JPH06194559A

JPH06194559A - 急速変形圧電アクチュエータ

Info

Publication number: JPH06194559A
Application number: JP34736092A
Authority: JP
Inventors: Koichi Umeyama; 広一梅山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は駆動電圧のパルス波の立ち上りと立ち
下りの速度を変えずにアクチュエータ本体のスピードコ
ントロールを行ない、耐久性がよく、動作速度を遅くす
る場合でも安定して動作させることを最も主要な特徴と
する。【構成】パルス波の立ち上りと立ち下りの速度を変えず
にパルス波の単位時間当りのパルス数を変えることによ
り、アクチュエータ本体８の駆動速度を調整する波形切
換えスイッチを設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えばカメラや内視鏡等
の光学装置のズーム機構や絞り機構、或いは細胞内に遺
伝子を導入する為のマニピュレータの進退機構や放電加
工機の電極の移動装置に使用される急速変形圧電アクチ
ュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からカメラや内視鏡等の光学装置の
ズーム機構や絞り機構、或いは細胞内に遺伝子を導入す
る為のマニピュレータの進退機構や放電加工機の電極の
移動装置に使用されるアクチュエータとして例えば特公
平４−５２０７０号公報、特開平４−１７７２１４号公
報に示す急速変形圧電アクチュエータが知られている。

【０００３】この種の急速変形圧電アクチュエータには
図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように圧電素子ａの一端部
に慣性体ｂ、他端部に移動体ｃが接合され、移動体ｃが
静止部材ｄに摩擦係合されたアクチュエータ本体ｅが設
けられている。

【０００４】そして、このアクチュエータ本体ｅの動作
時には圧電素子ａに電圧の立ち上りと立ち下りの速度の
違うパルス波を印加することにより、圧電素子ａの変位
の急激な変化や、ゆっくりとした変化を生じさせて移動
体ｃを静止部材ｄに沿って摺動させるようになってい
る。

【０００５】すなわち、図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すよ
うにアクチュエータ本体ｅを左方向に移動させる場合に
は次のような動作が行なわれる。まず、動作スタート
前、質量Ｍが大きい移動体ｃは図１２（Ａ）に示すよう
に静止部材ｄ上に置かれて静摩擦力で保持され、圧電素
子ａは縮んだ状態になっている。このため、質量ｍが小
さい慣性体ｂは前方の移動体ｃに引き寄せられて待機さ
れている。

【０００６】この状態から圧電素子ａに高圧の駆動電圧
を瞬時に印加して圧電素子ａを急激に伸ばすと、図１２
（Ｂ）に示すように移動体ｃと慣性体ｂとが互いに逆方
向に同時に移動する。このとき、移動体ｃは動摩擦力を
受けながら前方へ距離Δｍ₁移動する。

【０００７】続いて、圧電素子ａに対する印加電圧を比
較的ゆっくりと低減させて圧電素子ａを縮めて移動体ｃ
側へ慣性体ｂを一定の加速度で引き戻す。このとき、移
動体ｃは静止部材ｄとの静摩擦力で保持されて静止する
ようにその加速度による慣性力がその摩擦力より小さく
なる印加電圧に調整しておく。

【０００８】さらに、圧電素子ａが十分に縮んだところ
で、通電を急に止めて慣性体ｂの動きを急に止め、引き
戻し動作を急に停止させる。すると、図１２（Ｃ）に示
すように慣性体ｂが移動体ｃに衝突する作用となり、こ
れによってアクチュエータ本体ｅ全体が摩擦力に打ち勝
って前進を始め、移動体ｃの動摩擦力によって運動エネ
ルギが失われるまで移動して停止する。この動作によっ
て、アクチュエータ本体ｅ全体が図１２（Ｄ）に示すよ
うに前方へ距離Δｍ₂移動する。

【０００９】したがって、この１サイクルの動作でΔｍ
₁＋Δｍ₂の距離を前進させることができ、この微動前
進動作を繰り返すことにより、アクチュエータ本体ｅ全
体を大きく前進させることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成のものに
あってはアクチュエータ本体ｅの動作時にアクチュエー
タ本体ｅの動作スピードを変える場合には電圧や周波数
を変えるようにしている。ここで、アクチュエータ本体
ｅの動作スピードが標準状態の場合にはアクチュエータ
本体ｅに印加される駆動電圧は図１３（Ａ）に示す標準
のパルス波ｗ₁となり、アクチュエータ本体ｅの速度を
遅くする場合にはアクチュエータ本体ｅの駆動電圧は図
１３（Ｂ）に示すパルス波ｗ₂となる。

