JP2010091678A - Driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は駆動装置に関し、特に、圧電素子等の電気機械変換素子を用いた駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device, and more particularly to a drive device using an electromechanical transducer such as a piezoelectric element.
従来から、カメラのオートフォーカス用アクチュエータやズーム用アクチュエータとして、圧電素子、電歪素子、磁歪素子等の電気機械変換素子を使用した(駆動装置)リニアアクチュエータが使用されている。 Conventionally, linear actuators using electromechanical transducers such as piezoelectric elements, electrostrictive elements, and magnetostrictive elements have been used as autofocus actuators and zoom actuators for cameras.
特許第3218851号公報(特許文献1)は、圧電素子(電機機械変換素子)と、この圧電素子に結合して圧電素子の伸縮方向に延在する駆動軸(振動摩擦部、振動部材)と、この駆動軸に摩擦結合した被駆動部材(ズームレンズ鏡筒、移動部材)とを備えた駆動装置を開示している。この特許文献1では、圧電素子に印加する駆動信号を工夫して、被駆動部材(ズームレンズ鏡筒、移動部材)を駆動している。特許文献1では、駆動軸(振動摩擦部、振動部材)を被駆動部材(移動部材)と摩擦板との間で挟んでいる。換言すれば、駆動軸(振動摩擦部、振動部材)は被駆動部材(移動部材)と摩擦板との間を貫通している。圧接ばねにより摩擦板が駆動軸(振動摩擦部、振動部材)を被駆動部材(移動部材)との間に挟む方向に押圧される。
Japanese Patent No. 3188851 (Patent Document 1) includes a piezoelectric element (electromechanical conversion element), a drive shaft (vibration friction portion, vibration member) that is coupled to the piezoelectric element and extends in the expansion and contraction direction of the piezoelectric element, A drive device including a driven member (zoom lens barrel, moving member) frictionally coupled to the drive shaft is disclosed. In
特開2002−119074号公報(特許文献2)は、電気機械変換素子を使用した駆動装置を開示している。特許文献2に開示された駆動装置は、一端において支持台(静止部材)に固定された電気機械変換素子と、この電気機械変換素子の他端に固定された振動部材(振動摩擦部)と、この振動部材に対して所定の摩擦力でもって係合する移動体(移動部材)とを備えている。特許文献2に開示された駆動装置では、支持台(静止部材)の少なくとも一部分を、電気機械変換素子の上記一端を超えて振動部材(振動摩擦部)側へと延在している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2002-119074 (Patent Document 2) discloses a driving device using an electromechanical transducer. The drive device disclosed in Patent Document 2 includes an electromechanical conversion element fixed to a support base (stationary member) at one end, and a vibration member (vibration friction portion) fixed to the other end of the electromechanical conversion element. A moving body (moving member) engaged with the vibrating member with a predetermined frictional force is provided. In the drive device disclosed in Patent Document 2, at least a part of the support base (stationary member) extends beyond the one end of the electromechanical conversion element to the vibration member (vibration friction portion) side.
特開2007−49874号公報(特許文献3)は、安定した駆動制御を行うことができ、且つ、小型化することのできるアクチュエータを開示している。特許文献3に開示されたアクチュエータは、電気機械変換素子と、この電気機械変換素子の伸縮方向の一方側に取り付けられた駆動摩擦部と、この駆動摩擦部に摩擦係合された被駆動部材(移動部材)と、電気機械変換素子の伸縮方向の他方側に固着されるとともに、電気機械変換素子の側方に延設される錘部材(静止部材)とを備えている。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-49874 (Patent Document 3) discloses an actuator that can perform stable drive control and can be downsized. The actuator disclosed in Patent Document 3 includes an electromechanical conversion element, a drive friction portion attached to one side of the expansion / contraction direction of the electromechanical conversion element, and a driven member (fitted to the drive friction portion). A movable member) and a weight member (stationary member) that is fixed to the other side of the electromechanical conversion element in the expansion / contraction direction and extends to the side of the electromechanical conversion element.
