JP6948102B2

JP6948102B2 - リニア駆動装置、カメラ装置及び電子機器

Info

Publication number: JP6948102B2
Application number: JP2014014383A
Authority: JP
Inventors: 学白木; 白木　　学; 純一多田
Original assignee: 思考電機（上海）有限公司
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2034-01-29
Also published as: CN103973156B; CN103973156A; JP2014150713A

Description

本発明は、携帯電話等の電子機器に搭載されるカメラやデジタルカメラ等に用いられるリニア駆動装置、このリニア駆動装置を用いたカメラ装置及び電子機器に関する。

従来の小型カメラ装置に用いられるレンズを駆動させるリニア駆動装置（レンズ駆動装置）として、圧電素子を振動させることにより、レンズ支持体を直線状に移動させてズーミングやフォーカシングを行うタイプのものがあった。このレンズ支持体の移動は、圧電素子に連結した駆動軸にレンズ支持体を摩擦結合させ、圧電素子が往復で速度が異なる振動を駆動軸に与えることで駆動軸とレンズ支持体との摩擦状態がこの振動の往復で変わることで行われる。このタイプのレンズ駆動装置においては、圧電素子は超音波の周波数領域で駆動するものの、レンズ支持体が移動する際に可聴領域の雑音が発生することがあった。

そこで、特許文献１においては、レンズ支持体の移動開始時に圧電素子に大きい時定数の駆動電圧を印加してスロースタートし、所定時間経過後により小さい時定数の駆動電圧を印加するようにした。これにより、可聴領域の雑音の発生を抑制することができるようになった。

特開２０１２−１２４９９５号公報

本出願の発明者は、さらに雑音の発生を抑制するためにレンズ支持体の移動停止時にも同様の考えを適用してスローストップさせることを考えた。しかし、特許文献１の構成ではレンズ支持体が停止する位置というのは駆動電圧が漸減して０となる位置であるため、レンズ支持体の目標停止位置にレンズ支持体が必ず停止するとは限らないという問題がある。つまり、レンズ支持体の目標停止位置に対する実際の停止位置にばらつきが生じてしまう。また、駆動電圧があるレベルよりも小さくなると、駆動軸とレンズ支持体との摩擦状態が振動の往復でほとんど変わらなくなるため、駆動電圧が０にならなくてもレンズ支持体の移動は停止してしまう。したがって、レンズ支持体の目標停止位置に対する実際の停止位置にばらつきは余計に大きい。そのため、スローストップさせることができないので、雑音の発生の抑制が十分ではないという課題があった。

それゆえ、本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、レンズ支持体のような移動体の停止位置が安定したスローストップを実現して可聴領域の雑音の発生を十分に抑制することができるリニア駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のリニア駆動装置は、繰返し波形の駆動電圧により伸縮する圧電素子を有する振動部材に結合して前記振動部材とともに振動する駆動軸を有する駆動部材と、前記駆動軸の振動によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸に摩擦結合された移動体と、前記移動体の前記軸方向の位置を検出して出力する位置センサと、を備え、前記駆動電圧は、前記位置センサが出力した前記移動体の前記軸方向の位置に応じて制御され、この制御によって、前記移動体が移動開始位置から第１所定位置に到達するまでの間の前記移動体の移動速度よりも、前記第１所定位置から前記移動体の目標停止位置までの間の前記移動体の移動速度の方が小さく、前記目標停止位置に前記移動体が到達したときに移動が停止するようにした。

この構成により、所期の目的が達成できる。

本発明によれば、繰返し波形の駆動電圧により伸縮する圧電素子を有する振動部材に結合して前記振動部材とともに振動する駆動軸を有する駆動部材と、前記駆動軸の振動によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸に摩擦結合された移動体と、前記移動体の前記軸方向の位置を検出して出力する位置センサと、を備え、前記駆動電圧は、前記位置センサが出力した前記移動体の前記軸方向の位置に応じて制御される。この駆動電圧の制御は、前記波形により、前記移動体の移動開始位置から第１所定位置の方向に向かって前記移動体が移動し、前記第１所定位置に到達するまでの間の前記移動体の移動速度よりも、前記第１所定位置から前記方向に沿った目標停止位置に到達するまでの間の前記移動体の移動速度の方が小さくなり、前記目標停止位置に前記移動体が到達したときに前記移動体の移動が停止するものである。これにより、停止前の移動体の移動速度を小さくしても安定した位置で移動体を停止させることができる。そのため、移動体の停止位置が安定したスローストップを実現して可聴領域の雑音の発生を十分に抑制することができるという効果が得られる。

