KR20070037290A

KR20070037290A - 구동장치

Info

Publication number: KR20070037290A
Application number: KR1020060026865A
Authority: KR
Inventors: 미쯔오 마나베; 료타 사사키; 타케시 이치미야; 토오루 에구로; 모토요시 토쿠미야
Original assignee: 후지논 가부시키가이샤
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-04-04
Also published as: JP2007174882A; EP1788643A2; JP4931182B2; US20070075610A1; KR20070118566A; TW200713781A; TWI333320B; US7679264B2; EP1788643B1; EP1788643A3; ATE533190T1

Abstract

압전소자 등을 수지재로 이루어지는 지지부재에 의해 지지함으로써, 이동대상물을 정밀도 좋게 이동시킬 수 있는 구동장치 및 구동장치의 제조방법을 제공하는 것.

압전소자(12)에 구동축(14)이 부착되고, 구동축(14)의 길이방향을 따라 이동할 수 있게 피구동부재(16)가 부착되고, 압전소자(12)와 정지(靜止)부재(10) 사이에 수지재를 충전해 경화시켜서 압전소자(12)를 지지하는 지지부재(5)가 설치되어 있다. 이 때문에, 압전소자(12) 및 구동축(14)을 소정의 위치에 배치한 후에 수지재를 충전해 경화시킴으로써, 압전소자(12) 및 구동축(14)을 정확한 위치에 배치할 수 있고, 피구동부재(16)나 피구동부재(16)에 부착되는 이동 렌즈(70)를 정밀도 좋게 이동시킬 수 있다.

Description

구동장치{DRIVING MECHANISM}

도 1은 본 발명에 따른 구동장치의 제1실시형태를 나타내는 단면도이다.

도 2는 압전소자에 인가되는 구동 펄스의 파형도이다.

도 3은 공진주파수의 계산예를 나타낸 도면이다.

도 4는 공진주파수의 범위를 나타낸 도면이다.

도 5는 도 1의 구동장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 6은 도 1의 구동장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 7은 제2실시형태에 따른 구동장치를 나타내는 단면도이다.

도 8은 제3실시형태에 따른 구동장치를 나타내는 단면도이다.

도 9는 제4실시형태에 따른 구동장치를 나타내는 단면도이다.

도 10은 제4실시형태에 따른 구동장치에 있어서의 위치 검출기를 나타내는 사시도이다.

도 11은 제4실시형태에 따른 구동장치에 있어서의 위치 검출기의 변형예를 도시한 도면이다.

도 12는 제4실시형태에 따른 구동장치에 있어서의 피구동부재를 나타내는 단면도이다.

도 13은 제4실시형태에 따른 구동장치에 있어서의 구동회로를 나타내는 회로 도이다.

도 14는 도 13의 구동회로에 입력되는 입력신호의 파형도이다.

도 15는 도 13의 구동회로로부터 출력되는 출력신호의 파형도이다.

도 16은 본 발명의 제5실시형태에 따른 구동장치를 나타내는 종단면도이다.

도 17은 도 16 중의 마찰부재를 나타내는 확대 횡단면도이다.

도 18은 본 발명의 제5실시형태에 따른 구동장치의 변형예를 나타내는 종단면도이다.

도 19는 본 발명의 제5실시형태에 따른 구동장치의 변형예를 나타내는 종단면도이다.

도 20은 본 발명의 제6실시형태에 따른 구동장치를 나타내는 종단면도이다.

도 21은 도 20 중의 XIX-XIX선을 따른 횡단면도이다.

도 22는 본 발명의 제6실시형태에 따른 구동장치의 변형예를 도 21에 대응하는 횡단면으로 나타낸 도면이다.

도 23은 본 발명의 제7실시형태에 따른 구동장치를 나타내는 종단면도이다.

도 24는 본 발명의 제7실시형태에 따른 구동장치의 변형예를 나타내는 종단면도이다.

도 25는 본 발명의 제7실시형태에 따른 구동장치의 변형예를 나타내는 종단면도이다.

도 26은 본 발명의 제7실시형태에 따른 구동장치의 변형예를 나타내는 종단면도이다.

도 27은 종래의 액추에이터의 문제를 설명하는 설명도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 …액추에이터 12 …압전소자

14 …구동축 16 …피구동부재

18 …추(錘)부재 22 …지지부재

24 …고정 프레임 40,42 …지지판

50,50 …지지부재

본 발명은 액추에이터를 이용한 구동장치에 관한 것으로서, 특히 소형 디지털 카메라나 웹카메라는 카메라가 부착된 휴대전화기 등에 탑재하는 비교적 소형의 렌즈 등 광학부재를 구동하는 구동장치에 관한 것이다.

디지털 카메라 등의 렌즈의 구동장치로서, 압전소자를 이용한 액추에이터가 알려져 있다. 예컨대 특허문헌1의 액추에이터는, 압전소자, 구동부재, 및, 다이 시트로 구성된다. 상기 압전소자의 신축방향의 한쪽의 끝면에는 구동부재가 고착되고, 이 구동부재에 피구동부재가 마찰 결합된다. 또한, 압전소자의 신축방향의 다른쪽의 끝면에는, 다이 시트가 고착된다. 이와 같은 구성으로 상기 압전소자에 펄스상의 전압이 인가되면, 압전소자의 신장 방향과 축소방향의 움직임이 구동부재에 전달된다. 압전소자가 느린 속도로 변형된 경우에는, 피구동부재가 구동부재와 함 께 이동하고, 압전소자가 빠른 속도로 변형된 경우에는, 피구동부재가 그 질량의 관성에 의해 동일한 위치에 정지한다. 따라서, 펄스상의 전압의 인가를 반복함으로써, 피구동부재를 잔 피치로 간헐적으로 이동시킬 수 있다.

이와 같은 구성의 액추에이터는, 다이 시트와, 압전소자와, 구동부재와의 사이에서 공진한다는 문제를 발생한다. 또한, 본체와의 부착시에 공진의 영향을 받지 않도록 특허문헌1의 액추에이터는, 다이 시트를 본체에 고무계 접착제로 고착함으로써, 액추에이터를 본체에 탄성적으로 지지하고 있다. 그런데 이와 같은 구동방식은 다이 시트와, 압전소자와, 구동부재와의 구성의 불균형의 컨트롤이 매우 곤란하게 된다.

이와 같은 공진을 이용하면, 구동부재의 이동량이 증가한다는 이점이 있다. 예컨대 특허문헌2에는, 이 공진을 이용한 액추에이터가 기재되어 있다. 이 액추에이터에 의하면, 공진시의 압전소자의 변위에 맞춰서 펄스상의 전압을 인가함으로써, 피구동부재의 변위량을 크게 하고 있다.

그러나, 특허문헌1,2의 액추에이터에 있어서, 압전소자, 구동부재, 다이 시트로 이루어지는 액추에이터의 내부에서 생기는 공진상태를 이용하려고 하면, 공진에 의한 악영향을 받아서, 구동부재가 압전소자의 신축방향 이외로도 변위한다는 문제가 생긴다. 예컨대 도 27(A), 도 27(B)에 나타내는 바와 같이, 구동부재(2)는, 상기 공진의 영향을 받아서, 압전소자의 신축방향 이외로 변위한다는 문제가 생긴다. 이 때문에, 압전소자(1)의 신축에 의한 구동력이 피구동축(14)에 정확하게 전달되지 않고, 피구동축(14)을 압전소자(1)의 신축방향으로 정확하게 이동시키는 것 이 곤란하게 된다.

이와 같은 문제를 해소하기 위해서는, 액추에이터를 본체(고정 프레임)에 대하여 공진의 영향이 적어지도록 지지하는 것이 필요하게 된다. 액추에이터의 지지 방법으로서는 예컨대 특허문헌3에, 압전소자 이외의 구동축이나 피구동부재로 액추에이터를 지지하는 방법이 제안되어 있다.

[특허문헌1] 일본 특허 공개 2002-142470호 공보

[특허문헌2] 일본 특허 제3171187호 공보

[특허문헌3] 일본 특허 공개 2002-95274호 공보

그러나, 특허문헌3의 액추에이터는, 압전소자의 일방측에 구동축이 부착되고, 타방측이 자유롭게 되어 있기 때문에, 압전소자에 고주파의 전압을 가해서 신축시키면, 자유로운 타방측이 크게 변위하고, 구동축측은 거의 변위하지 않고, 피구동부재의 추력을 충분하게 얻을 수 없다는 문제가 발생한다. 이 때문에, 압전소자의 타방측에 추부재를 부착할 필요가 있지만, 이 경우에는, 상술한 바와 같이, 압전소자, 추부재, 및, 구동축과의 사이에 공진이 생기기 때문에, 피구동부재를 정확하게 이동시킬 수 없다는 문제가 발생한다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 공진의 영향이 적고, 동시에, 피구동부재의 추진력을 확실하게 얻을 수 있는 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 구동장치는, 전기기계 변환소자와 이 전기기계 변환소자의 신축에 따라 움직이는 구동부재를 갖고, 상기 구동부재에 마찰 결합된 피구동부재를 상기 구동부재를 따라 이동시키는 액추에이터를 구비하고, 상기 액추에이터는 상기 전기기계 변환소자의 신축방향에 대해서 측방에서 케이스체에 지지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 액추에이터가 전기기계 변환소자의 신축방향으로 대한 측방으로부터 지지됨으로써, 액추에이터와 외부의 부재 사이에서 진동이 전달되기 어렵게 되어, 공진의 영향을 저감할 수 있다. 따라서, 피구동부재를 정확하게 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 액추에이터가 측방으로부터 지지될 경우, 상기 액추에이터를 안정적으로 지지할 수 있다라는 의미이며, 상기 액추에이터의 측방 전체 둘레에서 지지되는 것이 보다 바람직하지만, 측방 3방향에서 지지된 경우에도, 또한 대향하는 2방향에서 지지되어도 마찬가지로 실시가능하고, 또한, 어느 정도의 접촉면적을 확보할 수 있으면 측방 일방향에서 지지해도 마찬가지이다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 액추에이터는, 지지부재에 의해 상기 케이스체에 지지되는 것이 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 지지부재는 상기 액추에이터와 상기 케이스체의 위치 관계를 유지하기 위해서, 그 일부가 상기 액추에이터 및 상기 케이스체의 적어도 일부와 접촉하고 있는 부재를 의미한다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 액추에이터는 충전재에 의해 상기 케이스체에 지지되는 것이 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 충전재는, 액체 또는 겔상의 것에 한정되지 않고 넓게 간극을 메우기 위해서 제공하는 부재를 의미 하고, 상기 액추에이터와 상기 케이스체의 위치 관계를 유지하기 위해서, 그 일부가 상기 액추에이터 및 상기 케이스체의 일부와 소정 면적을 가지고서 접촉하고 있는 부재를 의미한다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 충전재는 접착제에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 충전재는 복수의 접착제로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 지지부재는 탄성 특성을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 충전재는 탄성 특성을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 케이스체는 상기 충전재의 유출을 방지하는 칸막이 벽을 구비하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 구동부재를 상기 케이스체에 지지하기 위한 제1충전부와, 상기 전기기계 변환소자를 상기 케이스체에 지지하기 위한 제2충전부를 구비하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 제1충전부는 임시 고정용인 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 제1충전부는, 상기 구동부재를 상기 전기기계 변환소자 근방에서 지지하는 베어링부로서, 상기 제2충전부에 인접하는 부분에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 전기기계 변환소자는, 전기신호입력을 위한 배선 부재가 접속되는 단자를 외측 표면에 갖고, 상기 지지부재 또 는 충전재는, 상기 단자와 상기 배선 부재의 접속부분을 피복하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 구동부재는, 선단측 및 기단측의 일방 또는 쌍방에서 상기 전기기계 변환소자의 신축방향으로 이동할 수 있게 지지되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 액추에이터는, 상기 전기기계 변환소자의 신축방향으로 이동할 수 있게 지지되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 전기기계 변환소자에 대하여 상기 구동부재와 반대측에 추부재가 부착된 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 전기기계 변환소자를 구동하기 위하여 신장과 축소방향에 있어서 비대칭의 신호를 발생시키는 구동수단을 갖고 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 피구동부재는 상기 구동부재에 대하여 면접촉하고 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 피구동부재의 이동위치를 검출하는 검출수단을 구비한 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 전기기계 변환소자는 가청주파수를 초과하는 구동 주파수에서 구동되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 피구동부재는, 광학부재 또는 광학부재에 부착되는 부재이며, 촬영 광학계에 이용되는 것이 바람직하다. 이 경 우, 광학부재는 렌즈에만 한정되지 않고, 피구동부재는 조리개나 셔터 또는 ND필터 등에도 이용된다.

또한 본 발명에 따른 구동장치에 있어서, 상기 액추에이터는 휴대전화에 탑재되는 촬영 광학계에 이용되는 것이 바람직하다. 이 경우, 이 액추에이터는 휴대전화에 탑재되는 촬영 광학계에만 한정되지 않고, 웹 카메라나 소형의 디지털 카메라 등 비교적 소형의 촬영 광학계에 이용되는 것도 가능하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.

(제1실시형태)

우선 본 발명의 제1실시형태에 따른 구동장치에 대해서 설명한다.

도 1은 제1실시형태에 따른 구동장치를 나타내는 구성 개요도이다. 동 도면에 나타내는 구동장치는, 액추에이터(10)와, 액추에이터(10)를 고정 프레임(24)에 지지하는 지지부재(22)를 구비한다.

액추에이터(10)는, 압전소자(전기기계 변환소자에 상당함)(12), 구동축(구동 마찰부재에 상당함)(14), 및, 추부재(18)를 구비하고 있다. 압전소자(12)는 화살표 방향으로 적층되어서 구성되어 있고, 전압을 인가함으로써 적층방향으로 변형(신축)되도록 구성된다. 따라서, 압전소자(12)는 길이방향의 끝면(12A,12B)이 변위하게 되어 있다.

압전소자(12)의 끝면(12A,12B) 중, 한쪽의 끝면(12A)에는, 구동축(14)의 기 단(基端)이 고착되어 있다. 구동축(14)은 예컨대 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 그 축이 화살표 방향(즉, 압전소자의 신축방향)으로 배치되어 있다. 구동축(14)의 재질은, 가볍고 고강성의 것이 적합하고, 그 조건을 만족시키는 것으로서는 베릴륨이 이상적이지만, 이 재료는 희소금속이기 때문에 고가이며 또한 가공성이 나쁘다는 결점을 가지고 있다. 그래서 본 실시형태에 있어서는, 흑연결정을 강고하게 복합시킨 흑연 복합체, 예컨대 카본 그래파이트가 이용된다.(여기서, 흑연 복합체는 탄소의 육각판형상 결정체인 그래파이트와 그래파이트 이외의 물질의 복합체를 의미하고, 카본 그래파이트는 그래파이트와 무정형탄소로 이루어지는 물질을 의미한다. 또한, 그래파이트는 흑연이라고도 말해진다.) 이 흑연 복합체인 카본 그래파이트는, 베릴륨과 닮은 특성을 갖으면서(베릴륨의 비중은 약 1.85, 카본 그래파이트의 비중은 약 1.8인), 베릴륨과 달라서 비교적 값싸고 가공하기 쉽다는 특성을 갖고 있다. 또한, 구동축(14)의 형상은 원기둥 형상에 한정되는 것은 아니고, 각이진 기둥형상이어도 된다.

