JP3106187B2 - 光アクチュエ−タ素子 - Google Patents
光アクチュエ−タ素子Info
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- JP3106187B2 JP3106187B2 JP11075349A JP7534999A JP3106187B2 JP 3106187 B2 JP3106187 B2 JP 3106187B2 JP 11075349 A JP11075349 A JP 11075349A JP 7534999 A JP7534999 A JP 7534999A JP 3106187 B2 JP3106187 B2 JP 3106187B2
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- Japan
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- optical actuator
- optical
- actuator element
- single crystal
- actuator
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- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光センサ、光アク
チュエ−タ、光コントローラ、光発電器、光エネルギ変
換素子等の光機能素子及びその集積化システムにおいて
用いるのに適した光アクチュエ−タ素子に関するもので
ある。
チュエ−タ、光コントローラ、光発電器、光エネルギ変
換素子等の光機能素子及びその集積化システムにおいて
用いるのに適した光アクチュエ−タ素子に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】光アクチュエ−タ素子としては、従来、
セラミックス材料のチタン酸ジルコン酸ランタン鉛（以
下、ＰＬＺＴと略す。）のうちＰｂ０．９７Ｌａ
０．０３（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）
１−０．０３／４Ｏ３ の成分のものが用いられてきた
が、この光アクチュエ−タ素子には、次のような問題点
があることが知られている。その問題点には、まず、素
子中の結晶軸の方向が不統一であること、微結晶中に分
域が存在すること、ヒステリシス・クリ−プが存在する
こと、キュ−リ−温度が低いこと、などの多結晶材料に
特有のものがある。これらは、光アクチュエータの性能
の向上に不適切なものである。また、上記ＰＬＺＴで
は、光源にレーザを用いることができないため、実用上
において不都合がある。
セラミックス材料のチタン酸ジルコン酸ランタン鉛（以
下、ＰＬＺＴと略す。）のうちＰｂ０．９７Ｌａ
０．０３（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）
１−０．０３／４Ｏ３ の成分のものが用いられてきた
が、この光アクチュエ−タ素子には、次のような問題点
があることが知られている。その問題点には、まず、素
子中の結晶軸の方向が不統一であること、微結晶中に分
域が存在すること、ヒステリシス・クリ−プが存在する
こと、キュ−リ−温度が低いこと、などの多結晶材料に
特有のものがある。これらは、光アクチュエータの性能
の向上に不適切なものである。また、上記ＰＬＺＴで
は、光源にレーザを用いることができないため、実用上
において不都合がある。
【０００３】さらに、上記ＰＬＺＴは、素子の応答性が
遅い（秒単位）という問題があり、この応答速度の向上
については、これまでに熱処理雰囲気を窒素にすること
（特開平９−８７０１８号公報参照）や、表面に凹凸を
付ける手法（特開平８−４６２５９号公報参照）が試み
られ、その改善がみられているが、上記多結晶材料に特
有の問題は避けることができないものである。なお、分
極反転層を用いたアクチュエータとしては、圧電性のも
のが提唱されているが（Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｈ．Ａ
ｎｄｏ ａｎｄ Ｈ．Ｓｈｉｍｉｚｕ，Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．２６−２（１９８７）１９８参照）、
光アクチュエータとしては検討されていない。
遅い（秒単位）という問題があり、この応答速度の向上
については、これまでに熱処理雰囲気を窒素にすること
（特開平９−８７０１８号公報参照）や、表面に凹凸を
付ける手法（特開平８−４６２５９号公報参照）が試み
られ、その改善がみられているが、上記多結晶材料に特
有の問題は避けることができないものである。なお、分
極反転層を用いたアクチュエータとしては、圧電性のも
のが提唱されているが（Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｈ．Ａ
ｎｄｏ ａｎｄ Ｈ．Ｓｈｉｍｉｚｕ，Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．２６−２（１９８７）１９８参照）、
光アクチュエータとしては検討されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点が解消された光アクチュエ−タ素子を提供しよう
とするものであり、その技術的課題は、多結晶材料に特
有の問題を解消すると共に応答性を高め、さらに光源と
してレーザをも使用できるようにした光アクチュエ−タ
素子を提供することにある。
問題点が解消された光アクチュエ−タ素子を提供しよう
とするものであり、その技術的課題は、多結晶材料に特
有の問題を解消すると共に応答性を高め、さらに光源と
してレーザをも使用できるようにした光アクチュエ−タ
素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の光アクチュエ−タ素子は、基本的には、上記
