JPH0866068A - 電気−機械変換素子を使用した駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品点数が少なく、組立て容易な電気−機械
変換素子を使用した駆動装置を提供する。 【構成】 レンズ保持枠５には駆動軸１１が貫通する半
円筒状のカラ−１５と押さえ爪１６が合成樹脂で一体成
形され、駆動軸１１は押さえ爪１６の弾性反発力により
カラ−１５に圧接され適当な圧接力で摩擦結合してい
る。緩やかな立ち上がり部とこれに続く急速な立ち下が
り部からなる駆動パルスを圧電素子１２に印加すると、
緩やかな立ち上がり部では圧電素子１２の伸び変位によ
り駆動軸１１は矢印ａ方向へ変位する。駆動軸１１に摩
擦結合しているカラ−１５も矢印ａ方向へ移動するの
で、レンズ保持枠５は矢印ａ方向へ移動する。駆動パル
スの急速な立ち下がり部では駆動軸１１は先と反対方向
に変位するがカラ−１５は慣性力により移動しない。部
品点数が少なく、組み立て作業が容易に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気−機械変換素子
を使用した駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】駆動軸を結合した電気−機械変換素子に
鋸歯状波駆動パルスを供給して駆動軸を軸方向に変位さ
せ、この駆動軸に摩擦結合させた被駆動部材を軸方向に
移動させるアクチユエ−タが知られている（以下、この
ようなアクチユエ−タを「インパクト型アクチユエ−
タ」と呼ぶ）。

【０００３】図９及び図１０は、このような公知のイン
パクト型アクチユエ−タを適用してレンズを構成する光
学素子を移動させるレンズ装置の一例を示すもので、図
９はその構成の一部を切り欠いた側面断面図、図１０は
図９のＢ−Ｂ線に沿つた断面図である。

【０００４】図９及び図１０において、５１はレンズ装
置を構成する固定筒、５２は固定筒５１の外側に回転自
在に嵌挿されているカム環である。また、５３は固定筒
５１の内部に配置されたレンズＬ1 を保持するレンズ保
持枠、５４はレンズ保持枠５３の一方の端部に固定され
たレンズＬ3 を保持するレンズ保持枠、５５はレンズ保
持枠５３の内部に配置され、後述するインパクト型アク
チユエ−タによりレンズ保持枠５３に対して光軸方向に
移動自在なレンズＬ2 を保持するレンズ保持枠である。

【０００５】固定筒５１には、光軸方向に沿つた直進溝
５１ａが形成されており、またカム環５２にはカム溝５
２ａが形成されており、レンズ保持枠５３に植えたピン
５３ａが直進溝５１ａとカム溝５２ａを貫通している。
図１０から明らかなように、ピン５３ａ、直進溝５１
ａ、及びカム溝５２ａは円周方向に３箇所設けられ、レ
ンズ保持枠５３を支持するように構成されている。

【０００６】インパクト型アクチユエ−タの構成を説明
する。６１は駆動軸で、レンズ保持枠５３のフランジ部
５３ｂとレンズ保持枠５４のフランジ部５４ｂとに形成
された穴に嵌合することにより光軸方向に移動自在に支
持されている。６２は厚み方向に変位する圧電素子で、
圧電素子６２の一方の端部はレンズ保持枠５３のフラン
ジ部５３ｃに接着固定され、圧電素子６２の他の端部は
駆動軸６１の端部に接着固定されている。

【０００７】レンズＬ2 を保持するレンズ保持枠５５の
一部には、駆動軸６１が貫通するカラ−５５ａが設けら
れており、カラ−５５ａには駆動軸６１を露出させる切
り欠き５５ｂが形成され、駆動軸６１とカラ−５５ａの
切り欠き５５ｂとの間に挿入されたばね５５ｃにより、
駆動軸６１とカラ−５５ａとは適当な圧接力で摩擦結合
している。

【０００８】また、６３はレンズ保持枠５５の光軸方向
の移動は許すが回転を禁止する案内軸で、レンズ保持枠
５５の切り欠き５５ｅを貫通し、レンズ保持枠５５に設
けたばね５５ｆにより案内軸６３と切り欠き５５ｅとは
緩みなく接触している。

