KR20110039255A - 압전 액추에이터, 렌즈 경통, 광학 기기 - Google Patents

압전 액추에이터, 렌즈 경통, 광학 기기 Download PDF

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KR20110039255A
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다카토시 아시자와
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

소형화가 가능한 압전 액추에이터, 렌즈 경통 및 광학 기기를 제공한다. 압전 액추에이터 (4) 를, 제 1 방향 (Z) 으로 변위하는 제 1 압전 소자 (41, 42) 를 포함하는 제 1 액추에이터 (40) 와, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향 (Y) 으로 변위하는 제 2 압전 소자 (31, 32) 를 포함하고, 상기 제 1 액추에이터에 대해 상기 제 1 방향과 교차하는 방향으로 배치된 제 2 액추에이터 (30) 와, 상기 제 1 액추에이터와 상기 제 2 액추에이터 사이에 형성되고, 상기 제 1 액추에이터에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동 가능한 상대 이동 부재 (10) 를 구비하는 구성으로 하였다.

Description

압전 액추에이터, 렌즈 경통, 광학 기기{PIEZOELECTRIC ACTUATOR, LENS BARREL AND OPTICAL DEVICE}
본 발명은, 압전 액추에이터, 렌즈 경통 및 광학 기기에 관한 것이다.
진행성 진동파를 이용하는 직진형 압전 액추에이터로는, 2 개의 가압용 압전 소자와 하나의 신축용 압전 소자의 조합에 의해, 연동 운동 (peristalsis type motion) 을 행하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 소55-100059호
그러나, 상기 특허문헌의 압전 액추에이터는, 구조가 복잡하기 때문에 소형화가 곤란하다.
본 발명의 과제는, 소형화가 가능한 압전 액추에이터, 렌즈 경통 및 광학 기기를 제공하는 것이다.
본 발명은, 이하와 같은 해결 수단에 의해, 상기 과제를 해결한다.
청구항 1 의 발명은, 제 1 방향으로 변위하는 제 1 압전 소자를 포함하는 제 1 액추에이터와, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 변위하는 제 2 압전 소자를 포함하고, 상기 제 1 액추에이터에 대해 상기 제 1 방향과 교차하는 방향으로 배치된 제 2 액추에이터와, 상기 제 1 액추에이터와 상기 제 2 액추에이터 사이에 형성되고, 상기 제 1 액추에이터에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동 가능한 상대 이동 부재를 구비하고, 상기 제 2 액추에이터는, 상기 제 2 압전 소자의 변위에 의해 상기 상대 이동 부재와 상기 제 1 액추에이터를 가압 접촉시키는 가압 상태와, 당해 가압을 해제한 비가압 상태로 전환 가능하고, 상기 상대 이동 부재는, 상기 가압 상태일 때의 상기 제 1 압전 소자의 변위에 의해 상기 제 1 방향으로 상대 이동하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터이다.
청구항 2 의 발명은, 청구항 1 에 기재된 압전 액추에이터에 있어서, 상기 제 2 액추에이터는, 상기 제 1 압전 소자의 변위 후에 비가압 상태가 되고, 상기 제 1 압전 소자는, 상기 제 2 액추에이터가 비가압 상태일 때에 상기 상대 이동시와는 반대의 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터이다.
청구항 3 의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2 에 기재된 압전 액추에이터에 있어서, 상기 제 1 액추에이터는, 상기 가압 상태에서 상기 상대 이동 부재에 접촉하고 또한 상기 제 1 압전 소자의 변위에 연동하여 상기 제 1 방향으로 이동하는 제 1 접촉부를 구비하고, 상기 상대 이동 부재는, 상기 제 1 접촉부와의 사이에 발생하는 마찰력에 의해 상기 상대 이동을 하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터이다.
청구항 4 의 발명은, 청구항 3 에 기재된 압전 액추에이터에 있어서, 상기 제 2 액추에이터는, 상기 가압 상태 및 상기 비가압 상태 중 어느 상태에 있어서도 상기 상대 이동 부재에 접촉하는 제 2 접촉부를 구비하고, 상기 제 1 접촉부와 상기 상대 이동 부재 사이에 발생하는 마찰력은, 상기 가압 상태에서는 상기 제 2 접촉부와 상기 상대 이동 부재 사이에 발생하는 마찰력보다 크고, 상기 비가압 상태에서는, 상기 제 2 접촉부와 상기 상대 이동 부재 사이에 발생하는 마찰력보다 작은 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터이다.
청구항 5 의 발명은, 청구항 1 부터 청구항 3 까지의 어느 한 항에 기재된 압전 액추에이터에 있어서, 상기 제 1 액추에이터는, 상기 제 2 방향으로 변위하는 제 3 압전 소자를 포함하고, 당해 제 3 압전 소자의 변위에 따라 상기 상대 이동 부재와 상기 제 2 액추에이터를 가압 접촉시키는 가압 상태와 당해 가압을 해제한 비가압 상태 사이를 이행 가능하게 형성되고, 상기 제 2 액추에이터는, 상기 제 1 방향으로 변위하는 제 4 압전 소자를 포함하고, 상기 상대 이동 부재는, 상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터가 모두 가압 상태일 때의 상기 제 1 압전 소자 및 상기 제 4 압전 소자의 변위에 의해, 상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터이다.
청구항 6 의 발명은, 청구항 5 에 기재된 압전 액추에이터에 있어서, 상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터는, 모두 상기 제 1 압전 소자의 변위 후에 비가압 상태가 되고, 상기 제 1 압전 소자 및 상기 제 4 압전 소자는, 상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터가 모두 비가압 상태일 때에 상기 상대 이동시와는 반대의 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터이다.
청구항 7 의 발명은, 청구항 5 또는 청구항 6 에 기재된 압전 액추에이터에 있어서, 상기 제 1 압전 소자와 상기 제 3 압전 소자 및 상기 제 2 압전 소자와 상기 제 4 압전 소자는, 각각 상기 제 2 방향으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터이다.
청구항 8 의 발명은, 청구항 1 부터 청구항 7 까지의 어느 한 항에 기재된 압전 액추에이터에 있어서, 상기 제 1 방향으로 관통하는 관통공을 규정하는 관통공 규정부를 구비하고, 상기 상대 이동 부재는, 상기 관통공을 관통하여 배치되고, 상기 관통공 규정부에는, 상기 상대 이동 부재와의 사이에 발생하는 마찰력에 의해, 자중에 의한 상기 상대 이동 부재의 상기 상대 이동을 억제하는 마찰 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터이다.
청구항 9 의 발명은, 청구항 1 부터 청구항 7 까지의 어느 한 항에 기재된 압전 액추에이터에 있어서, 상기 제 2 액추에이터가 비가압 상태일 때에 상기 상대 이동 부재를 유지하고, 당해 상대 이동 부재의 유지 상태에 있어서, 상기 상대 이동 부재와의 사이에 발생하는 마찰력에 의해 자중에 의한 상기 상대 이동 부재의 상기 상대 이동을 억제하는 유지 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터이다.
