(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電気信号を与えることによってその電気信号に応じた変位を発生する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の変位方向の一端面に固定された係合部材とを有し、上記係合部材が被駆動部材に摩擦係合する一方、上記電気機械変換素子の変位方向の他の端面が固定部材に支持され、上記電気機械変換素子に電圧を印加して該電気機械変換素子を伸縮させ、上記係合部材と被駆動部材との間の摩擦係合部分における滑りと送りとによって上記被駆動部材を移動させる、リニアアクチュエータにおいて、
上記係合部材は、
上記電気機械変換素子の上記一端面に固定された固定壁部と、該固定壁部の周縁に一体的に形成されて接続され大略上記電気機械変換素子の側面に沿って延在する支持壁部と、該支持壁部によって上記電気機械変換素子の側方に支持された摩擦係合部と、を有し、
上記支持壁部は、上記固定壁部の上記周縁の一辺から略直角方向に、上記電気機械変換素子の側面に沿って延在する第１片と、上記固定壁部の上記周縁の上記一辺に対して略直角にそれぞれ延在する上記第１片の一対の側辺から略直角に、上記電気機械変換素子を挟んで上記第１片とは反対側まで、上記電気機械変換素子の側面に沿ってそれぞれ延在する一対の第２片と、上記電気機械変換素子を挟んで上記第１片とは反対側の上記一対の第２片の各端辺から、上記電気機械変換素子に対して上記第１片とは反対側方向に互いに略平行に突出して、上記摩擦係合部として、被駆動部材を挟持する一対の第３片とを有する、ことを特徴とする、リニアアクチュエータ。
【請求項２】
所定の電気信号を与えることによってその電気信号に応じた変位を発生する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の変位方向の一端面に固定された係合部材とを有し、上記係合部材が被駆動部材に摩擦係合する一方、上記電気機械変換素子の変位方向の他の端面が固定部材に支持され、上記電気機械変換素子に電圧を印加して該電気機械変換素子を伸縮させ、上記係合部材と被駆動部材との間の摩擦係合部分における滑りと送りとによって上記被駆動部材を移動させる、リニアアクチュエータにおいて、
上記係合部材は、
上記電気機械変換素子の上記一端面に固定された固定壁部と、該固定壁部の周縁に一体的に形成され大略上記電気機械変換素子の側面に沿って延在する支持壁部と、該支持壁部によって上記電気機械変換素子の側方に支持されるように一体的に形成された摩擦係合部と、を有し、
上記支持壁部は、上記固定壁部の上記周縁の一辺から略直角に、上記電気機械変換素子の側面に沿って延在する第１片と、上記固定壁部の上記周縁の上記一辺に対して略直角にそれぞれ延在する上記第１片の一対の側辺の一方から上記電気機械変換素子とは反対側に略直角に延在する第２片とを有し、該第２片の両面は、上記摩擦係合部として、被駆動部材に設けられた挾持部に挾持されることを特徴とする、リニアアクチュエータ。
【請求項３】
所定の電気信号を与えることによってその電気信号に応じた変位を発生する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の変位方向の一端面に固定された係合部材とを有し、上記係合部材が被駆動部材に摩擦係合する一方、上記電気機械変換素子の変位方向の他の端面が固定部材に支持され、上記電気機械変換素子に電圧を印加して該電気機械変換素子を伸縮させ、上記係合部材と被駆動部材との間の摩擦係合部分における滑りと送りとによって上記被駆動部材を移動させる、リニアアクチュエータにおいて、
上記係合部材は、
上記電気機械変換素子の上記一端面に固定された固定壁部と、該固定壁部の周縁に一体的に形成され大略上記電気機械変換素子の側面に沿って延在する支持壁部と、該支持壁部によって上記電気機械変換素子の側方に支持されるように一体的に形成された摩擦係合部と、を有し、
上記支持壁部は、上記固定壁部の上記周縁の対向する一対の辺から上記電気機械変換素子の側面に沿ってそれぞれ略直角に延在する一対の係合片からなり、該一対の係合片の上記電気機械変換素子とは反対側の各外面は、上記摩擦係合部として、被駆動部材に設けられた挾持部に挾持されることを特徴とする、リニアアクチュエータ。
【請求項４】
