(57)【要約】本発明の駆動機構は、長手方向を有する駆動体と、前記長手方向に摺動可能なように前記駆動体と摩擦結合している可動子と、前記駆動体を前記長手方向に移動可能なように支持するベース部材と、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を前記長手方向に振動させる駆動素子と、前記長手方向と直交する直交方向において、前記駆動体と前記ベース部材との間に配置された粘弾性体とを備える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を有する駆動体と、
前記長手方向に摺動可能なように前記駆動体と摩擦結合している可動子と、
前記駆動体を前記長手方向に移動可能なように支持するベース部材と、
前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を前記長手方向に振動させる駆動素子と、
前記長手方向と直交する直交方向において、前記駆動体と前記ベース部材との間に配置された粘弾性体と、
を備えた駆動機構。
【請求項２】
前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端部近傍に配置されている請求項１に記載の駆動機構。
【請求項３】
前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第１の面を有する軸受け部を含み、前記第１の面は前記駆動体の前記直交方向への移動範囲を制限する請求項２に記載の駆動機構。
【請求項４】
前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第１の面をそれぞれ有する少なくとも２つの軸受け部を含み、前記駆動素子から最も遠い軸受け部に前記粘弾性物質が配置されている請求項２に記載の駆動機構。
【請求項５】
前記第１の面と前記駆動体との間に、前記粘弾性体が配置されている請求項３または４に記載の駆動機構。
【請求項６】
前記軸受け部は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第２の面を有し、第２の面と前記駆動体との間隙は、前記第１の面と前記駆動体との間隙よりも大きい、請求項３または４記載の駆動機構。
【請求項７】
前記第２の面は、前記長手方向に沿って間隙が変化している請求項６に記載の駆動機構。
【請求項８】
前記軸受け部は、一対の第２の面を有し、前記第２の面は、前記長手方向において、前記第１の面を挟むように位置している請求項６に記載の駆動機構。
【請求項９】
前記軸受け部において、前記第１の面および前記第２の面は、前記直交方向に平行な断面において隣接している請求項３または４に記載の駆動機構。
【請求項１０】
前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端面と前記ベース部材とを接続するように配置されている請求項１から４のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１１】
前記粘弾性体は、シート形状を有する請求項１０に記載の駆動機構。
【請求項１２】
前記シート形状の粘弾性体は、第１および第２の主面を有し、前記第１の主面は、前記駆動体の端面および前記ベース部材と密着しており、前記第２の主面には、前記粘弾性体よりも剪断弾性係数の大きな物質が設けられている請求項１１に記載の駆動機構。
【請求項１３】
前記粘弾性体はゲル状物質である請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１４】
前記粘弾性体はシリコン系物質である請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１５】
前記粘弾性体は紫外線硬化樹脂である請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１６】
前記粘弾性体の振動の損失係数が１．４以上１．７以下である請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１７】
前記駆動素子は、圧電素子である請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１８】
前記駆動素子は、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を移動の向きによって異なる速度または加速度で前記長手方向に沿って振動させることにより、前記可動子を移動させる、請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１９】
光源と、
前記光源から出射する光の光路上に設けられた光学素子と、
前記光学素子を移動させるための請求項１から１８のいずれかに規定される駆動機構と、
を備え、光源から出射する光を記録媒体に集光し、前記記録媒体に対して記録および再生の少なくとも一方を行う光ヘッド。
【請求項２０】
前記可動子の重心を通りかつ駆動軸に垂直な面において、前記駆動軸の中心軸と可動子の重心を結ぶ線分の方向が、前記記録媒体の前記光スポットが形成された近傍の記録トラックに対して平行である請求項１９に記載の光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、小型の駆動機構およびそれを用いた光ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、撮影機能付き携帯電話やデジタルカメラ等の小型撮影機器において、オートフォーカス機能、ズーム機能、手ぶれ防止機能などが備えられるようになってきている。このため、レンズなどの部品を駆動する小型の駆動機構がこうした小型撮影機器に内蔵されるようになってきた。【０００３】  また、光ディスク装置、特に高密度記録に対応した光ディスク装置の光ヘッド内部には、光学系の収差を補正するためにレンズを駆動する駆動機構が内蔵される。携帯ゲーム機などにこうした光ディスク装置が搭載されるようになってきたため、光ヘッド内でレンズを駆動する駆動機構にも小型化が求められている。【０００４】  また、マイクロマニピュレーション等の分野でも、微細な動きを実現する小型駆動機構が求められている。【０００５】  こうした用途に用いられる小型駆動機構として、従来の電磁型モータに変えて、圧電素子などによる振動と摩擦を利用した駆動機構が提案されている。例えば、特許文献１は、圧電素子を用いたレンズの駆動機構を開示している。図１７に示すように、駆動機構は圧電体が積層された駆動素子１２および駆動体１７を備え、電圧の印加によって圧電体が厚さ方向に伸縮し、駆動体１７をその長手方向（軸方向）Ａに振動させる。これにより、駆動体１７の振動を利用してレンズなどの部品を駆動する。圧電素子は簡単な構造を備えるため、小型化が容易であり、駆動機構全体の小型化に適している。
【特許文献１】特許第２６３３０６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、駆動体１７の振動による変位をレンズなどの部品の移動に変換する際、移動させる部品の重心が駆動体１７上に位置していないと、駆動体１７の長手方向Ａの変位によって、部品には重心を中心とするモーメントが働く。部品と駆動体１７とが自由に移動できないように拘束されている場合、このモーメントは駆動体１７にも作用する。その結果、駆動体１７は矢印Ｂで示す方向に振動する。【０００７】  このような振動は、エネルギを散逸させる減衰成分が少なく、振動が継続する。このため、レンズなどの部品が振動し、用途によっては、この振動は大きな影響を与える。例えば、光ヘッド内部へ搭載した鏡筒ではサーボ系の乱れとなり、不安定要因となる場合は、振動が静定するまで待つ必要があり、サーボ系の処理時間の増加による効率低下を招いていた。【０００８】  本発明はこのような従来技術の課題を解決し、不要な振動の少ない駆動機構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】
【０００９】  本発明の駆動機構は、長手方向を有する駆動体と、前記長手方向に摺動可能なように前記駆動体と摩擦結合している可動子と、前記駆動体を前記長手方向に移動可能なように支持するベース部材と、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を前記長手方向に振動させる駆動素子と、前記長手方向と直交する直交方向において、前記駆動体と前記ベース部材との間に配置された粘弾性体とを備える。【００１０】  ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端部近傍に配置されている。【００１１】  ある好ましい実施形態において、前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第１の面を有する軸受け部を含み、前記第１の面は前記駆動体の前記直交方向への移動範囲を制限する。【００１２】  ある好ましい実施形態において、前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第１の面をそれぞれ有する少なくとも２つの軸受け部を含み、前記駆動素子から最も遠い軸受け部に前記粘弾性物質が配置されている。【００１３】  ある好ましい実施形態において、前記第１の面と前記駆動体との間に、前記粘弾性体が配置されている。【００１４】  ある好ましい実施形態において、前記軸受け部は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第２の面を有し、第２の面と前記駆動体との間隙は、前記第１の面と前記駆動体との間隙よりも大きい。【００１５】  ある好ましい実施形態において、前記第２の面は、前記長手方向に沿って間隙が変化している。【００１６】  ある好ましい実施形態において、前記軸受け部は、一対の第２の面を有し、前記第２の面は、前記長手方向において、前記第１の面を挟むように位置している。【００１７】  ある好ましい実施形態において、前記軸受け部の前記第１の面および前記第２の面は、前記直交方向に平行な断面において隣接している。【００１８】  ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端面と前記ベース部材とを接続するように配置されている。【００１９】  ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は、シート形状を有する。【００２０】  ある好ましい実施形態において、前記シート形状の粘弾性体は、第１および第２の主面を有し、前記第１の主面は、前記駆動体の端面および前記ベース部材と密着しており、前記第２の主面には、前記粘弾性体よりも剪断弾性係数の大きな物質が設けられている。【００２１】  ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体はゲル状物質である。【００２２】  ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体はシリコン系物質である。【００２３】  ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は紫外線硬化樹脂である。【００２４】  ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体の振動の損失係数が１．４以上１．７以下である。【００２５】  ある好ましい実施形態において、前記駆動素子は、圧電素子である。【００２６】  ある好ましい実施形態において、前記駆動素子は、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を移動の向きによって異なる速度または加速度で前記長手方向に沿って振動させることにより、前記可動子を移動させる。【００２７】  本発明の光ヘッドは、光源と、前記光源から出射する光の光路上に設けられた光学素子と、前記光学素子を移動させるための上記いずれかに規定される駆動機構とを備え、光源から出射する光を記録媒体に集光し、前記記録媒体に対して記録および再生の少なくとも一方を行う。【００２８】  ある好ましい実施形態において、前記可動子の重心を通りかつ駆動軸に垂直な面において、前記駆動軸の中心軸と可動子の重心を結ぶ線分の方向が、前記記録媒体の前記光スポットが形成された近傍の記録トラックに対して平行である。
