专利名称：压电促动器、透镜镜筒及照相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电促动器。
背景技术：
压电促动器是利用驱动信号使电子机械转换元件伸缩，利用该伸缩在弹性体的驱动面产生行进性振动波(以下，称为行波)。并且，压电促动器借助该行波在驱动面产生椭圆运动，驱动与椭圆运动的波峰加压接触的相对移动构件，从而获得驱动力(参照专利文献I)。专利文献I :日本特开昭58-148682号公报
发明内容
但是，以往的压电促动器由于利用椭圆运动，因此在接触部产生摩擦、擦伤，并且速度控制也复杂。本发明的课题在于提供一种难以产生摩擦、擦伤的压电促动器及使用该压电促动器的透镜镜筒、照相机。为了解决上述课题，技术方案I的发明是压电促动器，包括第一压电元件，其设于基座构件与移动构件之间，能够在与上述基座构件的同上述移动构件相对的第一面交叉的交叉方向伸缩；第二压电元件，其设于上述第一压电元件与上述移动构件之间，能够在与上述交叉方向不同的方向伸缩；传递构件，其设于上述第一压电元件与上述移动构件之间，具有沿上述交叉方向贯通的贯通孔，传递上述第一压电元件及上述第二压电元件的伸缩量，并将驱动力传递给上述移动构件；支承构件，其贯穿上述贯通孔，能够支承上述移动构件。技术方案2的发明是在技术方案I所述的压电促动器中，上述移动构件沿上述第二压电元件的伸缩方向移动。技术方案3的发明是在技术方案I或2所述的压电促动器中，上述传递构件包括第一构件，其与上述第一压电元件接触地设置，利用上述第一压电元件的伸缩而沿上述交叉方向被驱动；第二构件，其与上述第二压电元件接触地设置，利用上述第二压电元件的伸缩而沿与上述交叉方向不同的方向被驱动。技术方案4的发明是在技术方案3所述的压电促动器中，上述第二压电元件的与上述第二构件接触的面相反一侧的面，与上述第一构件接触。技术方案5的发明是在技术方案I 4的任一项所述的压电促动器中，上述第一压电元件设于上述基座构件的上述第一面上。技术方案6的发明是在技术方案I 5的任一项所述的压电促动器中，上述第二压电元件设有多个。技术方案7的发明是在技术方案I 6的任一项所述的压电促动器中，上述移动构件在上述第一压电元件已收缩的状态下被上述支承构件支承，在上述第一压电元件已伸长的状态下被上述传递构件支承。技术方案8的发明是一种具有技术方案I 7的任一项所述的压电促动器的透镜镜筒。技术方案9的发明是一种具有技术方案I 7的任一项所述的压电促动器的照相机。根据本发明，能够提供难以产生摩擦、擦伤的压电促动器。
图I是表示本发明实施方式的压电促动器的结构的图。图2是表示本发明实施方式的压电促动器的结构的图，(a)是从图I的压电促动器卸下了移动构件12的状态的图，(b)是表示图I的压电促动器的基座构件的结构的图。图3是说明实施方式的压电促动器的动作的时序图。图4是按步骤说明实施方式的压电促动器的动作的图。图5是表示具有实施方式的压电促动器的透镜镜筒、照相机的结构的图。
具体实施例方式图I及图2是表示本发明的实施方式的压电促动器的结构的图。图I是表示实施方式的压电促动器的整体结构的图，图2(a)是从图I的压电促动器卸下了移动构件12的状态的图，图2(b)是表示图I的压电促动器的基座构件的结构的图。以下，基于图I、图2进行说明。压电促动器10由基座构件11、升降件21、滑动件22、升降驱动体23、滑动驱动体24、移动构件12构成。基座构件11是圆盘形状，在圆形的平面Ila上设有升降驱动体23。升降驱动体23是圆筒形状，以其圆筒形状的外周面沿着基座构件11的平面Ila的圆周方向的方式设置。在升降驱动体23上设有升降件21。升降件21是中心部具有贯通孔的圆盘形状，在外周侧沿圆周方向设有多个突起部21a。并且，升降件21被设置成沿升降件21的底面(与设有突起部21a —侧相反一侧的面)的圆周方向与升降驱动体23接触。