CN102447418A - 驱动装置、透镜镜筒及照相机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供驱动装置、透镜镜筒及照相机,驱动装置具备:第一压电元件,沿着第一方向进行厚度切变振动;第一构件,被第一压电元件驱动,并沿着第一方向进行振动;第二压电元件,被第一构件支承,并沿着第二方向进行厚度切变振动;以及第二构件,被第二压电元件驱动,并沿着第二方向进行振动。
Description
技术领域
本发明涉及驱动装置、透镜镜筒及照相机。
背景技术
一直以来,已知有一种使用压电元件的驱动装置。在这样的驱动装置中,通过驱动多个压电元件,并使与被驱动体接触的芯片构件进行椭圆运动,驱动被驱动体。例如,在专利文献1中,已知有一种在设定XYZ正交坐标系时,通过芯片构件的与XZ平面平行的椭圆运动沿着X轴驱动被驱动体的驱动装置。
专利文献1日本特开2007-236138号公报
然而,在专利文献1中,存在无法分别独立地控制上升方向的振动和输送方向的振动这样的课题,其中该上升方向的振动是芯片构件与基体构件的距离发生变化的振动,该输送方向的振动是芯片构件与基体构件的距离不变化的振动。而且,还存在难以使芯片构件分别沿着上升方向和输送方向高效率地振动这样的课题。
另外,还存在由压电元件的上升方向的振动和输送方向的振动所产生的多余振动导致的无法稳定地对被压电元件驱动的构件进行驱动这样的课题。
另外,还存在压电元件的上升方向的振动和输送方向的振动导致的驱动装置发生疲劳破坏这样的课题。
发明内容
因此,本发明的方案的目的在于提供一种能够分别独立控制被压电元件驱动的构件的向不同两个方向的振动的驱动装置。而且,其目的在于提供一种使被压电元件驱动的构件向不同的两个方向高效率地振动的驱动装置。
而且,其目的在于提供一种能够对被压电元件驱动的构件进行稳定驱动的驱动装置。
此外,其目的在于提供一种能够抑制驱动装置发生疲劳破坏的驱动装置。
另外,其目的在于提供一种具备上述驱动装置的透镜镜筒及照相机。
本发明的方案采用以下的结构。另外,为了使本发明易于理解,对应于表示实施方式的附图的符号来进行说明,但本发明并不限定于实施方式。
本发明的一个方案的驱动装置具备:第一压电元件,沿着第一方向进行厚度切变振动;第一构件,被第一压电元件驱动,沿着第一方向进行振动;第二压电元件,被第一构件支承,沿着第二方向进行厚度切变振动;以及第二构件,被第二压电元件驱动,沿着第二方向进行振动。
本发明的一个方案的驱动装置具备:第一压电元件,沿着第一方向进行厚度切变振动;第一构件,被第一压电元件驱动,沿着第一方向进行振动;第二压电元件,被第一构件支承,沿着与第一方向不同的第二方向进行厚度切变振动;第二构件,被第二压电元件驱动,沿着第二方向进行振动,其中,第一构件利用与第一方向平行的第一面来支承第一压电元件并利用与第二方向平行的第二面来支承第二压电 元件,在第一方向上具有长边的多个第一压电元件在第一压电元件的短边方向上隔开间隔配置在第一面上作为第一压电元件。
本发明的一个方案的透镜镜筒具备:驱动装置;被驱动装置驱动的凸轮筒;以及被凸轮筒保持为能够移动而进行焦点调整的透镜。
本发明的一个方案的照相机具备:透镜镜筒;以及通过设置在透镜镜筒的透镜在摄像面上成像出被摄体图像的摄像元件。
本发明的一个方案的驱动装置具备:第一压电元件,沿着第一方向进行厚度切变振动;第一构件,被第一压电元件驱动,沿着第一方向进行振动;第二压电元件,被第一构件支承,沿着与第一方向不同的第二方向进行厚度切变振动;以及第二构件,被第二压电元件驱动,沿着第二方向进行振动,其中,第一构件利用与第一方向平行的第一面来支承第一压电元件并利用与第二方向平行的第二面来支承第二压电元件,第一压电元件与第二压电元件分离。
本发明的一个方案的透镜镜筒及照相机具备驱动装置。
发明效果
根据本发明的方案的驱动装置,能够独立控制被压电元件驱动的构件的向不同两个方向的振动。而且,能够使被压电元件驱动的构件向不同的两个方向高效率地振动。而且,能够对被压电元件驱动的构件进行稳定驱动。此外,能够抑制驱动装置发生疲劳破坏。而且,根据本发明的方案,能够提供具备上述驱动装置的透镜镜筒及照相机。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的驱动装置的主视图。
图2A是本发明的实施方式的驱动装置的电路图。
图2B是本发明的实施方式的驱动装置的电路图。
图3是表示第一实施方式的驱动装置的第一变形例的局部放大图。
图4是表示第一实施方式的驱动装置的第二变形例的局部放大图。
图5是具备本发明的实施方式的驱动装置的透镜镜筒及照相机的简要结构图。
图6是本发明的第二及第三实施方式的驱动装置的主视图。
图7A是第二及第三实施方式的驱动装置的电路图。
图7B是第二及第三实施方式的驱动装置的电路图。
图8是表示第二实施方式的驱动装置的压电元件的配置状态的立体图。
图9是第二实施方式的驱动装置的基体部的立体图。
图10是第三实施方式的驱动装置的驱动块的主视图。
图11A是表示第三实施方式的驱动装置的驱动块的动作的主视图。
图11B是表示第三实施方式的驱动装置的驱动块的动作的主视图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明本发明涉及的实施方式。涉及的实施方式表示本发明的一个方案,并不限定本发明,在本发明的技术思想的范围内能够任意变更。而且,在以下的附图中,为了使各结构容易理解,各结构中的比例尺、数目等与实际的结构不同。
第一实施方式的驱动装置对基体部进行使转子相对地位移的相对驱动,并通过转子驱动照相机的透镜镜筒等光学设备或电子设备。
如图1所示,驱动装置1具备基体部2、驱动块3、转子4、支承轴5、第一压电元件6、第二压电元件7。
基体部2具有导电性,通过包含被看作弹性体的例如不锈钢的材料而设置。基体部2形成为在中央部具有轴向的贯通孔的中空圆筒状的形状。对基体部2的表面实施绝缘处理,例如成膜出绝缘膜。在基体部2的贯通孔插通有支承轴5。
多个保持部2a沿着基体部2的周向相邻设置在基体部2的一方的端部。保持部2a形成为以从基体部2的周向的两侧夹入对应的驱动块3的方式保持驱动块3的凹状的形状。基体部2的另一方的端部通过例如螺栓等未图示的紧固构件固定在安装部101a。在基体部2的比中央部接近安装部101a的部分设置沿周向连续的槽部2d。
驱动装置1具有两组以规定的相位差进行驱动的三个驱动块3的组。在本实施方式中,沿基体部2的周向等间隔地配置的六个驱动块3中,三个驱动块31属于第一组,三个驱动块32属于第二组。各组的驱动块31和驱动块32沿基体部2的周向、即沿转子4的旋转方向R交替配置。
各个驱动块3具有基部(第一构件)3b和前端部(第二构件)3a。
基部3b具有沿着周向交叉的一对侧面稍倾斜的大致长方体形状。基部3b例如由轻金属合金等形成,具有导电性。基部3b由对应的保持部2a支承为能够沿着与支承轴5平行的方向进行驱动。
前端部3a具有从基体部2的径向观察截面为山形的六棱柱形状。前端部3a例如由不锈钢等形成,具有导电性。前端部3a配置在基部3b与转子4之间,从保持部2a突出而对转子4进行支承。
