(57)【要約】【課題】軽量化のために筒状に形成した駆動軸を有するが、特許文献３の如き追加関連部材は不要であり、また、外力により変形し難く、更に電気機械変換素子と確実に接合可能な駆動軸を有する駆動装置。【解決手段】電圧の印加によって変位する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に結合された駆動軸と、前記駆動軸に対して摩擦摺動する移動部材と、を有し、前記電気機械変換素子に電圧を印加して前記駆動軸を振動させることにより、前記移動部材を直進移動させる駆動装置において、前記駆動軸は、筒状に形成されており、且つ、前記電気機械変換素子に結合される端部にフランジを有すること。【選択図】図４
2010098903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の印加によって変位する電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に結合された駆動軸と、
前記駆動軸に対して摩擦摺動する移動部材と、
を有し、
前記電気機械変換素子に電圧を印加して前記駆動軸を振動させることにより、前記移動部材を直進移動させる駆動装置において、
前記駆動軸は、筒状に形成されており、且つ、前記電気機械変換素子に結合される端部にフランジを有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記駆動軸のフランジは、外周面側に突出していることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動軸のフランジは、内周面側に突出していることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動軸は、前記電気機械変換素子に結合される端部に対して反対側に位置する端部に内孔を被覆する被覆部を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記駆動軸は、前記電気機械変換素子に結合される端部と反対側の端部の隅部が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動軸は、金属から形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の駆動装置を備え、前記移動部材は撮像レンズを保持するレンズ枠と一体的に形成されていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子等の電気機械変換素子を用い、撮像レンズの駆動等に好適な駆動装置、及び該駆動装置を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧の印加によって伸縮する圧電素子（ピエゾ素子）等の電気機械変換素子を用いた駆動装置が知られている。このような駆動装置の中でＳＩＤＭ（Ｓｍｏｏｔｈ  Ｉｍｐａｃｔ  Ｄｒｉｖｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）と称される装置が特許公報に開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このＳＩＤＭの構成と作動を図１乃至図３を参照して説明する。但し、図１乃至図３に示す構成は特許文献１の図と同一であるが、用語及び符号は特許文献１と異ならせてある。
【０００４】
このＳＩＤＭ１０は、図１の正面図に示す如く、主として電気機械変換素子１１、駆動軸１２、保持部材１３及びフレキシブルプリント基板１４等から成り、小型に構成されている。
【０００５】
電気機械変換素子１１は、圧電セラミックからなる複数の圧電材料と内部電極とが交互に積層された圧電素子である。電圧が印加されると圧電材料が厚み方向に変位するので、電気機械変換素子１１は伸縮する。
【０００６】
駆動軸１２は、電気機械変換素子１１の伸縮方向の一端に接着剤Ｓ１で接合されたロッド状の部材であって、滑り性が良く表面硬度の高い材料から形成されている。
【０００７】
保持部材１３は、電気機械変換素子１１の伸縮方向の他端に接着剤Ｓ２で接合され、電気機械変換素子１１と駆動軸１２を片持ちで保持し、比重の大きい金属材料から形成されている。なお、電気機械変換素子１１と保持部材１３とが導通しないように接着剤Ｓ２は絶縁性である。
【０００８】
フレキシブルプリント基板１４は、導電性接着剤Ｓ３により電気機械変換素子１１に接合され、電気機械変換素子１１に給電を行う。
【０００９】
また、図２はＳＩＤＭの斜視図であり、図２（Ａ）は移動部材１５等を組み立てる前のＳＩＤＭの斜視図、図２（Ｂ）は移動部材１５等を組み立てた後のＳＩＤＭの斜視図である。
【００１０】
