CN102138279B - 驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能使机电转换元件的往复位移有效地传递到移动部件上，而且可以有效地灵活利用空余空间的驱动装置。驱动装置(10)具备：具有在伸缩方向彼此相对的第一及第二端面(13a、13b)的机电转换元件(13)；安装在该机电转换元件的第二端面(13b)上的振动摩擦部(14)；以及与该振动摩擦部摩擦结合的移动部件(121、122)。移动部件可以在机电转换元件的伸缩方向上移动。驱动装置(10)具备配置在机电转换元件(13)的第二端面(13b)与振动摩擦部(14)的端面(14a)之间的振动传递部件(19)。机电转换元件(13)的中心轴线(13o)与振动摩擦部(14)的中心轴线(14o)不在同一直线上。
Description
技术领域
本发明涉及驱动装置，尤其涉及使用了压电元件等机电转换元件的驱动装置。
背景技术
一直以来，作为摄像机的自动调焦用驱动器或连续变焦用驱动器，使用线性执行元件(linear actuator)，该线性执行部件使用了压电元件、电致伸缩元件、磁致伸缩元件等机电转换元件(驱动装置)。
日本专利第3218851号公报(专利文献1)公开了使用抑制压电元件等机电转换元件所产生的振铃振动并能高速驱动的机电转换元件的驱动装置的驱动方法。专利文献1所公开的驱动装置具备：压电元件等机电转换元件；与该转换元件结合并与转换元件一起位移的驱动部件(振动轴)；以及与该驱动部件摩擦结合的被驱动部件(连续变焦镜头镜筒)。在专利文献1中，研究施加给压电元件(机电转换元件)的驱动信号，以驱动被驱动部件(连续变焦镜头镜筒)。
另外，日本特开2006-304529号公报(专利文献2)公开了如下高性能的驱动装置，即、该装置使用了与用金属材料形成的场合相比较，可实现低成本化和轻型化，并且不会降低移动速度和驱动力且具有高的弯曲弹性系数的可动元件。在专利文献2所公开的驱动装置中，可动元件由含有碳纤维的液晶聚合物形成。该专利文献2所公开的驱动装置具备：根据施加电压进行伸缩的压电元件(机电转换元件)；固定在压电元件的伸缩方向一端的驱动轴(振动摩擦部)；可滑动地与驱动轴摩擦配合的可动元件(移动部件)；以及粘接固定在压电元件的伸缩方向另一端的平衡块(静止构件、锤)。通过使压电元件的伸缩速度或加速度不同而使驱动轴振动，从而使可动元件(移动部件)沿着驱动轴(振动摩擦部)移动。
再有，日本专利第3 141714号公报(专利文献3)公开了能够以高速度稳定地驱动移动部件的驱动装置。专利文献3所公开的驱动装置具备：静止构件；将其伸缩方向的一端固定在该静止构件上的机电转换元件；与该机电转换元件的伸缩方向的另一端结合且能够在机电转换元件的伸缩方向上移动地支撑的驱动部件(振动摩擦部)；与该驱动部件摩擦结合且能够在机电转换元件的伸缩方向上移动地支撑的移动部件；以及在驱动部件(振动摩擦部)与移动部件之间产生摩擦力的摩擦力施加机构。该摩擦力施加机构包括：固定在移动部件上并产生推压力的弹性部件；以及将由弹性部件产生的推压力传递到驱动部件上的夹入部件。另外，将移动部件和驱动部件的接触部及夹入部件的接触部做成剖面为V字状。
日本特开2002-119074号公报(专利文献4)公开了使用了机电转换元件的驱动装置。专利文献4所公开的驱动装置具备：一端固定在支撑底座(静止构件)上的机电转换元件；固定在该机电转换元件的另一端的振动部件(振动摩擦部)；以及以规定的摩擦力与该振动部件配合的移动体(移动部件)。作为振动部件(振动摩擦部)使用碳棒。
另外，日本特开2006-141133号公报(专利文献5)公开了全长较短的驱动装置。专利文献5所公开的驱动装置具备：一端固定在固定体(锤、静止构件)上的机电转换元件；固定在该机电转换元件的另一端的驱动摩擦部件(振动摩擦部)；以及与该驱动摩擦部件摩擦配合的移动体(移动部件)。作为驱动摩擦部件的材料，使用陶瓷材料或聚苯硫醚树脂(PPS树脂)或液晶聚合物(LCP树脂)等工程塑料、碳纤维强化树脂以及玻璃纤维强化树脂等
日本特开2006-303955号公报(专利文献6)公开了能够简化结构、并能够实现成本降低的摄像装置。专利文献6所公开的摄像装置具备使摄像透镜在光轴方向移动的透镜驱动部。透镜驱动部使用了平稳撞击驱动机构(SIDM-Smooth Impact Drive Mechanism)。透镜驱动部具备：利用规定的粘接剂安装在驱动部安装部的SIDM重量部；与该SIDM重量部连接且利用通电在光轴方向上伸缩的压电元件部(机电转换元件)；以及与压电元件部连接的在光轴方向上尺寸较长的轴部(振动摩擦部)。该透镜驱动部的轴部通过驱动力传递部的驱动部夹持构件(移动部件)沿着与光轴方向大致正交的方向被夹持。
