(57)【要約】【課題】圧電体の逆圧電効果を利用して簡便な構成でありながら回転運動をさせる。【解決手段】長手方向に対向配置された２つの面１０ａ、１０ｂを正方形とした直方体であり、分極の向きを直方体の長手方向とした圧電体からなる回転部１０を有し、回転部１０の長方形をした４つの面１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆそれぞれに電極１１〜１４を設け、正方形とした一方の面１０ｂを支持部５に固定することでなり、回転部１０の対向する２組の長方形の面、面１０ｃ、１０ｅと、面１０ｄ、１０ｆとの面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして各電極１１〜１４に印加することで実現する。【選択図】図１
2008245510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に対向配置された２つの面を正方形とした直方体であり、分極の向きを前記直方体の長手方向とした圧電体からなる回転部を有し、
前記回転部の長方形をした４つの面それぞれに電極を設け、前記正方形とした一方の面を支持部に固定することでなり、
前記回転部の対向する２組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして前記各電極に印加すること
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する正方形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすること
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】
所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、
前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記電極に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面と、この平行な１組の側面に対して直交する、平行なもう１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、
前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記電極に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
長手方向に対向配置された２つの面を正方形とした直方体であり、金属材料からなる回転部を有し、
前記回転部の長方形をした４つの面それぞれに圧電体からなる圧電素子を設け、前記正方形とした一方の面を支持部に固定することでなり、
前記回転部の対向する２組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして前記各圧電素子に印加すること
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記圧電素子の分極の方向を前記回転部の対向する長方形の面に設けた圧電素子同士で同一の方向とすること
を特徴とする請求項５記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する正方形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすること
を特徴とする請求項５又は請求項６に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、
前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記圧電素子に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加すること
を特徴とする請求項５乃至請求項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】
所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面と、この平行な１組の側面に対して直交する、平行なもう１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、
前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記圧電素子に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加すること
を特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
長手方向に対向配置された２つの面を、正方形から当該正方形の４つの角をそれぞれ含んだ同一形状の４つの直角二等辺三角形を除去することで形成される八角形とした八角柱であり、分極の向きを前記八角柱の長手方向とした圧電体からなる回転部を有し、
前記回転部の長方形をした８つの面に対して１面おきに電極を設け、前記八角形とした一方の面を支持部に固定することでなり、
前記回転部の電極を設けた対向する２組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして前記各電極に印加すること
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する八角形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすること
を特徴とする請求項１０に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１２】
長手方向に対向配置された２つの面を正八角形とした正八角柱であり、分極の向きを前記正八角柱の長手方向とし圧電体からなる回転部を有し、
前記回転部の長方形をした８つの面それぞれに電極を設け、前記正八角形とした一方の面を支持部に固定することでなり、
前記回転部の電極を設けた対向する４組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／４だけ周期をずらして前記各電極に印加すること
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する正八角形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすること
を特徴とする請求項１２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１４】
所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、
前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記電極に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加すること
を特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１５】
所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面と、この平行な１組の側面に対して直交する、平行なもう１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、
前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記電極に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加すること
を特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１６】
長手方向に対向配置された２つの面を、正方形から当該正方形の４つの角をそれぞれ含んだ同一形状の４つの直角二等辺三角形を除去することで形成される八角形とした八角柱であり、金属材料からなる回転部を有し、
前記回転部の長方形をした８つの面に対して１面おきに圧電体からなる圧電素子を設け、前記八角形とした一方の面を支持部に固定することでなり、
前記回転部の圧電素子を設けた対向する２組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして前記各圧電素子に印加すること
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１７】
前記圧電素子の分極の方向を前記回転部の対向する長方形の面に設けた圧電素子同士で同一の方向とすること
を特徴とする請求項１６記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１８】
前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する八角形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすること
を特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１９】
長手方向に対向配置された２つの面を正八角形とした正八角柱であり、金属材料からなる回転部を有し、
前記回転部の長方形をした８つの面それぞれに圧電体からなる圧電素子を設け、前記正八角形とした一方の面を支持部に固定することでなり、
前記回転部の圧電素子を設けた対向する４組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／４だけ周期をずらして前記各圧電素子に印加すること
を特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２０】
前記圧電素子の分極の方向を前記回転部の対向する長方形の面に設けた圧電素子同士で同一の方向とすること
を特徴とする請求項１９記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２１】
前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する正八角形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすること
を特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２２】
所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、
前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記圧電素子に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加すること
を特徴とする請求項１６乃至請求項２１のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２３】
所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面と、この平行な１組の側面に対して直交する、平行なもう１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、
前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記圧電素子に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加すること
を特徴とする請求項１６乃至請求項２１のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２４】
所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面のそれぞれに前記回転部を１個ずつ、前記支持部を介して対象となるように配置すること
を特徴とする請求項１、請求項２、請求項５乃至請求項７、請求項１０乃至請求項１３、請求項１６乃至請求項２１のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２５】
所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面と、この平行な１組の側面に対して直交する、平行なもう１組の側面のそれぞれに前記回転部を１個ずつ、前記支持部を介して対象となるように配置すること
を特徴とする請求項１、請求項２、請求項５乃至請求項７、請求項１０乃至請求項１３、請求項１６乃至請求項２１のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項２６】
撮像素子を搭載し、被写体を撮像するカメラ装置において、
手ぶれ補正時に前記撮像素子を駆動する駆動機構として請求項４、請求項９、請求項１５、請求項２３、請求項２５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを搭載したカメラ装置。
【請求項２７】
手ぶれ補正用レンズを搭載し、被写体を撮像するカメラ装置において、
手ぶれ補正時に前記手ぶれ補正用レンズを駆動する駆動機構として請求項４、請求項９、請求項１５、請求項２３、請求項２５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを搭載したカメラ装置。
【請求項２８】
ステージを駆動させることで移動対象物を移動させる移動用ステージ装置において、
前記ステージを駆動する駆動機構として請求項３、請求項４、請求項８、請求項９、請求項１４、請求項１５、請求項２２乃至請求項２５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを搭載した移動用ステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体に電圧を印加することにより生ずる変位を利用した圧電アクチュエータ、その圧電アクチュエータを搭載したカメラ装置、及び移動用ステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体の逆圧電効果により電圧印加による変位を利用した圧電アクチュエータは、極めて小さな形状であるため、例えば、カメラ装置などの精密機器に搭載され、様々な駆動機構に応用されている。
