圧電アクチュエータおよびこれを用いた撮像装置
【課題】本発明は、その組立性を改善し、低コスト化を図ることができる圧電アクチュエータおよびこれを用いた撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の圧電アクチュエータＤ１は、所定の立体形状の圧電部材１と、圧電部材１を４個の領域ＡＡ〜ＡＤに分け、各領域ＡＡ〜ＡＤのそれぞれに各電圧を印加する４組で一対の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２とを備え、４個の領域ＡＡ〜ＡＤにおける所定の境界部を駆動力の出力領域ＯＤｘ、ＯＤｙとするものである。
【解決手段】本発明の圧電アクチュエータＤ１は、所定の立体形状の圧電部材１と、圧電部材１を４個の領域ＡＡ〜ＡＤに分け、各領域ＡＡ〜ＡＤのそれぞれに各電圧を印加する４組で一対の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２とを備え、４個の領域ＡＡ〜ＡＤにおける所定の境界部を駆動力の出力領域ＯＤｘ、ＯＤｙとするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電現象を用いた圧電アクチュエータに関し、特に、線形独立な複数の方向に移動体を駆動することができる圧電アクチュエータに関する。そして、本発明は、このような圧電アクチュエータを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電現象（圧電効果）は、結晶体に圧力を加えると、前記圧力に略比例した表面電荷（分極）を生じる現象をいい、逆に、結晶体に電圧を加えると結晶体自体が変形する。このような圧電現象を利用した圧電アクチュエータに「ＳＩＤＭ（Smooth Impact Drive Mechanism）」と称される駆動装置があり、このＳＩＤＭは、例えば、駆動装置として特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１７は、特許文献１に開示の駆動装置の構成を示す一部分解斜視図である。この特許文献１に開示の駆動装置は、図１７に示すように、電気−機械変換素子としての圧電素子１０１８と、圧電素子１０１８に結合して圧電素子１０１８と共に変位する駆動部材としての駆動軸１０１３と、駆動軸１０１３に摩擦結合した被駆動部材としてのズームレンズ鏡筒１０１１とを備え、圧電素子１０１８に印加される駆動パルスによる圧電素子１０１８の伸びと縮みの速度を異ならせることにより、ズームレンズ鏡筒１０１１が駆動軸１０１３との摩擦係合により駆動軸１０１３と共に実質的に移動する状態と、ズームレンズ鏡筒１０１１が駆動軸１０１３との摩擦結合に打ち勝って実質的に移動しない状態とをとり得る圧電素子１０１８を使用した装置である。
【０００４】
また、圧電アクチュエータは、例えば、監視カメラ等の指向方向制御やロボットの関節部等に代表される多自由度回転駆動制御系等に応用するために、線形独立な複数の方向に移動体（被駆動部材、被駆動体）を駆動することが要望されている。そこで、前記特許文献１に開示の駆動装置を用いて複数の方向に移動体（前記特許文献１では被駆動部材）を駆動しようとすると、そのような装置は、各方向用に前記特許文献１に開示の駆動装置が複数個必要となるため、複雑な構造となってしまうと共に、高コストになってしまう。
【０００５】
一方、このような複数の方向に移動体を駆動可能な圧電アクチュエータとして、例えば、特許文献２に開示の圧電モータがある。図１８は、特許文献２に開示の圧電モータの構成を示す図である。図１８（Ａ）は、斜視図であり、図１８（Ｂ）は、上面図であり、そして、図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）に示す破線矩形枠部分の拡大図である。この特許文献２に開示の圧電モータ２０００は、図１８に示すように、基台２００２と、カメラモジュール２００３を内装した全体形状が略球体を成す被駆動体２００４と、基台２００２に設置され、回転軸ｙおよびこれに直交する回転軸ｘの２自由度に被駆動体２００４を回転自在に支持するジンバル機構２００５と、基台２００２上の被駆動体２００４の下方に位置し被駆動体２００４の駆動面に押圧付勢されてこの被駆動体２００４の摩擦駆動を行う３次元圧電ユニット２００８とを備えて構成される。この３次元圧電ユニット２００８は、それぞれ各一端が基台２００２に固定された４個の圧電素子２０２２、２０２３、２０２４、２０２５と、これらの圧電素子２０２２〜２０２５の各他端と連結固定されて、これらの圧電素子２０２２〜２０２５の合成振動を、駆動力として摩擦を介して被駆動体２００４に伝達するための駆動部２０２６とから構成される。これら圧電素子２０２２〜２０２５は、基台２００２の面に垂直な軸線に対して所定角度をもって傾斜する傾斜軸線を有し、各傾斜軸線がその延長線上において交差するように被駆動体２００４の水平断面の円周方向に等角配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−２７４５４４号公報
【特許文献２】特開２００９−４４８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献２に開示の圧電モータ２０００では、駆動部２０２６が被駆動体２００４に当接された状態で、この駆動部２０２６が所定の方向に楕円運動、急速変形運動または直線運動し、該運動によって被駆動体２００４が回動する。このため、駆動部２０２６が被駆動体２００４に適切に当接するように、圧電素子２０２２〜２０２５と駆動部２０２６とを適切に連結固定するとともに圧電素子２０２２〜２０２５を基台２００２上に適切に設置する必要があるので、組立性が悪く、コスト高となってしまう。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、組立性を改善し、低コスト化を図ることができる圧電アクチュエータおよびこれを用いた撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる圧電アクチュエータは、所定の立体形状の圧電部材と、前記圧電部材を複数の領域に分け、各領域のそれぞれに各電圧を印加する複数の電極とを備え、前記複数の領域における所定の境界部を駆動力の出力領域とすることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の圧電アクチュエータは、一体の圧電部材を複数の領域に分け、その境界部を駆動力の出力領域とするので、背景技術のような組立の必要がなく、このため、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【００１１】
また、他の一態様では、上述の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電部材は、複数であって、前記複数の圧電部材は、積層されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成の圧電アクチュエータは、圧電部材が積層構造の複数であるので、単層構造である場合に較べて、同一の印加電圧レベルに対しより高い出力を得ることができる。すなわち、言い換えれば、このような構成の圧電アクチュエータは、単層構造である場合に較べて、同一の出力レベルに対しより低い印加電圧レベルとすることができる。
【００１３】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記駆動力の出力領域に摩擦係合し、前記駆動力の出力領域に対し相対的に移動可能な移動体をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
このような構成の圧電アクチュエータは、その駆動力を移動体に伝達し、移動体を駆動することができる。
【００１５】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記駆動力の出力領域は、複数であって、前記複数の駆動力の出力領域は、互いに線形独立な複数の方向に延びていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、互いに線形独立な複数の方向に駆動力が出力され、多軸（多出力軸）の圧電アクチュエータが提供される。
【００１７】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記駆動力の出力領域をコーティングするダイヤモンドライクカーボン層をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
このような構成の圧電アクチュエータは、出力領域の耐摩耗性を改善すること（高めること）ができる。
【００１９】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記複数の領域は、４個であることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、２軸（２出力軸）の圧電アクチュエータが提供される。
【００２１】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記複数の領域は、３個であることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、３軸（３出力軸）の圧電アクチュエータが提供される。
【００２３】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記出力領域における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を前記複数の電極にそれぞれ供給する駆動電圧供給部をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、いわゆるＳＩＤＭと同様の動作原理による圧電アクチュエータが提供される。
【００２５】
また、他の一態様にかかる撮像装置は、被写体を撮像する撮像部と、前記撮像部の撮影方向を変更するように前記撮像部を駆動する駆動部とを備え、前記駆動部は、これら上述のいずれかの圧電アクチュエータを含むことを特徴とする。
【００２６】
このような構成の撮像装置は、駆動部にこれら上述のいずれかの圧電アクチュエータを含むので、撮影方向を変更することができ、しかも、その組立性を改善することができ、低コスト化も図ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる圧電アクチュエータおよびこれを用いた撮像装置は、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態における２軸の圧電アクチュエータの構成を示す図である。
【図２】第１実施形態における２軸の圧電アクチュエータの構成を示す分解斜視図である。
【図３】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける駆動回路の構成を示す図である。
【図４】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける通常伸縮モードを説明するための図である。
【図５】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける第１伸縮モードを説明するための図である。
【図６】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける第２伸縮モードを説明するための図である。
【図７】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける駆動電圧の波形を示す図である。
【図８】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける各測定点の変位を説明するための図である。
【図９】第２実施形態における、圧電アクチュエータを用いた撮像装置の構成を示す図である。
【図１０】第３実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１１】第３実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す縦断面図である。
【図１２】第４実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】第５実施形態における３軸の圧電アクチュエータの構成を示す図である。
【図１４】第５実施形態の圧電アクチュエータにおける分極処理の電極の取り方を説明するための図である。
【図１５】第５実施形態の圧電アクチュエータにおける各伸縮モードを説明するための図である。
【図１６】各領域の圧電部材ブロックを貼り合わせることで製造される圧電アクチュエータを示す図である。
【図１７】特許文献１に開示の駆動装置の構成を示す一部分解斜視図である。
【図１８】特許文献２に開示の圧電モータの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における２軸の圧電アクチュエータの構成を示す図である。図１（Ａ）は、斜視図であり、図１（Ｂ）は、各領域を説明するための図である。図２は、第１実施形態における２軸の圧電アクチュエータの構成を示す分解斜視図である。図３は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける駆動回路の構成を示す図である。
【００３１】
本実施形態における圧電アクチュエータは、所定の立体形状の圧電部材と、前記圧電部材を複数の領域に分け、各領域のそれぞれに各電圧を印加する複数の電極とを備え、前記複数の領域における所定の境界部を駆動力の出力領域とするものである。
【００３２】
このような構成の圧電アクチュエータにおいて、圧電部材は、単層の圧電体によって構成される単層構造であってもよいが、本実施形態における圧電アクチュエータは、単層構造に較べて同一の印加電圧レベルに対しより高い出力を得るために、言い換えれば、単層構造に較べて同一の出力レベルに対しより低い印加電圧レベルとするために、多層（複数層）、例えば、４層の圧電体によって構成される多層構造である。
【００３３】
このような４層構造の圧電アクチュエータＤ１は、例えば、図１および図２に示すように、後述する通常伸縮モードにおける伸縮方向に積層された４個の圧電体１−１、１−２、１−３、１−４を備えた圧電部材１と、この圧電部材１を複数（本実施形態では４個）の領域ＡＡ、ＡＢ、ＡＣ、ＡＤに分け、これら各領域ＡＡ〜ＡＤのそれぞれに各電圧を印加する複数（本実施形態では４組）の電極２（２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２）とを備え、これら複数（本実施形態では４個）の領域ＡＡ〜ＡＤにおける所定の境界部を駆動力の出力領域ＯＤとするものである。
【００３４】
圧電体１−１〜１−４は、それぞれ、圧電現象を発現する所定の圧電材料から形成された板状（層状、膜状）の部材である。圧電体１−１〜１−４は、それぞれ、本実施形態では、例えば、板状の一方主面における法線方向から見た平面視の形状が矩形、より具体的には、略正方形である板状の直方体である。前記圧電材料は、例えば、無機圧電材料であってもよく、また例えば、有機圧電材料であってもよい。無機圧電材料として、例えば、いわゆるＰＺＴ、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）等が挙げられる。また、有機圧電材料として、例えば、フッ化ビニリデンの重合体等が挙げられる。
【００３５】
これら圧電体１−１〜１−４を備えて構成される圧電部材１における前記４個の領域ＡＡ〜ＡＤは、例えば、図１（Ｂ）に示すように、前記平面視における矩形の各辺に平行であって前記平面視における矩形の対角線の交点を通る、互いに直交する２本の境界線によって等面積で区切られている。これら２本の境界線は、図１（Ｂ）において、破線で示されている。
【００３６】
これら各領域ＡＡ〜ＡＤのそれぞれは、各領域ＡＡ〜ＡＤのそれぞれに各電圧を印加するための前記４組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２を備えている。
【００３７】