피구동부재(16)는 렌즈 프레임(도시 생략)에 연결되는 부재이고, 구동축(14)에 소정의 마찰력으로 결합되고, 구동축(14)을 따라 슬라이드 가능하게 지지된다. 피구동부재(16)와 구동축(14)의 마찰력은, 압전소자(12)에 완만한 변화의 전압을 인가했을 때에, 그 구동력보다 정지 마찰력이 커지도록, 또한, 압전소자(12)에 급격한 변화의 전압을 인가했을 때에, 그 구동력보다 정지 마찰력이 작아지도록 설정된다. 또한, 구동축(14)과 피구동부재(16)의 슬라이딩 접촉부분에는 동작을 안정시키고, 또한 반복 구동했을 때의 내구성을 향상시키기 위해서 윤활제가 도포된다. 이 윤활제는 저온하에서도 구동축(14)과 피구동부재(16)의 슬라이딩 구동 저항이 증가하지 않도록, 온도에 의해 성능이 변화되기 어려운 것이 바람직하다. 또한, 광학부품이나 기구부품에 악영향을 주는 진애를 발생시키지 않는 타입의 것이 좋다.

추부재(18)는, 압전소자(12)의 끝면(12B)에 접착제(20)에 의해 고정되어 있다. 이 추부재(18)는 압전소자(12)의 끝면(12B)에 부하를 줌으로써, 끝면(12B)이 끝면(12A)보다 크게 변위하는 것을 방지하는 것이며, 구동축(14)보다 중량의 큰 것이 바람직하다. 또한 구동축(14)보다 질량의 큰 추부재(18)를 설치함으로써, 압전소자(12)의 신축을 효율 좋게 구동축(14)측에 전달할 수 있다. 예컨대, 구동축(14)이 8㎎, 압전소자(12)가 30㎎인 경우에, 20㎎의 추부재(18)가 이용된다.

또한, 추부재(18)는 연성재료로 형성되어 있다. 추부재(18)의 재질은, 압전소자(12) 및 구동축(14)보다 영률이 작은 재료의 것이 이용된다. 추부재(18)의 영률로서는, 10㎩ 이하가 바람직하게, 300㎫ 이하가 보다 바람직하다. 이와 같은 추부재(18)는, 고무 등의 탄성체에 비중이 큰 금속분을 혼합함으로써 형성되고, 예컨대 우레탄고무나 우레탄 수지에 텅스텐의 분말을 혼합함으로써 제조된다. 추부재(18)의 비중은, 장치의 소형화를 위해서 가능한 한 높은 것이 바람직하고, 예컨대 8~12정도로 설정된다. 또한, 우레탄고무나 우레탄 수지에 텅스텐의 분말을 혼합함으로써 제조되는 추부재(18)의 영률은 60㎫정도, 비중은 11.7정도로 된다. 따라서, 추부재(18)를 가능한 한 작은 체적으로 설계하는 경우에는, 가능한 한 비중이 크고 또한 영률이 작은 조합이 최적으로 되지만, 추부재(18)는 구동축(14)의 비중보다 크고(비중 1.8이상), 또한 영률이 1㎬ 이하의 것이라면 이용가능하다. 즉, 비중을 영률로 나눈 수치(비중/영률)가 1.8×10^-9 이상이면 추부재(18)로서 적합하다. 또한, 추부재(18)와 압전소자(12)를 고착하는 접착제로서는, 탄성접착제를 이용하는 것이 바람직하다.

상술한 압전소자(12)에는 도시하지 않은 구동 펄스 공급장치가 전기적으로 접속되어 있고, 이 구동 펄스 공급장치에 의해, 도 2(A), 도 2(B)에 나타내는 파형의 전압이 인가된다.

도 2(A), 도 2(B)는 압전소자(12)에 인가하는 펄스 파형의 일례를 나타낸 것이다. 도 2(A)는, 도 1의 피구동부재(16)를 화살표의 좌측방향으로 이동시킬 때의 펄스 파형이고, 도 2(B)는 도 1의 피구동부재(16)를 화살표의 우측방향으로 이동시킬 때의 펄스 파형이다.

도 2(A)의 경우, 압전소자(12)에는, 시각(α1)에서부터 시각(α2)에 걸쳐서 완만하게 상승하고, 시각(α3)에서 급격하게 내려가는 대략 톱니형상의 구동 펄스를 인가하고 있다. 따라서, 시각(α1)~시각(α2)에서는, 압전소자(12)가 완만하게 신장한다. 그 때, 구동축(14)이 완만한 속도로 이동하므로, 피구동부재(16)는 구동축(14)과 함께 이동한다, 이것에 의해, 피구동부재(16)를 도 1의 좌측방향으로 이동시킬 수 있다. 시각(α3)에서는, 압전소자(12)가 급격하게 수축하므로, 구동축(14)은 도 1의 우측방향으로 이동한다. 그 때, 구동축(14)이 급격하게 이동하므로, 피구동부재(16)는 관성에 의해 그 위치에 정지한 채, 구동축(14)만이 이동한다. 따라서, 도 2(A)에 나타낸 톱니형상의 구동 펄스를 반복해서 인가함으로써, 도 1의 피구동부재(16)는 좌측방향으로의 이동과 정지를 반복하므로, 좌측방향으로 이동시킬 수 있다.

도 2(B)의 경우, 압전소자(12)에는, 시각(β1)에서 급격하게 상승하고, 시각(β2)에서부터 시각(β3)에 걸쳐서 완만하게 내려가는 대략 톱니형상의 구동 펄스를 인가하고 있다. 따라서, 시각(β1)에서는 압전소자(12)가 급격하게 신장하고, 구동축(14)은 도 1의 좌측방향으로 이동한다. 그 때, 구동축(14)이 급격하게 이동하므로, 피구동부재(16)는 관성에 의해 그 위치에 정지한 채, 구동축(14)만이 이동한다. 시각(β2)~시각(β3)에서는, 압전소자(12)가 완만하게 수축된다. 그 때, 구동축(14)이 완만하게 변위하므로, 피구동부재(16)는 구동축(14)과 함께 이동한다. 이것에 의해, 피구동부재(16)를 도 1의 우측방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 도 2(B)에 나타낸 톱니형상의 구동 펄스를 반복해서 인가함으로써, 도 1의 피구동부재(16)는 우측방향으로의 이동과 정지를 반복하므로, 우측방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 톱형상의 구동 펄스는 설명을 위해서 모식적으로 이용되는 것이며, 실제로는 도 13과 같은 회로에 의해 도 14, 도 15에 나타내는 신호가 입출력된다. 그 출력신호는 상기 톱형상의 구동 펄스와 등가인 것으로 된다. 또한, 사용되는 구동 주파수로서는, 구동 주파수가 이음으로서 인식되는 가청주파수역을 피하고, 또한 전력소비량이 적은 것을 고려하여 선정하면 20~200㎑정도가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50~100㎑가 이용된다.

액추에이터(10)는, 압전소자(12)의 끝면(12B)에 고착된 추부재(18)가, 영율이 작은 연성재료로 형성되어 있다. 이와 같은 추부재(18)를 이용함으로써, 압전소 자(12)와 구동축(14)을 질량으로 하여, 추부재(18)를 탄성체로 한 등가1자유계(等價1自由系)의 공진주파수(f₀)를 대폭적으로 내릴 수 있다, 바꾸어 말하면, 추부재(18)는, 공진주파수를 저감시키는 공진주파수 저감부재로서 기능한다. 또한, 영률이 작은 연성재료 등으로 형성된 추부재(18)를 이용함으로써, 강성재료로 이루어지는 추부재를 설치하는 경우보다, 액추에이터(10)의 공진주파수가 낮은 것으로 된다. 이것은, 그 공진주파수(f₀)를 구하기 위한 다음 식(1)으로부터도 명확하다. 이 식(1)에 있어서, E는 추부재(18)의 영률, A는 추부재(18)의 압전소자(12)측의 면적, h는 추부재(18)의 두께, Ma는 압전소자(12)의 질량, Mb는 구동부재(14)의 질량, Mc는 추부재(18)의 질량을 나타낸다.

[수 1]

이 식(1)으로부터 명확해지는 바와 같이, 추부재(18)의 영률(E)을 작게 하면, 등가1자유계의 공진주파수(f₀)는 작아진다. 본 실시형태에서는, 추부재(18)의 영률을 1㎬ 이하로 한 것에 의해서, 공진주파수(f₀)를 약 70㎑ 이하로 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 추부재(18)의 영율을 300㎫ 이하라고 하면, 상기 공진주파수(f₀)를 35㎑ 이하로 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 추부재(18) 를 영률이 60㎫정도인 우레탄고무에 텅스텐 분말을 혼합한 것을 사용한 경우에는, 공진주파수(f₀)는 15㎑정도로 된다.(도 3에 계산예를 나타낸다. 도 3의 번호 1을 참조. 또한, 예컨대, 도 3 중의 E+O7은, ×10⁷을 의미한다.)

이것에 대해서, 추에 상당하는 부재가 영률이 큰 경질재료로 형성되면, 공진주파수(f₀)가 커진다. 예컨대, 본 실시형태에 있어서, 추부재(18)의 재질을 영율이 200~400㎬인 스테인레스로 한 경우에는, 공진주파수(f₀)는 1㎓ 이상으로 된다. 또한, 금속 중에서도 비교적 영률이 작은 알루미늄(영률은 120㎬정도)을 사용한 경우이여도 공진주파수(f₀)는 약 700㎑로 된다.(도 3의 번호 5 참조.)

상술한 바와 같이 본 실시형태의 액추에이터(10)는, 추부재(18)가 공진주파수 저감부재에 의해 형성되어 있으므로, 상기 등가1자유계의 공진주파수(f₀)를 현저하게 저하시킬 수 있다. 또한, 추부재(18)를 탄성체나 점탄성재료로 한 경우도 마찬가지의 작용을 한다.

여기서 일반적으로, 진동하는 기계나 구조물로부터, 그것을 지탱하는 기초나 밑바닥에 진동이 전해지지 않도록 하기 위해서는, 진동 전달률(Vibration Transmissibility)이 작을수록 좋고, 등가1자유계에 있어서는, 진동 전달률(λ)은 다음 식(2)에서 나타내진다.

[수 2]

이 식(2)에 있어서, λ는 등가1자유계의 진동 전달률, f는 사용되는 구동 주파수, f₀은 등가1자유계의 공진주파수, ζ는 등가1자유계의 감쇠비이다.

그리고, 등가1자유계에서는, 이 진동 전달률(λ)이 1이하인 경우에는, ζ의 값에 무관하게 기계의 진동이 기초나 밑바닥에 전해지기 어렵다고 한다.

따라서, 다음 식(3), 및 그 식(3)을 변형한 식(4)에서 나타내어지는 바와 같이, 진동 전달률(ζ)이 1이하인 범위, 즉 f≥2^1/2·f₀을 만족하는 범위(도 4의 범위P)는, 압전소자(12)의 진동이 액추에이터(10)의 지지부재[예컨대 도 1의 고정 프레임(24)]에 전달되기 어렵고, 공진에 의한 영향이 대단히 작은 방진영역이다. 따라서, 발명을 실시하기 위한 최선의 실시형태인 주파수의 조합, 즉 액추에이터의 공진주파수를 70㎑ 이하, 구동 주파수를 50~100㎑로 하는 것은 이 방진영역을 만족시키게 된다. 또한, 방진영역에 대해서는, 예컨대, 「모드 해석 입문, 나가마쯔 아키오 저작, 코로나회사」에 기재되어 있다. 이와 관련하여, f≥2^1/2·f₀의 관계는, 다른 실시형태에 대해서도 물론 적용가능하다.

[수 3]

[수 4]

상기한 바와 같이 구성된 액추에이터(10)는, 지지부재(22)를 통해서 고정 프레임(24)(본체)에 부착되어 있다. 지지부재(22)는, 금속이나 수지에 의해 판형상으로 형성되어 있고, 그 중앙부에는, 구동축(14)이 삽입통과되는 원형의 구멍(22A)이 형성되어 있다. 지지부재(22)는, 이 구멍(22A)에 구동축(14)을 삽입통과시킨 상태에서, 또한, 압전소자(12)의 끝면(12A)에 접촉한 상태에서, 접착제(26)에 의해 압전소자(12)의 끝면(12A)에 접착되어 있다. 또한, 지지부재(22)는, 고정 프레임(24)의 단차부(24B)에 접촉한 상태에서, 접착제(28)에 의해 강고하게 접착 고정되어 있다. 이것에 의해, 압전소자(12), 구동축(14), 및 추부재(18)로 이루어지는 액추에이터(10)가, 압전소자(12)의 끝면(12A)에서 고정 프레임(24)에 지지된다. 또한, 접착제(26,28)로서는, 탄성접착제를 이용하는 것이 바람직하다.

고정 프레임(24)은, 휴대전화 등의 본체(도시 생략)에 부착되는 부재이며, 2개의 관통구멍(24A,24A)을 구비하고 있다. 관통구멍(24A,24A)은 구동축(14)보다 약 간 큰 지름으로 형성되어 있고, 구동축(14)을 관통구멍(24A,24A)에 삽입통과시킴으로써 구동축(14)이 화살표 방향으로 슬라이드 가능하게 지지된다.

고정 프레임(24)의 단부에는 보호판(30)이 부착되어 있다. 보호판(30)은, 박판을 굴곡시킴으로써 コ 형상으로 형성되어 있고, 추부재(18)에 비접촉상태에서 고정 프레임(24)에 부착되어 있다. 이 보호판(30)을 부착함으로써 액추에이터(10)가 보강되어, 낙하시의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 보호판(30)을 추부재(18)에 비접촉으로 부착했지만, 추부재(18)에 접촉시킨 상태에서 부착해도 된다.

상술한 바와 같이 제1실시형태의 구동장치는, 액추에이터(10)를 압전소자(12)의 끝면(12A)에서 지지했으므로, 액추에이터(10)를 중공으로 매달아 설치한 이상상태에 가까운 상태에서 액추에이터(10)가 지지되게 된다. 따라서, 액추에이터(10)와 고정 프레임(24) 사이에서 진동이 전해지기 어려워지고, 공진의 영향이 작아지므로, 피구동부재(16)를 정확하게 이동시킬 수 있다.

특히 상술한 제1실시형태에서는, 추부재(18)로서 연성재료를 이용했으므로, 액추에이터(10) 그자체에서 발생하는 공진을 억제할 수 있고, 또한 상기한 바와 같이 액추에이터(10)를 지지함으로써 액추에이터(10)와 고정 프레임(24) 사이의 공진을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다, 즉, 연성재료로 이루어지는 추부재(18)를 이용한 경우에는, 압전소자(12), 구동축(14), 및, 추부재(18)로 이루어지는 계(係)의 공진주파수가 낮게 된다. 구체적으로는 압전소자(12)와 구동축(14)을 질량으로 하 여, 추부재(18)를 탄성체로 한 등가1자유계의 공진주파수(f₀)를 대폭적으로 내릴 수 있다. 공진주파수(f₀)가 낮게 됨으로써, 구동 주파수(f)는, f≥2^1/2·(f₀)로 되는 방진영역으로 설정하기 쉽게 되어, 공진의 영향이 적어진다. 따라서, 도 27(A), 도 27(B)에 나타내는 바와 같이, 추부재(18)를 경성재료로 구성한 경우에 발생한다. 압전소자(12)의 신축방향 이외의 진동을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 구동축(14)이 압전소자(12)의 신축 방향으로 변위하므로, 압전소자(12)의 신축에 의한 구동력이 피구동부재(16)에 정확하게 전달되고, 피구동부재(16)를 압전소자(12)의 신축방향으로 정확하게 구동 제어할 수 있다. 또한, 공진주파수(f₀)가 낮게 됨으로써 압전소자(12), 구동축(14), 및, 추부재(18)의 구성의 불균형에 의한 영향이 적어져, 안정된 구동력을 얻을 수 있다.

또한, 방진영역은, 액추에이터(10)측으로부터 고정 프레임(24)측으로의 진동 전달의 진동 전달률이 1이하로 되는 영역이다. f ≥ 2^1/2·f₀이 성립되는 경우, 진동 전달률이 1이하로 되기 때문에, 공진의 영향을 낮게 억제할 수 있다.

