CN101388619A - 驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可在与机电转换元件的伸缩方向大致垂直的方向上谋求低背化的驱动装置。在驱动装置(1)中，按照压电元件(5)的伸缩方向大致与FPC(7)的表面平行的方式将压电元件(5)固定在FPC(7)的表面，压电元件(5)与FPC(7)电连接。由此，FPC7的厚度方向与压电元件(5)的伸缩方向大致垂直的方向一致，所以，可在此方向上谋求驱动装置(1)的低背化。

Description

驱动装置

技术领域

本发明涉及一种适合于例如在带摄像头的手机或小型数码相机等中驱动透镜等的驱动装置。

背景技术

作为以往的上述技术领域的驱动装置，在专利文献1，2记载有具备：沿着规定的伸缩方向伸缩的机电转换元件；在伸缩方向的机电转换元件的一端所安装的驱动部件；摩擦卡合于驱动部件的被驱动体；通过焊料或导电性粘接剂等电连接有机电转换元件的挠性印刷基板等的印刷基板的驱动装置。

而且，在专利文献3记载有具备：沿着规定的伸缩方向伸缩的机电转换元件；在伸缩方向的机电转换元件的一端所安装的驱动部件；摩擦卡合于驱动部件的被驱动体；支撑机电转换元件的支撑体的驱动装置。

在这些驱动装置中，具有锯齿状波形的驱动脉冲被施加在机电转换元件上，以伸长速度和收缩速度不同的状态使机电转换元件变形。因此，机电转换元件若以慢速度变形，则被驱动体通过摩擦相对驱动部件静止，相反，机电转换元件若以快速度变形，则被驱动体通过惯性相对驱动部件移动。从而，通过将具有锯齿状的驱动脉冲反复施加到机电转换元件，能够使被驱动体以微细的间距间歇地移动。

【专利文献1】专利公开2007-274777号公报

【专利文献2】专利公开2006-311794号公报

【专利文献3】专利公开2007-74889号公报

然而，在专利文献1，2所记载的驱动装置中，由于使得机电转换元件的伸缩方向大致与印刷基板的表面垂直而在印刷基板上安装机电转换元件，因此，存在妨碍在与机电转换元件的伸缩方向大致垂直的方向的驱动装置的缩小化的问题。

这种问题在专利文献3所记载的驱动装置中，也通过在机电转换元件上电连接引线，传送用于驱动机电转换元件的电信号为一般，所以同样。

另外，在专利文献3所记载的驱动装置中，通过在机电转换元件上电连接引线，传送用于驱动机电转换元件的电信号是通常做法，所以存在还发生如下的问题的忧虑。即，在组装驱动装置时，由于在支撑体固定机电转换元件以后进行引线成形，因此，在机电转换元件和引线的连接部而应力集中就损伤连接部，其结果，存在不可将电信号确切地传送到机电转换元件上的忧虑。

发明内容

因而，本发明是借鉴于这种情况提出的，其目的在于提供一种在与机电转换元件的伸缩方向大致垂直的方向上可谋求缩小化的驱动装置。

为了达成上述目的，本发明所涉及的驱动装置，其特征在于，具备：沿着规定的伸缩方向伸缩的机电转换元件；在伸缩方向的机电转换元件的一端所安装的驱动部件；与驱动部件摩擦卡合的被驱动体；传送用于驱动机电转换元件的电信号的印刷基板，机电转换元件按照伸缩方向大致与印刷基板的表面平行的方式被安装在印刷基板的表面，并与印刷基板电连接。

在此驱动装置中，使得机电转换元件的伸缩方向大致与印刷基板的表面平行，在印刷基板的表面安装机电转换元件，机电转换元件与印刷基板电连接。由此，印刷基板的厚度方向与机电转换元件的伸缩方向大致垂直的方向一致，因此，在此方向上可谋求驱动装置的低背化。

而且，在本发明所涉及的驱动装置中，在安装有机电转换元件的部分，在伸缩方向的印刷基板的长度优选与在伸缩方向的机电转换元件的长度相等、或者比在伸缩方向的机电转换元件的长度更短。此时，可防止印刷基板妨碍对机电转换元件的一端安装驱动部件或在机电转换元件的另一端安装锤。