従来のセラミックス材料に代えて単結晶素子を用いるこ
とにより特性の向上を図ったものであり、さらに具体的
には、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸タンタル、及びチタ
ン酸バリウム、並びにそれらに鉄または銅を添加した単
結晶のいずれかによって構成したことを特徴とするもの
である。上記光アクチュエ−タ素子は、熱処理によって
単結晶モノモルフ板とし、あるいは、バイモルフ形にす
ることができる。
の本発明の光アクチュエ−タ素子は、基本的には、上記
従来のセラミックス材料に代えて単結晶素子を用いるこ
とにより特性の向上を図ったものであり、さらに具体的
には、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸タンタル、及びチタ
ン酸バリウム、並びにそれらに鉄または銅を添加した単
結晶のいずれかによって構成したことを特徴とするもの
である。上記光アクチュエ−タ素子は、熱処理によって
単結晶モノモルフ板とし、あるいは、バイモルフ形にす
ることができる。
【０００６】このような本発明の光アクチュエータ素子
は、光源としてレーザを用いることができ、素子の板面
にそのレーザ等の光を照射すると、素子には光起電力効
果が起こり、光歪効果によって歪が誘起される。この場
合に、光アクチュエータとして単結晶素子を用いている
ため、従来の多結晶材料を用いた場合の問題が一挙に解
消できるばかりでなく、従来大きな問題であった応答速
度も一桁以上が改善される。
は、光源としてレーザを用いることができ、素子の板面
にそのレーザ等の光を照射すると、素子には光起電力効
果が起こり、光歪効果によって歪が誘起される。この場
合に、光アクチュエータとして単結晶素子を用いている
ため、従来の多結晶材料を用いた場合の問題が一挙に解
消できるばかりでなく、従来大きな問題であった応答速
度も一桁以上が改善される。
【０００７】また、熱処理によって単結晶モノモルフ板
を作成することにより、従来は必要であった分極処理や
貼り合わせが不要となり、素子の作製に新しい手法を導
入することが可能となる。さらに、素子をバイモルフ形
として光の両面照射を行うことにより、光歪効果を一層
大きくすることができる。しかも、このバイモルフ素子
の作製に熱処理を用いると、素子の接着の必要もなくす
ことができる。
を作成することにより、従来は必要であった分極処理や
貼り合わせが不要となり、素子の作製に新しい手法を導
入することが可能となる。さらに、素子をバイモルフ形
として光の両面照射を行うことにより、光歪効果を一層
大きくすることができる。しかも、このバイモルフ素子
の作製に熱処理を用いると、素子の接着の必要もなくす
ことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１のＡ及びＢは、本発明に係る
光アクチュエ−タ素子における光照射前及び照射後の状
態を概念的に示すものである。この光アクチュエ−タ素
子は、単結晶材料を用いることにより特性の向上を図ろ
うとするものであり、具体的には、ニオブ酸リチウム、
ニオブ酸タンタル、及びチタン酸バリウム、並びにそれ
らに鉄または銅を添加した単結晶材料のいずれかによっ
て素子１が構成される。
光アクチュエ−タ素子における光照射前及び照射後の状
態を概念的に示すものである。この光アクチュエ−タ素
子は、単結晶材料を用いることにより特性の向上を図ろ
うとするものであり、具体的には、ニオブ酸リチウム、
ニオブ酸タンタル、及びチタン酸バリウム、並びにそれ
らに鉄または銅を添加した単結晶材料のいずれかによっ
て素子１が構成される。
【０００９】上記構成を有する光アクチュエ−タ素子１
に光を照射する光源には、一般に、３５０〜６００ｎｍ
の波長範囲の光を出すことのできるランプ、または、こ
の範囲の波長出力を持つレーザを用いることができる。
上記素子１として、例えば、鉄添加ニオブ酸リチウムの
Ｙ＋１２８（±１５）度板を用い、図１のＡに示す状態
において、板面に垂直な方向から上記レーザ等の光を照
射すると、素子１には光起電力効果が起こり、光歪効果
によって、図１のＢに示すように歪が誘起される。
に光を照射する光源には、一般に、３５０〜６００ｎｍ
の波長範囲の光を出すことのできるランプ、または、こ
の範囲の波長出力を持つレーザを用いることができる。
上記素子１として、例えば、鉄添加ニオブ酸リチウムの
Ｙ＋１２８（±１５）度板を用い、図１のＡに示す状態
において、板面に垂直な方向から上記レーザ等の光を照
射すると、素子１には光起電力効果が起こり、光歪効果
によって、図１のＢに示すように歪が誘起される。
【００１０】上記光アクチュエータ素子１としては、熱
処理によって分極反転層を利用した単結晶モノモルフア
クチュエータ板を作製することにより、従来のセラミッ
クスにおいて必要であった分極処理プロセスや貼り合わ
せが不要となり、素子の作製に新しい手法を導入するこ
とが可能となる。また、上記素子１をバイモルフ形とし
て光の両面照射を行うことにより、光歪効果を一層大き
くすることができる。しかも、このバイモルフ素子の作
製に熱処理を用いると、素子の接着の必要もなくすこと
ができる。上述した各熱処理には、一般的に利用されて
いる熱処理条件を適用することができる。
処理によって分極反転層を利用した単結晶モノモルフア
クチュエータ板を作製することにより、従来のセラミッ
クスにおいて必要であった分極処理プロセスや貼り合わ
せが不要となり、素子の作製に新しい手法を導入するこ
とが可能となる。また、上記素子１をバイモルフ形とし
て光の両面照射を行うことにより、光歪効果を一層大き
くすることができる。しかも、このバイモルフ素子の作
製に熱処理を用いると、素子の接着の必要もなくすこと
ができる。上述した各熱処理には、一般的に利用されて
いる熱処理条件を適用することができる。
【００１１】上記光アクチュエ−タ素子においては、光
アクチュエータとして単結晶素子を用いているため、従
来の多結晶材料を用いた場合の問題が一挙に解消できる
