JP2010113106A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被駆動部材を効率よく移動させ、低背化を図ること。
【解決手段】駆動装置（２０）は、伸縮方向で互いに対向する一対の端面（４４１ａ，４４１ｂ）を持つ電気機械変換素子（４４１）と、この電気機械変換素子の一対の端面の一方（４４１ｂ）に取り付けられた振動摩擦部（４４３）と、この振動摩擦部と摩擦結合される被駆動部材（４２３）と、振動摩擦部と被駆動部材との間に摩擦力を発生させる摩擦力付加手段（４２４）とを備え、電気機械変換素子の伸縮方向に被駆動部材が移動可能である。振動摩擦部（４４３）は、伸縮方向と直交する方向に第１の端面（４４３１）としての摩擦面を持つ。被駆動部材は、振動摩擦部の摩擦面と摺接する棒状の移動軸（４２３）を含む。摩擦力付加手段（４２４）は、振動摩擦部（４４３）以外の部材（４２２）に取り付けられている。
【選択図】 図２

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。

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。

特許第３２１８８５１号公報（特許文献１）は、電気機械変換素子（圧電素子）と、この電気機械変換素子（圧電素子）に結合して電気機械変換素子（圧電素子）の伸縮方向に延在する駆動部材（駆動軸、振動摩擦部）と、この駆動部材（振動摩擦部）に摩擦結合した被駆動部材（ズームレンズ鏡筒）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、電気機械変換素子（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）を駆動している。特許文献１では、駆動部材（振動摩擦部）を被駆動部材と摩擦板との間で挟んでいる。換言すれば、駆動部材（振動摩擦部）は被駆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部材（振動摩擦部）を被駆動部材との間に挟む方向に押圧される。

また、特開２００６−２７６７４１号公報（特許文献２）は、小型化が可能であり、組み立てが容易であり、かつ、落下衝撃に強い光学モジュールを開示している。この特許文献１に開示された光学モジュールは、レンズホルダ（被駆動部材）と、レンズホルダ支持体と、圧電素子（電気機械変換素子）と、ガイド板（振動摩擦部）と、付勢ばねとを備えている。レンズホルダ（被駆動部材）は、レンズを保持するとともに、レンズの光軸方向に移動可能である。レンズホルダ支持体は、レンズホルダをレンズの光軸方向に摺動可能に支持する。圧電素子（電気機械変換素子）は、伸びる速度と縮む速度とが異なるように電圧が印加され、レンズの光軸方向に伸縮し、当該伸縮方向の一方の面がレンズホルダ支持体に固着されている。ガイド板（振動摩擦部）は、圧電素子（電気機械変換素子）の伸縮方向の他方の面が固着されて、圧電素子（電気機械変換素子）の伸縮にともなってレンズの光軸方向に移動可能である。また、ガイド板（振動摩擦部）は、レンズホルダ（被駆動部材）の外周面に摺動可能に当接している。付勢ばねは、ガイド板（振動摩擦部）とレンズホルダ（被駆動部材）の外周面との少なくとも一方を他方に押圧する。

特許文献２に開示された光学モジュールは、圧電素子（電気機械変換素子）を摺動可能に保持して、すべり軸受の役割を果たす第１及び第２の軸受材を備えている。第１及び第２の軸受材は、圧電素子（電気機械変換素子）の４側面を囲んでいる。ガイド板（振動摩擦部）は、圧電素子（電気機械変換素子）の伸縮に伴い光軸方向に移動して、レンズホルダ（被駆動部材）の平面壁を介してレンズホルダ（被駆動部材）の光軸方向への移動を案内する。ガイド板は、逆Ｌ字状の部材からなる。ガイド板（振動摩擦部）は、光軸方向に延びた第１のガイド板と、第１のガイド板の直交して設けられた第２のガイド板とにより構成されている。第２のガイド板に、圧電素子（電気機械変換素子）の被写体側の面が接着されている。第１のガイド板は、第２の軸受材とレンズホルダ（被駆動部材）の平面壁との間に挟持され、第１のガイド板は、平面壁に摺動可能に当接する。付勢ばねは、第１の軸受材、圧電素子（電気機械変換素子）及び第２の軸受材を介してガイド板（振動摩擦部）の第１のガイド板をレンズホルダ（被駆動部材）側に付勢する弾性部材である。付勢ばねは、板ばね等により構成される。付勢ばねは、鏡筒（レンズホルダ支持体）のアクチュエータ収納部の内壁に固定される。

さらに、特開２００７−４９８７９号公報（特許文献３）は、安定した駆動制御を行う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（圧電素子）と、この電気機械変換素子（圧電素子）の伸縮方向の一方側に取り付けられた駆動摩擦部材（駆動軸、振動摩擦部）と、この駆動摩擦部材に係合された被駆動部材（連結駒）と、この被駆動部材に支持されて駆動摩擦部材に摺動する摺動部材とを備えている。摺動部材と駆動摩擦部材とが面接触している。摺動部材は、被駆動部材に取り付けられて被駆動部材と駆動摩擦部材とを係合させる方向に付勢する付勢手段と一体に形成されている。