在本发明所涉及的驱动装置中，印刷基板优选为挠性印刷基板。通过将挠性印刷基板用作印刷基板，可使布线布局的自由度增大。

在本发明所涉及的驱动装置中，机电转换元件优选为介由导电性粘接剂与印刷基板电连接。通过使用比焊料刚性更低且弹性高的导电性粘接剂，可防止起因于与印刷基板的电连接而阻害机电转换元件的伸缩。

在本发明所涉及的驱动装置中，机电转换元件优选为在与安装有印刷基板的部分相对向的部分，相对伸缩方向从侧方由弹性部件支撑。根据此构成，通过机电转换元件的伸缩的振动难以传达到弹性部件，因此，可防止伴随机电转换元件的伸缩的共振之影响，并对驱动部件使被驱动体确实地移动。

而且，本发明所涉及的驱动装置，其特征在于，具备：沿着规定的伸缩方向伸缩的机电转换元件；在伸缩方向的机电转换元件的一端所安装的驱动部件；与驱动部件摩擦卡合的被驱动体；介由导电性粘接剂电连接机电转换元件，并传送用于驱动机电转换元件的电信号的印刷基板；和支撑机电转换元件的支撑体，并且支撑体通过印刷基板被固定于支撑体而支撑机电转换元件。

在此驱动装置中，介由导电性粘接剂电连接机电转换元件的印刷基板使用于用于驱动机电转换元件的电信号的传送。因此，使印刷基板的厚度方向与机电转换元件的伸缩方向大致垂直的方向一致，在该方向能够谋求驱动装置的缩小化。进一步，通过其印刷基板被固定在支撑体，而支撑体支撑机电转换元件。由此，在组装驱动装置时，可回避在机电转换元件和印刷基板的连接部应力集中，通过印刷基板可将电信号确实地传送到机电转换元件。

在本发明所涉及的驱动装置中，印刷基板优选为挠性印刷基板，通过加强部件被固定于支撑体。通过将挠性印刷基板用作印刷基板，而可使布线布局的自由度增大。而且，由于通过加强部件挠性印刷基板被固定在支撑体，因此，可防止挠性印刷基板变形而损伤机电转换元件和挠性印刷基板的连接部的现象。

根据本发明，在大致与机电转换元件的伸缩方向垂直的方向，可谋求驱动装置的缩小化。

附图说明

图1是本发明所涉及的驱动装置的第1实施方式的剖面图。

图2是沿着图1的II-II线的剖面图。

图3是沿着图1的III-III线的剖面图。

图4是图1的驱动装置的压电元件周边的立体图。

图5是本发明所涉及的驱动装置的第2实施方式的剖面图。

图6是沿着图5的VI-VI线的剖面图。

图7是沿着图5的VII-VII线的剖面图。

图8是沿着图5的VIII-VIII线的剖面图。

图9是图5的驱动装置的压电元件单元周边的立体图。

图10是图5的驱动装置的压电元件单元周边的正视图。

图11是使图5的驱动装置的压电元件运作的驱动电路的电路图。

图12是输入于图11的驱动电路的输入信号的波形图。

图13是从图11的驱动电路输出的输出信号的波形图。

图14是变形例的驱动装置的压电元件单元周边的正视图。

图15是变形例的驱动装置的压电元件单元周边的剖面图。

图中：1-驱动装置，2-透镜框(被驱动体)，4-支架(支撑体)，5-压电元件(机电转换元件)，6-驱动轴(驱动部件)，7-挠性印刷基板，8-导电性粘接剂，9-加强板(加强部件)。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。另外，在各图中对同一或相当部分附上同一符号，省略重复的说明。

[第1实施方式]

图1是本发明所涉及的驱动装置的第1实施方式的剖面图。图2是沿着图1的II-II线的剖面图。如图1、2所示，驱动装置1用于将透镜框(被驱动体)2保持的透镜3沿着光轴OA驱动，例如，适合于带摄像头的手机或小型数码相机等。驱动装置1在构成驱动装置1的外周的支架4内具备有：压电元件(机电转换元件)5、驱动轴(驱动部件)6、挠性印刷基板(FPC)7及锤11。

