JP2007159244A - Drive unit and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電素子を用いた振動体により被駆動体を駆動する駆動装置、およびこの駆動装置を備えたカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、双眼鏡、プロジェクタ等の電子機器に関する。 The present invention relates to a driving device that drives a driven body by a vibrating body using a piezoelectric element, and an electronic apparatus such as a camera, a digital camera, a video camera, a microscope, a binocular, and a projector including the driving device.
従来、各種の電子機器を構成する可動部品を駆動する駆動装置としては、電磁モータを使用したもの(例えば、特許文献1参照)が一般的に用いられている。
特許文献1におけるレンズの駆動装置では、レンズユニット内に配置された被駆動体としての複数のレンズ群と、レンズユニットの外側に設けられた電磁モータとが歯車やカム環を介して接続されている。そして、電磁モータに連動して歯車やカム環が回動し、この回動に伴って各レンズ群が光軸に沿って進退することによってズーミングおよびフォーカス調整が行われる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a drive device that uses an electromagnetic motor (see, for example, Patent Document 1) is generally used as a drive device that drives movable parts constituting various electronic devices.
In the lens driving device disclosed in Patent Document 1, a plurality of lens groups as driven bodies arranged in a lens unit and an electromagnetic motor provided outside the lens unit are connected via a gear or a cam ring. Yes. Then, gears and cam rings are rotated in conjunction with the electromagnetic motor, and zooming and focus adjustment are performed as each lens group advances and retreats along the optical axis along with the rotation.
一方、圧電素子の変形によりレンズを駆動する駆動装置(例えば、特許文献2ないし4参照)が提案されている。
この特許文献2ないし4における駆動装置は、被駆動体としてのレンズ保持枠と、このレンズ保持枠と摩擦結合された駆動軸と、この駆動軸に沿って設けられた圧電素子とを備えて構成されている。この駆動装置では、圧電素子に所定の波形を有する電圧を印加することで、圧電素子が駆動軸に沿った方向に伸縮して駆動軸を移動させ、駆動軸に摩擦結合されたレンズ保持枠が駆動される。ここで、圧電素子に印加する電圧は駆動方向(前進、後退のいずれか)については緩やかに変位し、駆動方向と逆方向については急速に変位するようなパルス波形を有している。すなわち、駆動方向については駆動軸との摩擦力により被駆動体が移動し、逆方向については被駆動体の慣性力が摩擦力を上回って移動しないため、被駆動体は、所定の駆動方向に駆動されることになる。
On the other hand, a driving device (for example, see
The driving apparatus in
しかしながら、特許文献1のような電磁モータを用いた駆動装置では、レンズユニットの外側に大きな電磁モータを設ける必要があるので、レンズユニットが大型化してしまう。
そして、特許文献2ないし4の駆動装置においても、圧電素子の伸縮を駆動軸に直接伝達する構造上、駆動軸を迅速に進退させるために圧電素子に大きな伸縮変位を生じさせる必要があるから、圧電素子の伸縮方向のサイズが大きくなり、レンズユニット全体のサイズが大型化してしまうという問題がある。
また、特許文献2ないし4のような構造では、小型化が求められる駆動装置において、圧電素子の長さを大きく確保するとその分、レンズユニットの駆動軸が短くなり、レンズが進退可能な駆動距離(ストローク)の確保が難しくなる。これにより、ズームやフォーカス調整などの性能が制限され得る。
However, in the drive device using the electromagnetic motor as in Patent Document 1, it is necessary to provide a large electromagnetic motor outside the lens unit, so that the lens unit becomes large.
Also in the driving devices of
Further, in the structure as disclosed in
このような問題点に鑑み、本発明の目的は、小型化を図りながら、被駆動体が駆動可能な寸法を大きくできる駆動装置、およびこの駆動装置を備えた電子機器を提供することにある。 In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a driving device capable of increasing a size that can be driven by a driven body while reducing the size, and an electronic apparatus including the driving device.
本発明の駆動装置は、圧電素子の変形により振動する振動体と、前記振動体が当接されて回転するロータと、前記ロータに連動する第1歯車部と、前記第1歯車部と噛合する第2歯車部と、前記第2歯車部に連動するとともに前記振動体と重なり、その回動軌跡である円弧の弦に沿った所定方向と交差する方向に沿って被駆動体を移動自在に保持するレバーとを備えることを特徴とする。 The drive device of the present invention meshes with a vibrating body that vibrates due to deformation of a piezoelectric element, a rotor that is rotated by contacting the vibrating body, a first gear portion that is linked to the rotor, and the first gear portion. The second gear part is interlocked with the second gear part and overlaps with the vibrating body, and the driven body is held movably along a direction crossing a predetermined direction along the arc chord that is the rotation trajectory. And a lever.
この発明によれば、ロータの回動により第1、第2歯車部を介してレバーが回動する際、被駆動体はレバーにおいて弦と交差する方向に沿って変位するので、レバーの回動と連動して、被駆動体を弦に沿った所定方向に直線駆動することが可能となる。
ここで、本発明は、振動体に加えて、ロータ、歯車部、およびレバーなどの簡略な構成の部材を備え、振動体の振動をロータおよびこれに連動するレバーに直接伝達する構成であるから、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、駆動装置を小型化することができる。
また、振動体の振動を被駆動体に直接伝えるのではなく、ロータ、各歯車部、レバーを介して被駆動体を駆動することにより、振動体を配置する位置が被駆動体の駆動方向延長上に限定されないので、被駆動体の駆動方向延長上から外れた位置に振動体を設けることが可能となる。これにより、被駆動体の駆動方向における駆動装置の寸法を小さくできる。
さらに、レバーが振動体と重なる点でも、部品配置が省スペース化され、駆動装置をより小さくできる。
According to this invention, when the lever is rotated via the first and second gear portions by the rotation of the rotor, the driven body is displaced along the direction intersecting the string in the lever. In conjunction with this, the driven body can be linearly driven in a predetermined direction along the string.
Here, in addition to the vibrating body, the present invention includes a member having a simple configuration such as a rotor, a gear unit, and a lever, and directly transmits the vibration of the vibrating body to the rotor and the lever that is linked to the rotor. In addition, it is not necessary to provide a complicated structure of a conventionally used electromagnetic motor or a gear associated therewith, and the structure can be simplified and the drive device can be miniaturized.
In addition, instead of directly transmitting the vibration of the vibrating body to the driven body, the driven body is driven via the rotor, each gear unit, and the lever, so that the position where the vibrating body is disposed extends in the driving direction of the driven body. Since it is not limited above, it becomes possible to provide a vibrating body in the position which remove | deviated from the driving direction extension of a to-be-driven body. Thereby, the dimension of the drive device in the drive direction of the driven body can be reduced.
In addition, the arrangement of the parts can be saved even at the point where the lever overlaps the vibrating body, and the drive device can be made smaller.
加えて、回転運動をカムで受けて直線駆動に変換するような場合は、大型のカムを使用しない限り、被駆動体の駆動可能な距離(ストローク)を大きくすることが困難であるのに対し、本発明では、レバーの回動軌跡である円弧の両端を結ぶ弦の長さに相当するストローク長を得られるので、小型化を図りつつ、被駆動体のストロークを大きく確保できる。
なお、このようにロータおよびレバーを介して被駆動体が駆動されるので、振動体によって移動する駆動軸に被駆動体が摩擦結合されたような場合と比べて、摩擦によるエネルギーロスが少なく、駆動効率を向上させることができる。
In addition, when rotating motion is received by a cam and converted to linear drive, it is difficult to increase the driveable distance (stroke) unless a large cam is used. In the present invention, since the stroke length corresponding to the length of the string connecting both ends of the arc that is the rotation trajectory of the lever can be obtained, a large stroke of the driven body can be secured while achieving downsizing.
In addition, since the driven body is driven through the rotor and the lever in this way, energy loss due to friction is small compared to the case where the driven body is frictionally coupled to the drive shaft that is moved by the vibrating body, Drive efficiency can be improved.
