(57)【要約】【課題】複雑な構造を必要とすることなく、変位量の拡大及び変位方向の変換を図ることが可能である変位拡大装置を提供する。【解決手段】第１，第２の面４，５が近づいたり、遠ざかったりするように変位素子８，９により変位され得る凸状部材２と、凸状部材２の端縁２ａに連ねられており、凸状部材２の変位に従って、第３，第４の面６，７間の距離が遠ざかったり、近づいたりするように変位される凹状部材３とを備え、凸状部材２において、第１の方向Ｆに直交する断面形状は凸状であり、凹状部材３においては、第２の方向Ｇに直交する方向の断面が凹状であり、第１の方向Ｆと第２の方向Ｇとが異なっている、変位拡大装置１。【選択図】図１
2008306785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延ばされており、該第１の方向と直交する断面の形状が凸状であり、前記第１の方向に凸状の頂点が連ねられている部分の両側に連ねられた第１，第２の面を有する凸状部材と、
前記凸状部材の前記第１の方向における一方側の端縁に連結された端縁を有し、第１の方向とは異なる第２の方向に延ばされており、該第２の方向と直交する断面の形状が凹状であり、第２の方向に凹状の底部が連ねられている部分の両側に連ねられた第３，第４の面をさらに有する凹状部材と、
前記第１，第２の面のなす角度及び第３，第４の面のなす角度の少なくとも一方を変化させるように、前記凸状部材及び前記凹状部材の少なくとも一方に設けられた変位手段とを備え、
前記第１，第２の面のなす角度及び第３，第４の面のなす角度の少なくとも一方を前記変位手段により変化させることにより、前記凸状部材または前記凹状部材において生じた変位が前記凹状部材または前記凸状部材において拡大されかつ該変位の方向が変換されることを特徴とする、変位拡大装置。
【請求項２】
前記第１，第２の面が平面であり、前記第３，第４の面が平面であり、前記凸状部材において、前記頂点が連ねられて第１の稜線が形成されており、前記凹状部材において、前記底が連ねられて第２の稜線が形成されている、請求項１に記載の変位拡大装置。
【請求項３】
前記第１，第２の面及び前記第３，第４の面がいずれも曲面からなり、前記第１の頂点及び前記底部の近傍が丸みを帯びている、請求項１に記載の変位拡大装置。
【請求項４】
前記変位手段が、前記凸状部材及び前記凹状部材の少なくとも一方が、少なくとも片面に積層された圧電素子である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の変位拡大装置。
【請求項５】
前記凸状部材及び凹状部材が金属板である、請求項４に記載の変位拡大装置。
【請求項６】
前記第１，第２の面がなす角度及び前記第３，第４の面がなす角度の内少なくとも一方の角度を変位させる変位手段が、前記第１，第２の面を連結している変位素子及び前記第３，第４の面を連結している変位素子の内の少なくとも一方の変位素子である、請求項１に記載の変位拡大装置。
【請求項７】
前記変位素子が、圧電素子からなる、請求項６に記載の変位拡大装置。
【請求項８】
前記変位素子が温度変化によりその長さが変動する感温変位素子である、請求項６に記載の変位拡大装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば圧電素子などの変位素子を用いた変位拡大装置に関し、より詳細には、変位素子により生じた変位量を拡大するとともに、変位方向を変換することが可能とされている変位拡大装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、部品や素子を移動させたり、その位置を制御するために、様々なアクチュエータが提案されている。このようなアクチュエータは、例えばハードディスクドライブにおいて磁気ヘッドの位置を制御したり、あるいはデジタルカメラのレンズのズーム機構においてレンズを移動させるための変位素子などに用いられている。装置や機器の小型化を図るには、変位素子において変位効率が高いこと、すなわち変位量が大きいことが求められる。
【０００３】