升降件21的与各个突起部21a的圆周方向R交叉的侧面设有滑动驱动体24。滑动件22是中心部有贯通孔的圆盘形状，在外周侧沿圆周方向设有多个突起部22a。各个突起部22a被配置成与在升降件21的各个突起部21a设置的滑动驱动体24接触。在本实施方式中，升降件21和滑动件22是相同形状的构件，在图I中，滑动件22相对于升降件21配置在沿上下方向(Y方向)相反的位置。在滑动件22的上表面(与突起部22a所在侧相反一侧的面)载置移动构件12。移动构件12是圆盘形状，自中心部设有沿图I中的Y方向向上方延伸的旋转轴12a。在旋转轴12a上设有用于传递移动构件12的旋转的构件即齿轮等。在基座构件11设有自中心部延伸的圆柱形状的突起部lib。该突起部Ilb贯穿升降件21的贯通孔、滑动件22的贯通孔，上表面与移动构件12接触，从而能够支承移动构件12。升降驱动体23、滑动驱动体24分别是由具有压电效果的压电陶瓷等构成的压电元件。升降驱动体23的圆筒形状的内周面、外周面上形成有电极。滑动驱动体24的与升降件21或滑动件22的圆环形状的圆周方向相交的面(S卩，与升降件21接触一侧的面及与滑动件22接触一侧的面)上形成有电极。并且，升降驱动体23和滑动驱动体24通过电极被施加电压而进行预定量变形。此时，升降驱动体23向圆筒形状的高度方向(图I的Y方向)变形，滑动驱动体24向升降件21或滑动件22的圆环形状的圆周方向(图I的R方向)的切线方向变形。S卩，通过对电极施加的电压的ON/OFF而向预定方向伸缩(ON时伸长，OFF时收缩)，由此来进行操作驱动。由分别具有控制电路的驱动电路对升降驱动体23、滑动驱动体24施加电压，由控制装置进行驱动控制。形成升降驱动体23的压电元件主要是利用d31(压电常数)的压电效果产生位移的压电元件。就是说，升降驱动体23被沿圆柱形状的径向极化，具有与同该极化方向平行
的方向相比，更容易在与极化方向正交的方向(图I的Y方向)伸缩(即，较大地位移)的性质。由此，升降驱动体23在控制装置的控制下沿Y方向伸缩，操作升降件21相对于基座构件11沿Y方向以预定的行程移动。形成滑动驱动体24的压电元件主要是利用d33(压电常数)的压电效果产生位移的压电体。就是说，滑动驱动体24被沿圆周方向(R方向)的切线方向极化，具有与同其极化方向正交的方向相比，更容易在与极化方向平行的方向(R方向的切线方向)伸缩(即，较大地位移)的性质。由此，滑动驱动体23在控制装置的控制下沿圆周方向(R方向)的切线方向伸缩，操作滑动件22相对于升降件21沿圆周方向(R方向)的切线方向以预定的行程移动。如上所述，利用升降驱动体23的驱动操作升降件21相对于基座构件11沿Y方向以预定的行程移动，利用滑动驱动体24的驱动操作滑动件22相对于升降件21沿圆周方向(R方向)的切线方向以预定的行程移动。上述结构的压电促动器10利用控制装置控制对升降驱动体23、滑动驱动体24施加的电压，控制移动构件12连续移动。结果，使移动构件12沿圆周方向R旋转运动。接着，除了上述图1、2，还参照图3及图4，说明利用控制装置驱动移动构件12连续移动的控制。图3是说明压电促动器10的动作的时序图，图3(a)表示向箭头R方向驱动移动构件12的例子，图3(b)表示向与箭头R方向相反的方向驱动移动构件12的例子。图4是按步骤说明压电促动器10的动作的图，是向箭头R方向驱动移动构件12的例子。图4 (a)表示非驱动状态，升降驱动体23、滑动驱动体24为收缩状态。该状态时，移动构件12被基座构件11的突起部Ilb支承。因此，滑动件22的上表面与移动构件12的底面不接触，而成为分离状态。首先，从图4(a)所示的非驱动状态，驱动(0 N)升降驱动体23。由此，如图4(b)所示，成为滑动件22的上表面与移动构件12的底面接触的状态。即，由突起部Ilb支承的移动构件12成为被滑动件22支承的状态。自升降驱动体23的驱动起经过了预定时间(Atl)后,驱动(ON)滑动驱动体24。