청구항 10 의 발명은, 청구항 1 부터 청구항 9 까지의 어느 한 항에 기재된 압전 액추에이터와, 상기 압전 액추에이터에 구비된 상기 상대 이동 부재에 연동하는 렌즈를 구비하는 렌즈 경통이다.
청구항 11 의 발명은, 청구항 1 부터 청구항 9 까지의 어느 한 항에 기재된 압전 액추에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 기기이다.
또한, 상기 구성은 적절히 개량해도 되고, 또, 적어도 일부를 다른 구성물로 대체해도 된다.
본 발명에 의하면, 소형화가 가능한 압전 액추에이터, 렌즈 경통 및 광학 기기를 제공할 수 있다.
도 1 은 제 1 실시형태의 렌즈 경통의 주요부 단면도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 렌즈 경통에 구비된 압전 액추에이터를 나타내는 도면이다.
도 3 은 도 2 에 나타내는 압전 액추에이터의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4 는 도 2 에 나타내는 압전 액추에이터의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5 는 제 2 실시형태의 압전 액추에이터를 나타내는 도면이다.
도 6 은 도 5 에 나타내는 압전 액추에이터의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7 은 제 3 실시형태의 압전 액추에이터를 나타내는 도면이다.
도 8 은 제 4 실시형태의 압전 액추에이터를 나타내는 도면이다.
도 9 는 도 8 에 나타내는 압전 액추에이터의 동작을 나타내는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 형태
[제 1 실시형태]
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 적용한 압전 액추에이터를 포함하는 렌즈 경통의 실시형태에 대해 설명한다.
도 1 은 제 1 실시형태의 렌즈 경통의 주요부 단면도이다.
이하, 이해를 용이하게 하기 위해, 도 1 을 포함하는 각 도면에 X-Y-Z 축에 의해 형성되는 3 차원 좌표계를 설정하여 설명한다.
렌즈 경통 (100) 은, 도시되지 않은 카메라 바디에 착탈 가능하게 장착되는 교환 렌즈 경통으로서, 고정통 (1), 포커스 렌즈군 (2), 포커스군 유지 프레임 (3), 압전 액추에이터 (4) 등을 구비하고 있다.
고정통 (1) 은, 원통 형상으로 형성되고, 그 내경측에는 포커스 렌즈군 (2) 을 포함하는 복수의 촬영 렌즈가 수용되어 있다. 촬영 렌즈의 광축 (A) 은, 도 1 에 나타내는 좌표계의 Z 축과 평행하게 되어 있다. 고정통 (1) 은, 렌즈 경통 (100) 이 도시되지 않은 마운트 기구를 개재하여 카메라 바디에 접속된 상태에서, 카메라 바디에 대한 위치가 구속된다.
포커스 렌즈군 (2) 은, 촬영자 등으로부터의 수동 입력에 따라, 또는 카메라 바디에 구비된 도시되지 않은 오토포커스 제어부로부터의 신호에 따라, 고정통 (1) 에 대해 광축 방향으로 진퇴 동작을 실시한다. 렌즈 경통 (100) 은, 포커스 렌즈군 (2) 의 진퇴 동작에 의해, 예를 들어 주요한 피사체 등에 핀트를 맞추도록 되어 있다.
포커스군 유지 프레임 (3) 은, 포커스 렌즈군 (2) 을 유지하는 프레임체로서, 원통 형상으로 형성된 본체부 (3a) 와, 본체부 (3a) 의 외주면의 일부로부터 외경측으로 돌출되어 형성된 돌출부 (3b) 를 구비하고 있다.
압전 액추에이터 (4) 는, 포커스 렌즈군 (2) 을 고정통 (1) 에 대해 광축 방향으로 구동시키는 구동 장치로서, 출력 부재 (10) 와 구동부 (20) 를 구비하고 있다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 렌즈 경통에 구비된 압전 액추에이터를 나타내는 도면이다.
이 도 2 에 있어서, (a) 는 압전 액추에이터를 Z 축 방향 (광축 방향) 에서 본 단면도이고, (b) 는 압전 액추에이터를 X 축 방향 (광축 (A) 에 직교하는 방향) 에서 본 단면도이다.
도 3 은 도 2 에 나타내는 압전 액추에이터의 동작을 설명하는 도면으로서, (a), (b) 는 변위 전후의 상태를 각각 나타내고 있다.
출력 부재 (10) 는, 포커스군 유지 프레임 (3) 에 형성된 돌출부 (3b) 의 마운트측 (카메라 바디측) 의 면부에 나사 (V1) (도 1 참조) 에 의해 고정된 각기둥 형상의 부재로서, 스테인리스강에 의해 형성되어 있다. 출력 부재 (10) 와 포커스 렌즈군 (2) 은, 고정통 (1) 에 대해 일체적으로 이동한다.
출력 부재 (10) 는, 광축 (A) 과 평행하게 연장되어 있고, 그 광축 (A) 에 직교하는 단면 형상은, 대략 정사각형으로 되어 있다. 출력 부재 (10) 에 있어서의 광축 (A) 과 평행한 4 개의 면부 (이하, 측면부라고 한다) 중, 2 개의 측면부는 X-Z 평면과 거의 평행하게 되어 있고, 다른 2 개의 측면부는 Y-Z 평면과 거의 평행하게 되어 있다 (도 2 참조). 이하, X 축 방향, Y 축 방향을 각각 좌우 방향, 상하 방향이라고 함과 함께, 출력 부재 (10) 의 Y 축에 직교하는 2 개의 측면부를 각각 상면부 (10a), 하면부 (10b) 라고 하여 설명한다.
구동부 (20) 는, 출력 부재 (10) 를 고정통 (1) 에 대해 구동시키는 부분이다.
도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 압전 액추에이터 (4) 의 구동부 (20) 는, 지지부 (21), 가압용 액추에이터 (30), 구동용 액추에이터 (40) 등을 구비하고 있다.
가압용 액추에이터 (30) 및 구동용 액추에이터 (40) 는, Y 축 (상하) 방향으로 배열되고, 출력 부재 (10) 는, 가압용 액추에이터 (30) 와 구동용 액추에이터 (40) 사이를 통과하여 배치되어 있다. 가압용 액추에이터 (30) 는, 출력 부재 (10) 의 상면부 (10a) 에 대향하여 배치되고, 구동용 액추에이터 (40) 는, 출력 부재 (10) 의 하면부 (10b) 에 대향하여 배치되어 있다.
지지부 (21) 는, 가압용 액추에이터 (30) 및 구동용 액추에이터 (40) 를 지지하는 부분으로서, 고정통 (1) 에 고정되어 있다. 이로써, 가압용 액추에이터 (30) 및 구동용 액추에이터 (40) 가 고정통 (1) 에 고정된다.
지지부 (21) 는, 구동용 액추에이터 (40) 를 지지하는 부분인 고정부 (22) 와, 가압용 액추에이터 (30) 를 지지하는 부분인 조정부 (23) 를 구비하고 있다.
