(57)【要約】【課題】駆動ユニットの低背化を実現しながら長ストローク駆動を実現する。【解決手段】駆動ユニット１は、被駆動体９を駆動させる駆動機構２を備え、駆動機構２は、一端が固定され、電気的制御により他端が屈曲変位する屈曲変位部材３と、屈曲変位部材３による屈曲変位の方向を、屈曲変位の方向に直交する方向であって、被駆動体９を駆動する駆動方向に変換する駆動方向変換部材４と、駆動方向変換部材４に摩擦係合して被駆動体９を駆動する接触部材５と、接触部材５を駆動方向変換部材４に向かって予圧する予圧部材６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体を駆動させる駆動機構を備えた駆動ユニットであって、
上記駆動機構は、一端が固定され、電気的制御により他端が屈曲変位する屈曲変位部材と、
前記屈曲変位部材による屈曲変位の方向を、前記屈曲変位の方向に直交する方向であって、前記被駆動体を駆動する駆動方向に変換する駆動方向変換部材と、
前記駆動方向変換部材に摩擦係合して前記被駆動体を駆動する接触部材と、
前記接触部材を前記駆動方向変換部材に向かって予圧する予圧部材とを備えたことを特徴とする駆動ユニット。
【請求項２】
前記駆動方向変換部材は、前記接触部材と摩擦係合する曲面を有する請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項３】
前記駆動方向変換部材の曲面は、１軸方向に対してのみ曲率を有する曲面であり、
前記予圧部材は、前記接触部材と線接触する請求項２に記載の駆動ユニット。
【請求項４】
前記１軸方向は、前記被駆動体を駆動する駆動方向と直交している請求項３に記載の駆動ユニット。
【請求項５】
前記駆動方向変換部材の曲面は、半球面形状を有しており、
前記予圧部材は、前記接触部材と面接触する請求項２に記載の駆動ユニット。
【請求項６】
前記予圧部材による予圧を調整する予圧調整機構をさらに備える請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項７】
前記駆動方向変換部材を前記屈曲変位部材に固定する固定箇所が、前記屈曲変位部材の変位量が最大となる点を含んでいる請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項８】
前記駆動方向変換部材における、前記接触部材との接触部の材料と、その他の部分の材料とが同一の材料である請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項９】
前記駆動方向変換部材における、前記接触部材との接触部の材料と、その他の部分の材料とが異なる材料である請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項１０】
前記屈曲変位部材に電圧を供給して前記屈曲変位部材の屈曲変位を制御する駆動回路をさらに備え、
前記駆動回路が供給する駆動電圧波形が矩形波形、もしくは、パルス波形になっている請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項１１】
前記屈曲変位部材は、圧電材料層とシム材とを有している請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項１２】
前記屈曲変位部材は、２つの積層圧電材料層を有している請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項１３】
前記被駆動体は、レンズを含む請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか１項に記載の駆動ユニットを搭載する光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一端が固定され、電気的制御により他端が屈曲変位する屈曲変位部材を備えた駆動ユニットと、それを備えた光ピックアップ装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）などの光記録媒体に光学情報を記録、再生する光記録再生装置において、光ビームが光記録媒体の記録面を通過する際に発生する球面収差を補正できる光学ヘッドが取り入れられている。例えば、下記の特許文献１に開示している従来技術が挙げられる。
