減電圧リニアモータシステムおよびその方法
リニアモータシステムが、螺刻された通路を有する要素と、螺刻されたシャフトと、駆動システムとを含む。螺刻されたシャフトは、螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている、回転軸を有する。駆動システムは、要素に動作可能に接続された少なくとも２つの部材を備える。２つの部材はそれぞれ、２つ以上の圧電層と、圧電層のそれぞれの対向する表面に連結されている電極とを備える。部材は、回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成されている。駆動システムは、要素に振動を与え、螺刻されたシャフトを、要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ回転軸に沿った方向に軸方向力を印加するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００８年８月１８日出願の米国特許出願番号第１２／２２８，９２３号の恩典を主張するものであって、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、概して、モータシステムおよびその方法に関し、より具体的には、減電圧リニアモータシステムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
圧電技術を使用した変換器は、ナノメートル規模における精密な位置調節のために使用される。典型的には、圧電デバイスは、帯電および放電時に形状を変化させるコンデンサに形成されるセラミックを含む。これらの圧電デバイスは、その形状変化特性（すなわち、振動）によって、位置調節アクチュエータとして使用することができる。そのような圧電デバイスが、位置調節アクチュエータとして使用される場合、セラミックの形状変化は、セラミックにわたって印加される電圧差に略比例する。
【０００４】
リニアモータは、圧電生成振動を使用し、高速、高トルク、小型サイズ、および静動作で、螺刻されたシャフトの継続的移動をもたらす。例示的な先行技術のリニアモータは、螺刻された要素またはナットを支持するシリンダを含む。シリンダは、４つの対称的に位置付けられた圧電変換器を含み、±９０度位相シフトを伴う超音波領域内の第１の曲げモード共振周波数において、直角曲げモードのシリンダを同時に励起し、円形軌道を生成する。螺刻された要素は、螺刻されたシャフトを直線的に移動させる螺刻されたシャフトを回転させるトルクを生成する共振周波数において、シリンダの中心線を周回する。
【０００５】
このリニアモータは、典型的には、約４０ボルトで動作する。しかしながら、携帯電話、カメラ等における光学システムは、典型的には、約３ボルトのバッテリのみを含む。これらのデバイスは、電圧を増加および／または昇圧させるように変圧器またはＤＣ−ＤＣブースト回路を使用することなく、意図された通りにモータを動作させるのに十分な電圧を供給することは、単純には不可能である。変圧器は、例えば、携帯電話用カメラに追加の回路、容積、重量、および追加費用を付加する。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の実施形態による、リニアモータシステムは、螺刻された通路を有する要素と、螺刻されたシャフトと、駆動システムとを含む。螺刻されたシャフトは、螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている、回転軸を有する。駆動システムは、要素に動作可能に接続された少なくとも２つの部材を備える。２つの部材はそれぞれ、２つ以上の圧電層と、それぞれの圧電層の対向する表面に連結された電極とを備える。部材は、回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成される。駆動システムは、要素に振動を与え、螺刻されたシャフトを、要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ回転軸に沿った方向に軸方向力を印加するように構成される。
【０００７】
本開示の他の実施形態による、光学レンズアセンブリは、リニアモータシステムと、光学レンズとを含む。リニアモータシステムは、螺刻された通路を有する要素と、螺刻されたシャフトと、駆動システムとを備える。螺刻されたシャフトは、螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている、回転軸を有する。駆動システムは、要素に振動を与え、螺刻されたシャフトを、要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ回転軸に沿った方向に軸方向力を印加する、少なくとも２つの部材を備える。少なくとも２つの部材はそれぞれ、回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成される、２つ以上の圧電層を備える。光学レンズは、リニアモータシステムに連結される。リニアモータシステムは、回転軸に沿った方向と実質的に平行の方向に光学レンズを移動させるように構成される。
【０００８】
本開示の他の実施形態による、装填材料を駆動させるための方法は、回転軸を有し、要素内の螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在し、かつそれと少なくとも部分的に係合されている螺刻されたシャフトに、装填材料を動作可能に接続することを含む。回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成され、要素に接続された少なくとも２つの部材に、振動を与え、螺刻されたシャフトを、装填材料を移動させる要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させる。２つの部材はそれぞれ、２つ以上の圧電層と、それぞれの圧電層の対向する表面に連結された電極とから成る。
【０００９】
本開示の他の実施形態による、リニアモータを作製するための方法は、螺刻されたシャフトを要素の螺刻された通路内の回転軸と少なくとも部分的に係合することを含む。駆動システムの少なくとも２つの部材を要素に接続する。２つの部材はそれぞれ、２つ以上の圧電層と、それぞれの圧電層の対向する表面に連結された電極とを備える。圧電層はそれぞれ、回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成される。駆動システムは、要素に振動を与え、螺刻されたシャフトを、要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ回転軸に沿った方向に軸方向力を印加するように構成される。
【００１０】
本開示は、より効率的かつよりコンパクトなリニアモータシステムを提供することを含め、いくつかの利点をもたらす。リニアモータシステムは、ＤＣ−ＤＣブースター回路および／または変圧器を使用せずに、約２．８ボルトで直接動作可能である。リニアモータシステムは、単なる例にすぎないが、カメラのオートフォーカスシステムおよびオートズームシステム等、種々の異なる用途において、種々の異なる装填材料を移動させるために使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本開示の実施形態による、リニアモータシステムの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに例証される、リニアモータシステムの駆動システムの部分的拡大図である。
【図２】図１Ａのリニアモータシステムの分解斜視図である。
【図３】図１Ｂの駆動システムの部材の断面側面図である。
【図４】本開示の実施形態による、２つのフルブリッジ駆動システムの略図である。
【図５】図１Ａのリニアモータシステムを駆動するための駆動システムによって印加される、電気信号の実施例の略図である。
【図６】図１Ａのリニアモータシステムのための電気接続を詳述する表である。
【図７】図１Ａに例証されるリニアモータシステムの例示的な楕円軌道を例証する略図である。
【図８】本開示の実施形態による、２つのリニアモータシステムを伴う光学システムを例証する略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の実施形態による、リニアモータシステム１００が、図１Ａ〜図１Ｂおよび２に例証される。リニアモータシステム１００は、螺刻された通路を有する要素１１０と、螺刻されたシャフト１２０と、駆動システム１３０とを含む。リニアモータシステム１００は、他の種類および数のシステム、デバイス、および他の手法で接続される構成要素を含むことが可能である。本開示は、よりコンパクトかつ効率的なリニアモータシステムを提供する。
【００１３】
図１Ａを参照すると、リニアモータシステム１００は、装填材料（例えば、光学レンズ）を直線方向に移動させるような力を生成する。リニアモータシステム１００は、他の種類の装填材料を他の方向に移動させることも可能であることが想定される。要素１１０の内側通路は、部分的に螺刻可能または全体的に螺刻可能である。螺刻されたシャフト１２０は、それを中心として螺刻されたシャフト１２０が回転する、回転軸１２５を有する。また、螺刻されたシャフト１２０は、回転軸１２５に沿った方向に平行移動もする。いくつかの実施形態では、螺刻されたシャフト１２０は、少なくとも１つの丸みのある端部１２２を含む。丸みのある端部１２２は、摩擦力を軽減し、装填材料を移動させるための力を印加する補助をする。
【００１４】
いくつかの実施形態によると、駆動システム１３０は、４つの部材１３２ａ〜ｄと、フレックス回路１４０と、フルブリッジ駆動システム１５０とを備える。駆動システム１３０は、他の数および種類の構造を備えることも可能であることが想定される。各部材１３２ａ〜ｄは、その厚さＴ（図２に図示）にわたって、電圧差を受けると、長さを変化させるように構成される。具体的には、部材１３２ａ〜ｄは、螺刻されたシャフト１２０の回転軸１２５に沿った方向に拡張および／または収縮可能である。部材１３２ａ〜ｄはそれぞれ、２つ以上の圧電層を備える。いくつかの実施形態では、部材１３２ａ〜ｄは、約５個〜約２５個の圧電層を備える。いくつかの実施形態では、部材１３２ａ〜ｄは、約１３個の圧電層を備える。
【００１５】
圧電層はそれぞれ、対向する表面に連結されている一対の電極を有する。圧電層および電極の配向ならびに配列の実施例は、図１Ｂおよび３に最も良く表され、その両方に関しては、以下に詳述される。再び図１Ａを参照すると、部材１３２ａ〜ｄはそれぞれ、セラミック材料から作製され、プレートの形状で、多層圧電変換器内に内部伝導性電極とともに共焼成される。いくつかの実施形態では、他の種類および形状の圧電材料ならびに部材１３２ａ〜ｄを形成するための他の手法も可能であることが想定される。
【００１６】
また、フレックス回路１４０は、電気連結器とも称され得る。フレックス回路１４０は、各圧電層間に位置付けられた電極と、フルブリッジ駆動システム１５０とを電気的に連結する。フレックス回路１４０は、電気端子１４２が、部材１３２ａ〜ｄ上の「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄおよび１３６ａ〜ｄ（図２に図示）と整合し、電気的に連結するように、要素１１０の周囲に屈設および／または巻設されるように構成される。フレックス回路１４０は、少なくとも４つの異なる電気信号４７０Ａ〜Ｄ（図４に図示）を種々の電気端子１４２に搬送する、少なくとも４つの電気トレース１４４ａ〜ｄから成る。
【００１７】
フルブリッジ駆動システム１５０は、電圧源４６１から成り、方形波電圧信号を提供する、４つの信号出力１５４ａ〜ｄを有する。他の種類および数の電圧信号、駆動回路、およびより多い、またはより少ない出力を伴うシステムも使用可能であることが想定される。４つの信号出力１５４ａ〜ｄはそれぞれ、それぞれの電気トレース１４４ａ〜ｄに電気的に接続し、フレックス回路１４０を介して、方形波電圧信号のうちの１つを分配する。フルブリッジ駆動システム１５０は、部材１３２ａ〜ｄのそれぞれにおける各圧電層にわたって、電圧差を効果的に２倍にし、ハーフブリッジ回路と比較して、機械的出力を２倍にする。そのようなフルブリッジ駆動システムの使用は、システムの入力電圧および電力要件を低減可能であるが、ハーフブリッジ回路システム等の他の種類のシステムも、依然として使用可能である。フルブリッジ駆動システムの構成要素および動作は、当業者に周知であるため、本明細書では、詳細に説明されない。
【００１８】
図１Ｂを参照すると、いくつかの実施形態による、駆動システム１３０の部分的拡大図が示される。より具体的には、多層圧電部材１３２ａ、ｂ、およびｄの一実施例が示される。部材１３２ａを参照すると、複数の圧電層１３３が、第１および第２の組の織り込み電極１３４、１３６とともに示される。第１の組の織り込み電極１３４は、共通して、「Ｌ」型電極１３４ａに接続される。同様に、第２の組の織り込み電極１３６は、共通して、対向する「Ｌ」型電極１３６ａに接続される（図２に図示）。「Ｌ」型電極１３４ａは、電気トレース１４４ｃを介して、フルブリッジ駆動システム１５０に電気的に連結される端子１４２に、電気的に第１の組の織り込み電極１３４を接続する。同様に、対向する「Ｌ」型電極１３６ａは、同様に、電気トレース１４４ｄを介して、フルブリッジ駆動システム１５０に電気的に連結される端子（１Ｂに図示せず）に第２の組の織り込み電極１３６を電気的に接続する。同様に、部材１３２ｂ〜ｄは、それぞれ、複数の圧電層と、第１および第２の組の織り込み電極１３４、１３６と、「Ｌ」型電極１３４ｂ〜ｄ、１３６ｂ〜ｄとを備える。