より具体的には、領域ＡＡには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ａ１；２Ａ２が形成されている。さらにより具体的には、圧電部材１が４個の積層された圧電体１−１〜１−４を備えて構成されていることから、図２に示すように、圧電体１−１の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極２Ａ１−１が形成され、圧電体１−２の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極２Ａ２−２が形成され、圧電体１−３の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極２Ａ１−３が形成され、圧電体１−４の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極２Ａ２−４が形成され、圧電体１−４の他方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極２Ａ１−５（不図示）が形成されている。そして、これら圧電体１−１〜１−４が積層されているので、圧電体１−１にとって電極２Ａ１−１および電極２Ａ２−２が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ａ１；２Ａ２として機能し、圧電体１−２にとって電極２Ａ２−２および電極２Ａ１−３が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ａ１；２Ａ２として機能し、圧電体１−３にとって電極２Ａ１−３および電極２Ａ２−４が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ａ１；２Ａ２として機能し、圧電体１−４にとって電極２Ａ２−４および電極２Ａ１−５が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ａ１；２Ａ２として機能している。
【００３８】
領域ＡＢには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ｂ１；２Ｂ２が形成されており、さらにより具体的には、図２に示すように、領域ＡＡと同様に、各圧電体１−１〜１−４における領域ＡＢに対応する部分には、電極２Ｂ１−１、２Ｂ２−２、２Ｂ１−３、２Ｂ２−４、２Ｂ１−５が形成され、これらは、領域ＡＢでの各圧電体１−１〜１−４における前記１組（１対）の電極２Ｂ１；２Ｂ２として機能している。領域ＡＣには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ｃ１；２Ｃ２が形成されており、さらにより具体的には、図２に示すように、領域ＡＡと同様に、各圧電体１−１〜１−４における領域ＡＣに対応する部分には、電極２Ｃ１−１、２Ｃ２−２、２Ｃ１−３、２Ｃ２−４、２Ｃ１−５が形成され、これらは、領域ＡＣでの各圧電体１−１〜１−４における前記１組（１対）の電極２Ｃ１；２Ｃ２として機能している。領域ＡＤには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ｄ１；２Ｄ２が形成されており、さらにより具体的には、図２に示すように、領域ＡＡと同様に、各圧電体１−１〜１−４における領域ＡＤに対応する部分には、電極２Ｄ１−１、２Ｄ２−２、２Ｄ１−３、２Ｄ２−４、２Ｄ１−５が形成され、これらは、領域ＡＤでの各圧電体１−１〜１−４における前記１組（１対）の電極２Ｄ１；２Ｄ２として機能している。
【００３９】
また、これら圧電体１−１〜１−４を備えて構成される圧電部材１における各側面には、これら４組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２と後述の駆動電圧供給部３とを電気的に接続するために、複数の側面電極２ＳＡ１；２ＳＡ２、２ＳＢ１；２ＳＢ２、２ＳＣ１；２ＳＣ２、２ＳＤ１；２ＳＤ２が側面に沿って形成されている。より具体的には、側面電極２ＳＡ１は、圧電部材１の一方側面における領域ＡＡに対応する部分に形成され、電極２Ａ１（２Ａ１−１、２Ａ１−３、２Ａ１−５）に接続され、側面電極２ＳＤ１は、圧電部材１の前記一方側面における領域ＡＤに対応する部分に形成され、電極２Ｄ１（２Ｄ１−１、２Ｄ１−３、２Ｄ１−５）に接続され、側面電極２ＳＢ１は、圧電部材１の前記一方側面に対向する一方対向側面における領域ＡＢに対応する部分に形成され、電極２Ｂ１（２Ｂ１−１、２Ｂ１−３、２Ｂ１−５）に接続され、側面電極２ＳＣ１は、圧電部材１の前記一方対向側面における領域ＡＣに対応する部分に形成され、電極２Ｃ１（２Ｃ１−１、２Ｃ１−３、２Ｃ１−５）に接続されている。そして、側面電極２ＳＡ２は、圧電部材１の前記一方側面に隣接した他方側面おける領域ＡＡに対応する部分に形成され、電極２Ａ２（２Ａ２−２、２Ａ２−４）に接続され、側面電極２ＳＤ２は、圧電部材１の前記他方側面における領域ＡＤに対応する部分に形成され、電極２Ｄ２（２Ｄ２−２、２Ｄ２−４）に接続され、側面電極２ＳＢ２は、圧電部材１の前記他方側面に対向する他方対向側面における領域ＡＢに対応する部分に形成され、電極２Ｂ２（２Ｂ２−２、２Ｂ２−４）に接続され、側面電極２ＳＣ２は、圧電部材１の前記他方対向側面における領域ＡＣに対応する部分に形成され、電極２Ｃ２（２Ｃ２−２、２Ｃ２−４）に接続されている。なお、図１および図２には、側面電極２ＳＡ２、２ＳＢ２、２ＳＢ１、２ＳＣ１が図示され、側面電極２ＳＡ１、２ＳＤ１、２ＳＤ２、２ＳＣ２は、図示が省略されている。
【００４０】
そして、前記境界線を含む所定の境界部分が駆動力の出力領域ＯＤとされている。本実施形態の圧電アクチュエータＤ１では、この駆動力の出力領域ＯＤは、複数（本実施形態では２個）であって、これら２個の駆動力の出力領域ＯＤｘ、ＯＤｙは、互いに線形独立な２方向に延びている。より具体的には、出力領域ＯＤｘは、領域ＡＡと領域ＡＤとの境界線に沿って伸びるとともに、領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿って伸びている。そして、出力領域ＯＤｙは、領域ＡＡと領域ＡＢとの境界線に沿って伸びるとともに、領域ＡＤと領域ＡＣとの境界線に沿って伸びている。
【００４１】
また、このような構成の圧電アクチュエータＤ１における各領域ＡＡ〜ＡＤのそれぞれに前記所定のレベルの電圧を印加する駆動電圧供給部３は、例えば、図３に示すように、コンデンサＣと、４個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４と、抵抗素子Ｒとを備えて構成されるＨ型駆動回路である。より具体的には、互いに直列に接続されたＰ−ｃｈ ＦＥＴ（Ｐ型電界効果トランジスタ）のトランジスタＴｒ１、Ｎ−ｃｈ ＦＥＴ（Ｎ型電界効果トランジスタ）のトランジスタＴｒ２および抵抗素子Ｒが、電源Ｖｄと接地との間に接続され、この直列接続のトランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２に並列に、互いに直列に接続されたＰ−ｃｈ ＦＥＴ（Ｐ型電界効果トランジスタ）のトランジスタＴｒ３およびＮ−ｃｈ ＦＥＴ（Ｎ型電界効果トランジスタ）のトランジスタＴｒ４が接続され、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ３との接続点と接地との間に、コンデンサＣが接続されている。これらトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のそれぞれには、これらトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４をオンオフするための制御信号ｃｈ１〜ｃｈ４が図略の制御部から供給される。そして、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接続点ＬおよびトランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接続点Ｍのそれぞれが、圧電部材１の各領域ＡＡ〜ＡＤにおける各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２に接続される。
【００４２】
より具体的には、圧電部材１の領域ＡＡにおける電極２Ａ１（２Ａ１−１、２Ａ１−３、２Ａ１−５）は、側面電極２ＳＡ１を介して、例えば、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接続点Ｌに接続され、電極２Ａ２（２Ａ２−２、２Ａ２−４）は、側面電極２ＳＡ２を介して、例えば、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接続点Ｍに接続される。圧電部材１の領域ＡＢにおける電極２Ｂ１（２Ｂ１−１、２Ｂ１−３、２Ｂ１−５）は、側面電極２ＳＢ１を介して、例えば、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接続点Ｌに接続され、電極２Ｂ２（２Ｂ２−２、２Ｂ２−４）は、側面電極２ＳＢ２を介して、例えば、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接続点Ｍに接続される。圧電部材１の領域ＡＣにおける電極２Ｃ１（２Ｃ１−１、２Ｃ１−３、２Ｃ１−５）は、側面電極２ＳＣ１を介して、例えば、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接続点Ｌに接続され、電極２Ｃ２（２Ｃ２−２、２Ｃ２−４）は、側面電極２ＳＣ２を介して、例えば、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接続点Ｍに接続される。圧電部材１の領域ＡＤにおける電極２Ｄ１（２Ｄ１−１、２Ｄ１−３、２Ｄ１−５）は、側面電極２ＳＤ１を介して、例えば、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接続点Ｌに接続され、電極２Ｄ２（２Ｄ２−２、２Ｄ２−４）は、側面電極２ＳＤ２を介して、例えば、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接続点Ｍに接続される。
【００４３】
なお、このような構成の駆動電圧供給部３は、圧電部材１の各領域ＡＡ〜ＡＤにおける各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２ごとに設けられてもよく（本実施形態では４個）、複数の組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２に対して共通に設けられてもよい（例えば２個）。
【００４４】
次に、このような構成の圧電アクチュエータＤ１の動作について説明する。図４は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける通常伸縮モードを説明するための図である。図５は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける第１伸縮モードを説明するための図である。図６は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける第２伸縮モードを説明するための図である。図７は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける駆動電圧の波形を示す図である。図８は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける各測定点の変位を説明するための図である。図８（Ａ）は、各測定点を示す図であり、図８（Ｂ）は、各測定点における変位量の時間変化を示す図である。
【００４５】
このような構成の圧電アクチュエータＤ１では、まず、各圧電体１−１〜１−４を分極する分極処理が施される。例えば、側面電極２ＳＡ２、側面電極２ＳＢ２、側面電極２ＳＣ２および側面電極２ＳＤ２のそれぞれを介して電極２Ａ２（２Ａ２−２、２Ａ２−４）、電極２Ｂ２（２Ｂ２−２、２Ｂ２−４）、電極２Ｃ２（２Ｃ２−２、２Ｃ２−４）および電極２Ｄ２（２Ｄ２−２、２Ｄ２−４）のそれぞれが接地され、側面電極２ＳＡ１、側面電極２ＳＢ１、側面電極２ＳＣ１および側面電極２ＳＤ１のそれぞれを介して電極２Ａ１（２Ａ１−１、２Ａ１−３、２Ａ１−５）、電極２Ｂ１（２Ｂ１−１、２Ｂ１−３、２Ｂ１−５）、電極２Ｃ１（２Ｃ１−１、２Ｃ１−３、２Ｃ１−５）および電極２Ｄ１（２Ｄ１−１、２Ｄ１−３、２Ｄ１−５）のそれぞれに、例えば１５００Ｖ／ｍｍの電圧が印加される。
【００４６】
このような分極処理を施した後に、図４の上段に示すように、分極処理と同一の電極の取り方で各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２に所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材１の全領域ＡＡ〜ＡＤが同相で伸縮する。すなわち、図４の中段に示す圧電体１−１〜１−４の主面方向（水平方向、ｘｙ方向）に伸長すると共に前記主面の法線方向（積層方向、ｚ方向）に収縮する状態と、図４の下段に示す前記主面方向に収縮すると共に前記法線方向に伸長する状態とが周期的に繰り返され、駆動力の出力領域ＯＤは、前記法線方向に上下に振動する。このような動作モードを通常伸縮モードと呼称することとする。
【００４７】
一方、電極２Ａ２（２Ａ２−２、２Ａ２−４）、電極２Ｂ１（２Ｂ１−１、２Ｂ１−３、２Ｂ１−５）、電極２Ｃ１（２Ｃ１−１、２Ｃ１−３、２Ｃ１−５）および電極２Ｄ２（２Ｄ２−２、２Ｄ２−４）を同極とすると共に、残余の電極２Ａ１（２Ａ１−１、２Ａ１−３、２Ａ１−５）、電極２Ｂ２（２Ｂ２−２、２Ｂ２−４）、電極２Ｃ２（２Ｃ２−２、２Ｃ２−４）および電極２Ｄ１（２Ｄ１−１、２Ｄ１−３、２Ｄ１−５）を同極として、駆動電圧供給部３によって所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材１の領域ＡＡおよび領域ＡＤが同相で伸縮すると共に圧電部材１の領域ＡＢおよび領域ＡＣが同相で縮伸する一方、圧電部材１の領域ＡＡおよび領域ＡＤにおける伸縮の位相と圧電部材１の領域ＡＢおよび領域ＡＣにおける伸縮の位相とは、１８０度異なるものとなる。すなわち、領域ＡＡおよび領域ＡＤでは、図５の中段左側に示す前記主面方向に伸長すると共に前記法線方向に収縮する状態と図５の下段左側に示す前記主面方向に収縮すると共に前記法線方向に伸長する状態とが周期的に繰り返される一方で、領域ＡＢおよび領域ＡＣでは、図５の下段右側に示す前記主面方向に収縮すると共に前記法線方向に伸長する状態と図５の中段右側に示す前記主面方向に伸長すると共に前記法線方向に収縮する状態と周期的に繰り返され、領域ＡＡおよび領域ＡＤにおける伸縮の位相と領域ＡＢおよび領域ＡＣにおける伸縮の位相とは、１８０度異なって同期する。このため、駆動力の出力領域ＯＤは、駆動力の出力領域ＯＤｘとして、図５の上段に示すように、領域ＡＡと領域ＡＢとの境界線および領域ＡＤと領域ＡＣとの境界線に沿ったｘ方向に前後に振動する。このような動作モードを第１伸縮モードと呼称することとする。
【００４８】
また、電極２Ａ１（２Ａ１−１、２Ａ１−３、２Ａ１−５）、電極２Ｂ１（２Ｂ１−１、２Ｂ１−３、２Ｂ１−５）、電極２Ｃ２（２Ｃ２−２、２Ｃ２−４）および電極２Ｄ２（２Ｄ２−２、２Ｄ２−４）を同極とすると共に、残余の電極２Ａ２（２Ａ２−２、２Ａ２−４）、電極２Ｂ２（２Ｂ２−２、２Ｂ２−４）、電極２Ｃ１（２Ｃ１−１、２Ｃ１−３、２Ｃ１−５）および電極２Ｄ１（２Ｄ１−１、２Ｄ１−３、２Ｄ１−５）を同極として、駆動電圧供給部３によって所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材１の領域ＡＡおよび領域ＡＢが同相で伸縮すると共に圧電部材１の領域ＡＣおよび領域ＡＤが同相で縮伸する一方、圧電部材１の領域ＡＡおよび領域ＡＢにおける伸縮の位相と圧電部材１の領域ＡＣおよび領域ＡＤにおける伸縮の位相とは、１８０度異なるものとなる。すなわち、領域ＡＡおよび領域ＡＢでは、図６の中段左側に示す前記主面方向に収縮すると共に前記法線方向に伸長する状態と図６の下段左側に示す前記主面方向に伸長すると共に前記法線方向に収縮する状態とが周期的に繰り返される一方で、領域ＡＣおよび領域ＡＤでは、図６の下段右側に示す前記主面方向に伸長すると共に前記法線方向に収縮する状態と図６の中段右側に示す前記主面方向に収縮すると共に前記法線方向に伸長する状態と周期的に繰り返され、領域ＡＡおよび領域ＡＢにおける伸縮の位相と領域ＡＣおよび領域ＡＤにおける伸縮の位相とは、１８０度異なって同期する。このため、駆動力の出力領域ＯＤは、駆動力の出力領域ＯＤｙとして、図６の上段に示すように、領域ＡＡと領域ＡＤとの境界線および領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿ったｙ方向に前後に振動する。このような動作モードを第２伸縮モードと呼称することとする。
【００４９】