日本特开2007-202377号公报(专利文献7)公开了从动部件的移动速度增大、驱动脉冲的工作频率下降的机电驱动器结构。专利文献7所公开的机电驱动器结构具备：具有与基座接合的底面和顶面的电动式驱动器(机电转换元件)；以及与该电动式驱动器的顶面接合的弹性驱动部件(振动摩擦部)。弹性驱动部件具有：与电动式驱动器的顶面接合并与之一起往复移动的固定部；以及从该固定部延伸到电动式驱动器的外侧并具有传导部分的弹性部。在该弹性驱动部件的弹性部的传导部件内安装有从动部件(移动部件)。在弹性驱动部件的弹性部安装有弹性部件。该弹性部件推压从动部件以便与弹性驱动部件的弹性部的传导部分摩擦配合。由此，从动部件(移动部件)与弹性驱动部件(振动摩擦部)一起移动。
现有技术文献
专利文献1：日本专利第3218851号公报
专利文献2：日本特开2006-304529号公报
专利文献3：日本专利第3141714号公报
专利文献4：日本特开2002-119074号公报
专利文献5：日本特开2006-141133号公报
专利文献6：日本特开2006-303955号公报
专利文献7：日本特开2007-202377号公报
在上述专利文献1～6所公开的驱动装置中，任意一个中的机电转换元件的端面和振动摩擦部(振动部件)的端面在它们的中心轴线相互一致(同心)的状态下直接结合。振动摩擦部需要将利用机电转换元件的伸缩产生的振动(往复位移)高效率地传递到移动体(移动部件)上。因此，在专利文献1～6所公开的驱动装置中，机电转换元件的中心轴线与振动摩擦部的中心轴线在同一轴线上。其结果，当机电转换元件及振动摩擦部的一方的位置确定时，则另一方的位置也被确定。在这种现有的驱动装置中，伴随着其小型化，出现不能有效地灵活利用产品空间(空余空间)的问题。
在专利文献7所公开的机电驱动器结构中，电动式驱动器(机电转换元件)的端面和弹性驱动部件(振动摩擦部)的固定部的端面直接结合(接合)。如上所述，弹性驱动部件(振动摩擦部)需要将利用电动式驱动器(机电转换元件)的伸缩产生的振动(往复位移)高效率地传递到从动部件(移动部件)上。然而，在专利文献7所公开的机电驱动器结构中，由于电动式驱动器(机电转换元件)的中心轴线和弹性驱动部件(振动摩擦部)的中心轴线相互偏移，因此不可能进行这种效率良好的传递。
发明内容
因此，本发明所要解决的课题是，提供一种使机电转换元件的往复位移有效地传递到移动部件上，而且可以有效地灵活利用产品空间(空余空间)的驱动装置。
本发明的其他目的随着说明的进展可逐渐清楚。
若对本发明列举的方式的要点进行叙述的话，则可理解为，驱动装置具备：具有在伸缩方向彼此相对的第一及第二端面的机电转换元件；安装在该机电转换元件的第二端面上的振动摩擦部；以及与该振动摩擦部摩擦结合的移动部件。移动部件可以在机电转换元件的伸缩方向上移动。驱动装置具备配置在机电转换元件的第二端面与振动摩擦部的端面之间的振动传递部件。根据本发明列举的方式，机电转换元件的中心轴线和振动摩擦部的中心轴线不在同一直线上。
本发明的效果如下。
在本发明中，由于在机电转换元件的第二端面和振动摩擦部的端面之间配置振动传递部件，因此能够使机电转换元件的往复位移有效地传递到移动部件上。而且，由于机电转换元件的中心轴线和振动摩擦部的中心轴线不在同一直线上，因此能够有效地灵活利用产品空间(空余空间)。
附图说明
图1是从斜前上方观察本发明的第一实施方式的驱动装置的立体图。
图2是从斜后上方观察图1所示的驱动装置的立体图。
图3是放大表示图1所示的驱动装置的主要部的局部放大立体图。
图4是以剖面表示图1所示的驱动装置的一部分的局部剖视主视图。
图5是用于说明图1至图4所示的驱动装置的作用效果的局部放大正面剖视图。
图6A是用于说明图1至图4所示的驱动装置的驱动方法的、表示利用驱动电路施加给层叠压电元件的电压变化的波形图。
图6B是表示层叠压电元件的位移的波形图。
图6C是表示没有振动传递部件的情况(现有的驱动装置)的移动部件的位移的图。
图6D是表示有振动传递部件的情况(本发明的驱动装置)的移动部件的位移的图。
图7是放大表示本发明的第二实施方式的驱动装置的主要部的局部放大正面剖视图。
图8是放大表示本发明的第三实施方式的驱动装置的主要部的局部放大正面剖视图。
图9是将本发明的第四实施方式的驱动装置所使用的振动传递部件与振动摩擦部和层叠压电元件(机电转换元件)一起表示的正面剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
参照图1至图4，对本发明的第一实施方式的驱动装置10进行说明。图1是从斜前上方观察驱动装置10的立体图。图2是从斜后上方观察图1所示的驱动装置10的立体图。图3是放大表示图1所示的驱动装置10的主要部分的局部放大立体图。图4是以剖面表示驱动装置10的一部分的局部剖视主视图。
