JPH07162051A

JPH07162051A - 圧電アクチュエータ、並びに当該圧電アクチュエータを用いた焦点調整機構、光学装置及び焦点位置可変光源

Info

Publication number: JPH07162051A
Application number: JP5340659A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoneda; 匡宏米田; Hiroshi Goto; 博史後藤; Kenji Takemura; 賢治武村; Hidenobu Umeda; 秀信梅田; Atsushi Irie; 篤入江; Kiyotoshi Okura; 清俊大倉; Norimasa Yamanaka; 規正山中; Masaaki Ikeda; 正哲池田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】圧電アクチュエータを用いた焦点調整機構の
部品数の低減を図り、割れのない光ビームを得る。【構成】積層型圧電素子１の一方の主面に角錐台状を
した歪み変換素子１１を接合し、歪み変換素子１１と積
層型圧電素子１の主面との間に空洞１４を形成する。歪
み変換素子１１は積層型圧電素子１と同一平面形状をも
ち、全体にわたって均一な板厚を有していて、歪み変換
素子１１の外周部４辺において、各辺の中央部にそれぞ
れ略半円状をした切欠部１５を設ける。積層型圧電素子
１の中央部には光ビームｒを通過させるための貫通孔２
１が開口されている。また、歪み変換素子１１の中央部
には貫通孔２１と位置を合わせて光ビームｒの中央部分
だけを通過させるためのスリット孔２５を開口し、スリ
ット孔２５の位置に合わせて歪み変換素子１１にレンズ
２３を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電アクチュエータ、並
びに当該圧電アクチュエータを用いた焦点調整機構、光
学装置及び焦点位置可変光源に関する。具体的にいう
と、本発明は、積層型の圧電素子を用い、その出力変位
を変位拡大機構によって拡大して出力させるようにした
圧電アクチュエータに関する。さらに、その圧電アクチ
ュエータを利用した焦点調整機構等の応用機器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】１９９１年秋季第５２回応用物理学会学
術講演会講演予稿集１２ａ−ＲＧ−１には、圧電素子に
変位拡大機構を備えた圧電アクチュエータが開示されて
いる。この圧電アクチュエータＡの斜視図及び断面図を
図１（ａ）（ｂ）に示す。この圧電アクチュエータＡ
は、積層型圧電素子１の両主面（電極を形成されている
面）に歪み変換素子２を接合させた構造となっている。
積層型圧電素子１は、電界を印加することによりｚ方向
（主面と垂直な方向；以下縦方向という）へ伸張歪み
（縦歪み）を生じると共にｘ方向及びｙ方向（主面と平
行な方向；以下横方向という）へ圧縮歪み（横歪み）を
生じる。歪み変換素子２は、弾性を有する薄板部分４の
外周に脚状の接合部３を設けることによってドーム状に
形成されており、外周の接合部３を積層型圧電素子１の
主面に接合され、積層型圧電素子１との間に空洞５を形
成されている。しかしながら、このような変位拡大機構
を備えた圧電アクチュエータＡにあっては、歪み変換素
子２そのものに発生する応力歪みのため歪み変換素子２
そのものが十分に変形せず、期待されるほどには大きな
縦方向変位量を得ることができなかった。

【０００３】そこで発明者らは、歪み変換素子に発生す
る内部応力を緩和させ、圧電アクチュエータの縦方向歪
み量をより一層拡大させ、圧電アクチュエータの変位を
被駆動物体に確実に伝達させることを目的として、歪み
変換素子を圧電素子の主面との間に空洞が形成されるよ
うな形状に形成するとともに、歪み変換素子の板厚を均
一にした圧電アクチュエータを提案し、当該圧電アクチ
ュエータを利用した焦点調整機構及び光学装置等を開発
した。これらは特願平５−１５１２８２号として出願し
ている。