本発明の駆動装置では、前記振動体は、その振動軌跡が切り替え可能に構成され、前記ロータは、前記振動軌跡が互いに異なる正方向と逆方向とに回動可能であることが好ましい。 In the drive device according to the aspect of the invention, it is preferable that the vibration body is configured to be able to switch a vibration locus, and the rotor is rotatable in a forward direction and a reverse direction in which the vibration locus is different from each other.
この発明によれば、振動体の振動軌跡に応じて、ロータの正方向への回動により被駆動体を前進させ(あるいは後退させ)、そして、ロータの逆方向への回動により被駆動体を後退させる(あるいは前進させる)ことが可能となる。すなわち、1つの振動体で被駆動体を進退両方向に駆動することができるので、被駆動体の前進用、後退用に2つの振動体を用意することを不要にできる。 According to this invention, the driven body is advanced (or retracted) by rotating the rotor in the forward direction according to the vibration locus of the vibrating body, and the driven body is rotated by rotating the rotor in the reverse direction. Can be moved backward (or moved forward). That is, since the driven body can be driven in both the forward and backward directions by one vibrating body, it is unnecessary to prepare two vibrating bodies for advancing and retreating the driven body.
本発明の駆動装置では、前記振動体と前記ロータとは、一方が他方に向かって付勢された状態で互いに接触することが好ましい。 In the drive device according to the aspect of the invention, it is preferable that the vibrating body and the rotor are in contact with each other in a state where one is biased toward the other.
この発明によれば、付勢により振動体とロータとの間に適度な摩擦力が生じるため、振動体とロータとのがたつきを防止できる。また、振動体とロータとの間の適度な摩擦力により、圧電素子の伸縮によって振動体がロータを送る際に滑りが生じにくく、駆動効率を向上させることができる。 According to the present invention, since an appropriate frictional force is generated between the vibrating body and the rotor due to the biasing, rattling between the vibrating body and the rotor can be prevented. In addition, due to an appropriate frictional force between the vibrating body and the rotor, slippage hardly occurs when the vibrating body sends the rotor due to expansion and contraction of the piezoelectric element, and driving efficiency can be improved.
本発明の駆動装置では、前記振動体の位置は、固定され、前記ロータには、前記振動体に向かって当該ロータを付勢する付勢手段が設けられることが好ましい。 In the drive device according to the aspect of the invention, it is preferable that the position of the vibrating body is fixed, and the rotor is provided with a biasing unit that biases the rotor toward the vibrating body.
この発明によれば、振動体およびロータの一方を他方に付勢するにあたり、振動体の位置を固定できるので、振動体の振動が安定する。また、振動体の位置が固定されることで、断線防止のための構造を不要に、もしくは簡略化できるので、振動体への配線を容易化できる。
そのうえ、ロータに設けた付勢手段により、ロータに設けられた第1歯車部も第2歯車部に向かって付勢されることになり、付勢手段を振動体に設けた場合と比べて、ロータに設けられた第1歯車部とレバーに設けられた第2歯車部との間の噛合が安定する。このため、第2歯車と一体に回動するレバーにより、被駆動体を安定的に移動させることが可能となる。
According to the present invention, since the position of the vibrating body can be fixed when biasing one of the vibrating body and the rotor to the other, the vibration of the vibrating body is stabilized. In addition, since the position of the vibrating body is fixed, the structure for preventing disconnection can be made unnecessary or simplified, so that wiring to the vibrating body can be facilitated.
In addition, the first gear portion provided on the rotor is also biased toward the second gear portion by the biasing means provided on the rotor, compared to the case where the biasing means is provided on the vibrating body, The meshing between the first gear portion provided on the rotor and the second gear portion provided on the lever is stabilized. For this reason, the driven body can be stably moved by the lever that rotates integrally with the second gear.
本発明の駆動装置では、前記レバーには、その回動における径方向に沿って延びるスリットが形成され、前記被駆動体は、前記スリットに挿入される突起を有することが好ましい。 In the driving apparatus according to the present invention, it is preferable that the lever is formed with a slit extending along a radial direction in the rotation thereof, and the driven body has a protrusion inserted into the slit.
この発明によれば、スリットの形成により、被駆動体を前記の弦と交差する方向に移動可能にしてレバーに保持することを簡単に実現でき、また、スリットに沿って被駆動体が案内されるから、被駆動体が弦の方向に沿って移動する際のがたつきを防止できる。
なお、このスリットの両側を細く設け、前記の弦の方向に弾性を有する状態で被駆動体を保持すれば、被駆動体がレバーにおいて弦と交差する方向に沿って変位しながら、被駆動体全体の動きとしては弦の方向に沿って移動する際のがたつきを防止できる。
According to the present invention, the formation of the slit makes it possible to easily realize that the driven body can be moved in the direction intersecting the string and held by the lever, and the driven body is guided along the slit. Therefore, rattling when the driven body moves along the direction of the string can be prevented.
If the driven body is held in a state where the both sides of the slit are thin and elastic in the direction of the string, the driven body is displaced along the direction intersecting the string in the lever. The overall movement can prevent rattling when moving along the direction of the string.
本発明の駆動装置では、前記第2歯車部は、互いに回転軸を同じくして重ねられ略同形状の歯列を有する第1部材と第2部材とを備え、前記第1部材と前記第2部材とは、一方が他方に対して前記回転軸における周方向に付勢され、第1歯車部の歯は、前記第1部材の前記歯列と前記第2部材の前記歯列との間に挟持されることが好ましい。 In the drive device according to the present invention, the second gear portion includes a first member and a second member that are overlapped with each other and have substantially the same shape, and the first member and the second member. One of the members is biased in the circumferential direction of the rotation shaft with respect to the other, and the teeth of the first gear portion are between the tooth row of the first member and the tooth row of the second member. It is preferable to be sandwiched.
この発明によれば、第1歯車部の歯の動きに第2歯車部の第1、第2部材が追従し、第1、第2歯車部間のバックラッシを詰めることができるので、第1、第2歯車部のガタを防止でき、レバーの動作が安定する。このため、被駆動体を所望の位置に移動させることが可能となり、また、静音化および駆動効率の向上も図られる。
ここで、第2歯車部とレバーとを一体形成し、これら第2歯車部とレバーとを有する第1部材、第2部材を形成することも可能であり、これにより、部品点数を減少でき、コストダウンできる。なお、第1、第2部材は、例えば金属板のプレス打ち抜きなどで製作できる。
According to this invention, the first and second members of the second gear portion can follow the movement of the teeth of the first gear portion, and the backlash between the first and second gear portions can be reduced. The backlash of the second gear portion can be prevented, and the operation of the lever is stabilized. Therefore, the driven body can be moved to a desired position, and noise reduction and driving efficiency can be improved.
Here, the second gear portion and the lever are integrally formed, and it is also possible to form the first member and the second member having the second gear portion and the lever, thereby reducing the number of parts, Cost can be reduced. The first and second members can be manufactured, for example, by stamping a metal plate.
本発明の駆動装置では、前記振動体は、矩形状であり、前記レバーは、その回動軸から前記振動体の長手方向と交差するように延びていることが好ましい。 In the drive device according to the aspect of the invention, it is preferable that the vibrating body has a rectangular shape, and the lever extends from the rotating shaft so as to intersect the longitudinal direction of the vibrating body.
この発明によれば、レバーが回動する際の周方向が振動体の長手方向に倣い、振動体と重なる範囲でレバーの回動領域を大きくとれるので、ストローク長を大きくできる。また、振動体の長手方向のサイズをレバーの回動領域と重なる範囲で大きくできるので、振動体の振幅を拡大でき、駆動効率を向上させることができる。すなわち、小型化を図りつつ、大ストロークおよび高駆動効率を実現できる。 According to the present invention, the circumferential direction when the lever rotates follows the longitudinal direction of the vibrating body, and the lever rotating area can be increased in a range where the lever overlaps with the vibrating body. Therefore, the stroke length can be increased. In addition, since the size of the vibrating body in the longitudinal direction can be increased within a range that overlaps the rotation region of the lever, the amplitude of the vibrating body can be increased and the driving efficiency can be improved. That is, a large stroke and high driving efficiency can be realized while downsizing.