特開2008−206285号公報(特許文献4)は、圧電効率の減少を最小限に抑えることができ、接着剤の剥離を防止することができる、積層圧電素子の接着方法を開示している。特許文献4においては、積層圧電素子(電気機械変換素子)の伸縮方向の一端面に圧電素子固定部(静止部材)が接着され、積層圧電素子(電気機械変換素子)の伸縮方向の他端面に振動摩擦部が接着剤で接着される。特許文献4に開示された積層圧電素子の接着方法は、圧電素子固定部(静止部材)に、積層圧電素子の内部電極の大きさに相当するサイズの第1の接着剤ダマリを形成し、この第1の接着剤ダマリに接着剤を溜めて、積層圧電素子の一端面を圧電素子固定部に接着し、振動摩擦部に、積層圧電素子の他端部の位置をガイドするための位置決めガイド穴と積層圧電素子の内部電極のサイズに相当する第2の接着剤ダマリとを形成し、第2の接着剤ダマリに接着剤を溜めて、積層圧電素子の他端面を振動摩擦部に接着している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2008-206285 (Patent Document 4) discloses a method for adhering laminated piezoelectric elements that can minimize a decrease in piezoelectric efficiency and prevent peeling of an adhesive. In Patent Document 4, a piezoelectric element fixing portion (stationary member) is bonded to one end surface of the laminated piezoelectric element (electromechanical conversion element) in the expansion / contraction direction, and the other end surface of the multilayer piezoelectric element (electromechanical conversion element) in the expansion / contraction direction. The vibration friction portion is bonded with an adhesive. In the adhesion method of the multilayer piezoelectric element disclosed in Patent Document 4, a first adhesive dama of a size corresponding to the size of the internal electrode of the multilayer piezoelectric element is formed on the piezoelectric element fixing portion (stationary member). A positioning guide hole for accumulating an adhesive in the first adhesive layer, adhering one end surface of the laminated piezoelectric element to the piezoelectric element fixing portion, and guiding the position of the other end portion of the laminated piezoelectric element to the vibration friction portion And a second adhesive drum corresponding to the size of the internal electrode of the multilayer piezoelectric element, and storing the adhesive in the second adhesive drum, and bonding the other end surface of the multilayer piezoelectric element to the vibration friction portion. Yes.
前述した特許文献1に開示された駆動装置においては、電気機械変換素子の一端面と静止部材の端面とが結合され、電気機械変換素子の他端面と振動摩擦部(振動部材)の端面とが結合されている。一方、特許文献2および3に開示された駆動装置では、電気機械変換素子の一端面は静止部材に埋め込まれているが、電気機械変換素子の他端面は振動摩擦部(振動部材)の端面に結合されている。更に、特許文献4に開示された駆動装置では、電気機械変換素子の一端面は圧電素子固定部(静止部材)の端面に結合され、電気機械変換素子の他端面は振動摩擦部(振動部材)に埋め込まれている。そのため、特許文献1〜4に開示されたいずれの駆動装置でも、その小型化(低背化)に限界がある。
In the drive device disclosed in
したがって、本発明の課題は、より小型化(低背化)することが可能な駆動装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a drive device that can be made smaller (low profile).
本発明の他の課題は、電気機械変換素子に対する静止部材および振動摩擦部の位置決め精度を向上させることができる、駆動装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a drive device that can improve the positioning accuracy of the stationary member and the vibration friction portion with respect to the electromechanical transducer.
本発明の他の目的は、説明が進むにつれて明らかになるだろう。 Other objects of the invention will become apparent as the description proceeds.
本発明によれば、伸縮方向で互いに対向する第1の端面(13a)および第2の端面(13b)を持つ電気機械変換素子(13)と、この電気機械変換素子の第1の端面に固定された静止部材(11A)と、電気機械変換素子の第2の端面に固定された振動摩擦部(14A;14B)と、振動摩擦部と摩擦結合される移動部材(121,122)とを備え、電気機械変換素子(13)の伸縮方向に移動部材が移動可能な駆動装置(10A;10B)において、電気機械変換素子(13)の第1の端面(13a)および第2の端面(13b)が、それぞれ、静止部材(11A)および振動摩擦部(14A;14B)に埋め込こまれていることを特徴とする駆動装置(10A;10B)が得られる。 According to the present invention, the electromechanical conversion element (13) having the first end face (13a) and the second end face (13b) facing each other in the expansion / contraction direction, and the first end face of the electromechanical conversion element are fixed. A stationary member (11A), a vibration friction portion (14A; 14B) fixed to the second end face of the electromechanical transducer, and a moving member (121, 122) frictionally coupled to the vibration friction portion. In the drive device (10A; 10B) in which the moving member can move in the expansion / contraction direction of the electromechanical transducer (13), the first end surface (13a) and the second end surface (13b) of the electromechanical transducer (13). Are embedded in the stationary member (11A) and the vibration friction portion (14A; 14B), respectively, to obtain the driving device (10A; 10B).