特開２００７−４９８８０号公報（特許文献４）は、形状の自由度が向上するアクチュエータを開示している。特許文献４に開示されたアクチュエータは、電気機械変換素子（圧電素子）と、この電気機械変換素子（圧電素子）の伸縮方向の一方側に固着された連結部材と、この連結部材に固着された（取り付けられた）棒状の駆動摩擦部材（駆動軸、振動摩擦部）と、この駆動摩擦部に摩擦係合する被駆動部材（連結駒）とを備えている。すなわち、特許文献４に開示されたアクチュエータでは、電気機械変換素子（圧電素子）と駆動摩擦部材（振動摩擦部）とを連結部材を介して連結している。駆動摩擦部材（振動摩擦部）は、電気機械変換素子（圧電素子）の伸縮方向に平行に配置されている。連結部材は、電気機械変換素子（圧電素子）と駆動摩擦部材（駆動軸）との間に設けられた作用点を中心として揺動自在に支持されている。被駆動部材（連結駒）と駆動摩擦部材（駆動軸）との連結部分に、摺動部材が設けられている。被駆動部材（連結駒）に押さえばねが取り付けられている。

また、特開２００７−７４８８９号公報（特許文献５）は、駆動部材と被駆動部材との摩擦を軽減し且つ安定させ、被駆動部材の移動を正確且つ迅速に行うことのできる駆動装置を開示している。特許文献５に開示された駆動装置は、電気機械変換素子（圧電素子）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部材（振動摩擦部）と、この駆動部材（振動摩擦部）に摩擦係合される被駆動部材とを備えている。駆動部材（振動摩擦部）を、例えばカーボングラファイト等の黒鉛複合体によって形成している。

特許文献５に開示された駆動装置において、被駆動部材は、Ｖ状の溝を有し、この溝に駆動部材（振動摩擦部）が係合される。被駆動部材は、板バネを有しており、この板バネによって駆動部材（振動摩擦部）が被駆動部材側に付勢される。又は、駆動部材（振動摩擦部）を、断面Ｖ字状の摺動部により挟み込んでいる。

特開２００７−１８１２６１号公報（特許文献６）は、電気機械変換素子の伸縮方向における小型化を可能とした駆動ユニットを開示している。特許文献６に開示された駆動ユニットは、電気入力により所定方向に伸縮する電気機械変換素子（電歪素子）と、この電気機械変換素子（電歪素子）の伸縮方向の一端に固定された摩擦係合部材（振動摩擦部）と、この摩擦係合部材（振動摩擦部）と摩擦係合された被駆動部材とを備えている。被駆動部材の摩擦係合部位は、柱状をなし、電気機械変換素子（電歪素子）の伸縮方向の延長線上から外れた位置で、且つ伸縮方向に略平行に延在している。

特許文献６に開示された駆動ユニットにおいて、被駆動部材の摩擦係合部位と摩擦係合部材（振動摩擦部）の摺動面が弾性部材によって摺動自在に付勢されている。摩擦係合部材（振動摩擦部）の摩擦係合部位が被駆動部材の周囲を囲繞するごとく形成されている。弾性部材は、摩擦係合部材（振動摩擦部）を囲繞するごとく配置したコの字状の板ばねとし、この板ばねにより摩擦係合部材（振動摩擦部）の外側から被駆動部材に対して付勢力を与えるように構成している。或いは、弾性部材をスプリングで構成し、摩擦係合部材（振動摩擦部）の側面に形成された溝に沿わせて該スプリングを配置している。

特開２００７−３０６７６３号公報（特許文献７）は、駆動部材と移動部材との係合部分の耐衝撃性に優れた圧電アクチュエータを開示している。この特許文献７に開示された圧電アクチュエータは、圧電素子（電気機械変換素子）と、この圧電素子に連結された一方向に細長い駆動部材（振動摩擦部）と、この駆動部材の長手方向に沿って摺動可能に配置された移動部材（被駆動部材）とを備える。駆動部材（振動摩擦部）の長手方向に対して垂直方向から見た断面で、上記移動部材（被駆動部材）の上記駆動部材（振動摩擦部）に対する摺動面とその摺動面に隣り合う端面とが作るコーナ部が湾曲している。

この特許文献７に開示された圧電アクチュエータにおいて、移動部材（被駆動部材）は第１および第２の係合部を備えている。第１係合部は略Ｕ字状の窪みを有し、この窪み内に案内部材を収容する。第２係合部は略Ｖ字状の窪みを有し、この窪み内に駆動部材（振動摩擦部）を収容する。第２係合部の窪み内に駆動部材（振動摩擦部）を収容した状態で、略Ｖ字状の窪みを有する係合補助部材が被せられている。この係合補助部材は、第２係合部にネジによって取り付けられたＬ状の板バネによって、所定の押圧力で付勢されている。