本発明の駆動装置では、前記振動体、前記ロータ、前記第1歯車部、前記第2歯車部、および前記レバーがそれぞれ組み込まれる平面視略矩形状のケーシングを備え、前記振動体は、その長手方向が前記ケーシングの長手方向にほぼ沿うように配置され、前記ロータは、前記ケーシングの長手方向において前記振動体と並んで配置され、前記レバーの回動軸は、前記ケーシングの長辺側端部において当該長辺の略中央に配置されていることが好ましい。 In the drive device of the present invention, the vibrator, the rotor, the first gear portion, the second gear portion, and the lever are each provided with a substantially rectangular casing in plan view, and the vibrator has a longitudinal shape thereof. The rotor is disposed side by side with the vibrating body in the longitudinal direction of the casing, and the pivot shaft of the lever is an end portion on the long side of the casing. It is preferable to arrange | position in the approximate center of the said long side.
この発明によれば、レバーの回動軸がケーシングの長辺側端部の略中央に設けられていることにより、ケーシングの短辺と平行となる位置を歯車レバーの基準位置として、ケーシングから突出しない範囲で、レバーを両側に略等角度で大きく回動させることができる。これにより、コンパクトでありながら、基準位置に対する両方向に大ストロークを可能とする駆動装置を実現できる。
なお、ケーシングに振動体およびロータが平面的に隣接配置されるので、駆動装置を薄型化できる。
According to this invention, the pivot shaft of the lever is provided at substantially the center of the end portion on the long side of the casing, so that the position parallel to the short side of the casing is the reference position of the gear lever and protrudes from the casing. In such a range, the lever can be largely rotated at substantially equal angles on both sides. As a result, it is possible to realize a drive device that allows a large stroke in both directions with respect to the reference position while being compact.
In addition, since the vibrating body and the rotor are arranged adjacent to each other in a plan view, the driving device can be thinned.
本発明の電子機器は、前述の駆動装置を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、駆動装置が前述したような作用および効果を奏するため、同様の作用および効果を享受できる。
すなわち、駆動装置が小型であるため、電子機器全体のサイズも小型化でき、また、駆動装置によって長いストロークで被駆動体を駆動できるため、電子機器の性能向上に繋げることができる。
An electronic apparatus according to the present invention includes the drive device described above.
According to the present invention, since the drive device has the operations and effects as described above, the same operations and effects can be enjoyed.
That is, since the drive device is small, the size of the entire electronic device can be reduced, and the driven body can be driven with a long stroke by the drive device, which can lead to improvement in performance of the electronic device.
本発明の電子機器では、前記被駆動体としてのレンズを備え、前記レンズは、前記駆動装置により駆動されることが好ましい。 In the electronic device of the present invention, it is preferable that the electronic device includes a lens as the driven body, and the lens is driven by the driving device.
この発明によれば、前述の駆動装置でレンズを長い駆動距離で進退させることが可能となるため、ズーミング性能やフォーカシング(合焦)性能などを向上させることができる。 According to the present invention, since the lens can be moved back and forth with a long driving distance by the driving device described above, zooming performance, focusing performance, and the like can be improved.
このような本発明によれば、小型化を図りつつ、被駆動体のストロークを長くすることとが可能となる。 According to the present invention as described above, it is possible to lengthen the stroke of the driven body while reducing the size.
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。
ここでは、電子機器としてのレンズユニットについて説明する。
なお、第2実施形態以降の説明において、第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略化する。
本実施形態のレンズユニットは、デジタルカメラに搭載されるものとして構成され、このデジタルカメラは、レンズユニットに加えて、レンズユニットにより結像した像を記録する記録媒体と、ケースとを備えているが、以下では、レンズユニットについてのみ図示、説明する。
なお、このようなレンズユニットは、デジタルカメラ以外のカメラ、ビデオカメラ、携帯電話のカメラ機構などにも搭載される。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, a lens unit as an electronic apparatus will be described.
In the description after the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
The lens unit of the present embodiment is configured to be mounted on a digital camera. The digital camera includes a recording medium for recording an image formed by the lens unit and a case in addition to the lens unit. However, only the lens unit will be illustrated and described below.
Such a lens unit is also mounted on a camera other than a digital camera, a video camera, a camera mechanism of a mobile phone, and the like.
〔1.レンズユニットの全体構造〕
図1は、本実施形態に係るレンズユニット1を正面左上から示した斜視図である。
レンズユニット1は、光軸Oと交わる面に開口部1A,1Bが形成された箱状の筐体10と、筐体10内部に配置される被駆動部材としてのレンズ20と、筐体10の側面部11に設けられてレンズ20を光軸Oに沿って進退駆動する駆動装置30とを備えている。
[1. Overall structure of lens unit)
FIG. 1 is a perspective view of the lens unit 1 according to the present embodiment as viewed from the upper left of the front.
The lens unit 1 includes a box-shaped
筐体10には、光軸Oに沿って2本の棒状の案内軸12が互いに平行に設置され、これらの案内軸12により、レンズ20の進退が案内される。案内軸12は、レンズ20を保持する保持枠201を光軸Oに沿って貫通し、レンズ20の光軸Oに対する揺動をも防止している。
