JP2008312438A - 圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータ装置、レンズ鏡筒および光学機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
第1の方向に分極され、前記第1の方向と略直交する方向に変位可能な第1圧電素子32と、前記第1の方向と略平行な方向に分極され、前記第1の方向と略平行な方向に変位可能な第2圧電素子34と、前記第1圧電素子32の変位によってクランプされ、前記第2圧電素子34の変位によって相対移動する相対移動部材22とを備えた圧電アクチュエータ。
【選択図】図2
Description
第1の方向に分極され、前記第1の方向と略直交する方向に変位可能な第1圧電素子(32)と、
前記第1の方向と略平行な方向に分極され、前記第1の方向と略平行な方向に変位可能な第2圧電素子(34)と、
前記第1圧電素子(32)の変位によってクランプされ、前記第2圧電素子(34)の変位によって相対移動する相対移動部材(22)と
を備えたことを特徴とする。
前記駆動信号制御部は、前記第1圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプしている状態で、前記第2圧電素子を変位させて前記相対移動部材を移動させる制御を行う前記駆動信号(64)を出力することを特徴とするものであっても良い。
前記駆動信号制御部は、前記第1圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプするための第1の駆動信号(62)と、前記第2圧電素子を変位させて前記相対移動部材を移動させるための第2の駆動信号(64)を出力し、前記第1の駆動信号と前記第2の駆動信号とは位相が異なることを特徴とするものであっても良い。
前記駆動信号制御部は、前記第1圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプしている状態で、前記第2圧電素子を変位させて前記相対移動部材を移動させる制御と、前記第3圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプしている状態で、前記第2圧電素子を変位させる制御とを連続して行うことを特徴とするものであっても良い。
前記駆動信号制御部は、前記第1圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプするための第1の駆動信号と、前記第2圧電素子を変位させて前記相対移動部材を移動させるための第2の駆動信号と、前記第3圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプするための第3の駆動信号を出力し、前記第1の駆動信号と前記第2の駆動信号と前記第3の駆動信号とはそれぞれ位相が異なることを特徴とするものであってもよい。
前記第2圧電素子は、前記第1の方向と略直交する方向よりも前記第1の方向への変位量が大きいことを特徴とするものであっても良い。
前記第2圧電素子は、前記第1の方向と略直交する方向よりも前記第1の方向への変位量が大きいことを特徴とするものであっても良い。
複数の前記圧電アクチュエータのうちの第1圧電アクチュエータに第1駆動信号を出力する第1駆動信号生成部と、
複数の前記圧電アクチュエータのうちの第2圧電アクチュエータに第2駆動信号を出力する第2駆動信号生成部とを備える。
図1は、本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータを有するレンズ鏡筒の要部断面図、
図2は、本発明の第1実施形態に係る圧電アクチュエータの断面図および要部平面図、
図3は、本発明の第1実施形態に係る圧電アクチュエータの分極方向と変位方向との関係を説明した模式図、
図4は、本発明の第1実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号による制御の一例を表した模式図、
図5は、本発明の第2実施形態に係る圧電アクチュエータの要部平面図、
図6は、本発明の第2実施形態に係る圧電アクチュエータの駆動信号による制御の一例を表した模式図である。
図7は、本発明の第3実施形態に係る圧電アクチュエータを有するレンズ鏡筒の要部断面図である。
図8は、本発明の第3実施形態に係るレンズ鏡筒における、圧電アクチュエータの駆動装置の構成を示すブロック図である。
第1実施形態
図4(A)に示すように、A相駆動信号62は低レベルの電圧値L(0V)の状態、B相駆動信号64は低レベルの電圧値L(0V)の状態であり、ともに初期状態である。A相駆動信号62が印加されるクランプ用圧電素子部32は、径方向内側(矢印r2方向)に変位し、出力棒22をクランプした状態となっている。B相駆動信号64が加わる駆動用圧電素子部34は、変位が発生していない状態となっている。従って、出力棒22の先端は、クランプ用圧電素子部によって固定された状態で、駆動されておらず、初期位置X0に留まっている。時刻T0から時刻T1までの間、図4(A)に示す状態が続く。
