JP2021125632A - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分が、外部からの衝撃から好適に保護される圧電アクチュエータを提供する。【解決手段】光学駆動装置において、圧電アクチュエータ２０は、圧電素子３０と、圧電素子の一方の端部に接続し、圧電素子の変形に応じて軸方向に変位する第１部材４０と、圧電素子の他方の端部３０ｂに接続し、圧電素子に慣性力を与える第２部材５０と、第１部材が第２部材に対して軸方向に変位できるように、第１部材と第２部材とを保持する保持部材と６０、を有する。保持部材は、周方向に関して互いに異なる複数の位置で第１部材に接触して第１部材を保持する第１保持部分６１と、第１保持部分に接続するとともに第２部材に固定されて第２部材を保持する第２保持部分６６と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、対象部材を駆動する圧電アクチュエータに関する。

圧電アクチュエータは、圧電効果および逆圧電効果を利用し、機械的な変位と電気的な変位とを相互に変換する圧電素子の特性を利用するアクチュエータであり、対象物に直線的な変位を与えるリニアアクチュエータ等として様々な分野で利用されている。

また、圧電素子などの小型化に伴い、圧電素子と他の部材との接続部分を補強する構造を備える圧電アクチュエータも提案されている（特許文献１参照）。

特開平８−２８６９９３号

しかしながら、従来の構造では、圧電素子との接合部分を補強することは可能であるものの、補強部分から露出した圧電素子に対して加わる外力を軽減することはできない。また、補強部分を大きくすると、圧電素子の変位を抑制する力が生じる可能性もある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分が、外部からの衝撃から好適に保護される圧電アクチュエータを提供する。

上記目的を達成するために、本発明に係る圧電アクチュエータは、
圧電素子と、
前記圧電素子の一方の端部に接続し、前記圧電素子の変形に応じて軸方向に変位する第１部材と、
前記圧電素子の他方の端部に接続し、前記圧電素子に慣性力を与える第２部材と、
前記第１部材が前記第２部材に対して前記軸方向に変位できるように、前記第１部材と前記第２部材とを保持する保持部材と、を有し、
前記保持部材は、前記軸方向を囲む周方向に関して互いに異なる複数の位置で前記第１部材に接触して前記第１部材を保持する第１保持部分と、前記第１保持部分に接続するとともに前記第２部材に固定されて前記第２部材を保持する第２保持部分と、を有する。

本発明に係る圧電アクチュエータの保持部材は、圧電素子の両側に接続する第１部材と第２部材を保持しており、しかも、第１保持部分が、周方向の異なる位置から、好ましくは同時に接触して、第１部材を共に保持する。これにより、本発明に係る圧電アクチュエータは、圧電素子と第１部材および第２部材との接続部分が、外部からの衝撃により損傷する問題を好適に防止できる。また、保持部材が、第１部材と第２部材とを保持することにより、第１部材と第２部材との間にある圧電素子を、外部からの衝撃から好適に保護できる。また、保持部材は、圧電素子には直接接触または接続せず、第１部材と第２部材に接触または接続することにより、圧電素子の変形を阻害する問題を防止できる。

また、たとえば、前記第１保持部分において前記第１部材に対して接触する接触部は、前記第１部材に対して摺動可能であってもよい。

接触部が第１部材に対して摺動することにより、第１部材の変位を阻害しないようにしながら、第１部材の中心軸が外力により傾斜する問題を防止し、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分に、衝撃などに伴う外力が作用する問題を防止できる。

また、たとえば、前記第１保持部分は、前記周方向に関して互いに異なる位置に配置される複数の前記接触部を有し、それぞれの前記接触部と前記第１部材の中心軸とを結ぶ接続線は、前記軸方向から見て交差してもよい。

複数の接触部を、接続線が重ならないように中心軸の周りに配置することにより、このような圧電アクチュエータは、いろいろな方向から第１部材の軸方向を傾ける外力が作用した場合であっても、保持部材が適正に第１部材を保持することにより、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分を、外力から保護できる。

また、たとえば、前記第１保持部分は、３つ以上の前記接触部を有してもよい。

このような第１保持部分を有する保持部は、第１部材をその外周から中心軸に向かって、バランスよく保持することができるため、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分を、より好適に外力から保護できる。とくに、接触部が第１部材に対して摺動する場合は、接触部が３つ以上であることにより、第１部材を確実に保持できる。

また、たとえば、前記第１保持部分は、前記第１部材を挿通する貫通孔を有しており、前記接触部は、前記貫通孔の内壁に形成されている突起を有してもよい。

第１保持部分がこのような構造を有することにより、保持部材は、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分を、より好適に外力から保護できる。