そして、このような第１伸縮モードや第２伸縮モードで振動可能な圧電アクチュエータＤ１において、駆動電圧供給部３は、前記周期的な所定レベルの電圧として、駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２にそれぞれ供給することが好ましい。このような駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧として、例えば、図７に示すように、＋電圧印加時間と−電圧印加時間のデューティ比が所定の比である周期的な矩形パルスが用いられる。例えば、前記デューティ比は、＋電圧印加時間：−電圧印加時間＝３：７である。このような周期的な矩形パルスが、第１伸縮モードの電圧のかけ方で各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２にそれぞれ供給されると、駆動力の出力領域ＯＤｘは、図８（Ｂ）に示すように、伸長状態では、時間経過に従って徐々に変位し、その変位が最大となった後、縮小状態では、時間経過に従って急激に変位するように振動する。すなわち、縮小状態での縮小速度は、伸長状態での伸長速度より大きい（速い）。なお、４個の領域ＡＡ〜ＡＤの境界点である図８（Ａ）に示す座標ｘ３での時間的な変位変化を図８（Ｂ）に実線で示し、この境界点から、領域ＡＡと領域ＡＤとの境界線に沿った所定の第１距離離れた座標ｘ２および領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿った前記第１距離離れた座標ｘ４での時間的な変位変化を図８（Ｂ）に破線で示し、そして、この境界点から、領域ＡＡと領域ＡＤとの境界線に沿った第１距離より大きい所定の第２距離離れた座標ｘ１および領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿った前記第２距離離れた座標ｘ５での時間的な変位変化を図８（Ｂ）に一点鎖線で示す。そして、このようなプロファイルの振動における最大変位は、図８（Ｂ）に示すように、前記座標ｘ３で最も大きく、前記座標ｘ２、ｘ４で次に大きく、前記座標ｘ１、ｘ５で最も小さい。
【００５０】
なお、上述とは逆に、伸長状態での伸長速度を縮小状態での縮小速度より大きく（速く）するためには、前記デューティ比が逆にされる。例えば、上述の例では、前記デューティ比は、＋電圧印加時間：−電圧印加時間＝７：３である。また、前記駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧として、電圧レベルの時間変化が非対称な三角波となる電圧であってもよい。
【００５１】
そして、このように振動する駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）に所定の移動体（図１および図２に不図示）を摩擦係合すると、圧電アクチュエータＤ１の駆動力を前記移動体に伝達することができ、移動体を前記駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）に対し相対的に移動することができる。特に、上述のように、駆動電圧供給部３が、前記周期的な所定レベルの電圧として、駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２にそれぞれ供給することによって、いわゆるＳＩＤＭと同様の動作原理によって、前記移動体を駆動することができる。
【００５２】
以上、説明したように、本実施形態の圧電アクチュエータＤ１は、一体の圧電部材１を４個の領域ＡＡ〜ＡＤに分け、その境界部を駆動力の出力領域ＯＤとするので、背景技術のような組立の必要がなく、このため、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【００５３】
また、本実施形態の圧電アクチュエータＤ１は、４個の領域ＡＡ〜ＡＤを備え、互いに直交する２つのｘ方向およびｙ方向に延びる２個の出力領域ＯＤｘ、ＯＤｙを持つので、ｘ方向およびｙ方向の２つの方向に駆動力を出力することができ、本実施形態の構成によれば、２軸の圧電アクチュエータが提供される。
【００５４】
次に、別の実施形態について説明する。
【００５５】
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態における、圧電アクチュエータを用いた撮像装置の構成を示す図である。図９（Ａ）は、斜視図であり、図９（Ｂ）は、上面図である。
【００５６】
第２実施形態は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１を用いた撮像装置であり、この撮像装置は、被写体を撮像する撮像部と、前記撮像部の撮影方向を変更するように前記撮像部を駆動する駆動部とを備え、前記駆動部は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１を含むものである。
【００５７】
このような撮像装置Ｓ１は、例えば、図９に示すように、基台８と、撮影方向Ｑの撮像部ＩＳを内蔵した略球形の全体形状を持つ移動体４と、移動体４を回転自在に支持するジンバル機構５と、移動体４を駆動する第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１とを備えている。
【００５８】
撮像部ＩＳは、例えば、光学系と、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサとを備えて構成される。被写体からの光線は、前記光学系によって前記イメージセンサの受光面上に結像され、被写体の光学像となる。この被写体の光学像は、前記イメージセンサによって光電変換され、前記イメージセンサから画像信号が出力される。
【００５９】
ジンバル機構５は、回転軸ｙ方向に沿って所定の距離だけ離間して立設された１対の支持部材９、１０と、移動体４の周囲に設けられ、移動体４をシャフト１３、１４を介して軸受けすると共にシャフト１１、１２を介してこれら支持部材９、１０のそれぞれに設けられた軸孔で軸受けされるジンバル枠１５と、シャフト１１の端部に設けられ、ジンバル機構５の回転軸ｙ軸回りの回転角度θｙを計測するエンコーダ６と、シャフト１３の端部に設けられ、ジンバル機構５の回転軸ｘ軸回りの回転角度θｘを計測するエンコーダ７とを備えている。ジンバル枠１５は、略矩形状の枠体であり、ジンバル枠１５の互いに対向する一方の一対の側枠には、それぞれ、前記シャフト１１、１２が挿通される軸孔が形成されており、ジンバル枠１５の互いに対向する他方の一対の側枠には、それぞれ、これらシャフト１３、１４が挿通される軸孔が形成されている。これらシャフト１１、１２、支持部材９、１０の前記軸孔およびジンバル枠の前記軸孔によって、回転軸ｙと同心の軸受部１６ａ、１６ｂが構成され、これらシャフト１３、１４、移動体４に設けられた軸孔およびジンバル枠の前記軸孔によって、回転軸ｘと同心の軸受部１７ａ、１７ｂが構成される。
【００６０】
圧電アクチュエータＤ１は、第１実施形態で説明した装置であり、移動体４の下方に位置すると共に、移動体４の駆動面（略球体の外球面）に所定の大きさの付勢力で押圧付勢されて移動体４と摩擦係合するように、基台８上に配設される。
【００６１】
このような構成の撮像装置Ｓ１は、圧電アクチュエータＤ１を動作させることによって、移動体４を回転軸ｘ回りに回転駆動することができるとともに、移動体４を回転軸ｙ回りに回転駆動することができる。この結果、移動体４に内蔵された撮像部ＩＳの撮影方向Ｑは、ジンバル機構５の可動範囲内（所定角度の立体角内）で任意の方向に向けることができる。このため、第２実施形態の撮像装置Ｓ１は、例えば、監視カメラとして好適に用いることができる。
【００６２】
そして、第２実施形態の撮像装置Ｓ１は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１を用いるので、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【００６３】
次に、別の実施形態について説明する。
【００６４】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す分解斜視図である。図１１は、第３実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す縦断面図である。
【００６５】
第３実施形態は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１と略同様な圧電アクチュエータＤ１’を用いた駆動装置であり、この駆動装置は、移動体と、前記移動体を駆動する駆動部とを備え、前記駆動部は、前記圧電アクチュエータＤ１’を含むものである。
【００６６】
このような駆動装置Ｓ２は、例えば、図１０および図１１に示すように、移動体２１と、ケース２２と、環状（リング状）の一対の軸受け部材２３ａ、２３ｂと、前記圧電アクチュエータＤ１’と、押圧バネ２４とを備えている。
【００６７】
ケース２２は、中空の略直方体形状の筐体であり、その一面（例えば底面）が開口されており、そして、その互いに対向する一対の側面には、それぞれ、前記一対の軸受け部２３ａ、２３ｂを装着するための一対の軸孔が形成されている。
【００６８】
移動体２１は、比較的長尺な円柱形状のロッドであり、その一方端部は、前記一対の軸受け部２３ａ、２３ｂを介してケース２２の前記一対の軸孔に挿通され、ケース２２内に収納されている。
【００６９】
圧電アクチュエータＤ１’は、第１実施形態で説明した圧電アクチュエータＤ１と略同様の装置であり、本実施形態では、圧電部材１における駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）に凸部ＰＲ１、例えば、半球体形状の凸部ＰＲ１と、圧電部材１における駆動力の出力領域ＯＤが設けられる面に対向する面に係合凸部ＰＲ２、例えば、縦断面半円である半円柱形状の係合凸部ＰＲ２とをさらに備えている。このような構成の圧電アクチュエータＤ１’は、前記凸部ＰＲ１が移動体２１の駆動面（円柱の周面）に、押圧バネ２４によって所定の大きさの付勢力で押圧付勢されて、移動体２１と摩擦係合するように、ケース２２内に収容されている。
【００７０】
押圧バネ２４は、前記所定の大きさの付勢力を発生する弾性部材である。押圧バネ２４は、略矩形の板状体の板バネであり、前記矩形における互いに対向する一対の側辺から立設する、押圧バネ２４をケース２２に連結する連結アームが延設されている共に、前記矩形の略中央部分には係合孔が開口されている。押圧バネ２４は、ケース２２における前記開口の一面を覆いながら、ケース２２の外側に前記連結アームによって取り付けられ、そして、前記係合孔に圧電アクチュエータＤ１’の前記係合凸部ＰＲ２が嵌り込むことで、圧電アクチュエータＤ１’に前記付勢力を作用させる構造となっている。
【００７１】
このような構成の駆動装置Ｓ２は、圧電アクチュエータＤ１’を第１実施形態で説明したように動作させることによって、その駆動力が凸部ＰＲ１を介して移動体２１に伝達され、移動体２１を長尺方向ｘに沿って駆動することができるとともに、移動体２１を回転軸ｙ回りに回転駆動することができる。
【００７２】
そして、第３実施形態の駆動装置Ｓ２は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１と略同様な圧電アクチュエータＤ１’を用いるので、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【００７３】
次に、別の実施形態について説明する。
【００７４】
（第４実施形態）
図１２は、第４実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す斜視図である。図１２（Ａ）は、上面図であり、図１２（Ｂ）は、一部側面図であり、そして、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）に示すＡＡ線における断面図である。
【００７５】
第４実施形態は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１と略同様な圧電アクチュエータＤ１”を用いた駆動装置Ｓ３であり、例えば、図１２に示すように、ケース３１と、一対の第１ガイド部材３２ａ、３２ｂと、一対の第１スライダ部材３３ａ、３３ｂと、一対の第２ガイド部材３４ａ、３４ｂと、第２スライダ部材３５ａ、３５ｂと、一対の押圧バネ３６ａ、３６ｂとを備えている。
【００７６】
ケース３１は、中空の略直方体形状の筐体であり、そして、その互いに対向する一対の側面には、それぞれ、前記一対の第１ガイド部材３２ａを配設するための一対の軸孔が形成される共に、前記一対の第１ガイド部材３２ｂを配設するための一対の軸孔が形成されている。
【００７７】
第１ガイド部材３２ａ、３２ｂは、それぞれ、ｙ方向の移動を案内するための比較的長尺な円柱形状のロッドである。第１スライダ部材３３ａ、３３ｂは、それぞれ、第１ガイド部材３２ａ、３２ｂを挿通するために貫通孔が形成された柱状体であり、その周面には、前記一対の第２ガイド部材３４ａ、３４ｂを配設するための一対の軸孔が形成されている。
【００７８】
第１ガイド部材３２ａは、第１スライダ部材３３ａの前記貫通孔に挿通されて、その一方端部がケース３１の前記一対の側面にそれぞれ設けられた前記一対の軸孔の一方に嵌り込まれると共に、その他方端部が前記一対の軸孔の他方に嵌り込まれることで、前記一対の側面における一方側面から他方側面へ掛け渡すように配置され、ケース３１内に収納されている。また、第１ガイド部材３２ｂは、第１スライダ部材３３ｂの前記貫通孔に挿通されて、その一方端部がケース３１の前記一対の側面にそれぞれ設けられた前記一対の軸孔の一方に嵌り込まれると共に、その他方端部が前記一対の軸孔の他方に嵌り込まれることで、前記一対の側面における一方側面から他方側面へ掛け渡すように配置され、ケース３１内に収納されている。
【００７９】
第２ガイド部材３４ａ、３４ｂは、それぞれ、ｘ方向の移動を案内するための比較的長尺な円柱形状のロッドである。第２スライダ部材３５ａ、３５ｂは、それぞれ、第２ガイド部材３４ａ、３４ｂを挿通するために貫通孔が形成された柱状体である。
【００８０】
第２ガイド部材３４ａは、第２スライダ部材３５ａの前記貫通孔に挿通されて、その一方端部が第１スライダ部材３３ａの周面に設けられた前記一対の軸孔の一方に嵌り込まれると共に、その他方端部が第１スライダ部材３３ｂの周面に設けられた前記一対の軸孔の一方に嵌り込まれることで、前記一対の第１スライダ部材３３ａ、３３ｂにおける一方の第１スライダ部材３３ａから他方の第１スライダ部材３３ｂへ掛け渡すように配置され、ケース３１内に収納されている。また、第２ガイド部材３４ｂは、第２スライダ部材３５ｂの前記貫通孔に挿通されて、その一方端部が第１スライダ部材３３ａの周面に設けられた前記一対の軸孔の他方に嵌り込まれると共に、その他方端部が第１スライダ部材３３ｂの周面に設けられた前記一対の軸孔の他方に嵌り込まれることで、前記一対の第１スライダ部材３３ａ、３３ｂにおける一方の第１スライダ部材３３ａから他方の第１スライダ部材３３ｂへ掛け渡すように配置され、ケース３１内に収納されている。
【００８１】
圧電アクチュエータＤ１”は、第１実施形態で説明した圧電アクチュエータＤ１と略同様の装置であり、本実施形態では、圧電部材１における駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）に凸部ＰＲ３、例えば、第３実施形態の凸部ＰＲ１と同様な半球体形状の凸部ＰＲ３をさらに備えている。このような構成の圧電アクチュエータＤ１”は、前記凸部ＰＲ３がケース３１の底面に、前記一対の押圧バネ３６ａ、３６ｂによって所定の大きさの付勢力で押圧付勢されて、ケース３１の底面と摩擦係合するように、ケース３１内に収容されている。
【００８２】
押圧バネ３６ａ、３６ｂは、前記所定の大きさの付勢力を発生する弾性部材である。押圧バネ３６ａ、３６ｂは、それぞれ、例えば、コイルバネである。押圧バネ３６ａは、その一方端部が第２スライダ部材３５ａの周面に取り付けられると共に、その他方端が圧電部材１における背面（前記出力領域ＯＤが設けられている面（表面）に対向する面）に取り付けられている。また、押圧バネ３６ｂは、その一方端部が第２スライダ部材３５ｂの周面に取り付けられると共に、その他方端が圧電部材１における背面（前記出力領域ＯＤが設けられている面（表面）に対向する面）に取り付けられている。そして、これら押圧バネ３６ａ、３６ｂは、このように第２スライダ部材３５ａ、３５ｂと圧電アクチュエータＤ１”との間に配設されることで、圧電アクチュエータＤ１”に前記付勢力を作用させている。
【００８３】
このような構成の駆動装置Ｓ３は、圧電アクチュエータＤ１”を第１実施形態で説明したように動作させることによって、その駆動力が凸部ＰＲ３を介してケース３１の底面に伝達され、その底面からの反力によって、第２スライダ部材３５ａ、３５ｂを第２ガイド部材３４ａ、３４ｂに沿ってｘ方向に駆動することができるとともに、第１スライダ部材３３ａ、３３ｂを介して第１ガイド部材３２ａ、３２ｂに沿ってｙ方向に駆動することができる。
【００８４】
そして、第４実施形態の駆動装置Ｓ３は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１と略同様な圧電アクチュエータＤ１”を用いるので、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【００８５】
次に、別の実施形態について説明する。
【００８６】
（第５実施形態）