【００１９】
いくつかの実施形態によると、圧電層１３３のそれぞれは、約１４マイクロメートルの厚さＴを有するが、圧電層１３３のそれぞれに対して、他の厚さおよび／または多様な厚さも使用可能である。圧電層１３３は、約５マイクロメートル〜約４０マイクロメートルの厚さＴを有することが可能であることが想定される。複数の薄い圧電層１３３（例えば、約５マイクロメートル厚〜約４０マイクロメートル厚）を使用して、部材１３２ａ〜ｄのそれぞれを形成することは、厚モノリシック圧電層（例えば、約２００マイクロメートル厚）を使用する場合に可能な電圧よりも、使用される電圧を低くすることを可能にする。具体的には、比較的薄い圧電層１３３は、厚いモノリシック圧電層と比較して、比較的小さい電圧差が、各圧電層の厚さＴにわたって印加される場合、回転軸１２５に沿った方向に、同一量だけ拡張および／または収縮する。したがって、多層圧電部材（例えば、部材１３２ａ〜ｄ）は、回転軸１２５に沿った方向に、モノリシック圧電部材と同一量の拡張および／または収縮が可能であるが、より小さい電圧差を印加による。例えば、典型的な先行技術のモノリシック圧電部材は、動作のために約４０ボルトを必要とするが、多層圧電部材（例えば、部材１３２ａ〜ｄ）は、動作のためにわずか約２．８ボルトのみを必要とする。以下に詳述されるように、部材１３２ａ〜ｄの拡張および／または収縮は、要素１１０を屈曲および／または振動させる。要素１１０のこれらの振動は、螺刻されたシャフト１２０を直線的に駆動し、螺刻されたシャフト１２０によって装填材料に力を印加させる。
【００２０】
図２を参照すると、いくつかの実施形態による、リニアモータシステム１００の分解斜視図が示される。螺刻されたシャフト１２０は、要素１１０の螺刻された通路内の位置に螺入可能である。部材１３２ａ〜ｄのそれぞれの底面は、要素１１０の対応する外側表面に硬く取り付けられる。部材１３２ａ〜ｄは、種々の糊および／または接着剤を使用して、要素１１０に取り付け可能であることが想定される。
【００２１】
フレックス回路１４０は、部分的に折りたたまれた位置に示される。フレックス回路１４０は、ある場所で屈曲されるように予め配置され、フレックス回路１４０を部材１３２ａ〜ｄおよび要素１１０の周囲に巻設する補助をすることが可能である。フレックス回路１４０は、８つの端子１４２と、フルブリッジ駆動システム１５０の４つの信号出力１５４ａ〜ｄに取り付けられる４つの電気トレース１４４ａ〜ｄとを備える。電気トレース１４４ａ〜ｄはそれぞれ、各電気トレース１４４ａ〜ｄが、２つの異なる端子１４２に電気的に取り付けられるように、フレックス回路１４０の種々の層内に位置付けられる。いくつかの実施形態では、フレックス回路１４０は、８つの電気トレースを備え、８つの電気トレースはそれぞれ、電気的に８つの端子１４２のうちの１つに電気的に取り付けることが可能であることが想定される。いくつかの実施形態では、フレックス回路１４０は、予め配置された屈曲線に沿って、いくつかの孔１４７をさらに含み、フレックス回路１４０を部材１３２ａ〜ｄおよび要素１１０の周囲に巻設する補助をさらに行うことが可能である。電気トレース１４４ａ〜ｄの例証される経路は、一例にすぎず、電気トレース１４４ａ〜ｄの経路の実際のレイアウトを限定するものとしては意図されない。電気トレース１４４ａ〜ｄを部材１３２ａ〜ｄに接続する方法の一実施例として、図５および６を参照する。
【００２２】
各部材１３２ａ〜ｄは、それぞれ、２つの「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄと、１３６ａ〜ｄとを備える。いくつかの実施形態によると、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄ、１３６ａ〜ｄはそれぞれ、それぞれ、第１および第２の組の織り込み電極１３４、１３６と電気的に連結される。「Ｌ」型電極は、部材１３２ａ〜ｄの外側表面に取り付け可能であるか、または部分的に内側表面に取り付け可能である。換言すると、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄ、１３６ａ〜ｄは、部材１３２ａ〜ｄの外側表面のうちの１つ以上の上に完全に露出されるか、または部分的にのみ露出されることが可能である。しかしながら、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄ、１３６ａ〜ｄのそれぞれの少なくとも一部は、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄ、１３６ａ〜ｄが、隣接するフレックス回路１４０上の端子１４２のうちの１つと電気的に連結可能であるように、部材１３２ａ〜ｄ上に位置付けられなければならない。要素１１０は、回転軸１２５に垂直な少なくとも２つの節面を含み、部材１３２ａ〜ｄの振動振幅が、第１の曲げ共振モードに対して最小となる。いくつかの実施形態によると、部材１３２ａ〜ｄのそれぞれに対して、端子１４２のうちの１つは、要素１１０の２つの節面のそれぞれに実質的に設置される。
【００２３】
図３を参照すると、いくつかの実施形態による、複数の圧電層を有する部材１３２ａの断面図が示される。多層圧電部材（例えば、部材１３２ａ〜ｄ）は、Ｔａｋａｈａｓｈｉらの米国特許第４，５２３，１２１号およびＭｉｃｒｏｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ ｂｙ Ｋｅｎｊｉ Ｕｃｈｉｎｏ ａｎｄ Ｊａｙｎｅ Ｒ．Ｇｉｎｉｅｗｉｃｚ，ｃｈａｐ．４（２００３）（ＩＳＢＮ： ０−８２４７−４１０９−９）に記載のような任意の従来の技術、または任意の他の好適な技術に従って、作成することが可能である。部材１３２ｂ〜ｄの断面は、部材１３２ａの断面と同一である。部材１３２ａは、複数の圧電層１３３と、第１の組の織り込み電極１３４と、第２の組の織り込み電極１３６とを備える。第１の組の織り込み電極１３４は、「Ｌ」型電極１３４ａに電気的に接続される。第２の組の織り込み電極１３６は、「Ｌ」型電極１３６ａに電気的に接続される。「Ｌ」型電極１３４ａ、１３６ａは、部材１３２ａの対向する端部に連結される。他の種類および数の電極および／または電気接続も想定される。
【００２４】
第１の組の織り込み電極１３４内の電極のそれぞれ１つは、それぞれの圧電層の第１の表面に取り付けられ、第２の組の織り込み電極１３６内の電極の適合する１つは、同一のそれぞれの圧電層の第２の対向する表面に取り付けられる。例えば、電極１３４’および電極１３６’は、厚さＴを有する、圧電層１３３’の対向する表面に連結および／または挟着された、第１の適合している対の電極を備える。「Ｌ」型電極１３４ａ、１３６ａはそれぞれ、電圧源３５３に連結される。
【００２５】
「Ｌ」型電極１３４ａ、１３６ａは、フレックス回路１４０を介して、フルブリッジ駆動システム１５０に連結される。電圧差は、電圧源３５３を使用して、部材１３２ａの厚さにわたって印加可能である。具体的には、電圧差は、第１および第２の組の織り込み電極１３４、１３６を使用して、圧電層１３３のそれぞれの厚さＴにわたって印加可能である。いくつかの実施形態によると、圧電層１３３のそれぞれにおける電気双極子の配向に応じて、電圧差は、回転軸１２５に沿った方向に、部材１３２ａの圧電層１３３それぞれを拡張および／または収縮させる。
【００２６】
部材１３２ａ〜ｄはそれぞれ（図２に図示）、分極によって、製造プロセスの際に生成可能な正および負の極性１３７を有する。例えば、「Ｌ」型電極１３４ａが、正であって、「Ｌ」型電極１３６ａが、負である場合、電圧源３５３の２つの端子３５３ａと３５３ｂとの間の電圧差が正となるように、「Ｌ」型電極１３４ａと１３６ａとの間に電圧差が印加されると、部材（例えば、部材１３２ａ〜ｄ）は、収縮および／または縮小すると考えられる。加えて、２つの端子３５３ａと３５３ｂとの間の電圧差が、負となるように、「Ｌ」型電極１３４ａと１３６ａとの間に電圧差が印加されると、部材（例えば、部材１３２ａ〜ｄ）は、膨張および／または長さが増加すると考えられる。ＬからＬ’までの部材１３２ａの長さの増加の一実施例は、点線１３２ａ’によって例証される。
【００２７】
図４を参照すると、いくつかの実施形態による、第１および第２のフルブリッジ駆動システム１５０Ａ、Ｂを例証する回路ブロック図が示される。第１および第２のフルブリッジ駆動システム１５０Ａ、Ｂはそれぞれ、例えば、携帯電話、カメラ、またはＰＤＡ内のバッテリである可能性がある、電圧源１５２を含む。いくつかの実施形態によると、コントローラ回路４８０は、マイクロコントローラおよび／またはマイクロプロセッサと、第１のパルス幅変調（ＰＷＭ）入力信号４７０（１）’および第２のＰＷＭ入力信号４７０（２）’を生成するための位相シフト回路とを含む。コントローラ回路４８０は、ＰＷＭ入力信号４７０（１）’、４７０（２）’のうちの１つを、他方に対して９０度位相シフトし、信号４７０（１）’、４７０（２）’を第１および第２のフルブリッジ駆動システム１５０Ａ、Ｂに伝達するように構成される。具体的には、第１のＰＷＭ入力信号４７０（１）’は、第１のフルブリッジ駆動システム１５０Ａに伝達され、第２のＰＷＭ入力信号４７０（２）’は、第２のフルブリッジ駆動システム１５０Ｂに伝達される。いくつかの実施形態によると、位相シフト回路は、制限回路と称することができる。
【００２８】
第１のフルブリッジ駆動システム１５０Ａは、第１のＰＷＭ入力信号４７０（１）’を増幅し、第１の電気信号４７０Ａと第２の電気信号４７０Ｂとに分割する。電気信号４７０Ａ、Ｂのうちの１つは、他の電気信号に対して１８０度位相シフトされ、部材１３２ａ、ｃの圧電層１３３のそれぞれにわたる実効電圧差を２倍にする。第１および第２の電気信号４７０Ａ、Ｂは、フレックス回路１４０を介して、部材１３２ａ、ｃに伝達され、部材１３２ａ、ｃを駆動する。同様に、第２のフルブリッジ駆動システム１５０Ｂは、第２のＰＷＭ入力信号４７０（２）’を増幅し、第３の電気信号４７０Ｃと第４の電気信号４７０Ｄとに分割する。電気信号４７０Ｃ、Ｄのうちの１つは、他の電気信号に対して１８０度位相シフトされ、部材１３２ｂ、ｄの圧電層１３３のそれぞれにわたる実効電圧差を２倍にする。第３および第４の電気信号４７０Ｃ、Ｄは、フレックス回路１４０を介して、部材１３２ｂ、ｄに伝達され、部材１３２ｂ、ｄを駆動する。
【００２９】
いくつかの実施形態によると、フルブリッジ駆動システム１５０Ａ、Ｂを使用して、第１および第２または第３および第４の電気信号４７０Ａ、Ｂ、４７０Ｃ、Ｄをそのそれぞれの部材１３２ａ〜ｄに伝達することによって、駆動システム１３０は、共接地４６２が可能となる。電極１３４ａ〜ｄおよび１３６ａ〜ｄは、共接地に対して遊動し、独立して駆動され、先行技術リニアモータシステムにおいて典型的に必要とされるように、要素１１０に共接地線をハンダ付けするための必要性を排除する。要素１１０にハンダ付けされる共接地線を排除することは、リニアモータシステム１００等のリニアモータシステムの作製にかかる時間および費用を削減する。
【００３０】
図５を参照すると、それぞれの部材１３２ａ〜ｄに伝達される電気信号４７０Ａ〜Ｄが、例証および図示される。第１の電気信号４７０Ａは、同様に方形波電圧信号である第２の電気信号４７０Ｂから、約１８０度位相がずれた方形波電圧信号である。同様に、第３の電気信号４７０Ｃは、同様に方形波電圧信号である第４の電気信号４７０Ｄから、約１８０度位相がずれた方形波電圧信号である。第１および第２の電気信号４７０Ａ、Ｂは、端子１４２を介して、第１の部材１３２ａ上のそれぞれの「Ｌ」型電極１３４ａおよび１３６ａに、また、第３の部材１３２ｃ上のそれぞれの「Ｌ」型電極１３４ｃおよび１３６ｃに取り付けられる、電気トレース１４４ｃ、ｄを通して伝達される。第３および第４の電気信号４７０Ｃ、Ｄは、端子１４２を介して、第２の部材１３２ｂ上のそれぞれの「Ｌ」型電極１３４ｂおよび１３６ｂに、また、第４の部材１３２ｄ上のそれぞれの「Ｌ」型電極１３４ｄおよび１３６ｄに取り付けられる、電気トレース１４４ａ、ｂを通して伝達される。図５に図示され、図４に例証される、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄおよび１３６ａ〜ｄは、部材１３２ａ〜ｄのより長い方の縁上に設置可能であって、図１〜図３に示される「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄおよび１３６ａ〜ｄと電気的に等しい。
【００３１】
図６を参照すると、部材１３２ａ〜ｄのための電気接続の一実施例を詳述する表が示される。表に示されるように、部材１３２ａ〜ｄはそれぞれ、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄが正となり、「Ｌ」型電極１３６ａ〜ｄが負となるように、正および負の極性１３７を有する。
