CN100406950C - 驱动器、使用该驱动器的光学设备及该驱动器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有具备移动孔的外部部件、在上述移动孔内移动的移动体、用来驱动上述移动体的驱动装置的驱动器，当将上述人工肌肉作为上述驱动装置使用时的驱动器的结构及动作等。具有具备移动孔(5a)的保持构件(5)、在上述移动孔(5a)内移动的镜筒(6)以及用来驱动上述镜筒(6)的驱动装置，在上述驱动装置中设置有由人工肌肉构成的驱动部(7、8、9)。通过对上述驱动部(7、8、9)进行预定的动作可以使上述镜筒(6)在上述移动孔(5a)内适当地移动。

Description

驱动器、使用该驱动器的光学设备及该驱动器的制造方法

技术领域

本发明涉及例如具有具备移动孔的保持构件和收容有透镜的镜筒的、具有上述镜筒在上述移动孔内移动的变焦功能等的光学设备等中使用的驱动器。

背景技术

在下述专利文献1(日本特开平5-249362号公报)的图3中公开了镜筒的驱动机构，专利文献1提供通过电动机、小齿轮、齿轮等的组合而可以用1台电动机进行焦点变换动作和调焦动作的光学设备。

但是，由电动机和齿轮等的组合而构成的镜筒的驱动机构难以安装到特别是便携式无绳电话机等小型电子设备中。

并且，为了使上述镜筒完成各种各样的复杂动作，需要有复杂的驱动机构，不仅招致驱动机构大型化，而且招致制造成本上升、合格率降低等。

因此，虽然可以考虑使用目前已知的静电驱动器或压电驱动器等作为上述驱动机构，但上述驱动器存在伸缩率低、不能获得高的驱动力、并且在结构上自由度低等各种问题。

可是，作为替代以往的驱动器)的新的驱动器而受人关注的有称为导电性高分子驱动器(以下称为“人工肌肉(artificial muscle)”)。

作为上述人工肌肉的众所周知的文献有下述专利文献2(日本特开2001-286162号公报)。

【专利文献1】日本特开平5-249362号公报

【专利文献2】日本特开2001-286162号公报

专利文献2公开了将上述人工肌肉作为阀装置或泵装置、双压电晶片等使用的观点。

但是，专利文献2对于将上述人工肌肉作为镜筒的驱动机构使用这一点没作任何陈述。

特别是在将上述人工肌肉作为镜筒的驱动机构使用时，为了适当地驱动上述镜筒需要想各种各样的办法。

发明内容

因此，本发明就是为了解决上述问题的，其目的是提供一种与具有具备移动孔的外部部件、在上述移动孔内移动的移动体、用来驱动上述移动体的驱动装置的驱动器有关的，当将上述人工肌肉作为上述驱动装置使用时的驱动器的结构及动作等。

本发明的驱动器的特征在于，具有：具备移动孔的外部部件、在上述移动孔内移动的移动体、用来驱动上述移动体的驱动装置；上述驱动装置具有：沿上述移动体的移动方向隔开预定间隔的、可以在移动体的外面与上述移动孔的内面之间加压的第1驱动部和第2驱动部，以及位于上述第1驱动部与第2驱动部之间的、给上述移动体施加移动力的第3驱动部；上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部分别具有电场响应性高分子材料；上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部分别具有电介质弹性体和设置在上述电介质弹性体的两面的、可伸缩的电极。

通过用具有电磁场响应特性的高分子材料来分别构成上述第1～第3驱动部，就可以快速并且高驱动力地使上述移动体在上述外部部件的移动孔内移动。

在本发明中，最好，上述第1驱动部和第2驱动部同时具有：初始状态，在移动体的外面和上述移动孔的内面之间加压；第1动作，从上述初始状态开始，上述第1驱动部维持在加压状态，同时，上述第2驱动部向离开上述移动体的外面或上述移动孔的内面的方向收缩来释放上述第2驱动部的加压状态，并且上述第3驱动部沿移动体的移动方向收缩或伸展；第2动作，接着，上述第2驱动部向上述移动体的外面方向或上述移动孔的内面方向伸展，使上述第2驱动部回到在上述移动体的外面和移动孔的内面之间加压的状态，并且上述第1驱动部向离开上述移动体的外面或上述移动孔的内面的方向收缩来释放上述第1驱动部的加压状态；第3动作，再接着，上述第3驱动部回到上述初始状态，并且上述第1驱动部向上述移动体的外面方向或上述移动孔的内面的方向伸展，而使上述第1驱动部回到在上述移动体的外面与移动孔的内面之间加压的状态；通过反复进行从上述初始状态开始的第1动作、第2动作和第3动作这一连串的动作，而使上述移动体在上述移动孔内移动。

如上所述，在各驱动部使用具有电介质弹性体和可以伸缩的电极的人工肌肉，反复进行从上述初始状态开始的第1动作、第2动作和第3动作这一连串的动作，由此就可以快速并且高驱动力地使上述移动体在上述外部部件的移动孔内移动。并且，通过具有电介质弹性体和可以伸缩的电极而构成各驱动部，就可以使上述驱动部的结构简单。

并且，在本发明中，最好，上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部具有上述电介质弹性体、以及面向上述移动体的外面或移动孔的内面而设置在上述电介质弹性体的两侧面上的上述电极；面向上述移动体的外面或移动孔的内面的上述电极中的一个被设置在构成各驱动部的电介质弹性体的整个侧面上而作为上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部的公共电极；在上述初始状态下，至少构成第1驱动部和第2驱动部的电极抵接在上述移动体的外面和移动孔的内面上，而在上述移动体的外面与移动孔的内面之间处于加压的状态；在上述第1动作中，上述第3驱动部进行沿移动体的移动方向伸展的动作。

由此，可以用简单的结构来使上述移动体在上述外部部件的移动孔内适当地移动。

并且，在上述情况下，最好，上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部的面向上述移动体的外面的电极为上述公共电极，上述公共电极被固定支撑在上述移动体的外周面上。在这种情况下，最好，上述移动体沿上述移动方向具有预定间隔地被分断成2个，上述预定间隔和构成上述第3驱动部的电介质弹性体的至少一部分隔着上述公共电极而相对。