이와 같이 연성의 추부재(18)를 이용함으로써, 액추에이터(10)의 내부에서의 공진이 억제되므로, 액추에이터(10)를 압전소자(12)의 끝면(12A)에서 지지함으로써 액추에이터(10)는 공진이 없는 이상적인 상태에서 동작하게 되고, 피구동부재(16)를 더욱 정확하게 이동시킬 수 있다.

또한, 상술한 제1실시형태는, 경질의 지지부재(22)에 의해 압전소자(12)와 고정 프레임(24)을 연결하도록 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 압전소자(12)의 끝면(12A)과 고정 프레임(24)을 고무 등의 탄성체로 이루어지는 지지부재(36)를 통해서 지지하도록 해도 좋다. 지지부재(36)는, 통형상으로 형성되어 있고, 구동축(14)을 삽입통과시킨 상태에서, 압전소자(12)의 끝면(12A)과 고정 프레임(24)에 고착되어 있다. 이 탄성의 지지부재(36)에 의해서, 고정 프레임(24)과 액추에이터(10) 사이에서 진동이 전달되는 것을 더욱 효과적으로 억제할 수 있고, 특히 액추에이터(10)에 외부로부터 진동이 전달되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 5의 고정 프레임(24)에는, 보호판(32)이 부착되어 있다. 보호판(32)은, 판형상으로 형성되어 있고, 구동축(14)의 선단면에 접촉한 상태에서 양면 테이프(34)에 의해 고정 프레임(24)에 부착되어 있다. 이 보호판(32)을 부착함으로써 액추에이터(10)가 보강되어, 낙하시의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 보호판(32)을 구동축(14)에 접촉시킨 상태에서 부착했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 보호판(32)을 구동축(14)에 비접촉으로 부착해도 된다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 지지부재(38)를 이용하여, 액추에이터(10)를 고정 프레임(24)에 지지하도록 해도 좋다. 이 지지부재(38)는, 실리콘 고무 등의 탄성부재에 의해 형성되어 있고, 압전소자(12)가 압입되는 직사각형상의 구멍(38A)과, 구동축(14)이 여유있게 삽입되는 원형의 구멍(38B)을 구비한다. 그리고, 지지부재(38)는, 압전소자(12)를 구명(38A)에 압입하고, 또한, 구동축(14)을 구멍(38B)에 삽입통과시킨 상태에서, 탄성의 접착제(39)에 의해 압전소자(12)의 끝면(14A)에 고착된다.

또한, 지지부재(38)의 외형은, 고정 프레임(24)의 내측형상과 동일한 형상으로 형성되어 있고, 고정 프레임(24)의 내측에 지지부재(38)를 압입할 수 있게 되어 있다. 지지부재(38)는, 고정 프레임(24)의 내측에 압입한 상태에서, 탄성의 접착제(37)에 의해 고정 프레임(24)에 접착된다.

상기한 바와 같이 구성된 구동장치는, 압전소자(12)가 지지부재(38)에 압입되고, 또한 지지부재(38)가 고정 프레임(24)에 압입되어 있으므로, 압전소자(12)의 측면이 지지부재에 의해 유지되어 있다. 따라서, 낙하 등의 충격을 받았을 때에, 지지부재(38)가 충격을 흡수할 수 있어, 내충격 성능이 향상된다.

(제2실시형태)

다음에 본 발명의 제2실시형태에 따른 구동장치를 도 7에 기초하여 설명한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 제2실시형태에서는, 액추에이터(10)가 1쌍의 지지판(40,42)에 의해, 압전소자(12)의 신축방향으로 양측으로부터 압압된 상태에서 지지되어 있다. 지지판(40)은, 엷은 금속판에 의해 コ 형상으로 형성되어 있고, 추부재(18)를 압압한 상태에서 고정 프레임(24)에 부착되어 있다. 지지판(42)은, 얇은 금속판으로 이루어지고, 구동축(14)의 선단면을 억압한 상태에서, 접착제(44)에 의해 고정 프레임(24)에 고정되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 제2실시형태에 의하면, 액추에이터(10)가 1쌍의 지지판(40,42)에 의해 압전소자(12)의 신축방향으로 끼움지지되어 있고, 중간이 뜬 상태에 가까운 상태에서 지지되어 있다. 이와 같은 상태에서 지지된 액추에이터(10)는, 고정 프레임(24)과의 고착부분이 없으므로, 액추에이터(10)와 고정 프레임(24) 사이에서 진동이 전달되기 어려워지고, 액추에이터(10)와 고정 프레임(24) 사이에서 공진이 생기기 어려워진다, 따라서, 제2실시형태의 액추에이터(10)는, 공진에 의한 영향이 적어지도록 지지되므로, 피구동부재(16)를 정확하게 이동시킬 수 있다. 특히 추부재(18)가 연성재료로 이루어지는 경우에는, 상술한 바와 같이 액추에이터(10)의 내부에서 공진이 생기기 어려우므로, 상기한 바와 같이 양측으로부터 압압하여 지지함으로써, 액추에이터(10)를 공진이 없는 상태로 유지할 수 있다.

(제3실시형태)

다음에 본 발명의 제3실시형태에 따른 구동장치를 도 8에 기초하여 설명한다.

도 8에 나타내는 바와 같이 제3실시형태의 액추에이터(10)는, 1쌍의 지지부재(50,50)에 의해 압전소자(12)의 측면이 양측으로부터 압압된 상태에서 지지되어 있다. 지지부재(50,50)는, 금속, 수지, 또는 고무 등으로 이루어지고, 고정 프레임(24)에 부착되어 있다. 또한, 지지부재(50,50)의 선단과 압전소자(12)의 측면을 탄성의 접착제에 의해 접착해도 좋다. 또한, 1쌍의 지지부재(50,50) 대신에 통형상의 지지부재를 이용하고, 압전소자(12)의 측면을 전체 둘레에 있어서 억압하여 지지하도록 해도 좋다.

상기한 바와 같이 구성된 제3실시형태에 의하면, 1쌍의 지지부재(50,50)로 압전소자(12)의 측면을 양측으로부터 압압하여 액추에이터(10)를 지지하도록 했으 므로, 액추에이터(10)는, 중간이 뜬 이상상태에 가까운 상태에서 지지된다. 따라서, 액추에이터(10)와 고정 프레임(24) 사이에서 진동이 전달되기 어려우므로, 액추에이터(10)는 공진의 영향이 적어지고, 피구동부재(16)를 정확하게 이동시킬 수 있다. 특히 추부재(18)가 연성재료로 이루어지는 경우에는, 상술한 바와 같이 액추에이터(10)의 내부에서 공진이 생기기 어려우므로, 상기한 바와 같이 압전소자(12)의 측면을 양측으로부터 억압하여 지지함으로써, 액추에이터(10)를 공진이 없는 상태로 유지할 수 있다.

또한, 상술한 제1~3의 실시형태에서는, 연성재료로 이루어지는 추부재(18)를 이용했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 경성재료로 이루어지는 추부재를 이용해도 된다. 이 경우에도, 상기한 바와 같이 액추에이터(10)를 지지함으로써, 공진의 영향을 작게 할 수 있고, 피구동부재(16)를 정확하게 이동시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액추에이터(10)의 용도로서는, 예컨대 디지털 카메라나 휴대전화기 등의 소형 정밀기기에 적용할 수 있다. 특히 휴대전화기는, 3V 이하의 낮은 전압에서 구동할 필요가 있지만, 본 발명의 액추에이터(10)를 이용함으로써, 20㎑정도의 고주파에서 구동할 수 있고, 피구동부재(16)를 2㎜/s 이상의 고속도로 이동시킬 수 있다. 따라서, 1O㎜정도의 이동이 필요로 되는 줌렌즈이여도, 신속하게 이동시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액추에이터(10)의 용도로서는 포커스 렌즈나 줌렌즈 등의 이동 렌즈를 이동하는 용도에 한정되지 않고, CCD를 이동하는 용도 등에 이용해도 된다.

(제4실시형태)

다음에 본 발명의 제4실시형태에 따른 구동장치에 대해서 설명한다.

도 9는 본 발명의 제4실시형태에 따른 구동장치의 단면도이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 구동장치는, 이동 렌즈(70)를 이동대상물로 하여 이동 렌즈(70)의 구동을 행하는 것이고, 압전소자(12), 구동축(14) 및 피구동부재(16)를 갖는 액추에이터(10)와, 그 액추에이터(10)를 지지하는 지지부재(60)를 구비하여 구성되어 있다. 압전소자(12)는, 전기신호의 입력에 의해 신축가능한 전기기계 변환소자이고, 소정의 방향으로 신장 및 수축 가능하게 되어 있다. 이 압전소자(12)는, 제어부(71)에 접속되고, 그 제어부(71)에 의해 전기신호가 입력됨으로써 신축한다. 예컨대, 압전소자(12)에는, 2개의 입력단자(72A,72B)가 설치된다. 이 입력단자(72A,72B)에 인가되는 전압을 반복해서 증감시킴으로써, 압전소자(12)가 신장 및 수축을 반복하게 된다.

구동축(14)은, 압전소자(12)의 신축방향으로 길이방향을 향해 압전소자(12)에 부착되어 있다. 예컨대, 구동축(14)의 일단이 압전소자(12)에 접촉되어 접착제(27)를 이용하여 접착되어 있다. 이 구동축(14)은, 길이가 긴 형상의 부재이고, 예컨대 원기둥 형상의 것이 이용된다. 구동축(14)은, 고정 프레임(24)으로부터 내측에 연장되는 칸막이부(24B), 칸막이부(24C)에 의해 길이방향을 따라 이동가능하게 지지되어 있다. 칸막이부(24B), 칸막이부(24C)는, 피구동부재(16)의 이동영역을 칸막이하기 위한 부재이고, 구동축(14)의 지지부재로서도 기능하고 있다. 고정 프레임(24)은, 액추에이터(10)를 수용하기 위한 케이스체로서 기능한다.

칸막이부(24B), 칸막이부(24C)에는, 구동축(14)을 관통시키는 관통구멍(24A) 이 각각 형성되어 있다. 칸막이부(24B)는, 구동축(14)의 압전소자(12) 설치부분의 근방 개소, 즉 구동축(14)의 기단 개소를 지지하고 있다. 칸막이부(24C)는, 구동축(14)의 선단 개소를 지지하고 있다. 고정 프레임(24)은, 액추에이터(10)를 맞붙이기 위한 프레임체 또는 프레임 부재로서 기능하는 것이다. 구동축(14)은, 압전소자(12)에 부착됨으로써, 압전소자(12)의 신장 및 수축의 반복 동작에 따라서, 그 길이방향을 따라 왕복 이동한다.

또한, 도 9에서는, 구동축(14)을 칸막이부(24B,24C)에 의해 그 선단측과 기단측 2개소에서 지지하는 경우를 나타내고 있지만, 구동축(14)을 그 선단측 또는 기단측의 한쪽에서 지지할 경우도 있다. 예컨대, 칸막이부(24B)의 관통구멍(24A)을 구동축(14)의 외경보다 크게 형성함으로써, 구동축(14)이 칸막이부(24C)에 의해 선단 개소에서만 지지되게 된다. 또한, 칸막이부(24C)의 관통구멍(24A)을 구동축(14)의 외경보다 크게 형성함으로써, 구동축(14)이 칸막이부(24B)에 의해 기단 개소에만 지지되게 된다.

또한, 도 9에서는, 구동축(14)을 지지하는 칸막이부(24B,24C)가 고정 프레임(24)과 일체로 되어 있는 경우에 대해서 나타내었지만, 이들 칸막이부(24B,24C)는 고정 프레임(24)과 별체인 것을 고정 프레임(24)에 부착하여 형성해도 된다. 별체의 경우이여도, 일체로 되어 있는 경우로 마찬가지의 기능, 효과가 얻어진다.

피구동부재(16)는, 구동축(14)에 이동가능하게 부착되어 있다. 이 피구동부재(16)는, 구동축(14)에 대해서 마찰 결합되어 부착되고, 그 길이방향을 따라 이동가능하게 되어 있다. 예컨대, 피구동부재(16)는, 구동축(14)에 대해서 소정의 마찰 계수로 결합되어 있고, 일정의 압압력으로 구동축(14)에 누름으로써 그 이동시에 일정한 마찰력이 생기도록 부착되어 있다. 피구동부재(16)에 이 마찰력을 초과하는 이동력이 부여됨으로써, 마찰력에 저항하여 피구동부재(16)가 구동축(14)을 따라 이동한다.

액추에이터(10)는, 지지부재(60)에 의해 고정 프레임(24)에 지지되어 있다. 지지부재(60)는, 액추에이터(10)를 압전소자(12)의 신축방향에 대해서 측방으로부터 지지하는 것이고, 액추에이터(10)를 수용하는 고정 프레임(24)과 압전소자(12) 사이에 배치되어 있다. 이 경우, 액추에이터(10)를 압전소자(12)의 신축방향과 직교하는 방향으로부터 지지하는 것이 바람직하다. 이 지지부재(60)는, 액추에이터(10)를 측방으로부터 지지하여 부착하는 부착부재로서 기능하고 있다.

지지부재(60)는, 소정 이상의 탄성 특성을 갖는 탄성체로 형성되고, 예컨대 실리콘수지로 형성된다. 지지부재(60)는, 압전소자(12)를 삽입통과시키는 삽입통과구멍(60A)을 형성하여 구성되고, 그 삽입통과구멍(60A)에 압전소자(12)를 삽입통과시킨 상태에서 고정 프레임(24)에 맞붙여져 있다. 지지부재(60)의 고정 프레임(24)에의 고정은, 접착제(61)에 의한 접착에 의해 행해진다. 또한, 지지부재(60)와 압전소자(12) 사이의 고착도, 접착제에 의한 접착에 의해 행해진다. 이 지지부재(60)를 탄성체로 구성함으로써, 액추에이터(10)를 압전소자(12)의 신축방향으로 이동가능하게 지지할 수 있다. 도 9에 있어서, 지지부재(60)가 압전소자(12)의 양측에 2개 도시되어 있지만, 이 지지부재(60,60)는 하나의 연속하는 지지부재(60)의 단면을 가지는 것에 의해 2개로 도시된 것이다.

또한, 지지부재(60)의 고정 프레임(24)에의 고착 및 압전소자(12)에의 고착은, 고정 프레임(24)과 압전소자(12) 사이에 지지부재(60)를 압입하고, 지지부재(60)의 압압에 의해 행해도 된다. 예컨대, 지지부재(60)를 탄성체로 구성하고, 또한, 고정 프레임(24)과 압전소자(12) 사이보다 크게 형성하여, 그 사이에 압입하여 설치한다. 이것에 의해, 지지부재(60)는, 고정 프레임(24) 및 압전소자(12)에 밀착해서 배치된다. 이 경우, 압전소자(12)는, 지지부재(60)에 의해 신축방향에 직교하는 방향의 양측으로부터 압압된다. 이것에 의해서, 액추에이터(10)가 지지된다.

또한, 여기서는 지지부재(60)를 실리콘수지로 형성하는 경우에 대해서 설명했지만, 지지부재(60)를 스프링 부재에 의해 구성해도 좋다. 예컨대, 고정 프레임(24)과 압전소자(12) 사이에 스프링 부재를 배치하고, 이 스프링 부재에 의해 액추에이터(10)를 고정 프레임(24)에 대하여 지지해도 좋다.

피구동부재(16)에는, 렌즈 프레임(68)을 통해서 이동 렌즈(70)가 부착되어 있다. 이동 렌즈(70)는, 카메라의 촬영 광학계를 구성하는 것이고, 구동장치의 이동대상물로 되는 것이다. 이 이동 렌즈(70)는, 피구동부재(16)와 일체적으로 결합되고, 피구동부재(16)와 함께 이동하도록 설치되어 있다. 이동 렌즈(70)의 광축(O) 상에는, 도시하지 않은 고정 렌즈 등이 배치되고, 카메라의 촬영 광학계를 구성하고 있다. 또한, 광축(O) 상에는, 촬상소자(65)가 배치되어 있다. 촬상소자(65)는, 촬영 광학계에 의해 결상된 화상을 전기신호로 변환하는 촬상수단이고, 예컨대 CCD에 의해 구성된다. 촬상소자(65)는, 제어부(71)와 접속되어 있고, 화상신호를 제어부(71)에 출력한다.