また、筐体10の駆動装置30が設けられた側面部11には、平面視略扇形状の開口111(図5、図8)が形成されている。
Two rod-shaped
Further, an opening 111 (FIGS. 5 and 8) having a substantially fan shape in plan view is formed in the
レンズ20は、本実施形態ではフォーカスレンズとして構成され、詳細な図示は省略するが、中央の集光部とその周囲の枠取付部とがレンズ材料で一体に形成されるとともに、枠取付部を保持する保持枠201を備えている。そして、この保持枠201は、筐体10の開口111から外側に突出する突起202を有している。
なお、レンズ20の光学的特性を適宜設定することで、レンズ20をズームレンズとして構成することも可能である。さらに、レンズ20は、例えば凹レンズと凸レンズとを組み合わせたレンズ群として構成することもできる。
The
The
〔2.レンズの駆動装置の構造〕
次に、駆動装置30について説明する。本実施形態の駆動装置30は、レンズユニット1の製造時に同時に製造される。
図2、図3は、駆動装置30の平面図であり、駆動装置30を筐体10に取り付けた際に外部に露出する表面側を図2に、筐体10に取り付けられて筐体10に対向する裏面側を図3に示した。また、図4および図5は、駆動装置30における各部品の組み付けを示す側断面図である。
[2. Lens drive unit structure]
Next, the
2 and 3 are plan views of the
〔2−1.駆動装置の全体構造〕
駆動装置30は、これらの図2〜図5に示したように、大略、圧電素子41を有する矩形状の振動体40と、振動体40の振動が伝達されて回動するロータ50と、ロータ50を保持するロータ支持体53と、ロータ50に連動する歯車レバー60と、これら振動体40、ロータ50、ロータ支持体53、押圧ばね55、および歯車レバー60が組み込まれる平面矩形状のベース部材70とを備えてユニット化されている。
このほか、駆動装置30は、ロータ50と同軸上かつ一体に設けられるロータ歯車部51(第1歯車部)と、ロータ支持体53を付勢する押圧ばね55と、これらが組み込まれたベース部材70に重ねられ、各部品をベース部材70との間に保持する押さえ板71とを備えている。押さえ板71およびベース部材70は、駆動装置30におけるケーシングを構成する。
[2-1. Overall structure of drive unit]
As shown in FIGS. 2 to 5, the driving
In addition, the driving
〔2−2.ベース部材の構造〕
ベース部材70の構造および、ベース部材70に組み込まれる部品レイアウトについて説明する。なお、ベース部材70の長手方向の寸法は、本実施形態では約12mmである。
ベース部材70には、振動体40とロータ50とがベース部材70の長手方向に平面的に並んで配置され、駆動装置30の薄型化が図られている。また、ベース部材70には、これら振動体40およびロータ50が配置される開口701が形成されている。振動体40は、ベース部材70の長手方向にほぼ沿って配置され、ロータ50は、振動体40と隣接してベース部材70の短辺側に配置されている。
また、ベース部材70の裏面側には、振動体40を横切るように、歯車レバー60が配置されている。歯車レバー60は、ベース部材70の短手方向に沿った中心線にほぼ沿うように配置されている。
ベース部材70の四隅には、孔72がそれぞれ形成され、各孔72へのねじ挿通により、ベース部材70が筐体10の側面部11に固定される。
[2-2. Base member structure]
The structure of the
In the
A
〔2−3.振動体の構造〕
図6は、振動体40の斜視図である。なお、図6において、振動体40に設けられる回路基板の図示は省略した。
振動体40は、ステンレス鋼などで形成された補強板42の表裏両面に矩形状の圧電素子41が積層されたものであり、全体略矩形状に形成されている。
補強板42は、圧電素子41が配置される矩形状部42Aと、矩形状部42Aの幅方向両側に設けられてベース部材70にそれぞれ固定される固定部42Bとが一体に形成されている。矩形状部42Aの一方の短辺略中央には、円弧状の凸部421が形成され、この凸部421がロータ50に当接される。また、矩形状部42Aの他方の短辺略中央には、多角形状の凸部422が形成されている。
[2-3. (Structure of vibrator)
FIG. 6 is a perspective view of the vibrating
The vibrating
The reinforcing
圧電素子41は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT(登録商標))、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等により形成されている。
また、圧電素子41の表面両面には、ニッケルや金などによるめっき、スパッタ、蒸着等により電極43が形成され、裏面側の電極(図示せず)は、補強板42に接触している。
電極43は、エッチングなどで刻設された溝44により、5つの電極パターン431〜435に分割されている。
これらの電極パターン431〜435の分割態様は、大略、矩形状の電極43が圧電素子41の長手方向に沿った溝により幅方向に3等分され、3等分されたうち幅方向両側の電極がさらに、長手方向の略中央で2つに分割されたものであり、これらの電極パターン431〜435は、圧電素子41の長手方向に沿った中心線に対して線対称に配置されている。詳しくは、これらの電極パターン431〜435は、圧電素子41の長手方向中央部分で幅寸法が減少しており、圧電素子41の長手方向両側に配置された電極パターン431と電極パターン432とは、あるいは、電極パターン434と電極パターン435とは、圧電素子41の長手方向中央を超えて互い違いに突出する。これにより、電極パターン431〜435のすべてが圧電素子41の長手方向中央部に等幅で並び、これらの電極パターン431〜435を圧電素子41の短手方向に沿って直線上(図6中、黒点(・)参照)に配置できるので、これらの電極パターン431〜435への配線作業を簡略にできる。
The
The division pattern of these
このように形成された電極パターン431〜435のうち、電極パターン431,433,435と補強板42との間に外部の電圧印加装置で電圧を印加すると、圧電素子41の伸縮により、振動体40は縦一次振動と屈曲二次振動とを励振し、これらの縦振動および屈曲振動の組み合わせにより、振動体40の凸部421が略楕円の振動軌跡Eを描く。ここで、圧電素子41に印加する駆動電圧の周波数は、略楕円の振動軌跡Eを実現するため、縦振動と屈曲振動との位相差が適切となるように決められる。また、圧電素子41の寸法や厚さ、材質、縦横比、電極の分割形態などを適切に設定することにより、振動体40を振動させた際の縦振動の共振点と屈曲振動の共振点とが互いに近接しており、駆動電圧の周波数はこれら縦振動の共振点と屈曲振動の共振点との間で選択される。これによって縦振動および屈曲振動の各振幅を確保できるから、良好な振動軌跡Eを実現できる。なお、振動軌跡Eは、振動体40の長手方向の中心線に対して傾斜しており、軌跡Eの一部における凸部421とロータ50側面との間の摩擦により、ロータ50は正方向(図2中、矢印R+方向)に回動する。
一方、電極パターン431,435の代わりに電極パターン432,434を電圧印加の対象とした場合には、電圧が印加される対象が振動体40の長手方向に沿った中心線に対して線対称に変わるので、凸部421の軌跡も、当該中心線に対して軌跡Eとは線対称に傾斜する略楕円の軌跡となり、ロータ50は逆方向(図2中、矢印R−方向)に回動する。
圧電素子41に印加する交流電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形状波、台形波などが採用できる。
Among the
On the other hand, in the case where the
The waveform of the AC voltage applied to the
なお、振動体40には、図2に示すように、各電極パターン431〜435および補強板42を外部の電圧印加装置に接続するための回路基板45が設けられている。
回路基板45は、絶縁性を有するフレキシブル基板などで構成され、ベース部材70にねじ止めされている。この回路基板45は、2枚の圧電素子41にそれぞれ対応して振動体40の両面に設けられ(回路基板45A,45B)、回路基板45A,45Bは、振動体40の側面で互いに接続している。
As shown in FIG. 2, the vibrating
The
回路基板45A,45Bには、図示を省略するが、電極パターン431〜435および補強板42にそれぞれ対応する導通パターンが形成され、これらの導通パターンは、回路基板45A,45Bから圧電素子41に向かって突出するオーバーハング部459(図4)を有する。このオーバーハング部459は、圧電素子41の長手方向略中央位置で(図6中、黒点(・)の位置)、各電極パターン431〜435にはんだ等の手段によって固定されている。
このような回路基板45A,45Bにおける導通パターンの取り回しにより、圧電素子41の対角位置にある電極パターン431と435、そして電極パターン432と434とが互いに導通され、また、2枚の圧電素子41において対応する電極パターン431〜435同士が導通される。そして、回路基板45Aの表面には、図示を省略するが、振動体40両面の各電極パターン431,435に接続された端子と、補強板42両面の各電極パターン432,434に接続された端子と、補強板42両面の電極パターン433に接続された端子との3つが並んで設けられる。なお、補強板42は、導電性材料で形成されており、それ自体が端子となっている。こうして形成された4つの端子が外部の電圧印加装置に接続される。
