(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基準線の延在方向に伸縮する電気機械変換素子と、
前記延在方向における前記電気機械変換素子の一端に取り付けられた中空の駆動軸と、
前記駆動軸に摩擦係合された被駆動体と、
前記電気機械変換素子を支持すると共に、前記駆動軸の軸受部を有するホルダと、
前記軸受部に設けられると共に、前記ホルダに固定される固定部、及び前記駆動軸内に一端側から嵌められる嵌合部を有する支持部材と、
前記駆動軸内において前記電気機械変換素子と前記嵌合部との間に配置され、前記電気機械変換素子を前記延在方向に付勢する付勢部材と、を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記付勢部材は、前記駆動軸内において前記電気機械変換素子と前記嵌合部との間に圧縮された状態で配置されたバネであることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカメラ付き携帯電話機や小型デジタルカメラ等においてレンズ等を駆動するのに好適な駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における上記技術分野の駆動装置として、所定の基準線の延在方向に伸縮する電気機械変換素子と、所定の基準線の延在方向における電気機械変換素子の一端に取り付けられた駆動軸と、駆動軸に摩擦係合された被駆動体と、電気機械変換素子を支持すると共に、駆動軸の軸受穴を有するホルダと、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
このような駆動装置においては、鋸歯状の波形を有する駆動パルスが電気機械変換素子に印加されて、伸長速度と収縮速度とが異なった状態で電気機械変換素子が変形させられる。そして、電気機械変換素子が遅い速度で変形すると、被駆動体は摩擦によって駆動軸に対して静止し、逆に、電気機械変換素子が速い速度で変形すると、被駆動体は慣性によって駆動軸に対して移動する。従って、鋸歯状の波形を有する駆動パルスを電気機械変換素子に繰り返し印加することで、被駆動体を細かなピッチで間欠的に移動させることができる。
【０００４】
また、電気機械変換素子の支持安定性を向上させるための駆動装置として、所定の基準線の延在方向に伸縮する電気機械変換素子と、所定の基準線の延在方向における電気機械変換素子の一端側に配置された駆動軸と、駆動軸に摩擦係合された被駆動体と、電気機械変換素子及び駆動軸を支持すると共に、電気機械変換素子と駆動軸とが当接するように電気機械変換素子の他端及び駆動軸の一端を付勢するホルダと、を備えるものが知られている（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、このような駆動装置にあっては、電気機械変換素子と駆動軸とが当接するように電気機械変換素子の他端及び駆動軸の一端がホルダによって付勢されているため、電気機械変換素子の支持安定性は向上するものの、電気機械変換素子の伸縮をより大きくすることは困難である。一方、電気機械変換素子の伸縮をより大きくするためには、電気機械変換素子をホルダに弾性的に支持させる技術が有効である（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】特開２００２−１４２４７０号公報
【特許文献２】特開平１０−３３７０５５号公報
【特許文献３】特開２００６−３１１７９４号公報
【特許文献４】特開２００６−９１２１０号公報
【特許文献５】特開２００７−７４８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電気機械変換素子をホルダに弾性的に支持させる技術を採用した駆動装置においては、電気機械変換素子の支持安定性をより向上させることが望まれている。特に、カメラ付き携帯電話機や小型デジタルカメラ等においてレンズ等を駆動するに際しては、極めて高い光学性能が要求されるため、落下等による衝撃に起因して電気機械変換素子にずれが生じると、そのずれが僅かなものであっても、深刻な問題となるからである。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電気機械変換素子の伸縮をより大きくすることができると共に、電気機械変換素子の支持安定性をより向上させ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る駆動装置は、所定の基準線の延在方向に伸縮する電気機械変換素子と、延在方向における電気機械変換素子の一端に取り付けられた中空の駆動軸と、駆動軸に摩擦係合された被駆動体と、電気機械変換素子を支持すると共に、駆動軸の軸受部を有するホルダと、軸受部に設けられると共に、ホルダに固定される固定部、及び駆動軸内に一端側から嵌められる嵌合部を有する支持部材と、駆動軸内において電気機械変換素子と嵌合部との間に配置され、電気機械変換素子を延在方向に付勢する付勢部材と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この駆動装置では、電気機械変換素子をホルダに弾性的に支持させることで、電気機械変換素子の伸縮をより大きくすることができる。このとき、中空の駆動軸内において電気機械変換素子と支持部材の嵌合部との間に配置された付勢部材によって電気機械変換素子がその伸縮方向に付勢されているため、電気機械変換素子の支持安定性をより向上させることができる。
【０００９】