압전소자(12)의 단부에는 추부재(18)가 부착되어 있다. 추부재(18)는, 압전소자(12)의 신축력을 구동축(14)측에 전달시키기 위한 부재로서, 압전소자(12)의 구동축(14)을 부착되는 단부와 반대측의 단부에 부착되어 있다. 추부재(18)로서는, 구동부재(14)보다 무거운 것이 이용된다. 또한, 추부재(18)로서, 탄성변형 가능한 부재에 금속분을 혼입시킨 것을 이용하는 것이 바람직하다. 금속분을 혼입시킴으로써 중량을 크게 할 수 있고, 탄성변형 가능한 부재를 이용함으로써 압전소자(12)의 작동시에 있어서의 불필요한 공진을 감쇠시킬 수 있다.

또한, 추부재(18)를 연성부재로 구성함으로써, 액추에이터(10)에 있어서의 공진주파수를 압전소자(12)의 구동 주파수에 대하여 충분히 작게 할 수 있고, 공진의 영향을 저감할 수 있다.

또한, 추부재(18)는, 고정 프레임(24)에 대하여 지지 고정되지 않은 상태에서 설치되어 있다. 즉, 추부재(18)는, 고정 프레임(24)에 대하여 직접 지지되거나 고정되어 있지 않고, 또한 접착제나 수지재를 통해서 고정 프레임(24)에 대하여 움직임이 구속되도록 지지되거나 고정되어 있지 않은 상태에서 설치되어 있다.

구동장치에는, 피구동부재(16)의 이동위치를 검출하는 검출기(75)가 설치되어 있다. 검출기(75)로서는, 예컨대 광학식의 검출기가 이용되고, 포토 리플렉터, 포토 인터럽터 등이 이용된다. 구체적으로는, 검출기(75)로서 리플렉터(75A), 검출부(75B)를 구비한 것을 이용하는 경우, 피구동부재(16)와 일체로 형성되는 렌즈 프레임(68)에 리플렉터(75A)를 부착하고, 검출부(75B)로부터 리플렉터(75A)측으로 검출 광을 출사하고, 리플렉터(75A)측에서 반사해 오는 반사광을 검출부(75B)에서 검 출함으로써 피구동부재(16) 및 이동 렌즈(70)의 이동위치를 검출한다.

검출기(75)는 제어부(71)에 접속되어 있다. 검출기(75)의 출력신호는 제어부(71)에 입력된다. 제어부(71)는, 구동장치 전체의 제어를 행하는 것이고, 예컨대 CPU, ROM, RAM, 입력신호회로, 출력신호회로 등으로 구성된다. 또한, 제어부(71)는, 압전소자(12)를 작동시키기 위한 구동회로를 구비하고 있고, 압전소자(12)에 대하여 구동을 위한 전기신호를 출력한다.

도 10, 도 11은, 본 실시형태에 따른 구동장치에 있어서의 검출기의 구체예를 나타낸 도면이다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 검출기(75)는, 예컨대, 리플렉터(75A), 검출부(75B), 인터럽터(75C), 검출부(75D)를 구비하여 구성되어 있다. 리플렉터(75A) 및 인터럽터(75C)는, 렌즈 프레임(68)에 부착되어 있고, 렌즈 프레임(68) 및 이동 렌즈(70)와 함께 이동한다. 리플렉터(75A)에 대향하는 위치에는, 검출부(75B)가 배치되어 있다. 검출부(75B)는, 이동 렌즈(70)의 이동에 따라 변화되는 리플렉터(75A)로부터의 광의 반사량을 검지하고, 이동 렌즈(70)의 이동량을 검출한다. 인터럽터(75C)가 통과하는 위치에는, 검출부(D)가 배치되어 있다. 검출부(D)는, 인터럽터(75C)의 통과를 검지하고, 이동 렌즈(70)의 소정 위치의 통과를 검출한다.

또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 이동 렌즈(70)의 이동에 따라 리플렉터(75A)가 검출부(75B)에 대하여 접근 또는 이간하도록 리플렉터(75A) 및 검출부(75B)를 배치하고, 검출부(75B)에 대한 리플렉터(75A)의 상대 거리에 따라 이동 렌즈(70)의 이동위치를 검출하도록 해도 된다. 이 경우, 이동 렌즈(70)의 위치가 리 니어로 검출할 수 있다.

또한, 이동 렌즈(70)의 이동을 제어하는 방법으로서, 촬상소자(65)의 출력신호에 기초하여 이동 렌즈(70)를 이동시켜도 좋다. 예컨대, 촬상소자(65)로부터 출력되는 영상신호의 고주파성분을 검출하고, 그 레벨이 최대로 되는 위치에 이동 렌즈(70)를 이동시킨다. 이와 같이 이동 렌즈(70)의 이동 제어를 행함으로써, 검출기(75)에 의한 위치 검출이 불필요하게 된다.

도 12는, 도 9의 VIII-VIII에 있어서의 피구동부재(16)의 단면도이다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 피구동부재(16)는, 예컨대, 본체부(16A), 압압부(16B) 및 슬라이딩부(16C)를 구비하여 구성된다. 본체부(16A)는, 압압부(16B)에 의해 구동축(14)에 일정한 힘으로 압압되어 있다. 본체부(16A)에는, V자 형상의 홈(16D)이 형성되어 있다. 이 홈(16D) 내에는, 2개의 슬라이딩부(16C,16C)에 끼움지지된 상태에서 구동축(14)이 수용되어 있다. 슬라이딩부(16C,16C)는, 단면 V자 형상의 판체이며, 서로 오목부측을 마주보게 해서 배치되고, 구동축(14)을 사이에 두고 설치되어 있다. 이와 같이 V자 형상의 홈(16D) 내에 구동축(14)을 수용함으로써, 피구동부재(16)를 안정되게 구동축(14)에 부착할 수 있다.

압압부(16B)로서는, 예컨대, 단면 L자 형상의 판 스프링재가 이용된다. 압압부(16B)의 일변을 본체부(16A)에 걸어 고정시키고, 다른 일변을 홈(16D)의 대향위치에 배치함으로써, 다른 일변에 의해 홈(16D)에 수용되는 구동축(14)을 본체부(16A) 및 슬라이딩부(16C)와 함께 넣을 수 있다. 이것에 의해, 본체부(16A)를 구동축(14)측에 압압할 수 있다.

이와 같이, 피구동부재(16)는, 압압부(16B)에 의해 본체부(16A)를 구동축(14)측에 일정한 힘으로 압압해서 부착됨으로써, 구동축(14)에 대하여 마찰 결합된다. 즉, 피구동부재(16)는, 구동축(14)에 대하여 본체부(16A) 및 압압부(16B)가 일정한 압압력으로 밀어져, 그 이동에 있어서 일정한 마찰력이 생기도록 부착된다.

또한, 단면 V자 형상의 슬라이딩부(16C,16C)에 의해 구동축(14)을 끼워 넣음으로써, 피구동부재(16)가 구동축(14)에 복수 개소에서 선접촉하게 되고, 구동축(14)에 대하여 안정하게 마찰 결합시킬 수 있다. 또한, 복수 개소의 선접촉상태에 의해 피구동부재(16)가 구동축(14)에 결합되어 있기 때문에, 실질적으로 피구동부재(16)가 구동축(14)에 면접촉상태에서 결합하고 있으면 마찬가지의 결합상태로 되어, 안정된 마찰 결합이 실현된다.

또한, 도 12에 있어서는 슬라이딩부(16C)가 단면 V형상의 판체로 구성되어 있지만, 슬라이딩부(16C)를 단면 원호형상의 판체로서 구성하여, 구동축(14)에 면접촉시켜도 된다. 이 경우, 피구동부재(16)가 구동축(14)에 면접촉상태에서 결합하기 때문에, 피구동부재(16)를 구동축(14)에 대하여 보다 안정되게 마찰 결합시킬 수 있다.

도 13은, 압전소자(12)를 작동시키는 구동회로의 회로도이다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 구동회로(77)는, 제어부(71) 내에 배치되어서 설치되어 있다. 이 구동회로(77)는, 압전소자(12)의 드라이브 회로로서 기능하는 것이며, 압전소자(12)에 대하여 구동용 전기신호를 출력한다. 구동회로(77)는, 제어부(71)의 제어신호 생성부(도시하지 않음)로부터 제어신호를 입력하고, 그 제어 신호를 전압증폭 또는 전류증폭하여 압전소자(12)의 구동용 전기신호를 출력한다. 구동회로(77)는, 예컨대 입력단을 논리회로(U1~U3)에 의해 구성하고, 출력 단에 전계 효과형의 트랜지스터(FET)(Q1,Q2)를 구비한 것이 이용된다. 트랜지스터(Q1,Q2)는, 출력신호로서, H출력(고전위출력), L출력(저전위출력) 및 OFF출력(오픈 출력)이 출력 가능하게 구성되어 있다.

도 14에 구동회로(77)에 입력되는 입력신호, 도 15에 구동회로(77)로부터 출력되는 출력신호를 나타낸다. 도 14(A)는, 피구동부재(16)를 압전소자(12)에 접근시키는 방향(도 9에 있어서 우측방향)으로 이동시킬 때에 입력되는 입력신호이고, 도 14(B)는, 피구동부재(16)를 압전소자(12)로부터 이간시키는 방향(도 9에 있어서 좌측방향)으로 이동시킬 때에 입력되는 입력신호이다. 또한, 도 15(A)는, 피구동부재(16)를 압전소자(12)에 접근시키는 방향(도 9에 있어서 우측방향)으로 이동시킬 때에 출력되는 출력신호이고, 도 15(B)는, 피구동부재(16)를 압전소자(12)로부터 이간시키는 방향(도 9에 있어서 좌측방향)으로 이동시킬 때에 출력되는 출력신호이다.

도 15(A),(B)의 출력신호는, 도 14(A),(B)의 입력신호와 동일 타이밍에서 온오프하는 펄스신호로 되어 있다. 도 15(A),(B)에 있어서의 2개의 신호는, 압전소자(12)의 입력단자(72A,72B)에 입력된다. 이 입력단자(72A,72B)에는, 도 2에 나타내어지는 바와 같은 사다리꼴 파형으로 이루어지는 신호를 입력해도 좋지만, 도 15에 나타내는 직사각형상의 펄스신호를 입력하여 압전소자(12)를 작동시킬 수 있다. 이 경우, 압전소자(12)의 구동신호가 직사각형상의 펄스신호이면 되므로, 신호생성이 용이하게 된다.

도 15(A),(B)의 출력신호는, 동일 주파수로 이루어지는 2개의 직사각형상의 펄스신호에 의해 구성되어 있다. 이 2개의 펄스신호는, 서로의 위상을 다르게 함으로써, 서로의 신호의 전위차가 단계적으로 커져 급격하게 작아지는 신호 또는 전위차가 급격하게 커져서 단계적으로 작아지는 신호로 되어 있다. 이와 같은 2개의 신호를 입력함으로써, 압전소자(12)의 신장 속도와 수축 속도를 다르게 할 수 있고, 피구동부재(16)를 이동시킬 수 있다.

예컨대, 도 15(A),(B)에 있어서, 한쪽의 신호가 H(하이)로 되고 L(로)로 저하한 후에 다른쪽의 신호가 H로 되도록 설정되어 있다. 이들 신호에 있어서, 한쪽의 신호가 L로 되었을 때에 일정한 타임 래그(t_OFF)의 경과후, 다른쪽의 신호가 H로 되도록 설정된다. 또한, 2개의 신호가 양쪽 모두 L인 경우에는, 출력으로서는 오프 상태(오픈 상태)로 된다.

이 도 15의 (A),(B)의 출력신호, 즉 압전소자(12)를 작동시키는 전기신호는, 가청주파수를 넘는 주파수의 신호가 이용된다. 도 15(A),(B)에 있어서, 2개의 신호의 주파수는, 가청주파수를 넘는 주파수신호로 되고, 예컨대, 30~80㎑의 주파수신호로 되고, 더욱 바람직하게는 40~60㎑로 된다. 이와 같은 주파수의 신호를 이용함으로써, 압전소자(12)의 가청영역에 있어서의 작동음을 저감할 수 있다.

다음에, 본 실시형태에 따른 구동장치의 동작에 대해서 설명한다.

도 9에 있어서, 압전소자(12)에 전기신호가 입력되고, 그 전기신호의 입력에 의해 압전소자(12)가 신장 및 수축을 반복한다. 이 신장 및 수축에 따라 구동축(14)이 왕복운동한다. 이 때, 압전소자(12)의 신장 속도와 수축 속도를 다르게 함으로써, 구동축(14)이 일정한 방향으로 이동하는 속도와 그 역방향으로 이동하는 속도가 다른 것으로 된다. 이것에 의해, 피구동부재(16) 및 이동 렌즈(70)를 원하는 방향으로 이동시킬 수 있다.

압전소자(12)가 신축할 때에, 그 신축에 의한 진동이 생기지만, 압전소자(12)를 포함하는 액추에이터(10)가 지지부재(60)에 의해 신축방향에 대해서 측방으로부터 지지되어 있기 때문에, 압전소자(12)의 신축에 의하여 생기는 진동이 액추에이터(10)의 외부로 전달되기 어렵다. 이 때문에, 액추에이터(10)가 고정 프레임(24) 등의 외부의 부재와 공진하는 것이 억제되어, 그 공진의 영향을 저감할 수 있다. 따라서, 피구동부재(16) 및 이동 렌즈(70)를 정확하게 이동시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 구동장치에 의하면, 액추에이터(10)를 압전소자(12)의 신축방향에 대해서 측방으로부터 지지함으로써, 액추에이터(10)와 외부의 부재 사이에서 진동이 전달되기 어려워져, 공진의 영향을 저감할 수 있다. 따라서, 피구동부재(16) 및 이동 렌즈(70)를 정확하게 이동시킬 수 있다.

(제5실시형태)

다음에 본 발명의 제5실시형태에 따른 구동장치에 대해서 설명한다.

도 16은, 본 발명의 제5실시형태에 따른 구동장치를 나타내는 종단면도이고, 이 제5실시형태의 구동장치(101)는, 디지털 카메라나 카메라가 부착된 휴대전화 등의 렌즈를 예컨대 포커스 구동하는 것이다.

구동장치(101)는, 전기기계 변환소자인 압전소자(102)와, 이 압전소자(102)의 축선방향을 따른 일단측에 설치되는 구동축(구동부재)(103)과, 압전소자(102) 및 구동축(103)을 지지하는 정지부재(104)와, 압전소자(2)의 축선방향을 따른 타단측에 설치되는 추부재(추)(105)와, 구동축(103)에 그 축방향으로 이동가능하며 마찰 결합하는 마찰부재(106)와, 이 마찰부재(106)에 고정된 이동 렌즈(피구동부재)(107)를 구비하고, 오토 포커스시에 이동 렌즈(107)의 초점을 조정하기 위해서, 압전소자(102)에 의해 예컨대 1㎜정도까지 이동 렌즈(107)를 그 광축방향을 따라 구동하는 것이다.

압전소자(102)는 예컨대 세라믹 등을 적층해서 이루어지는 것으로, 이 압전소자(102)에는 리드선(108)이 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 이 압전소자(102)는, 제어부(도시 생략)로부터 리드선(108)을 통해서 후술의 전기신호가 인가됨으로써, 축선방향으로 신축한다(이하, 축선방향을 「신축방향(A)」라고 한다).

