JP2008253106A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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
【解決手段】駆動装置１は、圧電素子１２及び駆動軸１４を有し圧電素子１２の伸縮に応じて駆動軸１４を往復駆動させるアクチュエータ１０と、を備えている。また、駆動装置１は、保護板５１及び板ばね５２を備え、保護板５１には、取付状態において内側に突出する凸部５３が形成され、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突出する凸部５４が形成され、この凸部５４が駆動軸１４の先端面１４ｃに接触している。これにより、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に挟持して支持する。
【選択図】図１

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。

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。
特開平７−２９８６５４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。 圧電素子に印加される駆動パルスの波形図である。 実施形態に係る駆動装置における駆動回路を示す回路図である。 図３の駆動回路に入力される入力信号の波形図である。 図３の駆動回路から出力される出力信号の波形図である。 実施形態に係る駆動装置における被駆動部材を示す断面図である。 駆動軸と板ばねとの接触部近傍の他の例を示す概略図である。 駆動軸と板ばねとの接触部近傍のさらに他の例を示す概略図である。 駆動軸と板ばねとの接触部近傍のさらに他の例を示す概略図である。 実施形態に係る駆動装置の他の例を示す断面図である。 実施形態に係る駆動装置の他の例を示す断面図である。

符号の説明

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。

Claims (4)

1. 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、前記電気機械変換素子の伸縮に応じて前記駆動軸を往復駆動させるアクチュエータと、
   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。
2. 前記支持手段は、前記アクチュエータを前記伸縮方向に付勢する付勢手段であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 前記電気機械変換素子の前記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ことを特徴とする請求項１又は２記載の駆動装置。
4. 前記アクチュエータは、前記駆動軸に摩擦係合する被駆動部材を移動させることを特徴とする請求項１〜３記載の何れか一項記載の駆動装置。

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