所定の電気信号を与えることによってその電気信号に応じた変位を発生する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の変位方向の一端面に固定された係合部材とを有し、上記係合部材が被駆動部材に摩擦係合する一方、上記電気機械変換素子の変位方向の他の端面が固定部材に支持され、上記電気機械変換素子に電圧を印加して該電気機械変換素子を伸縮させ、上記係合部材と被駆動部材との間の摩擦係合部分における滑りと送りとによって上記被駆動部材を移動させる、リニアアクチュエータにおいて、
上記係合部材は、
上記電気機械変換素子の上記一端面に固定された固定壁部と、該固定壁部の周縁に一体的に形成され大略上記電気機械変換素子の側面に沿って延在する支持壁部と、該支持壁部によって上記電気機械変換素子の側方に支持されるように一体的に形成された摩擦係合部と、を有し、
上記支持壁部は、上記固定壁部の上記周縁の対向する一対の辺から上記電気機械変換素子の側面に沿ってそれぞれ直角に延在し、上記固定壁部の上記周縁の上記一対の辺の延在方向に上記電気機械変換素子の側面を越えて両側に互いに略平行に突出して、上記摩擦係合部として、被駆動部材を挟持する一対の係合片からなることを特徴とする、リニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアアクチュエータに関し、詳しくは、電気機械変換素子を用いたリニアアクチュエータに関し、特に精密機器用駆動装置の駆動源として好適なリニアアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラ等の精密機器の駆動装置としてリニアアクチュエータが提供されている。
【０００３】
たとえば、特開平４−６９０７０号公報は、図１１に示したように、複数の圧電素子要素が積層されてなる積層型厚電素子２０２、すなわち所定の電気信号を与えることによってその電気信号に応じた変位を発生する電気機械変換素子２０２の積層方向すなわち変位方向の一方の端面２０４に棒状の係合部材２０８が固定されてなるリニアアクチュエータ２００を開示している。この電気機械変換素子２０２の変位方向の他方の端面２０６は、固定部材２０９に固定されるようになっている。被駆動部材２１０は、係合部材２０８と、この係合部材２０８と平行に固定された案内バー２１４とによって摺動可能に支持されている。すなわち、係合部材２０８は、被駆動部材２１０の摺接穴２１２に挿通され、被駆動部材２１０にねじ止めされた板ばね２１６の弾発力によって被駆動部材２１０の摺接穴２１２が係合部材２０８に圧接され、係合部材２０８と被駆動部材２１０とが摩擦係合するようになっている。
【０００４】
この電気機械変換素子２０２の各圧電素子要素は電圧印加によって伸びるので、電気機械変換素子２０２に周期的な電圧を印加して電気機械変換素子２０２を変位方向に伸縮させ、係合部材２０８を軸方向に往復移動させることによって、リニアアクチュエータ２００は被駆動部材２１０を移動させることができる。たとえば電気機械変換素子２０２の伸び速度と縮み速度とが異なり、伸縮時に係合部材２０８と被駆動部材２１０との摩擦係合部において送りと滑りとが交互に生じるように電圧を印加することによって、被駆動部材２１０を間欠的に微少送りすることができる。
【０００５】
すなわち、原理的に説明すると、係合部材２０８がゆっくり移動するときには、被駆動部材２１０は、摩擦係合部における摩擦力によって係合部材２０８とともに移動する。一方、係合部材２０８がある程度以上速く移動して慣性力が摩擦係合部の摩擦力より大きくなったときには、摩擦係合部において滑りが生じ、被駆動部材２１０は静止または略静止したまま、係合部材２０８だけが移動する。したがって、係合部材２０８の一方向の移動時には、被駆動部材２１０を係合部材２０８とともに一体的に移動して送る一方、係合部材２０８の他方向の移動時には、滑りによって被駆動部材２１０を静止または略静止させたまま係合部材２０８を移動させ、これを繰り返すことによって、被駆動部材２１０を一方向に間欠的に移動させることができる。
【０００６】
しかし、このリニアアクチュエータ２００は、電気機械変換素子２０２の端面２０４に長い係合部材２０８が固定されているので、全長が長くなってスペース効率が悪い上に、振動系が長くなって共振点が低下する等のため、リニアアクチュエータ２００の駆動可能周波数が低い範囲に限定され、駆動特性の向上が困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、全長を短くしてスペース効率および駆動特性の向上を図ることができるリニアアクチュエータを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記の技術的課題を解決するため、本発明によれば、以下の構成のリニアアクチュエータが提供される。