压电元件5沿着平行于光轴OA的伸缩方向(以下，仅称为「伸缩方向」)伸缩。在压电元件5中，与安装有FPC7的部分5a相对向的部分5b，例如由通过硅胶而成的弹性部件12挟持，此弹性部件12固定于支架4。由此，压电元件5在与安装有FPC7的部分5a相对向的部分5b，相对伸缩方向从侧方由弹性部件12弹性支撑。驱动轴6沿着伸缩方向延伸，通过粘接剂被固定于伸缩方向的压电元件5的一端。此驱动轴6例如通过碳石墨等即石墨结晶被强固地复合而成的石墨复合体而形成为圆柱状。

锤11安装在伸缩方向的压电元件5的另一端。此锤11通过对压电元件5的另一端侧赋予负荷而防止压电元件5的另一端侧比一端侧更大地变位的现象。作为锤11，为了将压电元件5的伸缩有效地传达到驱动轴6侧，优选是比驱动轴6重的锤。另外，例如，若通过将锤11的另一端侧固定于支架4而支撑压电元件5，则不需要弹性部件12。

驱动轴6的一端部，以间隙镶嵌的状态贯通于形成在支架4具有的隔板部41的轴承孔41a。另一方面，驱动轴6的另一端部，以间隙镶嵌的状态贯通于形成在支架4具有的隔板部42的轴承孔42a。由此，驱动轴6可沿着伸缩方向进行往复移动。另外，在支架4形成有开口部4a，开口部4a由拆装自如的支架壳13覆盖。

在驱动轴6摩擦卡合有：通过隔板部41、42在它们之间使移动区域规制的透镜框2的卡合部21。图3沿着图1的III-III线的剖面图。如图3所示，剖面V字状的板部件22和剖面V字状的板部件24挟持有驱动轴6，该板部件22固定在卡合部21的V沟21a内，该板部件24通过卡止在卡合部21的板弹簧23向板部件22侧赋予弹力。由此，卡合部21在其移动时在与驱动轴6之间产生一定的摩擦力。

图4是图1的驱动装置的压电元件周边的立体图。如图4所示，压电元件5与沿大致垂直于伸缩方向的方向延伸的带状FPC7电连接。FPC7与驱动电路(未图示)电连接，将用于驱动压电元件5的电信号从驱动电路传送到压电元件5。

压电元件5按照伸缩方向大致与FPC7的表面7a平行的方式通过导电性粘接剂8被固定于FPC7的表面7a。导电性粘接剂8将压电元件5的端子和设于FPC7的表面7a的配线17电连接。另外，作为导电性粘接剂8，例如使用包含70重量％的银粒子和20重量％的环氧树脂的热固化型粘接剂。

在这样构成的驱动装置1中，用于驱动压电元件5的电信号通过FPC7从驱动电路传送到压电元件5，通过该电信号的输入使压电元件5反复伸长及收缩。随着此伸长及收缩而使驱动轴6进行往返移动。此时，通过使压电元件5的伸长速度和收缩速度不同，就使驱动轴6朝一方向移动的速度和朝另一方向移动的速度不同。由此，使得卡合部21乃至透镜框2朝所希望的方向移动。

如以上说明，在驱动装置1中，按照压电元件5的伸缩方向大致与FPC7的表面7a平行的方式，在FPC7的表面7a固定压电元件5，且压电元件5与FPC7电连接。由此，FPC7的厚度方向(大致垂直于表面7a的方向)与大致垂直于压电元件5的伸缩方向的方向(此处，也大致垂直于FPC7的延伸方向的方向)一致，因此，在该方向可谋求驱动装置1的缩小化。

而且，由于在用于驱动压电元件5的电信号的传送中使用FPC7，因此，可使布线布局的自由度增大。进一步，由于在压电元件5和FPC7的电连接上使用刚性比焊料更低且弹性高的导电性粘接剂8，因此，可防止起因于与FPC7的电连接而阻害压电元件5的伸缩。