由此，能够使上述移动体更适当地在上述外部部件的移动孔内移动。

并且，本发明也可以采用使上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部的面向上述移动孔的内面的电极为上述公共电极，上述公共电极被固定支撑在从上述内面向上述移动体的外周面突出的支撑部上的结构。

并且，本发明也可以使上述第1至第3驱动部共用一个电介质弹性体，与各驱动部相对应的电介质弹性体的部位部分地向预定方向伸缩。可以以较低的成本驱动各驱动部。

并且，在本发明中，最好，在上述移动孔的内面或移动体的外面沿上述移动方向设置有上述驱动部的形状在加压位置上变形的地方，当上述驱动部的电介质弹性体及电极处于在上述移动孔的内面与上述移动体的外面之间加压的状态时，根据上述电介质弹性体的变形量的变化来检测上述移动体在上述移动孔内的位置。即，上述驱动部的驱动不仅使上述移动体移动，而且可以将上述驱动部作为位置传感器使用。

在本发明中，最好，在上述移动孔的内面，在上述移动体的移动方向上设置有多个隔开预定间隔的突起部，或者使沿移动方向水平地切断上述移动体或上述外部部件时的上述外部部件的截面积沿移动方向连续地或断续地变化。由此，可以适当地将上述驱动部作为位置传感器使用。

本发明的光学设备的特征在于，使用上述某一项所述的驱动器，上述外部部件为圆筒状的保持构件，上述移动体为镜筒，透镜被收容到上述镜筒内。本发明的驱动部的驱动可以适当地进行变焦或调焦功能等。

本发明为制造上述驱动器的制造方法，将具有上述驱动部的移动体收容在具有移动孔的夹具内；将上述夹具安装在上述外部部件上，以形成从上述夹具到外部部件的连续的移动孔；通过对收容到上述夹具内的上述驱动部重复上述一连串的动作，使上述移动体从夹具的上述移动孔中移动到上述外部部件的移动孔的预定位置。

这样一来，本发明如果对上述驱动部重复上述一连串的动作，则能够容易地使收容到上述夹具内的移动体从上述夹具内移动到上述外部部件的移动孔的预定位置，因此，将移动体安装到上述外部部件的移动孔内的组装过程能够简单地进行。

发明的效果

通过使用具有电介质弹性体和可以伸缩的电极的人工肌肉作为各驱动部，就可以快速并且高驱动力地使在外部部件的移动孔内移动的移动体移动。

附图说明

图1是使用了本发明的透镜驱动机构部(驱动器)的数码相机的外观局部立体图。

图2是本发明的第1实施例的驱动器的局部剖视图，用来说明上述驱动器的一连串动作的图。

图3是用来说明图2之后进行的动作的驱动器的局部剖视图。

图4是用来说明图3之后进行的动作的驱动器的局部剖视图。

图5是用来说明图4之后进行的动作的驱动器的局部剖视图。

图6是用来说明图5之后进行的动作的驱动器的局部剖视图。

图7是具有与图2的形态不同的驱动部的驱动器的局部剖视图。

图8是从上方看图2所示的驱动器时的局部俯视图。

图9是具有与图2的形态不同的驱动部的驱动器的局部俯视图。

图10是本发明的第2实施例的驱动器的局部剖视图。

图11是部分结构与图10不同的驱动器的局部剖视图。

图12是本发明的第3实施例的驱动器的局部剖视图，是用来说明上述驱动器的一连串动作的动作说明图。

图13是用来说明图12之后进行的动作的驱动器的局部剖视图。

图14是用来说明图13之后进行的动作的驱动器的局部剖视图。

图15是用来说明图14之后进行的动作的驱动器的局部剖视图。

图16是外部部件的结构与第1～第3实施例不同的、本发明的第4实施例的驱动器的局部剖视图。

图17是外部部件的结构与第1～第4实施例不同的、本发明的第5实施例的驱动器的局部剖视图。

图18是用来说明可以将本发明的驱动器作为位置传感器使用的说明图，是本发明的第6实施例的驱动器的局部剖视图。

图19是用来说明可以将本发明的驱动器作为位置传感器使用的说明图，本发明的第7实施例的驱动器(图中仅表示了外部部件的一部分)的局部剖开立体图。

图20是从箭头方向看图19的外部部件时的、本发明的第8实施例的驱动器(图中仅表示了外部部件的内面的一部分)的局部剖视图。

图21是用来说明可以将本发明的驱动器作为位置传感器使用的说明图，是本发明的第9实施例的驱动器(图中仅表示了外部部件的内面的一部分)的局部剖视图。

图22是用来说明使用本发明的驱动器组装成的数码相机的内部结构的局部剖视图。

图23是用来说明本发明的驱动器的组装工序的制造工序中的局部剖视图。

具体实施方式

图1为使用了本发明的透镜驱动机构(驱动器(actuator))的数码相机的外观局部立体图；图2～图6为本发明的第1实施形例的驱动器的局部剖视图，为用来说明上述驱动器的一连串动作的动作说明图；图7为具有与图2的形态不同的驱动部的驱动器的局部剖视图；图8为从上方看图2所示的驱动器时的局部俯视图；图9为具有与图2的形态不同的驱动部的驱动器的局部俯视图；图10、图11为本发明的第2实施例的驱动器的局部剖视图；图12～图15为本发明的第3实施例的驱动器的局部剖视图，为用来说明上述驱动器的一连串动作的动作说明图；图16为外部部件的结构与第1～第3实施例不同的、本发明的第4实施例的驱动器的局部剖视图；图17为外部部件的结构与第1～第4实施例不同的、本发明的第5实施例的驱动器的局部剖视图；图18为用来说明可以将本发明的驱动器作为位置传感器使用的说明图，为本发明的第6实施例的驱动器的局部剖视图；图19为用来说明可以将本发明的驱动器作为位置传感器使用的说明图，为本发明的第7实施例的驱动器(图中仅表示了外部部件的一部分)的局部剖开立体图；图20为从箭头方向看图19的外部部件时的、本发明的第8实施例的驱动器(图中仅表示了外部部件的内面的一部分)的局部剖视图；图21为用来说明可以将本发明的驱动器作为位置传感器使用的说明图，为本发明的第9实施例的驱动器(图中仅表示了外部部件的内面的一部分)的局部剖视图；图22为用来说明使用本发明的驱动器组装成的数码相机的结构的局部剖视图；图23为用来说明本发明的驱动器的组装工序的制造工序中的局部剖视图。