図１３は、第５実施形態における３軸の圧電アクチュエータの構成を示す図である。図１３（Ａ）は、斜視図であり、図１３（Ｂ）は、電極の構成を説明するための図である。
【００８７】
上述の第１ないし第４実施形態における圧電アクチュエータＤ１、Ｄ１’、Ｄ１”では、圧電部材１は、４個の領域に分けられたが、領域の個数は、これに限定されるものではなく、３以上の任意の個数であってよい。例えば、圧電部材は、３個の領域に分けることができる。第５実施形態における圧電アクチュエータは、このような圧電部材を３個の領域に分けた装置である。
【００８８】
このような構成の圧電アクチュエータにおいて、圧電部材は、単層の圧電体によって構成される単層構造であってもよいが、本実施形態における圧電アクチュエータは、第１実施形態と同様に、単層構造に較べて同一の印加電圧レベルに対しより高い出力を得るために、言い換えれば、単層構造に較べて同一の出力レベルに対しより低い印加電圧レベルとするために、多層（複数層）、例えば、２層の圧電体によって構成される多層構造である。
【００８９】
このような２層構造の圧電アクチュエータＤ２は、例えば、図１３に示すように、上述した通常伸縮モードにおける伸縮方向に積層された２個の圧電体４１−１、４１−２を備えた圧電部材４１と、この圧電部材４１を３個の領域ＡＡ、ＡＢ、ＡＣに分け、これら各領域ＡＡ〜ＡＣのそれぞれに各電圧を印加する２組の電極４２（４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２）とを備え、これら３個の領域ＡＡ〜ＡＣにおける所定の境界部を駆動力の出力領域ＯＤとするものである。
【００９０】
圧電体４１−１、４１−２は、それぞれ、圧電現象を発現する所定の圧電材料から形成された板状（層状、膜状）の部材である。圧電体４１−１、４１−２は、それぞれ、本実施形態では、例えば、板状の一方主面における法線方向から見た平面視の形状が略円形である板状の円柱体である。
【００９１】
これら圧電体４１−１、４１−２を備えて構成される圧電部材４１における前記３個の領域ＡＡ〜ＡＣは、例えば、図１３（Ａ）に示すように、前記平面視における円形の中心点から径方向に延びる３本の境界線によって等面積で区切られている。すなわち、領域ＡＡ〜ＡＣのそれぞれは、中心角１２０度の扇形である。これら３本の境界線は、図１３（Ａ）において、破線で示されている。
【００９２】
これら各領域ＡＡ〜ＡＣのそれぞれは、各領域ＡＡ〜ＡＣのそれぞれに各電圧を印加するための前記３組の電極４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２を備えている。
【００９３】
より具体的には、領域ＡＡには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極４２Ａ１；４２Ａ２が形成されている。さらにより具体的には、圧電部材４１が２個の積層された圧電体４１−１、４１−２を備えて構成されていることから、図１３（Ｂ）に示すように、圧電体４１−１の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極４２Ａ１−１が形成され、圧電体４１−２の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極４２Ａ２−２が形成され、圧電体４１−２の他方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極４２Ａ１−３（不図示）が形成されている。そして、これら圧電体４１−１、４１−２が積層されているので、圧電体４１−１にとって電極４２Ａ１−１および電極４２Ａ２−２が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極４２Ａ１；４２Ａ２として機能し、圧電体４１−２にとって電極４２Ａ２−２および電極４２Ａ１−３が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極４２Ａ１；４２Ａ２として機能している。
【００９４】
領域ＡＢには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極４２Ｂ１；４２Ｂ２が形成されており、さらにより具体的には、図１３（Ｂ）に示すように、領域ＡＡと同様に、各圧電体４１−１、４１−２における領域ＡＢに対応する部分には、電極４２Ｂ１−１、４２Ｂ２−２、４２Ｂ１−３が形成され、これらは、領域ＡＢでの各圧電体４１−１、４１−２における前記１組（１対）の電極４２Ｂ１；４２Ｂ２として機能している。領域ＡＣには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極４２Ｃ１；４２Ｃ２が形成されており、さらにより具体的には、図１３（Ｂ）に示すように、領域ＡＡと同様に、各圧電体４１−１、４１−２における領域ＡＣに対応する部分には、電極４２Ｃ１−１、４２Ｃ２−２、４２Ｃ１−３が形成され、これらは、領域ＡＣでの各圧電体４１−１、４１−２における前記１組（１対）の電極４２Ｃ１；４２Ｃ２として機能している。
【００９５】
また、これら圧電体４１−１、４１−２を備えて構成される圧電部材４１における各周面には、これら３組の電極４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２と上述した駆動電圧供給部３と同様に構成される図略の駆動圧電供給部とを電気的に接続するために、複数の周面電極４２ＳＡ１；４２ＳＡ２、４２ＳＢ１；４２ＳＢ２、４２ＳＣ１；４２ＳＣ２が周方向に周面に沿って形成されている。より具体的には、周面電極４２ＳＡ１および周面電極４２ＳＡ２は、圧電部材４１の周面における領域ＡＡに対応する部分に互いに電気的に絶縁するように周方向に所定の隙間を空けて形成され、周面電極４２ＳＡ１には、電極４２Ａ１（４２Ａ１−１、４２Ａ１−３）が接続され、周面電極４２ＳＡ２には、電極４２Ａ２（４２Ａ２−２）が接続される。周面電極４２ＳＢ１および周面電極４２ＳＢ２は、圧電部材４１の周面における領域ＡＢに対応する部分に互いに電気的に絶縁するように周方向に所定の隙間を空けて形成され、周面電極４２ＳＢ１には、電極４２Ｂ１（４２Ｂ１−１、４２Ｂ１−３）が接続され、周面電極４２ＳＢ２には、電極４２Ｂ２（４２Ｂ２−２）が接続される。そして、周面電極４２ＳＣ１および周面電極４２ＳＣ２は、圧電部材４１の周面における領域ＡＣに対応する部分に互いに電気的に絶縁するように周方向に所定の隙間を空けて形成され、周面電極４２ＳＣ１には、電極４２Ｃ１（４２Ｃ１−１、４２Ｃ１−３）が接続され、周面電極４２ＳＣ２には、電極４２Ｃ２（４２Ｃ２−２）が接続される。なお、図１３には、周面電極４２ＳＢ１、４２ＳＢ２が図示され、周面電極４２ＳＡ１、４２ＳＡ２、４２ＳＣ１、４２ＳＣ２は、図示が省略されている。
【００９６】
そして、前記境界線を含む所定の境界部分が駆動力の出力領域ＯＤとされている。本実施形態の圧電アクチュエータＤ２では、この駆動力の出力領域ＯＤは、複数（本実施形態では３個）であって、これら３個の駆動力の出力領域ＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０は、互いに線形独立な３方向に延びている。より具体的には、出力領域ＯＤθ０は、領域ＡＡと領域ＡＣとの境界線に沿ってその方向に伸び、出力領域ＯＤθ＋１２０は、領域ＡＡと領域ＡＢとの境界線に沿ってその方向に伸び、そして、出力領域ＯＤθ−１２０は、領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿ってその方向に伸びている。
【００９７】
また、このような構成の圧電アクチュエータＤ２における各領域ＡＡ〜ＡＣのそれぞれに前記所定のレベルの電圧を印加する駆動電圧供給部は、例えば、図３に示す上述した駆動電圧供給部３と同様であるので、その説明を省略する。
【００９８】
次に、このような構成の圧電アクチュエータＤ２の動作について説明する。図１４は、第５実施形態の圧電アクチュエータにおける分極処理の電極の取り方を説明するための図である。図１５は、第５実施形態の圧電アクチュエータにおける各伸縮モードを説明するための図である。図１５（Ａ）は、第１伸縮モードを示し、図１５（Ｂ）は、第２伸縮モードを示し、図１５（Ｃ）は、第３伸縮モードを示す。
【００９９】
このような構成の圧電アクチュエータＤ２では、まず、各圧電体４１−１、４１−２を分極する分極処理が施される。例えば、周面電極４２ＳＡ１、周面電極４２ＳＢ１および周面電極４２ＳＣ１のそれぞれを介して電極４２Ａ１（４２Ａ１−１、４２Ａ１−３）、電極４２Ｂ１（４２Ｂ１−１、４２Ｂ１−３）および電極４２Ｃ１（４２Ｃ１−１、４２Ｃ１−３）のそれぞれが接地され、周面電極４２ＳＡ２、周面電極４２ＳＢ２および周面電極４２ＳＣ２のそれぞれを介して電極４２Ａ２（４２Ａ２−２）、電極４２Ｂ２（４２Ｂ２−２）および電極４２Ｃ２（４２Ｃ２−２）のそれぞれに、例えば１５００Ｖ／ｍｍの電圧が印加される。
【０１００】
このような分極処理を施した後に、図１５（Ａ）に示すように、電極４２Ａ１（４２Ａ１−１、４２Ａ１−３）、電極４２Ｂ２（４２Ｂ２−２）および電極４２Ｃ２（４２Ｃ２−２）を同極とすると共に、残余の電極４２Ａ２（４２Ａ２−２）、電極４２Ｂ１（４２Ｂ１−１、４２Ｂ１−３）および電極４２Ｃ１（４２Ｃ１−１、４２Ｃ１−３）を同極として、駆動電圧供給部３によって所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材４１の領域ＡＡおよび領域ＡＣが同相で伸縮する一方、圧電部材４１の領域ＡＡおよび領域ＡＣにおける伸縮の位相と圧電部材４１の領域ＡＢにおける伸縮の位相とは、１８０度異なるものとなる。このため、駆動力の出力領域ＯＤは、駆動力の出力領域ＯＤθ０として、図１５（Ａ）に示すように、領域ＡＡと領域ＡＣとの境界線に沿ってその方向θ０方向に振動する。このような動作モードを第１伸縮モードと呼称することとする。
【０１０１】
また、図１５（Ｂ）に示すように、電極４２Ａ１（４２Ａ１−１、４２Ａ１−３）、電極４２Ｂ１（４２Ｂ１−１、４２Ｂ１−３）および電極４２Ｃ１（４２Ｃ１−１、４２Ｃ１−３）を同極とすると共に、残余の電極４２Ａ２（４２Ａ２−２）、電極４２Ｂ２（４２Ｂ２−２）および電極４２Ｃ２（４２Ｃ２−２）を同極として、駆動電圧供給部３によって所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材４１の領域ＡＡおよび領域ＡＢが同相で伸縮する一方、圧電部材４１の領域ＡＡおよび領域ＡＢにおける伸縮の位相と圧電部材４１の領域ＡＣにおける伸縮の位相とは、１８０度異なるものとなる。このため、駆動力の出力領域ＯＤは、駆動力の出力領域ＯＤθ＋１２０として、図１５（Ｂ）に示すように、領域ＡＡと領域ＡＢとの境界線に沿ってその方向θ＋１２０方向に振動する。このような動作モードを第２伸縮モードと呼称することとする。
【０１０２】
また、図１５（Ｃ）に示すように、電極４２Ａ２（４２Ａ２−２）、電極４２Ｂ１（４２Ｂ１−１、４２Ｂ１−３）および電極４２Ｃ２（４２Ｃ２−２）を同極とすると共に、残余の電極４２Ａ１（４２Ａ１−１、４２Ａ１−３）、電極４２Ｂ２（４２Ｂ２−２）および電極４２Ｃ１（４２Ｃ１−１、４２Ｃ１−３）を同極として、駆動電圧供給部３によって所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材４１の領域ＡＢおよび領域ＡＣが同相で伸縮する一方、圧電部材４１の領域ＡＢおよび領域ＡＣにおける伸縮の位相と圧電部材４１の領域ＡＡにおける伸縮の位相とは、１８０度異なるものとなる。このため、駆動力の出力領域ＯＤは、駆動力の出力領域ＯＤθ−１２０として、図１５（Ｃ）に示すように、領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿ってその方向θ−１２０方向に振動する。このような動作モードを第３伸縮モードと呼称することとする。
【０１０３】
そして、このような第１ないし第３伸縮モードで振動可能な圧電アクチュエータＤ２において、駆動電圧供給部３は、前記周期的な所定レベルの電圧として、駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を各組の電極４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２にそれぞれ供給することが好ましい。
【０１０４】
そして、このように振動する駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０）に所定の移動体（図１３および図１５に不図示）を摩擦係合すると、圧電アクチュエータＤ２の駆動力を前記移動体に伝達することができ、移動体を前記駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０）に対し相対的に移動することができる。特に、上述のように、駆動電圧供給部３が、前記周期的な所定レベルの電圧として、駆動力の出力領域ＯＤＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を各組の電極４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２にそれぞれ供給することによって、いわゆるＳＩＤＭと同様の動作原理によって、前記移動体を駆動することができる。
【０１０５】
このような構成の圧電アクチュエータＤ２は、３個の領域ＡＡ〜ＡＣを備え、互いに線形独立な３方向に延びる３個の出力領域ＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０を持つので、３つの各方向に駆動力を出力することができ、この構成によれば、３軸の圧電アクチュエータが提供される。
【０１０６】
なお、上述の第５実施形態における圧電アクチュエータＤ２は、円柱形状であったが、三角柱形状であってもよい。
【０１０７】
また、上述の第５実施形態において、図１６に示すように、各領域ＡＡ〜ＡＣごとに圧電部材ブロックを作り、これらを例えばエポキシ系接着剤等によって貼り合わせることで、圧電アクチュエータＤ２が製造されてもよい。
【０１０８】
なお、上述の第１ないし第５実施形態において、圧電アクチュエータＤ１、Ｄ１’、Ｄ１”、Ｄ２は、駆動力の出力領域ＯＤをコーティングするダイヤモンドライクカーボン層をさらに備えてもよい。あるいは、上述の第１ないし第５実施形態において、圧電アクチュエータＤ１、Ｄ１’、Ｄ１”、Ｄ２は、駆動力の出力領域ＯＤをコーティングするタングステンカーバイト層をさらに備えてもよい。このような構成の圧電アクチュエータＤ１、Ｄ１’、Ｄ１”、Ｄ２は、耐摩耗性素材で出力領域ＯＤを覆うことによって、出力領域ＯＤの耐摩耗性を改善すること（高めること）ができる。
【０１０９】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１１０】
Ｄ１、Ｄ１’、Ｄ１”、Ｄ２ 圧電アクチュエータ
Ｓ１ 撮像装置
Ｓ２、Ｓ３ 駆動装置
１、４１ 圧電部材
２（２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２）、４２（４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２） 電極
３ 駆動電圧供給回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電現象を用いた圧電アクチュエータに関し、特に、線形独立な複数の方向に移動体を駆動することができる圧電アクチュエータに関する。そして、本発明は、このような圧電アクチュエータを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電現象（圧電効果）は、結晶体に圧力を加えると、前記圧力に略比例した表面電荷（分極）を生じる現象をいい、逆に、結晶体に電圧を加えると結晶体自体が変形する。このような圧電現象を利用した圧電アクチュエータに「ＳＩＤＭ（Smooth Impact Drive Mechanism）」と称される駆動装置があり、このＳＩＤＭは、例えば、駆動装置として特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１７は、特許文献１に開示の駆動装置の構成を示す一部分解斜視図である。この特許文献１に開示の駆動装置は、図１７に示すように、電気−機械変換素子としての圧電素子１０１８と、圧電素子１０１８に結合して圧電素子１０１８と共に変位する駆動部材としての駆動軸１０１３と、駆動軸１０１３に摩擦結合した被駆動部材としてのズームレンズ鏡筒１０１１とを備え、圧電素子１０１８に印加される駆動パルスによる圧電素子１０１８の伸びと縮みの速度を異ならせることにより、ズームレンズ鏡筒１０１１が駆動軸１０１３との摩擦係合により駆動軸１０１３と共に実質的に移動する状態と、ズームレンズ鏡筒１０１１が駆動軸１０１３との摩擦結合に打ち勝って実質的に移動しない状態とをとり得る圧電素子１０１８を使用した装置である。