【００１１】すなわち、上記従来構成のものにあっては
アクチュエータ本体ｅの動作スピードを変える場合には
駆動電圧の電圧変化量（ΔＶ）と変化にかける時間（Δ
ｔ）とが一緒に変わるので、ΔＶ／Δｔが大きくなり過
ぎた場合は耐久性に問題が生じ、ΔＶ／Δｔがある値以
下になると突然アクチュエータ本体ｅが動かなくなり、
リニアなスピードのコントロールができない問題があ
る。

【００１２】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、駆動電圧の電圧変化量（ΔＶ）と変化
にかける時間（Δｔ）との比率（パルス波の立ち上りと
立ち下りの速度）を変えずにアクチュエータ本体のスピ
ードコントロールを行なうことができ、耐久性がよく、
動作速度を遅くする場合でも安定して動作させることが
できる急速変形圧電アクチュエータを提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は圧電素子の一端
部に慣性体、他端部に移動体が接合され、前記移動体が
静止部材に摩擦係合されたアクチュエータ本体と、電圧
の立ち上りと立ち下りの速度が違うパルス波を前記圧電
素子に印加して前記アクチュエータ本体を駆動する駆動
手段と、前記パルス波の立ち上りと立ち下りの速度を変
えずに前記パルス波の単位時間当りのパルス数を変える
ことにより前記アクチュエータ本体の駆動速度を調整す
る速度調整手段とを具備したものである。

【００１４】

【作用】アクチュエータ本体のスピードコントロール時
には速度調整手段によってパルス波の立ち上りと立ち下
りの速度を変えずにパルス波の単位時間当りのパルス数
を変えてアクチュエータ本体の駆動速度を調整すること
により、アクチュエータ本体の耐久性を高め、動作速度
を遅くする場合でも安定して動作させるようにしたもの
である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１乃至図３
を参照して説明する。図１は内視鏡１の挿入部２の先端
に配設された先端構成部３の概略構成を示すものであ
る。この先端構成部３には図示しない照明光学系ととも
に、観察光学系４が配設されている。

【００１６】この観察光学系４には先端構成部３の本体
３ａに固定されたカバーガラス５とこのカバーガラス５
に対して接離する方向（内視鏡１の光軸方向）に移動可
能に支持された対物レンズ６とが設けられている。

【００１７】また、７は対物レンズ６のレンズ枠、８は
このレンズ枠７を内視鏡１の光軸方向に移動操作する急
速変形圧電アクチュエータの本体である。このアクチュ
エータ本体８には先端構成部本体３ａに固定された固定
管（静止部材）９内に収容された積層圧電素子１０が設
けられている。

【００１８】この圧電素子１０の一端部には慣性体１
１、他端部には移動体１２がそれぞれ接合されている。
この場合、慣性体１１および移動体１２は積層圧電素子
１０の伸縮方向と垂直な面に接着されている。

【００１９】さらに、移動体１２の後端部には弾力性を
備えた梁部１３が設けられている。そして、移動体１２
を固定管９内に圧入させた際にこの梁部１３の弾力によ
り移動体１２が固定管９の内周面に摩擦係合されてい
る。

【００２０】また、慣性体１１の先端部外周面には突起
部１４が突設されている。この突起部１４と固定管９と
の間の隙間Ｄは積層圧電素子１０と慣性体１１における
内視鏡１の光軸方向の長さとを合わせた長さをＬ、圧電
素子１０の許容曲げ角をαとした場合に次の数１に示す
関係となるように選ばれている。

【００２１】

【数１】さらに、慣性体１１の先端部には連結部材１５の上部に
後端側に向けて突設された突設部１６が固定されてい
る。この連結部材１５の下端部はレンズ枠７の先端部外
周面に固定されている。そして、この連結部材１５を介
して慣性体１１がレンズ枠７に連結されている。

【００２２】また、積層圧電素子１０にはリード線１７
の一端が電気的に接続されている。このリード線１７の
他端はアクチュエータ駆動回路（駆動手段）１８に電気
的に接続されている。

【００２３】図２はこのアクチュエータ駆動回路１８を
示すものである。このアクチュエータ駆動回路１８には
２つの（第１，第２の）三角波発振器１９、２０が設け
られている。

