(57)【要約】【課題】被駆動部材の移動速度の高速化を図ることができる駆動装置を提供すること。【解決手段】圧電素子１に駆動軸２を取り付けたアクチュエータ１０を有し、駆動信号を入力して圧電素子１を伸縮させ、圧電素子１の伸縮動作に応じて駆動軸２を往復運動させて被駆動部材３を移動させる駆動装置であって、駆動信号としてパルス信号が用いられ、その駆動信号のハイ出力時間及びロー出力時間のうち短い方の出力時間としてアクチュエータ１０において最も低い共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間が設定されている。これにより、被駆動部材３の移動速度の高速化を図ることができる。【選択図】図１
2008253021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械変換素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータを有し、駆動信号を入力して前記電気機械変換素子を伸縮させ、前記電気機械変換素子の伸縮動作に応じて前記駆動軸を往復運動させて、前記駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させる駆動装置において、
前記駆動信号としてパルス信号が用いられ、前記駆動信号のハイ出力時間及びロー出力時間のうち短い方の出力時間として前記アクチュエータにおいて最も低い共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間が設定されていること、
を特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記駆動信号の中でオフ出力が設定されている場合には、ハイ出力又はロー出力の後のオフ出力をそのハイ出力時間又はロー出力時間に含めて前記ハイ出力時間及びロー出力時間のうち短い方の出力時間が設定されていること、
を特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記電気機械変換素子の伸縮方向の側方側から支持されて取り付けられ、その両端が伸縮方向へ移動可能な自由端となっていること、
特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子などの電気機械変換素子を用いた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子などの電気機械変換素子を用いた駆動装置として、電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子、その電気機械変換素子の伸縮方向一端に固定された駆動摩擦部材、その駆動摩擦部材に摩擦力で係合する係合部材、及び電気機械変換素子に電圧を印加する駆動回路を備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特許第３６４６１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の駆動装置は、電気機械変換素子に所定の駆動信号を入力することにより、安定した低速駆動を行おうとするものであるが、この種の駆動装置において、駆動効率を向上させて被移動部材をできるだけ高速で移動できることが望ましい。
【０００４】
そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、被駆動部材の移動速度の高速化を図ることができる駆動装置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】
【０００５】
すなわち本発明に係る駆動装置は、電気機械変換素子に駆動軸を取り付けたアクチュエータを有し、駆動信号を入力して前記電気機械変換素子を伸縮させ、前記電気機械変換素子の伸縮動作に応じて前記駆動軸を往復運動させて、前記駆動軸に摩擦係合させた被駆動部材を移動させる駆動装置において、前記駆動信号としてパルス信号が用いられ、前記駆動信号のハイ出力時間及びロー出力時間のうち短い方の出力時間として前記アクチュエータにおいて最も低い共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間が設定されていることを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、電気機械変換素子の駆動信号としてパルス信号を用い、駆動信号のハイ出力時間及びロー出力時間のうち短い方の出力時間としてアクチュエータにおいて最も低い共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間を設定することにより、被駆動部材の移動速度の高速化を図ることができる。