【０００９】
リニアアクチュエータは、所定の電気信号を与えることによってその電気信号に応じた変位を発生する電気機械変換素子と、この電気機械変換素子の変位方向の一端面に固定された係合部材とを有する。リニアアクチュエータは、上記係合部材が被駆動部材に摩擦係合する一方、上記電気機械変換素子の変位方向の他の端面が固定部材に支持される。リニアアクチュエータは、上記電気機械変換素子に電圧を印加してこの電気機械変換素子を伸縮させ、上記係合部材と被駆動部材との間の摩擦係合部分における滑りと送りとによって上記被駆動部材を移動させる。上記係合部材は、上記電気機械変換素子の上記一端面に固定される固定壁部と、この固定壁部の周縁に接続され、大略、上記電気機械変換素子の側面に沿って延在する支持壁部と、この支持壁部によって上記電気機械変換素子の側方、すなわち電気機械変換素子の変位方向両端面間において変位方向に対して直角方向外側に支持された摩擦係合部とを有する。
【００１０】
上記構成において、係合部材の固定壁部は電気機械変換素子の一端面に固定され、係合部材の支持壁部は電気機械変換素子の側面に大略沿って延在するので、このリニアアクチュエータの全長を電気機械変換素子の長さ程度にまで短くすることができる。
【００１１】
したがって、全長を短くしてスペース効率および駆動特性の向上を図ることができるリニアアクチュエータを提供することができる。
【００１２】
上記構成のリニアアクチュエータは、種々の態様で具体化される。
【００１３】
好ましくは、上記係合部材は、一体的に形成された上記固定壁部と上記支持壁部と上記摩擦係合部とを有する。上記支持壁部は、第１片と、一対の第２片と、一対の第３片とを有する。上記第１片は、上記固定壁部の上記周縁の一辺から略直角方向に、上記電気機械変換素子の側面に沿って延在する。上記一対の第２片は、上記固定壁部の上記周縁の上記一辺に対して略直角にそれぞれ延在する上記第１片の一対の側辺から略直角に、上記電気機械変換素子を挟んで上記第１片とは反対側まで、上記電気機械変換素子の側面に沿ってそれぞれ延在する。上記一対の第３片は、上記電気機械変換素子を挟んで上記第１片とは反対側の上記一対の第２片の各端辺から、上記電気機械変換素子に対して上記第１片とは反対側方向に互いに略平行に突出して、上記摩擦係合部として、被駆動部材を挟持する。
【００１４】
上記構成において、係合部材の第１片および一対の第２片は、上記電気機械変換素子を包むように電気機械変換素子の周囲に延在し、固定壁部から摩擦係合部である第３片までの距離がある程度長くなっている。したがって、摩擦係合部が所定のばね定数で被駆動部材を挟持するように容易に構成することができる。また、係合部材の第３片を電気機械変換素子に接近して配置し、摩擦係合部と電気機械変換素子との間の距離を短くすることができる。
【００１５】
したがって、係合部材が被駆動部材を挟持し、摩擦係合により電気機械変換素子に作用するモーメントを小さくした簡単な構成のリニアアクチュエータを提供することができる。
【００１６】
好ましくは、上記係合部材は、一体的に形成された上記固定壁部と上記支持壁部と上記摩擦係合部とを有する。上記支持壁部は、第１片と第２片とを有する。上記第１片は、上記固定壁部の上記周縁の一辺から略直角に、上記電気機械変換素子の側面に沿って延在する。上記第２片は、上記第１片の上記固定壁部の上記周縁の上記一辺に対して略直角にそれぞれ延在する上記第１片の一対の側辺の一方から上記電気機械変換素子とは反対側に略直角に延在する。この第２片の両面は、上記摩擦係合部として、被駆動部材に設けられた挾持部に挾持される。
【００１７】
上記構成によれば、被駆動部材の挾持部が挾持する係合部材の第２片の摩擦係合部を、電気機械変換素子に接近して配置することができる。
【００１８】
したがって、係合部材が被駆動部材に挟持され、摩擦係合により電気機械変換素子に作用するモーメントを小さくした簡単な構成のリニアアクチュエータを提供することができる。
【００１９】
好ましくは、上記係合部材は、一体的に形成された上記固定壁部と上記支持壁部と上記摩擦係合部とを有する。上記支持壁部は、上記固定壁部の上記周縁の対向する一対の辺から上記電気機械変換素子の側面に沿ってそれぞれ略直角に延在する一対の係合片からなる。この一対の係合片の上記電気機械変換素子とは反対側の各外面は、上記摩擦係合部として、被駆動部材に設けられた挾持部に挾持される。
【００２０】
