JPH078151B2 - 電歪アクチュエーター - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電歪素子の電歪作用を駆動力として利用する
ようにした電歪アクチュエーターに関する。

〔従来の技術〕

この種の電歪アクチュエーターは、従来から例えばマイ
クロホンや受話器等において広く利用されているが、最
近では例えば特公昭45−15192号公報に記載の如く、カ
メラ用シャッターにおける羽根駆動手段への応用も提案
されている。

又、本件出願人も、例えば実開昭63−101925号公報や実
開昭63−105125号公報に記載の如く、カメラ用シャッタ
ーの羽根駆動用手段に応用した例を提案している。

これは、第６図に示した如く、露出開口21aを有するシ
ャッター地板21と、露出開口21aを開放・閉塞するため
に地板21の裏面に支軸22によって軸支された一対のシャ
ッター羽根23,23と、地板21の表面に支軸24によって軸
支されていてその一端側に後記電歪素子の先端と係合す
るフォーク部25aが形成され且つ他端側に地板21の弧状
孔21b,21bを貫通してシャッター羽根23,23のスロット23
a,23aと夫々ピン・スロット結合せしめられるピン25b,2
5bが固設された開閉レバー25と、基部が地板21に取付け
られたブラケット26に固着・支持され且つ先端部が開閉
レバー25のフォーク部25aに挿入・係合せしめられた細
長い矩形板状の電歪素子27とから構成されていた。

ここで、電歪素子27の構造及び性質を説明すると、電歪
素子27は圧電性のセラミック板を絶縁性の板を挾んで積
層した構造をなし、絶縁された両セラミック板に電圧を
印加すると、所謂平行板コンデンサと同様に、絶縁され
た両セラミック板間に電荷が蓄積され、絶縁された両セ
ラミック板間の電位差に対応して歪曲する性質を持つ。
そして電圧の印加を停止した後にも、蓄積された電荷に
より電位差を維持し続けるので、上記の歪曲状態は維持
され、絶縁された両セラミック間を短絡した時に初めて
電荷が放電されて歪曲状態から初期状態に復帰する性質
を持つ。

尚、ここで電歪素子の歪曲特性を下記式（１）に示す。

但し l:電歪素子の長さ V:駆動電圧 d:電歪定数 Th:電歪素子の厚さ そして、上記の式（１）において、 と定義すると、 式（１）は下記式（２）へ変換され、その変位量は印加
電圧に正比例することが理解できる。

変位量＝KV ……（２） そこでこの例では、シャッターレリーズと同時に電歪素
子27に対する印加電圧を上昇させることにより、電歪素
子27の歪曲量を徐々に増大させ、開閉レバー25を介して
シャッター羽根23及び23による露出開口21aの開口口径
を徐々に増加させると共に、適正露出量が与えられたタ
イミングで電歪素子27の両端子間を短絡させることによ
り、電歪素子27を初期状態に復帰せしめて露出開口21a
を瞬時に閉じるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来例において、電歪素子27の変位量を
増すには上記式（１）から明らかなように電歪素子27の
長さを増せば長く、又駆動力を増すには電歪素子27の有
効面積を大きくすれば良いが、カメラの小型化という市
場からの要求を満たすためにはむやみに電歪素子27の形
状を大きくすることはできなかった。例えば電歪素子27
の長さ（光軸と直交する方向の長さ）を増そうとすると
レンズ鏡筒径の大きさによる制限を受け、電歪素子27の
有効面積を大きくするために電歪素子27の幅（光軸と平
行な方向の長さ）を増そうとするとレンズ鏡筒長の長さ
による制限を受けてしまうのであった。従って、上記従
来例のように光軸と直交する方向に電歪素子27の変位方
向を設定した構造では、シャッターの小型化と大きな変
位量及び駆動力を得ることとは相反するものであった。

他方、板状であって略中央部に円形の孔を形成した略円
形の電歪素子を用いれば上記のような不都合は解消でき
る。即ち、その電歪素子の一部を固定点とし、上記孔を
挾んで対向する位置を作用点とすることにより、その作
用点を、上記孔の中心軸線と略平行する方向へ変形させ
ることができるからである。しかしながら、そのように
変形させた場合には、電歪素子の内周に近い位置と外周
に近い位置とで変位量が異なり、電歪素子は擂鉢状に変
形してしまう。そのため作用点での変位量と駆動力にロ
スが生じるという欠点を有していた。