移動部材１５はＳＩＤＭにより摺動されるべき部材に接合されるか、又は一体に形成されており、摺動されるべき部材とは例えば撮像レンズを保持するレンズ枠である。移動部材１５にはＶ溝１５ａが形成され、駆動軸１２と対向している。また、駆動軸１２を挟んで反対側にも駆動軸１２と対向するＶ溝１６ａを有する挟持部材１６が配置されている。そして、コの字形の板バネ１７を移動部材１５と挟持部材１６の横方向から装着し、移動部材１５と挟持部材１６が所定の摩擦力で駆動軸１２を狭着するようにする。これにより、移動部材１５は駆動軸１２に圧接する。
【００１１】
なお、駆動軸１２に対して移動部材１５を摩擦摺動させることに関しては種々の構成が考えられ、特許文献１，２に記載の如く、板バネ１７を用いずに移動部材１５と挟持部材１６との間に引っ張りバネや圧縮バネを設け、移動部材１５が駆動軸１２に圧接するようにしてもよい。
【００１２】
このように構成したＳＩＤＭの作動原理を図３に基づいて説明する。図３（Ｂ）に示す如き鋸歯形の波形のパルス電圧を、図１，２に示すフレキシブルプリント基板１４を介して図３（Ａ１）に示す電気機械変換素子１１に連続的に印加する。これによって電気機械変換素子１１は伸縮振動し、同時に駆動軸１２も軸方向に振動する。そして、図３（Ａ２）に示す如く、パルス電圧の緩やかな立ち上がりＵにおいては、電気機械変換素子１１は比較的ゆっくり伸長する。従って、駆動軸１２は保持部材１３から離れる方向（α方向）に繰り出され、これに伴って駆動軸１２に圧接している移動部材１５は同方向に摩擦摺動する。一方、パルス電圧の急速な立ち下がりＤにおいては、電気機械変換素子１１は急速に収縮して初期長さに戻る。このとき、図３（Ａ３）に示す如く、駆動軸１２も急速に保持部材１３に向かう方向（β方向）に戻るが、移動部材１５は慣性によってその位置に留まるか、又は僅かだけ保持部材１３の方向に摺動する。従って、このようなパルス電圧を連続的な印加することによって、移動部材１５はパルス数に応じて少しずつα方向に移動する。
【００１３】
また、移動部材１５をβ方向に移動させるときは、電気機械変換素子１１に印加する鋸歯形の波形のパルス電圧を逆にして、急速な立ち上がりと緩やかな立ち下がりにすればよい。
【００１４】
このようなＳＩＤＭは、高精度で高応答性を有し、作動が静粛であるので、小型の撮像装置、例えば携帯電話機に搭載する撮像装置に好適である。即ち、移動部材１５と撮像レンズを保持するレンズ枠とを一体に成形して撮像レンズを光軸方向に移動させ、合焦動作や変倍動作を行わせることができる。
【００１５】
以上のＳＩＤＭにおいて、電気機械変換素子１１の振動を駆動軸１２に効率良く伝達させるためには、駆動軸１２を軽量化することが必要である。
【００１６】
このような観点から、電気機械変換素子の端部に樹脂等から成る円柱状の振動伝達部材を接合し、更に、該振動伝達部材の外周面に金属から成る円筒状の駆動摩擦部材の内周面を接合した後、前記駆動摩擦部材の外周面に対して前述と同様の移動部材を摩擦摺動させた駆動装置が特許公報に開示されている（特許文献３参照）。そして、駆動摩擦部材を効率よく振動させることができるというものである。
【特許文献１】特開２００６−３１１７８８号公報
【特許文献２】特開２００８−５８８９４号公報
【特許文献３】特開２００６−１２９６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献３においては、駆動摩擦部材は円筒状に形成されて軽量化されているが、他に円柱状の振動伝達部材を用いているので、全体として充分に軽量化されていない。しかも、駆動摩擦部材と振動伝達部材の二つの部材を用いているので、全体形状に制約が生じ、且つ、部品費や組立費が増加する。また、駆動摩擦部材は単純な円筒状で外力により変形し易いので、補強部材を内部に挿入した形態も記載されているが、補強部材の追加で更に上述の問題が生ずる。その他に、振動伝達部材を用いずに、図１と同様に駆動摩擦部材を電気機械変換素子に直接接合した図も描かれている。しかし、円筒状の駆動摩擦部材を電気機械変換素子に接合する場合は、駆動摩擦部材の輪状の端部のみを電気機械変換素子に接触させることになるので、非常に不安定な接合になり、充分な接合強度を確保することは困難である。
【００１８】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、軽量化のために筒状に形成した駆動軸を有するが、特許文献３の如き追加関連部材は不要であり、また、外力により変形し難く、更に電気機械変換素子と確実に接合可能な駆動軸を有する駆動装置、及び該駆動装置を備えた撮像装置を提案することを発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
【００２０】
１．電圧の印加によって変位する電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に結合された駆動軸と、
前記駆動軸に対して摩擦摺動する移動部材と、
を有し、
前記電気機械変換素子に電圧を印加して前記駆動軸を振動させることにより、前記移動部材を直進移動させる駆動装置において、