【０００３】
例えば、カメラ装置では、この圧電アクチュエータを手ぶれ補正の駆動機構として利用している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１７３３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で開示されている光学装置の手ぶれ補正装置では、バイモルフ型、ユニモルフ型のアクチュエータを利用して、レンズと撮像素子とを一体で動かすことで手ぶれ補正を行っている。このようにバイモルフ型、ユニモルフ型のアクチュエータは、レンズ及び撮像素子を一体で動かすことで受光面を光軸に対して傾斜することができる。
【０００５】
しかしながら、このバイモルフ型、ユニモルフ型のアクチュエータでは、光軸に対して垂直な面内でレンズ、または撮像素子を移動させることができないため、手ぶれを打ち消す方向に補正用レンズを動かすことによって光軸を補正する光学式手ぶれ補正や、手ぶれに応じて撮像素子を移動させることによって光軸を補正する撮像素子シフト式手ぶれ補正に対応することができないといった問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、圧電体に電圧を印加することによる変位を利用して、簡便な構成でありながら回転運動させることのできる圧電アクチュエータ、その圧電アクチュエータを搭載して手ぶれ補正を行うカメラ装置、及びその圧電アクチュエータを搭載して搬送対象物を搬送する移動用ステージ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電アクチュエータは、長手方向に対向配置された２つの面を正方形とした直方体であり、分極の向きを前記直方体の長手方向とした圧電体からなる回転部を有し、前記回転部の長方形をした４つの面それぞれに電極を設け、前記正方形とした一方の面を支持部に固定することでなり、前記回転部の対向する２組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして前記各電極に印加することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の圧電アクチュエータは、前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する正方形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の圧電アクチュエータは、所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記電極に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の圧電アクチュエータは、所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面と、この平行な１組の側面に対して直交する、平行なもう１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記電極に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加することを特徴とする。
【００１１】
本発明の圧電アクチュエータは、長手方向に対向配置された２つの面を正方形とした直方体であり、金属材料からなる回転部を有し、前記回転部の長方形をした４つの面それぞれに圧電体からなる圧電素子を設け、前記正方形とした一方の面を支持部に固定することでなり、前記回転部の対向する２組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして前記各圧電素子に印加することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の圧電アクチュエータは、前記圧電素子の分極の方向を前記回転部の対向する長方形の面に設けた圧電素子同士で同一の方向とすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の圧電アクチュエータは、前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する正方形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の圧電アクチュエータは、所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記圧電素子に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の圧電アクチュエータは、所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面と、この平行な１組の側面に対して直交する、平行なもう１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記圧電素子に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加することを特徴とする。
【００１６】
本発明の圧電アクチュエータは、長手方向に対向配置された２つの面を、正方形から当該正方形の４つの角をそれぞれ含んだ同一形状の４つの直角二等辺三角形を除去することで形成される八角形とした八角柱であり、分極の向きを前記八角柱の長手方向とした圧電体からなる回転部を有し、前記回転部の長方形をした８つの面に対して１面おきに電極を設け、前記八角形とした一方の面を支持部に固定することでなり、前記回転部の電極を設けた対向する２組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして前記各電極に印加することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の圧電アクチュエータは、前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する八角形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすることを特徴とする。
【００１８】
本発明の圧電アクチュエータは、長手方向に対向配置された２つの面を正八角形とした正八角柱であり、分極の向きを前記正八角柱の長手方向とし圧電体からなる回転部を有し、前記回転部の長方形をした８つの面それぞれに電極を設け、前記正八角形とした一方の面を支持部に固定することでなり、前記回転部の電極を設けた対向する４組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／４だけ周期をずらして前記各電極に印加することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の圧電アクチュエータは、前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する正八角形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の圧電アクチュエータは、所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記電極に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の圧電アクチュエータは、所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面と、この平行な１組の側面に対して直交する、平行なもう１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記電極に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加することを特徴とする。
【００２２】
本発明の圧電アクチュエータは、長手方向に対向配置された２つの面を、正方形から当該正方形の４つの角をそれぞれ含んだ同一形状の４つの直角二等辺三角形を除去することで形成される八角形とした八角柱であり、金属材料からなる回転部を有し、前記回転部の長方形をした８つの面に対して１面おきに圧電体からなる圧電素子を設け、前記八角形とした一方の面を支持部に固定することでなり、前記回転部の圧電素子を設けた対向する２組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして前記各圧電素子に印加することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の圧電アクチュエータは、前記圧電素子の分極の方向を前記回転部の対向する長方形の面に設けた圧電素子同士で同一の方向とすることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の圧電アクチュエータは、前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する八角形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすることを特徴とする。
【００２５】
本発明の圧電アクチュエータは、長手方向に対向配置された２つの面を正八角形とした正八角柱であり、金属材料からなる回転部を有し、前記回転部の長方形をした８つの面それぞれに圧電体からなる圧電素子を設け、前記正八角形とした一方の面を支持部に固定することでなり、前記回転部の圧電素子を設けた対向する４組の長方形の面の面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／４だけ周期をずらして前記各圧電素子に印加することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の圧電アクチュエータは、前記圧電素子の分極の方向を前記回転部の対向する長方形の面に設けた圧電素子同士で同一の方向とすることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の圧電アクチュエータは、前記回転部の前記支持部に固定された一方の面に対向する正八角形の他方の面側の形状を、前記支持部に固定された一方の面側の形状より大きくすることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の圧電アクチュエータは、所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記圧電素子に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の圧電アクチュエータは、所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面と、この平行な１組の側面に対して直交する、平行なもう１組の側面のそれぞれに前記回転部を複数個ずつ配置し、前記平行な１組の側面に配置された複数個の回転部から、各側面においてそれぞれ少なくとも１個以上選択された前記回転部に設けられた前記圧電素子に、さらにπだけ周期をずらした交流電圧を印加することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の圧電アクチュエータは、所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面のそれぞれに前記回転部を１個ずつ、前記支持部を介して対象となるように配置することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の圧電アクチュエータは、所定の厚さの板状とされた前記支持部の平行な１組の側面と、この平行な１組の側面に対して直交する、平行なもう１組の側面のそれぞれに前記回転部を１個ずつ、前記支持部を介して対象となるように配置することを特徴とする。
【００３２】
本発明のカメラ装置は、撮像素子を搭載し、被写体を撮像するカメラ装置において、手ぶれ補正時に前記撮像素子を駆動する駆動機構として請求項４、請求項９、請求項１５、請求項２３、請求項２５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを搭載する。
【００３３】
本発明のカメラ装置は、手ぶれ補正用レンズを搭載し、被写体を撮像するカメラ装置において、手ぶれ補正時に前記手ぶれ補正用レンズを駆動する駆動機構として請求項４、請求項９、請求項１５、請求項２３、請求項２５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを搭載する。
【００３４】
本発明の移動用ステージ装置は、ステージを駆動させることで移動対象物を移動させる移動用ステージ装置において、前記ステージを駆動する駆動機構として請求項３、請求項４、請求項８、請求項９、請求項１４、請求項１５、請求項２２乃至請求項２５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを搭載する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、回転部の先端側を非常に大きな変位で回転運動させることを可能とする。また、圧電体又は金属部材である回転部の長方形の面に電極又は圧電素子を設けるといった簡便な構成であるため、容易に作製することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３７】
［第１の実施の形態］
まず、図１を用いて、本発明の第１の実施の形態として示す圧電アクチュエータ１について説明をする。図１（ａ）は、圧電アクチュエータ１を支持部５に固定した様子を示した図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す矢印Ａ方向から圧電アクチュエータ１を視認した様子を示した図である。
【００３８】
図１（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ１は、圧電体からなる回転部１０の一方が支持部５に固定されてなる。この回転部１０と支持部５とは、それぞれ別々に形成して接着剤などによって固定するようにしてもよいし、回転部１０と支持部５とを圧電体にて一体成型するようにしてもよい。
