(第1実施例)
実施例に係る飛翔体101及び駆動装置1について図面を参照して説明する。図1及び図2に示すように、第1実施例に係る飛翔体101は、駆動装置1を備えている。駆動装置1は、第1圧電素子10と、第2圧電素子20と、第1電位制御装置71と、第2電位制御装置72と、同電位制御装置80と、電源100とを備えている。また、駆動装置1は、支持部90と、第1羽根部91と、第2羽根部92とを備えている。また、駆動装置1は、姿勢検出装置79と、中央制御装置70とを備えている。
第1圧電素子10は、印加される電圧を力に変換する素子である。第1圧電素子10は、1個の第1圧電体11と、一対の電極(第1正極12と第1負極13)とを備えている。第1圧電素子10は、ユニモルフ型の圧電素子である。第1圧電体11は、第1正極12と第1負極13の間に配置されている。第1圧電体11は、第1正極12と第1負極13の間に電圧が印加されると変形する。第1圧電体11が変形することによって第1圧電素子10で力が生じる。第1圧電素子10では、第1正極12と第1負極13の間に印加される電圧に応じた力が生じる。第1圧電素子10は、電圧が印加されることによって生じた力によって動作する。第1圧電素子10は、正負の電圧が繰り返し印加されることによって往復動する。図2に示す例では、第1圧電素子10が上下に往復動する。第1圧電素子10の第1圧電体11の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(通称、PZT)等のセラミックスを用いることができる。
第1圧電素子10の第1正極12(第1圧電素子10の一方の電極の一例)は、第1圧電体11の表面に配置されている。第1正極12の電位V12は、第1電位制御装置71によって制御される。これに対して、第1圧電素子10の第1負極13(第1圧電素子10の他方の電極の一例)は、第1圧電体11の裏面に配置されている。第1負極13の電位V13は、同電位制御装置80によって制御される。第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と第1負極13の電位V13が制御されることによって、第1正極12と第1負極13の間に印加される第1電圧V10が制御される。第1圧電素子10の第1正極12と第1負極13の材料としては、例えば銀(Ag)を用いることができる。
第2圧電素子20は、印加される電圧を力に変換する素子である。第2圧電素子20は、1個の第2圧電体21と、一対の電極(第2正極22と第2負極23)とを備えている。第2圧電素子20は、ユニモルフ型の圧電素子である。第2圧電体21は、第2正極22と第2負極23の間に配置されている。第2圧電体21は、第2正極22と第2負極23の間に電圧が印加されると変形する。第2圧電体21が変形することによって第2圧電素子20で力が生じる。第2圧電素子20では、第2正極22と第2負極23の間に印加される電圧に応じた力が生じる。第2圧電素子20は、電圧が印加されることによって生じた力によって動作する。第2圧電素子20は、正負の電圧が繰り返し印加されることによって往復動する。図2に示す例では、第2圧電素子20が上下に往復動する。第2圧電素子20の第2圧電体21の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(通称、PZT)等のセラミックスを用いることができる。
第2圧電素子20の第2正極22(第2圧電素子20の一方の電極の一例)は、第2圧電体21の表面に配置されている。第2正極22の電位V22は、第2電位制御装置72によって制御される。これに対して、第2圧電素子20の第2負極23(第2圧電素子20の他方の電極の一例)は、第2圧電体21の裏面に配置されている。第2負極23の電位V23は、同電位制御装置80によって制御される。第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と第2負極23の電位V23が制御されることによって、第2正極22と第2負極23の間に印加される第2電圧V20が制御される。第2圧電素子20の第2正極22と第2負極23の材料としては、例えば銀(Ag)を用いることができる。
第1圧電素子10の第1負極13と、第2圧電素子20の第2負極23とは、電気的に接続されている。第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とは、同電位にされている。
第1電位制御装置71は、第1圧電素子10の第1正極12に電気的に接続されている。第1電位制御装置71は、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を周期的に変化させる(図3参照)。本実施例では、第1電位制御装置71は、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させる。駆動装置1の共振周波数は、例えば実験や解析等によって予め求めておくことができる。
第2電位制御装置72は、第2圧電素子20の第2正極22に電気的に接続されている。第2電位制御装置72は、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を周期的に変化させる(図3参照)。本実施例では、第2電位制御装置72は、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させる。
同電位制御装置80は、第1圧電素子10の第1負極13と、第2圧電素子20の第2負極23とに電気的に接続されている。同電位制御装置80は、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを周期的に変化させる(図3参照)。本実施例では、同電位制御装置80は、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させる。
本実施例に係る駆動装置1における電源100の数は1個である。1個の電源100は、第1電位制御装置71と第2電位制御装置72と同電位制御装置80に電気的に接続されている。電源100は、第1電位制御装置71と第2電位制御装置72と同電位制御装置80に電力を供給する。電源100は、第1電位制御装置71と同電位制御装置80を通じて第1圧電素子10に電力を供給する。同様に、電源100は、第2電位制御装置72と同電位制御装置80を通じて第2圧電素子20に電力を供給する。電源100は、グランド200に電気的に接続されている。グランド200の電位は0(ゼロ)Vである。なお、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と第1負極13の電位V13の基準電位はグランド200の電位(0V)である。同様に、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と第2負極23の電位V23の基準電位はグランド200の電位(0V)である。
駆動装置1の支持部90は、第1圧電素子10と、第2圧電素子20と、第1電位制御装置71と、第2電位制御装置72と、同電位制御装置80と、電源100と、姿勢検出装置79と、中央制御装置70とを支持している。また、支持部90は、第1羽根部91と第2羽根部92とを支持している。
第1羽根部91(第1動作部の一例)は、第1圧電素子10に機械的に接続されている。第1羽根部91と第1圧電素子10の間の機械的な構成は特に限定されるものではない。第1羽根部91は、第1圧電素子10で生じる力によって動作する。第1羽根部91は、第1圧電素子10が往復動することによって往復動する。第1羽根部91は、往復動することによって揚力F91を発生させる。
図2に示すように、第2羽根部92(第2動作部の一例)は、第2圧電素子20に機械的に接続されている。第2羽根部92と第2圧電素子20の間の機械的な構成は特に限定されるものではない。第2羽根部92は、第2圧電素子20で生じる力によって動作する。第2羽根部92は、第2圧電素子20が往復動することによって往復動する。第2羽根部92は、往復動することによって揚力F92を発生させる。
図2に示すように、支持部90には姿勢検出装置79が取り付けられている。姿勢検出装置79は、支持部90の姿勢を検出する。姿勢検出装置79の構成は特に限定されるものではない。姿勢検出装置79は、例えばジャイロスコープと3軸加速度センサとを備えている。ジャイロスコープは、基準に対する物体の角度、角速度、角加速度等を検出することができる装置である。3軸加速度センサは、XYZ軸の3方向の加速度を検出することができる装置である。姿勢検出装置79は、例えば基準に対する支持部90の角度、角速度、角加速度等を検出する。また、姿勢検出装置79は、例えば支持部90のXYZ軸の3方向の加速度を検出する。また、姿勢検出装置79は、磁気センサ、カメラ、レーダー等を備えていてもよい。
中央制御装置70は、CPU、ROM、RAM等を備えている。中央制御装置70は、姿勢検出装置79に電気的に接続されている。また、中央制御装置70は、第1電位制御装置71と第2電位制御装置72と同電位制御装置80とに電気的に接続されている(図示省略)。中央制御装置70は、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第1電位制御装置71と第2電位制御装置72と同電位制御装置80とに制御信号を送信する。
次に、上記の構成を備える駆動装置1及び飛翔体101の動作について説明する。上記の駆動装置1では、第1電位制御装置71が、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を所定の第1電位波形210で周期的に変化させる(図3参照)。所定の第1電位波形210は、複数の第1山部分211を備えている。第1山部分211は、基準電位(例えば0V)より高い電位を示す部分である。第1電位波形210では、複数の第1山部分211が周期的に出現する。第1電位波形210の周波数は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数である。図3に示す例では、第1電位波形210の周波数は1/Tである。第1電位波形210の周波数は、駆動装置1の共振周波数と同じ周波数であってもよい。
また、上記の駆動装置1では、第2電位制御装置72が、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を所定の第2電位波形220で周期的に変化させる(図3参照)。所定の第2電位波形220は、複数の第2山部分221を備えている。第2山部分221は、基準電位(例えば0V)より高い電位を示す部分である。第2電位波形220では、複数の第2山部分221が周期的に出現する。第2電位波形220の周波数は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数である。図3に示す例では、第2電位波形220の周波数は1/Tである。第2電位波形220の周波数は、駆動装置1の共振周波数と同じ周波数であってもよい。
