JP2008253106A - Drive unit - Google Patents
Drive unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008253106A JP2008253106A JP2007094529A JP2007094529A JP2008253106A JP 2008253106 A JP2008253106 A JP 2008253106A JP 2007094529 A JP2007094529 A JP 2007094529A JP 2007094529 A JP2007094529 A JP 2007094529A JP 2008253106 A JP2008253106 A JP 2008253106A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- actuator
- drive shaft
- piezoelectric element
- expansion
- drive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lens Barrels (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
本発明は圧電素子などの電気機械変換素子を用いた駆動装置に関し、特に小型デジタル
カメラやウェブカメラ又はカメラ付き携帯電話機等に搭載する小型のレンズなど光学部材
を駆動する駆動装置に関する。
The present invention relates to a driving apparatus using an electromechanical transducer such as a piezoelectric element, and more particularly to a driving apparatus that drives an optical member such as a small lens mounted on a small digital camera, a web camera, a mobile phone with a camera, or the like.
従来、駆動装置として、電気機械変換素子、及び当該電気機械変換素子に取り付けられた駆動軸(駆動部材)を有し、電気機械変換素子の伸縮に応じて駆動軸を往復駆動させるアクチュエータと、を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このような駆動装置では、電気機械変換素子に一定の押付力が加わるようにアクチュエータを筐体(静止部材)に支持することで、電気機械変換素子の伸縮量を増やすことが図られている。
しかしながら、上述したような駆動装置では、アクチュエータの両端部が筐体に当接されているため、アクチュエータにて発生する振動が筐体に直接伝わり、アクチュエータと筐体とが共振するという問題がある。その結果、上述したような駆動装置においては、この共振による悪影響を受けて、例えば駆動軸が圧電素子の伸縮方向以外にも変位してしまうおそれがある。 However, in the drive device as described above, since both end portions of the actuator are in contact with the casing, vibration generated by the actuator is directly transmitted to the casing, and the actuator and the casing resonate. . As a result, in the drive device as described above, for example, the drive shaft may be displaced in a direction other than the expansion / contraction direction of the piezoelectric element due to an adverse effect due to the resonance.
そこで、本発明は、アクチュエータと筐体とが共振するのを抑制しつつ、アクチュエータの駆動特性を向上することができる駆動装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a drive device that can improve the drive characteristics of the actuator while suppressing the resonance between the actuator and the housing.
上記課題を解決するために、本発明に係る駆動装置は、電気機械変換素子、及び当該電気機械変換素子に取り付けられた駆動軸を有し、電気機械変換素子の伸縮に応じて駆動軸を往復駆動させるアクチュエータと、アクチュエータを伸縮方向に挟持して筐体に支持する支持手段と、を備え、アクチュエータと支持手段とは、点接触又は線接触していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a drive device according to the present invention has an electromechanical conversion element and a drive shaft attached to the electromechanical conversion element, and reciprocates the drive shaft according to the expansion and contraction of the electromechanical conversion element. An actuator to be driven and support means for holding the actuator in a telescopic direction and supporting the actuator on a housing are provided, and the actuator and the support means are in point contact or line contact.
本発明に係る駆動装置では、支持手段が点接触又は線接触でアクチュエータを筐体に支持することにより、アクチュエータにおける電気機械変換素子の伸縮による振動が筐体に伝達するのを抑制することができる。加えて、支持手段がアクチュエータを伸縮方向に挟持することで、電気機械変換素子を伸縮方向に付勢することが可能となる。従って、本発明によれば、アクチュエータと筐体とが共振するのを抑制しつつ、アクチュエータの駆動特性を向上することができる。 In the drive device according to the present invention, the support means supports the actuator to the case by point contact or line contact, so that vibration due to expansion and contraction of the electromechanical conversion element in the actuator can be suppressed from being transmitted to the case. . In addition, it becomes possible to bias the electromechanical conversion element in the expansion / contraction direction by holding the actuator in the expansion / contraction direction by the support means. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the drive characteristics of the actuator while suppressing the resonance between the actuator and the housing.
ここで、支持手段は、前記アクチュエータを伸縮方向に付勢する付勢手段であることが好ましい。この場合、電気機械変換素子をその伸縮方向に積極的に付勢することができ、アクチュエータの駆動特性を一層向上することが可能となる。 Here, it is preferable that the supporting means is an urging means for urging the actuator in the expansion / contraction direction. In this case, the electromechanical conversion element can be positively biased in the extending and contracting direction, and the driving characteristics of the actuator can be further improved.
また、電気機械変換素子の駆動軸が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられた錘部材を備える場合がある。また、アクチュエータは、駆動軸に摩擦係合する被駆動部材を移動させることが好ましい。 Moreover, the weight member attached to the edge part on the opposite side to the edge part to which the drive shaft of an electromechanical conversion element is attached may be provided. The actuator preferably moves the driven member that frictionally engages the drive shaft.
