JP2007252100A - モータ装置およびレンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、レンズなど軸上に配置された被駆動部材を駆動させるのに適したモータ装置とレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】回転体の軸心に垂直な面で非円形に変形するとともに回転体一部に接触して回転体を回転させる駆動環と、複数の電極を有して電極が通電させられて駆動環を非円形に変形させる電歪アクチュエータとを有し、複数の電極を順次通電させて駆動環が回転体の外周の一部に順次接触する接触部を有することを特徴とするモータ装置およびレンズ駆動装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、形状記憶合金や静電アクチュエータなどの電圧を印加すると伸縮する電歪アクチュエータを用いたモータ装置およびレンズ駆動装置に関する。

従来におけるカメラにおいては、撮影光学系を構成するレンズ群のうち変倍動作や焦点調節動作に寄与するレンズを駆動するためステッピングモータやＤＣモータ等が広く利用されている。しかしながら、撮影光学系が小型になると、ステッピングモータやＤＣモータと減速機構を組み込んだレンズ駆動装置が、レンズ鏡筒内に収まらないで、鏡筒外部に突出する形態になっていた。

そこで、レンズ駆動装置を鏡筒内に収めるために、減速機構がなくとも高トルクを得ることができる圧電セラミックを円環状にした超音波モータによりレンズを駆動させることが提案されている。しかし、超音波モータは、圧電材料が高価であり、駆動電圧が大きく、また、モータを小型にすると製作が難しくなり高トルクを得ることが困難になる。

小型で高トルクが得られるモータとして、特許文献１では、弾性変形可能である歯車と、円筒の内側に歯を形成した内歯車とが噛み合う歯車装置であり、歯車に形状記憶合金の複数のワイヤを軸心から放射状に支持し、ワイヤを通電加熱すると、ワイヤが収縮し、収縮した歯車の外径に対して直角方向の歯車外径が大きくなり、歯車が楕円形状になり、順次ワイヤを通電すると、歯車の楕円形状の位置がずれ、歯車と内歯車の噛み合い位置が連続的に移動して、内歯車から回転出力を取り出せる構成が開示されている。
特開平７−４４７６号公報

ところが、特許文献１に記載されている歯車装置は、小型で高いトルクを得られているが、歯車装置の軸心側に形状記憶合金のワイヤを配置して、レンズを軸上に配置し、軸方向に駆動させる光学装置に適用することができない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、小型で、レンズなど軸上に配置された被駆動部材を駆動させるのに適したモータ装置とレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

上記の課題は次の構成により解決される。

１． 基台と、
前記基台に対して回転可能に保持された回転体と、
前記回転体の軸心に垂直な面で非円形に変形するとともに前記回転体に部分的に接触して前記回転体を回転させる駆動環と、
複数の電極を有し、前記電極が通電させられて前記駆動環を非円形に変形させる電歪アクチュエータとを有し、
前記駆動環は、複数の前記電極が順次通電されると前記回転体の外周部の一部に順次接触する接触部を有することを特徴とするモータ装置。

２． 前記回転体の前記外周部は歯車で構成され、前記駆動環の前記接触部は前記回転体の前記歯車と噛み合う歯車で構成されていることを特徴とする１に記載のモータ装置。

３． 前記電歪アクチュエータは、複数の線または帯状の形状記憶合金からなるとともに、前記電歪アクチュエータの両端が前記基台に固着された前記電極に接続されていることを特徴とする１または２に記載のモータ装置。

４． 前記電歪アクチュエータは略中央で前記駆動環に当接し、
前記駆動環はおのおのの前記電歪アクチュエータに当接する複数の当接部を有し、
前記電極が通電されると、通電された電歪アクチュエータに当接する前記当接部の近辺の前記接触部が前記回転体に接触することを特徴とする３に記載のモータ装置。

５． 前記電歪アクチュエータは、前記基台に固定された環状の静電アクチュエータからなるとともに、複数の前記電極が前記電歪アクチュエータの外周に配設され、前記電極に対向する内径方向に膨出可能である伸縮部を有し、
通電された前記電極に対向する前記伸縮部が膨出し、前記伸縮部に対応する前記接触部が前記回転体の前記外周部の一部に順次接触することを特徴とする１または２に記載のモータ装置。

６． 前記電歪アクチュエータは５個以上設けられ、前記回転体の軸心に対して対向する前記電歪アクチュエータの前記電極が同時に通電させられるとともに隣接する前記電歪アクチュエータの前記電極が順次通電させられることを特徴とする１乃至５のいずれか１項に記載のモータ装置。

７． レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置において、
固定筒と、
前記固定筒に対して回転可能に保持されるとともに回転することにより前記レンズを移動させる回転筒と、
前記回転筒の軸心に垂直な面で非円形に変形するとともに前記回転筒に部分的に接触して前記回転筒を回転させる駆動筒と、
複数の電極を有し、前記電極が通電させられて前記駆動筒を非円形に変形させる電歪アクチュエータとを有し、
前記駆動筒は、複数の前記電極が順次通電されると前記回転筒の外周部の一部に順次接触する接触部を有することを特徴とするレンズ駆動装置。

８． 前記回転筒の前記外周部は歯車で構成され、前記駆動筒の前記接触部は前記回転筒の前記歯車と噛み合う歯車で構成されていることを特徴とする７に記載のレンズ駆動装置。

本発明は、回転体の軸心に垂直な面で非円形に変形するとともに回転体に部分的に接触して回転体を回転させる駆動環と、複数の電極を有して電極が通電させられると駆動環を非円形に変形させる電歪アクチュエータとを有し、複数の電極を順次通電させて駆動環が回転体の外周部の一部に順次接触する接触部を有することにより、小型で、レンズなど軸上に配置された被駆動部材を駆動させるのに適したモータ装置およびレンズ駆動装置を提供ことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。駆動状態のモータ装置の正面図を図１に示す。図１において、モータ装置は、基台１と、中空であり回転可能に基台１に保持されている回転体２と、回転体２を回転させる駆動環３と、駆動環３を回転体２の軸心２ｂに垂直な面内で移動可能に支持する回転防止レバー５と、両端部を基台１に固定され略中央部で駆動環３に当接するとともに電圧を印加すると電流が流れて加熱され収縮する形状記憶合金からなる複数のワイヤ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ（総称して４）と、ワイヤ４の両端部で接続され基台１に固着された電極４ｐとを有する。回転防止レバー５は、軸心２ｂに対して図１の上側と下側に配置され、基台１に回転可能にピン５ａで軸支され、駆動環３に回転可能にピン５ｂで軸支され、駆動環３を軸心２ｂに垂直な面内で移動可能に支持する。

ワイヤ４は、「く」字状に屈曲した形状に成形され、予め一定温度に加熱されると所定の長さに収縮するように記憶された形状記憶合金で構成され、そのほぼ中央部の屈曲部において駆動環３に固着したピンからなる当接部３ｂに当接している。ワイヤ４は、不図示の駆動制御装置から電圧が電極４ｐを介して印加されると、印加電圧により電流が流れて、加熱されて、ワイヤ４の線方向に収縮し、駆動環３の当接部３ｂを軸心２ｂ方向に押す力が発生する。６本のワイヤ４が駆動環３に等分に配置された６箇所の当接部３ｂに当接し、図１では、ワイヤ４ａ、４ｄが通電されて、図１の左右側に配置された当接部３ｂ、３ｂを互いに軸心２ｂに向かって押す圧縮力が発生している。なお、ワイヤ４は電圧を印加すると収縮する本発明に係る電歪アクチュエータである。線状のワイヤ４に替えて、帯状の形状にしてその平面部を当接部３ｂに当接させても良い。

駆動環３は、図１の駆動状態では、ワイヤ４ａ、４ｄの軸心２ｂに向かって押す圧縮力により、その断面が図１の左右方向に短軸を有する楕円である非円形状となり、非駆動状態では、その断面が円形状となるように変形可能である柔軟な弾性材料からなる。そのために、駆動環３は、電圧印加されるワイヤ４がワイヤ４ｂ、４ｅに変わると、駆動環３への圧縮力の作用位置が移動し、楕円の短軸が時計周り方向にずれた楕円に変形させられる。

回転体２は、その断面が円形状の剛体であり、その外周部２ａが凹凸を有する摩擦面で形成されている。外周部２ａは、駆動状態では楕円形状に変形した駆動環３の短軸方向にある接触部３ａの２カ所で押圧を受けながら接触し、電圧を印加されるワイヤ４が順次変化すると、接触部３ａの位置が位置を順次変化し、回転体２は回転する。