图1所示的数码相机1设置有快门2、闪光灯3、透镜驱动机构部4等。

如图2所示，上述透镜驱动机构4(驱动器)的结构具有保持构件(外部部件)5、镜筒(移动体)6和驱动部7、8、9。

上述保持构件5如图2、图8所示为圆筒形，沿图2所示的上下方向设置有移动孔5a。

上述镜筒6为沿上下方向在上述移动孔5a内移动的部件，上述镜筒6如图8所示形成为圆筒形。如图2所示，在上述镜筒6内收容有凸透镜10或凹透镜11等。

如图2及图8所示，在上述保持构件5与镜筒6之间隔开有预定间隔T1，在上述间隔T1内设置有为形成环状的驱动部7、8、9。

各驱动部7、8、9如图2所示那样沿上述镜筒6的移动方向(图示Z1-Z2方向)彼此隔开预定间隔T2地设置。

上述驱动部7、8、9分别设置了从正上方看呈环状的电介质弹性体12和在上述电介质弹性体12的外周面上面向移动孔5a的内面5b的、从正上方看为环状的外侧电极13。

如图2所示，在各驱动部7、8、9的面向上述镜筒6的外周面6a的上述电介质弹性体12的内面上，设置有围绕各驱动部7、8、9的上述电介质弹性体12的整个内面一体形成的公共电极(内侧电极)14。

如图2所示，上述镜筒6由沿移动方向(图示Z1-Z2方向)分开成2部分的上部镜筒6b和下部镜筒6c构成，在上述上部镜筒6b与下部镜筒6c之间设置有以预定间隙T3形成的隔断区域。

图2所示的公共电极14用粘接剂(图中没有示出)等粘接固定在上述上部镜筒6b及下部镜筒6c上。

如图2所示，在上述镜筒6的图示下侧(数码相机1的内部)配置有CCD或CMOS等摄像元件19。上述摄像元件19为通过透镜10、11投影被摄体像的元件。

如上所述，上述驱动部7、8、9由电介质弹性体12和电极13、14构成，本发明中的上述驱动部7、8、9用导电性高分子驱动器(以下称为“人工肌肉”)形成。

上述电介质弹性体12用硅树脂或丙烯酸树脂等具有电响应性的、柔软的塑料形成，并且，上述电极13、14用能够伸缩的材质形成。上述电极13、14为例如混合了导电性碳粒子的、柔软的高分子材料。

当在上述电极13、14之间施加电压时，在一个电极上积蓄正电荷，在另一个电极上积蓄负电荷。当处于这种状态时，相对的上述电极13、14相互吸引(产生静电吸引力)，上述静电吸引力将上述电介质弹性体12挤垮，使上述电介质弹性体12沿与上述电极13、14的形成面相同的平面方向扩展(相反，上述电介质弹性体12的电极13、14之间的膜厚方向的厚度收缩)。

而当停止供给电力时，上述电介质弹性体12恢复到初始状态。即，被挤垮状态的上述电介质弹性体12随电力的停止而沿上述电极13、14之间的膜厚方向膨胀，而在上述电极13、14的形成面方向的大小收缩。

上述人工肌肉为橡胶之类的具有弹性力的部件，与现有的驱动器相比，不仅伸缩率非常大，而且具有高的驱动力，并且结构的自由度高，即使在非常小的空间内或歪斜的空间等中也可以将上述人工肌肉作为驱动装置使用。

图2所示的状态(初始状态)为构成各驱动部7、8、9的电极13、14之间未施加电压的状态，为各驱动部7、8、9在移动孔5a的内面5b与镜筒6的外周面6a之间加压的状态，由此上述镜筒6被保持在图2所示的位置不会向下方落下。虽然如上所述公共电极14被粘接固定在上述上部镜筒6b及下部镜筒6c的外周面6a上，但各外侧电极13只是抵接在上述保持构件5的内面5b上，下述动作可以使上述外侧电极13离开上述内面5b。

另外，以下将设置在图2所示的最上侧的驱动部7称为“第2驱动部”，设置在中间的驱动部8称为“第3驱动部”，设置在最下侧的驱动部9称为“第1驱动部”。

接着从图2的状态前进到图3(第1动作状态)。图3在构成上述第2驱动部7和第3驱动部8的外侧电极13、13与公共电极14之间施加电压。由此，构成上述第2驱动部7和第3驱动部8的电介质弹性体12在静电吸引力的作用下被沿镜筒6的移动方向(图示Z1-Z2方向)和水平方向(图示X1-X2方向)压垮。结果，构成上述第2驱动部7和第3驱动部8的外侧电极13、13向上述镜筒6的外周面6a的方向离开上述移动孔5a的内面5b，释放上述第2驱动部7和第3驱动部8在上述镜筒6的外周面6a与移动孔5a的内面5b之间加压的状态。

而在构成上述第1驱动部9的外侧电极13与公共电极14之间未施加电压，上述第1驱动部9依然处于在上述镜筒6的外周面6a与移动孔5a的内面5b之间加压的状态，通过上述第1驱动部9的加压状态而维持上述镜筒6被保持在上述移动孔5a内的状态。

在图3的状态下，上述第2驱动部7和第3驱动部8沿图示X1-X2方向收缩，释放上述第2驱动部7和第3驱动部8的加压状态，并且构成上述第2驱动部7和第3驱动部8的电介质弹性体12和电极13、14沿移动方向(图示Z1-Z2方向)伸展。此时，从上述第2驱动部7和第3驱动部8看位于下侧的第1驱动部9在上述镜筒6的外周面6a与移动孔5a的内面5b之间加压，上述镜筒6处于在图示下侧被上述第3驱动部8约束的状态，因此如果像图3所示那样给上述第2驱动部7和第3驱动部8提供电力，则构成上述第2驱动部7和第3驱动部8的电介质弹性体12和电极13、14向图示上方(图示Z1方向)伸展(参照图3所示的虚线箭头)。