【０００４】図２（ａ）（ｂ）はその圧電アクチュエー
タＢを示す斜視図及び断面図である。この圧電アクチュ
エータＢにあっては、厚みがＷ＝１〜５mmの積層型圧電
素子１の両主面にそれぞれ正四角錘台状をした歪み変換
素子１１を配し、歪み変換素子１１の外周部分に設けら
れた接合部１２を積層型圧電素子１の主面外周部に接合
（例えば、接着）させてある。この歪み変換素子１１は
積層型圧電素子１と同一平面形状を持ち、全体にわたっ
て均一な板厚を有しており、中央部には平らな平坦部１
３が形成され、歪み変換素子１１の内面と積層型圧電素
子１の主面との間に正四角錘台状の空洞１４が形成され
ている。この平坦部１３の一辺の長さは、歪み変換素子
１１の一辺の長さの１／１０〜１／５倍としている。こ
の歪み変換素子１１は、例えば金属板のプレス加工、あ
るいはプラスチック材料の成形加工によって容易に製作
することができる。

【０００５】しかして、積層型圧電素子１に電圧を印加
すると、図３に示すように、積層型圧電素子１が縦方向
（ｚ方向）に伸張すると共に積層型圧電素子１の横方向
（ｘ方向）の圧縮歪みε_xが歪み変換素子１１によって
縦方向変位Ｓ３に変換され、圧電アクチュエータＢから
は大きな縦方向変位量Ｓ３が出力される。圧電アクチュ
エータＡでは、積層型圧電素子１の圧縮歪みε_xに対
し、歪み変換素子２自身の厚みが内部応力となってしま
い、圧縮歪みε_xを効率良く縦方向変位に変換できなか
ったが、新しく開発された圧電アクチュエータＢでは、
歪み変換素子１１の板厚を均一にして変位変換の妨げと
なる部分を除去しているため、効率良く積層型圧電素子
１の圧縮歪みε_xを縦方向変位に変換でき、従来の圧電
アクチュエータＡよりも大きな縦方向変位量Ｓ３を出力
できる。

【０００６】図４（ａ）（ｂ）は別な圧電アクチュエー
タＣを示す斜視図及び断面図である。この実施例にあっ
ては、積層型圧電素子１の主面に接合された正四角錘台
状の歪み変換素子１１の外周部４辺において、各辺の中
央部にそれぞれ切欠部１５を設けたものである。この切
欠部１５は略半円状をしており、歪み変換素子１１の接
合部１２から傾斜面部１６にかけて切り欠かれており、
各切欠部１５の半径は歪み変換素子１１の一辺の長さの
１／４以下としている。

【０００７】圧電アクチュエータＢでは、歪み変換素子
１１の接合部１２が積層型圧電素子１の横方向圧縮歪み
に対して移動できないため、十分に圧縮歪みε_xを歪み
変換素子１１へ伝達させることができなかった。これに
対し、この実施例では、歪み変換素子１１の接合部１２
近傍に半円状の切欠部１５を設けたので、接合部１２が
自由に変形できるようになり、積層型圧電素子１の圧縮
歪みε_xに対する接合部１２の内部応力を吸収でき、歪
み変換素子１１の側面及び中心部への影響を除去でき
る。したがって、圧縮歪みε_xを縦方向変位に効率良く
変換し、図２の圧電アクチュエータＢよりも一層大きな
縦方向変位量Ｓ３を出力することができる。

【０００８】次にこれらの圧電アクチュエータを利用し
た焦点調整機構Ｅの分解斜視図を図５に示す。圧電アク
チュエータＤは、積層型圧電素子１の一方の主面に角錐
台状、円錐台状、角錐状、円錐状などの形状をした均一
な板厚の歪み変換素子１１を配設し、外周の接合部１２
を積層型圧電素子１の主面外周部に接合させたものであ
る。積層型圧電素子１の中央部には光ビームｒを通過さ
せるための貫通孔２１が開口されており、歪み変換素子
１１の中央部にも貫通孔２１と位置を合わせた貫通孔２
２が開口されている。また、焦点調整機構Ｅはこの圧電
アクチュエータＤの歪み変換素子１１の中央部に開口さ
れた貫通孔２２に集光用のレンズ２３を取り付けたもの
である。しかして、積層型圧電素子１の歪み変換素子１
１を取り付けた主面と反対面の主面を固定しておき、圧
電アクチュエータＤの貫通孔２１、２２を通して光ビー
ムｒを投射させると、光ビームｒはレンズ２３によって
一定の焦点位置に集光させられる。また、圧電アクチュ
エータＤを変位させてレンズ２３の位置を光軸方向に移
動させると、光ビームｒの焦点位置が変化する。このよ
うな焦点調整機構Ｅにあっては、容易に小型化すること
ができ、レンズ２３の調整範囲を大きくすることができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図６（ａ）（ｂ）には
レンズ２３通過後の光ビームｒの焦点位置近傍における
ビームプロファイルを示す。しかしながら、このような
焦点調整機構Ｅにあっては、図６（ａ）（ｂ）に示すよ
うにレンズ２３の中心からレンズ外周方向に向って、ビ
ーム強度は波打ち状に大きく変化し、光ビームｒに割れ
を生じていた。また、レンズ２３の直径方向において焦
点深度にばらつきを生じ、焦点位置近傍でのビーム径の
変化量が大きいなどの問題点があった。