モータ装置の回転動作について説明する。

図２は、形状記憶合金からなるワイヤ４を通電制御するタイミングチャートを示し、横軸が時間、縦軸がワイヤ４に流す電流値（Ｉ）であり、ＳＭＡ＿ａ（ｄ）がワイヤ４ａと４ｄ、ＳＭＡ＿ｂ（ｅ）がワイヤ４ｂと４ｅ、ＳＭＡ＿ｃ（ｆ）がワイヤ４ｃと４ｆの制御タイミングチャートである。図３（ａ）乃至（ｄ）は、駆動環３の変形状態の変化に伴う回転体２の回転動作を示す。

図２に示す時点ｔ１からｔ２では、電流がワイヤ４に流されておらず、ワイヤ４が駆動環３の各当接部３ｂに均一な力で当接し、駆動環３が円筒形であり、駆動環３が回転体２に接触していない。時点ｔ２からｔ４では、電流がワイヤ４ａ、４ｄに流れ始め徐々に増加されると、ワイヤ４ａ、４ｄが加熱されて収縮し、駆動環３は、その当接部３ｂを介してワイヤ４ａ、５ｄによる圧縮力を受け徐々に変形し、時点ｔ４において、図３（ａ）に示すように、圧縮力ＦａとＦｄにより楕円形状に変形して、接触部３ａが回転体２の外周部２ａを時計の３時と９時の位置で押圧して接触する。

次に、時点ｔ４からｔ５では、ワイヤ４ａ、４ｄに流れる電流が徐々に減少させられると、ワイヤ４ａ、４ｄの収縮量が減少し、駆動環３への圧縮力Ｆａ、Ｆｄが徐々に小さくなり、一方、ワイヤ４ｂ、４ｅに流れる電流が徐々に増加させられ、ワイヤ４ｂ、４ｅの収縮量が増加し、駆動環３への圧縮力Ｆｂ、Ｆｅが徐々に大きくなり、また、時点ｔ４から時点ｔ５の各時点では、圧縮力Ｆａ、Ｆｄ、Ｆｂ、Ｆｅの合力が常時一定となるように、電流値が制御されているために、接触部３ａと外周部２ａとの押圧接触する位置が、時計の３時と９時方向から２時と８時の方向に徐々に移動して、図３（ｂ）に示すようになる。

さらに、ｔ５からｔ６では、ワイヤ４ａ、４ｄに流れる電流が徐々に減少させられ、駆動環３への圧縮力Ｆａ、Ｆｄが徐々に小さくなり、一方、ワイヤ４ｂ、４ｅに流れる電流が徐々に増加させられ、駆動環３への圧縮力Ｆｂ、Ｆｅが徐々に大きくなり、また、その間の各時点では、圧縮力Ｆａ、Ｆｄ、Ｆｂ、Ｆｅの合力が常時一定となるように、電流値が制御され、接触部３ａと外周部２ａとの押圧接触する位置が、時計の２時と８時方向から１時と７時の方向に徐々に移動して、図３（ｃ）に示すようになる。

ｔ６からｔ７では、ワイヤ４ａ、４ｄへの電流が遮断され、また、ワイヤ４ｂ、４ｅに流れる電流が徐々に減少させられ、新たに、ワイヤ４ｃ、４ｆに電流が流されると、駆動環３への圧縮力Ｆｂ、Ｆｅが徐々に小さくなり、一方、駆動環３への圧縮力Ｆｃ、Ｆｆが徐々に大きくなり、また、その間の各時点では、圧縮力Ｆｂ、Ｆｅ、Ｆｃ、Ｆｆの合力が常時一定となり、接触部３ａと外周部２ａとの押圧接触する位置が、時計の１時と７時方向から１２時と６時の方向に徐々に移動して、図３（ｄ）に示すようになる。

同様にして、時点ｔ８からｔ１０まで、隣接する２つのワイヤ４の電流を反時計方向に順次制御していくと、接触部３ａと外周部２ａとの押圧接触する位置が、反時計方向に順次移動して、当初の位置から１８０度移動して、図３（ａ）の位置に至る。

駆動環３は回転することができないので、駆動環３と回転体２との接触位置が反時計方向に移動すると、回転体２は、接触位置の移動方向とは逆方向の時計方向に回転させられる。逆に、隣接する２つのワイヤ４の通電を時計方向に順次制御すると、回転体２は反時計方向に回転させられる。

駆動環３と回転体２を摩擦面で接触させる替わりに、回転体２の外周部２ａに歯車を形成し、駆動環３に回転体２の歯車に噛みあう内歯車を設けても良い。この場合には、回転体２は、駆動環３の１回転に付き、噛みあう駆動環３の内歯車の歯数と回転体２の歯車の歯数との差分に歯車のピッチを乗じた分、減速回転させられる。