转子4经由未图示的轴承安装于支承轴5,以支承轴5为中心,能够向旋转方向R的前方或后方旋转。在转子4的外周面上形成有用于对例如照相机的透镜镜筒等进行驱动的齿轮4a。与转子4的基体部2 相对的面由多个驱动块3支承。
支承轴5是中心线配置成与转子4的旋转轴一致的圆棒状的构件。支承轴5的一方的端部固定在安装部101a。支承轴5贯通基体部2和转子4。支承轴5配置在沿着转子4的旋转方向R配置的多个驱动块3的中心。
第一压电元件6例如由包含锆钛酸盐(PZT)的材料形成。第一压电元件6配置在基体部2的对应的保持部2a的内侧的面与驱动块3的基部3b的侧面之间。第一压电元件6以从转子4的旋转方向R的前方及后方将驱动块3的基部3b夹入的方式配置。第一压电元件6在驱动块3的基部3b的、转子4的旋转方向R上的前方及后方的各侧面上各配置两个。各侧面的两个第一压电元件6分别沿着基体部2的径向、即转子4的径向相邻配置。
各个第一压电元件6具有在支承轴5的轴向上较长的片状形状。第一压电元件6以沿着支承轴5的轴向(第一方向)的长边方向进行厚度切变振动的方式设置。各个第一压电元件6通过具有导电性的粘结剂粘结在基体部2的对应的保持部2a的内侧的面和驱动块3的基部3b的侧面双方。
在此,将第一压电元件6的厚度方向形成为各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向、即通过各驱动块3的中心的中心圆的切线方向。此时,第一压电元件6的厚度方向上的纵向弹性系数大于长边方向上的横向弹性系数。
例如,第一压电元件6的振动模式是纵向效果厚度切变振动时,第一压电元件6的纵向弹性系数为约167GPa,横向弹性系数为约25GPa。即,第一压电元件6的横向弹性系数是纵向弹性系数的约1/6左右。
同样地,基体部2的纵向弹性系数也大于横向弹性系数。例如,基体部2以SUS304为主体形成时,纵向弹性系数为约193GPa,横向弹性系数为约69GPa。在此,第一压电元件6的横向弹性系数是基体部2的纵向弹性系数的约1/8左右。例如,第一压电元件6的长边方向上的横向弹性系数为k1,基体部2的纵向弹性系数为kb。这种情况下,第一压电元件6的横向弹性系数k1与基体部2的纵向弹性系数kb之比k1/kb只要在1以下即可。而且,比k1/kb也可以小于0.2。
另外,第一压电元件6的厚度方向上的纵向弹性系数等于或小于基体部2的纵向弹性系数。
第二压电元件7例如由包含锆钛酸盐的材料形成。第二压电元件7配置在对应的驱动块3的前端部3a与基部3b之间。即,第二压电元件7由对应的驱动块3的基部3b支承,并且在基部3b上支承前端部3a。第二压电元件7沿着基体部2的径向相邻地配置两个。
各第二压电元件7具有沿着通过各驱动块3中心的中心圆的切线方向、即各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向(沿着设有第二压电元件7的基部3b的上表面的基体部2的周向的方向,与支承轴5的轴向正交的方向(第二方向))较长的片状形状。第二压电元件7以沿着通过各驱动块3中心的中心圆的切线方向、即各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向(沿着设有第二压电元件7的基部3b的上表面的基体部2的周向的方向,与支承轴5的轴向正交的方向(第二方向))进行厚度切变振动的方式设置。各第二压电元件7通过具有导电性的粘结剂而粘结在驱动块3的前端部3a和基部3b双方。
在此,将第二压电元件7的厚度方向形成为与支承轴5的轴向平行的方向。此时,第二压电元件7的厚度方向上的纵向弹性系数大于 长边方向上的横向弹性系数。例如,第二压电元件7的振动模式为纵向效果厚度切变振动时,第二压电元件7的纵向弹性系数为约167GPa,横向弹性系数为约25GPa。即,第二压电元件7的横向弹性系数是纵向弹性系数的约1/6左右。
图2A是表示第一压电元件与电源部的连接状态的图,图2B是表示第二压电元件与电源部的连接状态的图。另外,为了简便起见,在图2A中省略了第二压电元件的图示,在图2B中省略了第一压电元件的图示。
如图2A及图2B所示,驱动装置1具备分别向第一压电元件6及第二压电元件7供给电压的电源部10。电源部10具备第一端子T1、第二端子T2、第三端子T3及第四端子T4。第一端子T1至第四端子T4分别向各压电元件供给规定的频率的正弦波形(Sin波形)的电压。而且,电源部10在第一端子T1及第二端子T2的各端子间以及第三端子T3及第四端子T4的各端子间向各压电元件供给具有规定的相位差的同一波形的正弦波形的电压。
如图1及图2A所示,多个第一压电元件6中,在属于第一组的三个驱动块31与基体部2之间配置的12个第一压电元件61经由配线11与第一端子T1电连接。多个第一压电元件6中,在属于第二组的三个驱动块32与基体部2之间配置的12个第一压电元件62经由配线12与第二端子T2电连接。
如图1及图2B所示,多个第二压电元件7中,在属于第一组的三个驱动块31的前端部31a与基部31b之间配置的六个第二压电元件71经由配线13与第三端子T3电连接。多个第二压电元件7中,在属于第二组的三个驱动块32的前端部32a与基部32b之间配置的六个第二压电元件72经由配线14与第四端子T4电连接。
在驱动装置1中通过驱动块3使转子4旋转时,同步地驱动第一组的三个驱动块31。并且,与第一组的三个驱动块31具有规定的相位差,与第一组的三个驱动块31同样地同步驱动第二组的三个驱动块32。由此,第一组的三个驱动块31和第二组的三个驱动块32交替地支承转子4而使转子4旋转。
具体而言,电源部10的第一端子T1向第一压电元件61供给正弦波形的电压。如此,第一压电元件61开始沿着支承轴5的第一方向的厚度切变振动。驱动块31通过第一压电元件61的变形而被驱动,向离开基体部2的方向移动。
此时,电源部10的第三端子T3向第二压电元件71供给正弦波形的电压。如此,第二压电元件71在通过各驱动块3中心的中心圆的切线方向、即各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向(第二方向)上,开始向转子4的旋转方向R的前方侧的厚度切变振动。驱动块31的前端部31a通过第二压电元件71的变形而被向通过各驱动块3的中心的中心圆的切线方向、即与支承轴5的轴向正交的第二方向驱动。此时,驱动块31的前端部31a通过作用在其与转子4之间的摩擦力而使转子4向旋转方向R的前方旋转。
然后,第一压电元件61在通过电源部10的第一端子T1供给的正弦波形的电压的作用下,开始向离开转子4的方向(反方向)的变形。第一组的驱动块31通过第一压电元件61的反方向的变形向离开转子4的方向移动。
此时,第二压电元件71在通过电源部10的第三端子T3供给的正弦波形的电压的作用下,开始向转子4的旋转方向R的后方侧(反方向)的变形。第一组的驱动块31的前端部31a在离开转子4的状态下,由于第二压电元件71的向反方向的变形朝向转子4的旋转方向R的后方侧移动。