特許第３２１８８５１号公報 特開２００６−２７６７４１号公報（段落００１５〜００１７、図１、図２） 特開２００７−４９８７９号公報（段落００２７〜００４１、図４〜図８） 特開２００７−４９８８０号公報（段落００１８〜００２０、図２） 特開２００７−７４８８９号公報（段落００５５、００８６、図５、図１２） 特開２００７−１８１２６１号公報（段落００１７〜００１９、図３、図４） 特開２００７−３０６７６３号公報（段落００２８〜００３０、図２、図３）

前述した特許文献１〜６に開示された駆動装置においては、それぞれ、以下に説明するような問題点がある。

特許文献１に開示された駆動装置では、駆動部材（駆動軸、振動摩擦部）が電気機械変換素子の伸縮方向に延在しているので、駆動部材（駆動軸、振動摩擦部）が被駆動部材（ズームレンズ鏡筒）よりも長く、駆動部材（駆動軸、振動摩擦部）が往復運動することによって傾きを生じ易い。また、被駆動部材（ズームレンズ鏡筒）の移動距離を長くする程、駆動部材（駆動軸、振動摩擦部）も長くなり、不要な振動モードを発生し易い。更に、電気機械変換素子と駆動部材（駆動軸、振動摩擦部）との結合部の延長上に摩擦係合部があるので、低背化には不利である。

特許文献２に開示された光学モジュールでは、圧電素子（電気機械変換素子）を摺動可能に保持して、すべり軸受の役割を果たす第１及び第２の軸受材を備える必要がある。その結果、部品点数が増加し、構造が複雑になるという問題がある。

特許文献３に開示されたアクチュエータでは、上記特許文献１に開示された駆動装置と同様に、駆動摩擦部材（振動摩擦部）が電気機械変換素子の伸縮方向に延在している。その結果、駆動摩擦部材（振動摩擦部）が被駆動部材よりも長く、駆動摩擦部材（振動摩擦部）が往復運動することによって傾きを生じ易い。また、被駆動部材の移動距離を長くする程、駆動摩擦部材（振動摩擦部）も長くなり、不要な振動モードを発生し易い。更に、電気機械変換素子と駆動摩擦部材（振動摩擦部）との結合部の延長上に摩擦係合部があるので、低背化には不利である。

特許文献４に開示されたアクチュエータでは、電気機械変換素子と駆動摩擦部材（振動摩擦部）とを連結部材を介して連結している。その結果、部品点数が増加し、構造が複雑になるという問題がある。

特許文献５に開示された駆動装置では、上記特許文献１に開示された駆動装置と同様に、駆動部材（振動摩擦部）が電気機械変換素子の伸縮方向に延在している。その結果、駆動部材（振動摩擦部）が被駆動部材よりも長く、駆動部材（振動摩擦部）が往復運動することによって傾きを生じ易い。また、被駆動部材の移動距離を長くする程、駆動部材（振動摩擦部）も長くなり、不要な振動モードを発生し易い。更に、電気機械変換素子と駆動部材（振動摩擦部）との結合部の延長上に摩擦係合部があるので、低背化には不利である。

特許文献６に開示された駆動ユニットでは、弾性部材が摩擦係合部材（振動摩擦部）に取り付けられている。このような構造では、電気機械変換素子に高周波の電圧を印加した場合、弾性部材が共振し、摩擦係合部材（振動摩擦部）と逆位相で振動する周波数帯域がでてくるようになる。弾性部材と摩擦係合部材（振動摩擦部）との間の位相差が、摩擦結合している被駆動部（移動部材）の移動速度の低下および移動方向の逆転現象を引き起こす要因となる。

特許文献７に開示された圧電アクチュエータでは、上記特許文献１に開示された駆動装置と同様に、駆動部材（振動摩擦部）が圧電素子（電気機械変換素子）の伸縮方向に延在している。その結果、駆動部材（振動摩擦部）が移動部材（被駆動部材）よりも長く、駆動部材（振動摩擦部）が往復運動することによって傾きを生じ易い。また、移動部材（被駆動部材）の移動距離を長くする程、駆動部材（振動摩擦部）も長くなり、不要な振動モードを発生し易い。更に、圧電素子（電気機械変換素子）と駆動部材（振動摩擦部）との結合部の延長上に摩擦係合部があるので、低背化には不利である。