また、たとえば、前記第２保持部分は、前記第１保持部分に固定される第１固定部と、前記第２部材に対して固定される第２固定部と、を有してもよい。

第２保持部分が第１固定部および第２固定部を有することにより、第２保持部が第１保持部を確実に支持し、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分を、より好適に外力から保護できる。

また、たとえば、前記第２保持部分は、一方の端部に前記第１固定部を有し他方の端部に前記第２固定部を有する軸部を、複数有してもよい。

軸部を複数有することにより、第２保持部が第１保持部を支える力が、一方向に偏ることを防止し、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分を、より好適に外力から保護できる。

また、たとえば、前記複数の前記軸部は、前記圧電素子の周りに、前記周方向に関して互いに離間して配置されていてもよい。

このような軸部を有することにより、第２保持部が、圧電素子の回りを囲むように第１保持部を支える構造になるため、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分を、より好適に外力から保護できる。

また、たとえば、前記第２部材は、前記第２固定部が固定されており、前記第２固定部の外形状に沿って切り欠かれている切り欠き部を有してもよい。

第２部材が、第２固定部の外形状に沿う切り欠き部を有することにより、第２部材による保持部材および第１部材のサポート構造が強固になり、このような圧電アクチュエータは、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分を、より好適に外力から保護できる。

また、たとえば、前記第１保持部分は、前記第１部材において前記圧電素子に接続する接続側端部までの第１の距離が、前記第１部材における前記接続側端部とは反対側の端部である非接続側端部までの第２の距離より短くなる位置で、前記第１部材を保持してもよい。

保持部材が、接続側端部に近い位置で第１部材を保持することにより、圧電アクチュエータを小型化できるとともに、保持部材が、第１部材に接続する被駆動部材などに干渉する問題を回避することができる。

たとえば、前記第１保持部分と前記第２保持部分とは、互いに異なる材料で形成されていてもよい。

前記第１保持部分と前記第２保持部分とが、互いに異なる材料で別体に形成することにより、たとえば、第１保持部分を絶縁性の材料で構成し、第２保持部分を金属材料で構成することにより、圧電素子と保持部材の絶縁性を確実に確保し、保持部材の構造的な強度を向上させることができる。

また、たとえば、前記第１保持部分は、前記周方向に関して互いに異なる位置に配置される複数の前記接触部を有してもよく、
前記第２保持部分は、前記周方向に関して互いに異なる位置に配置されそれぞれ前記第２部材に固定される複数の第２固定部を有してもよく、
それぞれの前記接触部と前記第１部材の中心軸とを結ぶ接続線、および、それぞれの前記第２固定部の中心位置と前記第１部材の中心軸とを結ぶ接続線は、いずれも前記軸方向から見て重ならないように配置されていてもよい。

このような構造とすることにより、中心軸の周りに分散して補強構造が配置されることになるため、どのような方向から圧電アクチュエータに外力が加えられた場合でも、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分を、より好適に外力から保護できる。

また、たとえば、前記第２保持部分は、前記第２部材に固定される複数の第２固定部を有してもよく、
前記接触部における前記第１保持部分と前記第１部材との接触面積は、前記第２固定部における前記第２保持部分と前記第２部材との接触面積より小さくてもよい。

このような圧電アクチュエータは、保持部材が第１部材の変位を減少させる問題を防止しつつ、圧電素子および圧電素子と他の部材との接合部分を、より好適に外力から保護できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータを含む光学駆動装置を示す概略斜視図である。 図２は、図１に示す光学駆動装置に含まれる圧電アクチュエータの概略斜視図である。 図３は、図２に示す圧電アクチュエータの分解斜視図である。 図４は、図２に示す圧電アクチュエータの上面図である。 図５は、図２に示す圧電アクチュエータの底面図である。 図６は、図２に示す圧電アクチュエータの正面図である。 図７は、第２実施形態に係る圧電アクチュエータの概略斜視図である。 図８は、図７に示す圧電アクチュエータの上面図である。 図９は、第３実施形態に係る圧電アクチュエータの斜視図である。 図１０は、図９に係る圧電アクチュエータの上面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータ２０を含む光学駆動装置１０を示す概略斜視図である。光学駆動装置１０は、圧電アクチュエータ２０の他に、光学素子保持部７２や係合部７４を有する可動部７０と、配線部８２を有する固定部８０などを有する。光学駆動装置１０は、配線部８２を介して圧電アクチュエータ２０に電力を供給し、圧電アクチュエータ２０の駆動力により、光学素子保持部７２が保持する光学素子（不図示）を動かすことができる。