【０００３】
上記光学ヘッドを用いた球面収差補正技術において、その特徴的諸構造の核心となるのは光軸に沿って移動可能であるリレーレンズ群を有することである。上記リレーレンズ群の駆動について、以下にて具体的に説明する。上記リレーレンズ群がレンズホルダによって保持され、上記レンズホルダがステッピングモータと連結している送りネジの回転動作に連動されて、ガイドレールに沿って駆動する。
【０００４】
また、このような光学分野における駆動技術として、下記の特許文献２に開示している駆動ユニットが挙げられる。
【０００５】
特許文献２は、鏡筒の駆動方向（光軸方向）に伸縮可能な圧電素子と、該圧電素子の一端に連結された駆動方向変換部材とを備えた駆動ユニットに関する発明である。図１０は、上記特許文献２によって開示された駆動ユニットの構成図である。図１０に示されているように、特許文献２の駆動ユニットは、圧電素子３０１、棒状の駆動方向変換部材３０２、鏡筒（被駆動体）３０４、レンズ３０１１、ＣＣＤ等の撮像素子３０１２、及び回路基板３０１３を備え、これら部材が、筐体３０６に収納された構成を有する。駆動方向変換部材３０２の一端に圧電素子３０１が連結され、鏡筒（被駆動体）３０４と駆動方向変換部材３０２とが摩擦係合されている。また、鏡筒３０４には、レンズ３０１１がはめ込まれており、鏡筒３０４の下側には、撮像素子３０１２が配置されている。撮像素子３０１２は、回路基板３０１３に、半田付け等により固定されている。特許文献２によれば、駆動方向変換部材３０２が鏡筒（被駆動体）３０４と摩擦係合しているため、駆動方向変換部材３０２と連結している圧電素子３０１が光軸方向に沿って伸縮すると、駆動方向変換部材３０２と鏡筒３０４との間に摩擦力が発生し、この摩擦力によって鏡筒３０４が光軸方向に駆動するようになっている。
【０００６】
図１０に示された駆動ユニットにおいては、圧電素子３０１が矢印の方向に伸縮するため、駆動方向変換部材３０２が光軸方向に駆動される。その結果、駆動方向変換部材３０２と摩擦係合している鏡筒３０４が光軸方向に駆動されるようになる。
【特許文献１】特開２００３-４５０６８号公報（２００３年２月１４日公開）
【特許文献２】特開平４−６９０７０号公報（１９９２年３月４日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術には、以下の問題が生じる。
【０００８】
上記特許文献１に開示している従来技術においては、リレーレンズ群の補正機能を高いレベルに維持しながら装置の低背化を実現するのが困難である。なぜなら、装置低背化のため送りネジの長さを短縮すると上記リレーレンズ群の補正範囲も縮小される。言い換えると、リレーレンズ群の補正機能が結局送りネジの長さによって限定されている従来技術において、光学ヘッド装置の低背化は困難である。
【０００９】
また、上記特許文献２に開示している従来技術においては、圧電素子３０１の伸縮方向と鏡筒３０４の駆動方向が一致する構成では、低背化が困難となる。また、小型化を実現するには、圧電素子３０１と駆動方向変換部材３０２からなる駆動ユニットを小型化しなければならない。圧電素子３０１が小型化されると、圧電素子の変位量、推力が小さくなってしまい、駆動速度も低下する。また、駆動方向変換部材３０２を小型化すると、駆動ストロークが減少してしまう。