(57)【要約】【課題】弾性部材を用いなくても振動部材と移動部材とを適切に摩擦係合させることが可能なＳＩＤＭからなるレンズ鏡胴駆動装置。【解決手段】電圧の印加によって伸縮する電気変換素子と、前記電気変換素子の伸縮方向の一端に結合された振動部材と、レンズを保持し、前記振動部材と摩擦係合して前記電気変換素子の伸縮方向に移動可能なレンズ鏡胴と、磁性体から形成され、前記振動部材を前記レンズ鏡胴との間で狭着する狭着部材と、前記レンズ鏡胴に配置されたマグネットと、を備え、前記マグネットが前記狭着部材を吸引することにより、前記レンズ鏡胴と前記振動部材とが摩擦係合すること。【選択図】図４
2008197220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の印加によって伸縮する電気変換素子と、
前記電気変換素子の伸縮方向の一端に結合された振動部材と、
レンズを保持し、前記振動部材と摩擦係合して前記電気変換素子の伸縮方向に移動可能なレンズ鏡胴と、
磁性体から形成され、前記振動部材を前記レンズ鏡胴との間で狭着する狭着部材と、
前記レンズ鏡胴に配置されたマグネットと、
を備え、
前記マグネットが前記狭着部材を吸引することにより、前記レンズ鏡胴と前記振動部材とが摩擦係合することを特徴とするレンズ鏡胴駆動装置。
【請求項２】
電圧の印加によって伸縮する電気変換素子と、
前記電気変換素子の伸縮方向の一端に結合された振動部材と、
レンズを保持し、前記振動部材と摩擦係合して前記電気変換素子の伸縮方向に移動可能なレンズ鏡胴と、
前記振動部材と前記レンズ鏡胴との間に摩擦力を付加する弾性部材と、
を備えたレンズ鏡胴駆動装置において、
磁性体から形成され、前記電気変換素子の伸縮方向と平行に配置されて前記レンズ鏡胴を案内する案内軸を備えると共に、
前記案内軸と係合すべく前記レンズ鏡胴に設けた案内部の近傍にマグネットを配置し、
前記マグネットの磁力により前記案内軸の周壁に前記レンズ鏡胴の案内部の一方の側壁が当接することを特徴とするレンズ鏡胴駆動装置。
【請求項３】
電圧の印加によって伸縮する電気変換素子と、
磁性体から形成され、前記電気変換素子の伸縮方向の一端に結合された振動部材と、
レンズを保持し、前記振動部材と摩擦係合して前記電気変換素子の伸縮方向に移動可能なレンズ鏡胴と、
を備えたレンズ鏡胴駆動装置において、
前記レンズ鏡胴にマグネットを配置し、前記振動部材を磁性体から形成することにより前記レンズ鏡胴と前記振動部材とが磁力により摩擦係合することを特徴とするレンズ鏡胴駆動装置。
【請求項４】
所定の不動の部材に配置された磁気センサが前記マグネットから発する磁力を検知することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレンズ鏡胴駆動装置。
【請求項５】
前記磁気センサは、ホール素子若しくは磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡胴駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子等の電気変換素子を用いた駆動装置に関する。
【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）等の電気変換素子を用いた駆動装置がＳＩＤＭ（Ｓｍｏｏｔｈ  Ｉｍｐａｃｔ  Ｄｒｉｖｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）と称されて知られている。
【０００３】
このＳＩＤＭは、図１に示す如く主として電気変換素子１、振動部材２、保持部材３及び移動部材４から構成された小型のアクチュエータである。
【０００４】
電気変換素子１は、多数の圧電板が積層された圧電素子であって、電圧が印加されると伸縮する。
【０００５】
振動部材２は、電気変換素子１の伸縮方向の一端に結合されたロッド状の部材であって、滑り性が良く硬い材料から形成されている。
【０００６】
保持部材３は、電気変換素子１の伸縮方向の他端を片持ちで保持し、質量のある金属材料から形成されている。
【０００７】
移動部材４は、移動させたい任意の部材と接続して移動する部材であって、振動部材２に所定の摩擦力で係合する。