구동축(103)은, 경량이고 단단하며 또한 고강도인 예컨대 카본 그래파이트나 베릴륨 합금 등으로 형성되고, 원기둥 형상을 나타내고 있다. 이 구동축(103)은, 압전소자(102)와 동축에 배치되어서, 압전소자(102)의 신축방향(A)의 한쪽의 끝면(102a)에 접촉되고, 접착제(109)에 의해 고착되어 있다. 또한, 구동축(103)의 형상은 원기둥 형상에 한정되는 것은 아니고, 각이 진 형장 등이어도 좋다.

정지부재(104)는 압전소자(102) 및 구동축(103)을 맞붙이기 위한 케이스체 또는 프레임체(프레임 부재)로서 기능하는 것이다. 이 정지부재(104)는 프레임체를 구성하는 도시 좌측 전방벽(104a) 및 신축방향(A)의 도중의 중간벽(104b)을 갖고, 전방벽(104a)에는 구멍(104c)이 형성되고, 중간벽(104b)에는 구멍(104c)과 동축위치에 구멍(104d)이 형성되고, 이들 구멍(104c) 및 구멍(104d)에, 구동축(103)이 이동할 수 있게 삽입되어 있다. 여기서, 구멍(104d)은, 압전소자(102)와 구동축(103)의 접합부를 형성하는 접착제(109)와의 간섭을 피하기 위해서, 압전소자(102)측이 테이퍼면으로 되어 있다. 이 정지부재(104)의 도시 우측의 후단은 개방되고, 이 후단에는 박판을 굴곡시킴으로써 형성된 보호판(110)이 부착되어 있다.

추부재(105)는, 정지부재(104) 및 보호판(110)과 비접촉상태에서 압전소자(102)의 신축방향(A)의 다른쪽의 끝면(102b)에 접촉되고, 접착제(112)에 의해 고착되어 있다. 이 추부재(105)는, 압전소자(102)의 다른쪽의 끝면(102b)에 부가를 줌으로써, 구동축(103)이 신축방향(A)으로 이동하지 않고 압전소자(102)가 이동하는 것을 방지함과 아울러, 공진주파수를 내리고 또한 주파수특성에 요철형상의 산란을 없게 하여 압전소자(102)로부터 구동축(103)에 대하여 양호한 변위나 임펙트를 전하기 위한 것이다. 따라서, 추부재(105)는 구동축(103)보다 질량이 크고 또한 연한 것이 이용된다.

무거운 추부재로서는, 구체적으로는, 예컨대, 구동축(103)이 8㎎, 압전소자(102)가 32㎎인 경우에, 32㎎의 추부재가 이용된다. 또한, 연한 추부재로서는, 연성재료에 의한 것이 채용되고, 압전소자(102) 및 구동축(103)보다 영률이 작은 것이 사용되고 있다. 영률은, 1㎬ 이하가 바람직하고, 300㎫ 이하가 보다 바람직하다. 이와 같은 연성재료는, 예컨대 고무나 엘라스토머 등의 탄성체에 비중이 큰 금속분을 혼합함으로써 제조되고, 예컨대 우레탄고무나 우레탄 수지 등에 텅스텐 등 의 분말을 혼합함으로써 제조된다. 추부재(105)의 비중은, 장치의 소형화를 위해서 가능한 한 높은 것이 바람직하고, 예컨대 8~12정도로 된다.

마찰부재(106)는, 구동축(103)에 소정의 마찰력으로 슬라이딩 가능하게 마찰 결합되어 있다. 구체적으로는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 마찰부재 본체(113)에 형성된 V형상의 홈(114)에 구동축(103)이 진입하고, 이 구동축(103)을 마찰부재 본체(113)측에 가압하도록 판 스프링(115)이 부착되어 있다. 이 마찰부재(106)와 구동축(103) 사이의 소정의 마찰력은, 후술하는 바와 같이, 압전소자(102)가 비교적 완만하게 신축할 때의 구동축(103)의 구동력보다 크고, 또한, 압전소자(2)가 급격하게 신축할 때의 구동축(103)의 구동력보다 작도록 설정되어 있다.

이동 렌즈(107)는 구동장치(101)의 이동대상물로 되는 것이고, 도 16에 나타내는 바와 같이, 그 광축방향이 구동축(103)의 축선방향과 평행을 이루도록 마찰부재(106)의 마찰부재 본체(113)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)가 일체로 구동된다. 이 이동 렌즈(107)의 광축방향을 따른 전방측과 후방측에는, 도시를 생략한 고정 렌즈가 각각 정지부재(104)에 고정되어 배치되고, 이들 이동 렌즈(107) 및 고정 렌즈에 의해 카메라의 촬영 광학계가 구성된다.

특히 본 실시형태에서는, 압전소자(102)의 신축방향(A)의 중간정도부터 구동축(3)측의 끝면까지의 범위와 이것보다 외방의 정지부재(104)의 내면과의 사이에 탄성접착제(111)가 충전되고, 압전소자(102)가 그 구동축(103)측에서 탄성접착제(111)를 통해서 정지부재(104)에 탄성 지지되어 있다. 이 탄성접착제(111)로서는, 예컨대 연하여 비중이 가볍고 또한 비교적 점성이 높은 실리콘계의 접착제가 이용 되고 있다. 구체적으로는, 쇼어경도가 50이하인 것이 바람직하고, 30~40인 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 탄성접착제(111)는 압전소자(102)의 신축에 추종하면서 압전소자(102)를 지지하게 된다. 또한, 탄성접착제(111)는 탄성을 갖고 있으면 되고, 예컨대 탄성을 갖는 순간접착제나, UV접착제를 사용해도 된다.

압전소자(102), 구동축(103) 및 피구동부재(106)를 구비하여 구성되는 액추에이터는, 탄성접착제(111)에 의해 압전소자(102)의 신축방향에 대해서 측방으로부터 지지되어 있다. 이 경우, 액추에이터를 압전소자(102)의 신축방향과 직교하는 방향으로부터 지지하는 것이 바람직하다. 이 탄성접착제(111)는, 액추에이터를 측방으로부터 지지하여 부착하는 부착부재로서 기능하고 있다.

그리고, 이와 같은 구동장치(101)는, 구동축(103)을 압전소자(102)의 한쪽의 끝면(102a)에 접착제(109)에 의해 고착함과 아울러 추부재(105)를 압전소자(102)의 다른쪽의 끝면(102b)에 접착제(112)에 의해 고착하고, 압전소자(102) 및 추부재(105)를 정지부재(104) 내에 진입시키면서 구동축(3)을 정지부재(104)의 구멍(104c) 및 구멍(104d)에 삽입하고, 이동 렌즈(107)를 장착한 마찰부재(106)를 구동축(103)에 부착하고, 상술한 정지부재(104) 내의 압전소자(102)의 구동축(103)측에 탄성접착제(111)를 상방으로부터 주입하여 충전하고, 최후에, 정지부재(104)에 보호판(110)을 부착하는 것으로 얻어진다.

이와 같은 구동장치(101)에 있어서, 이동 렌즈(107)를 이동할 경우에는, 예컨대, 상술한 도 2(A), 도 2(B)에 나타내어지는 바와 같은 대략 톱니형상의 펄스전압를 연속해서 압전소자(102)에 인가한다.

구체적으로는, 도 2(A)에 나타내는 펄스 전압을 인가하면, 시각(α1)~시각(α2)에서는, 압전소자(102)가 비교적 완만하게 신장하고, 구동축(103)이 비교적 완만한 속도로 도시 좌측으로 이동(이하 「전진」이라고 한다)한다. 이 때, 마찰부재(106)와 구동축(103) 사이의 마찰력보다 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)에 작용하는 관성력이 작으므로, 이 마찰력에 의해 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)는 구동축(103)과 함께 일체로 전진한다. 시각(α3)에서는, 압전소자(102)가 급격하게 수축하고, 구동축(103)은 빠른 속도로 도시 우측으로 이동(이하 「후퇴」라고 한다)한다. 이 때, 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)에 작용하는 관성력이 마찰부재(106)와 구동축(103) 사이의 마찰력보다 크므로, 구동축(103)만이 후퇴해서 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)는 실질적으로 거의 움직이지 않는다. 따라서, 도 2(A)에 나타내는 펄스전압를 연속해서 인가함으로써, 이들 운동이 반복되어 이동 렌즈(107)가 전진한다.

한편, 도 2(B)에 나타내는 펄스 전압을 인가하면, 이 펄스 전압의 파형은 도 2(A)에 나타내는 펄스 전압의 파형과 완급이 반대로 되어 있는 것에 의해, 시각(β1)에서는 구동축(103)만이 후퇴하여 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)가 실질적으로는 거의 움직이지 않고, 시각(β2)~시각(β3)에서는 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)가 구동축(103)과 함께 일체로 후퇴한다. 따라서, 도 2(B)에 나타내는 펄스 전압을 연속해서 인가함으로써, 이들 운동이 반복되어 이동 렌즈(107)가 후퇴한다.

이와 같은 구동을 행하는 제5실시형태에 있어서의 구동장치(101)에 있어서는, 압전소자(102)는 탄성접착제(111)에 의해 정지부재(104)에 탄성 지지된다. 따 라서, 예컨대 구동장치(101)가 낙하되어 버려 구동장치(101)에 충격력이 부하된 경우에도, 탄성접착제(111)가 갖는 탄성력에 의해 이 충격력을 완충해서 구동장치(101)에 있어서의 각 부위 및 이들의 접합부의 파손을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 이와 같은 탄성접착제(111)가 갖는 탄성력에 의해 정지부재(104)와 압전소자(102) 사이에서 진동이 전파되는 것을 억제할 수 있고, 공진의 영향을 억제할 수 있기 때문에, 구동축(103)을 신축방향(A)으로 확실하게 또한 정확하게 이동시킬 수 있다.

또한, 압전소자(102)가 그 구동축(103)측에서 탄성 지지되어 있기 때문에,압전소자(102)의 구동축(103)측의 비틀림이나 휘어짐을 보다 효과적으로 억제할 수 있고, 구동축(103)이 확실하고 또한 정확하게 이동시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 압전소자(102)의 전체를 탄성접착제에 의해 정지부재(104)에 탄성 지지하는 것에 비해서, 압전소자(102)의 신축이 탄성접착제(111)에 의해 저해되지 않으므로, 구동축(103)을 보다 확실하고 또한 정확하게 이동하는 것이 가능하다.

또한, 구동장치(101)에서는, 압전소자(102)가 그 구동축(103)측에서 탄성 지지되어 있는데다가, 추부재(105)가 정지부재(104) 및 보호판(110)과 비접촉상태로 되어 있다. 즉, 압전소자(102)의 신축방향(A)에 있어서의 타단측은 자유단으로 되어 있다. 따라서, 압전소자(102)가 지지되어 있지 않으면 구동축(103)이 이동하지 않고 압전소자(102)가 이동해 버린다는 우려가 압전소자(102)의 구동축(103)측을 탄성 지지함으로써 해소되고, 구동축(103)이 확실하고 또한 정확하게 이동할 수 있다.

또한, 이와 같이 압전소자(102)가 그 구동축(103)측에서 탄성 지지됨과 아울러 압전소자(102)의 타방측이 자유단으로 되어 있기 때문에, 정지부재(104)의 구동축(103) 및 압전소자(102)에 대한 과구속도 방지할 수 있다. 그 결과, 정지부재(104)와 구동축(103)의 접합부에 생기는 불필요한 응력의 작용을 방지할 수 있고, 이 접합부의 파손을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 구동장치(101)에서는, 추부재(105)가 압전소자(102)의 타단측에 설치되어 있기 때문에, 구동축(103)이 이동하지 않고 압전소자(102)가 이동해 버리는 것이 더욱 없고, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동하는 것이 가능하다. 또한, 이 추부재(105)가 연하고 또한 무겁기 때문에, 구동장치(101)의 공진주파수를 저하시켜서 공진에 의한 악영향이 없는 범위에서 압전소자(102)를 구동할 수 있음과 아울러, 주파수특성에 요철형상의 산란이 없게 되어 압전소자(102)가 신축방향(A) 이외의 방향으로 변위하는 비틀림이나 휘어짐을 한층 억제할 수 있고, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동하는 것이 가능하다. 또한, 탄성접착제(111)가 추부재(105)를 지지하고 있지 않기 때문에, 상술의 추부재(105)에 의한 작용 및 효과를 효과적으로 발휘하는 것이 가능하다.

또한, 탄성접착제(111) 대신에 예컨대 고무 등의 탄성 환상체를 압전소자(102)에 끼워맞춰서 정지부재(104)에 탄성 지지하는 것도 고려되지만, 이 경우에는, 구동장치(101)의 부품점수가 증가해 버리는 것이나, 압전소자(102)와 탄성 환상체 사이 및 탄성 환상체와 정지부재(104) 사이에 있어서의 접착이 더욱 필요하게 되기 때문에, 바람직하지 못하다.

도 18은, 본 실시형태에 따른 구동장치의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다. 이 변형예의 구동장치(101a)가 제5실시형태의 구동장치(101)와 다른 점은, 탄성접착제(111)를 정지부재(104)의 중간벽(104b)에 이르기까지 충전한 점이다.

이와 같이 구성된 구동장치(101a)에 있어서도, 제5실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다는 말할 것까지도 없고, 아울러서, 탄성접착제(111)가 중간벽(104b)에 이르기까지 충전되어 있기 때문에, 압전소자(102)와 구동축(103)의 접합부도 탄성지지 가능하고, 이 접합부의 강도를 증대하는 것이 가능하다. 그 결과, 상기 부위의 파손을 보다 한층 방지할 수 있다.

또한, 압전소자(102)의 한쪽의 끝면(102a)와 정지부재(104)의 중간벽(104b) 사이에 간극을 형성할 필요가 없기 때문에, 제조가 용이하게 되고, 제조성을 높이는 것이 가능하다.

도 19는, 본 발명의 제5실시형태에 따른 구동장치의 다른 변형예를 나타내는 개략 단면도이다. 이 변형예의 구동장치(101b)가 제5실시형태의 구동장치(101)와 다른 점은, 정지부재(104) 대신에, 압전소자(102)를 둘러싸는 외벽으로부터 압전소자(102)에 향해서 돌출한다 동시에 신축방향(A)에 따라 병설되는 칸막이 벽(116a) 및 칸막이 벽(116b)을 구비한 정지부재(124)를 사용하고, 탄성접착제(111)를 이들 칸막이 벽(116a)과 칸막이 벽(116b) 사이에 충전하도록 설치하고, 압전소자(102)의 구동축(103)측을 탄성 지지하도록 한 점이다.

이와 같은 구동장치(101b)이여도, 제5실시형태와 같은 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는데다가, 칸막이 벽(116a) 및 칸막이 벽(116b)이 설치되어 있기 때문에, 압전소자(102)의 신축방향(A)에 탄성접착제(111)가 유출하는 것이 방지되고, 예컨대 구동축(103)이, 경화전에 유출되는 탄성접착제에 의해 더러워져서 구동 불량으로 되는 것을 방지하는 것이 가능함과 아울러, 탄성접착제(111)의 충전이 간단하게 되고 또한 그 충전 위치가 일정하고, 제조성의 향상 및 품질의 안정화를 도모할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 특히 바람직한 것으로서, 압전소자(2)의 신축방향(A)에 있어서의 타단측을 자유단으로 하고 있지만, 이 타단측의 단부를 정지부재(104)나 보호판(110)에 고정해서 고정단으로 해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 압전소자(102)의 신축방향(A)에 있어서의 타단측에 추부재(105)를 설치하고, 이 추부재(105)를 특히 바람직한 것으로서 연하고 또한 무거운 것으로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 이 추부재(105)에 의해, 구동축(103)의 신축방향(A)에 대한 이동성을 한층 높이도록 하고 있지만, 추부재(105)는 없어도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 압전소자(102)에 인가하는 펄스 전압의 주파수를 이동 렌즈(107)가 전진할 경우와 후퇴할 경우에서 같게 하고 있지만, 달라도 된다.

