JP2005287167A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組付けの作業性が良好であり，弾性体の安定した弾性力によって移動体と摩擦駆動軸との間に十分な摩擦力が得られる駆動装置を提供すること。
【解決手段】本発明の駆動装置１は，電気機械変換素子１５の伸縮により光学レンズ２１を駆動するものであって，電気機械変換素子１５の伸縮方向の一端に接続された固定体１４と，電気機械変換素子１５の他端に接続された摩擦駆動軸１６と，光学レンズ２１に対して固定的に設けられたヒンジ２３と，光学レンズ２１に対して固定的に設けられた第１摩擦結合部２７と，ヒンジ２３に対して回転可能に設けられ，第１摩擦結合部２７とともに摩擦駆動軸１６を，電気機械変換素子１５の伸縮方向と交差する方向に把持する第２摩擦結合部２８と，光学レンズ２１を囲んで配置されるとともに，両端で第１摩擦結合部２７および第２摩擦結合部２８を挟み付けるバネ２５とを有するものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は，光学レンズをその光軸方向に移動させるための駆動装置に関する。さらに詳細には，圧電素子，電歪素子，磁歪素子等の電気機械変換素子を利用した電気機械変換アクチュエータによる駆動装置に関するものである。

従来より，圧電素子，電歪素子，磁歪素子等の電気機械変換素子を利用して移動体を移動させる電気機械変換アクチュエータが駆動装置に使用されている。例えば，カメラ，ＤＶＤプレーヤ，ＣＤプレーヤ，ＭＤプレーヤ，内視鏡等の精密機器においては，光学レンズを光軸方向に移動させるための駆動装置として電気機械変換アクチュエータが使用される。この電気機械変換アクチュエータによる駆動装置として，圧電素子等の一端に固定体が，他端に摩擦駆動軸がそれぞれ固着され，移動体がその摩擦駆動軸に摩擦結合されたものがある。このような駆動装置では，移動体と摩擦駆動軸との摩擦結合を確実にするために，弾性体の弾性力によって移動体が摩擦駆動軸に押しつけられている。

従来より，移動体を摩擦駆動軸に押しつけるための弾性体として，板バネやコイルバネ等が使用されている。例えば，特許文献１に記載されているように，摩擦駆動軸を間に挟んで板バネをネジ止めすることにより，移動体を摩擦駆動軸に摩擦結合させるものがある。あるいは，特許文献２に記載されているように，複雑な形状の板バネによって摩擦駆動軸を挟み込むようにした駆動装置も提案されている。
特開平８−１４９８６０号公報（第３図） 特開平１０−３３７０５７号公報（第３図）

しかしながら，例えば携帯電話等に使用される小型のカメラでは，光学レンズ等の移動体も小型のものであり，特許文献１に記載されているようなネジ止めは困難となる。また，バネが小型となるほどバネ定数が大きくなるため，バネの製作時における誤差感度が高くなってしまう。そのため，特許文献２に記載の駆動装置のような複雑な形状の板バネは，製作が困難である。さらに，小さくてバネ定数の大きいバネを組み付ける場合には，組立作業性が悪い。それを無理に組み付けようとすると，バネに無理な力が加わり，組付け時にバネが塑性変形するおそれがあった。その場合には，バネの弾性力が低下し，移動体に十分な摩擦力が得られないという問題点があった。

本発明は，前記した従来の駆動装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，組付けの作業性が良好であり，弾性体の安定した弾性力によって移動体と摩擦駆動軸との間に十分な摩擦力が得られる駆動装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の駆動装置は，電気機械変換素子の伸縮により被駆動物を駆動する駆動装置であって，電気機械変換素子の伸縮方向の一端に接続された固定体と，電気機械変換素子の他端に接続された駆動軸と，被駆動物に対して固定的に設けられたヒンジと，被駆動物に対して固定的に設けられた第１チャック部と，第１チャック部に対して進退可能なように，ヒンジに移動可能に設けられ，第１チャック部とともに駆動軸を，電気機械変換素子の伸縮方向と交差する方向に把持する第２チャック部と，被駆動物を囲んで配置されるとともに，両端で第１チャック部および第２チャック部を挟み付ける弾性部材とを有するものである。

