(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と、駆動軸を軸方向に振動させる駆動素子と、被駆動体を保持する保持部材と、保持部材に固定され駆動軸に接して保持部材を駆動軸に押圧する板ばねとを備え、駆動軸を振動させて保持部材を摺動させることにより被駆動体を駆動する駆動装置において、
板ばねの固定された部位から駆動軸に接する部位までの長さが、前記固定された部位から駆動軸までの距離よりも長く、
保持部材の被駆動体を保持する部位は環状であり、板ばねは板面外方向に屈曲し、保持部材の環状の部位の外周面に略沿って配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
駆動軸と、駆動軸を軸方向に振動させる駆動素子と、被駆動体を保持する保持部材と、保持部材に固定され駆動軸に接して保持部材を駆動軸に押圧する板ばねとを備え、駆動軸を振動させて保持部材を摺動させることにより被駆動体を駆動する駆動装置において、
板ばねの固定された部位から駆動軸に接する部位までの長さが、前記固定された部位から駆動軸までの距離よりも長く、
板ばねは板面内で屈曲したＬ字状であり、固定された部位から屈曲部位までが駆動軸に略平行に配置されていることを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被駆動体を保持した保持部材を駆動軸に摺接させ、駆動軸を軸方向に振動させることにより被駆動体を駆動する駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被駆動体を保持した保持部材を適度な力で駆動軸に押圧し、変位の速度を一方向と逆方向とで違えながら駆動軸を軸方向に振動させて保持部材を摺動させることにより被駆動体を駆動する駆動装置がある。このような駆動装置の一例を図３に示す。この駆動装置はレンズＬを駆動するもので、駆動素子である圧電アクチュエータ１１、駆動軸１２、ガイド軸１３、支持壁１４、１５、および保持部材であるレンズ枠５１より成る。
【０００３】
圧電アクチュエータ１１は後端面を不図示の装置本体に固定されており、印加電圧に応じて前後方向に伸縮する。駆動軸１２は後端を圧電アクチュエータ１１の前端面に固定されており、圧電アクチュエータ１１の伸縮に伴って軸方向に変位する。圧電アクチュエータ１１に周期的に電圧を印加することにより駆動軸１２は振動する。ガイド軸１３は駆動軸１２と平行に配置されている。
【０００４】
支持壁１４、１５は平行に配置され、装置本体に固定されている。支持壁１４は駆動軸１２を通してその先端部を支持する貫通孔１４ａと、ガイド軸１３の先端部を固定する固定孔１４ｂと、前方からの光をレンズＬに導く大径の開口１４ｃを有している。支持壁１５は駆動軸１２を通してその後部を支持する貫通孔１５ａと、ガイド軸１３の後端部を固定する固定孔１５ｂと、レンズＬを透過した光を後方に導く大径の開口１５ｃを有している。貫通孔１４ａ、１５ａの内壁面は駆動軸１２の外周面に軽く接しており、駆動軸１２を軸方向に摺動自在に支持する。
【０００５】
レンズ枠５１の正面図を図４に示す。レンズ枠５１はレンズＬを固定する環状の保持部５２、保持部５２の上部に形成された突起５３、突起５３に固定され駆動軸１２に接する屈曲部位を有する板状の接触部５４、および保持部５２の下部に形成されガイド軸１３を通す溝を有する突部５５を備えている。突起５３には板ばね５６がねじ５７によって固定されており、駆動軸１２は接触部５４と板ばね５６に挟まれて、板ばね５６の弾性力により接触部５４と板ばね５６に摺接している。ガイド軸１３は突部５５の溝の左右の側壁に軽く接しており、レンズ枠５１の駆動軸１２回りの動きを規制する。
【０００６】
圧電アクチュエータ１１への印加電圧の例を図５に示す。印加電圧が急激に変化すると圧電アクチュエータ１１は急激に伸張または収縮し、印加電圧が徐々に変化すると圧電アクチュエータ１１は徐々に伸張または収縮する。駆動軸１２に摺接しているに過ぎないレンズ枠５１は駆動軸１２上を摺動するが、駆動軸１２の変位が低速であれば摩擦力によってその変位に追随して変位し、駆動軸１２の変位が高速であればその変位に追随し得ず、元の位置に留まる。
