駆動装置、およびこれを備えた撮像装置、電子機器
【課題】被駆動体の円滑な駆動が可能であり、かつ小型化が可能な駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置は、一端部が筐体に固定されており、電気的制御により屈曲変位が生じる電気機械変換素子と、一端部が上記電気機械変換素子に連結されており、他端部が被駆動体と摩擦接触している摩擦部材と、一端部が上記被駆動体に固定されるとともに他端部が上記筐体に固定されており、上記被駆動体を上記摩擦部材側へ付勢する予圧部材とを備えている。これにより、駆動装置の構造をより簡単に、かつ機能をより安定させることができる。即ち、被駆動体の円滑な駆動が可能であり、かつ小型化が可能な駆動装置を提供することができる。例えば、本発明に係る駆動装置をカメラ等の撮像装置のレンズ駆動に用いた場合には、より小型化された、駆動速度がより均一で、かつピント調整の精度がより優れた製品を提供することができる。
【解決手段】駆動装置は、一端部が筐体に固定されており、電気的制御により屈曲変位が生じる電気機械変換素子と、一端部が上記電気機械変換素子に連結されており、他端部が被駆動体と摩擦接触している摩擦部材と、一端部が上記被駆動体に固定されるとともに他端部が上記筐体に固定されており、上記被駆動体を上記摩擦部材側へ付勢する予圧部材とを備えている。これにより、駆動装置の構造をより簡単に、かつ機能をより安定させることができる。即ち、被駆動体の円滑な駆動が可能であり、かつ小型化が可能な駆動装置を提供することができる。例えば、本発明に係る駆動装置をカメラ等の撮像装置のレンズ駆動に用いた場合には、より小型化された、駆動速度がより均一で、かつピント調整の精度がより優れた製品を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、およびこれを備えた撮像装置、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機械変換素子（圧電素子）を用いて被駆動体を駆動するための駆動装置が提案されている。このような駆動装置は、例えば、カメラの撮影レンズ等、光学装置におけるレンズの駆動に用いられている。
【０００３】
例えば特許文献１には、電圧印加により屈曲する圧電素子と、圧電素子の一端を保持する保持部材と、圧電素子の自由端と摩擦接触する被駆動体と、圧電素子と被駆動体とを一定の力で押し付けるための予圧機構とを備え、圧電素子の屈曲変位によって摩擦接触している被駆動体を移動させる駆動装置に係る発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２５２１０３号公報（平成19(2007)年 9月27日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示の駆動装置は、被駆動体を円滑に移動させるには、ばね等の予圧発生部材とベアリング等の摺動用部材とが必要であるため、装置の小型化が困難であった。また、特許文献１では、予圧機構についての詳細な説明がなされていない。さらに、特許文献１に開示の駆動装置内には、予圧機構を設ける充分なスペースもなかった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被駆動体の円滑な駆動が可能であり、かつ小型化が可能な駆動装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、簡便な予圧機構を小スペースに設けることが可能であり、駆動部材と被駆動体との間で作用する摩擦力、および被駆動体の駆動速度が安定した駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る駆動装置は、上記の課題を解決するために、一端部が筐体に固定されており、電気的制御により屈曲変位が生じる電気機械変換素子と、一端部が上記電気機械変換素子に連結されており、他端部が被駆動体と摩擦接触している摩擦部材と、一端部が上記被駆動体に固定されるとともに他端部が上記筐体に固定されており、上記被駆動体を上記摩擦部材と当接する方向へ付勢する予圧部材とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、電気的制御によって電気機械変換素子を屈曲させ、摩擦部材を介して被駆動体を一定方向へ移動させることができる。また、予圧部材の一端部が上記被駆動体に固定されるとともに他端部が筐体に固定されているため、上記被駆動体が移動することによって上記予圧部材が変位する。これにより、駆動装置の構造をより簡単に、かつ機能をより安定させることができる。即ち、被駆動体の円滑な駆動が可能であり、かつ小型化が可能な駆動装置を提供することができる。
【０００９】
本発明に係る駆動装置は、上記予圧部材がコイルばねであることがより好ましい。
【００１０】
上記の構成によれば、コイルばねが優れた弾性を有するため、被駆動体の移動過程において、より安定した予圧効果を果たすことができる。また、被駆動体が駆動する方向への負荷を低減することが可能となり、安定した駆動が可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る駆動装置は、コイルばねの一端または両端が弾性の無い密着巻きにされていることがより好ましい。
【００１２】
上記の構成によれば、コイルばねの両端部を被駆動体および筐体に固定するとき、固定面に当たるコイルばねの部分をより安定させることができる。例えば、接着剤等を使用して固定する場合には、より広くて安定な状態の接着面を確保することができる。また、コイルばねの変位によって生じる牽引力の固定部分に対する影響を緩和することができる。
【００１３】
本発明に係る駆動装置は、上記予圧部材が動作最大点に達したときの当該予圧部材の長さ方向が、被駆動体の移動方向に対して垂直ではないことがより好ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、被駆動体の移動過程において、予圧部材の変位によって生じる力が被駆動体の移動動作に対する抵抗要因になることを回避することができる。
【００１５】
本発明に係る駆動装置は、上記予圧部材における被駆動体に固定されている一端部は、上記被駆動体の移動に伴って移動し、その最大移動範囲内に、上記一端部が、上記摩擦部材を通り上記被駆動体の移動方向に垂直な予圧垂線上に位置する箇所があることがより好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、予圧部材による被駆動体に対する予圧荷重を、より安定させることができる。
【００１７】
本発明に係る駆動装置は、上記予圧部材を複数備えていることがより好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、被駆動体を電気機械変換素子側へより安定して付勢させることができる。
【００１９】
本発明に係る駆動装置は、上記予圧部材が全てコイルばねであり、被駆動体の移動範囲内における任意の位置において、上記コイルばねの長さ方向が互いに平行にならないことがより好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、被駆動体の移動動作に対する、複数備えられているコイルばねによる抵抗力の極値が重なることがないので、より安定した被駆動体の移動動作を行うことができる。
【００２１】
本発明に係る駆動装置は、上記被駆動体を支持するとともに被駆動体を移動方向に付勢する支持弾性部材をさらに備え、上記予圧部材の静止状態から変形を伴う被駆動体の移動方向と、上記支持弾性部材の付勢方向とが互いに異なっていることがより好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、被駆動体に対する予圧部材による付勢力と支持弾性部材による付勢力とを互いに打ち消す方向に、上記予圧部材および支持弾性部材が配置されているので、被駆動体の往復での移動速度が異なる状況を緩和することができる。
【００２３】
本発明に係る駆動装置は、上記電気機械変換素子と上記摩擦部材との間に固定部材を設けていることがより好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、予圧部材による被駆動体に対する予圧荷重を、より安定させることができる。
【００２５】
本発明に係る駆動装置は、上記固定部材は、摩擦部材の移動方向を電気機械変換素子の駆動方向と異ならせるようになっていることがより好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、筐体内における電気機械変換素子の配置に自由度が増すので、筐体の外形サイズ、即ち、駆動装置の大きさをより小さくすることができる。
【００２７】
本発明に係る撮像装置は、上記の課題を解決するために、上記駆動装置を備えていることを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、駆動速度がより安定した、より精度の高い撮像装置を提供することができる。
【００２９】
本発明に係る電子機器は、上記の課題を解決するために、上記駆動装置または撮像装置を備えていることを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、駆動速度がより安定した、より精度の高い、より小型化された電子機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る駆動装置は、一端部が筐体に固定されており、電気的制御により屈曲変位が生じる電気機械変換素子と、一端部が上記電気機械変換素子に連結されており、他端部が被駆動体と摩擦接触している摩擦部材と、一端部が上記被駆動体に固定されるとともに他端部が上記筐体に固定されており、上記被駆動体を上記摩擦部材と当接する方向へ付勢する予圧部材とを備えていることを特徴としている。