本発明の駆動装置によれば，電気機械変換素子を利用した駆動装置であり，その電気機械変換素子に接続された駆動軸が第１チャック部と第２チャック部とで把持される。そのうち，第１チャック部は被駆動物に対して固定的に設けられている。これに対し，第２チャック部は，被駆動物に設けられたヒンジに移動可能に設けられ，第１チャック部に対して進退可能にされている。さらに弾性部材を有するので，第１チャック部と第２チャック部とは弾性部材によって互いに押しつけられる。ここで，弾性部材は，被駆動物を囲んで配置されていることから，駆動軸の径に比較して十分長いものとできる。従って，バネ定数の比較的小さい弾性部材を利用できるので，組付けの作業性が良好である。これにより，弾性部材を塑性変形させてしまうおそれがなく，その安定した弾性力によって被駆動物と駆動軸との間に十分な摩擦力が得られる駆動装置となっている。

さらに本発明では，被駆動物を保持する環状の保持部材を有し，第１チャック部およびヒンジは，保持部材に設けられていることが望ましい。
このようにされていれば，被駆動物として光学レンズを利用して，保持部材によって光学レンズを光軸方向に駆動させることができる。

さらに本発明では，第２チャック部とともにヒンジに対して回転可能に設けられたツマミ部を有することが望ましい。
このようにされていれば，組付け時にはツマミ部をつまんで第２チャック部を第１チャック部から離隔させることができ，さらに作業性が向上される。

さらに本発明では，第１チャック部および第２チャック部の対向面に，第１チャック部および第２チャック部の軸方向のずれを防止する凹凸が設けられていることが望ましい。
このようにされていれば，第１チャック部と第２チャック部とが対向したときに，凹凸によって軸方向のずれが防止される。従って，第１チャック部と第２チャック部とによる駆動軸の挟み付けが確実なものとなる。

さらに本発明では，第１チャック部および第２チャック部における対向面の反対側の面にそれぞれ，弾性部材の端部を受ける凹部が形成されていることが望ましい。
このようにされていれば，弾性部材の両端部がそれぞれ凹部によって受けられるので，第１チャック部や第２チャック部から外れたり，互いにずれた位置に移動したりすることがない。

さらに本発明では，保持部材の縁辺には，弾性部材を支持する凸部が設けられていることが望ましい。
このようにされていれば，弾性部材が保持部材の縁辺位置に正しく支持される。

さらに本発明では，弾性部材が被駆動物を周回する条数が１以内であることが望ましい。
このようにされていれば，弾性部材を弾性変形させて，第１チャック部と第２チャック部との間を離隔状態としたとき，この間に駆動軸を軸に垂直な方向から差し込むことができる。従って，先に組み付けられた駆動軸に対して被駆動物を取り付けるといった手順での組付け作業が可能となる。

本発明の駆動装置によれば，組付けの作業性が良好であり，弾性体の安定した弾性力によって移動体と摩擦駆動軸との間に十分な摩擦力が得られる駆動装置となっている。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，携帯電話用等の小型カメラに組み込まれる光学レンズを，電気機械変換アクチュエータを用いてその光軸方向へ移動させる駆動装置に本発明を適用したものである。

本形態の駆動装置１は，図１，図２に示すように，アクチュエータ１１と，これによって移動される移動体１２と，移動体１２の移動方向を案内する案内軸１３とを有している。ここで図２は，図１の下方から見た図である。アクチュエータ１１は，カメラの筐体等に固定される固定体１４，電気機械変換素子１５，摩擦駆動軸１６を有している。これらが軸方向に順に固定され，電気機械変換素子１５の伸縮によって，摩擦駆動軸１６に摩擦結合された移動体１２を軸方向に移動させる電気機械変換アクチュエータである。案内軸１３は，移動体１２に関して摩擦駆動軸１６とほぼ対称の位置に配置され，摩擦駆動軸１６と平行に形成されている。

移動体１２は，図２に示すように，光学レンズ２１とそれを保持する玉枠２２，玉枠２２に対してヒンジ２３によって回転可能に取り付けられた摩擦結合部材２４を有している。ここでは，ヒンジ２３は，案内軸１３と摩擦駆動軸１６とから光学レンズ２１を中心として約９０°の位置に配置されている。さらに，玉枠２２と摩擦結合部材２４との外周には，バネ２５が設けられている。

玉枠２２は，案内軸１３に案内される被案内部２６，摩擦駆動軸１６に摩擦結合される第１摩擦結合部２７を有している。また，玉枠２２には，図２に示すように，図中上下方向の２箇所に凸部２２ａ，２２ｂが設けられている。凸部２２ａ，２２ｂの外周部には，図１に示すように，その軸方向中央部に軸に垂直方向の溝が設けられ，その溝にバネ２５がはめ合わされている。また，被案内部２６にもバネ２５を係止する溝が設けられている。