前記駆動軸は、筒状に形成されており、且つ、前記電気機械変換素子に結合される端部にフランジを有することを特徴とする駆動装置。
【００２１】
２．前記駆動軸のフランジは、外周面側に突出していることを特徴とする前記１に記載の駆動装置。
【００２２】
３．前記駆動軸のフランジは、内周面側に突出していることを特徴とする前記１に記載の駆動装置。
【００２３】
４．前記駆動軸は、前記電気機械変換素子に結合される端部に対して反対側に位置する端部に内孔を被覆する被覆部を有することを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載の駆動装置。
【００２４】
５．前記駆動軸は、前記電気機械変換素子に結合される端部と反対側の端部の隅部が円弧状に形成されていることを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載の駆動装置。
【００２５】
６．前記駆動軸は、金属から形成されていることを特徴とする前記１〜５の何れか１項に記載の駆動装置。
【００２６】
７．前記１〜６の何れか１項に記載の駆動装置を備え、前記移動部材は撮像レンズを保持するレンズ枠と一体的に形成されていることを特徴とする撮像装置。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の駆動装置及び撮像装置によれば、駆動軸が筒状に形成されて軽量化されているので、電気機械変換素子の振動が効率良く伝達され、また、駆動軸が外力により変形し難いので、駆動性能が向上し、更に、駆動軸が電気機械変換素子と確実に接合可能で剥離強度が増大するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
先ず、本発明の撮像装置の実施の形態を図４乃至図６を参照して説明する。図４は撮像装置の断面図、図５はレンズ枠の正面図、図６はＳＩＤＭの拡大図である。
【００２９】
図４において、撮像装置は、主として撮像レンズＬ、レンズ枠２１、筐体２２、撮像素子２４及びＳＩＤＭ３０等から構成され、被写体距離に応じて撮像レンズＬを撮像素子２４に合焦させるべく、ＳＩＤＭ３０により撮像レンズＬを移動させる。
【００３０】
撮像レンズＬは、１枚のレンズの如く描かれているが、複数枚のレンズから構成されていてもよく、レンズ構成に制限はない。
【００３１】
レンズ枠２１は、撮像レンズＬを保持し、前述の移動部材１５に相当して一体成型される移動部２１ａが右方に延在している。そして、レンズ枠２１は、加工の簡易化、軽量化、原価低減等のために樹脂成型される。
【００３２】
筐体２２は撮像装置の各部材を保持する基体となる部材である。
【００３３】
赤外カットフィルタ２３は、撮像レンズＬに対して撮像素子２４の側に位置し、筐体２２に貼着されている。
【００３４】
撮像素子２４は、撮像レンズＬにより結像された被写体光を光電変換する。
【００３５】
撮像素子２４はプリント配線板２５にワイヤーボンディングにより実装され、プリント配線板２５は筐体２２の後端に不図示の接着剤で接合されている。そして、撮像素子２４にて光電変換された画像信号は、プリント配線板２５より不図示のフレキシブルプリント基板等を介して外部機器に送信される。
【００３６】
図５に示す支軸２６は、レンズ枠２１に設けた二股部２１ｂと係合し、ＳＩＤＭ３０の駆動軸３２を中心としたレンズ枠２１の回転を防止している。
【００３７】
カバー２７は、撮像レンズＬ及びレンズ枠２１の一部を除いて各部材を被覆・保護する。
【００３８】
ＳＩＤＭ３０は、前述のＳＩＤＭ１と形状は異なるが、同一の構成で同一の原理で作動する。そして、駆動軸３２が筐体２２に設けた孔に挿入されて位置決めされ、保持部材３３が筐体２２に接合されて固定されている。
【００３９】
ここで、ＳＩＤＭ３０においては、図６に示す如く、駆動軸３２は金属材料より成り、筒状に形成されていて、一方の端部に外周面側に突出したフランジ３２ａを有し、他方の端部に内孔を被覆する被覆部３２ｂを有している。駆動軸３２の材料は特に限定されるものではないが、塑性加工が容易なアルミニュウムや黄銅が望ましい。
【００４０】
このように、駆動軸３２は筒状に形成されているので質量が軽く、電気機械変換素子１１の振動が効率良く伝達される。
【００４１】
また、駆動軸３２を電気機械変換素子３１に接合するとき、接着剤Ｓがフランジ３２ａに被さるので、駆動軸３２は電気機械変換素子３１に確実に接合され、剥離強度が増大する。また、単に筒状の駆動軸を電気機械変換素子３１に接合するときと比較して、フランジ３２ａによって駆動軸３２が電気機械変換素子３１に接触する面積が増加するので、接合強度が増大することになる。
【００４２】
更に、フランジ３２ａと被覆部３２ｂとにより、単なる筒状の駆動軸と比較して、横方向からの押圧に対する剛性が増し、変形し難くなり、駆動性能が向上する。
【００４３】
なお、駆動軸３２は絞り加工で形成することが望ましい。そして、駆動軸３２を絞り加工すると、被覆部３２ｂの隅部３２ｃが必然的に円弧状に形成されるので、組立時に駆動軸３２の挿入作業が容易になる。