【００３２】
図５および図６を参照して、いくつかの実施形態によると、第１の部材１３２ａおよび第３の部材１３２ｃは、ともに動作する第１の対の対向する部材を備え、第２の部材１３２ｂおよび第４の部材１３２ｄは、ともに動作する第２の対の対向する部材を備える。第１の対の対向する部材に提供される電気信号４７０Ａ、Ｂは、第２の対の対向する部材に提供される電気信号４７０Ｃ、Ｄに対して約９０度位相シフトされ、螺刻されたシャフト１２０を、回転、および回転軸１２５に沿った方向に平行移動させる。図５に示されるように、正の９０度位相シフトは、螺刻されたシャフト１２０の正または順方向平行移動をもたらし、負の９０度位相シフトは、螺刻されたシャフト１２０の負または逆方向平行移動をもたらすと考えられる。いくつかの実施形態によると、電気信号の４７０Ａ＿Ｄの周波数は、モータシステム１００の第１の曲げモード共振と実質的に同一である。ある電気信号および位相シフトについて説明されているが、信号４７０Ａ〜Ｄの他の周波数範囲、形状、および位相差も企図されることが想定される。
【００３３】
次に、図１Ａ、図１Ｂ〜図６を参照して、リニアモータシステム１００の動作について、説明する。上述のように、第１の部材１３２ａおよび第３の部材１３２ｃは、電気信号４７０Ａ、Ｂが印加されると、部材の一方が長さを増加し、他方の部材が長さを減少するのに伴って、ともに動作し、要素１１０を一方向に屈曲させる、対向する部材の第１の対を備える。同様に、第２の部材１３２ｂおよび第４の部材１３２ｄは、電気信号４７０Ｃ、Ｄが印加されると、部材の一方が、長さを増加し、他方の部材が、長さを減少するのに伴って、ともに動作し、要素１１０を直交方向に屈曲させる、対向する部材の第２の対である。
【００３４】
フルブリッジ駆動システム１５０Ａは、図４に示されるように、第１のＰＷＭ入力信号４７０（１）’を受信する。第１のＰＷＭ入力信号４７０（１）’は、電気信号４７０Ａ、Ｂに分割され、一方は、他方に対して１８０度位相シフトされる。電気信号４７０Ａ、Ｂはそれぞれ、電圧源１５２を使用して増幅され、フレックス回路１４０（図１Ａ参照）を介して、対向する部材の第１の対に伝達される。電気信号４７０Ａ、Ｂのそれぞれは、部材１３２ａ、ｃに取り付けられた２つの対向する「Ｌ」型電極１３４ａ、１３６ａおよび１３４ｃ、１３６ｃに伝達される（接続については図５〜図６参照）。具体的には、第１の電気信号４７０Ａは、「Ｌ」型電極１３４ａおよび１３６ｃに伝達され、第２の電気信号４７０Ｂは、「Ｌ」型電極１３６ａおよび１３４ｃ（「Ｌ」型電極の配向については図２参照）に伝達される。
【００３５】
図３に関連して、「Ｌ」型電極１３４ａは、第１の組の織り込み電極１３４と電気的に連結され、「Ｌ」型電極１３６ａは、第２の組の織り込み電極１３６と電気的に連結される。同様に、「Ｌ」型電極１３４ｃは、第１の組の織り込み電極１３４と電気的に連結され、「Ｌ」型電極１３６ｃは、第２の組の織り込み電極１３６と電気的に連結される。そのそれぞれの組の織り込み電極１３４、１３６に対して、「Ｌ」型電極１３６ａおよび１３４ｃは、第１の電気信号４７０Ａを電気的に印加し、「Ｌ」型電極１３４ａおよび１３６ｃは、第２の電気信号４７０Ｂを電気的に印加する。対向する組の織り込み電極への電気信号４７０Ａ、Ｂの印加は、第１および第３の部材１３２ａ、ｃ内の各圧電層１３３にわたって、電圧差をもたらす。
【００３６】
フルブリッジ駆動システム１５０Ａと同様に、フルブリッジ駆動システム１５０Ｂも、図４に示されるように、第２のＰＷＭ入力信号４７０（２）’を受信する。第２のＰＷＭ入力信号４７０（２）’は、電気信号４７０Ｃ、Ｄに分割され、一方は、他方に対して１８０度位相シフトされる。電気信号４７０Ｃ、Ｄはそれぞれ、電圧源１５２を使用して増幅され、フレックス回路１４０（図１Ａ参照）を介して、対向する部材の第２の対に伝達される。電気信号４７０Ｃ、Ｄはそれぞれ、部材１３２ｂ、ｄに取り付けられた２つの対向する「Ｌ」型電極１３４ｂ、１３６ｂおよび１３４ｄ、１３６ｄに伝達される（接続については図５〜図６参照）。具体的には、第３の電気信号４７０Ｃは、「Ｌ」型電極１３４ｂおよび１３６ｄに伝達され、第４の電気信号４７０Ｄは、「Ｌ」型電極１３６ｂおよび１３４ｄに伝達される（「Ｌ」型電極の配向については図２参照）。
【００３７】
図３に関連して、「Ｌ」型電極１３４ｂは、第１の組の織り込み電極１３４と電気的に連結され、「Ｌ」型電極１３６ｂは、第２の組の織り込み電極１３６と電気的に連結される。同様に、「Ｌ」型電極１３４ｄは、第１の組の織り込み電極１３４と電気的に連結され、「Ｌ」型電極１３６ｄは、第２の組の織り込み電極１３６と電気的に連結される。そのそれぞれの組の織り込み電極１３４、１３６に、「Ｌ」型電極１３６ｂおよび１３４ｄは、第３の電気信号４７０Ｃを電気的に印加し、「Ｌ」型電極１３４ｂおよび１３６ｄは、第４の電気信号４７０Ｄを電気的に印加する。対向する組の織り込み電極への電気信号４７０Ｃ、Ｄの印加は、第２および第４の部材１３２ｂ、ｄ内の各圧電層１３３にわたって、電圧差をもたらす。
【００３８】
フルブリッジ駆動システム１５０を含む、いくつかの実施形態によると電圧源１５２は、約８ボルトバッテリであって、各圧電層１３３の厚さＴにわたる実効電圧差は、約１６ボルトである。フルブリッジ駆動システム１５０を含む、いくつかの実施形態によると電圧源１５２は、約２．８ボルトバッテリであって、各圧電層１３３の厚さＴにわたる実効電圧差は、約５．６ボルトである。フルブリッジ駆動システム１５０を含む、いくつかの実施形態によると、電圧源１５２は、約２ボルトバッテリであって、各圧電層１３３の厚さＴにわたる実効電圧差は、約４ボルトである。種々の電圧出力を伴う、種々の種類のバッテリおよび電圧源（例えば、約２ボルト〜約１６ボルト）が、駆動システム１３０内で使用される場合があることが想定される。
【００３９】
図５に示されるように、電気信号４７０Ａ〜Ｄは、電気信号４７０Ａ、Ｂと電気信号４７０Ｃ、Ｄとの間に等振幅および９０度位相シフトを伴う方形波であって、円形軌道をもたらす。次に、図７を参照すると、リニアモータシステム１００の単一軌道サイクルが、一方向の回転および対応する電気信号振幅に対して、順次、９０度の増分で、６９０、６９２、６９４、６９６、および６９８として示される。
【００４０】
０度における第１の９０度増分６９０を参照すると、上述のように、第１および第２の電気信号４７０Ａ、Ｂを第１の対向する部材の対に印加することによって、部材１３２ｃを膨張および／または伸長させる一方、同時に、部材１３２ａを収縮させる。回転軸１２５に沿った方向における、このような同時の要素１１０の片側の膨張および収縮要素１１０の反対側の収縮は、第１の９０度増分６９０に示されるように、要素１１０を屈曲させる。円筒形屈曲および軌道移動は、Ｘ方向６９５ａ／６９５ｂとＹ方向６９６ａ／６９６ｂに示される。要素１１０は、隙間６９７ｂを伴う１つの場所６９７ａにおける螺刻されたシャフト１２０の側面を反対側に接触させ、それによって、接触は、接線分力と、各軌道サイクルに対して、少量だけ螺刻されたシャフト１２０を回転６９８ａおよび平行移動６９８ｂさせる移動を付与する。サイクルあたりの回転および平行移動量は、軌道振幅、螺刻されたシャフト１２０に作用する力の規模、ならびにネジの摩擦係数および表面仕上げを含む、多くの要因に依存する。
【００４１】
図７に示されるように、要素１１０と螺刻されたシャフト１２０との間の隙間６９７ｂは、要素１１０の軌道運動をより明確に示すために誇張されている。いくつかの実施形態によると、要素１１０の軌道運動の振幅（軌道の直径）は、約０．５マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの範囲であって、振動周波数は、要素１１０の第１の曲げモード共振に対応する、約２０，０００Ｈｚ〜約５００，０００Ｈｚの範囲である。要素１１０のネジおよび螺刻されたシャフト１２０のネジは、約２５マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲である、螺刻されたシャフト１２０の外径と要素１１０の内径の差であるネジの隙間と対合する。いくつかの実施形態によると、螺刻されたシャフト１２０の丸みのある端部１２２（図１Ａに図示）に力が印加され、螺刻されたシャフト１２０ネジ面と要素１１０のネジ面との摩擦連結を補助する。いくつかの実施形態によると、軌道振動振幅は、螺刻されたシャフト１２０の螺刻された面に接線分力をもたらし、それによって、螺刻されたシャフトを回転および平行移動させる。これらの実施形態では、軌道振動周波数は、螺刻されたシャフト１２０の中心線が、実質的に固定されたままとなるように、十分に高いものである。
【００４２】
いくつかの実施形態によると、要素１１０の接点６９７ａと螺刻されたシャフト１２０との間の無滑動状態のため、サイクルあたりの螺刻されたシャフト１２０の移動は、名目上、軌道振動振幅に比例する。一般に、電気信号４７０Ａ〜Ｄの振幅が増加するのに伴って、軌道直径も増加し、速度が上昇し、かつトルク／力も増大する。
【００４３】
減電圧リニアモータシステム１００を使用するいくつかの利点が存在する。例えば、リニアモータシステム１００は、２つ以上の圧電層を使用し、必要入力電圧要件を低減する。具体的には、減電圧リニアモータシステム１００は、入力電圧を昇圧または増加させるために、変圧器あるいはＤＣ−ＤＣブースト回路を必要としない。先行技術のリニアモータシステムの空間感応型モータシステムの大部分では、典型的バッテリ電圧源は、約２．８ボルトである。しかしながら、先行技術のリニアモータシステムは、モータを適切に動作させるために、約４０ボルトを必要とする。したがって、モータを動作させるために、変圧器および／またはＤＣ−ＤＣブースト回路が必要とされる。先行技術のリニアモータシステムは、典型的には、携帯電話、カメラ、およびＰＤＡ内のオートズームならびにオートフォーカス用途において使用されるため、追加的な変圧器回路網の含有は、その他の点では小型である環境において、費用、容積、重量、占有空間の追加をもたらす。したがって、減電圧リニアモータシステム１００は、追加的な変圧器回路を伴わずに動作することができ、依然として、携帯電話、カメラ、およびＰＤＡ内のオートズームならびにオートフォーカス用途のために使用される一方、より小さい占有面積を占める。上述の利点は、一例にすぎず、減電圧リニアモータシステム１００は、他の利点も有し、それらのいくつかは、上述されている。
【００４４】
図８を参照すると、本開示の実施形態による、光学システム７００が示される。光学システム７００は、それぞれ、リニアモータシステム７０１および７０２を利用して、レンズ７８２および７８４を制御および駆動するために使用される。リニアモータシステム７０１、７０２は、上述ならびに図１Ａ、図１Ｂ、および図２に図示されるリニアモータシステム１００と同一または類似である。光学システム７００は、リニアモータシステム７０１、７０２と、電圧源７５２と、コントローラ回路７８０と、レンズ７８２、７８４と、画像センサ７８６と、画像信号プロセッサ（ＩＳＰ）７８８と、変圧器７９０と、位置センサ７９２、７９４とを含む。光学システム７００は、任意選択で、シャッタおよびアイリス７９６を含むことが可能である。
【００４５】
いくつかの実施形態によると、電圧源７５２は、電力を変圧器７９０、画像信号プロセッサ７８８、およびコントローラ回路７８０に供給する。変圧器７９０を使用して、例えば、位置センサ７９２、７９４が、より高い動作電圧を必要とする場合、電圧源７５２によって供給される入力電圧を昇圧または増加可能である。コントローラ回路７８０は、変圧器を必要とせずに、電圧源７５２から電力を直接受給する。コントローラ回路７８０は、リニアモータシステム７０１、７０２を個々に制御する。コントローラ回路７８０は、１つ以上の電気信号（例えば、電気信号４７０Ａ〜Ｄ）をリニアモータシステム７０１、７０２に送信し、レンズ７８２、７８４の位置に対してリニアモータシステム７０１、７０２を調節させることが可能である。
【００４６】
いくつかの実施形態では、レンズ７８２は、オートフォーカスレンズであって、レンズ７８４は、光学ズームレンズである。レンズ７８２、７８４はそれぞれ、カバーを伴う筐体から成る。カバーは、レンズ７８２、７８４が、選択的に光を筐体に入射可能なように位置付けられる、開口を有する。いくつかの実施形態によると、コントローラ回路７８０は、シャッタ７９６を移動および／または調節することによって、カバー内の開口を開放し、それによって、レンズ７８２、７８４の一方または両方に光を通過して伝達させることが可能である。次いで、本光は、光学センサまたはデジタル画像センサと称される可能性がある、画像センサ７８６内で受光される。画像センサ７８６は、受光した光と関係付けられたデータおよび／または情報をもたらし、そのデータおよび／または情報を画像信号プロセッサ７８８に伝達し、画像を生成および／または保存する。
【００４７】