【発明の効果】
【００２９】  本発明によれば、駆動体の長手方向と直交する方向において、駆動体と駆動体の振動方向を制限するベース部材との間に粘弾性体を設けることにより、駆動体の長手方向と垂直な方向の振動が粘弾性体の剪断変形により、抑制される。したがって、不要な振動が抑制され、可動子を安定して駆動できる駆動機構を実現する。また、本実施形態の駆動機構を備えた光ヘッドは、安定したサーボ制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による駆動機能の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の駆動機構の要部を示す図である。
【図３Ａ】図１の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図３Ｂ】図１の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図４Ａ】図１の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図４Ｂ】図１の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図５Ａ】図１の駆動機構において粘弾性体がない場合の駆動体の振動を示す図である。
【図５Ｂ】図１の駆動機構における駆動体の振動を示す図である。
【図６】本発明による駆動機能の第２の実施形態の要部を示す図である。
【図７Ａ】本発明による駆動機能の第３の実施形態の要部を示す図である。
【図７Ｂ】本発明による駆動機能の第３の実施形態の要部を示す図である。
【図７Ｃ】本発明による駆動機能の第３の実施形態の要部を示す図である。
【図８】本発明による駆動機能の第４の実施形態の要部を示す図である。
【図９】本発明による駆動機能の第５の実施形態の要部を示す図である。
【図１０Ａ】本発明による駆動機能の第６の実施形態の要部を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明による駆動機能の第６の実施形態の要部を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明による駆動機能の第６の実施形態の要部を示す図である。
【図１１Ａ】本発明による駆動機能の第７の実施形態の要部を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図１２Ａ】本発明による駆動機能の第８の実施形態の要部を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図１３Ａ】図１２Ａの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形をメッシュ化したモデルで示す図である。
【図１３Ｂ】図１２Ａの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形をメッシュ化したモデルで示す図である。
【図１４】本発明による光ヘッドの第９の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明による光ヘッドの第９の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明による光ヘッドの第１０の実施形態を示す図である。
【図１７】駆動機構に用いられる駆動体の振動を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】  ５、８  粘弾性体
１２  圧電素子
１３ａ、１３ｃ  軸受け部
１３ｂ、１３ｄ  孔
１７  駆動軸
２４  半導体レーザ
２５  収差補正レンズ
２６  対物レンズ
２７  記録媒体
１００  駆動機構
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】  （第１の実施形態）
図１は、本発明による駆動機構の第１の実施形態を示す斜視図である。本実施形態の駆動機構は、可動子１と、駆動体１７と、駆動素子１２と、ベース部材１３とを備えている。【００３３】  本実施形態では駆動機構は、光ヘッドに設けられ、光学系の光路中に配置されるレンズなどの光学素子の位置を調整するために光学素子を駆動する。このため、可動子１は光学素子（図示せず）を内蔵している。【００３４】  駆動体１７は、長手方向を有し、好ましくは、棒形状を有している。駆動体１７の長手方向と垂直な断面は、例えば、円形状または多角形形状である。本実施形態では駆動体１７の断面は円形状である。【００３５】  可動子１は、水平方向に突出した支持板部１ｋと腕１ｅとを有しこれらは互いに反対方向に伸びている。支持板部１ｋは突部１ａ及び１ｃを有し、突部１ａ及び１ｃには、孔１ｂ及び１ｄがそれぞれ形成されている。孔１ｂと１ｄには駆動体１７が挿入され、これによって、可動体１が支持される。また、以下において説明するように、駆動体１７の長手方向に摺動可能なように可動体１と駆動体１７とが摩擦結合する。【００３６】  可動体１の腕１ｅの先端には横向きのＵ形溝１ｆが形成されており、溝１ｆには摺動可能なように補助ガイド３が挿入されている。これにより、可動体１は補助ガイド３に支持され、駆動体１７周りの回転が規制されている。【００３７】  ベース部材１３は、孔１３ｂ及び１３ｄがそれぞれ設けられた一対の軸受け部１３ａ及び１３ｃを有し、孔１３ｂ及び１３ｄに駆動体１７が挿入されている。【００３８】  孔１３ｂおよび１３ｄは、それぞれ円筒状の内側面（第１の面）によって規定される。この内側面は、駆動体１７断面の円形状の直径よりわずかに大きい円を規定しており、内側面は駆動体１７の側面から所定の微少間隙を隔て位置している。このため、駆動体１７は長手方向に移動可能であるが、長手方向と垂直な方向には所定の間隙の範囲内でのみ移動可能である。【００３９】  駆動体１７の両端は、軸受け部１３ａおよび軸受け部１３ｃよりも外側へ突出しており、駆動体１７の軸受け部１３ｃ側の後端は、駆動素子１２に接着剤などにより固定されている。【００４０】  可動体１の突部１ａ及び１ｃの下面にはネジ孔が形成されており、それぞれのネジ孔と一致する位置に設けられた孔１４ａ及び１４ｂが両端に設けられた長方形の板ばね１４がビス１５及び１６によって、突部１ａ及び１ｃの下面に駆動体１７と平行に取付けられている。板ばね１４の中央には駆動体１７側に突出した屈曲部１４ｃが形成されている。屈曲部１４ｃは突部１ａと１ｃとの中間位置において駆動体１７の下面を圧接する。このため、突部１ａの孔１ｂ及び突部１ｃの孔１ｄのそれぞれの中で駆動体１７が上の方へ片寄せされ、孔１ｂ及び１ｄのそれぞれの上側の内周面に駆動体１７の上側の外周面が板ばね１４の弾性復元力により圧接されている。従って、孔１ｂ、１ｄと駆動体１７との摩擦力及び屈曲部１４ｃと駆動体１７との摩擦力より小さい力が駆動体１７に対して長手方向に沿って加えられた場合、可動体１と駆動体１７とは一体となって動く。一方、摩擦力以上の力が駆動体１７に加えられた場合、駆動体１７のみが軸方向に移動する。【００��１】  駆動素子１２は、駆動体１７の一端に結合されており、駆動体１７を長手方向に振動させる。駆動素子１２は、好ましくは圧電素子であり、リード線Ｗ１、Ｗ２間に電位差を与えると、駆動素子１２は電位差の極性に応じて駆動体１７の長手方向に伸縮する。例えば、リード線Ｗ１に、リード線Ｗ２よりも高い電圧を印加する場合、駆動素子１２は伸びる。駆動素子１２はベース部材１３に固定されている。【００４２】  駆動素子１２のリード線Ｗ１、Ｗ２に、リード線Ｗ１側がプラスであり、リード線Ｗ１とＷ２との電位差が徐々に拡大するよう電圧を印加していくと、駆動素子１２は伸長し、駆動体１７は駆動素子１２が結合されていない側（先端側）へ徐々に移動する。ここで、孔１ｂ、１ｄと駆動体１７との摩擦力及び屈曲部１４ｃと駆動体１７との摩擦力に比べ、駆動素子１２の伸長による駆動体１７が長手方向に移動する力は小さいため、駆動体１７と一緒に可動子１は移動する。【００４３】  この状態から駆動素子１２のリード線Ｗ１、Ｗ２間の電圧を急に除くと、駆動素子１２は急激に短縮し、駆動体１７も同じく急激に駆動素子１２側に移動する。ところが、可動体１は駆動素子１２側へ加速しようとすると可動体１の質量に応じた慣性力が作用する。可動体１は板ばね１４の弾性復元力で駆動体１７と摩擦結合しているため、摩擦結合の静止摩擦力を慣性力が上回ると、動摩擦力を受けながら可動体１は駆動体１７を滑る。その結果、可動体１は駆動体１７の駆動素子１２側（後端の向き）への変位に関わらず、ほぼその場に留まる。【００４４】  この１サイクルの結果、可動体１は駆動素子１２の伸長分だけ先端側に移動したことになる。駆動素子１２の伸長量は微少であるため１サイクルあたりの可動体１の移動量は微少であるが、このサイクルを繰り返すことで可動体１を任意の量だけ先端側に移動させることができる。たとえば、駆動素子１２の変位量は１ｎｍ程度であり、駆動素子１２の駆動周波数は１００ＫＨｚ程度である。【００４５】  可動体１を後端側に動かす場合は、駆動素子１２への駆動電圧を急激に上げ、徐々に下げる。すると駆動体１７が先端側に急速に移動するが可動体１は動かず、駆動体１７が後端側に徐々に移動することで可動体１も後端側に移動する。結果として可動体１は後端側に移動する。【００４６】  ベース部材１３の軸受け部１３ａ及び１３ｃに設けられた孔１３ｂ及び１３ｄは、上述の動作において、駆動体１７を長手方向にのみ変位するように支持する。孔１３ｂ及び１３ｄを規定する内側面は、駆動体１７の長手方向と垂直な方向への変位を規制するが、内側面と駆動体１７との間には、間隙が設けられている。従って、図２に示すように、駆動体１７の長手方向に垂直な方向の力に対しては、孔１３ｂ、１３ｄは反力を与えない。単純な構造モデルとして駆動機構を説明すれば、駆動体１７は、例えば駆動素子１２との結合点Ｐを仮想的な固定端とする片持ち梁であるとみなせる。ただし、設計による結合の強さ、構造の強さにより、固定端は変化しうる。例えば駆動素子１２と第３の軸受け部１３ｅとの結合部である点Ｑ等ともみなせる。【００４７】  このため、駆動素子１２が伸張すると、駆動体１７は矢印Ａ方向に加速を始める。可動体１は、摩擦力Ｆｓにより矢印Ａ方向に力を受けて加速する。しかしこの摩擦力ベクトルは可動体１の重心Ｇを通過しないので、慣性力Ｆｍのベクトルを打ち消さず、可動体１にモーメントＭが発生する。【００４８】  可動体１は駆動体１７に拘束されているので、このモーメントＭは駆動体１７に作用する。駆動体１７は上述したように駆動素子１２との結合点Ｐを固定端とする片持ち梁であるとすれば、自由端である先端付近がＲ方向に振れる。このため、可動体１もＶ方向に振れる。これが可動体１の不要な振動となる。【００４９】  本実施形態の駆動機構は、この振動を抑制するため、図２に示すように、駆動体１７の長手方向と直交する方向において、駆動体１７とベース部材１３の軸受け部１３ａ、１３ｃの孔１３ｂ、１３ｄを規定する面との間に粘弾性体５を備えている。粘弾性体５は、孔１３ｂ、１３ｄを規定する内側面と駆動体１７との間隙の全域に充填されている。