【００４４】
また、図５に示す如くレンズ枠２１の移動部２１ａにはＶ溝２１ｃが形成され、Ｖ溝２１ｃが駆動軸３２の外周面に当接する。更に、駆動軸３２を挟んで反対側にもＶ溝２１ｃと対向するＶ溝５１ａを有する挟持部材５１が配置されている。そして、コの字形の板バネ５２を移動部２１ａと挟持部材５１の横方向から装着し、移動部２１ａと挟持部材５１が所定の摩擦力で駆動軸３２を狭着するようにする。これにより、移動部２１ａは駆動軸３２に圧接し、レンズ枠２１は駆動軸３２に対して摩擦摺動する。
【００４５】
以上の如き撮像装置において、筐体２２の内部より端末が外部に露出した電気接片２８に外部よりパルス電圧を印加する。すると、そのパルス電圧は、電気接片２８とＳＩＤＭ３０の電気機械変換素子３１の双方に圧着する電気接片２９を介して電気機械変換素子３１に印加される。従って、電気機械変換素子３１は軸方向に伸縮するが、保持部材１３は筐体２２に固定されているので、電気機械変換素子３１は図４の下方にのみ伸縮し、駆動軸３２は同方向に振動する。この際に、移動部２１ａが駆動軸３２に圧接しているので、図３に基づいて説明した原理により、レンズ枠２１は駆動軸３２に対して摩擦摺動し、レンズ枠２１と共に撮像レンズＬは光軸Ｏの方向に移動する。
【００４６】
なお、移動部２１ａを駆動軸３２に対して摩擦摺動させるのに必ずしも板バネ５２を用いる必要はなく、引っ張りバネや圧縮バネの付勢力により移動部２１ａと挟持部材５１が所定の摩擦力で駆動軸３２を狭着するようにしてもよい。また、駆動軸３２を磁性体で形成し、移動部２１ａに永久磁石を固着すれば、バネ類や挟持部材５１を用いずに移動部２１ａを駆動軸３２に対して摩擦摺動させることができる。
【００４７】
また、駆動軸３２は絞り加工により形成したので、外周面側に突出したフランジ３２ａを有していたが、内周面側に突出したフランジを有していてもよい。この様な駆動軸を有するＳＩＤＭを図７に示す。
【００４８】
図７において、駆動軸４２は金属材料より成り、筒状に形成されていて、一方の端部と他方の端部に内周面側に突出したフランジ４２ａ，４２ｂを有している。
【００４９】
このように、駆動軸４２は筒状に形成されているので質量が軽く、電気機械変換素子１１の振動が効率良く伝達される。また、駆動軸４２を電気機械変換素子３１に接合するとき、接着剤Ｓがフランジ４２ａに被さるので、駆動軸４２は電気機械変換素子３１に確実に接合され、容易に剥がれることはない。更に、フランジ４２ａ，４２ｂにより、単なる筒状の駆動軸と比較して、横方向からの押圧に対する剛性が増して変形し難くなり、駆動性能が向上する。
【００５０】
なお、駆動軸４２の加工方法は、引き抜き加工にて形成された長いパイプ状の部材を回転させながら個々に切断し、この際にカッターの根本で端部を押圧して内側に変形させ、フランジ４２ａ，４２ｂを形成する。
【００５１】
この結果、フランジ４２ｂを有する側の隅部４２ｃが必然的に円弧状に形成されるので、組立時に駆動軸４２の挿入作業が容易になる。
【００５２】
また、フランジ４２ａ，４２ｂは同一形状であるので、どちらのフランジを電気機械変換素子３１に接合してもよく、組立作業性が向上する。
【００５３】
その他に、ＳＩＤＭとしては以上の如く記載した構成に限定されるものではない。例えば、板状の２枚の圧電素子で金属板を狭着した構成の電気機械変換素子を用い、一方の圧電素子に駆動軸を結合して、圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が凸凹形状に変位することで、駆動軸を振動させる形式であってもよい。また、上記の圧電素子を１枚にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ＳＩＤＭの正面図である。
【図２】ＳＩＤＭの斜視図である。
【図３】ＳＩＤＭの作動原理を示す図である。
【図４】撮像装置の断面図である。
【図５】レンズ枠の正面図である。
【図６】駆動軸を筒状に形成したＳＩＤＭの正面図である。
【図７】図６とは異なる形態のＳＩＤＭの正面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０，３０  ＳＩＤＭ
１１，３１  電気機械変換素子
１２，３２，４２  駆動軸
１３，３３  保持部材
２１  レンズ枠
２２  筐体
２４  撮像素子
３２ａ，４２ａ，４２ｂ  フランジ
３２ｂ  被覆部
３２ｃ，４２ｃ  隅部
Ｌ  撮像レンズ
Ｏ  光軸
【図１】
2010098903.tif 000003
【図２】
2010098903.tif 000004
【図３】
2010098903.tif 000005
【図４】
2010098903.tif 000006
【図５】
2010098903.tif 000007
【図６】
2010098903.tif 000008
【図７】
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