いくつかの実施形態によると、リニアモータシステム７０１、７０２によって、レンズ７８２、７８４が調節されるのに伴って、位置センサ７９２、７９４は、筐体内のレンズ７８２、７８４の位置を監視および／または追跡し、位置信号をコントローラ回路７８０に送信する。位置信号は、レンズ７８２、７８４の位置調節を微調整するために、コントローラ回路７８０によって使用されることが可能である。
【００４８】
リニアモータシステム１００、７０１、および７０２等、リニアモータシステムのための種々の他の用途が存在する。例えば、そのようなリニアモータシステムのためのいくつかの代替用途は、「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｌｅａｄ Ｓｃｒｅｗ Ｍｏｔｏｒ」と題された、米国特許第６，９４０，２０９号、「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｏｆ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｌｅａｄ Ｓｃｒｅｗ Ｍｏｔｏｒ」、と題された、米国特許第７，３３９，３０６号、「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｏｆ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｌｅａｄ Ｓｃｒｅｗ Ｍｏｔｏｒ」と題された、米国特許第７，１７０，２１４号、および「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｏｆ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｌｅａｄ Ｓｃｒｅｗ Ｍｏｔｏｒ」と題された、米国特許第７，３０９，９４３号に見出され得、これらはすべて、同一譲受人であるＮｅｗ Ｓｃａｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．に譲渡され、参照により、その全体が本明細書に全て組み込まれる。
【００４９】
このように、本発明の基本概念が説明されたが、上述の詳細な開示は、一例としてのみ提示されることを意図しており、限定として意図されるものではないことは、当業者には明白であろう。本明細書に明示的に記載されないが、種々の変更、改良、および修正が、当業者には想起および意図されるであろう。これらの変更、改良、および修正は、本明細書によって示唆されることが意図され、発明の精神および範囲内とされる。加えて、列挙される処理要素またはシーケンスの順番、あるいは数字、文字、または他の記号表示の使用も、したがって、特許請求の範囲に指定され得る場合を除き、特許請求されるプロセスを任意の順番に限定することを意図するものではない。故に、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される。
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００８年８月１８日出願の米国特許出願番号第１２／２２８，９２３号の恩典を主張するものであって、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、概して、モータシステムおよびその方法に関し、より具体的には、減電圧リニアモータシステムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
圧電技術を使用した変換器は、ナノメートル規模における精密な位置調節のために使用される。典型的には、圧電デバイスは、帯電および放電時に形状を変化させるコンデンサに形成されるセラミックを含む。これらの圧電デバイスは、その形状変化特性（すなわち、振動）によって、位置調節アクチュエータとして使用することができる。そのような圧電デバイスが、位置調節アクチュエータとして使用される場合、セラミックの形状変化は、セラミックにわたって印加される電圧差に略比例する。
【０００４】
リニアモータは、圧電生成振動を使用し、高速、高トルク、小型サイズ、および静動作で、螺刻されたシャフトの継続的移動をもたらす。例示的な先行技術のリニアモータは、螺刻された要素またはナットを支持するシリンダを含む。シリンダは、４つの対称的に位置付けられた圧電変換器を含み、±９０度位相シフトを伴う超音波領域内の第１の曲げモード共振周波数において、直角曲げモードのシリンダを同時に励起し、円形軌道を生成する。螺刻された要素は、螺刻されたシャフトを直線的に移動させる螺刻されたシャフトを回転させるトルクを生成する共振周波数において、シリンダの中心線を周回する。
【０００５】
このリニアモータは、典型的には、約４０ボルトで動作する。しかしながら、携帯電話、カメラ等における光学システムは、典型的には、約３ボルトのバッテリのみを含む。これらのデバイスは、電圧を増加および／または昇圧させるように変圧器またはＤＣ−ＤＣブースト回路を使用することなく、意図された通りにモータを動作させるのに十分な電圧を供給することは、単純には不可能である。変圧器は、例えば、携帯電話用カメラに追加の回路、容積、重量、および追加費用を付加する。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の実施形態による、リニアモータシステムは、螺刻された通路を有する要素と、螺刻されたシャフトと、駆動システムとを含む。螺刻されたシャフトは、螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている、回転軸を有する。駆動システムは、要素に動作可能に接続された少なくとも２つの部材を備える。２つの部材はそれぞれ、２つ以上の圧電層と、それぞれの圧電層の対向する表面に連結された電極とを備える。部材は、回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成される。駆動システムは、要素に振動を与え、螺刻されたシャフトを、要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ回転軸に沿った方向に軸方向力を印加するように構成される。
【０００７】
本開示の他の実施形態による、光学レンズアセンブリは、リニアモータシステムと、光学レンズとを含む。リニアモータシステムは、螺刻された通路を有する要素と、螺刻されたシャフトと、駆動システムとを備える。螺刻されたシャフトは、螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている、回転軸を有する。駆動システムは、要素に振動を与え、螺刻されたシャフトを、要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ回転軸に沿った方向に軸方向力を印加する、少なくとも２つの部材を備える。少なくとも２つの部材はそれぞれ、回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成される、２つ以上の圧電層を備える。光学レンズは、リニアモータシステムに連結される。リニアモータシステムは、回転軸に沿った方向と実質的に平行の方向に光学レンズを移動させるように構成される。
【０００８】
本開示の他の実施形態による、装填材料を駆動させるための方法は、回転軸を有し、要素内の螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在し、かつそれと少なくとも部分的に係合されている螺刻されたシャフトに、装填材料を動作可能に接続することを含む。回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成され、要素に接続された少なくとも２つの部材に、振動を与え、螺刻されたシャフトを、装填材料を移動させる要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させる。２つの部材はそれぞれ、２つ以上の圧電層と、それぞれの圧電層の対向する表面に連結された電極とから成る。
【０００９】
本開示の他の実施形態による、リニアモータを作製するための方法は、螺刻されたシャフトを要素の螺刻された通路内の回転軸と少なくとも部分的に係合することを含む。駆動システムの少なくとも２つの部材を要素に接続する。２つの部材はそれぞれ、２つ以上の圧電層と、それぞれの圧電層の対向する表面に連結された電極とを備える。圧電層はそれぞれ、回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成される。駆動システムは、要素に振動を与え、螺刻されたシャフトを、要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ回転軸に沿った方向に軸方向力を印加するように構成される。
【００１０】
本開示は、より効率的かつよりコンパクトなリニアモータシステムを提供することを含め、いくつかの利点をもたらす。リニアモータシステムは、ＤＣ−ＤＣブースター回路および／または変圧器を使用せずに、約２．８ボルトで直接動作可能である。リニアモータシステムは、単なる例にすぎないが、カメラのオートフォーカスシステムおよびオートズームシステム等、種々の異なる用途において、種々の異なる装填材料を移動させるために使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本開示の実施形態による、リニアモータシステムの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに例証される、リニアモータシステムの駆動システムの部分的拡大図である。
【図２】図１Ａのリニアモータシステムの分解斜視図である。
【図３】図１Ｂの駆動システムの部材の断面側面図である。
【図４】本開示の実施形態による、２つのフルブリッジ駆動システムの略図である。
【図５】図１Ａのリニアモータシステムを駆動するための駆動システムによって印加される、電気信号の実施例の略図である。
【図６】図１Ａのリニアモータシステムのための電気接続を詳述する表である。
【図７】図１Ａに例証されるリニアモータシステムの例示的な楕円軌道を例証する略図である。
【図８】本開示の実施形態による、２つのリニアモータシステムを伴う光学システムを例証する略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の実施形態による、リニアモータシステム１００が、図１Ａ〜図１Ｂおよび２に例証される。リニアモータシステム１００は、螺刻された通路を有する要素１１０と、螺刻されたシャフト１２０と、駆動システム１３０とを含む。リニアモータシステム１００は、他の種類および数のシステム、デバイス、および他の手法で接続される構成要素を含むことが可能である。本開示は、よりコンパクトかつ効率的なリニアモータシステムを提供する。
【００１３】
図１Ａを参照すると、リニアモータシステム１００は、装填材料（例えば、光学レンズ）を直線方向に移動させるような力を生成する。リニアモータシステム１００は、他の種類の装填材料を他の方向に移動させることも可能であることが想定される。要素１１０の内側通路は、部分的に螺刻可能または全体的に螺刻可能である。螺刻されたシャフト１２０は、それを中心として螺刻されたシャフト１２０が回転する、回転軸１２５を有する。また、螺刻されたシャフト１２０は、回転軸１２５に沿った方向に平行移動もする。いくつかの実施形態では、螺刻されたシャフト１２０は、少なくとも１つの丸みのある端部１２２を含む。丸みのある端部１２２は、摩擦力を軽減し、装填材料を移動させるための力を印加する補助をする。
【００１４】
いくつかの実施形態によると、駆動システム１３０は、４つの部材１３２ａ〜ｄと、フレックス回路１４０と、フルブリッジ駆動システム１５０とを備える。駆動システム１３０は、他の数および種類の構造を備えることも可能であることが想定される。各部材１３２ａ〜ｄは、その厚さＴ（図２に図示）にわたって、電圧差を受けると、長さを変化させるように構成される。具体的には、部材１３２ａ〜ｄは、螺刻されたシャフト１２０の回転軸１２５に沿った方向に拡張および／または収縮可能である。部材１３２ａ〜ｄはそれぞれ、２つ以上の圧電層を備える。いくつかの実施形態では、部材１３２ａ〜ｄは、約５個〜約２５個の圧電層を備える。いくつかの実施形態では、部材１３２ａ〜ｄは、約１３個の圧電層を備える。
【００１５】
圧電層はそれぞれ、対向する表面に連結されている一対の電極を有する。圧電層および電極の配向ならびに配列の実施例は、図１Ｂおよび３に最も良く表され、その両方に関しては、以下に詳述される。再び図１Ａを参照すると、部材１３２ａ〜ｄはそれぞれ、セラミック材料から作製され、プレートの形状で、多層圧電変換器内に内部伝導性電極とともに共焼成される。いくつかの実施形態では、他の種類および形状の圧電材料ならびに部材１３２ａ〜ｄを形成するための他の手法も可能であることが想定される。
【００１６】
また、フレックス回路１４０は、電気連結器とも称され得る。フレックス回路１４０は、各圧電層間に位置付けられた電極と、フルブリッジ駆動システム１５０とを電気的に連結する。フレックス回路１４０は、電気端子１４２が、部材１３２ａ〜ｄ上の「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄおよび１３６ａ〜ｄ（図２に図示）と整合し、電気的に連結するように、要素１１０の周囲に屈設および／または巻設されるように構成される。フレックス回路１４０は、少なくとも４つの異なる電気信号４７０Ａ〜Ｄ（図４に図示）を種々の電気端子１４２に搬送する、少なくとも４つの電気トレース１４４ａ〜ｄから成る。