本発明に係る駆動装置においては、付勢部材は、駆動軸内において電気機械変換素子と嵌合部との間に圧縮された状態で配置されたバネであることが好ましい。この場合、バネのバネ定数を変えることで、電気機械変換素子の支持安定性や駆動装置の駆動性能を調整することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気機械変換素子の伸縮をより大きくすることができると共に、電気機械変換素子の支持安定性をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１は、本発明に係る駆動装置の一実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１に示されたII−II線に沿っての部分断面図である。図１，２に示されるように、駆動装置１は、レンズ枠（被駆動体）２が保持するレンズを光軸ＯＡに沿って駆動するための装置であって、例えばカメラ付き携帯電話機や小型デジタルカメラ等に好適なものである。
【００１３】
駆動装置１は、レンズ枠２を収容するホルダ３を備えている。ホルダ３は、光軸ＯＡに平行な基準線ＦＬの延在方向に伸縮する圧電素子（電気機械変換素子）４を支持している。具体的には、圧電素子４は、シリコーン接着剤によりホルダ３に接着されたシリコーンキャップ５によって、基準線ＦＬの延在方向に対して側方から保持されることで、ホルダ３によって弾性的に支持されている。なお、圧電素子４には、駆動パルスを印加するための入力端子４ａ，４ｂが設けられている。
【００１４】
基準線ＦＬの延在方向における圧電素子４の一端には、基準線ＦＬに沿って延在するように、中空の駆動軸６が接着剤７により固定されている。駆動軸６は、例えばカーボングラファイト等、黒鉛結晶が強固に複合させられてなる黒鉛複合体により円筒状に形成されている。
【００１５】
駆動軸６の一端部は、ホルダ３が有する仕切部１１に形成された軸受穴（軸受部）１１ａに隙間嵌めされている。一方、駆動軸６の他端部は、ホルダ３が有する仕切部１２に形成された貫通穴１２ａを挿通している。これにより、駆動軸６は、基準線ＦＬに沿って往復動可能となっている。
【００１６】
駆動軸６には、仕切部１１，１２によってそれらの間に移動領域が規制されたレンズ枠２の係合部２ａが摩擦係合されている。具体的には、係合部２ａに固定された断面Ｖ字状の板部材１３と、係合部２ａに係止された板バネ１４によって板部材１３側に付勢された断面Ｖ字状の板部材１５とが駆動軸６を挟持することで、係合部２ａは、その移動の際に一定の摩擦力が生ずるように、駆動軸６に取り付けられている。なお、ホルダ３には、レンズ枠２が有する断面Ｕ字状の溝内に配置される軸９が基準線ＦＬの延在方向に沿って掛け渡されている。つまり、駆動軸６は、レンズ枠２のガイド軸としても機能し、軸９は、レンズ枠２の回転止め軸として機能する。
【００１７】
更に、仕切部１１の軸受穴１１ａには、駆動軸６を支持する支持部材２０が設けられている。支持部材２０は、ホルダ３に接着固定される矩形板状の固定部２１、及び駆動軸６内にその一端側から隙間嵌めされる嵌合部２２を有している。固定部２１の他端面と駆動軸６の一端面との間には、圧電素子４が最も伸張した際においてもそれらが接触しないように、クリアランスが設けられている。駆動軸６内において圧電素子４の一端面と嵌合部２２の他端面との間には、圧縮された状態でバネ（付勢部材）２６が配置されている。バネ２６は、基準線ＦＬの延在方向における他方の側に圧電素子４を付勢している。なお、ホルダ３に対する固定部２１の固定は、接着固定に限らず、ネジ止め等であってもよい。
【００１８】
以上のように構成された駆動装置１では、圧電素子４がホルダ３によって弾性的に支持されている。そのため、例えば、圧電素子４と駆動軸６とが当接するように圧電素子４の他端及び駆動軸６の一端がホルダ３によって付勢されるような場合に比べ、圧電素子４の伸縮をより大きくすることができる。しかも、中空の駆動軸６内において圧電素子４と支持部材２０の嵌合部２２との間に配置されたバネ２６によって、圧電素子４が基準線ＦＬの延在方向（伸縮方向）における他方の側に付勢されている。そのため、例えばバネ２６が設けられずに圧電素子４の他端に錘部材が取り付けられるような場合に比べ、ホルダ３による圧電素子４の支持安定性をより向上させることができる。これにより、落下等による衝撃に起因して圧電素子４にずれが生じることが防止されるため、例えばカメラ付き携帯電話機や小型デジタルカメラ等においてレンズ等を駆動するに際し、極めて高い光学性能を維持することが可能となる。
【００１９】
なお、圧電素子４をホルダ３に弾性的に支持させる際の硬度（例えばシリコーンキャップ５の硬度）としては、デュロメータＡ９０以下が好適であり、デュロメータＡ２０〜６０がより好適である。
【００２０】
更に、バネ２６のバネ定数を変えることで、ホルダ３による圧電素子４の支持安定性や駆動装置１の駆動性能を調整することができる。
【００２１】
ここで、駆動装置１の動作について説明する。図３は、図１に示された圧電素子を作動させる駆動回路の回路図である。図４は、図３に示された駆動回路に入力される入力信号の波形図であり、図５は、図３に示された駆動回路から出力される出力信号の波形図である。
【００２２】
図３に示されるように、駆動回路３１は、制御部３０内に設けられている。制御部３０は、駆動装置１の全体制御を行うものであって、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路及び出力信号回路等を有している。駆動回路３１は、圧電素子４のドライブ回路として機能するものであり、圧電素子４に対して駆動用の電気信号を出力する。駆動回路３１は、制御部３０の制御信号生成部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４の駆動用電気信号を出力する。駆動回路３１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（オープン出力）を出力可能となっている。
【００２３】