【００３９】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、回転部１０は、当該回転部１０の長手方向に対向配置された２つの面、面１０ａ、１０ｂを正方形とした直方体である。したがって、それ以外の面、面１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆは、当然長方形となる。
【００４０】
この長方形の面１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆには、それぞれ電極１１、１２、１３、１４が、例えば、金属材料をメッキ加工などすることで形成されている。この電極１１〜１４には、図示しないが、それぞれ交流電圧を印加することができるように配線が施されている。
【００４１】
図１に示すように、電極１１、１２、１３、１４は、それぞれ回転部１０の長方形の面、面１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ上に、回転部１０の先端である面１０ａ側の一部の面領域を避けるように形成されている。これにより、後述するように、この圧電アクチュエータ１を搬送対象物を搬送する駆動機構として用いる際に、電極１１、１２、１３、１４が形成されていない面領域のいずれかを搬送対象物を載置する領域とすることができるため、搬送対象物の載置による電極の破損の可能性を積極的に回避することができる。
【００４２】
また、図示しないが、搬送対象物の絶縁性を保つようにした場合には、回転部１０の長方形の面、面１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ上に、電極１１、１２、１３、１４を回転部１０の先端である面１０ａ側まで延ばして形成してもよい。
【００４３】
図１（ａ）に示すように、回転部１０の長手方向をｚ軸方向とすると、当該回転部１０を形成する圧電体は、ｚ軸方向に分極されている。一般に、圧電体の分極方向をｚ軸方向とした場合、このｚ軸とそれぞれ直交するｘ軸方向、ｙ軸方向の比誘電率、弾性定数、圧電定数といった値は同一となり、ｚ軸方向だけ異なる値となる。
【００４４】
また、上述したように、回転部１０は、当該回転部１０の長手方向に対向配置された２つの面、面１０ａ、１０ｂが正方形であることから、回転部１０の対向する２組の長方形の面である面１０ｃ、１０ｅと、面１０ｄ、１０ｆとの面間距離が同一となっている。したがって、図１（ｂ）に示すように、正方形の面１０ａの横方向をｘ軸方向、縦方向をｙ軸方向した場合に、回転部１０の対向する２組の長方形の面である面１０ｃ、１０ｅ、面１０ｄ、１０ｆ、それぞれの面間方向でもあるｙ軸方向、ｘ軸方向へ振動するときの回転部１０の固有振動数が一致することになる。
【００４５】
これにより、この固有振動数と同じ周波数の交流電圧を各電極１１〜１４に印加することで、ｘ軸方向にも、ｙ軸方向にも圧電体である回転部１０を共振させて振動させることができる。このとき振動は、共振により非常に大きな振幅となる。
【００４６】
以上のような性質を有する圧電アクチュエータ１は、各電極１１〜１４に印加する交流電圧を以下に示すように制御することで、支持部５に固定された面１０ｂに対向する正方形の面１０ａ側を回転運動させることができる。
【００４７】
図２は、圧電アクチュエータ１を回転運動させる交流電圧を印加するための制御回路図である。図２に示すように、制御回路は、トランジスタ５１〜５４と、ＦＥＴ（Field effect transistor）６１〜６４と、制御回路を統括的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）７１と、ＣＰＵ７１で実行される各種プログラムやデータなどを記憶したメモリ７２とを備えている。制御回路では、メモリ７２に記憶されたプログラムやデータを読み込んだＣＰＵ７１によりトランジスタ５１〜５４を制御し、トランジスタ５１〜５４によりＦＥＴ６１〜６４をそれぞれ制御して、各電極１１〜１４に印加する交流電圧を制御する。
【００４８】
図３は、ＣＰＵ７１、トランジスタ５１〜５４、ＦＥＴ６１〜６４の制御により、各電極１１〜１４に印加される交流電圧の様子を模式的に示した図である。図３に示すように、各電極１１〜１４には、上述した固有振動数と同じ周波数でありながら、それぞれπ／２ずつ周期がずれた交流電圧が印加される。
【００４９】
一般に、圧電体は、プラスの電荷が与えられることで伸び、マイナスの電荷が与えられることで縮む性質を有している。
【００５０】
したがって、図３のａの状態のような電圧が各電極１１〜１４に印加された場合、図１（ｂ）において、紙面に向かって下方向、つまりｙ軸の負方向へと回転部１０が曲げられる。
【００５１】
同様にして、図３のｂの状態のような電圧が各電極１１〜１４に印加された場合、図１（ｂ）において、紙面に向かって右方向（ｘ軸の正方向）へ、ｃの状態のような電圧が印加された場合、上方向（ｙ軸の正方向）へ、ｄの状態のような電圧が印加された場合、左方向（ｘ軸の負方向）へと回転部１０が曲げられる。これを繰り返すことで、回転部１０の面１０ａ側を回転運動させることができる。上述したように、印加する交流電圧の周波数を回転部１０のｘ軸方向、ｙ軸方向の固有振動数と一致させているため、共振により回転部１０の先端である面１０ａ側は非常に大きな変位の回転運動をすることになる。
【００５２】
なお、図３に示すように交流電圧の振幅を全て同一にした場合、回転部１０の先端である面１０ａ側は、円運動をすることになるが、この振幅を変化させることで円運動以外にも楕円運動といった様々な回転運動をさせることができる。
【００５３】
このように、圧電アクチュエータ１は、長手方向に対向配置された２つの面、面１０ａ、１０ｂを正方形とした直方体であり、分極の向きを直方体の長手方向とした圧電体からなる回転部１０を有し、回転部１０の長方形をした４つの面、面１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆそれぞれに電極１１〜１４を設け、面１０ｂを支持部５に固定することでなる。そして、回転部１０の対向する２組の長方形の面、面１０ｃ、１０ｅと、面１０ｄ、１０ｆとのそれぞれの面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして各電極１１〜１４に印加する。
【００５４】
これにより、回転部１０の先端である面１０ａ側を非常に大きな変位で回転運動させることができる。また、圧電アクチュエータ１は、圧電体である回転部１０の長方形の面、面１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆに電極１１〜１４を設けるといった簡便な構成であるため、容易に作製することができる。
【００５５】
（回転部１０の先端を大きくする場合）
上述したように、圧電アクチュエータ１の回転部１０は、直方体としたが、支持部５に固定された面１０ｂに対向する面側、つまり、上述した回転部１０の先端である図１（ａ）の面１０ａ側を大きくした形状とすることもできる。
【００５６】
図４（ａ）、（ｂ）に、回転部１０の先端の形状を大きくした圧電アクチュエータ２を示す。図４（ａ）は、圧電アクチュエータ２を支持部５に固定した様子を示した図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す矢印Ａ方向から圧電アクチュエータ２を視認した様子を示した図である。なお、圧電アクチュエータ２は、圧電アクチュエータ１の先端の形状を大きくしただけであるため、それ以外の構成には圧電アクチュエータ１と同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように圧電アクチュエータ２の回転部１０には、回転部１０の先端に、電極１１〜１４が形成された直方体の本体部１０Ａよりも一回り大きな形状の先端部１０Ｂが設けられている。先端部１０Ｂは、圧電体からなり、本体部１０Ａとともに一体成型するようにしてもよいし、別々に加工して後付で本体部１０Ａに接着剤などにより接着するようにしてもよい。また、先端部１０Ｂと本体部１０Ａとを別に加工して後付けする場合には、先端部１０Ｂを圧電体以外の材料で加工するようにしてもよい。このように回転部１０に先端部１０Ｂを設けて大きな形状とすると、回転部１０の先端部分が重くなり、電極１１〜１４に、上述したような交流電圧を印加して回転運動させた際の変位をさらに大きくすることができる。
【００５８】
また、後で説明をするように、この圧電アクチュエータ２を搬送対象物を搬送する駆動機構として用いた際に、搬送対象物との接触部分を先端部１０Ｂとすることで、破損し易い電極１１〜１４と搬送対象物との接触を回避することができる。
【００５９】
以下に、この圧電アクチュエータ２を搬送対象物を搬送する搬送用アクチュエータの駆動機構として用いた場合について説明をする。
【００６０】
（圧電アクチュエータ２を１次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いる場合）
まず、圧電アクチュエータ２を搬送対象物を１次元方向に搬送する１次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いる場合について説明をする。
【００６１】
図５に、１次元搬送用アクチュエータ２０を示す。図５（ａ）は、１次元搬送用アクチュエータ２０を上面方向から視認した様子を示した上面図であり、図５（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図５（ａ）に示す矢印Ａ、Ｂ方向から１次元搬送用アクチュエータ２０を視認した様子を示した図である。
【００６２】
図５（ａ）に示すように、１次元搬送用アクチュエータ２０は、１対の回転部１０を金属、または圧電体などで所定の厚さの板状に形成された支持部６の平行な側面である側面６ａ、６ｂに支持部６を介して対象となるように配置、つまり２個の圧電アクチュエータ２を支持部６を中心として対象に配置することでなる。なお、図５（ａ）、（ｂ）において、紙面に向かって右側に配置された圧電アクチュエータ２を圧電アクチュエータ２Ｒとし、左側に配置された圧電アクチュエータ２を圧電アクチュエータ２Ｌとする。
【００６３】
図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、回転部１０を固定する支持部６の厚みは、回転部１０の先端部１０Ｂの厚みと同一とされ、各電極１１〜１４に交流電圧を印加しない状態で、支持部６、先端部１０Ｂの高さを同一として水平を保つようになっている。
【００６４】
このような１次元搬送用アクチュエータ２０で搬送する搬送対象物は、支持部６を覆うように両端にある先端部１０Ｂに載置される。各圧電アクチュエータ２Ｒ、２Ｌは、上述したような交流電圧の印加によりそれぞれ回転運動をすることで、図５（ａ）に示す両端矢印ｙの方向、つまり１次元方向に回転部１０の先端部１０Ｂに載せられた搬送対象物を搬送することができる。
【００６５】
圧電アクチュエータ２Ｒ、２Ｌの各電極１１〜１４に印加される交流電圧は、図２に示した制御回路によって制御される。図６は、ＣＰＵ７１、トランジスタ５１〜５４、ＦＥＴ６１〜６４の制御により、各電極１１〜１４に印加される交流電圧の様子を模式的に示した図である。図６に示すように、各電極１１〜１４には、上述した固有振動数と同じ周波数でありながら、それぞれπ／２ずつ周期がずれた交流電圧が印加される。このとき、図６に示すように、圧電アクチュエータ２Ｒ、２Ｌの電極１１同士、圧電アクチュエータ２Ｒの電極１２と圧電アクチュエータ２Ｌの電極１４、圧電アクチュエータ２Ｒ、２Ｌの電極１３同士、圧電アクチュエータ２Ｒの電極１４と圧電アクチュエータ２Ｌの電極１２には、それぞれ同一の交流電圧が印加される。
【００６６】
図７は、各電極１１〜１４に交流電圧を印加した場合での図５（ａ）に示す矢印Ｂ方向から１次元搬送用アクチュエータ２０を視認した様子を示した図である。なお、１次元搬送用アクチュエータ２０には、搬送対象物ＯＢが載置されている。
【００６７】
例えば、図６のａの状態のような電圧が各電極１１〜１４に印加された場合、図７（ａ）に示すように、紙面に向かって下方向へと回転部１０が曲げられる。同様にして、図６のｂの状態のような電圧が各電極１１〜１４に印加されると、図７（ｂ）に示すように、紙面に向かって右方向へ回転部１０が曲げられる。次に、図６のｃの状態のような電圧が印加されると、図７（ｃ）に示すように、紙面に向かって上方向へ回転部１０が曲げられ搬送対象物ＯＢを持ち上げる。さらに、図６のｄの状態のような電圧が印加されると、図７（ｄ）に示すように、紙面に向かって左方向へと回転部１０が曲げられ搬送対象物ＯＢを左方向へと搬送する。これを繰り返すことで、回転部１０の先端部１０Ｂ側を回転運動させ、１次元搬送用アクチュエータ２０に載置された搬送対象物ＯＢを左方向へと搬送することができる。
【００６８】
図７では、圧電アクチュエータ２Ｒの回転運動しか示していないが、圧電アクチュエータ２Ｒと支持部６を介して対象に配置されている圧電アクチュエータ２Ｌも、圧電アクチュエータ２Ｒと全く同じ回転運動をする。
【００６９】
また、回転部１０の回転方向は、図７に示すような左回りの回転運動だけではなく、図６に示す圧電アクチュエータ２Ｒの電極１２、圧電アクチュエータ２Ｌの電極１４と、圧電アクチュエータ２Ｒの電極１４、圧電アクチュエータ２Ｌの電極１２とに印加する交流電圧を入れ替えることで、図７（ｂ）と図７（ｄ）の動作が入れ替わるため、右回りの回転運動をさせることもできる。これにより、搬送対象物ＯＢを右方向へも搬送することができる。
【００７０】
また、１次元搬送用アクチュエータ２０の圧電アクチュエータ２に替えて、圧電アクチュエータ１を用いるようにしてもよい。
【００７１】
このように、１次元搬送用アクチュエータ２０は、圧電アクチュエータ１、または圧電アクチュエータ２を搬送対象物ＯＢを搬送する駆動機構として用いることで、非常に簡便な構成でありながら１次元方向の搬送対象物ＯＢの搬送を自在に行うことができる。また、圧電アクチュエータ２を搬送対象物ＯＢを搬送する駆動機構として用いた場合、搬送対象物ＯＢとの接触部分を先端部１０Ｂとすることができるため、破損し易い電極１１〜１４と搬送対象物ＯＢとの接触を回避することができる。
【００７２】
このような１次元搬送用アクチュエータ２０に対し、図８に示すように回転部１０の数を増やした１次元搬送用アクチュエータ２１により、回転部１０の１回転あたりの回転運動に伴い搬送対象物を搬送する距離を２倍に延ばすことができる。図８（ａ）は、１次元搬送用アクチュエータ２１を上面方向から視認した様子を示した上面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す矢印Ａ方向から１次元搬送用アクチュエータ２１を視認した様子を示した図である。