然后,第一组的驱动块31反复进行前端部31a向转子4的接触、前端部31a向转子4的旋转方向R的前方侧的驱动(移动)、前端部31a从转子4的分离、前端部31a向转子4的旋转方向R的后方侧的驱动。即,驱动块31的基部31b及前端部31a被第一压电元件61驱动,沿着支承轴5的大致轴向即第一方向进行振动。而且,驱动块31的前端部31a被第二压电元件71驱动,相对于基部31b及基体部2,沿着通过各驱动块3中心的中心圆的切线方向、即沿着各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向(第二方向)进行振动。由此,第一组的驱动块31进行驱动,使得前端部31a在从基体部2的径向观察时描绘圆轨道或椭圆轨道。
第二组的驱动块32与第一组的驱动块31具有规定的相位差,与第一组的驱动块31同样地进行驱动。即,电源部10的第二端子T2具有与第一端子T1供给的电压同样的波形,将与第一端子T1供给的电压具有规定的相位差的正弦波形的电压向第一压电元件62供给。而且,电源部10的第四端子T4具有与第三端子T3供给的电压同样的波形,并将与第三端子T3供给的电压具有规定的相位差的正弦波形的电压向第二压电元件72供给。
第二组的三个驱动块32的前端部32a在第一组的三个驱动块31的前端部31a从转子4离开之前与转子4接触,在第一组的三个驱动块31的前端部31a与转子4接触之后从转子4离开。因此,转子4被第一组的三个驱动块31和第二组的三个驱动块32交替支承并驱动,在将支承轴5的轴向上的位置保持成大致恒定的状态下以规定的旋转速度向旋转方向R的前方或后方进行旋转。
如上所述,驱动装置1具备:在沿着支承轴5的第一方向上进行厚度切变振动的第一压电元件6;在通过各驱动块3中心的中心圆的切线方向、即沿着各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向的第 二方向上进行厚度切变振动的第二压电元件7。
因此,能够通过第一压电元件6使驱动块3的基部3b及前端部3a相对于基体部2向与支承轴5平行的方向进行振动。而且,能够通过第二压电元件7使驱动块3的前端部3a相对于基体部2及驱动块3的基部3b,向通过各驱动块3中心的中心圆的切线方向、即各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向进行振动。
因此,根据本实施方式的驱动装置1,通过独立地控制第一压电元件6和第二压电元件7,能够独立控制驱动块3的前端部3a向与支承轴5大致平行的方向的振动和前端部3a向各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向的振动。因此,与专利文献1的结构相比,能够高效率地进行驱动块3向各方向的振动,能够高效率地使转子4旋转。
在驱动装置1中,第一压电元件6向驱动块3的基部3b进行驱动的方向即与支承轴5平行的方向进行厚度切变振动。即,第一压电元件6的表示厚度方向的刚性的纵向弹性系数大于表示振动方向的刚性的横向弹性系数。换言之,第一压电元件6中,驱动块3的基部3b进行振动的方向的刚性比较低,与驱动块3的基部3b进行振动的方向正交的方向的刚性比较高。
在驱动装置1中,在驱动块3的基部3b的上方,前端部3a沿着与基部3b进行振动的方向正交的方向即各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向进行振动。然而,第一压电元件6中,驱动块3的基部3b进行振动的方向的刚性比较低,与驱动块3的基部3b进行振动的方向正交的方向即前端部3a的振动方向的刚性比较高。第一压电元件6以从前端部3a的振动方向的两侧将驱动块3的基部3b夹入的方式配置。因此,与驱动块3的前端部3a的振动引起的惯性力相对的阻力充分地从第一压电元件6向驱动块3的基部3b作用。由此,即使驱动块3的前端部3a沿着各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方 向进行振动,基部3b也难以向该方向振动。
在驱动装置1中,第二压电元件7向驱动块3的前端部3a进行驱动的方向即与支承轴5正交的方向进行厚度切变振动。即,第二压电元件7的表示厚度方向的刚性的纵向弹性系数大于表示振动方向的刚性的横向弹性系数。换言之,第二压电元件7中,驱动块3的前端部3a进行振动的方向的刚性比较低,驱动块3的基部3b进行振动的方向的刚性比较高。因此,在与支承轴5的轴向平行的第一压电元件6的振动方向上,驱动块3的前端部3a与基部3b一体地振动。另一方面,在与各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向平行的第二压电元件7的振动方向上,驱动块3的前端部3a和基部3b独立地振动。
因此,根据本实施方式的驱动装置1,能够防止驱动块3的基部3b的振动和与该振动方向正交的方向的振动发生干涉的情况。而且,能够防止驱动块3的前端部3a的振动和与该振动方向正交的方向的振动发生干涉的情况。由此,能够独立地控制驱动块3的前端部3a向与支承轴5平行的方向的振动和驱动块3前端部3a向与支承轴5正交的方向的振动。
在驱动装置1中,基体部2的纵向弹性系数大于第一压电元件6的纵向弹性系数。因此,相对于通过第一压电元件6作用于基体部2的驱动块3的前端部3a的振动产生的惯性力,能够通过基体部2的保持部2a的内侧的面使充分的阻力发挥作用。因此,能够防止驱动块3的基部3b沿着前端部3a的振动方向进行振动的情况。另外,第一压电元件6的纵向弹性系数和基体部2的纵向弹性系数也可以相等。
在此,第一压电元件6的横向弹性系数k1与基体部2的纵向弹性系数kb之比k1/kb假定为0.2以上。如此,存在驱动块3的基部3b的振动方向上的第一压电元件6的刚性和与该振动方向正交的方向上的第一压电元件6的刚性的差异不充分的情况。这种情况下,与支承 轴5的轴向平行的方向的驱动块3的基部3b的振动和与各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向平行的驱动块3的前端部3a的振动发生干涉,有可能无法独立地控制这些振动。
本实施方式的驱动装置1的比k1/kb小于0.2。因此,充分地取得驱动块3的基部3b的振动方向上的第一压电元件6的刚性和与该振动方向正交的方向上的第一压电元件6的刚性的差异,能够使驱动块3的基部3b在与支承轴5的轴向平行的方向的振动和驱动块3的前端部3a在与驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向平行的振动独立,从而能够独立地控制这些振动。
如以上说明所示,根据本实施方式的驱动装置1,能够独立地控制被第一压电元件6及第二压电元件7驱动的驱动块3的基部3b及前端部3a的向不同两个方向的振动。而且,能够使被第一压电元件6及第二压电元件7驱动的驱动块3的基部3b及前端部3a向不同两个方向高效率地振动。
接着,引用图1及图2A、图2B,并使用图3及图4,说明本实施方式的驱动装置1的变形例。