【０００７】
したがって、圧電アクチュエータ１１への印加電圧を、図５（ａ）のように急激に上昇させ緩やかに下降させることを繰り返すことにより、レンズＬを一方向に駆動することができ、逆に、図５（ｂ）のように緩やかに上昇させ急激に下降させることを繰り返すことにより、レンズＬを逆方向に駆動することができる。レンズＬの駆動速度は印加電圧の大きさおよび周期によって調節可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の駆動装置は駆動軸１２と接触部５４および板ばね５６との摩擦力によってレンズ枠５１を駆動する。摩擦力が大き過ぎるときは、駆動軸１２の変位が高速であってもその変位にレンズ枠５１が追随して変位してしまい、逆に摩擦力が小さ過ぎるときは、駆動軸１２の変位が低速であってもその変位にレンズ枠５１が追随し得なくなって、レンズＬを効率よく駆動することはできない。したがって、レンズ枠５１が駆動軸１２の低速変位に確実に追随し、高速変位に確実に追随しないように、摩擦力を適切に設定する必要がある。
【０００９】
駆動軸１２と接触部５４および板ばね５６との摩擦力は、板ばね５６の弾性力に依存する。一方、板ばね５６の弾性力は厚さ、幅、固定部位から駆動軸１２との接触部位までの長さ、駆動軸１２との接触による撓み量に依存するが、これらは加工や組み立ての誤差により変動する。ところが、板ばね５６は駆動軸１２に近い突起５３に固定するように短く形成されているため、ばね定数が大きく、僅かな誤差が弾性力の大きな差異となって現れる。
【００１０】
このため、従来の駆動装置では、板ばね５６の弾性力、したがって駆動軸１２と接触部５４および板ばね５６との摩擦力を適正値に設定するのが容易ではなく、駆動効率にばらつきが生じ易くなっていた。駆動効率を良好にするためには加工や組み立てを高い精度で行う必要があり、装置の製造に長時間を要し、コストの上昇を招くことになる。
【００１１】
板ばね５６のばね定数を小さくすれば、加工や組み立ての誤差が弾性力に及ぼす影響を小さくすることが可能であり、これは接触部５４と共に板ばね５６を長くすることで容易に達成することができる。しかしながら、接触部５４と板ばね５６を長くすると、駆動装置が大型化してしまうという新たな問題が生じる。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、被駆動体を保持する保持部材を駆動軸に押圧するための板ばねの弾性力が、加工や組み立ての誤差によって変動し難い小型の駆動装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、駆動軸と、駆動軸を軸方向に振動させる駆動素子と、被駆動体を保持する保持部材と、保持部材に固定され駆動軸に接して保持部材を駆動軸に押圧する板ばねとを備え、駆動軸を振動させて保持部材を摺動させることにより被駆動体を駆動する駆動装置において、板ばねの固定された部位から駆動軸に接する部位までの長さが、固定された部位から駆動軸までの距離よりも長く、保持部材の被駆動体を保持する部位は環状であり、板ばねは板面外方向に屈曲し、保持部材の環状の部位の外周面に略沿って配置されている構成とする。
【００１４】
保持部材を駆動軸に押圧するために必要な板ばねの最小限の長さは、固定された部位から駆動軸までの距離（固定された部位から駆動軸に下ろした垂線の長さ）に等しいが、固定された部位から駆動軸に接する部位までのばね表面に沿う長さすなわち可撓部位の長さを必要最短距離よりも長くすることで、板ばねのばね定数を小さくすることができる。ばね定数が小さくなると、板ばねの厚さ、幅、固定された部位から駆動軸までの距離、あるいは駆動軸との接触による撓み量に多少の誤差があっても、板ばねの弾性力はあまり変わらず、略一定の力で保持部材を駆動軸に押圧することが可能になる。
【００１５】
さらに、板ばねを板面外方向に屈曲させて保持部材の環状の部位の外周面に略沿って配置しているので、板ばねの可撓部位の長さを、固定された部位から駆動軸までの距離よりもはるかに長くすることが可能であり、ばね定数を大きく低下させることができる。しかも、装置をどの方向にも大きくする必要がない。また、板ばねの長さを自由に設定することが可能であり、ばね定数の設定の自由度が高くなって、駆動に適する弾性力が容易に得られる。