【００５０】  粘弾性体５は、例えばゲル状の物質であり、温度特性等の点を考慮すると、シリコン系の物質が好ましい。また、流動性が必要な封入作業後、流動性を抑え間隙からの漏出を防止し充填状態を維持するには、紫外線等でゾルからゲルへ硬化する物質が望ましい。振動の損失係数（ｔａｎδ）は１．４以上１．７以下程度であることが好ましい。【００５１】  粘弾性体５を備える効果を説明する。図２に示すように、駆動素子１２が伸張すると、上述したように、摩擦力Ｆｓおよび慣性力Ｆｍにより、可動体１にモーメントＭが発生する。このため、モーメントＭが駆動体１７をＲ方向に移動させる。しかし、このとき、例えばベース部材１３の先端側の孔１３ｂにおいて、粘弾性体５が駆動体１７との間隙に充填されているので、粘弾性体５が駆動体１７の長手方向に垂直な方向における変位を抑制し、振動の変位、速度を抑制する効果を奏する。【００５２】  この粘弾性体５による抑制効果は、理想的には速度に対する抵抗である粘性項と、変位に対するばね項に分けて考えられる。粘性項は、粘弾性体５の剪断変形によって生じ、エネルギを粘性消散させる。ばね項は引っ張り、圧縮変形で生じるが、理想的にはエネルギは保存される。しかし、粘弾性体が理想的な状態で機能することはほとんどなく、粘性項によりエネルギが完全に消散したり、ばね項によるエネルギが完全に保存されることはない。【００５３】  図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ先端側の孔１３ｂ付近の断面の拡大図であり、図３Ａは駆動体１７の垂直方向への変位前の状態を示し、図３Ｂは駆動体１７の垂直方向への変位後の状態を示している。図３Ｂの矢印Ｒで示すように、駆動体１７が長手方向と垂直な方向へ変位しようと移動することによって、粘弾性体５が変形を受けていることが分かる。この断面においては、粘弾性体５に、ほぼ、引っ張りおよび圧縮による変形が生じていることが示されている。これにより、駆動体１７の長手方向と垂直な方向における変位が抑制される。【００５４】  図４Ａおよび図４Ｂは、駆動体１７および軸受け１３ａに設けられた孔１３ｂ近傍を先端側から見た図であり、図４Ａは駆動体１７の垂直方向への変位前の状態を示し、図４Ｂは駆動体１７の垂直方向への変位後の状態を示している。図４Ｂにおい��矢印Ｗで示すように、粘弾性体５は、駆動体１７のＲ方向への変位に伴って、Ｗ方向へ流れようとする。これによる粘弾性体５の剪断変形が、エネルギを粘性消散させ、振動を抑制する。【００５５】  軸受け部１３ｃの孔１３ｄでも粘弾性体５が同様に機能し、振動が抑制される。ただし、孔１３ｂに比べて孔１３ｄにおける駆動体１７のＲ方向への変位は少ないので、比例してＲ方向の速度も低下しており、抑制効果もやや少なくなる。【００５６】  図５Ａおよび図５Ｂは、粘弾性体５がある場合および粘弾性体５がない場合において、軸受け部１３ａの孔１３ｂ近傍における可動体１のＲ方向の速度成分示すグラフである。粘弾性体５の剪断変形により、駆動体１７および可動体１の運動エネルギが粘性消散し、振幅が大幅に低減されていることが分かる。また、振動が時間的に急激に減衰していることが分かる。【００５７】  このように本実施形態によれば、駆動体の長手方向と直交する方向において、駆動体と駆動体の振動方向を制限するベース部材との間に粘弾性体を設けることにより、駆動体の長手方向と垂直な方向の振動が粘弾性体の剪断変形により、抑制される。したがって、不要な振動が抑制され、可動子を安定して駆動できる駆動機構を実現する。また、本実施形態の駆動機構を備えた光ヘッドは、安定したサーボ制御を実現することができる。【００５８】  なお、本実施形態において、粘弾性体５は、孔１３ｂ、１３ｄ内の内側面と駆動体１７との間隙全体に充填しているが、駆動体１７が可動子１からモーメントを受け、長手方向と垂直に振動する面と平行な方向にのみ粘弾性体５を充填してもよい。【００５９】  また、本実施形態では孔１３ｂ、１３ｄと駆動体１７との間に粘弾性体５を充填したが、駆動体１７が長手方向と垂直な方向に変位する際に粘弾性体５が剪断変形を受けるのであれば、粘弾性体５は、ベース部材１３と駆動体１７とのどの間に配置してもよい。ただし、孔１３ｂ、１３ｄに充填するのが、粘弾性体５の使用量が少なく効果的である。【００６０】  （第２の実施形態）
図６は駆動機構の第２の実施形態を示している。第２の実施形態は、駆動素子１２側の軸受け部の孔１３ｄには、粘弾性体５が充填されていない点で第１の実施形態と異なっている。【００６１】  第１の実施形態で説明したように、駆動体１７の変位は軸受け１３ｂの側が大きく、駆動体１７の長手方向と垂直な方向における振動の抑制効果が大きい。従って、第２の実施形態は、コスト、組立上の問題等で粘弾性体５を充填する量等を制限したい場合に有効である。本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。【００６２】  また、軸受け部の孔１３ｂと１３ｄとを比較した場合、孔１３ｄでは、駆動体１７の長手方向と垂直な方向の変位は孔１３ｂにおける変位に比べて小さいため、振動の抑制効果も小さくなる。これに対して、粘弾性体５を設けることによって生じる、駆動体１７の必要な動きである長手方向（Ａ方向）の変位に対する抑制作用は、孔１３ｂおよび孔１３ｄとにおいてほぼ同程度である。したがって、使用形態等によっては粘弾性体５を孔１３ｂのみに設けるほうが好ましいこともある。なお、第１の実施形態と同様に、駆動体１７の自由端近傍と、ベース部材１３の他の部分との間に粘弾性体５を配置しても効果がある。【００６３】  （第３の実施形態）
図７Ａおよび図７Ｂは駆動機構の第３の実施形態の主要部をそれぞれ示している。【００６４】  本実施形態では、ベース部材１３の軸受け部１３ａの構造が第１の実施形態とは異なっている。具体的には、軸受け部１３ａには、駆動体１７が挿入される孔２３ｂと、孔２３ｂの開口に設けられた面取り部６とが設けられている。【００６５】  第１の実施形態と同様、孔２３ｂは円筒状の内側面（第１の面）によって規定される。この、内側面は、駆動体１７の直径よりわずかに大きい円を規定しており、内側面は駆動体１７の側面から所定の微少間隙を隔てて位置している。面取り部６はテーパー状の内側面（第２の面）によって規定され、駆動体１７の側面との間隙が長手方向に沿って変化している。より具体的には、駆動体１７の先端側に向かって間隙が大きくなっており、孔２３ｂの開口を拡大している。このため、面取り部６の内側面と駆動体１７の側面との間隙は、孔２３ｂと駆動体１７の側面との間隙よりも大きい。図７Ａに示すように、孔２３ｂを規定する内側面と面取り部６を規定する内側面とは駆動体１７の長手方向に隣接して位置している。図６Ｂに示すように面取り部６は、孔２３ｂの全周にわたって設けられている。粘弾性体５は面取り部６および孔２３ｂと駆動体１７との間に設けられている。【００６６】  本実施形態では、駆動体１７の長手方向と垂直な方向への変位を規制する孔２３ｂとは独立して面取り部６が設けられている。このように構成しても、粘弾性体５は第１の実施形態と同様の効果を奏するが、粘弾性体５を孔２３ｂに充填する際の組立性が大幅に向上する。具体的には、面取り部６の存在により、まず粘弾性体５の封入が容易になる。更に、粘弾性体５が紫外線硬化物質である場合は、面取り６により紫外線がより深くまで到達し易く、紫外線の照射角度の設定が容易になり、また照射時間の短縮によるコストダウンも実現できる。【００６７】  図７Ｃは、本実施形態の変形例を示している。図７Ｃに示すように面取り部４は、孔２３ｂの一部に設けてもよい。図７Ｃに示すように、面取り部４が設けられていない部分４ａ、４ｂの内側面と駆動体１７の側面との間隙は、孔２３ｂと駆動体１７の側面との間隙に等しい。このため、面取り部４が設けられていない部分４ａ、４ｂは、孔２３ｂと同様駆動体１７の長手方向と垂直な方向への変位を規制する。よって、規制面の面積が増大し、駆動体１７の規制能力に優れる。但し、組立性の観点からは図７Ｂの構造が優れている。【００６８】  （第４の実施形態）
図７は駆動機構の第４の実施形態の要部を示している。本実施形態では、ベース部材１３の軸受け部１３ａの構造が第１の実施形態とは異なっている。具体的には、軸受け部１３ａには、駆動体１７が挿入される孔３３ｂと、孔３３ｂの１つの開口に設けられた孔３３ｂよりも内径の大きい孔７とが設けられている。孔７は孔３３ｂに対して、可動体１側に近接する位置に設けることが好ましい。【００６９】  第１の実施形態と同様、孔３３ｂは円筒状の内側面（第１の面）によって規定される。この、内側面は、駆動体１７の直径よりわずかに大きい円を規定しており、内側面は駆動体１７の側面から所定の微少間隙を隔て位置している。【００７０】  孔７は円筒状の内側面（第２の面）によって規定され、孔３３ｂよりも内径が大きい。このため、孔７の内側面と駆動体１７の側面との間隙は、孔３３ｂと駆動体１７の側面との間隙よりも大きい。図８に示すように、孔３３ｂを規定する内側面と孔７を規定する内側面とは駆動体１７の長手方向に隣接して位置している。孔７は、駆動体１７の全周に設けた方が、より信頼性に優れている。【００７１】  本実施形態では、駆動体１７の長手方向と垂直な方向への変位を規制する孔３３ｂとは独立して孔７が設けられている。このように構成しても、粘弾性体５は第１の実施形態と同様の効果を奏するが、駆動機能としての信頼性が向上する。また、粘弾性体５を孔３３ｂに充填する際の組立性が大幅に向上する。【００７２】  具体的には、孔７がない場合、例えば図８の左端から粘弾性体５を充填すると、孔３３ｂと駆動体１７の間隙が微少であるため、粘弾性体５の量のわずかな変化で充填量の過不足が起こる。量が多い場合には、孔３３ｂから粘弾性体５がはみ出し、駆動体１７と可動体１の間の摩擦状態が変化したり、可動体１の光学部品などに粘弾性体５が付着したりするなどの問題が起こりうる。粘弾性体５の量が少ない場合は、安定な振動抑制効果が期待できない。【００７３】  これに対して、孔７が存在する場合、粘弾性体５を図７の左端から充填していくと、孔３３ｂの断面積が孔７で急激に拡大するため、粘弾性体５の浸透速度は円筒部７で急激に減少し、充填量をモニタする場合は制御が容易になる。また、一定体積を吐出量として設定した場合、吐出量変化があっても、円筒部７の体積分がバッファとして作用するため過不足を防止できる。【００７４】  （第５の実施形態）
図９は駆動機構の第５の実施形態の要部を示している。【００７５】  本実施形態は、第３の実施形態の面取り部６および第４の実施形態の孔の両方を軸受け部１３ａに設けた構造を備える。具体的には、軸受け部１３ａは長手方向において孔４３ｂと孔４３ｂを挟むように位置する面取り部６および孔７とを備える。これにより、第３の実施形態および第４の実施形態の両方のメリットを併せ持つ。【００７６】  第３の実施形態で説明したように、面取り部６は、孔４３の一部分に設けてもよい。一方、孔７は、信頼性の点から駆動体１７の全周に設けた方が望ましい。【００７７】  なお、第３から第５の実施形態において、面取り部６や孔７はこれらの実施形態で説明した形状以外の形状を備えていてもよい。例えば、駆動体１７の長手方向の軸に対し、面取り部６や孔７は非対称な形状を有していてもよい。また、面取り部６や孔７を駆動素子１２に近接した軸受け部に設けてもよい。【００７８】  （第６の実施形態）