【００１０】通常、このような問題を解決するため図７
に示すように焦点調整機構Ｅの出射側にスリット２４を
設け、光ビーム径よりも小さいスリット孔２５に半導体
レーザ素子などの光源２６から出射させた光ビームｒを
通過させ、光ビームｒの中心近傍以外の光を遮光するこ
とによって光ビームｒを所定の形状に整形する方法が考
えられる。しかし、この方法ではレンズ２３の光軸にス
リット孔２５の中心を一致させるという調節作業を行な
わなければならず、また、スリット２４を保持させるた
めの部品や機構も必要となり、部品点数が増えるといっ
た問題点があった。

【００１１】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、光ビームの
形状を整形するためのスリット機能を歪み変換素子の光
ビームの通過用貫通孔に持たせることにより、部品点数
を増やすことなく、光ビームの形状を最適な形状に整形
させることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電アクチュエ
ータは、圧電素子に歪み変換素子を接合し、歪み変換素
子によって圧電素子の横歪み成分を縦方向変位に変換さ
せるようにした圧電アクチュエータであって、前記圧電
素子及び前記歪み変換素子に光ビームを通過させるため
の孔を開口してあり、前記圧電素子及び前記歪み変換素
子に開口した前記孔の少なくとも一方は、光ビームを整
形するための孔であることを特徴としている。

【００１３】また、少なくとも前記光ビームを整形する
ための孔の内周面を黒色とするのが好ましく、前記光ビ
ームを整形するための孔の形状は直径０．５ｍｍ〜２．
０ｍｍの円形とすることができる。また、一辺が０．５
ｍｍ〜２．０ｍｍの矩形若しくは短軸方向、長軸方向そ
れぞれ０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの楕円形としてもよい。

【００１４】また、前記歪み変換素子を圧電素子の主面
との間に空洞が形成されるような形状に形成すると共
に、前記歪み変換素子の板厚を均一にすることとしても
よい。

【００１５】さらに、前記圧電アクチュエータにおいて
は、前記歪み変換素子の主面の形状と、前記歪み変換素
子の平面形状とを等しくしてもよい。

【００１６】また、前記歪み変換素子の外周部分には切
欠部を設けてもよい。この場合には、前記歪み変換素子
の外周各辺の中央部近傍に前記切欠部を半円状に形成
し、この切欠部を前記辺の長さの１／４以下の半径を有
する半円状にするとよい。

【００１７】さらに、前記歪み変換素子の中心部に平坦
部を設けてもよい。この場合には、前記平坦部の外寸法
を前記歪み変換素子の外寸法の１／１０以上１／５以下
とするのが望ましい。

【００１８】また、前記圧電素子としては積層型圧電ア
クチュエータを用いることができ、圧電素子の厚みは１
〜５ｍｍのものが好ましく、前記歪み変換素子は圧電素
子の両主面に接合することができる。

【００１９】本発明の焦点調整機構は、上記圧電アクチ
ュエータが備える前記歪み変換素子の孔にレンズを装着
し、圧電アクチュエータによってレンズを光軸方向に移
動させるようにしたことを特徴としている。この焦点調
整機構は、例えばバーコードリーダや光ピックアップ等
の光学装置、半導体レーザやＬＥＤなどの光源を備えた
焦点位置可変光源などに用いることができる。

