JP2007151240A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 形状の自由度が高い駆動装置が提供される。
【解決手段】 本発明の実施形態に係る駆動装置１においては、移動方向変換手段５０によって、レンズユニット５６は、駆動部材３の長手方向に対して直交する方向に駆動される。すなわち、レンズユニット５６の駆動方向と、駆動部材３の長手方向とが平行ではない。そのため、レンズユニット５６の駆動方向と駆動部材３の長手方向とが平行であった従来の駆動装置に比べ、駆動装置１は形状の自由度の向上が図られている。
【選択図】 図６

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ものである。

従来、電気機械変換素子を用いた駆動装置として、特開２００２−１４２４７０号公報に記載されるように、電気機械変換素子である圧電素子にシャフト状の駆動摩擦部材を取り付け、その駆動摩擦部材に係合部材を摩擦係合させ、圧電素子を伸縮させることにより係合部材を駆動摩擦部材に沿って移動させるものが知られている。
特開２００２−１４２４７０号公報

上述した駆動装置を、小型機器（例えば、カメラ付き携帯電話機）のレンズ駆動に適用する場合、その搭載スペースは大幅に制限されるため、スペースに関してより自由度が高い駆動装置が求められている。そこで、発明者らは、鋭意研究の末、駆動装置の形状の自由度を高める技術を新たに見いだした。

すなわち本発明は、形状の自由度が高い駆動装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る駆動装置は、電気信号の入力により伸縮可能である電気機械変換素子と、電気機械変換素子の伸縮する方向に長手方向を向けて電気機械変換素子に取り付けられる駆動部材と、駆動部材に摩擦係合され、駆動部材の長手方向に沿って移動可能に取り付けられる摩擦部材と、摩擦部材に連結された移動方向変換手段により、駆動部材の長手方向に対して交差する方向に駆動される被駆動部材とを備えることを特徴とする。

この駆動装置においては、移動方向変換手段によって、被駆動部材は、駆動部材の長手方向に対して交差する方向に駆動される。すなわち、被駆動部材の駆動方向と、駆動部材の長手方向とが平行ではない。そのため、被駆動部材の駆動方向と駆動部材の長手方向とが平行であった従来の駆動装置に比べ、本発明に係る駆動装置は形状の自由度の向上が図られている。

また、電気機械変換素子と静止部材との間に充填され硬化した樹脂材により構成され、静止部材に対し電気機械変換素子を支持する支持部材をさらに備えることが好ましい。

また、電気機械変換素子の駆動部材が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられ、静止部材に対し支持固定されない状態で設けられる錘部材を備えることが好ましい。

また、電気機械変換素子が静止部材に固定されていることが好ましい。

また、前記被駆動部材がレンズ枠とレンズとを含むレンズユニットであることが好ましく、カメラユニットが携帯電話機に適用されるものであることが好ましい。

本発明によれば、形状の自由度が高い駆動装置が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は本発明の実施形態に係る駆動装置の断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る駆動装置１は、携帯電話機に適用されるレンズユニット５６を移動対象物としレンズユニット５６の駆動を行うものであり、圧電素子２、駆動部材３、摩擦部材４及び支持部材５を備えている。圧電素子２は、電気信号の入力により伸縮可能な電気機械変換素子であり、所定の方向へ伸長及び収縮可能となっている。この圧電素子２は、図示しない制御部に接続され、その制御部により電気信号を入力されることにより伸縮する。例えば、二つの入力端子を有する圧電素子２が用いられ、その入力端子に印加される電圧を繰り返して増減させることにより、圧電素子２が伸長及び収縮を繰り返す。

駆動部材３は、圧電素子２の伸縮方向に長手方向を向けて圧電素子２に取り付けられている。例えば、駆動部材３の一端が圧電素子２に当接され接着剤を用いて接着されている。この駆動部材３は、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。駆動部材３は、圧電素子２に取り付けられることにより、圧電素子２の伸長及び収縮の繰り返し動作に応じて、その長手方向に沿って往復移動する。

摩擦部材４は、駆動部材３に移動可能に取り付けられている。この摩擦部材４は、駆動部材３に対し摩擦係合され、その長手方向に沿って移動自在となっている。例えば、摩擦部材４は、駆動部材３に対し所定の摩擦係数で係合しており、一定の押圧力で駆動部材３に押し付けられることによりその移動の際に一定の摩擦力が生ずるように取り付けられている。摩擦部材４にこの摩擦力を超える移動力が付与されることにより、摩擦力に抗して摩擦部材４が駆動部材３に沿って移動する。

圧電素子２は、支持部材５により静止部材１０に支持されている。支持部材５は、圧電素子２と静止部材１０の間に充填され硬化した樹脂材により構成されている。支持部材５としては、圧電素子２の伸縮に応じて弾性変形する弾性変形部材が用いられ、例えば硬化したシリコーン樹脂材が用いられる。