由此,如图4(c)所示,滑动件22被操作向X轴正向(图I的周方向R的切线方向)移动。其结果是，被滑动件22支承的移动构件12向X轴正向移动相当于滑动件22在该滑动驱动体24驱动下的移动行程量。其后，使升降驱动体23的驱动停止(OFF)。由此，如图4(d)所示，滑动件22对移动构件12的保持被解除，移动构件12被突起部Ilb支承。即，成为滑动件22的上表面与移动构件12的底面分离的状态。然后，在使升降驱动体23的驱动停止(OFF)起经过了预定时间(At2)后，使滑动驱动体24的驱动停止(OFF)。由此，返回图4(a)所示的非工作位置。该滑动件22返回非工作位置时，滑动件22不支承移动构件12，不会操作移动构件12移动。以后，通过高速反复进行上述的步骤，从而能够驱动移动构件12使其顺畅地向X轴正向移动。上述步骤是向X轴正向驱动移动构件12的例子，但也可以如图3(b)所示的时序图那样，驱动升降驱动体23、滑动驱动体24，从而向X轴负向驱动移动构件12。S卩，自图4(a)所示的非驱动状态，驱动(0 N)滑动驱动体24，经过了预定时间(△ t3)后，驱动(ON)升降驱动体23。由此，利用滑动件22支承移动构件12。接着，使滑动驱动体24的驱动停止(OFF)。由此，滑动件22被操作向X轴负向移动，移动构件12向X轴负向移动相对于滑动件在该滑动驱动体24的驱动下的移动行程量。停止滑动驱动体24的驱动经过了预定时间(A t4)后，使升降驱动体23的驱动停止(OFF)，将滑动件22对移动构件12的保持解除。由此，返回移动构件12被突起部Ila支承的图4(a)所示的非驱动状态。通过反复进行以上的步骤,能够驱动移动构件12向X轴负向移动。(I)在本实施方式的结构中，利用升降驱动体23的驱动来支承移动构件12，利用滑动驱动体24的驱动操作其所支承的移动构件12移动。就是说，升降驱动体23和滑动驱动体24，其各自的作用方向与操作移动构件12操作的方向一致，且二者的作用独立进行。与各个操作相关的的力的速度(速度大小及方向)一定，在滑动件22与移动构件12之间不会产因速度变化引起的不需要的相对位移(滑蹭)。结果，能够抑制由滑蹭引起的磨损。(2)由升降驱动体23进行移动构件12的支承，滑动驱动体24进行移动构件12的移动操作。升降驱动体23与滑动驱动体24不接触，因此一方的驱动体的驱动时的振动对另一方的驱动体的影响极小。就是说，移动构件12的支承与移动的驱动完全分离，可独立驱动控制。因此，可构成为控制的自由度高、驱动精度高。(3)滑动驱动体24所接触的多个突起部21a、22a分别形成于升降件21、滑动件22，分别构成为一体化的构件。因此，即使在各个滑动驱动体24的位移量有误差时，滑动件22的突起部22a的各个驱动量也被平均化。因此，能够减小由于滑动驱动体24的各个位移量的误差对滑动件22的驱动量的影响，能够提高控制性。图5是示意表示本实施方式的照相机101结构的大致结构图。如图5所示，照相机101包括内置有拍摄元件108的照相机机身102、具有透镜107的透镜镜筒103。透镜镜筒103是可在照相机机身102装卸的可更换透镜。透镜镜筒103包括透镜107、凸轮筒106、压电促动器10等。压电促动器10用作在照相机101的聚焦动作时驱动透镜107的驱动源。从在压电促动器10的移动构件的旋转轴(图I中的旋转轴12b)上设置的齿轮4得到的驱动力被直接传递给凸轮筒106。透镜107被保持在凸轮筒106，是在压电促动器10的驱动力下与光轴方向L大致平行地移动来进行焦点调节的聚焦透镜。在使用照相机101时，利用设于透镜镜筒103内的透镜组(包括透镜107)，在拍摄元件108的拍摄面成像被摄物体像。利用拍摄元件108将成像的被摄物体像转换为电信号，并对其信号进行A/D转换，从而得到图像数据。