上記本発明による駆動装置(10A)において、静止部材(11A)は、電気機械変換素子の第1の端面(13a)が埋設される第1の凹部(11A−1)を有してよく、振動摩擦部(14A)は、電気機械変換素子の第2の端面(13b)が埋設される第2の凹部(14A−1)を有してよい。 In the drive device (10A) according to the present invention, the stationary member (11A) may have a first recess (11A-1) in which the first end surface (13a) of the electromechanical transducer is embedded, and vibration The friction part (14A) may have a second recess (14A-1) in which the second end face (13b) of the electromechanical conversion element is embedded.
上記本発明による駆動装置(10A)において、静止部材(11A)は、電気機械変換素子の第1の端面(13a)が埋設される凹部(11A−1)を有してよく、振動摩擦部(14B)は、電気機械変換素子の第2の端面(13b)が埋設される段差部(14B−1)を有してよい。 In the drive device (10A) according to the present invention, the stationary member (11A) may have a recess (11A-1) in which the first end surface (13a) of the electromechanical transducer is embedded, and the vibration friction portion ( 14B) may have a stepped portion (14B-1) in which the second end face (13b) of the electromechanical transducer is embedded.
尚、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、これらに限定されないのは勿論である。 The reference numerals in the parentheses are given for ease of understanding, and are merely examples, and of course are not limited thereto.
本発明では、電気機械変換素子の第1の端面および第2の端面を、それぞれ、静止部材および振動摩擦部に埋め込こんでいるので、駆動装置のより小型化(低背化)を図ることができる。 In the present invention, since the first end surface and the second end surface of the electromechanical transducer are embedded in the stationary member and the vibration friction portion, respectively, the drive device can be further downsized (lower profile). Can do.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1乃至図3を参照して、本発明の理解を容易にするために、関連する駆動装置10について説明する。図1は駆動装置10を示す斜視図である。図2は図1に示した駆動装置10の主要部を拡大して示す部分拡大斜視図である。図3は駆動装置10の主要部の側面図である。ここでは、図1乃至図3に示されるように、直交座標系(X,Y,Z)を使用している。図1乃至図3に図示した状態では、直交座標系(X,Y,Z)において、X軸は前後方向(奥行方向)であり、Y軸は左右方向(幅方向)であり、Z軸は上下方向(高さ方向)である。
In order to facilitate understanding of the present invention, a
図示の駆動装置10は、例えば、オートフォーカスレンズ駆動ユニットとして使用される。その場合、図1乃至図3に示す例においては、上下方向Zがレンズの光軸O方向である。
The illustrated
尚、オートフォーカスレンズ駆動ユニットは、レンズ可動部とレンズ駆動部とから構成される。レンズ駆動部は、レンズ可動部を光軸O方向に摺動可能に支持しながら、後述するようにレンズ可動部を駆動する。 Note that the autofocus lens driving unit includes a lens movable unit and a lens driving unit. The lens driving unit drives the lens moving unit as will be described later while supporting the lens moving unit slidably in the optical axis O direction.