【０００７】
また本発明に係る駆動装置において、前記駆動信号の中でオフ出力が設定されている場合には、ハイ出力又はロー出力の後のオフ出力をそのハイ出力時間又はロー出力時間に含めて前記ハイ出力時間及びロー出力時間のうち短い方の出力時間が設定されていることが好ましい。
【０００８】
さらに本発明に係る駆動装置において、前記アクチュエータは、前記電気機械変換素子の伸縮方向の側方側から支持されて取り付けられ、その両端が伸縮方向へ移動可能な自由端となっていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、駆動信号のハイ出力時間及びロー出力時間のうち短い方の出力時間としてアクチュエータにおいて最も低い共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間を設定することにより、被駆動部材の移動速度の高速化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る駆動装置の断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る駆動装置は、圧電素子１に駆動軸２を取り付けたアクチュエータ１０を有し、圧電素子１の伸縮に応じて駆動軸２を往復移動させ、駆動軸２に摩擦係合される被駆動部材３を駆動軸２に沿って移動させる装置である。
【００１２】
圧電素子１は、駆動信号の入力により伸縮可能な電気機械変換素子であり、所定の方向へ伸長及び収縮可能となっている。この圧電素子１は、制御部８１に接続され、その制御部８１により電気信号を入力されることにより伸縮する。例えば、圧電素子１には、二つの入力端子１１ａ、１１ｂが設置される。この入力端子１１ａ、１１ｂに印加される電圧を繰り返して増減させることにより、圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返すこととなる。
【００１３】
なお、電気機械変換素子としては駆動信号の入力により伸縮するものであれば、圧電素子１以外のものを用いてもよい。
【００１４】
駆動軸２は、圧電素子１の伸縮方向に長手方向を向けて圧電素子１に取り付けられている。例えば、駆動軸２の一端が圧電素子１に当接され接着剤２１を用いて接着されている。この駆動軸２は、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。駆動軸２は、固定枠４から内側へ延びる仕切り部４ａ、仕切り部４ｃにより長手方向に沿って移動可能に支持されている。仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃは、被駆動部材３の移動領域を仕切るための部材であり、駆動軸２の支持部材としても機能している。固定枠４は、圧電素子１、駆動軸２及び被駆動部材などを収容し組み付けるための筐体として機能する。
【００１５】
駆動軸２の材質は、軽く高剛性のものが適しており、その条件を満たすものとしてはベリリウムが理想的であるが、この材料は稀少金属であるため高価で且つ加工性が悪いという欠点を持っている。そこで本実施形態においては、黒鉛結晶を強固に複合させた黒鉛複合体、例えばカーボングラファイトが用いられる。（ここで、黒鉛複合体とは炭素の六角板状結晶体であるグラファイトとグラファイト以外の物質との複合体を意味し、カーボングラファイトとはグラファイトと無定形炭素からなる物質を意味する。また、グラファイトは黒鉛とも言われる。）この黒鉛複合体であるカーボングラファイトは、ベリリウムと似た特性を有しながら（ベリリウムの比重は約１．８５、カーボングラファイトの比重は約１．８である）、ベリリウムと異なって比較的安価であり加工しやすいという特性を有している。なお、駆動軸２の形状は円柱状に限定されるものではなく、角柱状でもよい。
【００１６】
仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃには、駆動軸２を貫通させる貫通孔４ａがそれぞれ形成されている。仕切り部４ｂは、駆動軸２の圧電素子１取付部分の近傍箇所、すなわち駆動軸２の基端箇所を支持している。仕切り部４ｃは、駆動軸２の先端箇所を支持している。駆動軸２は、圧電素子１に取り付けられることにより、圧電素子１の伸長及び収縮の繰り返し動作に応じて、その長手方向に沿って往復移動する。