고정부 (22) 는, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 고정통 (1) 에 형성된 장착면부 (1a) 에 대향하는 장착면부 (22a) 와, 이 장착면부 (22a) 에 직교하는 지지면부 (22b) 를 구비한 판 형상 부재로서, 광축 (A) 에 직교하는 단면 형상이 대략 L 자형으로 되어 있다. 고정부 (22) 는, 장착면부 (22a) 에 관통공 (H1) 을 구비하고 있고, 이 관통공 (H1) 을 관통하는 복수 개 (예를 들어, 2 ∼ 4 개 정도) 의 나사 (V2) 에 의해 고정통 (1) 에 고정된다 (또한, 도 2 에 있어서 나사 (V2) 는 1 개만을 나타낸다).
조정부 (23) 는, 고정통 (1) 의 장착면부 (1a) 에 대향하는 장착면부 (23a) 와, 이 장착면부 (23a) 에 직교하는 지지면부 (23b) 를 구비한 단면 L 자형인 판 형상 부재이다. 조정부 (23) 는, 나사 (V3) 에 의해 고정부 (22) 에 고정된다. 고정부 (22) 에는, 장착면부 (22a) 에 나사 (V3) 가 관통하는 관통공 (H2) 이 형성되어 있다. 관통공 (H2) 은, Y 축과 평행한 긴 구멍으로 되어 있고, 조정부 (23) 의 고정부 (22) 에 대한 장착 위치를 Y 축 방향에서 조절할 수 있다. 이로써, 지지부 (21) 는, 가압용 액추에이터 (30) 와 구동용 액추에이터 (40) 사이의 거리 (도 2(a) 에 있어서, 부호 D 를 붙임) 를 미(微)조정할 수 있게 되어 있다.
가압용 액추에이터 (30) 는, 출력 부재 (10) 를 구동용 액추에이터 (40) 에 대해 가압하는 것으로서, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 1 세트의 압전 소자 (31, 32) 와 슬라이딩 부재 (33) 를 구비하고 있다.
1 세트의 압전 소자 (31, 32) 및 슬라이딩 부재 (33) 는, 각각 평면에서 보았을 때 정사각형 또는 직사각형의 판 형상으로 형성되어 있다. 이들 압전 소자 (31, 32) 의 양면에는, 각각 은 전극 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 일방의 압전 소자 (31) 는, 전극판 (34) 을 개재하여 조정부 (23) 의 지지면부 (23b) 에 대향하여 배치되어 있다. 슬라이딩 부재 (33) 는, 출력 부재 (10) 의 상면부 (10a) 에 대향하여 배치되어 있다. 타방의 압전 소자 (32) 는, 일방의 압전 소자 (31) 와 슬라이딩 부재 (33) 사이에 배치되어 있다.
1 세트의 압전 소자 (31, 32) 사이 및 타방의 압전 소자 (32) 와 슬라이딩 부재 (33) 사이에도, 각각 전극판 (35, 36) 이 배치되어 있다. 전극판 (34) 및 전극판 (36) 은, 각각 접지된 GND 전극이다. 전극판 (35) 은, 직류 전압인 구동 신호가 도시되지 않은 구동 회로의 B 상 (相) 으로부터 인가되는 구동 전극이다.
압전 소자 (31, 32) 는, 도 3(a) 에 화살표 P1 을 붙여 나타내는 바와 같이, Y 축과 평행한 방향 (광축 (A) 에 직교하는 방향) 으로 분극된 PZT (티탄산지르콘산납) 압전체이다. 일방의 압전 소자 (31) 의 분극 방향과 타방의 압전 소자 (32) 의 분극 방향은, 각각 역방향으로 되어 있다. 1 세트의 압전 소자 (31, 32) 는, 도 3(a), 3(b) 에 나타내는 바와 같이 전극판 (35) 에 구동 신호 (B 상 구동 신호) 가 인가된 경우에 d33 의 압전 효과에 의해, 각각 당해 신호의 인가 방향 (Y 축 방향) 으로 치수가 변화한다.
가압용 액추에이터 (30) 는, 1 세트의 압전 소자 (31, 32) 의 Y 축 방향의 치수가 변화함으로써, 슬라이딩 부재 (33) 가 출력 부재 (10) 를 가압하는 가압 상태 (도 3(a) 참조) 와, 슬라이딩 부재 (33) 가 출력 부재 (10) 로부터 이간된 가압을 해제한 비가압 상태 (도 3(b) 참조) 사이를 이행 (移行) 한다. 또한, 본 실시형태의 가압용 액추에이터 (30) 는, 포커스 렌즈군 (2) 을 구동시킬 때 이외에는, 항상 가압 상태에 있다.
구동용 액추에이터 (40) 는, 출력 부재 (10) 를 광축 방향 (Z 축 방향) 으로 구동시키는 것으로서, 1 세트의 압전 소자 (41, 42) 와 마찰 부재 (43) 를 구비하고 있다.
1 세트의 압전 소자 (41, 42) 및 마찰 부재 (43) 는, 각각 평면에서 보았을 때 정사각형 또는 직사각형의 판 형상으로 형성되어 있다. 이들 압전 소자 (41, 42) 의 양면에는, 각각 은 전극 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 일방의 압전 소자 (41) 는, 전극판 (44) 을 개재하여 고정부 (22) 의 지지면부 (22b) 에 대향하여 배치되어 있다. 마찰 부재 (43) 는, 출력 부재 (10) 의 하면부 (10b) 에 대향하여 배치되어 있다. 타방의 압전 소자 (42) 는, 일방의 압전 소자 (41) 와 마찰 부재 (43) 사이에 배치되어 있다.
1 세트의 압전 소자 (41, 42) 사이 및 타방의 압전 소자 (42) 와 마찰 부재 (43) 사이에도, 각각 전극판 (45, 46) 이 배치되어 있다. 전극판 (44) 및 전극판 (46) 은, 각각 접지된 GND 전극이다. 전극판 (45) 은, 직류 전압인 구동 신호가 도시되지 않은 구동 회로의 A 상으로부터 인가되는 구동 전극이다.
압전 소자 (41, 42) 는, 도 2(a) 에 화살표 P2 를 붙여 나타내는 바와 같이, Z 축과 평행한 방향 (광축 (A) 과 평행한 방향) 으로 분극된 PZT 압전체이다. 일방의 압전 소자 (41) 의 분극 방향과 타방의 압전 소자 (42) 의 분극 방향은, 각각 역방향으로 되어 있다. 1 세트의 압전 소자 (41, 42) 는, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이 전극판 (45) 에 구동 신호 (A 상 구동 신호) 가 인가된 경우에 d15 의 압전 효과에 의해, 각각 당해 신호의 인가 방향에 직교하는 방향 (Z 축 방향) 으로 변위한다.
구동용 액추에이터 (40) 는, 1 세트의 압전 소자 (41, 42) 가 Z 축 방향으로 변위함으로써 마찰 부재 (43) 가 Z 축 방향으로 이동하고, 마찰력에 의해 출력 부재 (10) 가 Z 축 방향으로 이동한다.