通过上述公共电极14向图示上方伸展而使粘接固定在上述公共电极14上的镜筒6中的设置于在水平方向(图示X1-X2方向)上与上述第2驱动部7和第3驱动部8相对的位置上的上部镜筒6b向图示上方(图示Z1方向)移动。

图3所示的H0的高度位置表示在图2所示的初始状态下被收容到上述上部镜筒6b内的凸透镜10的最上部的位置。图3中的第1动作使上述上部镜筒6b向图示上方移动，由此使上述凸透镜10的最上部向上移动到H1的高度位置。

但是，如图2说明过的那样，上述镜筒6分离成上部镜筒6b和下部镜筒6c地形成，在上述上部镜筒6b与下部镜筒6c之间设置具有预定间隔T3的隔断区域。

最好，该间隔T3形成的隔断区域的至少一部分被设置在隔着上述公共电极14与构成上述第3驱动部8的上述电介质弹性体12相对的位置(图示X1-X2方向的位置)。上述第3驱动部8具有作为实际上给上述镜筒6施加移动力的驱动装置的功能。因此，如果为了不妨碍当在构成上述第3驱动部8的电极13、14之间施加电压时结合在上述第3驱动部8的电介质弹性体12一侧的上述公共电极14沿移动方向(图示Z1-Z2方向)收缩，而在隔着公共电极14与构成上述第3驱动部8的电介质弹性体12相对的位置上设置不存在上述镜筒6的隔断区域的话，则位于与构成上述第3驱动部8的电介质弹性体12相对的位置上的公共电极14能够不受与镜筒6的粘接固定的约束、自由地沿移动方向(图示Z1-Z2方向)伸缩，比较理想。另外，即使不设置上述那样的隔断区域而使上述镜筒6的外周面6a与上述公共电极14的整个内面接触，位于与构成上述第3驱动部8的电介质弹性体12相对的位置上的公共电极14与镜筒6之间也最好不用粘接剂粘接固定。

接着像图4(第2动作状态)所示那样停止给构成第2驱动部7的外侧电极13与公共电极14之间供电。如果这样的话，构成上述第2驱动部7的电介质弹性体12恢复到原来的状态，上述第2驱动部7的外侧电极13与上述移动孔5a的内面5b相抵接，上述第2驱动部7再次处于在上述镜筒6的外周面6a与移动孔5a的上部镜筒6b之间加压的状态。此时，虽然上述电介质弹性体12和电极13、14沿移动方向(图示Z1-Z2方向)收缩，但位于比上述第2驱动部7靠图示下侧的第1驱动部9在上述镜筒6的外周面6a与移动孔5a的内面5b之间加压，上述镜筒6处于在闭上述第2驱动部7靠下的地方被约束的状态，因此构成上述第2驱动部7的电介质弹性体12和外侧电极13向图示下方收缩，并且位于与上述第2驱动部7的电介质弹性体12的侧面结合的位置上的公共电极14也向图示下方收缩(参照虚线箭头)。结果，结合于在水平方向(图示X1-X2方向)上与上述第2驱动部7相对的位置上的上述上部镜筒6b也向图示下方稍稍移动(参照实线箭头)，上述凸透镜10的最上部的高度位置从H1下降到H2。

但是，在图4的状态下，由于第3驱动部8的电介质弹性体12以及沿水平方向(图示X1-X2方向)与上述电介质弹性体12的侧面相结合的公共电极14依然维持在向图示上方(图示Z1方向)伸展的状态，因此，相应地上述凸透镜10的最上部的高度位置H2保持在比图2的初始状态的高度位置H0高的位置。

接着，图5(第2动作状态)在上述第1驱动部9的外侧电极13与公共电极14之间施加电压。由此，上述第1驱动部9的电介质弹性体12在静电引力的作用下沿水平方向(图示X1-X2方向)相对于镜筒6的移动方向(图示Z1-Z2方向)被挤垮。结果，上述第1驱动部9的外侧电极13向上述镜筒6的外周面6a方向离开上述移动孔5a的内面5b，释放上述第1驱动部9在上述镜筒6的外周面6a与移动孔5a的内面5b之间的加压状态。

并且，虽然在图5时上述第1驱动部9的电介质弹性体12沿上述镜筒6的移动方向(图示Z1-Z2方向)伸展，但位于比上述第1驱动部9靠上的位置的第2驱动部7在上述镜筒6的外周面6a与上述移动孔5a的内面5b之间加压，由此上述镜筒6处于在比上述第1驱动部9靠上的地方被约束的状态，所以上述第1驱动部9的电介质弹性体12向图示下方伸展，结果位于上述第1驱动部9的电介质弹性体12的内面的公共电极14和上述第1驱动部9的外侧电极13也向图示下方伸展(参照虚线箭头方向)。

接着，图6(第3动作状态)停止给构成第1驱动部9的电极13、14之间以及构成第3驱动部8的电极13、14之间提供电力。由此，构成上述第1驱动部9和第3驱动部8的电介质弹性体12同时沿镜筒6的移动方向(图示Z1-Z2方向)收缩，但通过位于上述第1驱动部9及第3驱动部8上方的第2驱动部7在上述镜筒6的外周面6a与上述移动孔5a的内面5b之间加压，上述镜筒6就处于在比上述第1驱动部9及第3驱动部8靠上的地方被约束的状态，因此构成上述第1驱动部9及第3驱动部8的电介质弹性体12向图示上方收缩。结果结合在上述第1驱动部9及第3驱动部8的电介质弹性体12的内面上的公共电极14也向图示上方收缩(参照虚线箭头方向)。

图6的动作通过停止给上述第1驱动部9和第3驱动部8提供电力，而使上述电介质弹性体12恢复到原来的状态，沿水平方向(图示X1-X2方向)相对于上述移动方向(图示Z1-Z2方向)膨胀，构成上述第1驱动部9及第3驱动部8的外侧电极13、13与上述移动孔5a的内面5b相抵接，上述第1驱动部9及第3驱动部8处于在上述镜筒6的外周面6a与移动孔5a的内面5b之间加压的状态，结果各驱动部7、8、9回到图2所示的初始状态。