図示の駆動装置10は、図示しない筐体内に配置される。筐体は、カップ状の上側カバー(図示せず)と下側ベース(図示せず)とを含む。筐体の下側ベース上に静止部材(錘)11が搭載される。上側カバーの上面は、光軸Oを中心軸とした円筒部(図示せず)を有する。一方、図示はしないが、下側ベースの中央部には、基板に配置された撮像素子が搭載される。この撮像素子は、可動レンズ(後述する)により結像された被写体像を撮像して電気信号に変換する。撮像素子は、例えば、CCD(charge coupled device)型イメージセンサ、CMOS(complementary metal oxide semiconductor)型イメージセンサ等により構成される。
The illustrated
筐体内には、被駆動部材としての可動鏡筒(レンズホルダ、レンズ支持体)17が収容されている。可動鏡筒(レンズホルダ、レンズ支持体)17は、レンズバレル(レンズアセンブリ)18を保持するための円筒状の筒状部170を有する。レンズバレル(レンズアセンブリ)18はオートフォーカスレンズAFLを保持する。レンズホルダ17の筒状部170の内周壁には雌ネジ(図示せず)が切られている。一方、レンズバレル18の外周壁には、上記雌ネジに螺合される雄ネジ(図示)が切られている。従って、レンズバレル18をレンズホルダ17に装着するには、レンズバレル18をレンズホルダ17の筒状部170に対して光軸O周りに回転して光軸O方向に沿って螺合することにより、レンズバレル18をレンズホルダ17内に収容し、接着剤などによって互いに接合する。
A movable lens barrel (lens holder, lens support) 17 as a driven member is accommodated in the housing. The movable lens barrel (lens holder, lens support) 17 has a cylindrical
レンズホルダ17は、光軸Oに対して、筒状部170の左右方向Yの右側で半径方向外側に突出する突条部172を有する。この突条部172は、光軸Oと平行に上下方向Zに延在している。この突条部172の後壁には、棒状の第1の移動体(移動軸)121が固着されている。図示の例では、第1の移動体121は円柱状をしている。
The
レンズホルダ17は、筒状部170の後端で左右方向Yの左側へ延在する延在部174を有する。この延在部174には、バネ15の第1の端部15aを保持するための係止溝174aが設けられている。バネ15は、延在部174に沿って、この第1の端部15aから左右方向Yの右側に第2の端部15bまで延在している。このバネ15の第2の端部15bには、棒状の第2の移動体(移動軸)122が固着されている。図示の例では、第2の移動体122も円柱状をしている。
The
この第2の移動体(移動軸)122は、バネ15によって、第1の移動体(移動軸)121に近づく方向(前後方向Xの前方向)に付勢されている。第1の移動体(移動軸)121と第2の移動体(移動軸)122との間に、後述する振動摩擦部(振動部材)14が挟持されている。図示の例では、第1の移動体121が第2の移動体122よりも長い。第1の移動体121と第2の移動体122とは、同じ材料で構成されている。第1の移動体121と第2の移動体122との組み合わせは、移動部材と呼ばれる。
The second moving body (moving shaft) 122 is biased by the
可動鏡筒(レンズホルダ)17と、レンズバレル(レンズアセンブリ)18と、バネ15と、第1及び第2の移動体121、122との組み合わせによって、オートフォーカスレンズ駆動ユニットのレンズ可動部が構成される。後述するように、振動摩擦部(振動部材)14の摩擦面には、断面V字状の溝が形成されている。これにより、レンズ可動部は、筐体に対してレンズの光軸O方向にのみ移動可能である。
The combination of the movable lens barrel (lens holder) 17, lens barrel (lens assembly) 18,
次に、オートフォーカスレンズ駆動ユニットのレンズ駆動部について説明する。レンズ駆動部(駆動装置)10は、電気機械変換素子として働く積層圧電素子13と、上記静止部材(錘)11と、上記振動摩擦部(振動部材)14とから構成される。
Next, the lens driving unit of the autofocus lens driving unit will be described. The lens driving unit (driving device) 10 includes a laminated
積層圧電素子13は、光軸O方向に伸縮する。積層圧電素子13は、光軸O方向に複数の圧電層を積層した構造を有する。図3に示されるように、積層圧電素子13は、伸縮方向で互いに対向する第1の端面(下端面)13aと第2の端面(上端面)13bとを持つ。静止部材(錘)11の端面(上端面)11aは、積層圧電素子13の第1の端面(下端面)13aに接着剤20等で結合される。積層圧電素子13と静止部材11との組合せは、圧電ユニットと呼ばれる。
The laminated
振動摩擦部(振動部材)14の下端面14aは、積層圧電素子13の第2の端面(上端面)13bに接着剤(接着樹脂)20等で結合(接合)されている。
The
棒状の第1及び第2の移動体(移動軸)121、122は、この振動摩擦部(振動部材)14と摩擦結合される。振動摩擦部(振動部材)14には、前後方向Xの前端で、当該振動摩擦部14と棒状の第1の移動軸121との間の第1の摩擦結合部(第1の摩擦面)に第1の断面V字状の溝14bが形成され、前後方向Xの後端で、当該振動摩擦部14と棒状の第2の移動軸122との間の第2の摩擦結合部(第2の摩擦面)に第2の断面V字状の溝14cが形成されている。
The rod-shaped first and second moving bodies (moving shafts) 121 and 122 are frictionally coupled to the vibration friction portion (vibrating member) 14. The vibration friction portion (vibration member) 14 has a first friction coupling portion (first friction surface) between the
前述したように、レンズ移動部は、振動摩擦部(振動部材)14を、その第1及び第2の摩擦面で、棒状の第1及び第2の移動体(移動軸)121、122によって挟み込むためのバネ15を備える。すなわち、バネ15は、その第1の端部15aがレンズホルダ17の係止溝174aに保持されて、その第2の端部15bに取り付けられた第2の移動体(移動軸)122で、振動摩擦部(振動部材)14を第1の移動体(移動軸)121に向けて押し付ける押付力を発生する。換言すれば、バネ15は、第2の移動体(移動軸)122を振動摩擦部(振動部材)14に付勢して、振動摩擦部(振動部材)14を第1及び第2の移動体(移動軸)121、122で挟持することにより、振動摩擦部(振動部材)14と第1及び第2の移動体(移動軸)121、122との間に摩擦力を付加する付勢手段として作用する。
As described above, the lens moving portion sandwiches the vibration friction portion (vibration member) 14 between the first and second friction surfaces of the first and second moving bodies (movement shafts) 121 and 122 in the form of rods.