ばかりでなく、素子の電気容量と電気抵抗の積を小さく
することができ、従来大きな問題であった応答速度も一
桁以上が改善される。
アクチュエータとして単結晶素子を用いているため、従
来の多結晶材料を用いた場合の問題が一挙に解消できる
ばかりでなく、素子の電気容量と電気抵抗の積を小さく
することができ、従来大きな問題であった応答速度も一
桁以上が改善される。
【００１２】
【実施例】励起光源としてランプまたはレーザを用い、
光アクチュエータ素子として鉄添加ニオブ酸リチウム素
子を用い、光起電流と波長の関係について測定した結果
を図２に示す。この図２から、光アクチュエ−タ素子に
光を照射する光源には、３５０〜６００ｎｍの波長範囲
の光を出すことのできるランプ、または、この範囲の波
長出力を持つレーザが適していることがわかる。また、
表１に、ＰＬＺＴとニオブ酸リチウムの応答速度につい
ての計算結果を示す。この表１によれば、ニオブ酸リチ
ウムの応答速度が約１２倍以上速くなることがわかる。
光アクチュエータ素子として鉄添加ニオブ酸リチウム素
子を用い、光起電流と波長の関係について測定した結果
を図２に示す。この図２から、光アクチュエ−タ素子に
光を照射する光源には、３５０〜６００ｎｍの波長範囲
の光を出すことのできるランプ、または、この範囲の波
長出力を持つレーザが適していることがわかる。また、
表１に、ＰＬＺＴとニオブ酸リチウムの応答速度につい
ての計算結果を示す。この表１によれば、ニオブ酸リチ
ウムの応答速度が約１２倍以上速くなることがわかる。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【発明の効果】以上に詳述した本発明の光アクチュエ−
タ素子によれば、単結晶材料を用いることによって、素
子中の結晶軸の方向が統一され、微結晶中に分域がな
く、ヒステリシス・クリ−プもないなど、従来の多結晶
材料に特有の問題を解消したアクチュエータ素子を得る
ことができる。また、応答速度も約１桁改善することが
でき、さらに、光源としてレーザをも使用できるように
した光アクチュエ−タ素子を得ることができる。
タ素子によれば、単結晶材料を用いることによって、素
子中の結晶軸の方向が統一され、微結晶中に分域がな
く、ヒステリシス・クリ−プもないなど、従来の多結晶
材料に特有の問題を解消したアクチュエータ素子を得る
ことができる。また、応答速度も約１桁改善することが
でき、さらに、光源としてレーザをも使用できるように
した光アクチュエ−タ素子を得ることができる。
【図１】Ａ及びＢは、本発明に係る光アクチュエ−タ素
子の光照射前及び照射後の状態を概念的に示す説明図で
ある。
子の光照射前及び照射後の状態を概念的に示す説明図で
ある。
【図２】本発明の実施例である鉄添加ニオブ酸リチウム
についての光起電流の波長依存性を示すグラフである。
についての光起電流の波長依存性を示すグラフである。
１ 光アクチュエ−タ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−74213（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−48478（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−267741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−71207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 41/18 H01L 41/08
Claims (4)
- 【請求項１】 ニオブ酸リチウム、ニオブ酸タンタル、
及びチタン酸バリウムのいずれかの単結晶によって素子
を構成したことを特徴とする光アクチュエータ。 - 【請求項２】 熱処理によって単結晶モノモルフ板とし
た素子により構成したことを特徴とする請求項１記載の
光アクチュエータ。 - 【請求項３】 バイモルフ型素子により構成したことを
特徴とする請求項１に記載の光アクチュエータ。 - 【請求項４】 ニオブ酸リチウム、ニオブ酸タンタ
ル、及びチタン酸バリウムのいずれかに鉄または銅を添
加した単結晶によって素子を構成したことを特徴とする
光アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11075349A JP3106187B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 光アクチュエ−タ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11075349A JP3106187B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 光アクチュエ−タ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000267022A JP2000267022A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3106187B2 true JP3106187B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=13573692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11075349A Expired - Lifetime JP3106187B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 光アクチュエ−タ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106187B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8651756B2 (en) | 2008-12-25 | 2014-02-18 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US8764325B2 (en) | 2009-03-31 | 2014-07-01 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US8770877B2 (en) | 2008-12-25 | 2014-07-08 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape printer |