여기서, 출력 부재 (10) 와 슬라이딩 부재 (33) 사이의 마찰력 및 출력 부재 (10) 와 마찰 부재 (43) 사이의 마찰력에 대해 설명한다.
슬라이딩 부재 (33) 는, 예를 들어, PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌) 함유 폴리옥시메틸렌에 의해 형성되고, 마찰 부재 (43) 는, 예를 들어, GF (유리 섬유) 함유 폴리카보네이트에 의해 형성되어 있다.
그리고, 출력 부재 (10) 를 구동시킬 때에 출력 부재 (10) 와 마찰 부재 (43) 사이에 발생하는 마찰력이, 출력 부재 (10) 와 슬라이딩 부재 (33) 사이에 발생하는 마찰력보다 커지도록 마찰 계수 (정지 마찰 계수) 가 설정되어 있다. 구체적으로는, 출력 부재 (10) 와 마찰 부재 (43) 사이의 마찰 계수는, 예를 들어 0.5 이상이 바람직하고, 출력 부재 (10) 와 슬라이딩 부재 (33) 사이의 마찰 계수는, 예를 들어 0.3 이하인 것이 바람직하다.
다음으로, 압전 액추에이터 (4) 에 구비된 구동부 (20) 가 출력 부재 (10) 를 구동시킬 때의 동작을 설명한다. 여기서는, 일례로서 출력 부재 (10) 를 + Z 방향으로 구동시킬 때의 동작을 설명한다.
도 4 는 도 2 에 나타내는 압전 액추에이터의 동작을 나타내는 도면이다.
<상태 (a)：초기 상태>
A 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V), B 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V) 의 초기 상태이다.
구동용 액추에이터 (40) 는, Z 축 방향의 변위가 발생하지 않은 상태로 되어 있다. 일방의 가압용 액추에이터 (30) 는, 출력 부재 (10) 를 구동용 액추에이터 (40) 를 향해 가압한 상태가 되어 있다. 따라서, 출력 부재 (10) 는, 구동부 (20) 에 대해 실질적으로 고정된 상태가 되어 있다. 압전 액추에이터 (4) 는, 시각 a 부터 시각 b 까지, 도 4(a) 에 나타내는 상태가 계속된다.
또한, 압전 액추에이터 (4) 는, 초기 상태에서 가압용 액추에이터 (30) 가 출력 부재 (10) 를 가압할 수 있도록, 가압용 액추에이터 (30) 와 구동용 액추에이터 (40) 의 거리 (도 2(a) 에서 부호 D 를 붙임) 가 미리 출력 부재 (10) 의 Y 축 방향의 치수보다 작아져 있다. 압전 액추에이터 (4) 의 조립시에 가압용 액추에이터 (30) 와 구동용 액추에이터 (40) 사이에 출력 부재 (10) 를 통과시킬 때에는, 가압용 액추에이터 (30) 에 B 상 구동 신호를 인가하여 Y 축 방향의 치수를 짧게 하고, 이 상태에서 가압용 액추에이터 (30) 와 구동용 액추에이터 (40) 사이에 출력 부재 (10) 를 삽입한다.
<상태 (b)：구동용 액추에이터 변위>
A 상 구동 신호가 고레벨의 전압값 H (정 (正) 의 소정 전압값), B 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V) 인 상태이다.
가압용 액추에이터 (30) 가 출력 부재 (10) 를 구동용 액추에이터 (40) 를 향해 가압한 상태에서 A 상 구동 신호가 인가되면, 구동용 액추에이터 (40) 는, 압전 소자 (41, 42) 가 + Z 방향으로 각각 변위한다.
전술한 바와 같이, 마찰 부재 (43) 와 출력 부재 (10) 사이의 마찰력은, 슬라이딩 부재 (33) 와 출력 부재 (10) 사이의 마찰력보다 크기 때문에, 압전 소자 (41, 42) 의 Z 축 방향에 대한 변위에 따라 마찰 부재 (43) 가 Z 축 방향으로 이동하는 경우, 출력 부재 (10) 는, 슬라이딩 부재 (33) 에 슬라이딩하면서 + Z 방향으로 직진 이동한다. 이로써 포커스 렌즈군 (2) 이 광축 방향으로 직진 이동한다. 압전 액추에이터 (4) 는, 시각 b 부터 시각 c 까지의 사이, 도 4(b) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (c)：가압용 액추에이터 변위>
A 상 구동 신호가 고레벨의 전압값 H (정의 소정 전압값), B 상 구동 신호가 고레벨의 전압값 H (정의 소정 전압값) 인 상태이다.
구동용 액추에이터 (40) 가 변위한 채의 상태에서 가압용 액추에이터 (30) 에 B 상 구동 신호가 입력되고, 이로써 가압용 액추에이터 (30) 의 압전 소자 (31, 32) 가 각각 변위한다. 그리고, 압전 소자 (31, 32) 의 변위에 따라, 슬라이딩 부재 (33) 가 출력 부재 (10) 로부터 이간되고, 가압용 액추에이터 (30) 에 의한 출력 부재 (10) 의 가압이 해제된다. 압전 액추에이터 (4) 는, 시각 c 부터 시각 d 까지의 사이, 도 4(c) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (d)：구동용 액추에이터 복귀>
A 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V), B 상 구동 신호가 고레벨의 전압값 H (정의 소정 전압값) 인 상태이다.
출력 부재 (10) 의 가압이 해제된 상태에서 A 상 구동 신호를 해제하면, 구동용 액추에이터 (40) 의 압전 소자 (41, 42) 가 상태 (a) 일 때의 위치에 각각 복귀한다. 이 때, 마찰 부재 (43) 와 출력 부재 (10) 는 접촉 상태이지만, 가압용 액추에이터 (30) 에 의한 가압력이 작용하고 있지 않기 때문에, 마찰 부재 (43) 와 출력 부재 (10) 사이에 발생하는 마찰력을 실질적으로 무시할 수 있을 정도로 작아진다. 따라서, 구동용 액추에이터 (40) 의 압전 소자 (41, 42) 가 변위해도 출력 부재 (10) 가 Z 축 방향으로 이동하는 경우가 없다. 압전 액추에이터 (4) 는, 시각 d 부터 시각 e 까지의 사이, 도 4(d) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (e)：초기 상태>
상태 (a) 와 동일하게 A 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V), B 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V) 인 초기 상태이다. 압전 액추에이터 (4) 는, 초기 상태 (a) 로부터 초기 상태 (e) 로 복귀할 때까지의 동작을 1 사이클로 하고, 이 1 사이클의 주기는, 예를 들어 20 kHz 이상의 초음파 영역으로 설정되어 있다. 이로써, 압전 액추에이터 (4) 는 고속으로 출력 부재 (10), 즉, 포커스 렌즈군 (2) 을 광축 방향으로 구동시킨다. 또, 압전 소자 (31, 32, 41, 42) 를 초음파 영역의 사이클로 변위시키므로, 정음성 (靜音性) 도 우수하다.