図４（ａ）は、係合部２ａが圧電素子４に接近するようにレンズ枠２を移動させる際に入力される入力信号であり、図４（ｂ）は、係合部２ａが圧電素子４から離間するようにレンズ枠２を移動させる際に入力される入力信号である。また、図５（ａ）は、係合部２ａが圧電素子４に接近するようにレンズ枠２を移動させる際に出力される出力信号であり、図５（ｂ）は、係合部２ａが圧電素子４から離間するようにレンズ枠２を移動させる際に出力される出力信号である。
【００２４】
図５（ａ），（ｂ）の出力信号は、図４（ａ），（ｂ）の入力信号と同一タイミングでＯＮ／ＯＦＦするパルス信号となっている。図５（ａ），（ｂ）の２つの信号は、圧電素子４の入力端子４ａ，４ｂに入力される。この入力端子４ａ，４ｂには、鋸歯状の波形を有するパルス信号を入力してもよいが、図５に示されるように、矩形状の波形を有するパルス信号を入力しても、圧電素子４を作動させることができる。この場合、圧電素子４の駆動信号が矩形状の波形を有するパルス信号でよいため、信号生成が容易となる。
【００２５】
図５（ａ），（ｂ）の出力信号は、同一周波数となる２つのパルス信号により構成されている。この２つのパルス信号は、互いの位相を異ならせることで、互いの信号の電位差が段階的に大きくなって急激に小さくなる信号、又は互いの信号の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２つの信号を入力することにより、圧電素子４の伸長速度と収縮速度とを異ならせることができ、係合部２ａ、延いてはレンズ枠２を移動させることが可能となる。
【００２６】
例えば、図５（ａ），（ｂ）においては、一方の信号がＨｉ（ハイ）からＬｏ（ロー）となった後に、他方の信号がＨｉとなるように設定されている。それらの信号においては、一方の信号がＬｏとなった際に、一定のタイムラグｔＯＦＦの経過後、他方の信号がＨｉとなるように設定される。また、２つの信号が両方ともＬｏの場合には、出力としてはオフ状態（オープン状態）とされる。
【００２７】
図５（ａ），（ｂ）の出力信号、すなわち圧電素子４を作動させる電気信号としては、可聴周波数を超える周波数の信号が用いられる。図５（ａ），（ｂ）においては、２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、より好ましくは４０〜６０ｋＨｚの周波数信号とされる。このような周波数の信号を用いることで、圧電素子４の可聴領域における作動音を低減することができる。
【００２８】
以上により、駆動装置１は、次のように動作する。すなわち、圧電素子４に電気信号が入力され、その電気信号の入力により圧電素子４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６が往復動する。このとき、圧電素子４の伸長速度と収縮速度とを異ならせることで、駆動軸６が一方向へ移動する速度と他方向へ移動する速度とが異なることとなる。これにより、係合部２ａ、延いてはレンズ枠２が所望の方向へ移動させられる。
【００２９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
例えば、駆動軸６内において圧電素子４の一端面と嵌合部２２の他端面との間に、圧縮された状態でゴム等の弾性部材が配置されてもよい。この場合にも、弾性部材によって圧電素子４が基準線ＦＬの延在方向における他方の側に付勢されるため、例えば弾性部材が設けられずに圧電素子４の他端に錘部材が取り付けられるような場合に比べ、ホルダ３による圧電素子４の支持安定性をより向上させることができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、圧電素子４が基準線ＦＬの延在方向における他方の側に付勢されていたが、これに限定されない。一例として、駆動軸６内において圧電素子４の一端面と嵌合部２２の他端面との間に引張バネ等を取り付けることで、圧電素子４が基準線ＦＬの延在方向における一方の側に付勢されるようにしてもよい。
【００３２】
更に、駆動軸６内において圧電素子４の一端面や嵌合部２２の他端面を直接的に押圧又は引張せず、何らかの部材を介して圧電素子４の一端面や嵌合部２２の他端面を間接的に押圧又は引張することで、圧電素子４が基準線ＦＬの延在方向に付勢されるようにしてもよい。
【００３３】
また、ホルダ３による圧電素子４の支持は、基準線ＦＬの延在方向に対して側方からの支持に限定されず、弾性的な支持であれば、基準線ＦＬの延在方向における他方の側からの支持であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る駆動装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示されたII−II線に沿っての部分断面図である。
【図３】図１に示された圧電素子を作動させる駆動回路の回路図である。
【図４】図３に示された駆動回路に入力される入力信号の波形図である。
【図５】図３に示された駆動回路から出力される出力信号の波形図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…駆動装置、２…レンズ枠（被駆動体）、３…ホルダ、４…圧電素子（電気機械変換素子）、６…駆動軸、１１ａ…軸受穴（軸受部）、２０…支持部材、２１…固定部、２２…嵌合部、２６…バネ（付勢部材）、ＦＬ…基準線。
【図１】
0004860565.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004860565.tif 000004
【図４】
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【図５】
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