図１０Ａは駆動機構の第６の実施形態の要部を示している。本実施形態では、ベース部材１３の軸受け部１３ａの構造が第１の実施形態とは異なっている。具体的には、軸受け部１３ａには、駆動体１７が挿入される孔５３ｂと、補助孔１１とが設けられている。図１０Ａに示すように、駆動体１７の長手方向と垂直な断面において、孔５３ｂを規定する円弧の一部分に孔５３ｂよりも大きい内径を有する補助孔１１が隣接して設けられている。補助孔１１の内径は孔５３ｂの内径よりも大きい。このため、補助孔１１を規定する内側面と駆動体１７の側面との間隙は孔５３ｂと駆動体１７の側面との間隙よりも大きくなっている。粘弾性体５は、これらの孔を規定する内側面と駆動体１７との間に充填されている。【００７９】  本実施形態は第２の実施形態と同様の効果があり、特に、組立上の利点として、補助孔１１が形成されているので、粘弾性体５の充填が非常に容易になっている。【００８０】  本実施形態では、補助孔１１は２つ設けられているが、補助孔１１の数や形状は図１０Ａに示される数や形状に限られない。孔５３ｂの規制面としての機能を損なわず、粘弾性体５の充填を容易にするもので有ればよい。例えば、本実施の形態の補助孔１１の数を増やしてもよい。【００８１】  更に、例えば図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すように、他の形状の補助孔を設けてもよい。図１０Ｂおよび図１０Ｃでは、駆動体１７の長手方向と垂直な方向への変位を規制する規制面として機能する孔と補助孔とが一体的な形状で形成されている。具体的には、長手方向と垂直な断面が四角の孔５４ｂおよび三角の孔５５ｂがそれぞれ軸受け部１３ａに設けられている。【００８２】  本実施形態は実施形態３から５と好適に組み合わせることができる。また、本実施形態の補助孔を駆動素子１２に近接した軸受け部１３ｃに設けてもよい。【００８３】  （第７の実施形態）
図１１Ａおよび図１１Ｂは、駆動機構の第７の実施形態の要部を示しており、図１１Ａは駆動体１７の変位前の状態を示し、図１１Ｂは駆動体１７の変位後の状態を示している。【００８４】  本実施形態では、ベース部材１３の駆動素子１２から離れた軸受け部１３ａの構造が第２の実施形態と異なっている。【００８５】  図１１Ａに示すように、駆動体１７の駆動素子１２が結合された端面と反対側の端面とベース部材１３の軸受け部１３ａとを接続するように粘弾性体８が設けられている。粘弾性体８は、板形状またはテープ形状を有し、軸受け部１３ａの端面６３ｆと駆動体１７の端面とに接合されている。【００８６】  駆動体１７がＲ方向に変位すると、図１１Ｂに示すように、粘弾性体８が変形する。この時、粘弾性体８は弾性変形を受けると共に、剪断変形も受ける。この結果、駆動体１７の振動は、第２の実施形態で説明したように抑制される。【００８７】  本実施形態では、第１から第６の実施形態に比べ、駆動体１７の長手方向の変位に対して粘弾性体８の抵抗が小さいため、可動体１の駆動力に関し損失が少ないというメリットが得られる。また、本実施形態では粘弾性体を間隙に充填する必要がなく、粘弾性体８としては、両面テープ状の部材を用いることも可能である。このため、駆動機能の組み立てが容易となる。【００８８】  （第８の実施形態）
図１２Ａおよび図１２Ｂは、駆動機構の第８の実施形態の要部を示しており、図１２Ａは駆動体１７の変位前の状態を示し、図１２Ｂは駆動体１７の変位後の状態を示している。【００８９】  本実施形態では、支持板１０が粘弾性体８に設けられている点で第７の実施形態と異なっている。【００９０】  支持板１０は、板状の粘弾性体８の駆動体１７の端面が接触していない面に接触するように設けられている。支持板１０は、比較的剛性の高い物体、少なくとも粘弾性体８よりも剪断弾性係数が大きな材料により形成されている。【００９１】  支持板１０は、粘弾性体８に比べて剪断弾性係数が大きいため、粘弾性体８の駆動体１７の端面や軸受け部１３ａの面６３ｆ側に剪断方向の変位生じても支持板１０の設けられた側においては、実質的に剪断変形しない。【００９２】  このため、図１２Ｂに示すように、駆動体１７がＲ方向に変位しても、粘弾性体８は、支持板１０の側の面はほとんど変形せず、駆動体１７の端面側で大きく変位する。その結果両者の差による大きな剪断変形が生じる。【００９３】  図１３Ａおよび図１３Ｂは、駆動体１７の変位前後における粘弾性体８の変形の様子をメッシュモデルで示す図である。図１３Ａにおいて、正方形でしめされる粘弾性体８の微小要素が、図１３Ｂにおいて、大きく剪断変形しているのが解る。このように、本実施形態では第７の実施形態に比べてより大きな振動抑制効果が得られる。支持板１０としては特別な材料である必要はなく、安価な一般的な板金等を用いることができる。【００９４】  （第９の実施形態）
以下、本発明による光ヘッドの実施形態を説明する。【００９５】  図１４および図１５は、本実施形態の光ヘッドの要部を模式的に示している。図１４に示すように、光ヘッドは、第２の実施形態で説明した駆動機構１００を備える。駆動機構の可動体１には、収差補正レンズ２５が備えられている。また、光ディスクは、発光源である半導体レーザ２４および対物レンズ２６を備える。【００９６】  記録媒体２７は、対物レンズ２６側に透明なカバー層２７ａを有し、その下に記録層２７ｂを備える。記録媒体２７は軸Ｄの回りに、図示しないモータ等により回転するよう設置されている。記録層２７ｂには、軸Ｄをほぼ中心とするスパイラル状の記録トラック２７ｃが形成されている。【００９７】  収差補正レンズ２５は、第２の実施形態で説明したように、軸受け部１３ａに粘弾性体５が充填された駆動機構１００の可動体１に搭載されており、収差補正レンズ２５と駆動機構１００で球面収差補正機構を形成する。【００９８】  図１５は、図１４の要部の斜視図である。記録トラック２７ｃの接線は、Ｃ方向と直交している。Ｃ方向は、駆動機構１００において振動が生じる方向である。対物レンズ２６は、図示しない支持系および駆動系により矢印Ｆ及びＴ方向に自在に駆動され、記録媒体２７の記録トラックの面振れ、偏心等に応じて、レーザ光２８を光スポットＳとして照射する。駆動機構１００は、収差補正レンズ２５を矢印Ｂ方向に移動させ、保護カバー２７ａの厚さ変化により生じる球面収差を補正することが可能である。【００９９】  以上のように構成された光ヘッドについて、以下その動作を説明する。半導体レーザ２４から出射したレーザ光２８は、収差補正レンズ２５を通り、対物レンズ２６で記録面２７ｂに光スポットＰとして収束される。対物レンズ２６は、記録トラックの面振れ、偏心等に応じて、矢印Ｆ及びＴ方向に移動し、デフォーカス、オフトラックを補正して、レーザ光２８を光スポットＳとして目的の記録トラック２７ｃに追随して照射する。駆動機構１００は、保護カバー２７ａの厚さ変化に応じて収差補正レンズ２５を矢印Ｂ方向に移動させ、球面収差を補正する。【０１００】  収差補正レンズ２５が加速、減速する際の加速度によってＣ方向に振動すると、光スポットの収束位置Ｓも記録トラック２７ｃに対し、オフトラック方向であるＴ方向に振動する。粘弾性体５がない場合は、記録／再生が安定して行えないような収差補正レンズ２５の振動が発生することが有る。しかし、粘弾性体５を備えることによって、図５Ａおよび図５Ｂで説明したように、粘性消散効果により振幅が小さくなり、振動の持続時間も短くなる。このため、収差補正レンズ２５の振動を対物レンズによって補正できるレベルとなり、光ヘッドは、安定した記録／再生動作を行うことができる。【０１０１】  （第１０の実施形態）
図１６は、本発明による光ヘッドの他の実施形態の要部を模式的に示している。光ヘッドの構成要素は第１０の実施形態と同じであり、図示しないが、軸受け部１３ａには粘弾性体５が充填されている。本実施形態の光ヘッドは、記録トラック２７ｃの接線の方向がＣ方向と平行である点が第９の実施形態と異なる。Ｃ方向は、駆動機構１００において振動が生じる方向である。【０１０２】  このように配置することで、可動体１がＣ方向へ変位した場合、光スポットは記録トラック２７ｃに対して接線方向に移動する。従って、記録情報のジッタ成分として現れるが、粘弾性体５の効果により、その影響は最小限に抑えることができる。また、記録情報のジッタ成分は信号処理によって補正することが可能である。【０１０３】  以上、上記第９および第１０の実施形態において、光ヘッドは第２の実施形態の駆動機構を備えているが、第１または第３から第８の実施形態のいずれかの駆動機構を備えていてもよい。【０１０４】  また、全ての実施の形態において、駆動体１７として断面が円形の棒を例に挙げているが、駆動体１７は矩形断面を備えていてもよい。この場合、可動体１の駆動体１７周りに回転が拘束され、補助ガイド軸３が不要になる。【０１０５】  また、駆動素子１２として圧電素子を用いているが、例えば、電磁プランジャなどの素子を用いてもよい。【０１０６】  上記実施形態では、光ヘッドの収差補正レンズを駆動する駆動機構として本発明を説明したが、本発明の駆動機構は、微小駆動機構を備えた種々の光学機器に用いることができる。例えば、デジタルカメラや撮影機能付き携帯電話において、ズーム機構として光学系の倍率を変化させるために、本発明の駆動機構を用いてもよいし、オートフォーカス機能を実現するための駆動機構として本発明の駆動機構を用いてもよい。【０１０７】  また、本願発明の駆動機構は、マイクロマニピュレーション等、不要振動のない微細精密な往復機構部へ適用してもよい。【０１０８】  また、これらの用途によっては、可動子の位置を直接正確に検出することが必要な場合も生じる。そのような場合には、可動子の位置を検出するセンサを駆動機構に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】  本発明は、可動子を精密に移動させる必要がある小型の駆動機構に好適に用いられる。特に光学系の収差や、光の集光状態あるいは光学系の倍率を変化させるために、光学素子の位置を調整する必要のある光ヘッド、デジタルカメラなど種々の光学機器に好適に用いられる。また、マイクロマニピュレータなどにも好適に用いられる。
【図１】
2007032254.tif 000002
【図２】
2007032254.tif 000003
【図３Ａ】
2007032254.tif 000004
【図３Ｂ】
2007032254.tif 000005
【図４Ａ】
2007032254.tif 000006
【図４Ｂ】
2007032254.tif 000007
【図５Ａ】
2007032254.tif 000008
【図５Ｂ】
2007032254.tif 000009
【図６】
2007032254.tif 000010
【図７Ａ】
2007032254.tif 000011
【図７Ｂ】
2007032254.tif 000012
【図７Ｃ】
2007032254.tif 000013
【図８】
2007032254.tif 000014
【図９】
2007032254.tif 000015
【図１０Ａ】
2007032254.tif 000016
【図１０Ｂ】
2007032254.tif 000017
【図１０Ｃ】
2007032254.tif 000018
【図１１Ａ】
2007032254.tif 000019
【図１１Ｂ】
2007032254.tif 000020
【図１２Ａ】
2007032254.tif 000021
【図１２Ｂ】
2007032254.tif 000022
【図１３Ａ】
2007032254.tif 000023
【図１３Ｂ】
2007032254.tif 000024
【図１４】
2007032254.tif 000025
【図１５】
2007032254.tif 000026
【図１６】
2007032254.tif 000027
【図１７】
2007032254.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
長手方向を有する駆動体と、
前記長手方向に摺動可能なように前記駆動体と摩擦結合している可動子であって、重心が前記駆動体上に位置しないように配置された可動子と、
前記駆動体を前記長手方向に移動可能なように支持するベース部材と、
前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を前記長手方向に振動させる駆動素子と、