図4(A)の状態の後、図4(B)に示すように、A相駆動信号62は低レベルの電圧値L(0V)の状態であるが、B相駆動信号64は高レベルの電圧値H(正の所定電圧値)の状態となる。A相駆動信号62が加わるクランプ用圧電素子部32は、径方向内側(矢印r2方向)に変位した状態であり、出力棒22をクランプした状態となっている。B相駆動信号64が加わる駆動用圧電素子部34は、支持部26に対して伸び方向(軸芯βの先端方向である矢印β1方向)に変位が発生した状態となる。従って、出力棒22の先端は、駆動用圧電素子部34が伸びた変位分だけ直進方向(矢印β1方向)に動き、位置X1まで移動する。時刻T1から時刻T2までの間、図4(B)に示す状態が続く。
図4(B)の状態の後、図4(C)に示すように、A相駆動信号62は高レベルの電圧値H(正の所定電圧値)の状態、B相駆動信号64は高レベルの電圧値H(正の所定電圧値)の状態となる。A相駆動信号62が加わるクランプ用圧電素子部32は、径方向外側r1(矢印r2方向)に変位するため、出力棒22をクランプしない状態となる。B相駆動信号64が加わる駆動用圧電素子34は、前記伸び方向(矢印β1方向)に変位が発生したままの状態となる。 従って、出力棒22の先端は、ステップ(B)の位置X1のままとなる。時刻T2から時刻T3までの間、図4(C)に示す状態が続く。
図4(C)の状態の後、図4(D)に示すように、A相駆動信号62は高レベルの電圧値H(正の所定電圧値)の状態となり、B相駆動信号64は低レベルの電圧値L(0V)の状態となる。A相駆動信号62が加わるクランプ用圧電素子部32は、径方向外側(矢印r1方向)に変位した状態であるため、出力棒22をクランプしない状態のままである。B相駆動信号64が加わる駆動用圧電素子部34は、縮んで、伸び方向の変位が発生していない状態に戻り、B軸芯方向長さが初期状態となる。出力棒22の先端は、ステップ(B)および(C)と同様に、位置X1のままである。時刻T3から時刻T4までの間、図4(D)に示す状態が続く。
図4(D)の状態の後、図4(E)に示すように、A相駆動信号62は低レベルの電圧値L(0V)、B相駆動信号64は低レベルの電圧値L(0V)の状態となる。A相駆動信号62が加わるクランプ用圧電素子部32は、径方向内側(矢印r2方向)に変位し、出力棒22をクランプした状態となる。B相駆動信号64が加わる駆動用圧電素子部34は、伸び方向の変位が発生していない状態のままである。したがって、出力棒22の先端は、ステップ(B),(C)および(D)における位置X1のままである。時刻T4から時刻T5までの間、図4(E)に示す状態が続く。時刻T5になると、再び図4(A)に示すステップ(A)の状態となり、以上のステップ(A)から(E)の動作が繰り返される。以上のように、ステップ(A)〜(E)の繰り返しにより、出力棒22は直進方向(矢印β1方向)に順次駆動される。
第2実施形態
図6(A)に示すように、A相駆動信号61は低レベル電圧値L(0V)の状態、B相駆動信号63は低レベル電圧値L(0V)の状態、C相駆動信号65は高レベル電圧値H(正の所定電圧値)の状態である。A相駆動信号61が加わる第1クランプ用圧電素子部31は、径方向内側(矢印r2方向)に変位し、出力棒22をクランプした状態となっている。B相駆動信号63が加わる駆動用圧電素子部33は、変位が発生していない状態となっている。C相駆動信号65が加わる第2クランプ用圧電素子35は、径方向外側(矢印r1方向)に変位するため、出力棒22をクランプしない状態となる。出力棒22は、第1クランプ用圧電素子部33に固定された状態で、駆動されておらず、初期位置X0に留まっている。時刻T0から時刻T1までの間、図6(A)に示す状態が続く。
図6(A)の状態の後、図6(B)に示すように、A相駆動信号61は低レベル電圧値L(0V) の状態、B相駆動信号63は高レベル電圧値H(正の所定電圧値)の状態、C相駆動信号65は高レベル電圧値H(正の所定電圧値) の状態となる。A相駆動信号61が加わる第1クランプ用圧電素子部31は、径方向内側(矢印r2方向)に変位した状態となっており、出力棒22をクランプした状態となっている。B相駆動信号63が加わる駆動用圧電素子部33は、支持部26に対して伸び方向(矢印β1方向)に変位が発生した状態となる。C相駆動信号65が加わる第2クランプ用圧電素子部35は、径方向外側(矢印r1方向)に変位したままであるため、出力棒22をクランプしない状態である。従って、出力棒22は、駆動用圧電素子部33が伸びた変位分だけ直進方向(矢印β1方向)に動き、位置X1まで移動する。時刻T1から時刻T2までの間、図6(B)に示す状態が続く。