【００３２】
これにより、駆動装置の構造をより簡単に、かつ機能をより安定させることができる。つまり、ベアリング等の摺動用部材を用いなくても、従来技術と比べて被駆動体に対する予圧荷重の変動や、被駆動体の移動動作に対する抵抗変化が少ない構造を実現することができる。即ち、被駆動体の円滑な駆動が可能であり、かつ小型化が可能な駆動装置を提供することができる。例えば、本発明に係る駆動装置をカメラ等の撮像装置のレンズ駆動に用いた場合には、より小型化された、駆動速度がより均一で、かつピント調整の精度がより優れた製品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の実施の形態を、図１乃至図１５に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３４】
〔実施の形態１〕
図１は、実施の形態１における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図２は、上記駆動装置の構成を示す概略の側面図である。
【００３５】
以下の説明においては、被駆動体の移動方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直で静止状態のときにおける電気機械変換素子の長さ方向をｙ方向とし、ｙ方向およびｚ方向に垂直な方向をｘ方向とする。
【００３６】
本実施の形態における駆動装置は、図１および図２に示すように、被駆動体２と、一端部が筐体６に固定されており、電気的制御により屈曲変位が生じる電気機械変換素子５と、一端部が上記電気機械変換素子５に連結されており、他端部が被駆動体２の被駆動体接触部２ａと摩擦接触している摩擦部材３と、上記電気機械変換素子５と上記摩擦部材３との間に設けられた固定部材４と、一端部が上記被駆動体接触部２ａに固定されるとともに他端部が上記筐体６に固定されており、上記被駆動体接触部２ａを上記摩擦部材３と当接する方向へ付勢する予圧部材１とを備えている。
【００３７】
筐体６は、予圧部材１や電気機械変換素子５等をその内部に備える枠構造であり、駆動装置の強度や機能を確保するためのものである。例えば、本発明の駆動装置が電子機器等に内蔵され、電子機器本体に直接予圧部材１や電気機械変換素子５等が設けられている場合には、電子機器本体を筐体６と見なすことができる。
【００３８】
電気機械変換素子５は、筐体６の側壁に垂直に配置されている。電気機械変換素子５の固定端（一端部）や予圧部材１の他端部は筐体６に固定されている。従って、被駆動体２の移動によって、被駆動体２と筐体６との相対位置が変化するとともに、被駆動体２と電気機械変換素子５および予圧部材１との相対位置も変化する。
【００３９】
筐体６に設けられた案内部材６ａは、被駆動体２をｚ方向に沿って円滑に移動させるためのガイド構造を備えている。尚、案内部材６ａは、例えば、筐体６の底面に対して垂直に設けられた軸を被駆動体２に設けられた軸孔に通した構成であってもよい。
【００４０】
被駆動体２は、予圧部材１によって電気機械変換素子５側へ常時付勢されるようになっている。このため、被駆動体２は、安定した位置を保つことができる。例えば、本発明に係る駆動装置を携帯電話等の携帯型の電子機器に応用する場合には、当該電子機器は落下等による衝撃を受けるおそれが高い。このため、本発明の駆動装置をそのような電子機器に使用する場合には、案内部材６ａを利用して被駆動体２の位置を安定に保つこと、つまり、被駆動体２が筐体６から外れることを防止することがより効果的である。
【００４１】
摩擦部材３、固定部材４および電気機械変換素子５で駆動機構が構成されており、電気機械変換素子５が屈曲することによって、筐体６に設けられた案内部材６ａに従い、被駆動体２がｚ方向に移動するようになっている。
【００４２】
予圧部材１と摩擦部材３とは、被駆動体接触部２ａを挟んで配置されており、予圧部材１によって被駆動体２の被駆動体接触部２ａが摩擦部材３と当接する方向へ常時付勢されている。
【００４３】
予圧部材１は、その一端部が上記被駆動体２の被駆動体接触部２ａに固定されるとともに他端部が上記筐体６に固定されている。このため、被駆動体２が移動するとそれに伴い予圧部材１も連帯して移動し、変形する。
【００４４】
予圧部材１は、コイルばねや、コイルばねのように弾性を有する部材であることが好ましく、コイルばねである場合にはその一端または両端が弾性の無い密着巻きにされていることがより好ましい。
【００４５】
コイルばねが密着巻きにされている場合の効果は以下の通りである。
【００４６】
コイルばねの一端または両端を弾性の無い密着巻きにすると、接着剤等を利用して上記コイルばねを筐体６または被駆動体２に固定するときに、接着剤の塗布面積を大きく確保することができる。また、密着巻きにすることにより、固定される範囲が製造公差等によりばらつくことが無いので、安定した予圧荷重を得ることができる。
【００４７】
密着巻きにされているコイルばねを筐体６または被駆動体２に固定する他の構成として、被駆動体２にコイルばねを固定するための凹部または凸部を設けるとともに筐体６にコイルばねを固定するための凹部または孔部を設けておき、これら各部にてコイルばねを固定するとともにその押圧力（予圧荷重）をネジ等によって調整する調整機構を設けた構成とすることもできる。本発明に係る駆動装置を量産するためには、予圧部材１の押圧力を適宜調整する必要がある。このため、ネジ等によって予圧部材１の押圧力を調整する構成とすれば、生産性の高い駆動装置を実現することができる。
【００４８】
摩擦部材３は、電気機械変換素子５の自由端側に連結されており、電気機械変換素子５が屈曲すると、それに伴って移動する。そして、摩擦部材３と被駆動体接触部２ａとの間で作用する摩擦力の働きによって被駆動体２が移動するようになっている。摩擦部材３の材料は、被駆動体接触部２ａとの摩擦係数を考慮して適した材料を選択すればよく、例えば、金属、樹脂、カーボン等が挙げられる。
【００４９】
固定部材４は、電気機械変換素子５と摩擦部材３の間に設けられており、予圧部材１と比較して弾性の低い材料や形状であることが好ましく、例えば、金属や樹脂等が挙げられる。固定部材４の弾力効果を予圧部材１よりも低くすることによって、被駆動体接触部２ａの摩擦部材３と当接する方向への付勢が均一に行われるので、被駆動体２を安定して移動させることができる。
【００５０】
電気機械変換素子５は、バイモルフ型の圧電素子であり、例えば、金属板の両面或いは片面に積層圧電素子を形成することにより構成されている。電気機械変換素子５は、駆動装置が備えるべき正常機能を維持するために必要な屈曲変位度を有していればよい。従って、電気機械変換素子５の構成や形状は特定の構成や形状に限定されるものではない。
【００５１】
電気機械変換素子５の一端部は筐体６に接着または嵌込まれて固定端になっており、他端部は自由端になっており、摩擦部材３が設けられた固定部材４に連結されている。電気機械変換素子５に電圧を印加すると、電気機械変換素子５の自由端はｚ方向に屈曲変位し、これに伴い摩擦部材３もｚ方向に変位する。そして、予圧部材１の予圧荷重によって生じる被駆動体接触部２ａと摩擦部材３との間の摩擦力により、被駆動体２がｚ方向に移動する。
【００５２】
そして、本発明に係る駆動装置をカメラモジュール（カメラ等の撮像装置のレンズ駆動）に応用する場合には、被駆動体２は、その中央部に円環状のレンズ取り付け部を有するレンズバレルとなり、摩擦部材３および電気機械変換素子５を含む駆動機構によって光軸方向（ｚ方向）に駆動されることにより、レンズ取り付け部に取り付けられたレンズのＡＦ（オートフォーカス）動作を実現することになる。
【００５３】
ここで、図２に示すように、摩擦部材３の中心を通りｙ方向に平行な線を予圧垂線と定義する。予圧部材１によって生じる力は、予圧垂線と同方向において被駆動体２へ印加され、摩擦部材３と被駆動体２との間の予圧荷重となる。また、被駆動体２がｚ方向に移動すると、予圧部材１は、静止状態のときから、自身の中心軸方向（長さ方向）とｚ方向とにおいて同時に変形する。そして、予圧部材１（コイルばね）がその中心軸方向において最も圧縮された状態を最圧縮状態、予圧部材１がその中心軸方向において最も伸長された状態を最伸長状態と定義する。予圧部材１は、最伸長状態（動作最大点）に達したときの当該予圧部材１の長さ方向がｚ方向に対して垂直とならないように固定されている。また、上記予圧部材１における被駆動体２の被駆動体接触部２ａに固定されている一端部は、上記被駆動体２の移動に伴って移動し、その最大移動範囲内（駆動ストローク）に上記一端部が上記予圧垂線上に位置する箇所があるように固定されている。
【００５４】
本発明に係る駆動装置における被駆動体２の駆動方法を説明すると以下の通りである。
【００５５】
本発明の駆動装置においては、電気機械変換素子５の往復屈曲速度が異なるように、電気機械変換素子５に印加する電圧を制御し、被駆動体２と摩擦部材３との間に作用する摩擦力を速度差によって変化させることにより摩擦移動差を生じさせて、被駆動体２のｚ方向における変位量（移動量）を変化させる構成となっている。そして、被駆動体２は、予圧部材１（コイルばね）が最圧縮状態となっている下死点と、予圧部材１が最伸長状態となっている上死点（動作最大点）との間（移動範囲内）を往復移動する。
【００５６】
図２（ａ）は、被駆動体２が最大移動範囲内（駆動ストローク）の下死点にある状態を示し、図２（ｂ）は、被駆動体２が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【００５７】
例えば、被駆動体２が下死点にある状態（図２（ａ）の状態）を初期状態とすると、被駆動体２は、電気機械変換素子５の屈曲変位により、図２（ａ）および図２（ｂ）の間で適宜移動することになる。尚、図２（ｂ）の状態において被駆動体２が駆動ストロークを越えてさらに移動しないように、筐体６に被駆動体２と当接する当接部を設けてもよい。