在这里，如图1至图4所示，使用正交坐标系(X、Y、Z)。在图1至图4所示的状态下，在正交坐标系(X、Y、Z)中，X轴方向表示前后方向(进深方向)，Y轴方向表示左右方向(宽度方向)，Z轴方向表示上下方向(高度方向)。
图示的驱动装置10例如作为自动调焦透镜驱动单元使用。该场合，在图1至图4所示的例子中，上下方向Z为透镜的光轴O方向。
而且，自动调焦透镜驱动单元由透镜可动部和透镜驱动部构成。透镜驱动部支撑透镜可动部使其在光轴O方向上可以滑动，并且如后述那样驱动透镜可动部。
图示的驱动装置10配置在未图示的箱体内。箱体包括杯状的上侧罩(未图示)和下侧基座(未图示)。在箱体的下侧基座上搭载静止构件(锤)11。上侧罩的上面具有以透镜的光轴O为中心轴的圆筒部(未图示)。
另一方面，虽然未图示，但在下侧基座的中央部，搭载有配置在基板上的摄像元件。该摄像元件拍摄利用可动透镜(后述)成像的被拍摄体的图像，并转换为电信号。摄像元件由例如电荷偶合器件(CCD-charge coupled device)型图像传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS-complementary metal oxidesemiconductor)型图像传感器等构成。
在箱体内容纳有作为被驱动部件的可动镜筒(透镜架、透镜支撑体)17。被驱动部件17的中心轴与透镜的光轴O一致。可动镜筒(透镜架、透镜支撑体)17具有用于保持透镜筒(透镜组件)18的圆筒状的筒状部170。透镜筒(透镜组件)18保持自动调焦透镜AFL。在透镜架17的筒状部170的内周壁上加工有内螺纹(未图示)。另一方面，在透镜筒18的外周壁上加工有与上述内螺纹螺纹连接的外螺纹(图示)。因此，为了将透镜筒18安装在透镜架17上，通过将透镜筒18相对透镜架17的筒状部170、绕光轴O旋转、并沿光轴O方向进行螺纹连接，从而将透镜筒18容纳在透镜架17内，再通过粘结剂等相互接合。
透镜架17具有相对于光轴O在筒状部170的上前端向左右方向Y的右侧并向半径方向外侧突出的第一突出部172。该第一突出部172形成为大致三棱柱形状。在该第一突出部172的后壁紧固有第一移动体(移动轴)121。在图示的例子中，第一移动体121形成为V字型结构。
透镜架17在与第一突出部172不同的位置，在筒状部170的后端具有向左右方向Y的右侧并向半径方向外侧突出的第二突出部174。与第一突出部172同样，第二突出部174也形成为大致三棱柱形状。第二突出部174在其右端具有在前后方向X延伸的右端边。在该第二突出部174的右端边用粘接剂等紧固有弹簧15的第一端部(后端部)15a。弹簧15沿着第二突出部174的右端边174a从该第一端部(后端部)15a向前后方向X的前侧延伸到第二端部(前端部)15b。在该弹簧15的第二端部(前端部)15b安装有板状的第二移动体(移动轴)122。在图示的例子中，第二移动体122形成为平面结构。
该第二移动体(移动轴)122通过弹簧15向接近第一移动体(移动轴)121的方向(左右方向Y的左方向)加力。在第一移动体(移动轴)121和第二移动体(移动轴)122之间夹持有后述的圆柱状的振动摩擦部(振动部件)14。图示的例子中，第一移动体121和第二移动体122由相同的材料构成。第一移动体121和第二移动体122的组合作为移动部件起作用。
通过可动镜筒(透镜架)17、透镜筒(透镜组件)18、弹簧15、第一及第二移动体121、122的组合，构成自动调焦透镜驱动单元的透镜可动部。
如图2所示，在箱体内的左里侧设有圆柱状的引导轴22。该引导轴22与光轴O平行地延伸。引导轴22从箱体的下侧基座竖立设置。引导轴22和振动摩擦部(振动部件)14配置在绕光轴O旋转对称的位置。
另外，透镜架17具有相对于光轴O在筒状部170的左里端向半径方向外侧突出的第三突出部176。该第三突出部176具有上述引导轴22贯通的贯通孔176a。引导轴22和第三突出部176的组合作为防止透镜可动部旋转并将透镜可动部相对于箱体向光轴O方向引导的引导部件起作用。即、通过该引导部件，透镜可动部相对于箱体只能在光轴O方向上直线性移动。
接着，对自动调焦透镜驱动单元的透镜驱动部进行说明。透镜驱动部(驱动装置)10由作为机电转换元件工作的层叠压电元件13、上述静止构件(锤)11、上述振动摩擦部(振动部件)14以及振动传递部件19构成。
层叠压电元件13在光轴O方向上伸缩。层叠压电元件13具有在光轴O方向上层叠多个压电层的结构。如图4所示，层叠压电元件13具有在伸缩方向上彼此相对的第一端面(下端面)13a和第二端面(上端面)13b。静止构件(锤)11利用粘接剂等与层叠压电元件13的第一端面(下端面)13a结合。层叠压电元件13和静止构件11的组合称为压电单元。