【００７３】
図８（ａ）に示すように、１次元搬送用アクチュエータ２１は、６個の回転部１０を金属、または圧電体などで所定の厚さの板状に形成された支持部７の平行な側面である側面７ａ、７ｂに３個ずつ対象に配置、つまり、１方向に６個の圧電アクチュエータ２を支持部７を介して３個ずつ配置することでなる。なお、図８（ａ）において、紙面に向かって右側に配置された圧電アクチュエータ２をそれぞれ圧電アクチュエータ２Ｒ１、２Ｒ２、２Ｒ３とし、左側に配置された圧電アクチュエータ２をそれぞれ圧電アクチュエータ２Ｌ１、２Ｌ２、２Ｌ３とする。
【００７４】
なお、回転部１０の数は、６個に限定されるものではなく、後述する回転運動制御を実行しながら、搬送対象物の安定した搬送を実現することができるような複数の数であればよい。また、回転部１０は、支持部７を介して対象に配置する必要はなく、後述する回転運動制御を実行しながら、搬送対象物の安定した搬送を実現することができるように配置させればよい。
【００７５】
図８（ｂ）に示すように、回転部１０を固定する支持部７の厚みｄ１は、回転部１０の先端部１０Ｂの厚みｄ２より薄く、交流電圧を印加して回転部１０を支持部７の厚み方向下方へと動かしたとしても、回転部１０の先端部１０Ｂの方が、支持部７よりも高くなるようになっている。
【００７６】
このような１次元搬送用アクチュエータ２１で搬送する搬送対象物は、支持部７を覆うように両端にある先端部１０Ｂに載置される。各圧電アクチュエータ２Ｒ１〜２Ｒ３、２Ｌ１〜２Ｌ３は、上述したような交流電圧の印加によりそれぞれ回転運動することで、図８（ａ）に示す両端矢印ｙの方向、つまり１次元方向に回転部１０の先端部１０Ｂに載せられた搬送対象物を搬送することができる。
【００７７】
圧電アクチュエータ２Ｒ１〜２Ｒ３、２Ｌ１〜２Ｌ３の各電極１１〜１４に印加される交流電圧は、図２に示した制御回路によって制御される。このとき、制御回路は、載置された搬送対象物を安定して支持し、搬送することができる最小個数の圧電アクチュエータ２の２組のグループごとに、図６に示した交流電圧と、図６に示した交流電圧の周期をさらにπだけずらした交流電圧とをそれぞれ印加するよう制御する。
【００７８】
具体的には、１次元搬送用アクチュエータ２１においては、圧電アクチュエータ２Ｒ１〜２Ｒ３、２Ｌ１〜２Ｌ３を、圧電アクチュエータ２Ｒ１、２Ｒ３、２Ｌ２からなる第１グループと、圧電アクチュエータ２Ｒ２、２Ｌ１、２Ｌ３からなる第２グループとに分け、図６に示した交流電圧と、図６に示した交流電圧の周期をさらにπだけずらした交流電圧とをそれぞれのグループの各電極１１〜１４に印加する。
【００７９】
これにより、圧電アクチュエータ２Ｒ１、２Ｒ３、２Ｌ２からなる第１グループは、同一の回転運動をするように制御され、図８（ａ）に示す配置関係からも分かるように、各先端部１０Ｂ上に載置された搬送対象物を３箇所で安定して支持し、搬送することができる。同様に、圧電アクチュエータ２Ｒ２、２Ｌ１、２Ｌ３からなる第２グループも、同一の回転運動をするように制御され、図８（ａ）に示す配置関係からも分かるように、各先端部１０Ｂ上に載置された搬送対象物を３箇所で安定して支持し、搬送するこができる。
【００８０】
図９に、搬送用アクチュエータ２１の第１グループ、第２グループにグループ分けされた圧電アクチュエータ２の回転部１０の回転運動により、搬送対象物ＯＢが搬送される様子を示す。図９は、図８（ａ）に示す矢印Ａ方向から搬送用アクチュエータ２１を視認した様子を示した図である。
【００８１】
図９（ａ）に示すように、まず第１グループの圧電アクチュエータ２Ｒ１、２Ｌ２、２Ｒ３の各電極１１〜１４に、各回転部１０を紙面に向かって下方向へ曲げるような交流電圧が印加される。このとき、第２グループの圧電アクチュエータ２Ｒ２、２Ｌ１、２Ｌ３の各電極１１〜１４には、第１グループに印加された交流電圧よりπだけ周期がずれた交流電圧が印加されるため、各回転部１０を紙面に向かって上方向へ曲げる。したがって、搬送対象物ＯＢは、第２グループの圧電アクチュエータ２Ｒ２、２Ｌ１、２Ｌ３の各回転部１０の先端部１０Ｂによって上方向へ持ち上げられる。
【００８２】
続いて、第１グループの圧電アクチュエータ２Ｒ１、２Ｌ２、２Ｒ３の各電極１１〜１４には、各回転部１０を紙面に向かって下方向へ曲げる交流電圧の減少に伴い、各回転部１０を紙面に向かって右方向へ徐々に曲げるような交流電圧が印加され続け、最終的に図９（ｂ）に示すように、各回転部１０を右方向へと曲げる。このとき、第２グループの圧電アクチュエータ２Ｒ２、２Ｌ１、２Ｌ３の各電極１１〜１４には、第１グループに印加された交流電圧よりπだけ周期がずれた交流電圧が印加されるため、各回転部１０を、紙面に向かって上方向へ曲げる交流電圧の減少に伴い、各回転部１０を紙面に向かって左方向へ徐々に曲げるような交流電圧が印加され続け、最終的に図９（ｂ）に示すように、各回転部１０を左方向へ曲げる。したがって、搬送対象物ＯＢは、第２グループの圧電アクチュエータ２Ｒ２、２Ｌ１、２Ｒ３の各回転部１０の先端部１０Ｂによって左方向へ搬送される。
【００８３】
図９（ｂ）に示すように、この時点で、搬送対象物ＯＢは、全ての回転部１０の先端部１０Ｂによって支持されることになる。
【００８４】
次に、第１グループの圧電アクチュエータ２Ｒ１、２Ｌ２、２Ｒ３の各電極１１〜１４には、各回転部１０を紙面に向かって右方向へ曲げる交流電圧の減少に伴い、各回転部１０を紙面に上方向に向かって徐々に曲げるような交流電圧が印加され続け、最終的に図９（ｃ）に示すように、各回転部１０を上方向へと曲げる。このとき、第２グループの圧電アクチュエータ２Ｒ２、２Ｌ１、２Ｌ３の各電極１１〜１４には、第１グループに印加された交流電圧よりπだけ周期がずれが交流電圧が印加されるため、各回転部１０を紙面に向かって左方向に曲げる交流電圧の減少に伴い、各回転部１０を紙面に向かって下方向へ徐々に曲げるような交流電圧が印加され続け、最終的に図９（ｃ）に示すように、各回転部１０を下方向へ曲げる。したがって、搬送対象物ＯＢは、第１グループの圧電アクチュエータ２Ｒ１、２Ｌ２、２Ｒ３の各回転部１０の先端部１０Ｂによって上方向へ持ち上げられる。
【００８５】
次に、第１グループの圧電アクチュエータ２Ｒ１、２Ｌ２、２Ｒ３の各電極１１〜１４には、各回転部１０を紙面に向かって上方向へ曲げる交流電圧の減少に伴い、各回転部１０を紙面に左方向に向かって徐々に曲げるような交流電圧が印加され続け、最終的に図９（ｄ）に示すように、各回転部１０を左方向へと曲げる。このとき、第２グループの圧電アクチュエータ２Ｒ２、２Ｌ１、２Ｌ３の各電極１１〜１４には、第１グループに印加された交流電圧よりπだけ周期がずれが交流電圧が印加されるため、各回転部１０を紙面に向かって下方向に曲げる交流電圧の減少に伴い、各回転部１０を紙面に向かって右方向へ徐々に曲げるような交流電圧が印加され続け、最終的に図９（ｄ）に示すように、各回転部１０を右方向へ曲げる。したがって、搬送対象物ＯＢは、第１グループの圧電アクチュエータ２Ｒ、２Ｌ２、２Ｒ３の各回転部１０の先端部１０Ｂによって左方向へと搬送される。
【００８６】
図９（ｄ）に示すように、この時点で、搬送対象物ＯＢは、全ての回転部１０の先端部１０Ｂによって支持されることになる。
【００８７】
これを繰り返すことで、各回転部１０の先端部１０Ｂ側を回転運動させ、１次元搬送用アクチュエータ２１に載置された搬送対象物ＯＢを左方向へと搬送することができる。
【００８８】
また、回転部１０の回転方向は、図９に示すような左回りの回転運動だけではなく、印加する交流電圧を制御することで、右回りに回転運動させることもできる。これにより、搬送対象物ＯＢを右方向へも搬送することができる。
【００８９】
また、１次元搬送用アクチュエータ２０の圧電アクチュエータ２に替えて、圧電アクチュエータ１を用いるようにしてもよい。
【００９０】
このように、１次元搬送用アクチュエータ２１は、第１グループの回転部１０の回転運動と、第２グループの回転部１０の回転運動とがπだけ周期をずらして繰り返されるため、上述した１次元搬送用アクチュエータ２０において回転部１０を１回転させる間に、回転部１０を２回転させたのと同じ距離だけ搬送対象物ＯＢを搬送することができる。
【００９１】
したがって、１次元搬送用アクチュエータ２１は、１次元搬送用アクチュエータ２０と同様に、圧電アクチュエータ１、または圧電アクチュエータ２を搬送対象物ＯＢを搬送する駆動機構として用いることで、非常に簡便な構成でありながら１次元方向の搬送対象物ＯＢの搬送を自在に行うことができるとともに、搬送対象物ＯＢを高速で搬送することができる。
【００９２】
また、圧電アクチュエータ２を搬送対象物ＯＢを搬送する駆動機構として用いた場合、搬送対象物ＯＢとの接触部分を先端部１０Ｂとすることができるため、破損し易い電極１１〜１４と搬送対象物ＯＢとの接触を回避することができる。
【００９３】
（圧電アクチュエータ２を２次元搬送用アクチュエータとして用いる場合）
次に、圧電アクチュエータ２を搬送対象物を２次元方向に搬送する２次元搬送用アクチュエータとして用いる場合について説明をする。２次元搬送用アクチュエータは、上述した２つの１次元搬送用アクチュエータ２０、２１をそれぞれ２つずつ組み合わせることで実現することができる。
【００９４】
まず、図１０を用いて、１次元搬送用アクチュエータ２０を２つ用いて形成される２次元搬送用アクチュエータ３０について説明をする。図１０は、２次元搬送用アクチュエータ３０を上面方向から視認した様子を示した上面図である。
【００９５】
図１０に示すように、２次元搬送用アクチュエータ３０は、金属、または圧電体などで所定の厚さの板状に形成された支持部８の平行な側面である側面８ａ、８ｂと、この側面８ａ、８ｂに直交する平行な側面である側面８ｃ、８ｄに回転部１０を１個ずつ支持部８を介して対象となるように配置することでなる。つまり、図１０に示すように、２次元搬送用アクチュエータ３０は、互いに直交する２方向のそれぞれに図５に示した１次元搬送用アクチュエータ２０を配置することでなる。なお、図１０において、紙面に向かって右側、左側、上側、下側に配置された圧電アクチュエータ２を、それぞれ圧電アクチュエータ２Ｒ、２Ｌ、２Ｕ、２Ｄとする。
【００９６】
このような２次元搬送用アクチュエータ３０で搬送する搬送対象物は、支持部８を覆うように左右上下にある先端部１０Ｂに載置される。各圧電アクチュエータ２Ｒ、２Ｌ、２Ｕ、２Ｄは、上述したような交流電圧の印加によりそれぞれ回転運動をすることで、図１０に示す両端矢印ｘ方向、ｙ方向、つまり２次元方向に回転部１０の先端部１０Ｂに載せられた搬送対象物を搬送することができる。
【００９７】
具体的には、両端矢印ｘ方向に搬送対象物を搬送する場合には、圧電アクチュエータ２Ｒ、２Ｌの各回転部１０を下方向へと下げるように電極１１〜１４に電圧を印加し、圧電アクチュエータ２Ｕ、２Ｄの各回転部１０を回転運動させるように電極１１〜１４に交流電圧を印加する。逆に、両端矢印ｙ方向に搬送対象物を搬送する場合には、圧電アクチュエータ２Ｕ、２Ｄの各回転部１０を下方向へと下げるように電極１１〜１４に電圧を印加し、圧電アクチュエータ２Ｒ、２Ｌの各回転部１０を回転運動させるように電極１１〜１４に交流電圧を印加する。
【００９８】
回転部１０を回転運動させる際に印加する交流電圧は、１次元搬送用アクチュエータ２０に印加する交流電圧と全く同じであるため説明を省略する。
【００９９】
また、２次元搬送用アクチュエータ３０の圧電アクチュエータ２に替えて、圧電アクチュエータ１を用いるようにしてもよい。
【０１００】
このように、２次元搬送用アクチュエータ３０は、圧電アクチュエータ１、または圧電アクチュエータ２を搬送対象物を搬送する駆動機構として用いることで、非常に簡便な構成でありながら２次元方向の搬送対象物の搬送を自在に行うことができる。また、圧電アクチュエータ２を搬送対象物を搬送する駆動機構として用いた場合、搬送対象物との接触部分を先端部１０Ｂとすることができるため、破損し易い電極１１〜１４と搬送対象物との接触を回避することができる。
【０１０１】
次に、図１１を用いて、１次元搬送用アクチュエータ２１を２つ用いて形成される２次元搬送用アクチュエータ３１について説明をする。図１１は、２次元搬送用アクチュエータ３１を上面方向から視認した様子を示した上面図である。
【０１０２】
図１１に示すように、２次元搬送用アクチュエータ３１は、金属、または圧電体などで所定の厚さの板状に形成された支持部９の平行な側面である側面９ａ、９ｂと、この側面９ａ、９ｂに直交する平行な側面である側面９ｃ、９ｄに１２個の回転部１０を３個ずつ支持部９を介して対象となるように配置することでなる。つまり、図１１に示すように、２次元搬送用アクチュエータ３１は、互いに直交する２方向のそれぞれに、図８に示した１次元搬送用アクチュエータ２１を配置することでなる。なお、図１１において、紙面に向かって右側、左側、上側、下側に配置された圧電アクチュエータ２を、それぞれ圧電アクチュエータ２Ｒ１、２Ｒ２、２Ｒ３と、２Ｌ１、２Ｌ２、２Ｌ３と、２Ｕ１、２Ｕ２、２Ｕ３と、２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３とする。
【０１０３】
なお、回転部１０の数は、１２個に限定されるものではなく、上述した１次元搬送用アクチュエータ２１と同様の回転運動制御を実行しながら、直交する各方向において、搬送対象物の安定した搬送を実現することができるような複数の数であればよい。また、回転部１０は、支持部９を介して対象に配置する必要はなく、上述した１次元搬送用アクチュエータ２１と同様の回転運動制御を実行しながら、直交する各方向において、搬送対象物の安定した搬送を実現することができるように配置させればよい。
【０１０４】
このような２次元搬送用アクチュエータ３１で搬送する搬送対象物は、支持部９を覆うように左右上下にある先端部１０Ｂに載置される。各圧電アクチュエータ２Ｒ１〜２Ｒ３、２Ｌ１〜２Ｌ３、２Ｕ１〜２Ｕ３、２Ｄ１〜２Ｄ３は、上述したような交流電圧の印加により回転運動をすることで、図１１に示す両端矢印ｘ方向、ｙ方向、つまり２次元方向に回転部１０の先端部１０Ｂに載せられた搬送対象物を搬送することができる。
【０１０５】