【００２４】ここで、第１の三角波発振器１９は第１の
アナログスイッチ２１の第１の接点２１ａに接続されて
いる。この第１のアナログスイッチ２１の共通接点２１
ｃは第２のアナログスイッチ２２および出力スイッチ２
３を介して増幅回路２４に接続されている。この増幅回
路２４はリード線１７を介して積層圧電素子１０に接続
されている。

【００２５】また、第２の三角波発振器２０は電圧リミ
ッタ２５を介して第１のアナログスイッチ２１の第２の
接点２１ｂに接続されている。この第１のアナログスイ
ッチ２１は波形切換えスイッチ（速度調整手段）２６に
接続されており、この波形切換えスイッチ２６の切換え
操作に連動して第１のアナログスイッチ２１が切換え操
作されるようになっている。

【００２６】さらに、第２のアナログスイッチ２２には
無安定マルチバイブレータ２７が接続されている。この
無安定マルチバイブレータ２７にはデューティー比可変
抵抗２８が接続されている。

【００２７】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、急速変形圧電アクチュエータ本体８の動作時には
圧電素子１０に図３に示すように電圧の立ち上りと立ち
下りの速度が違う駆動信号のパルス波を印加することに
より、慣性体１１に加速度を与え、その慣性力により移
動体１２を摩擦力に抗して滑らせて移動させる。

【００２８】この場合、本実施例では単位時間に圧電素
子１０に印加される駆動信号のパルス波（図３のＴＶ₁
またはリミッタ出力）のパルス数を第２のアナログスイ
ッチ２２で制御することにより、アクチュエータ本体８
を前進動作、或いは後退動作させる際の移動速度を変え
ることができる。

【００２９】このとき、第２のアナログスイッチ２２の
ｏｎ−ｏｆｆは無安定マルチバイブレータ２７の方形波
パルス（図３のＭＶ）により行なわれる。また、アクチ
ュエータ本体８の前進動作および後退動作は第１のアナ
ログスイッチ２１により切換えられる。この第１のアナ
ログスイッチ２１の切換えは波形切換えスイッチ２６に
より第１のアナログスイッチ２１に印加される電圧（図
３のＳＷ）により行なわれる。

【００３０】そして、アクチュエータ本体８が前進動
作、または後退動作することにより、レンズ枠７が内視
鏡１の光軸方向に沿って前進動作、または後退動作して
観察光学系４のズーム動作やフォーカス動作が行なわれ
る。

【００３１】また、本実施例のアクチュエータ本体８は
外部からの衝撃力に対する耐性を持たせる為に、慣性体
１１と固定管９との間の隙間Ｄを小さくすることによ
り、圧電素子１０がこの素子１０の許容曲げ角以上に曲
がらないように設定されている。

【００３２】そこで、上記構成のものにあってはアクチ
ュエータ本体８のスピードコントロール時には無安定マ
ルチバイブレータ２７の方形波パルス（図３のＭＶ）に
より、第２のアナログスイッチ２２のオン−オフ操作を
行ないこの第２のアナログスイッチ２２で単位時間に圧
電素子１０に印加される駆動信号のパルス波（図３のＴ
Ｖ₁またはリミッタ出力）のパルス数を制御することに
より、アクチュエータ本体８を前進動作、或いは後退動
作させる際の移動速度を変えるようにしているので、図
３の駆動信号で示す圧電素子１０に印加されるパルス波
の立ち上りや立ち下りは無安定マルチバイブレータ２７
のデューティー比を変えても変わらない。

【００３３】そのため、アクチュエータ本体８の移動速
度を無安定マルチバイブレータ２７のデューティー比だ
けでリニアに決めることができるので、パルス波の立ち
上りと立ち下りの速度を変えずにパルス波の単位時間当
りのパルス数を変えてアクチュエータ本体８の駆動速度
を調整することができ、アクチュエータ本体８の耐久性
を高め、アクチュエータ本体８の動作速度を遅くする場
合でも安定して動作させることができる。

【００３４】また、図４〜図６（Ｄ）は本発明の第２の
実施例を示すものである。これは、内視鏡１の観察光学
系４のレンズ枠７を内視鏡１の光軸方向に移動操作する
急速変形圧電アクチュエータの本体の構成を変更したも
のである。すなわち、本実施例のアクチュエータ本体３
１にはこのアクチュエータ本体３１の発生力を拡大する
ためのアクチュエータ発生力増幅用の第２のアクチュエ
ータ３６が設けられている。

