JP2007151239A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気機械変換素子を備え、簡素な構成で駆動性能の向上を図った駆動装置を提供すること。
【解決手段】電気機械変換素子２による伸縮に伴い互いに接近、離間する一対の挟持部材３を備え、この一対の挟持部材３間に移動部材４を配置する。揺動可能な鞭毛部材５を、一対の挟持部材３と移動部材４との間に配置し、一対の挟持部材３の接近離間する方向Ｇと傾斜するように複数を並設する。このため、電気機械変換素子２の伸縮に伴って、一対の挟持部材３が移動部材４を挟んで鞭毛部材５を押圧し、鞭毛部材５が揺動して移動部材４を駆動方向に押し出す。これにより、電気機械変換素子１の伸縮に伴って、移動部材４が確実に移動させることが可能となり、駆動性能の向上を図ることができる。また、従前のような摩擦係合部材を備える必要がないため、部品点数を削減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機械変換素子を用いた駆動装置に関する。

従来、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話等のレンズの駆動装置として、圧電素子（電気機械変換素子）を用いたものが知られている。このような駆動装置では、圧電素子の伸縮方向の一方の端部が台座によって固定され、他方の端部には圧電素子の伸縮方向に延在するシャフト状の駆動摩擦部材が固定されている。この駆動摩擦部材の周面には、駆動摩擦部材に沿って移動可能な摩擦係合部材が挿着され、この摩擦係合部材を介して、被駆動部材であるレンズ等が取り付けられている。

摩擦係合部材は、駆動摩擦部材が挿通される貫通孔を有するスライダーと、このスライダーの凹部から露出された駆動摩擦部材の周面に押し付けられる摩擦部材と、この摩擦部材を付勢する板ばねと、を備えている。この摩擦係合部材は、この板ばねをねじによりスライダーに固定することで、駆動摩擦部材に対して所望の摩擦力を生じるように係合されている。

このような駆動装置では、圧電素子にパルス状の電圧を印加することで、圧電素子が伸縮して、駆動摩擦部材が移動する。圧電素子が遅い速度で変形した場合には、摩擦係合部材は駆動摩擦部材と共に移動し、圧電素子が速い速度で変形した場合には、摩擦係合部材が摩擦係合部材及び被駆動部材の質量の慣性によって同じ位置に停まり、駆動摩擦部材は移動する。従って、パルス状の電圧の印加を繰り返すことによって、駆動摩擦部材に摩擦係合された摩擦係合部材が細かなピッチで間欠的に移動し、摩擦係合部材に取り付けられたレンズを移動させることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１４２４７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、摩擦係合部材は、複数の部品から構成され、所望の摩擦力を発生させることが難しく、簡素な構成で、被駆動部材を駆動させることができる駆動装置が求められている。

また、従来の駆動装置では、圧電素子が速い速度で変形した場合に、摩擦係合部材が駆動部材と共に多少引き戻されてしまい、圧電素子の振動が確実に伝達されない場合があり、駆動性能の向上が望まれている。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、電気機械変換素子を備えつつ簡素な構成で駆動性能の向上を図った駆動装置を提供することを目的とする。

本発明による駆動装置は、電気信号の入力により伸縮可能な電気機械変換素子と、電気機械変換素子の伸縮に伴って、互いに接近離間する一対の挟持部材と、一対の挟持部材間に配置された移動部材と、一対の挟持部材と移動部材と間で挟持部材の接近離間する方向と傾斜して設けられ、挟持部材の接近離間に伴って揺動し移動部材を一定の向きに移動させる鞭毛部材と、を備えたことを特徴としている。

このような駆動装置によれば、揺動可能な鞭毛部材を備え、この鞭毛部材は、一対の挟持部材と移動部材との間に配置され、一対の挟持部材の接近離間する方向と傾斜するように設けられている。このため、一対の挟持部材の接近離間に伴い、一対の挟持部材が移動部材を挟むようにして、鞭毛部材が押圧されて揺動し、移動部材が一定の向きに押し出される。これにより、電気機械変換素子の伸縮に伴い、移動部材が確実に移動し、駆動性能の向上を図ることができる。また、従前のような摩擦係合部材を備える必要がないため、部品点数を削減することが可能となり、低コスト化を図ることができる。なお、ここでいう揺動とは、鞭毛部材の基端側が固定され、先端側が湾曲して基端側より傾斜する場合も含むものである。

また、一定の向きと反対側に移動部材を付勢し、一対の挟持部材が所定以上に離間した際に、移動部材を反対側に移動させる付勢手段を備える構成としても良い。

本発明の駆動装置によれば、電気機械変換素子の伸縮に伴い、移動部材が確実に移動するため、電気機械変換素子を備えつつ簡素な構成で駆動性能の向上を図った駆動装置を提供することができる。また、従前のような摩擦係合部材を備えない構成のため、部品点数を削減することが可能となり、低コスト化を図ることができる。

以下、本発明による駆動装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係る駆動装置を示す縦断面図、図２は、図１中の移動部材に設けられた鞭毛部材を示す拡大断面図である。