또한, 전기기계 변환소자로서 압전소자(102)를 이용하고 있지만, 전기신호의 입력에 의해 신축가능한 것이면, 또 다른 것이어도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 피구동부재를 이동 렌즈(107)로 하고 있지만, 이동 렌즈(107)를 유지하는 렌즈 프레임이어도 되고, 또한 다른 것이어도 된다.

또한 상기 실시형태에 있어서는, 전기기계 변환소자(102)의 구동축(103)측을, 특히 바람직한 것으로서, 탄성접착제(111)를 통해서 정지부재(104,124)에 탄성 지지하도록 하고 있지만, 다소 효과는 저감되지만, 전기기계 변환소자(102)의 구동축(103)측을 단단한 접착제를 통해서 정지부재(104,124)에 지지하도록 해도 좋다.

(제6실시형태)

다음에 본 발명의 제6실시형태에 따른 구동장치에 대해서 설명한다.

도 20은 본 발명의 제6실시형태에 따른 구동장치를 나타내는 종단면도이고, 이 제6실시형태의 구동장치(101c)는, 디지털 카메라나 카메라가 부착된 휴대전화 등의 렌즈를 예컨대 포커스 구동하는 것이다. 또한, 도 20에 있어서는, 지면 전방이 상방으로 되어 있다.

구동장치(101c)는, 전기기계 변환소자인 압전소자(102)와, 이 압전소자(102)의 축선방향을 따른 일단측에 설치되는 구동축(구동부재)(103)과, 압전소자(102) 및 구동축(103)을 지지하는 정지부재(104)와, 압전소자(102)의 축선방향을 따른 타단측에 설치되는 추부재(추)(105)와, 구동축(103)에 그 축방향으로 이동가능하며 마찰 결합하는 마찰부재(106)와, 이 마찰부재(106)에 고정된 이동 렌즈(피구동부재)(107)를 구비하고, 오토 포커스시에 이동 렌즈(107)의 초점을 조정하기 위해서, 압전소자(102)에 의해 예컨대 1㎜정도까지 이동 렌즈(107)를 그 광축방향을 따라 구동하는 것이다.

압전소자(102)는 예컨대 세라믹 등을 적층해서 이루어지는 것으로, 이 압전소자(102)에는 리드선(108)이 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 이 압전소자(102)는, 제어부(도시 생략)로부터 리드선(108)을 통해서 후술의 전기신호가 인가됨으로써, 축선방향으로 신축한다(이하, 축선방향을 「신축방향(A)」라고 한다). 또한, 본 실시형태에서는 전기기계 변환소자로서 압전소자(102)를 이용하고 있지만, 전기신호의 입력에 의해 신축가능한 것이면, 예컨대 인공 근육 폴리머 등이어도 좋다.

구동축(103)은, 경량으로 단단하고 또한 고강도인 예컨대 카본 그래파이트나 베릴륨 합금 등으로 형성되고, 원기둥 형상을 나타내고 있다. 이 구동축(103)은, 압전소자(102)와 동축에 배치되어서, 압전소자(102)의 신축방향(A)의 한쪽의 끝면(102a)에 접촉되고, 접착제(109)에 의해 고착되어 있다. 또한, 구동축(103)의 형상은 원기둥 형상에 한정되는 것은 아니고, 각이 진 형상 등이어도 좋다.

정지부재(104)는 압전소자(102) 및 구동축(103)을 맞붙이기 위한 프레임체(프레임 부재)로서 기능하는 것이다. 이 정지부재(104)는 프레임체를 구성하는 도시 좌측의 전방벽(104a) 및 신축방향(A)의 도중의 중간벽(104b)을 갖고, 전방벽(104a)에는 구멍(104c)이 형성되고, 중간벽(104b)에는 구멍(104c)과 동축위치에 구멍(104d)이 형성되고, 이들 구멍(104c) 및 구멍(104d)에, 구동축(103)이 이동할 수 있게 삽입되어 있다. 여기서, 구멍(104d)은, 압전소자(102)와 구동축(103)의 접합부를 형성하는 접착제(109)와의 간섭을 피하기 위해서, 압전소자(102)측이 테이퍼면으로 되어 있다. 이 정지부재(104)의 도시 우측의 후단은 개방되고, 이 후단에는 박판을 굴곡시킴으로써 형성된 보호판(110)이 부착되어 있다.

무거운 추부재로서는, 구체적으로는, 예컨대, 구동축(103)이 8㎎, 압전소자(102)가 32㎎인 경우에, 32㎎의 추부재가 이용된다. 또한, 연한 추부재로서는, 연성재료에 의한 것이 채용되고, 압전소자(102) 및 구동축(103)보다 영율이 작은 것이 이용되고 있다. 영율은, 1㎬ 이하가 바람직하고, 30O㎫ 이하가 보다 바람직하다. 이와 같은 연성재료는, 예컨대 고무나 엘라스토머 등의 탄성체에 비중이 큰 금속분을 혼합함으로써 제조되고, 예컨대 우레탄고무나 우레탄 수지 등에 텅스텐 등의 분말을 혼합함으로써 제조된다. 추부재(105)의 비중은, 장치의 소형화를 위해서 가능한 한 높은 것이 바람직하고, 예컨대 8~12정도로 된다.

마찰부재(106)는, 구동축(103)에 소정의 마찰력으로 슬라이딩 가능하게 마찰 결합되어 있다. 구체적으로는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 마찰부재 본체(113)에 형성된 V형상의 홈(114)에 구동축(103)이 진입하고, 이 구동축(103)을 마찰부재 본 체(113)측에 가압하도록 판 스프링(115)이 부착되어 있다. 이 마찰부재(106)와 구동축(103) 사이의 소정의 마찰력은, 후술하는 바와 같이, 압전소자(102)가 비교적 완만하게 신축할 때의 구동축(103)의 구동력보다 크고, 또한, 압전소자(2)가 급격하게 신축할 때의 구동축(103)의 구동력보다 작도록 설정되어 있다.

이동 렌즈(107)는 구동장치(101c)의 이동대상물이 되는 것이며, 도 20에 나타내는 바와 같이, 그 광축방향이 구동축(103)의 축선방향과 평행을 이루도록 마찰부재(106)의 마찰부재 본체(113)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)가 일체로 구동된다. 이 이동 렌즈(107)의 광축방향을 따른 전방측과 후방측에는, 도시를 생략한 고정 렌즈가 각각 정지부재(104)에 고정되어 배치되고, 이들 이동 렌즈(107) 및 고정 렌즈에 의해 카메라의 촬영 광학계가 구성된다.

특히 본 실시형태에서는, 정지부재(104) 내이며 압전소자(102)의 신축방향(A)의 중간정도부터 정지부재(104)의 중간벽(104b)에 이르기까지의 범위에, 자연경화 접착제(111a) 및 UV접착제(111b)가 충전되고, 이들에 의해 압전소자(102)가 정지부재(104)에 탄성 지지되어 있다. 구체적으로는, 도 21에 나타내는 바와 같이, 자연경화 접착제(111a)는 정지부재(104) 내의 하측에서 압전소자(102)의 대략 절반정도보다 하측이 잠기도록 하여 충전되고, UV 접착제(111b)는 정지부재(104) 내의 상측에서 압전소자(102)의 대략 절반정도보다 상측을 덮도록 자연경화 접착제(111a)에 적층하여 충전되어 있다.

자연경화 접착제(111a)로서는, 예컨대 시간의 경과에 의해 자연히 경화하는 특성을 가짐과 아울러 연해서 비중이 가볍고 또한 비교적 점성이 높은 실리콘계의 접착제가 이용되고 있다. 구체적으로는, 쇼어경도가 50 이하인 것이 바람직하고, 30~40인 것이 보다 바람직하다. 또한, UV접착제(111b)로서는, 자외선이 조사됨으로써 빨리 경화하는 특성이 있어 비교적 연한 탄성을 갖는 것이 이용되고 있다. 따라서, 자연경화 접착제(111a) 및 UV접착제(111b)는 압전소자(102)의 신축에 추종하면서 압전소자(102)를 지지하게 된다.

압전소자(102), 구동축(103) 및 피구동부재(106)를 구비하여 구성되는 액추에이터는, 접착제(111)에 의해 압전소자(102)의 신축방향에 대해서 측방으로부터 지지되어 있다. 이 경우, 액추에이터를 압전소자(102)의 신축방향과 직교하는 방향으로부터 지지하는 것이 바람직하다. 이 접착제(111)는, 액추에이터를 측방으로부터 지지하여 부착하는 부착부재로서 기능하고 있다.

그리고, 이와 같은 구동장치(101c)를 얻기 위해서는, 우선, 구동축(103)을 압전소자(102)의 한쪽의 끝면(102a)에 접착제(109)에 의해 고정함과 아울러 추부재(105)를 압전소자(102)의 다른쪽의 끝면(102b)에 접착제(112)에 의해 고착하고, 압전소자(102) 및 추부재(105)를 정지부재(104) 내에 진입시키면서 구동축(103)을 정지부재(104)의 구멍(104c) 및 구멍(104d)에 삽입하고, 이동 렌즈(107)를 장착한 마찰부재(106)를 구동축(103)에 부착한다.

다음에, 자연경화 접착제(111a)의 충전 영역을 위치 결정해서 구성하도록 지그(도시 생략)를 배치하고, 상술한 정지부재(104) 내의 하측에 소정량의 자연경화 접착제(111a)를 상방으로부터 주입하여 충전하고, 이 자연경화 접착제(111a)에 적층하도록, 정지부재(104) 내에 소정량의 UV접착제(111b)를 주입하여 충전하고, 이 충전한 UV접착제(111b)에 자외선을 상방으로부터 조사해서 빠른 경화시킨다. 여기서, 아직 경화하지 않고 경화에 장시간을 필요로 하는 자연경화 접착제(111a)는, UV접착제(111b)가 빠른 경화함으로써 임시 고정되고, 그 충전 영역에 충전이 유지되게 된다. 그리고, 이와 같이 UV접착제(111b)가 빠른 경화하면 상술한 지그를 떼어내서 다음 구동장치에 제공하고, 지그를 떼어낸 장치에 대해서는 보호판(110)을 정지부재(104)에 부착해서 구동장치(101c)를 얻는다.

이와 같은 구동장치(101c)에 있어서, 이동 렌즈(107)를 이동할 경우에는, 예컨대 도 2(A), 도 2(B)에 나타내어지는 바와 같은 대략 톱니형상의 펄스 전압을 연속해서 압전소자(102)에 인가한다.

구체적으로는, 도 2(A)에 나타내는 펄스 전압을 인가하면, 시각(α1)~시각(α2)에서는, 압전소자(102)가 비교적 완만하게 신장하고, 구동축(103)이 비교적 완만한 속도로 도시 좌측으로 이동(이하 「전진」이라고 한다)한다. 이 때, 마찰부재(106)와 구동축(103) 사이의 마찰력보다 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)에 작용하는 관성력이 작으므로, 이 마찰력에 의해 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)는 구동축(103)과 함께 일체로 전진한다. 시각(α3)에서는, 압전소자(102)가 급격하게 수축하고, 구동축(103)은 빠른 속도로 도시 우측으로 이동(이하 「후퇴」라고 한다)한다. 이 때, 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)에 작용하는 관성력이 마찰부재(106)와 구동축(103) 사이의 마찰력보다 크므로, 구동축(103)만이 후퇴해서 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)는 실질적으로 거의 움직이지 않는다. 따라서, 도 2(A)에 나타내는 펄스 전압을 연속해서 인가함으로써, 이들 운동이 반복되어 이동 렌즈 (107)가 전진한다.

한편, 도 2(B)에 나타내는 펄스 전압을 인가하면, 이 펄스 전압의 파형은 도 2(A)에 나타내는 펄스 전압의 파형과 완급이 반대로 되어 있는 것에 의해, 시각(β1)에서는 구동축(3)만이 후퇴하여 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(7)가 실질적으로 거의 움직이지 않고, 시각(β2)~시각(β3)에서는 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)가 구동축(103)과 함께 일체로 후퇴한다. 따라서, 도 2(B)에 나타내는 펄스 전압을 연속해서 인가함으로써, 이들의 운동이 반복되어 이동 렌즈(107)가 후퇴한다.

이와 같은 구동을 행하는 제6실시형태에 있어서의 구동장치(101c)에 있어서는, 압전소자(102)는 자연경화 접착제(111a) 및 UV접착제(111b)에 의해 정지부재(104)에 탄성 지지된다. 따라서, 예컨대 구동장치(101c)가 낙하되어 버려 구동장치(101c)에 충격력이 부하된 경우에도, 자연경화 접착제(111a) 및 UV접착제(111b)가 갖는 탄성력에 의해 이 충격력을 완충해서 구동장치(101c)에 있어서의 각 부위 및 이들의 접합부의 파손을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 이 탄성력에 의해 정지부재(104)와 압전소자(102) 사이에서 진동이 전파되는 것을 억제할 수 있고, 공진의 영향을 억제할 수 있기 때문에, 구동축(103)을 신축방향(A)으로 확실하고 또한 정확하게 이동시킬 수 있다. 또한, 이와 같이 압전소자(102)가 탄성 지지되어 있기 때문에, 압전소자(102)의 구동축(103)측의 비틀림이나 휘어짐을 효과적으로 억제할 수 있고, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동할 수 있음과 아울러, 압전소자(102)가 지지되어 있지 않으면 구동축(103)이 이동하지 않고 압전소자(102)가 이동해 버릴 우려가 해소되어, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하 게 이동할 수 있다.

또한, 이와 같이 압전소자(102)가 정지부재(104)에 고정되지 않고 자연경화 접착제(111a) 및 UV접착제(111b)에 의해 탄성 지지되어 있기 때문에, 정지부재(104)의 구동축(103) 및 압전소자(102)에 대한 과구속을 방지할 수 있다. 그 결과, 정지부재(104)와 구동축(103)의 접합부에 생기는 불필요한 응력의 작용을 방지할 수 있어, 이 접합부의 파손을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 압전소자(102)를 탄성 지지하는 접착제로서 자연경화 접착제(111a) 및 UV접착제(111b)가 이용되기 때문에, UV접착제(111b)에 의해 자연경화 접착제(111a)를 임시 고정할 수 있고, 이 임시 고정에 의해, 자연경화 접착제(111a)의 충전 영역을 위치 결정하는 지그를 떼어내서 다음 장치에 대하여 사용할 수 있고, 제조성을 높일 수 있음과 아울러, 예컨대 전체를 UV접착제로 한 경우에 압전소자(102)보다 하측의 접착제에 자외선이 미치지 않고 경화되지 않고, 이 경화되지 않는 UV접착제가 유출되어 버릴 우려가 자외선이 미치지 않는 영역에 자연경화 접착제(111a)를 충전하고 있음으로써 해소가능하고, 유출되는 접착제에 의해 예컨대 구동축(103)이 더러워져 구동 불량으로 되는 일이 없고 원하는 구동 특성을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 이하의 작용·효과도 거둔다. 즉, 압전소자(102)가 그 구동축(103)측에서 탄성 지지되어 있기 때문에, 압전소자(102)의 구동축(103)측의 비틀림이나 휘어짐을 한층 효과적으로 억제할 수 있고, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동할 수 있다. 또한, 이 경우, 압전소자(102)의 전 체를 정지부재(104)에 탄성 지지하는 것에 비해서, 압전소자(102)의 신축이 저해되는 일이 없으므로, 구동축(103)을 한층 확실하고 또한 정확하게 이동시킬 수 있다.

