(57)【要約】【課題】ＳＩＤＭにおいて、移動部材と振動部材との間に摩擦力を発生させる圧縮バネの姿勢が組み立て時に個々に異なっても、発生させる摩擦力が略一定となる駆動装置。【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、前記電気変換素子の伸縮方向の他端を保持して固定された保持部材と、前記保持部材に対して摺動する移動部材と、前記振動部材を前記移動部材と共に挟持する挟持部材と、前記挟持部材を付勢して前記挟持部材を前記振動部材に圧接させる圧縮バネと、を備え、前記電気変換素子にパルス電圧を印加して伸縮させ、前記振動部材を振動させることにより、前記保持部材に対して前記移動部材を移動させる駆動装置であって、前記圧縮バネの線材端部が略コイル中心の位置に配置されていて、前記線材端部が前記挟持部材に圧接すること。【選択図】図６
2009204928.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、
前記電気変換素子の伸縮方向の他端を保持して固定された保持部材と、
前記保持部材に対して摺動する移動部材と、
前記振動部材を前記移動部材と共に挟持する挟持部材と、
前記挟持部材を付勢して前記挟持部材を前記振動部材に圧接させる圧縮バネと、
を備え、
前記電気変換素子にパルス電圧を印加して伸縮させ、前記振動部材を振動させることにより、前記保持部材に対して前記移動部材を移動させる駆動装置であって、
前記圧縮バネの線材端部が略コイル中心の位置に配置されていて、前記線材端部が前記挟持部材に圧接することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記圧縮バネの両端の線材端部が略コイル中心の位置に配置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】
前記圧縮バネの線材端部が圧接する前記挟持部材の部分に窪みを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記圧縮バネを収納する収納部を前記移動部材に設け、且つ、前記収納部は前記挟持部材の側と、前記移動部材が移動する方向の一側面が開口していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記収納部における前記移動部材が移動する方向に開口している部分を、前記挟持部材の一部で被覆したことを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記圧縮バネの線材端部が前記挟持部材に圧接する部分が力点となり、前記挟持部材が前記移動部材に圧接する部分が作用点となることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記移動部材は撮像レンズを保持し、請求項１〜６の何れか１項に記載の駆動装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
【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、撮像装置のレンズ駆動等に好適な駆動装置、及び該駆動装置を備えた撮像装置に関する。
【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、特許公報に開示されている（特許文献１，２参照）。
【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、移動部材４及びフレキシブルプリント基板６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、圧電セラミックからなる複数の圧電材料と内部電極とが交互に積層された圧電素子である。電圧が印加されると圧電材料が厚み方向に変位するので、電気変換素子１は伸縮する。
【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、比重の大きい金属材料から形成されている。なお、電気変換素子１と保持部材３とが導通しないように、電気変換素子１を保持部材３に接合するのに絶縁性の接着剤を用いる。
【０００７】
移動部材４は、移動させたい任意の部材であって、振動部材２に所定の摩擦力で係合して摺動する。
【０００８】
フレキシブルプリント基板６は、導電性接着剤Ｓにより電気変換素子１には接合され、電気変換素子１に給電を行う。
【０００９】
このように構成したＳＩＤＭに関し、図２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。