【０００４】
また、圧電アクチュエータは、例えば、監視カメラ等の指向方向制御やロボットの関節部等に代表される多自由度回転駆動制御系等に応用するために、線形独立な複数の方向に移動体（被駆動部材、被駆動体）を駆動することが要望されている。そこで、前記特許文献１に開示の駆動装置を用いて複数の方向に移動体（前記特許文献１では被駆動部材）を駆動しようとすると、そのような装置は、各方向用に前記特許文献１に開示の駆動装置が複数個必要となるため、複雑な構造となってしまうと共に、高コストになってしまう。
【０００５】
一方、このような複数の方向に移動体を駆動可能な圧電アクチュエータとして、例えば、特許文献２に開示の圧電モータがある。図１８は、特許文献２に開示の圧電モータの構成を示す図である。図１８（Ａ）は、斜視図であり、図１８（Ｂ）は、上面図であり、そして、図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）に示す破線矩形枠部分の拡大図である。この特許文献２に開示の圧電モータ２０００は、図１８に示すように、基台２００２と、カメラモジュール２００３を内装した全体形状が略球体を成す被駆動体２００４と、基台２００２に設置され、回転軸ｙおよびこれに直交する回転軸ｘの２自由度に被駆動体２００４を回転自在に支持するジンバル機構２００５と、基台２００２上の被駆動体２００４の下方に位置し被駆動体２００４の駆動面に押圧付勢されてこの被駆動体２００４の摩擦駆動を行う３次元圧電ユニット２００８とを備えて構成される。この３次元圧電ユニット２００８は、それぞれ各一端が基台２００２に固定された４個の圧電素子２０２２、２０２３、２０２４、２０２５と、これらの圧電素子２０２２〜２０２５の各他端と連結固定されて、これらの圧電素子２０２２〜２０２５の合成振動を、駆動力として摩擦を介して被駆動体２００４に伝達するための駆動部２０２６とから構成される。これら圧電素子２０２２〜２０２５は、基台２００２の面に垂直な軸線に対して所定角度をもって傾斜する傾斜軸線を有し、各傾斜軸線がその延長線上において交差するように被駆動体２００４の水平断面の円周方向に等角配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−２７４５４４号公報
【特許文献２】特開２００９−４４８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献２に開示の圧電モータ２０００では、駆動部２０２６が被駆動体２００４に当接された状態で、この駆動部２０２６が所定の方向に楕円運動、急速変形運動または直線運動し、該運動によって被駆動体２００４が回動する。このため、駆動部２０２６が被駆動体２００４に適切に当接するように、圧電素子２０２２〜２０２５と駆動部２０２６とを適切に連結固定するとともに圧電素子２０２２〜２０２５を基台２００２上に適切に設置する必要があるので、組立性が悪く、コスト高となってしまう。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、組立性を改善し、低コスト化を図ることができる圧電アクチュエータおよびこれを用いた撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる圧電アクチュエータは、所定の立体形状の圧電部材と、前記圧電部材を複数の領域に分け、各領域のそれぞれに各電圧を印加する複数の電極とを備え、前記複数の領域における所定の境界部を駆動力の出力領域とすることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の圧電アクチュエータは、一体の圧電部材を複数の領域に分け、その境界部を駆動力の出力領域とするので、背景技術のような組立の必要がなく、このため、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【００１１】
また、他の一態様では、上述の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電部材は、複数であって、前記複数の圧電部材は、積層されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成の圧電アクチュエータは、圧電部材が積層構造の複数であるので、単層構造である場合に較べて、同一の印加電圧レベルに対しより高い出力を得ることができる。すなわち、言い換えれば、このような構成の圧電アクチュエータは、単層構造である場合に較べて、同一の出力レベルに対しより低い印加電圧レベルとすることができる。
【００１３】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記駆動力の出力領域に摩擦係合し、前記駆動力の出力領域に対し相対的に移動可能な移動体をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
このような構成の圧電アクチュエータは、その駆動力を移動体に伝達し、移動体を駆動することができる。
【００１５】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記駆動力の出力領域は、複数であって、前記複数の駆動力の出力領域は、互いに線形独立な複数の方向に延びていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、互いに線形独立な複数の方向に駆動力が出力され、多軸（多出力軸）の圧電アクチュエータが提供される。
【００１７】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記駆動力の出力領域をコーティングするダイヤモンドライクカーボン層をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
このような構成の圧電アクチュエータは、出力領域の耐摩耗性を改善すること（高めること）ができる。
【００１９】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記複数の領域は、４個であることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、２軸（２出力軸）の圧電アクチュエータが提供される。
【００２１】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記複数の領域は、３個であることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、３軸（３出力軸）の圧電アクチュエータが提供される。
【００２３】
また、他の一態様では、これら上述の圧電アクチュエータにおいて、前記出力領域における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を前記複数の電極にそれぞれ供給する駆動電圧供給部をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、いわゆるＳＩＤＭと同様の動作原理による圧電アクチュエータが提供される。
【００２５】
また、他の一態様にかかる撮像装置は、被写体を撮像する撮像部と、前記撮像部の撮影方向を変更するように前記撮像部を駆動する駆動部とを備え、前記駆動部は、これら上述のいずれかの圧電アクチュエータを含むことを特徴とする。
【００２６】
このような構成の撮像装置は、駆動部にこれら上述のいずれかの圧電アクチュエータを含むので、撮影方向を変更することができ、しかも、その組立性を改善することができ、低コスト化も図ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる圧電アクチュエータおよびこれを用いた撮像装置は、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態における２軸の圧電アクチュエータの構成を示す図である。
【図２】第１実施形態における２軸の圧電アクチュエータの構成を示す分解斜視図である。
【図３】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける駆動回路の構成を示す図である。
【図４】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける通常伸縮モードを説明するための図である。
【図５】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける第１伸縮モードを説明するための図である。
【図６】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける第２伸縮モードを説明するための図である。
【図７】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける駆動電圧の波形を示す図である。
【図８】第１実施形態の圧電アクチュエータにおける各測定点の変位を説明するための図である。
【図９】第２実施形態における、圧電アクチュエータを用いた撮像装置の構成を示す図である。
【図１０】第３実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１１】第３実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す縦断面図である。
【図１２】第４実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】第５実施形態における３軸の圧電アクチュエータの構成を示す図である。
【図１４】第５実施形態の圧電アクチュエータにおける分極処理の電極の取り方を説明するための図である。
【図１５】第５実施形態の圧電アクチュエータにおける各伸縮モードを説明するための図である。
【図１６】各領域の圧電部材ブロックを貼り合わせることで製造される圧電アクチュエータを示す図である。
【図１７】特許文献１に開示の駆動装置の構成を示す一部分解斜視図である。
【図１８】特許文献２に開示の圧電モータの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における２軸の圧電アクチュエータの構成を示す図である。図１（Ａ）は、斜視図であり、図１（Ｂ）は、各領域を説明するための図である。図２は、第１実施形態における２軸の圧電アクチュエータの構成を示す分解斜視図である。図３は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける駆動回路の構成を示す図である。
【００３１】
本実施形態における圧電アクチュエータは、所定の立体形状の圧電部材と、前記圧電部材を複数の領域に分け、各領域のそれぞれに各電圧を印加する複数の電極とを備え、前記複数の領域における所定の境界部を駆動力の出力領域とするものである。
【００３２】
このような構成の圧電アクチュエータにおいて、圧電部材は、単層の圧電体によって構成される単層構造であってもよいが、本実施形態における圧電アクチュエータは、単層構造に較べて同一の印加電圧レベルに対しより高い出力を得るために、言い換えれば、単層構造に較べて同一の出力レベルに対しより低い印加電圧レベルとするために、多層（複数層）、例えば、４層の圧電体によって構成される多層構造である。
【００３３】
このような４層構造の圧電アクチュエータＤ１は、例えば、図１および図２に示すように、後述する通常伸縮モードにおける伸縮方向に積層された４個の圧電体１−１、１−２、１−３、１−４を備えた圧電部材１と、この圧電部材１を複数（本実施形態では４個）の領域ＡＡ、ＡＢ、ＡＣ、ＡＤに分け、これら各領域ＡＡ〜ＡＤのそれぞれに各電圧を印加する複数（本実施形態では４組）の電極２（２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２）とを備え、これら複数（本実施形態では４個）の領域ＡＡ〜ＡＤにおける所定の境界部を駆動力の出力領域ＯＤとするものである。
【００３４】
圧電体１−１〜１−４は、それぞれ、圧電現象を発現する所定の圧電材料から形成された板状（層状、膜状）の部材である。圧電体１−１〜１−４は、それぞれ、本実施形態では、例えば、板状の一方主面における法線方向から見た平面視の形状が矩形、より具体的には、略正方形である板状の直方体である。前記圧電材料は、例えば、無機圧電材料であってもよく、また例えば、有機圧電材料であってもよい。無機圧電材料として、例えば、いわゆるＰＺＴ、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）等が挙げられる。また、有機圧電材料として、例えば、フッ化ビニリデンの重合体等が挙げられる。
【００３５】
これら圧電体１−１〜１−４を備えて構成される圧電部材１における前記４個の領域ＡＡ〜ＡＤは、例えば、図１（Ｂ）に示すように、前記平面視における矩形の各辺に平行であって前記平面視における矩形の対角線の交点を通る、互いに直交する２本の境界線によって等面積で区切られている。これら２本の境界線は、図１（Ｂ）において、破線で示されている。
【００３６】
これら各領域ＡＡ〜ＡＤのそれぞれは、各領域ＡＡ〜ＡＤのそれぞれに各電圧を印加するための前記４組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２を備えている。
【００３７】
より具体的には、領域ＡＡには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ａ１；２Ａ２が形成されている。さらにより具体的には、圧電部材１が４個の積層された圧電体１−１〜１−４を備えて構成されていることから、図２に示すように、圧電体１−１の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極２Ａ１−１が形成され、圧電体１−２の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極２Ａ２−２が形成され、圧電体１−３の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極２Ａ１−３が形成され、圧電体１−４の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極２Ａ２−４が形成され、圧電体１−４の他方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極２Ａ１−５（不図示）が形成されている。そして、これら圧電体１−１〜１−４が積層されているので、圧電体１−１にとって電極２Ａ１−１および電極２Ａ２−２が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ａ１；２Ａ２として機能し、圧電体１−２にとって電極２Ａ２−２および電極２Ａ１−３が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ａ１；２Ａ２として機能し、圧電体１−３にとって電極２Ａ１−３および電極２Ａ２−４が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ａ１；２Ａ２として機能し、圧電体１−４にとって電極２Ａ２−４および電極２Ａ１−５が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ａ１；２Ａ２として機能している。
【００３８】
領域ＡＢには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ｂ１；２Ｂ２が形成されており、さらにより具体的には、図２に示すように、領域ＡＡと同様に、各圧電体１−１〜１−４における領域ＡＢに対応する部分には、電極２Ｂ１−１、２Ｂ２−２、２Ｂ１−３、２Ｂ２−４、２Ｂ１−５が形成され、これらは、領域ＡＢでの各圧電体１−１〜１−４における前記１組（１対）の電極２Ｂ１；２Ｂ２として機能している。領域ＡＣには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ｃ１；２Ｃ２が形成されており、さらにより具体的には、図２に示すように、領域ＡＡと同様に、各圧電体１−１〜１−４における領域ＡＣに対応する部分には、電極２Ｃ１−１、２Ｃ２−２、２Ｃ１−３、２Ｃ２−４、２Ｃ１−５が形成され、これらは、領域ＡＣでの各圧電体１−１〜１−４における前記１組（１対）の電極２Ｃ１；２Ｃ２として機能している。領域ＡＤには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極２Ｄ１；２Ｄ２が形成されており、さらにより具体的には、図２に示すように、領域ＡＡと同様に、各圧電体１−１〜１−４における領域ＡＤに対応する部分には、電極２Ｄ１−１、２Ｄ２−２、２Ｄ１−３、２Ｄ２−４、２Ｄ１−５が形成され、これらは、領域ＡＤでの各圧電体１−１〜１−４における前記１組（１対）の電極２Ｄ１；２Ｄ２として機能している。
【００３９】