したがって、本発明の課題は、被駆動部材を効率よく移動させることができる、駆動装置を提供することにある。

本発明の他の課題は、低背化を図ることができる、駆動装置を提供することにある。

本発明の他の課題は、構造が簡単な、駆動装置を提供することにある。

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。

本発明によれば、伸縮方向（Ｚ）で互いに対向する一対の端面（４４１ａ，４４１ｂ）を持つ電気機械変換素子（４４１）と、この電気機械変換素子の一対の端面の一方（４４１ｂ）に取り付けられた振動摩擦部（４４３）と、この振動摩擦部と摩擦結合される被駆動部材（４２３）と、振動摩擦部と被駆動部材との間に摩擦力を発生させる摩擦力付加手段（４２４；４４４）とを備え、電気機械変換素子の伸縮方向（Ｚ）に被駆動部材（４２３）が移動可能な駆動装置（２０；２０Ａ；２０Ｂ）において、振動摩擦部（４４３）は、伸縮方向と直交する方向に第１の端面（４４３１）としての摩擦面を持ち、被駆動部材は、振動摩擦部の摩擦面と摺接する棒状の移動軸（４２３）を含み、摩擦力付加手段（４２４；４４４）は、振動摩擦部（４４３）以外の部材（４２２；３０）に取り付けられていることを特徴とする、駆動装置が得られる。

上記本発明による駆動装置（２０；２０Ａ；２０Ｂ）において、振動摩擦部（４４３）は、摩擦面（４４３１）に断面Ｖ字状の溝（４４３１ａ）を持つことが好ましい。断面Ｖ字状の溝（４４３１ａ）の角度は、３０度から１８０度未満の範囲にあることが望ましい。

本発明の第１の態様によれば、駆動装置（１０；１０Ａ）は、移動軸（４２３）に固着又は移動軸（４２３）と一体に構成されたレンズホルダ（４２２）を備え、上記摩擦力付加手段（４２４）がレンズホルダ（４２２）に取り付けられる。摩擦力付加手段は、例えば、レンズホルダ（４２２）に取り付けられた付勢部材（４２４）から構成されてよい。この場合、付勢部材（４２４）は、レンズホルダ（４２２）に取り付けられた第１の端部（４２４ａ）と、振動摩擦部（４４３）の第１の端面（４４３１）に伸縮方向（Ｚ）と直交する方向で対向する第２の端面（４４３２）に当接する第２の端部（４２４ｂ）とを持ってよい。付勢部材は、例えば、第１の端部（４２４ａ）がレンズホルダ（４２２）に接着されたバネ（４２４）から構成されてよい。その代わりに、付勢部材は、第１の端部（４３４ａ）がレンズホルダ（４２２）にネジ止めされたバネ（４２４）から構成されてよい。

本発明の第２の態様によれば、記駆動装置（１０Ｂ）は、移動軸（４２３）に固着又は移動軸（４２３）と一体に構成されたレンズホルダ（４２２）と、このレンズホルダを収容するハウジング（３０）とを備え、上記摩擦力付加手段（４４４）がハウジング（３０）に取り付けられる。摩擦力付加手段は、例えば、ハウジング（３０）の内壁面（３４ａ）に取り付けられた付勢部材（４４４）から構成されてよい。この場合、付勢部材（４４４）は、ハウジング（３０）の内壁面（３４ａ）に取り付けられた第１の端部（４４４ａ）と、移動軸（４２３）を間に挟んで振動摩擦部（４４３）の摩擦面（４４３１）と対向する第２の端部（４４４ｂ）とを持ってよい。付勢部材は、例えば、第１の端部（４４４ａ）がハウジングの内壁面（３４ａ）に接着されたバネ（４４４）から構成されてよい。

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。

本発明では、振動摩擦部が伸縮方向と直交する方向に第１の端面としての摩擦面を持ち、被駆動部材が振動摩擦部の摩擦面と摺接する棒状の移動軸を含み、摩擦力付加手段が振動摩擦部以外の部材に取り付けられているので、被駆動部材を効率よく移動させることができる。

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。

図１乃至図６を参照して、本発明の第１の実施の形態による駆動装置２０について説明する。図１は駆動装置２０を示す斜視図である。図２は図１に示した駆動装置２０のオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０を右前斜め上方から見た斜視図である。図３はオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０を右後斜め上方から見た斜視図である。図４はオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０を右斜め上方から見た斜視図である。図５はオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０の側面図である。図６はオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０のレンズ駆動部４４を被駆動部材４２３およびバネ４２４と共に示す斜視図である。

ここでは、図１乃至図６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６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。

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４０のレンズ駆動部４４として使用される。その場合、図１乃至図４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。