如图3所示,驱动装置1的第一变形例即驱动装置1A仅将第一压电元件6配置在驱动块3的基部3b的单方的侧面与基体部2之间。其他与驱动装置1相同。
根据驱动装置1A,与上述的驱动装置1同样地,能够以从基体部2的径向观察形成圆轨道或椭圆轨道的方式高效率地驱动驱动块3的前端部3a。因此,根据驱动装置1A,不仅能得到与上述的驱动装置1同样的效果,且能够减少第一压电元件6的数目,简化结构。
如图4所示,驱动装置1的第二变形例即驱动装置1B将驱动块3 的基部3b的底面经由第一压电元件6固定在基体部2。而且,在驱动块3的基部3b的单方的侧面经由第二压电元件7固定有前端部3a。其他与驱动装置1同样。
在驱动装置1B中,第一压电元件6沿着通过各驱动块3中心的中心圆的切线方向即各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向(第二方向)进行厚度切变振动。由此,驱动块3的基部3b和前端部3a被第一压电元件6驱动,沿着各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向进行振动。
第二压电元件7被驱动块3的基部3b的侧面支承,并沿着与支承轴5的轴向平行的方向(第一方向)进行厚度切变振动。驱动块3的前端部3a被第二压电元件7驱动,沿着与支承轴5的轴向平行的方向进行振动。
因此,根据驱动装置1B,与上述的驱动装置1同样地,能够以从基体部2的径向观察形成圆轨道或椭圆轨道的方式高效率地驱动驱动块3的前端部3a。
因此,根据驱动装置1B,不仅能得到与上述的驱动装置1同样的效果,且能够减少第一压电元件6的数目,简化结构。
以下,参照附图,说明本发明的第二实施方式。在以下的说明中,对与上述的实施方式相同或同等的结构部分标注同一符号,简化或省略其说明。
本实施方式的驱动装置对基体部进行使转子相对地位移的相对驱动,并通过转子驱动照相机的透镜镜筒等光学设备或电子设备。
图6是本实施方式的驱动装置1C的主视图。
如图6所示,驱动装置1C具备基体部2、驱动块3、转子4、支承轴5、沿着第一方向进行厚度切变振动的第一压电元件6;以及沿着与第一方向不同的第二方向进行厚度切变振动的第二压电元件7。
基体部2是具有导电性的弹性体,通过包含例如不锈钢的材料而形成。基体部2形成为在中央部具有轴向的贯通孔的中空圆筒状的形状。对基体部2的表面通过形成例如绝缘膜(未图示)而实施绝缘处理。在基体部2的贯通孔插通有支承轴5。
多个保持部2a沿着基体部2的周向相邻设置在基体部2的一方的端部(上端部)。保持部2a形成为凹形形状。保持部2a以从基体部2的周向的两侧夹入的方式保持对应的驱动块3。
基体部2的另一方的端部(下端部)通过例如螺栓等紧固构件(未图示)固定在安装部101a。在基体部2的比中央部接近安装部101a的部分上设置沿周向连续的槽部2d。
驱动装置1C具有两组以规定的相位差进行驱动的三个驱动块3的组。在本实施方式中,沿基体部2的周向等间隔地配置的六个驱动块3中,三个驱动块31属于第一组,三个驱动块32属于第二组。各组的驱动块31和驱动块32沿基体部2的周向、即沿转子4的旋转方向R交替配置。
各个驱动块3具有基部(第一构件)3b和前端部(第二构件)3a。
基部3b具有导电性,例如由轻金属合金形成。基部3b形成为沿着基体部2的周向交叉的一对侧面稍倾斜的大致长方体形状。基部3b由对应的保持部2a支承为能够沿着与支承轴5平行的方向进行驱动。基部3b被第一压电元件6驱动,沿着第一方向进行振动。
基部3b利用与第一方向平行的第一面3f1(侧面)来支承第一压电元件6并利用与第二方向平行的第二面3f2(上表面)来支承第二压电元件7。第一面3f1和第二面3f2交叉成锐角。从各构件的尺寸或公差等关系出发,第一面3f1与第二面3f2所成的角度例如设定为84°以上、88°以下。
在基部3b设有多个(四个)第一压电元件6。基部3b利用第一面3f1来支承四个中的两个第一压电元件6并利用与第一面3f1相对的第三面(侧面)3f3来支承其余的两个第一压电元件6。第三面3f3与第二面3f2交叉成锐角。第三面3f3与第二面3f2所成的角度和第一面3f1与第二面3f2所成的角度相同。
前端部3a具有导电性,例如由不锈钢形成。前端部3a形成为从基体部2的径向观察截面为山形的六棱柱形状。前端部3a配置在基部3b与转子4之间。前端部3a从对应的保持部2a突出而对转子4进行支承。前端部3a由第二压电元件7驱动,沿着第二方向进行振动。
转子4经由轴承(未图示)而安装于支承轴5。转子4设置成以支承轴5为中心而能够向旋转方向R的前方或后方旋转。在转子4的外周面上形成有用于对例如照相机的透镜镜筒等进行驱动的齿轮4a。与转子4的基体部2相对的面由多个驱动块3支承。
支承轴5是中心轴配置成与转子4的旋转轴一致的圆棒状的构件。支承轴5的一方的端部(下端部)固定在安装部101a。支承轴5贯通基体部2和转子4。支承轴5配置在沿着转子4的旋转方向R配置的多个驱动块3的中心。
第一压电元件6例如由包含锆钛酸盐(PZT)的材料形成。第一压电元件6配置在基体部2的对应的保持部2a的内侧的面与对应的驱 动块3的基部3b的侧面之间。第一压电元件6以从转子4的旋转方向R的前方及后方将驱动块3的基部3b夹入的方式配置。
第一压电元件6沿着支承轴5的轴向具有长边而形成。多个(两个)第一压电元件6分别沿着基部3b的侧面3f1、3f3在第一方向上进行厚度切变振动。各第一压电元件6设置成在沿着支承轴5的大致轴向的长边方向上进行厚度切变振动。各第一压电元件6通过具有导电性的粘结剂而粘结在基体部2的对应的保持部2a的内侧的面和对应的驱动块3的基部3b的侧面3f1、3f3双方。
第二压电元件7例如由包含锆钛酸盐(PZT)的材料形成。第二压电元件7沿着通过各驱动块3中心的中心圆的切线方向、即各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向具有长边而形成。第二压电元件7沿着基部3b的上表面3f2在第二方向上进行厚度切变振动。第二压电元件7设置成在通过各驱动块3中心的中心圆的切线方向上进行厚度切变振动。即,第二压电元件7设置成沿着各驱动块3的中心的转子4的旋转圆的切线方向进行厚度切变振动。第二压电元件7通过具有导电性的粘结剂而粘结在对应的驱动块3的前端部3a的底面和基部3b的上表面3f2双方。
图7A及7B是图6所示的驱动装置的电路图。图7A是表示第一压电元件与电源部的连接状态的图,图7B是表示第二压电元件与电源部的连接状态的图。另外,为了简便起见,在图7A中省略了第二压电元件的图示,在图7B中省略了第一压电元件的图示。
图8是表示图6所示的驱动装置1C的压电元件的配置状态的立体图。在图8中,符号CL1是通过第一面3f1的中心且与第一方向平行的第一中心线,符号CL2是通过第二面3f2的中心且与第二方向平行的第二中心线。符号L1是第一压电元件6的长边方向的长度,符号W1是第一压电元件6的短边方向的长度(宽度),符号T1是第一压 电元件6的厚度(基部3b的第一面3f1与第一压电元件6的上表面之间的距离)。符号L2是第二压电元件7的长边方向的长度,符号W2是第二压电元件7的短边方向的长度(宽度),符号T2是第二压电元件7的厚度(基部3b的第二面3f2与第二压电元件7的上表面之间的距离)。