【００１０】
また、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。
【００１１】
なお、以上は電気変換素子１の伸縮を異なる速度で行ったものであるが、場合によっては等速度で伸縮させても移動部材４は移動する。即ち、電気変換素子１を伸長させて振動部材２を移動させ、その後、振動部材２が停止した後にも移動部材４は慣性によって更にある程度同方向に移動する。従って、電気変換素子１を伸長させた後に直ちに収縮させて振動部材２を逆方向に移動させれば、移動部材４も逆方向に移動するが初期位置までは戻らずに慣性によって移動した分だけ保持部材３に対して位置が変わることになる。このような動作を繰り返せば、移動部材４は少しずつ移動する。
【００１２】
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、小型の撮像装置、例えば携帯電話機に好適である。この場合は、移動部材４に撮像レンズを保持させ、携帯電話機に搭載したカメラで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もできる。
【００１３】
なお、移動部材４と振動部材２との係合は種々の構成が考えられるが、特許文献２には図３に示す構成が記載されており、以下にこの構成を説明する。なお、図３の構成は特許文献２と同一であるが、符号は特許文献２と異ならせてある。
【００１４】
図３においては、移動部材５１が図１，２の移動部材４に相当する。図１，２に示したものと同等の振動部材２は移動部材５１に設けたＶ溝５１ａに当接している。そして、Ｖ形の屈曲部５２ａを有する挟持部材５２の左端部５２ｂが移動部材５１に設けた孔５１ｂに挿入され、右端部５２ｃが移動部材５１に設けたバネ支持部５１ｃに圧着する圧縮バネ５３により押圧されている。従って、挟持部材５２の屈曲部５２ａと移動部材５１のＶ溝５１ａとで振動部材２を所定の圧力で挟持するので、移動部材５１は振動部材２に所定の摩擦力で係合して摺動する。
【特許文献１】特開２００２−１１９０７４号公報
【特許文献２】特開２００６−３１１７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図３に示した構成では、圧縮バネ５３の付勢力によって挟持部材５２と移動部材５１とで振動部材２を挟持しているが、特許文献２には、圧縮バネ５３に代えて図４の如く引っ張りバネ６３を用い、挟持部材６２と移動部材６１とで振動部材２を挟持する構成も記載されている。図４の作用は基本的に図３と同一であるので、説明を省略する。
【００１６】
一方、携帯電話機等に搭載するカメラのレンズ制御にＳＩＤＭは好適であるが、ＳＩＤＭを含むレンズユニットは１０立方ｍｍに達しない小さいサイズである。従って、圧縮バネや引っ張りバネは例えば外径１〜２ｍｍ程度の極小の寸法になる。図４の如く引っ張りバネ６３を用いた場合には、引っ張りバネ６３の両端を挟持部材とバネ支持部に掛けなければならないが、このような微細な組立作業は非常に生産性が悪い。しかし、圧縮バネを用いた場合は、バネの両端を掛ける必要がなく、所定の部所に押し込めばよいので、極小のバネであっても生産性が悪化しない。
【００１７】
しかしながら、従来の圧縮バネは図５に示す拡大図の如き形状をしていて、圧縮バネ５３を形成する線材端部５３ａは圧縮バネの巻き方向の任意の位置になる。
【００１８】
一方、図３に示した構成では、圧縮バネ５３の線材端部５３ａが力点となり、振動部材２に圧接する挟持部材５２の屈曲部５２ａの部分が作用点となり、移動部材５１に設けた孔５１ｂに当接する挟持部材５２の左端部５２ｂの部分が支点となる。
【００１９】
従って、図３に示した構成を有するユニットを量産した場合、組み立て時における圧縮バネ５３の回転方向の姿勢によって線材端部５３ａの図の左右位置が個々に異なる。従って、力点の位置が図の左右方向に個々のユニット毎に異なる。これによって、同じ付勢力の圧縮バネを用いても作用点に掛かる押圧力が異なり、摩擦力も異なる。この結果、振動部材２が一定の伸縮を行っても、移動部材５１の移動量は個々に異なることになって、製品性能のバラツキが大きくなってしまうという問題が生ずる。
【００２０】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ＳＩＤＭにおいて、移動部材と振動部材との間に所定の摩擦力を発生させる圧縮バネの姿勢が組み立て時に個々に異なっても、発生させる摩擦力が略一定となる駆動装置及び該駆動装置を備えた撮像装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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、