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低背化を実現しながら長ストローク駆動を実現することが可能な駆動ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の駆動ユニットは、上記の課題を解決するために、被駆動体を駆動させる駆動機構を備えた駆動ユニットであって、上記駆動機構は、一端が固定され、電気的制御により他端が屈曲変位する屈曲変位部材と、前記屈曲変位部材による屈曲変位の方向を、前記屈曲変位の方向に直交する方向であって、前記被駆動体を駆動する駆動方向に変換する駆動方向変換部材と、前記駆動方向変換部材に摩擦係合して前記被駆動体を駆動する接触部材と、前記接触部材を前記駆動方向変換部材に向かって予圧する予圧部材とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、電気的制御により上記屈曲変位部材の屈曲変位が励起されると、屈曲変位部材に連結されている駆動方向変換部材も屈曲され、歪みまたは曲げなどの形状変化が発生する。そして、歪みまたは曲げなどの形状変化が発生した上記駆動方向変換部材は、形状復元のために上記屈曲変位方向に対し垂直な方向に沿って運動することになる。上記駆動方向変換部材の上記形状復元運動による駆動力は、接触部材を介して被駆動体へ伝達され、被駆動体が屈曲変位方向と異なる方向に沿って駆動されるようになっている。すなわち、上記駆動方向変換部材は、屈曲変位部材の屈曲変位による駆動力を被駆動体へ伝達する手段であると同時に、駆動方向変換手段としての機能も果たしている。
【００１３】
従来技術による駆動ユニットは、駆動源としての圧電素子の伸縮方向と被駆動体の駆動方向とが一致した構成になっているため、駆動方向における駆動ユニットの寸法を決定するとき、被駆動体の駆動方向における寸法と圧電素子の駆動方向における寸法との合計を考慮する必要があった。それゆえ、従来技術による駆動ユニットは、駆動装置の低背化が困難であった。また、低背化を実現したとしても、圧電素子の変位量および推力が小さくなり、駆動速度の低下し、または駆動ストロークの減少してしまうなどの駆動性能の低下を避けられない。
【００１４】
しかしながら、本発明の上記構成によれば、上述した問題が招来しない。すなわち、本発明によれば、屈曲変位部材の屈曲変位による駆動力の方向が駆動方向変換部材によって変更されるため、被駆動体が屈曲変位部材の屈曲変位方向と異なる方向に沿って駆動するようになっている。被駆動体の駆動方向と駆動源としての屈曲変位部材の屈曲変位方向とが異なっているので、駆動ユニットの駆動方向における寸法を設定するとき、屈曲変位部材の駆動方向における寸法のみを考慮すればよい。それゆえ、上記の構成によれば、従来の駆動ユニットと比較して、駆動ユニットの駆動方向における寸法を小さく設計することができ、駆動ユニットの低背化を実現することが可能になる。また、駆動方向変換部材と、被駆動体に取り付けられた予圧部材とが、共に接触部材に接触する構成であるため、駆動前後、及び、駆動中の予圧を均一にすることができ、低背化を実現しながら長ストローク駆動を実現することができる。
【００１５】
本発明に係る駆動ユニットでは、前記駆動方向変換部材は、前記接触部材と摩擦係合する曲面を有することが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、駆動前後及び駆動中において、駆動方向変換部材と接触部とが常に接触し、駆動装置がより安定する。
【００１７】
本発明に係る駆動ユニットでは、前記駆動方向変換部材の曲面は、１軸方向に対してのみ曲率を有する曲面であり、前記予圧部材は、前記接触部材と線接触することが好ましい。
【００１８】
上記構成によれば、駆動方向変換部材と接触部材との接触、予圧部材と接触部材との接触が共に線接触となるため、被駆動体の位置決めおよび回転止めに応用できる。また、駆動中の予圧を均一にすることができる。
【００１９】
本発明に係る駆動ユニットでは、前記１軸方向は、前記被駆動体を駆動する駆動方向と直交していることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、駆動中の予圧を均一にすることができる。
【００２１】
本発明に係る駆動ユニットでは、前記駆動方向変換部材の曲面は、半球面形状を有しており、前記予圧部材は、前記接触部材と面接触することが好ましい。
【００２２】
上記構成によれば、駆動方向変換部材と接触部材の点接触と、予圧部材と接触部材との面接触により、被駆動体の位置決め、もしくは、回転止めに応用することができ、また、駆動中の予圧を均一にすることができる。