本発明に係る駆動装置によれば、アクチュエータと筐体とが共振するのを抑制しつつ、アクチュエータの駆動特性を向上することが可能となる。 The drive device according to the present invention can improve the drive characteristics of the actuator while suppressing the resonance between the actuator and the housing.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図1は本発明の実施形態に係る駆動装置の断面図である。図1に示すように、本実施形態に係る駆動装置1は、移動レンズ70を移動対象物とし移動レンズ70の駆動を行なうものであり、アクチュエータ10と、このアクチュエータ10を収容する固定枠(筐体)24と、を備えて構成されている。
FIG. 1 is a sectional view of a driving apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
まず、この駆動装置1のアクチュエータ10について説明する。アクチュエータ10は、圧電素子(電気機械変換素子)12と、駆動軸14と、被駆動部材16と、によって構成されている。
First, the
圧電素子12は、積層型の圧電素子である。この圧電素子12の形状は、積層方向に延びる長尺円柱状であり、その径はD1とされている。また、圧電素子12には、二つの入力端子72A、72Bが設けられており、これらの入力端子72A,72Bを介して制御部71が接続されている。そして、圧電素子12は、制御部71から入力される電気信号に応じて、その積層方向に伸長及び収縮する。例えば、この入力端子72A、72Bに印加される電圧を繰り返して増減させた場合、圧電素子12は伸長及び収縮を繰り返す。
The
駆動軸14は、その基端部14aが、圧電素子12の一端面12Aに当接した状態で接着剤(不図示)を用いて圧電素子12に接着固定されている。このように、駆動軸14は、圧電素子12に取り付けられることにより、圧電素子12の伸長及び収縮の繰り返し動作に応じて、その長手方向(軸線方向)に沿って往復移動する。この駆動軸14は、径がD2(>D1)の長尺円柱状の部材であり、その軸線方向が圧電素子12の伸縮方向(図中における矢印方向、以下、単に「伸縮方向」という)に沿うように取り付けられている。なお、駆動軸14の軸線方向から見た断面形状は円に限定されず、楕円や矩形等であってもよい。
The
駆動軸14の材料としては、軽く高剛性のものが適しており、その条件を満たすものとしてはベリリウムが理想的であるが、この材料は稀少金属であるため高価で且つ加工性が悪いという欠点を持っている。そこで本実施形態においては、黒鉛結晶を強固に複合させた黒鉛複合体、例えばカーボングラファイトが用いられる。
As the material of the
黒鉛複合体とは炭素の六角板状結晶体であるグラファイト(黒鉛)とグラファイト以外の物質との複合体を意味し、カーボングラファイトとはグラファイトと無定形炭素からなる物質を意味する。この黒鉛複合体であるカーボングラファイトは、ベリリウムと似た特性を有しながら(ベリリウムの比重は約1.85、カーボングラファイトの比重は約1.8である)、ベリリウムと異なって比較的安価であり加工しやすいという特性を有している。或いは、駆動軸14の材質として、カーボン樹脂を強固に複合させたカーボン樹脂複合体を用いる場合もある。
A graphite composite means a composite of graphite (graphite), which is a hexagonal plate-like crystal of carbon, and a substance other than graphite, and carbon graphite means a substance made of graphite and amorphous carbon. Carbon graphite, which is a graphite composite, has characteristics similar to beryllium (beryllium has a specific gravity of about 1.85 and carbon graphite has a specific gravity of about 1.8), but is relatively inexpensive unlike beryllium. It has the characteristic of being easy to process. Alternatively, a carbon resin composite in which a carbon resin is firmly combined may be used as the material of the
固定枠24は、アクチュエータ10を組み付けて支持している。以下、固定枠24によるアクチュエータ10の支持について具体的に説明する。
The
固定枠24は、アクチュエータ10を組み付けるための枠体若しくはフレーム部材として機能している。この固定枠24には、当該固定枠24から内側へ延びる2つの仕切り部24B,24Cが設けられている。これらの仕切り部24B,24Cは、駆動軸14が長手方向に沿って移動可能となるようにアクチュエータ10を支持する。また、これらの仕切り部24B,24Cは、被駆動部材16の移動領域を仕切る部分であり、駆動軸14を支持する部分としても機能している。
The