このように、振動摩擦部(振動部材)14は、積層圧電素子13の伸縮方向と直交する方向で互いに対向するその両端面(第1及び第2の摩擦面に形成された第1及び第2の断面V字状の溝14b、14c)で、第1及び第2の移動体(移動軸)121、122によって挟み込まれているので、レンズ可動部の位置を規制できると共に、レンズ可動部が第1の移動体(移動軸)121の回りで回転するのを抑制することができる。
As described above, the vibration friction portion (vibration member) 14 has both end faces (first and second formed on the first and second friction surfaces) facing each other in the direction orthogonal to the expansion and contraction direction of the multilayer
また、図示の実施の形態では、第1の移動体121と第2の移動体122とが同じ材料で構成されている。その結果、第1の移動体121と振動摩擦部14の第1の摩擦面(第1の断面V字状の溝14b)との間に作用する第1の摩擦力と、第2の移動体122と振動摩擦部14の第2の摩擦面(第2の断面V字状の溝14c)との間に作用する第2の摩擦力とを等しくすることができる。これにより、レンズ可動部を安定して駆動することができる。
In the illustrated embodiment, the first moving
さらに、バネ15の有効長を長く設計することが可能である。その為、たとえバネ15の寸法や組立寸法がばらついても、荷重への影響を少なくすることができる。その結果、製品ごとの性能ばらつきを少なくして駆動装置10を製造することができる。
Furthermore, the effective length of the
振動摩擦部14において、振動摩擦部14と第1の移動体121との間の第1の摩擦結合部(第1の摩擦面)に第1の断面V字状の溝14bを形成している。振動摩擦部14の第1の断面V字状の溝14bによる第1の移動体121との2直線接触により、第1の摩擦結合部(第1の摩擦面)の接触状態が安定し、再現性の良い摩擦駆動が得られると共に、第1の移動体121の一軸移動体としての直進移動性を高めるという効果を奏する。尚、この第1の断面V字状の溝14bの角度は、30度から180度未満の範囲であることが望ましい。
In the
同様に、振動摩擦部14において、振動摩擦部14と第2の移動体122との間の第2の摩擦結合部(第2の摩擦面)に第2の断面V字状の溝14cを形成している。振動摩擦部14の第2の断面V字状の溝14cによる第2の移動体122との2直線接触により、第2の摩擦結合部(第2の摩擦面)の接触状態が安定し、再現性の良い摩擦駆動が得られると共に、第2の移動体122の一軸移動体としての直進移動性を高めるという効果を奏する。尚、この第2の断面V字状の溝14cの角度は、30度から180度未満の範囲であることが望ましい。
Similarly, in the
また、第1及び第2の移動体121、122をバネ15で振動摩擦部14に押し付けている。これにより、振動摩擦部14の第1の断面V字状の溝14bと第2の断面V字状の溝14cとに、それぞれ、第1の移動体121及び第2の移動体122を押し付けることで、3部品(第1及び第2の移動体121、122、振動摩擦部14)の安定した線接触を可能としている。
Further, the first and second moving
レンズ駆動部とレンズ移動部とは、図1に示されるように、光軸Oに対して並置されている。したがって、駆動装置10を低背化することができる。
The lens driving unit and the lens moving unit are juxtaposed with respect to the optical axis O as shown in FIG. Therefore, the
しかしながら、関連する駆動装置10においては、電気機械変換素子13の第1の端面(一端面)13aと静止部材11の端面(上端面)11aとが接着剤20で結合され、電気機械変換素子13の第2の端面(他端面)13bと振動摩擦部(振動部材)14の端面(下端面)14aとが接着剤20で結合されている。したがって、関連する駆動装置10を小型化(低背化)しようとする場合、静止部材11、電気機械変換素子13、および振動摩擦部14の寸法を薄く(小さく)せざるを得ない。しかしながら、これら部材の寸法を薄く(小さく)すると、駆動装置10の特性が悪化したり、接着剤20の接着強度が低下する等の問題が懸念される。
However, in the
