JP2006191730A - 駆動装置及びレンズ駆動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を達成させつつ、作動部材の高精度な移動を可能にした駆動装置及びその駆動装置を用いたレンズ駆動ユニットを提供する。
【解決手段】駆動装置１は、圧電素子３に固定されたガイド部材７を備え、このガイド部材は、圧電素子３の伸縮方向Ｘに対して直交する方向にＳ極とＮ極とが着磁された永久磁石Ｍ１を有する。このガイド部材７で支持される、駆動装置１の作動部材９は、ガイド部材７のＳ極に対面する第１の面１１ａとガイド部材のＮ極に対面する第２の面１１ｂとを有しガイド部材に対する磁気吸着と磁気反発とが発生する電磁石Ｍ２を含んでいる。そして、駆動装置１は、電磁石Ｍ２のコイル１３及び圧電素子３に電気的に接続された制御手段５を更に備えており、制御手段５によって、圧電素子３にパルス電圧Ｐを印加すると共に、コイル１３に流れる電流を制御することで、作動部材９を圧電素子３の伸縮方向に前進又は後退させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）などに内蔵される駆動装置及びレンズ駆動ユニットに関するものである。

携帯電話機、ＰＤＡ及びモバイルパソコンなどは、小型化が進んでおり、それらに搭載される駆動装置も更なる小型化が求められている。通常、精密な位置制御が必要な場合の小型の駆動装置としては、ステッピングモータが用いられるが、ステッピングモータは、構造が複雑であり、また、固定子と回転子との間にギャップを設けなければならないため、携帯電話機などで要求されるような小型化に十分対応しきれていない。そこで、小型の駆動装置として、特許文献１及び特許文献２に記載されているような圧電素子を用いた駆動装置が提案されている。

この特許文献１に記載の駆動装置は、静電アクチュエータに関するものであって、帯状電極が配列された固定子と、その固定子上に設けられた移動子（作動部材）とを有している。そして、帯状電極へ電圧を印加することで、固定子と移動子との静電気力を利用して移動子を帯状電極の配列方向に移動させる。更に、この駆動装置では、圧電振動子によって固定子表面に定在波を発生させることで、固定子と移動子とのギャップを小さくして、駆動装置の性能の向上を図っている。また、特許文献２に記載の駆動装置は、被駆動部材（作動部材）と、その被駆動部材に取り付けられた摩擦板とを有しており、圧電素子に固定された駆動軸が、被駆動部材と摩擦板との間を貫通している。この駆動装置では、圧電素子の伸縮に応じて変位する駆動軸と被駆動部材との間に生じる摩擦力を利用して、被駆動部材を移動させている。
特開平５―３２８７５０号公報 特開平７―２７４５４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の駆動装置では、移動子の移動精度が、帯状電極の配列間隔及びその位置精度に依存しており、μｍオーダ以下という高い移動精度を期待できない。また、特許文献２に記載の駆動装置では、駆動軸と被駆動体との摩擦によって被駆動体を移動させているので、駆動軸と被駆動体との接触面の摩耗により移動精度が悪くなるという問題点がある。

そこで、本発明は、小型化を達成させつつ、作動部材の高精度な移動を可能にした駆動装置及びその駆動装置を用いたレンズ駆動ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る駆動装置は、圧電素子に固定されたガイド部材によって支持される作動部材を、圧電素子の伸縮方向に前進又は後退させうる駆動装置において、ガイド部材に含まれると共に、圧電素子の伸縮方向に対して直交する方向にＳ極とＮ極とが着磁された永久磁石と、作動部材に含まれると共に、ガイド部材のＳ極に対面する第１の面とガイド部材のＮ極に対面する第２の面とを有し、ガイド部材に対する磁気吸着と磁気反発とが発生する電磁石と、電磁石のコイル及び圧電素子に電気的に接続されており、圧電素子にパルス電圧を印加すると共に、コイルに流れる電流を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

この構成では、圧電素子に電気的に接続された制御手段からパルス電圧が印加されると、圧電素子が伸縮するので、圧電素子に固定されたガイド部材もその伸縮に応じて進退する。このガイド部材で支持された作動部材は電磁石を有しており、電磁石の第１及び第２の面は、ガイド部材に含まれる永久磁石のＳ極及びＮ極に対面している。そして、この電磁石のコイルは制御手段に電気的に接続されているので、コイルに流れる電流が制御手段に制御されることで、作動部材の電磁石とガイド部材との間に磁気吸着又は磁気反発を発生させることができる。