固定枠24の図示右側の後端には、例えば薄板をコの字状に屈曲させて形成された保護板51が取り付けられている一方、固定枠24の図示左側の後端には、例えば薄板をL字状に屈曲させて形成された板ばね52が取り付けられている。これらの保護板51及び板ばね52は、アクチュエータ10を伸縮方向に挟持すると共に、このアクチュエータ10を伸縮方向に支持する。
A
仕切り部24B,24Cのそれぞれには、駆動軸14を貫通させる貫通孔24Aが形成されている。一方の仕切り部24Bは、駆動軸14の圧電素子12の取り付け部分の近傍、すなわち駆動軸14の基端部14a位置において駆動軸14を支持している。他方の仕切り部24Cは、駆動軸14の先端部14b位置において駆動軸14を支持している。
Each of the
なお、図1では、仕切り部24B,24Cによって駆動軸14がその基端部14a及び先端部14bの2ヵ所において支持された態様を示しているが、駆動軸14をその基端部14a又は先端部14bのいずれか一方で支持する場合もある。例えば、仕切り部24B側の貫通孔24Aを駆動軸14の外径より大きく形成することにより、駆動軸14が仕切り部24Cにより先端部14bのみで支持されることとなる。また、仕切り部24C側の貫通孔24Aを駆動軸14の外径より大きく形成することにより、駆動軸14が仕切り部24Bにより基端部14aのみで支持されることとなる。
FIG. 1 shows a state in which the
或いは、固定枠24と別体の仕切り部24B,24Cを固定枠24に取り付けて設ける場合もある。この別体の場合であっても、一体となっている場合と同様な機能、効果が得られる。
Alternatively, there may be a case where
支持部材60は、アクチュエータ10を固定枠24に支持するためのものである。この支持部材60は、アクチュエータ10を収容する固定枠24と圧電素子12との間に配設されており、アクチュエータ10を圧電素子12の伸縮方向に対して側方から支持する。この場合、アクチュエータ10を圧電素子12の伸縮方向と直交する方向から支持することが好ましい。この支持部材60は、アクチュエータ10を側方から支持して取り付ける取付部材として機能している。
The
支持部材60は、所定以上の弾性特性を有する弾性体により形成され、例えばシリコーン樹脂により形成される。支持部材60は、圧電素子12を挿通させる挿通孔60Aを形成して構成され、その挿通孔60Aに圧電素子12を挿通させた状態で固定枠24に組み付けられている。支持部材60の固定枠24への固着は、接着剤(不図示)による接着により行われる。また、支持部材60と圧電素子12の間の固着も、接着剤(不図示)による接着により行われる。この支持部材60を弾性体によって構成することにより、アクチュエータ10を圧電素子12の伸縮方向に移動可能に支持することができる。なお、図1において、支持部材60が圧電素子12の両側に2つ図示されているが、この支持部材60、60は一つの連続する支持部材60の断面をとることによって2つに図示されたものである。
The
ここで、圧電素子12が伸縮する際にその伸縮による振動が生ずるが、上述したように、圧電素子12を含むアクチュエータ10が支持部材60によって伸縮方向に対し側方から支持されているため、圧電素子12の伸縮により生ずる振動がアクチュエータ10の外部へ伝達されにくい。そのため、アクチュエータ10が固定枠24などの外部の部材と共振することが抑制され、その共振の影響を低減することができる。従って、被駆動部材16及び移動レンズ70を正確に移動させることができる。
Here, when the
なお、支持部材60の固定枠24への固着及び圧電素子12への固着は、固定枠24と圧電素子12の間に支持部材60を圧入し、支持部材60の押圧によっておこなってもよい。例えば、支持部材60を弾性体により構成し、且つ固定枠24と圧電素子12の間より大きく形成してその間に支持部材60を圧入して設置することにより、支持部材60は、固定枠24及び圧電素子12に密着して配設される。この場合、圧電素子12は、支持部材60により伸縮方向に直交する方向の両側から押圧され、アクチュエータ10が支持されることになる。
The fixing of the
ちなみに、本実施形態では支持部材60をシリコーン樹脂で形成したが、例えば、支持部材60をバネ部材により構成してもよい。つまり、固定枠24と圧電素子12の間にバネ部材を配置し、このバネ部材によってアクチュエータ10を固定枠24に対し支持してもよい。
Incidentally, although the
被駆動部材16は、上述したアクチュエータ10の駆動軸14に移動可能に取り付けられている。この被駆動部材16は、駆動軸14に対し摩擦係合されて取り付けられ、駆動軸14の長手方向に沿って移動可能となっている。例えば、被駆動部材16は、駆動軸14に対し所定の摩擦係数で係合しており、一定の押圧力で駆動軸14に押し付けられることによってその移動の際に一定の摩擦力が生じるように取り付けられている。なお、被駆動部材16と駆動軸14との摩擦力は、圧電素子12に緩やかな変化の電圧を印加した際に、その駆動力よりも静摩擦力が大きくなるように、且つ、圧電素子12に急激な変化の電圧を印加した際に、その駆動力よりも静摩擦力が小さくなるように設定される。
The driven
この被駆動部材16は、図6に示すように、本体部16A、押圧部16B及び摺動部16Cを備えて構成される。本体部16Aは、押圧部16Bにより駆動軸14に一定の力で押圧されている。本体部16Aには、V字状の溝16Dが形成されている。この溝16Dの内には、二つの摺動部16C、16Cに挟持された状態で駆動軸14が収容されている。摺動部16C、16Cは、断面V字状の板体であり、互いに凹部側を向き合わせて配置され、駆動軸14を挟んで設けられている。このようにV字状の溝16D内に駆動軸14を収容することにより、被駆動部材16を安定して駆動軸14に取り付けることができる。