【００５８】
固定部材４を設けることによって奏する効果を説明すると以下の通りである。
【００５９】
コイルばね（予圧部材１）が最圧縮状態のとき、予圧荷重は最も大きくなる（図２（ａ））。予圧荷重が大きくなると、同時に、案内部材６ａと被駆動体２との間の摩擦力も増加するので、被駆動体２の移動抵抗が増大する。ここで、被駆動体２の駆動速度や推力の安定化を図るためには、予圧荷重の変動は少ないほうが望ましい。
【００６０】
予圧荷重の変動は、コイルばねのばね定数に関係する。ここで、弾性を有する固定部材４を摩擦部材３と電気機械変換素子５との間に配置することで、固定部材４のばね定数に応じて、予圧荷重の変動を緩和する効果を得ることができる。
【００６１】
コイルばねのばね定数をｋ１、固定部材４のばね定数をｋ４としたとき、予圧荷重の変動は、新しいばね定数ｋ’とすると、
１／ｋ’＝（１／ｋ１）＋（１／ｋ４）
で表される。
【００６２】
図１および図２等においては、固定部材４と電気機械変換素子５とは別部材として構成している。しかしながら、別部材とした場合には、接着剤等による固定が必要となり、この固定箇所が比較的不安定であるため、駆動回数を重ねたり、予圧荷重が増大したりした場合等には、固定箇所が破損するおそれがある。そこで、電気機械変換素子５の自由端側における金属板を固定部材４と同様の構成に変形させることにより、固定部材と電気機械変換素子とを一体的に構成してもよい。同一部材とした場合には、駆動回数に関わらず、安定した駆動を維持することができるとともに、予圧荷重の大小に関わらず安定した駆動を維持することができる。
【００６３】
また、本実施の形態においては、被駆動体接触部２ａは被駆動体２の一部として構成されている。しかしながら、被駆動体接触部２ａは被駆動体２と別部材であってもよい。つまり、被駆動体２に別部材である被駆動体接触部２ａが取り付けられた構成であってもよい。一般に、被駆動体２は樹脂によって形成されている。ところが、被駆動体接触部２ａを別部材とすることにより、被駆動体２の材質に関わり無く、摩擦部材３との摩擦係数を考慮して適した材料を選択することができる。具体的には、例えば、被駆動体接触部２ａの材料として、金属、カーボン等を選択することができる。
【００６４】
ところで、前記最圧縮状態の前後においては、コイルばねのｚ方向における予圧荷重の向きが反転するので、被駆動体２の同一方向の移動中に、移動速度が急激に変化する点が生まれる。それゆえ、この駆動装置をカメラモジュールに応用すると、レンズのＡＦ動作に不都合を生じることになる。
【００６５】
そこで、予圧部材１としてコイルばねを用いた場合には、以下のように固定すればよい。即ち、コイルばねは、被駆動体２の移動ストロークの上死点または下死点において、最圧縮状態となるように、被駆動体２の被駆動体接触部２ａおよび筐体６に固定すればよい。
【００６６】
また、コイルばねは、横剛性（本実施の形態の場合には、略ｚ方向に対する剛性）が充分に小さい（柔らかい）方が好ましい。コイルばねは、平均径と線径とが同一の場合には、自由長が長いほど、ばね定数および横剛性がともに小さくなる。しかし、横剛性が小さすぎる場合には、被駆動体２の移動に伴ってコイルばねが変形するときに、その変形量によって座屈を生じてしまう。座屈を生じたり、座屈のモードが変化したり、予圧荷重の急激な変化が起こったりすると、被駆動体２の同一方向の移動中に、移動速度が急激に変化する点が生まれる。それゆえ、この駆動装置をカメラモジュールに応用すると、レンズのＡＦ動作に不都合を生じることになる。従って、予圧部材１がコイルばねの場合には、以下の条件式
δ×Ｌ０／（Ｄ２ ） ≦ ７
（但し、コイルばねの自由長：Ｌ０、コイルばねの平均径：Ｄ、最圧縮状態におけるコイルばねの中心軸方向の変形量：δ）
を満たすコイルばねを用いることが望ましい。
【００６７】
また、コイルばねは、上死点または下死点の何れか（本実施の形態の場合には下死点）で最圧縮状態となるときに、予圧垂線に対して中心軸方向が平行とならないように、コイルばねのどちらか一端をオフセットさせることによって傾けられていることがより好ましい。そのオフセットの方向は、コイルばねが上死点で最圧縮状態となる場合は、筐体６に固定されるコイルばねの端部のオフセットを上にし、コイルばねが下死点で最圧縮状態となる場合は、筐体６に固定されるコイルばねの端部のオフセットを下にするとよい。オフセットさせることにより、各部材に製造誤差や組立誤差がある場合でも、コイルばねが被駆動体２の移動に伴って移動し、変形したときに、最圧縮状態を超えてさらに移動し、変形することを確実に防止することができる。また、仮に座屈が生じたとしても、座屈する方向を一定にすることで、座屈の影響を最小限に抑えることができる。
【００６８】
コイルばねの一端部は、被駆動体２とともに移動することから、予圧荷重の大きさは、予圧垂線とコイルばねの中心軸線とがなす角度の変化に伴い変動する。しかしながら、予圧荷重の大きさは、被駆動体２の移動に伴う変動が少ない（変動率１０％以下）方が好ましい。そのためには、以下の条件式
Ｌ０×０．３５ ≧ ｓ
（但し、コイルばねの自由長：Ｌ０、被駆動体２の移動ストローク：ｓ）
を満たすコイルばねを用い、以下の条件式
Ｌ０×０．１５ ≧ ｄ
（但し、コイルばねの自由長：Ｌ０、コイルばねの端部のオフセット量：ｄ）
を満たすようにコイルばねを被駆動体２に固定することが望ましい。
【００６９】
〔実施の形態２〕
図３は、実施の形態２における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図４および図５は、上記駆動装置の構成を示す概略の側面図である。
【００７０】
以下の説明においては、被駆動体の移動方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直で静止状態のときにおける電気機械変換素子の長さ方向をｘ方向とし、ｚ方向およびｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。
【００７１】
図５（ａ）は、被駆動体２が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、図５（ｂ）は、被駆動体２が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【００７２】
本実施の形態における駆動装置は、図３〜５に示すように、被駆動体２と、電気機械変換素子５と、摩擦部材３と、固定部材４と、予圧部材１と、筐体６とを備えている。摩擦部材３、固定部材４および電気機械変換素子５で駆動機構が構成されており、摩擦部材３および固定部材４で駆動方向変換部材が構成されている。そして、電気機械変換素子５が屈曲することによって、筐体６に設けられた案内部材６ａに従い、被駆動体２がｚ方向に移動するようになっている。
【００７３】
尚、図３〜５等においては、摩擦部材３と固定部材４とは別部材として構成している。しかしながら、摩擦部材と固定部材とを一体的に構成してもよい。
【００７４】
本実施の形態における駆動装置の電気機械変換素子５は、筐体６の側壁に平行に配置されている。筐体６の側壁に沿って電気機械変換素子５が配置されていることより、筐体６の外形サイズ、即ち、駆動装置の大きさをより小さくすることができる。
【００７５】
電気機械変換素子５は、その自由端がｙ方向に平行な方向に屈曲変位するようになっている。固定部材４は、電気機械変換素子５に連結されているとともに、摩擦部材３に連結されている。上記固定部材４は、摩擦部材３の移動方向を電気機械変換素子５の駆動方向と異ならせるようになっている。つまり、固定部材４は、電気機械変換素子５の駆動方向を変換して摩擦部材３の移動方向がｚ方向に平行な方向になるようにし、これにより、摩擦部材３は被駆動体２をｚ方向に駆動するようになっている。本実施の形態においては、固定部材４は、板ばねからなっていることが好ましい。
【００７６】
固定部材４は、図４に示すように、例えば「Ｌ」字状に形成されており、電気機械変換素子５の自由端に固定されている。また、摩擦部材３は、固定部材４におけるｚ方向の先端部に固定されている。
【００７７】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態１における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【００７８】
本発明に係る駆動装置における被駆動体２の駆動方法を説明すると以下の通りである。
【００７９】
電気機械変換素子５の屈曲変位に伴って、摩擦部材３と被駆動体２とが接触したまま、固定部材４は、電機機械変換素子５の屈曲変位の方向（ｙ方向）に垂直な方向（ｚ方向）に屈曲変位する。その結果、摩擦部材３は、被駆動体２に対してｘ方向を軸に回転するように動作し、被駆動体２はｚ方向に移動する。
【００８０】
本発明に係る駆動装置の予圧部材１は、実施の形態１における駆動装置の予圧部材１と同じく、被駆動体２の移動ストロークの上死点または下死点において、最圧縮状態となるように、被駆動体２の被駆動体接触部２ａおよび筐体６に固定されているとともに、予圧垂線の線上に位置しないように、被駆動体２に固定されるコイルばねの端部を傾けて配置する方がより好ましい。
【００８１】
〔実施の形態３〕
図６は、実施の形態３における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図７は、上記駆動装置の構成を示す概略の側面図である。
【００８２】