下記の特許文献１には、図７に示す変位拡大装置が開示されている。図７に示す変位拡大装置では、ミラー１０１が圧電素子１０２，１０２により駆動される。すなわち、支持部材１０３，１０３に、圧電素子１０２，１０２の一端が連結されている。圧電素子１０２，１０２は、図示の矢印方向に変位し得るように構成されている。対向している圧電素子１０２，１０２間に、撓み部材１０４がかけ渡されている。撓み部材１０４の中央には、ミラー１０１が固定されている。
【０００４】
圧電素子１０２，１０２間の距離が変化すると、撓み部材１０４が図示の状態から凸状もしくは凹状に変形し、ミラー１０１が図示の矢印Ｍ２方向に移動される。従って、圧電素子１０２，１０２において生じたＭ１方向の変位が、Ｍ１方向と直交するＭ２方向の変位に変換されている。また、撓み部材１０４の撓みによりミラー１０１が矢印Ｍ２方向に移動するため、圧電素子１０２，１０２の変位量に比べて、ミラー１０１の変位量を大きくすることができる。
【０００５】
特許文献２には、蛇行するように形成された長尺状の圧電シートを用いた圧電式アクチュエータが開示されている。ここでは、長手方向の一方側に湾曲している第１の湾曲部と、他方側に湾曲している第２の湾曲部とが長手方向において交互に配置されている。そして、第１の湾曲部において圧電シートの両面に電極材料が配置された第１の電極部と、第２の湾曲部において圧電シートの両面に電極材料を付与することにより形成された第２の電極部とが隙間を介して圧電シートの長手方向に交互に配置されている。第１の電極部と第２の電極部との極性を異ならせるように通電することにより、変位量の大きな圧電アクチュエータを提供することができるとされている。
【特許文献１】特開２００３−２５８３３０号公報
【特許文献２】特開２００２−８４０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図７に示した変位拡大装置では、上記のように、複数の圧電素子１０２，１０２間に撓み部材１０４をかけ渡すように連結し、該撓み部材１０４にミラー１０１を固定しなければならなかった。そのため、構造が複雑にならざるを得なかった。加えて、撓み部材１０４の形状及び材料のバラツキ等によって変位量にバラツキが生じがちであった。のみならず、上記撓み部材１０４を用いたとしても、変位拡大量はさほど大きくなかった。
【０００７】
他方、特許文献２に記載の圧電アクチュエータでは、複数の第１，第２の湾曲部を長手方向に連ねることにより、大きな変位量の圧電アクチュエータが得られるとされている。しかしながら、この構造では、複数の湾曲部を連ね、圧電効果による変位を累積させることにより変位量が大きくされているにすぎない。すなわち、圧電素子による変位自体を拡大する構造は有していない。従って、大きな変位量を得るには、大きな駆動電圧を必要とせざるを得なかった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、複雑な構造を必要とすることなく、大きな変位量を得ることができるとともに、変位方向を変換することが可能とされている変位拡大装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、第１の方向に延ばされており、該第１の方向と直交する断面の形状が凸状であり、前記第１の方向に凸状の頂点が連ねられている部分の両側に連ねられた第１，第２の面を有する凸状部材と、前記凸状部材の前記第１の方向における一方側の端縁に連結された端縁を有し、第１の方向とは異なる第２の方向に延ばされており、該第２の方向と直交する断面の形状が凹状であり、第２の方向に凹状の底部が連ねられている部分の両側に連ねられた第３，第４の面をさらに有する凹状部材と、前記第１，第２の面のなす角度及び第３，第４の面のなす角度の少なくとも一方を変化させるように、前記凸状部材及び前記凹状部材の少なくとも一方に設けられた変位手段とを備え、前記第１，第２の面のなす角度及び第３，第４の面のなす角度の少なくとも一方を前記変位手段により変化させることにより、前記凸状部材または前記凹状部材において生じた変位が前記凹状部材または前記凸状部材において拡大されかつ該変位の方向が変換されることを特徴とする、変位拡大装置が提供される。
【００１０】