具体的には、両端矢印ｘ方向に搬送対象物を搬送する場合には、圧電アクチュエータ２Ｒ１〜２Ｒ３、２Ｌ１〜２Ｌ３の各回転部１０を下方向へと下げるように電極１１〜１４に電圧を印加し、圧電アクチュエータ２Ｕ１〜２Ｕ３、２Ｄ１〜２Ｄ３の各回転部１０を回転運動させるように電極１１〜１４に交流電圧を印加する。逆に、両端矢印ｙ方向に搬送対象物を搬送する場合には、圧電アクチュエータ２Ｕ１〜２Ｕ３、２Ｄ１〜２Ｄ３の各回転部１０を下方向へと下げるように電極１１〜１４に電圧を印加し、圧電アクチュエータ２Ｒ１〜２Ｒ３、２Ｌ１〜２Ｌ３の各回転部１０回転運動させるように電極１１〜１４に交流電圧を印加する。
【０１０６】
回転部１０を回転運動させる際に印加する交流電圧は、１次元搬送用アクチュエータ２１に印加する交流電圧と全く同じであるため説明を省略する。
【０１０７】
また、２次元搬送用アクチュエータ３１の圧電アクチュエータ２に替えて、圧電アクチュエータ１を用いるようにしてもよい。
【０１０８】
このように、２次元搬送用アクチュエータ３１は、第１グループの回転部１０の回転運動と、第２グループの回転部１０の回転運動とがπだけ周期をずらして繰り返されるため、上述した２次元搬送用アクチュエータ３０において回転部１０を１回転させる間に、回転部１０を２回転させたのと同じ距離だけ搬送対象物を搬送することができる。
【０１０９】
したがって、２次元搬送用アクチュエータ３１は、２次元搬送用アクチュエータ３０と同様に、圧電アクチュエータ１、または圧電アクチュエータ２を搬送対象物を搬送する駆動機構として用いることで、非常に簡便な構成でありながら２次元方向の搬送対象物の搬送を自在に行うことができるとともに、搬送対象物を高速で搬送することができる。
【０１１０】
また、圧電アクチュエータ２を搬送対象物を搬送する駆動機構として用いた場合、搬送対象物との接触部分を先端部１０Ｂとすることができるため、破損し易い電極１１〜１４と搬送対象物との接触を回避することができる。
【０１１１】
（２次元搬送用アクチュエータ３１をカメラ装置の手ぶれ補正に適用する場合）
図１１を用いて説明した２次元搬送用アクチュエータ３１は、互いに直交する２方向、つまり２次元方向へ自在に搬送対象物を搬送することができることから、カメラ装置の手ぶれ補正に適用することができる。
【０１１２】
カメラ装置には、様々な手ぶれ補正方式があるが、例えば、手ぶれに応じて撮像素子を移動させることによって光軸を補正する撮像素子シフト式手ぶれ補正や、手ぶれを打ち消す方向に補正用レンズを動かすことによって光軸を補正する光学式手ぶれ補正では、それぞれ撮像素子、補正用レンズを２次元方向に駆動させることで手ぶれ補正を行っているため、２次元搬送用アクチュエータ３１を利用することができる。
【０１１３】
撮像素子シフト式手ぶれ補正機能を備えるカメラ装置の場合、図１２に示すように、撮像素子３２を搭載した基板３３を、２次元搬送用アクチュエータ３１の搬送対象物とすることで、良好な手ぶれ補正を実現することができる。
【０１１４】
また、光学式手ぶれ補正機能を備えるカメラ装置の場合、図１３に示すように補正用レンズ３４を保持するレンズ保持部３５を、２次元搬送用アクチュエータ３１の搬送対象物とすることで、良好な手ぶれ補正を実現することができる。この光学式手ぶれ補正で用いられる補正用レンズ３４は、撮像用レンズと、撮像素子との間に配置されるため、支持部９を透明部材により形成するか、補正用レンズ３４の可動範囲に応じて支持部９に開口部を設けるようにする。
【０１１５】
また、２次元搬送用アクチュエータ３１に替えて、回転部１０の数を最小限にした２次元搬送用アクチュエータ３０を用いるようにしてもよい。
【０１１６】
このような２次元搬送用アクチュエータ３０、３１は、非常に微小な構造であるため、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ以外にも、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）といったより小型の携帯情報端末装置などに搭載されたカメラ装置の手ぶれ補正にも容易に適用することができる。
【０１１７】
さらに、搬送対象物を移動対象物を移動させる移動ステージとすることで、上述した１次元搬送用アクチュエータ２０、２１、２次元搬送用アクチュエータ３０、３１を移動対象物を１次元方向、または２次元方向に自在に移動させる移動用ステージ装置に適用することができる。
【０１１８】
［第２の実施の形態］
次に、図１４を用いて、本発明の第２の実施の形態として示す圧電アクチュエータ３について説明をする。図１４（ａ）は、圧電アクチュエータ３を支持部４５に固定した様子を示した図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す矢印Ａ方向から圧電アクチュエータ３を視認した様子を示した図である。
【０１１９】
図１４（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ３は、例えば、真鍮、鉄などといった金属材料からなる回転部４０の一方が支持部４５に固定されてなる。この回転部４０と支持部４５とは、それぞれ別々に形成して接着剤などによって固定するようにしてもよいし、回転部４０と支持部４５とを金属材料にて一体成型するようにしてもよい。
【０１２０】
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、回転部４０は、当該回転部４０の長手方向に対向配置された２つの面、面４０ａ、４０ｂを正方形とした直方体である。したがって、それ以外の面、面４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆは、当然長方形となる。
【０１２１】
この長方形の面４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆには、それぞれ圧電体からなる圧電素子４１、４２、４３、４４が、接着剤などによって貼り付けられている。この圧電素子４１〜４４には、図示しないが、それぞれ交流電圧を印加することができるように配線が施されている。また、回転部４０には、図示しないがグランド線が配線されている。
【０１２２】
図１４に示すように、電極４１、４２、４３、４４は、それぞれ回転部４０の長方形の面、面４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ上に、回転部４０の先端である面４０ａ側の一部の面領域を避けるように形成されている。これにより、後述するように、この圧電アクチュエータ３を搬送対象物を搬送する駆動機構として用いる際に、電極４１、４２、４３、４４が形成されていない面領域のいずれかを搬送対象物を載置する領域とすることができるため、搬送対象物の載置による電極の破損の可能性を積極的に回避することができる。
【０１２３】
また、図示しないが、搬送対象物の絶縁性を保つようにした場合には、回転部４０の長方形の面、面４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ上に、電極４１、４２、４３、４４を回転部４０の先端である面４０ａ側まで延ばして形成してもよい。
【０１２４】
図１５に矢印で示すように、圧電素子４１〜４４は、それぞれ対向する位置に設けられた圧電素子４１、４３同士、圧電素子４２、４４同士でそれぞれ向き合うような方向に分極されている。
【０１２５】
また、図１４（ａ）に示すように、回転部４０は、当該回転部４０の長手方向に対向配置された２つの面、面４０ａ、４０ｂが正方形であることから、回転部４０の対向する２組の長方形の面である面４０ｃ、４０ｅと、面４０ｄ、４０ｆとの面間距離が同一となっている。したがって、図１４（ｂ）に示すように、正方形の面４０ａの横方向をｘ軸方向、縦方向をｙ軸方向した場合に、回転部４０の対向する２組の長方形の面である面４０ｃ、４０ｅ、面４０ｄ、４０ｆ、それぞれの面間方向でもあるｙ軸方向、ｘ軸方向へ振動するときの回転部４０の固有振動数が一致することになる。
【０１２６】
これにより、この固有振動数と同じ周波数の交流電圧を各圧電素子４１〜４４に印加することで、ｘ軸方向にも、ｙ軸方向にも金属部材である回転部４０を共振させて振動させることができる。このとき振動は、共振により非常に大きな振幅となる。
【０１２７】
以上のような性質を有する圧電アクチュエータ３は、本発明の第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１の圧電体である回転部１０と金属材料により形成された電極１１、１２、１３、１４とが、金属材料からなる回転部４０と圧電体からなる圧電素子４１、４２、４３、４４とに替わっただけであるため、図２で示した制御回路により、圧電素子４１〜４４に対して、上述した固有振動数と同じ周波数でありながら、それぞれπ／２ずつ周期がずれた交流電圧を印加することで、圧電アクチュエータ１と同様の回転運動をさせることができる。
【０１２８】
このように、圧電アクチュエータ３は、長手方向に対向配置された２つの面、面４０ａ、４０ｂを正方形とした直方体であり、回転部４０の長方形をした４つの面、面４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆそれぞれに圧電素子４１〜４４を設け、面４０ｂを支持部４５に固定することでなる。そして、回転部４０の対向する２組の長方形の面、面４０ｃ、４０ｅと、面４０ｄ、４０ｆとのそれぞれの面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして各圧電素子４１〜４４に印加する。
【０１２９】
これにより、回転部４０の先端である面４０ａ側を非常に大きな変位で回転運動させることができる。また、圧電アクチュエータ３は、金属材料からなる回転部４０の長方形の面、面４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆに圧電素子４１〜４４を設けるといった簡便な構成であるため、容易に作製することができる。
【０１３０】
さらに、このように回転部４０を金属材料で形成した場合、圧電素子４１〜４４に替えて、図１６に示すように、圧電素子４６〜４９を設けることもできる。圧電素子４６〜４９は、回転部４０の対向する長方形の面に設けた圧電素子同士でそれぞれ同一の方向を向くように分極されている。具体的には、圧電素子４６〜４９は、図１６に矢印で示すように、それぞれ対向する位置に設けられた圧電素子４６、４８同士、圧電素子４７、４９同士でそれぞれ同一の方向に分極されている。
【０１３１】
圧電素子４１〜４４を設けた回転部４０を回転運動させるには、上述したように、圧電素子４１と圧電素子４３、圧電素子４２と圧電素子４４には、それぞれ周期がπずれた交流電圧を印加する必要があるため、それぞれの圧電素子に対応したトランジスタ、ＦＥＴを必要としていた。
【０１３２】
これに対し、対向する位置に設けられた圧電素子同士が同一の方向に分極されている圧電素子４６〜４９を設けた回転部４０では、圧電素子４６と圧電素子４８、圧電素子４７と圧電素子４９には、それぞれ同一の交流電圧を印加することで回転運動をさせることができる。したがって、それぞれの圧電素子に対応したトランジスタ、ＦＥＴなどが必要なくなるため、部品点数を減らすことができ、大幅なコスト削減と回路の小規模化を図ることができるという利点がある。
【０１３３】
このような、第２の実施の形態として示す圧電アクチュエータ３は、第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１と同様に、圧電アクチュエータ２のように回転部４０の先端を大きくすることもできる。また、この圧電アクチュエータ３を図５、図８に示すような搬送対象物を１次元方向に搬送する１次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いることもできるし、図１０、図１１に示すようような搬送対象物を２次元方向に搬送する２次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いることもできる。したがって、圧電アクチュエータ３を駆動機構とするような２次元搬送用アクチュエータを図１２、図１３に示すような、カメラ装置の手ぶれ補正機能に適用することもできる。
【０１３４】
また、圧電アクチュエータ３を駆動機構とするような１次元搬送用アクチュエータ、２次元搬送アクチュエータを移動対象物を１次元方向、または２次元方向に自在に移動させる移動用ステージ装置に適用することもできる。
【０１３５】
以上のような、第２の実施の形態として示す圧電アクチュエータ３を変形させたり、１次元搬送用アクチュエータ、２次元搬送用アクチュエータへ適用したりする場合の構成、制御手法は、第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１の場合と全く同様となるため説明を省略する。
【０１３６】
［第３の実施の形態］
続いて、図１７を用いて、本発明の第３の実施の形態として示す圧電アクチュエータ１Ａについて説明をする。図１７（ａ）は、圧電アクチュエータ１Ａを支持部８９に固定した様子を示した図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示す矢印Ａ方向から圧電アクチュエータ１Ａを視認した様子を示した図である。
【０１３７】
図１７（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ１Ａは、圧電体からなる回転部８０の一方が支持部８９に固定されてなる。この回転部８０と支持部８９とは、それぞれ別々に形成して接着剤などによって固定するようにしてもよいし、回転部８０と支持部８９とを圧電体にて一体成型するようにしてもよい。
【０１３８】
図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、回転部８０は、当該回転部８０の長手方向に対向配置された２つの面、面８０ａ、８０ｂを八角形とした八角柱である。したがって、それ以外の８つの面、面８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇ、８０ｈ、８０ｉ、８０ｊは、当然長方形となる。
【０１３９】
ここで、図１８を用いて、回転部８０の長手方向に対向配置された八角形の２つの面、面８０ａ、８０ｂの具体的な形状について説明をする。
【０１４０】