図１に示されるように、駆動装置２０は、後述するオートフォーカスレンズ駆動装置４０を覆う略直方体形状の筐体（ハウジング）３０を備える。換言すれば、筐体（ハウジング）３０内に、オートフォーカスレンズ駆動装置４０が配置される。筐体（ハウジング）３０は、上側フレーム３２と、下側フレーム３４と、アクチュエータ・ベース３６と、上側カバー３８とを含む。アクチュエータ・ベース３６は、下側フレーム３４に取り付けられている。アクチュエータ・ベース３６上には、後述する静止部材（錘）４４２が搭載される。上側カバー３８は、レンズの光軸Ｏを中心軸とした円形開口３８ａを有する。

一方、図示はしないが、下側フレーム３４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。

図２乃至図４を参照して、筐体（ハウジング）３０内には、左手前側に案内軸３９（図９参照）が設けられている。この案内軸３９は、光軸Ｏと平行に延在している。案内軸３９は筐体（ハウジング）３０の下側フレーム３４上に立設している。この光軸Ｏを間に挟んで、案内軸３９と反対側である右奥側には、後述する、被駆動部材４２３が設けられている。図示の例では、被駆動部材４２３は、棒状の移動軸から成る。移動軸４２３も、光軸Ｏと平行に延在している。すなわち、案内軸３９と移動軸４２３とは、光軸Ｏまわりに回転対称な位置に配置されている。

オートフォーカスレンズ駆動ユニット４０は、レンズ可動部４２とレンズ駆動部４４とから構成される。レンズ駆動部４４は、レンズ可動部４２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４２を駆動する。

レンズ可動部４２は、可動レンズであるオートフォーカスレンズＡＦＬを保持するレンズバレル（レンズアセンブリ）４２１を含む。レンズバレル４２１は、略円筒状の可動鏡筒（レンズホルダ）４２２内に保持・固定される。レンズホルダ４２２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４２１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４２１をレンズホルダ４２２に装着するには、レンズバレル４２１をレンズホルダ４２２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４２１をレンズホルダ４２２内に収容し、接着剤などによって互いに接合する。

レンズホルダ４２２は、左手前側の上端で半径方向外側に延びる第１の延在部（第１の係合部）４２２１を有する。第１の延在部（第１の係合部）４２２１は、左側に開いた略Ｕ字状の窪み４２２１ｕを有し、この窪み４２２１ｕ内に上記案内軸が収容されている。レンズホルダ４２２は、右奥側で半径方向外側に延びる一対の第２の延在部（第２の係合部）４２２２を有する。一対の第１の延在部（第１の係合部）４２２２は、右側に開いた略Ｕ字状の窪み４２２２ｕを有し、これら窪み４２２２ｕ内に移動軸４２３が収容され嵌合されている。このような構成により、レンズ可動部４２は、筐体（ハウジング）３０に対して光軸Ｏ方向にのみ移動可能である。

レンズホルダ４２２は、左奥側で半径方向外側へ延在する第３の延在部４２２３を有する。この第３の延在部４２２３には、バネ４２４の第１の端部４２４ａが接着剤で接着されている。バネ４２４は、この第１の端部４２４ａから左右方向Ｙの右側に第２の端部４２４ｂまで延在している。このバネ４２４の第２の端部４２４ｂには、前後方向Ｘの前方向へ突出する突起４２４ｃが設けられている。

この突起４２４ｃは、バネ４２４によって、移動軸４２３に近づく方向（前後方向Ｘの前方向）に付勢されている。移動軸３２３と突起４２４ｃとの間に、後述する振動摩擦部４４３がその第１及び第２の端面４４３１、４４３２で挟持されている。第１及び第２の端面４４３１、４４３２は、光軸Ｏ方向と直交する方向で互いに対向している。換言すれば、第１及び第２の端面４４３１、４４３２は、後述する積層圧電素子４４１の伸縮方向と直交する方向で互いに対向している。尚、第１の端面４４３１は、後述するように、摩擦面として働く。

レンズホルダ４２２と、レンズバレル（レンズアセンブリ）４２１と、バネ４２４と、移動軸４２３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４０のレンズ可動部４２が構成される。後述するように、振動摩擦部４４３の摩擦面４４３１には、断面Ｖ字状の溝４４３１ａが形成されている。

次に、オートフォーカスレンズ駆動ユニット４０のレンズ駆動部４４について説明する。レンズ駆動部４４は、電気機械変換素子として働く積層圧電素子４４１と、上記静止部材（錘）４４２と、上記振動摩擦部４４３と、から構成される。

積層圧電素子４４１は、光軸Ｏ方向（上下方向Ｚ）に伸縮する。積層圧電素子４４１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５に示されるように、積層圧電素子４４１は、伸縮方向で互いに対向する第１の端面（下端面）４４１ａと第２の端面（上端面）４４１ｂとを持つ。静止部材（錘）４４２は、積層圧電素子４４１の第１の端面（下端面）４４１ａに接着剤等で結合される。積層圧電素子４４１と静止部材４４２との組合せは、圧電ユニットと呼ばれる。