As shown in FIG. 6, the driven
押圧部16Bとしては、例えば、断面L字状の板バネ材が用いられる。押圧部16Bの一辺を本体部16Aに掛止させ、他の一辺を溝16Dの対向位置に配することにより、他の一辺により溝16Dに収容される駆動軸14を本体部16A及び摺動部16Cと共に挟み込むことができる。これにより、本体部16Aを駆動軸14側へ押圧することができる。
As the
このように、被駆動部材16は、押圧部16Bにより本体部16Aを駆動軸14側に一定の力で押圧して取り付けられることにより、駆動軸14に対し摩擦係合される。すなわち、被駆動部材16は、駆動軸14に対し本体部16A及び押圧部16Bが一定の押圧力で押し付けられ、その移動に際し一定の摩擦力が生ずるように取り付けられる。
Thus, the driven
また、断面V字状の摺動部16C、16Cにより駆動軸14を挟み込むことにより、被駆動部材16が駆動軸14に複数箇所で線接触することになり、駆動軸14に対し安定して摩擦係合させることができる。また、複数箇所の線接触状態により被駆動部材16が駆動軸14に係合しているため、実質的に被駆動部材16が駆動軸14に面接触状態で係合していると同様な係合状態となり、安定した摩擦係合が実現できる。
Further, by sandwiching the
なお、図6においては摺動部16Cが断面V状の板体で構成されているが、摺動部16Cを断面円弧状の板体として構成して、駆動軸14に面接触させてもよい。この場合、被駆動部材16が駆動軸14に面接触状態で係合するため、被駆動部材16を駆動軸14に対しより安定して摩擦係合することができる。
In FIG. 6, the sliding
圧電素子12には、制御部71により、図2(A)、図2(B)に示す波形の電圧が印加される。ここで、図2(A)、図2(B)は圧電素子12に印加するパルス波形の一例を示したものである。なお、図2(A)は、被駆動部材16を図1の矢印の左方向(つまり、駆動軸14に沿って圧電素子12から離間する方向)に移動させる際のパルス波形であり、図2(B)は被駆動部材16を図1の矢印の右方向(つまり、駆動軸14に沿って圧電素子12に接近する方向)に移動させる際のパルス波形である。
A voltage having a waveform shown in FIGS. 2A and 2B is applied to the
被駆動部材16を矢印の左方向に移動させる場合、圧電素子12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が印加される(図2(A)参照)。従って、時刻α1から時刻α2までは、圧電素子12が緩やかに伸長する。その際、駆動軸14が緩やかな速度で移動するので、被駆動部材16は駆動軸14と共に移動する。これにより、被駆動部材16が図1の矢印の左方向に移動する。時刻α3では、圧電素子12が急激に縮まるので、駆動軸14は図1の矢印の右方向に移動する。その際、駆動軸14が急激に移動するので、被駆動部材16は慣性によってその位置に停止したまま、駆動軸14だけが移動する。従って、図2(A)に示した鋸歯状の駆動パルスを繰り返し印加することによって、被駆動部材16は図1の矢印の左方向への移動と停止を繰り返すので、被駆動部材16を左方向へ移動させることができる。
When the driven
それとは逆に、被駆動部材16を矢印の右方向に移動させる場合、圧電素子12には、時刻β1で急激に立ち上がり、時刻β2から時刻β3にかけて緩やかに立ち下がる略鋸歯状の駆動パルスが印加される(図2(B)参照)。従って、時刻β1では圧電素子12が急激に伸長し、駆動軸14は図1の矢印の左方向に移動する。その際、駆動軸14が急激に移動するので、被駆動部材16は慣性によってその位置に停止したまま、駆動軸14だけが移動する。時刻β2から時刻β3までは、圧電素子12が緩やかに縮まる。その際、駆動軸14が緩やかに変位するので、被駆動部材16は駆動軸14と共に移動する。これにより、被駆動部材16を図1の矢印の右方向に移動させることができる。従って、図2(B)に示した鋸歯状の駆動パルスを繰り返し印加することによって、被駆動部材16は図1の矢印の右方向への移動と停止を繰り返すので、被駆動部材16を右方向へ移動させることができる。
On the other hand, when the driven
なお、駆動軸14と被駆動部材16の摺動接触部分には動作を安定させ、且つ繰り返し駆動した時の耐久性を向上させるために潤滑剤が塗布されている。この潤滑剤は低温下でも駆動軸14と被駆動部材16の摺動駆動抵抗が増加しないように、温度によって性能が変化し難いものが好ましい。また、光学部品や機構部品に悪影響を与える塵埃を発生させないタイプのものがよい。
Note that a lubricant is applied to the sliding contact portion between the
ちなみに、上述した鋸歯状の駆動パルス信号は、説明を簡単にするため模式的に用いたものであり、実際には図3のような回路を有する制御部71により、図4、図5に示す電気信号が入出力される(この出力信号は上述した鋸歯状の駆動パルス信号と等価のものとなる)。また、使用される駆動周波数としては、駆動周波数が異音として認識される可聴周波数域を避け、且つ電力消費量が少ないことを考慮して選定すれば20〜200kHz程度が好ましく、より好ましくは50〜100kHzが用いられる。