【００３５】この場合、アクチュエータ本体３１には先
端構成部本体３ａに固定された固定管３２内に収容され
た第１の積層圧電素子３３が設けられている。この圧電
素子３３の一端部には慣性体３４、他端部には略Ｌ字形
状の移動体３５がそれぞれ接合されている。この場合、
慣性体３４および移動体３５の縦壁部３５ａは積層圧電
素子３３の伸縮方向と垂直な面に接着されている。な
お、この積層圧電素子３３の外周面には耐湿性を上げる
ためのパリレンが１０μｍ程度の厚さにコートされてい
る。

【００３６】また、第２のアクチュエータ３６には第２
の積層圧電素子３７が設けられている。この圧電素子３
７の一端部は移動体３５の縦壁部３５ａ、他端部は圧接
材３８にそれぞれ接合されている。この場合、移動体３
５の縦壁部３５ａおよび圧接材３８は圧電素子３７の伸
縮方向と垂直な面にそれぞれ接着されている。

【００３７】さらに、移動体３５の横壁部３５ｂと圧接
材３８との間には弾性材３９が挟まれている。そして、
圧接材３８は弾性材３９の弾力により、固定管３２に押
し付けられている。なお、慣性体３４は連結部材１５を
介して可動レンズ枠７に連結されている。

【００３８】また、積層圧電素子３３はリード線を介し
てアクチュエータ駆動回路４０に接続されている。さら
に、第２の積層圧電素子３７はリード線を介してアクチ
ュエータ発生力増幅用の制御回路４１に接続されてい
る。

【００３９】図５（Ａ）はアクチュエータ駆動回路４０
を示すものである。このアクチュエータ駆動回路４０に
はデューティー比可変抵抗が接続された無安定マルチバ
イブレータ４２が設けられており、この無安定マルチバ
イブレータ２７には２つの（第１，第２の）ワンショッ
トバイブレータ４３，４４が接続されている。

【００４０】ここで、第１のワンショットバイブレータ
４３は第１のアナログスイッチ４５を介して第２のアナ
ログスイッチ４７の第１の接点に接続されている。この
第２のアナログスイッチ４７の共通接点は出力スイッチ
４８を介して増幅回路４９に接続されている。この増幅
回路４９はリード線を介して積層圧電素子３３に接続さ
れている。

【００４１】また、第２のワンショットバイブレータ４
４は第３のアナログスイッチ４６を介して第２のアナロ
グスイッチ４７の第２の接点に接続されている。この第
２のアナログスイッチ４７は波形切換えスイッチ５０に
接続されており、この波形切換えスイッチ５０の切換え
操作に連動して第２のアナログスイッチ４７が切換え操
作されるようになっている。

【００４２】また、図５（Ｂ）はアクチュエータ発生力
増幅用の制御回路４１を示すものである。この制御回路
４１には印加電圧を例えば５Ｖまたは−５Ｖに切換える
スイッチ５１が設けられている。このスイッチ５１は抵
抗５２、増幅回路５３を介して第２の積層圧電素子３７
に接続されている。

【００４３】次に、上記アクチュエータ本体３１および
第２のアクチュエータ３６の作用を図５（Ｃ）および図
６（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。まず、第２のア
クチュエータ３６は発生力増幅用の制御回路４１のスイ
ッチ５１を切り換えることにより、第２の積層圧電素子
３７が伸張、または収縮して圧接材３８を弾性材３９を
中心に角度θ傾ける。

【００４４】ここで、圧電素子３７が伸張した場合には
図６（Ｂ）に示すように圧接材３８の上端部が移動体３
５の縦壁部３５ａから離れる方向に角度θ傾き、圧電素
子３７が収縮した場合には図６（Ｄ）に示すように圧接
材３８の上端部が移動体３５の縦壁部３５ａ側に接近す
る方向に角度θ傾く。

【００４５】なお、図６（Ａ）に示すように圧接材３８
が傾いていない状態の圧接材３８が固定管３２を押す力
をｆとすると、圧接材３８を傾けた場合、アクチュエー
タ本体３１の進行方向にｆｓｉｎθの力が生じる。