上記構成によれば、係合部材は、固定壁部の両側に一対の係合片が大略断面コ字状に結合されてなる。一対の係合片は、電気機械変換素子の両側で被駆動部材の挾持部と摩擦係合する。そして、一方の係合片と挾持部との摩擦係合により電気機械変換素子に作用するモーメントと、他方の係合片と挾持部との摩擦係合により電気機械変換素子に作用するモーメントとは、大きさが略同じで、向きが互いに逆となる。そのため、両モーメントが互いに打ち消し合い、電気機械変換素子にモーメントが作用しないようにすることができる。
【００２１】
したがって、係合部材が被駆動部材に挟持され、摩擦係合によるモーメントの影響をできるだけ小さくした簡単な構成のリニアアクチュエータを提供することができる。
【００２２】
好ましくは、上記係合部材は、一体的に形成された上記固定壁部と上記支持壁部と上記摩擦係合部とを有する。上記支持壁部は、上記固定壁部の上記周縁の対向する一対の辺から上記電気機械変換素子の側面に沿ってそれぞれ直角に延在し、上記固定壁部の上記周縁の上記一対の辺の延在方向に上記電気機械変換素子の側面を越えて両側に互いに略平行に突出する一対の係合片からなる。この一対の係合片は、上記摩擦係合部として、被駆動部材を挟持する。
【００２３】
上記構成において、被駆動部材は、一対の係合片の各突出部の間、すなわち電気機械変換素子の両側において挟持される。つまり、摩擦係合部は、電気機械変換素子の両側に配置される。そのため、摩擦係合により電気機械変換素子に作用するモーメントが互いに打ち消し合い、電気機械変換素子にモーメントが作用しないようにすることができる。
【００２４】
したがって、係合部材が被駆動部材を挟持し、摩擦係合によるモーメントの影響をできるだけ小さくした簡単な構成のリニアアクチュエータを提供することができる。
【００２５】
なお、上記係合部材は、典型的には一枚の板材の曲げ加工により一体的に形成されるが、たとえば、削り出し、溶接、射出成形等によって形成しもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１の外観図に示したデジタルカメラ１に適用した各実施形態について、図１〜図１０を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
まず、第１実施形態について説明する。本発明を適用したデジタルカメラ１は、薄い直方体形状のハウジング２を有する。ハウジング２の細長い一方の側面２aには、撮影窓３と、露光調整レバー５と、シャッタ釦８２とが配置され、他方の側面２bには、外部電源端子８８と、シリアル出力端子８９とが配置され、上面２cには、撮影映像が表示される液晶モニタ６と、メインスイッチ８０と、ズームスイッチ８１とが配置されている。ハウジング２の内部には、撮影窓３に対向して反対側にＣＣＤ素子９０を有する光学ユニット４と、演算制御回路やフラッシュメモリ等を含む回路基板８と、充電電池９とが収納されている。ＣＣＤ素子９０の受光量は、露光調整レバー５を撮影窓３側にスライドし、光学ユニット４の前に不図示の露光調整用ＮＤフィルタを挿入することによって、調整できるようになっている。
【００２８】
光学ユニット４は、４群のズームレンズ機構を含み、それぞれ１枚または２枚以上のレンズからなる第１〜第４レンズ群１２,２２,３２,４２が、図３に模式的に示したズーム曲線１１,２１,３１,４１を有するようになっている。光学ユニット４は、図２の斜視図に示すように、第１レンズ群１２を含む第１ユニット１０と、第２レンズ群２２を含む第２ユニット２０と、第３レンズ群３２を含む第３ユニット３０と、第４レンズ群４２を含む第４ユニット４０と、ローパスフィルタ５２およびＣＣＤ素子９０を含むベースユニット５０とを備える。第１〜第４ユニット１０,２０,３０,４０は、平板状の移動板１６,２６,３６,４６の上端にレンズ支持部１５,２５,３５,４５が突設されてなる第１〜第４レンズ支持部材１４,２４,３４,４４をそれぞれ含む。各レンズ支持部１５,２５,３５,４５は、第１〜第４レンズ群１２,２２,３２,４２をそれぞれ支持する。ベースユニット５０は、平板状の固定板５６の上端にローパスフィルタ支持部５５およびＣＣＤ素子支持部９２が突設されてなるベース部材５４を含む。ローパスフィルタ支持部５５は、ローパスフィルタ５２を支持し、ＣＣＤ素子支持部９２は、ＣＣＤ素子９０を支持する。ベース部材５４の固定板５６には、図２に示すように、積層された第１〜第４レンズ支持部材１４,２４,３４,４４の移動板１６,２６,３６,４６が載せられ、押さえバネ６４で付勢されるようになっている。
【００２９】