振动摩擦部(振动部件)14通过振动传递部件19用粘接剂等安装在层叠压电元件13的第二端面(上端面)13b上。即、层叠压电元件13的上端面13b利用粘接剂(粘接树脂)与振动传递部件19的下端面19a结合(接合)，振动摩擦部(振动部件)14的下端面14a利用粘接剂(粘接树脂)与振动传递部件19的上端面19b结合(接合)。
这样，在本实施方式中，由于在振动摩擦部(振动部件)14和层叠压电元件(机电转换元件)13之间附加(安装)了振动传递部件19，所以，振动摩擦部(振动部件)14只要做成考虑了与第一及第二移动体121、122的滑动性的结构即可。因此，振动摩擦部(振动部件)14不必考虑它与机电转换元件(层叠压电元件)13的树脂粘接性而选定其材料。由此，振动摩擦部(振动部件)14不仅具有其材料选定的自由度，还扩大了其形状的自由度。
在图示的例子中，作为振动摩擦部(振动部件)14的材料，使用在其表面实施了氟润滑电镀的铝。另一方面，作为振动传递部件19的材料，为了将机电转换元件(层叠压电元件)19的振动高效率地传递到振动摩擦部(振动部件)14而使用振动传递速度及刚性高的金属或纤维强化树脂复合体。纤维强化树脂复合体可以是例如碳纤维强化塑料(CFRP)即可。
另外，通过附加振动传递部件19，由于其材质、形状与其他部件密切结合，因而能够抑制弹簧15的共振现象。而且，可以通过形状比较简单的振动传递部件19来弥补由弹簧15的尺寸偏差产生的每个制品的性能偏差。换言之，由于振动传递部件19能够以简单的形状制作，所以能够减少驱动装置10的每个产品的性能偏差。
再有，通过附加振动传递部件19，能够将由机电转换元件(层叠压电元件)13的伸缩产生的振动(往复位移)高效率地传递到移动部件121、122。其结果，能够顺利地进行移动部件121、122的移动(位移)。
图示的振动传递部件19做成比机电转换元件(层叠压电元件)13更向内侧(即、左右方向Y的左侧而且前后方向X的里侧(后侧))伸出的长方体形状。其结果，如图4所示，能够使机电转换元件(层叠压电元件)13的中心轴线13o与振动摩擦部14的中心轴线14o彼此偏移。换言之，机电转换元件(层叠压电元件)13的中心轴线13o与振动摩擦部14的中心轴线14o不在同一直线上。
在图示的例子中，振动摩擦部14的中心轴线14o比机电转换元件(层叠压电元件)13的中心轴线13o更向内侧(即、靠近透镜的光轴O方向的一侧)偏移。
如上所述，通过附加振动传递部件19，从而如图5所示，振动摩擦部14可以配置在振动传递部件19的形状的范围内。其结果，如图5所示，通过使振动摩擦部14的中心轴线14o相对于机电转换元件13的中心轴线13o向内侧偏移，从而能够在机电转换元件13及振动摩擦部14的周边确保空余空间ES1、ES2。由此，可以实现驱动装置10的小型化。即、可以减小空余空间ES1。还有，在图5的右侧向上下方向延伸的线表示驱动装置10的外形限制OL。
第一及第二移动体121、122与该振动摩擦部(振动部件)14摩擦结合。第一移动体121形成为V字型结构，第二移动体122形成为平面结构。
如上所述，透镜移动部具有弹簧15，该弹簧15用于通过第一及第二移动体121、122夹住振动摩擦部(振动部件)14。即、弹簧15将其第一端部15a紧固在第二突出板174上，并通过安装在其第二端部15b上的第二移动体122，产生将振动摩擦部(振动部件)14向第一移动体121推压的推压力。换言之，弹簧15通过将第二移动体122向振动摩擦部(振动部件)14加力，并由第一及第二移动体121、122夹持振动摩擦部(振动部件)14，从而作为在振动摩擦部(振动部件)14与第一及第二移动体121、122之间施加摩擦力的摩擦力施加机构(加力机构)而起作用。
这样，由于振动摩擦部(振动部件)14由第一及第二移动体121、122夹住，因此能够限制透镜可动部的位置。
此外，在图示的实施方式中，第一移动体121和第二移动体122由相同的材料构成。因此，能够使第一移动体121与振动摩擦部14之间的第一摩擦系数、和第二移动体122与振动摩擦部14之间的第二摩擦系数实质上相等。由此，能够稳定地使透镜可动部进行直线驱动。其结果，可以将通过机电转换元件(层叠压电元件)13的伸缩产生的振动运动高效率地传递到第一及第二移动体121、122上。
另外，驱动装置10可以将弹簧15的有效长度设计得较长。因此，即使弹簧15的尺寸和组装尺寸存在偏差，也能够减少对负载的影响。其结果，能够在减少每个产品的性能偏差的情况下制造驱动装置10。
这样，由于将弹簧15的有效长度设计得较长，因此作为弹簧15的材料，不仅是金属，即使是树脂成型品也能够发挥充分的弹性效果。