【００４６】また、圧接材３８が固定管３２を押す力は
ｆｃｏｓθになる。そして、急速変形圧電アクチュエー
タの原理で発生する力Ｆは移動体３５に与えられている
静止摩擦力の１／２〜１／５倍なので圧接材３８を傾け
た場合は次の数２に示す通りとなる。

【００４７】

【数２】ここで、θは十分小さく、ｓｉｎθが略１／１０程度に
なるように圧電素子３７の伸縮量を選べばｃｏｓθは略
１なので、急速変形圧電アクチュエータの原理で発生す
る力Ｆは略μ（１／２〜１／５）ｆとなり、圧接材３８
を傾ける前とほとんど変わらない。

【００４８】したがって、第２のアクチュエータ３６の
作用によって圧接材３８を傾けることにより、ｆｓｉｎ
θの力がアクチュエータ本体３１の進行方向に生じてい
るので、アクチュエータ本体３１の発生力はｆｓｉｎθ
だけ大きくなる。

【００４９】また、アクチュエータ本体３１を前進また
は後退動作させる三角形パルス（Ｖ₁）や台形パルス
（Ｖ₂）は図５（Ｃ）に示すようにワンショットバイブ
レータ４３，４４により発生した方形波パルスでアナロ
グスイッチ４５，４６をスイッチングし、出力を０Ｖと
５Ｖの間で切り換える。その際、併設したＲＣ回路で積
分させることにより作られる。

【００５０】ワンショットバイブレータ４３，４４は無
安定マルチバイブレータ４２の方形波パルス（ＭＶ）に
よりトリガがかけられる。無安定マルチバイブレータ４
２の発振周波数を変えれば単位時間当りの三角パルスや
台形パルスの発生率も変わるので、アクチュエータ本体
３１の移動速度も変わる。

【００５１】無安定マルチバイブレータ４２の発振周波
数を変えても三角波パルスや台形パルスの電圧の立ち上
りや立ち下り速度はＲＣ回路の時定数だけで決まるの
で、変わらない。なお、台形パルスと三角パルスの切り
換えはスイッチ５０でアナログスイッチ４７に印加する
電圧を切り換えることにより行なう。

【００５２】そして、上記のような作用でアクチュエー
タ本体３１を内視鏡１の光軸に沿って前進動作、または
後退動作させることにより、観察光学系４のズーム動作
やフォーカス動作が行なわれる。

【００５３】そこで、上記構成のものにあっても第１の
実施例と同じ効果を得ることができるとともに、この実
施例ではアクチュエータ発生力増幅用の第２のアクチュ
エータ３６によってアクチュエータ本体３１の発生する
力を大きくすることができるので、内視鏡１のサイズを
変えずに重いレンズ枠７も動せるようになり、設計の自
由度が上がる。

【００５４】また、図７および図８は本発明の第３の実
施例を示すものである。これは、急速変形圧電アクチュ
エータの本体の構成をさらに変更したものである。すな
わち、本実施例のアクチュエータ本体６１には固定管６
２内に収容された積層圧電素子６３が設けられている。
この圧電素子６３の一端部には慣性体６４、他端部には
略Ｌ字形状の移動体６５がそれぞれ接合されている。こ
の場合、慣性体６４および移動体６５の縦壁部は積層圧
電素子６３の伸縮方向と垂直な面に接着されている。な
お、移動体６５の底面には球面が形成されている。

【００５５】さらに、慣性体６４にはバイモルフ素子６
６の一端部がはめ込まれて固定されている。このバイモ
ルフ素子６６の他端部は図１に示す可動レンズ枠７には
め込まれている。

【００５６】また、移動体６５の横壁部上には圧接材６
７および弾性材６８が配設されている。この場合、弾性
材６８は移動体６５の横壁部と圧接材６７との間に挟ま
れている。そして、圧接材６７は弾性材６８の弾力によ
り、固定管６２に押し付けられている。

【００５７】また、積層圧電素子６３にはリード線６９
を介してアクチュエータ駆動回路４０が接続されてい
る。さらに、バイモルフ素子６６にはリード線７０を介
してアクチュエータ発生力増幅用の制御回路４１に接続
されている。

【００５８】そして、上記構成のものにあってはアクチ
ュエータ発生力増幅用の制御回路４１のスイッチ５１を
切り換えることにより、図８に示すようにバイモルフ素
子６６が湾曲変形して移動体６５を傾ける。これによ
り、第２の実施例のアクチュエータと同様にアクチュエ
ータ本体６１の進行方向にｆｓｉｎθの力が生じてアク
チュエータ本体６１の発生力は大きくなる。