前記電気変換素子の伸縮方向の他端を保持して固定された保持部材と、
前記保持部材に対して摺動する移動部材と、
前記振動部材を前記移動部材と共に挟持する挟持部材と、
前記挟持部材を付勢して前記挟持部材を前記振動部材に圧接させる圧縮バネと、
を備え、
前記電気変換素子にパルス電圧を印加して伸縮させ、前記振動部材を振動させることにより、前記保持部材に対して前記移動部材を移動させる駆動装置であって、
前記圧縮バネの線材端部が略コイル中心の位置に配置されていて、前記線材端部が前記挟持部材に圧接することを特徴とする駆動装置。
２．前記圧縮バネの両端の線材端部が略コイル中心の位置に配置されていることを特徴とする１に記載の駆動装置。
３．前記圧縮バネの線材端部が圧接する前記挟持部材の部分に窪みを設けたことを特徴とする１又は２に記載の駆動装置。
４．前記圧縮バネを収納する収納部を前記移動部材に設け、且つ、前記収納部は前記挟持部材の側と、前記移動部材が移動する方向の一側面が開口していることを特徴とする１〜３の何れか１項に記載の駆動装置。
５．前記収納部における前記移動部材が移動する方向に開口している部分を、前記挟持部材の一部で被覆したことを特徴とする４に記載の駆動装置。
６．前記圧縮バネの線材端部が前記挟持部材に圧接する部分が力点となり、前記挟持部材が前記移動部材に圧接する部分が作用点となることを特徴とする１〜５の何れか１項に記載の駆動装置。
７．前記移動部材は撮像レンズを保持し、１〜６の何れか１項に記載の駆動装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の駆動装置及び撮像装置によれば、ＳＩＤＭの作用により振動部材を振動させて移動部材を移動させる構成であって、移動部材と振動部材との間に所定の摩擦力を発生させる圧縮バネの姿勢が組み立て時に個々に異なっても、発生させる摩擦力が略一定となり、その結果、移動部材の移動量も略一定になって、製品性能のバラツキが小さくなるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の駆動装置の一例として撮像レンズを駆動する撮像装置の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本発明は、撮像装置に限定されるものではなく、駆動装置として撮像レンズ以外の他の任意の部材も駆動することが可能である。
【００２４】
撮像装置の実施の形態としては図６乃至図８を参照して説明する。図６（Ａ）は撮像装置の正面図、図６（Ｂ）は撮像装置の底面図、図７は挟持部材の斜視図、図８は３種の圧縮バネの拡大図である。
【００２５】
撮像レンズＬは鏡枠１１に保持されている。鏡枠１１は図１，２に示す移動部材４に相当する。
【００２６】
鏡枠１１の右下部にはＶ溝１１ａが形成され、Ｖ溝１１ａが前述と同等のＳＩＤＭの振動部材２に圧接している。振動部材２は滑り性が良く硬い材料から形成され、圧電セラミックからなる複数の圧電材料と内部電極とが交互に積層された圧電素子である電気変換素子１に結合されている。電気変換素子１は比重の大きい金属材料から形成された保持部材３により保持され、更に保持部材３は撮像装置の各内部部材を被覆する筐体２０により保持されている。
【００２７】
また、鏡枠１１の左上部には案内用の切り欠き１１ｂが形成され、切り欠き１１ｂに案内軸２１が嵌合している。これにより、鏡枠１１が振動部材２を中心に回転することを防止している。
【００２８】
挟持部材１２は、図７にも示す如く、右端にＶ形の屈曲部１２ａを有し、屈曲部１２ａと鏡枠１１のＶ溝１１ａとにより振動部材２を挟持している。挟持部材１２の中央には角孔１２ｂを有する二つの保持部１２ｃが曲成されていて、二つの角孔１２ｂは鏡枠１１の前後面に突出した保持軸１１ｃに嵌合しているので、挟持部材１２は鏡枠１１に保持される。
【００２９】
また、鏡枠１１の左下部には前面側（鏡枠１１が移動する方向であってＡ方向）と底面側が開口した長溝からなる収納部１１ｄが設けられている。そして、この収納部１１ｄに前面側から圧縮バネ１３が挿着される。圧縮バネ１３の一端は収納部１１ｄも側壁に圧着し、他端は挟持部材１２の左端に圧着する。従って、圧縮バネ１３は、挟持部材１２を保持軸１１ｃを中心にして反時計方向に付勢するので、屈曲部１２ａは振動部材２に圧接し、鏡枠１１のＶ溝１１ａと共に振動部材２を所定の摩擦力で挟持する。