また、ワイヤ４の電流制御において、電流値を時間とともに変化させる三角波状にして、駆動環３への圧縮力を均一にしているが、これに替えて、図４に示すように電流値を一定にした矩形波にしても良い。矩形波の電流をかける場合には、時点ｔ４から時点ｔ５、時点ｔ６から時点ｔ７、時点ｔ８から時点ｔ９、時点ｔ１０から時点ｔ１１では、図３の三角波に比べて、駆動環３への圧縮力が強くなるが、回転体２、駆動環３の強度を強くすることにより、問題はない。ワイヤ４を通電制御するタイミングと駆動環３の変形に伴う回転体２の回転動作は、図３と同様である。簡単に説明すると、時点ｔ１からｔ２では、駆動環３が円筒形であり、回転体２に接触しておらず、時点ｔ２から時点ｔ４では、圧縮力ＦａとＦｄにより楕円形状に変形して、接触部３ａが回転体２の外周部２ａを時計の３時と９時の位置で押圧して接触し、時点ｔ４から時点ｔ５では、圧縮力Ｆａ、Ｆｄと圧縮力Ｆｂ、Ｆｅの合力により、接触部３ａと外周部２ａとの押圧接触する位置が、時計の３時と９時方向から２時と８時の方向に徐々に移動し、順次時点ｔ１０まで、隣接する２つのワイヤ４の電流を反時計方向に制御していくと、接触部３ａと外周部２ａとの押圧接触する位置が、反時計方向に順次移動して、回転体２は時計方向に回転させられる。

次に第１実施形態のモータ装置をレンズ駆動装置に適用した実施形態を説明する。

図５は、レンズ駆動装置の部材を分離した斜視図である。なお、以降の説明において、第１実施形態のモータ装置と同じ機能の部材には同じ番号を付し、重複する説明は省略し、主にレンズ保持とレンズ駆動の構成を説明する。

レンズ駆動装置は、基台１と、基台１に固着された固定筒１６と、固定筒１６に光軸方向に移動可能に嵌合しているレンズ１７と、中空であり回転可能に固定筒１６に保持されている回転筒１２と、レンズ１７を回転筒１２に当接させるように付勢された押さえバネ１８と、回転筒１２を回転させる駆動筒１３と、駆動筒１３を光軸に垂直な面内で移動可能に支持する回転防止レバー５と、両端部を基台１に固定され略中央部で駆動筒１３に当接するとともに電圧を印加すると加熱され収縮する形状記憶合金からなる複数のワイヤ４と、ワイヤ４の両端部で接続され基台１に固着された電極４ｐとを有する。

駆動筒１３は、図１の第１実施形態と同様に、駆動状態では、ワイヤ４のレンズ１７の光軸に向かって押す圧縮力により、その断面が楕円である非円形状となり、非駆動状態では、その断面が円形状となるように変形可能な合成樹脂からなる。また、駆動筒１３は、その内周側には歯車１３ａからなる接触部が形成され、後述する回転筒１２の歯車と噛み合う。

回転筒１２は、その断面が円形状の剛体であり、その外周部に歯車１２ａが形成され、その歯数が歯車１３ａより２乃至３枚程度少なく構成されている。歯車１２ａは、駆動状態では楕円形状に変形した駆動筒１３の歯車１３ａの２カ所で押圧を受けて噛み合い、電圧印加されて電流が流れるワイヤ４が順次変化すると、歯車１３ａと噛み合う位置を順次変えられ、回転筒１２は回転する。また、回転筒１２は、光軸方向に突出した３カ所のカム１２ｂが形成され、レンズ１７が当接する。なお、駆動筒１３の内周部と回転筒１２の外周部の歯車に替えて、駆動筒１３と回転筒１２を摩擦面で接触させても良い。

レンズ１７は、その外周に３カ所の係合片１７ａが形成され、係合片１７ａがカム１２ｂに当接するとともに固定筒１６の光軸方向に延びた３カ所の直進溝１６ａに嵌装されている。このため、レンズ１７は、係合片１２ｂが押さえバネ１８の付勢力によりカム１２ｂに常時当接し、回転筒１２が回転すると光軸方向に直進移動する。

