂ／Ｗａと定義する。

【0190】

また、括れ幅Ｗｃは、弾性体１０２の括れ部４１１の幅方向の深さである。括れ幅Ｗｄは、振動体１０１の括れ部３１１の幅方向の深さである。括れ幅の割合を括れの長さ比（Ｗｃ＋Ｗｄ）／（２Ｗａ）と定義する。振動体１０１の括れ幅Ｗｄと弾性体１０２の括れ幅Ｗｃとは異なるため、平均値を採用した。

【0191】

図４２は、共振周波数と共振抵抗値のシミュレーション結果を示す説明図である。図４２では、振動子５００の材質を圧電素子（ＰＺＴ）とステンレス鋼で構成して、振動子５００の凸部と括れ部４１１の体積や長さを変えた場合の共振周波数と共振抵抗のシミュレーション結果４２０１～４２０４を、第１モードおよび第２モード別に示す。

【0192】

シミュレーション結果４２０１は、錘（振動子５００の凸部）の体積比４Ｖａ／Ｖｂのシミュレーション結果である。シミュレーション結果４２０２は、括れの容積比（２Ｖｃ＋２Ｖｂ）／Ｖｄのシミュレーション結果である。シミュレーション結果４２０３は、錘（振動子５００の凸部）の長さ比Ｗａ／Ｗｂのシミュレーション結果である。シミュレーション結果４２０４は、括れの長さ比（Ｗｃ＋Ｗｄ）／２Ｗａのシミュレーション結果である。なお、シミュレーション結果４２０１～４２０４の各々において、共振周波数は、５つあるデータの中央の共振周波数で規格化した共振周波数比としてある。

【0193】

図４３は、錘の体積比４Ｖａ／Ｖｂと第２モードとの関係を示すグラフである。上のグラフ４３０１は、錘の体積比４Ｖａ／Ｖｂと第２モード共振周波数比との関係を示すシミュレーション結果である。縦軸の第２モード共振周波数比は、基準共振周波数を１とした場合の第２モード共振周波数との比である。下のグラフ４３０２は、錘の体積比４Ｖａ／Ｖｂと第２モード共振抵抗との関係を示すシミュレーション結果である。

【0194】

なお、共振抵抗は、共振時の電気的な等価回路内の抵抗であり、小さいほど効率的に電気エネルギーを機械エネルギーに変換できる。このため、振動子５００は、共振抵抗が小さいほどより大きな振動を発生する。一方、駆動力を得るのに必要な振動強度（必要振動強度）は駆動条件により定まるため、必要振動強度を得る抵抗値より低い抵抗値は、余裕（マージン）とみることができる。グラフ４３０２では一点破線で第二モードにおける必要振動強度を得る抵抗値を示している。

【0195】

錘の体積比４Ｖａ／Ｖｂが０．０５～０．２０の範囲Ｒ１内である場合、０．０５より低いと共振周波数を合わせるために形状を調整すると、厚みが薄くなりすぎ、加圧により破損する恐れがある。０．２０よりも大きすぎると共振抵抗値が大きくなりすぎ、駆動できなくなる恐れがある。

【0196】

錘の体積比４Ｖａ／Ｖｂが０．０７～０．２０の範囲Ｒ２内である場合、０．０７より低い場合には加工誤差を考慮した場合、破損の恐れが高くなる。上限は０．２０なので上記と同様となる。

【0197】

錘の体積比４Ｖａ／Ｖｂが０．１０～０．１５の範囲Ｒ３内である場合、０．１０より大きくなると、体積比の変化に対して、第二モードの共振周波数の変化がしにくくなり、加工誤差の影響を受けにくくなり、歩留まりが向上する。０．１５より小さい場合には、共振抵抗値のマージンができ、突発的な負荷向上に対して停止等が生じにくくなり、安定して駆動が可能となる。

【0198】

＜摺動部４１３の形状＞
つぎに、摺動部４１３の形状の変形例について図４４～図４７を用いて説明する。

【0199】

図４４は、摺動部４１３の形状の変形例１を示す斜視図である。図４４では、摺動部４１３の形状は、幅方向に長尺な直方体である。摺動部４１３の面積が狭いので、摩擦面７００に全面当たりさせるための研磨を少し行うだけで面出しが可能になる。したがって、研磨工程の時間を削減できる。また、摺動部４１３は幅方向に長尺であるため外乱による傾きが抑制される。