図１８には、一辺がＡの正方形Ｓ１が示されている。図１８に示すように、正方形Ｓ１は、それぞれ直角である４つの角Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を有している。正方形Ｓ１から、この４つの角Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をそれぞれ含んだ同一形状の４つの直角二等辺三角形Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を除去すると８つの辺ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを有する八角形Ｅ１が形成されることになる。
【０１４１】
図１８に示すように、正方形Ｓ１から、当該正方形の４つの角Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をそれぞれ含んだ同一形状の４つの直角二等辺三角形Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を除去することで八角形Ｅ１を形成していることから、直角二等辺三角形Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の斜辺でもある辺ｈ、ｂ、ｄ、ｆは、互いに同一の長さとなり、辺ａ、ｃ、ｅ、ｇも、互いに同一の長さとなる。直角二等辺三角形Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の斜辺でもある辺ｈ、ｂ、ｄ、ｆの長さを、辺ａ、ｃ、ｅ、ｇの長さと同一となるように規定した特別な場合において、八角形Ｅ１は、全ての辺の長さが等しく、全ての内角が１３５度の正八角形となる。
【０１４２】
また、八角形Ｅ１の対向する４組の辺である辺ａ、ｅと、辺ｂ、ｆと、辺ｃ、ｇと、辺ｄ、ｈのうち、辺ａ、ｅ間と辺ｃ、ｇ間との距離が同一となり、辺ｂ、ｆ間と辺ｄ、ｈ間との距離がそれぞれ同一となる。八角形Ｅ１が、正八角形の場合には、対向する４組の辺、辺ａ、ｅ間と、辺ｂ、ｆ間と、辺ｃ、ｇ間と、辺ｄ、ｈ間の距離が全て同一となる。
【０１４３】
このように、回転部８０の長手方向に対向配置された八角形の２つの面、面８０ａ、８０ｂの形状は、図１８を用いて説明した八角形Ｅ１のような形状となる。
【０１４４】
図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、上述した長方形の８つの面、面８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇ、８０ｈ、８０ｉ、８０ｊには、１面おきに電極８１、８２、８３、８４が、例えば、金属材料をメッキ加工などすることで形成されている。
【０１４５】
具体的に、回転部８０を形成するには、まず、第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１の回転部１０のように、長手方向に対向配置された２つの面を正方形とした直方体であり、分極の向きを直方体の長手方向とした圧電体の４つの長方形の面に対して、蒸着、メッキなどで電極を形成する。そして、長手方向に対向配置された２つの正方形の面が、図１８を用いて説明したような八角形となるように直方体の４つの角を削り落とすことで八角柱の回転部８０を形成する。このとき、削り落とされる４つの部位の形状は、全て同一の直角二等辺三角柱となる。
【０１４６】
これにより、図１７（ｂ）に示すように、電気的に互いに絶縁された電極８１、８２、８３、８４が、面８０ｃ、８０ｅ、８０ｇ、８０ｉに対して形成されることになる。この電極８１〜８４には、図示しないが、それぞれ交流電圧を印加することができるように配線が施されている。
【０１４７】
図１７に示すように、電極８１、８２、８３、８４は、それぞれ回転部８０の長方形の面、面８０ｃ、８０ｅ、８０ｇ、８０ｉ上に、回転部８０の先端である面８０ａ側の一部の面領域を避けるように形成されている。これにより、後述するように、この圧電アクチュエータ１Ａを搬送対象物を搬送する駆動機構として用いる際に、電極８１、８２、８３、８４が形成されていない面領域のいずれかを搬送対象物を載置する領域とすることができるため、搬送対象物の載置による電極の破損の可能性を積極的に回避することができる。
【０１４８】
また、図示しないが、搬送対象物の絶縁性を保つようにした場合には、回転部８０の長方形の面、面８０ｃ、８０ｅ、８０ｇ、８０ｉ上に、電極８１、８２、８３、８４を回転部８０の先端である面８０ａ側まで延ばして形成してもよい。
【０１４９】
図１７（ａ）に示すように、回転部８０の長手方向をｚ軸方向とすると、当該回転部８０を形成する圧電体は、ｚ軸方向に分極されている。一般に、圧電体の分極方向をｚ軸方向とした場合、このｚ軸とそれぞれ直交するｘ軸方向、ｙ軸方向の比誘電率、弾性定数、圧電定数といった値は同一となり、ｚ軸方向だけ異なる値となる。
【０１５０】
また、上述したように、回転部８０は、当該回転部８０の長手方向に対向配置された２つの面、面８０ａ、８０ｂが図１８を用いて説明したような八角形であることから、回転部８０の対向する２組の長方形の面である面８０ｃ、８０ｇと、面８０ｅ、８０ｉとの面間距離が同一となっている。したがって、図１７（ｂ）に示すように、八角形の面８０ａの横方向をｘ軸方向、縦方向をｙ軸方向した場合に、回転部８０の対向する２組の長方形の面である面８０ｃ、１０ｇ、面８０ｅ、８０ｉ、それぞれの面間方向でもあるｙ軸方向、ｘ軸方向へ振動するときの回転部８０の固有振動数が一致することになる。
【０１５１】
これにより、この固有振動数と同じ周波数の交流電圧を各電極８１〜８４に印加することで、ｘ軸方向にも、ｙ軸方向にも圧電体である回転部８０を共振させて振動させることができる。このとき振動は、共振により非常に大きな振幅となる。
【０１５２】
以上のような性質を有する圧電アクチュエータ１Ａは、本発明の第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１の回転部１０の形状を直方体から八角柱へと替えただけであるため、図２で示した制御回路により、電極８１〜８４に対して、上述した固有振動数と同じ周波数でありながら、それぞれπ／２ずつ周期がずれた交流電圧を印加することで、圧電アクチュエータ１と同様の動作原理により、支持部８９に固定された面８０ｂに対向する八角形の面８０ａ側を回転運動させることができる。
【０１５３】
なお、交流電圧の振幅を全て同一にした場合、回転部８０の先端である面８０ａ側は、円運動をすることになるが、この振幅を変化させることで円運動以外にも楕円運動といった様々な回転運動をさせることができる。
【０１５４】
このように、圧電アクチュエータ１Ａは、長手方向に対向配置された２つの面、面８０ａ、８０ｂを、正方形から当該正方形の４つの角をそれぞれ含んだ同一形状の４つの直角二等辺三角形を除去することで形成される八角形とした八角柱であり、分極の向きを八角柱の長手方向とした圧電体からなる回転部８０を有し、回転部８０の長方形をした８つの面、面８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇ、８０ｈ、８０ｉ、８０ｊに対して１面おきに、例えば、面８０ｃ、８０ｅ、８０ｇ、８０ｉに対して電極８１〜８４を設け、面８０ｂを支持部８９に固定することでなる。そして、回転部８０の電極を設けた対向する２組の長方形の面、面８０ｃ、８０ｇと、面８０ｅ、８０ｉとのそれぞれの面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして各電極８１〜８４に印加する。
【０１５５】
これにより、回転部８０の先端である面８０ａ側を非常に大きな変位で回転運動させることができる。また、圧電アクチュエータ１Ａは、圧電体である回転部８０の長方形の面、面８０ｃ、８０ｅ、１０ｇ、８０ｉに電極８１〜８４を設けるといった簡便な構成であるため、容易に作製することができる。
【０１５６】
また、圧電アクチュエータ１Ａの回転部８０は、直方体である第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１の回転部１０の円運動方向に存在する角部を除去した八角柱であることから、回転部１０と比較して回転運動を妨げる要素が低減されているため、さらに、大きな変位で回転運動をさせることができる。
【０１５７】
このような、第３の実施の形態として示す圧電アクチュエータ１Ａは、第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１と同様に、圧電アクチュエータ２のように回転部８０の先端を大きくすることもできる。
【０１５８】
図１９（ａ）、（ｂ）に回転部８０の先端の形状を大きくした圧電アクチュエータ２Ａを示す。図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、回転部８０に先端部８０Ｂを設けて大きな形状とすると、回転部８０の先端部分が重くなり、電極８１〜８４に、上述したような交流電圧を印加して回転運動させた際の変位をさらに大きくすることができる。
【０１５９】
また、この圧電アクチュエータ２Ａを搬送対象物を搬送する駆動機構として用いた際に、搬送対象物との接触部分を先端部８０Ｂとすることで、破損し易い電極８１〜８４と搬送対象物との接触を回避することができる。
【０１６０】
さらに、この圧電アクチュエータ１Ａ、２Ａを図５、図８に示すような搬送対象物を１次元方向に搬送する１次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いることもできるし、図１０、図１１に示すようような搬送対象物を２次元方向に搬送する２次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いることもできる。したがって、圧電アクチュエータ１Ａ、２Ａを駆動機構とするような２次元搬送用アクチュエータを図１２、図１３に示すような、カメラ装置の手ぶれ補正機能に適用することもできる。
【０１６１】
また、圧電アクチュエータ１Ａ、２Ａを駆動機構とするような１次元搬送用アクチュエータ、２次元搬送用アクチュエータを移動対象物を１次元方向、または２次元方向に自在に移動させる移動用ステージ装置に適用することもできる。
【０１６２】
以上のような、第３の実施の形態として示す圧電アクチュエータ１Ａ、２Ａを１次元搬送用アクチュエータ、２次元搬送用アクチュエータへ適用したりする場合の構成、制御手法は、第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１の場合と全く同様となるため説明を省略する。
【０１６３】
［第４の実施の形態］
次に、図２０を用いて、本発明の第４の実施の形態として示す圧電アクチュエータ３Ａについて説明をする。図２０（ａ）は、圧電アクチュエータ３Ａを支持部９９に固定した様子を示した図であり、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）に示す矢印Ａ方向から圧電アクチュエータ３Ａを視認した様子を示した図である。
【０１６４】
図２０（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ３Ａは、圧電体からなる回転部９０の一方が支持部９９に固定されてなる。この回転部９０と支持部９９とは、それぞれ別々に形成して接着剤などによって固定するようにしてもよいし、回転部９０と支持部９９とを圧電体にて一体成型するようにしてもよい。
【０１６５】
図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、回転部９０は、当該回転部９０の長手方向に対向配置された２つの面、面９０ａ、９０ｂを正八角形とした正八角柱である。したがって、それ以外の８つの面、面９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ、９０ｇ、９０ｈ、９０ｉ、９０ｊは、当然長方形となる。
【０１６６】
図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、上述した長方形の８つの面、面９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ、９０ｇ、９０ｈ、９０ｉ、９０ｊには、それぞれ電極９１〜９８が、互いに絶縁性を保つように、例えば、金属材料をメッキ加工などすることで形成されている。この電極９１〜９８には、図示しないが、それぞれ交流電圧を印加することができるように配線が施されている。
【０１６７】
図２０に示すように電極９１〜９８は、それぞれ回転部９０の長方形の面、面９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ、９０ｇ、９０ｈ、９０ｉ、９０ｊ上に、回転部９０の先端である面９０ａ側の一部の面領域を避けるように形成されている。これにより、後述するように、この圧電アクチュエータ３Ａを搬送対象物を搬送する駆動機構として用いる際に、電極９１〜９８が形成されていない面領域のいずれかを搬送対象物を載置する領域とすることができるため、搬送対象物の載置による電極の破損の可能性を積極的に回避することができる。
【０１６８】
また、図示しないが、搬送対象物の絶縁性を保つようにした場合には、回転部９０の長方形の面、面９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ、９０ｇ、９０ｈ、９０ｉ、９０ｊ上に、電極９１〜９８を回転部９０の先端である面９０ａ側まで延ばして形成してもよい。
【０１６９】
図２０（ａ）に示すように、回転部９０の長手方向をｚ軸方向とすると、当該回転部９０を形成する圧電体は、ｚ軸方向に分極されている。一般に、圧電体の分極方向をｚ軸方向とした場合、このｚ軸と直交する軸方向の比誘電率、弾性定数、圧電定数といった値は同一となり、ｚ軸方向だけ異なる値となる。
【０１７０】
また、上述したように、回転部９０は、当該回転部９０の長手方向に対向配置された２つの面、面９０ａ、９０ｂが正八角形であることから、回転部９０の対向する４組の長方形の面である面９０ｃ、９０ｇと、面９０ｄ、９０ｈと、面９０ｅ、９０ｉと、面９０ｆ、９０ｊとの面間距離が全て同一となっている。したがって、図２０（ｂ）に示すように、回転部９０の対向する４組の長方形の面である面９０ｃ、９０ｇ、面９０ｄ、９０ｈ、面９０ｅ、９０ｉ、面９０ｆ、９０ｊ、それぞれの面間方向でもあるｚ軸とそれぞれ直交する軸方向へ振動するときの回転部９０の固有振動数が一致することになる。
【０１７１】
これにより、この固有振動数と同じ周波数の交流電圧を各電極９１〜９８に印加することで、回転部９０の対向する４組の長方形の面間方向、それぞれに圧電体である回転部９０を共振させて振動させることができる。このとき振動は、共振により非常に大きな振幅となる。