【０００９】以上の構成において、図１１に示すような
緩やかな立ち上がり部とこれに続く急速な立ち下がり部
からなる波形の駆動パルスを圧電素子６２に印加する
と、駆動パルスの緩やかな立ち上がり部では、圧電素子
６２が緩やかに厚み方向の伸び変位を生じ、駆動軸６１
は軸方向に矢印ａ方向へ変位する。このため、駆動軸６
１に摩擦結合しているレンズ保持枠５３のカラ−５５ａ
も矢印ａ方向へ移動するので、レンズ保持枠５３を矢印
ａ方向へ移動させることができる。

【００１０】駆動パルスの急速な立ち下がり部では、圧
電素子６２が急速に厚み方向の縮み変位を生じ、駆動軸
６１も軸方向に矢印ａと反対方向へ変位する。このと
き、駆動軸６１に摩擦結合しているカラ−５５ａは、そ
の慣性力により駆動軸６１との間の摩擦結合力に打ち勝
つて実質的にその位置に留まるので、レンズ保持枠５３
は移動しない。

【００１１】上記波形の駆動パルスを連続して圧電素子
６２に印加することにより、レンズ保持枠５３を矢印ａ
で示す方向へ連続して移動させることができる。

【００１２】レンズ保持枠５３を矢印ａと反対方向へ移
動させるときは、急速な立ち上がり部とこれに続く緩や
かな立ち下がり部からなる波形の駆動パルスを圧電素子
６２に印加することで達成できる。

【００１３】ところで、前記したようなレンズ装置にお
いては、固定筒とカム環との間、或いは直進溝とカム溝
との間に間隙が無いと、移動のための負荷が著しく大き
くなるので、僅かな間隙、即ちガタを設けてある。しか
しながら、このような僅かな間隙でもレンズが光軸に対
して傾くという不都合がある。これは、この種の機構に
特有のもので、回避不可能なものとされてきた。

【００１４】しかしながら、前記したインパクト型アク
チユエ−タにおいては、その構造から明らかなように、
駆動軸６１とレンズ保持枠のカラ−５５ａとは間隙無し
で摩擦結合しているから、レンズＬ1 、Ｌ3 の光軸に対
してレンズＬ2 の光軸を一致（偏心量零）させるように
駆動軸６１とレンズ保持枠のカラ−５５ａとを調整して
組み立てれば、レンズＬ2 が移動しても、レンズＬ1 、
Ｌ3 に対してレンズＬ2 の光軸がずれたり、傾くことが
ない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記したとおり、イン
パクト型アクチユエ−タを使用した駆動装置では、駆動
軸とこれに摩擦結合している被駆動部材は間隙無く結合
しているから、駆動の際、被駆動部材がずれたり、傾い
たりするおそれがない点で有利であるが、構成部材の数
が多くなり、組み立てが繁雑になる等の不都合がある。
この発明は上記課題を解決することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、電気−機械変換素子と、前記電気−機械
変換素子に結合して電気−機械変換素子と共に変位する
駆動部材と、前記駆動部材に摩擦結合する被駆動部材と
から構成される電気−機械変換素子を使用した駆動装置
において、前記被駆動部材は弾性材料で形成され、それ
自身の弾性反発力により駆動部材に摩擦結合することを
特徴とする。

【００１７】

【作用】被駆動部材は弾性材料で形成され、それ自身の
弾性反発力により駆動部材に摩擦結合するから、駆動部
材と被駆動部材とを適当な圧接力で摩擦結合させる圧接
ばね等を必要とせず、また組み立て作業が容易に行え
る。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図１及び図２はこの発明を適用したインパクト型アクチ
ユエ−タを使用して光学素子を移動させるように構成し
たレンズ装置の一例を示すもので、図１はその構成の一
部を切り欠いた側面断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿
つた断面図である。

【００１９】図１及び図２において、１はレンズ装置を
構成する固定筒、２は固定筒１の外側に回転自在に嵌挿
されているカム環である。また、３は固定筒１の内部に
配置されたレンズＬ1 を保持するレンズ保持枠、４はレ
ンズ保持枠３の一方の端部に固定されたレンズＬ3 を保
持するレンズ保持枠、５はレンズ保持枠３の内部に配置
され、後述するインパクト型アクチユエ−タによりレン
ズ保持枠３に対して光軸方向に移動自在なレンズＬ2 を
保持するレンズ保持枠である。

【００２０】固定筒１には、光軸方向に沿つた直進溝１
ａが形成されており、またカム環２にはカム溝２ａが形
成されており、レンズ保持枠３に植えたピン３ａが直進
溝１ａとカム溝２ａを貫通している。図２から明らかな
ようにピン３ａ、直進溝１ａ、及びカム溝２ａは円周方
向に３箇所設けられ、レンズ保持枠３を支持するように
構成されている。