前記長手方向と直交する直交方向において、前記駆動体と前記ベース部材との間に配置され、前記駆動体が前記直交方向に変位した際に剪断変形を行う粘弾性体と、
を備えた駆動機構。
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月21日(2007.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を有する駆動体と、
前記長手方向に摺動可能なように前記駆動体と摩擦結合している可動子であって、重心が前記駆動体上に位置しないように配置された可動子と、
前記駆動体を前記長手方向に移動可能なように支持するベース部材と、
前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を前記長手方向に振動させる駆動素子と、
前記長手方向と直交する直交方向において、前記駆動体と前記ベース部材との間に配置され、前記駆動体が前記直交方向に変位した際に剪断変形を行う粘弾性体と、
を備えた駆動機構。
【請求項２】
前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端部近傍に配置されている請求項１に記載の駆動機構。
【請求項３】
前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第１の面を有する軸受け部を含み、前記第１の面は前記駆動体の前記直交方向への移動範囲を制限する請求項２に記載の駆動機構。
【請求項４】
前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第１の面をそれぞれ有する少なくとも２つの軸受け部を含み、前記駆動素子から最も遠い軸受け部に前記粘弾性物質が配置されている請求項２に記載の駆動機構。
【請求項５】
前記第１の面と前記駆動体との間に、前記粘弾性体が配置されている請求項３または４に記載の駆動機構。
【請求項６】
前記軸受け部は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第２の面を有し、第２の面と前記駆動体との間隙は、前記第１の面と前記駆動体との間隙よりも大きい、請求項３または４に記載の駆動機構。
【請求項７】
前記第２の面は、前記長手方向に沿って間隙が変化している請求項６に記載の駆動機構。
【請求項８】
前記軸受け部は、一対の第２の面を有し、前記第２の面は、前記長手方向において、前記第１の面を挟むように位置している請求項６に記載の駆動機構。
【請求項９】
前記軸受け部において、前記第１の面および前記第２の面は、前記直交方向に平行な断面において隣接している請求項３または４に記載の駆動機構。
【請求項１０】
前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端面と前記ベース部材とを接続するように配置されている請求項１から４のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１１】
前記粘弾性体は、シート形状を有する請求項１０に記載の駆動機構。
【請求項１２】
前記シート形状の粘弾性体は、第１および第２の主面を有し、前記第１の主面は、前記駆動体の端面および前記ベース部材と密着しており、前記第２の主面には、前記粘弾性体よりも剪断弾性係数の大きな物質が設けられている請求項１１に記載の駆動機構。
【請求項１３】
前記粘弾性体はゲル状物質である請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１４】
前記粘弾性体はシリコン系物質である請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１５】
前記粘弾性体は紫外線硬化樹脂である請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１６】
前記粘弾性体の振動の損失係数が１．４以上１．７以下である請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１７】
前記駆動素子は、圧電素子である請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１８】
前記駆動素子は、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を移動の向きによって異なる速度または加速度で前記長手方向に沿って振動させることにより、前記可動子を移動させる、請求項１から１２のいずれかに記載の駆動機構。
【請求項１９】
光源と、
前記光源から出射する光の光路上に設けられた光学素子と、
前記光学素子を移動させるための請求項１から１８のいずれかに規定される駆動機構と、
を備え、光源から出射する光を記録媒体に集光し、前記記録媒体に対して記録および再生の少なくとも一方を行う光ヘッド。
【請求項２０】
前記可動子の重心を通りかつ駆動軸に垂直な面において、前記駆動軸の中心軸と可動子の重心を結ぶ線分の方向が、前記記録媒体の前記光スポットが形成された近傍の記録トラックに対して平行である請求項１９に記載の光ヘッド。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型の駆動機構およびそれを用いた光ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮影機能付き携帯電話やデジタルカメラ等の小型撮影機器において、オートフォーカス機能、ズーム機能、手ぶれ防止機能などが備えられるようになってきている。このため、レンズなどの部品を駆動する小型の駆動機構がこうした小型撮影機器に内蔵されるようになってきた。
【０００３】
また、光ディスク装置、特に高密度記録に対応した光ディスク装置の光ヘッド内部には、光学系の収差を補正するためにレンズを駆動する駆動機構が内蔵される。携帯ゲーム機などにこうした光ディスク装置が搭載されるようになってきたため、光ヘッド内でレンズを駆動する駆動機構にも小型化が求められている。
【０００４】
また、マイクロマニピュレーション等の分野でも、微細な動きを実現する小型駆動機構が求められている。
【０００５】
こうした用途に用いられる小型駆動機構として、従来の電磁型モータに変えて、圧電素子などによる振動と摩擦を利用した駆動機構が提案されている。例えば、特許文献１は、圧電素子を用いたレンズの駆動機構を開示している。図１７に示すように、駆動機構は圧電体が積層された駆動素子１２および駆動体１７を備え、電圧の印加によって圧電体が厚さ方向に伸縮し、駆動体１７をその長手方向（軸方向）Ａに振動させる。これにより、駆動体１７の振動を利用してレンズなどの部品を駆動する。圧電素子は簡単な構造を備えるため、小型化が容易であり、駆動機構全体の小型化に適している。
【特許文献１】特許第２６３３０６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、駆動体１７の振動による変位をレンズなどの部品の移動に変換する際、移動させる部品の重心が駆動体１７上に位置していないと、駆動体１７の長手方向Ａの変位によって、部品には重心を中心とするモーメントが働く。部品と駆動体１７とが自由に移動できないように拘束されている場合、このモーメントは駆動体１７にも作用する。その結果、駆動体１７は矢印Ｂで示す方向に振動する。
【０００７】
このような振動は、エネルギを散逸させる減衰成分が少なく、振動が継続する。このため、レンズなどの部品が振動し、用途によっては、この振動は大きな影響を与える。例えば、光ヘッド内部へ搭載した鏡筒ではサーボ系の乱れとなり、不安定要因となる場合は、振動が静定するまで待つ必要があり、サーボ系の処理時間の増加による効率低下を招いていた。
【０００８】
本発明はこのような従来技術の課題を解決し、不要な振動の少ない駆動機構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】
【０００９】
本発明の駆動機構は、長手方向を有する駆動体と、前記長手方向に摺動可能なように前記駆動体と摩擦結合している可動子と、前記駆動体を前記長手方向に移動可能なように支持するベース部材と、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を前記長手方向に振動させる駆動素子と、前記長手方向と直交する直交方向において、前記駆動体と前記ベース部材との間に配置された粘弾性体とを備える。
【００１０】
ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端部近傍に配置されている。
【００１１】
ある好ましい実施形態において、前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第1の面を有する軸受け部を含み、前記第１の面は前記駆動体の前記直交方向への移動範囲を制限する。
【００１２】
ある好ましい実施形態において、前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第１の面をそれぞれ有する少なくとも２つの軸受け部を含み、前記駆動素子から最も遠い軸受け部に前記粘弾性物質が配置されている。
【００１３】
ある好ましい実施形態において、前記第１の面と前記駆動体との間に、前記粘弾性体が配置されている。
【００１４】
ある好ましい実施形態において、前記軸受け部は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第２の面を有し、第２の面と前記駆動体との間隙は、前記第１の面と前記駆動体との間隙よりも大きい。
【００１５】
ある好ましい実施形態において、前記第２の面は、前記長手方向に沿って間隙が変化している。
【００１６】
ある好ましい実施形態において、前記軸受け部は、一対の第２の面を有し、前記第２の面は、前記長手方向において、前記第１の面を挟むように位置している。
【００１７】
ある好ましい実施形態において、前記軸受け部の前記第１の面および前記第２の面は、前記直交方向に平行な断面において隣接している。
【００１８】
ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端面と前記ベース部材とを接続するように配置されている。
【００１９】
ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は、シート形状を有する。
【００２０】
ある好ましい実施形態において、前記シート形状の粘弾性体は、第１および第２の主面を有し、前記第１の主面は、前記駆動体の端面および前記ベース部材と密着しており、前記第２の主面には、前記粘弾性体よりも剪断弾性係数の大きな物質が設けられている。
【００２１】
ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体はゲル状物質である。
【００２２】
ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体はシリコン系物質である。
【００２３】
ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は紫外線硬化樹脂である。
【００２４】
ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体の振動の損失係数が１．４以上１．７以下である。
【００２５】
ある好ましい実施形態において、前記駆動素子は、圧電素子である。
【００２６】
ある好ましい実施形態において、前記駆動素子は、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を移動の向きによって異なる速度または加速度で前記長手方向に沿って振動させることにより、前記可動子を移動させる。