【０１７２】
以上のような性質を有する圧電アクチュエータ３Ａは、各電極９１〜９８に印加する交流電圧を、以下に示すように制御することで、支持部９９に固定された面９０ｂに対向する正八角形の面９０ａ側を回転運動させることができる。
【０１７３】
図２１は、各電極９１〜９８に印加される交流電圧の様子を模式的に示した図である。図２１に示すように、各電極９１〜９８には、上述した固有振動数と同じ周波数でありながら、それぞれπ／４ずつ周期がずれた交流電圧が印加される。
【０１７４】
上述したように、一般に、圧電体は、プラスの電荷が与えられることで伸び、マイナスの電荷が与えられることで縮む性質を有している。
【０１７５】
したがって、図２１のａの状態のような電圧が各電極９１〜９８に印加された場合、図２０（ｂ）において、紙面に向かって下方向、つまりｙ軸の負方向へと回転部９０が曲げられる。
【０１７６】
同様にして、図２１のｂの状態のような電圧が各電極９１〜９８に印加された場合、図２０（ｂ）において、紙面に向かって右方向（ｘ軸の正方向）へ、ｃの状態のような電圧が印加された場合、上方向（ｙ軸の正方向）へ、ｄの状態のような電圧が印加された場合、左方向（ｘ軸の負方向）へと回転部９０が曲げられる。これを繰り返すことで、回転部９０の面９０ａ側を回転運動させることができる。上述したように、印加する交流電圧の周波数を回転部９０のｚ軸方向とそれぞれ直交する回転部９０の対向する４組の長方形の面間方向の固有振動数と一致させているため、共振により回転部９０の先端である面９０ａ側は非常に大きな変位の回転運動をすることになる。
【０１７７】
なお、図２１に示すように交流電圧の振幅を全て同一にした場合、回転部９０の先端である面９０ａ側は、円運動をすることになるが、この振幅を変化させることで円運動以外にも楕円運動といった様々な回転運動をさせることができる。
【０１７８】
このように、圧電アクチュエータ３Ａは、長手方向に対向配置された２つの面、面９０ａ、９０ｂを正八角形とした正八角柱であり、分極の向きを正八角柱の長手方向とした圧電体からなる回転部９０を有し、回転部９０の長方形をした８つの面、面９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ、９０ｇ、９０ｈ、９０ｉ、９０ｊそれぞれに電極９１〜９８を設け、面９０ｂを支持部９９に固定することでなる。そして、回転部９０の電極を設けた対向する４組の長方形の面、面９０ｃ、９０ｇ、面９０ｄ、９０ｈ、面９０ｅ、９０ｉ、面９０ｆ、９０ｊそれぞれの面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／４だけ周期をずらして各電極９１〜９８に印加する。
【０１７９】
これにより、回転部９０の先端である面９０ａ側を非常に大きな変位で回転運動させることができる。また、圧電アクチュエータ３Ａは、圧電体である回転部９０の長方形の面、面９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ、９０ｇ、９０ｈ、９０ｉ、９０ｊに電極９１〜９８を設けるといった簡便な構成であるため、容易に作製することができる。
【０１８０】
また、圧電アクチュエータ３Ａの回転部９０は、直方体である第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１の回転部１０の円運動方向に存在する角部を除去した正八角柱であることから、回転部１０と比較して回転運動を妨げる要素が低減されているため、さらに、大きな変位で回転運動をさせることができる。
【０１８１】
さらに、圧電アクチュエータ３Ａは、正八角柱である回転部９０の８つの側面、全てに電極９１〜９８を設け、図２１を用いて説明したような交流電圧を印加するよう制御することで、圧電体の伸び、縮みを引き起こす成分が増加するため、圧電アクチュエータ１Ａの回転部８０よりも、さらに大きな変位の回転運動を回転部９０にさせることができる。
【０１８２】
このような、第４の実施の形態として示す圧電アクチュエータ３Ａは、第３の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１Ａと同様に、圧電アクチュエータ２Ａのように回転部９０の先端を大きくすることもできる。また、この圧電アクチュエータ３Ａを図５、図８に示すような搬送対象物を１次元方向に搬送する１次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いることもできるし、図１０、図１１に示すようような搬送対象物を２次元方向に搬送する２次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いることもできる。したがって、圧電アクチュエータ３Ａを駆動機構とするような２次元搬送用アクチュエータを図１２、図１３に示すような、カメラ装置の手ぶれ補正機能に適用することもできる。
【０１８３】
また、圧電アクチュエータ３Ａを駆動機構とするような１次元搬送用アクチュエータ、２次元搬送用アクチュエータを移動対象物を１次元方向、または２次元方向に自在に移動させる移動用ステージ装置に適用することもできる。
【０１８４】
以上のような、第４の実施の形態として示す圧電アクチュエータ３Ａを変形させたり、１次元搬送用アクチュエータ、２次元搬送用アクチュエータへ適用したりする場合の構成、制御手法は、第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１の場合と全く同様となるため説明を省略する。
【０１８５】
［第５の実施の形態］
次に、図２２を用いて、本発明の第５の実施の形態として示す圧電アクチュエータ４Ａについて説明をする。図２２（ａ）は、圧電アクチュエータ４Ａを支持部１０９に固定した様子を示した図であり、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）に示す矢印Ａ方向から圧電アクチュエータ４Ａを視認した様子を示した図である。
【０１８６】
図２２（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ４Ａは、例えば、真鍮、鉄などといった金属材料からなる回転部１００の一方が支持部１０９に固定されてなる。この回転部１００と支持部１０９とは、それぞれ別々に形成して接着剤などによって固定するようにしてもよいし、回転部１００と支持部１０９とを金属材料にて一体成型するようにしてもよい。
【０１８７】
図２２（ａ）、（ｂ）に示すように、回転部１００は、当該回転部１００の長手方向に対向配置された２つの面、面１００ａ、１００ｂを図１８を用いて説明したような八角形とした八角柱である。したがって、それ以外の８つ面、面１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈ、１００ｉ、１００ｊは、当然長方形となる。
【０１８８】
図２２（ａ）、（ｂ）に示すように、上述した長方形の８つの面１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈ、１００ｉ、１００ｊには、１面おきに圧電体からなる圧電素子１０１、１０２、１０３、１０４が、接着剤などによって貼り付けられている。この圧電素子１０１〜１０４には、図示しないが、それぞれ交流電圧を印加することができるように配線が施されている。また、回転部１００には、図示しないがグランド線が配線されている。
【０１８９】
図２２に示すように、圧電素子１０１、１０２、１０３、１０４は、それぞれ回転部１００の長方形の面、面１００ｃ、１００ｅ、１００ｇ、１００ｉ上に、回転部１００の先端である面１００ａ側の一部の面領域を避けるように形成されている。これにより、後述するように、この圧電アクチュエータ４Ａを搬送対象物を搬送する駆動機構として用いる際に、圧電素子１０１、１０２、１０３、１０４が形成されていない面領域のいずれかを搬送対象物を載置する領域とすることができるため、搬送対象物の載置による電極の破損の可能性を積極的に回避することができる。
【０１９０】
また、図示しないが、搬送対象物の絶縁性を保つようにした場合には、回転部１００の長方形の面、面１００ｃ、１００ｅ、１００ｇ、１００ｉ上に、圧電素子１０１、１０２、１０３、１０４を回転部１００の先端である面１００ａ側まで延ばして形成してもよい。
【０１９１】
図２３に矢印で示すように、圧電素子１０１〜１０４は、それぞれ対向する位置に設けられた圧電素子１０１、１０３同士、圧電素子１０２、１０４同士でそれぞれ向き合うような方向に分極されている。
【０１９２】
また、図２２（ａ）に示すように、回転部１００は、当該回転部１００の長手方向に対向配置された２つの面、面１００ａ、１００ｂが図１８を用いて説明したような八角形であることから、回転部１００の対向する２組の長方形の面である面１００ｃ、１００ｇと、面１００ｅ、１００ｉとの面間距離が同一となっている。したがって、図２２（ｂ）に示すように、八角形の面１００ａの横方向をｘ軸方向、縦方向をｙ軸方向した場合に、回転部１００の対向する２組の長方形の面である面１００ｃ、１００ｇ、面１００ｅ、１００ｉ、それぞれの面間方向でもあるｙ軸方向、ｘ軸方向へ振動するときの回転部１００の固有振動数が一致することになる。
【０１９３】
これにより、この固有振動数と同じ周波数の交流電圧を各圧電素子１０１〜１０４に印加することで、ｘ軸方向にも、ｙ軸方向にも金属部材である回転部１００を共振させて振動させることができる。このとき振動は、共振により非常に大きな振幅となる。
【０１９４】
以上のような性質を有する圧電アクチュエータ４Ａは、本発明の第３の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１Ａの圧電体である回転部８０と金属材料により形成された電極８１、８２、８３、８４とが、金属材料からなる回転部１００と圧電体からなる圧電素子１０１、１０２、１０３、１０４とに替わっただけであるため図２で示した制御回路により、圧電素子１０１〜１０４に対して、上述した固有振動数と同じ周波数でありながら、それぞれπ／２ずつ周期がずれた交流電圧を印加することで、圧電アクチュエータ１Ａと同様の回転運動をさせることができる。
【０１９５】
このように、圧電アクチュエータ４Ａは、長手方向に対向配置された２つの面、面１００ａ、１００ｂを、正方形から当該正方形の４つの角をそれぞれ含んだ同一形状の４つの直角二等辺三角形を除去することで形成される八角形とした八角柱であり、回転部１００の長方形をした８つの面、面１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈ、１００ｉ、１００ｊに対して１面おきに、例えば、面１００ｃ、１００ｅ、１００ｇ、１００ｉに対して圧電素子１０１〜１０４を設け、面１００ｂを支持部１０９に固定することでなる。そして、回転部１００の圧電素子を設けた対向する２組の長方形の面、面１００ｃ、１００ｇと、面１００ｅ、１００ｉとのそれぞれの面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／２だけ周期をずらして各圧電素子１０１〜１０４に印加する。
【０１９６】
これにより、回転部１００の先端である面１００ａ側を非常に大きな変位で回転運動させることができる。また、圧電アクチュエータ４Ａは、金属材料からなる回転部１００の長方形の面、面１００ｃ、１００ｅ、１００ｇ、１００ｉに圧電素子１０１〜１０４を設けるといった簡便な構成であるため、容易に作製することができる。
【０１９７】
また、圧電アクチュエータ４Ａの回転部１００は、直方体である第２の実施の形態として示した圧電アクチュエータ３の回転部４０の円運動方向に存在する角部を除去した八角柱であることから、回転部４０と比較して回転運動を妨げる要素が低減されているため、さらに、大きな変位で回転運動をさせることができる。
【０１９８】
さらに、このように回転部１００を金属材料で形成した場合、圧電素子１０１〜１０４に替えて、図２４に示すように、圧電素子１０５〜１０８を設けることもできる。圧電素子１０５〜１０８は、回転部１００の対向する長方形の面に設けた圧電素子同士でそれぞれ同一の方向を向くように分極されている。具体的には、圧電素子１０５〜１０８は、図２４に矢印で示すように、それぞれ対向する位置に設けられた圧電素子１０５、１０７同士、圧電素子１０６、１０８同士でそれぞれ同一の方向に分極されている。
【０１９９】
圧電素子１０１〜１０４を設けた回転部１００を回転運動させるには、上述したように、圧電素子１０１と圧電素子１０３、圧電素子１０２と圧電素子１０４には、それぞれ周期がπずれた交流電圧を印加する必要があるため、それぞれの圧電素子に対応したトランジスタ、ＦＥＴを必要としていた。
【０２００】
これに対し、対向する位置に設けられた圧電素子同士が同一の方向に分極されている圧電素子１０５〜１０８を設けた回転部１００では、圧電素子１０５と圧電素子１０７、圧電素子１０６と圧電素子１０８には、それぞれ同一の交流電圧を印加することで回転運動をさせることができる。したがって、それぞれの圧電素子に対応したトランジスタ、ＦＥＴなどが必要なくなるため、部品点数を減らすことができ、大幅なコスト削減と回路の小規模化を図ることができるという利点がある。
【０２０１】
このような、第５の実施の形態として示す圧電アクチュエータ４Ａは、第３の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１Ａと同様に、圧電アクチュエータ２Ａのように回転部１００の先端を大きくすることもできる。また、この圧電アクチュエータ４Ａを図５、図８に示すような搬送対象物を１次元方向に搬送する１次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いることもできるし、図１０、図１１に示すようような搬送対象物を２次元方向に搬送する２次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いることもできる。したがって、圧電アクチュエータ４Ａを駆動機構とするような２次元搬送用アクチュエータを図１２、図１３に示すような、カメラ装置の手ぶれ補正機能に適用することもできる。
【０２０２】
また、圧電アクチュエータ４Ａを駆動機構とするような１次元搬送用アクチュエータ、２次元搬送用アクチュエータを移動対象物を１次元方向、または２次元方向に自在に移動させる移動用ステージ装置に適用することもできる。
【０２０３】