通过反复进行图2至图6说明过的一连串的动作，上述镜筒6连续向上移动(高度位置H2-高度位置H0)的高度。

并且，在要向下移动上述镜筒6的情况下，通过从图2的状态开始依次反复进行图5、图4、图3、图6的动作，能够连续地向下移动上述镜筒6。

本发明通过使用由电介质弹性体12和在上述电介质弹性体12两侧面的能够伸缩的电极13、14构成的伸缩率高的人工肌肉作为驱动部7、8、9，就能够快速地使上述镜筒6移动到预定位置。并且，特别是由于上述人工肌肉的驱动力高，因此即使使用在上述保持构件5与镜筒6之间的非常狭窄的间隙T1内用人工肌肉构成的微小的上述驱动部7、8、9，也能够通过上述驱动部的驱动使上述镜筒6移动到适当的预定位置。

并且，由于人工肌肉为橡胶之类的具有弹性的器件，因此上述驱动部7、8、9作用于上述镜筒6的外周面6a与移动孔5a的内面5b之间的加压力即使因使用环境(温度变化等)等变化产生稍许变形，上述驱动部7、8、9也能够适当地支撑上述镜筒6。

由于图2所示的人工肌肉，具有构成各驱动部7、8、9的电介质弹性体12、外侧电极13和公共电极14，能够根据上述公共电极14的伸缩使上述镜筒6在移动孔5a内移动，因此如果在镜筒6的外周面6a有安装上述公共电极14的空间的话，则不用特别在镜筒6的结构上费工夫，用简单的结构就可以构成具有保持构件5、镜筒6和驱动部7、8、9的透镜驱动机构4(驱动器)。

另外，如图7所示，上述驱动部7、8、9也可以是共用一个电介质弹性体12，与各驱动部7、8、9相对应的电介质弹性体12的部位可以局部地沿预定方向伸缩。此时可以简单地构成上述驱动部7、8、9。

图8为上述那样的本发明的保持构件5、镜筒6和驱动部7、8、9(图8也仅图示了设置在最上侧的驱动部7)的平面结构图，虽然上述驱动部7、8、9无间隙地设置在上述保持构件5的内面5b与镜筒6的外周面6a之间设置的间隔T1内，但也可以像例如图9那样将各驱动部7、8、9分割成四块并分开，将分离的各驱动部7a、7b、7c、7d沿上述镜筒6及保持构件5的圆周方向隔开预定间隔T9分开设置在上述保持构件5的内面5b与镜筒6的外周面6a之间设置的间隔T1内。

如果像图9所示那样分离成多个而形成各驱动部7、8、9，则可以分别驱动分离的各驱动部7a、7b、7c、7d等，可以沿水平方向适当地调整透镜10、11的移动方向(图示Z1-Z2方向)，进行光轴的一致性等的调整。

图10所示的透镜驱动机构4(驱动器)与图2一样沿移动方向(图示Z1-Z2方向)隔开预定间隔设置驱动部7、8、9，各驱动部7、8、9由电介质弹性体12和可以伸缩的电极20、21构成。各电介质弹性体12与图8一样形成为从正上方看为环形，在上述电介质弹性体12的内面设置同样从正上方看为环形的内侧电极20。在上述电介质弹性体12的外周面上设置有沿上述驱动部7、8、9的各电介质弹性体12的整个外周形成一体的圆筒状的公共电极21。

在图10所示的实施例中，从上述保持构件5的内面5b向上述镜筒6的外周面6a突出形成有从正上方看为近似环状的支撑部22。上述公共电极21的外周面被固定支撑在支撑部22上，图10所示的实施例与图2不同，为各驱动部7、8、9被固定支撑在上述保持构件5一侧的形态。上述支撑部22的图示Z1-Z2方向的宽度尺寸T8比上述公共电极21的沿图示Z1-Z2方向的宽度尺寸T4小，上述公共电极21的外周面通过环状的上述支撑部22而固定支撑在图示Z1-Z2方向的大致中央的位置。

上述驱动部7、8、9的内侧电极20没有用粘接剂等固定在上述镜筒6的外周面6a上，通过上述电介质弹性体12沿水平方向(图示X1-X2方向)相对于移动方向进行伸缩动作，可以离开上述镜筒6的外周面6a。图10的状态为上述驱动部7、8、9沿上述镜筒6的外周面6a方向被挤压，在上述镜筒6的外周面6a与保持构件5的内面5b之间加压的状态。通过从图10的状态反复进行与图3至图6说明过的动作相同的动作，可以向上或向下移动上述镜筒6。

图11与图10不同，沿移动方向(图示Z1-Z2方向)隔开预定间隔设置有4个驱动部25～28。

在图11中也是各驱动部25～28的公共电极21的外周面用环状上述支撑部22而被固定支撑在上述移动方向的大致中央的位置。

在图11的实施例中，在比上述公共电极21的与上述支撑部22相支撑的位置靠移动方向(图示Z1-Z2方向)的上方设置有构成2个驱动部25、26的电介质弹性体12和内侧电极20，在比上述支撑位置靠移动方向(图示Z1-Z2方向)的下方设置有构成2个支撑部27、28的电介质弹性体12和内侧电极20，因此，以上述支撑位置为界，上述公共电极21主要是通过驱动部26、27(第3驱动部)沿移动方向(图示Z1-Z2方向)伸缩而容易沿移动方向伸缩，以高的驱动力使上述镜筒6快速沿上下方向移动。

虽然在图2至图11所示的实施例中，各驱动部由以下部件构成：分开设置的电介质弹性体，向着镜筒6的外周面6a或保持构件5的内面5b一侧分开设置在上述电介质弹性体的侧面的、可以伸缩的电极，在上述电介质弹性体的与设置了上述电极的侧面相反一侧的侧面上设置的、沿各电介质弹性体的整个侧面一体设置的公共电极；但在图12的实施例中，不使用公共电极，使各驱动部由分开设置的电介质弹性体以及分开设置在上述电介质弹性体的两侧面上的、可以伸缩的电极构成。