また、上記の駆動装置1では、同電位制御装置80が、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを、所定の同電位波形280で周期的に変化させる(図3参照)。所定の同電位波形280は、複数の同電位山部分281を備えている。同電位山部分281は、基準電位(例えば0V)より高い電位を示す部分である。同電位波形280では、複数の同電位山部分281が周期的に出現する。同電位波形280の周波数は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数である。図3に示す例では、同電位波形280の周波数は1/Tである。同電位波形280の周波数は、駆動装置1の共振周波数と同じ周波数であってもよい。
第1電位波形210と同電位波形280とは、同じ波形ではない。また、第2電位波形220と同電位波形280とは、同じ波形ではない。第1電位波形210と第2電位波形220と同電位波形280とを重ね合わせたときに、第1電位波形210の複数の第1山部分211の位置と、同電位波形280の複数の同電位山部分281の位置とは、互いに重なり合わない。かつ、第2電位波形220の複数の第2山部分221の位置と、同電位波形280の複数の同電位山部分281の位置とは、互いに重なり合わない。第1電位波形210の複数の第1山部分211と、同電位波形280の複数の同電位山部分281とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。かつ、第2電位波形220の複数の第2山部分221と、同電位波形280の複数の同電位山部分281とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させている間は、同電位制御装置80が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を基準電位より高い電位に変化させない。かつ、同電位制御装置80が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を基準電位より高い電位に変化させている間は、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を基準電位より高い電位に変化させない。第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と第1負極13の電位V13とが同時に基準電位より高い電位になることがない。
また、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させている間は、同電位制御装置80が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を基準電位より高い電位に変化させない。かつ、同電位制御装置80が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を基準電位より高い電位に変化させている間は、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を基準電位より高い電位に変化させない。第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と第2負極23の電位V23とが同時に基準電位より高い電位になることがない。
上記の駆動装置1では、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を周期的に変化させ、同電位制御装置80が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を周期的に変化させることによって、第1圧電素子10の第1正極12と第1負極13の間に印加される第1電圧V10が周期的に変化する(図3参照)。第1電圧V10は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化する。また、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を周期的に変化させ、同電位制御装置80が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を周期的に変化させることによって、第2圧電素子20の第2正極22と第2負極23の間に印加される第2電圧V20が周期的に変化する(図3参照)。第2電圧V20は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化する。
周期的に変化する第1電圧V10が第1圧電素子10の第1正極12と第1負極13の間に印加されることによって、第1電圧V10の第1圧電体11が周期的に変形する。第1圧電体11が変形することによって第1圧電素子10で力が生じる。第1圧電素子10で力が生じると、その力によって、第1圧電素子10に機械的に接続されている第1羽根部91が動作する。第1羽根部91は、周期的に変化する第1電圧V10に応じて周期的に往復動する。第1羽根部91は、第1電圧V10に応じた変位量D91で往復動する(図3参照)。
また、周期的に変化する第2電圧V20が第2圧電素子20の第2正極22と第2負極23の間に印加されることによって、第2電圧V20の第2圧電体21が周期的に変形する。第2圧電体21が変形することによって第2圧電素子20で力が生じる。第2圧電素子20で力が生じると、その力によって、第2圧電素子20に機械的に接続されている第2羽根部92が動作する。第2羽根部92は、周期的に変化する第2電圧V20に応じて周期的に往復動する。第2羽根部92は、第2電圧V20に応じた変位量D92で往復動する。
第1羽根部91が往復動することによって揚力F91が生じ、第2羽根部92が往復動することによって揚力F92が生じる。第1羽根部91と第2羽根部92で生じた揚力F91、F92によって支持部90が飛翔する。これによって飛翔体101が飛翔する。
飛翔体101が飛翔している間に支持部90の姿勢が変化することがある。例えば、支持部90が右に傾いたり、左に傾いたりすることがある。支持部90の姿勢は、姿勢検出装置79によって検出されている。上記の飛翔体101では、中央制御装置70が、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第1電位制御装置71と第2電位制御装置72と同電位制御装置80とに制御信号を送信する。中央制御装置70は、支持部90の姿勢を安定させるように制御信号を送信する。
第1電位制御装置71は、中央制御装置70から受信する制御信号に基づいて、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を変化させる。そのため、第1電位制御装置71は、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を変化させることができる。また、第2電位制御装置72は、中央制御装置70から受信する制御信号に基づいて、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を変化させる。そのため、第2電位制御装置72は、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を変化させることができる。
また、同電位制御装置80は、中央制御装置70から受信する制御信号に基づいて、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを変化させる。そのため、同電位制御装置80は、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを変化させることができる。
以上、第1実施例に係る飛翔体101及び駆動装置1について説明した。上記の説明から明らかなように、第1実施例に駆動装置1は、第1正極12と第1負極13を備えている第1圧電素子10と、第2正極22と第2負極23を備えている第2圧電素子20とを備えている。第1圧電素子10では、第1正極12と第1負極13の間に印加される第1電圧V10に応じた力が生じる。第2圧電素子20では、第2正極22と第2負極23の間に印加される第2電圧V20に応じた力が生じる。また、駆動装置1は、第1圧電素子10で生じる力によって動作する第1羽根部91と、第2圧電素子20で生じる力によって動作する第2羽根部92と、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を周期的に変化させる第1電位制御装置71と、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を周期的に変化させる第2電位制御装置72とを備えている。この駆動装置1では、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と第2圧電素子20の第2負極23の電位V23が同電位にされている(電位V13=電位V23)。
この構成によれば、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を周期的に変化させる。これによって、第1圧電素子10の第1正極12と第1負極13の間に印加される第1電圧V10が周期的に変化する。そのため、第1圧電素子10で生じる力を周期的に変化させることができ、第1羽根部91の動作を周期的に変化させることができる。第1羽根部91を往復動させることができる。また、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を周期的に変化させる。これによって、第2圧電素子20の第2正極22と第2負極23の間に印加される第2電圧V20が周期的に変化する。そのため、第2圧電素子20で生じる力を周期的に変化させることができ、第2羽根部92の動作を周期的に変化させることができる。第2羽根部92を往復動させることができる。これによって、第1羽根部91の往復動と第2羽根部92の往復動をそれぞれ独立で制御することができる。また、上記の構成では、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とが同電位にされている。この構成によれば、第1羽根部91の往復動と第2羽根部92の往復動との独立制御を阻害することなく、駆動装置1全体での電位制御装置の数を少なくすることができる。すなわち、上記の構成によれば、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を制御する電位制御装置と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を制御する電位制御装置との2個の独立の電位制御装置をそれぞれ備えていなくても、第1羽根部91の往復動と第2羽根部92の往復動を独立で制御することができる。第1電位制御装置71と第2電位制御装置72のそれぞれによって、第1羽根部91の往復動と第2羽根部92の往復動を独立で制御することができる。そのため、少ない電位制御装置によって第1羽根部91の往復動と第2羽根部92の往復動を独立で制御することができる。よって、上記の構成によれば、複数の動作部(第1羽根部91と第2羽根部92)の動作をそれぞれ独立で制御する駆動装置1において、電位制御装置の数を少なくすることができ、装置の小型化を図ることができる。