圧電素子２及び駆動部材３は、支持部材５にのみにより静止部材１０に支持されている。支持部材５は、圧電素子２の周囲を被うように配設される。このため、図１において、支持部材５が二カ所にわたって図示されているが、この支持部材５、５は、一つの連続する支持部材５の断面をとることによって二つに図示されたものである。

静止部材１０は、圧電素子２及び駆動部材３を組み付けるための枠体若しくはフレーム部材として機能するものである。静止部材１０には、圧電素子２の配置領域、摩擦部材４の配置領域などを仕切るための仕切り部１１、１２が形成されている。この仕切り部１１、１２には、駆動部材３を貫通させるための貫通孔１１ａ、１２ａが形成されている。

圧電素子２の端部には、錘部材７が取り付けられている。錘部材７は、圧電素子２の伸縮力を駆動部材３側へ伝達させるための部材であって、圧電素子２の駆動部材３が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられている。錘部材７としては、弾性変形可能な部材に金属粉を混入させたものを用いることが好ましい。金属粉を混入させることにより重量を大きくすることができ、弾性変形可能な部材を用いることにより圧電素子２の作動時における不要な共振を減衰させることができる。

また、錘部材７は、静止部材１０に対し支持固定されない状態で設けられている。すなわち、錘部材７は、静止部材１０に対し直接支持されたり固定されておらず、また接着剤や樹脂材を介して静止部材１０に対し動きを拘束されるように支持されたり固定されていない状態で設けられている。

次に、摩擦部材４について、図２を参照しつつ説明する。図２は、図１のII−IIにおける摩擦部材４の断面図である。

図２に示すように、摩擦部材４は、本体部４１、押圧部４２及び突起部４３を備えて構成されている。本体部４１は、押圧部４２により駆動部材３に一定の力で押圧されている。本体部４１には、Ｖ字状の溝４１ａが形成されている。この溝４１ａの内面に駆動部材３が当接するように、本体部４１が配設される。このようにＶ字状の溝４１ａを用いて摩擦部材４を配設することにより、摩擦部材４を安定して駆動部材３に取り付けることができる。

押圧部４２としては、例えば、断面Ｌ字状の板バネ材が用いられる。押圧部４２の一辺４２ａを本体部４１に掛止させ、他の一辺４２ｂを溝４１ａの対向位置に配することにより、その他の一辺４２ｂで溝４１ａに収容される駆動部材３を本体部４１と共に挟み込むことができる。これにより、本体部４１を駆動部材３側へ押圧することができる。

突起部４３は、円形断面を有し、本体部４１にから外方に向かって一方向に延びるように本体部４１に突設されている。なお、この突起部４３は、本体部４１と一体的に設けてもよく、また本体部４１とは別体で設けてもよい。

このように、摩擦部材４は、押圧部４２により本体部４１を駆動部材３側に一定の力で押圧して取り付けられることにより、駆動部材３に対し摩擦係合される。すなわち、摩擦部材４は、駆動部材３に対し本体部４１及び押圧部４２が一定の押圧力で押し付けられ、その移動に際し一定の摩擦力が生ずるように取り付けられる。

次に、駆動装置１における摩擦部材４の基本動作について説明する。

図１において、圧電素子２に電気信号が入力され、その電気信号の入力により圧電素子２が伸縮及び収縮を繰り返す。電気信号としては、圧電素子２の伸縮速度と収縮速度が異なるように圧電素子２を伸縮させるものが用いられる。例えば、図３、４に示すように、パルス信号であってその電圧の昇圧速度（増加速度）と降圧速度（減少速度）が異なるものが用いられる。

図３の電気信号が圧電素子２に入力される場合、電圧の昇圧速度が遅く降圧速度が速いので、圧電素子２はゆっくり伸長して速く収縮する。このため、駆動部材３は、圧電素子２から離間する方向へゆっくり移動し、圧電素子２に接近する方向へ素速く移動する。このとき、圧電素子２及び駆動部材３は支持部材５により移動可能に支持されているが、重量の大きい錘部材７が設けられることにより、圧電素子２の伸縮に応じて錘部材７側はあまり移動せず、駆動部材３が移動することとなる。

摩擦部材４は、駆動部材３の離間方向へのゆっくりした移動により駆動部材３と共に移動する。一方、摩擦部材４は、駆動部材３の接近方向への素速い移動があっても慣性により駆動部材３と共に移動しない。従って、駆動部材３の往復移動が繰り返し行われると、摩擦部材４は、図５に示すように圧電素子２から離間する方向へ移動することとなる。

これに対し、図４の電気信号が圧電素子２に入力される場合、電圧の昇圧速度が速く降圧速度が遅いので、圧電素子２は速く伸長してゆっくり収縮する。このため、駆動部材３は、圧電素子２から離間する方向へ素速く移動し、圧電素子２に接近する方向へゆっくり移動する。

