JPH04340383A - 光駆動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光入力油圧制御弁等に
適用される光駆動アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光入力油圧制御弁等に適用される
光駆動アクチュエータの動作原理を図５に示す。同図で
１１が一様結晶による平板状の光歪素子であり、この光
歪素子１１のｗ×ｔで示されるハッチングのｘ−ｙ平面
を上下底面とし、ｗ×ｌで示されるｘ−ｚ平面からなる
側面の一方に一様照射光Ｉを入射する。この一様照射光
Ｉの照射により光歪素子１１の入射面及びその近傍では
光起電力効果から矢印Ｖで示す自発分極の方向に高電圧
が発生し、双極子が回転してこれが光歪素子１１の歪み
を誘起するものである。

【０００３】このように従来より光歪素子１１としては
一般に平板状のものが用いられている。図６は平板型ア
クチュエータの具体的な構成例をいくつか示すものであ
り、各図中の矢印は分極方向を、ハッチングによるＡｇ
は銀ペーストによる電極を示す。図６（ａ），（ｂ）は
共に例えば縦２０ｍｍ×横７ｍｍ×厚さ２ｍｍ程度の平
板状の一枚の光歪素子１１をそのまま用いた平板型アク
チュエータを、図６（ｃ）は同寸法の２枚の光歪素子１
１ａ，１１ｂをその分極方向が１８０°対向するように
して接合したバイモルフ型の平板型アクチュエータを、
図６（ｄ）は例えば縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ１ｍｍ程
度の平板状の多数の光歪素子１１１　〜１１ｎをその厚
さ方向に分極方向を配して積層構成した積層型の平板型
アクチュエータを示す。図７は上記図６（ｃ）に示した
バイモルフ型のアクチュエータを光駆動電気リレーに適
応した構成例を示すものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような平板型の
アクチュエータでは、照射された光を受けるための平面
を有し、かつ、光源が外部にあるために、アクチュエー
タ、光源及びそれらを含む空間が必要となり、寸法が大
きく、小形化が困難であった。また、薄板の伸びを利用
するために座屈を起こす恐れがあり、大きな出力を得る
ことができないという問題がある。さらに、強力な光源
としてレーザ光を使用する場合には必ず保護カバーが必
要となるので、この点も小形化を阻害する要因となり得
る。また、光歪素子１１が光入力に対して１方向にのみ
動作し、２方向に動作させることはできない。

【０００５】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、小型の構成ながら
大出力を得ることができ、かつ、２方向動作が可能な光
駆動アクチュエータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】すなわち本発明
は、円筒状に形成し、上下底面に電極を形成した光歪素
子部の軸位置に例えば光ファイバを用いて光を供給入射
するようにしたもので、円筒の内面より光を入力する形
状としたので周囲の空間を制限することなく、大幅に小
形化することができると共に、特に光源にレーザ光を使
用した場合は光歪素子自体が保護カバーとなるのでさら
に小形化に有利となり、しかも大変位出力を得ることが
可能となる。

【０００７】また本発明は、上記光歪素子部をその軸方
向に沿って複数の光歪素子を積層配列して構成し、かつ
、積層配列されたそれぞれの光歪素子の自発分極方向が
交互に対向するようにしたもので、より大きな変位出力
を得ることができる。

【０００８】さらに本発明は、円筒状に形成し、上下底
面に電極を形成した一対の光歪素子をその自発分極方向
が対向するように同軸的に配列構成してなる光歪素子部
に対し、この光歪素子部を構成する上記一対の光歪素子
の軸位置それぞれに光を供給入射するようにしたもので
、１方向動作だけでなく、２方向動作を実現できる。

【０００９】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。

【００１０】図１はその基本構造を示し、　１が円筒形
状の光歪素子によるアクチュエータ本体、　２がアクチ
ュエータ本体１　の軸位置に形成された貫通孔、　３，
３　が円筒形状のアクチュエータ本体１　の上下両底面
に形成された電極、　４が光入力用の光ファイバである
。

【００１１】上記のような構成にあって、光ファイバ４
　によりアクチュエータ本体１　の貫通孔２　に光を入
力すると、円筒状のアクチュエータ本体１　の内面に光
が照射されることとなり、アクチュエータ本体１　内側
の入射面及びその近傍で光起電力効果から矢印Ｉで示す
自発分極の方向に高電圧が発生し、双極子が回転してこ
れがアクチュエータ本体１　の歪みを誘起するようにな
る。

【００１２】このように、光ファイバ４　と直接の接続
を可能にすると共に、アクチュエータ本体１　の内面に
光を照射するようにしたことで、周囲の空間に制限を与
えることなく、大幅に小形化した光駆動のアクチュエー
タを実現することができる。

【００１３】また、光歪素子によるアクチュエータ本体
１　が円筒形状であるため、従来の薄板によるものに比
してその変位出力を非常に大きくすることができ、座屈
等の問題を生じることもない。

【００１４】さらに、光源をレーザ光とした場合、アク
チュエータ本体１　自体がレーザ光の保護カバーとして
外部への漏出を防止する機能を有しているため、他に保
護カバーを必要とせず、より小形化に寄与することがで
きる。次いで上記基本構成を適用した具体的な構成例に
ついて説明する。

【００１５】図２はアクチュエータ本体１　を多層化し
た場合の構成例を示すものである。同図でアクチュエー
タ本体１　は多数の円筒形状の光歪素子１ａ，１ｂ，…
，１ｎをその軸方向に積層配列して構成したもので、隣
接する光歪素子が電気的特性が逆転するようにその自発
分極の方向を交互に対向させて配列させている。このよ
うな構成とすることにより、上記図１に示したことと同
様の効果を得ることができるばかりか、さらに大出力を
得ることが可能となる。