また、上記の駆動装置1では、第1電位制御装置71が、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させている。また、第2電位制御装置72が、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させている。この構成によれば、第1圧電素子10の第1正極12と第1負極13の間に印加される第1電圧V10の周期的な変化に対して第1羽根部91の動作が追従し易くなる。また、第2圧電素子20の第2正極22と第2負極23の間に印加される第2電圧V20の周期的な変化に対して第2羽根部92の動作が追従し易くなる。これによって、第1羽根部91と第2羽根部92とを大きく動作させることができる。また、第1羽根部91と第2羽根部92とをスムーズに動作させることができる。また、第1羽根部91の動作と第2羽根部92の動作とを安定させることができる。よって、飛翔中の支持部90の姿勢が安定させることができる。
第1電位制御装置71は、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を駆動装置1の共振周波数と同じ周波数で周期的に変化させてもよい。また、第2電位制御装置72は、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を駆動装置1の共振周波数と同じ周波数で周期的に変化させてもよい。この構成によれば、第1電圧V10の周期的な変化に対して第1羽根部91の動作が良好に追従し易くなる。第2電圧V20の周期的な変化に対して第1羽根部91の動作が良好に追従し易くなる。したがって、第1羽根部91と第2羽根部92とをより大きくスムーズに動作させることができる。また、第1羽根部91が往復動するタイミングと、第2羽根部92が往復動するタイミングとを合わせることができる。
また、上記の駆動装置1は、第1圧電素子10と第2圧電素子20と第1電位制御装置71と第2電位制御装置72を支持している支持部90を備えている。また、駆動装置1は、第1圧電素子10で生じる力によって往復動して揚力F91を生じさせる第1羽根部91と、第2圧電素子20で生じる力によって往復動して揚力F92を生じさせる第2羽根部92とを備えている。そのため、第1羽根部91で生じる揚力F91と、第2羽根部92で生じる揚力F92とによって、支持部90を飛翔させることができる。ここで、揚力によって飛翔する装置では、重力に反して飛翔するために軽量であることが望まれる。したがって、装置が小型であることが望まれる。上記の駆動装置1では、装置の小型化を図ることができるので、第1羽根部91で生じる揚力F91と第2羽根部92で生じる揚力F92とによって支持部90が飛翔する構成において特に効果を発揮することができる。
また、上記の駆動装置1は、支持部90の姿勢を検出する姿勢検出装置79を備えている。第1電位制御装置71は、姿勢検出装置79によって検出される支持部90の姿勢に基づいて第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を周期的に変化させる。第2電位制御装置72は、姿勢検出装置79によって検出される支持部90の姿勢に基づいて第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を周期的に変化させる。そのため、支持部90の姿勢に基づいて第1羽根部91の往復動と第2羽根部92の往復動とを制御することができる。したがって、支持部90の姿勢に応じた揚力F91、F92を生じさせることができ、支持部90の姿勢を安定させることができる。
また、上記の駆動装置1は、同電位にされている第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを周期的に変化させる同電位制御装置80を備えていている。駆動装置1において、第1圧電素子10の一方の電極(第1正極12)の電位V12と第2圧電素子の一方の電極(第2正極22)の電位V22のみを変化させるだけでは、一方側への変化のみなので、第1羽根部91の動作量と第2羽根部92の動作量がそれほど大きくない。そこで、上記の構成では、同電位にされている第1圧電素子10の他方の電極(第1負極13)の電位V13と第2圧電素子20の他方の電極(第2負極23)の電位を変化させている。これによって、一方側への変化のみではなく、他方側への変化も追加されるので、第1羽根部91の動作量と第2羽根部92の動作量を大きくすることができる。また、第1圧電素子10の第1負極13と第2圧電素子20の第2負極23とに対してそれぞれ独立の2個の電位制御装置が追加されるのではなく、単一の同電位制御装置80が追加されるだけなので、少ない電位制御装置によって第1羽根部91の動作量と第2羽根部92の動作量を大きくすることができる。図3に示すように、第1羽根部91の変位量D91に変動幅と、第2羽根部92の変位量D92の変動幅とが大きくなる。
また、上記の駆動装置1では、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させている間は、同電位制御装置80が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を基準電位より高い電位に変化させない。かつ、同電位制御装置80が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を基準電位より高い電位に変化させている間は、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を基準電位より高い電位に変化させない。また、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させている間は、同電位制御装置80が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を基準電位より高い電位に変化させない。かつ、同電位制御装置80が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を基準電位より高い電位に変化させている間は、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を基準電位より高い電位に変化させない。そのため、第1羽根部91の一方側の動作と他方側の動作とが互いに打ち消されることがなく、第1羽根部91を一方側と他方側へ大きく動作させることができる。また、第1羽根部91を一方側と他方側へスムーズに動作させることができる。また、第2羽根部92の一方側の動作と他方側の動作とが互いに打ち消されることがなく、第2羽根部92を一方側と他方側へ大きく動作させることができる。また、第2羽根部92を一方側と他方側へスムーズに動作させることができる。
以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
(第2実施例)
図4及び図5に示すように、第2実施例に係る駆動装置1は、上記の第1実施例に係る構成に加えて、第3圧電素子30と、第3電位制御装置73と、第3羽根部93とを更に備えている。
第3圧電素子30は、印加される電圧を力に変換する素子である。第3圧電素子30は、1個の第3圧電体31と、一対の電極(第3正極32と第3負極33)とを備えている。第3圧電素子30は、ユニモルフ型の圧電素子である。第3圧電体31は、第3正極32と第3負極33の間に配置されている。第3圧電体31は、第3正極32と第3負極33の間に電圧が印加されると変形する。第3圧電体31が変形することによって第3圧電素子30で力が生じる。第3圧電素子30では、第3正極32と第3負極33の間に印加される電圧に応じた力が生じる。第3圧電素子30は、電圧が印加されることによって生じた力によって動作する。第3圧電素子30は、正負の電圧が繰り返し印加されることによって往復動する。図5に示す例では、第3圧電素子30が上下に往復動する。第3圧電素子30の第3圧電体31の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(通称、PZT)等のセラミックスを用いることができる。
第3圧電素子30の第3正極32(第3圧電素子30の一方の電極の一例)は、第3圧電体31の表面に配置されている。第3正極32の電位V32は、第3電位制御装置73によって制御される。これに対して、第3圧電素子30の第3負極33(第3圧電素子30の他方の電極の一例)は、第3圧電体31の裏面に配置されている。第3負極33の電位V33は、同電位制御装置80によって制御される。第3圧電素子30の第3正極32の電位V32と第3負極33の電位V33が制御されることによって、第3正極32と第3負極33の間に印加される第3電圧V30が制御される。第3圧電素子30の第3正極32と第3負極33の材料としては、例えば銀(Ag)を用いることができる。
第3圧電素子30の第3負極33は、第1圧電素子10の第1負極13と、第2圧電素子20の第2負極23とに電気的に接続されている。第3圧電素子30の第3負極33の電位V33は、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23と同電位にされている。
第3電位制御装置73は、第3圧電素子30の第3正極32に電気的に接続されている。第3電位制御装置73は、第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を周期的に変化させる(図6参照)。本実施例では、第3電位制御装置73は、第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させる。