如图12所示，镜筒30沿移动方向(图示Z1-Z2方向)分开设置有上部镜筒30a和下部镜筒30b。上述上部镜筒30a和下部镜筒30b都形成为圆筒形。

如图12所示，在上述上部镜筒30a的外周面30a1上设置有向上述上部镜筒30a的中心方向凹陷、从正上方看为环状的凹部31，在上述凹部31内设置有驱动部40，所述驱动部40由从正上方看为环状的电介质弹性体32以及设置在上述电介质弹性体32的面向保持构件5的内面5b的方向以及面向凹部31内的侧面31a的方向的两侧侧面上的、从正上方看为环状的可以伸缩的电极33、34构成。

如图12所示，在上述下部镜筒30b的外周面30b1上设置有向上述下部镜筒30b的中心方向凹陷、从正上方看为环状的凹部35，在上述凹部35内设置有驱动部41，所述驱动部41由从正上方看为环状的电介质弹性体32以及设置在上述电介质弹性体32的面向保持构件5的内面5b的方向以及面向凹部35内的侧面35a的方向的两侧侧面上的、从正上方看为环状的可以伸缩的电极33、34构成。

如图12所示，在上述上部镜筒30a的下表面30a2与下部镜筒30b的上表面30b2之间设置有驱动部42，所述驱动部42由从正上方看为环状的电介质弹性体36和设置在上述电介质弹性体36的上下表面的、从正上方看为环状的可以伸缩的电极37、38构成。

图12为未在构成各驱动部40、41、42的电极之间施加电压的初始状态，上部镜筒30a和下部镜筒30b各自的凹部31、35内设置的上述驱动部40和驱动部42处于在上述镜筒30与保持构件5的内面5b之间加压的状态，上述镜筒30保持在被保持于上述保持构件5的移动孔5a内的预定位置不会向下落的状态。

在图12的状态下，上述上部镜筒30a的上表面的高度位置为H3，上述下部镜筒30b的下表面的高度位置为H5。另外，将驱动部40作为“第1驱动部”，将驱动部41作为“第2驱动部”，将驱动部42作为“第3驱动部”进行说明。

在图13所示的状态(第1动作状态)下，未给第1驱动部40提供电力，上述第1驱动部40维持在在上述上部镜筒30a与保持构件5的内面5b之间加压的状态。

图13通过在上述第2驱动部41的电极33、34之间施加电压使上述电介质弹性体32在静电吸引力的作用下在侧面方向(图示X1-X2方向)被压垮，上述第2驱动部41离开上述保持构件5的内面5b(用虚线箭头表示)。由此释放上述第2驱动部41在上述镜筒30与保持构件5的内面5b之间加压的状态。

接着在图14所示的状态(第1动作状态)下，通过在上述第3驱动部42的电极37、38之间施加电压，上述电介质弹性体36在静电吸引力的作用下沿移动方向(图示Z1-Z2方向)被挤垮，沿移动方向收缩。此时上述上部镜筒30a被由上述第1驱动部40所致的与保持构件5之间的加压状态所约束，并且下部镜筒30b一侧为非约束状态，因此上述第3驱动部42向图示上方收缩(用虚线箭头表示)。由此，上述下部镜筒30b的下表面从高度位置H5向上移动到高度位置H6(实线箭头所示)。

接着在图15的状态(第2动作状态、第3动作状态)下，停止给上述第2驱动部41的电极33、34之间提供电力，上述第2驱动部41恢复到原来的状态，上述第2驱动部41在上述保持构件5的内面5b与镜筒30之间加压。由此，上述下部镜筒30b在图15的位置被约束，上述下部镜筒30b的下表面的高度位置保持在H6的位置。

接着，在上述第1驱动部40的电极33、34之间施加电压，由此使上述电介质弹性体32在静电引力的作用下沿侧面方向(图示X1-X2方向)被挤垮，上述第1驱动部40的外侧电极33离开上述保持构件5的内面5b(用虚线箭头表示)。由此释放上述第1驱动部40在上述上部镜筒30a与保持构件5的内面5b之间的加压状态。

接着停止给上述第3驱动部42的电极37、38之间提供电力，上述第3驱动部42恢复到原来的状态。虽然上述第3驱动部42沿上下方向膨胀，但此时位于上述第3驱动部42下侧的下部镜筒30b由于上述第2驱动部41给保持构件5加压而处于被约束在图15所示的位置的状态，而上部镜筒30a由于释放了上述第1驱动部40对保持构件5的加压状态而处于非约束状态，因此上述第3驱动部42向图示上方膨胀(用虚线箭头表示)，由此上述上部镜筒30a向图示上方移动(用实线箭头表示)。上述上部镜筒30a的上表面从高度位置H3向上移动到高度位置H4。

然后，通过停止给上述第1驱动部40的电极33、34之间提供电力，使上述第1驱动部40回到初始状态，而使上述第1驱动部40在上述保持构件5的内面5b与镜筒30之间加压。由此使各驱动部40、41、42回到图12所示的初始状态。

通过反复进行用图12至图15说明过的一连串的动作，可以使上述上部镜筒30a连续地向上移动(高度位置H4-高度位置H3)的高度。

通过反复进行与用图12至图15说明过的一连串的动作相反的动作，就可以使上述下部镜筒30b连续地向下移动。

由于具有上述电介质弹性体以及设置在其两面上的可以伸缩的电极而构成的人工肌肉，驱动力高、伸缩率高且具有橡胶一样的弹性，因此可以期待以下这样的效果。

图16所示的在保持构件5的移动孔5a内移动的镜筒6为与图2说明过的实施例一样在上述镜筒6的外周面6a上设置包括公共电极14、电介质弹性体12及外侧电极13的驱动部7、8、9的结构。

在图16所示的实施例中，在上述保持构件5的移动孔5a的内面5b设置台阶A。

而图17所示的实施例使上述保持构件5的移动孔5a的内面5b为沿移动方向(图示Z1-Z2方向)重复起伏的蛇腹形形状等。

在图2的实施例中，上述保持构件5的移动孔5a的内面5b为圆筒形状，形成为环状的外侧电极13紧密地与上述内面5b相抵接，而图16或图17这样的上述内面5b为台阶形状，即使形状有歪斜，驱动部7、8、9通过反复进行图2至图6说明过的一连串的动作，上述各驱动部7、8、9也能够与上述内面5b的形状相一致，能够牢固地保持上述镜筒6并驱动上述内面5b。这是因为上述那样的人工肌肉驱动力大并且具有橡胶那样的弹性，因此上述驱动部7、8、9能够随上述内面5b的形状而自由自在地变形，由此，不管上述保持构件5的内侧5b的形状如何，都能够使上述镜筒6在上述移动孔5a内适当且容易地移动。