以下の説明においては、被駆動体の移動方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直で静止状態のときにおける電気機械変換素子の長さ方向をｘ方向とし、ｚ方向およびｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。
【００８３】
図７（ａ）は、被駆動体２が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、図７（ｂ）は、被駆動体２が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【００８４】
本実施の形態における駆動装置は、図６，７に示すように、被駆動体２と、電気機械変換素子５と、摩擦部材３と、固定部材４と、予圧部材１と、筐体６とを備えるとともに、支持弾性部材７を備えている。
【００８５】
支持弾性部材７は、被駆動体２に対して回転対称となるようにして筐体６に複数取り付けられており、上記被駆動体２を支持するとともに被駆動体２を移動方向（ｚ方向）に付勢するようになっている。支持弾性部材７は、板ばねからなっている。
【００８６】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態１における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【００８７】
板ばね（支持弾性部材７）は、被駆動体２が下死点から上死点に移動するに従い（図７（ａ）の位置から図７（ｂ）の位置に移動するとき）、その移動に対して抵抗するようなｚ方向の力を被駆動体２に与え、被駆動体２が上死点から下死点に移動するに従い（図７（ｂ）の位置から図７（ａ）の位置に移動するとき）、その移動を促進するようなｚ方向の力を被駆動体２に与える。即ち、コイルばね（予圧部材１）の静止状態から変形を伴う被駆動体２の移動方向と、板ばね（支持弾性部材７）の付勢方向とは、互いに異なっている。この力は、単独では、被駆動体２の往復での移動速度差を生じる原因となる。
【００８８】
一方、コイルばね（予圧部材１）は、被駆動体２が下死点から上死点に移動するに従い（図７（ａ）の位置から図７（ｂ）の位置に移動するとき）、最圧縮状態から最伸長状態に移行するので、その移動を促進するようなｚ方向の力を被駆動体２に与え、被駆動体２が上死点から下死点に移動するに従い（図７（ｂ）の位置から図７（ａ）の位置に移動するとき）、最伸長状態から最圧縮状態に移行するので、その移動に対して抵抗するようなｚ方向の力を被駆動体２に与える。
【００８９】
つまり、本実施の形態における駆動装置では、コイルばねが被駆動体２に与える力と、板ばねが被駆動体２に与える力とが互いに打ち消すように、コイルばねおよび板ばねを配置している。これにより、被駆動体２の往復での移動速度が異なる状況を緩和することができる。但し、被駆動体２を任意に移動させることができるように、板ばねの弾力は、コイルばねの弾力と比較して充分に弱いことが好ましい。
【００９０】
また、被駆動体２の往復での移動速度が異なる要因は、コイルばね（予圧部材１）が被駆動体２に与える力の変化によるものだけとは限らない。例えば、本発明に係る駆動装置を監視カメラ等の撮像装置に応用する場合には、当該撮像装置は、常時一定方向に重力の影響を受けることになる。従って、この場合には、重力の影響による被駆動体２の往復での移動速度の差を考慮して、コイルばねが被駆動体２に与える力と、板ばねが被駆動体２に与える力とを調節することが望ましい。
【００９１】
尚、本実施の形態においては、予圧部材１がコイルばねである場合を例示したが、予圧部材１は板ばねであってもよい。また、支持弾性部材７が予圧部材１の機能を兼ね備えている構成とすることもできる。つまり、予圧部材１と支持弾性部材７とを一つの板ばねで構成することもできる。具体的には、板ばね（予圧部材１，支持弾性部材７）を、被駆動体２を移動方向（ｚ方向）に付勢するとともに摩擦部材３と当接する方向へ付勢することができるように、筐体６に回動可能に取り付けることにより実現することができる。この構成にすることにより、コイルばねを不要とすることができるため、予圧部材の構成を簡便にすることができるとともに、板ばねの回動量を調節することによって被駆動体２に与える力を調整することができるため、より量産性に優れた駆動装置を提供することができる。
【００９２】
〔実施の形態４〕
図８は、実施の形態４における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図９は、上記駆動装置の構成を示す概略の側面図である。
【００９３】
以下の説明においては、被駆動体の移動方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直で静止状態のときにおける電気機械変換素子の長さ方向をｘ方向とし、ｚ方向およびｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。
【００９４】
図９（ａ）は、被駆動体２が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、図９（ｂ）は、被駆動体２が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【００９５】
本実施の形態における駆動装置は、予圧部材を複数備えている。つまり、本実施の形態における駆動装置は、２つのコイルばね（予圧部材）１ａ，１ｂを備えており、これらコイルばね１ａ，１ｂを被駆動体２の移動方向（ｚ方向）に並べた構造を有している。従って、コイルばねが１つのときに比べて、予圧を安定させることができる。また、被駆動体２の移動ストロークを長くすることができる。
【００９６】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態１における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【００９７】
コイルばね１ａ，１ｂは、被駆動体２の移動ストロークにおける任意の位置において、互いの中心軸方向（長さ方向）が平行にならないように、かつ、予圧垂線の線上に位置しないように、被駆動体２に固定されるコイルばねの端部を傾けて配置する方がより好ましい。これにより、コイルばね１ａ，１ｂによる荷重の変動、および被駆動体２の移動方向に対する力の変動を緩和することができる。つまり、被駆動体２の移動動作に対して、コイルばね１ａ，１ｂによる抵抗力の極値が重なることがないので、より安定した被駆動体２の移動動作を行うことができる。
【００９８】
〔実施の形態５〕
図１０は、実施の形態５における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図１１は、上記駆動装置の構成を示す概略の斜視図である。
【００９９】
以下の説明においては、被駆動体の移動方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直で静止状態のときにおける電気機械変換素子の長さ方向をｘ方向とし、ｘ方向およびｚ方向に垂直な方向をｙ方向とする。
【０１００】
本実施の形態における駆動装置は、図１０および図１１に示すように、実施の形態２における予圧部材１に代えて、引張コイルばねからなる予圧部材２１を備えている。また、電気機械変換素子５は、その一端部が筐体６の案内部材６ａに固定されている。
【０１０１】
上記予圧部材２１は、その中央部に伸縮性を有する有効ばね部２１ａを備えており、上記有効ばね部２１ａの両端部に、当該有効ばね部２１ａの直径よりも小さい直径を有する密着巻き部（第一端部）２１ｂ・２１ｂを備えており、さらにその端部（外側）に、有効ばね部２１ａの直径と同程度の直径を有する密着巻き部（第二端部）２１ｃ・２１ｃを備えている。尚、密着巻き部２１ｃ・２１ｃの直径は、密着巻き部２１ｂ・２１ｂの直径よりも大きく、有効ばね部２１ａの直径以下であればよい。また、密着巻き部２１ｂおよび密着巻き部２１ｃは、有効ばね部２１ａの一端部だけに形成されている構成であってもよい。
【０１０２】
一方、筐体６は予圧部材２１の一端部を固定（保持）するばね固定部６ｂを有しており、被駆動体２は予圧部材２１の他端部を固定（保持）する突出部（保持部）２ｂを有している。そして、筐体６のばね固定部６ｂおよび被駆動体２の突出部２ｂは、上記予圧部材２１の密着巻き部２１ｂ・２１ｂを嵌め込むことができ、これにより密着巻き部２１ｃ・２１ｃを引っ掛けて固定することが可能な形状に形成されている。
【０１０３】
つまり、上記予圧部材２１は、その一端部が被駆動体２の突出部２ｂに固定されるとともに他端部が筐体６のばね固定部６ｂに固定されており、その引張力（予圧荷重）によって、被駆動体２の被駆動体接触部（摩擦接触部）２ａを摩擦部材３と当接する方向へ常時付勢するようになっている。上記の構成によれば、両端部にフック部を形成することができないような小径の引張コイルばねを予圧部材２１として用いた場合でも、簡単な構成で容易に駆動装置を組み立てることができる。また、被駆動体２が突出部２ｂを有することにより、駆動装置内のスペースを有効に活用することができる。即ち、駆動装置をより小型化することが可能となる。
【０１０４】
また、図１０に示すように、予圧部材２１は、摩擦部材３と被駆動体２の被駆動体接触部２ａとの接触部分に対して垂直な直線上に、その中心軸が位置するように配置されている。
【０１０５】
さらに、予圧部材２１と摩擦部材３とは、上記被駆動体接触部２ａを挟んで配置されている。このため、被駆動体２の被駆動体接触部２ａは、予圧部材２１によって摩擦部材３と当接する方向へ常時付勢されている。また、図１０および図１１に示すように、被駆動体２には案内孔２ｃが設けられており、筐体６には上記案内孔２ｃに嵌合する案内部材６ｃが設けられている。従って、被駆動体２は、摩擦部材３との間に作用する摩擦力により、上記案内部材６ｃに案内されてｚ方向に円滑に移動するようになっている。そして、被駆動体２が移動すると、それに伴い予圧部材２１も連帯して移動し、変形するようになっている。