本発明に係る変位拡大装置では、上記第１，第２の面及び第３，第４の面は平面であっても曲面であってもよい。第１，第２の面が平面であり、第３，第４の面が平面である場合には、上記凸状部材において頂点が連ねられた部分が第１の稜線となり、前記凹状部材において前記底が連ねられた部分が第２の稜線となる。
【００１１】
前記第１，第２の面が曲面であり、前記第３，第４の面が曲面である場合には、第１の稜線に相当する部分が丸みを帯び、第２の稜線に相当する部分も丸みを帯びることになる。
【００１２】
本発明に係る変位拡大装置の変位手段は、様々な変位素子により実現され得る。本発明のある特定の局面では、上記凸状部材及び凹状部材の少なくとも一方の少なくとも片面に、圧電素子からなる変位手段が積層されている。圧電素子からなる変位手段の場合には、圧電素子を駆動する電圧を変化させるだけで、所望とする変位量を高精度に得ることができる。
【００１３】
上記変位手段が圧電素子である場合、好ましくは、凸状部材及び凹状部材は、金属板からなる。金属板の少なくとも片面に圧電素子を積層した構造の場合、より大きな変位量を得ることができる。
【００１４】
また、本発明において、上記変位手段は、第１，第２の面を連結しており、第１，第２の面のなす角度を変化させるように変位する変位手段及び／または第３，第４の面を連結しており、第３，第４の面のなす角度を変化させるように変位する変位手段であってもよい。この場合には、変位素子の一端を第１の面に、他端を第２の面に、あるいは変位素子の一端を第３の面に、他端を第４の面に連結し、その長さが変化され得る変位素子を用いることができる。このような素子が変化する変位素子としては、圧電素子を用いることが好ましい。圧電素子の場合には、駆動する電圧を制御するだけで、高精度に所望とする変位量を得ることができる。
【００１５】
また、素子が変化する上記変位素子としては、圧電素子に限らず、他の変位素子を用いてもよい。他の変位素子としては、好ましくは感温素子を用いることができる。感温素子を用いた場合には、温度変化が与えられた場合に、温度変化に応じて変位し、該変位により、第１，第２の面のなす角度及び／または第３，第４の面のなす角度が変化されることになる。このような感温素子としては、特に限定されないが、例えばバイメタルや形状記憶合金などを好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る変位拡大装置では、上記凸状部材の第１，第２の面のなす角度及び前記凹状部材の第３，第４の面のなす角度の少なくとも一方が前記変位手段により変化されると、前記第１の方向と第２の方向とのなす角度ψが大きく変化されることになる。そのため、変位手段により生じた変位量を拡大し、しかも第１の方向と第２の方向とが異なっているため、変位方向も変化させることができる。
【００１７】
よって、上記凸状部材と前記凹状部材とを連ねた比較的簡単な構造に変位手段を組み合わせるだけで、変位量の拡大及び変位方向の変換を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１９】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態にかかる変位拡大装置の斜視図及びその要部を示す部分切欠横断面図である。
【００２０】
変位拡大装置１は、凸状部材２と、凸状部材２の一方の端縁２ａに一方端縁が連ねられた凹状部材３とを有する。凸状部材２は、一点鎖線で示す第１の方向Ｆに延ばされており、第１の方向Ｆと直交する方向の断面が凸状の形状を有する。この凸状の頂点が連ねられている部分の両側に、曲面状の第１の面４及び第２の面５が連ねられている。
【００２１】
また、凹状部材３は、一点鎖線Ｇで示す第２の方向に延ばされており、第２の方向Ｇと直交する断面形状が凹状の形状を有する。この凹状の底部が第２の方向Ｇに延ばされている部分の両側に、曲面状の第３の面６及び第４の面７が連ねられている。
【００２２】
上記凹状部材２及び凸状部材３は、本実施形態では、金属板により一体に形成されている。
【００２３】