【0200】

図４５は、摺動部４１３の形状の変形例２を示す斜視図である。図４５では、摺動部４１３の形状は、進行方向に長尺な直方体である。図４４に対して面積が大きいので、全面当たりさせるための研磨の時間はかかるが、面積が広い分、加圧力に対する面圧が下がる。したがって、摩耗による耐久性が上がる。

【0201】

図４６は、摺動部４１３の形状の変形例３を示す斜視図である。図４６では、摺動部４１３の形状は、加圧方向を軸とする円柱である。摺動部４１３の形状を円柱とすることで、摺動時に発生した摩耗粉を摺動部４１３の脇に排出しやすく、摩耗粉巻き込みによる摩耗促進を抑制することができる。

【0202】

図４７は、摺動部４１３の形状の変形例４を示す斜視図である。図４７では、摺動部４１３の形状は、図４５と同様、進行方向に長尺な直方体であるが、配置位置には溝が形成されている。溝を形成することで、付け根付近の剛性を下げ、摺動部４１３が摩擦面７００に接触した際に、ある程度変形により接触時間が延び、振動の伝達が安定する。

【0203】

このように、実施例１によれば、振動波モータ１００は、使用する振動モードを進行方向に屈曲する屈曲４次モードではなく、第２モードを使用し、第１モードと合わせて使用する。幅方向に沿って屈曲する屈曲１次モードは、進行方向に節線２本を有し、中心線と端部がそれぞれ腹となり、振動する。

【0204】

これに対し、第２モードは、幅方向に沿って屈曲する屈曲１次モードと同様に進行方向に節線２本を有し、更に進行方向中心に幅方向にもう１本節線を有し、中心線の腹の振動が、進行方向の端部同士で逆方向（逆位相）に振動する。この振動は進行方向の屈曲４次モードよりもモード次数が低い。これにより、屈曲モードの振動モードの次数を下げることができ、振幅、および加圧方向に持ち上げる力を強化することができより強い加圧部材を用いることができ、より強い摩擦力を発生させることができる。

【0205】

また、第２モードでは、幅方向に沿って振動子５００が屈曲するため、幅方向の長さに周波数が依存する。幅方向は進行方向に対して、長さが大幅に短くなっているため、進行方向の屈曲４次モードに対して、同じ共振周波数にする場合、大幅に振動子の厚みを薄くすることができ、アクチュエータの厚み寸法を減らすことができる。

【0206】

また、振動子５００の中心付近に括れ部３１１，４１１を設け、摺動部４１３付近に幅方向に凸部３１２，４１２を設けたため、振動子５００の進行方向の長さを抑えたうえで第１モードの共振周波数を下げ、更に第２モードの周波数を合わせるために、振動子５００の更なる薄型化を図ることができる。

【0207】

したがって、第２モードの振幅の増大を図ることができる。また、振動子５００の変形量は電界強度に依存するため、振動子５００を薄くすると、振動体１０１を薄くすることができ、同一電圧では電界が強くなる。したがって、振幅を揃えた場合は、より電圧を低下させることができ、省電力化をすることができる。

【0208】

また、振動子５００を加圧接触させる摩擦部材１０４としてステンレス鋼などの金属部材を採用した場合に、ＤＬＣや窒化処理等のＨｖ１０００以上の高硬度の表面処理を施すことで、高面圧化下の耐久性を確保することができる。

【0209】

このように、実施例１によれば、従来のステッピングモータ（ＳＴＭ）に対し高速駆動が可能な直進型の振動波モータ１００を提供することができる。また、実施例１によれば、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に対し小型かつ低コストでの作成が可能な直進型の振動波モータ１００を提供することができる。

【0210】

また、実施例１によれば、リング型超音波モータに対しても小型、高速、精密駆動であり、かつ、直進駆動への変換機構を省略した直進型の振動波モータ１００を提供することができる。また、実施例１によれば、直進型の振動波モータ１００を搭載したレンズ鏡筒、電子機器を提供することもできる。

【0211】

また、ＳＴＭやＶＣＭなどの電磁モータは、電源ＯＦＦ時には保持力が無いため、外部要因で駆動体の位置が変化してしまい、位置を保持するための機構が別途必要となる。これに対し、実施例１の直進型の振動波モータ１００は摩擦駆動のため、電源ＯＦＦ時にも保持力によって振動子５００の位置が維持される。