【０１０６】
本実施の形態においては、優れた弾性を有する引張コイルばねを予圧部材２１として用いているため、被駆動体２の移動過程において、より安定した予圧効果を果たすことができる。また、被駆動体２が駆動する方向への負荷を低減することが可能となり、安定した駆動が可能となる。
【０１０７】
図１２は、上記駆動装置の駆動機構の構成を示す概略の斜視図である。駆動機構は、摩擦部材３、固定部材４および電気機械変換素子５で構成されており、摩擦部材３および固定部材４で駆動方向変換部材が構成されている。
【０１０８】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態１，２における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【０１０９】
上記の構成によれば、電気的制御によって電気機械変換素子５を屈曲させ、摩擦部材３を介して被駆動体２を一定方向へ移動させることができる。また、予圧部材２１の一端部（密着巻き部２１ｃ）が上記被駆動体２の突出部２ｂに固定されるとともに他端部（密着巻き部２１ｃ）が筐体６のばね固定部６ｂに固定されているため、上記被駆動体２が移動することによって上記予圧部材２１が変位する。これにより、駆動装置の構造をより簡単に、かつ機能をより安定させることができる。
【０１１０】
〔実施の形態６〕
図１３は、実施の形態６における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【０１１１】
本実施の形態における駆動装置は、図１３に示すように、実施の形態５における予圧部材２１に代えて、ねじりコイルばねからなる予圧部材３１を備えている。上記予圧部材３１は、ねじりコイル部の両端に固定アーム３１ａと可動アーム３１ｂとを備えたねじりコイルばねである。一方、筐体６には、予圧部材３１のねじりコイル部に嵌合するピン６ｄと、予圧部材３１の固定アーム３１ａを当接することによって固定（保持）するばね当て部６ｅとが形成されている。
【０１１２】
つまり、上記予圧部材３１は、ねじりコイル部が筐体６のピン６ｄに嵌合されるとともに固定アーム３１ａが筐体６のばね当て部６ｅに当接することによって固定（保持）されており、可動アーム３１ｂがｙ方向に可動するようになっている。また、予圧部材３１の可動アーム１１ｂは、被駆動体２の突出部２ｂに常時当接している。これにより、予圧部材３１は、被駆動体２の被駆動体接触部２ａを摩擦部材３と当接する方向へ常時付勢するようになっている。
【０１１３】
また、予圧部材３１は、当該予圧部材３１による予圧荷重の方向が、摩擦部材３と被駆動体２の被駆動体接触部２ａとの接触部分に対して垂直な方向と平行になるように配置されている。
【０１１４】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態５における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【０１１５】
本実施の形態においては、優れた弾性を有するねじりコイルばねを予圧部材３１として用いているため、被駆動体２の移動過程において、より安定した予圧効果を果たすことができる。また、実施の形態５における駆動装置と比較して、予圧部材の直径寸法を考慮する必要が無くなるため、駆動装置のｘ方向（電気機械変換素子の長さ方向）の寸法を小さくすることが可能となる。即ち、駆動装置をより小型化することが可能となる。
【０１１６】
〔実施の形態７〕
図１４は、実施の形態７における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図１５は、上記駆動装置の構成を示す概略の斜視図である。
【０１１７】
本実施の形態における駆動装置は、図１４および図１５に示すように、実施の形態５における予圧部材２１に代えて、引張コイルばねからなる予圧部材４１を備えている。また、筐体６は予圧部材４１の一端部を固定（保持）するばね固定部６ｆを有しており、被駆動体２は予圧部材４１の他端部を固定（保持）するばね固定部（保持部）２ｄを有している。つまり、上記予圧部材４１は、その一端部が筐体６のばね固定部６ｆに固定されるとともに他端部が被駆動体２のばね固定部２ｄに固定されている。
【０１１８】
さらに、被駆動体２の被駆動体接触部２ｅは、上記ばね固定部２ｄと一体的に、摩擦部材３を跨ぐようにして設けられている。つまり、被駆動体２の被駆動体接触部（摩擦接触部）２ｅおよびばね固定部２ｄは、摩擦部材３を挟むようにして形成されており、上記被駆動体接触部２ｅは、ばね固定部２ｄと対向する面側で摩擦部材３と当接するようになっている。そして、予圧部材４１は、その引張力（予圧荷重）によって、被駆動体２の被駆動体接触部２ｅを摩擦部材３と当接する方向へ常時付勢するようになっている。
【０１１９】
また、予圧部材４１は、摩擦部材３と被駆動体２の被駆動体接触部２ｅとの接触部分に対して垂直な直線上に、その中心軸が位置するように配置されている。
【０１２０】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態５における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【０１２１】
上記の構成によれば、被駆動体２に対して、摩擦部材３による摩擦力がかかる動作位置と、予圧部材４１による引張力（予圧荷重）がかかる動作位置とを近接して設けることが可能となる。従って、被駆動体２の駆動を安定化させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明に係る駆動装置を例えばカメラ等の撮像装置のレンズ駆動に用いた場合には、より小型化された、駆動速度がより均一で、かつピント調整の精度がより優れた製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の実施の形態１における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図２】上記駆動装置の構成を示す概略の側面図であり、（ａ）は、被駆動体が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、（ｂ）は、被駆動体が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【図３】本発明の実施の形態２における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図４】図３の駆動装置の構成を示す概略の側面図である。
【図５】図３の駆動装置の構成を示す概略の側面図であり、（ａ）は、被駆動体が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、（ｂ）は、被駆動体が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【図６】本発明の実施の形態３における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図７】図６の駆動装置の構成を示す概略の側面図であり、（ａ）は、被駆動体が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、（ｂ）は、被駆動体が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【図８】本発明の実施の形態４における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図９】図８の駆動装置の構成を示す概略の側面図であり、（ａ）は、被駆動体が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、（ｂ）は、被駆動体が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【図１０】本発明の実施の形態５における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図１１】図１０の駆動装置の構成を示す概略の斜視図である。
【図１２】図１０の駆動装置の構成を示す概略の斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態６における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態７における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図１５】図１４の駆動装置の構成を示す概略の斜視図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 予圧部材
２ 被駆動体
２ａ 被駆動体接触部
２ｂ 突出部
２ｃ 案内孔
２ｄ ばね固定部
２ｅ 被駆動体接触部
３ 摩擦部材
４ 固定部材
５ 電気機械変換素子
６ 筐体
６ａ 案内部材
６ｂ ばね固定部
６ｃ 案内部材
６ｄ ピン
６ｅ ばね当て部
６ｆ ばね固定部
７ 支持弾性部材
２１ 予圧部材
２１ａ 有効ばね部
２１ｂ 密着巻き部
２１ｃ 密着巻き部
３１ 予圧部材
３１ａ 固定アーム
３１ｂ 可動アーム
４１ 予圧部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、およびこれを備えた撮像装置、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機械変換素子（圧電素子）を用いて被駆動体を駆動するための駆動装置が提案されている。このような駆動装置は、例えば、カメラの撮影レンズ等、光学装置におけるレンズの駆動に用いられている。