振動摩擦部４４３は、積層圧電素子４４１の第２の端面（上端面）４４１ｂに接着剤等で取り付けられている。図示の例では、振動摩擦部４４３が積層圧電素子４４１の第２の端部４４１ｂに直接結合されているが、振動摩擦部４４３と積層圧電素子４４１の第２の端部４４１ｂとの間に何らかの部材が介在されてもよい。

棒状の移動軸４２３は、この振動摩擦部４４３と摩擦結合される。振動摩擦部４４３には、前後方向Ｘの前端の、当該振動摩擦部４４３と棒状の移動軸４２３との間の摩擦結合部（摩擦面）４４３１に断面Ｖ字状の溝４４３１ａが形成されている。

前述したように、レンズ可動部４４は、振動摩擦部４４３を、棒状の移動軸４２３に対して押し付ける（付勢する）ためのバネ４２４を備える。すなわち、バネ４２４は、その第１の端部４２４ａが第３の延在部４２２３に固着されて、その第２の端部４２４ｂに取り付けられた突起４２４ｃで、振動摩擦部４４３を移動軸４２３に押し付ける押付力を発生する。換言すれば、バネ４２４は、突起４２４ｃ（第２の端部４２４ｂ）を振動摩擦部４４３に付勢して、振動摩擦部４４３を移動軸４２３と突起４２４ｃとで挟持することにより、振動摩擦部４４３の摩擦面４４３１と移動軸４２３との間に摩擦力を付加する摩擦力付加手段（付勢手段）として作用する。

振動摩擦部４４３において、振動摩擦部４４３と移動軸４２３との間の摩擦結合部（摩擦面４４３１）に断面Ｖ字状の溝４４３１ａを形成している。振動摩擦部４４３の断面Ｖ字状の溝４４３１ａによる移動軸４２３との２直線接触により、摩擦結合部（摩擦面４４３１）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、移動軸４２３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、この断面Ｖ字状の溝４４３１ａ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。

図６を参照して、バネ４２４の有効長Ｌｓについて説明する。図６に示されるように、駆動装置１０は、バネ４２４の有効長Ｌｓを長く設計することが可能である。その為、たとえバネ４２４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。

このように、バネ４２４の有効長Ｌｓを長く設計できるので、バネ４２４の材料としては、金属のみでなく、樹脂成型品であっても、十分な弾性効果を発揮することができる。

また、本実施の形態では、バネ４２４を、振動摩擦部４４３ではなく、レンズ可動部４２側に取り付けている。このように、振動摩擦部４４３とバネ４２４とを分離したことにより、バネ４２４の共振現象が起きるのを防止できる。したがって、振動摩擦部４４３とバネ４２４が位相反転することがなくなり、レンズ移動部４２を効率よく移動させることが可能となる。また、レンズ移動部４２の進行方向も、意図した方向へ進むように制御することが可能となる。

レンズ駆動部４４とレンズ移動部４２とは、図２乃至図５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、フォーカスレンズ駆動ユニット４０を低背化することができる。その結果、駆動装置２０も低背化することができる。

次に、図７を参照して、積層圧電素子４４１に供給される電流と積層圧電素子４４１に発生する変位について説明する。なお、図７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７（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４４１に供給される電流の変化と、積層圧電素子４４１の変位を示すものである。

図７（Ａ）に示すように、積層圧電素子４４１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７（Ｂ）に示すように、積層圧電素子４４１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。

すなわち、積層圧電素子４４１に矩形波電流を印加して（図７（Ａ））、積層圧電素子４４１に対してのこぎり波状の変位（伸縮）を生じ（図７（Ｂ））させる。

図７に加えて図２をも参照して、オートフォーカスレンズ駆動ユニット４０（駆動装置１０）の動作について説明する。先ず、レンズ可動部４２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。

先ず、図７（Ａ）に示すように、積層圧電素子４４１に正方向の大電流を流すと、図７（Ｂ）に示すように、積層圧電素子４４１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４４３は光軸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４２は、その慣性力により、振動摩擦部４４３と棒状の移動軸４２３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。

次に、図７（Ａ）に示すように、積層圧電素子４４１に負方向の一定電流を流すと、積層圧電素子４４１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４４３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４４３と棒状の移動軸４２３とはそれらの間の接触面（摩擦面４４３１）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４２は振動摩擦部４４３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。

このように、積層圧電素子４４１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４４１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４４２（レンズバレル４２１）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。

レンズ可動部４２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４４１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。

次に、積層圧電素子４４１について説明する。積層圧電素子４４１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４４１を製造する。そして、積層圧電素子４４１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４４１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。

図１乃至図５に示した駆動装置２０では、移動軸４２３とレンズホルダ（レンズ支持体）４２２とは別体で、互いに固着されているが、移動軸４２３とレンズホルダ（レンズ支持体）４２２とを一体に構成してもよい。この場合、レンズホルダ（レンズ支持体）４２２と移動軸４２３とは同一の材料で構成される。