但是，本发明不必使用另外的位置传感器，根据由人工肌肉构成的驱动部7、8、9的静电电容的变化就能检测到上述镜筒6在上述保持构件5的移动孔5a内的位置。

在图18所示的实施例中，在上述保持构件5的移动孔5a的内面5b上沿移动方向(图示Z1-Z2方向)隔开预定间隔T5形成的多个突起部50，向上述镜筒6的外周面6a的方向突出地形成。例如，各突起部50突出形成为从正上方看为环状。

当例如上述间隔T5正好为一个驱动部7、8、9能够进入的程度的大小，像图18那样驱动部8进入上述突起部50、50之间时，位于上述驱动部8上下的驱动部7、9处于骑在上述突起部50、50上的状态。

如图18所示，在上述突起部50上、以及上述突起部50、50之间的间隔T5内，从保持构件5的内面5b的下侧开始往上依顺添加“位置等级(level)”。

在图18所示的实施例中，使例如上述驱动部9具备位置传感器的功能，在此时的图18的状态下，上述驱动部9位于“位置等级5”。

当上述驱动部9抵接在突起部50上时，构成上述驱动部9的电介质弹性体12的变形量与抵接在上述间隔T5内的保持构件5的内面5b上时不同。当抵接在上述突起部50上时，由于上述电介质弹性体12处于被挤垮得更严重的状态，因此静电电容比抵接在上述间隔T5内的内面5b上时的大。

因此，如果根据上述静电容量的变化检测到电压变化，则可以确认现在上述驱动部9是抵接在突起部50上还是抵接在间隔T5内的内面5b上。

如果使上述驱动部9最初位于“位置等级0”的位置，通过图2至图6说明过的一连串的动作使上述驱动部7、8、9向上驱动，则上述驱动部9的位置从“位置等级0”→“位置等级1”→“位置等级2”→…………这样变化下去。此时，如果根据上述驱动部9在各位置等级上的静电电容检测电压变化，则电压从低电压(位置等级0)→高电压(位置等级1)→低电压(位置等级2)→…………产生变化，因此，通过绘制该电压变化曲线，可以确认上述驱动部9此时处于“位置等级5”(第3次高电压的位置)。

或者像图19、图20那样，在上述保持构件5的内面5b上设置宽度尺寸T6沿移动方向(图示Z1-Z2方向)逐渐变小的凹部60。通过形成上述凹部60，当沿移动方向(图示Z1-Z2方向)水平切断上述保持构件5时的截面积B沿上述移动方向(图示Z1-Z2方向)连续地变大。

或者像图21那样在上述保持构件5的内面5b上设置宽度尺寸T7沿移动方向(图示Z1-Z2方向)断续地变小的凹部70。通过形成上述凹部70，当沿移动方向(图示Z1-Z2方向)水平地切断上述保持构件5时的截面积B沿上述移动方向(图示Z1-Z2方向)断续地变大。

即使是像图19至图21所示那样使沿移动方向(图示Z1-Z2方向)水平地切断保持构件5时的截面积沿移动方向连续或者断续地变化的结构，由于基于从上述驱动部9获得的静电电容的电压值随上述驱动部9在上述内面5b上的接触场所而变化，因此能够根据上述电压变化检测上述驱动部9的位置，结果能够检测到上述镜筒6的移动位置。

另外，在图10、图11的实施例中，如果将图19～图21所示的变形场所设置在镜筒6的外周面6a上，则同样能够将驱动部作为位置传感器使用。

并且，虽然在图19～图21中形成凹部60、70，但也可以采取使图19～图21中的保持构件5的整个内面沿图示Z1方向变窄的结构。

在图22中，保持构件5或收容到上述镜筒6内的透镜80也可以使用具有电介质弹性体和可以伸缩的电极而构成的驱动部(人工肌肉)并沿上下方向移动。

如图22所示那样，摄像元件19被内装在数码相机1的主体部1a内，在上述主体部1a的正面安装有上述保持构件5，在上述保持构件5的移动孔5a内设置有收容了多个透镜80、81的镜筒6。

图22所示的保持构件5与镜筒6之间设置的驱动装置C、D的结构与图10所示的驱动装置的相同。

在图22中，上述保持构件5与主体部1a之间也使用了由人工肌肉构成的驱动装置E、F。驱动装置E、F的结构与图10所示的驱动装置的相同。

而且，在图22中，还在上述镜筒6与透镜80之间使用了由人工肌肉构成的驱动装置G、H。上述驱动装置G、H的结构与图2所示的驱动装置的相同(另外，驱动装置G、H在图面上被简化了)。

这样一来，数码相机1的各种各样的部分都可以使用本发明的驱动装置，变焦功能、调焦功能以及其他各种各样的功能都可以通过上述人工肌肉构成的驱动装置容易地达到。

图23为表示本发明的透镜驱动机构(驱动器)的制造方法的一个工序图。

在图23所示的工序中，准备好与上述保持构件5一样具有移动孔90a的圆筒状等夹具90，在上述夹具90内收容单个或多个镜筒6。

上述镜筒6与图2一样在上述镜筒6的外周面6a上安装有至少3个以上沿移动方向(图示Z1-Z2方向)隔开预定间隔的、由电介质弹性体和可以伸缩的电极构成的驱动部7、8、9。

如图23所示，在将上述夹具90安装到例如保持构件5的下面一侧，形成从上述夹具90到上述保持构件5的连续的移动孔5a、90a后，对安装在收容于上述夹具90内的镜筒6上的驱动部7、8、9反复进行用图2至图6说明过的一连串的动作，使上述镜筒6从上述夹具90的移动孔90a进入上述保持构件5的移动孔5a内，使上述镜筒6移动到上述保持构件5内的预定位置。在上述保持构件5的内面5b上设置有与用图18说明过的相同的突起部50，当驱动部7、8、9抵接在该突起部50上时，根据基于与抵接在上述突起部50、50之间的间隔内的上述内面5b上时不同的静电电容变化的电压变化，检测上述镜筒6的移动位置并使上述镜筒6移动到预定位置。