【０００３】
例えば特許文献１には、電圧印加により屈曲する圧電素子と、圧電素子の一端を保持する保持部材と、圧電素子の自由端と摩擦接触する被駆動体と、圧電素子と被駆動体とを一定の力で押し付けるための予圧機構とを備え、圧電素子の屈曲変位によって摩擦接触している被駆動体を移動させる駆動装置に係る発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２５２１０３号公報（平成19(2007)年 9月27日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示の駆動装置は、被駆動体を円滑に移動させるには、ばね等の予圧発生部材とベアリング等の摺動用部材とが必要であるため、装置の小型化が困難であった。また、特許文献１では、予圧機構についての詳細な説明がなされていない。さらに、特許文献１に開示の駆動装置内には、予圧機構を設ける充分なスペースもなかった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被駆動体の円滑な駆動が可能であり、かつ小型化が可能な駆動装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、簡便な予圧機構を小スペースに設けることが可能であり、駆動部材と被駆動体との間で作用する摩擦力、および被駆動体の駆動速度が安定した駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る駆動装置は、上記の課題を解決するために、一端部が筐体に固定されており、電気的制御により屈曲変位が生じる電気機械変換素子と、一端部が上記電気機械変換素子に連結されており、他端部が被駆動体と摩擦接触している摩擦部材と、一端部が上記被駆動体に固定されるとともに他端部が上記筐体に固定されており、上記被駆動体を上記摩擦部材と当接する方向へ付勢する予圧部材とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、電気的制御によって電気機械変換素子を屈曲させ、摩擦部材を介して被駆動体を一定方向へ移動させることができる。また、予圧部材の一端部が上記被駆動体に固定されるとともに他端部が筐体に固定されているため、上記被駆動体が移動することによって上記予圧部材が変位する。これにより、駆動装置の構造をより簡単に、かつ機能をより安定させることができる。即ち、被駆動体の円滑な駆動が可能であり、かつ小型化が可能な駆動装置を提供することができる。
【０００９】
本発明に係る駆動装置は、上記予圧部材がコイルばねであることがより好ましい。
【００１０】
上記の構成によれば、コイルばねが優れた弾性を有するため、被駆動体の移動過程において、より安定した予圧効果を果たすことができる。また、被駆動体が駆動する方向への負荷を低減することが可能となり、安定した駆動が可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る駆動装置は、コイルばねの一端または両端が弾性の無い密着巻きにされていることがより好ましい。
【００１２】
上記の構成によれば、コイルばねの両端部を被駆動体および筐体に固定するとき、固定面に当たるコイルばねの部分をより安定させることができる。例えば、接着剤等を使用して固定する場合には、より広くて安定な状態の接着面を確保することができる。また、コイルばねの変位によって生じる牽引力の固定部分に対する影響を緩和することができる。
【００１３】
本発明に係る駆動装置は、上記予圧部材が動作最大点に達したときの当該予圧部材の長さ方向が、被駆動体の移動方向に対して垂直ではないことがより好ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、被駆動体の移動過程において、予圧部材の変位によって生じる力が被駆動体の移動動作に対する抵抗要因になることを回避することができる。
【００１５】
本発明に係る駆動装置は、上記予圧部材における被駆動体に固定されている一端部は、上記被駆動体の移動に伴って移動し、その最大移動範囲内に、上記一端部が、上記摩擦部材を通り上記被駆動体の移動方向に垂直な予圧垂線上に位置する箇所があることがより好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、予圧部材による被駆動体に対する予圧荷重を、より安定させることができる。
【００１７】
本発明に係る駆動装置は、上記予圧部材を複数備えていることがより好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、被駆動体を電気機械変換素子側へより安定して付勢させることができる。
【００１９】
本発明に係る駆動装置は、上記予圧部材が全てコイルばねであり、被駆動体の移動範囲内における任意の位置において、上記コイルばねの長さ方向が互いに平行にならないことがより好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、被駆動体の移動動作に対する、複数備えられているコイルばねによる抵抗力の極値が重なることがないので、より安定した被駆動体の移動動作を行うことができる。
【００２１】
本発明に係る駆動装置は、上記被駆動体を支持するとともに被駆動体を移動方向に付勢する支持弾性部材をさらに備え、上記予圧部材の静止状態から変形を伴う被駆動体の移動方向と、上記支持弾性部材の付勢方向とが互いに異なっていることがより好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、被駆動体に対する予圧部材による付勢力と支持弾性部材による付勢力とを互いに打ち消す方向に、上記予圧部材および支持弾性部材が配置されているので、被駆動体の往復での移動速度が異なる状況を緩和することができる。
【００２３】
本発明に係る駆動装置は、上記電気機械変換素子と上記摩擦部材との間に固定部材を設けていることがより好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、予圧部材による被駆動体に対する予圧荷重を、より安定させることができる。
【００２５】
本発明に係る駆動装置は、上記固定部材は、摩擦部材の移動方向を電気機械変換素子の駆動方向と異ならせるようになっていることがより好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、筐体内における電気機械変換素子の配置に自由度が増すので、筐体の外形サイズ、即ち、駆動装置の大きさをより小さくすることができる。
【００２７】
本発明に係る撮像装置は、上記の課題を解決するために、上記駆動装置を備えていることを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、駆動速度がより安定した、より精度の高い撮像装置を提供することができる。
【００２９】
本発明に係る電子機器は、上記の課題を解決するために、上記駆動装置または撮像装置を備えていることを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、駆動速度がより安定した、より精度の高い、より小型化された電子機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る駆動装置は、一端部が筐体に固定されており、電気的制御により屈曲変位が生じる電気機械変換素子と、一端部が上記電気機械変換素子に連結されており、他端部が被駆動体と摩擦接触している摩擦部材と、一端部が上記被駆動体に固定されるとともに他端部が上記筐体に固定されており、上記被駆動体を上記摩擦部材と当接する方向へ付勢する予圧部材とを備えていることを特徴としている。
【００３２】
これにより、駆動装置の構造をより簡単に、かつ機能をより安定させることができる。つまり、ベアリング等の摺動用部材を用いなくても、従来技術と比べて被駆動体に対する予圧荷重の変動や、被駆動体の移動動作に対する抵抗変化が少ない構造を実現することができる。即ち、被駆動体の円滑な駆動が可能であり、かつ小型化が可能な駆動装置を提供することができる。例えば、本発明に係る駆動装置をカメラ等の撮像装置のレンズ駆動に用いた場合には、より小型化された、駆動速度がより均一で、かつピント調整の精度がより優れた製品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の実施の形態を、図１乃至図１５に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３４】
〔実施の形態１〕
図１は、実施の形態１における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図２は、上記駆動装置の構成を示す概略の側面図である。
【００３５】
以下の説明においては、被駆動体の移動方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直で静止状態のときにおける電気機械変換素子の長さ方向をｙ方向とし、ｙ方向およびｚ方向に垂直な方向をｘ方向とする。
【００３６】
本実施の形態における駆動装置は、図１および図２に示すように、被駆動体２と、一端部が筐体６に固定されており、電気的制御により屈曲変位が生じる電気機械変換素子５と、一端部が上記電気機械変換素子５に連結されており、他端部が被駆動体２の被駆動体接触部２ａと摩擦接触している摩擦部材３と、上記電気機械変換素子５と上記摩擦部材３との間に設けられた固定部材４と、一端部が上記被駆動体接触部２ａに固定されるとともに他端部が上記筐体６に固定されており、上記被駆動体接触部２ａを上記摩擦部材３と当接する方向へ付勢する予圧部材１とを備えている。
【００３７】