Incidentally, the sawtooth drive pulse signal described above is schematically used for simplicity of explanation, and is actually shown in FIGS. 4 and 5 by the
図3は、圧電素子12を作動させる駆動回路の回路図である。図3に示すように、駆動回路77は、制御部71内に配置されて設けられている。この駆動回路77は、圧電素子12のドライブ回路として機能するものであり、圧電素子12に対し駆動用の電気信号を出力する。駆動回路77は、制御部71の制御信号生成部(図示せず)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12の駆動用電気信号を出力する。駆動回路77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、H出力(高電位出力)、L出力(低電位出力)及びOFF出力(オープン出力)を出力可能に構成されている。
FIG. 3 is a circuit diagram of a drive circuit that operates the
図4に駆動回路77に入力される入力信号、図5に駆動回路77から出力される出力信号を示す。図4(A)は、被駆動部材16を圧電素子12に接近させる方向(図1において右方向)に移動させる際に入力される入力信号であり、図4(B)は、被駆動部材16を圧電素子12から離間させる方向(図1において左方向)に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、被駆動部材16を圧電素子12に接近させる方向(図1において右方向)に移動させる際に出力される出力信号であり、図5(B)は、被駆動部材16を圧電素子12から離間させる方向(図1において左方向)に移動させる際に出力される出力信号である。
4 shows an input signal inputted to the
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オンオフするパルス信号となっている。図5(A)、(B)における2つの信号は、圧電素子12の入力端子72A、72Bに入力される。この入力端子72A、72Bには、図2に示すような台形波形からなる信号を入力してもよいが、図5に示す矩形状のパルス信号を入力して圧電素子12を作動させることができる。この場合、圧電素子12の駆動信号が矩形状のパルス信号でよいため、信号生成が容易となる。
The output signals in FIGS. 5A and 5B are pulse signals that turn on and off at the same timing as the input signals in FIGS. 4A and 4B. Two signals in FIGS. 5A and 5B are input to the input terminals 72 </ b> A and 72 </ b> B of the
図5(A)、(B)の出力信号は、同一周波数となる2つの矩形状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により、互いの信号の電位差が段階的に大きくなり急激に小さくなる信号又は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12の伸長速度と収縮速度を異ならせることができ、被駆動部材16を移動させることができる。
The output signals in FIGS. 5A and 5B are composed of two rectangular pulse signals having the same frequency. These two pulse signals are different in phase from each other, so that the potential difference between the signals increases stepwise and decreases rapidly, or the potential difference increases rapidly and decreases stepwise. . By inputting these two signals, the expansion speed and contraction speed of the
例えば、図5(A)、(B)において、一方の信号がH(ハイ)となりL(ロー)に低下した後に他方の信号がHとなるように設定されている。それらの信号において、一方の信号がLになった際に一定のタイムラグtOFFの経過後、他方の信号がHとなるように設定される。また、2つの信号が両方ともL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。 For example, in FIGS. 5A and 5B, one signal is set to H (high) and then lowered to L (low), and then the other signal is set to H. In these signals, when one signal becomes L, the other signal is set to H after a certain time lag tOFF has elapsed. When both the two signals are L, the output is turned off (open state).