V字型结构的第一移动体121和振动摩擦部14彼此是两条直线接触，而且平面结构的第二移动体122和振动摩擦部14彼此是一条直线接触，因此，驱动装置10的摩擦结合部的接触状态稳定，起到了可得到重复性良好的摩擦驱动的效果。而且，该第一移动体121的V字型结构的角度希望在30度至小于180度的范围。
此外，用弹簧15将第一及第二移动体121、122向振动摩擦部14推压。由此，通过将第一及第二移动体121、122向振动摩擦部14推压，从而可实现三个部件(第一及第二移动体121、122、振动摩擦部14)的稳定的三线接触。
另外，将弹簧15不安装在振动摩擦部13上而是安装在透镜可动部侧。这样，通过使振动摩擦部14和弹簧15分离，从而能够防止引起弹簧15的共振现象。因此，振动摩擦部14和弹簧15的相位不会反转，可以使透镜可动部高效率地移动。而且，透镜可动部的行进方向还可以控制为向希望的方向前进。
如图1所示，透镜驱动部和透镜移动部相对于光轴O并排配置。因此，能够使驱动装置10低高度化。
其次，参照图6A～图6D对本发明的第一实施方式的驱动装置的驱动方法进行说明。图6A及图6B是分别表示通过驱动电路(未图示)施加给层叠压电元件13的电压的变化、和层叠压电元件13的位移的图。图6C是表示没有振动传递部件19的情况(现有的驱动装置)的移动部件121、122的位移的图，图6D是表示有振动传递部件19的情况(本发明的驱动装置10)的移动部件121、122的位移的图。在图6A～图6D中，横轴表示时间[μsec]，图6A的纵轴表示电压[V]，在图6B～图6D中，纵轴表示位移[nm]。
如图6A所示，对层叠压电元件13施加由负电压和正电压的重复波形构成的矩形电压作为驱动电压。在图示的例子中，负电压为-2.8V，正电压为+2.8V。矩形波电压的驱动频率为96kHz，负荷比为30/70。在图示的例子中，负荷比是负电压的脉冲宽度和正电压的脉冲宽度的比。此外，图示的例子表示使透镜架17(透镜筒18)沿着光轴O方向(上下方向Z)向下方连续移动的例子。
在这种状况下，如图6B所示，层叠压电元件13交替产生与脉冲宽度窄的负电压对应的急剧位移(伸展)、和与脉冲宽度宽的正电压对应的平稳位移(收缩)。
即、对层叠压电元件13施加矩形波电压(驱动电压)(图6A)，相对于层叠压电元件13产生锯齿波状的往复位移(伸缩)(图6B)。
除了图6A及图6B之外还参照图1，对驱动装置10的动作进行说明。首先，对使透镜可动部沿上下方向Z向下方移动的情况的动作进行说明。
首先，如图6A所示，对层叠压电元件13施加脉冲宽度窄的负电压。该场合，如图6B所示，层叠压电元件13迅速产生厚度方向的伸展位移。其结果，振动摩擦部14通过振动传递部件19沿着光轴O方向(上下方向Z)向上方迅速移动。此时，透镜可动部(第一及第二移动体121、122)不移动。其原因是，由于其惯性力，透镜可动部克服振动摩擦部14与第一及第二移动体121、122之间的摩擦力，实际上还停留在其位置上。
其次，如图6A所示，对层叠压电元件13施加脉冲宽度宽的正电压。该场合，如图6B所示，层叠压电元件13缓慢地产生在厚度方向的收缩位移。其结果，振动摩擦部14通过振动传递部件19沿着透镜的光轴O方向(上下方向Z)向下方缓慢地移动。此时，透镜可动部(第一及第二移动体121、122)与振动摩擦部14一起，实际上沿光轴O方向(上下方向Z)向下方移动。其原因是，振动摩擦部14与第一及第二移动体121、122彼此进行面接触，通过它们之间的接触面所产生的摩擦力而结合在一起。
这样，对层叠压电元件13交替施加脉冲宽度窄的负电压和脉冲宽度宽的正电压，使层叠压电元件13交替地产生伸展位移和收缩位移，从而能够使透镜架17(透镜筒18)沿着光轴O方向(上下方向Z)向下方连续地移动。
这里，在没有振动传递部件19的现有的驱动装置中，层叠压电元件(机电转换元件)13的往复位移(振动)直接传递到振动摩擦部14。因此，将通过层叠压电元件(机电转换元件)13的伸缩产生的振动(往复位移)高效率地传递到移动部件121、122是困难的。其结果，如图6C所示，不能使透镜可动部(移动部件)顺畅地移动。
另一方面，在有振动传递部件19的本实施方式的驱动装置10中，层叠压电元件(机电转换元件)13的往复位移(振动)通过振动传递部件19传递到振动摩擦部14。因此，能够将通过层叠压电元件(机电转换元件)13的伸缩产生的振动(往复位移)高效率地传递到移动部件121、122上。其结果，如图6D所示，能够使透镜可动部(移动部件)顺畅地移动。
如上所述，通过使机电转换元件13以锯齿波往复位移，将该机电转换元件13的往复位移通过振动传递部件19传递到振动摩擦部14，从而能够对移动部件121、122在规定的方向(在上述例子中为下方向)顺畅地进行线性驱动。