図８を参照して、本発明の第２の実施の形態による駆動装置２０Ａ（オートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ａ）について説明する。図８はオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ａを右後斜め上方から見た斜視図である。図示のオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ａは、付勢部材であるバネ４２４のレンズホルダ４２２への取り付け方法が相違する点を除いて、図３に示したオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０と同様の構成を有し、動作をする。したがって、図３に示し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、以下では相違点についてのみ説明する。

図３に示したオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０においては、バネ４２４の第１の端部４２４ａが接着剤によってレンズホルダ４２２の第３の延在部４２２３に固着されている。

これに対して、図８に示したオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ａにおいては、バネ４２４の第１の端部４２４ａがネジ４２５により、レンズホルダ４２２の第３の延在部４２２３にネジ止めされている。

図８に示したオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ａでも、上述した第１の実施の形態に係るオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０と同様の効果を奏することは明らかである。

図９乃至図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態による駆動装置２０Ｂ（オートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ｂ）について説明する。図９はオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ｂを右前斜め上方から見た斜視図である。図１０はオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ｂを右後斜め上方から見た斜視図である。図１１はオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ｂを右斜め上方から見た斜視図である。図示のオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ｂは、付勢部材であるバネの取り付け場所が相違する点を除いて、図２乃至図４に示したオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０と同様の構成を有し、動作をする。したがって、バネに４４４の参照符号を付してある。したがって、図１乃至図５に示し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、以下では相違点についてのみ説明する。尚、参照符号３９は、前述した案内軸を示している。

図２乃至図４に示したオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０においては、バネ４２４がレンズホルダ４２２に取り付けられている。すなわち、バネ４２４の第１の端部４２４ａが接着剤によってレンズホルダ４２２の第３の延在部４２２３に固着されている。したがって、バネ４２４は、レンズ移動部４２の構成要素である。

これに対して、図９乃至図１１に示したオートフォーカスレンズ駆動ユニット４０Ｂにおいては、バネ４４４がハウジング３０に取り付けられている。したがって、バネ４４４は、レンズ駆動部４４の構成要素である。

詳述する。バネ４４４の第１の端部４４４ａは、ハウジング３０の下側フレーム３４の内壁面３４ａに接着剤で接着して取り付けている。一方、バネ４４４の第２の端部４４４ｂは、移動軸４２３を間に挟んで振動摩擦部４４３の摩擦面４４３１と対向している。このバネ４４４の第２の端部４４４ｂには、前後方向Ｘの後方向へ突出する突起４４４ｃが設けられている。この突起４４４ｃは、バネ４４４によって、振動摩擦部４４３の摩擦面４４３１に近づく方向（前後方向Ｘの後方向）に付勢されている。振動摩擦部４４３の摩擦面４４３１と突起４４４ｃとの間に、移動軸４２３が挟持されている。

このように、レンズ駆動部４４は、棒状の移動軸４２３を、振動摩擦部４４３に対して押し付ける（付勢する）ためのバネ４４４を備える。すなわち、バネ４４４は、その第１の端部４４４ａが下側フレーム３４の内壁面３４ａに固着されて、その第２の端部４４４ｂに取り付けられた突起４４４ｃで、移動軸４２３を振動摩擦部４４３に押し付ける押付力を発生する。換言すれば、バネ４４４は、突起４４４ｃ（第２の端部４４４ｂ）を移動軸４２３に付勢して、移動軸４２３を振動摩擦部４４３と突起４４４ｃとで挟持することにより、振動摩擦部４４３の摩擦面４４３１と移動軸４２３との間に摩擦力を付加する摩擦力付加手段（付勢手段）として作用する。

本第３の実施の形態では、バネ４４４を、振動摩擦部４４３ではなく、ハウジング３０側に取り付けている。このように、振動摩擦部４４３とバネ４４４とを分離したことにより、バネ４４４の共振現象が起きるのを防止できる。したがって、振動摩擦部４４３とバネ４４４が位相反転することがなくなり、レンズ移動部４２を効率よく移動させることが可能となる。また、レンズ移動部４２の進行方向も、意図した方向へ進むように制御することが可能となる。

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。例えば、上述した実施の形態では、移動軸は円柱状をしているが、移動軸の形状はこれに限定されないのは勿論である。