【実施例0212】

実施例１では、Ａ相の電極３１３ａ、３１３ｃをプラス分極とし、Ｂ相の電極３１３ｂ、３１３ｄをマイナス分極としたが、実施例２では、Ａ相およびＢ相の全電極３１３ａ～３１３ｄをプラス分極にした場合の振動について説明する。なお、実施例２では、実施例１との相違点を中心に説明するため、実施例１と同一内容については説明を省略する。

【0213】

＜Ａ相とＢ相との間に９０度の位相差がある場合の振動＞
［時刻０～７π／４における第１モードの振動］
図４８～図５３を用いて、位相差が９０度の場合の振動について説明する。なお、図１６に示したように、Ａ相およびＢ相には、時刻０～７π／４に応じた電圧１６０１，１６０２が印加される。

【0214】

図４８は、実施例２の時刻０～３π／４における第１モードの振動による振動子５００の伸縮状態を示す説明図である。図４９は、実施例２の時刻４π／４～７π／４における第１モードの振動による振動子５００の伸縮状態を示す説明図である。

【0215】

図４８において、時刻π／４および時刻３π／４の振動が、図３０の場合と異なる。時刻π／４において、振動子５００は、Ａ相の振動では、時刻０から進行方向に０．３ずつ収縮し、Ｂ相の振動では、時刻０から進行方向に０．７ずつ収縮するため、Ａ相およびＢ相の合成振動が０の振動子５００Ａとなる。

【0216】

時刻２π／４において、振動子５００は、Ａ相の振動では、時刻π／４から進行方向に０．７ずつ収縮し、Ｂ相の振動では、時刻π／４から進行方向に０．３ずつ収縮するため、進行方向に１．０ずつ収縮した振動子５００Ａとなる。

【0217】

時刻３π／４において、振動子５００は、Ａ相の振動では、時刻２π／４から進行方向に０．７ずつ収縮し、Ｂ相の振動では、時刻２π／４から進行方向に０．３ずつ伸長するため、進行方向に１．４ずつ収縮した振動子５００Ａとなる。この状態が、振動子５００が最も収縮した状態になる。

【0218】

図４９に移る。時刻４π／４において、振動子５００は、Ａ相の振動では、時刻３π／４から進行方向に０．３ずつ収縮し、Ｂ相の振動では、時刻３π／４から進行方向に０．３ずつ伸長するため、進行方向に１．０ずつ収縮した振動子５００Ａとなる。

【0219】

時刻５π／４において、振動子５００は、Ａ相の振動では、時刻４π／４から進行方向に０．３ずつ伸長し、Ｂ相の振動では、時刻４π／４から進行方向に０．７ずつ伸長するため、Ａ相およびＢ相の合成振動が０の振動子５００Ａとなる。すなわち、振動子５００は、振動していない場合と同じ状態になる。

【0220】

時刻６π／４において、振動子５００は、Ａ相の振動では、時刻５π／４から進行方向に０．７ずつ伸長し、Ｂ相の振動では、時刻５π／４から進行方向に０．３ずつ伸長するため、進行方向に１．０ずつ伸長した振動子５００Ａとなる。

【0221】

時刻７π／４において、振動子５００は、時刻６π／４から進行方向に０．７ずつ伸長し、Ｂ相の振動では、時刻６π／４から進行方向に０．３ずつ収縮するため、進行方向に１．４ずつ伸長した振動子５００Ａとなる。時刻８π／４以降は、時刻０～７π／４の伸縮を繰り返すことになる。

【0222】

図５０は、実施例２の時刻０～３π／４における第２モードの振動による摺動部４１３の屈曲状態を示す説明図である。図５１は、実施例２の時刻４π／４～７π／４における第２モードの振動による摺動部４１３の屈曲状態を示す説明図である。

【0223】

図５２は、実施例２の時刻０～３π／４における摺動部の合成振動による先端位置を示す説明図である。図５３は、実施例２の時刻４π／４～７π／４における摺動部の合成振動による先端位置を示す説明図である。図５２および図５３に示すように、摺動部４１３は、楕円運動を起こす。なお、図５２および図５３の進行方向は、実施例１の図３４および図３５と同じように、右側を正、左側を負としているが、実施例２では、振動子５００は、実施例１とは逆方向に駆動するため、正の進行方向に駆動する。