또한, 자연경화 접착제(111a) 및 UV접착제(111b)가 중간벽(104b)에 이르기까지 충전되어 있기 때문에, 압전소자(102)와 구동축(103)의 접합부도 탄성 지지할 수 있고, 이 접합부의 강도를 증대하는 것이 가능하다. 그 결과, 상기 부위의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 압전소자(102)의 신축방향(A)의 타단측에 추부재(105)가 설치되어 있기 때문에, 구동축(103)이 압전소자(102)의 신축방향(A)으로 이동하지 않고 압전소자(102)가 이동해 버리는 일이 더욱 없고, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동할 수 있다. 또한, 이 추부재(105)가 연하고 또한 무겁기 때문에, 구동장치(101c)의 공진주파수를 저하시켜 공진에 의한 악영향이 없는 범위에서 압전소자(102)를 구동할 수 있음과 아울러, 주파수특성에 요철형상의 산란이 없게 되어 압전소자(102)가 신축방향(A) 이외의 방향으로 변위하는 비틀림·휘어짐이 한층 억제되어, 구동축(3)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동할 수 있다. 또한, 자연경화 접착제(111a) 및 UV접착제(111b)가 추부재(105)를 지지하고 있지 않기 때문에, 상술의 추부재(105)에 의한 작용 및 효과를 효과적으로 발휘할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 자연경화 접착제(111a) 및 UV접착제(111b)를 정지부재(104)의 중간벽(104b)에 이르기까지 충전하고 있지만, 압전소자(102)와 정지부재(104)의 중간벽(104b) 사이에 간극이 있어도 된다.

이와 관련하여, 자연경화 접착제(111a) 및 UV접착제(111b) 대신에 예컨대 고 무 등의 탄성 환상체를 압전소자(102)에 끼워맞춰서 정지부재(104)에 탄성 지지하는 것도 고려되지만, 이 경우에는, 구동장치(101c)의 부품점수가 증가되어 버리는 것이나, 압전소자(102)와 탄성 환상체 사이 및 탄성 환상체와 정지부재(104) 사이에 있어서의 접착이 더욱 필요하게 되기 때문에, 바람직하지 못하다.

도 22는, 제6실시형태에 따른 구동장치의 변형예를 나타내는 횡단면도이다. 이 변형예의 구동장치(101d)가 제6실시형태의 구동장치(101c)와 다른 점은, 자연경화 접착제(111a)를 압전소자(102)의 외형을 따라 덮도록 충전하고, UV 접착제(111b)를 자연경화 접착제(111a)에 적층해서 충전한 점이다.

이와 같이 구성된 구동장치(101d)에 있어서도, 제6실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없고, 아울러서, 탄성력이 큰 자연경화 접착제(111a)가 압전소자(102)의 외형을 따라 덮도록 충전되어 있기 때문에, 보다 확실하게 압전소자(102)를 탄성 지지하는 것이 가능함과 아울러, UV접착제(111b)가 얇게 되고, UV접착제(111b)의 경화시간의 단축을 도모할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 특히 효과적인 것으로서 충전하는 접착제를 실리콘계의 자연경화 접착제로 하고, 후에 충전하는 접착제를 UV접착제로 하고 있지만, 예컨대 먼저 충전하는 접착제를 실리콘계의 자연경화 접착제, 후에 충전하는 접착제를 탄성을 갖는 순간접착제로 해도 되고, 이용하는 접착제로서는, 경화시간이 다른 것의 조합이나, 경화 방법이 다른 것의 조합을 들 수 있다. 구체적으로는, 경화시간이 다른 접착제로서는, 예컨대, 자연경화 접착제, 순간접착제, UV접착제 등을 들 수 있고, 경화 방법이 다른 접착제로서는, 예컨대, 자외선이 주어지는 UV접착제, 열이 주어지는 열경화접착제, 방치되는 자연경화 접착제 등을 들 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 복수의 접착제로서 2종류의 접착제를 이용하고 있지만, 3종류 이상이어도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 특히 바람직한 것으로서, 복수의 접착제에 의해 압전소자(102)의 구동축(103)측을 지지하고 있지만, 복수의 접착제에 의해 추부재(105)를 지지하도록 해도 되고, 복수의 접착제에 의해 압전소자(102)의 전체를 지지하도록 해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 압전소자(102)의 신축방향(A)에 있어서의 타단측을 자유단으로 하고 있지만, 이 타단측의 단부를 정지부재(4)나 보호판(110)에 고정해서 고정단으로 해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 압전소자(102)에 인가하는 펄스 전압의 주파수를 이동 렌즈(107)가 전진할 경우와 후퇴할 경우에 같게 하고 있지만, 달라도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 피구동부재를 이동 렌즈(107)로 하고 있지만, 이동 렌즈(107)를 유지하는 렌즈 프레임이어도 좋고, 또한 다른 것이어도 된다.

또한 상기 실시형태에 있어서는, 전기기계 변환소자(102)를, 특히 바람직한 것으로서, 탄성을 갖는 접착제를 통해서 정지부재(104)에 탄성 지지하도록 하고 있지만, 다소 효과는 저감되지만, 단단한 접착제를 통해서 정지부재(104)에 지지하도록 해도 좋다.

(제7실시형태)

다음에 본 발명의 제7실시형태에 따른 구동장치에 대해서 설명한다.

도 23은 본 발명의 제7실시형태에 따른 구동장치를 나타내는 종단면도이고, 이 제7실시형태의 구동장치(101e)는, 디지털 카메라나 카메라가 부착된 휴대전화 등의 렌즈를 예컨대 포커스 구동하는 것이다.

구동장치(101e)는, 전기기계 변환소자인 압전소자(102)와, 이 압전소자(102)의 축선방향을 따른 일단측에 설치되는 구동축(구동부재)(103)과, 압전소자(102) 및 구동축(103)을 지지하는 정지부재(104)와, 압전소자(102)의 축선방향을 따른 타단측에 설치되는 추부재(추)(105)와, 구동축(103)에 그 축방향으로 이동가능하며 마찰 결합하는 마찰부재(106)와, 이 마찰부재(106)에 고정된 이동 렌즈(피구동부재)(107)를 구비하고, 오토 포커스시에 이동렌즈(107)의 초점을 조정하기 위해서, 압전소자(102)에 의해 예컨대 1㎜정도까지 이동렌즈(107)를 그 광축방향을 따라 구동하는 것이다.

압전소자(102)는 예컨대 세라믹 등을 적층해서 이루어지는 것으로, 이 압전 소자(102)에는 리드선(108)이 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 이 압전소자(102)는, 제어부(도시 생략)로부터 리드선(108)을 통해서 후술의 전기신호가 인가됨으로써, 축선방향으로 신축하다(이하, 축선방향을 「신축방향(A)」라고 한다). 또한, 본 실시형태에서는 전기기계 변환소자로서 압전소자(102)를 이용하고 있지만, 전기신호의 입력에 의해 신축가능한 것이면, 예컨대 인공 근육 폴리머 등이어도 좋다.

구동축(103)은, 경량으로 단단하고 또한 고강도인 예컨대 카본 그래파이트나 베릴륨 합금 등에 의해 형성되고, 원기둥 형상을 나타내고 있다. 이 구동축(103)은, 압전소자(102)와 동축에 배치되어서, 압전소자(102)의 신축방향(A)의 한쪽의 끝면(102a)에 접촉되고, 접착제(109)에 의해 고착되어 있다. 또한, 구동축(103)의 형상은 원기둥 형상에 한정되는 것은 아니고, 각이 진 형상 등이어도 좋다.

정지부재(104)는 압전소자(102) 및 구동축(103)을 맞붙이기 위한 프레임체(프레임 부재)로서 기능하는 것이다. 이 정지부재(104)는 프레임체를 구성하는 도시 좌측 전방벽인 전방측 베어링부(104a) 및 신축방향(A)의 도중의 중간벽인 중간 베어링부(104b)를 갖고, 전방측 베어링부(104a)에는 구멍(104c)이 형성되고, 중간 베어링부(104b)에는 구멍(104c)과 동축위치에 구멍(104d)이 형성되고, 이들 구멍(104c) 및 구멍(104d)에, 구동축(103)이 이동할 수 있게 삽입되어 지지되어 있다. 여기서, 구멍(104d)은, 압전소자(102)와 구동축(103)의 접합부를 형성하는 접착제(109)와의 간섭을 피하기 위해서, 압전소자(102)측이 테이퍼면(116)으로 되어 있다. 이 정지부재(104)의 도시 우측의 후단은 개방되고, 이 후단에는 박판을 굴곡시 킴으로써 형성된 보호판(110)이 부착되어 있다.

추부재(105)는, 정지부재(104) 및 보호판(110)과 비접촉상태에서 압전소자(2)의 신축방향(A)의 다른쪽의 끝면(102b)에 접촉되고, 접착제(112)에 의해 고착되어 있다. 이 추부재(105)는, 압전소자(102)의 다른쪽의 끝면(102b)에 부가를 줌으로써, 구동축(103)이 신축방향(A)으로 이동하지 않고 압전소자(102)가 이동하는 것을 방지함과 아울러, 공진주파수를 내리고 또한 주파수특성에 요철형상의 산란을 없애서 압전소자(102)로부터 구동축(103)에 대하여 양호한 변위나 임펙트를 전하기 위한 것이다. 따라서, 추부재(105)는 구동축(103)보다 질량이 크고 또한 연한 것이 이용된다.

무거운 추부재로서는, 구체적으로는, 예컨대, 구동축(103)이 8㎎, 압전소자(102)가 32㎎인 경우에, 32㎎의 추부재가 이용된다. 또한, 연한 추부재로서는, 연성재료에 의한 것이 채용되고, 압전소자(102) 및 구동축(103)보다 영률이 작은 것이 이용되어 있다. 영율은, 1㎬ 이하가 바람직하고, 300㎫ 이하가 보다 바람직하다. 이와 같은 연성재료는, 예컨대 고무나 엘라스토머 등의 탄성체에 비중이 큰 금속분을 혼합함으로써 제조되고, 예컨대 우레탄고무나 우레탄 수지 등에 텅스텐 등의 분말을 혼합함으로써 제조된다. 추부재(105)의 비중은, 장치의 소형화를 위해서 가능한 한 높은 것이 바람직하고, 예컨대 8~12정도로 된다.

마찰부재(106)는, 구동축(103)에 소정의 마찰력으로 슬라이딩 가능하게 마찰 결합되어 있다. 구체적으로는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 마찰부재 본체(113)에 형성된 V형상의 홈(114)에 구동축(3)이 진입하고, 이 구동축(103)을 마찰부재 본체 (113)측에 가압하도록 판 스프링(115)이 부착되어 있다. 이 마찰부재(106)와 구동축(103) 사이의 소정의 마찰력은, 후술하는 바와 같이, 압전소자(102)가 비교적 완만하게 신축할 때의 구동축(103)의 구동력보다 크고, 또한, 압전소자(102)가 급격하게 신축할 때의 구동축(103)의 구동력보다 작도록 설정되어 있다.

이동 렌즈(107)는 구동장치(101e)의 이동대상물이 되는 것이고, 도 23에 나타내는 바와 같이, 그 광축방향이 구동축(103)의 축선방향과 평행을 이루도록 마찰부재(106)의 마찰부재 본체(113)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)가 일체로 구동된다. 이 이동 렌즈(107)의 광축방향을 따른 전방측과 후방측에는, 도시를 생략한 고정 렌즈가 각각 정지부재(104)에 고정되어 배치되어, 이들 이동 렌즈(107) 및 고정 렌즈에 의해 카메라의 촬영 광학계가 구성된다.

특히 본 실시형태에서는, 정지부재(104)의 중간 베어링부(104b)에 있어서의 테이퍼면과 구동축(103) 사이에 제1접착부(117)가 설치되고, 이 제1접착부(117)에 의해 구동축(103)이 정지부재(104)에 탄성 지지되고, 정지부재(104) 내이며 압전소자(102)의 신축방향(A)의 도중에서부터 정지부재(104)의 중간 베어링부(104b)에 이르기까지의 범위에 제2접착부(118)가 설치되고, 이 제2접착부(118)에 의해 압전소자(102)가 정지부재(104)에 탄성 지지되어 있다.

제1접착부(117)는 구동축(103)을 지지하는 제1충전재로서 기능하고, 제2접착부(118)는 압전소자(102)를 지지하는 제1충전재로서 기능한다.

압전소자(102), 구동축(103) 및 피구동부재(106)를 구비하여 구성되는 액추에이터는, 제2접착제(118)에 의해 압전소자(102)의 신축방향으로 대하여 측방으로 부터 지지되어 있다. 이 경우, 액추에이터를 압전소자(102)의 신축방향과 직교하는 방향으로부터 지지하는 것이 바람직하다. 이 제2접착제(118)는, 액추에이터를 측방으로부터 지지하여 부착하는 부착부재로서 기능하고 있다.

제1접착부(117)는, 예컨대 빠른 경화성을 갖고 또한 탄성을 갖는 순간접착제를 충전함으로써 형성되고, 제2접착부(118)는, 예컨대 연해서 비중이 가볍고 또한 비교적 점성이 높은 실리콘계의 접착제를 충전함으로써 형성된다. 이 실리콘계의 접착제로서는, 쇼어경도가 50 이하인 것이 바람직하고, 30~40인 것이 보다 바람직하다.

이와 같은 구동장치(101e)는, 구동축(103)을 압전소자(102)의 한쪽의 끝면(102a)에 접착제(109)에 의해 고착함과 아울러 추부재(105)를 압전소자(102)의 다른쪽의 끝면(102b)에 접착제(112)에 의해 고착하고, 압전소자(102) 및 추부재(105)를 정지부재(104) 내에 진입시키면서 구동축(103)을 전방측 베어링부(104a)의 구멍(104c) 및 중간 베어링부(104b)의 구멍(104d)에 삽입하고, 이동 렌즈(107)를 장착한 마찰부재(106)를 구동축(103)에 부착하고, 제1접착부(117)를 설치한 후, 제2접착부(118)를 설치해서 압전소자(102)를 탄성 지지하고, 최후에, 정지부재(104)에 보호판(110)을 부착함으로써 얻어진다.

여기서, 제1접착부(117) 및 제2접착부(118)의 형성방법에 대해서 보다 상세하게 설명하면, 우선 상술한 정지부재(104)의 중간 베어링부(104b)에 있어서의 테이퍼면과 구동축(103) 사이에 소정량의 접착제를 상방으로부터 충전한다. 이 접착제는 그 빠른 경화성에 의해 곧바로 경화되어, 제1접착부(117)를 형성한다. 이것에 의해, 구동축(103)이 정지부재(104)에 임시 고정되고 또한 탄성 지지된다.

그리고, 제1접착부(117)를 형성한 후, 상술한 정지부재(104) 내이며 압전소자(102)의 구동축(103)측에 소정량의 접착제를 상방으로부터 주입해서 충전하여 제2접착부(118)를 형성한다. 따라서, 제1접착부(117) 및 제2접착부(118)는, 압전소자(102)의 신축에 추종하면서 압전소자(102)를 지지하게 된다.

이와 같은 구동장치(101e)에 있어서, 이동 렌즈(107)를 이동할 경우에는, 예컨대 도 2(A), 도 2(B)에 나타내어지는 바와 같은 대략 톱니형상의 펄스 전압을 연속해서 압전소자(102)에 인가한다.

구체적으로는, 도 2(A)에 나타내는 펄스 전압을 인가하면, 시각(α1)~시각(α2)에서는, 압전소자(102)가 비교적 완만하게 신장되고, 구동축(103)이 비교적 완만한 속도로 도시 좌측으로 이동(이하 「전진」이라고 한다)한다. 이 때, 마찰부재(106)와 구동축(103) 사이의 마찰력보다 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)에 작용하는 관성력이 작으므로, 이 마찰력에 의해 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)는 구동축(103)과 함께 일체로 전진한다. 시각(α3)에서는, 압전소자(102)가 급격하게 수축하고, 구동축(103)은 빠른 속도로 도시 우측으로 이동(이하 「후퇴」라고 한다)한다. 이 때, 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)에 작용하는 관성력이 마찰부재(106)와 구동축(103) 사이의 마찰력보다 크므로, 구동축(103)만이 후퇴하여 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)는 실질적으로 거의 움직이지 않는다. 따라서, 도 2(A)에 나타내는 펄스 전압을 연속해서 인가함으로써, 이들의 운동이 반복되어 이동 렌즈(107)가 전진한다.