上記金属板を構成する金属としては特に限定されないが、本実施形態では、４２−Ｎｉ合金が用いられている。図１（ｂ）は、凸状部材２を、凹状部材３とは反対側の端縁２ｂ側から見た側面図である。凸状部材２では、第１，第２の面４，５が連ねられた金属板の両面に、変位素子として第１，第２の圧電素子８，９が貼り合わされている。圧電素子８，９は、圧電セラミック層８ａ，９ａと、圧電セラミック層８ａ，９ａの外側主面に形成された電極８ｂ，９ｂとを有する。電極８ｂ，９ｂと、第１，第２の面４，５を構成している金属板との間に直流電圧を印可することにより、圧電素子８，９が図示の矢印Ｈ及びＩで示すように伸縮する。図１（ｂ）に示す状態では、圧電素子８が矢印Ｈで示すように面方向に拡がるように変位しており、圧電素子９が図示の矢印Ｉで示すように面方向に縮まるように変位している。この、圧電素子８，９の変位の方向が逆方向とするように圧電素子８，９を駆動することにより、凸状部材２の第１，第２の面４，５のなす角度を小さくするように凸状部材２を変位させることができる。
【００２４】
逆に、圧電素子８が面方向において縮まるように、かつ圧電素子９が面方向において拡がるように駆動することにより、凸状部材２の第１，第２の面４，５のなす角度が大きくなるように凸状部材２を変位させることができる。
【００２５】
なお、凹状部材３においても、両面に圧電素子１０が貼り合わされている。この圧電素子１０は、前述した圧電素子８，９と同様に構成されている。従って、凹状部材３においても、両面の圧電素子１０に直流電圧を印加することにより、第３，第４の面６，７が近づいたり、遠ざかったりするように変位する。
【００２６】
本実施例の変位拡大装置１では、第１の方向Ｆに対し、第２の方向Ｇが角度ψをなすように、すなわち第１，第２の方向Ｆ，Ｇが異なるように、端縁２ａに凹状部材３の端縁が連ねられている。端縁２ａにおいては、凸状部材２の頂点と、凹状部材３の底部とが一致するように、凹状部材３の端縁が凸状部材２の端縁２ａに連結されている。この場合の上記角度ψを変位変換角度とすることとする。
【００２７】
本実施形態の変位拡大装置１の特徴は、例えば凸状部材２の端縁２ａとは反対側の端縁２ｂの中心Ｊを支持部材等に固定された固定点とし、圧電素子８，９を駆動して凸状部材２を変位させた場合、上記変位変換角度ψが大きくなる。すなわち、変位変換角度ψの拡大により、凹状部材３が大きく変位することとなり、変位量の拡大が図られる。しかも、変位変換角度ψが変化するため、変位方向も変換されることになる。
【００２８】
すなわち、圧電素子８，９を駆動した場合、凸状部材２は、第１，第２の面４，５が近づいたり、遠ざかったりする。この変位は、凸状部材２に端縁２ａで連結されている凹状部材３に伝達される。ここでは、凹状部材３の第３，第４の側面６，７が、伝達されてきた変位に伴って遠ざかったり、近づいたりするように変位する。その結果、変位変換角度ψが大きく変化することとなる。このように、本実施形態の変化拡大装置１では、変位量の拡大及び変位方向の変換を実現することができる。
【００２９】
なお、上記説明では、凸状部材２の端縁２ｂの中央を固定点Ｊとしたが、逆に、凹状部材３の端縁２ａとは反対側の端縁３ａの中心Ｋを固定点とし、凹状部材２の端縁２ｂを自由端としてもよい。その場合にも、圧電素子１０を駆動して凹状部材３を変位させ、凸状部材２側でより大きな変位を得ることが可能である。この場合においても、第１の方向Ｆと第２の方向Ｇとが変位変換角度ψをなすように凸状部材２が凹状部材３に連結されているので、変位方向を変換することができる。
【００３０】
なお、凸状部材２を固定側とし、凹状部材３を自由端側とした場合には、圧電素子１０は必ずとも設けずともよい。もっとも、その場合においても、圧電素子１０を駆動し、さらにより大きな変位を凹状部材３側でとり出してもよい。
【００３１】
同様に、凹状部材３の端縁３ａの中心Ｋを固定点として用いる場合には、凸状部材２の圧電素子８，９は必ずしも設けられずともよい。この場合においても、圧電素子８，９をも駆動して、より大きな変位を凸状部材２側においてとり出してもよい。
【００３２】
上記のように、凸状部材２と凹状部材３とが変位変換角度ψをなすように連結されている構造において、変位量が拡大することを、図２の変形例及び図３（ａ）〜（ｃ）を参照してより詳細に説明する。
【００３３】