以上のような、第５の実施の形態として示す圧電アクチュエータ４Ａを変形させたり、１次元搬送用アクチュエータ、２次元搬送用アクチュエータへ適用したりする場合の構成、制御手法は、第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１の場合と全く同様となるため説明を省略する。
【０２０４】
［第６の実施の形態］
次に、図２５を用いて、本発明の第６の実施の形態として示す圧電アクチュエータ５Ａについて説明をする。図２５（ａ）は、圧電アクチュエータ５Ａを支持部１１９に固定した様子を示した図であり、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）に示す矢印Ａ方向から圧電アクチュエータ５Ａを視認した様子を示した図である。
【０２０５】
図２５（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ５Ａは、金属材料からなる回転部１１０の一方が支持部１１９に固定されてなる。この回転部１１０と支持部１１９とは、それぞれ別々に形成して接着剤などによって固定するようにしてもよいし、回転部１１０と支持部１１９とを金属材料にて一体成型するようにしてもよい。
【０２０６】
図２５（ａ）、（ｂ）に示すように、回転部１１０は、当該回転部１１０の長手方向に対向配置された２つの面、面１１０ａ、１１０ｂを正八角形とした正八角柱である。したがって、それ以外の８つの面、面１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊは、当然長方形となる。
【０２０７】
図２５（ａ）、（ｂ）に示すように、上述した長方形の８つの面、面１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊには、それぞれ圧電素子１１１〜１１８が、互いに絶縁性を保つように、接着剤などによって貼り付けられている。この圧電素子１１１〜１１８には、図示しないが、それぞれ交流電圧を印加することができるように配線が施されている。
【０２０８】
図２５に示すように圧電素子１１１〜１１８は、それぞれ回転部１１０の長方形の面、面１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊ上に、回転部１１０の先端である面１１０ａ側の一部の面領域を避けるように形成されている。これにより、後述するように、この圧電アクチュエータ５Ａを搬送対象物を搬送する駆動機構として用いる際に、圧電素子１１１〜１１８が形成されていない面領域のいずれかを搬送対象物を載置する領域とすることができるため、搬送対象物の載置による電極の破損の可能性を積極的に回避することができる。
【０２０９】
また、図示しないが、搬送対象物の絶縁性を保つようにした場合には、回転部１１０の長方形の面、面１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊ上に、圧電素子１１１〜１１８を回転部１１０の先端である面１１０ａ側まで延ばして形成してもよい。
【０２１０】
図示しないが、圧電素子１１１〜１１８は、それぞれが対向する位置に設けられた圧電素子１１１、１１５同士、圧電素子１１２、１１６同士、圧電素子１１３、１１７同士、圧電素子１１４、１１８同士でそれぞれ向き合うような方向に分極されている。
【０２１１】
また、上述したように、回転部１１０は、当該回転部１１０の長手方向に対向配置された２つの面、面１１０ａ、１１０ｂが正八角形であることから、回転部１１０の対向する４組の長方形の面である面１１０ｃ、１１０ｇと、面１１０ｄ、１１０ｈと、面１１０ｅ、１１０ｉと、面１１０ｆ、１１０ｊとの面間距離が全て同一となっている。したがって、図２５（ｂ）に示すように、回転部１１０の対向する４組の長方形の面である面１１０ｃ、１１０ｇ、面１１０ｄ、１１０ｈ、面１１０ｅ、１１０ｉ、面１１０ｆ、１１０ｊそれぞれの面間方向でもあるｚ軸とそれぞれ直交する軸方向へ振動するときの回転部１１０の固有振動数が一致することになる。
【０２１２】
これにより、この固有振動数と同じ周波数の交流電圧を各圧電素子１１１〜１１８に印加することで、回転部１１０の対向する４組の長方形の面間方向、それぞれに金属材料である回転部１１０を共振させて振動させることができる。このとき振動は、共振により非常に大きな振幅となる。
【０２１３】
以上のような性質を有する圧電アクチュエータ５Ａは、各圧電素子１１１〜１１８に印加する交流電圧を、図２１に示すように、上述した固有振動数と同じでありながら、それぞれπ／４ずつ周期がずれた交流電圧を印加するように制御することで、支持部１１９に固定された面１１０ｂに対向する正八角形の面１１０ａ側を、上述した圧電アクチュエータ３Ａの回転部９０と同様に回転運動させることができる。
【０２１４】
このように、圧電アクチュエータ５Ａは、長手方向に対向配置された２つの面、面１１０ａ、１１０ｂを正八角形とした正八角柱であり、金属材料からなる回転部１１０の長方形をした８つの面、面１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊそれぞれに圧電素子１１１〜１１８を設け、面１１０ｂを支持部１１９に固定することでなる。そして、回転部１１０の圧電素子を設けた対向する４組の長方形の面、面１１０ｃ、１１０ｇ、面１１０ｄ、１１０ｈ、面１１０ｅ、１１０ｉ、面１１０ｆ、１１０ｊそれぞれの面間方向の固有振動数と同じ周波数の交流電圧を、π／４だけ周期をずらして各圧電素子１１１〜１１８に印加する。
【０２１５】
これにより、回転部１１０の先端である面１１０ａ側を非常に大きな変位で回転運動させることができる。また、圧電アクチュエータ５Ａは、金属材料である回転部１１０の長方形の面、面１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ、１１０ｉ、１１０ｊに圧電素子１１１〜１１８を設けるといった簡便な構成であるため、容易に作製することができる。
【０２１６】
また、圧電アクチュエータ５Ａの回転部１１０は、直方体である第２の実施の形態として示した圧電アクチュエータ３の回転部４０の円運動方向に存在する角部を除去した正八角柱であることから、回転部４０と比較して回転運動を妨げる要素が低減されているため、さらに、大きな変位で回転運動をさせることができる。
【０２１７】
さらに、圧電アクチュエータ５Ａは、正八角柱である回転部１１０の８つの側面、全てに圧電素子１１１〜１１８を設け、図２１を用いて説明したような交流電圧を印加するよう制御することで、圧電体の伸び、縮みを引き起こす成分が増加するため、圧電アクチュエータ４Ａの回転部１００よりも、さらに大きな変位の回転運動を回転部１１０にさせることができる。
【０２１８】
また、回転部１１０の対向する位置に設けられた圧電素子同士を同一の方向に分極されている圧電素子とすることで、対向する位置に設けられた圧電素子にそれぞれ同一の交流電圧を印加することで回転運動をさせることができる。したがって、それぞれの圧電素子に対応したトランジスタ、ＦＥＴなどが必要なくなるため、部品点数を減らすことができ、大幅なコスト削減と回路の小規模化を図ることができるという利点がある。
【０２１９】
このような、第６の実施の形態として示す圧電アクチュエータ５Ａは、第３の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１Ａと同様に、圧電アクチュエータ２Ａのように回転部１１０の先端を大きくすることもできる。また、この圧電アクチュエータ５Ａを図５、図８に示すような搬送対象物を１次元方向に搬送する１次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いることもできるし、図１０、図１１に示すようような搬送対象物を２次元方向に搬送する２次元搬送用アクチュエータの駆動機構として用いることもできる。したがって、圧電アクチュエータ５Ａを駆動機構とするような２次元搬送用アクチュエータを図１２、図１３に示すような、カメラ装置の手ぶれ補正機能に適用することもできる。
【０２２０】
また、圧電アクチュエータ５Ａを駆動機構とするような１次元搬送用アクチュエータ、２次元搬送用アクチュエータを移動対象物を１次元方向、または２次元方向に自在に移動させる移動用ステージ装置に適用することもできる。
【０２２１】
以上のような、第６の実施の形態として示す圧電アクチュエータ５Ａを変形させたり、１次元搬送用アクチュエータ、２次元搬送用アクチュエータへ適用したりする場合の構成、制御手法は、第１の実施の形態として示した圧電アクチュエータ１の場合と全く同様となるため説明を省略する。
【０２２２】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０２２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す圧電アクチュエータの構成について説明するための図である。
【図２】前記圧電アクチュエータを回転運動させる交流電圧を印加するための制御回路を示したブロック図である。
【図３】前記圧電アクチュエータに設けられた電極に印加する交流電圧の様子を模式的に示した図である。
【図４】前記圧電アクチュエータの回転部の先端を大きくした形状について説明するための図である。
【図５】前記圧電アクチュエータを駆動機構として用いた１次元搬送用アクチュエータについて説明するための図である。
【図６】前記１次元搬送用アクチュエータの各圧電アクチュエータに印加する交流電圧の様子を模式的に示した図である。
【図７】前記１次元搬送用アクチュエータによって搬送対象物を搬送する動作について説明するための図である。
【図８】前記圧電アクチュエータを駆動機構として用いた１次元搬送用アクチュエータの別な例について説明するための図である。
【図９】前記１次元搬送用アクチュエータによって搬送対象物を搬送する動作について説明するための図である。
【図１０】前記圧電アクチュエータを駆動機構として用いた２次元搬送用アクチュエータについて説明するための図である。
【図１１】前記圧電アクチュエータを駆動機構として用いた２次元搬送用アクチュエータの別な例について説明するための図である。
【図１２】前記２次元搬送用アクチュエータにおいて搬送対象物を撮像素子とした様子を示した図である。
【図１３】前記２次元搬送用アクチュエータにおいて搬送対象物を補正用レンズとした様子を示した図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態として示す圧電アクチュエータの構成について説明するための図である。
【図１５】前記圧電アクチュエータの回転部に設けられた圧電素子の分極方向を示した図である。
【図１６】前記圧電アクチュエータの回転部に設けられた圧電素子の分極方向を示した図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態として示す圧電アクチュエータの構成について説明するための図である。
【図１８】前記圧電アクチュエータの回転部の長手方向に対向配置された八角形の具体的な形状について説明するための図である。
【図１９】前記圧電アクチュエータの回転部の先端を大きくした形状について説明するための図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態として示す圧電アクチュエータの構成について説明するための図である。
【図２１】前記圧電アクチュエータに設けられた電極に印加する交流電圧の様子を模式的に示した図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態として示す圧電アクチュエータの構成について説明するための図である。
【図２３】前記圧電アクチュエータの回転部に設けられた圧電素子の分極方向を示した図である。
【図２４】前記圧電アクチュエータの回転部に設けられた圧電素子の分極方向を示した図である。
【図２５】本発明の第６の実施の形態として示す圧電アクチュエータの構成について説明するための図である。
【符号の説明】
【０２２４】
１  圧電アクチュエータ
２  圧電アクチュエータ
３  圧電アクチュエータ
５  支持部
６  支持部
７  支持部
８  支持部
９  支持部
１０  回転部
１０Ａ  本体部
１０Ｂ  先端部
１１  電極
１２  電極
１３  電極
１４  電極
２０  １次元搬送用アクチュエータ
２１  １次元搬送用アクチュエータ
３０  ２次元搬送用アクチュエータ
３１  ２次元搬送用アクチュエータ
３２  撮像素子
３４  補正用レンズ
４０  回転部
４１  圧電素子
４２  圧電素子
４３  圧電素子
４４  圧電素子
４５  支持部
４６  圧電素子
４７  圧電素子
４８  圧電素子
４９  圧電素子
１Ａ…圧電アクチュエータ
２Ａ…圧電アクチュエータ
３Ａ…圧電アクチュエータ
４Ａ…圧電アクチュエータ
５Ａ…圧電アクチュエータ
８０…回転部
９０…回転部
１００…回転部
１１０…回転部
【図１】
2008245510.tif 000003
【図２】
2008245510.tif 000004
【図３】
2008245510.tif 000005
【図４】
2008245510.tif 000006
【図５】
2008245510.tif 000007
【図６】
2008245510.tif 000008
【図７】
2008245510.tif 000009
【図８】
2008245510.tif 000010
【図９】
2008245510.tif 000011
【図１０】
2008245510.tif 000012
【図１１】
2008245510.tif 000013
【図１２】
2008245510.tif 000014
【図１３】
2008245510.tif 000015
【図１４】
2008245510.tif 000016
【図１５】
2008245510.tif 000017
【図１６】
2008245510.tif 000018
【図１７】
2008245510.tif 000019
【図１８】
2008245510.tif 000020
【図１９】
2008245510.tif 000021
【図２０】
2008245510.tif 000022
【図２１】
2008245510.tif 000023
【図２２】
2008245510.tif 000024
【図２３】
2008245510.tif 000025
【図２４】
2008245510.tif 000026
【図２５】
2008245510.tif 000027