【０００８】
移動部材４の一例を図２に基づいて説明する。レンズ鏡胴６１はレンズＬを保持している。そして、キャップ６２とレンズ鏡胴６１の凹部６１ａとにより振動部材２を狭着し、キャップ６２とレンズ鏡胴６１の腕部６１ｃとの間には引っ張りバネ６３が張架されている。従って、凹部６１ａと振動部材２との間に所定の摩擦力が付加され、レンズ鏡胴６１は振動部材２と摩擦係合し、後述するＳＩＤＭの駆動原理による振動部材２の振動に伴ってレンズ鏡胴６１は紙面垂直方向に駆動される。
【０００９】
また、不図示の不動の部材には振動部材２と平行に案内軸６４が配置され、レンズ鏡胴６１に設けた二股部６１ｂが案内軸６４に係合し摺動する。これにより、レンズ鏡胴６１が振動部材２を中心に回動することを防止している。
【００１０】
以上の如く構成することによって、例えばレンズＬの移動によって合焦動作や変倍動作を行わせることができる。また、絞り制御や手ぶれ補正にも用いることができる。
【００１１】
電気変換素子１にはフレキシブルプリント基板６が導電性接着剤等により接合され、図３に示す如き鋸歯形の波形のパルス電圧をフレキシブルプリント基板６を介して電気変換素子１に連続的に印加する。これによって電気変換素子１は伸縮振動し、同時に振動部材２も軸方向に振動する。そして、パルス電圧の緩やかな立ち上がりａにおいては、電気変換素子１は比較的ゆっくり伸長する。従って、振動部材２は保持部材３から離れる方向（Ａ方向）に移動し、これに伴って移動部材４も同方向に移動する。一方、パルス電圧の急速な立ち下がりｂにおいては、電気変換素子１は急速に収縮して初期長さに戻る。このとき、振動部材２も急速に保持部材３に向かう方向（Ｂ方向）に移動するが、移動部材４は慣性によってその位置に留まるか、または僅かだけ保持部材３の方向に移動する。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４はパルス数に応じて少しずつＡ方向に移動する。
【００１２】
なお、移動部材４をＢ方向に移動させるときは、電気変換素子１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。
【００１３】
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、小型の機器に用いられ、特許公報にも開示されている（特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特許第３１４１７１４号公報
【特許文献２】特開２００２−１１９０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述の如く、ＳＩＤＭを用いてレンズを移動させる場合に、従来はレンズ鏡胴駆動装置に振動部材と移動部材との間に摩擦力を付加する引っ張りバネ等の弾性部材が配置されていたが、レンズ鏡胴駆動装置を更に小型化しようとした場合には弾性部材の小型化や精度維持に困難が生ずる。
【００１５】
第１の発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、弾性部材を用いなくても振動部材と移動部材とを適切に摩擦係合させることが可能なＳＩＤＭからなるレンズ鏡胴駆動装置を提案することを第１の目的とする。
【００１６】
また、ＳＩＤＭでレンズを保持するレンズ鏡胴を駆動する場合、レンズ鏡胴には振動部材と摩擦係合する部所以外に、案内軸を設けてレンズ鏡胴に設けた二股部等の案内部を係合させ、レンズ鏡胴が移動部材を中心に回動しないようにしている。しかし、案内軸に対して二股部が摺動するので、これらの間には必然的に所定の間隙が生じ、この間隙の範囲ではレンズ鏡胴が回動してしまう。
【００１７】
第２の発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、案内軸と案内部との間に間隙があっても、レンズ鏡胴が移動部材を中心に回動することがない、ＳＩＤＭからなるレンズ鏡胴駆動装置を提案することを第２の目的とする。
【００１８】