同電位制御装置80は、第1圧電素子10の第1負極13と、第2圧電素子20の第2負極23と、第3圧電素子30の第3負極33とに電気的に接続されている。同電位制御装置80は、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23と、第3圧電素子30の第3負極33の電位V33とを周期的に変化させる(図6参照)。本実施例では、同電位制御装置80は、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23と、第3圧電素子30の第3負極33の電位V33とを、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させる。
駆動装置1の電源100は、第3電位制御装置73に電気的に接続されている。電源100は、第3電位制御装置73に電力を供給する。電源100は、第3電位制御装置73と同電位制御装置80を通じて第3圧電素子30に電力を供給する。なお、第3圧電素子30の第3正極32の電位V32と第3負極33の電位V33の基準電位はグランド200の電位(0V)である。
駆動装置1の中央制御装置70は、第3電位制御装置73に電気的に接続されている(図示省略)。中央制御装置70は、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第3電位制御装置73に制御信号を送信する。
駆動装置1の支持部90は、第1羽根部91と第2羽根部92と第3羽根部93とを支持している。第3羽根部93(第3動作部の一例)は、第3圧電素子30に機械的に接続されている。第3羽根部93と第3圧電素子30の間の機械的な構成は特に限定されるものではない。第3羽根部93は、第3圧電素子30で生じる力によって動作する。第3羽根部93は、第3圧電素子30が往復動することによって往復動する。図4に示すように、第3羽根部93は、往復動することによって揚力F93を発生させる。
第2実施例に係る飛翔体101では、図7に示すように、第3羽根部93が延びている方向(X方向)において、支持部90の重心G90から第3羽根部93の重心G93までの距離Rが、支持部90の重心G90から第1羽根部91の重心G91までの距離R/2の2倍である。また、第3羽根部93が延びている方向(X方向)において、支持部90の重心G90から第1羽根部91の重心G91までの距離R/2と、支持部90の重心G90から第2羽根部92の重心G92までの距離R/2とが、等しい。また、第1羽根部91と第2羽根部92が延びている方向(Y方向)において、支持部90の重心G90から第1羽根部91の重心G91までの距離Rと、支持部90の重心G90から第2羽根部92の重心G92までの距離Rとが、等しい。
次に、上記の構成を備える駆動装置1及び飛翔体101の動作について説明する。上記の駆動装置1では、第3電位制御装置73が、第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を所定の第3電位波形230で周期的に変化させる(図6参照)。所定の第3電位波形230は、複数の第3山部分231を備えている。第3山部分231は、基準電位(例えば0V)より高い電位を示す部分である。第3電位波形230では、複数の第3山部分231が周期的に出現する。第3電位波形230の周波数は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数である。図6に示す例では、第3電位波形230の周波数は1/Tである。
また、上記の駆動装置1では、同電位制御装置80が、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23と、第3圧電素子30の第3負極33の電位V33とを、所定の同電位波形280で周期的に変化させる(図6参照)。
第3電位波形230と同電位波形280は、同じ波形ではない。第3電位波形230と同電位波形280とを重ね合わせたときに、第3電位波形230の複数の第3山部分231の位置と、同電位波形280の複数の同電位山部分281の位置とは、互いに重なり合わない。第3電位波形230の複数の第3山部分231と、同電位波形280の複数の同電位山部分281とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第3電位制御装置73が第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させている間は、同電位制御装置80が第3圧電素子30の第3負極33の電位V33を基準電位より高い電位に変化させない。また、同電位制御装置80が第3圧電素子30の第3負極33の電位V33を基準電位より高い電位に変化させている間は、第3電位制御装置73が第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を基準電位より高い電位に変化させない。第3圧電素子30の第3正極32の電位V32と第3負極33の電位V33とが同時に基準電位より高い電位になることがない。
上記の駆動装置1では、第3電位制御装置73が第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を周期的に変化させ、同電位制御装置80が第3圧電素子30の第3負極33の電位V33を周期的に変化させることによって、第3圧電素子30の第3正極32と第3負極33の間に印加される第3電圧V30が周期的に変化する(図6参照)。第3電圧V30は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化する。
周期的に変化する第3電圧V30が第3圧電素子30の第3正極32と第3負極33の間に印加されることによって、第3電圧V30の第3圧電体31が周期的に変形する。第3圧電体31が変形することによって第3圧電素子30で力が生じる。第3圧電素子30で力が生じると、その力によって、第3圧電素子30に機械的に接続されている第3羽根部93が動作する。第3羽根部93は、第3電圧V30に応じた変位量D93で往復動する。第3羽根部93は、周期的に変化する第3電圧V30に応じて周期的に往復動する。
第3羽根部93が往復動することによって揚力F93が生じる。第1羽根部91と第2羽根部92と第3羽根部93で生じた揚力F91、F92、F93によって支持部90が飛翔する。これによって飛翔体101が飛翔する。
また、上記の飛翔体101では、中央制御装置70が、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第1電位制御装置71と第2電位制御装置72と第3電位制御装置73と同電位制御装置80とに制御信号を送信する。中央制御装置70は、支持部90の姿勢を安定させるように制御信号を送信する。
第3電位制御装置73は、中央制御装置70から受信する制御信号に基づいて、第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を変化させる。そのため、第3電位制御装置73は、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を変化させることができる。
また、同電位制御装置80は、中央制御装置70から受信する制御信号に基づいて、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23と、第3圧電素子30の第3負極33の電位V33とを変化させる。そのため、同電位制御装置80は、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23と、第3圧電素子30の第3負極33の電位V33とを変化させることができる。
以上、第2実施例に係る飛翔体101及び駆動装置1について説明した。上記の説明から明らかなように、第2実施例に駆動装置1は、第3圧電素子30を備えている。第3圧電素子30では、第3正極32と第3負極33の間に印加される第3電圧V30に応じた力が生じる。また、駆動装置1は、第3圧電素子30で生じる力によって動作する第3羽根部93と、第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を周期的に変化させる第3電位制御装置73とを備えている。この駆動装置1では、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23と、第3圧電素子30の第3負極33の電位V33とが同電位にされている。
第3圧電素子30と第3羽根部93と第3電位制御装置73とを備えている構成では、駆動装置1における構成要素の数が多くなるので、装置の小型化を図ることができる構成が特に効果的になる。上記の構成によれば、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23と、第3圧電素子30の第3負極33の電位V33とが同電位にされているので、上記の第1実施例に係る駆動装置1と同様の理由によって、電位制御装置の数を少なくすることができ、装置の小型化を図ることができる。よって、駆動装置1における構成要素の数が多くなる構成であっても、装置の小型化を図ることができる。圧電素子の数が多くなるほど効果を発揮することができる。
また、上記の駆動装置1では、第3電位制御装置73が第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させている間は、同電位制御装置80が第3圧電素子30の第3負極33の電位V33を基準電位より高い電位に変化させない。また、同電位制御装置80が第3圧電素子30の第3負極33の電位V33を基準電位より高い電位に変化させている間は、第3電位制御装置73が第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を基準電位より高い電位に変化させない。そのため、第3羽根部93の一方側の動作と他方側の動作とが互いに打ち消されることがなく、第3羽根部93を一方側と他方側へ大きく動作させることができる。また、第3羽根部93を一方側と他方側へスムーズに動作させることができる。
(第3実施例)
図8及び図9に示すように、第3実施例に係る駆動装置1は、上記の第2実施例に係る構成に加えて、第4圧電素子40と、第4電位制御装置74と、第4羽根部94とを更に備えている。第3実施例に係る第4圧電素子40と、第4電位制御装置74と、第4羽根部94との構成は、それぞれ、第2実施例に係る第3圧電素子30と、第3電位制御装置73と、第3羽根部93との構成と同様である。したがって、第3実施例に係る第4圧電素子40と、第4電位制御装置74と、第4羽根部94との構成については、詳細な説明を省略する。第3実施例に係る構成については、第2実施例に係る構成と相違する点について説明する。