本発明の実施の形態１のリニア駆動装置の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態１の駆動電圧と駆動軸、レンズ支持体の変位との関係を示す図である。本発明の実施の形態１の駆動電圧波形の例を示す図である。本発明の実施の形態１の駆動電圧波形の第１変形例を示す図である。本発明の実施の形態１の駆動電圧波形の第２変形例を示す図である。本発明の実施の形態１の駆動電圧波形の第３変形例を示す図である。

本発明における請求項１に記載の発明は、
矩形の繰返し連続パルス波形の駆動電圧により伸縮する圧電素子を有する振動部材に結合して前記振動部材とともに振動する駆動軸を有する駆動部材と、
レンズを支持するためのレンズ支持体を有し、前記駆動軸の振動によって前記レンズの光軸方向と一致する前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸に摩擦結合された移動体と、
前記移動体の前記軸方向の位置を検出して出力する位置センサと、を備え、
前記駆動電圧は、前記位置センサが出力した前記移動体の前記軸方向の位置に応じて定電圧駆動によって制御されるものであって、
前記波形により、前記移動体の移動開始位置から予め決められた第１所定位置の方向に向かって前記移動体が移動し、前記方向で、前記移動開始位置から前記第１所定位置よりも前記移動開始位置に近い第２所定位置に到達するまでの間の全ての位置における前記移動体の移動速度の方が前記第２所定位置から前記第１所定位置に到達するまでの間の前記移動体の移動速度よりも小さく且つ前記第２所定位置から前記第１所定位置に到達するまで前記移動体の移動速度が一定に保たれる前記駆動電圧が印加され、前記第１所定位置に前記移動体が到達したことを前記位置センサが検出して出力したときに、当該一定に保たれている前記移動体の移動速度よりも前記第１所定位置から前記方向に沿った目標停止位置に到達するまでの間の前記移動体の移動速度の方が小さく、且つ、前記第１所定位置から前記目標停止位置に到達するまで前記移動体の移動速度が一定であるように保たれる前記駆動電圧が印加され、
前記目標停止位置に前記移動体が到達したことを前記位置センサが検出して出力したときに前記移動体の移動が停止するように前記駆動電圧の印加が停止される
ように前記駆動電圧が制御される
ことを特徴とするリニア駆動装置
である。

したがって、停止前の移動体の移動速度を小さくしても安定した位置で移動体を停止させることができる。そのため、移動体の停止位置が安定したスローストップを実現して可聴領域の雑音の発生を十分に抑制することができるという効果が得られる。

移動体の移動開始時の移動速度を遅くするいわゆるスロースタートを実現することができるので、移動体の移動開始時に発生する可聴領域の雑音も抑制することができ、さらに静かな移動体の移動を実現することができる。

本発明における請求項２に記載の発明は、
前記駆動電圧は、前記波形により、前記移動開始位置から前記第２所定位置までの間の前記移動体の移動速度が漸増するように制御されることを特徴とする請求項１記載のリニア駆動装置
である。

滑らかな加速ができるので、駆動軸と移動体の結合部分の不要な磨耗を防ぐことができ、長寿命のリニア駆動装置とすることができる。

移動体をスロースタート、スローストップさせても素早く滑らかに加減速できるので、移動開始から目標停止位置までの移動時間を短くすることができる。

移動体をより滑らかに減速させることが可能である。

本発明における請求項８に記載の発明は、
前記移動速度は前記波形の周波数の変化に応じて変化したものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のリニア駆動装置
である。

定電圧制御ができ、移動速度が小さくなっても駆動電圧は変わらないので、１周期における駆動力も変わらない。そのため従来技術のように低電圧領域になって途中で動かなくなりにくく、確実に移動体を目標停止位置まで移動させることができる。そのため制御が比較的楽である。

本発明における請求項９に記載の発明は、
前記振動部材は、弾性基板を有し、弾性基板の少なくとも一面に前記圧電素子を付着したことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のリニア駆動装置
である。

薄い振動部材とすることができるので、薄いリニア駆動装置とすることができる。

本発明における請求項１０に記載の発明は、
前記移動体は、レンズを有し、当該レンズを支持するためのレンズ支持体であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載のリニア駆動装置
である。

停止前のレンズ支持体の移動速度を小さくしても安定した位置でレンズ支持体を停止させることができる。そのため、レンズ支持体の停止位置が安定したスローストップを実現して可聴領域の雑音の発生を十分に抑制することができるという効果が得られる。