【００１７】
フルブリッジ駆動システム１５０は、電圧源４６１から成り、方形波電圧信号を提供する、４つの信号出力１５４ａ〜ｄを有する。他の種類および数の電圧信号、駆動回路、およびより多い、またはより少ない出力を伴うシステムも使用可能であることが想定される。４つの信号出力１５４ａ〜ｄはそれぞれ、それぞれの電気トレース１４４ａ〜ｄに電気的に接続し、フレックス回路１４０を介して、方形波電圧信号のうちの１つを分配する。フルブリッジ駆動システム１５０は、部材１３２ａ〜ｄのそれぞれにおける各圧電層にわたって、電圧差を効果的に２倍にし、ハーフブリッジ回路と比較して、機械的出力を２倍にする。そのようなフルブリッジ駆動システムの使用は、システムの入力電圧および電力要件を低減可能であるが、ハーフブリッジ回路システム等の他の種類のシステムも、依然として使用可能である。フルブリッジ駆動システムの構成要素および動作は、当業者に周知であるため、本明細書では、詳細に説明されない。
【００１８】
図１Ｂを参照すると、いくつかの実施形態による、駆動システム１３０の部分的拡大図が示される。より具体的には、多層圧電部材１３２ａ、ｂ、およびｄの一実施例が示される。部材１３２ａを参照すると、複数の圧電層１３３が、第１および第２の組の織り込み電極１３４、１３６とともに示される。第１の組の織り込み電極１３４は、共通して、「Ｌ」型電極１３４ａに接続される。同様に、第２の組の織り込み電極１３６は、共通して、対向する「Ｌ」型電極１３６ａに接続される（図２に図示）。「Ｌ」型電極１３４ａは、電気トレース１４４ｃを介して、フルブリッジ駆動システム１５０に電気的に連結される端子１４２に、電気的に第１の組の織り込み電極１３４を接続する。同様に、対向する「Ｌ」型電極１３６ａは、同様に、電気トレース１４４ｄを介して、フルブリッジ駆動システム１５０に電気的に連結される端子（１Ｂに図示せず）に第２の組の織り込み電極１３６を電気的に接続する。同様に、部材１３２ｂ〜ｄは、それぞれ、複数の圧電層と、第１および第２の組の織り込み電極１３４、１３６と、「Ｌ」型電極１３４ｂ〜ｄ、１３６ｂ〜ｄとを備える。
【００１９】
いくつかの実施形態によると、圧電層１３３のそれぞれは、約１４マイクロメートルの厚さＴを有するが、圧電層１３３のそれぞれに対して、他の厚さおよび／または多様な厚さも使用可能である。圧電層１３３は、約５マイクロメートル〜約４０マイクロメートルの厚さＴを有することが可能であることが想定される。複数の薄い圧電層１３３（例えば、約５マイクロメートル厚〜約４０マイクロメートル厚）を使用して、部材１３２ａ〜ｄのそれぞれを形成することは、厚モノリシック圧電層（例えば、約２００マイクロメートル厚）を使用する場合に可能な電圧よりも、使用される電圧を低くすることを可能にする。具体的には、比較的薄い圧電層１３３は、厚いモノリシック圧電層と比較して、比較的小さい電圧差が、各圧電層の厚さＴにわたって印加される場合、回転軸１２５に沿った方向に、同一量だけ拡張および／または収縮する。したがって、多層圧電部材（例えば、部材１３２ａ〜ｄ）は、回転軸１２５に沿った方向に、モノリシック圧電部材と同一量の拡張および／または収縮が可能であるが、より小さい電圧差を印加による。例えば、典型的な先行技術のモノリシック圧電部材は、動作のために約４０ボルトを必要とするが、多層圧電部材（例えば、部材１３２ａ〜ｄ）は、動作のためにわずか約２．８ボルトのみを必要とする。以下に詳述されるように、部材１３２ａ〜ｄの拡張および／または収縮は、要素１１０を屈曲および／または振動させる。要素１１０のこれらの振動は、螺刻されたシャフト１２０を直線的に駆動し、螺刻されたシャフト１２０によって装填材料に力を印加させる。
【００２０】
図２を参照すると、いくつかの実施形態による、リニアモータシステム１００の分解斜視図が示される。螺刻されたシャフト１２０は、要素１１０の螺刻された通路内の位置に螺入可能である。部材１３２ａ〜ｄのそれぞれの底面は、要素１１０の対応する外側表面に硬く取り付けられる。部材１３２ａ〜ｄは、種々の糊および／または接着剤を使用して、要素１１０に取り付け可能であることが想定される。
【００２１】
フレックス回路１４０は、部分的に折りたたまれた位置に示される。フレックス回路１４０は、ある場所で屈曲されるように予め配置され、フレックス回路１４０を部材１３２ａ〜ｄおよび要素１１０の周囲に巻設する補助をすることが可能である。フレックス回路１４０は、８つの端子１４２と、フルブリッジ駆動システム１５０の４つの信号出力１５４ａ〜ｄに取り付けられる４つの電気トレース１４４ａ〜ｄとを備える。電気トレース１４４ａ〜ｄはそれぞれ、各電気トレース１４４ａ〜ｄが、２つの異なる端子１４２に電気的に取り付けられるように、フレックス回路１４０の種々の層内に位置付けられる。いくつかの実施形態では、フレックス回路１４０は、８つの電気トレースを備え、８つの電気トレースはそれぞれ、電気的に８つの端子１４２のうちの１つに電気的に取り付けることが可能であることが想定される。いくつかの実施形態では、フレックス回路１４０は、予め配置された屈曲線に沿って、いくつかの孔１４７をさらに含み、フレックス回路１４０を部材１３２ａ〜ｄおよび要素１１０の周囲に巻設する補助をさらに行うことが可能である。電気トレース１４４ａ〜ｄの例証される経路は、一例にすぎず、電気トレース１４４ａ〜ｄの経路の実際のレイアウトを限定するものとしては意図されない。電気トレース１４４ａ〜ｄを部材１３２ａ〜ｄに接続する方法の一実施例として、図５および６を参照する。
【００２２】
各部材１３２ａ〜ｄは、それぞれ、２つの「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄと、１３６ａ〜ｄとを備える。いくつかの実施形態によると、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄ、１３６ａ〜ｄはそれぞれ、それぞれ、第１および第２の組の織り込み電極１３４、１３６と電気的に連結される。「Ｌ」型電極は、部材１３２ａ〜ｄの外側表面に取り付け可能であるか、または部分的に内側表面に取り付け可能である。換言すると、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄ、１３６ａ〜ｄは、部材１３２ａ〜ｄの外側表面のうちの１つ以上の上に完全に露出されるか、または部分的にのみ露出されることが可能である。しかしながら、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄ、１３６ａ〜ｄのそれぞれの少なくとも一部は、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄ、１３６ａ〜ｄが、隣接するフレックス回路１４０上の端子１４２のうちの１つと電気的に連結可能であるように、部材１３２ａ〜ｄ上に位置付けられなければならない。要素１１０は、回転軸１２５に垂直な少なくとも２つの節面を含み、部材１３２ａ〜ｄの振動振幅が、第１の曲げ共振モードに対して最小となる。いくつかの実施形態によると、部材１３２ａ〜ｄのそれぞれに対して、端子１４２のうちの１つは、要素１１０の２つの節面のそれぞれに実質的に設置される。
【００２３】
図３を参照すると、いくつかの実施形態による、複数の圧電層を有する部材１３２ａの断面図が示される。多層圧電部材（例えば、部材１３２ａ〜ｄ）は、Ｔａｋａｈａｓｈｉらの米国特許第４，５２３，１２１号およびＭｉｃｒｏｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ ｂｙ Ｋｅｎｊｉ Ｕｃｈｉｎｏ ａｎｄ Ｊａｙｎｅ Ｒ．Ｇｉｎｉｅｗｉｃｚ，ｃｈａｐ．４（２００３）（ＩＳＢＮ： ０−８２４７−４１０９−９）に記載のような任意の従来の技術、または任意の他の好適な技術に従って、作成することが可能である。部材１３２ｂ〜ｄの断面は、部材１３２ａの断面と同一である。部材１３２ａは、複数の圧電層１３３と、第１の組の織り込み電極１３４と、第２の組の織り込み電極１３６とを備える。第１の組の織り込み電極１３４は、「Ｌ」型電極１３４ａに電気的に接続される。第２の組の織り込み電極１３６は、「Ｌ」型電極１３６ａに電気的に接続される。「Ｌ」型電極１３４ａ、１３６ａは、部材１３２ａの対向する端部に連結される。他の種類および数の電極および／または電気接続も想定される。
【００２４】
第１の組の織り込み電極１３４内の電極のそれぞれ１つは、それぞれの圧電層の第１の表面に取り付けられ、第２の組の織り込み電極１３６内の電極の適合する１つは、同一のそれぞれの圧電層の第２の対向する表面に取り付けられる。例えば、電極１３４’および電極１３６’は、厚さＴを有する、圧電層１３３’の対向する表面に連結および／または挟着された、第１の適合している対の電極を備える。「Ｌ」型電極１３４ａ、１３６ａはそれぞれ、電圧源３５３に連結される。
【００２５】
「Ｌ」型電極１３４ａ、１３６ａは、フレックス回路１４０を介して、フルブリッジ駆動システム１５０に連結される。電圧差は、電圧源３５３を使用して、部材１３２ａの厚さにわたって印加可能である。具体的には、電圧差は、第１および第２の組の織り込み電極１３４、１３６を使用して、圧電層１３３のそれぞれの厚さＴにわたって印加可能である。いくつかの実施形態によると、圧電層１３３のそれぞれにおける電気双極子の配向に応じて、電圧差は、回転軸１２５に沿った方向に、部材１３２ａの圧電層１３３それぞれを拡張および／または収縮させる。
【００２６】
部材１３２ａ〜ｄはそれぞれ（図２に図示）、分極によって、製造プロセスの際に生成可能な正および負の極性１３７を有する。例えば、「Ｌ」型電極１３４ａが、正であって、「Ｌ」型電極１３６ａが、負である場合、電圧源３５３の２つの端子３５３ａと３５３ｂとの間の電圧差が正となるように、「Ｌ」型電極１３４ａと１３６ａとの間に電圧差が印加されると、部材（例えば、部材１３２ａ〜ｄ）は、収縮および／または縮小すると考えられる。加えて、２つの端子３５３ａと３５３ｂとの間の電圧差が、負となるように、「Ｌ」型電極１３４ａと１３６ａとの間に電圧差が印加されると、部材（例えば、部材１３２ａ〜ｄ）は、膨張および／または長さが増加すると考えられる。ＬからＬ’までの部材１３２ａの長さの増加の一実施例は、点線１３２ａ’によって例証される。
【００２７】
図４を参照すると、いくつかの実施形態による、第１および第２のフルブリッジ駆動システム１５０Ａ、Ｂを例証する回路ブロック図が示される。第１および第２のフルブリッジ駆動システム１５０Ａ、Ｂはそれぞれ、例えば、携帯電話、カメラ、またはＰＤＡ内のバッテリである可能性がある、電圧源１５２を含む。いくつかの実施形態によると、コントローラ回路４８０は、マイクロコントローラおよび／またはマイクロプロセッサと、第１のパルス幅変調（ＰＷＭ）入力信号４７０（１）’および第２のＰＷＭ入力信号４７０（２）’を生成するための位相シフト回路とを含む。コントローラ回路４８０は、ＰＷＭ入力信号４７０（１）’、４７０（２）’のうちの１つを、他方に対して９０度位相シフトし、信号４７０（１）’、４７０（２）’を第１および第２のフルブリッジ駆動システム１５０Ａ、Ｂに伝達するように構成される。具体的には、第１のＰＷＭ入力信号４７０（１）’は、第１のフルブリッジ駆動システム１５０Ａに伝達され、第２のＰＷＭ入力信号４７０（２）’は、第２のフルブリッジ駆動システム１５０Ｂに伝達される。いくつかの実施形態によると、位相シフト回路は、制限回路と称することができる。
【００２８】
第１のフルブリッジ駆動システム１５０Ａは、第１のＰＷＭ入力信号４７０（１）’を増幅し、第１の電気信号４７０Ａと第２の電気信号４７０Ｂとに分割する。電気信号４７０Ａ、Ｂのうちの１つは、他の電気信号に対して１８０度位相シフトされ、部材１３２ａ、ｃの圧電層１３３のそれぞれにわたる実効電圧差を２倍にする。第１および第２の電気信号４７０Ａ、Ｂは、フレックス回路１４０を介して、部材１３２ａ、ｃに伝達され、部材１３２ａ、ｃを駆動する。同様に、第２のフルブリッジ駆動システム１５０Ｂは、第２のＰＷＭ入力信号４７０（２）’を増幅し、第３の電気信号４７０Ｃと第４の電気信号４７０Ｄとに分割する。電気信号４７０Ｃ、Ｄのうちの１つは、他の電気信号に対して１８０度位相シフトされ、部材１３２ｂ、ｄの圧電層１３３のそれぞれにわたる実効電圧差を２倍にする。第３および第４の電気信号４７０Ｃ、Ｄは、フレックス回路１４０を介して、部材１３２ｂ、ｄに伝達され、部材１３２ｂ、ｄを駆動する。
【００２９】
いくつかの実施形態によると、フルブリッジ駆動システム１５０Ａ、Ｂを使用して、第１および第２または第３および第４の電気信号４７０Ａ、Ｂ、４７０Ｃ、Ｄをそのそれぞれの部材１３２ａ〜ｄに伝達することによって、駆動システム１３０は、共接地４６２が可能となる。電極１３４ａ〜ｄおよび１３６ａ〜ｄは、共接地に対して遊動し、独立して駆動され、先行技術リニアモータシステムにおいて典型的に必要とされるように、要素１１０に共接地線をハンダ付けするための必要性を排除する。要素１１０にハンダ付けされる共接地線を排除することは、リニアモータシステム１００等のリニアモータシステムの作製にかかる時間および費用を削減する。