この作動部材の電磁石とガイド部材との間に磁気吸着が発生しているとき、電磁石を有する作動部材は、ガイド部材と一緒に移動するが、作動部材の電磁石とガイド部材との間に磁気反発を発生しているときは、ガイド部材が移動しても作動部材の位置は変化しない。したがって、圧電素子を伸縮させる一方、電磁石とガイド部材との間に磁気吸着又は磁気反発を発生させることで、作動部材の移動量を制御することができる。そして、上記駆動装置では、圧電素子を利用して作動部材の位置を変化させることから、小型化を達成しつつ作動部材を高精度で変位させることができる。

また、本発明に係る駆動装置は、圧電素子に固定されたガイド部材によって支持される作動部材を、圧電素子の伸縮によって前進又は後退させうる駆動装置において、作動部材に含まれると共に、圧電素子の伸縮方向に対して直交する方向にＳ極とＮ極とが着磁された永久磁石と、ガイド部材に含まれると共に、作動部材のＳ極に対面する第１の面と作動部材のＮ極に対面する第２の面とを有し、作動部材に対する磁気吸着と磁気反発とが発生する電磁石と、電磁石のコイル及び圧電素子に電気的に接続されており、圧電素子にパルス電圧を印加すると共に、コイルに流れる電流を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

この場合、制御手段に電気的に接続された圧電素子に固定されたガイド部材は電磁石を有しており、ガイド部材で支持される作動部材は、永久磁石を有している。そして、ガイド部材に含まれる電磁石の第１及び第２の面は、作動部材に含まれる永久磁石のＳ極及びＮ極に対面している。さらに、この電磁石のコイルは制御手段に電気的に接続されているので、コイルに流れる電流が制御手段によって制御されることで、電磁石と作動部材との間に磁気吸着又は磁気反発を発生させることができる。そのため、作動部材が電磁石を有している駆動装置の場合と同様に、圧電素子を利用して作動部材を駆動することができる結果、小型化を達成しつつ高精度で作動部材を変位させることができる。

また、本発明に係る駆動装置における制御手段は、コイルに流れる電流のＯＮ／ＯＦＦ制御をし、コイルに流れる電流がＯＮ状態では、電磁石が永久磁石に対して磁気反発を発生させることが好適である。

この構成では、コイルに流れる電流がＯＦＦ状態で、電磁石が、永久磁石に対して自然磁気吸着している一方、コイルに流れる電流がＯＮ状態になると電磁石が永久磁石に対して磁気反発する。したがって、制御手段が、コイルに流れる電流のＯＮ／ＯＦＦ制御をすることによって、電磁石と永久磁石との間に発生する自然磁気吸着と磁気反発とを利用して作動部材の移動量を制御することができる。

更に、本発明に係る駆動装置における制御手段は、コイルに流れる電流の向きを制御し反転させることが好ましい。この場合、制御手段の電流制御によって、電磁石の第１及び第２の面の磁極が入れ替わるので、永久磁石に対して強制的な磁気吸着と磁気反発とを発生させることができる。そのため、電磁石と永久磁石との間に発生する強制磁気吸着と磁気反発とを利用して作動部材の移動量を制御することができる。

また、本発明に係る駆動装置における制御手段は、圧電素子に印加したパルス電圧の略最大電圧値のときに、コイルに流れる電流を制御することが好ましい。この構成では、パルス電圧の略最大電圧値のときにコイルに流れる電流が制御手段によって制御される結果、１つのパルス電圧の略最大電圧値に対応した圧電素子の略最大変位量を利用して作動部材を前進又は後退させることができる。すなわち、圧電素子の最大変位量を一変位量とした前進又は後退制御が可能になる。

また、本発明に係る駆動装置においては、作動部材内にガイド部材が挿入されていることが好ましい。このような構成は、直線的に進退可能な小型のアクチュエータを作製する際に効果的である。

更に、本発明に係る駆動装置においては、ガイド部材内に作動部材が挿入されていることが好ましい。このような構成は、直線的に進退可能な小型のアクチュエータを作製する際に効果的である。

また、本発明に係るレンズ駆動ユニットは、上記本発明に係る駆動装置と、駆動装置の作動部材に固定されたレンズとを備えたことを特徴とする。この構成では、本発明に係る駆動装置の作動部材にレンズが設けられているので、高い移動精度でレンズを駆動することができる。また、駆動装置の小型化に応じてレンズ駆動ユニットの小型化も図れる。

本発明に係る駆動装置によれば、小型化を達成しつつ高い移動精度で作動部材を動かすことができる。また、本発明に係るレンズ駆動ユニットによれば、小型化を達成しつつ高い移動精度でレンズを動かすことができる。

以下、図面を参照しながら本発明による駆動装置及びレンズ駆動ユニットの好適な実施形態を詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当する部分には同一符号を付することとし、重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１に示す駆動装置１は、携帯電話機などの機器に内蔵されるカメラの焦点レンズを駆動するために利用され、圧電素子３を採用することで小型化を図っている。この圧電素子３は、駆動装置１が有する制御装置（制御手段）５に電気的に接続されており、制御装置５から印加されるパルス電圧Ｐによって矢印Ｘの方向に伸縮する。なお、図１ではパルス電圧Ｐを矩形波としているが、三角波やサイン波などとしてもよい。