Although not shown in the drawings, the
By arranging the conductive patterns on the
〔2−4.ロータおよびロータ支持体の構造〕
ロータ50は、回転軸50Aと、回転軸50Aに設けられる環状部材50Bとを有し、ロータ支持体53の支持孔53Aにルビー等による軸受(図示せず)を介して軸支されている。
また、環状部材50Bの裏面側には、ロータ歯車部51が固着され、ロータ50とロータ歯車部51とは、回転軸50Aを中心に、互いに一体に回転する。
ロータ支持体53は、図4に示すように、ロータ50側(表側)とロータ歯車部51側(裏側)にそれぞれ設けられる板部材531と板部材532とを有し、これらの板部材531と板部材532とは、互いにねじ538で固定されている。
板部材531は、支持孔53Aからベース部材70の長辺側端部まで延び、回動ピン539によりベース部材70に軸支されている。
この板部材531の回動ピン539と支持孔53Aとを結ぶ方向に対してベース部材70の短辺側には、押圧ばね55が係止される被係止部533が形成されている。
[2-4. Structure of rotor and rotor support)
The
Further, the
As shown in FIG. 4, the
The
A locked
押圧ばね55は、本実施形態ではねじりばねであり、その軸部550がベース部材70の一角に設けられたねじピン73に取り付けられる。そして、ベース部材70の長辺に沿った押圧ばね55の一端551がベース部材70のどてに係止され、ベース部材70の短辺に沿った他端552が被係止部533に係止されている。押圧ばね55は、一端551と他端552との間の角度を広げた状態で、ベース部材70と被係止部533とにそれぞれ係止されており、ロータ支持体53を図2中、矢印方向に付勢する。この際、支持孔53Aに軸支されたロータ50も付勢され、ロータ50の側面は、振動体40の凸部421に適度な接触圧で当接する。
In this embodiment, the
〔2−5.歯車レバーの構造〕
歯車レバー60は、金属板のプレス打ち抜きなどで形成された第1部材61および第2部材62とが重ね合わされて構成されている。
図7(A)は、第1部材61を示し、図7(B)は、第2部材62を示す。これら第1、第2部材61,62は、駆動装置30表面側(筐体10とは反対側)から、第2部材62、第1部材61の順で配置されている(図5)。
[2-5. Gear lever structure)
The
FIG. 7A shows the
第1部材61は、ロータ歯車部51と噛合する第2歯車部としてのレバー歯車部611と、振動体40を横切るように延びるレバー部612とが一体形成され、途中で折り曲げられた段差部61Aを有するもので、軸孔61Bを中心に回動するものとなっている。
レバー歯車部611には、軸孔61Bを回転中心とする歯列611Aと、第2部材62が重ねられる側に突出する折り曲げ片611Bとが形成されている。
In the
The
レバー部612には、軸孔61Bの位置から当該軸の方向と交差する径方向にほぼ沿って延びるスリット612A,612Bが並んで形成されている。スリット612A,612Bの間はすり割り溝で結ばれている。これらのスリット612A,612Bにより、レバー部612は、前記径方向と交差する方向に弾性を有する。
レバー部612先端側のスリット612Aには、図2などに示すように、レンズ20の保持枠201の突起202が挿入され、突起202はスリット612Aに沿って軸孔61Bの径方向に移動可能に保持される。
また、レバー部612において、段差部61Aの軸孔61Bと反対側は、図5に示すように、筐体10側に段落ちし、筐体10に形成された開口111の平面方向に延出しており、レバー部612が回動した際にロータ50と干渉しないようになっている。また、同じく図5に示すように、段差部61Aの段落ち側とは反対側は、駆動装置30の表面側に突出しており、軸孔61Bは、筐体10の側面部11に設けられた回動ピン112に挿通されている。これにより、駆動装置30の薄型化が図られている。
In the
As shown in FIG. 2 or the like, the
Further, in the
第2部材62も、第1部材61と略同様に、第2歯車部としてのレバー歯車部621と、レバー部622と、段差部62Aとを有し、筐体10の側面部11に設けられた回動ピン112に挿通される軸孔62Bを中心に回動するものとなっている。
レバー部622には、第1部材61のスリット612Aよりも幅広のU字状の切欠622Aが形成され、この切欠622Aにはレンズ20の突起202が遊嵌される。
レバー歯車部621には、第1部材61のレバー歯車部611と同様の歯列621Aと、軸孔62B近傍から歯列621Aに向かって延びるばね部621Bとが形成されている。ばね部621Bは、圧縮した状態で第1部材61の折り曲げ片611Bに係止され、第2部材62を第1部材61に対して回動ピン112の周方向に付勢する方向にばね性を有する。この状態で第2部材62の歯列621Aは、切欠622Aにおけるガタで第1部材61の歯列611Aの位置に対してずれ、図3などに示すように、第1部材61の歯列611Aに噛合するロータ歯車部51の歯を第1部材61の歯列611Aとの間に挟持する。
The
The
In the
〔3.レンズユニットの駆動〕
以上説明したレンズユニット1の駆動について説明する。
レンズユニット1の駆動装置30にフォーカス操作に係る信号が入力されると、駆動装置30は、操作信号に基いて、レンズ20を筐体10の背面側から前面側への前進方向F(図1)に、または、前面側から背面側への後退方向B(図1)のそれぞれに駆動する。
なお、本実施形態では、レンズユニット1の起動時、レンズ20は、図8に示すように筐体10の長手方向略中央に位置し、歯車レバー60は、回動ピン112からベース部材70の短辺とほぼ平行に延びている。
まず、レンズ20を前進させる場合は、圧電素子41の電極パターン431,433,435と補強板42との間で電圧印加し、凸部421の振動軌跡Eにより、ロータ50を回転方向R+に回動させる。すると、ロータ50と共にロータ歯車部51も回動し、図9の一点鎖線に示すように、ロータ歯車部51と噛合する歯車レバー60も回動する。この際、歯車レバー60に保持された突起202は、レンズ20の保持枠201に挿通された案内軸12に沿って移動方向が規定されているため、歯車レバー60の回動に伴い、突起202はスリット612Aにおける位置を変位しつつ、光軸O方向に沿って移動する。このように、レンズ20が光軸O方向に沿って前進駆動される。
[3. Driving lens unit)
The drive of the lens unit 1 demonstrated above is demonstrated.
When a signal related to the focus operation is input to the driving
In the present embodiment, when the lens unit 1 is activated, the
First, when the
一方、レンズ20を後退させる場合は、圧電素子41の電極パターン432,433,434と補強板42との間で電圧印加し、凸部421の軌跡(軌跡Eと振動体40の長手方向に沿った中心線に対して対称)により、ロータ50を回転方向R−に回動させる。これにより、歯車レバー60は、図9に実線で示した筐体10前方に移動した状態から、図8の状態を経て、図9に一点鎖線で示したように、筐体10の後方に移動する。これにより、レンズ20が筐体10の後方に後退する。なお、レンズ20が後退する際も、先程と同様に、レンズ20の突起202がスリット612Aにおける位置を変位させながら光軸Oに沿って移動する。
On the other hand, when retracting the
このようなレンズ20の進退駆動について、図10の模式図に示した。レンズ20の前進、後退を通じて歯車レバー60が回動する範囲は、円弧ARであり、この円弧ARの弦CDに沿った所定方向Zに沿って、弦CDに応じた距離CD´で、レンズ20の突起202が直線的に移動する。すなわち、レンズ20のストローク(駆動距離)は、距離CD´である。なお、所定方向Zは、光軸Oに沿った方向である。
ここで、歯車レバー60の回動ピン112から回動ピン112とは反対側の歯車レバー60先端部までの距離Dを大きくとることで円弧ARおよび弦CDが長くなり、距離CD´を長くできる。距離CD´の長さは、本実施形態では約8mmであり、駆動装置30の長手方向の寸法約12mmに対して、約2/3を占めるほど大きい。
Such forward / backward driving of the
Here, by increasing the distance D from the
なお、レンズ20を進退させる際、図示しない位置読み取りセンサによってレンズ20の位置を検出し、駆動装置30における制御回路にフィードバックして駆動制御することにより、レンズ20は、光軸Oに沿った任意の位置で静止される。
When the
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1)レンズユニット1の駆動装置30において、歯車レバー60が回動する際、突起202は歯車レバー60において光軸Oと交差する方向に沿って変位するので、歯車レバー60の回動と連動して、レンズ20を光軸Oに沿った所定方向に直線駆動することが可能となる。
このように、駆動装置30は、振動体40に加えて、ロータ50、ロータ歯車部51、および歯車レバー60などの簡略な構成の部材を備え、振動体40の振動をロータ50およびこれに連動する歯車レバー60に直接伝達する構成であるから、従来用いられていた電磁モータやそれに付随する歯車の複雑な構造を設ける必要がなく、構造を単純化できるとともに、駆動装置30を小型化することができる。
According to the present embodiment described above, there are the following effects.