レンズ駆動装置の動作について説明する。

第１実施形態の図２に示すようなタイミングで、隣接する２つのワイヤ４の電流を順次制御していくと、駆動筒１３の歯車１３ａと回転筒１２の歯車１２ａとの噛み合う位置が順次移動して、回転筒１２は、噛み合う位置の移動方向とは逆方向に回転させられるとともに歯車１３ａの歯数と回転筒１２の歯車１２ａの歯数との差分に歯車のピッチを乗じた分、減速させられる。回転筒１２が回転すると、カム１２ｂとレンズ１７の係合片１７ａの当接位置が変わり、レンズ１２が光軸方向に直進移動させられる。

図６、図７はモータ装置の第２実施形態であり、電歪アクチュエータとして静電アクチュエータを用いている。図６（ａ）はモータ装置の模式的な正面図、図６（ｂ）はモータ装置の模式的な透視側面図を示し、図７（ａ）乃至（ｄ）はモータ装置の回転動作を模式的に示す正面図である。なお、以降の説明において、第１実施形態と同じ機能の部材には同じ番号を付し、重複する説明は省略する。

図６（ａ）、図６（ｂ）において、モータ装置は、不図示の基台に回転可能に保持されている中空の回転体２と、回転体２を回転させる駆動環３と、駆動環３を回転体２の軸心２ｂに垂直な面内で移動可能に支持する不図示の回転防止レバーと、基台に固定され回転体２と同心の円筒型の静電アクチュエータ２４と、静電アクチュエータ２４の外周面に等分に固着された５カ所の電極２４ｐａ、２４ｐｂ、２４ｐｃ、２４ｐｄ、２４ｐｅ（総称して２４ｐ）と、静電アクチュエータ２４の内周面の全面に固着された電極２４ｑとを有する。

静電アクチュエータ２４は、対向する電極２４ｐ、２４ｑ間に電圧をかけると、この間に生ずるクーロン力により伸び縮みする伸縮部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅを形成する。図６（ａ）では、電極２４ｐａ、２４ｐｃ、２４ｐｄが電圧を印可され、それらに対向する伸縮部２４ａ、２４ｃ、２４ｄが内径方向に膨出する。

駆動環３は、図６の駆動状態では、静電アクチュエータ２４の膨出した伸縮部２４ａ、２４ｃ、２４ｄの軸心２ｂに向かって押す圧縮力により、その断面が楕円である非円形状となる。ここで、電極２４ｐへの電圧のかけ方について説明する。静電アクチュエータ２４に５等分に配置された電極２４ｐの内、２等辺三角形の頂点を形成する、例えば電極２４ｐａ、２４ｐｃ、２４ｐｄに電圧を印可する。印加電圧の大きさについては、膨出した伸縮部２４ｃ、２４ｄが駆動環３を押す圧縮力の合力が、伸縮部２４ａの圧縮力と等しくなるように、電極２４ｐａと底辺を形成する２４ｐｃ、２４ｐｄとの電圧が制御される。これにより、駆動環３は、楕円の短軸が時計の１２時と６時方向の楕円形状となり、電圧を印加する電極２４ｐを変えると、駆動環３への圧縮力の作用位置が移動し、楕円の短軸が時計周り方向にずれた楕円に変形させられる。

回転体２は、その外周部２ａが図６（ａ）では時計の１２時と６時方向にある駆動環３の接触部３ａの２カ所で押圧を受けながら接触し、電圧印加される電極２４ｐが順次変化すると、接触部３ａと接触する位置が順次変えられ、回転体２は回転する。なお、回転体２と駆動環３の接触部は歯車でも良い。