本発明は、そのような欠点を無くし、電歪素子の作用点
での変位量が十分大きくなるようにし且つ十分な大きさ
の駆動力が得られるようにした電歪アクチュエーターを
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、略中央部に孔を
設けた略円形の板状電歪素子の一端部を固定し歪ませる
ことによって駆動力を得るようにした電歪アクチュエー
ターにおいて、上記孔が駆動力の作用点に向って先細と
なるような涙滴形をなしている。

〔作 用〕

上記のように成形された板状電歪素子は、固定点から作
用点までの長さが弧に沿う長さとなり同じ長手方向長の
矩形板状のものに較べて長くなるので、作用点での変位
量が十分に大きくなる。又、上記板状電歪素子は、同じ
長手方向長の矩形板状のものを二つ並設して作用点で連
結したのにほぼ等しい構造を有し、その結果十分な大き
さの有効面積を確保できるので、十分な大きさの駆動力
を得ることができる。更に、孔を上記のような涙滴形と
したので、円形の孔の場合のように擂鉢状に変形せず、
変位量や駆動力にロスが生じない。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づき本発明を詳述する。先
づ、第１図及び第２図において、１は一端部が固定部材
２により保持された略円形の板状電歪素子、３は板状電
歪素子１の自由端に設けられるべき駆動力の作用点、４
は板状電歪素子１の中央部に穿設されていて固定端から
作用点３に向って先細となるように形成された涙滴形の
孔、５は板状電歪素子１の自由端に係合せしめられた例
えばレバーとして形成されている被動部材である。

本発明に従う電歪アクチュエーターは上記の如く構成さ
れているから、板状電歪素子１の表裏面間に電圧が印加
されると、板状電歪素子１は例えば第２図に鎖線で示す
如く変形して被動部材５を所定量だけ矢印方向へ回動せ
しめ、表裏面間が短絡されると板状電歪素子１は再び原
形に戻り、これと同時に被動部材５も例えば自己の習性
で原位置へ復帰する。この場合、固定点から作用点まで
の長さが弧に沿う長さとなり同じ長手方向長の矩形板状
のものに較べて長くなるので、作用点での変位量Ｄが十
分大きくなる。又、孔４は上記の如く涙滴形をなしてい
るので、孔が略円形である略円形の板状電歪素子１のよ
うに孔の周りに擂鉢状に変形するようなことはなく、自
由端即ち作用点３の変位量Ｄはそれに比較しても大き
い。実験によれば、同一素材で同一長手方向長の板状電
歪素子を同一条件で変形させたところ、本発明のものは
従来構造のものに較べて変位量Ｄは約50％増であった。

又、板状電歪素子１は、同じ長手方向長の矩形板状のも
のを二つ並設して作用点で連結したものとほぼ等しい構
造を有し、その結果十分な大きさの有効面積を確保でき
るので、十分な大きさの駆動力が得られる。実験によれ
ば、同一素材で同一長手方向長の板状電歪素子を同一条
件で変形させたところ、本発明のものは従来構造のもの
に較べて駆動力は70〜150％増であった。

尚、板状電歪素子が擂鉢状に変形すると駆動力をロスし
てしまうので好ましくないが、多少のロスを無視し得る
場合は板状電歪素子の孔が略円形であっても良い。

第３図乃至第５図は、本発明に係る電歪アクチュエータ
をカメラ用シャッターの羽根駆動手段として利用した一
実施例を示しているが、第１図及び第２図に示した実施
例と実質上同一の部品には同一符号を付してこれを説明
すれば、６は固定部材２と協同して板状電歪素子１の一
端部を保持していて露出開口6aとスロット6b,6c,6dを設
けたシャッター基板、７はシャッター基板６に植設され
たピン、8,9は基部がピン７に夫々回動可能に嵌合せし
められていて露出開口6aを開閉し得るように形成された
一対のシャッター羽根、10は間にシャッター羽根8,9を
収容し得る空間を形成するようにシャッター基板６に固
着されていて露出開口6aに整合する開口10aとスロット6
b,6c,6dに夫々整合するスロット10b,10c,10dを設けたカ
バープレート、11はシャッター基板６の裏面上にピン12
により回動可能に支持されていて一端部にスロット11a
を又他端にスロット6c,6dを夫々貫通して上方へ延びて
いてシャッター羽根8,9に夫々ピン‐スロット連結され
た一対のピン11b,11cを有する羽根開閉レバーである。
尚、被動部材５はカバープレート10上に取付けられたブ
ラケット13に回動自在に支持されたクランクレバーとし
て構成されていて、板状電歪素子１の作用点３を挟持す
るフォーク部5aと、スロット、10b,6bを貫通して垂下す
るアーム部5bと、羽根開閉レバー11のスロット11aに嵌
合する球状の下端部5cとを有している。この実施例にお
いては、第１図及び第２図に示した実施例とは異なり、
電圧が印加された時板状電歪素子１の自由端は下方へ湾
曲するように構成されているものとする。