【0224】

図５０および図５１に示した合成振動により、摺動部４１３は楕円運動する。楕円運動する摺動部４１３が摩擦部材１０４に加圧接触することで、摩擦力によって振動子５００が駆動する。

【0225】

＜Ａ相とＢ相との間に２７０度（－９０度）の位相差がある場合の振動＞
図４８～図５３では、Ａ相の基準電圧１６０１とＢ相に印加される電圧１６０２との位相差を９０度（ｄｅｇ）として説明した。Ａ相の基準電圧１６０１とＢ相に印加される電圧１６０２との位相差が２７０度（－９０度）である場合、摺動部４１３の楕円運動は、図５２および図５３に示した方向とは逆方向の楕円運動となる。

【0226】

また、Ａ相の基準電圧１６０１とＢ相に印加される電圧１６０２との位相差を９０度（ｄｅｇ）のままとし、かつ、電極３１３ａ、３１３ｃをマイナス分極、電極３１３ｂ、３１３ｄをプラス分極とした場合も、同様である。

【0227】

Ａ相およびＢ相の全電極３１３ａ～３１３ｄをプラス分極にし、かつ、Ａ相とＢ相との間に９０度の位相差がある場合の振動は、実施例１の２７０度の位相差と同じ振動となる。そのため、駆動時の進行方向は実施例１とは逆方向となる。すなわち、実施例２では、振動子５００は、正の進行方向に駆動する。

【0228】

＜Ａ相とＢ相との間に４５度の位相差がある場合の振動＞
位相差４５度の場合、加圧方向および進行方向の振動の大きさは、実施例１の位相差４５度の場合と逆の関係になり、かつ、駆動方向も逆になる。すなわち、実施例１の位相差２２５度と同様の動きになる。

【0229】

＜Ａ相とＢ相との間に０度の位相差がある場合の振動＞
位相差０度、すなわち、位相差がない場合において、実施例１の位相差０度の場合とは逆に、摺動部４１３は、進行方向にのみ振動する。

【0230】

このことから、位相差を９０度から０度に近づけるほど、摺動部４１３の楕円運動は進行方向に細長くなるため、進行方向の振動が大きくなる。一方、加圧方向の振動は０度に近づくにつれ小さくなるため、９０度から０度までの間で摺動部４１３の引きずりが発生し、駆動の抵抗となる。このことから、位相差を９０度から０度に変更する操作では、９０度から引きずりが強くなる特定の位相差までは駆動速度が増加するが、当該特定の位相差を超えると、摺動部４１３の引きずりにより振動が阻害され、振動波モータ１００は駆動できなくなる。

【0231】

＜Ａ相とＢ相との間に１３５度の位相差がある場合の振動＞
位相差１３５度の場合、加圧方向および進行方向の振動の大きさは、実施例１の位相差１３５度の場合と逆の関係になり、かつ、駆動方向も逆になる。すなわち、実施例１の位相差３１５度と同様の動きになる。

【0232】

＜Ａ相とＢ相との間に１８０度の位相差がある場合の振動＞
位相差１８０度の場合、実施例１の位相差１８０度の場合とは逆に、摺動部４１３は、加圧方向にのみ振動する。

【0233】

このことから、位相差を９０度から１８０度に近づけるほど、摺動部４１３の楕円運動は加圧方向に細長くなるため、加圧方向の振動が大きくなり、進行方向の振動は小さくなる。そのため、位相差を１８０度に近づける操作をすると、振動波モータ１００の駆動速度を減速させる効果がある。

【0234】

一般的な進行波を使用した超音波モータでは、入力電圧の周波数を共振周波数から離す操作や電圧を下げる操作により、駆動速度が減速する。すなわち、この操作では、楕円運動全体の大きさを小さくすることで、駆動速度が減速する。したがって、低速になるほど摺動部４１３の引きずりが発生し、不安定化する。具体的には、たとえば、加圧方向の振動が小さくなることで、表面粗さ等の凹凸に摺動部４１３が引っ掛かり、引っ掛かった場所ごとに速度が変わり速度が安定しない、または、駆動可能な場所と駆動不可能な場所とが発生する。

【0235】

一方、実施例２の振動モードで位相差を操作することで楕円運動のアスペクト比を変えることで振動波モータ１００を低速駆動する場合には、加圧方向の振幅は大きいまま、進行方向の振幅を下げることができ、引きずりを発生させにくい。そのため、振動波モータ１００の駆動速度を減速しても安定駆動が実現するため、より低速での駆動が可能となる。また、より低速で駆動できるため、振動波モータ１００の停止精度が向上する。