【００５９】また、図９および図１０は本発明の第４の
実施例を示すものである。これは、第１の実施例の急速
変形圧電アクチュエータ本体８のアクチュエータ駆動回
路の構成を変更したものである。すなわち、この実施例
のアクチュエータ駆動回路は図９に示す構成になってい
る。

【００６０】そして、このアクチュエータ駆動回路の動
作時にはマニュアルスイッチ７１をオン操作することに
より、ワンショットバイブレータ７２より１パルス出力
され、ＮＯＲ回路７３より１パルス出力される。続い
て、ワンショットバイブレータ７４よりディレイ値
（Ｔ）だけ遅れたパルスがワンショットバイブレータ７
６_A1にトリガをかける。

【００６１】ワンショットバイブレータ７６_A1よりパル
スが出力されると、アナログスイッチ７７_A1をオン操作
してＶ_A1が出力される。さらに、これと同時にパルスの
立ち下りがワンショットバイブレータ７６_A2にトリガを
かける。そして、このワンショットバイブレータ７６_A2
から出力されたパルスにより、アナログスイッチ７７_A2
をオン操作してＶ_A2が出力される。このようにＶ_Anまで
出力される。同様に、Ｖ_B1〜Ｖ_Bnまで出力される。

【００６２】また、ワンショットバイブレータ７６_Anの
出力はＮＯＲ回路７３に入力されるので、Ｖ_A1〜Ｖ_An、
またはＶ_B1〜Ｖ_Bnの出力はいづれも周期的に出力される
ようになる。

【００６３】さらに、Ｖ_A1〜Ｖ_Anの出力とＶ_B1〜Ｖ_Bnの
出力はアナログスイッチ７８により選択された後、出力
スイッチ７９およびＬＰＦ８０を通ってＴ時間のフラッ
ト域を持つ三角波や台形波になる。

【００６４】ここで、Ｔの値はワンショットバイブレー
タ７４に併設されている可変抵抗７５の抵抗値を変える
ことにより適宜調整することができる。そして、Ｔの値
を変化させることにより、三角波や台形波の単位時間に
おける発生率を変えられる。これによりアクチュエータ
本体８の移動速度が変化する。このとき、アクチュエー
タ本体８の移動速度が変化しても三角波や台形波の立ち
上りや立ち下りの速度は変わらない。

【００６５】そして、この実施例のアクチュエータ駆動
回路でも第１の実施例と同様の効果を得ることができ
る。なお、この第３の実施例のアクチュエータ駆動回路
はマイクロコンピュータとＤ／Ａコンバータ及び適当な
プログラムを使っても実現できる。

【００６６】また、図１１（Ａ）は第１の実施例のアク
チュエータ本体８の第１の変形例を示すものである。こ
の変形例では慣性体１１における積層圧電素子１０との
接着面にこの接着部分を囲むリング状の溝９１が形成さ
れている。

【００６７】さらに、移動体１２には積層圧電素子１０
との接着面側に積層圧電素子１０の周囲を囲む状態に突
設された円筒状の保護筒部９２が形成されている。この
移動体１２の保護筒部９２の先端は慣性体１１のリング
状溝９１に嵌め込まれている。また、この保護筒部９２
と積層圧電素子１０の間には弾性材９３が充填され、慣
性体１１と積層圧電素子１０と移動体１２との間は接着
されている。この場合、慣性体１１のリング状溝９１の
内底部と保護筒部９２の先端部との間には適宜の隙間が
形成されており、この保護筒部９２が圧電素子１０の伸
縮の邪魔にならないようになっている。

【００６８】そこで、上記構成のものにあっては圧電素
子１０の外周面を移動体１２の保護筒部９２で補強する
ことができるので、アクチュエータ本体８の耐衝撃性を
高めることができる。

【００６９】また、図１１（Ｂ）は第１の実施例のアク
チュエータ本体８の第２の変形例を示すものである。こ
の変形例では慣性体１１における積層圧電素子１０との
接着面側に積層圧電素子１０の周囲を囲む状態に突設さ
れた円筒状の保護筒部１０１が形成されている。