この圧電素子３の端面３ａには、伸縮方向Ｘに沿って延在する板状のガイド部材７が固定されている。ガイド部材７は、圧電素子３の伸縮方向Ｘと直交する方向にＳ極及びＮ極が着磁された永久磁石Ｍ１を有しており、断面略Ｕ字形状の作動部材９を支持している。

作動部材９は、一対の挟み込み部１１Ａ，１１Ｂを連結部１１Ｃで連結してなる磁性体１１と、その連結部１１Ｃに巻かれたコイル１３とを有する電磁石Ｍ２からなっている。一対の挟み込み部１１Ａ，１１Ｂ間の距離は、ガイド部材７の厚さにほぼ等しく、それらの間にガイド部材７が挿入されることで、小型化を図りつつ作動部材９の直線的な進退を可能にしている。また、この構成では、コイル１３に電流が流れていないとき、電磁石Ｍ２と永久磁石Ｍ１との間に自然磁気吸着が発生するので、作動部材９はガイド部材７に固定された状態となり、ガイド部材７と一緒に移動可能である。

作動部材９の電磁石Ｍ２のコイル１３に流れる電流は、制御装置５によって制御される。この制御装置５は、コイル１３に流れる電流の向きを矢印Ａ方向と、矢印Ｂ方向とに交互に切り替える。また、制御装置５は、圧電素子３にパルス電圧Ｐを印加するが、このパルス電圧Ｐの最大電圧値のときに、コイル１３に流す電流の向きを反転制御する。

この制御装置５によってコイル１３に流れる電流の向きを反転させる毎に、永久磁石Ｍ１のＳ極及びＮ極にそれぞれ対面する電磁石Ｍ２の内壁面（第１の面）１１ａ及び内壁面（第２の面）１１ｂに発生する磁極が入れ替わる結果、電磁石Ｍ２（作動部材９）は、永久磁石Ｍ１（ガイド部材７）に対して強制的な磁気吸着と磁気反発とを交互に発生する。そして、強制磁気吸着が発生しているとき、作動部材９はガイド部材７に強固に固定され、磁気反発が発生しているとき、作動部材９とガイド部材７とは互いに摺動可能となる。

上記構成の駆動装置１では、圧電素子３が伸縮する間に、作動部材９とガイド部材７との間に強制磁気吸着及び磁気反発を発生させることで、図２及び図３に示すように、作動部材９を圧電素子３の伸縮方向Ｘに前進又は後退させうる。ここで、この駆動装置１の動作について説明するが、はじめに、作動部材９を前進させる動作について説明する。

作動部材９を前進させる場合には、まず、図２（ａ）に示すように、制御装置５の電流制御によって作動部材９をガイド部材７に強制磁気吸着させた状態で、圧電素子３にパルス電圧Ｐを印加する。このパルス電圧Ｐの印加によって圧電素子３は、パルス電圧Ｐの最大電圧値で決まる最大変位量になるまで矢印Ｘ１方向へ伸びる。そして、圧電素子３の伸びに応じてガイド部材７が同じ方向に前進するので、そのガイド部材７に強固に固定されている作動部材９も矢印Ｃ１方向に一緒に前進する。

その後、図２（ｂ）に示すように、パルス電圧Ｐの最大電圧値のときには、制御装置５が、コイル１３に流れる電流の向きを反転させる。これによって、作動部材９とガイド部材７との間に磁気反発が発生し、作動部材９とガイド部材７とは互いに摺動可能な状態となる。そのため、図２（ｃ）に示すように、圧電素子３が矢印Ｘ２の方向に縮むとき、ガイド部材７は、作動部材９を残したまま後退する。その結果、パルス電圧Ｐの印加の前後を比較すれば、作動部材９は、パルス電圧Ｐの最大電圧値で決まる圧電素子３の最大変位量を一変位量として圧電素子３の伸縮方向Ｘに前進している（図２（ａ），（ｃ）参照）。そして、上記動作を所定回数繰り返すことにより、作動部材９を所定量だけ前進させることができる。

この作動部材９の一前進動作が終了して圧電素子３が基準状態に戻った時には、作動部材９の位置が変わらないように、作動部材９とガイド部材７との間に強制磁気吸着又は自然磁気吸着を発生させて作動部材９の位置を固定する。ただし、作動部材９の停止時における位置の変動を抑制する観点からは、強制磁気吸着を利用して、作動部材９をガイド部材７に強固に固定することが好ましい。