ベース部材５４の固定板５６は、図４(a)に示すように、カム穴５７と、板面に垂直に突設された一対の直進案内ピン５８,５９とを有する。第１〜第４レンズ支持部材１４,２４,３４,４４の移動板１６,２６,３６,４６は、図４(e),(d),(c),(b)に示すように貫通する３つの穴、すなわち、逃げ穴１７およびカム穴２７,３７,４７と、光軸方向に延在する長穴である一対の直進案内穴１８,１９;２８,２９;３８,２９;４８,４９とをそれぞれ有する。各移動板１６,２６,３６,４６の一対の直進案内穴１８,１９;２８,２９;３８,３９;４８,４９には、ベース部材５４の固定板５６の一対の直進案内ピン５８,５９がそれぞれ挿通されて摺接し、第１〜第４レンズ支持部材１４,２４,３４,４４の移動板１６,２３６,３６,４６が、光軸方向に直進案内されながらベース部材５４の固定板５６に支持されている。また、第１レンズ支持部材１４の移動板１６は、図２および図５(e)に示すように、その一端６１が移動板１６に回転自在に固定された連動バー６０を有する。この連動バー６０の他端には、連動ピン６２が突設されている。この連動ピン６２は、第１レンズ支持部材１４の移動板１６の逃げ穴１７を貫通し、第２〜第４レンズ支持部材２４,３４,４４の移動板２６,３６,４６のカム穴２７,３７,４７およびベース部材５４の固定板５６のカム穴５７に挿通されて摺接している。そして、第１レンズ支持部材１４の移動板１６の光軸方向移動に伴って、第２〜第４レンズ支持部材２４,３４,４４の移動板２６,３６,４６は、重なり合った状態のまま光軸方向に移動し、第１〜第４レンズ群１２,２２,３２,４２は、図３に示した所定のズーム移動を行うようになっている。
【００３０】
第１レンズ支持部材１４の移動板１６は、ベース部材５４の固定板５６に固定された駆動部材７０によって、光軸方向に移動させられるようになっている。
【００３１】
駆動部材７０は、図２および図５の斜視図に示すように、積層型圧電素子７４の積層方向の一方の端面に係合部材７６が固定されてなるリニアアクチュエータである。積層型圧電素子７２の他方の端面は、固定部７２に固定される。固定部７２は、ベース部材５４の固定板５６に固定されている。駆動部材７０、すなわち積層型圧電素子７４および係合部材７６は、固定部７２に片持ち支持され、固定板５６から離れた状態で光軸方向に延在している。積層型圧電素子７４は、複数の圧電素子要素が積層されたものであり、積層方向は光軸方向に一致している。積層型圧電素子７４は、電気機械変換素子であって、電圧印加により積層方向に伸縮するようになっている。係合部材７６は、積層型圧電素子７４の端面に固定された固定壁部７７と、この固定壁部７７から積層型圧電素子７４の側面を包むように延在する支持壁部７８とを有する。支持壁部７８は、図５および図６の光軸直角断面図に示すように、固定壁部７７の一辺から積層型圧電素子７４側に略直角に折り曲げられて積層型圧電素子７４の底面７４aを覆う底片７８aと、底片７８aの両側辺から略直角に折り曲げられて積層型圧電素子７４の両側面７４bを覆う一対の側片７８bと、側片７８bの上辺から内側に略直角に折り曲げられて積層型圧電素子７４の上面７４cを覆う２つの上片７８cと、積層型圧電素子７４の上面７４cの略中央部分から上向きに両上片７８cから折り曲げられた２つの立片７８dとからなる。２つ立片７８dは、互いに略平行に延在し、各先端部分には、互いに内側に突出した突出部７８eをそれぞれ有する。両突出部７８eの間には、図２および図６に示すように、第１レンズ支持部材１４の移動部１６の下縁部１６aが弾力的に圧接され、下縁部１６aと突出部７８eとが摩擦係合するようになっている。つまり、この突出部７８eは、摩擦係合部である。
【００３２】
突出部７８eにおける移動板１６との摩擦係合によって、駆動部材７０は、第１レンズ支持部材１４を移動させることができる。すなわち、駆動部材７０の係合部材７６の突出部７８eがゆっくり移動するときには、第１レンズ支持部材１４の移動板１６の下縁部１６aは、突出部７８eと下縁部１６aとの間の摩擦力によって突出部７８eとともに一体的に移動する。一方、突出部７８eが急激に速度を変化しながら移動すると、慣性力が突出部７８eと下縁部１６aとの間の摩擦力より大きくなって両者の間で滑りが起こり、突出部７８eは、下縁部１６aに対して相対的に移動する。したがって、不図示の圧電アクチュエータ駆動手段である電圧発生装置によって、突出部７８eの速度が急激に変化するように急激な電圧変化を含む周期的な電圧、たとえば鋸歯状や全波整流状に変化する電圧を積層型圧電素子７４に印加して、積層型圧電素子７４を伸縮させ、突出部７８eを光軸方向に往復移動させ、たとえば、突出部７８eの往から復への反転時、または、復から往への反転時のいずれか一方において、突出部７８eと下縁部１６aとの間に滑りが起こって両者の間に相対移動が生じ、それ以外のときには、両者の間に相対移動が生じないようにして、第１レンズ支持部材１４を、往方向または復方向のいずれか一方に間欠的に微少送りすることができる。あるいは、突出部７８eの往復移動の往と復との両方において、突出部７８eと下縁部１６aとの間で滑りが生じるが、往と復とで相対滑りの向きと長さとが異なるようにして、第１レンズ支持部材１４を振動させつついずれか一方向に移動させることも可能である。積層型圧電素子７４に印加する電圧パターンを変えることによって、第１レンズ支持部材１４の移動方向を変えることができる。
【００３３】
また、支持壁部７８は、積層型圧電素子７４のまわりを包むように延在するので、固定壁部７７から突出部７８eまでの距離をある程度長くして、所望のばね定数を得るとともに、摩擦係合部を積層型圧電素子７４に接近して配置して、摩擦係合部から積層型圧電素子７４に作用するモーメントをできるだけ小さくすることができる。
【００３４】
上記のように、駆動部材７０によって第１レンズ支持部材１４が光軸方向に移動されると、デジタルカメラ１の光学ユニット４は、連動バー６０の連動ピン６２と各カム穴２７,３７,４７,５７との係合によって、その第２〜第４レンズ支持部材２４,３４,４４が連動して移動される。このとき、第１〜第４レンズ支持部材１４,２４,３４,４４は、押さえバネ６４によって固定板５６に付勢されているので、固定板５６に沿って移動し、また、固定板５６に突設された一対の直進案内ピン５８,５９と各一対の直進案内穴１８,１９;２８,２９;３８,３９;４８,４９との係合によって、光軸方向に直進案内される。したがって、各レンズ支持部１５,２５,３５,４５に固定された各レンズ群１２,２２,３２,４２は、傾くことなく光軸に沿って精度良くズーム移動する。
【００３５】
上記構成において、各レンズ群１２,２２,３２,４２を駆動する各レンズ支持部材１４,２４,３４,４４およびべース部材５４等は、各レンズ群１２,２２,３２,４２の径方向一側に積層されてまとめて配置されるので、その積層厚さを各レンズ群１２,２２,３２,４２の直径と同程度の寸法、またはそれより小さい寸法とすることができる。したがって、一方向の径寸法をできるだけ小さくして薄くしたズームレンズ機構を含む光学ユニット４を構成することができる。
【００３６】
このデジタルカメラ１では、ＣＣＤ素子９０の受光面が小さいため、各レンズ群１２,２２,３２,４２の偏心誤差の許容値が小さい。そのため、各レンズ群１２,２２,３２,４２は、各レンズ支持部材１４,２４,３４,４４およびベース部材５４等の部品精度だけで光軸に対する所定の位置精度を達成するのが困難である。そこで、各レンズ群１２,２２,３２,４２は、各レンズ群１２,２２,３２,４２の取り付けを除いてレンズ支持機構を組み立てた後に、以下のようにして各レンズ支持部材１４,２４,３４,４４のレンズ支持部１５,２５,３５,４５に一つずつ順に調芯しながら固定する。
【００３７】
すなわち、図７の斜視図に示すように、各レンズ群１２,２２,３２,４２の取り付けを除いて組み立てが完了したレンズ支持機構の光軸１０６に沿って前後の所定位置に、投光器１０２と受光器１０３とを固定する。このとき、各レンズ支持部１５,２５,３５,４５は、光軸に沿って配置されている。
【００３８】
次に、適宜に選択したひとつのレンズ群、たとえば第２レンズ群２２の外周面をレンズ把持具１００を用いて把持し、光軸１０６の側方から所定のレンズ支持部２５、すなわちレンズ枠２５に載せ、受光器１０３からの出力を観察しながら、レンズ群２２の中心が光軸１０６に一致するように位置決めする。具体的には、たとえば投光器１０２から光軸に平行な平行光を照射し、焦点距離に応じた位置に受光器１０３を配置し、レンズ群２２を径方向移動して、受光器１０３から観察される結像位置を見ながら、レンズ群２２を位置決めする。そして、レンズ群２２を位置決めした状態で保持したまま、レンズ群２２の周囲に接着剤注入器１０４を用いて接着剤を塗布して、レンズ群２２をレンズ支持部２５に接着する。このとき、接着剤が硬化するまでレンズ群２２を保持することによって、接着中にレンズ群２２の位置ずれを防止できる。なお、レンズ群２２を載せる前にレンズ支持部２５に予め接着剤を塗布しておいてもよい。
【００３９】
以上の作業を、各レンズ群１２,２２,３２,４２について適宜の順序で繰り返すことによって、各レンズ群１２,２２,３２,４２を光軸１０６に沿って高精度に取り付けることができる。
【００４０】
したがって、ズームレンズ機構の前後端に配置されたレンズ群１２,４２のみならず、中間位置に配置されたレンズ群２２,３２についても、調芯を行うことができる。
【００４１】
上記構成において、光学ユニット４は、各レンズ支持部１５,２５,３５,４５の略全周に渡って開放されているので、各レンズ群１２,２２,３２,４２を各レンズ支持部１５,２５,３５,４５まで持って来ることが容易である。もっとも、少なくとも各レンズ群１２,２２,３２,４２の直径に等しい寸法の開口があれば、各レンズ群１２,２２,３２,４２を各レンズ支持部１５,２５,３５,４５まで持って来ることが可能である。
【００４２】
以上説明した第１実施形態では、駆動部材７０の突出部７８eが第１レンズ支持部材１６の下縁部１６aを挾持していたが、逆に、図８および図９の要部斜視図に示した第２および第３実施形態のように、駆動部材７０x,７０yが挾持されるように構成することもできる。以下、第２および第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４３】
すなわち、図８に示した第２実施形態では、駆動部材７０xの係合部材７６xは、積層型圧電素子７４の端部に固定された固定壁部７７と、この固定壁部７７から積層型圧電素子７４の片側に延在する支持壁部７８xとを有する。支持壁部７８xは、固定壁部７７の一辺から積層型圧電素子７４側に略直角に折り曲げられて積層型圧電素子７４の一側面を覆う第１片、すなわち側片７８sと、側片７８sの上辺から積層型圧電素子７４とは反対側に略直角に折り曲げられた第２片、すなわち翼片７８tとからなる。翼片７８tは、光軸方向移動自在に固定された移動板１６xと、移動板１６xに固定された押さえ板１６sとの間に挾持され、摩擦係合されるようになっている。したがって、第１実施形態と同様に積層型圧電素子７４を所定のパターンで伸縮させ、移動板１６xおよび押さえ板１６sと駆動部材７０xの翼片７８tとの間における滑りと送りとによって、移動板１６xおよび押さえ板１６sと駆動部材７０xの翼片７８tとの相対移動を間欠的に生じさせて、移動板１６xを移動させることができる。翼片７８tは積層型圧電素子７４に接近して配置されてているので、簡単な構成で、摩擦係合部から積層型圧電素子７４に作用するモーメントをできるだけ小さくなるようにすることができる。
【００４４】
また、図９に示した第３実施形態では、駆動部材７０yの係合部材７６yは、積層型圧電素子７４の端部に固定された固定壁部７７と、この固定壁部７７の上辺および下辺から略直角に折り曲げられて積層型圧電素子７４の上下両側に沿って延在する一対の支持壁部７８yとを有する。一対の支持壁部７８y、すなわち係合片は、光軸方向移動自在に固定された移動板１６yと、移動板１６yに固定された押さえ板１６tとの間に挾持され、積層型圧電素子７４を挟んで両側で摩擦係合するようになっている。したがって、摩擦係合部から積層型圧電素子７４に作用するモーメントが打ち消し合うようにすれば、簡単な構成で、積層型圧電素子７４に全体としてモーメントが作用しないようにすることができる。
【００４５】
なお、上記第２および第３実施形態において、移動板１６x,１６yの一端の突起１６bは、第１実施形態の第１レンズ支持部材１４と略同様に構成された不図示の第１レンズ支持部材に固定または係合され、移動板１６xと一体的に、不図示の第１レンズ支持部材が光軸方向両方向に移動されるようになっている。
【００４６】
次に、第３実施形態と同様に、駆動部材７０zが積層型圧電素子７４の両側に摩擦係合部を有する第４実施形態について、図１０の要部斜視図を参照しながら説明する。
【００４７】
すなわち、移動板１６zには、光軸方向に延在する切欠き１６cが形成され、この切欠き１６c内に駆動部材７０zが配置される。駆動部材７０zの係合部材７６zは、積層型圧電素子７４の端面に固定された固定壁部７７と、この固定壁部７７の上辺および下辺から略直角に折り曲げられて積層型圧電素子７４の上下両側に沿って延在する一対の支持壁部７８zとを有する。一対の支持壁部７８zは、積層型圧電素子７４の上面および下面から左右両側にそれぞれ突出する。この支持壁部７８Zの左右両端部には、互いに内側に向いて突出する突出部７８vがそれぞれ形成されている。この対向する突出部７８v間の間隔が狭くなっている部分７８wは、移動板１６zの切欠き１６cの両側の周囲１６dを挟持して摩擦係合するようになっている。この駆動部材７０は、摩擦係合部が積層型圧電素子７４を挟んで両側に配置されているため、左右の各摩擦係合部から積層型圧電素子７４に作用するモーメントが打ち消し合って、積層型圧電素子７４にはモーメントが作用しないようにすることができる。
【００４８】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。たとえば、移動板１６,２６,３６,４６の両側に２組のズームレンズ光学系を配置する構成としてもよい。また、開示されたリニアアクチュエータ、すなわち駆動部材７０,７０ｘ,７０ｙ,７０ｚは、所定の電気信号を与えるとその電気信号に応じた変位を発生する電気機械変換素子として積層型圧電素子７４を用いているが、他の電気機械変換素子、たとえば、静電アクチュエータや電歪素子等を用いてもよい。また、開示されたリニアアクチュエータ７０,７０ｘ,７０ｙ,７０ｚは、ズームレンズ機構以外の種々の分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態のデジタルカメラの外観図である。
【図２】  図１のデジタルカメラの光学ユニットの斜視図である。
【図３】  図２のズームレンズの説明図である。
【図４】  図２の各レンズ支持部材の移動板およびベース部材の固定板の平面図である。
【図５】  図２の駆動部材の斜視図である。
【図６】  図５の線VI-VIに沿って切断した断面図である。
【図７】  図２の光学ユニットのレンズ群の取り付け方法の説明図である。
【図８】  本発明の第２実施形態の駆動部材の要部斜視図である。
【図９】  本発明の第３実施形態の駆動部材の要部斜視図である。
【図１０】  本発明の第４実施形態の駆動部材の要部斜視図である。
【図１１】  従来のリニアアクチュエータを用いた駆動装置の要部斜視図である。
【符号の説明】
１  デジタルカメラ
２  ハウジング
２a,２b  側面
２c  上面
３  撮影窓
４  光学ユニット
５  露光調整レバー
６  液晶モニタ
８  回路基板
９  充電電池
１０  第１ユニット
１１  ズーム曲線
１２  第１レンズ群
１４  第１レンズ支持部材
１５  レンズ支持部（レンズ枠）
１６  移動板
１６a  下縁部
１６b  突出部
１６c  切欠き
１６d  周囲
１６s,１６t  押さえ板
１６x,１６y,１６z  移動板
１７  逃げ穴
１８  直進案内穴
１９  直進案内穴
２０  第２ユニット
２１  ズーム曲線
２２  第２レンズ群
２４  第２レンズ支持部材
２５  レンズ支持部（レンズ枠）
２６  移動板
２７  カム穴（第２駆動手段）
２８  直進案内穴
２９  直進案内穴
３０  第３ユニット
３１  ズーム曲線
３２  第３レンズ群
３４  第３レンズ支持部材
３５  レンズ支持部（レンズ枠）
３６  移動板
３７  カム穴（第２駆動手段）
３８  直進案内穴
３９  直進案内穴
４０  第４ユニット
４１  ズーム曲線
４２  第４レンズ群
４４  第４レンズ支持部材
４５  レンズ支持部（レンズ枠）
４６  移動板
４７  カム穴（第２駆動手段）
４８  直進案内穴
４９  直進案内穴
５０  ベースユニット
５２  ローパスフィルタ
５４  ベース部材
５５  ローパスフィルタ支持部
５６  固定板
５７  カム穴（第２駆動手段）
５８  直進案内ピン
５９  直進案内ピン
６０  連動バー（第２駆動手段）
６１  一端
６２  連動ピン
６４  押さえバネ
７０,７０x,７０y,７０z  駆動部材（駆動手段、第１駆動手段、リニアアクチュエータ）
７２  固定部
７４  積層型圧電素子（電気機械変換素子）
７４a  底面
７４b  側面
７４c  上面
７６,７６x,７６y,７６z  係合部材
７７  固定壁部
７８  支持壁部
７８a  底片（第１片）
７８b  側片（第２片）
７８c  上片（第２片）
７８d  立片（第３片）
７８e  突出部（摩擦係合部）
７８s  側片（第１片）
７８t  翼片（第２片）
７８v  突出部（摩擦係合部）
７８w  間隔の狭い部分
７８x  支持壁部
７８y,７８z  支持壁部（係合片）
８０  メインスイッチ
８１  ズームスイッチ
８２  シャッタ釦
８８  外部電源端子
８９  シリアル出力端子
９０  ＣＣＤ素子
９２  ＣＣＤ支持部
１００  レンズ把持具
１０２  投光器
１０３  受光器
１０４  接着剤注入器
１０６  光軸
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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