另外,压电元件6、7中,例如压电元件6、7是层叠型(压电体被两个电极夹着的元件)时,上部电极、压电体及下部电极在俯视下形成重合的部分。即,压电元件6、7的长边方向的长度成为上部电极、压电体及下部电极在俯视下沿长边方向重合的部分的长度。压电元件6、7的短边方向的长度成为上部电极、压电体及下部电极在俯视下沿短边方向重合的部分的长度。
如图8所示,沿第一方向具有长边的多个(两个)第一压电元件6沿着第一压电元件6的短边方向隔开间隔配置在第一面3f1上,作为第一压电元件6。因此,与将第一压电元件形成在第一面的整体上的结构相比,能够稳定地取出第一压电元件6的第一方向的振动(主振动)。
例如,第一压电元件形成在第一面的整体时,第一压电元件的主振动以外的多余振动(与第一方向正交的方向的振动)增大。如此,主振动和多余振动以同一频率进行共振,形成面共振振动状态。即,主振动方向的振动能量向多余振动方向分成两部分而散失。然而,在本实施方式中,由于第一压电元件6沿着第一方向具有长边,因此多余振动几乎不产生。因此,容易取出第一压电元件6的第一方向的振动(主振动)。而且,由于第一压电元件6沿短边方向隔开间隔配置,因此由一方的第一压电元件6产生的多余振动不易传递给另一方的第一压电元件6。由此,能够稳定地取出第一压电元件6的第一方向的振动。因此,能够分别独立地控制被压电元件6、7驱动的构件的向不同两方向的振动,而且,得到一种能够稳定地驱动被压电元件6、7驱动的构件的驱动装置1C。
多个第一压电元件6相对于第一中心线CL1配置在左右两侧。因此,与多个第一压电元件相对于第一中心线配置在左右任一侧的结构相比,能够稳定地取出第一压电元件6的第一方向的振动(主振动)。
例如,将多个第一压电元件相对于第一中心线配置在左右任一侧时,第一压电元件的多余振动(与第一方向正交的方向的振动)集中在基部的第一面的左右任一侧。因此,基部的对于多余振动的刚性减小(基部因多余振动而容易变形),从而难以稳定地取出第一压电元件的第一方向的振动。然而,在本实施方式中,由于多个第一压电元件6相对于第一中心线CL1配置在左右两侧,因此基部3b的对于多余振动的刚性增大。由此,能够稳定地取出第一压电元件6的第一方向的振动。
多个第一压电元件6以第一中心线CL1为基准而配置成线对称。因此,与多个第一压电元件以第一中心线为基准配置成非对称的结构相比,基部3b的对于多余振动的刚性增大。由此,能够稳定地取出第一压电元件6的第一方向的振动。
多个第一压电元件6与和第一面3f1的第一方向(第一中心线CL1)正交的方向的端缘相接触形成。因此,相比较于多个第一压电元件与和第一面的第一方向正交的方向的端缘隔开间隙形成的情况相比,多个第一压电元件6的短边方向的配置间隔增大。即,一方的第一压电元件6产生的多余振动难以向另一方的第一压电元件6传递。由此,能够稳定地取出第一压电元件6的第一方向的振动。
第一压电元件6的长边方向的长度L1成为第一压电元件6的短边方向的长度W1的3倍以上、100倍以下。由此,能够稳定地取出第一压电元件6的第一方向的振动(主振动)。另一方面,第一压电元件6的长边方向的长度L1小于第一压电元件6的短边方向的长度W1的3 倍时,多余振动增大且难以稳定地取出主振动。而且,第一压电元件6的长边方向的长度L1大于第一压电元件6的短边方向的长度W1的100倍时,难以形成第一压电元件6。
第一压电元件6的厚度T1成为第一压电元件6的短边方向的长度W1的100分之1以上、3分之1以下。由此,能够稳定地取出第一压电元件6的第一方向的振动(主振动)。另一方面,当第一压电元件6的厚度T1大于第一压电元件6的短边方向的长度W1的3分之1时,产生第一压电元件6的厚度方向的振动(厚度振动)。即,多余振动增大且难以稳定地取出主振动。而且,当第一压电元件6的厚度T1小于第一压电元件6的短边方向的长度W1的100分之1时,难以形成第一压电元件6。
沿第二方向具有长边的多个(两个)第二压电元件7沿着第二压电元件7的短边方向隔开间隔配置在第二面3f2上,作为第二压电元件7。因此,与将第二压电元件形成在第二面的整体上的结构相比,能够稳定地取出第二压电元件7的第二方向的振动(主振动)。
例如,第二压电元件形成在第二面的整体时,第二压电元件的主振动以外的多余振动(与第二方向正交的方向的振动)增大。如此,主振动和多余振动以同一频率进行共振,形成面共振振动状态。即,主振动方向的振动能量向多余振动方向分成两部分而散失。然而,在本实施方式中,由于第二压电元件7沿着第二方向具有长边,因此多余振动几乎不产生。因此,容易取出第二压电元件7的第二方向的振动(主振动)。而且,由于第二压电元件7沿短边方向隔开间隔配置,因此由一方的第二压电元件7产生的多余振动不易传递给另一方的第二压电元件7。由此,能够稳定地取出第二压电元件7的第二方向的振动。
多个第二压电元件7相对于第二中心线CL2配置在左右两侧。因 此,与多个第二压电元件相对于第二中心线配置在左右任一侧的结构相比,能够稳定地取出第二压电元件7的第二方向的振动(主振动)。
例如,将多个第二压电元件相对于第二中心线配置在左右任一侧时,第二压电元件的多余振动(与第二方向正交的方向的振动)集中在基部的第二面的左右任一侧。因此,基部的对于多余振动的刚性减小(基部因多余振动而容易变形),从而难以稳定地取出第二压电元件的第二方向的振动。然而,在本实施方式中,由于多个第二压电元件7相对于第二中心线CL2配置在左右两侧,因此基部3b的对于多余振动的刚性增大。由此,能够稳定地取出第二压电元件7的第二方向的振动。
多个第二压电元件7以第二中心线CL1为基准而配置成线对称。因此,与多个第二压电元件以第二中心线为基准配置成非对称的结构相比,基部3b的对于多余振动的刚性增大。由此,能够稳定地取出第二压电元件7的第二方向的振动。
多个第二压电元件7与和第二面3f2的第二方向(第二中心线CL2)正交的方向的端缘相接触形成。因此,相比较于多个第二压电元件与和第二面的第二方向正交的方向的端缘隔开间隙形成的情况相比,多个第二压电元件7的短边方向的配置间隔增大。即,一方的第二压电元件7产生的多余振动难以向另一方的第二压电元件7传递。由此,能够稳定地取出第二压电元件7的第二方向的振动。
第二压电元件7的长边方向的长度L2成为第二压电元件7的短边方向的长度W2的3倍以上、100倍以下。由此,能够稳定地取出第二压电元件7的第二方向的振动(主振动)。另一方面,第二压电元件7的长边方向的长度L2小于第二压电元件7的短边方向的长度W2的3倍时,多余振动增大且难以稳定地取出主振动。而且,第二压电元件7的长边方向的长度L2大于第二压电元件7的短边方向的长度W2的100 倍时,难以形成第二压电元件7。