本発明における請求項１１に記載の発明は、
２組の前記駆動部材、前記レンズ支持体及び前記位置センサを備え、一組はズームレンズ用、他組はフォーカスレンズ用として、両組駆動部材が駆動する前記レンズ支持体の駆動方向と光軸を一致させたことを特徴とする請求項１０記載のリニア駆動装置
である。

同一の光軸に基づいて配置するので、リニア駆動装置を小型にすることができる。

本発明における請求項６の発明は、
被写体からの光を集束させるレンズと、
前記レンズが集束させた前記被写体からの光を受光して出力する撮像素子と、
矩形の繰返し連続パルス波形の駆動電圧によって、伸縮することができる圧電素子を有する振動部材と、前記振動部材とともに振動する駆動軸と、を有する駆動部材と、
前記駆動軸の振動によって前記レンズの光軸方向と一致する前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸に摩擦結合され、前記レンズを支持するレンズ支持体と、
前記レンズ支持体の前記軸方向の位置を検出して出力する位置センサと、
前記位置センサが出力した前記レンズ支持体の前記軸方向の位置に応じて前記矩形の繰返し連続パルス波形の駆動電圧を生成して前記圧電素子に印加する駆動制御部と、を備え、
前記駆動制御部が生成する前記駆動電圧は、前記位置センサが出力した前記レンズ支持体の前記軸方向の位置に応じて定電圧駆動によって制御されるものであって、前記波形により、前記レンズ支持体の移動開始位置から予め決められた第１所定位置の方向に向かって前記レンズ支持体が移動し、前記方向で、前記移動開始位置から前記第１所定位置よりも前記移動開始位置に近い第２所定位置に到達するまでの間の全ての位置における前記レンズ支持体の移動速度の方が前記第２所定位置から前記第１所定位置に到達するまでの間の前記レンズ支持体の移動速度よりも小さく且つ前記第２所定位置から前記第１所定位置に到達するまで前記レンズ支持体の移動速度が一定に保たれる前記駆動電圧が印加され、前記第１所定位置に前記レンズ支持体が到達したことを前記位置センサが検出して出力したときに、当該一定に保たれている前記レンズ支持体の移動速度よりも前記第１所定位置から前記方向に沿った目標停止位置に到達するまでの間の前記レンズ支持体の移動速度の方が小さく、且つ、前記第１所定位置から前記目標停止位置に到達するまで前記レンズ支持体の移動速度が一定であるように保たれる前記駆動電圧が印加され、前記目標停止位置に前記レンズ支持体が到達したことを前記位置センサが検出して出力したときに前記レンズ支持体の移動が停止するように前記駆動電圧の印加が停止されるように制御されることを特徴とするカメラ装置
である。

レンズ駆動装置の可聴領域の雑音の発生を十分に抑制することができる。そのため、カメラ装置においても静音であり、動画撮影時にもレンズを移動させることができるという効果が得られる。

本発明における請求項７の発明は、
請求項６記載のカメラ装置を備えたことを特徴とする電子機器
である。

カメラ装置が静音であるため、電子機器が備えているカメラ装置で動画撮影時にもレンズを移動させることができるという効果が得られる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるリニア駆動装置１０について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、電子機器１はカメラ装置３を備えており、カメラ装置３はリニア駆動装置１０を備えている。

電子機器１は、例えば、携帯電話やスマートフォンに代表される携帯端末装置や手のひらサイズのパーソナルコンピュータ等の可搬型の機器を含む。また、監視カメラシステムのような据え置き型の機器をも含む。

また、本実施の形態１において、リニア駆動装置１０は、ズームレンズ及び／またはフォーカスレンズを駆動するためのレンズ駆動装置とした。

リニア駆動装置１０は、駆動部材２２、４２と、移動体としてのレンズ支持体２６、４６と、位置センサ２８、４８と、を備えて構成される。

駆動部材２２、４２は、繰返し波形の駆動電圧により伸縮する圧電素子１４、３４を有する振動部材１８、３８に結合して振動部材１８、３８とともに振動する駆動軸２０、４０を有する。