変位拡大装置１では、凸状部材２及び凹状部材３は、それぞれ、第１，第２の曲面４，５及び第３，第４の曲面６，７を有する曲面状の形状を有していた。これに対して、図２に示す変位拡大装置２１では、凸状部材２２及び凹状部材２３が、平面状の第１，第２の面２４，２５及び第３，第４の面２６，２７を有すること、並びに変位手段として、凸状部材２２側に圧電素子２８が設けられており、凹状部材２３側には変位手段が設けられていないことを除いては、上記実施形態の変位拡大装置１と同様に構成されている。
【００３４】
凸状部材２２では、第１，第２の面２４，２５が平面であるため、第１の面２４と第２の面２５とが突き合っている部分は、一点鎖線Ｆ方向に沿う稜線２２ｃとなる。すなわち、凸状部材２２の第１の方向Ｃと直交する方向の断面における頂点を第１の方向に連ねた部分が稜線２２ｃとなる。同様に、凸状部材２２の端縁２２ａに連結されている凹状部材２３においても、第４，第５の面２６，２７が平面であるため、第２の方向Ｇに沿う稜線２３ｂにおいて、第３，第４の面６，７が突き合っている。
【００３５】
いま、第１の方向Ｆと第２の方向Ｇとは、変位変換角度ψをなすように異なっている。
【００３６】
変位拡大装置２１において、凸状部材２２の端縁２２ｂの中央を支持部等により支持される固定点とし、圧電素子２８及び裏面側に貼り合わされた圧電素子を駆動する。その結果、凸状部材２２において、第１，第２の面２４，２５間の距離が近づいたり、遠ざかったりするように変位が生じる。この変位が、凸状部材２２に連結された凹状部材２３に伝搬する。その結果、凹状部材２３においては、伝搬してきた変位に従って、第１の方向と第２の方向とのなす変位変換角度ψが大きくなる。すなわち、大きな変位量を得ることができる。これを、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００３７】
上記変形例の変位拡大装置２１に応じた平面図形Ｅを図３（ａ）のＸＹ平面上に表わす。ここでは、凸状部材２２と凹状部材２３とが連結されるべき部分の中点を原点Ｏとする。また、凸状部材２２の端縁２２ａの一端に相当する点をＢ、他端に相当する点をＣとし、凹状部材２２の固定点に相当する点をＡとする。
【００３８】
他方、凹状部材２３の端縁２３ａの中心に相当する点をＤとする。
【００３９】
図３（ａ）に示す平面状態の形から、直線ＯＡ、直線ＯＢ及び直線ＯＣに沿って山折りし、直線ＯＤに沿って谷折りして、平面図形Ｅを折り曲げる。このようにして図２に示した変位拡大装置２１と同様の立体形状を得る。ここで、図３（ｂ）にＸＺ平面で示すように直線ＯＣ及び直線ＯＢがＸ軸となす角度を山折り角φとする。また、図３（ｃ）にＹＺ平面で示すように、直線ＯＤがＹ軸となす角度を変位変換角度ψとする。図３（ｂ）及び（ｃ）において、ｄψ／ｄφは以下の式（１）で表わされる。
【００４０】
dψ/dφ＝(sinθ・sinψ・cosφ)/(sinθ・sinφ・cosψ−cosθsinψ)・・・式（１）
ここで、ｄψ／ｄφは、凸状部材２２側における変位角度に対する凹状部材２３側における変位角度の割合すなわち角度変位量の拡大率を表わす。式（１）から明らかなように、θ＞４５°かつφ＜３０°の領域では、凸状部材２２を上記のように変位させた場合、ψが大きく変化し、従って凹状部材２３側において大きな変位量の得られることがわかる。
【００４１】
よって、上記変形例の変位拡大装置２１では、変位方向を変換し得るだけでなく、凹状部材２３側において、凸状部材２２における角度変位量よりも大きな角度変位量ｄψの得られることがわかる。
【００４２】
なお、図３を参照して行った説明では、第１〜第４の面２４〜２７は平面とされていたが、図１に示した曲面状の第１〜第４の面４〜７を有する変位拡大装置１においても、同様に、角度変位量を拡大することができる。すなわち、本発明においては、第１，第２の面及び第３，第４の面は曲面であっても平面であってもよい。
【００４３】