第3実施例では、図8に示すように、第1羽根部91と第3羽根部93が互いに並行するように配置されている。また、第2羽根部92と第4羽根部94が互いに並行するように配置されている。図10に示すように、各羽根部91、92、93、94が延びている方向(Y方向)において、支持部90の重心G90から第1羽根部91の重心G91までの距離Rと、支持部90の重心G90から第2羽根部92の重心G92までの距離Rと、支持部90の重心G90から第3羽根部93の重心G93までの距離Rと、支持部90の重心G90から第4羽根部94の重心G94までの距離Rとが、等しい。また、第1羽根部91と第3羽根部93が並んでいる方向(X方向)において、支持部90の重心G90から第1羽根部91の重心G91までの距離R/2と、支持部90の重心G90から第3羽根部93の重心G93までの距離R/2とが、等しい。同様に、第2羽根部92と第4羽根部94が並んでいる方向(X方向)において、支持部90の重心G90から第2羽根部92の重心G92までの距離R/2と、支持部90の重心G90から第4羽根部94の重心G94までの距離R/2とが、等しい。
(第4実施例)
図11及び図12に示すように、第4実施例に係る駆動装置1は、上記の第1実施例に係る構成に加えて、第5圧電素子50と、第6圧電素子60と、第5羽根部95と、第6羽根部96とを更に備えている。また、第4実施例に係る駆動装置1は、第1実施例に係る同電位制御装置80に替えて、第5電位制御装置81と第6電位制御装置82とを備えている。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
第5圧電素子50は、印加される電圧を力に変換する素子である。第5圧電素子50は、1個の第5圧電体51と、一対の電極(第5正極52と第5負極53)とを備えている。第5圧電素子50は、ユニモルフ型の圧電素子である。第5圧電体51は、第5正極52と第5負極53の間に配置されている。第5圧電体51は、第5正極52と第5負極53の間に電圧が印加されると変形する。第5圧電体51が変形することによって第5圧電素子50で力が生じる。第5圧電素子50では、第5正極52と第5負極53の間に印加される電圧に応じた力が生じる。第5圧電素子50は、電圧が印加されることによって生じた力によって動作する。第5圧電素子50は、正負の電圧が繰り返し印加されることによって往復動する。図12に示す例では、第5圧電素子50が上下に往復動する。第5圧電素子50の第5圧電体51の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(通称、PZT)等のセラミックスを用いることができる。
第5圧電素子50の第5正極52(第5圧電素子50の一方の電極の一例)は、第5圧電体51の表面に配置されている。第5正極52の電位V52は、第1電位制御装置71によって制御される。これに対して、第5圧電素子50の第5負極53(第5圧電素子50の他方の電極の一例)は、第5圧電体51の裏面に配置されている。第5負極53の電位V53は、第6電位制御装置82によって制御される。第5圧電素子50の第5正極52の電位V52と第5負極53の電位V53が制御されることによって、第5正極52と第5負極53の間に印加される第5電圧V50が制御される。第5圧電素子50の第5正極52と第5負極53の材料としては、例えば銀(Ag)を用いることができる。
第6圧電素子60は、印加される電圧を力に変換する素子である。第6圧電素子60は、1個の第6圧電体61と、一対の電極(第6正極62と第6負極63)とを備えている。第6圧電素子60は、ユニモルフ型の圧電素子である。第6圧電体61は、第6正極62と第6負極63の間に配置されている。第6圧電体61は、第6正極62と第6負極63の間に電圧が印加されると変形する。第6圧電体61が変形することによって第6圧電素子60で力が生じる。第6圧電素子60では、第6正極62と第6負極63の間に印加される電圧に応じた力が生じる。第6圧電素子60は、電圧が印加されることによって生じた力によって動作する。第6圧電素子60は、正負の電圧が繰り返し印加されることによって往復動する。図2に示す例では、第6圧電素子60が上下に往復動する。第6圧電素子60の第6圧電体61の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(通称、PZT)等のセラミックスを用いることができる。
第6圧電素子60の第6正極62(第6圧電素子60の一方の電極の一例)は、第6圧電体61の表面に配置されている。第6正極62の電位V62は、第2電位制御装置72によって制御される。これに対して、第6圧電素子60の第6負極63(第6圧電素子60の他方の電極の一例)は、第6圧電体61の裏面に配置されている。第6負極63の電位V63は、第6電位制御装置82によって制御される。第6圧電素子60の第6正極62の電位V62と第6負極63の電位V63が制御されることによって、第6正極62と第6負極63の間に印加される第6電圧V60が制御される。第6圧電素子60の第6正極62と第6負極63の材料としては、例えば銀(Ag)を用いることができる。
第5圧電素子50の第5負極53と、第6圧電素子60の第6負極63とは、電気的に接続されている。第5圧電素子50の第5負極53の電位V53と、第6圧電素子60の第6負極63の電位V63とは、同電位にされている。
第1圧電素子10の第1正極12と、第5圧電素子50の第5正極52とは、電気的に接続されている。第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と、第5圧電素子50の第5正極52の電位V52とは、同電位にされている。
第2圧電素子20の第2正極22と、第6圧電素子60の第6正極62とは、電気的に接続されている。第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と、第6圧電素子60の第6正極62の電位V62とは、同電位にされている。
第1電位制御装置71は、第1圧電素子10の第1正極12と、第5圧電素子50の第5正極52とに電気的に接続されている。第1電位制御装置71は、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と、第5圧電素子50の第5正極52の電位V52とを周期的に変化させる(図13参照)。本実施例では、第1電位制御装置71は、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と、第5圧電素子50の第5正極52の電位V52とを、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させる。
第2電位制御装置72は、第2圧電素子20の第2正極22と、第6圧電素子60の第6正極62とに電気的に接続されている。第2電位制御装置72は、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と、第6圧電素子60の第6正極62の電位V62とを周期的に変化させる(図13参照)。本実施例では、第2電位制御装置72は、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と、第6圧電素子60の第6正極62の電位V62とを、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させる。
第5電位制御装置81は、第1圧電素子10の第1負極13と、第2圧電素子20の第2負極23とに電気的に接続されている。第5電位制御装置81は、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを周期的に変化させる(図13参照)。本実施例では、第5電位制御装置81は、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させる。
第6電位制御装置82は、第5圧電素子50の第5負極53と、第6圧電素子60の第6負極63とに電気的に接続されている。第6電位制御装置82は、第5圧電素子50の第5負極53の電位V53と、第6圧電素子60の第6負極63の電位V63とを周期的に変化させる(図13参照)。本実施例では、第6電位制御装置82は、第5圧電素子50の第5負極53の電位V53と、第6圧電素子60の第6負極63の電位V63とを、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させる。
図12に示すように、駆動装置1の電源100は、第5電位制御装置81と第6電位制御装置82に電気的に接続されている。電源100は、第5電位制御装置81と第6電位制御装置82に電力を供給する。電源100は、第1電位制御装置71と第5電位制御装置81を通じて第5圧電素子50に電力を供給する。電源100は、第2電位制御装置72と第6電位制御装置82を通じて第6圧電素子60に電力を供給する。なお、第5圧電素子50の第5正極52の電位V52と第5負極53の電位V53の基準電位はグランド200の電位(0V)である。同様に、第6圧電素子60の第6正極62の電位V62と第6負極63の電位V63の基準電位はグランド200の電位(0V)である。
駆動装置1の中央制御装置70は、第5電位制御装置81と第6電位制御装置82に電気的に接続されている(図示省略)。中央制御装置70は、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第5電位制御装置81と第6電位制御装置82に制御信号を送信する。
駆動装置1の支持部90は、第5羽根部95と第6羽根部96を支持している。第5羽根部95(第5動作部の一例)は、第5圧電素子50に機械的に接続されている。第5羽根部95と第5圧電素子50の間の機械的な構成は特に限定されるものではない。第5羽根部95は、第5圧電素子50で生じる力によって動作する。第5羽根部95は、第5圧電素子50が往復動することによって往復動する。図11に示すように、第5羽根部95は、往復動することによって揚力F95を発生させる。
第6羽根部96(第6動作部の一例)は、第6圧電素子60に機械的に接続されている。第6羽根部96と第6圧電素子60の間の機械的な構成は特に限定されるものではない。第6羽根部96は、第6圧電素子60で生じる力によって動作する。第6羽根部96は、第6圧電素子60が往復動することによって往復動する。図11に示すように、第6羽根部96は、往復動することによって揚力F96を発生させる。
次に、上記の構成を備える駆動装置1及び飛翔体101の動作について説明する。上記の駆動装置1では、第1電位制御装置71が、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と、第5圧電素子50の第5正極52の電位V52とを、所定の第1電位波形210で周期的に変化させる(図13参照)。また、第2電位制御装置72が、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と、第6圧電素子60の第6正極62の電位V62とを、所定の第2電位波形220で周期的に変化させる(図13参照)。