【００２３】
本発明に係る駆動ユニットでは、前記予圧部材による予圧を調整する予圧調整機構をさらに備えることが好ましい。
【００２４】
上記構成によれば、予圧を調整しながら組み立てることができ、また、予圧を調整することによって駆動条件を制御することができる。
【００２５】
本発明に係る駆動ユニットでは、前記駆動方向変換部材を前記屈曲変位部材に固定する固定箇所が、前記屈曲変位部材の変位量が最大となる点を含んでいることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、駆動方向変換部材の変位量を最大にすることができる。
【００２７】
本発明に係る駆動ユニットでは、駆動方向変換部材における、接触部材との接触部の材料と、その他の部分の材料とが同一の材料であることが好ましい。
【００２８】
上記構成によれば、組立を容易にすることができる。
【００２９】
本発明に係る駆動ユニットは、駆動方向変換部材における、接触部材との接触部の材料と、その他部の材料とが異なる材料であることが好ましい。
【００３０】
上記構成によれば、屈曲変位部材への接着に適した材料、もしくは、接触部材との接触に適した材料をそれぞれ別々に選定することができる。
【００３１】
本発明に係る駆動ユニットでは、前記屈曲変位部材に電圧を供給して前記屈曲変位部材の屈曲変位を制御する駆動回路をさらに備え、前記駆動回路が供給する駆動電圧波形が矩形波形、もしくは、パルス波形になっていることが好ましい。
【００３２】
上記構成によれば、被駆動体の駆動方向を制御することができる。
【００３３】
本発明に係る駆動ユニットでは、前記屈曲変位部材は、圧電材料層とシム材とを有していることが好ましい。
【００３４】
上記構成によれば、駆動ユニットから磁界を発生することを抑制できる。
【００３５】
本発明に係る駆動ユニットでは、屈曲変位部材が２つの積層圧電材料層を有していることが好ましい。
【００３６】
上記構成によれば、印加電圧に対する屈曲変位量を増加することができる。
【００３７】
本発明に係る駆動ユニットでは、前記被駆動体は、レンズを含むことが好ましい。
【００３８】
上記構成によれば、低背化を行なったレンズ駆動機構を実現することができる。
【００３９】
本発明に係る光ピックアップ装置は、本発明に係る駆動ユニットを搭載することを特徴とする。
【００４０】
この特徴によれば、屈曲変位部材の屈曲変位による駆動力の方向が駆動方向変換部材によって変更されるため、被駆動体が屈曲変位部材の屈曲変位方向と異なる方向に沿って駆動するようになっている。被駆動体の駆動方向と駆動源としての屈曲変位部材の屈曲変位方向とが異なっているので、駆動ユニットの駆動方向における寸法を設定するとき、屈曲変位部材の駆動方向における寸法のみを考慮すればよい。それゆえ、上記の構成によれば、従来の駆動ユニットと比較して、駆動ユニットの駆動方向における寸法を小さく設計することができ、駆動ユニットの低背化を実現することが可能になる。また、駆動方向変換部材と、被駆動体に取り付けられた予圧部材とが、共に接触部材に接触する構成であるため、駆動前後、及び、駆動中の予圧を均一にすることができ、低背化を実現しながら長ストローク駆動を実現することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係る駆動ユニットは、前記屈曲変位部材による屈曲変位の方向を、前記屈曲変位の方向に直交する方向であって、前記被駆動体を駆動する駆動方向に変換する駆動方向変換部材と、前記駆動方向変換部材に摩擦係合して前記被駆動体を駆動する接触部材と、前記接触部材を前記駆動方向変換部材に向かって予圧する予圧部材とを設けたので、駆動方向変換部材と、被駆動体に取り付けられた予圧部材とが、共に接触部材に接触するため、駆動前後、及び、駆動中の予圧を均一にすることができ、低背化を実現しながら長ストローク駆動を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の実施の形態を、図１乃至図９に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４３】