第二压电元件7的厚度T2成为第二压电元件7的短边方向的长度W2的100分之1以上、3分之1以下。由此,能够稳定地取出第二压电元件7的第二方向的振动(主振动)。另一方面,当第二压电元件7的厚度T2大于第二压电元件7的短边方向的长度W2的3分之1时,产生第二压电元件7的厚度方向的振动(厚度振动)。即,多余振动增大且难以稳定地取出主振动。而且,当第二压电元件7的厚度T2小于第二压电元件7的短边方向的长度W2的100分之1时,难以形成第二压电元件7。
图9是图6所示的驱动装置1C的基体部的立体图。另外,在图9中,为了简便起见,图示了基体部2的一部分的结构(利用支承面2f将多个驱动块3中的一个驱动块3夹入并进行支承的保持部2a)。在图9中,符号S是具有与和基体部2的支承面2f相接触的多个第一压电元件6外接的轮廓的区域(四边形形状)。符号6s是第一压电元件6的相对于支承面2f的投影区域。
如图9所示,基体部2隔着多个第一压电元件6而利用支承面2f来支承基部3b。具体而言,基体部2隔着在第一面3f1配置的第一压电元件6和在第三面3f3配置的第一压电元件6双方而利用支承面2f来支承基部3b。
具有与和基体部2的支承面2f相接触的多个第一压电元件6外接的轮廓的区域S为正方形形状。具体而言,与两个第一压电元件6的相对于支承面2f的投影区域6s外接的四边形形状为正方形形状。因此,相比较于具有与和基体部的支承面相接触的多个第一压电元件外接的轮廓的区域为梯形形状或菱形形状的情况,能够稳定地取出第一压电元件6的第一方向的振动(主振动)。
例如,具有与和基体部的支承面相接触的多个第一压电元件外接的轮廓的区域为梯形形状时,第一压电元件的多余振动(与第一方向正交的方向的振动)集中在基部的第一面的上侧(上底部)。因此,基部的对于多余振动的刚性减小(基部因多余振动而容易变形),从而难以稳定地取出第一压电元件的第一方向的振动。然而,在本实施方式中,由于具有与和基体部2的支承面2f相接触的多个第一压电元件6外接的轮廓的区域S为正方形形状,因此基部3b的对于多余振动的刚性变大。由此,能够稳定地取出第一压电元件6的第一方向的振动。
另外,在本实施方式中,驱动装置1C具有两组以规定的位相差进行驱动的三个驱动块3的组,但并不局限于此。例如,驱动装置1C也可以具有三组以上以规定的位相差移动的两个或四个以上的驱动块的组。即,驱动块的设置数可以根据需要进行适当变更。
另外,在本实施方式中,在基部3b设置了多个(四个)第一压电元件6,但并不局限于此。例如,也可以在基部3b设置一个、两个、三个或五个以上的第一压电元件。即,第一压电元件的设置数可以根据需要进行适当变更。
另外,在本实施方式中,在基部3b设置了两个第二压电元件7,但并不局限于此。例如,也可以在基部3b设置一个或三个以上的第二压电元件。即,第二压电元件的设置数可以根据需要进行适当变更。
以下,参照附图,说明本发明的第三实施方式。在以下的说明中,对与上述的实施方式相同或同等的结构部分标注同一符号,简化或省略其说明。
本实施方式的驱动装置对基体部进行使转子相对地位移的相对驱动,并通过转子驱动照相机的透镜镜筒等光学设备或电子设备。
图6是本实施方式的驱动装置1D的主视图。
如图6所示,驱动装置1D具备基体部2、驱动块3、转子4、支承轴5、沿着第一方向进行厚度切变振动的第一压电元件6;沿着与第一方向不同的第二方向进行厚度切变振动的第二压电元件7。
在本实施方式中,基部3b的质量与前端部3a的质量相同。在此,基部3b的体积为V1,前端部3a的体积为V2。而且,基部3b的密度为ρ1,前端部3a的密度为ρ2。此时,驱动装置1D以满足下式(1)的方式决定基部3b的体积V1、前端部3a的体积V2、基部3b的密度ρ1、前端部3a的密度ρ2。
ρ1·V1=ρ2·V2…(1)
图10是图6所示的驱动装置1D的驱动块的主视图。在图10中,符号W是第一压电元件6与第一面3f1(第三面3f3)和第二面3f2的边界部3g1(3g2)之间的距离。
如图10所示,第一压电元件6和第二压电元件7分离配置。例如,压电元件6、7为层叠型时,作为共通电极的下部电极相互分离配置。
具体而言,在第一面3f1配置的第一压电元件6与第一面3f1和第二面3f2的第一边界部3g1隔开距离W而形成。在第三面3f3配置的第一压电元件6与第三面3f3和第二面3f2的第二边界部3g2隔开距离W形成。第二压电元件7与第一边界部3g1(第二面3f2的接近第一面3f1一侧的端缘)相接触形成,并与第二边界部3g2(第二面3f2的接近第三面3f3一侧的端缘)相接触形成。
第一压电元件6与边界部3g1、3g2的分离距离W为第一压电元 件6的厚度(基部3b的侧面与第一压电元件6的上表面之间的距离)的1/2以上、2/3以下。由此,能够抑制第一压电元件6和第二压电元件7的至少一方进行振动时向基部3b(尤其是被第一压电元件6和第二压电元件7夹着的角部)的应力集中引起的基部3b的疲劳破坏。另一方面,分离距离W小于第一压电元件6的厚度的1/2时,缓和向基部3b的应力集中而抑制基部3b的疲劳破坏的情况不易实现。而且,分离距离W大于第一压电元件6的厚度的2/3时,难以稳定地驱动转子4。
图11A及11B是表示图6所示的驱动装置1D的驱动块的动作的主视图。图11A是前端部31a相对于基体部2向+X方向侧移动的状态(阶段1)的图。图11B是前端部31a相对于基体部2向-X方向侧移动的状态(阶段2)的图。另外,在图11A及11B中,为了简便起见,图示了驱动装置的驱动块的多个动作(阶段N)中的一部分(阶段1及2)。而且图示了2组的驱动块3中的第一组的驱动块31。在图11A及11B中,以驱动块31沿着转子4的旋转方向R的移动方向为X方向(第二方向)、以驱动块31沿着支承轴5的移动方向为Y方向(第一方向)的正交坐标系进行说明。
(阶段1)
例如,在驱动块31的前端部31a与转子4接触的状态下,在第一端子T1产生-1.0V的电压,并经由第一配线11将电压向第一压电元件61供给。而且,在第三端子T3产生+3.0V的电压,并经由第三配线13将电压向第二压电元件71供给。如此,对驱动块31进行驱动的第一压电元件61进行厚度切变变形,驱动块31的基部31b向基体部2侧(-Y方向侧)移动。同时,第二压电元件71进行厚度切变变形,前端部31a相对于基部31b及基体部2向+X方向侧移动。另外,前端部31a的移动量与向第二压电元件71供给的电压的绝对值成比例。
此时,在驱动块31的基部31b(尤其是被第一压电元件6和第二 压电元件7夹着的-X方向及+Y方向的角部)作用有第一压电元件61向第一方向(-Y方向)的移动引起的上升方向的内部应力和第二压电元件71向第二方向(+X方向)的移动引起的向输送方向的反方向的内部应力这两者。即,在基部31b的左上的角部作用有第一压电元件61的变形引起的+Y方向的内部应力和第二压电元件71的变形引起的-X方向的内部应力双方,从而压缩应力集中。
然而,在本实施方式中,在第一面3f1配置的第一压电元件61与第一面3f1和第二面3f2的第一边界部3g1分离形成。因此,与第一压电元件和第二压电元件通过第一边界部接触形成时(例如,各压电元件为层叠型时,作为共通电极的下部电极彼此接触形成时)相比,能够使上升方向的内部应力和向输送方向的内部应力难以残留于基部。由此,能够抑制在基部31b的左上的角部压缩应力发生集中的情况。