また、上記の駆動装置1では、第5電位制御装置81は、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを、所定の第5電位波形380で周期的に変化させる(図13参照)。所定の第5電位波形380は、複数の第5山部分381を備えている。第5山部分381は、基準電位(例えば0V)より高い電位を示す部分である。第5電位波形380では、複数の第5山部分381が周期的に出現する。第5電位波形380の周波数は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数である。図13に示す例では、第5電位波形380の周波数は1/Tである。
また、上記の駆動装置1では、第6電位制御装置82が、第5圧電素子50の第5負極53の電位V53と、第6圧電素子60の第6負極63の電位V63とを、所定の第6電位波形390で周期的に変化させる(図13参照)。所定の第6電位波形390は、複数の第6山部分391を備えている。第6山部分391は、基準電位(例えば0V)より高い電位を示す部分である。第6電位波形390では、複数の第6山部分391が周期的に出現する。第6電位波形390の周波数は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数である。図13に示す例では、第6電位波形390の周波数は1/Tである。
第5電位波形380は、第1電位波形210と同じ波形ではない。第5電位波形380と第1電位波形210とを重ね合わせたときに、第5電位波形380の複数の第5山部分381の位置と、第1電位波形210の複数の第1山部分211の位置とは、互いに重なり合わない。第5電位波形380の複数の第5山部分381と、第1電位波形210の複数の第1山部分211とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させている間は、第5電位制御装置81が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を基準電位より高い電位に変化させない。かつ、第5電位制御装置81が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を基準電位より高い電位に変化させている間は、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を基準電位より高い電位に変化させない。第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と第1負極13の電位V13とが同時に基準電位より高い電位になることがない。
第5電位波形380は、第2電位波形220と同じ波形ではない。第5電位波形380と第2電位波形220とを重ね合わせたときに、第5電位波形380の複数の第5山部分381の位置と、第2電位波形220の複数の第2山部分221の位置とは、互いに重なり合わない。第5電位波形380の複数の第5山部分381と、第2電位波形220の複数の第2山部分221とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させている間は、第5電位制御装置81が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を基準電位より高い電位に変化させない。かつ、第5電位制御装置81が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を基準電位より高い電位に変化させている間は、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を基準電位より高い電位に変化させない。第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と第2負極23の電位V23とが同時に基準電位より高い電位になることがない。
第6電位波形390は、第1電位波形210と同じ波形ではない。第6電位波形390と第1電位波形210とを重ね合わせたときに、第6電位波形390の複数の第6山部分391の位置と、第1電位波形210の複数の第1山部分211の位置とは、互いに重なり合わない。第6電位波形390の複数の第6山部分391と、第1電位波形210の複数の第1山部分211とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第1電位制御装置71が第5圧電素子50の第5正極52の電位V52を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させている間は、第6電位制御装置82が第5圧電素子50の第5負極53の電位V53を基準電位より高い電位に変化させない。かつ、第6電位制御装置82が第5圧電素子50の第5負極53の電位V53を基準電位より高い電位に変化させている間は、第1電位制御装置71が第5圧電素子50の第5正極52の電位V52を基準電位より高い電位に変化させない。第5圧電素子50の第5正極52の電位V52と第5負極53の電位V53とが同時に基準電位より高い電位になることがない。
第6電位波形390は、第2電位波形220と同じ波形ではない。第6電位波形390と第2電位波形220とを重ね合わせたときに、第6電位波形390の複数の第6山部分391の位置と、第2電位波形220の複数の第2山部分221の位置とは、互いに重なり合わない。第6電位波形390の複数の第6山部分391と、第2電位波形220の複数の第2山部分221とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第2電位制御装置72が第6圧電素子60の第6正極62の電位V62を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させている間は、第6電位制御装置82が第6圧電素子60の第6負極63の電位V63を基準電位より高い電位に変化させない。かつ、第6電位制御装置82が第6圧電素子60の第6負極63の電位V63を基準電位より高い電位に変化させている間は、第2電位制御装置72が第6圧電素子60の第6正極62の電位V62を基準電位より高い電位に変化させない。第6圧電素子60の第6正極62の電位V62と第6負極63の電位V63とが同時に基準電位より高い電位になることがない。
上記の駆動装置1では、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を周期的に変化させ、第6電位制御装置82が、第5圧電素子50の第5負極53の電位V53を周期的に変化させることによって、第1圧電素子10の一対の電極(第1正極12と第1負極13)の間に印加される第1電圧V10が周期的に変化する(図13参照)。第1電圧V10は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化する。
また、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を周期的に変化させ、第5電位制御装置81が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を周期的に変化させることによって、第2圧電素子20の一対の電極(第2正極22と第2負極23)の間に印加される第2電圧V20が周期的に変化する(図13参照)。第2電圧V20は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化する。
また、第1電位制御装置71が第5圧電素子50の第5正極52の電位V52を周期的に変化させ、第6電位制御装置82が第5圧電素子50の第5負極53の電位V53を周期的に変化させることによって、第5圧電素子50の一対の電極(第5正極52と第5負極53)の間に印加される第5電圧V50が周期的に変化する(図13参照)。第5電圧V50は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化する。
また、第2電位制御装置72が第6圧電素子60の第6正極62の電位V62を周期的に変化させ、第6電位制御装置82が第6圧電素子60の第6負極63の電位V63を周期的に変化させることによって、第6圧電素子60の一対の電極(第6正極62と第6負極63)の間に印加される第6電圧V60が周期的に変化する(図13参照)。第6電圧V60は、駆動装置1の共振周波数以下の周波数で周期的に変化する。
周期的に変化する第5電圧V50が第5圧電素子50の第5正極52と第5負極53の間に印加されることによって、第5電圧V50の第5圧電体51が周期的に変形する。第5圧電体51が変形することによって第5圧電素子50で力が生じる。第5圧電素子50で力が生じると、その力によって、第5圧電素子50に機械的に接続されている第5羽根部95が動作する。第5羽根部95は、第5電圧V50に応じた変位量D95で往復動する。第5羽根部95は、周期的に変化する第5電圧V50に応じて周期的に往復動する。
周期的に変化する第6電圧V60が第6圧電素子60の第6正極62と第6負極63の間に印加されることによって、第6電圧V60の第6圧電体61が周期的に変形する。第6圧電体61が変形することによって第6圧電素子60で力が生じる。第6圧電素子60で力が生じると、その力によって、第6圧電素子60に機械的に接続されている第6羽根部96が動作する。第6羽根部96は、第6電圧V60に応じた変位量D96で往復動する。第6羽根部96は、周期的に変化する第6電圧V60に応じて周期的に往復動する。
第5羽根部95が往復動することによって揚力F95が生じる。また、第6羽根部96が往復動することによって揚力F96が生じる。第1羽根部91、第2羽根部92、第5羽根部95、及び、第6羽根部96で生じた揚力F91、F92、F95、及び、F96によって支持部90が飛翔する。これによって飛翔体101が飛翔する。
また、上記の飛翔体101では、中央制御装置70が、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第1電位制御装置71と第2電位制御装置72と第5電位制御装置81と第6電位制御装置82とに制御信号を送信する。中央制御装置70は、支持部90の姿勢を安定させるように制御信号を送信する。
第5電位制御装置81は、中央制御装置70から受信する制御信号に基づいて、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを変化させる。そのため、第5電位制御装置81は、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを変化させることができる。