本発明の駆動ユニットは、屈曲変位部材と、上記屈曲変位部材の屈曲変位を電気的に制御する制御手段とを備えている。すなわち、駆動ユニットは、電気制御手段の制御により上記屈曲変位部材の屈曲変位が励起され、屈曲変位によって生じる駆動力が駆動ユニットの動力源となっている。
【００４４】
図１は本実施の形態に係る駆動ユニット１の構成を示す斜視図であり、図２は駆動ユニットから接触部材５及び予圧部材６を除いた構成を示す斜視図である。駆動ユニット１は、被駆動体９を摺動軸１８に沿って駆動させる駆動機構２を備えている。駆動機構２は、一端が固定され、電気的制御により他端が屈曲変位する屈曲変位部材３を有している。
【００４５】
屈曲変位部材３の一例としては、例えば図３（ａ）〜（ｃ）に示されるバイモルフ構造の圧電素子が挙げられる。電気的制御による屈曲変位部材３の屈曲変位の励起について、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて具体的に説明すると以下の通りである。
【００４６】
図３（ａ）〜（ｃ）は、屈曲変位部材３を構成するバイモルフ構造の圧電素子の構成を示す図であり、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は側面図であり、図３（ｃ）は圧電素子の屈曲変位の様子を示している。
【００４７】
図３（ａ）〜（ｃ）に示される圧電素子（屈曲変位部材３）は、２つの圧電材料層２２Ｘ・２２Ｙと、金属からなるシム材２１とを備え、２つの圧電材料層２２Ｘ・２２Ｙがシム材１２を挟んで圧着された３層構造になっている。そして、２つの電極２０Ｘ・２０Ｙが、この３層構造を挟んでいる。この２つの電極２０Ｘ・２０Ｙは、図示しない制御手段に接続されている。そして、シム材１２、もしくは、２つの圧電材料層２２Ｘ・２２Ｙの一端が固定点１９において固定支持されている。なお、図３（ａ）〜（ｃ）では、圧電材料層２２Ｘ・２２Ｙと、及びシム材２１からなる３層構造の積層方向を厚み方向とし、図３（ａ）に示す平面視において、圧電素子の長手方向を長さ方向としている。さらに、厚み方向において、圧電材料層２２Ｘ側をＸ側とし、圧電材料層２２Ｙ側をＹ側としている。
【００４８】
図３（ａ）及び（ｂ）に示す圧電素子では、制御手段から電極２０Ｘ・２０Ｙへ電圧が印加されると、圧電素子が厚み方向に屈曲変位するようになっている。
【００４９】
例えば、圧電材料層２２Ｘは、電極２０Ｘとシム材２１との間の電圧が正になった場合に縮小し、電極２０Ｘとシム材との間の電圧が負になった場合に伸長するように分極されている。また、圧電材料層２２Ｙは、電極２０Ｙとシム材２１との間の電圧が正になった場合に伸長し、電極２０Ｙとシム材２１との間に電圧が負になった場合に縮小するように分極されている。
【００５０】
上記のように分極された圧電材料層２２Ｘ・２２Ｙに対し、制御手段が電圧を印加した場合について説明する。図１０（ｃ）に示すように、制御手段は、電極２０Ｘ・２０Ｙとシム材２１との間（図１０（ｃ）中のア−イ間）に、正の電圧を印加するようになっている。そして、２つの圧電材料層２２Ｘ・２２Ｙは、黒三角印で示した固定点１９で固定されている。この場合、同図に示すように、圧電素子は、厚み方向Ｘ側に屈曲変位する。一方、図示していないが、制御手段がア−イ間に負の電圧を印加すると、圧電素子は、厚み方向Ｙ側に屈曲変位する。
【００５１】
このように、図３（ａ）〜（ｃ）に示された圧電素子は、制御手段による電圧印加により屈曲変位するようになっている。なお、本発明の駆動装置における屈曲変位部材は、図３（ａ）〜（ｃ）に示された圧電素子に限定されず、電気的制御により屈曲変位を制御することが可能な構造を有する部材であればよい。例えば、屈曲変位部材としては、１つの圧電材料層とシム材とで構成されたモノモルフ構造の圧電素子が挙げられる。モノモルフ構造の圧電素子は、バイモルフ構造の圧電素子と同様の動作概念で、電気的制御による屈曲変位が可能である。
【００５２】