この図5の(A)、(B)の出力信号、すなわち圧電素子12を作動させる電気信号は、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、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の周波数信号とされ、より好ましくは40〜60kHzとされる。このようは周波数の信号を用いることにより、圧電素子12の可聴領域における作動音を低減することができる。
5A and 5B, that is, an electric signal for operating the
上述した被駆動部材16には、レンズ枠68を介して移動レンズ70が取り付けられている。移動レンズ70は、カメラの撮影光学系を構成するものであり、駆動装置の移動対象物となるものである。この移動レンズ70は、被駆動部材16と一体的に結合され、被駆動部材16と共に移動するように設けられている。移動レンズ70の光軸O上には、図示しない固定レンズなどが配設され、カメラの撮影光学系を構成している。また、光軸O上には、撮像素子65が配設されている。撮像素子65は、撮影光学系により結像された画像を電気信号に変換する撮像手段であり、例えばCCDにより構成される。撮像素子65は、制御部71と接続されており、画像信号を制御部71に出力する。
A
駆動装置1には、被駆動部材16の移動位置を検出する検出器75が設けられている。検出器75としては、例えば光学式の検出器が用いられ、フォトリフレクタ、フォトインタラプタなどが用いられる。具体的には、検出器75としてリフレクタ75A、検出部75Bを備えたものを用いる場合、被駆動部材16と一体に形成されるレンズ枠68にリフレクタ75Aを取り付け、検出部75Bからリフレクタ75A側へ検出光を出射し、リフレクタ75A側で反射してくる反射光を検出部75Bで検出することにより被駆動部材16及び移動レンズ70の移動位置を検出する。
The driving
検出器75は、制御部71に接続されている。検出器75の出力信号は制御部71に入力される。制御部71は、駆動装置全体の制御をおこなうものであり、例えばCPU、ROM、RAM、入力信号回路、出力信号回路などにより構成される。また、制御部71は、圧電素子12を作動させるための駆動回路を備えており、圧電素子12に対し駆動のための電気信号を出力する。
The
また、移動レンズ70の移動制御する手法として、撮像素子65の出力信号に基づいて移動レンズ70を移動させてもよい。例えば、撮像素子65から出力される映像信号の高周波成分を検出し、そのレベルが最大となる位置に移動レンズ70を移動させる。このように移動レンズ70の移動制御をおこなうことにより、検出器75による位置検出が不要となる。
Further, as a method for controlling the movement of the moving
次に、上述したアクチュエータ10の伸縮方向の支持について、より詳細に説明する。
Next, the support in the expansion / contraction direction of the
固定枠24の前端及び後端には、上述したように、保護板51及び板ばね52が取り付けられており、これらにより、アクチュエータ10が伸縮方向に挟持され支持されている。
As described above, the
保護板51には、取付状態において内側に半球状に突出する凸部53が形成されており、この凸部53が圧電素子12の他端面12Bに接触している。板ばね52には、取付状態において内側に半球状に突出する凸部54が形成されており、この凸部54が駆動軸14の先端面14cに接触している。つまり、保護板51及び板ばね52は、アクチュエータ10において伸縮方向の両端を点接触で挟持すると共に、このアクチュエータ10を伸縮方向に点接触で支持している。
The
また、保護板51及び板ばね52は、上述のようにアクチュエータ10を挟持することで、アクチュエータ10を伸縮方向に付勢し、圧電素子12を伸縮方向に付勢している。つまり、保護板51及び板ばね52により、圧電素子12はその縮小する方向に押し付けられている。さらに、板ばね52は、取付状態にて伸縮方向に弾性力を有しており、この弾性力でもって、アクチュエータ10を伸縮方向に積極的に付勢し、圧電素子12を伸縮方向に積極的に付勢している。
Further, the
保護板51及び板ばね52を取り付ける場合、まず、板ばね52を固定枠24に取り付け、続いて、アクチュエータ10を固定枠24に取り付けつつ、板ばね52の凸部54に点接触させる。そして、保護板51を固定枠24に取り付けつつ、その凸部53をアクチュエータ10に点接触させる。これにより、アクチュエータ10が伸縮方向に点接触で挟持され支持されることとなる。なお、先に保護板51を固定枠24に取り付ける場合もある。
When attaching the
ここで、上述した点接触とは、アクチュエータ10の両端面の接触面積よりも充分に小さい接触面積で接触することを意味する。駆動装置1では、保護板51の凸部53の面積が圧電素子12の他端面12Bの面積よりも充分に小さい面積(例えば、他端面12Bの約10%)となっており、板ばね52の凸部54の面積が駆動軸14の先端面14cの面積よりも小さい面積(例えば、先端面14cの約10%)となっている。さらに、ここでの点接触は、実質的には、アクチュエータ10の両端面に当接する場合に比して、アクチュエータ10の振動が固定枠24に伝達され難い接触状態を意味する。
Here, the above-mentioned point contact means that contact is made with a contact area sufficiently smaller than the contact area of both end faces of the
すなわち、アクチュエータ10の伸縮方向の支持については上記構成に限定されず、種々の構成とすることができる。以下、アクチュエータ10の伸縮方向の支持の他の例について説明する。なお、以下の説明において、駆動軸14と板ばね52との接触部近傍を主に説明するが、圧電素子12と保護板51との接触部近傍についても同様である。
That is, the support of the
図7は、駆動軸と板ばねとの接触部近傍の他の例を示す図である。図7に示すように、この他の例では、駆動軸14の先端面14cには、半球状に切りかかれたような凹部55が形成されており、この凹部55に板ばね52の凸部53が点接触で接触されている。この場合、アクチュエータ10の軸ずれを防止することができる。
FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the vicinity of the contact portion between the drive shaft and the leaf spring. As shown in FIG. 7, in this other example, the
或いは、これとは凹凸関係を逆にする場合もある。つまり、図8に示すように、取付状態において板ばね52の内側には半球状に切りかかれたような凹部58が形成され、圧駆動軸14の先端面14cには半球状に突出する凸部59が形成され、これらが点接触で接触される場合もある。この凹凸関係を逆にする点については後述の例においても同様に可能である。
Alternatively, the uneven relationship may be reversed. That is, as shown in FIG. 8, a
図9は、駆動軸と板ばねとの接触部近傍のさらに他の例を示す図である。図9に示すように、さらに他の例では、取付状態において板ばね52の内側には、略円錐状に突出する凸部56が形成され、駆動軸14の先端面14cには、四角錐台状に切りかかれたような凹部57が形成されている。そして、凸部56が凹部57に係合されて接触されている。この場合、アクチュエータ10の軸ずれを一層防止することができる。
FIG. 9 is a view showing still another example of the vicinity of the contact portion between the drive shaft and the leaf spring. As shown in FIG. 9, in still another example, a
なお、上記実施形態では、圧電素子12の他端面12Bと保護板51とが互いに点接触しているが、図11に示すように、この他端面12Bに接着剤や樹脂材を介して錘部材81が設けられ、当該錘部材81と保護板51とが互いに点接触する場合もある。
In the above embodiment, the
錘部材を備えない本実施形態の駆動装置1では、固定枠24の内部において錘部材を設けるためのスペースが不要となるため、固定枠24を伸縮方向において縮小することができ、駆動装置1を薄型化・小型化が実現することができる。さらに、このように、錘部材を設けるためのスペースが不要となるため、圧電素子12をその積層方向に一層厚く形成することができ、圧電素子12の変位量の増加、静電容量の低減による省電力化が可能となると共に、圧電素子12のリードレス化の対応が容易になっている。
In the
一方、錘部材を備えると、錘部材により圧電素子12の端面12Bに負荷が与えられるため、端面12Bが端面12Aよりも大きく変位するのをより防止することが可能となる。また、この場合、例えば錘部材のヤング率を調整することで、アクチュエータの共振周波数を自在に調整することが可能となる。
On the other hand, when the weight member is provided, a load is applied to the
以上、駆動装置1によれば、保護板51及び板ばね52が点接触でアクチュエータ10を固定枠24に支持することにより、アクチュエータ10における圧電素子12の伸縮による振動が固定枠24に伝達するのを抑制することができる。加えて、上述したように、保護板51及び板ばね52がアクチュエータ10を伸縮方向に挟持することで、圧電素子12を伸縮方向に付勢することが可能となる。従って、アクチュエータ10と固定枠24との共振を抑制しつつ、圧電素子12の伸縮量や発生力を増加させ、アクチュエータ10の駆動特性(例えば、変位量や駆動速度)を高めることができる。
As described above, according to the
また、上述したように、板ばね52の有する弾性力によりアクチュエータ10が伸縮方向に付勢されていることにより、圧電素子12が伸縮方向に積極的に付勢され、よって、アクチュエータ10の駆動特性を一層高めることができる。
Further, as described above, the
また、一般的に、仕切り部24B,24Cの径は、例えばその製造や組み立て上の観点から駆動軸14の径に対して僅かに大きいものとされているため、一般的な駆動装置では、例えば姿勢差で駆動軸14の僅かな倒れ(軸線方向が伸縮方向に対し僅かに傾く)が生じることがあるが、駆動装置1では、上述したように、アクチュエータ10が伸縮方向に挟持されて確実に伸縮方向に支持されているため、かかる倒れを防止することができる。
In general, the diameters of the
ちなみに、駆動装置1では、上述したように、アクチュエータ10を伸縮方向に挟持して確実に伸縮方向に支持するため、上記の仕切り部24B,24Cを薄肉化又はいずれか一方としたり、支持部材60を薄肉化したりすることもできる。ひいては、駆動装置1を仕切り部24B,24Cを設けずに構成することや、支持部材60を設けずに構成すること(図10参照)ことも可能となる。これらの場合、固定枠24を伸縮方向に縮小することができ、駆動装置1を一層薄型化・小型化にすることが可能となる。
Incidentally, in the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、本実施形態では、移動レンズを駆動する駆動装置に適用した装置について説明したが、移動レンズ以外の物(例えば、移動レンズを保持するレンズ枠)を駆動する駆動装置に適用してもよい。 For example, in the present embodiment, an apparatus applied to a driving device that drives a moving lens has been described. However, the present invention may be applied to a driving device that drives an object other than the moving lens (for example, a lens frame that holds the moving lens). .