第6電位制御装置82は、中央制御装置70から受信する制御信号に基づいて、第5圧電素子50の第5負極53の電位V53と、第6圧電素子60の第6負極63の電位V63とを変化させる。そのため、第6電位制御装置82は、姿勢検出装置79によって検出された支持部90の姿勢に基づいて、第5圧電素子50の第5負極53の電位V53と、第6圧電素子60の第6負極63の電位V63とを変化させることができる。
以上、第4実施例に係る飛翔体101及び駆動装置1について説明した。上記の説明から明らかなように、第4実施例に駆動装置1は、第5圧電素子50と、第6圧電素子60とを備えている。第5圧電素子50では、第5正極52と第5負極53の間に印加される第5電圧V50に応じた力が生じる。第6圧電素子60では、第6正極62と第6負極63の間に印加される第6電圧V60に応じた力が生じる。また、駆動装置1は、第5羽根部95と、第6羽根部96と、第5電位制御装置81と、第6電位制御装置82とを備えている。上記の駆動装置1では、第1電位制御装置71が、同電位にされている第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と、第5圧電素子50の第5正極52の電位V52とを、周期的に変化させている。また、第2電位制御装置72が、同電位にされている第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と、第6圧電素子60の第6正極62の電位V62とを、周期的に変化させている。また、第5電位制御装置81が、同電位にされている第1圧電素子10の第1負極13の電位V13と、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23とを、周期的に変化させている。また、第6電位制御装置82が、同電位にされている第5圧電素子50の第5負極53の電位V53と、第6圧電素子60の第6負極63の電位V63とを、周期的に変化させる
この構成によれば、少ない電位制御装置によって、第1羽根部91の往復動と、第2羽根部92の往復動と、第5羽根部95の往復動と、第6羽根部96の往復動とを、それぞれ独立で制御することができる。よって、複数の動作部(第1羽根部91と第2羽根部92と第5羽根部95と第6羽根部96)の動作をそれぞれ独立で制御する駆動装置1において、電位制御装置の数を少なくすることができ、装置の小型化を図ることができる。電位制御装置の数を圧電素子の数と等しくすることができる。
(その他の実施例)
上記の実施例では、各電位制御装置が、各圧電素子の各電極の各電位を基準電位(例えば0V)より高い電位に変化させていた。しかしながら、この構成に限定されるものではなく、各電位制御装置が、各圧電素子の各電極の各電位を基準電位(例えば0V)より低い電位に変化させてもよい。いくつかの実施例では、図14に示すように、第1電位波形210が、複数の第1谷部分212を備えていてもよい。第1谷部分212は、基準電位(例えば0V)より低い電位を示す部分である。第1電位波形210では、複数の第1谷部分212が周期的に出現する。また、同電位波形280が、複数の同電位谷部分282を備えていてもよい。同電位谷部分282は、基準電位(例えば0V)より低い電位を示す部分である。同電位波形280では、複数の同電位谷部分282が周期的に出現する。
第1電位波形210と同電位波形280とを重ね合わせたときに、第1電位波形210の複数の第1谷部分212の位置と、同電位波形280の複数の同電位谷部分282の位置とは、互いに重なり合わない。第1電位波形210の複数の第1谷部分212と、同電位波形280の複数の同電位谷部分282とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を基準電位(例えば0V)より低い電位に変化させている間は、同電位制御装置80が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を基準電位より低い電位に変化させない。かつ、同電位制御装置80が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を基準電位より低い電位に変化させている間は、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を基準電位より低い電位に変化させない。第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と第1負極13の電位V13とが同時に基準電位より低い電位になることがない。
第1電位波形210は、複数の第1山部分211と、複数の第1谷部分212とを備えていてもよい。第1電位波形210は、複数の第1山部分211のみを備えていてもよい。第1電位波形210は、複数の第1谷部分212のみを備えていてもよい。第1電位波形210は、複数の第1山部分211、および/または、複数の第1谷部分212を備えている。
同電位波形280は、複数の同電位山部分281と、複数の同電位谷部分282とを備えていてもよい。同電位波形280は、複数の同電位山部分281のみを備えていてもよい。同電位波形280は、複数の同電位谷部分282のみを備えていてもよい。同電位波形280は、複数の同電位山部分281、および/または、複数の同電位谷部分282を備えている。
いくつかの実施例では、図14に示すように、第2電位波形220が、複数の第2谷部分222を備えていてもよい。第2谷部分222は、基準電位(例えば0V)より低い電位を示す部分である。第2電位波形220では、複数の第2谷部分222が周期的に出現する。
第2電位波形220と同電位波形280とを重ね合わせたときに、第2電位波形220の複数の第2谷部分222の位置と、同電位波形280の複数の同電位谷部分282の位置とは、互いに重なり合わない。第2電位波形220の複数の第2谷部分222と、同電位波形280の複数の同電位谷部分282とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を基準電位(例えば0V)より低い電位に変化させている間は、同電位制御装置80が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を基準電位より低い電位に変化させない。かつ、同電位制御装置80が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を基準電位より低い電位に変化させている間は、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を基準電位より低い電位に変化させない。第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と第2負極23の電位V23とが同時に基準電位より低い電位になることがない。
第2電位波形220は、複数の第2山部分221と、複数の第2谷部分222とを備えていてもよい。第2電位波形220は、複数の第2山部分221のみを備えていてもよい。第2電位波形220は、複数の第2谷部分222のみを備えていてもよい。第2電位波形220は、複数の第2山部分221、および/または、複数の第2谷部分222を備えている。
いくつかの実施例では、図14に示すように、第3電位波形230が、複数の第3谷部分232を備えていてもよい。第3谷部分232は、基準電位(例えば0V)より低い電位を示す部分である。第3電位波形230では、複数の第3谷部分232が周期的に出現する。
第3電位波形230と同電位波形280とを重ね合わせたときに、第3電位波形230の複数の第3谷部分232の位置と、同電位波形280の複数の同電位谷部分282の位置とは、互いに重なり合わない。第3電位波形230の複数の第3谷部分232と、同電位波形280の複数の同電位谷部分282とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第3電位制御装置73が第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を基準電位(例えば0V)より低い電位に変化させている間は、同電位制御装置80が第3圧電素子30の第3負極33の電位V33を基準電位より低い電位に変化させない。また、同電位制御装置80が第3圧電素子30の第3負極33の電位V33を基準電位より低い電位に変化させている間は、第3電位制御装置73が第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を基準電位より低い電位に変化させない。第3圧電素子30の第3正極32の電位V32と第3負極33の電位V33とが同時に基準電位より低い電位になることがない。
第3電位波形230は、複数の第3山部分231と、複数の第3谷部分232とを備えていてもよい。第3電位波形230は、複数の第3山部分231のみを備えていてもよい。第3電位波形230は、複数の第3谷部分232のみを備えていてもよい。第3電位波形230は、複数の第3山部分231、および/または、複数の第3谷部分232を備えている。
いくつかの実施例では、図15に示すように、第5電位波形380が、複数の第5谷部分382を備えていてもよい。第5谷部分382は、基準電位(例えば0V)より低い電位を示す部分である。第5電位波形380では、複数の第5谷部分382が周期的に出現する。
第1電位波形210と第5電位波形380とを重ね合わせたときに、第1電位波形210の複数の第1谷部分212の位置と、第5電位波形380の複数の第5谷部分382の位置とは、互いに重なり合わない。第1電位波形210の複数の第1谷部分212と、第5電位波形380の複数の第5谷部分382とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を基準電位(例えば0V)より低い電位に変化させている間は、第5電位制御装置81が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を基準電位より低い電位に変化させない。かつ、第5電位制御装置81が第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を基準電位より低い電位に変化させている間は、第1電位制御装置71が第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を基準電位より低い電位に変化させない。第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と第1負極13の電位V13とが同時に基準電位より低い電位になることがない。