光学素子保持部７２が保持しており、圧電アクチュエータ２０の駆動力により駆動される光学素子としては、たとえば、光学レンズ、光学プリズム、反射鏡などが挙げられるが、特に限定されない。また、圧電アクチュエータ２０の用途としては、光学駆動装置１０のみには限定されず、光学駆動装置１０以外の他の駆動装置に用いられてもよい。

図２は、図１に示す光学駆動装置１０に含まれる圧電アクチュエータ２０を示す概略斜視図である。圧電アクチュエータ２０は、圧電素子３０と、圧電素子３０の変形により変位を生じる駆動シャフトなどで構成される第１部材４０と、錘などの慣性体で構成される第２部材５０と、保持部材６０とを有する。

なお、圧電アクチュエータ２０の説明では、図２に示すように、駆動シャフトで構成される第１部材４０の軸方向４２をＺ軸方向、Ｚ軸に垂直な方向であって保持部材６０における軸部６７ａと軸部６７ｂとを接続する方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向として説明を行う。

図２および図３に示すように、圧電素子３０は、略矩形の外形状を有している。圧電素子３０は、内部電極層と圧電体層とを交互に積層した積層構造を有している。圧電素子３０の側面には、内部電極層に導通しており、圧電体層に電圧を印加する一対の外部電極層が形成されている。圧電素子３０の外部電極は、図１に示す配線部８２に電気的に接続されており、外部電極層および内部電極層を介して圧電体層に電圧が印加されることにより、圧電素子３０は、Ｚ軸方向に伸縮する変形を生じる。図２および図３では図示を省略しているが、図１に示す配線部８２から圧電素子３０の外部電極までは、リード線、半田、導電性接着剤などを用いて配線されるが、配線部８２から圧電素子３０までの配線方法は、特に限定されない。

圧電体層の材質は、圧電効果あるいは逆圧電効果を示す材料であれば、特に制限されず、たとえば、ＰｂＺｒ_ｘＴｉ_１−ｘＯ_３、ＢａＴｉＯ_３などが挙げられる。また、特性向上等のための成分が含有されていてもよく、その含有量は、所望の特性に応じて適宜決定すればよい。内部電極層を構成する導電材としては、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ等の貴金属およびこれらの合金（Ａｇ−Ｐｄなど）、あるいはＣｕ、Ｎｉ等の卑金属およびこれらの合金などが挙げられるが、特に限定されない。外部電極を構成する導電材料も特に限定されず、内部電極を構成する導電材と同様の材料を用いることができる。

図２に示すように、圧電素子３０のＺ軸正方向側の端部である一方の端部３０ａには、駆動シャフトである第１部材４０が接続している。第１部材４０は、略円柱状の駆動シャフトであり、その軸方向４２が圧電アクチュエータ２０のＺ軸方向に略一致する。図１および図２に示す第１部材４０は、圧電素子３０の変形に応じて軸方向４２に変位し、Ｚ軸方向に沿って往復運動する。

第１部材４０において圧電素子３０に接続する接続側端部４０ｂの面積は、対向する圧電素子３０の一方の端部３０ａの面積より広い。ただし、第１部材４０の形状及び大きさは特に限定されず、第１部材４０は、円柱状以外の柱状又は棒状であってもよく、接続側端部４０ｂの面積は圧電素子３０の一方の端部３０ａの面積より狭くてもよい。

第１部材４０の接続側端部４０ｂは、接着剤等により、圧電素子３０の一方の端部３０ａに固定される。図１および図２に示すように、第１部材４０における接続側端部４０ｂとは反対側の端部である非接続側端部４０ａには、他の部材が接合されておらず、非接続側端部４０ａは自由端となっている。

図１に示すように、圧電アクチュエータ２０が光学駆動装置に使用される場合、第１部材４０には、可動部７０が、移動自在に係合される。可動部７０は、光学素子等を保持しており、可動部７０及びこれに保持される光学素子は、圧電アクチュエータ２０の駆動力により、第１部材４０の軸方向４２に沿ってＺ軸方向に移動することができる。