【００３０】
図５を参照すると、それぞれの部材１３２ａ〜ｄに伝達される電気信号４７０Ａ〜Ｄが、例証および図示される。第１の電気信号４７０Ａは、同様に方形波電圧信号である第２の電気信号４７０Ｂから、約１８０度位相がずれた方形波電圧信号である。同様に、第３の電気信号４７０Ｃは、同様に方形波電圧信号である第４の電気信号４７０Ｄから、約１８０度位相がずれた方形波電圧信号である。第１および第２の電気信号４７０Ａ、Ｂは、端子１４２を介して、第１の部材１３２ａ上のそれぞれの「Ｌ」型電極１３４ａおよび１３６ａに、また、第３の部材１３２ｃ上のそれぞれの「Ｌ」型電極１３４ｃおよび１３６ｃに取り付けられる、電気トレース１４４ｃ、ｄを通して伝達される。第３および第４の電気信号４７０Ｃ、Ｄは、端子１４２を介して、第２の部材１３２ｂ上のそれぞれの「Ｌ」型電極１３４ｂおよび１３６ｂに、また、第４の部材１３２ｄ上のそれぞれの「Ｌ」型電極１３４ｄおよび１３６ｄに取り付けられる、電気トレース１４４ａ、ｂを通して伝達される。図５に図示され、図４に例証される、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄおよび１３６ａ〜ｄは、部材１３２ａ〜ｄのより長い方の縁上に設置可能であって、図１〜図３に示される「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄおよび１３６ａ〜ｄと電気的に等しい。
【００３１】
図６を参照すると、部材１３２ａ〜ｄのための電気接続の一実施例を詳述する表が示される。表に示されるように、部材１３２ａ〜ｄはそれぞれ、「Ｌ」型電極１３４ａ〜ｄが正となり、「Ｌ」型電極１３６ａ〜ｄが負となるように、正および負の極性１３７を有する。
【００３２】
図５および図６を参照して、いくつかの実施形態によると、第１の部材１３２ａおよび第３の部材１３２ｃは、ともに動作する第１の対の対向する部材を備え、第２の部材１３２ｂおよび第４の部材１３２ｄは、ともに動作する第２の対の対向する部材を備える。第１の対の対向する部材に提供される電気信号４７０Ａ、Ｂは、第２の対の対向する部材に提供される電気信号４７０Ｃ、Ｄに対して約９０度位相シフトされ、螺刻されたシャフト１２０を、回転、および回転軸１２５に沿った方向に平行移動させる。図５に示されるように、正の９０度位相シフトは、螺刻されたシャフト１２０の正または順方向平行移動をもたらし、負の９０度位相シフトは、螺刻されたシャフト１２０の負または逆方向平行移動をもたらすと考えられる。いくつかの実施形態によると、電気信号の４７０Ａ＿Ｄの周波数は、モータシステム１００の第１の曲げモード共振と実質的に同一である。ある電気信号および位相シフトについて説明されているが、信号４７０Ａ〜Ｄの他の周波数範囲、形状、および位相差も企図されることが想定される。
【００３３】
次に、図１Ａ、図１Ｂ〜図６を参照して、リニアモータシステム１００の動作について、説明する。上述のように、第１の部材１３２ａおよび第３の部材１３２ｃは、電気信号４７０Ａ、Ｂが印加されると、部材の一方が長さを増加し、他方の部材が長さを減少するのに伴って、ともに動作し、要素１１０を一方向に屈曲させる、対向する部材の第１の対を備える。同様に、第２の部材１３２ｂおよび第４の部材１３２ｄは、電気信号４７０Ｃ、Ｄが印加されると、部材の一方が、長さを増加し、他方の部材が、長さを減少するのに伴って、ともに動作し、要素１１０を直交方向に屈曲させる、対向する部材の第２の対である。
【００３４】
フルブリッジ駆動システム１５０Ａは、図４に示されるように、第１のＰＷＭ入力信号４７０（１）’を受信する。第１のＰＷＭ入力信号４７０（１）’は、電気信号４７０Ａ、Ｂに分割され、一方は、他方に対して１８０度位相シフトされる。電気信号４７０Ａ、Ｂはそれぞれ、電圧源１５２を使用して増幅され、フレックス回路１４０（図１Ａ参照）を介して、対向する部材の第１の対に伝達される。電気信号４７０Ａ、Ｂのそれぞれは、部材１３２ａ、ｃに取り付けられた２つの対向する「Ｌ」型電極１３４ａ、１３６ａおよび１３４ｃ、１３６ｃに伝達される（接続については図５〜図６参照）。具体的には、第１の電気信号４７０Ａは、「Ｌ」型電極１３４ａおよび１３６ｃに伝達され、第２の電気信号４７０Ｂは、「Ｌ」型電極１３６ａおよび１３４ｃ（「Ｌ」型電極の配向については図２参照）に伝達される。
【００３５】
図３に関連して、「Ｌ」型電極１３４ａは、第１の組の織り込み電極１３４と電気的に連結され、「Ｌ」型電極１３６ａは、第２の組の織り込み電極１３６と電気的に連結される。同様に、「Ｌ」型電極１３４ｃは、第１の組の織り込み電極１３４と電気的に連結され、「Ｌ」型電極１３６ｃは、第２の組の織り込み電極１３６と電気的に連結される。そのそれぞれの組の織り込み電極１３４、１３６に対して、「Ｌ」型電極１３６ａおよび１３４ｃは、第１の電気信号４７０Ａを電気的に印加し、「Ｌ」型電極１３４ａおよび１３６ｃは、第２の電気信号４７０Ｂを電気的に印加する。対向する組の織り込み電極への電気信号４７０Ａ、Ｂの印加は、第１および第３の部材１３２ａ、ｃ内の各圧電層１３３にわたって、電圧差をもたらす。
【００３６】
フルブリッジ駆動システム１５０Ａと同様に、フルブリッジ駆動システム１５０Ｂも、図４に示されるように、第２のＰＷＭ入力信号４７０（２）’を受信する。第２のＰＷＭ入力信号４７０（２）’は、電気信号４７０Ｃ、Ｄに分割され、一方は、他方に対して１８０度位相シフトされる。電気信号４７０Ｃ、Ｄはそれぞれ、電圧源１５２を使用して増幅され、フレックス回路１４０（図１Ａ参照）を介して、対向する部材の第２の対に伝達される。電気信号４７０Ｃ、Ｄはそれぞれ、部材１３２ｂ、ｄに取り付けられた２つの対向する「Ｌ」型電極１３４ｂ、１３６ｂおよび１３４ｄ、１３６ｄに伝達される（接続については図５〜図６参照）。具体的には、第３の電気信号４７０Ｃは、「Ｌ」型電極１３４ｂおよび１３６ｄに伝達され、第４の電気信号４７０Ｄは、「Ｌ」型電極１３６ｂおよび１３４ｄに伝達される（「Ｌ」型電極の配向については図２参照）。
【００３７】
図３に関連して、「Ｌ」型電極１３４ｂは、第１の組の織り込み電極１３４と電気的に連結され、「Ｌ」型電極１３６ｂは、第２の組の織り込み電極１３６と電気的に連結される。同様に、「Ｌ」型電極１３４ｄは、第１の組の織り込み電極１３４と電気的に連結され、「Ｌ」型電極１３６ｄは、第２の組の織り込み電極１３６と電気的に連結される。そのそれぞれの組の織り込み電極１３４、１３６に、「Ｌ」型電極１３６ｂおよび１３４ｄは、第３の電気信号４７０Ｃを電気的に印加し、「Ｌ」型電極１３４ｂおよび１３６ｄは、第４の電気信号４７０Ｄを電気的に印加する。対向する組の織り込み電極への電気信号４７０Ｃ、Ｄの印加は、第２および第４の部材１３２ｂ、ｄ内の各圧電層１３３にわたって、電圧差をもたらす。
【００３８】
フルブリッジ駆動システム１５０を含む、いくつかの実施形態によると電圧源１５２は、約８ボルトバッテリであって、各圧電層１３３の厚さＴにわたる実効電圧差は、約１６ボルトである。フルブリッジ駆動システム１５０を含む、いくつかの実施形態によると電圧源１５２は、約２．８ボルトバッテリであって、各圧電層１３３の厚さＴにわたる実効電圧差は、約５．６ボルトである。フルブリッジ駆動システム１５０を含む、いくつかの実施形態によると、電圧源１５２は、約２ボルトバッテリであって、各圧電層１３３の厚さＴにわたる実効電圧差は、約４ボルトである。種々の電圧出力を伴う、種々の種類のバッテリおよび電圧源（例えば、約２ボルト〜約１６ボルト）が、駆動システム１３０内で使用される場合があることが想定される。
【００３９】
図５に示されるように、電気信号４７０Ａ〜Ｄは、電気信号４７０Ａ、Ｂと電気信号４７０Ｃ、Ｄとの間に等振幅および９０度位相シフトを伴う方形波であって、円形軌道をもたらす。次に、図７を参照すると、リニアモータシステム１００の単一軌道サイクルが、一方向の回転および対応する電気信号振幅に対して、順次、９０度の増分で、６９０、６９２、６９４、６９６、および６９８として示される。
【００４０】
０度における第１の９０度増分６９０を参照すると、上述のように、第１および第２の電気信号４７０Ａ、Ｂを第１の対向する部材の対に印加することによって、部材１３２ｃを膨張および／または伸長させる一方、同時に、部材１３２ａを収縮させる。回転軸１２５に沿った方向における、このような同時の要素１１０の片側の膨張および収縮要素１１０の反対側の収縮は、第１の９０度増分６９０に示されるように、要素１１０を屈曲させる。円筒形屈曲および軌道移動は、Ｘ方向６９５ａ／６９５ｂとＹ方向６９６ａ／６９６ｂに示される。要素１１０は、隙間６９７ｂを伴う１つの場所６９７ａにおける螺刻されたシャフト１２０の側面を反対側に接触させ、それによって、接触は、接線分力と、各軌道サイクルに対して、少量だけ螺刻されたシャフト１２０を回転６９８ａおよび平行移動６９８ｂさせる移動を付与する。サイクルあたりの回転および平行移動量は、軌道振幅、螺刻されたシャフト１２０に作用する力の規模、ならびにネジの摩擦係数および表面仕上げを含む、多くの要因に依存する。
【００４１】
図７に示されるように、要素１１０と螺刻されたシャフト１２０との間の隙間６９７ｂは、要素１１０の軌道運動をより明確に示すために誇張されている。いくつかの実施形態によると、要素１１０の軌道運動の振幅（軌道の直径）は、約０．５マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの範囲であって、振動周波数は、要素１１０の第１の曲げモード共振に対応する、約２０，０００Ｈｚ〜約５００，０００Ｈｚの範囲である。要素１１０のネジおよび螺刻されたシャフト１２０のネジは、約２５マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲である、螺刻されたシャフト１２０の外径と要素１１０の内径の差であるネジの隙間と対合する。いくつかの実施形態によると、螺刻されたシャフト１２０の丸みのある端部１２２（図１Ａに図示）に力が印加され、螺刻されたシャフト１２０ネジ面と要素１１０のネジ面との摩擦連結を補助する。いくつかの実施形態によると、軌道振動振幅は、螺刻されたシャフト１２０の螺刻された面に接線分力をもたらし、それによって、螺刻されたシャフトを回転および平行移動させる。これらの実施形態では、軌道振動周波数は、螺刻されたシャフト１２０の中心線が、実質的に固定されたままとなるように、十分に高いものである。
【００４２】
いくつかの実施形態によると、要素１１０の接点６９７ａと螺刻されたシャフト１２０との間の無滑動状態のため、サイクルあたりの螺刻されたシャフト１２０の移動は、名目上、軌道振動振幅に比例する。一般に、電気信号４７０Ａ〜Ｄの振幅が増加するのに伴って、軌道直径も増加し、速度が上昇し、かつトルク／力も増大する。
【００４３】
減電圧リニアモータシステム１００を使用するいくつかの利点が存在する。例えば、リニアモータシステム１００は、２つ以上の圧電層を使用し、必要入力電圧要件を低減する。具体的には、減電圧リニアモータシステム１００は、入力電圧を昇圧または増加させるために、変圧器あるいはＤＣ−ＤＣブースト回路を必要としない。先行技術のリニアモータシステムの空間感応型モータシステムの大部分では、典型的バッテリ電圧源は、約２．８ボルトである。しかしながら、先行技術のリニアモータシステムは、モータを適切に動作させるために、約４０ボルトを必要とする。したがって、モータを動作させるために、変圧器および／またはＤＣ−ＤＣブースト回路が必要とされる。先行技術のリニアモータシステムは、典型的には、携帯電話、カメラ、およびＰＤＡ内のオートズームならびにオートフォーカス用途において使用されるため、追加的な変圧器回路網の含有は、その他の点では小型である環境において、費用、容積、重量、占有空間の追加をもたらす。したがって、減電圧リニアモータシステム１００は、追加的な変圧器回路を伴わずに動作することができ、依然として、携帯電話、カメラ、およびＰＤＡ内のオートズームならびにオートフォーカス用途のために使用される一方、より小さい占有面積を占める。上述の利点は、一例にすぎず、減電圧リニアモータシステム１００は、他の利点も有し、それらのいくつかは、上述されている。
【００４４】
図８を参照すると、本開示の実施形態による、光学システム７００が示される。光学システム７００は、それぞれ、リニアモータシステム７０１および７０２を利用して、レンズ７８２および７８４を制御および駆動するために使用される。リニアモータシステム７０１、７０２は、上述ならびに図１Ａ、図１Ｂ、および図２に図示されるリニアモータシステム１００と同一または類似である。光学システム７００は、リニアモータシステム７０１、７０２と、電圧源７５２と、コントローラ回路７８０と、レンズ７８２、７８４と、画像センサ７８６と、画像信号プロセッサ（ＩＳＰ）７８８と、変圧器７９０と、位置センサ７９２、７９４とを含む。光学システム７００は、任意選択で、シャッタおよびアイリス７９６を含むことが可能である。
【００４５】