また、従来はレンズ鏡胴駆動装置に振動部材と移動部材との間に摩擦力を付加する引っ張りバネ等の弾性部材が配置されているが、レンズ鏡胴駆動装置を更に小型化しようとした場合には弾性部材の小型化や精度維持に困難が生ずる。
【００１９】
第３の発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、弾性部材を用いなくても振動部材と移動部材とを適切に摩擦係合させることが可能なＳＩＤＭからなるレンズ鏡胴駆動装置を提案することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．電圧の印加によって伸縮する電気変換素子と、
前記電気変換素子の伸縮方向の一端に結合された振動部材と、
レンズを保持し、前記振動部材と摩擦係合して前記電気変換素子の伸縮方向に移動可能なレンズ鏡胴と、
磁性体から形成され、前記振動部材を前記レンズ鏡胴との間で狭着する狭着部材と、
前記レンズ鏡胴に配置されたマグネットと、
を備え、
前記マグネットが前記狭着部材を吸引することにより、前記レンズ鏡胴と前記振動部材とが摩擦係合することを特徴とするレンズ鏡胴駆動装置。
２．電圧の印加によって伸縮する電気変換素子と、
前記電気変換素子の伸縮方向の一端に結合された振動部材と、
レンズを保持し、前記振動部材と摩擦係合して前記電気変換素子の伸縮方向に移動可能なレンズ鏡胴と、
前記振動部材と前記レンズ鏡胴との間に摩擦力を付加する弾性部材と、
を備えたレンズ鏡胴駆動装置において、
磁性体から形成され、前記電気変換素子の伸縮方向と平行に配置されて前記レンズ鏡胴を案内する案内軸を備えると共に、
前記案内軸と係合すべく前記レンズ鏡胴に設けた案内部の近傍にマグネットを配置し、
前記マグネットの磁力により前記案内軸の周壁に前記レンズ鏡胴の案内部の一方の側壁が当接することを特徴とするレンズ鏡胴駆動装置。
３．電圧の印加によって伸縮する電気変換素子と、
磁性体から形成され、前記電気変換素子の伸縮方向の一端に結合された振動部材と、
レンズを保持し、前記振動部材と摩擦係合して前記電気変換素子の伸縮方向に移動可能なレンズ鏡胴と、
を備えたレンズ鏡胴駆動装置において、
前記レンズ鏡胴にマグネットを配置し、前記振動部材を磁性体から形成することにより前記レンズ鏡胴と前記振動部材とが磁力により摩擦係合することを特徴とするレンズ鏡胴駆動装置。
４．所定の不動の部材に配置された磁気センサが前記マグネットから発する磁力を検知することを特徴とする１〜３の何れか１項に記載のレンズ鏡胴駆動装置。
５．前記磁気センサは、ホール素子若しくは磁気抵抗素子であることを特徴とする４に記載のレンズ鏡胴駆動装置。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載のレンズ鏡胴駆動装置によれば、振動部材とレンズ鏡胴との間に摩擦力を付加する引っ張りバネ等の弾性部材が不要になるので、より小型で低価格のレンズ鏡胴駆動装置を実現することができる。
【００２２】
また、請求項２に記載のレンズ鏡胴駆動装置によれば、レンズ鏡胴に設けた案内部と該案内部を案内する案内軸との間に間隙があっても、案内軸の一方の周壁にレンズ鏡胴の案内部の側壁が常に当接するので、レンズ鏡胴が移動部材を中心に回動することがない。
【００２３】
また、請求項３に記載のレンズ鏡胴駆動装置によれば、振動部材とレンズ鏡胴との間に摩擦力を付加する引っ張りバネ等の弾性部材が不要になるので、より小型で低価格のレンズ鏡胴駆動装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明のレンズ鏡胴駆動装置の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
本発明のレンズ鏡胴駆動装置の第１の実施の形態を図４を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図４は図１における移動部材４に相当するものであって、この移動部材を移動させるアクチュエータは前述のＳＩＤＭである。従って、ＳＩＤＭの構成や駆動原理についての重複した説明は省略する。
【００２６】