这样一来，可以简单地使安装了驱动部7、8、9的镜筒6从保持构件5的外部移动到上述保持构件5内的预定位置，因此使上述镜筒6安装到上述保持构件5内的安装工序变得非常简单。

另外，虽然以上对于具有镜筒6、保持构件5以及由设置在上述镜筒6与保持构件5之间的人工肌肉构成的驱动装置的光学设备进行了说明，但只要是具有由具备移动孔的外部部件、在上述移动孔内移动的移动体、以及用来驱动上述移动体的由人工肌肉构成的驱动装置的驱动器，并不局限于光学设备。

并且，上述驱动装置只要是沿移动体的移动方向隔开预定间隔至少设置3个以上，上述移动器件的个数没有特别的限制。

并且，虽然各驱动部是由电介质弹性体以及形成在其两侧的可以伸缩的电极构成的，但如果上述驱动部分别具有电场响应性高分子材料而构成，则即使不专门施加电压驱动部也能在移动孔与移动体之间施加电压，通过放置在磁场中，上述高分子材料能够沿电场方向伸缩(沿与电场垂直的方向膨胀)，因此通过利用这一原理能够使上述移动体在上述移动孔内移动。

Claims (12)

1.一种驱动器，其特征在于，

具有：具备移动孔的外部部件、在上述移动孔内移动的移动体、用来驱动上述移动体的驱动装置；

上述驱动装置具有：沿上述移动体的移动方向隔开预定间隔的、可以在移动体的外面和上述移动孔的内面之间加压的第1驱动部和第2驱动部，以及位于上述第1驱动部与第2驱动部之间的、给上述移动体施加移动力的第3驱动部；

上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部分别具有电场响应性高分子材料；

上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部分别具有电介质弹性体和设置在上述电介质弹性体的两面的、可伸缩的电极。

2.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，

上述第1驱动部和第2驱动部同时具有：

初始状态，在移动体的外面和上述移动孔的内面之间加压；

第1动作，从上述初始状态开始，上述第1驱动部维持在加压状态，同时，上述第2驱动部向离开上述移动体的外面或上述移动孔的内面的方向收缩来释放上述第2驱动部的加压状态，并且上述第3驱动部沿移动体的移动方向收缩或伸展；

第2动作，接着，上述第2驱动部向上述移动体的外面方向或上述移动孔的内面方向伸展，而使上述第2驱动部回到在上述移动体的外面和移动孔的内面之间加压的状态，并且上述第1驱动部向离开上述移动体的外面或上述移动孔的内面的方向收缩来释放上述第1驱动部的加压状态；

第3动作，再接着，上述第3驱动部回到上述初始状态，并且上述第1驱动部向上述移动体的外面方向或上述移动孔的内面的方向伸展，而使上述第1驱动部回到在上述移动体的外面和移动孔的内面之间加压的状态；

通过反复进行从上述初始状态开始的第1动作、第2动作和第3动作这一连串的动作，而使上述移动体在上述移动孔内移动。

3.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，

上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部具有上述电介质弹性体、以及面向上述移动体的外面和移动孔的内面而设置在上述电介质弹性体的两侧面的上述电极；

面向上述移动体的外面或移动孔的内面的上述电极中的一个被设置在构成各驱动部的电介质弹性体的整个侧面上而作为上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部的公共电极；

在上述初始状态下，至少构成第1驱动部和第2驱动部的电极抵接在上述移动体的外面和移动孔的内面上，而在上述移动体的外面与移动孔的内面之间处于加压的状态；

在上述第1动作中，上述第3驱动部进行沿移动体的移动方向伸展的动作。

4.如权利要求3所述的驱动器，其特征在于，上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部的面向上述移动体的外面的电极为上述公共电极，上述公共电极被固定支撑在上述移动体的外表面上。

5.如权利要求4所述的驱动器，其特征在于，上述移动体沿上述移动方向具有预定间隔地被分断成2个，上述预定间隔和构成上述第3驱动部的电介质弹性体的至少一部分隔着上述公共电极而相对。

6.如权利要求3所述的驱动器，其特征在于，上述第1驱动部、第2驱动部和第3驱动部的面向上述移动孔的内面的电极为上述公共电极，上述公共电极被固定支撑在从上述内面向上述移动体的外周面方向突出的支撑部上。

7.如权利要求3所述的驱动器，其特征在于，上述第1至第3驱动部共用一个电介质弹性体，与各驱动部相对应的电介质弹性体的部位部分地向预定方向伸缩。

8.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，在上述移动孔的内面或移动体的外面沿上述移动方向设置有上述驱动部在加压位置的形状变形的地方，当上述驱动部的电介质弹性体及电极处于在上述移动孔的内面和上述移动体的外面之间加压的状态时，根据上述电介质弹性体的变形量的变化来检测上述移动体在上述移动孔内的位置。

9.如权利要求8所述的驱动器，其特征在于，在上述移动孔的内面，在上述移动体的移动方向上设置有多个隔开预定间隔的突起部。

10.如权利要求8所述的驱动器，其特征在于，沿移动方向水平地切断上述移动体或上述外部部件时的上述外部部件的截面积沿移动方向连续地或断续地变化。

11.一种光学设备，其特征在于，使用了权利要求1所述的驱动器，上述外部部件为圆筒状的保持构件，上述移动体为镜筒，透镜被收容到上述镜筒内。

12.一种驱动器的制造方法，其是制造权利要求4所述的驱动器的方法；其特征在于，

将具有上述驱动部的移动体收容在具有移动孔的夹具内；

将上述夹具安装在上述外部部件上，以构成从上述夹具到外部部件的连续的移动孔；

通过对收容到上述夹具内的上述驱动部重复上述一连串的动作，使上述移动体从夹具的上述移动孔移动到上述外部部件的移动孔的预定位置。

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