第１部材４０の材質は特に限定されないが、例えば金属やカーボン若しくは樹脂等を採用することができる。

図２に示すように、圧電素子３０のＺ軸負方向側の端部である他方の端部３０ｂには、圧電素子３０に慣性力を与える錘などの第２部材５０が接続している。

圧電素子３０の他方の端部３０ｂに接続する第２部材５０は、圧電素子３０の一方の端部３０ａに接続する第１部材４０に変位を与えるための慣性体として機能し、例えば、圧電素子３０及びシャフト１２より比重の大きい材料で構成される。第２部材５０の材質は特に限定されないが、例えば、タングステン等の比重の大きい金属又はそのような金属を含む合金等を採用することができる。

図３に示すように、第２部材５０は、Ｚ軸方向からみて略６角形の板状形状を有している。また、第２部材５０においてＺ軸に平行に延びる６つの側面のうち、３つの側面には切り欠き部５２が形成されており、切り欠き部５２が形成されている側面と、切り欠き部５２が形成されていない側面とが、周方向４３に交互に配置されている。第２部材５０において、圧電素子３０の他方の端部３０ｂに対向する対向面の面積は、他方の端部３０ｂの面積より広い。ただし、第２部材５０の形状は図３に示すものに限定されず、矩形平板状、円柱状等の他の形状であってもよい。

第２部材５０は、第１部材４０と同様に、圧電素子３０に対して、接着剤等により固定されている。

図２に示すように、圧電アクチュエータ２０は、保持部材６０を有する。保持部材６０は、第１部材４０が第２部材５０に対して軸方向４２に変位できるように、第１部材４０と第２部材５０とを保持する。

図３に示すように、保持部材６０は、第１部材４０を保持する第１保持部分６１と、第２部材５０を保持する第２保持部分６６とを有する。

図３に示すように、第１保持部分６１は、第１部材４０が挿通する貫通孔６３を有する。圧電アクチュエータ２０の上面図である図４に示すように、第１保持部分６１は、軸方向４２（図３参照）を囲む周方向４３に関して互いに異なる複数の位置で第１部材４０に同時に接触可能であり、第１部材４０の中心軸４４側が傾いたりずれたりすることを防止するように、第１部材４０を保持する。

第１保持部分６１は、第１部材４０に対して接触する複数の接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃを有している。接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、周方向４３に関して互いに異なる位置に配置されている。接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、第１部材４０に対して摺動可能であり、接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、第１部材４０には固定されていない。

図４に示すように、それぞれの接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、貫通孔６３の内壁６４に形成されている突起６２ａａ、６２ｂａ、６２ｃａを有している。突起６２ａａ、６２ｂａ、６２ｃａを除く内壁６４と第１部材４０の間には隙間が形成されている。これにより、保持部材６０は、３つの接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃのみで第１部材４０に接触し、接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃを除く他の部分では第１部材４０に接触しない。なお、図４に示す実施形態では、貫通孔６３は円形であり、それぞれの突起６２ａａ、６２ｂａ、６２ｃａの内壁６４からの突出量は等しい。

図４に示すように、それぞれの接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃと第１部材４０の中心軸４４とを結ぶ接続線６２ａｂ、６２ｂｂ、６２ｃｂは、軸方向４２（Ｚ軸方向）から見て中心軸４４で０度より大きい角度を形成し、一致しない。すなわち、３つの接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、周方向４３に分散して配置されている。特に、隣接する接続線６２ａｂ、６２ｂｂ、６２ｃｂの交差角度が、いずれも１８０度未満となるように、接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃを周方向４３に分散して配置することが好ましい。

第１保持部分６１が有する接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃの数は特に限定されないが、３つ以上の接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃを有することが第１部材４０を保持する観点から好ましい。また、図４に示すように、３つの接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃを有する第１保持部分６１は、第１部材４０を精度よく保持する観点から、特に好ましい。

図２および図３に示すように、第２保持部分６６は、複数（実施形態では３つ）の軸部６７ａ、６７ｂ、６７ｃを有する。各軸部６７ａ、６７ｂ、６７ｃは、Ｚ軸方向４２に延びており、略同じ長さの有する棒状の外形状を有する。図３に示すように、各軸部６７ａ、６７ｂ、６７ｃは、圧電素子３０の周りに、周方向４３に関して互いに離間して、平行に配置される。

図２に示すように、第２保持部分６６は、第１保持部分６１に接続するとともに第２部材５０に固定されて、第２部材５０を保持する。

図３に示すように、軸部６７ａ、６７ｂ、６７ｃは、Ｚ軸正方向側の端部である一方の端部に第１固定部６８ａ、６８ｂ、６８ｃを有し、Ｚ軸負方向側の端部である他方の端部に第２固定部６９ａ、６９ｂ、６９ｃを有する。第２保持部分６６は、第１保持部分６１に固定される第１固定部６８ａ、６８ｂ、６８ｃと、第２部材５０に固定される第２固定部６９ａ、６９ｂ、６９ｃを有することにより、保持部材６０全体として、第１部材４０と第２部材５０とを、中心軸４４へ向かって保持する。