レンズ支持体２６、４６は、駆動軸２０、４０の振動によって駆動軸２０、４０の軸方向に移動可能に駆動軸２０、４０に摩擦結合される。

レンズ支持体２６、４６は、被写体（図示せず）からの光を撮像素子５６に集束させるレンズ２４、４４を支持するためのものである。

位置センサ２８、４８は、レンズ支持体２６、４６の軸方向の位置を検出して出力するものである。

ここで、レンズ２４はズームレンズであり、駆動部材２２、レンズ支持体２６及び位置センサ２８はズームレンズ用の組である。

レンズ４４はフォーカスレンズであり、駆動部材４２、レンズ支持体４６及び位置センサ４８はフォーカスレンズ用の組である。

駆動部材２２、４２は、振動部材１８、３８と駆動軸２０、４０とで構成される。

振動部材１８、３８は、弾性基板１６、３６の少なくとも一面に圧電素子１４、３４を付着して構成される。

弾性基板１６、３６は弾性を有する銅等の金属板である。

圧電素子１４、３４はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電効果を有する素子である。

圧電素子１４、３４の両面には図示しない給電用端子を設ける。給電用端子の一方は弾性基板１６、３６が兼ねても良い。

図１においては、弾性基板１６、３６の一面に圧電素子１４、３４を付着したいわゆるユニモルフ型の例を示したが、弾性基板１６、３６の両面に圧電素子１４、３４を付着したいわゆるバイモルフ型であっても構わない。また、いわゆる積層型であっても構わない。

駆動軸２０、４０は、軽量なカーボン等で構成された軸であり、その一端の端面が振動部材１６、３６の一面に固定される。固定は接着で構わない。固定される駆動軸２０、４０の端面の面積は軸本体部の面積よりも小さくなるようにしても良い。その分だけ後述する振動部材１６、３６の振動に寄与する面積が大きくなるので、振動部材１６、３６の外径寸法が同じでも駆動力を大きくすることができる。

駆動部材２２、４２は、駆動軸２０、４０の両端部がゴムブッシュ５２で外周側から弾性加圧されて支持されることにより筐体１２に固定される。そのため、振動部材１８、３８は駆動軸２２、４２と給電関連の部材を除いては外部とは接触していない。したがって、外部の部材との接触による振動の減衰がないので、駆動軸２０、４０に伝達される駆動力が大きい。

駆動軸２０、４０の振動部材１６、３６と反対側の端部はゴムブッシュ５２に接着固定されるが、振動部材１６、３６に近い側の端部は接着されない。

レンズ支持体２６、４６は両ゴムブッシュ５２で支持された間の駆動軸２０、４０の本体部に配置される。

駆動軸２０、４０の軸方向は光軸方向と一致するように組立てられる。

レンズ支持体２６、４６は、樹脂で形成され、その中央部に孔部を有してレンズ２４、４４を支持できるようになっている。レンズ支持体２６、４６の駆動軸２０、４０との接触部は金属部材で構成されて駆動軸２０、４０とは線接触するようにバネ等で付勢されて摩擦結合されている。摩擦結合しているだけなので、レンズ支持体２６、４６は駆動軸２０、４０上を軸方向に沿って移動することができる。

レンズ支持体２６、４６の駆動軸２０、４０と摩擦結合している方との反対側は、Ｕ字形をして軸部材４０、２０に係合しており、レンズ支持体２６、４６が駆動軸２０、４０を中心に回転しないようになっている。

筐体１２は、リニア駆動装置１０の外装であり、駆動部材２２、４２、レンズ支持体２６、４６、位置センサ２８、４８等を所定の位置に配置している。筐体１２は、樹脂で形成され、被写体側の中心にレンズ５４を配置するための孔や被写体側とは反対側に撮像素子５６を取付けた基板５８を配置するための開口が設けられている。

被写体からの光はレンズ５４、２４、４４を通って撮像素子５６上に集束する。撮像素子５６が受光した光は電気信号に変換されてカメラ装置３本体に出力される。

位置センサ２８、４８はレンズ支持体２６、４６の軸方向の位置を検出して駆動制御部６０に出力するためのセンサである。

本実施の形態１においては、ＭＲセンサをレンズ支持体２６、４６に設け、磁気スケールとしてスケール３０、５０を筐体１２に設けた。スケール３０、５０は、位置センサ２８、４８に向けた磁極を光軸方向に交互に並べたものを用いた。

位置センサ２８、４８とスケール３０、５０の配置は、レンズ支持体２６、４６、筐体１２のどちらにどちらを配置しても良い。本実施の形態１においては、位置センサ２８、４８はＭＲセンサを用いたが、ホールセンサ等を用いても構わないし、センサ種類によっては、スケール３０、５０を用いる必要も無い。