【００２７】
本発明の光ヘッドは、光源と、前記光源から出射する光の光路上に設けられた光学素子と、前記光学素子を移動させるための上記いずれかに規定される駆動機構とを備え、光源から出射する光を記録媒体に集光し、前記記録媒体に対して記録および再生の少なくとも一方を行う。
【００２８】
ある好ましい実施形態において、前記可動子の重心を通りかつ駆動軸に垂直な面において、前記駆動軸の中心軸と可動子の重心を結ぶ線分の方向が、前記記録媒体の前記光スポットが形成された近傍の記録トラックに対して平行である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、駆動体の長手方向と直交する方向において、駆動体と駆動体の振動方向を制限するベース部材との間に粘弾性体を設けることにより、駆動体の長手方向と垂直な方向の振動が粘弾性体の剪断変形により、抑制される。したがって、不要な振動が抑制され、可動子を安定して駆動できる駆動機構を実現する。また、本実施形態の駆動機構を備えた光ヘッドは、安定したサーボ制御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】
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明による駆動機構の第１の実施形態を示す斜視図である。本実施形態の駆動機構は、可動子１と、駆動体１７と、駆動素子１２と、ベース部材１３とを備えている。
【００３１】
本実施形態では駆動機構は、光ヘッドに設けられ、光学系の光路中に配置されるレンズなどの光学素子の位置を調整するために光学素子を駆動する。このため、可動子１は光学素子（図示せず）を内蔵している。
【００３２】
駆動体１７は、長手方向を有し、好ましくは、棒形状を有している。駆動体１７の長手方向と垂直な断面は、例えば、円形状または多角形形状である。本実施形態では駆動体１７の断面は円形状である。
【００３３】
可動子１は、水平方向に突出した支持板部１ｋと腕１ｅとを有しこれらは互いに反対方向に伸びている。支持板部１ｋは突部１ａ及び１ｃを有し、突部１ａ及び１ｃには、孔１ｂ及び１ｄがそれぞれ形成されている。孔１ｂと１ｄには駆動体１７が挿入され、これによって、可動体１が支持される。また、以下において説明するように、駆動体１７の長手方向に摺動可能なように可動体１と駆動体１７とが摩擦結合する。
【００３４】
可動体１の腕１ｅの先端には横向きのＵ形溝１ｆが形成されており、溝１ｆには摺動可能なように補助ガイド３が挿入されている。これにより、可動体１は補助ガイド３に支持され、駆動体１７周りの回転が規制されている。
【００３５】
ベース部材１３は、孔１３ｂ及び１３ｄがそれぞれ設けられた一対の軸受け部１３ａ及び１３ｃを有し、孔１３ｂ及び１３ｄに駆動体１７が挿入されている。
【００３６】
孔１３ｂおよび１３ｄは、それぞれ円筒状の内側面（第１の面）によって規定される。この内側面は、駆動体１７断面の円形状の直径よりわずかに大きい円を規定しており、内側面は駆動体１７の側面から所定の微少間隙を隔て位置している。このため、駆動体１７は長手方向に移動可能であるが、長手方向と垂直な方向には所定の間隙の範囲内でのみ移動可能である。
【００３７】
駆動体１７の両端は、軸受け部１３ａおよび軸受け部１３ｃよりも外側へ突出しており、駆動体１７の軸受け部１３ｃ側の後端は、駆動素子１２に接着剤などにより固定されている。
【００３８】
可動体１の突部１ａ及び１ｃの下面にはネジ孔が形成されており、それぞれのネジ孔と一致する位置に設けられた孔１４ａ及び１４ｂが両端に設けられた長方形の板ばね１４がビス１５及び１６によって、突部１ａ及び１ｃの下面に駆動体１７と平行に取付けられている。板ばね１４の中央には駆動体１７側に突出した屈曲部１４ｃが形成されている。屈曲部１４ｃは突部１ａと１ｃとの中間位置において駆動体１７の下面を圧接する。このため、突部１ａの孔１ｂ及び突部１ｃの孔１ｄのそれぞれの中で駆動体１７が上の方へ片寄せされ、孔１ｂ及び１ｄのそれぞれの上側の内周面に駆動体１７の上側の外周面が板ばね１４の弾性復元力により圧接されている。従って、孔１ｂ、１ｄと駆動体１７との摩擦力及び屈曲部１４ｃと駆動体１７との摩擦力より小さい力が駆動体１７に対して長手方向に沿って加えられた場合、可動体１と駆動体１７とは一体となって動く。一方、摩擦力以上の力が駆動体１７に加えられた場合、駆動体１７のみが軸方向に移動する。
【００３９】
駆動素子１２は、駆動体１７の一端に結合されており、駆動体１７を長手方向に振動させる。駆動素子１２は、好ましくは圧電素子であり、リード線Ｗ１、Ｗ２間に電位差を与えると、駆動素子１２は電位差の極性に応じて駆動体１７の長手方向に伸縮する。例えば、リード線Ｗ１に、リード線Ｗ２よりも高い電圧を印加する場合、駆動素子１２は伸びる。駆動素子１２はベース部材１３に固定されている。
【００４０】
駆動素子１２のリード線Ｗ１、Ｗ２に、リード線Ｗ１側がプラスであり、リード線Ｗ１とＷ２との電位差が徐々に拡大するよう電圧を印加していくと、駆動素子１２は伸長し、駆動体１７は駆動素子１２が結合されていない側（先端側）へ徐々に移動する。ここで、孔１ｂ、１ｄと駆動体１７との摩擦力及び屈曲部１４ｃと駆動体１７との摩擦力に比べ、駆動素子１２の伸長による駆動体１７が長手方向に移動する力は小さいため、駆動体１７と一緒に可動子１は移動する。
【００４１】
この状態から駆動素子１２のリード線Ｗ１、Ｗ２間の電圧を急に除くと、駆動素子１２は急激に短縮し、駆動体１７も同じく急激に駆動素子１２側に移動する。ところが、可動体１は駆動素子１２側へ加速しようとすると可動体１の質量に応じた慣性力が作用する。可動体１は板ばね１４の弾性復元力で駆動体１７と摩擦結合しているため、摩擦結合の静止摩擦力を慣性力が上回ると、動摩擦力を受けながら可動体１は駆動体１７を滑る。その結果、可動体１は駆動体１７の駆動素子１２側（後端の向き）への変位に関わらず、ほぼその場に留まる。
【００４２】
この１サイクルの結果、可動体１は駆動素子１２の伸長分だけ先端側に移動したことになる。駆動素子１２の伸長量は微少であるため１サイクルあたりの可動体１の移動量は微少であるが、このサイクルを繰り返すことで可動体１を任意の量だけ先端側に移動させることができる。たとえば、駆動素子１２の変位量は１ｎｍ程度であり、駆動素子１２の駆動周波数は１００ＫＨｚ程度である。
【００４３】
可動体１を後端側に動かす場合は、駆動素子１２への駆動電圧を急激に上げ、徐々に下げる。すると駆動体１７が先端側に急速に移動するが可動体１は動かず、駆動体１７が後端側に徐々に移動することで可動体１も後端側に移動する。結果として可動体１は後端側に移動する。
【００４４】
ベース部材１３の軸受け部１３ａ及び１３ｃに設けられた孔１３ｂ及び１３ｄは、上述の動作において、駆動体１７を長手方向にのみ変位するように支持する。孔１３ｂ及び１３ｄを規定する内側面は、駆動体１７の長手方向と垂直な方向への変位を規制するが、内側面と駆動体１７との間には、間隙が設けられている。従って、図２に示すように、駆動体１７の長手方向に垂直な方向の力に対しては、孔１３ｂ、１３ｄは反力を与えない。単純な構造モデルとして駆動機構を説明すれば、駆動体１７は、例えば駆動素子１２との結合点Ｐを仮想的な固定端とする片持ち梁であるとみなせる。ただし、設計による結合の強さ、構造の強さにより、固定端は変化しうる。例えば駆動素子１２と第３の軸受け部１３ｅとの結合部である点Ｑ等ともみなせる。
【００４５】
このため、駆動素子１２が伸張すると、駆動体１７は矢印Ａ方向に加速を始める。可動体１は、摩擦力Ｆｓにより矢印Ａ方向に力を受けて加速する。しかしこの摩擦力ベクトルは可動体１の重心Ｇを通過しないので、慣性力Ｆｍのベクトルを打ち消さず、可動体１にモーメントＭが発生する。
【００４６】
可動体１は駆動体１７に拘束されているので、このモーメントＭは駆動体１７に作用する。駆動体１７は上述したように駆動素子１２との結合点Ｐを固定端とする片持ち梁であるとすれば、自由端である先端付近がＲ方向に振れる。このため、可動体１もＶ方向に振れる。これが可動体１の不要な振動となる。
【００４７】
本実施形態の駆動機構は、この振動を抑制するため、図２に示すように、駆動体１７の長手方向と直交する方向において、駆動体１７とベース部材１３の軸受け部１３ａ、１３ｃの孔１３ｂ、１３ｄを規定する面との間に粘弾性体５を備えている。粘弾性体５は、孔１３ｂ、１３ｄを規定する内側面と駆動体１７との間隙の全域に充填されている。
【００４８】
粘弾性体５は、例えばゲル状の物質であり、温度特性等の点を考慮すると、シリコン系の物質が好ましい。また、流動性が必要な封入作業後、流動性を抑え間隙からの漏出を防止し充填状態を維持するには、紫外線等でゾルからゲルへ硬化する物質が望ましい。振動の損失係数（ｔａｎδ）は１．４以上１．７以下程度であることが好ましい。
【００４９】
粘弾性体５を備える効果を説明する。図２に示すように、駆動素子１２が伸張すると、上述したように、摩擦力Ｆｓおよび慣性力Ｆｍにより、可動体１にモーメントＭが発生する。このため、モーメントＭが駆動体１７をＲ方向に移動させる。しかし、このとき、例えばベース部材１３の先端側の孔１３ｂにおいて、粘弾性体５が駆動体１７との間隙に充填されているので、粘弾性体５が駆動体１７の長手方向に垂直な方向における変位を抑制し、振動の変位、速度を抑制する効果を奏する。
【００５０】
この粘弾性体５による抑制効果は、理想的には速度に対する抵抗である粘性項と、変位に対するばね項に分けて考えられる。粘性項は、粘弾性体５の剪断変形によって生じ、エネルギを粘性消散させる。ばね項は引っ張り、圧縮変形で生じるが、理想的にはエネルギは保存される。しかし、粘弾性体が理想的な状態で機能することはほとんどなく、粘性項によりエネルギが完全に消散したり、ばね項によるエネルギが完全に保存されることはない。
【００５１】
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ先端側の孔１３ｂ付近の断面の拡大図であり、図３Ａは駆動体１７の垂直方向への変位前の状態を示し、図３Ｂは駆動体１７の垂直方向への変位後の状態を示している。図３Ｂの矢印Ｒで示すように、駆動体１７が長手方向と垂直な方向へ変位しようと移動することによって、粘弾性体５が変形を受けていることが分かる。この断面においては、粘弾性体５に、ほぼ、引っ張りおよび圧縮による変形が生じていることが示されている。これにより、駆動体１７の長手方向と垂直な方向における変位が抑制される。
【００５２】
図４Ａおよび図４Ｂは、駆動体１７および軸受け１３ａに設けられた孔１３ｂ近傍を先端側から見た図であり、図４Ａは駆動体１７の垂直方向への変位前の状態を示し、図４Ｂは駆動体１７の垂直方向への変位後の状態を示している。図４Ｂにおいて矢印Ｗで示すように、粘弾性体５は、駆動体１７のＲ方向への変位に伴って、Ｗ方向へ流れようとする。これによる粘弾性体５の剪断変形が、エネルギを粘性消散させ、振動を抑制する。
【００５３】
軸受け部１３ｃの孔１３ｄでも粘弾性体５が同様に機能し、振動が抑制される。ただし、孔１３ｂに比べて孔１３ｄにおける駆動体１７のＲ方向への変位は少ないので、比例してＲ方向の速度も低下しており、抑制効果もやや少なくなる。
【００５４】
図５Ａおよび図５Ｂは、粘弾性体５がある場合および粘弾性体５がない場合において、軸受け部１３ａの孔１３ｂ近傍における可動体１のＲ方向の速度成分示すグラフである。粘弾性体５の剪断変形により、駆動体１７および可動体１の運動エネルギが粘性消散し、振幅が大幅に低減されていることが分かる。また、振動が時間的に急激に減衰していることが分かる。
【００５５】