| US9132682B2 (en) | 2009-03-31 | 2015-09-15 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape unit and tape cassette |
| US9409425B2 (en) | 2009-03-31 | 2016-08-09 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9427988B2 (en) | 2009-03-31 | 2016-08-30 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9566808B2 (en) | 2009-03-31 | 2017-02-14 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9573401B2 (en) | 2009-06-30 | 2017-02-21 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9656495B2 (en) | 2009-12-28 | 2017-05-23 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3265479B2 (ja) * | 1999-11-15 | 2002-03-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 光アクチュエータ |
| JP5363013B2 (ja) * | 2008-03-18 | 2013-12-11 | 日本電信電話株式会社 | メカニカル素子およびその振動を制御する方法 |
| JP5163373B2 (ja) * | 2008-09-02 | 2013-03-13 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | アクチュエータ、および撮像装置 |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11075349A patent/JP3106187B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8651756B2 (en) | 2008-12-25 | 2014-02-18 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US8770877B2 (en) | 2008-12-25 | 2014-07-08 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape printer |
| US9493016B2 (en) | 2008-12-25 | 2016-11-15 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US8764325B2 (en) | 2009-03-31 | 2014-07-01 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9011028B2 (en) | 2009-03-31 | 2015-04-21 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9132682B2 (en) | 2009-03-31 | 2015-09-15 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape unit and tape cassette |
| US9409425B2 (en) | 2009-03-31 | 2016-08-09 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9427988B2 (en) | 2009-03-31 | 2016-08-30 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9498987B2 (en) | 2009-03-31 | 2016-11-22 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9566808B2 (en) | 2009-03-31 | 2017-02-14 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9573401B2 (en) | 2009-06-30 | 2017-02-21 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
| US9656495B2 (en) | 2009-12-28 | 2017-05-23 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tape cassette |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000267022A (ja) | 2000-09-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |