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JP2005354832A - Actuator - Google Patents

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JP2005354832A
JP2005354832A JP2004174186A JP2004174186A JP2005354832A JP 2005354832 A JP2005354832 A JP 2005354832A JP 2004174186 A JP2004174186 A JP 2004174186A JP 2004174186 A JP2004174186 A JP 2004174186A JP 2005354832 A JP2005354832 A JP 2005354832A
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Japan
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drive
piezoelectric element
driving
actuator
driven
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Withdrawn
Application number
JP2004174186A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuta Sasaki
竜太 佐々木
Tomonari Masuzawa
智成 増沢
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Fujinon Corp
Original Assignee
Fujinon Corp
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Publication date
Application filed by Fujinon Corp filed Critical Fujinon Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator for moving a driven member accurately while reducing the size. <P>SOLUTION: Two drive units 32A and 32B constituting the actuator are arranged in the driving direction of a driven board 30. The drive units 32A and 32B comprises piezoelectric elements 34A and 34B and drive members 36A and 36B provided integrally wherein the drive members 36A and 36B engage frictionally with the driven board 30. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はアクチュエータに係り、特にデジタルカメラや携帯電話機等の小型精密機器に搭載され、ズームレンズやフォーカスレンズを駆動するアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator, and more particularly to an actuator that is mounted on a small precision device such as a digital camera or a mobile phone and drives a zoom lens and a focus lens.

デジタルカメラ等のレンズ部の駆動装置として圧電素子を用いたアクチュエータがある。例えば特許文献1のアクチュエータは、圧電素子の端面に駆動棒が固着され、その駆動棒に鏡筒がスライド自在に支持される。鏡筒には板ばねが取り付けられ、この板ばねの弾性力によって駆動棒との間に摩擦力が働くようになっている。そして、圧電素子には、略鋸歯状の波形をした駆動パルスが印加され、圧電素子は伸び方向と縮み方向で異なる速度で変形する。例えば圧電素子が緩やかに変形すると、駆動棒とともに鏡筒が移動する。逆に、圧電素子が速く変形すると、鏡筒がその質量の慣性によって同じ位置に停まる。したがって、圧電素子に略鋸歯状の波形をした駆動パルスを繰り返し印加することによって、鏡筒を細かなピッチで間欠的に移動させることができる。   There is an actuator using a piezoelectric element as a driving device for a lens unit of a digital camera or the like. For example, in the actuator of Patent Document 1, a driving rod is fixed to the end face of a piezoelectric element, and a lens barrel is slidably supported by the driving rod. A leaf spring is attached to the lens barrel, and a frictional force acts between the plate spring and the drive rod by the elastic force of the leaf spring. A drive pulse having a substantially sawtooth waveform is applied to the piezoelectric element, and the piezoelectric element is deformed at different speeds in the extending direction and the contracting direction. For example, when the piezoelectric element is gently deformed, the lens barrel moves together with the drive rod. Conversely, when the piezoelectric element deforms quickly, the lens barrel stops at the same position due to the inertia of its mass. Therefore, the lens barrel can be moved intermittently at a fine pitch by repeatedly applying a drive pulse having a substantially sawtooth waveform to the piezoelectric element.

しかし、特許文献1に記載のアクチュエータは、長尺状の駆動棒を介して駆動力を伝達するため、圧電素子の振動が駆動棒に吸収されて減衰してしまい、鏡筒を正確に移動させることができないという問題があった。特に高周波の振動は、駆動棒による減衰率が大きいため、鏡筒の応答性が悪くなる。したがって、特許文献1のアクチュエータは、低周波の駆動パルスでしか制御することができず、単位時間あたりの鏡筒の移動回数が少なくなるという問題があった。このため、特許文献1のアクチュエータにおいて鏡筒の移動速度を増加させるには、印加電圧を大きくして圧電素子の変位量を大きくし、鏡筒の一回の移動量を大きくする必要があった。   However, since the actuator described in Patent Document 1 transmits a driving force through a long drive rod, the vibration of the piezoelectric element is absorbed and attenuated by the drive rod, and the lens barrel is moved accurately. There was a problem that I could not. In particular, high-frequency vibration has a large attenuation factor due to the drive rod, and therefore the response of the lens barrel is deteriorated. Therefore, the actuator of Patent Document 1 can be controlled only with a low-frequency drive pulse, and there is a problem that the number of movements of the lens barrel per unit time is reduced. For this reason, in order to increase the moving speed of the lens barrel in the actuator of Patent Document 1, it is necessary to increase the applied voltage to increase the amount of displacement of the piezoelectric element and to increase the amount of movement of the lens barrel once. .

特許文献2では、5Vの電源電圧を30Vに昇圧することによって、一回の移動量を増加させ、鏡筒の移動速度を増加させている。このため、特許文献2では、昇圧装置が必要になり、装置が大型化するとともに、複雑な制御が必要になるという問題があった。   In Patent Document 2, by increasing the power supply voltage of 5 V to 30 V, the amount of movement at one time is increased, and the moving speed of the lens barrel is increased. For this reason, in patent document 2, there existed a problem that a pressure | voltage rise apparatus was needed, the apparatus enlarged, and complicated control was needed.

特許文献3に記載されるアクチュエータは、圧電素子の変位方向の端面に係合部材が取り付けられており、この係合部材が移動板に摩擦係合され、移動板に鏡筒が取り付けられている。そして、圧電素子に駆動パルスを印加することによって、係合部材を介して振動が伝達され、移動板と鏡筒が移動される。
特許第2633066号 特開2000−50660号公報 特開平10−232337号公報
In the actuator described in Patent Document 3, an engagement member is attached to the end face of the piezoelectric element in the displacement direction, the engagement member is frictionally engaged with the moving plate, and the lens barrel is attached to the moving plate. . Then, by applying a driving pulse to the piezoelectric element, vibration is transmitted through the engaging member, and the moving plate and the lens barrel are moved.
Japanese Patent No. 2633066 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-50660 Japanese Patent Laid-Open No. 10-232337

ところで、特許文献1〜3に記載のアクチュエータは、駆動部材(上記の駆動部材や係合部材等)と被駆動部材(上記の鏡筒や移動板等)との摩擦力と、被駆動部材の慣性力との大小関係が、圧電素子の伸び時と縮み時で逆転するように、伸び時と縮み時との速度差を設定しなければならない。したがって、被駆動部材と駆動部材を適切な摩擦力で摩擦係合させるようなバネ力の選定が非常に難しいという問題があった。特に特許文献3は、駆動部材(係合部材)の形状によってバネ力を発生させているため、適切なバネ力に設定することが非常に困難であった。このため、特許文献3は、摩擦力が大きくなって被駆動部材が滑らなくなったり、摩擦力が小さくなって被駆動部材が動かなくなったりし、被駆動部材を正確に移動させることができなくなるおそれがあった。   By the way, the actuators described in Patent Documents 1 to 3 include the frictional force between the drive member (the drive member and the engagement member described above) and the driven member (the lens barrel and the movable plate described above), It is necessary to set a speed difference between when the piezoelectric element is extended and when it is contracted so that the magnitude relationship with the inertial force is reversed when the piezoelectric element is extended and contracted. Therefore, there is a problem that it is very difficult to select a spring force that frictionally engages the driven member and the driving member with an appropriate friction force. In particular, in Patent Document 3, since the spring force is generated by the shape of the drive member (engagement member), it is very difficult to set an appropriate spring force. For this reason, in Patent Document 3, there is a risk that the driven member may not move accurately because the frictional force increases and the driven member does not slip, or the frictional force decreases and the driven member stops moving. was there.

このような問題を解消する方法として、本発明の発明者は、圧電素子と駆動部材を複数設ける方法を考案した。この方法を用いれば、駆動部材と被駆動部材との間に常に適切な摩擦力を与えることができるとともに、被駆動部材を正確に移動させることができる。   As a method for solving such a problem, the inventors of the present invention devised a method of providing a plurality of piezoelectric elements and driving members. By using this method, an appropriate frictional force can always be applied between the driving member and the driven member, and the driven member can be accurately moved.

しかし、この方法は、複数の駆動ユニットを設けるために、アクチュエータ全体が大型化するという問題があった。   However, this method has a problem that the entire actuator is enlarged because a plurality of drive units are provided.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被駆動部材を正確に移動させることができるとともに、小型化することのできるアクチュエータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an actuator that can accurately move a driven member and can be miniaturized.

請求項1に記載の発明は前記目的を達成するために、圧電素子と、該圧電素子に一体的に取り付けられた駆動部材と、該駆動部材に摩擦係合されるとともに駆動方向に延設された被駆動部材とを備えたアクチュエータにおいて、前記圧電素子、及び前記駆動部材を備えた駆動ユニットが、前記駆動方向に沿って複数設けられたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a piezoelectric element, a driving member integrally attached to the piezoelectric element, frictionally engaged with the driving member and extended in the driving direction. In the actuator including the driven member, a plurality of the piezoelectric elements and a driving unit including the driving member are provided along the driving direction.

請求項1に記載の発明によれば、複数の駆動ユニットを駆動方向に設けたので、駆動ユニットを被駆動部材に沿って無理なく配置することができ、省スペース化を図ることができる。   According to the first aspect of the present invention, since the plurality of drive units are provided in the drive direction, the drive units can be arranged without difficulty along the driven member, and space saving can be achieved.

また、請求項1に記載の発明によれば、駆動方向に延設された被駆動部材に駆動力が複数箇所から伝達されるので、被駆動部材をスムーズに安定して移動させることができる。   According to the first aspect of the present invention, since the driving force is transmitted from a plurality of locations to the driven member extending in the driving direction, the driven member can be moved smoothly and stably.

また、請求項1に記載の発明によれば、被駆動部材が駆動方向に延設されており、被駆動部材と駆動部材との摩擦係合面は、圧電素子に対して常に一定の位置関係が保たれるので、摩擦係合面を常に圧電素子の近傍に配置することができる。したがって、圧電素子の振動は駆動部材で減衰することがないので、高周波の駆動パルスによる制御が可能になる。これにより、低い電圧であっても被駆動部材を高速で移動させることができる。   According to the first aspect of the present invention, the driven member extends in the driving direction, and the friction engagement surface between the driven member and the driving member is always in a fixed positional relationship with respect to the piezoelectric element. Therefore, the friction engagement surface can always be arranged in the vicinity of the piezoelectric element. Therefore, the vibration of the piezoelectric element is not attenuated by the driving member, and can be controlled by a high frequency driving pulse. Thereby, even if it is a low voltage, a to-be-driven member can be moved at high speed.

さらに、請求項1に記載の発明によれば、複数の圧電素子と駆動部材を設けたので、出力を増加させることができる。   Furthermore, according to the first aspect of the present invention, since the plurality of piezoelectric elements and the driving member are provided, the output can be increased.

請求項2に記載の発明は請求項1の発明において、前記アクチュエータは、前記被駆動部材に一体的に取り付けられたレンズ枠を光軸に沿って移動させるレンズ移動用のアクチュエータであることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the actuator is a lens moving actuator that moves a lens frame integrally attached to the driven member along an optical axis. And

本発明に係るアクチュエータによれば、圧電素子と駆動部材を有する複数の駆動ユニットを駆動方向に沿って配設したので、省スペース化を図ることができるとともに、被駆動部材を安定して正確に移動させることができる。   According to the actuator of the present invention, the plurality of drive units having the piezoelectric element and the drive member are arranged along the drive direction, so that space can be saved and the driven member can be stably and accurately provided. Can be moved.

以下、添付図面に従って本発明に係るアクチュエータの好ましい実施形態について説明する。図1は、本発明に係るアクチュエータが適用されたレンズ装置の構成を示す斜視図である。同図に示すアクチュエータは、箱型のケース12の内部に設けられる。ケース12の側面には、固定レンズ16が取り付けられいる。   Hereinafter, preferred embodiments of an actuator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a lens apparatus to which an actuator according to the present invention is applied. The actuator shown in the figure is provided inside a box-shaped case 12. A fixed lens 16 is attached to the side surface of the case 12.

ケース12の内部には、レンズ枠20が設けられており、このレンズ枠20にズームレンズ等の移動レンズ18が保持されている。   A lens frame 20 is provided inside the case 12, and a moving lens 18 such as a zoom lens is held on the lens frame 20.

レンズ枠20の外周面には係合部22が突出形成される。係合部22には円弧状の溝23が形成され、この溝23にガイド棒24が係合される。ガイド棒24は、固定レンズ16の光軸(以下、単に光軸という)と平行に配置されており、ケース12に固定されている。また、レンズ枠20の外周面には、係合部22の反対側にガイド部(不図示)が設けられ、このガイド部に形成された貫通孔にガイド棒26が挿通されている。ガイド棒26は、ガイド棒24と同様に光軸と平行に配置されており、ケース12に固定される。これにより、レンズ枠20はガイド棒24、26にガイドされ、光軸方向にスライド自在に支持される。   On the outer peripheral surface of the lens frame 20, an engaging portion 22 is formed so as to protrude. An arcuate groove 23 is formed in the engaging portion 22, and a guide rod 24 is engaged with the groove 23. The guide rod 24 is disposed in parallel with the optical axis of the fixed lens 16 (hereinafter simply referred to as the optical axis), and is fixed to the case 12. Further, a guide portion (not shown) is provided on the outer peripheral surface of the lens frame 20 on the opposite side of the engaging portion 22, and a guide rod 26 is inserted through a through hole formed in the guide portion. The guide bar 26 is disposed in parallel with the optical axis, like the guide bar 24, and is fixed to the case 12. As a result, the lens frame 20 is guided by the guide rods 24 and 26 and supported so as to be slidable in the optical axis direction.

さらに、レンズ枠12の外周面には、一対の固定部28、28が突出形成され、この固定部28、28に被駆動板(被駆動部材に相当)30が挟持されて固定される。被駆動板30は、細長い矩形状に形成されており、その長手方向が光軸と平行になるように配置される。被駆動板30の材質は、特に限定されるものではないが、軽量で、且つ剛性の強い材質、例えばセラミック等が選択される。   Further, a pair of fixing portions 28, 28 are formed to protrude from the outer peripheral surface of the lens frame 12, and a driven plate (corresponding to a driven member) 30 is sandwiched and fixed between the fixing portions 28, 28. The driven plate 30 is formed in an elongated rectangular shape, and is arranged so that its longitudinal direction is parallel to the optical axis. The material of the driven plate 30 is not particularly limited, but a lightweight and strong material such as ceramic is selected.

本実施の形態のアクチュエータは、二つの駆動ユニット32A、32Bを備える。駆動ユニット32A、32Bは、被駆動板30に対して同じ側(図1中、下側)に配置されており、被駆動板30に沿って配置される。すなわち、駆動ユニット32A、32Bは、被駆動板30の移動方向(駆動方向)に配設される。   The actuator of the present embodiment includes two drive units 32A and 32B. The drive units 32 </ b> A and 32 </ b> B are arranged on the same side (lower side in FIG. 1) with respect to the driven plate 30 and are arranged along the driven plate 30. That is, the drive units 32A and 32B are arranged in the moving direction (drive direction) of the driven plate 30.

駆動ユニット32Aは、圧電素子34A、駆動部材36A、及び圧縮ばね38Aで構成されており、圧電素子34Aは、その変位方向が光軸と平行になるように配置される。圧電素子34Aの変位方向の一方の端面(図1中、左側の端面)には、ケース12に固定された押え板40Aに当接される。また、圧電素子34Aの変位方向のもう一方の端面(図1中、右側の端面)には駆動部材36Aが固定される。駆動部材36Aは、略矩形のブロック状に形成されており、上述した被駆動板30と同様に、軽量で剛性の大きい材質、例えばセラミックで構成される。圧電素子34A及び駆動部材36Aは、圧縮ばね38Aによって被駆動板30側に付勢されており、駆動部材30Aが被駆動板30の下面に摩擦係合される。   The drive unit 32A includes a piezoelectric element 34A, a drive member 36A, and a compression spring 38A, and the piezoelectric element 34A is disposed so that the displacement direction thereof is parallel to the optical axis. One end face (left end face in FIG. 1) in the displacement direction of the piezoelectric element 34A is brought into contact with a presser plate 40A fixed to the case 12. Further, the driving member 36A is fixed to the other end face (the end face on the right side in FIG. 1) in the displacement direction of the piezoelectric element 34A. The drive member 36A is formed in a substantially rectangular block shape, and is made of a light and rigid material, for example, ceramic, like the driven plate 30 described above. The piezoelectric element 34 </ b> A and the driving member 36 </ b> A are biased toward the driven plate 30 by the compression spring 38 </ b> A, and the driving member 30 </ b> A is frictionally engaged with the lower surface of the driven plate 30.

一方、駆動ユニット32Bは、駆動ユニット32Aと同様に、圧電素子34B、駆動部材36B、及び圧縮ばね38Bで構成される。圧電素子34Bは、その変位方向が光軸と平行になるように配置される。圧電素子34Bの変位方向の一方の端面(図1中、左側の端面)には、ケース12に固定された押え板40Bに当接される。また、圧電素子34Bの変位方向のもう一方の端面(図1中、右側の端面)には駆動部材36Bが固定される。駆動部材36Bは、上述した被駆動板30や駆動部材36Aと同様に、軽量で剛性の大きい材質、例えばセラミックで構成される。また、圧電素子34B及び駆動部材36Bは、圧縮ばね38Bによって被駆動板30側に付勢されており、駆動部材36Bが被駆動板30の下面に摩擦係合される。   On the other hand, the drive unit 32B includes a piezoelectric element 34B, a drive member 36B, and a compression spring 38B, similarly to the drive unit 32A. The piezoelectric element 34B is disposed so that the displacement direction thereof is parallel to the optical axis. One end face (left end face in FIG. 1) in the displacement direction of the piezoelectric element 34B is in contact with a presser plate 40B fixed to the case 12. Further, the driving member 36B is fixed to the other end face (the right end face in FIG. 1) in the displacement direction of the piezoelectric element 34B. Similarly to the driven plate 30 and the driving member 36A described above, the driving member 36B is made of a lightweight and highly rigid material such as ceramic. The piezoelectric element 34B and the driving member 36B are urged toward the driven plate 30 by the compression spring 38B, and the driving member 36B is frictionally engaged with the lower surface of the driven plate 30.

なお、図1には、圧縮ばね38A、38Bで圧電素子34A、34Bを付勢する例を示したが、駆動部材36A、36Bを圧縮ばね38A、38Bで付勢するようにしてもよい。また、付勢手段は、圧縮ばね38A、38Bに限定されるものではなく、板ばねやゴム等の弾性体であってもよい。   Although FIG. 1 shows an example in which the piezoelectric elements 34A and 34B are biased by the compression springs 38A and 38B, the driving members 36A and 36B may be biased by the compression springs 38A and 38B. Further, the biasing means is not limited to the compression springs 38A and 38B, and may be an elastic body such as a leaf spring or rubber.

図2(A)、図2(B)は圧電素子34A、34Bに印加する駆動パルスの例を示したものである。図2(A)は、図1のレンズ枠20を右方向に移動させる際の駆動パルスであり、図2(B)は図1のレンズ枠20を左方向に移動させる際の駆動パルスである。   2A and 2B show examples of drive pulses applied to the piezoelectric elements 34A and 34B. 2A is a drive pulse for moving the lens frame 20 of FIG. 1 in the right direction, and FIG. 2B is a drive pulse for moving the lens frame 20 of FIG. 1 in the left direction. .

図2(A)の場合、圧電素子34Aには、時刻α1から時刻α2にかけて緩やかに立ち上がり、時刻α3で急激に立ち下がる略鋸歯状の駆動パルスを印加している。そして、圧電素子34Bには、時刻α1から時刻α2にかけて緩やかに立ち上がり、時刻α4で急激に立ち下がる略鋸歯状の駆動パルスを印加している。したがって、時刻α1から時刻α2にかけては、圧電素子34A、34Bが同時に緩やかに伸長するので、図1の駆動部材36A、36Bが右方向に緩やかに移動する。その際、駆動部材36A、36Bが緩やかに移動することから、被駆動板30は、駆動部材36A、36Bとの摩擦力によって保持され、駆動部材36A、36Bとともに左方向に移動する。一方、時刻α3では圧電素子34Aだけが急激に縮み、時刻α4では圧電素子34Bだけが急激に縮む。したがって、時刻α3、時刻α4ではそれぞれ、図1の駆動部材36A、36Bがそれぞれ単独で、左方向に急激に移動する。このように駆動部材36A、36Bが急激に移動すると、被駆動板30との間にスベリが生じ、被駆動板30が停止したまま駆動部材36A、36Bだけが移動する。よって、時刻α3、時刻α4では、被駆動板30を停止させたまま、圧電素子34A、34Bを縮めて元の状態に戻すことができる。以上のことから、図2(A)の駆動パルスを繰り返し印加すると、図1の被駆動板30は右方向への移動と停止を繰り返すので、レンズ枠20を右方向に移動させることができる。   In the case of FIG. 2A, a substantially sawtooth drive pulse that gently rises from time α1 to time α2 and falls sharply at time α3 is applied to the piezoelectric element 34A. The piezoelectric element 34B is applied with a substantially sawtooth drive pulse that rises gently from time α1 to time α2 and suddenly falls at time α4. Therefore, from time α1 to time α2, the piezoelectric elements 34A and 34B are gently extended at the same time, so that the driving members 36A and 36B in FIG. 1 move gently in the right direction. At this time, since the driving members 36A and 36B move gently, the driven plate 30 is held by the frictional force with the driving members 36A and 36B, and moves to the left together with the driving members 36A and 36B. On the other hand, only the piezoelectric element 34A contracts rapidly at time α3, and only the piezoelectric element 34B contracts rapidly at time α4. Accordingly, at time α3 and time α4, each of the driving members 36A and 36B in FIG. 1 moves suddenly in the left direction independently. When the drive members 36A and 36B move suddenly in this way, slip occurs between the driven plate 30 and only the drive members 36A and 36B move while the driven plate 30 is stopped. Therefore, at time α3 and time α4, the piezoelectric elements 34A and 34B can be contracted and returned to the original state while the driven plate 30 is stopped. From the above, when the drive pulse of FIG. 2A is repeatedly applied, the driven plate 30 of FIG. 1 repeats the movement and the stop in the right direction, so that the lens frame 20 can be moved in the right direction.

図2(B)の場合、圧電素子34Aには、時刻α5から時刻α6にかけて緩やかに立ち下がり、時刻α7で急激に立ち上がる略鋸歯状の駆動パルスを印加している。そして、圧電素子34Bには、時刻α5から時刻α6にかけて緩やかに立ち下がり、時刻α8で急激に立ち上がる略鋸歯状の駆動パルスを印加している。したがって、時刻α5から時刻α6にかけては、圧電素子34A、34Bが同時に緩やかに縮むので、図1の駆動部材34A、34Bが左方向に緩やかに移動する。その際、駆動部材36A、36Bが緩やかに移動することから、被駆動板30は、駆動部材36A、36Bとの摩擦力によって保持され、駆動部材36A、36Bとともに左方向に移動する。一方、時刻α7では圧電素子34Aだけが急激に伸長し、時刻α8では圧電素子34Bだけが急激に伸長する。したがって、時刻α7、時刻α8ではそれぞれ、図1の駆動部材36A、36Bが単独で、右方向に急激に移動する。このように駆動部材36A、36Bが急激に移動すると、被駆動板30との間にスベリが生じ、被駆動板30が停止したまま駆動部材36A、36Bだけが移動する。よって、時刻α7、時刻α8では、被駆動板30を停止させたまま、圧電素子34A、34Bを伸長させて元の状態に戻すことができる。以上のことから、図2(B)の駆動パルスを繰り返し印加すると、図1の被駆動板30は左方向への移動と停止を繰り返すので、レンズ枠20を左方向に移動させることができる。   In the case of FIG. 2B, a substantially sawtooth drive pulse that gently falls from time α5 to time α6 and suddenly rises at time α7 is applied to the piezoelectric element 34A. Then, a substantially sawtooth drive pulse that gently falls from time α5 to time α6 and suddenly rises at time α8 is applied to the piezoelectric element 34B. Accordingly, from time α5 to time α6, the piezoelectric elements 34A and 34B are gradually and simultaneously contracted, so that the drive members 34A and 34B in FIG. 1 move slowly in the left direction. At this time, since the driving members 36A and 36B move gently, the driven plate 30 is held by the frictional force with the driving members 36A and 36B, and moves to the left together with the driving members 36A and 36B. On the other hand, only the piezoelectric element 34A rapidly expands at time α7, and only the piezoelectric element 34B expands rapidly at time α8. Accordingly, at time α7 and time α8, each of the drive members 36A and 36B in FIG. 1 moves suddenly in the right direction. When the drive members 36A and 36B move suddenly in this way, slip occurs between the driven plate 30 and only the drive members 36A and 36B move while the driven plate 30 is stopped. Therefore, at time α7 and time α8, the piezoelectric elements 34A and 34B can be extended and returned to the original state while the driven plate 30 is stopped. From the above, when the drive pulse of FIG. 2B is repeatedly applied, the driven plate 30 of FIG. 1 repeats the movement and the stop in the left direction, so that the lens frame 20 can be moved in the left direction.

ところで、上記の如く電圧を制御した場合、圧電素子34Aが急激に変形するタイミングと圧電素子34Bが急激に変形するタイミングは、若干ずれている。すなわち、図2(A)の場合は時刻α3で圧電素子34Aが急激に縮まり、少し遅れて時刻α4で圧電素子34Bを急激に縮んでいる。同様に、図2(B)の場合は、時刻α7で圧電素子34Aが急激に伸長し、少し遅れて時刻α8で圧電素子34Bが伸長している。したがって、駆動部材36Aが急激に移動する際には駆動部材36Bが停止しており、駆動部材36Bが急激に移動する際には駆動部材36Aが停止している。このため、被駆動板30は駆動部材36A、36Bにつられて移動しにくくなり、被駆動板30を確実に停止させておくことができる。よって、上記の駆動パルスの如く電圧を印加することによって、被駆動板30の移動と停止を確実に制御することができ、被駆動板30の駆動制御を正確に行うことができる。   By the way, when the voltage is controlled as described above, the timing at which the piezoelectric element 34A suddenly deforms is slightly different from the timing at which the piezoelectric element 34B suddenly deforms. That is, in the case of FIG. 2A, the piezoelectric element 34A is rapidly contracted at time α3, and the piezoelectric element 34B is rapidly contracted at time α4 with a slight delay. Similarly, in the case of FIG. 2B, the piezoelectric element 34A expands rapidly at time α7, and the piezoelectric element 34B expands at time α8 with a slight delay. Therefore, when the drive member 36A moves suddenly, the drive member 36B stops, and when the drive member 36B moves suddenly, the drive member 36A stops. For this reason, the driven plate 30 is not easily moved by being driven by the driving members 36A and 36B, and the driven plate 30 can be surely stopped. Therefore, by applying a voltage like the above drive pulse, the movement and stop of the driven plate 30 can be controlled reliably, and the drive control of the driven plate 30 can be performed accurately.

次に上記の如く構成されたアクチュエータの作用について説明する。   Next, the operation of the actuator configured as described above will be described.

本実施の形態では、二つの駆動ユニット32A、32Bが被駆動板30の移動方向(すなわち駆動方向)に並んで配設されている。したがって、駆動ユニット32A、32Bは被駆動板30の片側にまとめて配設されるので、レンズ装置全体を小型化することができる。   In the present embodiment, two drive units 32A and 32B are arranged side by side in the moving direction (ie, drive direction) of the driven plate 30. Therefore, since the drive units 32A and 32B are collectively arranged on one side of the driven plate 30, the entire lens device can be reduced in size.

また、本実施の形態では、駆動方向に延設された被駆動板30に対して、駆動方向の二カ所から駆動力が伝達される。したがって、被駆動板30に駆動力が確実に伝達され、被駆動板30をスムーズに移動させることができる。   In the present embodiment, the driving force is transmitted from two places in the driving direction to the driven plate 30 extending in the driving direction. Therefore, the driving force is reliably transmitted to the driven plate 30, and the driven plate 30 can be moved smoothly.

さらに、本実施の形態によれば、被駆動板30が駆動方向に延設されており、駆動部材36A、36Bと被駆動板30との摩擦係合面が圧電素子34A、34Bに対して常に一定の位置関係に保たれる構造なので、前記摩擦係合面を常に圧電素子34A、34Bの近傍に配置することができる。これにより、圧電素子34A、34Bの振動を被駆動板30に確実に伝達することができ、高周波の駆動パルスによる制御が可能になる。よって、低い電圧であっても被駆動板30を高速で移動させることができる。   Furthermore, according to the present embodiment, the driven plate 30 is extended in the driving direction, and the frictional engagement surface between the driving members 36A and 36B and the driven plate 30 is always with respect to the piezoelectric elements 34A and 34B. Since the structure is maintained in a fixed positional relationship, the friction engagement surface can always be disposed in the vicinity of the piezoelectric elements 34A and 34B. As a result, the vibrations of the piezoelectric elements 34A and 34B can be reliably transmitted to the driven plate 30 and can be controlled by a high-frequency driving pulse. Therefore, the driven plate 30 can be moved at a high speed even with a low voltage.

なお、圧電素子34A、34Bに印加する駆動パルスの波形の形状は、上述した矩形状の例に限定されるものではない。例えば図3(A)、図3(B)に示すように、圧電素子34A、34Bに同じ形状の駆動パルスを同時に印加するようにしてもよい。図3(A)では、圧電素子34A、34Bに、時刻β1から時刻β2にかけて緩やかに立ち上がり、時刻β3で急激に立ち下がる略鋸歯状の駆動パルスを印加している。また、図3(B)では、圧電素子34A、34Bには、時刻β4から時刻β5にかけて緩やかに立ち下がり、時刻β6で急激に立ち上がる略鋸歯状の駆動パルスを印加している。このように、圧電素子34A、34Bが同じタイミングで急激に変形するようにしてもよい。   In addition, the shape of the waveform of the drive pulse applied to the piezoelectric elements 34A and 34B is not limited to the rectangular shape described above. For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, drive pulses having the same shape may be simultaneously applied to the piezoelectric elements 34A and 34B. In FIG. 3A, a substantially sawtooth drive pulse that gently rises from time β1 to time β2 and falls sharply at time β3 is applied to the piezoelectric elements 34A and 34B. In FIG. 3B, a substantially sawtooth drive pulse that gently falls from time β4 to time β5 and suddenly rises at time β6 is applied to the piezoelectric elements 34A and 34B. Thus, the piezoelectric elements 34A and 34B may be rapidly deformed at the same timing.

また、上述した実施の形態は、被駆動部材として矩形の板状に形成された被駆動板30を用いたが、被駆動部材の形状はこれに限定されるものではなく、移動方向に長い形状であればよい。したがって、例えば、被駆動部材を円柱状に形成したり、三角柱状に形成したりしてもよい。   Moreover, although embodiment mentioned above used the driven plate 30 formed in the rectangular plate shape as a driven member, the shape of a driven member is not limited to this, A shape long in a moving direction If it is. Therefore, for example, the driven member may be formed in a columnar shape or a triangular prism shape.

また、上述した実施の形態は、二つの駆動ユニット32A、32Bを設けたが、駆動ユニットの数は二つに限定されるものではなく、三つ以上の駆動ユニットを設けるようにしてもよい。三つ以上の駆動ユニットを設ける場合にも、駆動ユニットを駆動方向に並べて配置することによって、省スペース化を図ることができるとともに、被駆動部材の移動を確実に行うことができる。   In the above-described embodiment, the two drive units 32A and 32B are provided. However, the number of drive units is not limited to two, and three or more drive units may be provided. Even when three or more drive units are provided, the drive units can be arranged side by side in the drive direction to save space, and the driven member can be moved reliably.

さらに、上述した実施の形態は、被駆動部材を光軸方向に駆動させる例で説明したが、被駆動部材の駆動方向はこれに限定するものではない。例えば図4に示すレンズ装置は、光軸と直交する方向に駆動させる例である。このレンズ装置は、移動レンズ50を含むレンズ群を保持するレンズ枠52と、移動レンズ54を含むレンズ群を保持するレンズ枠56を備える。各レンズ枠52、56は、光軸方向に配置された二本のガイド棒58、60によってスライド自在に支持される。また、各レンズ枠52、56には、カムピン62、64が設けられており、このカムピン62、64が、移動板66に形成されたカム溝68、70に係合される。移動板66は図4の上下方向にスライド自在に支持されており、この移動板66に沿って二つの駆動ユニット32A、32Bが上下に配設されている。各駆動ユニット32A、32Bは、圧電素子34A、34Bと駆動部材36A、36Bを備え、圧電素子34A、34Bはその変位方向が上下方向になるように取り付けられている。各圧電素子34A、34Bの上面には不図示の押え板が設けられ、下面には駆動部材36A、36Bが一体的に取り付けられる。上記の圧電素子34A、34Bに上述した駆動パルスの電圧を印加すると、移動板66が上下方向に駆動され、各レンズ枠20が光軸方向に移動される。上記の如く構成されたレンズ装置の場合にも、二つの駆動ユニット32A、32Bが移動板66の駆動方向に並んで配置されているので、省スペース化を図ることができるとともに、移動板66をスムーズに移動させることができる。   Furthermore, although embodiment mentioned above demonstrated the example which drives a to-be-driven member to an optical axis direction, the drive direction of a to-be-driven member is not limited to this. For example, the lens device shown in FIG. 4 is an example of driving in a direction orthogonal to the optical axis. This lens device includes a lens frame 52 that holds a lens group including a moving lens 50 and a lens frame 56 that holds a lens group including a moving lens 54. Each lens frame 52, 56 is slidably supported by two guide rods 58, 60 arranged in the optical axis direction. The lens frames 52 and 56 are provided with cam pins 62 and 64, respectively. The cam pins 62 and 64 are engaged with cam grooves 68 and 70 formed in the moving plate 66. The moving plate 66 is supported so as to be slidable in the vertical direction in FIG. 4, and two drive units 32 </ b> A and 32 </ b> B are arranged vertically along the moving plate 66. Each drive unit 32A, 32B includes piezoelectric elements 34A, 34B and drive members 36A, 36B, and the piezoelectric elements 34A, 34B are attached so that their displacement directions are up and down. A pressing plate (not shown) is provided on the upper surface of each piezoelectric element 34A, 34B, and driving members 36A, 36B are integrally attached to the lower surface. When the voltage of the driving pulse described above is applied to the piezoelectric elements 34A and 34B, the moving plate 66 is driven in the vertical direction, and each lens frame 20 is moved in the optical axis direction. Also in the case of the lens device configured as described above, since the two drive units 32A and 32B are arranged side by side in the driving direction of the movable plate 66, space can be saved and the movable plate 66 can be reduced. It can be moved smoothly.