図6(B)の状態の後、図6(C)に示すように、A相駆動信号61は高レベル電圧値H(正の所定電圧値) の状態、B相駆動信号63は高レベル電圧値H(正の所定電圧値)の状態となり、C相駆動信号65は低レベル電圧値L(0V)の状態となる。A相駆動信号61が加わる第1クランプ用圧電素子部31は、径方向外側(矢印r1方向)に変位するため、出力棒22をクランプしない状態となる。B相駆動信号63が加わる駆動用圧電素子部33は、前記伸び方向(矢印β1方向)に変位が発生したままの状態である。C相駆動信号65が加わる第2クランプ用圧電素子部35は、径方向内側(矢印r2方向)に変位し、出力棒22をクランプした状態となる。従って、出力棒22は、ステップ(B)の位置X1のままとなる。時刻T2から時刻T3までの間、図6(C)に示す状態が続く。
図6(C)の状態の後、図6(D)に示すように、A相駆動信号61は高レベル電圧値H(正の所定電圧値) の状態となり、B相駆動信号63は低レベル電圧値L(0V)の状態、C相駆動信号65は低レベル電圧値L(0V)の状態となる。A相駆動信号61が加わるクランプ用圧電素子部31は、径方向外側(矢印r1方向)に変位した状態であるため、出力棒22をクランプしない状態である。B相駆動信号63が加わる駆動用圧電素子部33は、縮んで、伸び方向の変位が発生していない状態に戻り、軸芯β方向の長さが初期の状態となる。C相駆動信号65が加わる第2クランプ用圧電素子部35は、径方向内側(矢印r2方向)に変位した状態であり、出力棒22をクランプした状態となっている。出力棒22は、ステップ(B)および(C)と同様に、位置X1のままである。時刻T3から時刻T4までの間、図6(D)に示す状態が続く。
図6(D)の状態の後、図6(E)に示すように、A相駆動信号61は低レベル電圧値L(0V) の状態、B相駆動信号63は低レベル電圧値L(0V)の状態となり、C相駆動信号65は高レベル電圧値H(正の所定電圧値) の状態となる。A相駆動信号61が加わる第1クランプ用圧電素子部31は、径方向内側(矢印r2方向)に変位し、出力棒22をクランプした状態となる。B相駆動信号63が加わる駆動用圧電素子部33は、伸び方向の変位が発生していない状態となる。C相駆動信号65が加わる第2クランプ用圧電素子部35は、径方向外側(矢印r1方向)に変位するため、出力棒22をクランプしない状態となる。出力棒22は、ステップ(B),(C)および(D)における位置X1のままである。時刻T4から時刻T5までの間、図6(E)に示す状態が続く。時刻T5になると、再び図6(A)に示すステップ(A)の状態となり、以上のステップ(A)から(E)の動作が繰り返される。以上のようなステップ(A)〜(E)の繰り返しにより、出力棒22は直進方向(矢印β1方向)に順次駆動される。
第3実施形態
22、22a、22b、22c… 出力棒
26… 支持部
32、35… クランプ用圧電素子部
33、34… 駆動用圧電素子部
Claims (22)
- 第1の方向に分極され、前記第1の方向と略直交する方向に変位可能な第1圧電素子と、
前記第1の方向と略平行な方向に分極され、前記第1の方向と略平行な方向に変位可能な第2圧電素子と、
前記第1圧電素子の変位によってクランプされ、前記第2圧電素子の変位によって相対移動する相対移動部材と
を備えたことを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 前記第1圧電素子と前記第2圧電素子は、電極を介して前記第1の方向に一体的に積層されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記相対移動部材は、前記第1の方向と略平行な方向に相対移動することを特徴とする請求項1または2に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記第1圧電素子と前記第2圧電素子が円環形状であり、前記円環形状の中空部に前記相対移動部材が設けられ、前記第1の方向は前記円環形状の径方向と直交する方向であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
- 前記第1圧電素子と前記第2圧電素子に駆動信号を出力する駆動信号制御部を有し、
前記駆動信号制御部は、前記第1圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプしている状態で、前記第2圧電素子を変位させて前記相対移動部材を移動させる制御を行う前記駆動信号を出力することを特徴とする請求項1〜4に記載の圧電アクチュエータ。 - 前記第1圧電素子と前記第2圧電素子に駆動信号を出力する駆動信号制御部を有し、