(1) In the driving
As described above, the
また、振動体40の振動をレンズ20に直接伝えるのではなく、ロータ50、ロータ歯車部51、歯車レバー60を介してレンズ20を駆動することにより、振動体40を配置する位置がレンズ20の駆動方向に沿った位置に限定されないので、レンズ20の駆動方向から外れた位置に振動体40を設けることが可能となる。これにより、レンズ20の駆動方向における駆動装置30の寸法を小さくできる。
さらに、歯車レバー60が振動体40と重なる点でも、部品配置が省スペース化され、駆動装置30をより小さくできる。
Further, the vibration of the vibrating
Furthermore, also in the point which the
加えて、回転運動をカムで受けて直線駆動に変換するような場合は、大型のカムを使用しない限り、レンズ20の駆動可能な距離(ストローク)を大きくすることが困難であるのに対し、本発明では、歯車レバー60の回動軌跡である円弧ARの両端を結ぶ弦CDの長さに相当する駆動距離CD´を得られるので、小型化を図りつつ、レンズ20のストロークを大きく確保できる。
In addition, when the rotational movement is received by a cam and converted to linear driving, it is difficult to increase the driveable distance (stroke) of the
なお、このようにロータ50および歯車レバー60を介してレンズ20が駆動されるので、振動体40によって移動する駆動軸にレンズ20が摩擦結合されたような場合と比べて、摩擦によるエネルギーロスが少なく、駆動効率を向上させることができる。
In addition, since the
(2)以上により、駆動装置30が小型であるため、レンズユニット1ないしカメラ全体のサイズも小型化でき、また、駆動装置30によって長いストロークでレンズ20を駆動できるため、レンズユニットないしカメラの性能向上に繋げることができる。
すなわち、駆動装置30によりレンズを長い駆動距離で進退させることが可能となるため、本実施形態のレンズユニット1を備えるカメラにおいて、フォーカシング(合焦)性能を向上させることができる。
(2) Since the driving
That is, since the lens can be moved forward and backward by the driving
(3)ロータ50は、振動体40の振動軌跡Eの切り替えにより、R+、R−の両方向に回動可能であるため、ロータ50の回転方向R+への回動によりレンズ20を前進させ、そして、ロータ50の回転方向R−への回動によりレンズ20を後退させることが可能となる。すなわち、1つの振動体40でレンズ20を進退両方向に駆動することができるので、レンズ20の前進用、後退用に2つの振動体40を用意することを不要にできる。
(3) Since the
(4)振動体40とロータ50とは、押圧ばね55によって付勢された状態で互いに接触しているため、振動体40とロータ50との間に適度な摩擦力が生じ、振動体40とロータ50とのがたつきを防止できる。また、振動体40とロータ50との間の適度な摩擦力により、振動体40がロータ50を送る際に滑りが生じにくく、駆動効率を向上させることができる。
(4) Since the vibrating
(5)さらに、押圧ばね55のロータ支持体53への付勢によって、ロータ50が振動体40に向かって付勢される構成としたので、振動体40およびロータ50の一方を他方に付勢するにあたり、振動体40の位置を固定でき、振動体40の振動が安定する。また、振動体40の位置が固定されることで、振動体40への配線を容易化できる。
(5) Furthermore, since the
(6)そのうえ、押圧ばね55によるロータ50への付勢により、ロータ50に設けられたロータ歯車部51も歯車レバー60に向かって付勢されることになり、付勢手段を振動体40に設けた場合と比べて、ロータ50に設けられたロータ歯車部51とレバー歯車部611,621との間の噛合が安定する。このため、歯車レバー60により、レンズ20を安定的に移動させることが可能となる。
(6) In addition, the
(7)レンズ20は、スリット612Aに挿入される突起202を有し、歯車レバー60には、その回動における径方向に沿って延びるスリット612Aが形成されたので、レンズ20を光軸Oと交差する方向に移動可能にして歯車レバー60に保持することを簡単に実現できる。
また、スリット612Aに沿って突起202が案内されるから、レンズ20が光軸Oの方向に沿って移動する際のがたつきを防止できる。
(7) The
Further, since the
(8)なお、歯車レバー60にスリット612A,612Bが形成され、突起202はスリット612Aで弾性保持されるので、突起202が歯車レバー60において光軸Oと交差する方向に沿って変位しながら、突起202全体の動きとしては光軸Oの方向に沿って移動する際のがたつきを防止できる。
(8) Since
(9)また、歯車レバー60は、第1、第2部材61,62の2枚構成であり、第2部材62は、第1部材61に対して周方向に付勢されており、ロータ歯車部51の歯をこれら第1、第2部材61,62の歯列611A,621Aの間に挟持する構成としたので、ロータ歯車部51と歯車レバー60との間のガタを防止できる。これにより、歯車レバー60の動作が安定し、レンズ20を所望の位置に移動、静止させることが可能となる。また、静音化および駆動効率の向上も図られる。
(9) Further, the
(10)さらに、歯車レバー60を振動体40の長手方向と交差するように配置したことから、歯車レバー60が回動する際の周方向が振動体40の長手方向に倣い、振動体40と重なる範囲で歯車レバー60の回動領域を大きくとれるので、ストローク長を大きくできる。また、振動体40の長手方向のサイズを歯車レバー60の回動領域と重なる範囲で大きくできるので、振動体40の振幅を拡大でき、駆動効率を向上させることができる。すなわち、小型化を図りつつ、大ストロークおよび高駆動効率を実現できる。
(10) Further, since the
(11)歯車レバー60の回動中心である回動ピン112がベース部材の長辺側端部の略中央に設けられているので、ベース部材70の短辺と平行となる位置を歯車レバー60の基準位置として(図8の状態)、ベース部材70から突出しない範囲で、歯車レバー60を両側に略等角度で大きく回動させることができる。これにより、コンパクトでありながら、基準位置に対する両方向に大ストロークを可能とする駆動装置30を実現できる。
(11) Since the
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態のレンズユニットは、2つのレンズと、これらのレンズを駆動する2つの駆動装置とを有する。
図11は、本実施形態のレンズユニット2を正面左上から示す斜視図である。
レンズユニット2の筐体10内部には、第1レンズ20Aおよび第2レンズ20Bが正面側から順に配置されている。第1レンズ20Aおよび第2レンズ20Bは、共にズームレンズとして構成されている。
また、筐体10の上端部14には、棒状の案内軸151,152が2本平行に配設されている。これらの案内軸151,152は、各レンズ20A,20Bの各保持枠201を貫通し、光軸Oに沿ってレンズ20A,20Bの移動を案内する。
ここで、筐体10の左上の角隅部に配置された一方の案内軸151に対して、第1、第2レンズ20A,20Bが位置決めされている。すなわち、当該案内軸151が挿通される保持枠201の貫通孔は断面円形であるのに対して、他方の案内軸152が挿通される保持枠201の貫通孔は断面長孔形状となっている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The lens unit of the present embodiment includes two lenses and two driving devices that drive these lenses.
FIG. 11 is a perspective view showing the
Inside the
In addition, two rod-shaped
Here, the first and
筐体10の左方の側面部11には、第1レンズ20Aを駆動する駆動装置30Aが設けられている。この駆動装置30Aは、第1実施形態の駆動装置30と略同様に、振動体40と、ロータ50と、歯車レバー60などとを備えて構成されている。また、筐体10の上端部14に設けられ、第2レンズ20Bを駆動する駆動装置30Bについても、詳しい図示を省略するが、第1実施形態における駆動装置30の振動体40と、ロータ50と、歯車レバー60などと同様の構成を備えて構成されている。
A driving
このようなレンズユニット2では、ズーム操作により、第1レンズ20A、第2レンズ20Bの互いの距離、すなわち焦点距離を変えることにより、ズームイン、ズームアウトを行う。図12、図13は、レンズユニット2の左方側面図であり、駆動装置30Aの動作を示している。これら図12、図13を参照して、駆動装置30Aによる第1レンズ20Aの駆動について説明し、これと同様である駆動装置30Bによる第2レンズ20Bの駆動については、説明を簡略化する。
In such a
第1レンズ20Aは、レンズユニット2の起動時、図12中、pAで示す筐体10の略中央の位置にあり、駆動装置30Aの歯車レバー60も、この位置pAにある。また、第2レンズ20Bは、レンズユニット2の起動時、pBで示す筐体10の後方の位置にあり、駆動装置30Bの歯車レバー(図示せず)も、この位置pBにある。この状態から、ズーム操作の信号が入力されると、振動体40が振動し、凸部421の振動軌跡E(図6)により、ロータ50は図12中、R+方向に送られる。このロータ50の動きに歯車レバー60が連動し、歯車レバー60は、図13にqAで示す筐体10前方側の位置まで回動する。一方、駆動装置30Bにおいても、ロータの動きに歯車レバーが連動し、最大限回動した状態では、駆動装置30Bの歯車レバーは、図13にqBで示す筐体10前方側の位置まで回動する。
When the
このとき、歯車レバー60が筐体10の開口を介して保持する第1レンズ20Aの突起202は、歯車レバー60のスリット612Aにおける位置を変位させながら、位置pA(図12)から位置qA(図13)まで、光軸Oに沿って前進する。また、駆動装置30Bにおいても同様に、第2レンズ20Bの突起(図示せず)が歯車レバー60Bで送られ、第2レンズ20Bは、位置pB(図12)から位置qB(図13)まで、光軸Oに沿って前進する。すなわち、第1レンズ20Aおよび第2レンズ20Bは、ともに前進するとともに互いに近接し、これによってズームインがなされる。
一方、ズームアウトの際は、駆動装置30A,30Bの各振動体40において電圧が印加される電極が切り替えられ、ロータ50および歯車レバー60が先程とは逆の方向(R−)に回動する。これを受けて、第1、第2レンズ20A,20Bは光軸Oに沿って筐体10の前方側から後方側に向かって後退するとともに、互いに離隔する。
At this time, the
On the other hand, at the time of zooming out, the electrodes to which the voltage is applied are switched in the vibrating
このような本実施形態によれば、前記実施形態に加えて、次のような効果を奏する。
(12)レンズユニット2は、ズーム機能を備え、駆動装置30A,30Bによって第1、第2レンズ20A,20Bの駆動距離を長くとれるため、ズーム倍率を大きくできる。
According to such this embodiment, in addition to the said embodiment, there exist the following effects.