本実施の形態の駆動装置における屈曲変位部材は、以上のように、電圧の印加等の電気的制御により屈曲変位する部材を指しており、その構造はもちろん、厚み、長さ、幅などの寸法や形状に限定をうけるものではない。
【００５３】
以下、説明を簡単にするために、電気的制御により屈曲変位が励起される屈曲変位部材を単に「屈曲変位部材」と称することにする。
【００５４】
駆動機構２には、駆動方向変換部材４が設けられている。駆動方向変換部材４は、屈曲変位部材３による屈曲変位の方向を、屈曲変位の方向に直交する摺動軸１８に平行な方向であって、被駆動体９を駆動する駆動方向（Ｘ軸方向）に変換する。
【００５５】
図４は駆動方向変換部材４の構成を説明するための図である。図５は駆動方向変換部材４の下面図であり（ａ）は、凹字型形状の底面を有する駆動方向変換部材の例であり、（ｂ）は、Ｌ字型形状の底面を有する駆動方向変換部材の例である。
【００５６】
駆動方向変換部材４は、図５（ａ）に示す凹字型形状の底面を有する底部と、底部から直立して設けられた略円柱状の凸部とを有している、この凸部の先端は半球状に形成されている。本駆動ユニット１では、屈曲変位部材３の側面(−ｚ方向側)に駆動方向変換部材４の底部が接着固定されている。
【００５７】
駆動機構２には、接触部材５が設けられている。接触部材５は、駆動方向変換部材４の略円柱状の凸部に摩擦係合して被駆動体９を駆動する。接触部材５は、被駆動体９にはめ込まれている。
【００５８】
駆動機構２は、予圧部材６を有している。予圧部材６は、接触部材５を駆動方向変換部材４に向かって予圧する。被駆動体９に取り付けられた予圧部材６は、接触部材５と接触している。一方、駆動方向変換部材４の先端は、接触部材５と接触している。この接触部の摩擦を利用し、被駆動体９を摺動軸１８に沿って駆動する。
【００５９】
図３（ｃ）に示したように、屈曲変位部材３は、上述した２つの圧電材料層２２Ｘ・２２Ｙがシム材１２を挟んで圧着された３層構造になったバイモルフ構造の圧電素子である。屈曲変位部材３の一方の端部は、固定部材（図示せず）により固定されている。また、屈曲変位部材３に駆動方向変換部材４が接着固定されている。屈曲変位部材３と駆動方向変換部材４との固定箇所が、屈曲変位部材３の変位量の最大となる点を含んでいる場合、駆動方向変換部材４の変位量も最大となりうる。
【００６０】
図５（ａ）（ｂ）に示したように、駆動方向変換部材４は、金属、セラミックまたは樹脂といった、比較的弾性率が低い材料で構成されており、その底部は、図５（ａ）に示す凹字型形状もしくは図５（ｂ）に示すＬ字型形状である。この形状により、屈曲変位部材３の駆動方向を変換することができる。
【００６１】
図６は駆動方向変換部材４の動作を示す図であり（ａ）は屈曲変位部材３が−ｚ方向に向かって屈曲変位するときの駆動方向変換部材４の動作方向及び姿勢を示しており、（ｂ）は屈曲変位部材３が中立位置にあるときの駆動方向変換部材４の姿勢を示しており、（ｃ）は屈曲変位部材３が＋ｚ方向に向かって屈曲変位するときの駆動方向変換部材４の動作方向及び姿勢を示している。
【００６２】
駆動方向変換部材４が接触部材５と接触（摩擦係合）することにより、被駆動体９が光軸方向に沿って移動するようになっている。つまりは、図６（ａ）〜（ｃ）に示したように、屈曲変位部材３によるｚ方向に沿った変位が、駆動方向変換部材４によってｘ方向に沿った変位に変換される。つまり、図６（ｃ）に示すように、駆動方向変換部材４の一端が何も固定されていない場合、屈曲変位部材３が＋ｚ方向に変位すると、駆動方向変換部材４は＋ｘ方向に変位する。図６（ａ）に示すように、屈曲変位部材３が−ｚ方向に変位すると、駆動方向変換部材４は−ｘ方向に変位する。なお、駆動方向変換部材４において接触部材５と接触する円柱部の先端の接触部の材料と、その他部の材料とが異なる材料であっても構わない。接触部材５との接触部の材料としては、金属、セラミック、樹脂、カーボン等が挙げられ、接触部材５との所望の摩擦係数により選択される。
【００６３】