【００２１】インパクト型アクチユエ−タの構成を説明
する。１１は駆動軸で、レンズ保持枠３のフランジ部３
ｂとレンズ保持枠４のフランジ部４ｂとに形成された穴
に嵌合することにより光軸方向に移動自在に支持されて
いる。１２は厚み方向に変位する圧電素子で、圧電素子
１２の一方の端部はレンズ保持枠３のフランジ部３ｃに
接着固定され、圧電素子１２の他の端部は駆動軸１１の
端部に接着固定されている。

【００２２】また、１８はレンズ保持枠５の光軸方向の
移動は許すが回転を禁止する案内軸で、レンズ保持枠５
の切り欠き５ｅを貫通し、レンズ保持枠５に設けたばね
５ｆにより案内軸１８と切り欠き５ｅとは緩みなく接触
している。

【００２３】レンズ保持枠５にはカラ−１５が設けら
れ、駆動軸１１が貫通して摩擦結合している。図３はレ
ンズ保持枠５と駆動軸１１の摩擦結合部分を拡大した斜
視図、図４はその正面断面図を示す。図３、図４に示す
ように、レンズＬ2 を保持するレンズ保持枠５には駆動
軸１１が貫通する半円筒状のカラ−１５が設けられると
ともに、レンズ保持枠５にはカラ−１５の上に延びた押
さえ爪１６が形成されており、駆動軸１１は押さえ爪１
６によりカラ−１５に圧接され、駆動軸１１とカラ−１
５とは適当な圧接力で摩擦結合している。

【００２４】以上の構成において、レンズ保持枠５、半
円筒状のカラ−１５、及び押さえ爪１６を合成樹脂で一
体に成形するときは、駆動軸１１をカラ−１５と押さえ
爪１６との間に挿入するだけで、押さえ爪１６の弾性反
発力により駆動軸１１とカラ−１５とを適当な圧接力で
摩擦結合させることができる。

【００２５】上記実施例におけるインパクト型アクチユ
エ−タの駆動は、図９、図１０に示した従来例の場合と
同様で、図１１に示すような緩やかな立ち上がり部とこ
れに続く急速な立ち下がり部からなる波形の駆動パルス
を圧電素子１２に印加すると、駆動パルスの緩やかな立
ち上がり部では、圧電素子１２が緩やかに厚み方向の伸
び変位を生じ、駆動軸１１は軸方向に矢印ａ方向へ変位
する。このため、駆動軸１１に摩擦結合しているレンズ
保持枠５のカラ−１５も矢印ａ方向へ移動するので、レ
ンズ保持枠５を矢印ａ方向へ移動させることができる。

【００２６】駆動パルスの急速な立ち下がり部では、圧
電素子１２が急速に厚み方向の縮み変位を生じ、駆動軸
１１も軸方向に矢印ａと反対方向へ変位する。このと
き、駆動軸１１に摩擦結合しているカラ−１５は、その
慣性力により駆動軸１１との間の摩擦結合力に打ち勝つ
て実質的にその位置に留まるので、レンズ保持枠５は移
動しない。

【００２７】なお、ここでいう実質的とは、矢印ａ方向
と、これと反対方向のいずれにおいてもカラ−１５と駆
動軸１１との間に滑りを生じつつ追動し、駆動時間の差
によつて全体として矢印ａ方向に移動するものも含むこ
とを意味している。どのような移動形態になるかは、与
えられた摩擦条件に応じて決定される。

【００２８】上記波形の駆動パルスを連続して圧電素子
１２に印加することにより、レンズ保持枠５を矢印ａで
示す方向へ連続して移動させることができる。

【００２９】レンズ保持枠５を矢印ａと反対方向へ移動
させるときは、急速な立ち上がり部とこれに続く緩やか
な立ち下がり部からなる波形の駆動パルスを圧電素子１
２に印加することで達成できる。

【００３０】図５及び図６は、レンズ保持枠５と駆動軸
１１の摩擦結合部分の第１の変形例を示すもので、図５
は摩擦結合部分の斜視図、図６はその正面断面図を示
す。

【００３１】前記実施例においては、駆動軸１１とカラ
−１５とを適当な圧接力で摩擦結合させるために、レン
ズ保持枠５に押さえ爪１６を一体に形成している。これ
に代えて図５、図６に示すように、カラ−１５をスリツ
ト部１５ｓを形成した円筒状とし、レンズ保持枠５と一
体に形成してもよい。この構成によれば、押さえ爪１６
（図３、図４参照）が不要となるほか、駆動軸１１とカ
ラ−１５との摩擦結合面が長くなり、接触面積も増加す
るので、十分な摩擦結合力が得られるばかりでなく、耐
衝撃性も向上させることができる。