한편, 도 2(B)에 나타내는 펄스 전압을 인가하면, 이 펄스 전압의 파형은 도 2(A)에 나타내는 펄스 전압의 파형과 완급이 반대로 되어 있는 것에 의해, 시각(β1)에서는 구동축(103)만이 후퇴하여 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)가 실질적으로 거의 움직이지 않고, 시각(β2)~시각(β3)에서는 마찰부재(106) 및 이동 렌즈(107)가 구동축(103)과 함께 일체로 후퇴한다. 따라서, 도 2(B)에 나타내는 펄스 전압을 연속해서 인가함으로써, 이들의 운동이 반복되어 이동 렌즈(107)가 후퇴한다.

이와 같은 구동을 행하는 제7실시형태에 있어서의 구동장치(101e)에 있어서는, 압전소자(102)는 제1접착부(117) 및 제2접착부(118)에 의해 정지부재(104)에 탄성 지지된다. 따라서, 예컨대 구동장치(101e)가 낙하되 버려 구동장치(101e)에 충격력이 부하된 경우에도, 제1접착부(117) 및 제2접착부(118)가 갖는 탄성력에 의해 이 충격력을 완충해서 구동장치(101e)에 있어서의 각 부위 및 이들의 접합부의 파손을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 이 탄성력에 의해 정지부재(104)와 압전소자(102) 사이에서 진동이 전파되는 것을 억제할 수 있고, 공진의 영향을 억제할 수 있기 때문에, 구동축(103)을 신축방향(A)으로 확실하고 또한 정확하게 이동시킬 수 있다. 또한, 이와 같이 압전소자(102)가 탄성 지지되어 있기 때문에, 압전소자(102)의 구동축(103)측의 비틀림이나 휘어짐을 효과적으로 억제할 수 있고, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동하는 것이 가능함과 아울러, 압전소자(102)가 지지되어 있지 않으면 구동축(103)이 이동하지 않고 압전소자(102)가 이동해버릴 우려가 해소되어, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동할 수 있다.

또한, 이와 같이 압전소자(102)가 정지부재(104)에 고정되지 않고 탄성 지지되어 있기 때문에, 정지부재(104)의 구동축(103) 및 압전소자(102)에 대한 과구속을 방지할 수 있다. 그 결과, 정지부재(104)와 구동축(103)의 접합부에 생기는 불필요한 응력의 작용을 방지할 수 있어, 이 접합부의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 제1접착부(117)를 설치한 후에 제2접착부(118)를 설치하는 것이 가능하기 때문에, 제1접착부(117)에 의해 구동축(103)을 임시 고정할 수 있고, 이 임시 고정에 의해, 제2접착부(118)의 형성이 용이하게 되고, 제조성을 높일 수 있음과 아울러, 제2접착부(118)에 인접하는 중간 베어링부(104b)에 제1접착부(117)를 설치하고 있기 때문에, 압전소자(102)의 신축방향(A)으로의 제2접착부(118)로부터의 경화 전의 접착제의 유출을 멈출 수 있고, 구동축(103)이 더러워져 구동 불량으로 되는 일이 없고 원하는 구동 특성을 얻는 것이 가능하다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 이하의 작용·효과도 거둔다. 즉, 압전소자(102)가 그 구동축(103)측에서 탄성 지지되어 있기 때문에, 압전소자(102)의 구동축(103)측의 비틀림이나 휘어짐을 한층 효과적으로 억제할 수 있고, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동할 수 있다. 또한, 이 경우, 압전소자(102)의 전체를 정지부재(104)에 탄성 지지하는 것에 비해서, 압전소자(102)의 신축이 저해되는 일이 없으므로, 구동축(103)을 한층 확실하고 또한 정확하게 이동시킬 수 있다.

또한, 제2접착부(118)가 중간 베어링부(104b)에 이르기까지 설치되어 있기 때문에, 압전소자(102)와 구동축(103)의 접합부도 탄성 지지할 수 있고, 이 접합부 의 강도를 증대하는 것이 가능하다. 그 결과, 상기 부위의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 압전소자(102)의 신축방향(A)의 타단측에 추부재(105)가 설치되어 있기 때문에, 구동축(103)이 압전소자(102)의 신축방향(A)으로 이동하지 않고 압전소자(102)가 이동해 버리는 일이 더욱 없고, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동할 수 있다. 또한, 이 추부재(105)가 연하고 또한 무겁기 때문에, 구동장치(101e)의 공진주파수를 저하시켜 공진에 의한 악영향이 없는 범위에서 압전소자(102)를 구동할 수 있음과 아울러, 주파수특성에 요철형상의 산란이 없게 되어 압전소자(102)가 신축방향(A) 이외의 방향으로 변위하는 비틀림·휘어짐이 한층 억제되어, 구동축(103)이 한층 확실하고 또한 정확하게 이동할 수 있다. 또한, 제2접착부(118)가 추부재(105)를 지지하고 있지 않기 때문에, 상술의 추부재(105)에 의한 작용 및 효과를 효과적으로 발휘할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 제2접착부(118)를 정지부재(104)의 중간 베어링부(104b)에 이르기까지 설치하고 있지만, 압전소자(102)와 중간 베어링부(104b) 사이에 간극이 있어도 된다.

또한, 임시 고정인 제1접착부(117)가 구동축(103)을 구동중 또는 구동후에 탈락될 우려가 있지만, 이 경우에도 압전소자(102)가 제2접착부(118)에 의해 탄성 지지되어 있기 때문에 문제 없다.

이와 관련하여, 본 실시형태에서는, 제2접착부(118) 대신에 예컨대 고무 등의 탄성 환상체를 압전소자(102)에 끼워맞춰 정지부재(104)에 탄성 지지하는 것도 고려되지만, 이 경우에는, 구동장치(101e)의 부품점수가 증가되어 버리는 것이나, 압전소자(102)와 탄성 환상체 사이 및 탄성 환상체와 정지부재(104) 사이에 있어서의 접착이 더욱 필요하게 되기 때문에, 바람직하지 못하다.

도 24는, 제7실시형태에 따른 구동장치의 변형예의 종단면도이다. 이 변형예의 구동장치(101f)가 상술한 구동장치(101e)와 다른 점은, 정지부재(104) 대신에, 중간 베어링부(104b)의 구멍(104d)에 있어서의 마찰부재(106)측(도시 좌측)에 테이퍼면(121)을 설치한 정지부재(124)를 이용하고, 제1접착부(117) 대신에, 이 테이퍼면(121)과 구동축(103) 사이에 접착제를 충전하여 제1접착부(127)로 한 점이다.

이와 같이 구성된 구동장치(101f)에 있어서도, 구동장치(101e)와 마찬가지로, 제1접착부(127)가 임시 고정으로서 기능함과 아울러 제2접착부(118)로부터의 접착제의 유출을 방지하기 때문에, 구동장치(101e)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 물론, 다른 작용 효과는 구동장치(101e)와 마찬가지이다.

도 25는, 제7실시형태에 따른 구동장치의 다른 변형예를 나타내는 종단면도이다. 이 변형예의 구동장치(101g)가 상술한 구동장치(101e)와 다른 점은, 정지부재(104) 대신에, 전방측 베어링부(104a)의 구멍(104c)에 있어서의 마찰부재(106)측(도시 우측)에 테이퍼면(131)을 설치한 정지부재(134)를 이용하고, 제1접착부(117) 대신에, 이 테이퍼면(131)과 구동축(103) 사이에 접착제를 충전하여 제1접착부(137)로 한 점이다.

이와 같이 구성된 구동장치(101g)에 있어서도, 구동장치(101e)와 마찬가지로 제1접착부(137)가 임시 고정으로서 기능하기 때문에, 제2접착부(118)의 형성이 용이하게 되어 제조성을 높일 수 있다. 물론, 다른 작용 효과는 구동장치(101e)와 마 찬가지이다.

도 26은, 제7실시형태에 따른 구동장치의 다른 변형예를 나타내는 종단면도이다. 이 변형예의 구동장치(101h)가 구동장치(101g)와 다른 점은, 정지부재(34) 대신에, 전방측 베어링부(104a)의 구멍(104c)에 있어서의 마찰부재(106)와는 반대측(도시 좌측)에 테이퍼면(141)을 설치한 정지부재(144)를 이용하고, 제1접착부(137) 대신에, 이 테이퍼면(141)과 구동축(103) 사이에 접착제를 충전해서 제1접착부(147)로 한 점이다.

이와 같이 구성된 구동장치(101h)에 있어서도, 구동장치(101g)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 특히 바람직한 것으로서, 베어링부의 구멍에 테이퍼면을 설치하고, 이 테이퍼면과 구동축(103) 사이에 제1접착부를 설치하도록 하고 있지만, 테이퍼면을 설치하지 않고 베어링부 끝면과 구동축(3)의 둘레면에 같이 접촉하는 필릿형상으로 형성해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 특히 바람직한 것으로서 제1접착부 및 제2접착부를 정지부재 내에 각각 1개소 설치하고 있지만, 제1접착부를 정지부재 내에 복수 개소 형성해도 되고, 제2접착부를 정지부재 내에 복수 개소 형성해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 특히 바람직한 것으로서, 제2접착부에 의해 압전소자(102)의 구동축(103)측을 지지하고 있지만, 제2접착부에 의해 추부재(105)를 지지하도록 해도 되고, 제2접착부에 의해 압전소자(102)의 전체를 지지하도록 해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 제2접착부를 형성하는 접착제를 주입할 때에, 그 점성에 의해 충전을 유지하도록 하고 있지만, 예컨대 지그를 이용하거나 정지부재에 칸막이 벽을 설치하는 것 등을 해서 충전해도 된다. 이것에 의해, 압전소자(102)의 신축방향(A)으로의 제2접착부로부터의 접착제의 유출을 한층 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 압전소자(102)의 신축방향(A)에 있어서의 타단측을 자유단으로 하고 있지만, 이 타단측의 단부를 정지부재나 보호판(110)에 고정해서 고정단으로 해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 압전소자(102)의 신축방향(A)에 있어서의 타단측에 추부재(105)를 설치하고, 이 추부재(105)를 특히 바람직한 것으로서 연하고 또한 무거운 것으로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 이 추부재(105)에 의해, 구동축(3)의 신축방향(A)에 대한 이동성을 한층 높이도록 하고 있지만, 추부재(105)는 없어도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 압전소자(102)에 인가하는 펄스 전압의 주파수를 이동 렌즈(7)가 전진할 경우와 후퇴할 경우에 같게 하고 있지만, 달라도 된다.

또한 상기 실시형태에 있어서는, 전기기계 변환소자(102), 구동축(103)을, 특히 바람직한 것으로서, 탄성을 갖는 접착제를 통해서 정지부재(104)에 탄성 지지 하도록 하고 있지만, 다소 효과는 저감되지만, 단단한 접착제를 통해서 정지부재(104)에 지지하도록 해도 좋다.

이와 관련하여, 제2접착부의 접착을 행하지 않는 경우도 있다. 이 경우에는, 제1접착부가 제2접착부를 겸용하게 된다.

상술한 제5실시형태, 제6실시형태 및 제7실시형태에 따른 구동장치에 있어서, 접착제 등의 충전재에 의해 액추에이터를 지지할 경우, 압전소자(102)와 리드선(108) 등의 배선 부재와의 접속부분을 피복하도록 충전재를 충전하는 것이 바람직하다. 이 경우, 배선 부재의 접속 강도를 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 압전소자(102)와 리드선(108)의 접속부분에 큰 스트레스가 가해진 경우에도, 리드선(108)이 빠져 떨어지는 것이 억제된다. 또한, 리드선(108)이 극단적으로 절곡되어 단선되어 버리는 것이 억제된다. 또한, 리드선(108)의 접속부분에 큰 스트레스가 가해진 경우이여도, 그 접속부분에 있어서 땜납이나 플럭스 등의 비산물이 발생하는 것이 억제된다. 한편, 접속부분이 피복되어 있지 않은 경우에는, 접속부분에 큰 스트레스가 가해진 경우에는, 비산물이, 구동부재(103)와 마찰부재(106) 사이의 마찰 결합 부분에 부착되어 정확한 구동을 방해하는 사태나 이동 렌즈(107)에 부착되어서 광학성능을 열화시키는 사태가 생길 우려가 있다. 이에 대해서, 충전재로 배선 부재의 접속부분을 피복함으로써, 그러한 사태의 발생이 유효하게 억제된다.

또한, 상술한 각 실시형태는 본 발명에 따른 구동장치의 일례를 나타내는 것이다. 본 발명에 따른 구동장치는, 이들 실시형태에 따른 구동장치에 한정되는 것은 아니고, 각 청구항에 기재한 요지를 변경하지 않는 범위에서, 실시형태에 따른 구동장치를 변형하고, 또는 다른 것에 적용한 것이어도 된다. 예컨대, 본 실시형태에서는, 이동 렌즈를 구동하는 구동장치에 적용한 장치에 대해서 설명했지만, 이동 렌즈 이외의 물건을 구동하는 구동장치에 적용해도 좋다.

본 발명에 의하면, 공진의 영향이 적은 방법으로 액추에이터를 지지하도록 했으므로, 액추에이터와 외부의 부재 사이에서 진동이 전달되는 것을 억제할 수 있고, 피구동부재를 정확하게 이동시킬 수 있다.

Claims

전기기계 변환소자와 이 전기기계 변환소자의 신축에 따라 움직이는 구동부재를 갖고, 상기 구동부재에 마찰 결합된 피구동부재를 상기 구동부재를 따라 이동시키는 액추에이터를 구비하고,

상기 액추에이터는 상기 전기기계 변환소자의 신축방향에 대해서 측방에서 케이스체에 지지되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 액추에이터는 지지부재에 의해 상기 케이스체에 지지되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 액추에이터는 충전재에 의해 상기 케이스체에 지지되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제3항에 있어서, 상기 충전재는 접착제에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제3항에 있어서, 상기 충전재는 복수의 접착제로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제2항에 있어서, 상기 지지부재는 탄성 특성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전재는 탄성 특성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스체는, 상기 충전재의 유출을 방지하는 칸막이 벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항, 제3항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동부재를 상기 케이스체에 지지하기 위한 제1충전부와, 상기 전기기계 변환소자를 상기 케이스체에 지지하기 위한 제2충전부를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제9항에 있어서, 상기 제1충전부는 임시 고정용인 것을 특징으로 하는 구동장치.
제9항에 있어서, 상기 제1충전부는, 상기 구동부재를 상기 전기기계 변환소자 근방에서 지지하는 베어링부로서, 상기 제2충전부에 인접하는 부분에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기기계 변환소자는, 전기신호입력을 위한 배선 부재가 접속되는 단자를 외측 표면에 갖고,

상기 지지부재 또는 충전재는, 상기 단자와 상기 배선 부재의 접속부분을 피복하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동부재는, 선단측 및 기단측의 일방 또는 쌍방에서 상기 전기기계 변환소자의 신축방향으로 이동할 수 있게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터는, 상기 전기기계 변환소자의 신축방향으로 이동할 수 있게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기기계 변환소자에 대하여, 상기 구동부재와 반대측에 추부재가 부착된 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기기계 변환소자를 구동하기 위해서 신장과 축소방향에 있어서 비대칭의 신호를 발생시키는 구동수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피구동부재는 상기 구동부재에 대하여 면접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피구동부재의 이동위치를 검출하는 검출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기기계 변환소자는 가청주파수를 초과하는 구동 주파수에서 구동되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피구동부재는, 광학부재 또는 광학부재에 부착되는 부재이며, 촬영 광학계에 이용되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터는, 휴대전화에 탑재되는 촬영 광학계에 이용되는 것을 특징으로 하는 구동장치.