(12) Since the
(13)また、このような複数のレンズ20A,20Bを備える構成において、これらのレンズ20A,20Bを駆動する駆動装置30A,30Bを側面部11と上端部14とに配置し、これら側面部11と上端部14との近傍に案内軸151,152を設けた。このように案内軸151,152に対して駆動装置30A,30Bが近いことから、各レンズ20A,20Bを歯車レバー60でそれぞれ送る際のモーメントを小さくでき、レンズ20A,20Bを円滑に進退させることが可能となる。
(13) Further, in the configuration including the plurality of
(14)さらに、案内軸151に対して、レンズ20A,20Bを位置決めしたので、各レンズ20A,20Bの軸を一つの案内軸151に共通化でき、位置決め精度を大きく向上させることができる。
(14) Furthermore, since the
〔本発明の変形例〕
本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形や改良をも含むものである。
駆動装置は、振動体、ロータ、第1歯車部、第2歯車部、レバーを備えていればよく、その他の構成は適宜設計できる。また、前記各実施形態の駆動装置は、レンズユニットと同時に製造されていたが、単体で製造されて流通することもあり、その場合の駆動装置の形態を図14に示した。
この図14における駆動装置32は、第1実施形態の駆動装置30において、歯車レバー60が配置された裏面側に板状のカバー部材80(ケーシングを構成)を備えたものであり、ベース部材70とカバー部材80との間に、振動体40、ロータ50、ロータ歯車部51、ロータ支持体53、歯車レバー60、押圧ばね(図示せず)等が配置されている。ここで、第1実施形態では筐体10の側面部11に設けられていた回動ピン112(図5)や、歯車レバー60の段差部61Aを露出させる開口111がカバー部材80に設けられている。
そのため、駆動装置をより薄型化するためには、第1実施形態のように、カバー部材80を備えず、筐体10に回動ピン112などを設ける構成が適している。
[Modification of the present invention]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications and improvements as described below.
The drive device only needs to include a vibrating body, a rotor, a first gear portion, a second gear portion, and a lever, and other configurations can be appropriately designed. In addition, the driving device of each of the above embodiments is manufactured at the same time as the lens unit. However, the driving device may be manufactured and distributed as a single unit, and the configuration of the driving device in that case is shown in FIG.
The
Therefore, in order to make the driving device thinner, a configuration in which the
また、前記各実施形態では、矩形状の振動体40、ロータ50、ロータ歯車部51、および薄板状であってスリットが形成された歯車レバー60等を備えて構成されていたが、振動体、ロータ、第1歯車部、第2歯車部、レバー等の形状、材質、配置、寸法、回動角などは適宜決められる。
例えば、前記各実施形態に限らず、振動体40がロータ50に向かって付勢されていてもよい。但し、配線の容易さ、振動の安定化の点では、前記各実施形態のように、振動体40を固定し、ロータ50を振動体40に向かって付勢した方が好ましい。
また、レバーが被駆動体を当該被駆動体が駆動される所定方向と交差する方向に移動自在に保持する構成として、例えば、レバーの回動先端部に突起が形成され、この突起が所定方向に移動自在な溝がレンズの保持枠などに形成されていてもよい。
そして、前記各実施形態では、歯車レバー60(第2歯車部とレバーとが一体)は、第1部材61、第2部材62が重ねられて構成され、これら第1、第2部材61,62は、第2部材62に形成されたばね部621Bにより付勢されていたが、第1、第2部材の付勢手段はこれに限らず、例えば、これら第1、第2部材の他に、ばねなどを設け、当該ばねで第1部材、あるいは第2部材を付勢することなどが考えられる。
Further, in each of the above embodiments, the rectangular vibrating
For example, the vibrating
Further, as a configuration in which the lever holds the driven body so as to be movable in a direction crossing a predetermined direction in which the driven body is driven, for example, a protrusion is formed at the rotating tip of the lever, and the protrusion is in the predetermined direction. A freely movable groove may be formed in a lens holding frame or the like.
In each of the above embodiments, the gear lever 60 (the second gear portion and the lever are integrated) is configured by overlapping the
そして、前記各実施形態で示したレンズユニットの構成は一例であって、レンズ筐体の形状(角筒状、円筒状など)、レンズの個数、レンズ群の構成、レンズの進退によるフォーカシング、ズーミングなどの機能は、適宜決められる。前記各実施形態で例示した以外に、例えば、カメラの被写体側から、第1レンズ群、第2レンズ群、第3レンズ群を備えたレンズユニットとし、第1レンズ群および第2レンズ群をズームレンズとし、第3レンズ群をフォーカスレンズとして設計してもよい。あるいは、第1、第2レンズ群を備える構成において、第1レンズ群をズームレンズとして、第2レンズ群をフォーカスレンズとして設計してもよい。 The configuration of the lens unit shown in each of the above embodiments is merely an example, and the shape of the lens housing (such as a rectangular tube or cylinder), the number of lenses, the configuration of the lens group, focusing by zooming in and out of the lens, and zooming Such functions are determined as appropriate. In addition to those exemplified in the above embodiments, for example, a lens unit including a first lens group, a second lens group, and a third lens group is formed from the subject side of the camera, and the first lens group and the second lens group are zoomed. The third lens group may be designed as a focus lens. Alternatively, in the configuration including the first and second lens groups, the first lens group may be designed as a zoom lens and the second lens group as a focus lens.
ここで、被駆動体は、レンズに限らず、レンズによって結像される像を電気信号に変換する撮像素子が被駆動体であってもよい。例えば、第2実施形態において、第2レンズ20Bに換えて撮像素子としての電荷結合素子(Charge−CoupledDevice,CCD)を設けることができる。このようにすれば、前述のように駆動装置を動作させて第1レンズ20Aの結像位置に電荷結合素子を合わせることで、第1レンズ20Aによって結像された像を電荷結合素子で読み取ることができる。
Here, the driven body is not limited to a lens, and an image sensor that converts an image formed by the lens into an electrical signal may be the driven body. For example, in the second embodiment, instead of the
また、レンズを駆動する駆動装置の配置も、前記各実施形態には限定されない。
例えば、レンズが複数ある場合、複数のレンズをそれぞれ駆動する駆動装置をレンズ筐体の一面のみに配置することも可能である。この際、複数の駆動装置を平面的に隣接配置してユニット化したり、各駆動装置を筐体に対して段違いにユニット化することなどを検討できる。
一方、2つのレンズを備える場合、第2実施形態に限らず、各レンズにそれぞれ対応する駆動装置をレンズ筐体の2つの側面にそれぞれ配置してもよい。但し、レンズの位置精度上は、第2実施形態を推奨する。
Further, the arrangement of the driving device for driving the lens is not limited to the above embodiments.
For example, when there are a plurality of lenses, it is possible to arrange a driving device for driving each of the plurality of lenses only on one surface of the lens housing. At this time, it is possible to consider arranging a plurality of driving devices adjacent to each other in a plane and unitizing each driving device in a step with respect to the housing.