また、上記実施形態では、保護板51及び板ばね52がアクチュエータ10の両端面と点接触でそれぞれ接触したが、アクチュエータ10の両端面の面積よりも充分に小さい面積で接触する接触状態(アクチュエータ10の両端面に当接する場合に比して、アクチュエータ10の振動が固定枠24に伝達され難い接触状態)であれば、線接触で接触してもよい。さらに、上記実施形態では、これらが各端面において1箇所の接触でそれぞれ接触したが、かかる接触状態であれば、複数箇所で接触してもよく、また、面接触で接触してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、圧電素子12に印加するパルス電圧の周波数を移動レンズ70が前進する場合と後退する場合とで等しくしているが、異なっていてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the frequency of the pulse voltage applied to the
さらに、電気機械変換素子として圧電素子12を用いているが、電気信号の入力により伸縮可能なものであれば、例えば人工筋肉ポリマー等でもよい。
Furthermore, although the
また、上記実施形態では、支持手段として板ばね52を用い、この板ばね52によりアクチュエータ10を伸縮方向に積極的に付勢したが、板ばねでなくとも、取付状態においてアクチュエータを伸縮方向に付勢する手段であればよい。さらに、板ばね52に代えて、それ自体が付勢力を有さないもの(例えば上記保護板51と同様なもの)を用いても勿論よい。ちなみに、支持手段が筐体と一体に成形される場合もある。
Further, in the above embodiment, the
さらにまた、上記実施形態においては、圧電素子12を、特に好ましいとして、弾性を有する接着剤を介して固定枠24に弾性支持するようにしているが、例えば圧電素子の伸縮量が少ない場合には、硬い接着剤を介して固定枠24に支持するようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
なお、駆動装置1の用途としては、例えばデジタルカメラや携帯電話機等の小型精密機器に適用することができる。特に携帯電話機は、3V以下の低い電圧で駆動する必要があるが、駆動装置1を用いることによって、20kHz程度の高周波で駆動することができ、被駆動部材16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。また、本発明に係るアクチュエータ10の用途としてはフォーカスレンズやズームレンズ等
の移動レンズを移動する用途に限定されず、CCDを移動する用途等に用いてもよい。
The application of the
1…駆動装置、10…アクチュエータ、12…電気機械変換素子(圧電素子)、14…駆動軸、16…被駆動部材、24…固定枠(筐体)、51…保護板(支持手段)、52…板ばね(支持手段)、81…錘部材。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記アクチュエータを前記伸縮方向に挟持して筐体に支持する支持手段と、を備え、
前記アクチュエータと前記支持手段とは、点接触又は線接触していることを特徴とする駆動装置。 An electromechanical transducer and a drive shaft attached to the electromechanical transducer, and an actuator that reciprocates the drive shaft according to the expansion and contraction of the electromechanical transducer;
Supporting means for holding the actuator in the expansion / contraction direction and supporting the actuator in a housing,
The driving device according to claim 1, wherein the actuator and the support means are in point contact or line contact.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007094529A JP2008253106A (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Drive unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007094529A JP2008253106A (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Drive unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008253106A true JP2008253106A (en) | 2008-10-16 |
Family
ID=39977398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007094529A Pending JP2008253106A (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Drive unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008253106A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011043675A (en) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Hitachi Maxell Ltd | Driving device, image acquisition device, and electronic equipment |
JP2011120414A (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-16 | Shicoh Engineering Co Ltd | Linear drive device |
-
2007
- 2007-03-30 JP JP2007094529A patent/JP2008253106A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011043675A (en) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Hitachi Maxell Ltd | Driving device, image acquisition device, and electronic equipment |
JP2011120414A (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-16 | Shicoh Engineering Co Ltd | Linear drive device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4884050B2 (en) | Drive device | |
JP4931183B2 (en) | Drive device | |
JP4931425B2 (en) | Drive device | |
TWI299094B (en) | Driving mechanism, imaging mechanism and cellular phone | |
JP2007274777A (en) | Piezoelectric element and drive unit | |
JP5124920B2 (en) | Drive device | |
JP4931182B2 (en) | Drive device | |
JP4936511B2 (en) | Driving device, photographing device and mobile phone | |
US7432636B2 (en) | Driving device and optical instrument | |
JP2007282448A (en) | Driver | |
JP2008220097A (en) | Drive arrangement | |
JP2010246277A (en) | Linear drive unit | |
JP2007274746A (en) | Drive unit | |
JP2008245467A (en) | Drive device | |
JP2007274745A (en) | Drive unit | |
JP2008253106A (en) | Drive unit | |
JP2008253021A (en) | Driver | |
JP2007267538A (en) | Drive unit | |
JP5358415B2 (en) | Driving device and optical device | |
JP2007274788A (en) | Drive unit | |
JP2007049873A (en) | Actuator | |
JP2007274776A (en) | Drive unit | |
JP2010051055A (en) | Drive device and optical device | |
JP2007274816A (en) | Drive unit | |
JP2008253107A (en) | Drive unit |