駆動制御部６０は、圧電素子１４、３４に図２に示すような繰返し波形の駆動電圧を印加してレンズ支持体２６、４６を移動させる。本実施の形態１において、繰返し波形は矩形波とした。

矩形波が印加される（Ｔ０）と、まず圧電素子１４、３４は厚さ方向に伸び、面内方向に縮む。電圧は急激に立ち上がるが、弾性基板１６、３６の弾性に抗して変形するので、変形は比較的ゆっくりと進行し、振動部材１８、３８は図１において中央部が上方に移動するように弓なりに変形する。

振動部材１８、３８の変形に伴い駆動軸２０、４０及びレンズ支持体２６、４６も上方へ移動する。

電圧値に相当する変形量まで変形すると（Ｔ１）、電圧が一定の間（Ｔ１→Ｔ２）は、振動部材１８、３８はその姿勢を保ち、電圧が０になる（Ｔ２）と、圧電素子１４、３４の変形が解除され、弾性基板１６、３６の弾性力のために振動部材１８、３８の変形は一瞬のうちに元に戻る。それに伴って駆動軸２０、４０も元の位置に戻る（Ｔ２→Ｔ３）。

しかし、レンズ支持体２６、４６は、その慣性力が摩擦係合の摩擦力に打ち勝って、その場所に留まる。そのため、矩形波１周期分の印加（Ｔ０→Ｔ４）でその駆動電圧で振動部材１８、３８が変形する分だけ、レンズ支持体２６、４６が移動する。

これを繰り返すことにより、レンズ支持体２６、４６は図１において上方に移動する。下方に移動するときは、駆動電圧を逆に印加する。

圧電素子１４、３４は超音波の周波数領域で駆動するものの、従来は、レンズ支持体２６、４６が移動する際に可聴領域の雑音が発生することがあった。

次に、本実施の形態１において、駆動制御部６０が生成する駆動電圧の波形について説明する。

図３に示すように、駆動制御部６０は、位置センサ２８、４８が検出して出力したレンズ支持体２６、４６の軸方向の位置に応じて駆動電圧を制御する。

すなわち、駆動制御部６０は、第１所定位置Ｐ１、第２所定位置Ｐ２のようなあらかじめ決められた位置にレンズ支持体２６、４６が到達したことを検知すると、駆動電圧の周波数を変化させることによって、レンズ支持体２６、４６の移動速度を変化させる。

駆動電圧は、位置センサ２８、４８が出力したレンズ支持体２６、４６の軸方向の位置に応じた繰返し波形である。前述のように繰返し波形は矩形波である。

駆動電圧は、レンズ支持体２６、４６の移動開始位置Ｐｓｔａｒｔから第１所定位置Ｐ１の方向に向かってレンズ支持体２６、４６が移動し、第１所定位置Ｐ１に到達するまでの間のレンズ支持体２６、４６の移動速度よりも、第１所定位置Ｐ１から軸方向に沿ったレンズ支持体２６、４６の目標停止位置Ｐｓｔｏｐに到達するまでの間のレンズ支持体２６、４６の移動速度の方が小さくなるようにした繰返し波形を持つ。

そして、目標停止位置Ｐｓｔｏｐにレンズ支持体２６、４６が到達したときにレンズ支持体２６、４６の移動が停止する繰返し波形を持つ。

本実施の形態１において、レンズ支持体２６、４６の移動速度は繰返し波形の周波数に応じたものである。

すなわち、レンズ支持体２６、４６が第１所定位置Ｐ１に到達するまでの間の周波数よりも、第１所定位置Ｐ１から目標停止位置Ｐｓｔｏｐまでの間の周波数の方が小さくなるようにした。

図２に示すように、駆動電圧が同じ場合、１周期のレンズ支持体２６、４６の変位は同じなので、駆動電圧の周波数が小さいほどレンズ支持体２６、４６の移動速度は小さい。

レンズ支持体２６、４６の停止時において、スローストップを実現できるので可聴領域の雑音の発生を十分に抑制することができる。

また、目標停止位置Ｐｓｔｏｐにレンズ支持体２６、４６が到達したことを位置センサ２８、４８が検出して出力することにより、駆動制御部６０は駆動電圧の印加を停止する。駆動電圧の印加が停止されることによりレンズ支持体２６、４６は移動を停止する。

したがって、本実施の形態１のリニア駆動装置１０は停止前のレンズ支持体２６、４６の移動速度を小さくしても安定した位置でレンズ支持体２６、４６を停止させることができる。