而且，压电元件5，在与安装有FPC7的部分5a相对的部分5b中，相对伸缩方向从侧方由弹性部件12支撑，所以，压电元件5的伸缩所引起的振动难以传达到弹性部件12。其结果，可防止随着压电元件5的伸缩的共振的影响，且相对驱动轴6使透镜框2确实地移动。

[第2实施方式]

图5是本发明所涉及的驱动装置的第2实施方式的剖面图。图6是沿着图5的VI-VI线的剖面图，图7是沿着图5的VII-VII线的剖面图。如图5～图7所示，驱动装置1是用于将透镜框(被驱动体)2所保持的透镜3沿着光轴OA驱动的装置，例如，适合于带摄像机的手机或小型数码相机等的装置。

驱动装置1具备有容纳透镜框2的支架(支撑体)4。支架4支撑有沿着平行于光轴OA的伸缩方向(以下，仅称「伸缩方向」)伸缩的压电元件(机电转换元件)5。在伸缩方向的压电元件5的一端通过粘接剂固定有驱动轴(驱动部件)6，以使其沿着伸缩方向延伸。驱动轴6例如通过碳石墨等即石墨结晶被强固地复合而成的石墨复合体而形成为圆柱状。另外，在支架4形成有开口部4a，开口部4a由拆装自如的支架壳13覆盖。

驱动轴6的一端部，以间隙镶嵌的状态贯通于形成在支架4具有的隔板部41的轴承孔41a。另外，驱动轴6的另一端部，以间隙镶嵌的状态贯通于形成在支架4具有的隔板部42的轴承孔42a。由此，驱动轴6可沿着伸缩方向往复移动。

在驱动轴6摩擦卡合有：通过隔板部41、42在它们之间使移动区域规制的透镜框2的卡合部21。图8是沿着图5的VIII-VIII线的剖面图。如图8所示，剖面V字状的板部件22和剖面V字状的板部件24挟持有驱动轴6，该板部件22固定在卡合部21的V沟21a内，该板部件24通过卡止在卡合部21的板弹簧23向板部件22侧赋予弹力。由此，卡合部21在其移动时在与驱动轴6之间产生一定的摩擦力。

此处，说明基于支架4的压电元件5的支撑结构。

图9是图5的驱动装置的压电元件周边的立体图，图10是图5的驱动装置的压电元件周边的正视图。如图9，11所示，压电元件5通过导电性粘接剂8电连接在朝大致与伸缩方向直交的方向延伸的带状挠性印刷基板(FPC)7的表面。为了提高耐冲击性而导电性粘接剂8优选具有弹性。

FPC7在其前端侧电连接于驱动电路(未图示)，将用于驱动压电元件5的电信号从驱动电路传送到压电元件5。在FPC7的基端部的背面，通过粘接剂固定有例如由金属或聚酰亚胺而成的矩形板状的加强板(加强部件)9。加强板9，从大致与FPC7的表面直交的方向观看具有包括压电元件5和FPC7的连接部(即，导电性粘接剂8的配置部)的外形。通过这些压电元件5、驱动轴6、FPC7、导电性粘接剂8及加强板9构成压电元件单元10。

压电元件单元10，例如，通过由硅胶而成的弹性部件18由螺栓19固定在支架4具有的架部43。即，FPC7通过加强板9被固定在支架4。这样，通过将FPC7介由加强板9而固定在支架4，支架4支撑压电元件5。另外，如图6所示，在FPC7及加强板9分别形成有具有比螺栓19的螺纹部的外径大的内径的贯通孔7a及贯通孔9a，且贯通孔7a及贯通孔9a连接；螺栓19的螺纹部，介由形成于贯通孔7a、9a及弹性部件18的贯通孔18a与形成于支架4的架部43的螺纹孔43a螺合。