図４に示すように、第１固定部６８ａ、６８ｂ、６８ｃは、第１保持部分６１に形成される孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃに挿入され、固定されている。第１固定部６８ａ、６８ｂ、６８ｃが固定される孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃは、Ｚ軸方向から見て略三角形である第１保持部分６１の各頂点の近くに形成されている。孔６５ａ、６５ｂ、６５ｃは、第１部材４０が挿通する貫通孔６３の周りを囲むように形成されている。

図３および図５に示すように、第２部材５０の切り欠き部５２は、第２固定部６９ａ、６９ｂ、６９ｃの外形状に沿って切り欠かれており、それぞれの切り欠き部５２には、第２固定部６９ａ、６９ｂ、６９ｃが固定される。図５に示すように、複数（実施形態では３つ）の第２固定部６９ａ、６９ｂ、６９ｃは、周方向４３（図４参照）に関して互いに異なる位置に配置され、それぞれ第２部材５０に固定される。

図５に示すように、それぞれの第２固定部６９ａ、６９ｂ、６９ｃの中心位置と中心軸４４とを結ぶ接続線６９ａａ、６９ｂａ、６９ｃａは、いずれも軸方向４２（Ｚ軸方向）から見て０度より大きい所定の角度をなし、一致する組み合わせがない。さらに、図４および図５に示すように、それぞれの接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃと中心軸４４とを結ぶ接続線６２ａｂ、６２ｂｂ、６２ｃｂおよび、それぞれの第２固定部６９ａ、６９ｂ、６９ｃの中心位置と中心軸４４とを結ぶ接続線６９ａａ、６９ｂａ、６９ｃａ（図５参照）は、いずれも軸方向４２（Ｚ軸方向）から見て重ならない（一致しない）配置となっている。

また、図４と図５の比較から理解できるように、接続線６２ａｂと接続線６９ｂａ、接続線６２ｂｂと接続線６９ｃａ、接続線６２ｃｂと接続線６９ａａとが、中心軸４４において、１８０度の角を形成する。言い換えると、図４に示すように、接触部６２ａと第２固定部６９ｂ、接触部６２ｂと第２固定部６９ｃ、接触部６２ｃと第２固定部６９ａは、互いに中心軸４４を挟んで反対側に配置されている。このように配置することにより、接触部６２ｃと第２固定部６９ａとは、周方向４３に分散して配置され、保持部材６０は、外力から圧電素子３０を好適に保護できる。

図４に示す接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃにおける第１保持部分６１と第１部材４０との接触面積は、図５に示す第２固定部６９ａ、６９ｂ、６９ｃにおける第２保持部分６６と第２部材５０との接触面積より小さい。第１保持部分６１と第１部材４０との接触面積を小さくすることにより第１部材４０が動く際の摩擦抵抗を少なくすることができる。また、第２保持部分６６と第２部材５０との接触面積を大きくすることで、第２部材５０と保持部材６０とをより強固に固定できる。

図６に示すように、第１保持部分６１は、Ｚ軸方向に関する保持の中心位置である位置Ｐ１が、接続側端部４０ｂに近い位置になるように、第１部材４０を保持することが好ましい。すなわち、第１部材４０において圧電素子３０に接続する接続側端部４０ｂから位置Ｐ１までの第１の距離Ｌ１が、第１部材４０における接続側端部４０ｂとは反対側の端部である非接続側端部４０ａから位置Ｐ１までの第２の距離Ｌ２より短くなることが好ましい。このように、保持部材６０が、接続側端部４０ｂに近い位置で第１部材４０を保持することにより、圧電アクチュエータ２０を小型化できるとともに、保持部材６０が、第１部材４０に接続する可動部７０（図１参照）などに干渉する問題を回避することができる。

図３に示すように、第１保持部分６１と第２保持部分６６とは、別体に形成され、接着剤等を用いて接合されている。ただし、第１保持部分６１と第２保持部分６６とは、一体であってもよく、また、インサート成形などにより一体となっていてもよい。

第１保持部分６１と第２保持部分６６の材料も特に限定されないが、樹脂や金属などの材料を用いることができる。たとえば、第１保持部分６１を樹脂を用いて形成し、第２保持部分６６を金属を用いて形成し、第１保持部分６１と第２保持部分６６とを、互いに異なる材料で形成してもよい。このような保持部材６０は、圧電素子３０と保持部材６０の絶縁性を確実に確保し、保持部材６０の構造的な強度を向上させることができる。