前記駆動信号制御部は、前記第1圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプするための第1の駆動信号と、前記第2圧電素子を変位させて前記相対移動部材を移動させるための第2の駆動信号を出力し、前記第1の駆動信号と前記第2の駆動信号とは位相が異なることを特徴とする請求項1〜5に記載の圧電アクチュエータ。 - 前記第1の駆動信号と前記第2の駆動信号とは、周波数が等しいことを特徴とする請求項6に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記第1圧電素子と前記第2圧電素子とは前記第1の方向に並んで配置されることを特徴とする請求項1〜7に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記第2圧電素子を支持する支持部を有し、前記相対移動部材は、前記第2圧電素子の変位により、前記支持部に対して相対移動することを特徴とする請求項3または4に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記第2圧電素子に対して前記第1圧電素子と反対側の前記第1の方向に並んで設けられ、前記第1の方向に分極され、前記第1の方向と略直交する方向に変位可能な第3圧電素子を備えたことを特徴とする請求項8に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記第1圧電素子と前記第2圧電素子と前記第3圧電素子に駆動信号を出力する駆動信号制御部を有し、
前記駆動信号制御部は、前記第1圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプしている状態で、前記第2圧電素子を変位させて前記相対移動部材を移動させる制御と、前記第3圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプしている状態で、前記第2圧電素子を変位させる制御とを連続して行うことを特徴とする請求項10に記載の圧電アクチュエータ。 - 前記第1圧電素子、前記第2圧電素子および前記第3圧電素子に駆動信号を出力する駆動信号制御部を有し、
前記駆動信号制御部は、前記第1圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプするための第1の駆動信号と、前記第2圧電素子を変位させて前記相対移動部材を移動させるための第2の駆動信号と、前記第3圧電素子を変位させて前記相対移動部材をクランプするための第3の駆動信号を出力し、前記第1の駆動信号と前記第2の駆動信号と前記第3の駆動信号とはそれぞれ位相が異なることを特徴とする請求項10に記載の圧電アクチュエータ。 - 前記第1の駆動信号と前記第2の駆動信号と前記第3の駆動信号とは、周波数が等しいことを特徴とする請求項12に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記第3圧電素子を支持する支持部を有し、前記相対移動部材は、前記第2圧電素子の変位により、前記支持部に対して相対移動することを特徴とする請求項10または11に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記第1圧電素子は、前記第1の方向よりも前記第1の方向と略直交する方向への変位量が大きく、
前記第2圧電素子は、前記第1の方向と略直交する方向よりも前記第1の方向への変位量が大きいことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 - 前記第1圧電素子と前記第3圧電素子は、前記第1の方向よりも前記第1の方向と略直交する方向への変位量が大きく、
前記第2圧電素子は、前記第1の方向と略直交する方向よりも前記第1の方向への変位量が大きいことを特徴とする請求項10〜13のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 - 請求項1〜9のいずれかに記載の圧電アクチュエータを複数有し、
複数の前記圧電アクチュエータのうちの第1圧電アクチュエータに第1駆動信号を出力する第1駆動信号生成部と、
複数の前記圧電アクチュエータのうちの第2圧電アクチュエータに第2駆動信号を出力する第2駆動信号生成部とを備えたことを特徴とする圧電アクチュエータ装置。 - 前記第1駆動信号と前記第2駆動信号とは周波数が等しく、前記第1駆動信号と前記第2駆動信号との電圧レベルを異ならせることができることを特徴とする請求項17に記載の圧電アクチュエータ装置。
- 請求項1〜16のいずれかに記載の圧電アクチュエータと、
前記相対移動部材の相対移動に応じて移動するレンズと
を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。 - 前記レンズは、前記相対移動部材の移動と同一方向に移動することを特徴とする請19に記載のレンズ鏡筒。
- 請求項1〜16のいずれかに記載の圧電アクチュエータと、
前記相対移動部材の相対移動に応じて移動する光学部材と
を備えたことを特徴とする光学機器。 - 前記光学部材は、前記相対移動部材の移動方向と同一方向に移動することを特徴とする請求項21に記載の光学機器。
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