如以上说明，在驱动装置1中，通过导电性粘接剂8电连接有压电元件5的FPC7，被使用在用于驱动压电元件5的电信号的传送。因此，使FPC7的厚度方向与大致垂直于压电元件5的伸缩方向的方向一致，在该方向可谋求驱动装置1的低背化。进一步，通过FPC7介由加强板9被固定于支架4，从而，支架4支撑压电元件5。由此，在组装驱动装置1时，通过加强板9将FPC7固定在支架4以后，为了将FPC7在其前端侧与驱动电路电连接而进行FPC7的成形，但由于压电元件5直接固定在支架4，因此，可回避对在压电元件5和FPC7的连接部的应力集中。从而，根据驱动装置1，可通过FPC7将电信号确实地传送到压电元件5。

而且，在驱动装置1中，在用于驱动压电元件5的电信号的传送中使用FPC7。由此，可使用于将FPC7在其前端侧与驱动电路电连接的布线布局的自由度增大。进一步，从大致与FPC7的表面直交的方向观看，介由具有包括压电元件5和FPC7的连接部的外形的加强板9，FPC7被固定于支架4。因此，在组装驱动装置1时，在支架4内装填压电元件单元10时，可防止FPC7变形而损伤压电元件5和FPC7的连接部。

而且，在驱动装置1中，压电元件单元10通过螺栓19被固定在支架4。由此，例如压电元件5发生故障时，从支架4拆下支架壳13，可通过支架4的开口部4a容易交换压电元件单元10。

而且，在驱动装置1中，FPC7及加强板9分别形成有具有比螺栓19的螺纹部的外径大的内径的贯通孔7a及贯通孔9a，且贯通孔7a及贯通孔9a连接。进一步，压电元件单元10通过弹性部件18被固定在支架4。由此，例如，在压电元件单元10中，即使驱动轴6的安装角度不平衡，通过螺栓19将压电元件单元10固定在支架4时，可防止通过隔板部41的轴承孔41a及隔板部42的轴承孔42a过拘束驱动轴6的现象。

接着，说明驱动装置1的动作。图11是使图5的驱动装置的压电元件运作的驱动电路的电路图。图12是输入于图11的驱动电路的输入信号的波形图，图13是从图11的驱动电路输出的输出信号的波形图。

如图11所示，驱动电路31设在控制部30内。控制部30进行驱动装置1的整体控制，例如，具有CPU、ROM、RAM、输入信号电路及输出信号电路等。驱动电路31作为压电元件5的驱动电路起功能，对压电元件5输出驱动用的电信号。驱动电路31从控制部30的控制信号生成部输入控制信号，并将该控制信号电压增幅或电流增幅后输出压电元件5的驱动用电信号。驱动电路31，例如，由逻辑电路U1～U3构成输入段，在输出段使用具备场效应晶体管(FET)Q1、Q2的元件。晶体管Q1、Q2可输出Hi输出(高电位输出)、Lo输出(低电位输出)及OFF输出(开放输出)作为输出信号。

图12(a)是卡合部21接近压电元件5而使透镜框2移动时所输入的输入信号，图12(b)是卡合部21远离压电元件5而使透镜框2移动时所输入的输入信号。而且，图13(a)是卡合部21接近压电元件5而使透镜框2移动时所输出的输出信号，图13(b)是卡合部21远离压电元件5而使透镜框2移动时所输出的输出信号。

图13(a)、(b)的输出信号是在与图12(a)、(b)的输入信号同一时刻成为ON/OFF的脉冲信号。图13(a)、(b)的2个信号通过FPC7输入到压电元件5。在压电元件5输入具有锯齿状波形的脉冲信号也可，但如图13所示，输入具有锯齿状波形的脉冲信号，也可使压电元件5作动。此时，压电元件5的驱动信号为具有矩形状波形的脉冲信号即可，因此，容易生成信号。

图13(a)、(b)的输出信号由成为同一频率的2个脉冲信号构成。此2个脉冲信号通过使相互的相位不同，就成为相互信号的电位差阶段性地变大且急剧变小的信号、或相互信号的电位差急剧变大而阶段性地变小的信号。通过输入这种2个信号，可使压电元件5的伸长速度和收缩速度不同，可使卡合部21乃至透镜框2移动。