【0236】

たとえば、振動波モータ１００をカメラのレンズ鏡筒に実装してレンズを駆動制御する場合、最も高精細な画像が得られるピント位置に対して、より精度よく停止させることができるようになり、また、動画撮影時には、低速駆動時にも滑らかな駆動が可能となる。

【0237】

＜カメラのハードウェア構成例＞
図５４は、振動波モータ１００を備えるレンズ鏡筒を含むカメラのハードウェア構成例を示すブロック図である。レンズ鏡筒５４０１は、カメラ５４００の本体に対して着脱可能であるが、これに限定されず、着脱不能なものであってもよい。

【0238】

カメラ５４００は、レンズ鏡筒５４０１内に撮像光学系（レンズ）５４１１を備える。また、カメラ５４００は、その本体内に、撮像素子５４０２と、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ）回路５４０３と、画像処理部５４０４と、音声検出部５４０５と、バッファメモリ５４０６と、記録インターフェイス５４０７と、モニタ５４０８と、操作部材５４０９と、メモリ５４１０と、ＣＰＵ５４３０とから構成され、外部機器のＰＣ５４４０との接続が可能となっている。

【0239】

撮像光学系５４１１は、複数の光学レンズにより構成され、被写体像を撮像素子５４０２の受光面に結像させる。図５４では光学レンズ系を簡略化して、単レンズとして撮像光学系５４１１で示している。また、光学レンズ群の内、ＡＦ用の光学レンズは、振動波モータ１００の駆動により駆動される。なお、ＡＦ用の光学レンズを駆動する代わりに撮像素子５４００を振動波モータ１００で駆動してもよい。

【0240】

操作部材５４０９または画像の状況により撮像素子５４０２への露光時間（シャッタースピード）が決定される。撮像素子５４０２は、受光面に受光素子が二次元的に配列されたＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される。撮像素子５４０２は、撮像光学系５４１１を通過した光束による被写体像を光電変換してアナログ画像信号を生成する。アナログ画像信号は、ＡＦＥ回路５４０３に入力される。

【0241】

ＡＦＥ回路５４０３は、アナログ画像信号に対するゲイン調整（ＩＳＯ感度に応じて信号増幅）行う。具体的には、ＡＦＥ回路５４０３は、ＣＰＵ５４３０からの感度設定指示に応じて、撮像感度を所定範囲内で変更する。ＡＦＥ回路５４０３は、さらに、内蔵するＡ／Ｄ変換回路によってアナログ処理後の画像信号をデジタルデータに変換する。そのデジタルデータは、画像処理部５４０４に入力される。

【0242】

画像処理部５４０４は、デジタル画像データに対して、各種の画像処理を行う。メモリ５４１０は、画像処理部５４０４による画像処理の前工程や後工程での画像データを一時的に記録する。音声検出部５４０５は、マイクと信号増幅部から構成され、主に動画撮影時に被写体方向からの音声を検出して取り込み、そのデータをＣＰＵ５４３０へ伝達する。

【0243】

記録インターフェイス５４０７は、不図示のコネクタを有し、該コネクタに記録媒体５４２０が接続され、接続された記録媒体５４２０に対して、データの書き込みや、記録媒体５４２０からのデータの読み込みを行う。モニタ５４０８は、液晶パネルによって構成され、ＣＰＵ５４３０からの指示に応じて画像や操作メニューなどを表示する。

【0244】

操作部材５４０９は、モードダイヤル、十字キー、決定ボタンやレリーズボタンを示し、各操作に応じた操作信号をＣＰＵ５４３０へ送出する。静止画撮影や動画撮影の設定は、該操作部材５４０９により設定される。

【0245】

ＣＰＵ５４３０は、不図示のＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによってカメラ５４００が行う動作を統括的に制御する。例えば、ＡＦ（オートフォーカス）動作制御、ＡＥ（自動露出）動作制御、オートホワイトバランス制御などを行う。メモリ５４１０は、画像処理した一連の画像データを記録する。この様な構成のカメラ５４００において、本発明は、動画に対応した画像を取り込む。

【0246】

このように、上述した振動波モータ１００は、進行方向に振動子５００が伸縮する縦振動１次モード（第１モード）と、進行方向に直交する幅方向に沿って振動子５００が屈曲する屈曲１次モードでかつ中心を境に逆位相に屈曲する第２モードと、を組み合わせて振動を発生させる。