次に、作動部材９を後退させる場合について説明する。この場合には、まず、図３（ａ）に示すように、制御装置５によって作動部材９とガイド部材７との間に磁気反発を発生させてから、圧電素子３にパルス電圧Ｐを印加する。これにより、圧電素子３が矢印Ｘ１の方向に伸び、その伸びに応じてガイド部材７が前進するが、作動部材９は移動しない。

その後、図３（ｂ）に示すように、圧電素子３の最大変位の位置で、制御装置５が、コイル１３に流れる電流の向きを反転させると、作動部材９とガイド部材７との間に強制磁気吸着が発生し、作動部材９がガイド部材７に強固に固定された状態となる。

したがって、図３（ｃ）に示すように、圧電素子３が矢印Ｘ２の方向に縮むときには、作動部材９はガイド部材７に伴って矢印Ｃ２の方向に確実に後退する。その結果、作動部材９は、パルス電圧Ｐの最大電圧値で決まる圧電素子３の変位量だけ圧電素子３の伸縮方向Ｘに後退している（図３（ａ），（ｃ）参照）。そして、上記動作を所定回数繰り返すことにより、作動部材９を所定量だけ後退させることができる。なお、圧電素子３が基準状態に戻った時には、作動部材９の位置が変わらないように、作動部材９とガイド部材７との間に強制磁気吸着又は自然磁気吸着を発生させるのは前進の場合と同様である。

以上、駆動装置１の動作を説明したが、１つのパルス電圧Ｐによる作動部材９の一移動量は、そのパルス電圧Ｐの最大電圧値で決まる圧電素子３の最大変位量に依存していることから、作動部材９を高精度で移動させることができる。そして、複数のパルス電圧Ｐを圧電素子３に印加しながら、パルス電圧Ｐ毎に作動部材９を前進又は後退させることで、各パルス電圧Ｐの最大変位量を一変位量とした作動部材９の移動制御が可能である。

なお、作動部材９とガイド部材７との間に磁気反発を発生させるとき、磁気反発の発生によって作動部材９が変位しないように、発生する磁界の強さを調整することは、移動精度を高める観点から好ましい。また、同じ観点から、作動部材９が摺動可能なガイドを作動部材９の外側に作動部材９に接するように設けておくことも好ましい。更に、作動部材９とガイド部材７との間に磁気反発が発生するタイミングで作動部材９をその外側のガイドに磁気吸着させることも好ましい。

また、永久磁石Ｍ１と電磁石Ｍ２との間に生じる磁気反発を利用してガイド部材７と作動部材９とを互いに摺動可能な状態にしているので、ガイド部材７が作動部材９を残して移動しても、それらの間には摩擦力がほとんど発生しない。そのため、摩耗による作動部材９の移動精度の低下が抑制される結果、移動精度が長期的に安定する。

更に、上述したように、ガイド部材７と作動部材９とを一緒に動かすときには、強制磁気吸着によって作動部材９とガイド部材７とが強固に固定されているので、作動部材９は、圧電素子３の最大変位量に相当する距離を確実に移動することができる。

ところで、コイル１３に流れる電流がＯＦＦ状態のとき、電磁石Ｍ２は永久磁石Ｍ１に対して自然的な磁気吸着を発生するので、この自然磁気吸着と磁気反発とを利用して、作動部材９を移動させることもできる。

この場合、制御装置５は、コイル１３に流れる電流をＯＮ／ＯＦＦ制御すると共に、ＯＮ状態で、作動部材９とガイド部材７との間に磁気反発が発生するように電流を制御する。特に、制御装置５は、パルス電圧Ｐが最大電圧値のときには、電流のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り替える。

この自然磁気吸着及び磁気反発を利用した駆動装置１の動作では、パルス電圧Ｐが最大電圧値のときのＯＮ／ＯＦＦ制御が、強制磁気吸着を利用した場合の動作における、電流の反転制御に対応する。したがって、コイル１３に流れる電流がＯＦＦ状態のときパルス電圧Ｐを印加すれば、作動部材９は、圧電素子３の最大変位量を一変位量として前進する。逆に、ＯＮ状態でパルス電圧Ｐを印加すれば、作動部材９を後退させることができる。この自然磁気吸着及び磁気反発を利用する場合、電流の反転制御は必要なく、電流のＯＮ／ＯＦＦ制御で良いため制御が簡単になる。

次に、上記駆動装置１を利用したレンズ駆動ユニット１５について説明する。図４に示すように、レンズ駆動ユニット１５は、携帯電話機などの機器に搭載されるカメラの焦点調節機構に利用されている。このレンズ駆動ユニット１５は、一対の固定レンズ１９Ａ，１９Ｂを保持した鏡筒２１を有し、この鏡筒２１は機器の支持板１７に固定されている。そして、鏡筒２１内部において、固定レンズ１９Ａ，１９Ｂ間には、レンズホルダー２３に保持された焦点レンズ２５が配置されている。