例如，在图13(a)、(b)中，被设定为一方的信号从Hi成为Lo之后，另一方的信号成为Hi。在该些信号中，按照一方的信号成为Lo后经过一定的时滞t_OFF而另一方的信号成为Hi方式设定。而且，2个信号都为Lo时作为输出成为断开状态(开放状态)。

图13(a)、(b)的输出信号即作为使压电元件5运作的电信号，使用超过声频的频率信号。在图13(a)、(b)中，2个信号的频率为超过声频频率的频率信号，例如，被设为30～80kHz，更优选为40～60kHz的频率信号。通过使用这种频率的信号，可减少压电元件5的在听觉区的运作音。

通过以上，驱动装置1如以下运作。即，电信号输入于压电元件5，通过该电信号的输入使压电元件5反复伸长及收缩。随着该伸长及收缩而驱动轴6往返移动。此时，通过使压电元件5的伸长速度和收缩速度不同，驱动轴6朝一方向移动的速度和朝另一方向移动的速度不同。由此，可使卡合部21乃至透镜框2朝所希望的方向移动。

本发明不限于上述实施方式。

例如，在上述第1实施方式中，在用于驱动压电元件5的电信号的传送中，也可以使用所谓的刚性基板而替代FPC7。而且，在压电元件5和FPC7或刚性基板的电连接中使用焊料也可。

而且，上述第1实施方式，为驱动装置1驱动透镜框2的情况，但驱动装置也可以驱动透镜框2以外的被驱动体。

而且，在上述第2实施方式中，如图14所示，例如，也可以使由硅胶而成的弹性部件14介设在压电元件5和FPC7之间，通过导电性粘接剂8在FPC7的表面电连接压电元件5。此时，防止与其他部件的共振，可将压电元件5的振动确实地传达到驱动轴6。

而且，在上述第2实施方式中，压电元件单元10对支架4的固定不限于由螺栓19的固定，也可以通过粘接剂固定。作为一例，如图15所示，也可以在使压电元件单元10的加强板9与支架4的壁部内面抵接的状态下，通过在形成于支架4的壁部的多个贯通孔4b内填充粘接剂15，将压电元件单元10固定在支架4。

而且，上述第2实施方式中，印刷基板为FPC7的情况，但印刷基板也可以为所谓的刚性基板。印刷基板为刚性基板时，加强板9不是必须的。

另外，上述第2实施方式为驱动装置1驱动透镜框2的情况，但驱动装置也可以为驱动透镜框2以外的被驱动体。

Claims (7)

1.一种驱动装置，其特征在于，具备：

沿着规定的伸缩方向伸缩的机电转换元件；

在上述伸缩方向的上述机电转换元件的一端所安装的驱动部件；

与上述驱动部件摩擦卡合的被驱动体；

传送用于驱动上述机电转换元件的电信号的印刷基板，

上述机电转换元件按照上述伸缩方向大致与上述印刷基板的表面平行的方式被安装在上述印刷基板的表面，并与上述印刷基板电连接。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

在安装有上述机电转换元件的部分，在上述伸缩方向的上述印刷基板的长度与上述伸缩方向的上述机电转换元件的长度相等、或者比上述伸缩方向的上述机电转换元件的长度更短。

3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，

上述印刷基板为挠性印刷基板。

4.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，

上述机电转换元件介由导电性粘接剂与上述印刷基板电连接。

5.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，

上述机电转换元件，在与安装有上述印刷基板的部分相对向的部分，相对上述伸缩方向从侧方由弹性部件支撑。

6.一种驱动装置，其特征在于，具备：

沿着规定的伸缩方向伸缩的机电转换元件；

在上述伸缩方向的上述机电转换元件的一端所安装的驱动部件；

与上述驱动部件摩擦卡合的被驱动体；

介由导电性粘接剂电连接上述机电转换元件，并传送用于驱动上述机电转换元件的电信号的印刷基板；

支撑上述机电转换元件的支撑体，

上述支撑体通过上述印刷基板被固定在上述支撑体，而支撑上述机电转换元件。

7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，

上述印刷基板为挠性印刷基板，且介由加强部件被固定在上述支撑体。

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