その際、摩擦部材４は、駆動部材３の離間方向への素速い移動により駆動部材３が移動してもその慣性により駆動部材３と共に移動しない。一方、摩擦部材４は、駆動部材３の接近方向へのゆっくりした移動により駆動部材３と共に移動する。従って、駆動部材３の往復移動が繰り返し行われると、摩擦部材４は、圧電素子２に接近する方向へ移動することとなる。

このように圧電素子２に所定の電気信号を入力することにより、摩擦部材４を移動制御することができる。

続いて、摩擦部材４に連結された移動方向変換手段５０について説明する。

摩擦部材４は、突起部４３の延在方向に直交する方向に延びるレバー５１によって挟持されている。このレバー５１は、長尺状の形状を有しており、突起部４３を挟持する側の端部５１ａが二分され、その間において摩擦部材４を摺動可能に挟み込んでいる。レバー５１のもう一方の端部５１ｂはカム部材５２に連結されている。

このカム部材５２は、略円板状の形状を有し、その外周面から半径方向に沿って上記レバー５１が一体的に突設されている。カム部材５２は、レバー５１の延在方向に直交する方向に延びる鏡筒５３内に円周方向に回動自在に収容されている。そして、カム部材５２の一方の側には、カム面５２ａが形成されており、このカム面５２ａの法線方向は鏡筒５３の延在方向（すなわち、光軸Ｏ方向）に対して傾いている。

カム部材５２のカム面５２ａ側の鏡筒５３内には、円環状のレンズ枠５４が、光軸Ｏ方向に直交するように配置されている。そして、このレンズ枠５４の中には、移動レンズ５５が嵌め込まれて、レンズユニット５６が形成されている。レンズ枠５４には、カム部材５２に向かって延びる突起部５４ａが形成されており、この突起部５４ａは、カム部材５２のカム面５２ａに当接されている。そのため、突起部５４ａがカム面５２ａに沿って昇降すると、それに伴ってレンズユニット５６（つまり、レンズ枠５４及び移動レンズ５５）が光軸Ｏ方向に沿って移動する。なお、レンズ枠５４の外周面には、レンズ枠５４の厚さ方向に沿ってガイド部５４ｂが形成され、このガイド部５４ｂが鏡筒５３の内周面に差し込まれているため、レンズ枠５４はその円周方向の回動が抑制されている。

以上で説明したレバー５１、カム部材５２及び鏡筒５３によって、本発明における移動方向変換手段５０が構成されている。そして、この移動方向変換手段５０によって、摩擦部材４の移動方向（すなわち、駆動部材３の長手方向、図中のＸ方向）が、この方向に対して９０°の角度をなすレンズユニット５６の移動方向（すなわち、光軸Ｏ方向、図中のＺ方向）に変換されている。

以下、この移動方向変換手段５０が移動方向を変換する動作について、図５及び図６を参照しつつより具体的に説明する。

図３に示したような電気信号が圧電素子２に入力されて、図５及び図６（ａ）に示したように摩擦部材４が圧電素子２から離間する方向へ移動すると、摩擦部材４に連結されたレバー５１によりカム部材５２が矢印Ａ方向（図５における反時計回り方向、図６における右回り方向）に回動される。すると、カム部材５２のカム面５２ａも回動するため、図６（ｂ）に示すように、カム面５２ａにおけるレンズ枠５４の突起部５４ａの当接位置が変わり、突起部５４ａがカム面５２ａに沿って上昇する。

突起部５４ａの上昇に伴い、レンズユニット５６が光軸Ｏ方向に沿ってカム部材５２から離間する方向に移動する。

すなわち、摩擦部材４が駆動部材３の長手方向（Ｘ方向）に沿って圧電素子２から離間する方向に移動すると、図６（ａ）に示した状態から図６（ｂ）に示した状態となり、本発明における被駆動部材であるレンズユニット５６が光軸Ｏ方向（Ｚ方向）に沿ってカム部材５２から離間する方向に移動する。

逆に、摩擦部材４が駆動部材３の長手方向（Ｘ方向）に沿って圧電素子２に接近する方向に移動すると、図６（ｂ）に示した状態から図６（ａ）に示した状態に戻り、レンズユニット５６が光軸Ｏ方向（Ｚ方向）に沿ってカム部材５２に接近する方向に移動する。なお、必要に応じて、公知の付勢手段によりレンズユニット５６をカム部材５２の方向に付勢してもよい。