この実施例は上記の如く構成されているから、板状電歪
素子１の表裏面間に電圧が印加されると作用点３は下方
へ変位し、被動部材５は第４図の位置で左旋せしめられ
る。従って、羽根開閉レバー11はピン12を支点として第
３図の位置から第５図の位置まで左旋せしめられ、シャ
ッター羽根8,9を開放させる。この状態で板状電歪素子
１の表裏面間を短絡するか逆電圧を印加すれば板状電歪
素子１は原形に復帰するため被動部材５は右旋せしめら
れ、その結果羽根開閉レバー11は再び第３図の位置へ戻
されて、シャッター羽根8,9は閉鎖位置へ持ち来たさ
れ、一回の露光動作を終了する。

この実施例の場合も、板状電歪素子１は略円形をなし且
つ孔４が第１図及び第２図の実施例とは若干異なるもの
の実質的には涙滴形をなしていて電歪素子としての十分
な大きさの有効面積を確保できるから、十分な大きさの
駆動力を得ることができる。尚、孔４の形状は上記実施
例に限定されるものではなく、他の機構の部材形状に応
じて種々の変形が可能である。

又、板状電歪素子１の変位方向を光軸と平行な方向に設
定している即ち板状電歪素子１を光軸と直交する平面内
に配置しているので、同じ駆動力が得られる矩形板状の
ものに較べて光軸方向の長さが短くなる。実験によれ
ば、本発明のものは従来構造のものに較べて約2/3の光
軸方向の長さで済むことがわかった。

又、本発明のものは、設計の自由度が従来の矩形板状の
ものに較べて遥かに大きいので、上記数値以上の効果が
実質的に得られる。

尚、被動部材５は第１図及び第２図に示した如く板状電
歪素子１の外側に設けても良いことは言うまでも無い。
又、本発明の適用範囲はカメラ用シャッターだけに限定
されず、レンズ駆動機構等に用いても良いことは言うま
でも無い。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によれば、シャッターの小型化と相反
することなしに、作用点の変位量が従来のものより著し
く大きく、而も大きさの割には強力な駆動力を生起し得
る電歪アクチュエーターを提供することができ、その利
用範囲を一層拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電歪アクチュエーターの一実施例
の要部平面図、第２図は第１図のII−II線に沿う断面
図、第３図は本発明に係る電歪アクチュエーターの他の
実施例を組み込んだカメラ用シャッターの常態を示す要
部平面図、第４図は第３図に示す構成部品の上下関係を
示す説明図的縦断面図、第５図は第３図のシャッターの
羽根開放状態を示す平面図、第６図は従来の電歪アクチ
ュエーターの配置状態を示す平面図である。 １……板状電歪素子、２……固定部材、３……作用点、
４……孔、５……被動部材。

フロントページの続き (72)発明者 大江 晴樹 東京都板橋区志村２―16―20 株式会社コ パル内 (72)発明者 松本 国夫 東京都板橋区志村２―16―20 株式会社コ パル内 (72)発明者 井上 信義 東京都板橋区志村２―16―20 株式会社コ パル内 (56)参考文献 実開 昭59−107716（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略中央部に孔を設けた略円形の板状電歪素
   子の一端部を固定し歪ませることによって駆動力を得る
   ようにした電歪アクチュエーターにおいて、上記孔が駆
   動力の作用点に向って先細となるような涙滴形をなして
   いることを特徴とする電歪アクチュエーター。