固定レンズ１９Ａ，１９Ｂ及び焦点レンズ２５は、固定レンズ１９Ａ側から入射した被写体からの光を、支持板１７に形成された開口１７ａを通して、図示していない撮像素子上に結像するためのものである。そして、この焦点レンズ２５が、固定レンズ１９Ａ，１９Ｂ間で光軸Ｌの方向に移動することによって、被写体像のピント調整が可能になる。

この焦点レンズ２５を光軸Ｌの方向に移動させるために、レンズ駆動ユニット１５は前述の駆動装置１を有している。この駆動装置１は、鏡筒２１の外部に設けられており、駆動装置１が有する圧電素子３は、固定レンズ１９Ａ，１９Ｂ及び焦点レンズ２５の光軸Ｌと、圧電素子３の伸縮方向Ｘとがほぼ平行になるように支持板１７に固定されている。

そして、この駆動装置１の作動部材９には、焦点レンズ２５が、レンズホルダー２３から延びる取付部２３ａを介して取り付けられている。なお、取付部２３ａの前進又は後退を可能にするために、鏡筒２１には、光軸Ｌの方向に延びるガイド孔２１ａが形成されている。

この構成のレンズ駆動ユニット１５では、駆動装置１を利用しているので、焦点レンズ２５を光軸Ｌの方向に高精度で前進又は後退させることができる。その結果、固定レンズ１９Ａ，１９Ｂ及び焦点レンズ２５によって結像される被写体像のピント調整を高精度に行うことができる。そして、駆動装置１が小型化されているので、レンズ駆動ユニット１５も小型化を達成できるため、携帯電話機などの機器に搭載し易い。

（第２の実施形態）
図５に示す駆動装置２７の構成は、ガイド部材２９内に、作動部材３１を挿入している点で第１の実施形態の駆動装置１（図１参照）と相違する。この相違点を中心に駆動装置２７について説明する。

駆動装置２７のガイド部材２９は、断面略Ｕ字形状を有し、Ｓ極に着磁された一方の挟み込み部２９Ａと、Ｎ極に着磁された他方の挟み込み部２９Ｂとからなる永久磁石Ｍ１を有する。一対の挟み込み部２９Ａ，２９Ｂ間に作動部材３１が挿入されている結果、駆動装置２７は、作動部材３１を直線的に進退させうる小型のアクチュエータになっている。また、作動部材３１が挟み込み部２９Ａ，２９Ｂで挟まれているので、ガイド部材２９が作動部材３１をより確実に摺動させることができる。

また、作動部材３１は、挟み込み部２９Ａ，２９Ｂ間の距離とほぼ同じ厚さの板状の磁性体３１Ａと、その磁性体３１の内部に埋設されたコイル３１Ｂとからなる電磁石Ｍ２を有する。この電磁石Ｍ２のコイル３１Ｂは制御装置５に電気的に接続されており、制御装置５がコイル３１Ｂに流れる電流の反転制御を行うことで、電磁石Ｍ２の内壁面（第１の面）３１ａ及び内壁面（第２の面）３１ｂの磁極が交互に入れ替わる。

この電磁石Ｍ２の内壁面３１ａ及び内壁面３１ｂは、永久磁石Ｍ１のＳ極及びＮ極とそれぞれ対面しているので、内壁面３１ａ，３１ｂの磁極が入れ替わることで、電磁石Ｍ２（作動部材３１）は、永久磁石Ｍ１（ガイド部材２９）に対して強制的な磁気吸着及び磁気反発を発生する。したがって、駆動装置２７は、図２及び図３を利用して説明した駆動装置１の動作と同様に動作させることができる。そのため、駆動装置２７においても、作動部材３１を高精度で移動させることができる。

また、図６に示すように、駆動装置２７を利用したレンズ駆動ユニット３５では、焦点レンズ２５を作動部材３１に取り付けている。これにより、前述した駆動装置２７を利用して、焦点レンズ２５を光軸Ｌの方向に高精度で移動させることが可能である。そのため、固定レンズ１９Ａ，１９Ｂ及び焦点レンズ２５によって撮像素子上に結像される被写体像のピントの微調整が可能である。また、駆動装置２７は、駆動装置１と同様に小型化されているので、レンズ駆動ユニット３５も小型化を達成でき、携帯電話機などの機器に内蔵し易い。