또한, 출력 부재 (10) 를 도 4 에 나타내는 경우와는 반대 방향 (-Z 방향) 으로 구동시킬 때에는, 상기 서술한 사이클 ((a), (b), (c), (d), (e) 의 순서) 과는 반대 순서 ((e), (d), (c), (b), (a) 의 순서) 로 압전 액추에이터 (4) 를 구동시키면 된다.
즉, 초기 상태 (상태 (e)) 로부터, 먼저 가압용 액추에이터 (30) 에 의한 가압을 해제하고 (상태 (d)), 이 상태에서 구동용 액추에이터 (40) 를 변위 (상태 (c)) 시킨다 (출력 부재 (10) 는 이동하지 않는다). 이 후, 가압용 액추에이터 (30) 에 의해 출력 부재 (10) 를 가압하고 (상태 (b)), 구동용 액추에이터 (40) 를 초기 위치에 복귀시킨다 (상태 (a)).
이상 설명한 제 1 실시형태의 압전 액추에이터 (4) 에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 압전 액추에이터 (4) 는, 출력 부재 (10) 를 구동시키는 구동용 액추에이터 (40) 및 출력 부재 (10) 를 구동용 액추에이터 (40) 에 대해 가압하는 가압용 액추에이터 (30) 의 2 개의 액추에이터에 의해 출력 부재 (10) 를 구동시키는 간단한 구조이므로, 소형화가 가능하다.
(2) 마찰 부재 (43) 가 항상 출력 부재 (10) 에 접촉되어 있으므로, 슬라이딩 부재 (33) 가 출력 부재 (10) 로부터 이간되어도, 출력 부재 (10) 의 자세가 불안정해지는 것을 억제할 수 있다.
(3) 렌즈 경통 (100) 은, 포커스 렌즈군 (2) 을 압전 액추에이터 (4) 에 의해 다이렉트로 구동시키므로, 예를 들어, 캠 기구나 헬리코이드 기구 등의 회전-직진 변환 기구에 의해 구동되는 경우에 비해 변환 손실을 억제할 수 있어, 에너지 효율이 향상된다.
[제 2 실시형태]
다음으로, 본 발명을 적용한 압전 액추에이터의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 이 제 2 실시형태 및 후술하는 그 밖의 실시형태에 있어서, 상기 서술한 제 1 실시형태와 동일한 기능을 하는 부분에는, 동일한 부호 또는 말미에 통일된 부호를 붙여, 중복되는 설명이나 도면을 적절히 생략한다.
도 5 는 제 2 실시형태의 압전 액추에이터를 나타내는 도면이다.
이 도 5 에 있어서, (a) 는 압전 액추에이터를 Z 축 방향 (광축 방향) 에서 본 단면도이고, (b) 는 압전 액추에이터를 X 축 방향 (광축 (A) 에 직교하는 방향) 에서 본 단면도이다.
제 2 실시형태의 압전 액추에이터 (104) 는, 제 1 실시형태의 압전 액추에이터 (4) 에 대해 압전 소자의 배치가 상이하다. 이하, 제 2 실시형태의 압전 액추에이터 (104) 의 압전 소자 배치에 대해 설명한다.
압전 액추에이터 (104) 는, 지지부 (21) 의 고정부 (22) 에 고정된 제 1 액추에이터 (130) 와, 지지부 (21) 의 조정부 (23) 에 고정된 제 2 액추에이터 (140) 를 구비하고 있고, 출력 부재 (10) 는, 제 1 액추에이터 (130) 와 제 2 액추에이터 (140) 사이를 통과하고 있다.
제 1 액추에이터 (130) 는, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 1 세트의 가압용 압전 소자 (131a, 131b) 및 1 세트의 구동용 압전 소자 (132a, 132b) 를 구비하고 있다. 일방의 가압용 압전 소자 (131a) 는 고정부 (22) 에 장착되고, 타방의 가압용 압전 소자 (131b) 는, 일방의 가압용 압전 소자 (131a) 위에 적층되어 있다.
또, 일방의 구동용 압전 소자 (132a) 는, 타방의 가압용 압전 소자 (131b) 위에 적층되고, 타방의 구동용 압전 소자 (132b) 는, 일방의 구동용 압전 소자 (132a) 위에 적층되어 있다. 또한, 타방의 구동용 압전 소자 (132b) 위에는, 마찰 부재 (133) 가 적층되어 있다.
1 세트의 가압용 압전 소자 (131a, 131b) 사이 및 1 세트의 구동용 압전 소자 (132a, 132b) 사이에는, 구동 전극인 전극판 (135a, 135b) 이 각각 배치되어 있다. 또, 일방의 구동용 압전 소자 (132a) 와 고정부 (22) 사이, 타방의 가압용 압전 소자 (131b) 와 일방의 구동용 압전 소자 (132a) 사이 및 타방의 구동용 압전 소자 (132b) 와 마찰 부재 (133) 사이에는, 각각 GND 전극인 전극판 (134a, 134b, 134c) 이 배치되어 있다.
1 세트의 가압용 압전 소자 (131a, 131b) 는, 제 1 실시형태의 가압용 액추에이터 (30) 에 구비된 1 세트의 압전 소자 (31, 32) 와 동일한 것으로서, 전극판 (135a) 에 B 상 구동 신호가 입력됨으로써, 그 두께 방향 (Y 축 방향) 으로 변위한다.
1 세트의 구동용 압전 소자 (132a, 132b) 는, 제 1 실시형태의 구동용 액추에이터 (40) 와 동일한 것으로서, 전극판 (135b) 에 A 상 구동 신호가 입력됨으로써, 그 두께 방향에 직교하는 방향 (Z 축 방향) 으로 변위한다.
제 2 액추에이터 (140) 는, 그 배치가 상이한 것 이외에는 제 1 액추에이터 (130) 와 실질적으로 동일한 것이므로, 그 설명을 생략한다. 이 제 2 액추에이터 (140) 에는, 제 1 액추에이터 (130) 와 동일하게 마찰 부재 (143) 가 형성되고, 출력 부재 (10) 는, 1 세트의 마찰 부재 (133, 143) 에 각각 접촉되어 있다.
다음으로, 압전 액추에이터 (104) 의 동작을 설명한다.
도 6 은 도 5 에 나타내는 압전 액추에이터의 동작을 나타내는 도면이다.
<상태 (a)：초기 상태>
A 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V), B 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V) 인 상태이다.
이 상태 (a) 에서는, 제 1 액추에이터 (130) 에 구비된 가압용 압전 소자 (131a, 131b) 및 제 2 액추에이터 (140) 에 구비된 가압용 압전 소자 (141a, 141b) 가 출력 부재 (10) 를 각각 상대방을 향해 가압하고 있다. 압전 액추에이터 (104) 는, 시각 a 부터 시각 b 까지, 도 6(a) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (b)：구동용 압전 소자 변위>
A 상 구동 신호가 고레벨의 전압값 H (정의 소정 전압값), B 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V) 인 상태이다.