図4を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る駆動装置10Aについて説明する。図4は駆動装置10Aの主要部の側面断面図である。図示の駆動装置10Aは、静止部材と振動摩擦部が後述するように図3に示されたものと相違する点を除いて、図1乃至図3に示した駆動装置10と同様の構成を有する。したがって、静止部材および振動摩擦部に、それぞれ、11Aおよび14Aの参照符号を付してある。図1乃至図3に示したされたものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付し、説明の簡略化のために、以下では異なる点についてのみ説明する。
With reference to FIG. 4, a driving apparatus 10A according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a side sectional view of the main part of the driving apparatus 10A. The illustrated driving apparatus 10A has the same configuration as the driving
図4に示されるように、電気機械変換素子13の第1の端面13aおよび第2の端面13bは、それぞれ、静止部材11Aおよび振動摩擦部14Aに埋め込こまれている。図示の例では、静止部材11Aは、電気機械変換素子13の第1の端面13aが埋設される第1の凹部11A−1を有し、振動摩擦部14Aは、電気機械変換素子13の第2の端面13bが埋設される第2の凹部14A−1を有する。第1の凹部11A−1で、電気機械変換素子13と静止部材11Aとが接着剤20で接合(結合)され、第2の凹部14A−1で、電気機械変換素子13と振動摩擦部14Aとが接着剤20で接合(結合)される。
As shown in FIG. 4, the
このように、電気機械変換素子13を静止部材11Aおよび振動摩擦部14Aに埋め込んでいるので、駆動装置10Aの低背化が可能となり、駆動装置10Aを小型化することができる。電気機械変換素子13を埋め込むので、電気機械変換素子13と静止部材11A及び振動摩擦部14Aとの間の位置決め精度を向上させることができ、駆動装置10Aの特性バラツキを少なくすることができる。さらに、図3に示した関連する駆動装置10と比較して、図4に示した駆動装置10Aの方が、接着剤20の接着面積を増やすことができ、接着強度を向上させることができる。その結果、駆動装置10Aの耐落下性を向上させることができる。また、電気機械変換素子13が静止部材11Aおよび振動摩擦部14Aに埋め込まれているので、それらを接着するための接着剤20が静止部材11Aの上端面11aや振動摩擦部14Aの下端面14aにはみ出すのを抑制することができる。その結果、接着剤20の塗布量を管理することが容易となる。
Thus, since the
次に、図5を参照して、積層圧電素子13に供給される電流と積層圧電素子13に発生する変位について説明する。なお、図5は、上記特許文献1の図5に図示されたものと同じものである。図5(A)および(B)は、それぞれ、駆動回路(図示せず)により積層圧電素子13に供給される電流の変化と、積層圧電素子13の変位を示すものである。
Next, the current supplied to the multilayer
図5(A)に示すように、積層圧電素子13に大電流(正方向)と所定の一定電流(負方向)とを交互に流す。このような状況では、図5(B)に示すように、積層圧電素子13は、大電流(正方向)に対応した急激な変位(伸び)と、一定電流(負方向)に対応した穏やかな変位(縮み)とが交互に生じる。
As shown in FIG. 5A, a large current (positive direction) and a predetermined constant current (negative direction) are alternately passed through the laminated
すなわち、積層圧電素子13に矩形波電流を印加して(図5(A))、積層圧電素子13に対してのこぎり波状の変位(伸縮)を生じ(図5(B))させる。 That is, a rectangular wave current is applied to the laminated piezoelectric element 13 (FIG. 5A), and a sawtooth wave-like displacement (expansion / contraction) is generated with respect to the laminated piezoelectric element 13 (FIG. 5B).