另外，使透镜可动部沿着光轴O方向(上下方向Z)向上方移动。反之，通过对层叠压电元件13交替施加脉冲宽度宽的负电压和脉冲宽度窄的正电压而能够实现上述情况。
另外，在上述实施方式中，以矩形波电压的负荷比(负电压的脉冲宽度与正电压的脉冲宽度的比、或正电压的脉冲宽度与负电压的脉冲宽度的比)为30/70的情况为例进行了说明。但是，上述负荷比只要在25/75～35/65的范围，就能够使透镜可动部(移动部件)顺畅地移动。
另外，在上述实施方式中，对机电转换元件13施加矩形波电压来使机电转换元件13以锯齿波往复位移，当然，使机电转换元件13以锯齿波往复位移的方法并不限定于此。
再有，在上述实施方式中，通过使移动部件121、122相对于振动摩擦部14重复实现防滑状态和滑动状态，从而使移动部件121、122在规定方向进行线性移动。换言之，以如下方式对驱动装置10进行驱动：在机电转换元件13的伸长时和缩小时的一方，在振动摩擦部14与移动部件121、122之间产生滑动，而在伸长时和缩小时的另一方，在振动摩擦部14与移动部件121、122之间不产生滑动。这种驱动方法在该技术领域称为防滑-滑动驱动法。
但是，也可以通过使移动部件121、122相对于振动摩擦部14重复滑动状态，从而使移动部件121、122向规定的方向进行线性移动。换言之，也可以以如下方式对驱动装置10进行驱动：不论在机电转换元件13的伸长时和缩小时的哪一方，都在振动摩擦部14和移动部件121、122之间产生滑动。这种驱动方法在该技术领域称为滑动-滑动驱动法。
以下，对层叠压电元件13进行说明。层叠压电元件13形成为长方体形状，该元件尺寸为0.9[mm]×0.9[mm]×1.5[mm]。使用PZT那样的低Qm材料作为压电材料。通过将厚度20[μm]的压电材料和厚度2[μm]的内部电极交替地以梳状层叠50层，从而制造层叠压电元件13。并且，层叠压电元件13的有效内部电极尺寸为0.6[mm]×0.6[mm]。换言之，在位于层叠压电元件13的有效内部电极的外侧的周边部上，存在宽0.15[mm]的环状的不灵敏区域部分(间隙)。
在上述的第一实施方式的驱动装置10中，将振动摩擦部14的中心轴线14o相对于机电转换元件13的中心轴线13o向内侧偏移。但是，也可以如图7所示的本发明的第二实施方式的驱动装置10A那样，将振动摩擦部14的中心轴线14o相对于机电转换元件13的中心轴线13o向外侧偏移。
如图7所示，通过附加振动传递部件19，并将振动摩擦部14的中心轴线14o相对于机电转换元件13的中心轴线13o向外侧偏移，从而能够自由地改变机电转换元件13及振动摩擦部14的周边的空余空间ES3、ES4。其结果，可以在空余空间ES3配置其他部件等而有效利用，能够提高设计自由度。
参照图8对本发明的第三实施方式的驱动装置10B进行说明。图8是放大表示驱动装置10B的主要部分的局部放大剖视主视图。图示的驱动装置10B除了省略了第一及第二移动体121、122这一点以外，具有与图1至图4所示的驱动装置10相同的结构。
即、在驱动装置10B中，第一突出部172还具有第一移动体的作用，弹簧15的第二端部15b还具有第二移动体的作用。换言之，图1至图4所示的驱动装置10的第一移动体121和第一突出部172在图8所示的驱动装置10B中为一个第一突出部172，图1至图4所示的驱动装置10的第二移动体122和弹簧15在图8所示的驱动装置10B中为一个弹簧15。
在这种结构的驱动装置10B中，与图1至图4所示的驱动装置10相比较，能够削减零部件数。
此外，在图8所示的驱动装置10B中，虽然省略了第一移动体121和第二移动体122双方，但也可以仅省略第一移动体121和第二移动体122中的任一方。
参照图9对本发明的第四实施方式的驱动装置10C进行说明。图9是将驱动装置10C所使用的振动传递部件19A与振动摩擦部14和层叠压电元件(机电转换元件)13一起表示的正面剖视图。
图示的驱动装置10C除了将振动传递部件19如后所述变形为振动传递部件19A这一点以外，具有与图1至图4所示的驱动装置10相同的结构。
振动传递部件19A在其水平面上的纵横宽度(尺寸)比图1至图4所示的振动传递部件19更宽。
并且，如图9所示，振动传递部件19A在与层叠压电元件(机电转换元件)13的上端面13b相对的面上形成第一凹部(凹处)191，在与振动摩擦部14的下端面14a相对的面上形成第二凹部(凹处)192。因此，层叠压电元件(机电转换元件)13与第一凹部191松动配合，振动摩擦部14的下端面14a与第二凹部192松动配合。