(阶段2)
接着阶段1,在第一端子T1产生-1.0V的电压,经由第一配线11将电压向第一压电元件61供给。而且,例如,将第三端子T3的电压维持成0V,并经由第三配线13将0V的电压向第二压电元件71供给。如此,对驱动块31进行驱动的第一压电元件61比阶段1时进一步进行厚度切变变形,驱动块31的基部31b向基体部2侧(-Y方向侧)移动。另外,第二压电元件71进行厚度切变变形,前端部31a相对于基部31b及基体部2向-X方向侧移动,例如,前端部31a与基部31b的位置关系如图10所示。
接着,将第一端子T1的电压维持成-1.0V,并维持经由第一配线11向第一压电元件61供给的电压。而且,使第三端子T3产生-3.0V的电压,并经由第三配线13将电压向第二压电元件71供给。这样,如图11B所示,维持对驱动块31沿Y方向驱动的第一压电元件61的变形而维持前端部31a从转子4分离的状态。在该状态下,第二压电元件71进行厚度切变变形,前端部31a相对于基部31b及基体部2进一 步向-X方向侧移动。另外,前端部31a的移动量与向第二压电元件71供给的电压的绝对值成比例。
此时,在驱动块31的基部31b(尤其是被第一压电元件6和第二压电元件7夹着的+X方向及+Y方向的角部)上作用有第一压电元件61向第一方向(-Y方向)的移动引起的上升方向的内部应力和第二压电元件71向第二方向(-X方向)的移动引起的向输送方向的反方向的内部应力这两者。即,在基部31b的右上的角部作用有第一压电元件61的变形引起的+Y方向的内部应力和第二压电元件71的变形引起的+X方向的内部应力而者,从而压缩应力发生集中。
然而,在本实施方式中,在第三面3f3配置的第一压电元件61与第三面3f3和第二面3f2的第二边界部3g2分离形成。因此,与第一压电元件和第二压电元件通过第二边界部接触形成的情况相比,能够使上升方向的内部应力和向输送方向的反方向的内部应力难以残留在基部。由此,能够抑制压缩应力集中在基部31b的右上的角部的情况。
根据本实施方式的驱动装置1D,由于第一压电元件6与第二压电元件7分离,因此与第一压电元件和第二压电元件接触的结构相比,能够抑制基部上产生第一压电元件和第二压电元件的变形引起的残留应力的情况。具体而言,若为第一压电元件和第二压电元件接触的结构时,在基部(尤其是被第一压电元件和第二压电元件夹着的角部)上作用有第一压电元件向第一方向的移动引起的上升方向的内部应力和第二压电元件向第二方向的移动引起的向输送方向的反方向的内部应力这两者。即,在基部的角部上作用有第一压电元件的变形引起的内部应力和第二压电元件的变形引起的内部应力这两者,从而压缩应力发生集中。然而,在本实施方式中,由于第一压电元件6和第二压电元件7分离,因此形成集中在基部3b的角部的压缩应力的逃散处(发散路径)。由此,能够抑制在基部3b的角部上残留有上升方向的内部应力和向输送方向的反方向的内部应力这两者。因此,能够分别独立 地控制被压电元件6、7驱动的构件的不同两个方向的振动,而且,得到一种能够抑制驱动装置1D发生疲劳破坏的驱动装置1D。
另外,根据该结构,由于第一面3f1和第二面3f2呈锐角交叉,因此与第一面3f1和第二面3f2呈钝角交叉的情况相比,在基部3b的角部容易集中压缩应力。因此,通过第一压电元件6与第二压电元件7分离的结构,能够经由基部3b的角部使在基部3b产生的压缩应力有效地发散,从而能够抑制压缩应力集中在基部3b的角部的情况。
另外,根据该结构,基部3b利用与第一面3f1相对的第三面3f3来支承第一压电元件6。因此,与仅在第一面3f1设有第一压电元件的情况相比,在基部3b上集中有压缩应力的部位变多(基部3b的一个角部→基部3b的两个角部)。因此,通过第一压电元件6与第二压电元件7分离的结构而发散的压缩应力被分散,从而能够抑制压缩应力集中在基部3b的角部的情况。
另外,根据该结构,在第一面3f1配置的第一压电元件6和第一边界部3g1分离形成,在第三面3f3配置的第一压电元件6和第二边界部3g2分离形成,第二压电元件7与第一边界部3g1接触形成且与第二边界部3g2接触形成。因此,与第二压电元件7和第一边界部3g1分离形成且和第二边界部3g2分离形成的情况相比,能够将前端部3a的体积V2的变化量抑制得较小。例如,当第二压电元件7与第一边界部3g1分离形成且与第二边界部3g2分离形成时,或对基部的角部(第一边界部及第二边界部)进行倒角时,在与第二面平行的第一边界部一侧和第二边界部一侧双方侧需要基部的加厚,基部的体积增加,无法将前端部的体积的变化量抑制得较小。然而,在本实施方式中,由于第二压电元件7与第一边界部3g1接触形成且与第二边界部3g2接触形成,因此仅在与第一面平行的边界部侧一侧需要基部的加厚。因此,容易调整基部3b的体积V1和前端部3a的体积V2,从而容易高平衡性地调整基部3b的质量和前端部3a的质量。因此,容易稳定地驱 动转子4。
另外,根据该结构,由于基部3b的质量和前端部3a的质量相同,因此与基部的质量和前端部的质量不同的情况相比,能够稳定地驱动转子4。
另外,在本实施方式中,驱动装置1D具有两组以规定的位相差驱动的三个驱动块3的组,但并不局限于此。例如,驱动装置1D也可以具有三组以上以规定的位相差变动的两个或四个以上的驱动块的组。即,驱动块的设置数可以根据需要适当变更。
另外,在本实施方式中,在基部3b设置了多个(四个)第一压电元件6,但并不局限于此。例如,也可以在基部3b设置一个、两个、三个或五个以上的第一压电元件。即,第一压电元件的设置数可以根据需要适当变更。
另外,在本实施方式中,在基部3b设置了两个第二压电元件7,但并不局限于此。例如,也可以在基部3b设置一个或三个以上的第二压电元件。即,第二压电元件的设置数可以根据需要适当变更。
接下来,说明具备上述实施方式的驱动装置的透镜镜筒(更换透镜)及照相机的一例。本例的更换透镜是形成照相机主体并形成照相机系统的部件。更换透镜能够切换根据公知的AF(自动聚焦)控制而进行对焦动作的AF模式和根据来自摄影者的手动输入而进行对焦动作的MF(手动聚焦)模式。
图5是表示具备上述实施方式中的驱动装置的透镜镜筒及照相机的简要结构图。如图5所示,照相机101具备内置有摄像元件108的照相机体102和具有透镜107的透镜镜筒103。
透镜镜筒103是能够向照相机体102进行装卸的更换透镜。透镜镜筒103具备透镜107、凸轮筒106、驱动装置1(或驱动装置1C、驱动装置1D)等。驱动装置1在照相机101的聚焦动作时被用作驱动透镜107的驱动源。从驱动装置1的转子4得到的驱动力直接向凸轮筒106传递。透镜107是由凸轮筒106保持,通过驱动装置1的驱动力而与光轴方向L大致平行地移动,从而进行焦点调节的聚焦透镜。
在使用照相机101时,通过设置在透镜镜筒103内的透镜组(包含透镜107),在摄像元件108的摄像面上成像出被摄体图像。通过摄像元件108,将成像出的被摄体图像转换成电信号,并对该信号进行A/D(模拟-数字)转换,从而得到图像数据。