【００１７】
なお、図１では、駆動軸２を仕切り部４ｂ、４ｃによりその先端側と基端側の二箇所で支持する場合を示しているが、駆動軸２をその先端側又は基端側の一方で支持する場合もある。例えば、仕切り部４ｂの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｃにより先端箇所のみで支持されることとなる。また、仕切り部４ｃの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｂにより基端箇所のみで支持されることとなる。
【００１８】
また、図１では、駆動軸２を支持する仕切り部４ｂ、４ｃが固定枠４と一体になっている場合について示したが、これらの仕切り部４ｂ、４ｃは固定枠４と別体のものを固定枠４に取り付けて設けてもよい。別体の場合であっても、一体となっている場合と同様な機能、効果が得られる。
【００１９】
被駆動部材３は、駆動軸２に移動可能に取り付けられている。この被駆動部材３は、駆動軸２に対し摩擦係合されて取り付けられ、駆動軸２の長手方向に沿って移動可能となっている。例えば、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２に圧接されて所定の摩擦係数で係合しており、一定の押圧力で駆動軸２に押し付けられることによってその移動の際に一定の摩擦力が生ずるように取り付けられている。この摩擦力を超えるように駆動軸２が移動することにより、慣性により被駆動部材３がその位置を維持し、その被駆動部材３に対し相対的に駆動軸２が移動する。
【００２０】
圧電素子１は、支持部材５により固定枠４に取り付けられている。支持部材５は、圧電素子１をその伸縮方向に対して側方から支持して取り付けるものであり、圧電素子１と固定枠４との間に配設されている。この場合、支持部材５により圧電素子１２をその伸縮方向と直交する方向から支持することが好ましい。この支持部材５は、圧電素子１を側方から支持して取り付ける取付部材として機能している。
【００２１】
このように支持部材５によりアクチュエータ１０が圧電素子１の伸縮方向に対し側方側から支持されており、アクチュエータ１０の両端は圧電素子１の伸縮方向へ移動可能な自由端となっている。このため、アクチュエータ１０が駆動しても圧電素子１の伸縮による振動が固定枠４側へ伝達されにくい構造となっている。従って、アクチュエータ１０の駆動信号をアクチュエータ１０自体の共振周波数に関連づけて設定することが有効となっている。
【００２２】
支持部材５は、所定以上の弾性特性を有する弾性体により形成され、例えばシリコーン樹脂により形成される。支持部材５は、圧電素子１を挿通させる挿通孔５ａを形成して構成され、その挿通孔５ａに圧電素子１を挿通させた状態で固定枠４に組み付けられている。支持部材５の固定枠４への固着は、接着剤２２による接着により行われる。また、支持部材５と圧電素子１の間の固着も、接着剤による接着により行われる。この支持部材５を弾性体によって構成することにより、圧電素子１をその伸縮方向に移動可能に支持することができる。図１において、支持部材５が圧電素子１の両側に二つ図示されているが、この支持部材５、５は環状の支持部材５の断面をとることによって二つに図示されたものである。
【００２３】
なお、支持部材５の固定枠４への固着及び圧電素子１への固着は、固定枠４と圧電素子１の間に支持部材５を圧入し、支持部材５の押圧によって行ってもよい。例えば、支持部材５を弾性体により構成し、かつ、固定枠４と圧電素子１の間より大きく形成して、その間に圧入して設置する。これにより、支持部材５は、固定枠４及び圧電素子１に密着して配設される。この場合、圧電素子１は、支持部材５により伸縮方向に直交する方向の両側から押圧される。これによって、圧電素子１が支持される。
【００２４】
また、ここでは支持部材５をシリコーン樹脂で形成する場合について説明したが、支持部材５をバネ部材により構成してもよい。例えば、固定枠４と圧電素子１の間にバネ部材を配置し、このバネ部材によって圧電素子１を固定枠４に対し支持してもよい。
【００２５】