また、本実施の形態１においては、定電圧駆動として、移動速度の制御は繰返し波形の周波数に応じたものとして行っているので、移動速度が小さくなっても駆動電圧は変わらず、１周期における駆動力も変わらない。そのため従来技術のように低電圧領域になって途中で動かなくなる事態にはなりにくく、確実にレンズ支持体２６、４６を目標停止位置Ｐｓｔｏｐまで移動させることができる。そのため制御が比較的楽である。

また、レンズ支持体２６、４６は、第１所定位置Ｐ１までは高速度で移動し最後の第１所定位置Ｐ１から目標停止位置Ｐｓｔｏｐまでのみが低速で移動するので、全体として短時間で移動を完了することができる。

また、図３に示すように、本実施の形態１において、レンズ支持体２６、４６の移動開始時の移動速度を遅くするいわゆるスロースタートも実現した。図３において、軸方向で、第１所定位置Ｐ１よりも移動開始位置Ｐｓｔａｒｔに近い第２所定位置Ｐ２を設定した。そして、駆動電圧は、レンズ支持体２６、４６の移動開始位置Ｐｓｔａｒｔから第２所定位置Ｐ２までの間のレンズ支持体２６、４６の移動速度の方が、第２所定位置Ｐ２から第１所定位置Ｐ１までの間のレンズ支持体２６、４６の移動速度よりも小さい波形となるようにした。

このスロースタートの場合も移動開始時の駆動電圧の周波数を小さいものとすることで、レンズ支持体２６、４６の移動速度を小さいものとした。

レンズ支持体２６、４６の移動開始時の移動速度を遅くするいわゆるスロースタートを実現することができるので、レンズ支持体２６、４６の移動開始時に発生する可聴領域の雑音も抑制することができる。そのため、スローストップのみの場合よりもさらに静かなレンズ支持体２６、４６の移動を実現することができる。

また、レンズ支持体２６、４６は、第２所定位置Ｐ２から第１所定位置Ｐ１までは高速度で移動し移動開始から第２所定位置Ｐ２までと第１所定位置Ｐ１から停止までのみが低速で移動するので、全体として短時間で移動を完了することができる。

ここで、第１所定位置Ｐ１、第２所定位置Ｐ２は、あらかじめ移動開始位置Ｐｓｔａｒｔから目標停止位置Ｐｓｔｏｐまでのそれぞれ例えば２０％、８０％の位置等と設定しておけば良いので、設定が容易である。

また、図３において、移動開始位置Ｐｓｔａｒｔから第２所定位置Ｐ２までの周波数や距離と第１所定位置Ｐ１から目標停止位置Ｐｓｔｏｐまでの周波数や距離は同じであるように表現しているが、それぞれを個別に設定して構わない。後述の変形例についても同様である。

また、本実施の形態１において、駆動電圧の波形は、デューティ比を５０％として図面を作成しているが、他のデューティ比として構わない。また、駆動電圧の周波数を変える際に、デューティ比が一定ではなく、１つのパルス幅が一定となるようにして駆動電圧の周波数を変えても構わない。これも、後述の変形例についても同様である。

また、本実施の形態１において、駆動電圧の波形は、矩形波のパルスである必要はなく、例えば、鋸歯状波形でも構わないし、駆動し速度変更できるのであれば正弦波のような波形であっても構わない。また、移動速度の変更は、駆動電圧の周波数の変更で行ったが、例えば駆動電圧値を変更して行っても構わないし、組み合わせて行っても構わない。これらも、後述の変形例についても同様である。

次に、本実施の形態１の駆動電圧波形の第１変形例について、説明する。

図４に示すように、この第１変形例では、駆動電圧は、第１所定位置Ｐ１からレンズ支持体２６、４６の目標停止位置Ｐｓｔｏｐまでの間のレンズ支持体２６、４６の移動速度が漸減する波形とした。すなわち、この第１変形例では、駆動電圧の周波数が第１所定位置Ｐ１からレンズ支持体２６、４６の目標停止位置Ｐｓｔｏｐまでの間に漸減するようにした。

さらに駆動電圧は、移動開始位置Ｐｓｔａｒｔから第２所定位置Ｐ２までの間のレンズ支持体２６、４６の移動速度が漸増する波形とした。すなわち、駆動電圧の周波数が移動開始位置Ｐｓｔａｒｔから第２所定位置Ｐ２までの間に漸増するようにした。