図７は駆動方向変換部材４と接触部材５との動作を説明する図であり、（ａ）は１軸方向に対してのみ曲率を有する曲面が形成された駆動方向変換部材４と接触部材５との動作を示し、（ｂ）は半球面形状をした曲面を有する駆動方向変換部材４ａと接触部材５との動作を示す。
【００６４】
図７は接触部材５と駆動方向変換部材４・４ａとの接触を示す。図７（ａ）の駆動方向変換部材４の先端の接触部は曲面であり、図７（ｂ）の駆動方向変換部材４ａの先端の接触部は半球面形状となっている。接触部を点線で示す。図７（ａ）において、駆動方向変換部材４の先端の曲面が例えばｙ軸の周りに曲率を有する場合、接触部材５と駆動方向変換部材４との接触を、接触線１４ａによって表される線接触とすれば、接触線１４ａはｘｙ面に平行になる。また、予圧部材６と接触部材５とを接触線１４ｂに沿って線接触させると、接触部材５のｚ方向に沿った位置決めが可能となる。また、接触部材５の回転を防止することが可能となる。この構成により、駆動前後、及び、駆動中における予圧を均一にすることが可能となるため、長ストロークの駆動が実現できる。
【００６５】
一方、図７（ｂ）において、駆動方向変換部材４ａの先端の接触部の先端が半球面形状となっている場合、接触部材５と駆動方向変換部材４ａとの点２１による点接触と、予圧部材６と接触部材５と面１５ａによる面接触により、接触部材５のｚ方向に沿った位置決めが可能となる。また、接触部材５の回転を防止することが可能となる。この構成により、駆動前後、及び、駆動中における予圧を均一にすることが可能となるため、長ストロークの駆動が実現できる。
【００６６】
本駆動ユニット１には、被駆動体９の光軸方向移動をガイドする摺動軸１８が設けられている。そして、被駆動体９には、摺動軸１８が挿通する穴部が設けられている。摺動軸１８は、光軸方向に沿って延びた棒状体であり、図示しないベースに固定されている。また、摺動軸１８は、駆動方向変換部材４と接触部材５とが接触（摩擦係合）する位置に被駆動体９が位置するように被駆動体９を支持する役割がある。本駆動ユニット１では、駆動方向変換部材４と接触部材５との摩擦係合により、接触部材５、及び、被駆動体９が摺動軸１８に沿って、光軸方向に移動するようになっている。なお、本駆動ユニット１において、被駆動体９は、摺動軸１８を挿通する穴部と一体的に形成されるものに限定されない。穴部を含む穴部材が別途被駆動体９に接着された構成であってもよい。また、被駆動体９にはレンズ１０等の光学部品がはめ込まれている。
【００６７】
屈曲変位部材３はそれぞれ、駆動回路８に接続されている。駆動回路８は、屈曲変位部材３に対し電圧等を印加することにより、屈曲変位部材３の屈曲変位を励起する。駆動回路８は、上位の制御回路（図示せず）により制御されており、図８（ａ）（ｂ）にそれぞれ示すような電圧波形１７ａ・１７ｂによって表される電圧を屈曲変位部材３に印加する。電圧波形は、長方形状の矩形波形、もしくは、脈状のパルス波形であっても構わない。なお、「制御手段」とは、駆動回路８とその上位の制御回路とを備えたもののことをいう。
【００６８】
なお、制御手段による屈曲変位部材３の屈曲変位の電気的制御は、電圧による制御に限定されない。例えば、屈曲変位部材３として、バイメタルや形状記憶合金を使用し、熱により屈曲変位を励起する場合、屈曲変位部材３の屈曲変位の電気的制御は、電流の増減による制御になる。この場合、屈曲変位部材３に流す電流の増減により屈曲変位部材３の一部が発生する熱を制御して屈曲変位部材３の温度を制御することになる。あるいは、ニクロム線やカンタル線等の発熱線等で構成された電流を流すことで熱を発生する熱発生手段を屈曲変位部材３に近接して設け、熱発生手段に流す電流の増減により熱発生手段が発生する熱を制御して屈曲変位部材３の温度を制御することになる。また、例えば、屈曲変位部材３として磁歪素子を使用し、磁界により屈曲変位を励起する場合、電磁石など電流を流すことで磁界を発生する磁界発生手段を設けて、その電流の増減を制御して屈曲変位部材３に加える磁界を制御することになる。
【００６９】