【００１６】また、ただ単に多数の光歪素子１ａ，１ｂ
，…，１ｎを積層配列するのではなく、隣接する光歪素
子の自発分極の方向を交互に対向させて配列させること
で、これら光歪素子１ａ，１ｂ，…，１ｎのそれぞれの
電極３　，３　が、隣接する光歪素子の電極３，３　と
極性が等しくなるため、電気的な絶縁を行なう必要がな
くなる。

【００１７】図３はアクチュエータ本体１　を一対の円
筒形状の光歪素子１ａ，１ｂで対向配列した場合の構成
例を示す。これは、アクチュエータ本体１　を一対の光
歪素子１ａ，１ｂがその自発分極方向が対向するように
出力端５　を介して同軸的に配列して構成し、これら光
歪素子１ａ，１ｂの軸位置それぞれに出力端５　と接続
されない外側から光ファイバ４ａ，４ｂにより光を供給
入射するようにしたものである。

【００１８】このような構成とすることにより、光歪素
子１ａの側の貫通孔２ａに光が入射された場合は出力端
５　が光歪素子１ｂ側に、反対に光歪素子１ｂの側の貫
通孔２ｂに光が入射された場合は出力端５　が光歪素子
１ａ側に変位することとなり、１方向動作だけでなく、
２方向動作を実現できる。

【００１９】図４は上記図３の光歪素子１ａ，１ｂを２
組の積層配列した円筒形状の光歪素子１ａ１　〜１ａ３
　と１ｂ１　〜１ｂ３　で構成した場合を例示する。こ
れは、アクチュエータ本体１　を２組の同軸的に積層配
列した円筒形状の光歪素子１ａ１　〜１ａ３　と１ｂ１
〜１ｂ３　とがその自発分極方向が交互に相対向するよ
うに出力端５　を介して同軸的に配列して構成し、これ
ら光歪素子１ａ１　，１ｂ１　の軸位置それぞれに出力
端５　と接続されない外側から光ファイバ４ａ，４ｂに
より光を供給入射するようにしたものである。

【００２０】このような構成とすることにより、上記図
３に示したものと同様に１方向動作だけでなく、２方向
動作を実現できるだけでなく、より大きな変位出力を得
ることが可能となる。

【００２１】

【発明の効果】以上詳記した如く本発明によれば、円筒
状に形成し、上下底面に電極を形成した光歪素子部の軸
位置に例えば光ファイバを用いて光を供給入射するよう
にしたので、円筒の内面より光を入力する形状としたの
で周囲の空間を制限することなく、大幅に小形化するこ
とができると共に、特に光源にレーザ光を使用した場合
は光歪素子自体が保護カバーとなるのでさらに小形化に
有利となり、しかも大変位出力を得ることが可能となる
。

【００２２】また本発明によれば、上記光歪素子部をそ
の軸方向に沿って複数の光歪素子を積層配列して構成し
、かつ、積層配列されたそれぞれの光歪素子の自発分極
方向が交互に対向するようにしたので、より大きな変位
出力を得ることができる。

【００２３】さらに本発明によれば、円筒状に形成し、
上下底面に電極を形成した一対の光歪素子をその自発分
極方向が対向するように同軸的に配列構成してなる光歪
素子部に対し、この光歪素子部を構成する上記一対の光
歪素子の軸位置それぞれに光を供給入射するようにした
ので、１方向動作だけでなく、２方向動作を実現できる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る基本構成を示す斜視図
。

【図２】図１のアクチュエータ本体を多層化した場合の
構成例を示す斜視図。

【図３】図１のアクチュエータ本体を対向配置した一対
の光歪素子により構成した場合を例示する図。

【図４】図３の一対の光歪素子それぞれを多層化した光
歪素子により対向配置して構成した場合を例示する図。

【図５】光駆動アクチュエータの動作原理を示す図。

【図６】平板型アクチュエータの具体的な構成例を示す
図。

【図７】図６に示したバイモルフ型のアクチュエータを
光駆動電気リレーに適応した構成例を示す図。

【符号の説明】

１　…アクチュエータ本体、１ａ，１ｂ，１ａ１　〜１
ａ３，１ｂ１　〜１ｂ３　，１ｎ，１１，１１１　〜１
１ｎ…光歪素子、２　，２ａ，２ｂ…貫通孔、３　…電
極、４　，４ａ，４ｂ…光ファイバ、５…出力端。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　円筒状に形成し、上下底面に電極を形
   成した光歪素子部と、この光歪素子部の軸位置に光を供
   給入力する供給手段とを備えたことを特徴とする光駆動
   アクチュエータ。
2. 【請求項２】　　上記供給手段は光ファイバを用いたこ
   とを特徴とする請求項１記載の光駆動アクチュエータ。
3. 【請求項３】上記光歪素子部はその軸方向に沿って複数
   の光歪素子を積層配列して構成したことを特徴とする請
   求項１記載の光駆動アクチュエータ。
4. 【請求項４】上記複数の光歪素子からなる光歪素子部は
   それぞれの光歪素子の自発分極方向を交互に対向するよ
   うに積層配列したことを特徴とする請求項３記載の光駆
   動アクチュエータ。
5. 【請求項５】円筒状に形成し、上下底面に電極を形成し
   た一対の光歪素子をその自発分極方向が対向するように
   同軸的に配列構成してなる光歪素子部と、この光歪素子
   部を構成する上記一対の光歪素子の軸位置それぞれに光
   を供給入力する供給手段とを備えたことを特徴とする光
   駆動アクチュエータ。