このように本実施形態によれば、駆動体の長手方向と直交する方向において、駆動体と駆動体の振動方向を制限するベース部材との間に粘弾性体を設けることにより、駆動体の長手方向と垂直な方向の振動が粘弾性体の剪断変形により、抑制される。したがって、不要な振動が抑制され、可動子を安定して駆動できる駆動機構を実現する。また、本実施形態の駆動機構を備えた光ヘッドは、安定したサーボ制御を実現することができる。
【００５６】
なお、本実施形態において、粘弾性体５は、孔１３ｂ、１３ｄ内の内側面と駆動体１７との間隙全体に充填しているが、駆動体１７が可動子１からモーメントを受け、長手方向と垂直に振動する面と平行な方向にのみ粘弾性体５を充填してもよい。
【００５７】
また、本実施形態では孔１３ｂ、１３ｄと駆動体１７との間に粘弾性体５を充填したが、駆動体１７が長手方向と垂直な方向に変位する際に粘弾性体５が剪断変形を受けるのであれば、粘弾性体５は、ベース部材１３と駆動体１７とのどの間に配置してもよい。ただし、孔１３ｂ、１３ｄに充填するのが、粘弾性体５の使用量が少なく効果的である。
【００５８】
（第２の実施形態）
図６は駆動機構の第２の実施形態を示している。第２の実施形態は、駆動素子１２側の軸受け部の孔１３ｄには、粘弾性体５が充填されていない点で第１の実施形態と異なっている。
【００５９】
第１の実施形態で説明したように、駆動体１７の変位は軸受け１３ｂの側が大きく、駆動体１７の長手方向と垂直な方向における振動の抑制効果が大きい。従って、第２の実施形態は、コスト、組立上の問題等で粘弾性体５を充填する量等を制限したい場合に有効である。本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、軸受け部の孔１３ｂと１３ｄとを比較した場合、孔１３ｄでは、駆動体１７の長手方向と垂直な方向の変位は孔１３ｂにおける変位に比べて小さいため、振動の抑制効果も小さくなる。これに対して、粘弾性体５を設けることによって生じる、駆動体１７の必要な動きである長手方向（Ａ方向）の変位に対する抑制作用は、孔１３ｂおよび孔１３ｄとにおいてほぼ同程度である。したがって、使用形態等によっては粘弾性体５を孔１３ｂのみに設けるほうが好ましいこともある。なお、第１の実施形態と同様に、駆動体１７の自由端近傍と、ベース部材１３の他の部分との間に粘弾性体５を配置しても効果がある。
【００６１】
（第３の実施形態）
図７Ａおよび図７Ｂは駆動機構の第３の実施形態の主要部をそれぞれ示している。
【００６２】
本実施形態では、ベース部材１３の軸受け部１３ａの構造が第１の実施形態とは異なっている。具体的には、軸受け部１３ａには、駆動体１７が挿入される孔２３ｂと、孔２３ｂの開口に設けられた面取り部６とが設けられている。
【００６３】
第１の実施形態と同様、孔２３ｂは円筒状の内側面（第１の面）によって規定される。この、内側面は、駆動体１７の直径よりわずかに大きい円を規定しており、内側面は駆動体１７の側面から所定の微少間隙を隔てて位置している。面取り部６はテーパー状の内側面（第２の面）によって規定され、駆動体１７の側面との間隙が長手方向に沿って変化している。より具体的には、駆動体１７の先端側に向かって間隙が大きくなっており、孔２３ｂの開口を拡大している。このため、面取り部６の内側面と駆動体１７の側面との間隙は、孔２３ｂと駆動体１７の側面との間隙よりも大きい。図７Ａに示すように、孔２３ｂを規定する内側面と面取り部６を規定する内側面とは駆動体１７の長手方向に隣接して位置している。図６Ｂに示すように面取り部６は、孔２３ｂの全周にわたって設けられている。粘弾性体５は面取り部６および孔２３ｂと駆動体１７との間に設けられている。
【００６４】
本実施形態では、駆動体１７の長手方向と垂直な方向への変位を規制する孔２３ｂとは独立して面取り部６が設けられている。このように構成しても、粘弾性体５は第１の実施形態と同様の効果を奏するが、粘弾性体５を孔２３ｂに充填する際の組立性が大幅に向上する。具体的には、面取り部６の存在により、まず粘弾性体５の封入が容易になる。更に、粘弾性体５が紫外線硬化物質である場合は、面取り６により紫外線がより深くまで到達し易く、紫外線の照射角度の設定が容易になり、また照射時間の短縮によるコストダウンも実現できる。
【００６５】
図７Ｃは、本実施形態の変形例を示している。図７Ｃに示すように面取り部４は、孔２３ｂの一部に設けてもよい。図７Ｃに示すように、面取り部４が設けられていない部分４ａ、４ｂの内側面と駆動体１７の側面との間隙は、孔２３ｂと駆動体１７の側面との間隙に等しい。このため、面取り部４が設けられていない部分４ａ、４ｂは、孔２３ｂと同様駆動体１７の長手方向と垂直な方向への変位を規制する。よって、規制面の面積が増大し、駆動体１７の規制能力に優れる。但し、組立性の観点からは図７Ｂの構造が優れている。
【００６６】
（第４の実施形態）
図７は駆動機構の第４の実施形態の要部を示している。本実施形態では、ベース部材１３の軸受け部１３ａの構造が第１の実施形態とは異なっている。具体的には、軸受け部１３ａには、駆動体１７が挿入される孔３３ｂと、孔３３ｂの１つの開口に設けられた孔３３ｂよりも内径の大きい孔７とが設けられている。孔７は孔３３ｂに対して、可動体１側に近接する位置に設けることが好ましい。
【００６７】
第１の実施形態と同様、孔３３ｂは円筒状の内側面（第１の面）によって規定される。この、内側面は、駆動体１７の直径よりわずかに大きい円を規定しており、内側面は駆動体１７の側面から所定の微少間隙を隔て位置している。
【００６８】
孔７は円筒状の内側面（第２の面）によって規定され、孔３３ｂよりも内径が大きい。このため、孔７の内側面と駆動体１７の側面との間隙は、孔３３ｂと駆動体１７の側面との間隙よりも大きい。図８に示すように、孔３３ｂを規定する内側面と孔７を規定する内側面とは駆動体１７の長手方向に隣接して位置している。孔７は、駆動体１７の全周に設けた方が、より信頼性に優れている。
【００６９】
本実施形態では、駆動体１７の長手方向と垂直な方向への変位を規制する孔３３ｂとは独立して孔７が設けられている。このように構成しても、粘弾性体５は第１の実施形態と同様の効果を奏するが、駆動機能としての信頼性が向上する。また、粘弾性体５を孔３３ｂに充填する際の組立性が大幅に向上する。
【００７０】
具体的には、孔７がない場合、例えば図８の左端から粘弾性体５を充填すると、孔３３ｂと駆動体１７の間隙が微少であるため、粘弾性体５の量のわずかな変化で充填量の過不足が起こる。量が多い場合には、孔３３ｂから粘弾性体５がはみ出し、駆動体１７と可動体１の間の摩擦状態が変化したり、可動体１の光学部品などに粘弾性体５が付着したりするなどの問題が起こりうる。粘弾性体５の量が少ない場合は、安定な振動抑制効果が期待できない。
【００７１】
これに対して、孔７が存在する場合、粘弾性体５を図７の左端から充填していくと、孔３３ｂの断面積が孔７で急激に拡大するため、粘弾性体５の浸透速度は円筒部７で急激に減少し、充填量をモニタする場合は制御が容易になる。また、一定体積を吐出量として設定した場合、吐出量変化があっても、円筒部７の体積分がバッファとして作用するため過不足を防止できる。
【００７２】
（第５の実施形態）
図９は駆動機構の第５の実施形態の要部を示している。
【００７３】
本実施形態は、第３の実施形態の面取り部６および第４の実施形態の孔の両方を軸受け部１３ａに設けた構造を備える。具体的には、軸受け部１３ａは長手方向において孔４３ｂと孔４３ｂを挟むように位置する面取り部６および孔７とを備える。これにより、第３の実施形態および第４の実施形態の両方のメリットを併せ持つ。
【００７４】
第３の実施形態で説明したように、面取り部６は、孔４３の一部分に設けてもよい。一方、孔７は、信頼性の点から駆動体１７の全周に設けた方が望ましい。
【００７５】
なお、第３から第５の実施形態において、面取り部６や孔７はこれらの実施形態で説明した形状以外の形状を備えていてもよい。例えば、駆動体１７の長手方向の軸に対し、面取り部６や孔７は非対称な形状を有していてもよい。また、面取り部６や孔７を駆動素子１２に近接した軸受け部に設けてもよい。
【００７６】
（第６の実施形態）
図１０Ａは駆動機構の第６の実施形態の要部を示している。本実施形態では、ベース部材１３の軸受け部１３ａの構造が第１の実施形態とは異なっている。具体的には、軸受け部１３ａには、駆動体１７が挿入される孔５３ｂと、補助孔１１とが設けられている。図１０Ａに示すように、駆動体１７の長手方向と垂直な断面において、孔５３ｂを規定する円弧の一部分に孔５３ｂよりも大きい内径を有する補助孔１１が隣接して設けられている。補助孔１１の内径は孔５３ｂの内径よりも大きい。このため、補助孔１１を規定する内側面と駆動体１７の側面との間隙は孔５３ｂと駆動体１７の側面との間隙よりも大きくなっている。粘弾性体５は、これらの孔を規定する内側面と駆動体１７との間に充填されている。
【００７７】
本実施形態は第２の実施形態と同様の効果があり、特に、組立上の利点として、補助孔１１が形成されているので、粘弾性体５の充填が非常に容易になっている。
【００７８】
本実施形態では、補助孔１１は２つ設けられているが、補助孔１１の数や形状は図１０Ａに示される数や形状に限られない。孔５３ｂの規制面としての機能を損なわず、粘弾性体５の充填を容易にするもので有ればよい。例えば、本実施の形態の補助孔１１の数を増やしてもよい。
【００７９】
更に、例えば図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すように、他の形状の補助孔を設けてもよい。図１０Ｂおよび図１０Ｃでは、駆動体１７の長手方向と垂直な方向への変位を規制する規制面として機能する孔と補助孔とが一体的な形状で形成されている。具体的には、長手方向と垂直な断面が四角の孔５４ｂおよび三角の孔５５ｂがそれぞれ軸受け部１３ａに設けられている。
【００８０】
本実施形態は実施形態３から５と好適に組み合わせることができる。また、本実施形態の補助孔を駆動素子１２に近接した軸受け部１３ｃに設けてもよい。
【００８１】
（第７の実施形態）
図１１Ａおよび図１１Ｂは、駆動機構の第７の実施形態の要部を示しており、図１１Ａは駆動体１７の変位前の状態を示し、図１１Ｂは駆動体１７の変位後の状態を示している。
【００８２】
本実施形態では、ベース部材１３の駆動素子１２から離れた軸受け部１３ａの構造が第２の実施形態と異なっている。
【００８３】
図１１Ａに示すように、駆動体１７の駆動素子１２が結合された端面と反対側の端面とベース部材１３の軸受け部１３ａとを接続するように粘弾性体８が設けられている。粘弾性体８は、板形状またはテープ形状を有し、軸受け部１３ａの端面６３ｆと駆動体１７の端面とに接合されている。
【００８４】
駆動体１７がＲ方向に変位すると、図１１Ｂに示すように、粘弾性体８が変形する。この時、粘弾性体８は弾性変形を受けると共に、剪断変形も受ける。この結果、駆動体１７の振動は、第２の実施形態で説明したように抑制される。
【００８５】
本実施形態では、第１から第６の実施形態に比べ、駆動体１７の長手方向の変位に対して粘弾性体８の抵抗が小さいため、可動体１の駆動力に関し損失が少ないというメリットが得られる。また、本実施形態では粘弾性体を間隙に充填する必要がなく、粘弾性体８としては、両面テープ状の部材を用いることも可能である。このため、駆動機能の組み立てが容易となる。
【００８６】
（第８の実施形態）
図１２Ａおよび図１２Ｂは、駆動機構の第８の実施形態の要部を示しており、図１２Ａは駆動体１７の変位前の状態を示し、図１２Ｂは駆動体１７の変位後の状態を示している。
【００８７】
本実施形態では、支持板１０が粘弾性体８に設けられている点で第７の実施形態と異なっている。
【００８８】
支持板１０は、板状の粘弾性体８の駆動体１７の端面が接触していない面に接触するように設けられている。支持板１０は、比較的剛性の高い物体、少なくとも粘弾性体８よりも剪断弾性係数が大きな材料により形成されている。
【００８９】