가압용 압전 소자 (131a, 131b, 141a, 141b) 가 출력 부재 (10) 를 서로 가압한 상태에서 A 상 구동 신호가 입력되면, 제 1 액추에이터 (130) 에 구비된 구동용 압전 소자 (132a, 132b) 및 제 2 액추에이터 (140) 에 구비된 구동용 압전 소자 (142a, 142b) 가 각각 + Z 방향으로 변위하고, 이로써 출력 부재 (10) 가 광축 방향으로 이동한다. 압전 액추에이터 (104) 는, 시각 b 부터 시각 c 까지, 도 6(b) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (c)：가압용 압전 소자 변위>
A 상 구동 신호가 고레벨의 전압값 H (정의 소정 전압값), B 상 구동 신호가 고레벨의 전압값 H (정의 소정 전압값) 인 상태이다.
구동용 압전 소자 (132a, 132b, 142a, 142b) 가 각각 변위한 채의 상태에서 B 상 구동 신호가 입력되면, 이에 따라 가압용 압전 소자 (131a, 131b, 141a, 141b) 는, 각각 Y 축 방향의 치수가 작아지는 방향으로 변위한다. 그리고, 이들 압전 소자의 변위에 따라 마찰 부재 (133, 143) 가 각각 출력 부재 (10) 로부터 이간된다. 또한, 마찰 부재 (133, 143) 가 출력 부재 (10) 로부터 이간되고 나서 다시 접촉할 때까지의 시간은 매우 짧기 때문에, 자중 등에 의해 출력 부재 (10) 의 자세가 불안정하게 되는 가능성은 실질적으로 무시할 수 있다. 압전 액추에이터 (104) 는, 시각 c 부터 시각 d 까지, 도 6(c) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (d)：구동용 압전 소자 복귀>
A 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V), B 상 구동 신호가 고레벨의 전압값 H (정의 소정 전압값) 인 상태이다.
출력 부재 (10) 의 가압이 해제된 상태에서 A 상 구동 신호를 해제하면, 가압용 압전 소자 (131a, 131b, 141a, 141b) 는, 각각 상태 (a) 의 초기 상태 위치에 복귀한다. 이 때, 마찰 부재 (133, 143) 와 출력 부재 (10) 는 각각 비접촉 상태이므로, 출력 부재 (10) 는, Z 축 방향으로 이동하는 경우가 없다. 압전 액추에이터 (104) 는, 시각 d 부터 시각 e 까지, 도 6(d) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (e)：초기 상태>
상태 (a) 와 동일한 A 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V), B 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V) 인 초기 상태이다.
제 2 실시형태의 압전 액추에이터 (104) 는, 2 개의 액추에이터 (130, 140) 가 협동하여 출력 부재 (10) 를 구동시키므로 높은 출력이 얻어진다. 따라서, 제 1 실시형태와 동일한 출력을 보다 소형의 압전 소자로 얻을 수 있어, 압전 액추에이터 (104) 를 전체적으로 소형화할 수 있다.
또, 제 1 실시형태의 압전 액추에이터 (4) 에 있어서, 구동용 액추에이터 (40) 는, 가압용 액추에이터 (30) 에 구비된 슬라이딩 부재 (33) 와 출력 부재 (10) 사이의 마찰력에 저항하여 출력 부재 (10) 를 구동시키는 반면, 제 2 실시형태의 압전 액추에이터 (104) 는, 구동용 압전 소자 (132a, 132b, 142a, 142b) 의 변위가 로스 없이 출력 부재 (10) 에 전달되므로 효율이 좋다.
[제 3 실시형태]
다음으로, 본 발명을 적용한 압전 액추에이터의 제 3 실시형태에 대해 설명한다.
도 7 은 제 3 실시형태의 압전 액추에이터를 나타내는 도면이다.
제 3 실시형태의 압전 액추에이터 (204) 는, 제 2 실시형태와 동일하게 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 에 의해 출력 부재 (10) 를 구동시키지만, 지지부 (221) 가 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 에 추가하여 출력 부재 (10) 도 지지하고 있는 점이 상이하다.
지지부 (221) 는, 제 1 액추에이터 (130) 를 지지하는 제 1 지지부 (222) 와, 제 2 액추에이터 (140) 를 지지하는 제 1 지지부 (223) 와, 출력 부재 (10) 를 지지하는 제 3 지지부 (224) 를 구비하고 있다.
제 3 지지부 (224) 는, Z 축과 대략 직교 (광축 (A) 에 대략 직교) 하는 판 형상의 부분으로서, 고정통 (1) (도 5(a) 참조) 에 고정되어 있다.
제 3 지지부 (224) 의 중앙부에는, 출력 부재 (10) 의 상하 방향 치수, 좌우 방향 치수보다 상하 방향 치수, 좌우 방향 치수가 큰 관통 구멍 (225) 이 형성되어 있다. 그리고, 이 관통 구멍 (225) 의 내측면측에는, 출력 부재 (10) 의 외측면과 접촉하는 마찰 부재 (226) 가 고정되어 있다. 마찰 부재 (226) 의 형상은 특별히 한정되지 않고, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 출력 부재 (10) 상하의 면부에만 접촉시켜도 되고, 출력 부재 (10) 상하 좌우의 모든 면부에 접촉시켜도 된다.
여기서, 출력 부재 (10) 와 마찰 부재 (226) 사이의 마찰 계수는, 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 가 각각 출력 부재 (10) 로부터 이간된 상태 (도 6 의 상태 (c), (d) 참조) 라도, 출력 부재 (10) 의 자중에 의한 Z 축 방향에 대한 이동을 억제할 수 있을 정도의 마찰력을 발생하도록 설정되어 있다.
단, 이 마찰 부재 (226) 와 출력 부재 (10) 사이의 마찰 계수는, 출력 부재 (10) 를 광축 방향으로 구동시킬 때 (도 6 의 상태 (b) 참조) 에 마찰 부재 (226) 와 출력 부재 (10) 사이에 발생하는 마찰력이, 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 에 구비된 마찰 부재 (133, 143) 와 출력 부재 (10) 사이에 발생하는 마찰력보다 작아지도록 설정되어 있다.
제 3 실시형태의 압전 액추에이터 (204) 의 동작은, 제 2 실시형태의 압전 액추에이터 (104) 와 실질적으로 동일하므로, 그 설명은 생략한다.
제 3 실시형태의 압전 액추에이터 (204) 는, 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 에 구비된 마찰 부재 (133, 143) 가 출력 부재로부터 이간될 때 (도 6 의 상태 (c) 및 (d) 참조) 라도, 출력 부재 (10) 가 항상 마찰 부재 (226) 에 지지되어 있으므로, 출력 부재를 보다 안정적으로 구동시킬 수 있다.
[제 4 실시형태]
다음으로, 본 발명을 적용한 압전 액추에이터의 제 4 실시형태에 대해 설명한다.
도 8 은 제 4 실시형태의 압전 액추에이터를 나타내는 도면이다.