モータ装置の回転動作について説明する。

図７（ａ）乃至（ｄ）は、駆動環３の変形状態の変化に伴う回転体２の回転動作を示す。

図７（ａ）では、伸縮部２４ａによる圧縮力Ｆａと伸縮部２４ｃ、２４ｄによる圧縮力Ｆｃ、Ｆｄが回転体２に作用し、圧縮力Ｆａと圧縮力Ｆｃ、Ｆｄの合力とが等しい状態であるが、図７（ａ）の状態から、圧縮力Ｆａ、Ｆｃ、Ｆｄを減少させ、圧縮力Ｆｂ、Ｆｅを発生させて増加させ、圧縮力Ｆａ、Ｆｅの合力と圧縮力Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄの合力とが等しくなるように、電極２４ｐへの印加電圧を制御すると、図７（ｂ）に示すように、接触部３ａの位置が時計の１時と７時の方向に徐々に移動する。次に、圧縮力Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｅを増加させ、圧縮力Ｆａ、Ｆｄを減少させて零にさせ、圧縮力Ｆｂ、Ｆｃの合力と圧縮力Ｆｅとが等しくなるようにすると、図７（ｃ）に示すように、接触部３ａの位置が時計の２時と８時の方向に徐々に移動する。さらに、圧縮力Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｅを減少させ、圧縮力Ｆａ、Ｆｄを発生させて増加させ、圧縮力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃの合力と圧縮力Ｆｄ、Ｆｅの合力とが等しくなるようにすると、図７（ｄ）に示すように、接触部３ａの位置が時計の３時と９時の方向に徐々に移動する。このように接触部３ａと外周部２ａとの押圧接触する位置が、時計方向に順次移動して、回転体２は反時計方向に回転させられる。

図８はモータ装置の第３実施形態であり、電歪アクチュエータとして静電アクチュエータを用いた別の実施態様である。図８（ａ）はモータ装置の模式的な正面図、図８（ｂ）はモータ装置の模式的な透視側面図を示す。

図８（ａ）、図８（ｂ）において、モータ装置は、不図示の基台に回転可能に保持されている中空の回転体２と、回転体２を回転させる駆動環３と、駆動環３に固着され回転体２の軸心２ｂに垂直な面内で移動可能に支持する不図示の回転防止レバーと、基台に固定され回転体２と同心の円筒型の静電アクチュエータ３４と、静電アクチュエータ３４の外周面に等分に固着された複数の電極３４ｐと、静電アクチュエータ３４の内周面の全面に固着された電極３４ｑとを有する。

駆動環３は、電極３４ｐに対向して、駆動環３の外周にＶ字状の溝３ｃが配設され、電圧を印加された電極３４ｐに対向するＶ溝３ｃが周方向に広がり、１８０度離れた一対の電極３４ｐとともに電圧を印加すると、印加した電極３４ｐの方向が長軸となる楕円に変形し、９０度位相がずれた短軸方向の駆動環３の接触部３ａが回転体２の外周部２ａに押圧接触する。

電圧を印加している一対の電極３４ｐの電圧を減少させると、接触部３ａの位置が移動して、次に、隣接する一対の電極３４ｐに電圧をかけ増加させると、接触部３ａが電圧増加させた一対の電極３４ｐに対応した位置に移動し、同様に電圧印加する一対の電極３４ｐを順次変えていくと、接触部３ａが順次移動して、回転体２が回転させられる。

図９はモータ装置の第４実施形態であり、電歪アクチュエータとして高分子アクチュエータを用いている。図９（ａ）はモータ装置の模式的な正面図、図９（ｂ）はモータ装置の模式的な透視側面図を示す。

図９（ａ）、図９（ｂ）において、モータ装置は、不図示の基台に回転可能に保持されている中空の回転体２と、回転体２を回転させる駆動環３の機能を備える高分子アクチュエータ４４と、高分子アクチュエータ４４を回転体２の軸心２ｂに垂直な面内で移動可能に支持する不図示の回転防止レバーと、高分子アクチュエータ４４の外周面に６カ所等分に固着された複数の電極４４ｐと、静電アクチュエータ３４の内周面の全面に固着された電極４４ｑとを有する。

高分子アクチュエータ４４は、対向する電極４４ｐ、４４ｑ間に電圧をかけると、高分子電解質内の陽イオンが陰極側へ移動し、高分子アクチュエータの外周と内周で膨潤に差が生じて変形し、電圧を印可した一対の電極４４ｐにおいて円形を楕円形に変形させ、接触部４４ａが一対の電極４４ｐに対して９０度位相がずれた位置で回転体２の外周部２ａに押圧接触する。電圧印加する一対の電極４４ｐを順次変えていくと、接触部４４ａが順次移動して、回転体２が回転させられる。

図１０はモータ装置の第５実施形態であり、電歪アクチュエータとして高分子アクチュエータを用いた別の実施態様である。図１０（ａ）はモータ装置の模式的な正面図、図１０（ｂ）はモータ装置の模式的な透視側面図を示す。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、モータ装置は、不図示の基台に回転可能に保持されている中空の回転体２と、回転体２を回転させる駆動環３の機能を備える高分子アクチュエータ４４と、高分子アクチュエータ４４の外周面に６カ所等分に固着された複数の電極４４ｐと、静電アクチュエータ３４の内周面の全面に固着された電極４４ｑとを有する。