図１〜図６に示す圧電アクチュエータ２０の保持部材６０は、圧電素子３０の両側に接続する第１部材４０と第２部材５０とを保持しており、しかも、第１保持部分６１が、周方向４３の異なる位置から、共同して第１部材４０に接触して、第１部材４０を保持する。これにより、圧電アクチュエータ２０は、圧電素子３０と第１部材４０および第２部材５０との接続部分が、外部からの衝撃により損傷する問題を好適に防止できる。また、保持部材６０が、第１部材４０と第２部材５０とを保持することにより、第１部材４０と第２部材５０との間にある圧電素子３０を、外部からの衝撃から好適に保護できる。また、保持部材６０は、第１部材４０と第２部材５０に接触または接続することにより、圧電素子３０の変位を阻害する問題を防止できる。

また、たとえば、圧電アクチュエータ２０は、図４に示す接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃが第１部材４０に対して摺動することにより、第１部材４０の変位を阻害しないようにしながら、第１部材４０の中心軸４４が外力により傾斜する問題を防止し、圧電素子３０自体および圧電素子３０と他の部材との接合部分に、衝撃などに伴う外力が作用する問題を防止できる。

第２実施形態
図７は、第２実施形態に係る圧電アクチュエータ１２０の概略斜視図である。圧電アクチュエータ１２０は、保持部材１６０および第２部材１５０の形状が図２に示す圧電アクチュエータ２０とは異なるが、その余の部分は第１実施形態に係る圧電アクチュエータ２０と同様である。圧電アクチュエータ１２０の説明では、圧電アクチュエータ２０との相違点を中心に説明を行い、圧電アクチュエータ２０との共通点については説明を省略する。

圧電アクチュエータ１２０の保持部材１６０は、図２に示す圧電アクチュエータ２０の保持部材６０と同様に、第１保持部分１６１と第２保持部分１６６とを有する。第１保持部分１６１は、第１部材４０を保持し、第２保持部分１６６は第２部材１５０を保持する。

第１保持部分１６１は、第１部材４０が挿通する貫通孔１６３を有しており、貫通孔１６３の内壁１６４には、第１部材４０に対して接触する複数の接触部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ（図８参照）が設けられている。

図８は、圧電アクチュエータ１２０をＺ軸正方向側から見た上面図である。それぞれの接触部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃは、貫通孔１６３の内壁１６４に形成されている突起１６２ａａ、１６２ｂａ、１６２ｃａを有している。突起１６２ａａ、１６２ｂａ、１６２ｃａを除く内壁６４と第１部材４０の間には隙間が形成されている。

第１実施形態に係る接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃと同様に、それぞれの接触部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃは、第１部材４０の外周面に対して摺動可能である。すなわち、接触部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃは第１部材４０に対して固定されておらず、第１部材４０は、圧電素子３０の変形に伴い、接触部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃと接触した状態を保ちながら、Ｚ軸方向に変位することができる。ただし、各部材の熱膨張係数の違いを考慮し、また、第１部材４０と接触部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃとの摩擦抵抗を軽減する観点から、第１部材４０と接触部１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃとの間には、僅かな隙間が形成されてもよい。

図７に示すように、第２保持部分１６６は、２つの軸部１６７ａ、１６８ａを有する。２つの軸部１６７ａ、１６８ｂは、Ｚ軸方向に互いに平行に延びている。また、２つの軸部１６７ａ、１６８ｂは、圧電素子３０を挟んで１８０°対称の位置に配置される。

軸部１６７ａは、第１保持部分１６１に固定される第１固定部１６８ａと、第２部材１５０に固定される第２固定部１６９ａとを有する。また、軸部１６７ｂも、軸部１６７ａと同様に、第１保持部分１６６に固定される第１固定部１６８ｂと、第２部材１５０に固定される第２固定部１６９ｂとを有する。第１固定部１６８ａ、１６８ｂは、第１保持部分１６１に形成される孔１６５ａ、１６５ｂにそれぞれ固定されている（図８参照）。

図７に示すように、第２部材１５０は略直方体状であり、Ｚ軸に平行に延びる４つの側面のうち、互いに対向する２つの側面には切り欠き部１５２が形成されている。第２部材５０の切り欠き部１５２は、第２固定部１６９ａ、１６９ｂの外形状に沿って切り欠かれており、それぞれの切り欠き部１５２には、第２固定部１６９ａ、１６９ｂが固定される。

