(57)【要約】【課題】  所定の基準線に対する駆動軸の倒れを防止することができる駆動装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  駆動装置１では、傾き調整機構２０において円柱部２１の中心線と円柱部２２の中心線とが偏芯している。そのため、基準線ＦＬを中心線として仕切部１１に形成された内面１１ｃを有する嵌合部１１ｂに嵌められた円柱部２１を回転させることで、基準線ＦＬに対する駆動軸６の傾きを容易且つ確実に調整することができる。従って、駆動装置１の製造時に、基準線ＦＬに対して駆動軸６が倒れた状態で圧電素子４がホルダ３によって支持されても、駆動軸６の倒れを補正することが可能となる。【選択図】  図２
2009025403.tif 000002
【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、前記基準線に対する前記駆動軸の傾きを調整する傾き調整機構と、を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記電気機械変換素子は、前記ホルダによって弾性的に支持されていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記傾き調整機構は、前記基準線を中心線として前記ホルダに形成された内面を有する嵌合部に嵌められる第１の円柱部、及び前記駆動軸の少なくとも一端部に形成された中空部に嵌められる第２の円柱部を有し、
前記第１の円柱部の第１の中心線と前記第２の円柱部の第２の中心線とは、偏芯していることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動装置。
【請求項４】
前記傾き調整機構は、前記基準線を中心線として前記ホルダに形成された内面を有する嵌合部に嵌められる円柱部、及び前記駆動軸の一端部が嵌まる円筒部を有し、
前記円柱部の第１の中心線と前記円筒部の第２の中心線とは、偏芯していることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動装置。
【請求項５】
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ホルダと、を備える駆動装置の製造方法であって、
前記電気機械変換素子を前記ホルダに支持させるための接着剤が硬化する前に、前記基準線に対する前記駆動軸の傾きを調整する工程を含むことを特徴とする駆動装置の製造方法。
【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及びその製造方法に関する。
【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１〜４参照）。
【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。
【特許文献１】特開２００２−１４２４７０号公報
【特許文献２】特開２００７−７４８８９号公報
【特許文献３】特開平１０−３３７０５５号公報
【特許文献４】特開２００６−３１１７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような駆動装置の製造時にあっては、駆動軸の外面と軸受穴の内面との間にクリアランスが存在するため、所定の基準線に対して駆動軸が倒れた状態で、電気機械変換素子をホルダに支持させるための接着剤が硬化するおそれがある。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、所定の基準線に対する駆動軸の倒れは、僅かなものであっても、深刻な問題となる。
【０００５】
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、所定の基準線に対する駆動軸の倒れを防止することができる駆動装置及びその製造方法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】
【０００６】
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、基準線に対する駆動軸の傾きを調整する傾き調整機構と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この駆動装置では、傾き調整機構を用いて、所定の基準線に対する駆動軸の傾きを調整することができる。そのため、駆動装置の製造時に、所定の基準線に対して駆動軸が倒れた状態で電気機械変換素子がホルダによって支持されても、駆動軸の倒れを補正することが可能となる。
【０００８】
本発明に係る駆動装置においては、電気機械変換素子は、ホルダによって弾性的に支持されていることが好ましい。この場合、所定の基準線に対する駆動軸の傾きの調整が容易化すると共に、調整後に電気機械変換素子に生じる応力が軽減される。
【０００９】
本発明に係る駆動装置においては、傾き調整機構は、基準線を中心線としてホルダに形成された内面を有する嵌合部に嵌められる第１の円柱部、及び駆動軸の少なくとも一端部に形成された中空部に嵌められる第２の円柱部を有し、第１の円柱部の第１の中心線と第２の円柱部の第２の中心線とが偏芯しているものであってもよい。或いは、傾き調整機構は、基準線を中心線としてホルダに形成された内面を有する嵌合部に嵌められる円柱部、及び駆動軸の一端部が嵌まる円筒部を有し、円柱部の第１の中心線と円筒部の第２の中心線とが偏芯しているものであってもよい。これらの場合には、所定の基準線を中心線としてホルダに形成された内面を有する嵌合部に嵌められる円柱部を回転させることで、基準線に対する駆動軸の傾きを容易且つ確実に調整することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る駆動装置の製造方法は、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ホルダと、を備える駆動装置の製造方法であって、電気機械変換素子をホルダに支持させるための接着剤が硬化する前に、基準線に対する駆動軸の傾きを調整する工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
この駆動装置の製造方法では、電気機械変換素子をホルダに支持させるための接着剤が硬化する前に、基準線に対する駆動軸の傾きが調整される。そのため、所定の基準線に対する駆動軸の倒れが防止された状態で、電気機械変換素子をホルダに支持させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、所定の基準線に対する駆動軸の倒れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
［第１の実施形態］
【００１４】
図１は、本発明に係る駆動装置の第１の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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。一方、基準線ＦＬの延在方向における圧電素子４の他端には、錘部材８が接着剤により固定されている。錘部材８は、圧電素子４の他端に負荷を与えることで、圧電素子４において一端よりも他端が大きく変位することを防止するためのものである。錘部材８としては、圧電素子４の伸縮を効率よく駆動軸６に伝達するために、駆動軸６よりも質量の大きいものが好ましい。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
更に、仕切部１１の軸受穴１１ａには、基準線ＦＬに対する駆動軸６の傾きを調整する傾き調整機構２０が設けられている。傾き調整機構２０は、基準線ＦＬを中心線として仕切部１１に形成された内面１１ｃを有する嵌合部１１ｂに一方の側から締り嵌めされる円柱部（第１の円柱部）２１、及び駆動軸６の中空部６ａに一方の側から隙間嵌めされる円柱部（第２の円柱部）２２を有している。円柱部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。傾き調整機構２０は、円柱部２１に形成された溝２１ａの利用等によって、基準線ＦＬを中心線として回転可能となっている。なお、図３に示されるように、円柱部２１の中心線（第１の中心線）ＣＬ１と円柱部２２の中心線（第２の中心線）ＣＬ２とは、例えば１／１００ｍｍ台だけ偏芯している。
【００２０】