（第３の実施形態）
図７に示す駆動装置３７は、制御装置５から印加されるパルス電圧Ｐによって伸縮する圧電素子３を有しており、この圧電素子３には、断面略Ｈ字形状のガイド部材３９が固定されている。ガイド部材３９は、磁性体４１と、その磁性体４１に巻かれたコイル４３とからなる電磁石Ｍ２を有する。この磁性体４１は、板状の連結部４１Ａの両端に形成された一対の挟み込み部４１Ｂ，４１Ｃからなっており、この連結部４１Ａにコイル４３が巻かれている。

このコイル４３と制御装置５とは電気的に接続されており、制御装置５によって、コイル４３に流れる電流の向きは矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に反転制御される。そして、制御装置５によってコイル４３に流れる電流の向きが反転される毎に、電磁石Ｍ２の内壁面（第１の面）４１ａ及び内壁面（第２の面）４１ｂに発生する磁極が交互に入れ替わる。

このガイド部材３９で支持される断面略Ｔ字形状の作動部材４５は、ガイド部材３９内に挿入される挿入部４５Ａを有し、圧電素子３の伸縮方向Ｘと直交する方向にＳ極及びＮ極が着磁された永久磁石Ｍ１を有する。

この挿入部４５Ａの厚さは、挟み込み部４１Ｂ，４１Ｃ間の距離にほぼ等しく、作動部材４５が挟み込み部４１Ｂ，４１Ｃ間に挟まれるので、ガイド部材３９が作動部材４５をより確実に摺動させることができる。そして、作動部材４５がガイド部材３９に挿入されることによって、電磁石Ｍ２の内壁面４１ａと永久磁石Ｍ１のＳ極とが対面し、電磁石Ｍ２の内壁面４１ｂと永久磁石Ｍ１のＮ極とが対面する。したがって、各内壁面４１ａ，４１ｂに発生する磁極が交互に入れ替わる毎に、電磁石Ｍ２は、永久磁石Ｍ１に対して強制的な磁気吸着及び磁気反発を交互に発生する。

駆動装置３７の構成は、ガイド部材３９が電磁石Ｍ２であり、作動部材４５が永久磁石Ｍ１である点で、駆動装置１の構成と相違する。しかしながら、コイル４３に流れる電流の向きを制御することで、電磁石Ｍ２（ガイド部材３９）と永久磁石Ｍ１（作動部材４５）との間に強制磁気吸着及び磁気反発を発生させることができる点は、駆動装置１の場合と同じである。そのため、図８及び図９に示すように、駆動装置３７も駆動装置１と同様に動作させることができる。

すなわち、作動部材４５を前進させる場合、まず、図８（ａ）に示すように、ガイド部材３９を作動部材４５に強制磁気吸着させた状態で、圧電素子３にパルス電圧Ｐを印加する。このパルス電圧Ｐの印加によって圧電素子３が矢印Ｘ１の方向に伸びると、ガイド部材３９に伴って作動部材４５が矢印Ｃ１の方向に確実に前進する。

その後、図８（ｂ）に示すように、圧電素子３が最大変位しているときに、制御装置５が、コイル１３に流す電流の向きを反転させると、作動部材４５とガイド部材３９との間に磁気反発が発生する。そのため、図８（ｃ）に示すように、圧電素子３が矢印Ｘ２の方向に縮むときには、ガイド部材３９は、作動部材４５を残したまま後退する。その結果、パルス電圧Ｐの印加の前後で、作動部材４５は、圧電素子３の最大変位量を一変位量として圧電素子３の伸縮方向Ｘに前進している（図８（ａ），（ｃ）参照）。そして、上記動作を所定回数繰り返すことにより、作動部材４５を所定量だけ前進させることができる。

次に、作動部材４５を後退させる場合について説明する。この場合は、図９（ａ）に示すように、第１の実施形態の駆動装置１の場合と同様に、作動部材４５とガイド部材３９との間に磁気反発を生じさせた状態で圧電素子３にパルス電圧Ｐを印加すれば良い。これにより、先ず、圧電素子３が矢印Ｘ１の方向に伸びるときは、作動部材４５を残してガイド部材３９が前進する。

その後、図９（ｂ）に示すように、圧電素子３が最大変位しているときに、作動部材４５とガイド部材３９との間で強制磁気吸着が発生し、ガイド部材３９が作動部材４５に強固に固定された状態となる。そのため、圧電素子３が矢印Ｘ２の方向に縮むときには、作動部材４５はガイド部材３９に伴って矢印Ｃ２の方向に確実に後退する。その結果、パルス電圧Ｐの印加の前後で、作動部材４５は、圧電素子３の最大変位量を一変位量として圧電素子３の伸縮方向Ｘに後退している（図９（ａ），（ｃ）参照）。そして、上記動作を所定回数繰り返すことにより、所定量だけ後退させることができる。