また，摩擦結合部材２４には，第２摩擦結合部２８が設けられている。第２摩擦結合部２８は，玉枠２２の第１摩擦結合部２７と互いに向き合うように配置され，それらの間に摩擦駆動軸１６が挟み込まれる。第１摩擦結合部２７と第２摩擦結合部２８とはいずれも，金属製の伝達部２７ａ，２８ａと樹脂製の枠体２７ｂ，２８ｂとを有している。伝達部２７ａ，２８ａには，軸方向のＵ字溝が設けられ，摩擦駆動軸１６との接触面積を大きくするようにされている。

摩擦結合部材２４は，図３に示すように，概略Ｕ字形状に形成され，軸方向の両側から玉枠２２の凸部２２ｂを挟んでヒンジ２３で係止されている。図３は，図２の下方から見た図である。さらに，摩擦結合部材２４には，ヒンジ２３から見て第２摩擦結合部２８の反対側に，ツマミ２４ａが設けられている。このツマミ２４ａを動かすことによって，ヒンジ２３を中心に摩擦結合部材２４を回転させることができ，第２摩擦結合部２８を第１摩擦結合部２７から離すように移動させることができる。

バネ２５は，図４に示すように，１条未満のコイルバネである。このバネ２５は玉枠２２の外周程度の長さを有しているので，バネ定数を比較的小さくできる。このバネ２５の断面形状は円形に限らず，四角形や平板形であっても良い。バネ２５の両端部は，図１〜図３に示すように，第１摩擦結合部２７と第２摩擦結合部２８とにそれぞれ係止されている。すなわち，バネ２５は，第１摩擦結合部２７，玉枠２２の凸部２２ａ，被案内部２６，玉枠２２の凸部２２ｂ，第２摩擦結合部２８に順にかけられている。

次に，バネ２５を取り外した状態の第１摩擦結合部２７付近を図５に示す。図５は，第１摩擦結合部２７を図２中上方から見た図である。また，アクチュエータ１１を取り付けない状態での，図５のＡ−Ａ断面図を図６に示す。これらの図に示すように，第１摩擦結合部２７の枠体２７ｂには，その中央部に有底穴２７ｃが設けられ，バネ２５の一端部を受けるようになっている。また，第２摩擦結合部２８の枠体２８ｂにも，中央部に有底穴２８ｃが設けられ，バネ２５の他端部を受けるようになっている。

さらに，図６に示すように，第１摩擦結合部２７と第２摩擦結合部２８とのかみ合わせ部分には，それぞれ凹凸２７ｄ，２８ｄが形成されている。この図のように第１摩擦結合部２７と第２摩擦結合部２８とが対向した状態では，凹凸２７ｄと凹凸２８ｄとがかみ合って係止される。これにより，かみ合わせ時の第１摩擦結合部２７と第２摩擦結合部２８との軸方向のズレが防止されている。

次に，この駆動装置１の動作を説明する。この駆動装置１では，バネ２５の弾性力によって，第１摩擦結合部２７と第２摩擦結合部２８とが，アクチュエータ１１の摩擦駆動軸１６に押しつけられている。従って，これらによって光学レンズ２１を含む移動体１２は，摩擦駆動軸１６に摩擦結合されていることになる。ここで，アクチュエータ１１は，電気機械変換素子１５が電気信号を受けて伸縮し，摩擦駆動軸１６に摩擦結合された移動体１２に軸方向の駆動力を与える。これにより，駆動装置１によって，光学レンズ２１を軸方向に移動させることができる。

次に，この駆動装置１の製作手順について説明する。まず，アクチュエータ１１と移動体１２をそれぞれ形成する。アクチュエータ１１は，固定体１４と電気機械変換素子１５と摩擦駆動軸１６とを接着固定して形成される。移動体１２は，レンズを固定した玉枠２２と摩擦結合部材２４とをヒンジ２３で取り付け，その外周にバネ２５をかけることにより組み立てられる。バネ２５は，バネ定数が比較的小さいので，その先端部をやや広げて玉枠２２の凸部２２ａ，２２ｂの外周に挟み込むことは容易である。