図5に加えて図4をも参照して、駆動装置10Aの動作について説明する。先ず、レンズ可動部を上下方向Zに沿って下方向に移動する場合の動作について説明する。 The operation of the driving apparatus 10A will be described with reference to FIG. 4 in addition to FIG. First, an operation when the lens movable portion is moved downward along the vertical direction Z will be described.
先ず、図5(A)に示すように、積層圧電素子13に正方向の大電流を流すと、図5(B)に示すように、積層圧電素子13は急速に厚み方向の伸び変位を生じる。その結果、振動摩擦部14Aはレンズの光軸O方向(上下方向Z)に沿って上方向に急速に移動する。このとき、レンズ可動部(第1及び第2の移動体121、122)は、その慣性力により、振動摩擦部14Aと棒状の第1及び第2の移動体121、122との間の摩擦力に打ち勝って実質的にその位置にとどまるので、移動しない。
First, as shown in FIG. 5A, when a large positive current is passed through the laminated
次に、図5(A)に示すように、積層圧電素子13に負方向の一定電流を流すと、積層圧電素子13は緩やかに厚み方向の縮み変位を生じる。その結果、振動摩擦部14Aは光軸O方向(上下方向Z)に沿って下方向に緩やかに移動する。このとき、振動摩擦部14Aと棒状の第1及び第2の移動体121、122とはそれらの間の接触面(第1及び第2の摩擦面)に発生する摩擦力により結合しているので、レンズ可動部(第1及び第2の移動体121、122)は振動摩擦部14と共に実質的に光軸O方向(上下方向Z)に沿って下方向に移動する。
Next, as shown in FIG. 5A, when a constant current in the negative direction is passed through the multilayer
このように、積層圧電素子13に正方向の大電流と負方向の所定の一定電流を交互に流して、積層圧電素子13に伸び変位と縮み変位を交互に生じさせることにより、レンズホルダ17(レンズバレル18)を光軸O方向(上下方向Z)に沿って下方向へ連続して移動させることができる。
As described above, the large current in the positive direction and the predetermined constant current in the negative direction are alternately supplied to the laminated
レンズ可動部を光軸O方向(上下方向Z)に沿って上方向に移動させるには、上記と逆に積層圧電素子13に負方向の大電流と、正方向の所定の一定電流とを交互に流すことによって、達成することができる。
In order to move the lens movable portion upward along the optical axis O direction (vertical direction Z), the negative current in the laminated
次に、積層圧電素子13について説明する。積層圧電素子13は直方体の形状をしており、その素子サイズは、0.9[mm]×0.9[mm]×1.5[mm]である。圧電材料としてPZTのような低Qm材を使用している。厚さ20[μm]の圧電材料と厚さ2[μm]の内部電極とを交互に櫛形に50層積層することによって、積層圧電素子13を製造する。そして、積層圧電素子13の有効内部電極サイズは、0.6[mm]×0.6[mm]である。換言すれば、積層圧電素子13の有効内部電極の外側に位置する周辺部には、幅0.15[mm]のリング状の不感帯部分(クリアランス)が存在する。
Next, the laminated
図4に示した駆動装置10Aでは、第1の移動体121と可動鏡筒(レンズホルダ、レンズ支持体)17とは別体で、互いに固着されているが、第1の移動体121と可動鏡筒(レンズホルダ、レンズ支持体)17とを一体に構成してもよい。この場合、可動鏡筒(レンズホルダ、レンズ支持体)17と第1の移動体121とは同一の材料で構成される。
In the driving apparatus 10A shown in FIG. 4, the first moving
図6を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る駆動装置10Bについて説明する。図6は駆動装置10Bの主要部の側面断面図である。図示の駆動装置10Bは、静止部材と振動摩擦部が後述するように図3に示されたものと相違する点を除いて、図1乃至図3に示した駆動装置10と同様の構成を有する。したがって、静止部材および振動摩擦部に、それぞれ、11Aおよび14Bの参照符号を付してある。図1乃至図3に示したされたものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付し、説明の簡略化のために、以下では異なる点についてのみ説明する。
With reference to FIG. 6, a driving
図6に示されるように、電気機械変換素子13の第1の端面13aおよび第2の端面13bは、それぞれ、静止部材11Aおよび振動摩擦部14Bに埋め込こまれている。図示の例では、静止部材11Aは、電気機械変換素子13の第1の端面13aが埋設される凹部11A−1を有し、振動摩擦部14Bは、電気機械変換素子13の第2の端面13bが埋設される段差部14B−1を有する。凹部11A−1で、電気機械変換素子13と静止部材11Aとが接着剤20で接合(結合)され、段差部14B−1で、電気機械変換素子13と振動摩擦部14Bとが接着剤20で接合(結合)される。
As shown in FIG. 6, the
このように、電気機械変換素子13を静止部材11Aおよび振動摩擦部14Bに埋め込んでいるので、駆動装置10Bの低背化が可能となり、駆動装置10Bを小型化することができる。電気機械変換素子13を埋め込むので、電気機械変換素子13と静止部材11A及び振動摩擦部14Bとの間の位置決め精度を向上させることができ、駆動装置10Bの特性バラツキを少なくすることができる。さらに、図3に示した関連する駆動装置10と比較して、図6に示した駆動装置10Bの方が、接着剤20の接着面積を増やすことができ、接着強度を向上させることができる。その結果、駆動装置10Bの耐落下性を向上させることができる。また、電気機械変換素子13が静止部材11A及び振動摩擦部14Bに埋め込まれているので、それらを接着するための接着剤20が静止部材11Aの上端面11aや振動摩擦部14Bの下端面14aにはみ出すのを抑制することができる。その結果、接着剤20の塗布量を管理することが容易となる。