図４において、レンズ鏡胴１１はレンズＬを保持している。そして、レンズ鏡胴１１に固定され磁性体から形成された狭着部材１２とレンズ鏡胴１１の凹部１１ａとによりＳＩＤＭの振動部材２を狭着している。また、レンズ鏡胴１１にはマグネット１５が配置されている。従って、狭着部材１２はマグネット１５の磁力により吸引されるので、振動部材２と凹部１１ａとの間に所定の摩擦力が付加され、レンズ鏡胴１１は振動部材２と摩擦係合する。依って、前述のＳＩＤＭの駆動原理による振動部材２の振動に伴ってレンズ鏡胴１１は紙面垂直方向に駆動される。
【００２７】
また、不図示の不動の部材には振動部材２と平行に案内軸１４が配置され、レンズ鏡胴１１に設けた二股部１１ｂが案内軸１４に係合し摺動する。これにより、レンズ鏡胴１１が振動部材２を中心に回動することを防止している。
【００２８】
また、マグネット１５の近傍にある不動の部材には磁気センサであるホール素子１６が配置されている。従って、ホール素子１６の二つの電極に電圧を掛け電流を流しておき、レンズ鏡胴１１が駆動されてホール素子１６の近傍に位置すると、マグネット１５の磁力によりホール素子１６の他の二つの電極に電圧が発生する。このように、レンズ鏡胴１１が所定の位置に駆動されたときに、それをホール素子１６が検知するので、レンズＬを移動させる際の初期位置や、レンズＬを移動させた後の目的位置に、レンズＬを確実に停止させることができる。依って、レンズＬによる合焦動作や変倍動作等に用いることができる。
【００２９】
なお、本レンズ鏡胴駆動装置においては、振動部材２やレンズ鏡胴１１は磁性体でない金属や樹脂等で形成されている。
【００３０】
ＳＩＤＭは最大外形寸法が例えば軸径２．５ｍｍ、全長８．９ｍｍといった非常に小型なアクチュエータであり、ホール素子も例えば縦１．６ｍｍ、横０．８ｍｍ、厚さ０．６ｍｍといった超小型な磁気センサである。このように超小型のＳＩＤＭによって駆動されるレンズＬの停止位置の検知に超小型であるホール素子を用いたので、レンズ鏡胴駆動装置全体も小型に形成することが可能になる。
【００３１】
また、場合によっては磁気センサとしてホール素子の代わりに磁気抵抗素子を用いてもよい。
【００３２】
上記の構成により、マグネット１５の磁力により振動部材２はレンズ鏡胴１１と摩擦係合するので、従来技術の如きバネ部材が不要となり、構成が簡単になる。更に、マグネット１５の磁力を検知してレンズ鏡胴１１の位置検知を行うこともできる。
【００３３】
また、狭着部材１２を振動部材２の軸方向に長く形成し、且つ、レンズ鏡胴１１の移動範囲にわたるように長く形成すれば、狭着部材１２をレンズ鏡胴１１に固定するのではなく振動部材２に固定することになる。
［第２の実施の形態］
本発明のレンズ鏡胴駆動装置の第２の実施の形態を図５を参照して詳細に説明する。
【００３４】
図５は図１における移動部材４に相当するものであって、この移動部材を移動させるアクチュエータは前述のＳＩＤＭである。従って、ＳＩＤＭの構成や駆動原理についての重複した説明は省略する。
【００３５】
図５において、レンズ鏡胴２１はレンズＬを保持している。そして、キャップ２２とレンズ鏡胴２１の凹部２１ａとによりＳＩＤＭの振動部材２を狭着し、キャップ２２とレンズ鏡胴２１の腕部２１ｃとの間には引っ張りバネ２３（弾性部材）が張架されている。従って、振動部材２と凹部２１ａとの間に所定の摩擦力が付加され、レンズ鏡胴２１は振動部材２と摩擦係合し、前述のＳＩＤＭの駆動原理による振動部材２の振動に伴ってレンズ鏡胴２１は紙面垂直方向に駆動される。
【００３６】
また、不図示の不動の部材には振動部材２と平行に案内軸２４が配置され、レンズ鏡胴２１に設けた二股部２１ｂ（案内部）が案内軸２４に係合し摺動する。これにより、レンズ鏡胴２１が振動部材２を中心に回動することを防止している。
【００３７】
しかし、二股部２１ｂが案内軸２４に対して摺動するためには、二股部２１ｂの内寸の方が案内軸２４の外径より大きい必要があり、この差分だけレンズ鏡胴２１には振動部材２を中心にしたガタが生ずる。
【００３８】
そこで、案内軸２４を鉄等の磁性体により形成し、二股部２１ｂの左側方にマグネット２５を配置する。この結果、マグネット２５の磁力によってレンズ鏡胴２１は僅かに反時計方向に回動し、二股部２１ｂの左側壁（一方の側壁）が案内軸２４の周壁に常に摺接するようになって、上記のガタは解消する。