被駆動部材３には、レンズ枠９１を介して移動レンズ９０が取り付けられている。移動レンズ９０は、カメラの撮影光学系を構成するものであり、駆動装置の移動対象物となるものである。この移動レンズ９０は、被駆動部材３と一体的に設けられ、被駆動部材３と共に移動するように設けられている。移動レンズ９０の光軸Ｏ上には、図示しない固定レンズなどが配設され、カメラの撮影光学系を構成している。また、光軸Ｏ上には、撮像素子８２が配設されている。撮像素子８２は、撮影光学系により結像された画像を電気信号に変換する撮像手段であり、例えばＣＣＤにより構成される。撮像素子８２は、制御部８１と接続されており、画像信号を制御部８１に出力する。
【００２６】
圧電素子１の端部には、錘部材６が取り付けられている。錘部材６は、圧電素子１の伸縮力を駆動軸２側へ伝達させるための部材であって、圧電素子１の駆動軸２が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられている。
【００２７】
この錘部材６は、アクチュエータ１０の一部を構成する部品である。錘部材６としては、駆動軸２より重いものが用いられる。また、錘部材６として、弾性変形可能な部材に金属粉を混入させたものを用いることが好ましい。金属粉を混入させることにより重量を大きくすることができ、弾性変形可能な部材を用いることにより圧電素子１の作動時における不要な共振を減衰させることができる。
【００２８】
錘部材６の材質は、圧電素子１及び駆動軸２よりもヤング率の小さい材料のものが用いられる。錘部材６のヤング率としては、１ＧＰａ以下が好ましく、３００ＭＰａ以下がより好ましい。このような錘部材６は、ゴム等の弾性体に比重の大きい金属粉を混ぜ合わせることによって形成され、例えばウレタンゴムやウレタン樹脂にタングステンの粉末を混合することによって製造される。錘部材６の比重は、装置の小型化のためにできるだけ高いことが好ましく、例えば８〜１２程度に設定される。また、ウレタンゴムやウレタン樹脂にタングステンの粉末を混合することによって製造される錘部材６のヤング率は６０ＭＰａ程度、比重は１１．７程度となる。したがって、錘部材６を出来るだけ小さい体積で設計する場合は、出来るだけ比重が大きく且つヤング率の小さい組み合わせが最適となるが、錘部材６は駆動軸２の比重より大きく（比重１．８以上）、且つヤング率が１ＧＰａ以下のものであれば利用可能である。すなわち、比重をヤング率で除した数値（比重／ヤング率）が１．８×１０−９  以上であれば錘部材６として適している。なお、錘部材６と圧電素子１とを固着する接着剤としては、弾性接着剤を用いることが好ましい。
【００２９】
また、錘部材６は、固定枠４に対し支持固定されない状態で設けられている。すなわち、錘部材６は、圧電素子１の自由端に取り付けられ、固定枠４に対し直接支持されたり固定されておらず、また接着剤や樹脂材を介して固定枠４に対し動きを拘束されるように支持されたり固定されていない状態で設けられている。
【００３０】
駆動装置には、被駆動部材３の移動位置を検出する検出器８３が設けられている。検出器８３としては、例えば光学式の検出器が用いられ、フォトリフレクタ、フォトインタラプタなどが用いられる。具体的には、検出器８３としてリフレクタ８３ａ、検出部８３ｂを備えたものを用いる場合、被駆動部材３と一体に形成されるレンズ枠９１にリフレクタ８３ａを取り付け、検出部８３ｂからリフレクタ８３ａ側へ検出光を出射し、リフレクタ８３ａ側で反射してくる反射光を検出部８３ｂで検出することにより被駆動部材３及び移動レンズ９０の移動位置を検出する。
【００３１】
検出器８３は、制御部８１に接続されている。検出器８３の出力信号は制御部８１に入力される。制御部８１は、駆動装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路などにより構成される。また、制御部８１は、圧電素子１を作動させるための駆動回路を備えており、圧電素子１に対し駆動のための電気信号を出力する。
【００３２】
図２は、図１のII−IIにおける被駆動部材３の摩擦係合部分の断面図である。
【００３３】
図２に示すように、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２を押圧することにより、駆動軸２に取り付けられている。例えば、被駆動部材３には、駆動軸２を位置決めするためのＶ字状の溝３ａが形成される。その溝３ａには、断面Ｖ字状の摺動板３ｂが配置され、その摺動板３ｂを介して駆動軸２が被駆動部材３に押圧される。
【００３４】
また、板バネ７と被駆動部材３との間には、断面Ｖ字状の摺動板３ｃが配設され、板バネ７は、この摺動板３ｃを介して被駆動部材３を押圧する。このため、摺動板３ｂ、３ｃが互いに凹部側を向き合わせて配置され、駆動軸２を挟んで設けられている。Ｖ字状の溝３ａ内に駆動軸２を収容することにより、被駆動部材３を安定して駆動軸１４に取り付けることができる。