また、これら圧電体１−１〜１−４を備えて構成される圧電部材１における各側面には、これら４組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２と後述の駆動電圧供給部３とを電気的に接続するために、複数の側面電極２ＳＡ１；２ＳＡ２、２ＳＢ１；２ＳＢ２、２ＳＣ１；２ＳＣ２、２ＳＤ１；２ＳＤ２が側面に沿って形成されている。より具体的には、側面電極２ＳＡ１は、圧電部材１の一方側面における領域ＡＡに対応する部分に形成され、電極２Ａ１（２Ａ１−１、２Ａ１−３、２Ａ１−５）に接続され、側面電極２ＳＤ１は、圧電部材１の前記一方側面における領域ＡＤに対応する部分に形成され、電極２Ｄ１（２Ｄ１−１、２Ｄ１−３、２Ｄ１−５）に接続され、側面電極２ＳＢ１は、圧電部材１の前記一方側面に対向する一方対向側面における領域ＡＢに対応する部分に形成され、電極２Ｂ１（２Ｂ１−１、２Ｂ１−３、２Ｂ１−５）に接続され、側面電極２ＳＣ１は、圧電部材１の前記一方対向側面における領域ＡＣに対応する部分に形成され、電極２Ｃ１（２Ｃ１−１、２Ｃ１−３、２Ｃ１−５）に接続されている。そして、側面電極２ＳＡ２は、圧電部材１の前記一方側面に隣接した他方側面おける領域ＡＡに対応する部分に形成され、電極２Ａ２（２Ａ２−２、２Ａ２−４）に接続され、側面電極２ＳＤ２は、圧電部材１の前記他方側面における領域ＡＤに対応する部分に形成され、電極２Ｄ２（２Ｄ２−２、２Ｄ２−４）に接続され、側面電極２ＳＢ２は、圧電部材１の前記他方側面に対向する他方対向側面における領域ＡＢに対応する部分に形成され、電極２Ｂ２（２Ｂ２−２、２Ｂ２−４）に接続され、側面電極２ＳＣ２は、圧電部材１の前記他方対向側面における領域ＡＣに対応する部分に形成され、電極２Ｃ２（２Ｃ２−２、２Ｃ２−４）に接続されている。なお、図１および図２には、側面電極２ＳＡ２、２ＳＢ２、２ＳＢ１、２ＳＣ１が図示され、側面電極２ＳＡ１、２ＳＤ１、２ＳＤ２、２ＳＣ２は、図示が省略されている。
【００４０】
そして、前記境界線を含む所定の境界部分が駆動力の出力領域ＯＤとされている。本実施形態の圧電アクチュエータＤ１では、この駆動力の出力領域ＯＤは、複数（本実施形態では２個）であって、これら２個の駆動力の出力領域ＯＤｘ、ＯＤｙは、互いに線形独立な２方向に延びている。より具体的には、出力領域ＯＤｘは、領域ＡＡと領域ＡＤとの境界線に沿って伸びるとともに、領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿って伸びている。そして、出力領域ＯＤｙは、領域ＡＡと領域ＡＢとの境界線に沿って伸びるとともに、領域ＡＤと領域ＡＣとの境界線に沿って伸びている。
【００４１】
また、このような構成の圧電アクチュエータＤ１における各領域ＡＡ〜ＡＤのそれぞれに前記所定のレベルの電圧を印加する駆動電圧供給部３は、例えば、図３に示すように、コンデンサＣと、４個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４と、抵抗素子Ｒとを備えて構成されるＨ型駆動回路である。より具体的には、互いに直列に接続されたＰ−ｃｈ ＦＥＴ（Ｐ型電界効果トランジスタ）のトランジスタＴｒ１、Ｎ−ｃｈ ＦＥＴ（Ｎ型電界効果トランジスタ）のトランジスタＴｒ２および抵抗素子Ｒが、電源Ｖｄと接地との間に接続され、この直列接続のトランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２に並列に、互いに直列に接続されたＰ−ｃｈ ＦＥＴ（Ｐ型電界効果トランジスタ）のトランジスタＴｒ３およびＮ−ｃｈ ＦＥＴ（Ｎ型電界効果トランジスタ）のトランジスタＴｒ４が接続され、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ３との接続点と接地との間に、コンデンサＣが接続されている。これらトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のそれぞれには、これらトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４をオンオフするための制御信号ｃｈ１〜ｃｈ４が図略の制御部から供給される。そして、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接続点ＬおよびトランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接続点Ｍのそれぞれが、圧電部材１の各領域ＡＡ〜ＡＤにおける各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２に接続される。
【００４２】
より具体的には、圧電部材１の領域ＡＡにおける電極２Ａ１（２Ａ１−１、２Ａ１−３、２Ａ１−５）は、側面電極２ＳＡ１を介して、例えば、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接続点Ｌに接続され、電極２Ａ２（２Ａ２−２、２Ａ２−４）は、側面電極２ＳＡ２を介して、例えば、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接続点Ｍに接続される。圧電部材１の領域ＡＢにおける電極２Ｂ１（２Ｂ１−１、２Ｂ１−３、２Ｂ１−５）は、側面電極２ＳＢ１を介して、例えば、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接続点Ｌに接続され、電極２Ｂ２（２Ｂ２−２、２Ｂ２−４）は、側面電極２ＳＢ２を介して、例えば、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接続点Ｍに接続される。圧電部材１の領域ＡＣにおける電極２Ｃ１（２Ｃ１−１、２Ｃ１−３、２Ｃ１−５）は、側面電極２ＳＣ１を介して、例えば、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接続点Ｌに接続され、電極２Ｃ２（２Ｃ２−２、２Ｃ２−４）は、側面電極２ＳＣ２を介して、例えば、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接続点Ｍに接続される。圧電部材１の領域ＡＤにおける電極２Ｄ１（２Ｄ１−１、２Ｄ１−３、２Ｄ１−５）は、側面電極２ＳＤ１を介して、例えば、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との接続点Ｌに接続され、電極２Ｄ２（２Ｄ２−２、２Ｄ２−４）は、側面電極２ＳＤ２を介して、例えば、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ４との接続点Ｍに接続される。
【００４３】
なお、このような構成の駆動電圧供給部３は、圧電部材１の各領域ＡＡ〜ＡＤにおける各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２ごとに設けられてもよく（本実施形態では４個）、複数の組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２に対して共通に設けられてもよい（例えば２個）。
【００４４】
次に、このような構成の圧電アクチュエータＤ１の動作について説明する。図４は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける通常伸縮モードを説明するための図である。図５は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける第１伸縮モードを説明するための図である。図６は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける第２伸縮モードを説明するための図である。図７は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける駆動電圧の波形を示す図である。図８は、第１実施形態の圧電アクチュエータにおける各測定点の変位を説明するための図である。図８（Ａ）は、各測定点を示す図であり、図８（Ｂ）は、各測定点における変位量の時間変化を示す図である。
【００４５】
このような構成の圧電アクチュエータＤ１では、まず、各圧電体１−１〜１−４を分極する分極処理が施される。例えば、側面電極２ＳＡ２、側面電極２ＳＢ２、側面電極２ＳＣ２および側面電極２ＳＤ２のそれぞれを介して電極２Ａ２（２Ａ２−２、２Ａ２−４）、電極２Ｂ２（２Ｂ２−２、２Ｂ２−４）、電極２Ｃ２（２Ｃ２−２、２Ｃ２−４）および電極２Ｄ２（２Ｄ２−２、２Ｄ２−４）のそれぞれが接地され、側面電極２ＳＡ１、側面電極２ＳＢ１、側面電極２ＳＣ１および側面電極２ＳＤ１のそれぞれを介して電極２Ａ１（２Ａ１−１、２Ａ１−３、２Ａ１−５）、電極２Ｂ１（２Ｂ１−１、２Ｂ１−３、２Ｂ１−５）、電極２Ｃ１（２Ｃ１−１、２Ｃ１−３、２Ｃ１−５）および電極２Ｄ１（２Ｄ１−１、２Ｄ１−３、２Ｄ１−５）のそれぞれに、例えば１５００Ｖ／ｍｍの電圧が印加される。
【００４６】
このような分極処理を施した後に、図４の上段に示すように、分極処理と同一の電極の取り方で各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２に所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材１の全領域ＡＡ〜ＡＤが同相で伸縮する。すなわち、図４の中段に示す圧電体１−１〜１−４の主面方向（水平方向、ｘｙ方向）に伸長すると共に前記主面の法線方向（積層方向、ｚ方向）に収縮する状態と、図４の下段に示す前記主面方向に収縮すると共に前記法線方向に伸長する状態とが周期的に繰り返され、駆動力の出力領域ＯＤは、前記法線方向に上下に振動する。このような動作モードを通常伸縮モードと呼称することとする。
【００４７】
一方、電極２Ａ２（２Ａ２−２、２Ａ２−４）、電極２Ｂ１（２Ｂ１−１、２Ｂ１−３、２Ｂ１−５）、電極２Ｃ１（２Ｃ１−１、２Ｃ１−３、２Ｃ１−５）および電極２Ｄ２（２Ｄ２−２、２Ｄ２−４）を同極とすると共に、残余の電極２Ａ１（２Ａ１−１、２Ａ１−３、２Ａ１−５）、電極２Ｂ２（２Ｂ２−２、２Ｂ２−４）、電極２Ｃ２（２Ｃ２−２、２Ｃ２−４）および電極２Ｄ１（２Ｄ１−１、２Ｄ１−３、２Ｄ１−５）を同極として、駆動電圧供給部３によって所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材１の領域ＡＡおよび領域ＡＤが同相で伸縮すると共に圧電部材１の領域ＡＢおよび領域ＡＣが同相で縮伸する一方、圧電部材１の領域ＡＡおよび領域ＡＤにおける伸縮の位相と圧電部材１の領域ＡＢおよび領域ＡＣにおける伸縮の位相とは、１８０度異なるものとなる。すなわち、領域ＡＡおよび領域ＡＤでは、図５の中段左側に示す前記主面方向に伸長すると共に前記法線方向に収縮する状態と図５の下段左側に示す前記主面方向に収縮すると共に前記法線方向に伸長する状態とが周期的に繰り返される一方で、領域ＡＢおよび領域ＡＣでは、図５の下段右側に示す前記主面方向に収縮すると共に前記法線方向に伸長する状態と図５の中段右側に示す前記主面方向に伸長すると共に前記法線方向に収縮する状態と周期的に繰り返され、領域ＡＡおよび領域ＡＤにおける伸縮の位相と領域ＡＢおよび領域ＡＣにおける伸縮の位相とは、１８０度異なって同期する。このため、駆動力の出力領域ＯＤは、駆動力の出力領域ＯＤｘとして、図５の上段に示すように、領域ＡＡと領域ＡＢとの境界線および領域ＡＤと領域ＡＣとの境界線に沿ったｘ方向に前後に振動する。このような動作モードを第１伸縮モードと呼称することとする。
【００４８】
また、電極２Ａ１（２Ａ１−１、２Ａ１−３、２Ａ１−５）、電極２Ｂ１（２Ｂ１−１、２Ｂ１−３、２Ｂ１−５）、電極２Ｃ２（２Ｃ２−２、２Ｃ２−４）および電極２Ｄ２（２Ｄ２−２、２Ｄ２−４）を同極とすると共に、残余の電極２Ａ２（２Ａ２−２、２Ａ２−４）、電極２Ｂ２（２Ｂ２−２、２Ｂ２−４）、電極２Ｃ１（２Ｃ１−１、２Ｃ１−３、２Ｃ１−５）および電極２Ｄ１（２Ｄ１−１、２Ｄ１−３、２Ｄ１−５）を同極として、駆動電圧供給部３によって所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材１の領域ＡＡおよび領域ＡＢが同相で伸縮すると共に圧電部材１の領域ＡＣおよび領域ＡＤが同相で縮伸する一方、圧電部材１の領域ＡＡおよび領域ＡＢにおける伸縮の位相と圧電部材１の領域ＡＣおよび領域ＡＤにおける伸縮の位相とは、１８０度異なるものとなる。すなわち、領域ＡＡおよび領域ＡＢでは、図６の中段左側に示す前記主面方向に収縮すると共に前記法線方向に伸長する状態と図６の下段左側に示す前記主面方向に伸長すると共に前記法線方向に収縮する状態とが周期的に繰り返される一方で、領域ＡＣおよび領域ＡＤでは、図６の下段右側に示す前記主面方向に伸長すると共に前記法線方向に収縮する状態と図６の中段右側に示す前記主面方向に収縮すると共に前記法線方向に伸長する状態と周期的に繰り返され、領域ＡＡおよび領域ＡＢにおける伸縮の位相と領域ＡＣおよび領域ＡＤにおける伸縮の位相とは、１８０度異なって同期する。このため、駆動力の出力領域ＯＤは、駆動力の出力領域ＯＤｙとして、図６の上段に示すように、領域ＡＡと領域ＡＤとの境界線および領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿ったｙ方向に前後に振動する。このような動作モードを第２伸縮モードと呼称することとする。
【００４９】
そして、このような第１伸縮モードや第２伸縮モードで振動可能な圧電アクチュエータＤ１において、駆動電圧供給部３は、前記周期的な所定レベルの電圧として、駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２にそれぞれ供給することが好ましい。このような駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧として、例えば、図７に示すように、＋電圧印加時間と−電圧印加時間のデューティ比が所定の比である周期的な矩形パルスが用いられる。例えば、前記デューティ比は、＋電圧印加時間：−電圧印加時間＝３：７である。このような周期的な矩形パルスが、第１伸縮モードの電圧のかけ方で各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２にそれぞれ供給されると、駆動力の出力領域ＯＤｘは、図８（Ｂ）に示すように、伸長状態では、時間経過に従って徐々に変位し、その変位が最大となった後、縮小状態では、時間経過に従って急激に変位するように振動する。すなわち、縮小状態での縮小速度は、伸長状態での伸長速度より大きい（速い）。なお、４個の領域ＡＡ〜ＡＤの境界点である図８（Ａ）に示す座標ｘ３での時間的な変位変化を図８（Ｂ）に実線で示し、この境界点から、領域ＡＡと領域ＡＤとの境界線に沿った所定の第１距離離れた座標ｘ２および領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿った前記第１距離離れた座標ｘ４での時間的な変位変化を図８（Ｂ）に破線で示し、そして、この境界点から、領域ＡＡと領域ＡＤとの境界線に沿った第１距離より大きい所定の第２距離離れた座標ｘ１および領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿った前記第２距離離れた座標ｘ５での時間的な変位変化を図８（Ｂ）に一点鎖線で示す。そして、このようなプロファイルの振動における最大変位は、図８（Ｂ）に示すように、前記座標ｘ３で最も大きく、前記座標ｘ２、ｘ４で次に大きく、前記座標ｘ１、ｘ５で最も小さい。
【００５０】
なお、上述とは逆に、伸長状態での伸長速度を縮小状態での縮小速度より大きく（速く）するためには、前記デューティ比が逆にされる。例えば、上述の例では、前記デューティ比は、＋電圧印加時間：−電圧印加時間＝７：３である。また、前記駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧として、電圧レベルの時間変化が非対称な三角波となる電圧であってもよい。
【００５１】
そして、このように振動する駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）に所定の移動体（図１および図２に不図示）を摩擦係合すると、圧電アクチュエータＤ１の駆動力を前記移動体に伝達することができ、移動体を前記駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）に対し相対的に移動することができる。特に、上述のように、駆動電圧供給部３が、前記周期的な所定レベルの電圧として、駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を各組の電極２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２にそれぞれ供給することによって、いわゆるＳＩＤＭと同様の動作原理によって、前記移動体を駆動することができる。