【0247】

すなわち、第２モードでは、幅方向に沿って屈曲する屈曲１次モードと同様に進行方向の２本の第２節１４０２と、振動体１０１の進行方向の中心位置に幅方向の１本の第１節１４０１と、により、中心線１４１０の腹の振動が、第１節１４０１を境界として短側端５０２ａ側と短側端５０２ｂとで逆方向になる。この振動は、振動体１０１の進行方向の屈曲４次モードよりもモード次数が低い。モード次数が低いと、振幅および加圧方向に持ち上げる力が強くなり、より強い摩擦力を発生させることができる。

【0248】

また、第２モードでは、振動子５００は幅方向に沿って屈曲するため、第２モードの共振周波数が幅方向の長さに依存する。幅方向の長さは、振動体１０１進行方向（振動子５００のの長手方向）に対して短い。したがって、進行方向の屈曲４次モードに対して、同じ共振周波数にする場合、振動子５００の厚みを薄くすることができ、振動波モータ１００の厚み寸法を減らすことができる。

【0249】

また、括れ部３１１、４１１と凸部３１２、４１２とを設けたことにより、進行方向の長さを抑えたうえで第１モードの共振周波数を下げ、さらに、第２モードの共振周波数を合わせるために、更なる振動子５００の薄型化ができ、第２モードの振幅も増大させることができる。

【0250】

また、振動子５００を薄型化するメリットとして、振動子５００が薄いほど振動体１０１も薄くできるため、振動子５００の変形量は電界強度に依存するため、同一電圧では電界が強くなり、振幅を揃えた場合はより電圧を下げることができる。したがって、省電力化をすることができる。

【0251】

また、振動子５００を加圧接触させる摩擦部材１０４としてステンレス鋼などの金属部材を採用した場合に、ＤＬＣや窒化処理等のＨｖ１０００以上の高硬度の表面処理を施すことで、高面圧化下の耐久性を確保することができる。

【0252】

以上説明したように、上述した振動波モータ１００によれば、従来のステッピングモータ（ＳＴＭ）に対し高速駆動が可能な直進型の振動波モータ１００を提供することができる。また、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）に対し小型かつ低コストでの作成が可能な直進型の振動波モータ１００を提供することができる。

【0253】

また、リング型超音波モータに対しても小型、高速、精密駆動であり、かつ、直進駆動への変換機構を省略した直進型の振動波モータ１００を提供することができる。また、実施例１によれば、直進型の振動波モータ１００を搭載したレンズ鏡筒、電子機器を提供することもできる。

【0254】

また、ＳＴＭやＶＣＭなどの電磁モータは、電源ＯＦＦ時には保持力が無いため、外部要因で駆動体の位置が変化してしまい、位置を保持するための機構が別途必要となる。これに対し、実施例１の直進型の振動波モータ１００は摩擦駆動のため、電源ＯＦＦ時にも保持力によって振動子５００の位置が維持される。

【0255】

また、上述した実施例では、摩擦部材１０４が固定され、振動子５００と連結した保持部材１０３、レール部材１０５、加圧バネ１０７、およびＦＰＣ１０８が一体となって、摩擦部材１０４に対し移動することとした。これに対し、振動子５００と連結した保持部材１０３、レール部材１０５、加圧バネ１０７、およびＦＰＣ１０８が一体となって固定され、摩擦部材１０４が移動する構成でもよい。

【0256】

また、上述した実施例では、振動体１０１には括れ部３１１が形成されたが、振動体１０１の本体３００は、括れ部３１１がない矩形であってもよい。この場合、括れ部３１１が形成されていた領域には、１以上の孔または気孔が形成され、本体３００の他の領域に比べて質量が小さくなるようにしてもよい。同様に、弾性体１０２には括れ部４１１が形成されたが、弾性体１０２の本体４００は、括れ部４１１がない矩形であってもよい。この場合、括れ部４１１が形成されていた領域には、１以上の孔または気孔が形成され、本体４００の他の領域に比べて質量が小さくなるようにしてもよい。

【0257】

なお、本発明は上記の内容に限定されるものではなく、これらを任意に組み合わせたものであってもよい。また、本発明の技術的思想の範囲で考えられるその他の態様も本発明の範囲に含まれる。