【００３９】
なお、二股部２１ｂの右側方にマグネット２５を配置しても同等の効果が得られる。
【００４０】
また、マグネット２５の近傍にある不動の部材には磁気センサであるホール素子２６が配置されている。従って、レンズ鏡胴２１が所定の位置に駆動されたときに、マグネット２５の磁力をホール素子２６が検知するので、レンズＬを移動させる際の初期位置や、レンズＬを移動させた後の目的位置に、レンズＬを停止させることができる。依って、レンズＬによる撮像面への合焦動作や変倍動作等に用いることができる。
【００４１】
また、場合によっては磁気センサとしてホール素子の代わりに磁気抵抗素子を用いてもよい。
［第３の実施の形態］
本発明のレンズ鏡胴駆動装置の第３の実施の形態を図６を参照して詳細に説明する。
【００４２】
図６は図１における移動部材４に相当するものであって、この移動部材を移動させるアクチュエータは前述のＳＩＤＭである。従って、ＳＩＤＭの構成や駆動原理についての重複した説明は省略する。
【００４３】
図６において、レンズ鏡胴３１はレンズＬを保持している。また、レンズ鏡胴３１にはマグネット３５が配置されている。そして、レンズ鏡胴３１は非磁性体の樹脂等から形成され、ＳＩＤＭの振動部材２は鉄等の磁性体から形成されているので、磁力によって振動部材２とレンズ鏡胴３１の凹部３１ａとの間に所定の摩擦力が付加され、レンズ鏡胴３１は振動部材２と摩擦係合し、前述のＳＩＤＭの駆動原理による振動部材２の振動に伴ってレンズ鏡胴３１は紙面垂直方向に駆動される。
【００４４】
従って、本実施の形態においては、第１の実施の形態における狭着部材１２や第２の実施の形態におけるキャップ２２や引っ張りバネ２３は不要になって簡素化する。依って、レンズ鏡胴駆動装置をより小型に形成することができ、原価低減にもなる。
【００４５】
また、不図示の不動の部材には振動部材２と平行に案内軸３４が配置され、レンズ鏡胴３１に設けた二股部３１ｂが案内軸３４に係合し摺動する。これにより、レンズ鏡胴３１が振動部材２を中心に回動することを防止している。
【００４６】
また、マグネット３５の近傍にある不動の部材には磁気センサであるホール素子３６が配置されている。従って、レンズ鏡胴３１が所定の位置に駆動されたときに、マグネット３５の磁力をホール素子３６が検知するので、レンズＬを移動させる際の初期位置や、レンズＬを移動させた後の目的位置に、レンズＬを停止させることができる。依って、レンズＬによる撮像面への合焦動作や変倍動作等に用いることができる。
【００４７】
また、場合によっては磁気センサとしてホール素子の代わりに磁気抵抗素子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ＳＩＤＭの構成図である。
【図２】移動部材の一例である。
【図３】ＳＩＤＭの作動原理を説明する図である。
【図４】レンズ鏡胴駆動装置の第１の実施の形態の断面図である。
【図５】レンズ鏡胴駆動装置の第２の実施の形態の断面図である。
【図６】レンズ鏡胴駆動装置の第３の実施の形態の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  電気変換素子
２  振動部材
３  保持部材
４  移動部材
１１，２１，３１，６１  レンズ鏡胴
１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，６１ｂ  二股部
１２  狭着部材
２２，６２  キャップ
２３，６３  引っ張りバネ
１４，２４，３４，６４  案内軸
１５，２５，３５  マグネット
１６，２６．３６  ホール素子
Ｌ  レンズ
【図１】
2008197220.tif 000003
【図２】
2008197220.tif 000004
【図３】
2008197220.tif 000005
【図４】
2008197220.tif 000006
【図５】
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【図６】
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