図７および図８に示す圧電アクチュエータ１２０は、第２保持部分１６６が２つの軸部１６７ａ、１６８ｂを有することにより、Ｙ軸方向の全体寸法を小さくすることが可能である。

第３実施形態
図９は、第３実施形態に係る圧電アクチュエータ２２０の概略斜視図である。圧電アクチュエータ２２０は、保持部材２６０および第２部材２５０の形状が図２に示す圧電アクチュエータ２０とは異なるが、その余の部分は第１実施形態に係る圧電アクチュエータ２０と同様である。圧電アクチュエータ２２０の説明では、圧電アクチュエータ２０との相違点を中心に説明を行い、圧電アクチュエータ２０との共通点については説明を省略する。

圧電アクチュエータ２２０の保持部材２６０は、図２に示す圧電アクチュエータ２０の保持部材６０と同様に、第１保持部分２６１と第２保持部分２６６とを有する。第１保持部分２６１は、第１部材４０を保持し、第２保持部分２６６は第２部材２５０を保持する。

第１保持部分２６１は、第１部材４０が挿通する貫通孔２６３を有しており、貫通孔２６３の内壁２６４には、第１部材４０に対して接触する複数の接触部２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃ（図１０参照）が設けられている。

図１０は、圧電アクチュエータ１２０をＺ軸正方向側から見た上面図である。それぞれの接触部２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃは、貫通孔２６３の内壁２６４に形成されている突起２６２ａａ、２６２ｂａ、２６２ｃａを有している。突起２６２ａａ、２６２ｂａ、２６２ｃａを除く内壁６４と第１部材４０の間には隙間が形成されている。

第１実施形態に係る接触部６２ａ、６２ｂ、６２ｃと同様に、それぞれの接触部２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃは、第１部材４０の外周面に対して摺動可能である。すなわち、接触部２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃは第１部材４０に対して固定されておらず、第１部材４０は、圧電素子３０の変形に伴い、接触部２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃと接触した状態を保ちながら、Ｚ軸方向に変位することができる。ただし、第１部材４０と接触部２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃとの間には、僅かな隙間が形成されてもよい。

図９に示すように、第２保持部分２６６は、４つの軸部２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃ、２６７ｄを有する。４つの軸部２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃ、２６７ｄは、Ｚ軸方向に互いに平行に延びている。また、４つの軸部２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃ、２６７ｄは、圧電素子３０を囲むように略等間隔に配置されている。

軸部２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃ、２６７ｄは、第１保持部分１６６に固定される第１固定部２６８ａ、２６８ｂ、２６８ｃ、２６８ｄと、第２部材２５０に固定される第２固定部２６９ｂ、２６９ｃ（軸部２６７ａ、２６７ｄの第２固定部は図９には他の部材の背後に隠れている。）とを有する。また、第１固定部２６８ａ、２６８ｂ、２６８ｃ、２６８ｄは、第１保持部分２６１に形成される孔２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、２６５ｄにそれぞれ固定されている（図１０参照）。

図９に示すように、第２部材２５０は略８角柱状であり、Ｚ軸に平行に延びる８つの側面のうち、互いに隣接しない４つの側面に、切り欠き部２５２が形成されている。第２部材２５０の切り欠き部２５２は、第２固定部２６９ｂ、２６９ｃの外形状に沿って切り欠かれており、それぞれの切り欠き部２５２には、第２固定部２６９ｂ、２６９ｃが固定される。

図９および図１０に示す圧電アクチュエータ２２０は、第２保持部分２６６が、４つの軸部２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃ、２６７ｄを有することにより、第１部材４０および第２部材２５０を、よりバランス良く保持することが可能である。また、圧電アクチュエータ２２０は、圧電アクチュエータ２０との共通点については、圧電アクチュエータ２０と同様の効果を奏する。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明してきたが、本発明に係る圧電アクチュエータは、上述した実施形態のみに限定されず、他の実施形態や変形例を数多く含むことは言うまでもない。たとえば、第１保持部分６１、１６１、２６１が第１部材４０を移動可能に保持する形態としては、第１部材４０に対して摺動可能である形態のみには限定されず、第１部材４０や接触部の一部が弾性変形可能である形態や、接触部分に転動ボールを使用する形態などを含み得る。