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明ではまた、駆動軸と、駆動軸を軸方向に振動させる駆動素子と、被駆動体を保持する保持部材と、保持部材に固定され駆動軸に接して保持部材を駆動軸に押圧する板ばねとを備え、駆動軸を振動させて保持部材を摺動させることにより被駆動体を駆動する駆動装置において、板ばねの固定された部位から駆動軸に接する部位までの長さが、前記固定された部位から駆動軸までの距離よりも長く、板ばねは板面内で屈曲したＬ字状であり、固定された部位から屈曲部位までが駆動軸に略平行に配置されている構成とする。この構成では、駆動軸に対して垂直方向に装置を大きくすることなく、ばね定数を小さくすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の駆動装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各実施形態の駆動装置は、図３に示した装置と同様にレンズＬを駆動するものであるが、レンズＬを保持するレンズ枠および板ばねの構造のみが相違し、装置の全体構成や駆動原理は同じであるので、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１に、第１の実施形態の駆動装置のレンズ枠およびその周辺部の正面図を示す。このレンズ枠２１は、レンズＬを固定する環状の保持部２２、保持部２２の上部に形成された突起２３、突起２３に固定され駆動軸１２に接する屈曲部位を有する板状の接触部２４、および保持部２２の下部に形成されガイド軸１３を通す溝を有する突部２５を備えている。
【００１９】
保持部２２の外周面にはその形状に対応して屈曲した板ばね２６が配置されており、板ばね２６の一端はねじ２７によって保持部２２に固定されている。板ばね２６の他端は接触部２４に対向している。駆動軸１２は接触部２４と板ばね２６に挟まれて、板ばね２６の弾性力により接触部２４と板ばね２６に摺接している。板ばね２６は屈曲しているため、そのねじ２７による固定部位から駆動軸１２に接する部位までの長さは、固定部位から駆動軸１２までの距離よりも長い。
【００２０】
駆動軸１２との接触により板ばね２６に加わる力は、接触部位から固定部位にまで伝わり、この全範囲が板ばね２６の可撓部位となる。したがって、板ばね２６のばね定数は、図４の板ばね５６と比べて、材料、厚さ、幅が同じであってもはるかに小さくなっている。このため、接触部２４、突起２３、板ばね２６の加工や取り付けに誤差があったとしても、駆動軸１２に加わる板ばね２６の弾性力への影響はほとんどなく、駆動軸１２と接触部２４および板ばね２６との摩擦力は略一定になる。
【００２１】
板ばね２６の可撓部位の長さを、圧電アクチュエータ１１への印加電圧をはじめとする駆動に関する種々の因子を考慮して設計するだけで、レンズ枠２１が駆動軸１２の低速変位に確実に追随し高速変位に確実に追随しないように摩擦力を設定することができ、常に効率よくレンズＬを駆動することができる。また、板ばね２６をレンズ枠２１の保持部２２の外周面に沿って配置したことで、板ばね２６を長くしたことの駆動装置の大きさへの影響は、前後、左右、上下いずれの方向にも皆無である。
【００２２】
なお、板ばね２６は、固定する端部を除いてレンズ枠２１の保持部２２の外周面に接触する必要はなく、その屈曲形状も必ずしも保持部２２の外周面と同じでなくてよい。また、ここでは板ばね２６を保持部２２に固定しているが、必要に応じて延長し、突起２３に固定してもかまわない。
【００２３】
図２に、第２の実施形態の駆動装置のレンズ枠およびその周辺部の斜視図を示す。このレンズ枠３１は、レンズＬを固定する環状の保持部３２、保持部３２の上部に形成された突起３３、突起３３に固定され駆動軸１２に接する屈曲部位を有する板状の接触部３４、および保持部３２の下部に形成されガイド軸１３を通す溝を有する突部３５を備えている。