いくつかの実施形態によると、電圧源７５２は、電力を変圧器７９０、画像信号プロセッサ７８８、およびコントローラ回路７８０に供給する。変圧器７９０を使用して、例えば、位置センサ７９２、７９４が、より高い動作電圧を必要とする場合、電圧源７５２によって供給される入力電圧を昇圧または増加可能である。コントローラ回路７８０は、変圧器を必要とせずに、電圧源７５２から電力を直接受給する。コントローラ回路７８０は、リニアモータシステム７０１、７０２を個々に制御する。コントローラ回路７８０は、１つ以上の電気信号（例えば、電気信号４７０Ａ〜Ｄ）をリニアモータシステム７０１、７０２に送信し、レンズ７８２、７８４の位置に対してリニアモータシステム７０１、７０２を調節させることが可能である。
【００４６】
いくつかの実施形態では、レンズ７８２は、オートフォーカスレンズであって、レンズ７８４は、光学ズームレンズである。レンズ７８２、７８４はそれぞれ、カバーを伴う筐体から成る。カバーは、レンズ７８２、７８４が、選択的に光を筐体に入射可能なように位置付けられる、開口を有する。いくつかの実施形態によると、コントローラ回路７８０は、シャッタ７９６を移動および／または調節することによって、カバー内の開口を開放し、それによって、レンズ７８２、７８４の一方または両方に光を通過して伝達させることが可能である。次いで、本光は、光学センサまたはデジタル画像センサと称される可能性がある、画像センサ７８６内で受光される。画像センサ７８６は、受光した光と関係付けられたデータおよび／または情報をもたらし、そのデータおよび／または情報を画像信号プロセッサ７８８に伝達し、画像を生成および／または保存する。
【００４７】
いくつかの実施形態によると、リニアモータシステム７０１、７０２によって、レンズ７８２、７８４が調節されるのに伴って、位置センサ７９２、７９４は、筐体内のレンズ７８２、７８４の位置を監視および／または追跡し、位置信号をコントローラ回路７８０に送信する。位置信号は、レンズ７８２、７８４の位置調節を微調整するために、コントローラ回路７８０によって使用されることが可能である。
【００４８】
リニアモータシステム１００、７０１、および７０２等、リニアモータシステムのための種々の他の用途が存在する。例えば、そのようなリニアモータシステムのためのいくつかの代替用途は、「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｌｅａｄ Ｓｃｒｅｗ Ｍｏｔｏｒ」と題された、米国特許第６，９４０，２０９号、「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｏｆ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｌｅａｄ Ｓｃｒｅｗ Ｍｏｔｏｒ」、と題された、米国特許第７，３３９，３０６号、「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｏｆ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｌｅａｄ Ｓｃｒｅｗ Ｍｏｔｏｒ」と題された、米国特許第７，１７０，２１４号、および「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｏｆ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｌｅａｄ Ｓｃｒｅｗ Ｍｏｔｏｒ」と題された、米国特許第７，３０９，９４３号に見出され得、これらはすべて、同一譲受人であるＮｅｗ Ｓｃａｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．に譲渡され、参照により、その全体が本明細書に全て組み込まれる。
【００４９】
このように、本発明の基本概念が説明されたが、上述の詳細な開示は、一例としてのみ提示されることを意図しており、限定として意図されるものではないことは、当業者には明白であろう。本明細書に明示的に記載されないが、種々の変更、改良、および修正が、当業者には想起および意図されるであろう。これらの変更、改良、および修正は、本明細書によって示唆されることが意図され、発明の精神および範囲内とされる。加えて、列挙される処理要素またはシーケンスの順番、あるいは数字、文字、または他の記号表示の使用も、したがって、特許請求の範囲に指定され得る場合を除き、特許請求されるプロセスを任意の順番に限定することを意図するものではない。故に、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺刻された通路を有する要素と、
前記螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている、回転軸を有する螺刻されたシャフトと、
前記要素に動作可能に接続された少なくとも２つの部材を備える駆動システムであって、前記２つの部材がそれぞれ、２つ以上の圧電層と、前記圧電層のそれぞれの対向する表面に連結されている電極とを備え、前記部材が、前記回転軸に沿った方向に膨張および収縮するように構成され、前記駆動システムが、前記要素に振動を与え、前記螺刻されたシャフトを、前記要素を通して、同時に、回転、および前記回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ前記回転軸に沿った方向に軸方向力を印加するように構成されている、前記駆動システムと
を備えるリニアモータシステム。
【請求項２】
前記駆動システムに連結された電圧源をさらに備えるシステムであって、前記電圧源が、前記圧電層のそれぞれにわたって、約５．６ボルトの実効電圧差を印加する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
各圧電層の前記対向する表面に連結された前記電極が、前記電圧差を印加する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記駆動システムに連結された電圧源をさらに備えるシステムであって、前記電圧源が、前記圧電層のそれぞれにわたって、実効電圧差を印加し、前記実効電圧が、約２ボルト〜約１６ボルトである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記駆動システムが、フルブリッジ駆動システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記螺刻されたシャフトが、前記回転軸に沿った方向に移動可能である装填材料に動作可能に接続されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記装填材料が、光学レンズを備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも２つの部材が、
第１の部材および第２の部材を含む、対向する部材の第１の対と、
第３の部材および第４の部材を含む、対向する部材の第２の対と
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記部材がそれぞれ、第１の組の織り込み電極と、第２の組の織り込み電極とを備え、前記第１および第２の組の織り込み電極が、フルブリッジ駆動システムに連結されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記フルブリッジ駆動システムが、前記第１および第２の部材内の前記第１の組の織り込み電極に第１の信号を出力し、前記第１および第２の部材内の前記第２の組の織り込み電極に第２の信号を出力し、前記第３のおよび第４の部材内の前記第１の組の織り込み電極に第３の信号を出力し、前記第３および第４の部材内の前記第２の組の織り込み電極に第４の信号を出力し、前記第１の信号、前記第２の信号、前記第３の信号、および前記第４の信号が、少なくとも部分的に位相がずれている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の信号が、前記第２の信号に対して、位相がずれるようにシフトされ、前記第３の信号が、前記第４の信号に対して、位相がずれるようにシフトされて、前記部材のそれぞれにおける前記圧電層のそれぞれの厚さにわたって印加される実効電圧差を２倍にする、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記２つ以上の圧電層が、約５個の圧電層〜約２５個の圧電層を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記２つ以上の圧電層が、約１３個の圧電層である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記圧電層がそれぞれ、約５マイクロメートル厚〜約４０マイクロメートル厚である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記圧電層がそれぞれ、約１０マイクロメートル厚〜約２０マイクロメートル厚である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記部材がそれぞれ、約１５０マイクロメートル厚〜約２５０マイクロメートル厚である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも２つの部材が、実質的に平面である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記要素が、正方形断面、八角形断面、多角形断面、円形断面、楕円形断面、またはそれらの任意の組み合わせを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
螺刻された通路を有する要素と、
前記螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている、回転軸を有する螺刻されたシャフトと、
前記要素に振動を与え、前記螺刻されたシャフトを、前記要素を通して、同時に、回転、および前記回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ前記回転軸に沿った方向に軸方向力を印加する少なくとも２つの部材を備える駆動システムであって、前記少なくとも２つの部材がそれぞれ、前記回転軸に沿った方向に膨張および収縮するように構成されている２つ以上の圧電層を備える、駆動システムと
を備える、リニアモータシステムと、
前記リニアモータシステムに連結された光学レンズと
を備える光学レンズアセンブリであって、
前記リニアモータシステムが、前記回転軸に沿った方向と実質的に平行の方向に、前記光学レンズを移動させるように構成されている、
光学レンズアセンブリ。
【請求項２０】
カバーを有する筐体をさらに備えるアセンブリであって、前記カバーが、前記筐体内に光が入るように位置付けられた開口を有し、前記光学レンズが、前記筐体内に設置されている、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
前記開口および前記光学レンズを通して伝達される光を受光するために、前記筐体内に位置付けられた光学センサをさらに備える、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
前記光学センサが、デジタル画像センサである、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
カメラ、携帯電話、およびＰＤＡのうちの少なくとも１つの中に搭載されるように構成される、請求項１９に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項２４】
前記回転軸に沿った方向に前記螺刻されたシャフトの移動を制御するように構成されているコントローラ回路をさらに備える、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
位置センサをさらに備えるアセンブリであって、前記位置センサが、前記筐体内の前記光学レンズの場所を追跡するように構成され、前記位置センサが、前記コントローラ回路に連結され、前記コントローラ回路が、前記位置センサから受信した位置情報に少なくとも部分的に基づいて、前記リニアモータシステムを移動させるように構成されている、請求項２４に記載のアセンブリ。
【請求項２６】
前記光学センサに連結された画像信号プロセッサをさらに備えるアセンブリであって、前記画像信号プロセッサが、前記画像センサから情報を受信するように構成されている、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２７】
回転軸を有し、かつ要素内の螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている螺刻されたシャフトに、装填材料を動作可能に接続する工程と、
前記回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成され、かつ前記要素に接続されている少なくとも２つの部材に、振動を与え、前記螺刻されたシャフトを、前記装填材料を移動させる前記要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させる工程であって、前記２つの部材がそれぞれ、２つ以上の圧電層と、前記圧電層のそれぞれの対向する表面に連結された電極とを備える、工程と