【００３５】
板バネ７としては、例えば、断面Ｌ字状の板バネ材が用いられる。板バネ７一辺を被駆動部材３に掛止させ、他の一辺を溝３ａの対向位置に配することにより、他の一辺により溝３ａに収容される駆動軸２を被駆動部材３との間に挟み込むことができる。
【００３６】
このように、被駆動部材３は、板バネ７により被駆動部材３を駆動軸２側に一定の力で押圧して取り付けられることにより、駆動軸２に対し摩擦係合される。すなわち、被駆動部材３は、駆動軸２に対し被駆動部材３が一定の押圧力で押し付けられ、その移動に際し一定の摩擦力が生ずるように取り付けられる。
【００３７】
また、断面Ｖ字状の摺動板３ｂ、３ｃにより駆動軸２を挟み込むことにより、被駆動部材３が駆動軸２に複数箇所で線接触することになり、駆動軸２に対し安定して摩擦係合させることができる。また、複数箇所の線接触状態により被駆動部材３が駆動軸２に係合しているため、実質的に被駆動部材３が駆動軸２に面接触状態で係合していると同様な係合状態となり、安定した摩擦係合が実現できる。
【００３８】
図３は、圧電素子１を作動させる駆動回路の回路図である。
【００３９】
図３に示すように、駆動回路８５は、制御部８１内に配置されて設けられている。この駆動回路８５は、圧電素子１のドライブ回路として機能するものであり、圧電素子１に対し駆動用の電気信号を出力する。駆動回路８５は、制御部８１の制御信号生成部（図示なし）から制御信号を入力し、その制御信号を電圧増幅又は電流増幅して圧電素子１の駆動用電気信号を出力する。駆動回路８５は、例えば入力段を論理回路Ｕ１〜Ｕ３により構成し、出力段に電界効果型のトランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２を備えたものが用いられる。トランジスタＱ１、Ｑ２は、出力信号として、Ｈｉ出力（高電位出力）、Ｌｏ出力（低電位出力）及びＯＦＦ出力（オフ出力、オープン出力）を出力可能に構成されている。
【００４０】
なお、この駆動回路は、圧電素子１を作動させるための回路の一例であり、これ以外の回路を用いて圧電素子１を作動させてもよい。
【００４１】
図４に駆動回路８５から出力される駆動信号の一例を示す。
【００４２】
図４（Ａ）は、被駆動部材３を圧電素子１に接近させる方向（図１において右方向）に移動させる際に圧電素子１に入力される駆動信号であり、図４（Ｂ）は、被駆動部材３を圧電素子１から離間させる方向（図１において左方向）に移動させる際に圧電素子１に入力される駆動信号である。
【００４３】
図４（Ａ）、（Ｂ）の駆動信号において、Ａｏｕｔの信号が圧電素子１の一方の入力端子１１ａに入力され、Ｂｏｕｔの信号が圧電素子１の他方の入力端子１１ｂに入力される。このため、ＡｏｕｔとＢｏｕｔの電位差が圧電素子１の入力電圧となる。
【００４４】
図４の駆動信号は矩形波であるが、実際に圧電素子１に入力される波形は、圧電素子１のキャパシタ成分により三角波状となる。このため、駆動信号のハイ、ローのデューティー比が５０％でなければ、矩形状の駆動信号の入力によって圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることができ、被駆動部材３を移動させることができる。
【００４５】
これらの図４（Ａ）、（Ｂ）の駆動信号は、パルス信号であり、そのハイ（Ｈｉ）出力時間及びロー（Ｌｏ）出力時間のうち短い方の出力時間としてアクチュエータ１０において最も低い共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間が設定されている。
【００４６】
例えば、図４（Ａ）、（Ｂ）の駆動信号において、ＡｏｕｔとＢｏｕｔのハイ出力時間及びロー出力時間において最も短い時間としてアクチュエータ１０において最も低い共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間が設定される。なお、ここでいう「最も低い共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間」とは、その１／２の時間のみならず、ほぼ１／２の時間も含むものである。例えば、その１／２の時間の±２０％の時間を駆動信号のハイ出力時間及びロー出力時間における最も短い時間として設定してもよい。また、より好ましくは、その１／２の時間の±１０％の時間を駆動信号のハイ出力時間及びロー出力時間における最も短い時間として設定される。