【００５２】
以上、説明したように、本実施形態の圧電アクチュエータＤ１は、一体の圧電部材１を４個の領域ＡＡ〜ＡＤに分け、その境界部を駆動力の出力領域ＯＤとするので、背景技術のような組立の必要がなく、このため、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【００５３】
また、本実施形態の圧電アクチュエータＤ１は、４個の領域ＡＡ〜ＡＤを備え、互いに直交する２つのｘ方向およびｙ方向に延びる２個の出力領域ＯＤｘ、ＯＤｙを持つので、ｘ方向およびｙ方向の２つの方向に駆動力を出力することができ、本実施形態の構成によれば、２軸の圧電アクチュエータが提供される。
【００５４】
次に、別の実施形態について説明する。
【００５５】
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態における、圧電アクチュエータを用いた撮像装置の構成を示す図である。図９（Ａ）は、斜視図であり、図９（Ｂ）は、上面図である。
【００５６】
第２実施形態は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１を用いた撮像装置であり、この撮像装置は、被写体を撮像する撮像部と、前記撮像部の撮影方向を変更するように前記撮像部を駆動する駆動部とを備え、前記駆動部は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１を含むものである。
【００５７】
このような撮像装置Ｓ１は、例えば、図９に示すように、基台８と、撮影方向Ｑの撮像部ＩＳを内蔵した略球形の全体形状を持つ移動体４と、移動体４を回転自在に支持するジンバル機構５と、移動体４を駆動する第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１とを備えている。
【００５８】
撮像部ＩＳは、例えば、光学系と、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサとを備えて構成される。被写体からの光線は、前記光学系によって前記イメージセンサの受光面上に結像され、被写体の光学像となる。この被写体の光学像は、前記イメージセンサによって光電変換され、前記イメージセンサから画像信号が出力される。
【００５９】
ジンバル機構５は、回転軸ｙ方向に沿って所定の距離だけ離間して立設された１対の支持部材９、１０と、移動体４の周囲に設けられ、移動体４をシャフト１３、１４を介して軸受けすると共にシャフト１１、１２を介してこれら支持部材９、１０のそれぞれに設けられた軸孔で軸受けされるジンバル枠１５と、シャフト１１の端部に設けられ、ジンバル機構５の回転軸ｙ軸回りの回転角度θｙを計測するエンコーダ６と、シャフト１３の端部に設けられ、ジンバル機構５の回転軸ｘ軸回りの回転角度θｘを計測するエンコーダ７とを備えている。ジンバル枠１５は、略矩形状の枠体であり、ジンバル枠１５の互いに対向する一方の一対の側枠には、それぞれ、前記シャフト１１、１２が挿通される軸孔が形成されており、ジンバル枠１５の互いに対向する他方の一対の側枠には、それぞれ、これらシャフト１３、１４が挿通される軸孔が形成されている。これらシャフト１１、１２、支持部材９、１０の前記軸孔およびジンバル枠の前記軸孔によって、回転軸ｙと同心の軸受部１６ａ、１６ｂが構成され、これらシャフト１３、１４、移動体４に設けられた軸孔およびジンバル枠の前記軸孔によって、回転軸ｘと同心の軸受部１７ａ、１７ｂが構成される。
【００６０】
圧電アクチュエータＤ１は、第１実施形態で説明した装置であり、移動体４の下方に位置すると共に、移動体４の駆動面（略球体の外球面）に所定の大きさの付勢力で押圧付勢されて移動体４と摩擦係合するように、基台８上に配設される。
【００６１】
このような構成の撮像装置Ｓ１は、圧電アクチュエータＤ１を動作させることによって、移動体４を回転軸ｘ回りに回転駆動することができるとともに、移動体４を回転軸ｙ回りに回転駆動することができる。この結果、移動体４に内蔵された撮像部ＩＳの撮影方向Ｑは、ジンバル機構５の可動範囲内（所定角度の立体角内）で任意の方向に向けることができる。このため、第２実施形態の撮像装置Ｓ１は、例えば、監視カメラとして好適に用いることができる。
【００６２】
そして、第２実施形態の撮像装置Ｓ１は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１を用いるので、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【００６３】
次に、別の実施形態について説明する。
【００６４】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す分解斜視図である。図１１は、第３実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す縦断面図である。
【００６５】
第３実施形態は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１と略同様な圧電アクチュエータＤ１’を用いた駆動装置であり、この駆動装置は、移動体と、前記移動体を駆動する駆動部とを備え、前記駆動部は、前記圧電アクチュエータＤ１’を含むものである。
【００６６】
このような駆動装置Ｓ２は、例えば、図１０および図１１に示すように、移動体２１と、ケース２２と、環状（リング状）の一対の軸受け部材２３ａ、２３ｂと、前記圧電アクチュエータＤ１’と、押圧バネ２４とを備えている。
【００６７】
ケース２２は、中空の略直方体形状の筐体であり、その一面（例えば底面）が開口されており、そして、その互いに対向する一対の側面には、それぞれ、前記一対の軸受け部２３ａ、２３ｂを装着するための一対の軸孔が形成されている。
【００６８】
移動体２１は、比較的長尺な円柱形状のロッドであり、その一方端部は、前記一対の軸受け部２３ａ、２３ｂを介してケース２２の前記一対の軸孔に挿通され、ケース２２内に収納されている。
【００６９】
圧電アクチュエータＤ１’は、第１実施形態で説明した圧電アクチュエータＤ１と略同様の装置であり、本実施形態では、圧電部材１における駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）に凸部ＰＲ１、例えば、半球体形状の凸部ＰＲ１と、圧電部材１における駆動力の出力領域ＯＤが設けられる面に対向する面に係合凸部ＰＲ２、例えば、縦断面半円である半円柱形状の係合凸部ＰＲ２とをさらに備えている。このような構成の圧電アクチュエータＤ１’は、前記凸部ＰＲ１が移動体２１の駆動面（円柱の周面）に、押圧バネ２４によって所定の大きさの付勢力で押圧付勢されて、移動体２１と摩擦係合するように、ケース２２内に収容されている。
【００７０】
押圧バネ２４は、前記所定の大きさの付勢力を発生する弾性部材である。押圧バネ２４は、略矩形の板状体の板バネであり、前記矩形における互いに対向する一対の側辺から立設する、押圧バネ２４をケース２２に連結する連結アームが延設されている共に、前記矩形の略中央部分には係合孔が開口されている。押圧バネ２４は、ケース２２における前記開口の一面を覆いながら、ケース２２の外側に前記連結アームによって取り付けられ、そして、前記係合孔に圧電アクチュエータＤ１’の前記係合凸部ＰＲ２が嵌り込むことで、圧電アクチュエータＤ１’に前記付勢力を作用させる構造となっている。
【００７１】
このような構成の駆動装置Ｓ２は、圧電アクチュエータＤ１’を第１実施形態で説明したように動作させることによって、その駆動力が凸部ＰＲ１を介して移動体２１に伝達され、移動体２１を長尺方向ｘに沿って駆動することができるとともに、移動体２１を回転軸ｙ回りに回転駆動することができる。
【００７２】
そして、第３実施形態の駆動装置Ｓ２は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１と略同様な圧電アクチュエータＤ１’を用いるので、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【００７３】
次に、別の実施形態について説明する。
【００７４】
（第４実施形態）
図１２は、第４実施形態における、圧電アクチュエータを用いた駆動装置の構成を示す斜視図である。図１２（Ａ）は、上面図であり、図１２（Ｂ）は、一部側面図であり、そして、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）に示すＡＡ線における断面図である。
【００７５】
第４実施形態は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１と略同様な圧電アクチュエータＤ１”を用いた駆動装置Ｓ３であり、例えば、図１２に示すように、ケース３１と、一対の第１ガイド部材３２ａ、３２ｂと、一対の第１スライダ部材３３ａ、３３ｂと、一対の第２ガイド部材３４ａ、３４ｂと、第２スライダ部材３５ａ、３５ｂと、一対の押圧バネ３６ａ、３６ｂとを備えている。
【００７６】
ケース３１は、中空の略直方体形状の筐体であり、そして、その互いに対向する一対の側面には、それぞれ、前記一対の第１ガイド部材３２ａを配設するための一対の軸孔が形成される共に、前記一対の第１ガイド部材３２ｂを配設するための一対の軸孔が形成されている。
【００７７】
第１ガイド部材３２ａ、３２ｂは、それぞれ、ｙ方向の移動を案内するための比較的長尺な円柱形状のロッドである。第１スライダ部材３３ａ、３３ｂは、それぞれ、第１ガイド部材３２ａ、３２ｂを挿通するために貫通孔が形成された柱状体であり、その周面には、前記一対の第２ガイド部材３４ａ、３４ｂを配設するための一対の軸孔が形成されている。
【００７８】
第１ガイド部材３２ａは、第１スライダ部材３３ａの前記貫通孔に挿通されて、その一方端部がケース３１の前記一対の側面にそれぞれ設けられた前記一対の軸孔の一方に嵌り込まれると共に、その他方端部が前記一対の軸孔の他方に嵌り込まれることで、前記一対の側面における一方側面から他方側面へ掛け渡すように配置され、ケース３１内に収納されている。また、第１ガイド部材３２ｂは、第１スライダ部材３３ｂの前記貫通孔に挿通されて、その一方端部がケース３１の前記一対の側面にそれぞれ設けられた前記一対の軸孔の一方に嵌り込まれると共に、その他方端部が前記一対の軸孔の他方に嵌り込まれることで、前記一対の側面における一方側面から他方側面へ掛け渡すように配置され、ケース３１内に収納されている。
【００７９】
第２ガイド部材３４ａ、３４ｂは、それぞれ、ｘ方向の移動を案内するための比較的長尺な円柱形状のロッドである。第２スライダ部材３５ａ、３５ｂは、それぞれ、第２ガイド部材３４ａ、３４ｂを挿通するために貫通孔が形成された柱状体である。
【００８０】
第２ガイド部材３４ａは、第２スライダ部材３５ａの前記貫通孔に挿通されて、その一方端部が第１スライダ部材３３ａの周面に設けられた前記一対の軸孔の一方に嵌り込まれると共に、その他方端部が第１スライダ部材３３ｂの周面に設けられた前記一対の軸孔の一方に嵌り込まれることで、前記一対の第１スライダ部材３３ａ、３３ｂにおける一方の第１スライダ部材３３ａから他方の第１スライダ部材３３ｂへ掛け渡すように配置され、ケース３１内に収納されている。また、第２ガイド部材３４ｂは、第２スライダ部材３５ｂの前記貫通孔に挿通されて、その一方端部が第１スライダ部材３３ａの周面に設けられた前記一対の軸孔の他方に嵌り込まれると共に、その他方端部が第１スライダ部材３３ｂの周面に設けられた前記一対の軸孔の他方に嵌り込まれることで、前記一対の第１スライダ部材３３ａ、３３ｂにおける一方の第１スライダ部材３３ａから他方の第１スライダ部材３３ｂへ掛け渡すように配置され、ケース３１内に収納されている。
【００８１】
圧電アクチュエータＤ１”は、第１実施形態で説明した圧電アクチュエータＤ１と略同様の装置であり、本実施形態では、圧電部材１における駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤｘ、ＯＤｙ）に凸部ＰＲ３、例えば、第３実施形態の凸部ＰＲ１と同様な半球体形状の凸部ＰＲ３をさらに備えている。このような構成の圧電アクチュエータＤ１”は、前記凸部ＰＲ３がケース３１の底面に、前記一対の押圧バネ３６ａ、３６ｂによって所定の大きさの付勢力で押圧付勢されて、ケース３１の底面と摩擦係合するように、ケース３１内に収容されている。
【００８２】
押圧バネ３６ａ、３６ｂは、前記所定の大きさの付勢力を発生する弾性部材である。押圧バネ３６ａ、３６ｂは、それぞれ、例えば、コイルバネである。押圧バネ３６ａは、その一方端部が第２スライダ部材３５ａの周面に取り付けられると共に、その他方端が圧電部材１における背面（前記出力領域ＯＤが設けられている面（表面）に対向する面）に取り付けられている。また、押圧バネ３６ｂは、その一方端部が第２スライダ部材３５ｂの周面に取り付けられると共に、その他方端が圧電部材１における背面（前記出力領域ＯＤが設けられている面（表面）に対向する面）に取り付けられている。そして、これら押圧バネ３６ａ、３６ｂは、このように第２スライダ部材３５ａ、３５ｂと圧電アクチュエータＤ１”との間に配設されることで、圧電アクチュエータＤ１”に前記付勢力を作用させている。
【００８３】
このような構成の駆動装置Ｓ３は、圧電アクチュエータＤ１”を第１実施形態で説明したように動作させることによって、その駆動力が凸部ＰＲ３を介してケース３１の底面に伝達され、その底面からの反力によって、第２スライダ部材３５ａ、３５ｂを第２ガイド部材３４ａ、３４ｂに沿ってｘ方向に駆動することができるとともに、第１スライダ部材３３ａ、３３ｂを介して第１ガイド部材３２ａ、３２ｂに沿ってｙ方向に駆動することができる。
【００８４】
そして、第４実施形態の駆動装置Ｓ３は、第１実施形態の圧電アクチュエータＤ１と略同様な圧電アクチュエータＤ１”を用いるので、その組立性を改善することができ、低コスト化を図ることができる。
【００８５】
次に、別の実施形態について説明する。
【００８６】
（第５実施形態）
図１３は、第５実施形態における３軸の圧電アクチュエータの構成を示す図である。図１３（Ａ）は、斜視図であり、図１３（Ｂ）は、電極の構成を説明するための図である。
【００８７】
上述の第１ないし第４実施形態における圧電アクチュエータＤ１、Ｄ１’、Ｄ１”では、圧電部材１は、４個の領域に分けられたが、領域の個数は、これに限定されるものではなく、３以上の任意の個数であってよい。例えば、圧電部材は、３個の領域に分けることができる。第５実施形態における圧電アクチュエータは、このような圧電部材を３個の領域に分けた装置である。
【００８８】
このような構成の圧電アクチュエータにおいて、圧電部材は、単層の圧電体によって構成される単層構造であってもよいが、本実施形態における圧電アクチュエータは、第１実施形態と同様に、単層構造に較べて同一の印加電圧レベルに対しより高い出力を得るために、言い換えれば、単層構造に較べて同一の出力レベルに対しより低い印加電圧レベルとするために、多層（複数層）、例えば、２層の圧電体によって構成される多層構造である。
【００８９】
このような２層構造の圧電アクチュエータＤ２は、例えば、図１３に示すように、上述した通常伸縮モードにおける伸縮方向に積層された２個の圧電体４１−１、４１−２を備えた圧電部材４１と、この圧電部材４１を３個の領域ＡＡ、ＡＢ、ＡＣに分け、これら各領域ＡＡ〜ＡＣのそれぞれに各電圧を印加する２組の電極４２（４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２）とを備え、これら３個の領域ＡＡ〜ＡＣにおける所定の境界部を駆動力の出力領域ＯＤとするものである。
【００９０】
圧電体４１−１、４１−２は、それぞれ、圧電現象を発現する所定の圧電材料から形成された板状（層状、膜状）の部材である。圧電体４１−１、４１−２は、それぞれ、本実施形態では、例えば、板状の一方主面における法線方向から見た平面視の形状が略円形である板状の円柱体である。
【００９１】
これら圧電体４１−１、４１−２を備えて構成される圧電部材４１における前記３個の領域ＡＡ〜ＡＣは、例えば、図１３（Ａ）に示すように、前記平面視における円形の中心点から径方向に延びる３本の境界線によって等面積で区切られている。すなわち、領域ＡＡ〜ＡＣのそれぞれは、中心角１２０度の扇形である。これら３本の境界線は、図１３（Ａ）において、破線で示されている。
【００９２】
これら各領域ＡＡ〜ＡＣのそれぞれは、各領域ＡＡ〜ＡＣのそれぞれに各電圧を印加するための前記３組の電極４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２を備えている。
【００９３】