【００７０】この保護筒部１０１の突出端部は移動体１
２における積層圧電素子１０との接着面側の小径部の外
周面を囲む状態に延設されている。この場合、移動体１
２における積層圧電素子１０との接着面側の小径部の基
端部側の大径部と保護筒部１０１の突出端部との間には
適宜の隙間が形成されており、この保護筒部９２が圧電
素子１０の伸縮の邪魔にならないようになっている。

【００７１】また、移動体１２の外周面と保護筒部１０
１との間の隙間Ｄは積層圧電素子１０の伸縮方向の長さ
をＬ、圧電素子１０の許容曲げ角αとした場合に前記数
１に示す関係となるように選ばれている。さらに、積層
圧電素子１０と保護筒部１０１との間には弾性材１０２
が充填されている。

【００７２】そこで、上記構成のものにあっても圧電素
子１０の外周面を慣性体１１の保護筒部１０２で補強す
ることができるので、アクチュエータ本体８の耐衝撃性
を高めることができる。さらに、慣性体１１の保護筒部
１０１と移動体１２１との間の隙間Ｄを小さくすること
により、圧電素子１０がこの素子１０の許容曲げ角以上
に曲がらないようになっている。

【００７３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
実施できることは勿論である。

【００７４】

【発明の効果】本発明によればパルス波の立ち上りと立
ち下りの速度を変えずにパルス波の単位時間当りのパル
ス数を変えることによりアクチュエータ本体の駆動速度
を調整する速度調整手段を設けたので、駆動電圧の電圧
変化量と変化にかける時間との比率（パルス波の立ち上
りと立ち下りの速度）を変えずにアクチュエータ本体の
スピードコントロールを行なうことができ、耐久性がよ
く、動作速度を遅くする場合でも安定して動作させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のアクチュエータが装
着された内視鏡の概略構成図。

【図２】急速変形圧電アクチュエータの駆動回路を示
す概略構成図。

【図３】アクチュエータの動作特性を説明するための
特性図。

【図４】本発明の第２の実施例のアクチュエータが装
着された内視鏡の概略構成図。

【図５】（Ａ）は急速変形圧電アクチュエータの駆動
回路を示す概略構成図、（Ｂ）はアクチュエータ発生力
増幅用の制御回路を示す概略構成図、（Ｃ）はアクチュ
エータの動作特性を説明するための特性図。

【図６】（Ａ）は第２の圧電素子が非通電状態で保持
されている基準状態を示す概略構成図、（Ｂ）は第２の
アクチュエータの圧入体が傾斜した状態を示す概略構成
図、（Ｃ）は圧入体が傾斜した状態で第１の圧電素子が
通電された状態を示す概略構成図、（Ｄ）は第２のアク
チュエータの圧入体が逆方向に傾斜した状態を示す概略
構成図。

【図７】本発明の第３の実施例を示す概略構成図。

【図８】アクチュエータの動作を説明するための概略
構成図。

【図９】本発明の第４の実施例のアクチュエータの駆
動回路を示す概略構成図。

【図１０】アクチュエータの動作特性を説明するため
の特性図。

【図１１】（Ａ）はアクチュエータの第１の変形例を
示す概略構成図、（Ｂ）はアクチュエータの第２の変形
例を示す概略構成図。

【図１２】急速変形圧電アクチュエータの動作状態を
説明するための概略構成図。

【図１３】アクチュエータの駆動用のパルス波を示す
もので、（Ａ）は標準のパルス波を示す特性図、（Ｂ）
はアクチュエータの速度を遅くする場合のパルス波を示
す特性図。

【符号の説明】

８，３１，６１…アクチュエータ本体、９，３２，６２
…固定管（静止部材）、１０，３３，６３…積層圧電素
子、１１，３４，６４…慣性体、１２，３５，６５…移
動体、１８，４０…アクチュエータ駆動回路（駆動手
段）、２６，５０…波形切換えスイッチ（速度調整手
段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子の一端部に慣性体、他端部に移
動体が接合され、前記移動体が静止部材に摩擦係合され
たアクチュエータ本体と、電圧の立ち上りと立ち下りの
速度が違うパルス波を前記圧電素子に印加して前記アク
チュエータ本体を駆動する駆動手段と、前記パルス波の
立ち上りと立ち下りの速度を変えずに前記パルス波の単
位時間当りのパルス数を変えることにより前記アクチュ
エータ本体の駆動速度を調整する速度調整手段とを具備
したことを特徴とする急速変形圧電アクチュエータ。