第一凹部(凹处)191用于明确层叠压电元件(机电转换元件)13的上端面13b与振动传递部件19A的下端面19a之间的粘接剂(粘接树脂)20的涂敷区域。第二凹部(凹处)192用于明确振动摩擦部14的下端面14a与振动传递部件19A的上端面19b之间的粘接剂(粘接树脂)20的涂敷区域。由此，能够提高驱动装置10C的组装性和强度。
此外，如图9所示，在用粘接剂(粘接树脂)20接合(粘接)振动传递部件19A的下端面19a和层叠压电元件(机电转换元件)13的上端面13b时，该粘接剂(粘接树脂)20向振动传递部件19A的第一凹部(凹处)191的内侧壁侧压入。同样，在用粘接剂(粘接树脂)20接合(粘接)振动传递部件19A的上端面19b和振动摩擦部14的下端面14a时，该粘接剂(粘接树脂)20也向振动传递部件19A的第二凹部(凹处)192的内侧壁侧压入。
其结果，如图9所示，能够将层叠压电元件(机电转换元件)13、振动传递部件19A和振动摩擦部14在它们之间没有粘接树脂层的状态下进行安装。因此，能够通过振动传递部件19A及振动摩擦部14将由层叠压电元件(机电转换元件)13的伸缩产生的振动高效率地传递到第一及第二移动体(移动部件)121、122。
此外，在图9所示的驱动装置10C中，在振动传递部件19A的下端面19a和上端面19b这两面虽形成凹部(凹处)191、192，但是也可以仅在振动传递部件19A的下端面19a和上端面19b的任意一方形成凹部(凹处)。
在上述本发明列举的方式中，驱动装置是用于使筒状的被驱动部件沿着其中心轴移动的装置，优选移动部件安装在被驱动部件上，而且与被驱动部件的外周接近地配置。振动传递部件优选例如，相对于机电转换元件向接近于被驱动部件的中心轴的内侧延伸。该场合，振动摩擦部的中心轴线比机电转换元件的中心轴线更向内侧偏移。反之，振动传递部件优选相对于机电转换元件向离开被驱动部件的中心轴的外侧延伸。该场合，振动摩擦部的中心轴线比机电转换元件的中心轴线更向外侧偏移。振动摩擦部优选作成圆柱状，移动部件优选由从两侧夹持振动摩擦部的第一移动体及第二移动体构成。第一移动体优选做成V字型结构，第二移动体优选做成平面结构。第一移动体的V字型结构的角度优选在30度至小于180的范围。
上述驱动装置优选还具备在振动摩擦部与第一移动体之间、在振动摩擦部与第二移动体之间产生摩擦力的摩擦力施加机构。摩擦力施加机构优选由在被驱动部件上安装第一端部，且在第二端部上安装第二移动体的加力部件构成。该场合，加力部件在由第一移动体及第二移动体从振动摩擦部两侧将其夹住的同时，产生用于推压振动摩擦部的推压力。
在上述驱动装置中，被驱动部件优选具备：筒状部；从该筒状部向外侧突出并保持第一移动的第一突出部；以及在与该第一突出部不同的位置从筒状部向外侧突出的第二突出部。该场合，加力部件优选由第一端部被紧固在第二突出部上，且在第二端部上安装有第二移动体的弹簧构成。
在上述驱动装置中，被驱动部件优选具备：筒状部；从该筒状部向外侧突出并兼作第一移动的第一突出部；以及在与该第一突出部不同的位置从筒状部向外侧突出的第二突出部。该场合，加力部件优选由第一端部被紧固在第二突出部上，且第二端部兼作第二移动体的弹簧构成。
另外，在上述驱动装置中，振动传递部件优选具有：机电转换元件的第二端面松动配合的第一凹部；以及振动摩擦部的端面松动配合的第二凹部。
以上对本发明参照其实施方式进行了特别表示并进行了说明，但是本发明并不限定于这些实施方式。本领域人员可理解为在不脱离本发明的技术方案的保护范围所规定的本发明的精神和范围的情况下，在形式和详细内容方面可进行各种变更。例如，在上述实施方式中，第一移动体形成为V字型结构，第二移动体形成为平面结构，当然，第一及第二移动体的形状并不限定于此。而且，在上述的实施方式中，振动摩擦部虽形成为圆柱状(棒状)，但也可以形成为复杂的形状(异形)。
本申请主张基于2008年9月1日申请的日本国专利申请第2008-223561号的优选权，其公开的内容作为参考文献整体引入此文。
Claims (10)
1.一种驱动装置(10、10A、10B、10C)，具备：
具有在伸缩方向彼此相对的第一及第二端面(13a、13b)的机电转换元件(13)；
安装在该机电转换元件的上述第二端面(13b)上的振动摩擦部(14)；
与该振动摩擦部摩擦结合的移动部件(121、122、172、15b)，上述移动部件(121、122、172、15b)可以在上述机电转换元件(13)的伸缩方向上移动；以及
配置在上述机电转换元件(13)的上述第二端面(13b)与上述振动摩擦部(14)的端面(14a)之间的振动传递部件(19、19A)；其特征在于，
上述机电转换元件(13)的中心轴线(13o)与上述振动摩擦部(14)的中心轴线(14o)不在同一直线上，
上述驱动装置是用于使筒状的被驱动部件(17)沿着其中心轴(O)移动的装置，