支持板１０は、粘弾性体８に比べて剪断弾性係数が大きいため、粘弾性体８の駆動体１７の端面や軸受け部１３ａの面６３ｆ側に剪断方向の変位生じても支持板１０の設けられた側においては、実質的に剪断変形しない。
【００９０】
このため、図１２Ｂに示すように、駆動体１７がＲ方向に変位しても、粘弾性体８は、支持板１０の側の面はほとんど変形せず、駆動体１７の端面側で大きく変位する。その結果両者の差による大きな剪断変形が生じる。
【００９１】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、駆動体１７の変位前後における粘弾性体８の変形の様子をメッシュモデルで示す図である。図１３Ａにおいて、正方形でしめされる粘弾性体８の微小要素が、図１３Ｂにおいて、大きく剪断変形しているのが解る。このように、本実施形態では第７の実施形態に比べてより大きな振動抑制効果が得られる。支持板１０としては特別な材料である必要はなく、安価な一般的な板金等を用いることができる。
【００９２】
（第９の実施形態）
以下、本発明による光ヘッドの実施形態を説明する。
【００９３】
図１４および図１５は、本実施形態の光ヘッドの要部を模式的に示している。図１４に示すように、光ヘッドは、第２の実施形態で説明した駆動機構１００を備える。駆動機構の可動体１には、収差補正レンズ２５が備えられている。また、光ディスクは、発光源である半導体レーザ２４および対物レンズ２６を備える。
【００９４】
記録媒体２７は、対物レンズ２６側に透明なカバー層２７ａを有し、その下に記録層２７ｂを備える。記録媒体２７は軸Ｄの回りに、図示しないモータ等により回転するよう設置されている。記録層２７ｂには、軸Ｄをほぼ中心とするスパイラル状の記録トラック２７ｃが形成されている。
【００９５】
収差補正レンズ２５は、第２の実施形態で説明したように、軸受け部１３ａに粘弾性体５が充填された駆動機構１００の可動体１に搭載されており、収差補正レンズ２５と駆動機構１００で球面収差補正機構を形成する。
【００９６】
図１５は、図１４の要部の斜視図である。記録トラック２７ｃの接線は、Ｃ方向と直交している。Ｃ方向は、駆動機構１００において振動が生じる方向である。対物レンズ２６は、図示しない支持系および駆動系により矢印Ｆ及びＴ方向に自在に駆動され、記録媒体２７の記録トラックの面振れ、偏心等に応じて、レーザ光２８を光スポットＳとして照射する。駆動機構１００は、収差補正レンズ２５を矢印Ｂ方向に移動させ、保護カバー２７ａの厚さ変化により生じる球面収差を補正することが可能である。
【００９７】
以上のように構成された光ヘッドについて、以下その動作を説明する。半導体レーザ２４から出射したレーザ光２８は、収差補正レンズ２５を通り、対物レンズ２６で記録面２７ｂに光スポットＰとして収束される。対物レンズ２６は、記録トラックの面振れ、偏心等に応じて、矢印Ｆ及びＴ方向に移動し、デフォーカス、オフトラックを補正して、レーザ光２８を光スポットＳとして目的の記録トラック２７ｃに追随して照射する。駆動機構１００は、保護カバー２７ａの厚さ変化に応じて収差補正レンズ２５を矢印Ｂ方向に移動させ、球面収差を補正する。
【００９８】
収差補正レンズ２５が加速、減速する際の加速度によってＣ方向に振動すると、光スポットの収束位置Ｓも記録トラック２７ｃに対し、オフトラック方向であるＴ方向に振動する。粘弾性体５がない場合は、記録／再生が安定して行えないような収差補正レンズ２５の振動が発生することが有る。しかし、粘弾性体５を備えることによって、図５Ａおよび図５Ｂで説明したように、粘性消散効果により振幅が小さくなり、振動の持続時間も短くなる。このため、収差補正レンズ２５の振動を対物レンズによって補正できるレベルとなり、光ヘッドは、安定した記録／再生動作を行うことができる。
【００９９】
（第１０の実施形態）
図１６は、本発明による光ヘッドの他の実施形態の要部を模式的に示している。光ヘッドの構成要素は第１０の実施形態と同じであり、図示しないが、軸受け部１３ａには粘弾性体５が充填されている。本実施形態の光ヘッドは、記録トラック２７ｃの接線の方向がＣ方向と平行である点が第９の実施形態と異なる。Ｃ方向は、駆動機構１００において振動が生じる方向である。
【０１００】
このように配置することで、可動体１がＣ方向へ変位した場合、光スポットは記録トラック２７ｃに対して接線方向に移動する。従って、記録情報のジッタ成分として現れるが、粘弾性体５の効果により、その影響は最小限に抑えることができる。また、記録情報のジッタ成分は信号処理によって補正することが可能である。
【０１０１】
以上、上記第９および第１０の実施形態において、光ヘッドは第２の実施形態の駆動機構を備えているが、第１または第３から第８の実施形態のいずれかの駆動機構を備えていてもよい。
【０１０２】
また、全ての実施の形態において、駆動体１７として断面が円形の棒を例に挙げているが、駆動体１７は矩形断面を備えていてもよい。この場合、可動体１の駆動体１７周りに回転が拘束され、補助ガイド軸３が不要になる。
【０１０３】
また、駆動素子１２として圧電素子を用いているが、例えば、電磁プランジャなどの素子を用いてもよい。
【０１０４】
上記実施形態では、光ヘッドの収差補正レンズを駆動する駆動機構として本発明を説明したが、本発明の駆動機構は、微小駆動機構を備えた種々の光学機器に用いることができる。例えば、デジタルカメラや撮影機能付き携帯電話において、ズーム機構として光学系の倍率を変化させるために、本発明の駆動機構を用いてもよいし、オートフォーカス機能を実現するための駆動機構として本発明の駆動機構を用いてもよい。
【０１０５】
また、本願発明の駆動機構は、マイクロマニピュレーション等、不要振動のない微細精密な往復機構部へ適用してもよい。
【０１０６】
また、これらの用途によっては、可動子の位置を直接正確に検出することが必要な場合も生じる。そのような場合には、可動子の位置を検出するセンサを駆動機構に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、可動子を精密に移動させる必要がある小型の駆動機構に好適に用いられる。特に光学系の収差や、光の集光状態あるいは光学系の倍率を変化させるために、光学素子の位置を調整する必要のある光ヘッド、デジタルカメラなど種々の光学機器に好適に用いられる。また、マイクロマニピュレータなどにも好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明による駆動機能の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の駆動機構の要部を示す図である。
【図３Ａ】図１の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図３Ｂ】図１の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図４Ａ】図１の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図４Ｂ】図１の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図５Ａ】図１の駆動機構において粘弾性体がない場合の駆動体の振動を示す図である。
【図５Ｂ】図１の駆動機構における駆動体の振動を示す図である。
【図６】本発明による駆動機能の第２の実施形態の要部を示す図である。
【図７Ａ】本発明による駆動機能の第３の実施形態の要部を示す図である。
【図７Ｂ】本発明による駆動機能の第３の実施形態の要部を示す図である。
【図７Ｃ】本発明による駆動機能の第３の実施形態の要部を示す図である。
【図８】本発明による駆動機能の第４の実施形態の要部を示す図である。
【図９】本発明による駆動機能の第５の実施形態の要部を示す図である。
【図１０Ａ】本発明による駆動機能の第６の実施形態の要部を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明による駆動機能の第６の実施形態の要部を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明による駆動機能の第６の実施形態の要部を示す図である。
【図１１Ａ】本発明による駆動機能の第７の実施形態の要部を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図１２Ａ】本発明による駆動機能の第８の実施形態の要部を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。
【図１３Ａ】図１２Ａの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形をメッシュ化したモデルで示す図である。
【図１３Ｂ】図１２Ａの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形をメッシュ化したモデルで示す図である。
【図１４】本発明による光ヘッドの第９の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明による光ヘッドの第９の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明による光ヘッドの第１０の実施形態を示す図である。
【図１７】駆動機構に用いられる駆動体の振動を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０９】
５、８    粘弾性体
１２    圧電素子
１３ａ、１３ｃ    軸受け部
１３ｂ、１３ｄ    孔
１７    駆動軸
２４    半導体レーザ
２５    収差補正レンズ
２６    対物レンズ
２７    記録媒体
１００    駆動機構
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007032254.tif 000029
【図２】
2007032254.tif 000030
【図３Ａ】
2007032254.tif 000031
【図３Ｂ】
2007032254.tif 000032
【図４Ａ】
2007032254.tif 000033
【図４Ｂ】
2007032254.tif 000034
【図５Ａ】
2007032254.tif 000035
【図５Ｂ】
2007032254.tif 000036
【図６】
2007032254.tif 000037
【図７Ａ】
2007032254.tif 000038
【図７Ｂ】
2007032254.tif 000039
【図７Ｃ】
2007032254.tif 000040
【図８】
2007032254.tif 000041
【図９】
2007032254.tif 000042
【図１０Ａ】
2007032254.tif 000043
【図１０Ｂ】
2007032254.tif 000044
【図１０Ｃ】
2007032254.tif 000045
【図１１Ａ】
2007032254.tif 000046
【図１１Ｂ】
2007032254.tif 000047
【図１２Ａ】
2007032254.tif 000048
【図１２Ｂ】
2007032254.tif 000049
【図１３Ａ】
2007032254.tif 000050
【図１３Ｂ】
2007032254.tif 000051
【図１４】
2007032254.tif 000052
【図１５】
2007032254.tif 000053
【図１６】
2007032254.tif 000054
【図１７】
2007032254.tif 000055
【国際調査報告】
2007032254.tif 000056
2007032254.tif 000057
2007032254.tif 000058
2007032254.tif 000059