図5に示すレンズ装置では、レンズ枠52、56に形成されたカムピン62、64が、揺動板72に形成されたカム溝74、76に係合される。揺動板72には孔78が形成されており、この孔78に挿通された軸部材(不図示)を介して揺動板72が揺動自在に支持される。そして、揺動板72を揺動させることによって、レンズ枠52、56が光軸方向に移動するようになっている。駆動ユニット32A、32Bは、揺動板72の揺動方向(すなわち駆動方向)に並べて配置される。したがって、省スペース化を図ることができるとともに、揺動板72をスムーズに移動させることができる。   In the lens apparatus shown in FIG. 5, cam pins 62 and 64 formed on the lens frames 52 and 56 are engaged with cam grooves 74 and 76 formed on the swing plate 72. A hole 78 is formed in the swing plate 72, and the swing plate 72 is swingably supported through a shaft member (not shown) inserted through the hole 78. The lens frames 52 and 56 are moved in the optical axis direction by swinging the swing plate 72. The drive units 32 </ b> A and 32 </ b> B are arranged side by side in the swing direction (that is, the drive direction) of the swing plate 72. Therefore, space can be saved and the swing plate 72 can be moved smoothly.

図6に示すレンズ装置は、固定筒80を有し、この固定筒80の内部に、移動レンズ82のレンズ枠84が光軸方向にスライド自在に支持されている。固定筒80の外部には、駆動筒86が回動自在に支持されており、この駆動筒86を回動操作することによって、レンズ枠84が光軸方向に前後移動するように構成されている。駆動筒86にはフランジ88が形成されており、このフランジ88に沿って、二つの駆動ユニット32A、32Bが配置される。このように構成されたレンズ装置においても、駆動ユニット32A、32Bを駆動筒86の回転方向(すなわち駆動方向)に並べて配置したことによって、省スペース化を図ることができるとともに、駆動筒86をスムーズに移動させることができる。   The lens apparatus shown in FIG. 6 has a fixed cylinder 80, and a lens frame 84 of a moving lens 82 is supported inside the fixed cylinder 80 so as to be slidable in the optical axis direction. A driving cylinder 86 is rotatably supported outside the fixed cylinder 80, and the lens frame 84 is configured to move back and forth in the optical axis direction by rotating the driving cylinder 86. . A flange 88 is formed in the drive cylinder 86, and two drive units 32 </ b> A and 32 </ b> B are disposed along the flange 88. Also in the lens apparatus configured as described above, the drive units 32A and 32B are arranged side by side in the rotation direction (that is, the drive direction) of the drive cylinder 86, so that space can be saved and the drive cylinder 86 can be made smooth. Can be moved to.

なお、本発明のアクチュエータの用途としては、例えばデジタルカメラや携帯電話等の小型精密機器に適用することができる。特に携帯電話は、3V以下の低い電圧で駆動する必要があるが、本発明のアクチュエータを用いることによって、20kHz程度の高周波であっても駆動することができ、レンズ枠20を2mm/s以上の高速度で移動させることができる。よって、10mm程度の移動が必要となるズームレンズであっても、迅速に移動させることができる。   The application of the actuator of the present invention can be applied to small precision devices such as digital cameras and mobile phones. In particular, the cellular phone needs to be driven at a low voltage of 3 V or less, but by using the actuator of the present invention, it can be driven even at a high frequency of about 20 kHz, and the lens frame 20 can be driven at 2 mm / s or more. It can be moved at high speed. Therefore, even a zoom lens that needs to move about 10 mm can be moved quickly.

本発明に係るアクチュエータが適用されたレンズ装置の構成を示す分解斜視1 is an exploded perspective view showing a configuration of a lens apparatus to which an actuator according to the present invention is applied. 図1の圧電素子に印加される駆動パルスの波形図Waveform diagram of drive pulse applied to piezoelectric element of FIG. 図2と異なる駆動パルスの波形図Waveform diagram of drive pulse different from FIG. 図1と異なるレンズ装置の主要構成を示す斜視図The perspective view which shows the main structures of the lens apparatus different from FIG. 図1と異なるレンズ装置の主要構成を示す斜視図The perspective view which shows the main structures of the lens apparatus different from FIG. 図1と異なるレンズ装置の主要構成を示す斜視図The perspective view which shows the main structures of the lens apparatus different from FIG.

符号の説明Explanation of symbols

20…レンズ枠、30…被駆動板、32A、32B…駆動ユニット、34A、34B…圧電素子、36A、36B…駆動部材、38A、38B…圧縮ばね   DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Lens frame, 30 ... Driven plate, 32A, 32B ... Drive unit, 34A, 34B ... Piezoelectric element, 36A, 36B ... Drive member, 38A, 38B ... Compression spring

Claims (2)

圧電素子と、該圧電素子に一体的に取り付けられた駆動部材と、該駆動部材に摩擦係合されるとともに駆動方向に延設された被駆動部材とを備えたアクチュエータにおいて、
前記圧電素子及び前記駆動部材を備えた駆動ユニットが、前記駆動方向に沿って複数設けられたことを特徴とするアクチュエータ。
In an actuator comprising a piezoelectric element, a driving member integrally attached to the piezoelectric element, and a driven member frictionally engaged with the driving member and extended in the driving direction,
An actuator comprising a plurality of drive units each including the piezoelectric element and the drive member along the drive direction.
前記アクチュエータは、前記被駆動部材に一体的に取り付けられたレンズ枠を光軸に沿って移動させるレンズ移動用のアクチュエータであることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 1, wherein the actuator is a lens moving actuator that moves a lens frame integrally attached to the driven member along an optical axis.
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