【００２０】

【作用】本発明の圧電アクチュエータにあっては、圧電
素子及び歪み変換素子には光ビームを通過させるための
孔が開口されており、いずれか一方の孔は通過する光ビ
ームを整形するための孔となっているので、本発明の圧
電アクチュエータを用いた光学装置等においては、圧電
アクチュエータとは別個にスリットを設ける必要がな
い。このため、スリットを保持させるための部品や機構
が不要になる。また、スリットと光軸との位置調整も簡
単に行なうことができるので、光学装置等の加工コスト
を低減することができる。

【００２１】また、光ビームを整形するための孔の内周
面を黒色とすることにより、孔内部での乱反射を少なく
することができる。

【００２２】また、歪み変換素子の板厚を均一にしてい
るので、圧電素子の横歪みに対して歪み変換素子で発生
する内部応力を小さくでき、圧電アクチュエータの変位
量を大きくすることができる。また、歪み変換素子をプ
レス等の簡単な加工方法によって作製することができる
ので、加工コストをさらに低減することができる。

【００２３】また、歪み変換素子の外周部分に切欠部を
設ければ、圧電素子の横歪みに対して歪み変換素子に発
生する内部応力を逃がすことができるので、歪み変換素
子の縦方向変位量をより大きくすることができる。

【００２４】また、歪み変換素子の中心部に平坦部を設
け、この平坦部に例えばレンズなどの被駆動物体を接合
させるようにすることにより、被駆動物体を歪み変換素
子の中心部に確実に位置決めして接合することができ、
しかも、被駆動物体を安定に歪み変換素子に接合させる
ことができる。従って、圧電アクチュエータの変位量を
確実に被駆動物体へ伝達させることができるようにな
る。

【００２５】また、圧電アクチュエータにレンズのよう
な光学素子を取り付けることにより、圧電アクチュエー
タによって光学素子の焦点調整などを行なわせることが
でき、光軸調整が不要な光学素子や焦点位置可変光源を
提供することができる。

【００２６】また、本発明の圧電アクチュエータを用い
ることにより、光学素子や焦点位置可変光源を小型化す
ることができる。

【００２７】

【実施例】図８は本発明の一実施例である焦点調整機構
Ｇを示す分解斜視図であって、焦点調整機構Ｇは厚みが
１〜５ｍｍの表面を黒色に着色処理した積層型圧電素子
１の一方の主面に歪み変換素子１１が配設された圧電ア
クチュエータＦとレンズ２３とから構成されている。圧
電アクチュエータＦは例えば図４に示した圧電アクチュ
エータＣと同様に、積層型圧電素子１の一方の主面に角
錐台状をした黒色の均一な板厚の歪み変換素子１１を配
設し、歪み変換素子１１の外周部４辺において、各辺の
中央部にそれぞれ略半円状をした切欠部１５を設け、外
周の接合部１２を積層型圧電素子１の主面外周部に接合
させたものである。また、各切欠部１５の半径は歪み変
換素子１１の一辺の長さの１／４以下としている。この
圧電アクチュエータＦの積層型圧電素子１の中央部には
光ビームｒを通過させるための貫通孔２１が開口されて
いる。また、歪み変換素子１１の中央部には貫通孔２１
と位置を合わせて光ビームｒの中央部分だけを通過させ
るための内周面が黒色となったスリット孔２５が開口さ
れていて、スリット孔２５の位置に合わせて歪み変換素
子１１にレンズ２３が取り付けられている。このスリッ
ト孔２５は、例えば、図８に示すように矩形状に設けら
れており、スリット孔２５の大きさはレンズ２３通過後
の光ビームｒの径より小さく、スリット孔２５の一辺が
０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの大きさに開口するのが好まし
い。また、矩形状に限らず、直径が０．５ｍｍ〜２．０
ｍｍの円形や、長軸方向、短軸方向にそれぞれ０．５ｍ
ｍ〜２．０ｍｍの楕円形状に開口することとしてもよ
い。

【００２８】しかして、積層型圧電素子１の歪み変換素
子１１を取り付けた反対側の主面を固定しておき、半導
体レーザ素子若しくはＬＥＤ（発光ダイオード）などの
光源２６から光ビームｒを出射させると、光ビームｒは
レンズ２３によって集光されスリット孔２５に入射させ
られる。スリット孔２５に入射された光ビームｒは、そ
の中央部はスリット孔２５を通過できるが周辺部の光ビ
ームｒは遮断され、所定のビーム形状に整形されて一定
の焦点位置に集光させられる。これにより、割れの少な
いきれいな光ビームｒに整形されるとともに、焦点深度
の深いビームを得ることができ、焦点位置近傍でのビー
ム径の変化率を小さくすることができる。また、スリッ
ト孔２５の内周面は黒色となっているので、光ビームｒ
は乱反射されずに、より効果的に整形される。