【００４７】
図５にアクチュエータ１０の駆動周波数とインピーダンスとの関係を示す。
【００４８】
図５の駆動周波数とインピーダンスの特性は、アクチュエータ１０として圧電素子１に駆動軸２、錘部材６を取り付けたものを用い、圧電素子１に入力される駆動信号の周波数を変化させて行った際の圧電素子１のインピーダンスを測定したものである。
【００４９】
図５に示すように、最も低周波数側でインピーダンスが落ち込む周波数、すなわち共振周波数ｆｒは、３３０ｋＨｚである。このため、アクチュエータ１０において、最も低い共振周波数は３３０ｋＨｚであり、その逆数に相当する周期時間Ｔは、３．０μｓである。そして、その周期時間の１／２の時間は、１．５μｓとなる。この周期時間の１／２の時間である１．５μｓが駆動信号におけるハイ出力時間及びロー出力時間において最も短い時間ｔ１として設定される。
【００５０】
このように駆動信号を設定し、その駆動信号を圧電素子１に入力することにより、被駆動部材３を最速な状態で移動させることができる。
【００５１】
図６に駆動信号におけるｔ１と被駆動部材３の移動速度の関係を示す。
【００５２】
図６は、駆動装置の圧電素子１に入力される駆動信号のｔ１を変化させて行った際の被駆動部材３の移動速度を測定したものである。この測定においては、駆動信号を５３ｋＨｚとし、ｔ１の時間のみを変化させて移動速度を測定した。図６に示されるように、ｔ１の時間を短い時間から徐々に長くして行くと、移動速度が速くなり、１．５μｓの付近で最速となって、それ以降は徐々に移動速度が遅くなっている。
【００５３】
このように、アクチュエータ１０において最も低い共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間を、駆動信号におけるハイ出力時間及びロー出力時間のうち最も短い時間ｔ１として設定することにより、駆動装置の駆動速度を最速な状態とすることができる。
【００５４】
また、図７に示すように、駆動信号において、ハイ出力とロー出力以外にオフ出力を設定する場合がある。このようにオフ出力を設定することにより、ハイ出力とロー出力の出力切換時において駆動回路８５のトランジスタＱ１、Ｑ２に貫通電流が流れることを防止することができる。この場合、ハイ出力及びロー出力の後に行われるオフ出力を含めて周期時間の１／２の時間（図７ではｔ１）を設定することが好ましい。このように周期時間の１／２の時間を設定することにより、被駆動部材３の移動速度を最速な状態とすることができる。
【００５５】
なお、駆動信号としては、圧電素子１に入力される波形が階段状を呈するものであってもよい。例えば、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、駆動信号が同一周波数となる二つの矩形状のパルス信号により構成され、この二つのパルス信号の互いの位相を異ならせることにより互いの信号の電位差が段階的に大きくなり急激に小さくなる信号、又は電位差が急激に大きくなって段階的に小さくなる信号となっている。このような二つの信号を入力することにより、圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることができ、被駆動部材３を移動させることができる。
【００５６】
本実施形態に係る駆動装置の駆動信号は、可聴周波数を超える周波数の信号が用いられる。図４、７、８において、ＡｏｕｔとＢｏｕｔの二つの信号の周波数は、可聴周波数を超える周波数信号とされ、例えば、３０〜８０ｋＨｚの周波数信号とされ、より好ましくは４０〜６０ｋＨｚとされる。このようは周波数の信号を用いることにより、圧電素子１の可聴領域における作動音を低減することができる。
【００５７】
次に、本実施形態に係る駆動装置の動作について説明する。
【００５８】
図１において、圧電素子１に駆動信号が入力され、その駆動信号の入力により圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返す。この伸長及び収縮に応じて駆動軸２が往復運動する。このとき、圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることにより、駆動軸２が一定の方向へ移動する速度とその逆方向へ移動する速度が異なることとなる。これにより、被駆動部材３及び移動レンズ９０を所望の方向へ移動させることができる。
【００５９】