より具体的には、領域ＡＡには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極４２Ａ１；４２Ａ２が形成されている。さらにより具体的には、圧電部材４１が２個の積層された圧電体４１−１、４１−２を備えて構成されていることから、図１３（Ｂ）に示すように、圧電体４１−１の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極４２Ａ１−１が形成され、圧電体４１−２の一方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極４２Ａ２−２が形成され、圧電体４１−２の他方主面における領域ＡＡに対応する部分には、電極４２Ａ１−３（不図示）が形成されている。そして、これら圧電体４１−１、４１−２が積層されているので、圧電体４１−１にとって電極４２Ａ１−１および電極４２Ａ２−２が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極４２Ａ１；４２Ａ２として機能し、圧電体４１−２にとって電極４２Ａ２−２および電極４２Ａ１−３が、前記所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極４２Ａ１；４２Ａ２として機能している。
【００９４】
領域ＡＢには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極４２Ｂ１；４２Ｂ２が形成されており、さらにより具体的には、図１３（Ｂ）に示すように、領域ＡＡと同様に、各圧電体４１−１、４１−２における領域ＡＢに対応する部分には、電極４２Ｂ１−１、４２Ｂ２−２、４２Ｂ１−３が形成され、これらは、領域ＡＢでの各圧電体４１−１、４１−２における前記１組（１対）の電極４２Ｂ１；４２Ｂ２として機能している。領域ＡＣには、所定のレベルの電圧を印加するための１組（１対）の電極４２Ｃ１；４２Ｃ２が形成されており、さらにより具体的には、図１３（Ｂ）に示すように、領域ＡＡと同様に、各圧電体４１−１、４１−２における領域ＡＣに対応する部分には、電極４２Ｃ１−１、４２Ｃ２−２、４２Ｃ１−３が形成され、これらは、領域ＡＣでの各圧電体４１−１、４１−２における前記１組（１対）の電極４２Ｃ１；４２Ｃ２として機能している。
【００９５】
また、これら圧電体４１−１、４１−２を備えて構成される圧電部材４１における各周面には、これら３組の電極４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２と上述した駆動電圧供給部３と同様に構成される図略の駆動圧電供給部とを電気的に接続するために、複数の周面電極４２ＳＡ１；４２ＳＡ２、４２ＳＢ１；４２ＳＢ２、４２ＳＣ１；４２ＳＣ２が周方向に周面に沿って形成されている。より具体的には、周面電極４２ＳＡ１および周面電極４２ＳＡ２は、圧電部材４１の周面における領域ＡＡに対応する部分に互いに電気的に絶縁するように周方向に所定の隙間を空けて形成され、周面電極４２ＳＡ１には、電極４２Ａ１（４２Ａ１−１、４２Ａ１−３）が接続され、周面電極４２ＳＡ２には、電極４２Ａ２（４２Ａ２−２）が接続される。周面電極４２ＳＢ１および周面電極４２ＳＢ２は、圧電部材４１の周面における領域ＡＢに対応する部分に互いに電気的に絶縁するように周方向に所定の隙間を空けて形成され、周面電極４２ＳＢ１には、電極４２Ｂ１（４２Ｂ１−１、４２Ｂ１−３）が接続され、周面電極４２ＳＢ２には、電極４２Ｂ２（４２Ｂ２−２）が接続される。そして、周面電極４２ＳＣ１および周面電極４２ＳＣ２は、圧電部材４１の周面における領域ＡＣに対応する部分に互いに電気的に絶縁するように周方向に所定の隙間を空けて形成され、周面電極４２ＳＣ１には、電極４２Ｃ１（４２Ｃ１−１、４２Ｃ１−３）が接続され、周面電極４２ＳＣ２には、電極４２Ｃ２（４２Ｃ２−２）が接続される。なお、図１３には、周面電極４２ＳＢ１、４２ＳＢ２が図示され、周面電極４２ＳＡ１、４２ＳＡ２、４２ＳＣ１、４２ＳＣ２は、図示が省略されている。
【００９６】
そして、前記境界線を含む所定の境界部分が駆動力の出力領域ＯＤとされている。本実施形態の圧電アクチュエータＤ２では、この駆動力の出力領域ＯＤは、複数（本実施形態では３個）であって、これら３個の駆動力の出力領域ＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０は、互いに線形独立な３方向に延びている。より具体的には、出力領域ＯＤθ０は、領域ＡＡと領域ＡＣとの境界線に沿ってその方向に伸び、出力領域ＯＤθ＋１２０は、領域ＡＡと領域ＡＢとの境界線に沿ってその方向に伸び、そして、出力領域ＯＤθ−１２０は、領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿ってその方向に伸びている。
【００９７】
また、このような構成の圧電アクチュエータＤ２における各領域ＡＡ〜ＡＣのそれぞれに前記所定のレベルの電圧を印加する駆動電圧供給部は、例えば、図３に示す上述した駆動電圧供給部３と同様であるので、その説明を省略する。
【００９８】
次に、このような構成の圧電アクチュエータＤ２の動作について説明する。図１４は、第５実施形態の圧電アクチュエータにおける分極処理の電極の取り方を説明するための図である。図１５は、第５実施形態の圧電アクチュエータにおける各伸縮モードを説明するための図である。図１５（Ａ）は、第１伸縮モードを示し、図１５（Ｂ）は、第２伸縮モードを示し、図１５（Ｃ）は、第３伸縮モードを示す。
【００９９】
このような構成の圧電アクチュエータＤ２では、まず、各圧電体４１−１、４１−２を分極する分極処理が施される。例えば、周面電極４２ＳＡ１、周面電極４２ＳＢ１および周面電極４２ＳＣ１のそれぞれを介して電極４２Ａ１（４２Ａ１−１、４２Ａ１−３）、電極４２Ｂ１（４２Ｂ１−１、４２Ｂ１−３）および電極４２Ｃ１（４２Ｃ１−１、４２Ｃ１−３）のそれぞれが接地され、周面電極４２ＳＡ２、周面電極４２ＳＢ２および周面電極４２ＳＣ２のそれぞれを介して電極４２Ａ２（４２Ａ２−２）、電極４２Ｂ２（４２Ｂ２−２）および電極４２Ｃ２（４２Ｃ２−２）のそれぞれに、例えば１５００Ｖ／ｍｍの電圧が印加される。
【０１００】
このような分極処理を施した後に、図１５（Ａ）に示すように、電極４２Ａ１（４２Ａ１−１、４２Ａ１−３）、電極４２Ｂ２（４２Ｂ２−２）および電極４２Ｃ２（４２Ｃ２−２）を同極とすると共に、残余の電極４２Ａ２（４２Ａ２−２）、電極４２Ｂ１（４２Ｂ１−１、４２Ｂ１−３）および電極４２Ｃ１（４２Ｃ１−１、４２Ｃ１−３）を同極として、駆動電圧供給部３によって所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材４１の領域ＡＡおよび領域ＡＣが同相で伸縮する一方、圧電部材４１の領域ＡＡおよび領域ＡＣにおける伸縮の位相と圧電部材４１の領域ＡＢにおける伸縮の位相とは、１８０度異なるものとなる。このため、駆動力の出力領域ＯＤは、駆動力の出力領域ＯＤθ０として、図１５（Ａ）に示すように、領域ＡＡと領域ＡＣとの境界線に沿ってその方向θ０方向に振動する。このような動作モードを第１伸縮モードと呼称することとする。
【０１０１】
また、図１５（Ｂ）に示すように、電極４２Ａ１（４２Ａ１−１、４２Ａ１−３）、電極４２Ｂ１（４２Ｂ１−１、４２Ｂ１−３）および電極４２Ｃ１（４２Ｃ１−１、４２Ｃ１−３）を同極とすると共に、残余の電極４２Ａ２（４２Ａ２−２）、電極４２Ｂ２（４２Ｂ２−２）および電極４２Ｃ２（４２Ｃ２−２）を同極として、駆動電圧供給部３によって所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材４１の領域ＡＡおよび領域ＡＢが同相で伸縮する一方、圧電部材４１の領域ＡＡおよび領域ＡＢにおける伸縮の位相と圧電部材４１の領域ＡＣにおける伸縮の位相とは、１８０度異なるものとなる。このため、駆動力の出力領域ＯＤは、駆動力の出力領域ＯＤθ＋１２０として、図１５（Ｂ）に示すように、領域ＡＡと領域ＡＢとの境界線に沿ってその方向θ＋１２０方向に振動する。このような動作モードを第２伸縮モードと呼称することとする。
【０１０２】
また、図１５（Ｃ）に示すように、電極４２Ａ２（４２Ａ２−２）、電極４２Ｂ１（４２Ｂ１−１、４２Ｂ１−３）および電極４２Ｃ２（４２Ｃ２−２）を同極とすると共に、残余の電極４２Ａ１（４２Ａ１−１、４２Ａ１−３）、電極４２Ｂ２（４２Ｂ２−２）および電極４２Ｃ１（４２Ｃ１−１、４２Ｃ１−３）を同極として、駆動電圧供給部３によって所定レベルの電圧を周期的に印加すると、圧電部材４１の領域ＡＢおよび領域ＡＣが同相で伸縮する一方、圧電部材４１の領域ＡＢおよび領域ＡＣにおける伸縮の位相と圧電部材４１の領域ＡＡにおける伸縮の位相とは、１８０度異なるものとなる。このため、駆動力の出力領域ＯＤは、駆動力の出力領域ＯＤθ−１２０として、図１５（Ｃ）に示すように、領域ＡＢと領域ＡＣとの境界線に沿ってその方向θ−１２０方向に振動する。このような動作モードを第３伸縮モードと呼称することとする。
【０１０３】
そして、このような第１ないし第３伸縮モードで振動可能な圧電アクチュエータＤ２において、駆動電圧供給部３は、前記周期的な所定レベルの電圧として、駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を各組の電極４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２にそれぞれ供給することが好ましい。
【０１０４】
そして、このように振動する駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０）に所定の移動体（図１３および図１５に不図示）を摩擦係合すると、圧電アクチュエータＤ２の駆動力を前記移動体に伝達することができ、移動体を前記駆動力の出力領域ＯＤ（ＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０）に対し相対的に移動することができる。特に、上述のように、駆動電圧供給部３が、前記周期的な所定レベルの電圧として、駆動力の出力領域ＯＤＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０）における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を各組の電極４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２にそれぞれ供給することによって、いわゆるＳＩＤＭと同様の動作原理によって、前記移動体を駆動することができる。
【０１０５】
このような構成の圧電アクチュエータＤ２は、３個の領域ＡＡ〜ＡＣを備え、互いに線形独立な３方向に延びる３個の出力領域ＯＤθ０、ＯＤθ＋１２０、ＯＤθ−１２０を持つので、３つの各方向に駆動力を出力することができ、この構成によれば、３軸の圧電アクチュエータが提供される。
【０１０６】
なお、上述の第５実施形態における圧電アクチュエータＤ２は、円柱形状であったが、三角柱形状であってもよい。
【０１０７】
また、上述の第５実施形態において、図１６に示すように、各領域ＡＡ〜ＡＣごとに圧電部材ブロックを作り、これらを例えばエポキシ系接着剤等によって貼り合わせることで、圧電アクチュエータＤ２が製造されてもよい。
【０１０８】
なお、上述の第１ないし第５実施形態において、圧電アクチュエータＤ１、Ｄ１’、Ｄ１”、Ｄ２は、駆動力の出力領域ＯＤをコーティングするダイヤモンドライクカーボン層をさらに備えてもよい。あるいは、上述の第１ないし第５実施形態において、圧電アクチュエータＤ１、Ｄ１’、Ｄ１”、Ｄ２は、駆動力の出力領域ＯＤをコーティングするタングステンカーバイト層をさらに備えてもよい。このような構成の圧電アクチュエータＤ１、Ｄ１’、Ｄ１”、Ｄ２は、耐摩耗性素材で出力領域ＯＤを覆うことによって、出力領域ＯＤの耐摩耗性を改善すること（高めること）ができる。
【０１０９】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１１０】
Ｄ１、Ｄ１’、Ｄ１”、Ｄ２ 圧電アクチュエータ
Ｓ１ 撮像装置
Ｓ２、Ｓ３ 駆動装置
１、４１ 圧電部材
２（２Ａ１；２Ａ２、２Ｂ１；２Ｂ２、２Ｃ１；２Ｃ２、２Ｄ１；２Ｄ２）、４２（４２Ａ１；４２Ａ２、４２Ｂ１；４２Ｂ２、４２Ｃ１；４２Ｃ２） 電極
３ 駆動電圧供給回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の立体形状の圧電部材と、
前記圧電部材を複数の領域に分け、各領域のそれぞれに各電圧を印加する複数の電極とを備え、
前記複数の領域における所定の境界部を駆動力の出力領域とすること
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記圧電部材は、複数であって、前記複数の圧電部材は、積層されていること
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】
前記駆動力の出力領域に摩擦係合し、前記駆動力の出力領域に対し相対的に移動可能な移動体をさらに備えること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動力の出力領域は、複数であって、前記複数の駆動力の出力領域は、互いに線形独立な複数の方向に延びていること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記駆動力の出力領域をコーティングするダイヤモンドライクカーボン層をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記複数の領域は、４個であること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記複数の領域は、３個であること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
前記出力領域における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を前記複数の電極にそれぞれ供給する駆動電圧供給部をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】
被写体を撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮影方向を変更するように前記撮像部を駆動する駆動部とを備え、
前記駆動部は、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを含むこと
を特徴とする撮像装置。
【請求項１】
所定の立体形状の圧電部材と、
前記圧電部材を複数の領域に分け、各領域のそれぞれに各電圧を印加する複数の電極とを備え、
前記複数の領域における所定の境界部を駆動力の出力領域とすること
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記圧電部材は、複数であって、前記複数の圧電部材は、積層されていること
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】
前記駆動力の出力領域に摩擦係合し、前記駆動力の出力領域に対し相対的に移動可能な移動体をさらに備えること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動力の出力領域は、複数であって、前記複数の駆動力の出力領域は、互いに線形独立な複数の方向に延びていること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記駆動力の出力領域をコーティングするダイヤモンドライクカーボン層をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記複数の領域は、４個であること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記複数の領域は、３個であること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
前記出力領域における伸長と縮小とを異なる速度で行わせる電圧を前記複数の電極にそれぞれ供給する駆動電圧供給部をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】
被写体を撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮影方向を変更するように前記撮像部を駆動する駆動部とを備え、
前記駆動部は、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを含むこと
を特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−５０１６１（Ｐ２０１２−５０１６１Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６９３１（Ｐ２０１０−１８６９３１）
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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