１０…光学駆動装置
２０、１２０、２２０…圧電アクチュエータ
３０…圧電素子
３０ａ…一方の端部
３０ｂ…他方の端部
４０…第１部材
４０ａ…非接続側端部
４０ｂ…接続側端部
４２…軸方向
４３…周方向
４４…中心軸
５０、１５０、２５０…第２部材
５２、１５２、２５２…切り欠き部
６０、１６０、２６０…保持部材
６１、１６１、２６１…第１保持部分
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃ、２６２ｃａ…接触部
６２ａａ、６２ｂａ、６２ｃａ、１６２ａａ、１６２ｂａ、１６２ｃａ、２６２ａａ、２６２ｂａ…突起
６２ａｂ、６２ｂｂ、６２ｃｂ、６９ａａ、６９ｂａ、６９ｃａ…接続線
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、１６５ａ、１６５ｂ、２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、 ２６５ｄ…孔
６３、１６３、２６３…貫通孔
６４、１６４、２６４…内壁
Ｌ１…第１の距離
Ｌ２…第２の距離
６６、１６６、２６６…第２保持部分
６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、１６７ａ、１６７ｂ、２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃ、２６７ｄ…軸部
６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、１６８ａ、１６８ｂ、２６８ａ、２６８ｂ、２６８ｃ、２６８ｄ…第１固定部
６９ａ、６９ｂ、６９ｃ、１６９ａ、１６９ｂ、２６９ｂ、２６９ｃ…第２固定部
７０…可動部
７２…光学素子保持部
７４…係合部
８０…固定部
８２…配線部

Claims (13)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子の一方の端部に接続し、前記圧電素子の変形に応じて軸方向に変位する第１部材と、
   前記圧電素子の他方の端部に接続し、前記圧電素子に慣性力を与える第２部材と、
   前記第１部材が前記第２部材に対して前記軸方向に変位できるように、前記第１部材と前記第２部材とを保持する保持部材と、を有し、
   前記保持部材は、前記軸方向を囲む周方向に関して互いに異なる複数の位置で前記第１部材に接触して前記第１部材を保持する第１保持部分と、前記第１保持部分に接続するとともに前記第２部材に固定されて前記第２部材を保持する第２保持部分と、を有する圧電アクチュエータ。
2. 前記第１保持部分において前記第１部材に対して接触する接触部は、前記第１部材に対して摺動可能である請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 前記第１保持部分は、前記周方向に関して互いに異なる位置に配置される複数の前記接触部を有し、それぞれの前記接触部と前記第１部材の中心軸とを結ぶ接続線は、前記軸方向から見て交差する請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記第１保持部分は、３つ以上の前記接触部を有する請求項２又は請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
5. 前記第１保持部分は、前記第１部材を挿通する貫通孔を有しており、前記接触部は、前記貫通孔の内壁に形成されている突起を有する請求項２から請求項４までのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
6. 前記第２保持部分は、前記第１保持部分に固定される第１固定部と、前記第２部材に対して固定される第２固定部と、を有する請求項１から請求項５までのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
7. 前記第２保持部分は、一方の端部に前記第１固定部を有し他方の端部に前記第２固定部を有する軸部を、複数有する請求項６に記載の圧電アクチュエータ。
8. 前記複数の前記軸部は、前記圧電素子の周りに、前記周方向に関して互いに離間して配置されている請求項７に記載の圧電アクチュエータ。
9. 前記第２部材は、前記第２固定部が固定されており、前記第２固定部の外形状に沿って切り欠かれている切り欠き部を有する請求項６から請求項８までのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
10. 前記第１保持部分は、前記第１部材において前記圧電素子に接続する接続側端部までの第１の距離が、前記第１部材における前記接続側端部とは反対側の端部である非接続側端部までの第２の距離より短くなる位置で、前記第１部材を保持する請求項１から請求項９までのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
11. 前記第１保持部分と前記第２保持部分とは、互いに異なる材料で形成されている請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
12. 前記第１保持部分は、前記周方向に関して互いに異なる位置に配置される複数の前記接触部を有し、
    前記第２保持部分は、前記周方向に関して互いに異なる位置に配置されそれぞれ前記第２部材に固定される複数の第２固定部を有し、
    それぞれの前記接触部と前記第１部材の中心軸とを結ぶ接続線、および、それぞれの前記第２固定部の中心位置と前記第１部材の中心軸とを結ぶ接続線は、いずれも前記軸方向から見て重ならない請求項２から請求項６のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
13. 前記第２保持部分は、前記第２部材に固定される複数の第２固定部を有し、
    前記接触部における前記第１保持部分と前記第１部材との接触面積は、前記第２固定部における前記第２保持部分と前記第２部材との接触面積より小さいことを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。

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