本発明の第１の実施の形態による駆動装置を示す斜視図である。 図１に示した駆動装置のオートフォーカスレンズ駆動ユニットを右前斜め上方から見た斜視図である。 図２のオートフォーカスレンズ駆動ユニットを右後斜め上方から見た斜視図である。 図２のオートフォーカスレンズ駆動ユニットを右斜め上方から見た斜視図である。 図２のオートフォーカスレンズ駆動ユニットの側面図である。 図２のオートフォーカスレンズ駆動ユニットのレンズ駆動部を被駆動部材およびバネと共に示す斜視図である。 積層圧電素子に供給される電流と積層圧電素子に発生する変位を説明するための波形図である。 本発明の第２の実施の形態による駆動装置（オートフォーカスレンズ駆動ユニット）を右後斜め上方から見た斜視図である。 本発明の第３の実施の形態による駆動装置（オートフォーカスレンズ駆動ユニット）を右前斜め上方から見た斜視図である。 図９のオートフォーカスレンズ駆動ユニットを右後斜め上方から見た斜視図である。 図９のオートフォーカスレンズ駆動ユニットを右斜め上方から見た斜視図である。

符号の説明

２０、２０Ａ、２０Ｂ 駆動装置
３０ 筐体（ハウジング）
３２ 上側フレーム
３４ 下側フレーム
３４ａ 内壁面
３６ アクチュエータ・ベース
３８ 上側カバー
３９ 案内軸
４０、４０Ａ、４０Ｂ オートフォーカスレンズ駆動ユニット
４２ レンズ可動部
４２１ レンズバレル（レンズアセンブリ）
４２２ 可動鏡筒（レンズホルダ、レンズ支持体）
４２２１ 第１の延在部（第１の係合部）
４２２１ｕ 窪み
４２２２ 第２の延在部（第２の係合部）
４２２２ｕ 窪み
４２２３ 第３の延在部
４２３ 被駆動部材（移動軸）
４２４ バネ（付勢部材）
４２４ａ 第１の端部
４２４ｂ 第２の端部
４２４ｃ 突起
４２５ ネジ
４４ レンズ駆動部
４４１ 積層圧電素子（電気機械変換素子）
４４１ａ 第１の端面（下端面）
４４１ｂ 第２の端面
４４２ 静止部材（錘）
４４３ 振動摩擦部
４４３１ 第１の端面（摩擦面）
４４３１ａ 断面Ｖ字状の溝
４４３２ 第２の端面
４４４ バネ（付勢部材）
４４４ａ 第１の端部
４４４ｂ 第２の端部
４４４ｃ 突起
Ｏ レンズの光軸
ＡＦＬ オートフォーカスレンズ

Claims (10)

1. 伸縮方向で互いに対向する一対の端面を持つ電気機械変換素子と、該電気機械変換素子の前記一対の端面の一方に取り付けられた振動摩擦部と、該振動摩擦部と摩擦結合される被駆動部材と、前記振動摩擦部と前記被駆動部材との間に摩擦力を発生させる摩擦力付加手段とを備え、前記電気機械変換素子の伸縮方向に前記被駆動部材が移動可能な駆動装置において、
   前記振動摩擦部は、前記伸縮方向と直交する方向に第１の端面としての摩擦面を持ち、
   前記被駆動部材は、前記振動摩擦部の前記摩擦面と摺接する棒状の移動軸を含み、
   前記摩擦力付加手段は、前記振動摩擦部以外の部材に取り付けられていることを特徴とする、駆動装置。
2. 前記振動摩擦部は、前記摩擦面に断面Ｖ字状の溝を持つ請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記断面Ｖ字状の溝の角度は、３０度から１８０度未満の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記駆動装置は、前記移動軸に固着又は前記移動軸と一体に構成されたレンズホルダを備え、
   前記摩擦力付加手段が前記レンズホルダに取り付けられている、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の駆動装置。
5. 前記摩擦力付加手段は、前記レンズホルダに取り付けられた付勢部材から構成され、
   前記付勢部材は、前記レンズホルダに取り付けられた第１の端部と、前記振動摩擦部の前記第１の端面に前記伸縮方向と直交する方向で対向する第２の端面に当接する第２の端部とを持つ、請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記付勢部材は、前記第１の端部が前記レンズホルダに接着されたバネから構成される、請求項５に記載の駆動装置。
7. 前記付勢部材は、前記第１の端部が前記レンズホルダにネジ止めされたバネから構成される、請求項５に記載の駆動装置。
8. 前記駆動装置は、
   前記移動軸に固着又は前記移動軸と一体に構成されたレンズホルダと、
   該レンズホルダを収容するハウジングとを備え、
   前記摩擦力付加手段が前記ハウジングに取り付けられている、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の駆動装置。
9. 前記摩擦力付加手段は、前記ハウジングの内壁面に取り付けられた付勢部材から構成され、
   前記付勢部材は、前記ハウジングの内壁面に取り付けられた第１の端部と、前記移動軸を間に挟んで前記振動摩擦部の前記摩擦面と対向する第２の端部とを持つ、請求項８に記載の駆動装置。
10. 前記付勢部材は、前記第１の端部が前記ハウジングの内壁面に接着されたバネから構成される、請求項９に記載の駆動装置。

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