図４（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態にかかる変位拡大装置を模式的表面断面図及び平面図である。本実施形態の変位拡大装置４１では、略図的に示す凸状部材４２に、略図的に示す凹状部材４３が連結されている。なお、図４（ａ）は、図４（ｂ）の一点鎖線Ｆ及びＧに沿う模式的断面図である。一点鎖線Ｆ及び一点鎖線Ｇは一直線状に連ねられているが、実際には、図４（ｅ）の紙面−紙背方向において変位変換角度ψをなしている。本実施形態では、金属板をプレス成形することにより、変位拡大装置２１と同様に、平面状の第１〜第４の面４４〜４７が形成されている。すなわち、凸状部材４２は、平面状の第１，第２の面４４，４５を有し、凸状部材４３は、平面状の第３，第４の面４６，４７を有する。また、第１，第２の面４４，４５が稜線４２ｃにより突き合っており、第３，第４の面４６，４７が、稜線４３ｂで突き合わされている。
【００４４】
ここでは、圧電素子４８，４９が第１，第２の面４４，４５の両面に貼り合わされている。圧電素子４８，４９は、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスからなる圧電セラミック層４８ａ，４９ａと、圧電セラミック層４８ａ，４９ａの外側主面に設けられた電極４８ｂ，４９ｂとを有する。圧電セラミック層４８ａ，４９ａの内側主面には、電極は形成されておらず、上記第１，第２の面４４，４５を形成している金属板が電極を兼ねている。圧電セラミック層４８ａ，４９ａは図示のように、厚み方向において一様に分極処理されている。
【００４５】
上記電極４８ｂ，４９ｂは、Ａｇ，Ｃｕまたはこれらの合金などの適宜の金属からなる。
【００４６】
他方、凹状部材４３側においても、同様に、金属板の片面に圧電素子５０が、反対側の面に圧電素子５１が貼り合わされている。圧電素子５０，５１は、それぞれ、圧電素子４８，４９と同様に、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなる圧電セラミック層５０ａ，５１ａと、これらの外側主面に形成された電極５０ｂ，５１ｂとを有する。もっとも、圧電セラミック層５０ａ，５１ａにおける分極方向は、厚み方向ではあるが、圧電セラミック層４８ａ，４９ｂとは逆方向とされている。そして、電極４８ｂと電極５０ｂとが、リード線５２により電気的に接続されている。同様に、電極４９ｂと電極５１ｂとが、リード線５３により電気的に接続されている。
【００４７】
なお、圧電素子４８，４９，５０，５１と金属板との接合は、エポキシ系接着剤などの適宜接合剤を用いて行い得る。
【００４８】
本実施形態の変位拡大装置４１では、金属板と、電極４８ｂ，４９ｂとの間に直流電圧を印可することにより凸状部材４２が変位する。すなわち、圧電素子４８が、図４（ｂ）に示すように面方向に延びる。この場合、圧電素子４９は逆方向に変位する。従って、第１の面４４と第２の面４５とのなす角度が小さくなるように、凸状部材４２が変位する。その結果、凸状部材４２の変位が凹状部材４３に伝達される。
【００４９】
他方、凹状部材４３においても、リード線５２，５３により、圧電素子５０，５１が圧電素子４８，４９に接続されているので、圧電素子５０が図示のＲ方向に変位する。すなわち、圧電素子５０は面方向に縮む方向に変位する。他方、裏面側の圧電素子５１は逆に、面方向に延びる方向に変位する。そのため、第３の面４６と第４の面４７のなす角度が小さくなるように、すなわち凹状部材４３において、第３の面４６と第４の面４７が近づくように変位する。その結果、本実施形態においても、第１の方向と第２の方向とのなす変位変換角度ψが大きく変化し、凹状部材４３側において大きな変位量が得ることができる。また、変位方向も変換させることができる。
【００５０】
また、上記各実施形態では、圧電素子８，９，４８，４９，５０，５１の内側の主面には電極を形成しなかったが、電極を形成し、該電極を金属板に接合してもよい。
【００５１】
上述した各実施形態及び変形例では、凸状部材の上面に圧電素子が積層されており、凸状部材の両面にも適宜圧電素子が積層されていたが、本発明における凸状部材及び／または凹状部材を変位させる変位手段は、このような構造に限定されるものではない。例えば、図５に模式的横断面図で示すように、凸状部材６１において、第１，第２の面６２，６３間のなす角度を変化させるように、第１の面６２，６３間を変位素子６４で連結してもよい。ここでは、変位素子６４は、図示の矢印Ｓで示すようにその長さが延びたり、縮んだりする変位素子である。このような変位素子６４としては、圧電セラミックスや圧電樹脂などからなる圧電変位素子を好適に用いることができる。圧電素子の場合には、変化する電圧を制御するだけで、高精度に凸状部材６１を変位させることができる。