【００３２】図７及び図８は、レンズ保持枠５と駆動軸
１１の摩擦結合部分の第２の変形例を示すもので、図７
は摩擦結合部分の斜視図、図８はその正面断面図を示
す。

【００３３】先に説明した図４に示す構成では、駆動軸
１１とカラ−１５とを適当な圧接力で摩擦結合させるた
めに押さえ爪１６を使用しているが、この構成では大き
な衝撃力を受けて駆動軸１１が押さえ爪１６を開く方向
に変位すると、押さえ爪１６が塑性変形して元の位置に
復元しないおそれがある。

【００３４】この対策として、図７、図８に示すよう
に、図５、図６に示すスリツト部１５ｓを形成した円筒
状のカラ−１５を、その円筒軸に垂直の方向に２分割し
てカラ−１５ａとカラ−１５ｂとし、その中央部分にス
リツト部１５ｓを跨いで結合するベルト１５ｃを設けた
構成が提案される。この構成においては、通常の状態で
は駆動軸１１とカラ−１５ａ、１５ｂとが適当な圧接力
で摩擦結合しており、ベルト１５ｃは駆動軸１１と接触
していない。衝撃力を受けて駆動軸１１がカラ−１５
ａ、１５ｂのスリツト部１５ｓを開く方向に変位する
と、駆動軸１１がベルト１５ｃに当接してカラ−１５
ａ、１５ｂの変形は阻止される。カラ−１５ａ、１５ｂ
の変形は弾性限界内にあるから、衝撃力が消失するとカ
ラ−１５ａ、１５ｂは元の位置に復元する。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明によれ
ば、電気−機械変換素子と、電気−機械変換素子に結合
して電気−機械変換素子と共に変位する駆動部材と、駆
動部材に摩擦結合する被駆動部材とから構成される電気
−機械変換素子を使用した駆動装置において、被駆動部
材を弾性材料で形成するから、被駆動部材はそれ自身の
弾性反発力により駆動部材に摩擦結合する。駆動部材と
被駆動部材とを適当な圧接力で摩擦結合させる圧接ばね
等の部材を必要とせず、部品点数を減らすことができる
とともに、組み立て作業を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電気−機械変換素子を使用した駆動
装置を適用したレンズ装置の構成を示す断面図。

【図２】図１に示すレンズ装置のＡ−Ａ線に沿つた断面
図。

【図３】図１に示すレンズ装置のレンズ保持枠５と駆動
軸１１の摩擦結合部分を拡大した斜視図。

【図４】図１に示すレンズ装置のレンズ保持枠５と駆動
軸１１の摩擦結合部分を拡大した横断面図。

【図５】レンズ保持枠５と駆動軸１１の摩擦結合部分の
第１の変形例を示す斜視図。

【図６】図５に示す摩擦結合部分の第１の変形例の横断
面図。

【図７】レンズ保持枠５と駆動軸１１の摩擦結合部分の
第２の変形例を示す斜視図。

【図８】図７に示す摩擦結合部分の第２の変形例の横断
面図。

【図９】従来の電気−機械変換素子を使用した駆動装置
を適用したレンズ装置の構成を示す断面図。

【図１０】図９に示すレンズ装置のＢ−Ｂ線に沿つた断
面図。

【図１１】電気−機械変換素子に印加する駆動パルスの
波形の一例を示す図。

【符号の説明】

１ 固定筒 ２ カム環 ３ レンズ保持枠 ４ レンズ保持枠 ５ レンズ保持枠 １１ 駆動軸 １２ 圧電素子 １５ カラ− １６ 押さえ爪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 豊年 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 上山 雅之 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 吉田 龍一 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気−機械変換素子と、 前記電気−機械変換素子に結合して電気−機械変換素子
   と共に変位する駆動部材と、 前記駆動部材に摩擦結合する被駆動部材とから構成され
   る電気−機械変換素子を使用した駆動装置において、 前記被駆動部材は弾性材料で形成され、それ自身の弾性
   反発力により駆動部材に摩擦結合することを特徴とする
   電気−機械変換素子を使用した駆動装置。