제 4 실시형태의 압전 액추에이터 (304) 는, 제 2 실시형태와 동일하게 출력 부재 (10) 를 구동시키는 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 에 의해 구동된다. 또, 압전 액추에이터 (304) 는, 출력 부재 (10) 를 사이에 두고 배치된 제 3 액추에이터 (330) 및 제 4 액추에이터 (340) 를 구비하고 있다.
제 3 액추에이터 (330) 는, 제 1 액추에이터 (130) 에 대해 광축 방향으로 인접한 상태에서 지지부 (322) 에 지지되어 있다. 제 4 액추에이터 (340) 는, 제 2 액추에이터 (140) 에 대해 광축 방향으로 인접한 상태에서 지지부 (323) 에 지지되어 있다.
제 3 액추에이터 (330) 는, 제 1 액추에이터 (130) 에 구비된 가압용 압전 소자 (131a, 131b) 와 동일한 구성을 갖는 1 세트의 가압용 압전 소자가 2 개, Y 축 방향으로 적층되어 형성되어 있고, 합계로 4 매의 가압용 압전 소자 (331a ∼ 331d) 를 구비하고 있다. 가압용 압전 소자 (331a) 와 가압용 압전 소자 (331b) 사이 및 가압용 압전 소자 (331c) 와 가압용 압전 소자 (331d) 사이에는, 각각 구동 전극인 전극판 (334a, 334b) 이 배치되어 있고, 이들의 전극판 (344a, 344b) 에 C 상 구동 신호가 입력되면, 제 3 액추에이터 (330) 는, Y 축 방향의 치수가 길어지는 방향으로 변위한다.
제 4 액추에이터 (340) 의 구성은, 제 3 액추에이터 (330) 와 실질적으로 동일하다.
제 3 액추에이터 (330) 및 제 4 액추에이터 (340) 는, 4 매의 가압용 압전 소자 위에 적층된 마찰 부재 (333, 343) 를 각각 구비하고 있다.
이 마찰 부재 (333, 343) 와 출력 부재 (10) 사이의 마찰 계수는, 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 가 각각 출력 부재 (10) 로부터 이간된 상태 (도 9 의 상태 (c), (d) 참조) 라도, 출력 부재 (10) 의 자중에 의한 Z 축 방향에 대한 이동을 억제할 수 있을 정도의 마찰력이 발생하도록 설정되어 있다.
도 9 는 도 8 에 나타내는 압전 액추에이터의 동작을 나타내는 도면이다.
<상태 (a)：초기 상태>
A 상 구동 신호, B 상 구동 신호 및 C 상 구동 신호가, 모두 저레벨의 전압값 L (0 V) 인 초기 상태이다.
이 초기 상태에 있어서, 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 는, 출력 부재 (10) 를 각각 상대방을 향해 가압하고 있다. 이에 대해, 제 3 액추에이터 (330) 및 제 4 액추에이터 (340) 는, 각각의 마찰 부재 (333, 334) 가 출력 부재 (10) 로부터 이간되어 있다. 압전 액추에이터 (304) 는, 시각 a 부터 시각 b 까지, 도 9(a) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (b)：구동용 액추에이터 변위>
A 상 구동 신호가 고레벨의 전압값 H (정의 소정 전압값), B 상 구동 신호 및 C 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V) 인 상태이다.
A 상에 구동 신호가 입력되고, 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 는 각각 Z 축 방향으로 변위하고, 출력 부재 (10) 는, 이에 따라 광축 방향으로 구동된다. 압전 액추에이터 (304) 는, 시각 b 부터 시각 c 까지, 도 9(b) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (c)：가압용 액추에이터 전환>
A 상 구동 신호, B 상 구동 신호 및 C 상 구동 신호가, 모두 고레벨의 전압값 H (정의 소정 전압값) 인 상태이다.
A 상에 추가하여 B 상 및 C 상에 각각 구동 신호가 입력된다. 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 는, Z 축 방향에 대한 변위를 유지한 채로, 각각 Y 축 방향의 치수가 짧아지는 방향으로 변위하고, 마찰 부재 (133, 134) 가 출력 부재 (10) 로부터 각각 이간된다. 또, 이와 거의 동시에 제 3 액추에이터 (330) 및 제 4 액추에이터 (340) 는, 각각 Y 축 방향의 치수가 길어지는 방향으로 변위하고, 출력 부재 (10) 를 서로의 방향을 향해 가압함으로써 출력 부재 (10) 를 실질적으로 고정통 (1) 에 고정시킨다. 압전 액추에이터 (304) 는, 시각 c 부터 시각 d 까지, 도 9(c) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (d)：구동용 액추에이터 복귀>
A 상 구동 신호가 저레벨의 전압값 L (0 V), B 상 구동 신호 및 C 상 구동 신호가 고레벨의 전압값 H (정의 소정 전압값) 인 상태이다.
제 3 액추에이터 (330) 및 제 4 액추에이터 (340) 가 출력 부재 (10) 를 유지한 상태에서 A 상에 대한 구동 신호가 해제되고, 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 는, 각각 (a) 의 초기 상태와 동일한 상태로 복귀한다. 압전 액추에이터 (304) 는, 시각 d 부터 시각 e 까지, 도 9(d) 에 나타내는 상태가 계속된다.
<상태 (e)：초기 상태>
A 상 구동 신호, B 상 구동 신호 및 C 상 구동 신호가, 모두 저레벨의 전압값 L (0 V) 인 초기 상태이다.
B 상 및 C 상에 대한 구동 신호가 해제되고, 제 3 액추에이터 (330) 및 제 4 액추에이터 (340) 는, 이에 따라 출력 부재 (10) 의 유지를 해제한다. 또, 이와 거의 동시에 제 1 액추에이터 (130) 및 제 2 액추에이터 (140) 는, Y 축 방향의 치수가 길어지는 방향으로 변위하고, 출력 부재 (10) 를 유지한다.
이상 설명한 제 4 실시형태의 압전 액추에이터 (304) 에 의하면, 제 2 실시형태와 동일한 효과에 추가하여, 출력 부재 (10) 를 항상 유지하고 있으므로, 제 3 실시형태의 압전 액추에이터 (204) 와 동일하게, 출력 부재 (10) 를 안정적으로 구동시킬 수 있다.
또, 제 3 실시형태의 압전 액추에이터 (204) 는, 마찰 부재 (226) 와 출력 부재 (10) 사이의 마찰력에 저항하여 출력 부재 (10) 를 구동시키는 반면, 제 4 실시형태의 압전 액추에이터 (304) 는, 구동용 압전 소자 (132a, 132b, 142a, 142b) 의 변위가 로스 없이 출력 부재 (10) 에 전달되므로 효율이 좋다.
[변형 형태]
본 발명은, 이상 설명한 실시형태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 여러가지의 변형이나 변경이 가능하고, 이들도 본 발명의 기술적 범위 내에 포함된다.