筐体６は、予圧部材１や電気機械変換素子５等をその内部に備える枠構造であり、駆動装置の強度や機能を確保するためのものである。例えば、本発明の駆動装置が電子機器等に内蔵され、電子機器本体に直接予圧部材１や電気機械変換素子５等が設けられている場合には、電子機器本体を筐体６と見なすことができる。
【００３８】
電気機械変換素子５は、筐体６の側壁に垂直に配置されている。電気機械変換素子５の固定端（一端部）や予圧部材１の他端部は筐体６に固定されている。従って、被駆動体２の移動によって、被駆動体２と筐体６との相対位置が変化するとともに、被駆動体２と電気機械変換素子５および予圧部材１との相対位置も変化する。
【００３９】
筐体６に設けられた案内部材６ａは、被駆動体２をｚ方向に沿って円滑に移動させるためのガイド構造を備えている。尚、案内部材６ａは、例えば、筐体６の底面に対して垂直に設けられた軸を被駆動体２に設けられた軸孔に通した構成であってもよい。
【００４０】
被駆動体２は、予圧部材１によって電気機械変換素子５側へ常時付勢されるようになっている。このため、被駆動体２は、安定した位置を保つことができる。例えば、本発明に係る駆動装置を携帯電話等の携帯型の電子機器に応用する場合には、当該電子機器は落下等による衝撃を受けるおそれが高い。このため、本発明の駆動装置をそのような電子機器に使用する場合には、案内部材６ａを利用して被駆動体２の位置を安定に保つこと、つまり、被駆動体２が筐体６から外れることを防止することがより効果的である。
【００４１】
摩擦部材３、固定部材４および電気機械変換素子５で駆動機構が構成されており、電気機械変換素子５が屈曲することによって、筐体６に設けられた案内部材６ａに従い、被駆動体２がｚ方向に移動するようになっている。
【００４２】
予圧部材１と摩擦部材３とは、被駆動体接触部２ａを挟んで配置されており、予圧部材１によって被駆動体２の被駆動体接触部２ａが摩擦部材３と当接する方向へ常時付勢されている。
【００４３】
予圧部材１は、その一端部が上記被駆動体２の被駆動体接触部２ａに固定されるとともに他端部が上記筐体６に固定されている。このため、被駆動体２が移動するとそれに伴い予圧部材１も連帯して移動し、変形する。
【００４４】
予圧部材１は、コイルばねや、コイルばねのように弾性を有する部材であることが好ましく、コイルばねである場合にはその一端または両端が弾性の無い密着巻きにされていることがより好ましい。
【００４５】
コイルばねが密着巻きにされている場合の効果は以下の通りである。
【００４６】
コイルばねの一端または両端を弾性の無い密着巻きにすると、接着剤等を利用して上記コイルばねを筐体６または被駆動体２に固定するときに、接着剤の塗布面積を大きく確保することができる。また、密着巻きにすることにより、固定される範囲が製造公差等によりばらつくことが無いので、安定した予圧荷重を得ることができる。
【００４７】
密着巻きにされているコイルばねを筐体６または被駆動体２に固定する他の構成として、被駆動体２にコイルばねを固定するための凹部または凸部を設けるとともに筐体６にコイルばねを固定するための凹部または孔部を設けておき、これら各部にてコイルばねを固定するとともにその押圧力（予圧荷重）をネジ等によって調整する調整機構を設けた構成とすることもできる。本発明に係る駆動装置を量産するためには、予圧部材１の押圧力を適宜調整する必要がある。このため、ネジ等によって予圧部材１の押圧力を調整する構成とすれば、生産性の高い駆動装置を実現することができる。
【００４８】
摩擦部材３は、電気機械変換素子５の自由端側に連結されており、電気機械変換素子５が屈曲すると、それに伴って移動する。そして、摩擦部材３と被駆動体接触部２ａとの間で作用する摩擦力の働きによって被駆動体２が移動するようになっている。摩擦部材３の材料は、被駆動体接触部２ａとの摩擦係数を考慮して適した材料を選択すればよく、例えば、金属、樹脂、カーボン等が挙げられる。
【００４９】
固定部材４は、電気機械変換素子５と摩擦部材３の間に設けられており、予圧部材１と比較して弾性の低い材料や形状であることが好ましく、例えば、金属や樹脂等が挙げられる。固定部材４の弾力効果を予圧部材１よりも低くすることによって、被駆動体接触部２ａの摩擦部材３と当接する方向への付勢が均一に行われるので、被駆動体２を安定して移動させることができる。
【００５０】
電気機械変換素子５は、バイモルフ型の圧電素子であり、例えば、金属板の両面或いは片面に積層圧電素子を形成することにより構成されている。電気機械変換素子５は、駆動装置が備えるべき正常機能を維持するために必要な屈曲変位度を有していればよい。従って、電気機械変換素子５の構成や形状は特定の構成や形状に限定されるものではない。
【００５１】
電気機械変換素子５の一端部は筐体６に接着または嵌込まれて固定端になっており、他端部は自由端になっており、摩擦部材３が設けられた固定部材４に連結されている。電気機械変換素子５に電圧を印加すると、電気機械変換素子５の自由端はｚ方向に屈曲変位し、これに伴い摩擦部材３もｚ方向に変位する。そして、予圧部材１の予圧荷重によって生じる被駆動体接触部２ａと摩擦部材３との間の摩擦力により、被駆動体２がｚ方向に移動する。
【００５２】
そして、本発明に係る駆動装置をカメラモジュール（カメラ等の撮像装置のレンズ駆動）に応用する場合には、被駆動体２は、その中央部に円環状のレンズ取り付け部を有するレンズバレルとなり、摩擦部材３および電気機械変換素子５を含む駆動機構によって光軸方向（ｚ方向）に駆動されることにより、レンズ取り付け部に取り付けられたレンズのＡＦ（オートフォーカス）動作を実現することになる。
【００５３】
ここで、図２に示すように、摩擦部材３の中心を通りｙ方向に平行な線を予圧垂線と定義する。予圧部材１によって生じる力は、予圧垂線と同方向において被駆動体２へ印加され、摩擦部材３と被駆動体２との間の予圧荷重となる。また、被駆動体２がｚ方向に移動すると、予圧部材１は、静止状態のときから、自身の中心軸方向（長さ方向）とｚ方向とにおいて同時に変形する。そして、予圧部材１（コイルばね）がその中心軸方向において最も圧縮された状態を最圧縮状態、予圧部材１がその中心軸方向において最も伸長された状態を最伸長状態と定義する。予圧部材１は、最伸長状態（動作最大点）に達したときの当該予圧部材１の長さ方向がｚ方向に対して垂直とならないように固定されている。また、上記予圧部材１における被駆動体２の被駆動体接触部２ａに固定されている一端部は、上記被駆動体２の移動に伴って移動し、その最大移動範囲内（駆動ストローク）に上記一端部が上記予圧垂線上に位置する箇所があるように固定されている。
【００５４】
本発明に係る駆動装置における被駆動体２の駆動方法を説明すると以下の通りである。
【００５５】
本発明の駆動装置においては、電気機械変換素子５の往復屈曲速度が異なるように、電気機械変換素子５に印加する電圧を制御し、被駆動体２と摩擦部材３との間に作用する摩擦力を速度差によって変化させることにより摩擦移動差を生じさせて、被駆動体２のｚ方向における変位量（移動量）を変化させる構成となっている。そして、被駆動体２は、予圧部材１（コイルばね）が最圧縮状態となっている下死点と、予圧部材１が最伸長状態となっている上死点（動作最大点）との間（移動範囲内）を往復移動する。
【００５６】
図２（ａ）は、被駆動体２が最大移動範囲内（駆動ストローク）の下死点にある状態を示し、図２（ｂ）は、被駆動体２が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【００５７】
例えば、被駆動体２が下死点にある状態（図２（ａ）の状態）を初期状態とすると、被駆動体２は、電気機械変換素子５の屈曲変位により、図２（ａ）および図２（ｂ）の間で適宜移動することになる。尚、図２（ｂ）の状態において被駆動体２が駆動ストロークを越えてさらに移動しないように、筐体６に被駆動体２と当接する当接部を設けてもよい。
【００５８】
固定部材４を設けることによって奏する効果を説明すると以下の通りである。
【００５９】
コイルばね（予圧部材１）が最圧縮状態のとき、予圧荷重は最も大きくなる（図２（ａ））。予圧荷重が大きくなると、同時に、案内部材６ａと被駆動体２との間の摩擦力も増加するので、被駆動体２の移動抵抗が増大する。ここで、被駆動体２の駆動速度や推力の安定化を図るためには、予圧荷重の変動は少ないほうが望ましい。
【００６０】
予圧荷重の変動は、コイルばねのばね定数に関係する。ここで、弾性を有する固定部材４を摩擦部材３と電気機械変換素子５との間に配置することで、固定部材４のばね定数に応じて、予圧荷重の変動を緩和する効果を得ることができる。
【００６１】
コイルばねのばね定数をｋ１、固定部材４のばね定数をｋ４としたとき、予圧荷重の変動は、新しいばね定数ｋ’とすると、
１／ｋ’＝（１／ｋ１）＋（１／ｋ４）
で表される。
【００６２】
図１および図２等においては、固定部材４と電気機械変換素子５とは別部材として構成している。しかしながら、別部材とした場合には、接着剤等による固定が必要となり、この固定箇所が比較的不安定であるため、駆動回数を重ねたり、予圧荷重が増大したりした場合等には、固定箇所が破損するおそれがある。そこで、電気機械変換素子５の自由端側における金属板を固定部材４と同様の構成に変形させることにより、固定部材と電気機械変換素子とを一体的に構成してもよい。同一部材とした場合には、駆動回数に関わらず、安定した駆動を維持することができるとともに、予圧荷重の大小に関わらず安定した駆動を維持することができる。
【００６３】
また、本実施の形態においては、被駆動体接触部２ａは被駆動体２の一部として構成されている。しかしながら、被駆動体接触部２ａは被駆動体２と別部材であってもよい。つまり、被駆動体２に別部材である被駆動体接触部２ａが取り付けられた構成であってもよい。一般に、被駆動体２は樹脂によって形成されている。ところが、被駆動体接触部２ａを別部材とすることにより、被駆動体２の材質に関わり無く、摩擦部材３との摩擦係数を考慮して適した材料を選択することができる。具体的には、例えば、被駆動体接触部２ａの材料として、金属、カーボン等を選択することができる。