【００５２】
変位素子６４の一端が第１の面６２の内面に固定されており、他端が第２の面６３の内面に固定されている。従って、変位素子６４が長くなると、第１，第２の面６２，６３のなす角度が大きくなり、短くなると、該角度が小さくなる。従って、変位素子６４を伸縮駆動することにより、上述してきた実施形態と同様に、第１，第２の方向のなす変位変換角度が大きく変化される。従って、変位量拡大及び変位方向の変換を果たすことができる。
【００５３】
もっとも、変位素子６４としては、圧電素子に限らず、他の変位素子を用いてもよい。このような他の変位素子としては、例えば感温変位素子を挙げることができる。感温変位素子としては、バイメタルまたは形状記憶合金からなる変位素子を好適に用いることができる。
【００５４】
感温変位素子を用いた場合、温度変化により、変位素子６４が伸縮し、それによって、凸状部材６１の第１，第２の面６２，６３のなす角度が変化する。その結果、前述した第１，第２の方向のなす変位変換角度が大きく変化し、より大きな変位量が凹状部材側で取り出され、かつ変位方向も変換されることとなる。
【００５５】
さらに、上記実施形態では、１つの凸状部材に１つの凹状部材が連結されていたが、図６に模式的斜視図で示すように、凸状部材に凹状部材が連結されている構造が複数直列に接続されていてもよい。すなわち、変位拡大装置７１では、支持部材に固定される第１の凸状部材７２に、第１の凹状部材７３が連結されている。さらに、第１の凹状部材７３の外側端縁に、第２の凸状部材７４が連結され、該第２の凸状部材７４の外側端縁に第２の凹状部材７５が連結されている。このように、凸状部材と凹状部材とが連結された変位拡大装置を複数連結してもよい。その場合には、より一層大きな変位量を得ることができるとともに、図６の矢印Ｔで示すように、直線状の変位を得ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態にかかる変位拡大装置を示す略図的斜視図であり、（ｂ）はその要部を示す側面図である。
【図２】第１の実施形態の変形例にかかる変位拡大装置の模式的斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図２に示した変形例において、変位方向の変換及び拡大変位量の拡大が図れる理由を説明するための各模式図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態にかかる変位拡大装置の模式的正面断面図及び平面図である。
【図５】本発明の変位拡大装置のさらに他の変形例を説明するための模式的側面図である。
【図６】本発明の変位拡大装置のさらに他の変形例を説明するための模式的斜視図である。
【図７】従来の変位拡大装置の一例を示す模式的正面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…変位拡大装置
２…凸状部材
２ａ，２ｂ…端縁
２ｃ…稜線
３…凹状部材
３ａ…端縁
３ｂ…稜線
４，５…第１，第２の面
６，７…第３，第４の面
８，９…圧電素子
８ａ，９ａ…圧電セラミック層
８ｂ，９ｂ…電極
２１…変位拡大装置
２２…凸状部材
２２ａ，２２ｂ…端縁
２２ｃ…稜線
２３…凹状部材
２３ａ…端縁
２３ｂ…稜線
２８…圧電素子
４１…変位拡大装置
４２…凸状部材
４３…凹状部材
４８，４９…圧電素子
４８ａ，４９ａ…圧電セラミック層
４８ｂ，４９ｂ…電極
５０，５１…圧電素子
５０ａ，５１ａ…圧電セラミック層
５０ｂ，５１ｂ…電極
５２，５３…リード線
６１…凸状部材
６２，６３…第１，第２の面
６４…変位素子
７１…変位拡大装置
７２，７４…凸状部材
７３，７５…凹状部材
ψ…変位変換角度
【図１】
2008306785.tif 000003
【図２】
2008306785.tif 000004
【図３】
2008306785.tif 000005
【図４】
2008306785.tif 000006
【図５】
2008306785.tif 000007
【図６】
2008306785.tif 000008
【図７】
2008306785.tif 000009