如以上说明所示,照相机101及透镜镜筒103具备上述的驱动装置1(或驱动装置1C、驱动装置1D)。因此,与以往相比,能够使转子4高效率地旋转,并高效率地驱动透镜107。而且,能够分别独立控制被压电元件驱动的构件的不同两方向的振动。而且,能够抑制驱动装置发生疲劳破坏。
在本实施方式中,示出了透镜镜筒103是更换透镜的例子,但并不局限于此,例如,也可以是与照相机体一体型的透镜镜筒。
以上,说明了本发明的优选实施方式,但本发明并未限定为上述的实施方式。在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行结构的附加、省略、置换及其他的变更。本发明并未由上述的说明来限定,仅由权利要求书的范围来限定。
Claims (29)
1.一种驱动装置,其特征在于,具备:
第一压电元件,沿着第一方向进行厚度切变振动;
第一构件,被所述第一压电元件驱动,并沿着所述第一方向进行振动;
第二压电元件,被所述第一构件支承,并沿着第二方向进行厚度切变振动;以及
第二构件,被所述第二压电元件驱动,并沿着所述第二方向进行振动。
2.根据权利要求1所述的驱动装置,其中,
所述第一压电元件的纵向弹性系数大于横向弹性系数,
所述第二压电元件的纵向弹性系数大于横向弹性系数。
3.根据权利要求2所述的驱动装置,其中,
所述驱动装置具备基体部,该基体部经由所述第一压电元件将所述第一构件支承为能够沿着所述第一方向振动,
所述第一压电元件的纵向弹性系数与所述基体部的纵向弹性系数相等,或所述基体部的纵向弹性系数大于所述第一压电元件的纵向弹性系数。
4.根据权利要求3所述的驱动装置,其中,
所述第一压电元件的所述第一方向上的横向弹性系数k1与所述基体部的纵向弹性系数kb之比k1/kb小于0.2。
5.根据权利要求3或4所述的驱动装置,其中,
所述第一压电元件及所述第二压电元件包含锆钛酸盐,
所述基体部包含不锈钢。
6.一种透镜镜筒,其具备权利要求1至5中任一项所述的驱动装置。
7.一种照相机,其具备权利要求1至5中任一项所述的驱动装置。
8.一种驱动装置,其特征在于,具备:
第一压电元件,沿着第一方向进行厚度切变振动;
第一构件,被所述第一压电元件驱动,并沿着所述第一方向进行振动;
第二压电元件,被所述第一构件支承,并沿着与所述第一方向不同的第二方向进行厚度切变振动;以及
第二构件,被所述第二压电元件驱动,并沿着所述第二方向进行振动,
所述第一构件利用与所述第一方向平行的第一面来支承所述第一压电元件并利用与所述第二方向平行的第二面来支承所述第二压电元件,
沿着所述第一方向具有长边的多个第一压电元件在所述第一压电元件的短边方向上隔开间隔配置在所述第一面上,作为所述第一压电元件。
9.根据权利要求8所述的驱动装置,其特征在于,
所述多个第一压电元件相对于通过所述第一面的中心且与所述第一方向平行的第一中心线而配置在左右两侧。
10.根据权利要求9所述的驱动装置,其特征在于,
所述多个第一压电元件以所述第一中心线为轴而配置成线对称。
11.根据权利要求9或10所述的驱动装置,其特征在于,
所述多个第一压电元件与所述第一面的和所述第一方向正交的方向的端缘接触。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的驱动装置,其特征在于,
所述第一压电元件的长边方向的长度是所述第一压电元件的短边方向的长度的3倍以上、100倍以下。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的驱动装置,其特征在于,
所述第一压电元件的厚度是所述第一压电元件的短边方向的长度的100分之1以上、3分之1以下。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的驱动装置,其特征在于,
沿着所述第二方向具有长边的多个第二压电元件在所述第二压电元件的短边方向上隔开间隔配置在所述第二面上,作为所述第二压电元件。
15.根据权利要求14所述的驱动装置,其特征在于,
所述多个第二压电元件相对于通过所述第二面的中心且与所述第二方向平行的第二中心线而配置在左右两侧。
16.根据权利要求15所述的驱动装置,其特征在于,
所述多个第二压电元件以所述第二中心线为轴而配置成线对称。
17.根据权利要求15或16所述的驱动装置,其特征在于,
所述多个第二压电元件与所述第二面的和所述第二方向正交的方向的端缘接触。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的驱动装置,其特征在于,
所述第二压电元件的长边方向的长度是所述第二压电元件的短边方向的长度的3倍以上、100倍以下。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的驱动装置,其特征在于,
所述第二压电元件的厚度是所述第二压电元件的短边方向的长度的100分之1以上、3分之1以下。
20.根据权利要求8至19中任一项所述的驱动装置,其特征在于,
所述驱动装置具备隔着所述多个第一压电元件而利用支承面来支承所述第一构件的基体部,
与和所述基体部的所述支承面接触的所述多个第一压电元件外接的四边形形状是正方形形状。
21.一种透镜镜筒,具备:
权利要求8至20中任一项所述的驱动装置;
被所述驱动装置驱动的凸轮筒;以及
被所述凸轮筒保持为能够移动而进行焦点调整的透镜。
22.一种照相机,具备:
权利要求21所述的透镜镜筒;以及
通过在所述透镜镜筒设置的所述透镜而在摄像面上成像出被摄体图像的摄像元件。
23.一种驱动装置,其特征在于,具备:
第一压电元件,沿着第一方向进行厚度切变振动;
第一构件,被所述第一压电元件驱动,并沿着所述第一方向进行振动;
第二压电元件,被所述第一构件支承,并沿着与所述第一方向不同的第二方向进行厚度切变振动;以及
第二构件,被所述第二压电元件驱动,并沿着所述第二方向进行振动,
所述第一构件利用与所述第一方向平行的第一面来支承所述第一压电元件并利用与所述第二方向平行的第二面来支承所述第二压电元件,
所述第一压电元件与所述第二压电元件分离。
24.根据权利要求23所述的驱动装置,其特征在于,
所述第一面和所述第二面呈锐角交叉。
25.根据权利要求23或24所述的驱动装置,其特征在于,
所述第一构件利用与所述第一面相对的第三面来支承所述第一压电元件。
26.根据权利要求25所述的驱动装置,其特征在于,
在所述第一面配置的第一压电元件与所述第一面和所述第二面的第一边界部分离形成,
在所述第三面配置的第一压电元件与所述第三面和所述第二面的第二边界部分离形成,
所述第二压电元件与所述第一边界部接触形成并与所述第二边界部接触形成。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的驱动装置,其特征在于,
所述第一构件的质量与所述第二构件的质量相同。
28.一种透镜镜筒,其具备权利要求23至27中任一项所述的驱动装置。
29.一种照相机,其具备权利要求23至27中任一项所述的驱动装置。
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