上述移动部件(121、122、172、15b)安装在上述被驱动部件(17)上，而且与上述被驱动部件(17)的外周接近地配置，
上述振动传递部件(19)相对于上述机电转换元件(13)向接近于上述被驱动部件(17)的中心轴(O)的内侧延伸，
上述振动摩擦部(14)的中心轴线(14o)比上述机电转换元件(13)的中心轴线(13o)更向内侧偏移。
2.一种驱动装置(10、10A、10B、10C)，具备：
具有在伸缩方向彼此相对的第一及第二端面(13a、13b)的机电转换元件(13)；
安装在该机电转换元件的上述第二端面(13b)上的振动摩擦部(14)；
与该振动摩擦部摩擦结合的移动部件(121、122、172、15b)，上述移动部件(121、122、172、15b)可以在上述机电转换元件(13)的伸缩方向上移动；以及
配置在上述机电转换元件(13)的上述第二端面(13b)与上述振动摩擦部(14)的端面(14a)之间的振动传递部件(19、19A)；其特征在于，
上述机电转换元件(13)的中心轴线(13o)与上述振动摩擦部(14)的中心轴线(14o)不在同一直线上，
上述驱动装置是用于使筒状的被驱动部件(17)沿着其中心轴(O)移动的装置，
上述移动部件(121、122、172、15b)安装在上述被驱动部件(17)上，而且与上述被驱动部件(17)的外周接近地配置，
上述振动传递部件(19)相对于上述机电转换元件(13)向离开上述被驱动部件(17)的中心轴(O)的外侧延伸，
上述振动摩擦部(14)的中心轴线(14o)比上述机电转换元件(13)的中心轴线(13o)更向外侧偏移。
3.根据权利要求1或2中所述的驱动装置，其特征在于，
上述振动摩擦部(14)形成为圆柱状，
上述移动部件包括从两侧夹持上述振动摩擦部(14)的第一移动体(121、172)及第二移动体(122、15b)。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，
上述第一移动体(121、172)形成为V字型结构，
上述第二移动体(122、15b)形成为平面结构。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，
上述第一移动体(121、172)的V字型结构的角度在30度至小于180度的范围。
6.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，
还具备摩擦力施加机构(15)，该摩擦力施加机构(15)用于在上述振动摩擦部(14)和上述第一移动体(121、172)之间，在上述振动摩擦部(14)和上述第二移动体(122、15b)之间产生摩擦力。
7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，
上述摩擦力施加机构由加力部件(15)构成，该加力部件(15)的第一端部(15a)安装在上述被驱动部件(17)上，该加力部件(15)的第二端部(15b)上安装了上述第二移动体；该加力部件(15)在由上述第一移动体(121、172)及上述第二移动体(122、15b)从上述振动摩擦部(14)两侧将其夹住的同时，产生用于推压上述振动摩擦部(14)的推压力。
8.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，
上述被驱动部件(17)具备筒状部(170)、从该筒状部向外侧突出并保持上述第一移动体(121)的第一突出部(172)、以及在与该第一突出部不同的位置从上述筒状部向外侧突出的第二突出部(174)，
上述加力部件由上述第一端部(15a)被紧固在上述第二突出部(174)上，且在上述第二端部(15b)安装有上述第二移动体(122)的弹簧(15)构成。
9.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，
上述被驱动部件(17)具备筒状部(170)、从该筒状部向外侧突出并兼作上述第一移动体的第一突出部(172)、以及在与该第一突出部不同的位置从上述筒状部向外侧突出的第二突出部(174)，
上述加力部件由上述第一端部(15a)被紧固在上述第二突出部上，且上述第二端部(15b)兼作上述第二移动体的弹簧(15)构成。
10.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，
上述振动传递部件(19A)具有：
与上述机电转换元件(13)的上述第二端面(13b)松动配合的第一凹部(191)；以及
与上述振动摩擦部(14)的端面(14a)松动配合的第二凹部(192)。
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