高分子アクチュエータ４４は、図１０（ｂ）に示す右側の円周端面が不図示の基台に固定され、図１０（ｂ）に示す左側の自由端が回転体２の軸心２ｂに垂直な面内で移動可能に支持されている。高分子アクチュエータ４４は、その自由端において、１８０度離れた一対の電極４４ｐに電圧を印可すると、円形を楕円形に変形させ、接触部４４ａが印加された電極４４ｐに対して９０度位相がずれた位置で回転体２の外周部２ａに押圧接触する。電圧印加する一対の電極４４ｐを順次変えていくと、接触部４４ａが順次移動して、回転体２が回転させられる。なお、電極４４ｐが６カ所に配置されているが、等分に３カ所配置しても良い。

以上説明したように、回転体２の軸心２ｂに垂直な面で非円形に変形するとともに回転体２に部分的に接触して回転体２を回転させる駆動環３と、複数の電極４ｐを有して電極４ｐが通電させられると駆動環３を非円形に変形させる電歪アクチュエータ４とを有し、複数の電極４ｐを順次通電させて、駆動環３が回転体２の外周部２ａの一部に順次接触する接触部３ａを有する構成にしたために、軸心２ｂを囲むようなモータ装置となり、軸心２ｂに回転体２など被回転部材を配置することができるので、モータ装置を適用する駆動装置が小型になる。また、電極４ｐを通電させていない時には、駆動環３と回転体２とが非接触であるので、モータ装置に衝撃力が作用しても、駆動環３と回転体２の回転伝達する部分が破損することがない。また、複数の電極４ｐに順次通電させて回転体２を回転させているので、駆動制御がオープン制御で位置センサが不要となり、安価で小型のモータ装置となる。

また、駆動環３の接触部３ａを歯車にして回転体２の歯車と噛み合う構成であるために、駆動環３の１回転に付き、駆動環３の歯車の歯数と回転体２の歯車の歯数との差分に歯車のピッチを乗じた分、減速回転させられるので、減速用歯車輪列を設けなくとも大きな減速が得られ、少ない部品点数で安価になり、またモータ装置が小型になる。

また、電歪アクチュエータを複数の線または帯状の形状記憶合金４で構成し、おのおのの形状記憶合金４の両端を基台１に固定し、形状記憶合金４の略中央を駆動環３に当接させ、電極４ｐを通電させて、通電された形状記憶合金４に当接する当接部３ｂ近辺の接触部３ａが回転体２に接触する構成としたために、形状記憶合金４をモータ装置の外周付近に配置しているので、軸心２ｂに回転体２など被回転部材を配置することができるので、モータ装置を適用する駆動装置が小型になる。

また、電歪アクチュエータを環状の静電アクチュエータ２４で構成し、複数の電極２４ｐを静電アクチュエータ２４の外周に配設し、通電された電極２４ｐに対応する伸縮部が膨出し、伸縮部に対応する接触部３ａが回転体２に接触する構成としたために、静電アクチュエータ２４をモータ装置の外周付近に配置しているので、軸心２ｂに回転体２など被回転部材を配置することができるので、モータ装置を適用する駆動装置が小型になる。

また、電歪アクチュエータを５個以上設け、回転体２の軸心２ｂに対して対向する電歪アクチュエータの電極４ｐを同時に通電させるとともに隣接する電歪アクチュエータの電極４ｐを順次通電させる構成としたために、駆動環３と回転体２の接触部３ａが順次移動して、回転体２が滑らかに回転する。

また、固定筒１６内で回転筒１２を回転させることにより、レンズ１７を光軸方向に移動させるレンズ駆動装置において、回転筒１２の軸心２ｂに垂直な面で非円形に変形するとともに回転筒１２の外周部の一部に接触するとともに回転筒１２を回転させる駆動筒１３と、複数の電極４ｐを有して、電極４ｐが通電させられて駆動筒１３を非円形に変形させる電歪アクチュエータとを有し、複数の電極４ｐを順次通電させて、駆動筒１３が回転筒１２の外周部の一部に順次接触する接触部を有する構成にしたために、中空のモータ装置となり、中空のスペース内にレンズ１７とレンズ１７を移動させる回転筒１２とを配置することができるので、レンズ駆動装置が小型になる。