第１所定位置Ｐ１からレンズ支持体２６、４６の目標停止位置Ｐｓｔｏｐまでの間のレンズ支持体２６、４６の移動速度が漸減するようにしたため滑らかな減速ができるので、駆動軸２０、４０とレンズ支持体２６、４６の結合部分の不要な磨耗を防ぐことができ、長寿命のリニア駆動装置１０とすることができる。同様に、移動開始位置Ｐｓｔａｒｔから第２所定位置Ｐ２までの間のレンズ支持体２６、４６の移動速度が漸増するようにしたため滑らかな加速ができるので、駆動軸２０、４６とレンズ支持体１０の結合部分の不要な磨耗を防ぐことができ、長寿命のリニア駆動装置１０とすることができる。

また、レンズ支持体２６、４６が目標停止位置Ｐｓｔｏｐに到達したことを位置センサ２８．４８が検出することでレンズ支持体２６、４６の移動が停止されるので、レンズ支持体２６、４６は移動速度が漸減して小さくても安定した位置で停止できる。

次に、本実施の形態１の駆動電圧波形の第２変形例について、説明する。

図５に示すように、この第２変形例では、軸方向で、第２所定位置Ｐ２と第１所定位置Ｐ１との間に２か所の所定位置である第３所定位置Ｐ３と第４所定位置Ｐ４を設定した。

駆動電圧は、第２所定位置Ｐ２の方に近い第３所定位置Ｐ３から第１所定位置Ｐ１の方に近い第４所定位置Ｐ４までの間でレンズ支持体２６、４６の移動速度が最大であるような波形にした。

また、第２所定位置Ｐ２から第３所定位置Ｐ３までの間の移動速度が、移動開始位置Ｐｓｔａｒｔから第２所定位置Ｐ２までの間の移動速度と最大の移動速度との中間であるような波形にした。

さらに、第４所定位置Ｐ４から第１所定位置Ｐ１までの間の移動速度が最大の移動速度と第１所定位置Ｐ１からレンズ支持体２６、４６の目標停止位置Ｐｓｔｏｐまでの間の移動速度との中間であるような波形にした。

よりきめ細かい制御ができるので、より静音に、より短時間でレンズ支持体２６、４６の移動を完了させることができる。

また、図６に示すように、第２所定位置Ｐ２から第３所定位置Ｐ３までの間の移動速度が漸増する波形としても良い。また、第４所定位置Ｐ４から第１所定位置Ｐ１の間の移動速度が漸減する波形としても良い。レンズ支持体２６、４６をより滑らかに加速または減速させることが可能である。

また、図示はしていないが、移動開始位置Ｐｓｔａｒｔから第２所定位置Ｐ２の間の移動速度が漸増する波形としても良いし、第１所定位置Ｐ１と目標停止位置Ｐｓｔｏｐの間の移動速度が漸減する波形としても良い。

また、第３所定位置Ｐ３または第４所定位置Ｐ４のいずれか一方を省いて、図３または図４の波形と図５または図６の波形を組合わせたような波形としても構わない。

また、本実施の形態１においては、第４所定位置Ｐ４までを記載したが、第５所定位置Ｐ５以降を増やしても構わない。

本実施の形態１において、リニア駆動装置１０は、ズームレンズ及び／またはフォーカスレンズを駆動するためのレンズ駆動装置とした。しかし、それに限るものではなく、例えば、レンズを光軸と直交する方向に駆動したり、撮像素子をその面内方向に駆動したりして手振れを補正するレンズや撮像素子の駆動装置としても構わない。その場合、移動体は、この手振れ補正用のレンズを支持するレンズ支持体や撮像素子を支持する撮像素子支持体となる。

１電子機器
３カメラ装置
１０リニア駆動装置
１２筐体
１４、３４圧電素子
１６、３６弾性基板
１８、３８振動部材
２０、４０駆動軸
２２、４２駆動部材
２４、４４、５４レンズ
２６、４６レンズ支持体（移動体）
２８、４８位置センサ
３０、５０スケール
５２ゴムブッシュ
５６撮像素子
５８基板
６０駆動制御部