以上で詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る駆動装置１においては、移動方向変換手段５０によって、レンズユニット５６は、駆動部材３の長手方向に対して直交する方向に駆動される。すなわち、レンズユニット５６の駆動方向と、駆動部材３の長手方向とが平行ではない。そのため、レンズユニット５６の駆動方向と駆動部材３の長手方向とが平行であった従来の駆動装置に比べ、駆動装置１は形状の自由度の向上が図られている。なお、移動方向変換手段５０は、必ずしも駆動部材３の長手方向に対して９０度の方向にレンズユニット５６を駆動する必要はなく、その角度は適宜増減させてもよい。

また、従来の駆動装置においては、レンズユニットの光軸方向の長さが駆動部材３及び圧電素子２の長さに略相当する長さであったが、駆動装置１のようにレンズユニット５６の光軸方向を駆動部材３及び圧電素子２の延在方向から傾けることにより、駆動部材３及び圧電素子２の長さにとらわれることなく光軸方向に関する長さを短縮させることができる。特に、レンズユニット５６は携帯電話機に適用されるものであるため、駆動装置１の光軸方向に関する長さを小さくすることで、十分な省スペース化が図られる。

さらに、カム部材５２のカム面５２ａの傾斜を適宜変更することにより、駆動部材３の移動量に対するレンズユニット５６の移動量の比率を自在に調整することもできる。

なお、以上で示した実施形態では、圧電素子２が静止部材１０に支持部材５を介して支持される態様を示したが、図７に示した駆動装置１Ａのように圧電素子２の駆動部材３から離れた側の端部を静止部材１０に直接固定する態様であってもよい。

また、以上で示した実施形態の移動方向変換手段５０以外に、例えば、図８に示したような移動方向変換手段５０Ａ等に適宜変更可能である。図８（ａ）に示した移動方向変換手段５０Ａは、摩擦部材４の移動方向に対して傾斜した面５７ａを有し、鏡筒５３内に配設された略円板状の移動方向変換部材５７によって構成されている。そして、面５７ａには摩擦部材４の突起部４３が当接されていると共に、移動方向変換部材５７の面５７ａの反対側にはレンズユニット５６が結合されている。

そのため、摩擦部材４が移動すると、図８（ｂ）に示すように、面５７ａにおける突起部４３の当接位置が変わって移動方向変換部材５７が光軸Ｏ方向に沿って移動し、それに伴ってレンズユニット５６も光軸Ｏ方向に沿って移動する。従って、移動方向変換手段５０Ａによっても、上述した移動方向変換手段５０と同様に、摩擦部材４の移動方向が、この方向に対して９０°の角度をなすレンズユニット５６の移動方向に変換されている。そのため、この移動方向変換手段５０Ａでも、上述した移動方向変換手段５０と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る駆動装置の一例を示すものである。本発明に係る駆動装置は、これらの実施形態に係る駆動装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る駆動装置及びその製造方法を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。例えば、本実施形態では、レンズユニット５６を駆動する駆動装置に適用した装置及びその製造方法について説明したが、レンズユニット５６以外の物を駆動する駆動装置及びその製造方法に適用してもよい。

本発明の実施形態に係る駆動装置の断面図である。 図１の駆動装置のII−IIにおける摩擦部材の断面図である。 図１の駆動装置における圧電素子に入力される電気信号の説明図である。 図１の駆動装置における圧電素子に入力される電気信号の説明図である。 摩擦部材が移動した後の状態を示した図である。 図１の駆動装置の移動方向変換手段の変換動作の状態を示した図である。 図１の駆動装置とは異なる態様の駆動装置を示した図である。 図１の駆動装置の移動方向変換手段とは異なる態様の移動方向変換手段を示した図である。

符号の説明

１，１Ａ…駆動装置、２…圧電素子（電気機械変換素子）、３…駆動部材、４…摩擦部材、５…支持部材、７…錘部材、１０…静止部材、５０，５０Ａ…移動方向変換手段、５６…レンズユニット。

Claims (6)

1. 電気信号の入力により伸縮可能である電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子の伸縮する方向に長手方向を向けて前記電気機械変換素子に取り付けられる駆動部材と、
   前記駆動部材に摩擦係合され、前記駆動部材の長手方向に沿って移動可能に取り付けられる摩擦部材と、
   前記摩擦部材に連結された移動方向変換手段により、前記駆動部材の長手方向に対して交差する方向に駆動される被駆動部材とを備える、駆動装置。
2. 前記電気機械変換素子と静止部材との間に充填され硬化した樹脂材により構成され、前記静止部材に対し前記電気機械変換素子を支持する支持部材をさらに備える、請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記電気機械変換素子の前記駆動部材が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられ、前記静止部材に対し支持固定されない状態で設けられる錘部材を備える、請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記電気機械変換素子が静止部材に固定されている、請求項１に記載の駆動装置。
5. 前記被駆動部材がレンズ枠とレンズとを含むレンズユニットである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 前記レンズユニットが携帯電話機に適用されるものである、請求項５に記載の駆動装置。
   

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