(1) 실시형태의 압전 액추에이터는, 렌즈 경통에 구비된 포커스 렌즈를 고정통에 대해 구동시키는 것이었지만, 압전 액추에이터에 의한 구동 대상은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 줌 렌즈 등의 다른 광학계를 구동 대상으로 해도 된다. 또, 구동 대상의 구동 방향은, 광축과 평행한 방향에 한정하지 않고, 예를 들어 광축과 교차하는 방향이어도 되고, 예를 들어 흔들림 보정 렌즈를 광축과 수직인 면내에서 구동시키는 데에 사용해도 된다. 또한 압전 액추에이터의 구동 대상은, 렌즈에 한정되지 않는다. 또, 실시형태에 있어서, 압전 액추에이터는 렌즈 경통에 구비되었지만, 이런 종류의 광학 기기에 한정하지 않고, 예를 들어 X-Y 스테이지나 프린터 장치 등의 각종 전자 기기에 구비되어도 된다.
(2) 실시형태의 압전 액추에이터는, 고정통에 고정된 구동부가 출력 부재를 고정통에 대해 구동시키는 구성이었지만, 이에 한정되지 않고, 출력 부재가 고정되고, 이 고정 부재에 대해 구동부가 이동하도록 해도 된다.
(3) 제 1 실시형태에 있어서, 가압용 액추에이터에 구비된 슬라이딩 부재는, 비가압 상태에서 출력 부재로부터 이간되었지만, 구동용 액추에이터가 구동시와는 반대의 방향으로 변위할 때에 출력 부재를 마찰 부재에 대해 가압하지 않으면, 이에 한정되지 않고, 슬라이딩 부재에 접촉되어 있어도 된다.
(4) 제 1 실시형태의 압전 액추에이터는, 출력 부재 상하의 면부를 사이에 두고 가압용, 구동용 액추에이터가 형성되었지만, 이에 추가하여 좌우의 면부를 사이에 두고 가압용, 구동용 액추에이터를 형성해도 된다.
(5) 실시형태의 출력 부재는, 구동 방향에 직교하는 단면이 직사각형이었지만, 이에 한정되지 않고 원형이나, 사각형 이외의 다각형이어도 된다.
(6) 실시형태에 있어서, 구동용 액추에이터 및 가압용 액추에이터는, 광축 방향의 위치가 거의 동일했지만, 이에 한정되지 않고, 광축 방향의 위치가 상이해도 된다.
(7) 각 실시형태에 있어서, 가압용 압전 소자 및 구동용 압전 소자는, 각각 분극 방향이 반대인 1 세트의 압전 소자에 의해 구성되어 있었지만, 이에 한정되지 않고, 1 매의 압전 소자나 3 매 이상의 압전 소자로 구성되어 있어도 된다.
4 압전 액추에이터
10 출력 부재
30 가압용 액추에이터
31, 32 가압용 압전 소자
40 구동용 액추에이터
41, 42 구동용 압전 소자
100 렌즈 경통

Claims (11)

  1. 제 1 방향으로 변위하는 제 1 압전 소자를 포함하는 제 1 액추에이터와,
    상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 변위하는 제 2 압전 소자를 포함하고, 상기 제 1 액추에이터에 대해 상기 제 1 방향과 교차하는 방향으로 배치된 제 2 액추에이터와,
    상기 제 1 액추에이터와 상기 제 2 액추에이터 사이에 형성되고, 상기 제 1 액추에이터에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동 가능한 상대 이동 부재를 구비하고,
    상기 제 2 액추에이터는, 상기 제 2 압전 소자의 변위에 의해 상기 상대 이동 부재와 상기 제 1 액추에이터를 가압 접촉시키는 가압 상태와, 당해 가압을 해제한 비가압 상태로 전환 가능하고,
    상기 상대 이동 부재는, 상기 가압 상태일 때의 상기 제 1 압전 소자의 변위에 의해 상기 제 1 방향으로 상대 이동하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 액추에이터는, 상기 제 1 압전 소자의 변위 후에 비가압 상태가 되고,
    상기 제 1 압전 소자는, 상기 제 2 액추에이터가 비가압 상태일 때에 상기 상대 이동시와는 반대의 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 액추에이터는, 상기 가압 상태에서 상기 상대 이동 부재에 접촉하고 또한 상기 제 1 압전 소자의 변위에 연동하여 상기 제 1 방향으로 이동하는 제 1 접촉부를 구비하고,
    상기 상대 이동 부재는, 상기 제 1 접촉부와의 사이에 발생하는 마찰력에 의해 상기 상대 이동을 하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 액추에이터는, 상기 가압 상태 및 상기 비가압 상태 중 어느 상태에 있어서도 상기 상대 이동 부재에 접촉하는 제 2 접촉부를 구비하고,
    상기 제 1 접촉부와 상기 상대 이동 부재 사이에 발생하는 마찰력은, 상기 가압 상태에서는 상기 제 2 접촉부와 상기 상대 이동 부재 사이에 발생하는 마찰력보다 크고, 상기 비가압 상태에서는, 상기 제 2 접촉부와 상기 상대 이동 부재 사이에 발생하는 마찰력보다 작은 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 액추에이터는, 상기 제 2 방향으로 변위하는 제 3 압전 소자를 포함하고, 당해 제 3 압전 소자의 변위에 따라 상기 상대 이동 부재와 상기 제 2 액추에이터를 가압 접촉시키는 가압 상태와 당해 가압을 해제한 비가압 상태 사이를 이행 (移行) 가능하게 형성되고,
    상기 제 2 액추에이터는, 상기 제 1 방향으로 변위하는 제 4 압전 소자를 포함하고,
    상기 상대 이동 부재는, 상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터가 모두 가압 상태일 때의 상기 제 1 압전 소자 및 상기 제 4 압전 소자의 변위에 의해, 상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터에 대해 상기 제 1 방향으로 상대 이동하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터는, 모두 상기 제 1 압전 소자의 변위 후에 비가압 상태가 되고,
    상기 제 1 압전 소자 및 상기 제 4 압전 소자는, 상기 제 1 액추에이터 및 상기 제 2 액추에이터가 모두 비가압 상태일 때에 상기 상대 이동시와는 반대의 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 압전 소자와 상기 제 3 압전 소자 및 상기 제 2 압전 소자와 상기 제 4 압전 소자는, 각각 상기 제 2 방향으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 방향으로 관통하는 관통공을 규정하는 관통공 규정부를 구비하고,
    상기 상대 이동 부재는, 상기 관통공을 관통하여 배치되고,
    상기 관통공 규정부에는, 상기 상대 이동 부재와의 사이에 발생하는 마찰력에 의해, 자중에 의한 상기 상대 이동 부재의 상기 상대 이동을 억제하는 마찰 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 액추에이터가 비가압 상태일 때에 상기 상대 이동 부재를 유지하고, 당해 상대 이동 부재의 유지 상태에 있어서, 상기 상대 이동 부재와의 사이에 발생하는 마찰력에 의해 자중에 의한 상기 상대 이동 부재의 상기 상대 이동을 억제하는 유지 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 압전 액추에이터와,
    상기 압전 액추에이터에 구비된 상기 상대 이동 부재에 연동하는 렌즈를 구비하는 렌즈 경통.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 압전 액추에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 기기.
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