この駆動装置３７でも、１つのパルス電圧Ｐによって移動する作動部材４５の一移動量は、圧電素子３の最大変位量によって決まるので、作動部材４５を高精度で移動させることができる。また、永久磁石Ｍ１と電磁石Ｍ２との間に生じる磁気反発を利用していることから、摩耗による作動部材４５の移動精度の低下が抑制されている点は、第１の実施形態の場合と同様である。

次に、上記駆動装置３７を利用したレンズ駆動ユニット４７について説明する。図１０に示すように、レンズ駆動ユニット４７では、焦点レンズ２５を駆動装置３７の作動部材４５に固定しているので、駆動装置３７を利用して焦点レンズ２５を光軸Ｌの方向に高精度で移動させることができる。そのため、固定レンズ１９Ａ，１９Ｂ及び焦点レンズ２５で結像される被写体像のピントを微調整することができる。また、駆動装置３７が小型になっているので、レンズ駆動ユニット４７も小型化を達成でき、携帯電話機などの機器に搭載し易い。

（第４の実施形態）
図１１に示す駆動装置４９の構成は、圧電素子３に固定されたガイド部材５１が、断面略Ｕ字形状の作動部材５３内に挿入されている点で、第３の実施形態の駆動装置３７（図７参照）の構成と相違する。この相違点を中心に駆動装置４９について説明する。

この駆動装置４９のガイド部材５１は、板状の磁性体５１Ａ内にコイル５１Ｂが埋設された電磁石Ｍ２を有し、作動部材５３は、Ｓ極に着磁された一方の挟み込み部５３Ａと、Ｎ極に着磁された他方の挟み込み部５３Ｂとからなる永久磁石Ｍ１を有する。そして、挟み込み部５３Ａ，５３Ｂ間の距離はガイド部材５１の厚さにほぼ等しく、それらの間にガイド部材５１が挿入されている結果、駆動装置４９は、作動部材５３を直線的に進退可能な小型のアクチュエータとなっている。また、挟み込み部５３Ａ，５３Ｂ間に電磁石Ｍ２が挿入されることで、電磁石Ｍ２の内壁面（第１の面）５１ａと永久磁石Ｍ１のＳ極とが対面し、電磁石Ｍ２の内壁面（第２の面）５１ｂと永久磁石Ｍ１のＮ極とが対面している。

この駆動装置４９においても、コイル５１Ｂは制御装置５に電気的に接続されており、制御装置５がコイル５１Ｂに流れる電流の反転制御を行うことによって、各内壁面５１ａ，５１ｂに発生する磁極が交互に入れ替わる結果、電磁石Ｍ２（ガイド部材５１）は、永久磁石Ｍ１（作動部材５３）に対して強制的な磁気吸着及び磁気反発を交互に発生する。そのため、駆動装置４９は、図８及び図９を利用して説明した駆動装置３７と同様にして動作させることができる。したがって、この駆動装置４９でも、小型化を達成しつつ、作動部材５３を高精度で移動させることができる。

また、図１２に示すように、駆動装置４９を利用したレンズ駆動ユニット５５では、焦点レンズ２５を作動部材５３に取り付けている。これにより、前述した駆動装置４９を利用して焦点レンズ２５を光軸Ｌの方向に高精度で移動させることが可能である。その結果、固定レンズ１９Ａ，１９Ｂ及び焦点レンズ２５で結像される被写体像のピントを微調整できる。また、駆動装置４９が小型になっているので、レンズ駆動ユニット５５も小型化を達成でき、携帯電話機などの機器に内蔵し易い。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記第１〜第４の実施形態に限定されないことは言うまでもない。

例えば、第１及び第２実施形態で説明した駆動装置が有するガイド部材は、永久磁石Ｍ１からなり、作動部材は電磁石Ｍ２からなるとしたが、この場合に限定されない。同様に、第３及び第４の実施形態で説明した駆動装置のガイド部材は電磁石Ｍ２からなり、作動部材は永久磁石Ｍ１からなるとしたが、この場合に限定されない。

例えば、作動部材とガイド部材との間に磁気吸着及び磁気反発が発生するように、ガイド部材及び作動部材のうちの一方がその一部に永久磁石を含んでおり、他方がその一部に電磁石を含んでいればよい。第１の実施形態の駆動装置１を例にしてより具体的に説明すると、永久磁石のＳ極と電磁石の内壁面（第１の面）１１ａとが対面し、永久磁石のＮ極と電磁石の内壁面（第２の面）１１ｂの一部とが対面していればよい。

また、第２〜第４の実施形態において、駆動装置は強制磁気吸着と磁気反発とを利用して作動部材を移動させているが、第１の実施形態の駆動装置の場合と同様に、 制御装置のＯＮ／ＯＦＦ制御を利用して、作動部材とガイド部材との間に自然磁気吸着と磁気反発とを発生させることで、駆動装置を動作させることもできる。