次に，アクチュエータ１１を，カメラの筐体等に設けられる軸受けを通して所定の位置に配置する。その後，被案内部２６を案内軸１３に通しながら，ツマミ２４ａと被案内部２６とをつまんで第１摩擦結合部２７と第２摩擦結合部２８とを開き，その間に摩擦駆動軸１６が挟み込まれるように移動体１２をセットする。バネ２５のバネ定数が小さく，摩擦結合部材２４がヒンジ２３を中心に回転できるので作業は容易である。従って，バネ２５等に無理な力を加えることもなく，バネ２５を塑性変形させてしまうおそれもない。

以上詳細に説明したように本形態の駆動装置１によれば，光学レンズ２１を保持する玉枠２２の外周に沿ってバネ２５が設けられ，その両端部によって玉枠２２の第１摩擦結合部２７と摩擦結合部材２４の第２摩擦結合部２８とが摩擦駆動軸１６に圧接される。従って，バネ２５の長さは，玉枠２２の外周程度となり，比較的バネ定数を小さくすることができる。このことから，このバネ２５をやや開いて取り付けるといった組付けは容易であり，組付けの作業性は良好なものとなっている。その結果，バネ２５を塑性変形させてしまうおそれもなく安定した弾性力を得ることができるので，移動体１２と摩擦駆動軸１６との間に十分な摩擦力が得られる駆動装置１となっている。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，バネ２５は，図４に示した円形のものに限らず，図７に示した形状のバネ３０としてもよい。この場合は，玉枠２２やその凸部２２ａ，２２ｂ，摩擦結合部材２４等の形状をバネ３０に沿うように変更すればよい。
また例えば，上記の形態で示した玉枠２２の形状や各部材の配置等は，適宜変更できる。ヒンジ２３の位置は案内軸１３と摩擦駆動軸１６とから約９０°の位置に限るものではなく，これらの間の適切な位置に設けられればよい。また，案内軸１３の配置も変更可能であり，それに応じて被案内部２６の配置も変更すればよい。また，玉枠２２の凸部２２ａ，２２ｂも２箇所に限らない。摩擦結合部材２４や第１摩擦結合部２７，第２摩擦結合部２８の外形形状等も適宜変更可能である。

本形態の駆動装置を示す正面図である。 本形態の駆動装置を示す下面図である。 本形態の駆動装置を示す裏面図である。 バネを示す説明図である。 第１摩擦結合部を示す説明図である。 第１摩擦結合部と第２摩擦結合部を示す断面図である。 バネの別の例を示す説明図である。

符号の説明

１ 駆動装置
１４ 固定体
１５ 電気機械変換素子
１６ 摩擦駆動軸（駆動軸）
２１ 光学レンズ（被駆動物）
２２ 玉枠（保持部材）
２２ａ，２２ｂ 凸部
２３ ヒンジ
２４ａ ツマミ（ツマミ部）
２５ バネ（弾性部材）
２７ 第１摩擦結合部（第１チャック部）
２７ｃ 有底穴（凹部）
２７ｄ 凹凸
２８ 第２摩擦結合部（第２チャック部）
２８ｃ 有底穴（凹部）
２８ｄ 凹凸

Claims (2)

1. 電気機械変換素子の伸縮により被駆動物を駆動する駆動装置において，
   前記電気機械変換素子の伸縮方向の一端に接続された固定体と，
   前記電気機械変換素子の他端に接続された駆動軸と，
   前記被駆動物に対して固定的に設けられたヒンジと，
   前記被駆動物に対して固定的に設けられた第１チャック部と，
   前記第１チャック部に対して進退可能なように，前記ヒンジに移動可能に設けられ，前記第１チャック部とともに前記駆動軸を，前記電気機械変換素子の伸縮方向と交差する方向に把持する第２チャック部と，
   前記被駆動物を囲んで配置されるとともに，両端で前記第１チャック部および前記第２チャック部を挟み付ける弾性部材とを有することを特徴とする駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置において，
   前記被駆動物を保持する環状の保持部材を有し，
   前記第１チャック部および前記ヒンジは，前記保持部材に設けられており，
   前記第２チャック部とともに前記ヒンジに対して回転可能に設けられたツマミ部を有し，
   前記第１チャック部および前記第２チャック部の対向面に，前記第１チャック部および前記第２チャック部の軸方向のずれを防止する凹凸が設けられており，
   前記第１チャック部および前記第２チャック部における対向面の反対側の面にそれぞれ，前記弾性部材の端部を受ける凹部が形成されており，
   前記保持部材の縁辺には，前記弾性部材を支持する凸部が設けられており，
   前記弾性部材が前記被駆動物を周回する条数が１以内であることを特徴とする駆動装置。

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