圧電素子１が伸縮する際に、その伸縮による振動が生ずるが、圧電素子１を支持部材５によって伸縮方向に対し側方から支持されているため、圧電素子１の伸縮により生ずる振動が圧電素子１及び駆動軸２の外部へ伝達されにくい。このため、圧電素子１及び駆動軸２が固定枠４などの外部の部材と共振することが抑制され、その共振の影響を低減することができる。従って、被駆動部材３及び移動レンズ９０を正確に移動させることができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係る駆動装置によれば、圧電素子１の駆動信号としてパルス信号を用い、駆動信号のハイ時間及びロー時間のうち短い方の時間としてアクチュエータ１０において最も低い共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間が設定されている。これにより、被駆動部材３の移動速度の高速化を図ることができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る駆動装置において、アクチュエータ１０を圧電素子１の伸縮方向の側方側から支持して取り付け、その両端を伸縮方向へ移動可能な自由端とすることにより、アクチュエータ１０が駆動しても圧電素子１の伸縮による振動が固定枠４側へ伝達しにくい構造とすることができる。このため、アクチュエータ１０の駆動信号をアクチュエータ１０自体の共振周波数に関連づけて設定することが有効である。従って、駆動信号のハイ時間及びロー時間のうち短い方の時間としてアクチュエータ１０の共振周波数の逆数に相当する周期時間の１／２の時間を設定することで、被駆動部材３の高速移動制御が確実に行える。
【００６２】
また、本実施形態に係る駆動装置において、被駆動部材３の最速の移動速度を速くできるので、被駆動部材３の移動速度を低速から高速まで大幅に変えて移動制御が行える。
【００６３】
また、駆動装置の開発設計において、駆動信号の設定が容易に行えるため、設計期間の短縮化が図れる。
【００６４】
さらに、本実施形態に係る駆動装置をカメラの撮影光学系における構成部品のアクチュエータとして用いることにより、駆動機構を小型に構成でき、カメラの小型化が実現できる。また、携帯電話のカメラの撮影光学系における構成部品のアクチュエータとして用いることにより、駆動機構を小型に構成でき、携帯電話の小型化が実現できる。その他、ｗｅｂカメラなどのアクチュエータとして用いることもできる。
【００６５】
なお、上述した実施形態は本発明に係る駆動装置の一例を示すものである。本発明に係る駆動装置は、これらの実施形態に係る駆動装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る駆動装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００６６】
例えば、本実施形態では、移動レンズを駆動する駆動装置に適用した装置について説明したが、移動レンズ以外の物を駆動する駆動装置に適用してもよい。
【００６７】
また、本実施形態では、圧電素子１を支持部材５を介し固定枠４に取り付けて圧電素子１の端部を自由端にした場合について説明したが、圧電素子１の端部を直接固定枠４に取り付けるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。
【図２】図１のII−IIにおける被駆動部材の断面図である。
【図３】図１の駆動装置における駆動回路を示す図である。
【図４】図１の駆動装置の圧電素子に入力される駆動信号の波形図である。
【図５】図１の駆動装置のアクチュエータの駆動周波数とインピーダンスとの関係を示した図である。
【図６】図１の駆動装置におけるパルス時間ｔ１と駆動速度の関係を示した図である。
【図７】図１の駆動装置の駆動信号の変形例を示した図である。
【図８】図１の駆動装置の駆動信号の変形例を示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…圧電素子、２…駆動軸、３…被駆動部材、４…固定枠、５…支持部材、６…錘部材、１０…アクチュエータ。
【図１】
2008253021.tif 000003
【図２】
2008253021.tif 000004
【図３】
2008253021.tif 000005
【図４】
2008253021.tif 000006
【図５】
2008253021.tif 000007
【図６】
2008253021.tif 000008
【図７】
2008253021.tif 000009
【図８】
2008253021.tif 000010