Claims

矩形の繰返し連続パルス波形の駆動電圧により伸縮する圧電素子を有する振動部材に結合して前記振動部材とともに振動する駆動軸を有する駆動部材と、
レンズを支持するためのレンズ支持体を有し、前記駆動軸の振動によって前記レンズの光軸方向と一致する前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸に摩擦結合された移動体と、
前記移動体の前記軸方向の位置を検出して出力する位置センサと、を備え、
前記駆動電圧は、前記位置センサが出力した前記移動体の前記軸方向の位置に応じて定電圧駆動によって制御されるものであって、
前記波形により、前記移動体の移動開始位置から予め決められた第１所定位置の方向に向かって前記移動体が移動し、前記方向で、前記移動開始位置から前記第１所定位置よりも前記移動開始位置に近い第２所定位置に到達するまでの間の全ての位置における前記移動体の移動速度の方が前記第２所定位置から前記第１所定位置に到達するまでの間の前記移動体の移動速度よりも小さく且つ前記第２所定位置から前記第１所定位置に到達するまで前記移動体の移動速度が一定に保たれる前記駆動電圧が印加され、前記第１所定位置に前記移動体が到達したことを前記位置センサが検出して出力したときに、当該一定に保たれている前記移動体の移動速度よりも前記第１所定位置から前記方向に沿った目標停止位置に到達するまでの間の前記移動体の移動速度の方が小さく、且つ、前記第１所定位置から前記目標停止位置に到達するまで前記移動体の移動速度が一定であるように保たれる前記駆動電圧が印加され、
前記目標停止位置に前記移動体が到達したことを前記位置センサが検出して出力したときに前記移動体の移動が停止するように前記駆動電圧の印加が停止される
ように前記駆動電圧が制御される
ことを特徴とするリニア駆動装置。
前記駆動電圧は、前記波形により、前記移動開始位置から前記第２所定位置までの間の前記移動体の移動速度が漸増するように制御されることを特徴とする請求項１記載のリニア駆動装置。
前記移動速度は前記波形の周波数の変化に応じて変化したものであることを特徴とする請求項１又は２記載のリニア駆動装置。
前記振動部材は、弾性基板を有し、弾性基板の少なくとも一面に前記圧電素子を付着したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のリニア駆動装置。
２組の前記駆動部材、前記レンズ支持体及び前記位置センサを備え、一組はズームレンズ用、他組はフォーカスレンズ用として、両組の駆動部材が駆動する前記レンズ支持体の駆動方向と前記レンズの光軸を一致させたことを特徴とする請求項１記載のリニア駆動装置。
被写体からの光を集束させるレンズと、
前記レンズが集束させた前記被写体からの光を受光して出力する撮像素子と、
矩形の繰返し連続パルス波形の駆動電圧によって、伸縮することができる圧電素子を有する振動部材と、前記振動部材とともに振動する駆動軸と、を有する駆動部材と、
前記駆動軸の振動によって前記レンズの光軸方向と一致する前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸に摩擦結合され、前記レンズを支持するレンズ支持体と、
前記レンズ支持体の前記軸方向の位置を検出して出力する位置センサと、
前記位置センサが出力した前記レンズ支持体の前記軸方向の位置に応じて前記矩形の繰返し連続パルス波形の駆動電圧を生成して前記圧電素子に印加する駆動制御部と、を備え、
前記駆動制御部が生成する前記駆動電圧は、前記位置センサが出力した前記レンズ支持体の前記軸方向の位置に応じて定電圧駆動によって制御されるものであって、前記波形により、前記レンズ支持体の移動開始位置から予め決められた第１所定位置の方向に向かって前記レンズ支持体が移動し、前記方向で、前記移動開始位置から前記第１所定位置よりも前記移動開始位置に近い第２所定位置に到達するまでの間の全ての位置における前記レンズ支持体の移動速度の方が前記第２所定位置から前記第１所定位置に到達するまでの間の前記レンズ支持体の移動速度よりも小さく且つ前記第２所定位置から前記第１所定位置に到達するまで前記レンズ支持体の移動速度が一定に保たれる前記駆動電圧が印加され、前記第１所定位置に前記レンズ支持体が到達したことを前記位置センサが検出して出力したときに、当該一定に保たれている前記レンズ支持体の移動速度よりも前記第１所定位置から前記方向に沿った目標停止位置に到達するまでの間の前記レンズ支持体の移動速度の方が小さく、且つ、前記第１所定位置から前記目標停止位置に到達するまで前記レンズ支持体の移動速度が一定であるように保たれる前記駆動電圧が印加され、前記目標停止位置に前記レンズ支持体が到達したことを前記位置センサが検出して出力したときに前記レンズ支持体の移動が停止するように前記駆動電圧の印加が停止されるように制御されることを特徴とするカメラ装置。
請求項６記載のカメラ装置を備えたことを特徴とする電子機器。