また、駆動筒１３の接触部を歯車１３ａにして回転筒１２の歯車１２ａと噛み合う構成であるために、駆動筒１３の歯車１３ａの歯数と回転筒２の歯車１２ａの歯数との差分に歯車のピッチを乗じた分、減速回転させられるので、減速用歯車輪列を設けなくとも大きな減速が得られ、少ない部品点数で安価になり、またレンズ駆動装置が小型になる。

本発明の第１実施形態のモータ装置の構成を示す正面図。 第１実施形態の電歪アクチュエータ制御のタイミングチャート。 第１実施形態のモータ装置の回転動作を模式的に示す正面図。 第１実施形態の電歪アクチュエータ制御の別形態を示すタイミングチャート。 第１実施形態のモータ装置をレンズ駆動装置に適用した分解斜視図。 第２実施形態のモータ装置の構成を示す正面図（ａ）、透視側面図（ｂ）。 第２実施形態のモータ装置の回転動作を模式的に示す正面図。 第３実施形態のモータ装置の構成を示す正面図（ａ）、透視側面図（ｂ）。 第４実施形態のモータ装置の構成を示す正面図（ａ）、透視側面図（ｂ）。 第５実施形態のモータ装置の構成を示す正面図（ａ）、透視側面図（ｂ）。

符号の説明

１ 基台
２ 回転体
２ａ 外周部
２ｂ 軸心
３ 駆動環
３ａ、４４ａ 接触部
３ｂ、１３ｂ 当接部
３ｃ Ｖ溝
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ 形状記憶合金
４ｐ、２４ｐ、３４ｐ、４４ｐ 電極
５ 回転防止レバー
１２ 回転筒
１２ａ、１３ａ 歯車
１３ 駆動筒
１６ 固定筒
１７ レンズ
２４、３４ 静電アクチュエータ
２４ａ、２４ｃ、２４ｄ 伸縮部
４４ 高分子アクチュエータ

Claims (8)

1. 基台と、
   前記基台に対して回転可能に保持された回転体と、
   前記回転体の軸心に垂直な面で非円形に変形するとともに前記回転体に部分的に接触して前記回転体を回転させる駆動環と、
   複数の電極を有し、前記電極が通電させられて前記駆動環を非円形に変形させる電歪アクチュエータとを有し、
   前記駆動環は、複数の前記電極が順次通電されると前記回転体の外周部の一部に順次接触する接触部を有することを特徴とするモータ装置。
2. 前記回転体の前記外周部は歯車で構成され、前記駆動環の前記接触部は前記回転体の前記歯車と噛み合う歯車で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記電歪アクチュエータは、複数の線または帯状の形状記憶合金からなるとともに、前記電歪アクチュエータの両端が前記基台に固着された前記電極に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ装置。
4. 前記電歪アクチュエータは略中央で前記駆動環に当接し、
   前記駆動環はおのおのの前記電歪アクチュエータに当接する複数の当接部を有し、
   前記電極が通電されると、通電された電歪アクチュエータに当接する前記当接部の近辺の前記接触部が前記回転体に接触することを特徴とする請求項３に記載のモータ装置。
5. 前記電歪アクチュエータは、前記基台に固定された環状の静電アクチュエータからなるとともに、複数の前記電極が前記電歪アクチュエータの外周に配設され、前記電極に対向する内径方向に膨出可能である伸縮部を有し、
   通電された前記電極に対向する前記伸縮部が膨出し、前記伸縮部に対応する前記接触部が前記回転体の前記外周部の一部に順次接触することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ装置。
6. 前記電歪アクチュエータは５個以上設けられ、前記回転体の軸心に対して対向する前記電歪アクチュエータの前記電極が同時に通電させられるとともに隣接する前記電歪アクチュエータの前記電極が順次通電させられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ装置。
7. レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置において、
   固定筒と、
   前記固定筒に対して回転可能に保持されるとともに回転することにより前記レンズを移動させる回転筒と、
   前記回転筒の軸心に垂直な面で非円形に変形するとともに前記回転筒に部分的に接触して前記回転筒を回転させる駆動筒と、
   複数の電極を有し、前記電極が通電させられて前記駆動筒を非円形に変形させる電歪アクチュエータとを有し、
   前記駆動筒は、複数の前記電極が順次通電されると前記回転筒の外周部の一部に順次接触する接触部を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
8. 前記回転筒の前記外周部は歯車で構成され、前記駆動筒の前記接触部は前記回転筒の前記歯車と噛み合う歯車で構成されていることを特徴とする請求項７に記載のレンズ駆動装置。

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