図１に示す駆動装置１は、例えば、カメラ付き携帯電話のレンズ等を駆動するものである。この駆動装置１は、例えば角柱状の圧電素子（電気機械変換素子）２と、この圧電素子２の長手方向（図示上下方向）Ｌの両側に配置され、圧電素子２と直交する方向に延在する一対の挟持部材３，３と、この一対の挟持部材３，３間で、挟持部材３と略平行に延在する駆動軸（移動部材）４とを備え、駆動軸４がその延在方向（図示左右方向）Ｇに移動し、駆動軸４に連結されたレンズ（不図示）等を駆動する。

圧電素子２は長手方向Ｌに積層され、駆動電圧供給部９と電気的に接続されている。圧電素子２は、駆動電圧供給部９によりプラス電圧を印加することで積層方向（長手方向Ｌ）に伸びて、伸縮（変形）し、その長手方向Ｌの両端面２ａ，２ａが変位する。

挟持部材３は、Ｌ字型を成し、その長辺部３ａが駆動軸４の駆動方向Ｇに延在し、その短辺部（突出部）３ｂが内方に突出して、駆動軸４に向かって延びている。この短辺部３ｂの駆動軸４側の端面（移動部材に対向する面）３ｅは、曲面を成し、駆動軸４を挟持可能な構成とされている。そして、挟持部材３の短辺部３ｂと圧電素子２とは、駆動軸４の延在方向Ｇに離間し、所定の空間を形成している。また、一対の挟持部材３は、長辺部３ａの端部の内面に、圧電素子２の端面２ａが接着されている。この挟持部材３には、挟持部材３の動きを図示上下方向に案内するガイド機構（不図示）が設けられている。一対の挟持部材３に圧電素子２の振動が伝達されると、一対の挟持部材３は、ガイド機構によりその動きが案内されて、互いに接近、離間を繰り返す。

駆動軸４は、一方の端部４ａが圧電素子２と挟持部材３の短辺部３ｂとの間に配置され、他方の端部４ｂが短辺部３ｂより外方に配置されている。そして、駆動軸４は、一対の挟持部材３によって、図示上下方向から挟持されている。

ここで、図２に示すように、駆動軸４の周面（挟持部材に対向する面）と一対の挟持部材３の端面３ｅとの間には、駆動方向Ｇと傾斜する方向に（挟持部材３の接近離間する方向と傾斜して）延在する複数の鞭毛部材５並設されている。具体的には、駆動軸４の略全長にわたり、駆動軸４の周面に複数の鞭毛部材５が植毛されている。この鞭毛部材５は、線状を成し、所定の強度と可撓性を有している。複数の鞭毛部材５は、駆動軸４と所定の角度を成して略同一方向に延在している。鞭毛部材５の先端５ａは、鞭毛部材５の支持点５ｂより後方（図示右側）に位置している。そして、複数の鞭毛部材５は、一対の挟持部材３の短辺部３ｂによって押圧されて、揺動可能な構成とされている。すなわち、鞭毛部材５は、駆動軸４の周面に対向する短辺部３ｂの端面３ｅによって図示上下方向の両側から押圧されて揺動し、その際に、駆動軸４が圧電素子２と反対側（図示左側）に押し出されて一定の向きに移動する構成となっている。

図１に示すように、駆動軸４の圧電素子２側の端部４ａには、一対の挟持部材が所定以上に離間した際に、駆動軸４を付勢して圧電素子２側へ引き戻す付勢手段６が設置されている。この付勢手段６は、駆動軸４を圧電素子２側へ引っ張るバネ７と、このバネ７を一対の挟持部材３に固定するバネ固定部材８とを備えている。バネ７は、駆動軸４の駆動方向Ｇに延在し、一方の端部が駆動軸４の端部４ａに連結され、他方の端部がバネ固定部材８を介して、一対の挟持部材３に連結されている。

このような駆動装置１では、駆動電圧供給部９により圧電素子２に所定の電圧を印加することで、圧電素子２が長手方向Ｌに伸縮する。一対の挟持部材３は、圧電素子２の伸縮に応じて、互いに接近、離間するように変位する。そして、一対の挟持部材３の短辺部３ｂは、移動部材４に対して進退自在に移動する。短辺部３ｂが駆動軸４に接近して、鞭毛部材５が短辺部３ｂにより押圧されると、鞭毛部材５の先端５ａが駆動軸４側へ傾斜し、駆動軸４が圧電素子２と反対側へ押し出されて、駆動軸４は付勢手段６による引張力に抗して移動する。次に、短辺部３ｂが駆動軸４から離間して、鞭毛部材５への押圧が弱められると、鞭毛部材５の先端５ａが駆動軸４と反対側へ動き元の位置（押圧する前の位置）に復帰する。このとき、駆動方向Ｇにおける駆動軸４の位置は、維持されている。そして、圧電素子２の伸縮を繰り返すことにより、駆動軸４は、圧電素子２と反対側に移動する。すなわち、駆動軸４は、一対の挟持部材３により挟まれることにより、猫じゃらし（狗尾草；エノコログサ）を握ったときのように、移動する。