【００２９】また、圧電素子１に電圧を印加すると、積
層型圧電素子１が縦方向に伸張するとともに積層型圧電
素子１の横方向の圧縮歪みが歪み変換素子１１によって
縦方向の変位に変換され、圧電アクチュエータＦからは
大きな縦方向の変位量が出力される。したがって、圧電
アクチュエータＦを変位させてレンズ２３の位置を光軸
方向に移動させると、光ビームｒの焦点位置が変化す
る。また、この焦点調整機構Ｇにあっては、本発明の圧
電アクチュエータＦを用いることにより焦点調整機構Ｇ
を超小型化をすることができるとともに、レンズ２３の
調節範囲を大きくすることもできる。

【００３０】図９に示すものは、別な実施例である焦点
調整機構Ｊを示す分解斜視図であって、スリット孔２５
は圧電アクチュエータＨの積層型圧電素子１の中央部に
開口させられていて、歪み変換素子１１には光ビームｒ
を通過させるための貫通孔２７が設けられている。ま
た、圧電素子１に開口されたスリット孔２５の内周面っ
は黒色となっている。このように、スリット孔２５を積
層型圧電素子１に開口することとしてもよい。また、ス
リット孔２５の内周面は黒色となっていることにより、
スリット孔２５の内周面で光ビームｒが乱反射されるこ
とが少なく、より効果的に光ビームｒを整形することが
できる。

【００３１】また、図１０に示すものは本発明のさらに
別な実施例である圧電アクチュエータＫを示す斜視図及
び断面図である。この圧電アクチュエータＫは、円柱型
の積層型圧電素子１の主面に円錐台状の黒色をした歪み
変換素子１１を置き、周縁の接合部１２を積層型圧電素
子１に接合させたものである。この歪み変換素子１の中
心部に設けられている円形の平坦部１３の直径は、歪み
変換素子１１の外形の１／１０から１／５倍としてい
る。この円形の平坦部１３には圧電素子１に開口された
貫通孔２１の位置に合わせるようにしてスリット孔２５
が開口されている。この歪み変換素子１１の外周部に
は、内部応力を緩和させるための４つの切欠部１５を設
けている。このような圧電アクチュエータＫを用いて焦
点調整機構Ｇを作成することもできる。

【００３２】なお、上記の各実施例においては、圧電ア
クチュエータの形状の数例を説明したが、歪み変換素子
１１全体の形状や平坦部１３の形状、切欠部１５の形状
等は、上記形状に限定されるものでなく、使用する積層
型圧電素子１の形状、圧電アクチュエータの使用形態、
レンズ形状などに応じて種々の構成が可動である。特に
圧電アクチュエータＡのように従来の形状をした圧電ア
クチュエータの歪み変換素子１１にスリット孔２５を開
口させることとしてもよい。また、積層型圧電素子１の
一方主面にのみ歪み変換素子１１を接合した圧電アクチ
ュエータを説明したが、積層型圧電素子１の両主面に歪
み変換素子１１を接合した圧電アクチュエータであって
もよいのはもちろんである。

【００３３】図１１は上記焦点調整機構Ｇを用いたコン
パクトディスクや光磁気ディスク等の光ヘッド部Ｌを示
す斜視図である。この光ヘッド部Ｌは上記焦点調整機構
Ｇのレンズ２３に対向させて半導体レーザ素子のような
光源２６を固定したものである。しかして、光源２６か
ら出射された光ビームｒはディスク２８の表面に形成さ
れているビット列２９に焦点が合うよう焦点調整機構Ｇ
によって調節されている。このような光ヘッド部Ｌに本
発明の焦点調整機構Ｇを用いると、駆動部を小型化及び
低電圧化することができるとともに、焦点調整速度も高
速化することもでき、しかも出射された光ビームは割れ
がなく、焦点深度のばらつきの少ないものが得られる。