如以上所说明的那样，本实施方式的照相机101及透镜镜筒103具有在上述实施方式中说明的压电促动器10。因此，利用比以往提高了输出效率的压电促动器10，能够直接驱动凸轮筒106。从而，能量损失少，可得到节能效果。而且，可减少部件个数。在本实施方式中，透镜镜筒103例示了可更换透镜，但不限于此，例如，可以使用与照相机本体一体化的透镜的驱动的压电促动器10。在本实施方式中，升降驱动体23使用在与厚度方向正交的方向伸缩的(厚度滑动振动模式)压电元件，滑动驱动体24使用在厚度方向伸缩(纵向振动模式)压电元件。但是，也可以升降驱动体23使用纵向振动模式的压电元件，滑动驱动体24使用厚度滑动振动模式的厚压电元件。此时，图I中的升降驱动体23用于向圆周方向R驱动升降件21，滑动驱动体24用于向纵向(Y轴方向)驱动滑动件22。即，升降驱动体与滑动驱动体的作用相反，升降件与滑动件的作用相反。因此，只要将上 述实施方式的升降驱动体与滑动驱动体的控制替换即可。附图标记的i兑明10 :压电促动器，11 :基座构件，Ila :平面，Ilb :突起部，12 :移动构件，21 :升降
件，21a :突起部，22 :滑动件，22a :突起部，23 :升降驱动体，24 :滑动驱动体。
权利要求
1.一种压电促动器，其特征在于，包括 第一压电元件，其设于基座构件与移动构件之间，能够在与上述基座构件的同上述移动构件相对的第一面交叉的交叉方向伸缩； 第二压电元件，其设于上述第一压电元件与上述移动构件之间，能够在与上述交叉方向不同的方向伸缩； 传递构件，其设于上述第一压电元件与上述移动构件之间，具有沿上述交叉方向贯通的贯通孔，传递上述第一压电元件及上述第二压电元件的伸缩量，并将驱动力传递给上述移动构件； 支承构件，其贯穿上述贯通孔，能够支承上述移动构件。
2.根据权利要求I所述的压电促动器，其特征在于， 上述移动构件沿上述第二压电元件的伸缩方向移动。
3.根据权利要求I或2所述的压电促动器，其特征在于， 上述传递构件包括第一构件，其与上述第一压电元件接触地设置，利用上述第一压电元件的伸缩而沿上述交叉方向被驱动；第二构件，其与上述第二压电元件接触地设置，利用上述第二压电元件的伸缩而沿与上述交叉方向不同的方向被驱动。
4.根据权利要求3所述的压电促动器，其特征在于， 上述第二压电元件的与上述第二构件接触的面相反一侧的面，与上述第一构件接触。
5.根据权利要求I 4中的任一项所述的压电促动器，其特征在于， 上述第一压电元件设于上述基座构件的上述第一面上。
6.根据权利要求I 5中的任一项所述的压电促动器，其特征在于， 上述第二压电元件设有多个。
7.根据权利要求I 6中的任一项所述的压电促动器，其特征在于， 上述移动构件在上述第一压电元件已收缩的状态下被上述支承构件支承，在上述第一压电元件已伸长的状态下被上述传递构件支承。
8.—种透镜镜筒，其特征在于，具有权利要求I 7中的任一项所述的压电促动器。
9.一种照相机，其特征在于，具有权利要求I 7中的任一项所述的压电促动器。
全文摘要
本发明提供一种难以产生摩擦、擦伤的压电促动器。本发明的压电促动器包括第一压电元件(23)，其设于基座构件(11)与移动构件(12)之间，能够在与上述基座构件(11)的同上述移动构件(12)相对的第一面(11a)交叉的交叉方向伸缩；第二压电元件(24)，其设于上述第一压电元件(23)与上述移动构件(12)之间，能够在与上述交叉方向不同的方向伸缩；传递构件(21，22)，其设于上述第一压电元件(23)与上述移动构件(12)之间，具有沿上述交叉方向贯通的贯通孔，传递上述第一压电元件(23)及上述第二压电元件(24)的伸缩量，向上述移动构件(12)传递驱动力；支承构件(11b)，其贯穿上述贯通孔，能够支承上述移动构件。
文档编号H02N2/00GK102804585SQ20108002679
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者桑野邦宏 申请人:株式会社尼康