また、図９に示すように、予圧を調整する構成を設けてもよい。例えば、予圧保持部材３１がネジ３２を用いて被駆動体９に固定され、ネジ３２を調整することによって、圧縮バネ６ａからなる予圧部材の圧力を調整することができる。予圧保持部材３１とネジ３２とは、予圧調整機構７を構成する。このような構成により予圧力が接触部材５にかけられ、駆動方向変換部材４の先端が常に接触部材５に接触するように配置される。
【００７０】
また、本駆動ユニット１では、屈曲変位部材３が、２つの圧電材料層２２Ｘ・２２Ｙがシム材１２を挟んで圧着された３層構造になったバイモルフ構造の圧電素子であった。これに対し、屈曲変位部材３が、２つの圧電材料層が互いに圧着された２層構造の圧電素子になっている構成でも構わない。すなわち、本駆動機構２における屈曲変位部材３は、シム材が除かれ圧電材料層２層で構成された、いわゆるシムレスバイモルフ構造の圧電素子の構成でも構わない。また、１つの圧電材料層が既に積層された圧電層によって構成されていても構わない。
【００７１】
以上から、本駆動ユニット１は、一部が固定され、電気的制御により屈曲変位が励起される屈曲変位部材３と、屈曲変位部材３に固定された駆動方向変換部材４とを備え、駆動方向変換部材４と、被駆動体９に取り付けられた予圧部材６が、共に接触部材５に接触する構成であるため、駆動前後、及び、駆動中の予圧を均一にすることができ、低背化を実現しながら長ストローク駆動を実現することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、一端が固定され、電気的制御により他端が屈曲変位する屈曲変位部材を備えた駆動ユニットと、それを備えた光ピックアップ装置とに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施の形態に係る駆動ユニットの構成を示す斜視図である。
【図２】上記駆動ユニットから接触部材及び予圧部材を除いた構成を示す斜視図である。
【図３】上記駆動ユニットに設けられたバイモルフ構造の圧電素子の構成を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は、圧電素子の屈曲変位の様子を示す図である。
【図４】上記駆動ユニットに設けられた駆動方向変換部材の構成を説明するための図である。
【図５】上記駆動方向変換部材の下面図であり（ａ）は、凹字型形状の底面を有する駆動方向変換部材の例であり、（ｂ）は、Ｌ字型形状の底面を有する駆動方向変換部材の例である。
【図６】上記駆動方向変換部材の動作を示す図であり（ａ）は屈曲変位部材が駆動方向変換部材側に向かって屈曲変位するときの駆動方向変換部材の動作方向及び姿勢を示しており、（ｂ）は屈曲変位部材が中立位置にあるときの駆動方向変換部材の姿勢を示しており、（ｃ）は屈曲変位部材が駆動方向変換部材の反対側に向かって屈曲変位するときの駆動方向変換部材の動作方向及び姿勢を示している。
【図７】上記駆動方向変換部材と接触部材との動作を説明する図であり、（ａ）は１軸方向に対してのみ曲率を有する曲面が形成された駆動方向変換部材と接触部材との動作を示し、（ｂ）は半球面形状をした曲面を有する駆動方向変換部材と接触部材との動作を示す。
【図８】上記屈曲変位部材に印加される駆動電圧波形の一例を示すグラフであり、（ａ）はアナログ波形を示し、（ｂ）はパルス波形を示す。
【図９】本実施の形態に係る変形例の駆動ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１０】従来の駆動ユニットの構成を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  駆動ユニット
２  駆動機構
３  屈曲変位部材
４  駆動方向変換部材
５  接触部材
６  予圧部材
７  予圧調整機構
８  駆動回路
９  被駆動体
１０  レンズ
１２  シム材
１３  曲面
１８  摺動軸
１９  固定点
２０Ｘ    電極
２０Ｙ    電極
２２Ｘ    圧電材料層
２２Ｙ    圧電材料層
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図９】
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