また、圧電素子２に電圧を印加することにより、一対の挟持部材３の短辺部３ｂが互いに離間して、挟持部材３が所定以上に離間すると短辺部３ｂの鞭毛部材５を押圧する力が解除され、移動した駆動軸４は、付勢手段６によって引っ張られ、圧電素子２側（図示右側）へ移動する。その際、一対の挟持部材３を互いに接近、離間させる通常の電圧よりも大きな大電圧を印加することが好ましい。

このような駆動装置１によれば、圧電素子２の伸縮が一対の挟持部材３に伝達されて、一対の挟持部材３が駆動方向Ｇと直交する方向から駆動軸４を挟むようにして、鞭毛部材５を押圧し、鞭毛部材５が揺動して駆動軸４を駆動方向Ｇの外方に押し出す。これにより、駆動軸４が移動してレンズ等を駆動することができ、圧電素子２の振動が効率よく伝達されて駆動性能の向上を図ることが可能となる。また、従前のような摩擦係合部材を備える必要がないため、簡素な構造として部品点数を削減することができ、信頼性の向上及び低コスト化を図ることができる。

また、圧電素子２の長手方向Ｌと、駆動軸４の長手方向Ｇとが略直交するように配置されているため、圧電素子と駆動軸とが同一の方向に連結された従前の構成に比して、駆動装置１の長手方向の長さを短くすることができ、省スペース化を図ることができる。これにより、駆動装置１が搭載されるカメラ付き携帯電話等の薄型化が可能となる。

また、駆動装置１は、付勢手段６を備えているため、移動した駆動軸４を引き戻して、往復移動可能な構成とされている。

次に、本発明の第２実施形態に係る駆動装置１１について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る駆動装置の鞭毛部材を示す拡大断面図である。この第２実施形態の駆動装置１１が第１実施形態の駆動装置１と違う点は、駆動軸４の周面に形成された鞭毛部材５に代えて、一対の挟持部材３における短辺部３ｂの端面１３ｅに形成された鞭毛部材１５を備える点である。一対の挟持部材３の端面１３ｅは、駆動軸４の周面と略平行な面を成している。

複数の鞭毛部材１５は、駆動軸４の駆動方向Ｇと傾斜する方向に延在して、挟持部材３の端面１３ｅに植毛されている。この鞭毛部材１５は、線状を成し、所定の強度と可撓性を有している。複数の鞭毛部材１５は、駆動軸４と所定の角度を成して略同一方向に延在している。鞭毛部材１５の先端１５ａは、鞭毛部材１５の支持点１５ｂより前方（図示左側）に位置している。そして、複数の鞭毛部材１５は、一対の挟持部材３の短辺部３ｂが駆動軸４に接近することで、駆動軸４の周面と接触して、揺動可能な構成とされている。このときに、駆動軸４は、鞭毛部材１５によって、図示上下方向から挟まれ、圧電素子２と反対側に押し出される。

このように構成しても第１実施形態の駆動装置１と同様な作用・効果を奏する。加えて、鞭毛部材１５が挟持部材３の端面１３ｅに形成されているため、駆動軸４の全長にわたり鞭毛部材を設置する必要が無く、鞭毛部材１５の設置面積を減らすことができる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、移動部材として、シャフト状の駆動軸４を備える構成としているが、例えば、角柱状の移動部材でもよく、板状の移動部材でもよい。板状の移動部材の場合、挟持部材によって、板厚方向の両側から挟むようにする。

また、鞭毛部材は、線状（毛状）のものに限定されず、揺動可能な板材を鞭毛部材としてもよい。要は、一対の挟持部材３を駆動軸４に接近させたときに、鞭毛部材が揺動し、駆動軸４を押し出して駆動する構成であればよい。

また、上記実施形態では、レンズ等を駆動する駆動装置として説明しているが、その他の被移動部材を駆動する駆動装置でもよい。

また、上記実施形態では、電気機械変換素子を圧電素子２としているが、その他の電気機械変換素子でも良く、要は、電気信号の入力により伸縮可能なものであれば良い。

本発明の第１実施形態に係る駆動装置を示す縦断面図である。 図１中の移動部材に設けられた鞭毛部材を示す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る駆動装置の鞭毛部材を示す拡大断面図である。

符号の説明

１，１１…駆動装置、２…圧電素子（電気機械変換素子）、３…挟持部材、４…駆動軸（移動部材）、５，１５…鞭毛部材、６…付勢手段。

Claims (2)

1. 電気信号の入力により伸縮可能な電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子の伸縮に伴って、互いに接近離間する一対の挟持部材と、
   前記一対の挟持部材間に配置された移動部材と、
   前記一対の挟持部材と移動部材と間で前記挟持部材の接近離間する方向と傾斜して設けられ、前記挟持部材の接近離間に伴って揺動し前記移動部材を一定の向きに移動させる鞭毛部材と、
   を備えた駆動装置。
2. 前記一定の向きと反対側に前記移動部材を付勢し、前記一対の挟持部材が所定以上に離間した際に、前記移動部材を前記反対側に移動させる付勢手段を備えることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。

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