【００３４】図１２に示すものは、本発明のさらに別な
実施例である焦点位置可変光源Ｏを示す断面図である。
焦点位置可変光源Ｏは、圧電アクチュエータＭとレンズ
２３とからなる焦点調整機構Ｎと半導体レーザ素子など
の光源２６とから構成されている。圧電アクチュエータ
Ｍは積層型の圧電素子１の両主面に歪み変換素子１１を
配設し、歪み変換素子１１外周の周辺部１２を主面周辺
部にそれぞれ接合させたものであり、積層型圧電素子１
の中央部には光ビームｒを通過させるための貫通孔２１
が開口されている。光源２６側の歪み変換素子１１には
貫通孔２１の位置に合わせてスリット孔２５が開口され
ており、歪み変換素子１１の光ビームｒの入射側にはス
リット孔２５の開口位置に合わせてレンズ２３が取り付
けられている。圧電素子１と反対側の歪み変換素子１１
には貫通孔２１の位置に合わせて光ビームを通過させる
ための貫通孔２２が開口されている。この焦点位置可変
光源Ｏは、歪み変換素子１１の貫通孔２２の周辺部を筐
体３０に開口された光ビーム通過用孔３１の周辺部に接
合されて、レンズ２３の光軸とスリット孔２５の中心、
圧電素子１の貫通孔２１の中心及び歪み変換素子１１の
貫通孔２２の中心とが一致するように調節されている。
また、光ビーム通過用孔３１の反対側の筐体壁３２には
光源２６が配設されていて、レンズ２３の光軸と光源２
６の光軸とが一致するように調節されている。この焦点
位置可変光源Ｏは、図１１に示したようにコンパクトデ
ィスクや光磁気ディスク等のような光ヘッドＬ等に適用
することができる。

【００３５】このような焦点位置可変光源Ｏにあって
は、圧電素子１の主面の両側に歪み変換素子１１を配設
しているので、レンズ２３の変位量が大きくなり、焦点
位置の変位量も大きくなる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の圧電アクチュエータによれば、
圧電素子及び歪み変換素子に光ビームを通過させるため
の孔を開口してあり、孔のいずれか一方は光ビームを整
形するための孔となっているので、本発明の圧電アクチ
ュエータを用いることにより光学装置等において別個に
スリットを設ける必要がなくなる。このため、スリット
を保持させるための部品や機構が不要になり、光学装置
等の小型化が容易になる。

【００３７】また、スリットと光軸との位置調整も簡単
に行なうことができるので、加工コストを低減すること
ができる。

【００３８】さらに、光ビームを整形するための孔の内
周面を黒色とすれば、光ビームの乱反射が少なくなり、
光ビームを整形する効果がより高くなる。

【００３９】また、歪み変換素子の板厚を均一にしてい
るので、圧電素子の横歪みに対して歪み変換素子で発生
する内部応力を小さくでき、圧電アクチュエータの変位
量を大きくすることができる。従って、低電圧でより大
きな変位量を出力させることが可能になる。

【００４０】また、歪み変換素子の板厚を均一にしてい
るので、プレス等の簡単な加工方法によって作製するこ
とができ、加工コストをさらに低減することができる。

【００４１】また、歪み変換素子の外周部分に切欠部を
設ければ、圧電素子の横歪みに対して歪み変換素子に発
生する内部応力を逃がすことができるので、歪み変換素
子の縦方向変位量をより大きくすることができる。

【００４２】また、歪み変換素子の中心部に平坦部を設
け、この平坦部に被駆動物体を接合させるようにするこ
とにより、被駆動物体を歪み変換素子の中心部に確実に
位置決めして接合することができ、しかも、被駆動物体
を安定に歪み変換素子に接合させることができる。従っ
て、圧電アクチュエータの変位量を確実に被駆動物体へ
伝達させることができるようになる。また、平坦部を設
けているので、被駆動物体との組立性が向上し、組立コ
ストも低減できる。

【００４３】また、圧電アクチュエータにレンズのよう
な光学素子を取り付けることにより、圧電アクチュエー
タによって光学素子の焦点調整などを行なわせることが
でき、光軸調整が不要な光学素子や焦点位置可変光源を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）は従来例の圧電アクチュエータを
示す斜視図及び断面図である。