また、第１〜第４の実施形態において、制御装置は、パルス電圧Ｐの最大電圧値のときに、駆動装置が有する電磁石のコイルに流れる電流の向きを反転させているが、電流の向きを反転させるタイミングは最大電圧値のときに限らない。例えば、作動部材を圧電素子の最大変位量で移動させる場合には、制御装置は、作動部材の変位量が最大になるタイミングでコイルに流れる電流の向きを反転させればよく、最大電圧値の前後で僅かにずれていてもよい。

また、制御装置は、１つのパルス電圧Ｐにおいて、その最大電圧値と最小電圧値との間の所定の電圧値でコイルに流れる電流の向きを反転させてもよい。この場合、最大電圧値で決まる圧電素子の変位量よりも小さな変位量で作動部材の位置を制御することが可能である。その結果、その駆動装置を利用したレンズ駆動ユニットでは、駆動装置の作動部材に固定された焦点レンズの位置を更に微調整することができる。

本発明に係る駆動装置の第１の実施形態を示す断面図である。 図１に示された駆動装置が有する作動部材の前進状態を示す断面図である。 図１に示された駆動装置が有する作動部材の後退状態を示す断面図である。 本発明に係るレンズ駆動ユニットの第１の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る駆動装置の第２の実施形態の断面図である。 本発明に係るレンズ駆動ユニットの第２の実施形態の断面図である。 本発明に係る駆動装置の第３の実施形態を示す断面図である。 図７に示された駆動装置が有する作動部材の前進状態を示す断面図である。 図７に示された駆動装置が有する作動部材の後退状態を示す断面図である。 本発明に係るレンズ駆動ユニットの第３の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る駆動装置の第４の実施形態を示す断面図である。 本発明に係るレンズ駆動ユニットの第４の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１，２７，３７，４９…駆動装置、３…圧電素子、５…制御装置（制御手段）、７，２９，３９，５１…ガイド部材、１１ａ，３１ａ，４１ａ，５１ａ…内壁面（電磁石の第１の面）、１１ｂ，３１ｂ，４１ｂ，５１ｂ…内壁面（電磁石の第２の面）、９，３１，４５，５３…作動部材、１３，３１Ｂ，４３，５１Ｂ…コイル、１５，３５，４７，５５…レンズ駆動ユニット、２５…焦点レンズ（作動部材に固定されるレンズ）、Ｘ…圧電素子の伸縮方向。

Claims (8)

1. 圧電素子に固定されたガイド部材によって支持される作動部材を、前記圧電素子の伸縮方向に前進又は後退させうる駆動装置において、
   前記ガイド部材に含まれると共に、前記圧電素子の前記伸縮方向に対して直交する方向にＳ極とＮ極とが着磁された永久磁石と、
   前記作動部材に含まれると共に、前記ガイド部材の前記Ｓ極に対面する第１の面と前記ガイド部材の前記Ｎ極に対面する第２の面とを有し、前記ガイド部材に対する磁気吸着と磁気反発とが発生する電磁石と、
   前記電磁石のコイル及び前記圧電素子に電気的に接続されており、前記圧電素子にパルス電圧を印加すると共に、前記コイルに流れる電流を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする駆動装置。
2. 圧電素子に固定されたガイド部材によって支持される作動部材を、前記圧電素子の伸縮によって前進又は後退させうる駆動装置において、
   前記作動部材に含まれると共に、前記圧電素子の伸縮方向に対して直交する方向にＳ極とＮ極とが着磁された永久磁石と、
   前記ガイド部材に含まれると共に、前記作動部材の前記Ｓ極に対面する第１の面と前記作動部材の前記Ｎ極に対面する第２の面とを有し、前記作動部材に対する磁気吸着と磁気反発とが発生する電磁石と、
   前記電磁石のコイル及び前記圧電素子に電気的に接続されており、前記圧電素子にパルス電圧を印加すると共に、前記コイルに流れる電流を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする駆動装置。
3. 前記制御手段は、前記コイルに流れる電流のＯＮ／ＯＦＦ制御をし、
   前記コイルに流れる電流がＯＮ状態で、前記電磁石は前記永久磁石に対して磁気反発を発生することを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記制御手段は、前記コイルに流れる電流の向きを制御し反転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
5. 前記制御手段は、前記圧電素子に印加した前記パルス電圧の略最大電圧値のときに、前記コイルに流れる電流を制御することを特徴とする請求項３又は４に記載の駆動装置。
6. 前記作動部材内に前記ガイド部材が挿入されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の駆動装置。
7. 前記ガイド部材内に前記作動部材が挿入されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の駆動装置。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載の駆動装置と、
   前記駆動装置の前記作動部材に固定されたレンズとを備えたことを特徴とするレンズ駆動ユニット。

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