【００３０】
従って、図２に基づいて説明したＳＩＤＭの作用によって、鏡枠１１は振動部材２に対して摺動し、進退する。
【００３１】
なお、収納部１１ｄはＢ方向には閉鎖されているが、Ａ方向には開放されているので、圧縮バネ１３がＡ方向に外れる虞がある。そこで、図７にも示す如く、挟持部材１２の端部を折り曲げて抜け止め部１２ｄを設け、抜け止め部１２ｄを収納部１１ｄに挿入することにより、圧縮バネ１３がＡ方向に外れることを防止している。
【００３２】
ここで、［発明が解決しようとする課題］で説明した如く、圧縮バネの線材端部が巻き方向の任意の位置にあると、力点の位置が図の左右方向に個々のユニット毎に異なる。これによって、同じ付勢力の圧縮バネを用いても屈曲部１２ａが振動部材２に圧接する力が異なり、摩擦力も異なる。この結果、振動部材２が一定の伸縮を行っても、鏡枠１１の移動量は個々に異なることになって、製品性能のバラツキが大きくなってしまうという問題が生ずる。
【００３３】
そこで、本発明に用いる圧縮バネ１３として、例えば図９（Ａ）に示す圧縮バネ１３１を用いる。この圧縮バネ１３１はコイル径が同径に形成されているが、線材端部１３１ａが略コイル中心ｃの位置に配置されるように形成されている。従って、挟持部材１２に圧着する力点の位置が一定になって、屈曲部１２ａが振動部材２に圧接する力も一定となり、製品性能のバラツキが小さくなる。
【００３４】
また、図９（Ｂ）に示す圧縮バネ１３２や図９（Ｃ）に示す圧縮バネ１３３を用いても同様の効果が得られる。
【００３５】
圧縮バネ１３２はコイル径の中央が太く端部が細い樽形に形成されているが、線材端部１３２ａが略コイル中心ｃの位置に配置されるように形成されている。
【００３６】
圧縮バネ１３３はコイル径が一端から中央までが同径に形成され、中央から他端までがテーパーに形成されているが、線材端部１３３ａが略コイル中心ｃの位置に配置されるように形成されている。
【００３７】
なお、不図示であるが、図９（Ｂ）に示す如き形状の圧縮バネ１３２であって、コイル径が樽形ではなく、中央から両端部に向かってテーパーに形成されたバネでもよい。
【００３８】
また、不図示であるが、図９（Ｃ）に示す如き形状の圧縮バネ１３３であって、コイル径が中央から他端までがテーパーに形成されているのでなく、樽形に形成されていてもよい。
【００３９】
更に、コイル径の一端が最も太く、他端が最も細いテーパーに形成されている円錐コイルバネの圧縮バネであってもよい。
【００４０】
その他に、不等ピッチバネや鼓形コイルバネ等、種々の圧縮バネが考えられるが、何れの場合でも線材端部が略コイル中心の位置に配置されるように形成されていれば、どのようなバネであってもよい。
【００４１】
なお、一端の線材端部のみが略コイル中心の位置に配置されるように形成されていてもよいが、両端の線材端部が略コイル中心の位置に配置されていれば、組み立て時に圧縮バネの天地の姿勢を気にしなくてもよいので、組立効率が向上する。
【００４２】
また、圧縮バネ１３の線材端部が圧接する挟持部材１２の左部に小さな窪み１２ｅを設けることにより、線材端部がコイル中心から若干ずれた圧縮バネ１３が量産されても、挟持部材１２に圧着する力点の位置が常に一定になる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ＳＩＤＭの構成図である。
【図２】ＳＩＤＭの作動を示す図である。
【図３】特許文献２における圧縮バネを用いて振動部材と移動部材を摩擦係合させる図である。
【図４】特許文献２における引っ張りバネを用いて振動部材と移動部材を摩擦係合させる図である。
【図５】従来の圧縮バネの拡大図である。
【図６】撮像装置の正面図と底面図である。
【図７】挟持部材の斜視図である。
【図８】３種の圧縮バネの拡大図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  電気変換素子
２  振動部材
３  保持部材
４  移動部材
１１  鏡枠
１１ａ  Ｖ溝
１１ｄ  収納部
１２  挟持部材
１２ａ  屈曲部
１２ｄ  抜け止め部
１３、１３１，１３２，１３３  圧縮バネ
１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ  線材端部
２０  筐体
Ｌ  撮像レンズ
ｃ  コイル中心
【図１】
2009204928.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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