【００２４】
突起３３は保持部３２の後端面を超えて長く形成されている。突起３３の後部３３ａは前部よりも厚く形成されており、ここにＬ字状の板ばね３６の一端がねじ３７によって固定されている。板ばね３６の屈曲部から固定された一端までは駆動軸１２と平行に配置されており、他端は接触部３４に対向している。駆動軸１２は接触部３４と板ばね３６に挟まれて、板ばね３６の弾性力により接触部３４と板ばね３６に摺接している。板ばね３６は駆動軸１２に平行な部分を有するため、そのねじ３７による固定部位から駆動軸１２に接する部位までの長さは、固定部位から駆動軸１２までの距離よりも長い。
【００２５】
駆動軸１２との接触により板ばね３６に加わる力は、接触部位から屈曲部を経て固定部位にまで伝わり、この全範囲が板ばね３６の可撓部位となる。したがって、板ばね３６のばね定数は図４の板ばね５６よりも小さくなっている。このため、各部の加工や取り付けに誤差があったとしても、駆動軸１２に加わる板ばね３６の弾性力への影響は小さく、駆動軸１２と接触部３４および板ばね３６との摩擦力は略一定になり、レンズＬを効率よく駆動することができる。
【００２６】
本実施形態の構成では、突起３３および板ばね３６を前後方向に長くしたことにより、駆動装置は前後方向に多少長くなるが、上下、左右方向の大きさは影響を受けない。なお、ここでは保持部３２を環状としているが、板ばね３６の固定に保持部３２は関与しないから、保持部３２はレンズＬを保持し得る範囲で任意の形状とすることができる。
【００２７】
以上、本発明の駆動装置について２つの例を掲げて説明したが、本発明の駆動装置は、例示したレンズに限らず、あらゆる物体の駆動に適用することができる。また、ここでは、駆動軸を振動させる駆動素子として圧電アクチュエータを用いているが、他の方式で駆動軸を振動させるようにしてもよい。例えば、駆動軸を軸方向に弾性付勢しておき、モータの回転軸に取り付けた偏心カムで付勢力に抗して駆動軸を変位させる方式を採用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の駆動装置では、板ばねの可撓部位の長さを保持部材の駆動軸への押圧に必要な最小限の長さよりも大きくしてばね定数を小さくしているので、加工誤差や組み立て誤差による板ばねの弾性力の変動が抑えられる。このため、保持部材と駆動軸の摩擦力が安定し、効率よく被駆動体を駆動することができる。また、加工や組み立てを特に高い精度で行う必要がなく、製造効率が向上し、装置のコストを低減することができる。
【００２９】
特に、板ばねを環状の保持部材の外周面に沿って配置する構成では、被駆動体を効率よく駆動するためのばね定数の設定が容易である上、装置の大型化を全く伴わない。また、Ｌ字状の板ばねを駆動軸に略平行に配置する構成は、保持部材の被駆動体保持部を任意の形状にすることが可能であり、用途が広い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施形態の駆動装置のレンズ枠および周辺部の正面図。
【図２】  第２の実施形態の駆動装置のレンズ枠および周辺部の斜視図。
【図３】  従来の駆動装置の斜視図。
【図４】  従来の駆動装置のレンズ枠および周辺部の正面図。
【図５】  圧電アクチュエータの印加電圧の例を示す図。
【符号の説明】
１１        圧電アクチュエータ（駆動素子）
１２        駆動軸
１３        ガイド軸
１４、１５  支持壁
２１、３１  レンズ枠（保持部材）
２２、３２  保持部
２３、３３  突起
２４、３４  接触部
２５、３５  突部
２６、３６  板ばね
２７、３７  ねじ
Ｌ        レンズ（被駆動体）
【図１】
0003640534.tif 000002
【図２】
0003640534.tif 000003
【図３】
0003640534.tif 000004
【図４】
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【図５】
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