第2電位波形220と第5電位波形380とを重ね合わせたときに、第2電位波形220の複数の第2谷部分222の位置と、第5電位波形380の複数の第5谷部分382の位置とは、互いに重なり合わない。第2電位波形220の複数の第2谷部分222と、第5電位波形380の複数の第5谷部分382とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を基準電位(例えば0V)より低い電位に変化させている間は、第5電位制御装置81が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を基準電位より低い電位に変化させない。かつ、第5電位制御装置81が第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を基準電位より低い電位に変化させている間は、第2電位制御装置72が第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を基準電位より低い電位に変化させない。第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と第2負極23の電位V23とが同時に基準電位より低い電位になることがない。
第5電位波形380は、複数の第5山部分381と、複数の第5谷部分382とを備えていてもよい。第5電位波形380は、複数の第5山部分381のみを備えていてもよい。第5電位波形380は、複数の第5谷部分382のみを備えていてもよい。第5電位波形380は、複数の第5山部分381、および/または、複数の第5谷部分382を備えている。
いくつかの実施例では、図15に示すように、第6電位波形390が、複数の第6谷部分392を備えていてもよい。第6谷部分392は、基準電位(例えば0V)より低い電位を示す部分である。第6電位波形390では、複数の第6谷部分392が周期的に出現する。
第1電位波形210と第6電位波形390とを重ね合わせたときに、第1電位波形210の複数の第1谷部分212の位置と、第6電位波形390の複数の第6谷部分392の位置とは、互いに重なり合わない。第1電位波形210の複数の第1谷部分212と、第6電位波形390の複数の第6谷部分392とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第1電位制御装置71が第5圧電素子50の第5正極52の電位V52を基準電位(例えば0V)より低い電位に変化させている間は、第6電位制御装置82が第5圧電素子50の第5負極53の電位V53を基準電位より低い電位に変化させない。かつ、第6電位制御装置82が第5圧電素子50の第5負極53の電位V53を基準電位より低い電位に変化させている間は、第1電位制御装置71が第5圧電素子50の第5正極52の電位V52を基準電位より低い電位に変化させない。第5圧電素子50の第5正極52の電位V52と第5負極53の電位V53とが同時に基準電位より低い電位になることがない。
第2電位波形220と第6電位波形390とを重ね合わせたときに、第2電位波形220の複数の第2谷部分222の位置と、第6電位波形390の複数の第6谷部分392の位置とは、互いに重なり合わない。第2電位波形220の複数の第2谷部分222と、第6電位波形390の複数の第6谷部分392とは、時間軸に沿って互いに異なる位置に出現する。
すなわち、第2電位制御装置72が第6圧電素子60の第6正極62の電位V62を基準電位(例えば0V)より低い電位に変化させている間は、第6電位制御装置82が第6圧電素子60の第6負極63の電位V63を基準電位より低い電位に変化させない。かつ、第6電位制御装置82が第6圧電素子60の第6負極63の電位V63を基準電位より低い電位に変化させている間は、第2電位制御装置72が第6圧電素子60の第6正極62の電位V62を基準電位より低い電位に変化させない。第6圧電素子60の第6正極62の電位V62と第6負極63の電位V63とが同時に基準電位より低い電位になることがない。
第6電位波形390は、複数の第6山部分391と、複数の第6谷部分392とを備えていてもよい。第6電位波形390は、複数の第6山部分391のみを備えていてもよい。第6電位波形390は、複数の第6谷部分392のみを備えていてもよい。第6電位波形390は、複数の第6山部分391、および/または、複数の第6谷部分392を備えている。
いくつかの実施例では、第5電位波形380と第6電位波形390とは、第1電位波形210と第2電位波形220との論理和の論理否定として算出されてもよい。駆動装置1における圧電素子の数が増減した場合であっても、同様の方法で第5電位波形380と第6電位波形390とが算出されてもよい。
いくつかの実施例では、各波形は、同じ周波数であってもよく、異なる周波数であってもよい。各波形は、同じデューティー比であってもよく、異なるデューティー比であってもよい。各波形は、同じ振幅であってもよく、異なる振幅であってもよい。
いくつかの実施例では、第1電位制御装置71が、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を、駆動装置1の共振周波数の1/N倍(Nは1を含む自然数)の周波数で周期的に変化させてもよい。第2電位制御装置72が、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22を、駆動装置1の共振周波数の1/N倍(Nは1を含む自然数)の周波数で周期的に変化させてもよい。第3電位制御装置73が、第3圧電素子30の第3正極32の電位V32を、駆動装置1の共振周波数の1/N倍(Nは1を含む自然数)の周波数で周期的に変化させてもよい。この構成によれば、第1羽根部91と第2羽根部92と第3羽根部93とを大きくスムーズに動作させることができる。第4電位制御装置74についても同様である。
いくつかの実施例では、同電位制御装置80が、第1圧電素子10の第1負極13の電位V13を、駆動装置1の共振周波数の1/N倍(Nは1を含む自然数)の周波数で周期的に変化させてもよい。同様に、同電位制御装置80が、第2圧電素子20の第2負極23の電位V23を、駆動装置1の共振周波数の1/N倍(Nは1を含む自然数)の周波数で周期的に変化させてもよい。同様に、同電位制御装置80が、第3圧電素子30の第3負極33の電位V33を、駆動装置1の共振周波数の1/N倍(Nは1を含む自然数)の周波数で周期的に変化させてもよい。第4電位制御装置74についても同様である。
いくつかの実施例では、上記の実施例における「駆動装置1の周波数」を、「飛翔体101の周波数」と置き換えてもよい。例えば、第1電位制御装置71は、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12を飛翔体101の共振周波数以下の周波数で周期的に変化させてもよい。
いくつかの実施例では、駆動装置1が同電位制御装置80を備えていなくてもよい。第1圧電素子10の第1負極13と、第2圧電素子20の第2負極23と、第3圧電素子30の第3負極33とが、グランド200に接続されていてもよい。第1負極13の電位V13と、第2負極23の電位V23と、第3負極33の電位V33とが、0V(基準電位)であってもよい。第4圧電素子40についても同様である。また、圧電素子の数は特に限定されるものではない。
いくつかの実施例では、基準電位が0(ゼロ)Vでなくてもよい。基準電位は、0Vより高くてもよく、0Vより低くてもよい。また、電源100の数は、1個に限定されず、複数であってもよい。例えば、駆動装置1が複数の電源(図示省略)を備えており、各電源から各電位制御装置に電力が供給される構成であってもよい。
上記の実施例では、正極側が一方側であり、負極側が他方側であるとして説明したが。負極側が一方側であり、正極側が他方側であってもよい。一方と他方は、相互に置換可能である。
上記の実施例では、駆動装置における動作部の一例として羽根部91、92、93、94について説明したが、動作部は羽根部に限定されるものではない。
いくつかの実施例では、各羽根部91、92、93、94の角度を調節することによって、各揚力F91、F92、F93、F94は発生する方向を調節してもよい。
いくつかの実施例では、図16に示すように、第1圧電素子10が、1個の中間電極15と、2個の第1圧電体11と、一対の電極(第1正極12と第1負極13)とを備えていてもよい。中間電極15と第1正極12との間に表面側の第1圧電体11が配置されていてもよい。中間電極15と第1負極13との間に裏面側の第1圧電体11が配置されていてもよい。第1圧電素子10は、バイモルフ型の圧電素子であってもよい。第1圧電素子10の構成は特に限定されるものではない。第2圧電素子20、第3圧電素子30、第4圧電素子40、第5圧電素子50、及び、第6圧電素子60についても同様である。
いくつかの実施例では、図17に示すように、駆動装置1が、同電位制御装置80に接続されている論理否定回路89と、論理否定回路89に接続されている論理和回路88とを備えていてもよい。論理和回路88は、第1電位制御装置71と、第2電位制御装置72とに接続されている。この駆動装置1では、同電位制御装置80が第1圧電素子10と第2圧電素子20とに入力する制御信号が、第1電位制御装置71が第1圧電素子10に入力する制御信号と、第2電位制御装置72が第2圧電素子20に入力する制御信号との論理和の論理否定として算出される。すなわち、図3に示す同電位波形280が、第1電位波形210と第2電位波形220との論理和の論理否定として算出される。論理式で示すと、下記の式(1)となる。
この構成によっても、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と第1負極13の電位V13とが同時に基準電位(例えば0V)より高い電位になることがない。また、第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と第2負極23の電位V23とが同時に基準電位より高い電位になることがない。また、第1圧電素子10の第1正極12の電位V12と第1負極13の電位V13とが同時に基準電位より低い電位になることがない。第2圧電素子20の第2正極22の電位V22と第2負極23の電位V23とが同時に基準電位より低い電位になることがない。駆動装置1が第3圧電素子30と第3電位制御装置73と第4圧電素子40と第4電位制御装置74とを備えている構成の場合も、同様の構成を用いることができる。圧電素子と電位制御装置との数が更に増加した場合も同様である。
(対応関係)
各電位制御装置が、各圧電素子の各電極の各電位を基準電位より高い電位に変化させることは、各電位制御装置が、各圧電素子の各電極の各電位を基準電位より一方側へ変化させることの一例である。各電位制御装置が、各圧電素子の各電極の各電位を基準電位より低い電位に変化させることは、各電位制御装置が、各圧電素子の各電極の各電位を基準電位より一方側へ変化させることの他の一例である。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。