On the other hand, when two lenses are provided, not only in the second embodiment, driving devices respectively corresponding to the lenses may be arranged on two side surfaces of the lens housing. However, the second embodiment is recommended for the positional accuracy of the lens.
本発明の駆動装置が組み込まれる電子機器としては、前記各実施形態で例示したレンズユニット、あるいはこれを備えるデジタルカメラに限らない。例えば、ビデオカメラ、顕微鏡、双眼鏡、プロジェクタ、カメラ機構搭載の携帯電話機を例示でき、これらにおけるレンズ駆動部分等に本発明の駆動装置を利用できる。その他、小型情報端末機器等に本発明の駆動装置を組み込んで、この小型情報端末機器等に搭載されたカード型ハードディスクのヘッドアームなどを駆動することも可能である。 The electronic device in which the drive device of the present invention is incorporated is not limited to the lens unit exemplified in each of the above embodiments or a digital camera including the lens unit. For example, a video camera, a microscope, binoculars, a projector, and a mobile phone equipped with a camera mechanism can be exemplified, and the driving device of the present invention can be used for a lens driving portion in these. In addition, it is also possible to drive the head arm of a card type hard disk mounted on the small information terminal device or the like by incorporating the drive device of the present invention into the small information terminal device or the like.
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
The best configuration, method and the like for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, but the present invention is not limited to this. That is, the invention has been illustrated and described primarily with respect to particular embodiments, but may be configured for the above-described embodiments without departing from the scope and spirit of the invention. Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of materials, quantity, and other detailed configurations.
Therefore, the description limited to the shape, material, etc. disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member which remove | excluded the limitation of one part or all of such restrictions is included in this invention.
1,2・・・レンズユニット(電子機器)、20,20A,20B・・・レンズ(被駆動体)、30,30A,30B,32・・・駆動装置、40・・・振動体、41・・・圧電素子、43・・・電極、50・・・ロータ、51・・・ロータ歯車部(第1歯車部)、55・・・押圧ばね(付勢手段)、60・・・歯車レバー、61・・・第1部材、62・・・第2部材、70・・・ベース部材(ケーシング)、112・・・回動ピン(レバーの回動軸)、202・・・突起、611・・・レバー歯車部(第2歯車部)、611A・・・歯列、612・・・レバー部(レバー)、612A,612B・・・スリット、621・・・レバー歯車部(第2歯車部)、621A・・・歯列、621B・・・ばね部、622・・・レバー部(レバー)、AR・・・円弧、B・・・後退方向、CD´・・・駆動距離、CD・・・弦、E・・・振動軌跡、F・・・前進方向、O・・・光軸、R+・・・回転方向(正方向)、R−・・・回転方向(逆方向)、Z・・・所定方向。 1, 2... Lens unit (electronic device), 20, 20A, 20B ... Lens (driven body), 30, 30A, 30B, 32 ... Driving device, 40 ... Vibrating body, 41. ..Piezoelectric element, 43... Electrode, 50... Rotor, 51... Rotor gear part (first gear part), 55... Press spring (biasing means), 60. 61 ... 1st member, 62 ... 2nd member, 70 ... Base member (casing), 112 ... Turning pin (turning shaft of lever), 202 ... Projection, 611 Lever gear part (second gear part), 611A ... tooth row, 612 ... lever part (lever), 612A, 612B ... slit, 621 ... lever gear part (second gear part), 621A ... dentition, 621B ... spring part, 622 ... lever part (lever), R ... arc, B ... backward direction, CD '... drive distance, CD ... string, E ... vibrating locus, F ... forward direction, O ... optical axis, R +. ..Rotation direction (forward direction), R -... Rotation direction (reverse direction), Z ... Predetermined direction.
Claims (10)
前記振動体が当接されて回転するロータと、
前記ロータに連動する第1歯車部と、
前記第1歯車部と噛合する第2歯車部と、
前記第2歯車部に連動するとともに前記振動体と重なり、その回動軌跡である円弧の弦に沿った所定方向と交差する方向に沿って被駆動体を移動自在に保持するレバーとを備える
ことを特徴とする駆動装置。 A vibrating body that vibrates due to deformation of the piezoelectric element;
A rotor rotating in contact with the vibrating body;
A first gear portion interlocked with the rotor;
A second gear portion meshing with the first gear portion;
A lever that interlocks with the second gear portion and overlaps the vibrating body and holds the driven body movably along a direction that intersects a predetermined direction along a chord of an arc that is a rotation locus thereof. A drive device characterized by the above.
前記振動体は、その振動軌跡が切り替え可能に構成され、
前記ロータは、前記振動軌跡が互いに異なる正方向と逆方向とに回動可能である
ことを特徴とする駆動装置。 The drive device according to claim 1,
The vibrator is configured such that its vibration trajectory can be switched,
The drive device according to claim 1, wherein the rotor is rotatable in a forward direction and a reverse direction in which the vibration trajectories are different from each other.
前記振動体と前記ロータとは、一方が他方に向かって付勢された状態で互いに接触する
ことを特徴とする駆動装置。 The drive device according to claim 1 or 2,
The vibration device and the rotor are in contact with each other in a state where one is biased toward the other.
前記振動体の位置は、固定され、
前記ロータには、前記振動体に向かって当該ロータを付勢する付勢手段が設けられる
ことを特徴とする駆動装置。 The drive device according to claim 3, wherein
The position of the vibrating body is fixed,
The drive device according to claim 1, wherein the rotor is provided with a biasing unit that biases the rotor toward the vibrating body.
前記レバーには、その回動における径方向に沿って延びるスリットが形成され、
前記被駆動体は、前記スリットに挿入される突起を有する
ことを特徴とする駆動装置。 In the drive device according to any one of claims 1 to 4,
The lever is formed with a slit extending along the radial direction in its rotation,
The driven body has a protrusion inserted into the slit.
前記第2歯車部は、互いに回転軸を同じくして重ねられ略同形状の歯列を有する第1部材と第2部材とを備え、
前記第1部材と前記第2部材とは、一方が他方に対して前記回転軸における周方向に付勢され、
第1歯車部の歯は、前記第1部材の前記歯列と前記第2部材の前記歯列との間に挟持される
ことを特徴とする駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 5,
The second gear portion includes a first member and a second member which are overlapped with each other in the same rotational axis and have tooth rows having substantially the same shape,
One of the first member and the second member is biased in the circumferential direction of the rotation shaft with respect to the other,
The teeth of the first gear portion are sandwiched between the tooth row of the first member and the tooth row of the second member.
前記振動体は、矩形状であり、
前記レバーは、その回動軸から前記振動体の長手方向と交差するように延びている
ことを特徴とする駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 6,
The vibrating body has a rectangular shape,
The lever extends from the rotating shaft so as to intersect with the longitudinal direction of the vibrating body.
前記振動体、前記ロータ、前記第1歯車部、前記第2歯車部、および前記レバーがそれぞれ組み込まれる平面視略矩形状のケーシングを備え、
前記振動体は、その長手方向が前記ケーシングの長手方向にほぼ沿うように配置され、
前記ロータは、前記ケーシングの長手方向において前記振動体と並んで配置され、
前記レバーの回動軸は、前記ケーシングの長辺側端部において当該長辺の略中央に配置されている
ことを特徴とする駆動装置。 The drive device according to claim 7, wherein
A substantially rectangular casing in plan view in which the vibrator, the rotor, the first gear portion, the second gear portion, and the lever are respectively incorporated;
The vibrator is arranged such that its longitudinal direction is substantially along the longitudinal direction of the casing,
The rotor is arranged side by side with the vibrating body in the longitudinal direction of the casing,
The rotation shaft of the lever is arranged at the approximate center of the long side at the end portion on the long side of the casing.
ことを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the drive device according to claim 1.
前記被駆動体としてのレンズを備え、
前記レンズは、前記駆動装置により駆動される
ことを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 9,
A lens as the driven body;
The lens is driven by the driving device.
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