Thus, since the
以上、本発明についてその好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲内で、種々の変形が当業者によって可能であるのは明らかである。 Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, it is obvious that various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
10A、10B 駆動装置
11A 静止部材
11A−1 凹部
121 第1の移動体
122 第2の移動体
13 積層圧電素子(電機機械変換素子)
13a 第1の端面(下端面)
13b 第2の端面(上端面)
14A 振動摩擦部(振動部材)
14A−1 凹部
14B 振動摩擦部(振動部材)
14B−1 段差部
14a 下端面
14b、14c 断面V字状の溝
15 バネ
17 可動鏡筒(レンズホルダ、レンズ支持体)
170 筒状部
172 突条部
174 延在部
174a 係止溝
18 レンズバレル(レンズアセンブリ)
20 接着剤(接着樹脂)
O レンズの光軸
AFL オートフォーカスレンズ
10A, 10B Driving device 11A Stationary member 11A-1 Recessed
13a First end face (lower end face)
13b Second end face (upper end face)
14A Vibration friction part (vibration member)
14A-1 Concavity 14B Vibration friction part (vibration member)
14B-1 Stepped
170
20 Adhesive (adhesive resin)
O Optical axis of lens AFL Autofocus lens
Claims (3)
前記電気機械変換素子の前記第1の端面および前記第2の端面が、それぞれ、前記静止部材および前記振動摩擦部に埋め込こまれていることを特徴とする駆動装置。 An electromechanical transducer having a first end face and a second end face facing each other in the expansion and contraction direction; a stationary member fixed to the first end face of the electromechanical transducer; and the first of the electromechanical transducer A drive unit capable of moving the moving member in the expansion / contraction direction of the electromechanical transducer, comprising: a vibration friction part fixed to the end face of 2; and a moving member frictionally coupled to the vibration friction part;
The drive device according to claim 1, wherein the first end surface and the second end surface of the electromechanical transducer are embedded in the stationary member and the vibration friction portion, respectively.
前記振動摩擦部は、前記電気機械変換素子の前記第2の端面が埋設される第2の凹部を有する、
請求項1に記載の駆動装置。 The stationary member has a first recess in which the first end face of the electromechanical transducer is embedded,
The vibration friction portion has a second recess in which the second end surface of the electromechanical transducer is embedded.
The drive device according to claim 1.
前記振動摩擦部は、前記電気機械変換素子の前記第2の端面が埋設される段差部を有する、
請求項1に記載の駆動装置。 The stationary member has a recess in which the first end face of the electromechanical transducer is embedded;
The vibration friction portion has a step portion in which the second end surface of the electromechanical transducer is embedded.
The drive device according to claim 1.
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WO2014049961A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | コニカミノルタ株式会社 | Actuator unit for driving imaging lens, and imaging device |
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WO2014049961A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | コニカミノルタ株式会社 | Actuator unit for driving imaging lens, and imaging device |
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