以上のように構成された駆動装置１では、傾き調整機構２０において円柱部２１の中心線ＣＬ１と円柱部２２の中心線ＣＬ２とが偏芯している。そのため、基準線ＦＬを中心線として仕切部１１に形成された内面１１ｃを有する嵌合部１１ｂに嵌められた円柱部２１を回転させることで、基準線ＦＬに対する駆動軸６の傾きを容易且つ確実に調整することができる。従って、駆動装置１の製造時に、基準線ＦＬに対して駆動軸６が倒れた状態で圧電素子４がホルダ３によって支持されても、駆動軸６の倒れを補正することが可能となる。これにより、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得ることができる。なお、駆動軸６の倒れを補正した後に円柱部２１をホルダ３に接着固定すれば、基準線ＦＬに対して駆動軸６の傾きが調整された状態を維持することができる。
【００２１】
更に、傾き調整機構２０を用いて、基準線ＦＬに対する駆動軸６の傾きを調整することができるため、レンズ枠２の回転止め軸として軸９を設けるだけで、駆動軸６をレンズ枠２のガイド軸とすることが可能となる。これにより、駆動軸６の他に別途レンズ枠２のガイド軸を設けなくても、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、光学性能の劣化を防止することができる。
【００２２】
また、圧電素子４は、シリコーンキャップ５を介してホルダ３によって弾性的に支持されている。そのため、基準線ＦＬに対する駆動軸６の傾きの調整が容易化すると共に、調整後に圧電素子４に生じる応力が軽減される。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。
【００２３】
ところで、駆動装置１を製造するに際しては、圧電素子４をホルダ３に支持させるための（すなわち、圧電素子４を保持するシリコーンキャップ５をホルダ３に接着するための）シリコーン接着剤が硬化する前に、基準線ＦＬに対する駆動軸６の傾きを調整してもよい。このような駆動装置１の製造方法によれば、基準線ＦＬに対する駆動軸６の倒れが防止された状態で、圧電素子４をホルダ３に支持させることが可能となる。そして、このような駆動装置１の製造方法は、シリコーン接着剤のような弾性接着剤でなく、硬化した際に高剛性となる接着剤を用いる場合にも有効である。
【００２４】
ここで、駆動装置１の動作について説明する。図４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５は、図４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６は、図４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。
【００２５】
図４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。
【００２６】
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を移動させる際に入力される入力信号であり、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を移動させる際に入力される入力信号である。また、図６（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６（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。
【００２７】
図６（ａ），（ｂ）の出力信号は、図５（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６（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６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。
【００２８】
図６（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。
【００２９】
例えば、図６（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。
【００３０】
図６（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６（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。
【００３１】
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。
［第２の実施形態］
【００３２】
図７は、本発明に係る駆動装置の第２の実施形態を示す部分断面図である。図７に示されるように、駆動装置１においては、傾き調整機構２０は、基準線ＦＬを中心線として仕切部１１に形成された内面１１ｃを有する嵌合部１１ｂに一方の側から締り嵌めされる円柱部２１、及び仕切部１１の軸受穴１１ａに一方の側から隙間嵌めされ且つ駆動軸６の一端部が他方の側から隙間嵌めされる円筒部２３を有している。円柱部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。なお、図８に示されるように、円柱部２１の中心線ＣＬ１と円筒部２３の中心線ＣＬ２とは、例えば１／１００ｍｍ台だけ偏芯している。
【００３３】
以上のように構成された駆動装置１では、傾き調整機構２０において円柱部２１の中心線ＣＬ１と円筒部２３の中心線ＣＬ２とが偏芯している。そのため、基準線ＦＬを中心線として仕切部１１に形成された内面１１ｃを有する嵌合部１１ｂに嵌められた円柱部２１を回転させることで、基準線ＦＬに対する駆動軸６の傾きを容易且つ確実に調整することができる。
【００３４】
本発明は、上述した第１及び第２の実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
例えば、基準線ＦＬの延在方向に対して側方から圧電素子４がホルダ３によって支持される場合、圧電素子４の他端に錘部材８が固定されていなくてもよい。更に、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、圧電素子４の他端をホルダ３に固定するなど、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。
【００３６】
また、第１の実施形態では、駆動軸６が円筒状であったが、これに限定されない。一例として、駆動軸６の一端部に断面円形の凹部として中空部６ａが形成されており、凹部として形成された中空部６ａに傾き調整機構２０の円柱部２２が隙間嵌めされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る駆動装置の第１の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に示された傾き調整機構の斜視図である。
【図４】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５】図４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６】図４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。
【図７】本発明に係る駆動装置の第２の実施形態を示す部分断面図である。
【図８】図７に示された傾き調整機構の斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
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、６ａ…中空部、１１ａ…軸受穴（軸受部）、１１ｂ…嵌合部、１１ｃ…内面、２０…傾き調整機構、２１…円柱部（第１の円柱部）、２２…円柱部（第２の円柱部）、２３…円筒部、ＦＬ…基準線、ＣＬ１…中心線（第１の中心線）、ＣＬ２…中心線（第２の中心線）。
【図１】
2009025403.tif 000003
【図２】
2009025403.tif 000004
【図３】
2009025403.tif 000005
【図４】
2009025403.tif 000006
【図５】
2009025403.tif 000007
【図６】
2009025403.tif 000008
【図７】
2009025403.tif 000009
【図８】
2009025403.tif 000010