を含む、装填材料を駆動するための方法。
【請求項２８】
前記装填材料が、光学レンズである、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
螺刻されたシャフトを、要素における螺刻された通路内の回転軸と少なくとも部分的に係合させる工程と、
駆動システムの少なくとも２つの部材を前記要素に接続する工程であって、前記２つの部材がそれぞれ、２つ以上の圧電層と、前記圧電層のそれぞれの対向する表面に連結された電極とを備え、前記圧電層がそれぞれ、前記回転軸に沿った方向に膨張および収縮するように構成され、前記駆動システムが、前記要素に振動を与え、前記螺刻されたシャフトを、前記要素を通して、同時に、回転、および前記回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ前記回転軸に沿った方向に軸方向力を印加するように構成されている、工程と
を含む、リニアモータを作製するための方法。
【請求項３０】
前記少なくとも２つの部材をフルブリッジ駆動回路に電気的に連結する工程をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記要素が、導体から電気的に絶縁されている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記電極が、前記圧電層間に織り込まれ、前記圧電層が、共焼成されている、請求項２９に記載の方法。
【請求項１】
螺刻された通路を有する要素と、
前記螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている、回転軸を有する螺刻されたシャフトと、
前記要素に動作可能に接続された少なくとも２つの部材を備える駆動システムであって、前記２つの部材がそれぞれ、２つ以上の圧電層と、前記圧電層のそれぞれの対向する表面に連結されている電極とを備え、前記部材が、前記回転軸に沿った方向に膨張および収縮するように構成され、前記駆動システムが、前記要素に振動を与え、前記螺刻されたシャフトを、前記要素を通して、同時に、回転、および前記回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ前記回転軸に沿った方向に軸方向力を印加するように構成されている、前記駆動システムと
を備えるリニアモータシステム。
【請求項２】
前記駆動システムに連結された電圧源をさらに備えるシステムであって、前記電圧源が、前記圧電層のそれぞれにわたって、約５．６ボルトの実効電圧差を印加する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
各圧電層の前記対向する表面に連結された前記電極が、前記電圧差を印加する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記駆動システムに連結された電圧源をさらに備えるシステムであって、前記電圧源が、前記圧電層のそれぞれにわたって、実効電圧差を印加し、前記実効電圧が、約２ボルト〜約１６ボルトである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記駆動システムが、フルブリッジ駆動システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記螺刻されたシャフトが、前記回転軸に沿った方向に移動可能である装填材料に動作可能に接続されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記装填材料が、光学レンズを備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも２つの部材が、
第１の部材および第２の部材を含む、対向する部材の第１の対と、
第３の部材および第４の部材を含む、対向する部材の第２の対と
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記部材がそれぞれ、第１の組の織り込み電極と、第２の組の織り込み電極とを備え、前記第１および第２の組の織り込み電極が、フルブリッジ駆動システムに連結されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記フルブリッジ駆動システムが、前記第１および第２の部材内の前記第１の組の織り込み電極に第１の信号を出力し、前記第１および第２の部材内の前記第２の組の織り込み電極に第２の信号を出力し、前記第３のおよび第４の部材内の前記第１の組の織り込み電極に第３の信号を出力し、前記第３および第４の部材内の前記第２の組の織り込み電極に第４の信号を出力し、前記第１の信号、前記第２の信号、前記第３の信号、および前記第４の信号が、少なくとも部分的に位相がずれている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の信号が、前記第２の信号に対して、位相がずれるようにシフトされ、前記第３の信号が、前記第４の信号に対して、位相がずれるようにシフトされて、前記部材のそれぞれにおける前記圧電層のそれぞれの厚さにわたって印加される実効電圧差を２倍にする、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記２つ以上の圧電層が、約５個の圧電層〜約２５個の圧電層を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記２つ以上の圧電層が、約１３個の圧電層である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記圧電層がそれぞれ、約５マイクロメートル厚〜約４０マイクロメートル厚である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記圧電層がそれぞれ、約１０マイクロメートル厚〜約２０マイクロメートル厚である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記部材がそれぞれ、約１５０マイクロメートル厚〜約２５０マイクロメートル厚である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも２つの部材が、実質的に平面である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記要素が、正方形断面、八角形断面、多角形断面、円形断面、楕円形断面、またはそれらの任意の組み合わせを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
螺刻された通路を有する要素と、
前記螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている、回転軸を有する螺刻されたシャフトと、
前記要素に振動を与え、前記螺刻されたシャフトを、前記要素を通して、同時に、回転、および前記回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ前記回転軸に沿った方向に軸方向力を印加する少なくとも２つの部材を備える駆動システムであって、前記少なくとも２つの部材がそれぞれ、前記回転軸に沿った方向に膨張および収縮するように構成されている２つ以上の圧電層を備える、駆動システムと
を備える、リニアモータシステムと、
前記リニアモータシステムに連結された光学レンズと
を備える光学レンズアセンブリであって、
前記リニアモータシステムが、前記回転軸に沿った方向と実質的に平行の方向に、前記光学レンズを移動させるように構成されている、
光学レンズアセンブリ。
【請求項２０】
カバーを有する筐体をさらに備えるアセンブリであって、前記カバーが、前記筐体内に光が入るように位置付けられた開口を有し、前記光学レンズが、前記筐体内に設置されている、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
前記開口および前記光学レンズを通して伝達される光を受光するために、前記筐体内に位置付けられた光学センサをさらに備える、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
前記光学センサが、デジタル画像センサである、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
カメラ、携帯電話、およびＰＤＡのうちの少なくとも１つの中に搭載されるように構成される、請求項１９に記載の光学レンズアセンブリ。
【請求項２４】
前記回転軸に沿った方向に前記螺刻されたシャフトの移動を制御するように構成されているコントローラ回路をさらに備える、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
位置センサをさらに備えるアセンブリであって、前記位置センサが、前記筐体内の前記光学レンズの場所を追跡するように構成され、前記位置センサが、前記コントローラ回路に連結され、前記コントローラ回路が、前記位置センサから受信した位置情報に少なくとも部分的に基づいて、前記リニアモータシステムを移動させるように構成されている、請求項２４に記載のアセンブリ。
【請求項２６】
前記光学センサに連結された画像信号プロセッサをさらに備えるアセンブリであって、前記画像信号プロセッサが、前記画像センサから情報を受信するように構成されている、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２７】
回転軸を有し、かつ要素内の螺刻された通路の少なくとも一部を通して延在しかつそれと少なくとも部分的に係合されている螺刻されたシャフトに、装填材料を動作可能に接続する工程と、
前記回転軸に沿った方向に拡張および収縮するように構成され、かつ前記要素に接続されている少なくとも２つの部材に、振動を与え、前記螺刻されたシャフトを、前記装填材料を移動させる前記要素を通して、同時に、回転、および回転軸に沿った方向に平行移動させる工程であって、前記２つの部材がそれぞれ、２つ以上の圧電層と、前記圧電層のそれぞれの対向する表面に連結された電極とを備える、工程と
を含む、装填材料を駆動するための方法。
【請求項２８】
前記装填材料が、光学レンズである、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
螺刻されたシャフトを、要素における螺刻された通路内の回転軸と少なくとも部分的に係合させる工程と、
駆動システムの少なくとも２つの部材を前記要素に接続する工程であって、前記２つの部材がそれぞれ、２つ以上の圧電層と、前記圧電層のそれぞれの対向する表面に連結された電極とを備え、前記圧電層がそれぞれ、前記回転軸に沿った方向に膨張および収縮するように構成され、前記駆動システムが、前記要素に振動を与え、前記螺刻されたシャフトを、前記要素を通して、同時に、回転、および前記回転軸に沿った方向に平行移動させ、かつ前記回転軸に沿った方向に軸方向力を印加するように構成されている、工程と
を含む、リニアモータを作製するための方法。
【請求項３０】
前記少なくとも２つの部材をフルブリッジ駆動回路に電気的に連結する工程をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記要素が、導体から電気的に絶縁されている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記電極が、前記圧電層間に織り込まれ、前記圧電層が、共焼成されている、請求項２９に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５００６１８（Ｐ２０１２−５００６１８Ａ）
【公表日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２３９３１（Ｐ２０１１−５２３９３１）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５４１５９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２２０４８
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５０７４０８９１４）ニュー スケール テクノロジーズ インコーポレーティッド (6)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５４１５９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２２０４８
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５０７４０８９１４）ニュー スケール テクノロジーズ インコーポレーティッド (6)
【Ｆターム（参考）】
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