【図２】（ａ）（ｂ）は先行技術例による圧電アクチュ
エータを示す斜視図及び断面図である。

【図３】同上の実施例の変位出力時の挙動を示す説明図
である。

【図４】（ａ）（ｂ）は別な先行技術例による圧電アク
チュエータを示す斜視図及び断面図である。

【図５】同上の圧電アクチュエータを用いた焦点調整機
構を示す分解斜視図である。

【図６】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の焦点調整機構を
通過した光ビームの焦点位置近傍におけるビームプロフ
ァイルである。

【図７】同上の焦点調整機構における問題点を解決する
ための参考例を示す図である。

【図８】本発明の一実施例である焦点調整機構を示す分
解斜視図である。

【図９】本発明の別な実施例である焦点調整機構を示す
分解斜視図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施例に
よる圧電アクチュエータを示す斜視図及び断面図であ
る。

【図１１】本発明による焦点調整機構を用いた光走査装
置を示す斜視図である。

【図１２】本発明による焦点位置可変光源を示す断面図
である。

【符号の説明】

１積層型圧電素子１１歪み変換素子１４空洞１５切欠部２１貫通孔２３レンズ２５スリット孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｅ (72)発明者梅田秀信京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者入江篤京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者大倉清俊京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者山中規正京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者池田正哲京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子に歪み変換素子を接合し、歪み
変換素子によって圧電素子の横歪み成分を縦方向変位に
変換させるようにした圧電アクチュエータであって、前記圧電素子及び前記歪み変換素子に光ビームを通過さ
せるための孔を開口してあり、前記圧電素子及び前記歪
み変換素子に開口した前記孔の少なくとも一方は、光ビ
ームを整形するための孔であることを特徴とする圧電ア
クチュエータ。
【請求項２】少なくとも前記光ビームを整形するため
の孔の内周面を黒色にした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。
【請求項３】前記光ビームを整形するための孔の形状
が直径０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの円形であることを特徴
とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】前記光ビームを整形するための孔の形状
が一辺０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの矩形であることを特徴
とするための請求項１又は２に記載の圧電アクチュエー
タ。
【請求項５】前記光ビームを整形するための孔の形状
が短軸方向、長軸方向それぞれ０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ
の楕円形であることを特徴とするための請求項１又は２
に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】前記歪み変換素子を圧電素子の主面との
間に空洞が形成されるような形状に形成すると共に、前
記歪み変換素子の板厚を均一にしたことを特徴とする請
求項１、２、３、４又は５に記載の圧電アクチュエー
タ。
【請求項７】前記圧電素子の主面の形状と、前記歪み
変換素子の平面形状とが等しくなっていることを特徴と
する請求項１、２、３、４、５又は６に記載の圧電アク
チュエータ。
【請求項８】前記歪み変換素子の外周部分に切欠部を
設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６
又は７に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】前記歪み変換素子の外周各辺の中央部近
傍に前記切欠部を半円状に形成し、この切欠部を前記辺
の長さの１／４以下の半径を有する半円状としたことを
特徴とする請求項８に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１０】前記歪み変換素子の中心部に平坦部を
設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
６、７、８又は９に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１１】前記平坦部の外寸法が前記歪み変換素
子の外寸法の１／１０以上１／５以下であることを特徴
とする請求項１０に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１２】前記圧電素子が積層型圧電アクチュエ
ータであることを特徴とする請求項１、２、３、４、
５、６、７、８、９、１０又は１１に記載の圧電アクチ
ュエータ。
【請求項１３】前記圧電素子の厚みが１〜５ｍｍであ
ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、
７、８、９、１０、１１又は１２に記載の圧電アクチュ
エータ。
【請求項１４】前記歪み変換素子が前記圧電素子の両
主面に接合されていることを特徴とする請求項１、２、
３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１
３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１５】請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１、１２、１３又は１４に記載の圧電
アクチュエータが備える前記歪み変換素子の孔にレンズ
を装着し、圧電アクチュエータによってレンズを光軸方
向に移動させるようにした焦点調整機構。
【請求項１６】バーコードリーダや光ピックアップ等
の光学装置であって、請求項１５に記載の焦点調整機構
を備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項１７】請求項１５に記載の焦点調整機構と半
導体レーザ素子や発光ダイオードなどの光源を備えたこ
とを特徴とする焦点位置可変光源。