【００６４】
ところで、前記最圧縮状態の前後においては、コイルばねのｚ方向における予圧荷重の向きが反転するので、被駆動体２の同一方向の移動中に、移動速度が急激に変化する点が生まれる。それゆえ、この駆動装置をカメラモジュールに応用すると、レンズのＡＦ動作に不都合を生じることになる。
【００６５】
そこで、予圧部材１としてコイルばねを用いた場合には、以下のように固定すればよい。即ち、コイルばねは、被駆動体２の移動ストロークの上死点または下死点において、最圧縮状態となるように、被駆動体２の被駆動体接触部２ａおよび筐体６に固定すればよい。
【００６６】
また、コイルばねは、横剛性（本実施の形態の場合には、略ｚ方向に対する剛性）が充分に小さい（柔らかい）方が好ましい。コイルばねは、平均径と線径とが同一の場合には、自由長が長いほど、ばね定数および横剛性がともに小さくなる。しかし、横剛性が小さすぎる場合には、被駆動体２の移動に伴ってコイルばねが変形するときに、その変形量によって座屈を生じてしまう。座屈を生じたり、座屈のモードが変化したり、予圧荷重の急激な変化が起こったりすると、被駆動体２の同一方向の移動中に、移動速度が急激に変化する点が生まれる。それゆえ、この駆動装置をカメラモジュールに応用すると、レンズのＡＦ動作に不都合を生じることになる。従って、予圧部材１がコイルばねの場合には、以下の条件式
δ×Ｌ０／（Ｄ２ ） ≦ ７
（但し、コイルばねの自由長：Ｌ０、コイルばねの平均径：Ｄ、最圧縮状態におけるコイルばねの中心軸方向の変形量：δ）
を満たすコイルばねを用いることが望ましい。
【００６７】
また、コイルばねは、上死点または下死点の何れか（本実施の形態の場合には下死点）で最圧縮状態となるときに、予圧垂線に対して中心軸方向が平行とならないように、コイルばねのどちらか一端をオフセットさせることによって傾けられていることがより好ましい。そのオフセットの方向は、コイルばねが上死点で最圧縮状態となる場合は、筐体６に固定されるコイルばねの端部のオフセットを上にし、コイルばねが下死点で最圧縮状態となる場合は、筐体６に固定されるコイルばねの端部のオフセットを下にするとよい。オフセットさせることにより、各部材に製造誤差や組立誤差がある場合でも、コイルばねが被駆動体２の移動に伴って移動し、変形したときに、最圧縮状態を超えてさらに移動し、変形することを確実に防止することができる。また、仮に座屈が生じたとしても、座屈する方向を一定にすることで、座屈の影響を最小限に抑えることができる。
【００６８】
コイルばねの一端部は、被駆動体２とともに移動することから、予圧荷重の大きさは、予圧垂線とコイルばねの中心軸線とがなす角度の変化に伴い変動する。しかしながら、予圧荷重の大きさは、被駆動体２の移動に伴う変動が少ない（変動率１０％以下）方が好ましい。そのためには、以下の条件式
Ｌ０×０．３５ ≧ ｓ
（但し、コイルばねの自由長：Ｌ０、被駆動体２の移動ストローク：ｓ）
を満たすコイルばねを用い、以下の条件式
Ｌ０×０．１５ ≧ ｄ
（但し、コイルばねの自由長：Ｌ０、コイルばねの端部のオフセット量：ｄ）
を満たすようにコイルばねを被駆動体２に固定することが望ましい。
【００６９】
〔実施の形態２〕
図３は、実施の形態２における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図４および図５は、上記駆動装置の構成を示す概略の側面図である。
【００７０】
以下の説明においては、被駆動体の移動方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直で静止状態のときにおける電気機械変換素子の長さ方向をｘ方向とし、ｚ方向およびｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。
【００７１】
図５（ａ）は、被駆動体２が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、図５（ｂ）は、被駆動体２が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【００７２】
本実施の形態における駆動装置は、図３〜５に示すように、被駆動体２と、電気機械変換素子５と、摩擦部材３と、固定部材４と、予圧部材１と、筐体６とを備えている。摩擦部材３、固定部材４および電気機械変換素子５で駆動機構が構成されており、摩擦部材３および固定部材４で駆動方向変換部材が構成されている。そして、電気機械変換素子５が屈曲することによって、筐体６に設けられた案内部材６ａに従い、被駆動体２がｚ方向に移動するようになっている。
【００７３】
尚、図３〜５等においては、摩擦部材３と固定部材４とは別部材として構成している。しかしながら、摩擦部材と固定部材とを一体的に構成してもよい。
【００７４】
本実施の形態における駆動装置の電気機械変換素子５は、筐体６の側壁に平行に配置されている。筐体６の側壁に沿って電気機械変換素子５が配置されていることより、筐体６の外形サイズ、即ち、駆動装置の大きさをより小さくすることができる。
【００７５】
電気機械変換素子５は、その自由端がｙ方向に平行な方向に屈曲変位するようになっている。固定部材４は、電気機械変換素子５に連結されているとともに、摩擦部材３に連結されている。上記固定部材４は、摩擦部材３の移動方向を電気機械変換素子５の駆動方向と異ならせるようになっている。つまり、固定部材４は、電気機械変換素子５の駆動方向を変換して摩擦部材３の移動方向がｚ方向に平行な方向になるようにし、これにより、摩擦部材３は被駆動体２をｚ方向に駆動するようになっている。本実施の形態においては、固定部材４は、板ばねからなっていることが好ましい。
【００７６】
固定部材４は、図４に示すように、例えば「Ｌ」字状に形成されており、電気機械変換素子５の自由端に固定されている。また、摩擦部材３は、固定部材４におけるｚ方向の先端部に固定されている。
【００７７】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態１における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【００７８】
本発明に係る駆動装置における被駆動体２の駆動方法を説明すると以下の通りである。
【００７９】
電気機械変換素子５の屈曲変位に伴って、摩擦部材３と被駆動体２とが接触したまま、固定部材４は、電機機械変換素子５の屈曲変位の方向（ｙ方向）に垂直な方向（ｚ方向）に屈曲変位する。その結果、摩擦部材３は、被駆動体２に対してｘ方向を軸に回転するように動作し、被駆動体２はｚ方向に移動する。
【００８０】
本発明に係る駆動装置の予圧部材１は、実施の形態１における駆動装置の予圧部材１と同じく、被駆動体２の移動ストロークの上死点または下死点において、最圧縮状態となるように、被駆動体２の被駆動体接触部２ａおよび筐体６に固定されているとともに、予圧垂線の線上に位置しないように、被駆動体２に固定されるコイルばねの端部を傾けて配置する方がより好ましい。
【００８１】
〔実施の形態３〕
図６は、実施の形態３における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図７は、上記駆動装置の構成を示す概略の側面図である。
【００８２】
以下の説明においては、被駆動体の移動方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直で静止状態のときにおける電気機械変換素子の長さ方向をｘ方向とし、ｚ方向およびｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。
【００８３】
図７（ａ）は、被駆動体２が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、図７（ｂ）は、被駆動体２が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【００８４】
本実施の形態における駆動装置は、図６，７に示すように、被駆動体２と、電気機械変換素子５と、摩擦部材３と、固定部材４と、予圧部材１と、筐体６とを備えるとともに、支持弾性部材７を備えている。
【００８５】
支持弾性部材７は、被駆動体２に対して回転対称となるようにして筐体６に複数取り付けられており、上記被駆動体２を支持するとともに被駆動体２を移動方向（ｚ方向）に付勢するようになっている。支持弾性部材７は、板ばねからなっている。
【００８６】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態１における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【００８７】
板ばね（支持弾性部材７）は、被駆動体２が下死点から上死点に移動するに従い（図７（ａ）の位置から図７（ｂ）の位置に移動するとき）、その移動に対して抵抗するようなｚ方向の力を被駆動体２に与え、被駆動体２が上死点から下死点に移動するに従い（図７（ｂ）の位置から図７（ａ）の位置に移動するとき）、その移動を促進するようなｚ方向の力を被駆動体２に与える。即ち、コイルばね（予圧部材１）の静止状態から変形を伴う被駆動体２の移動方向と、板ばね（支持弾性部材７）の付勢方向とは、互いに異なっている。この力は、単独では、被駆動体２の往復での移動速度差を生じる原因となる。
【００８８】
一方、コイルばね（予圧部材１）は、被駆動体２が下死点から上死点に移動するに従い（図７（ａ）の位置から図７（ｂ）の位置に移動するとき）、最圧縮状態から最伸長状態に移行するので、その移動を促進するようなｚ方向の力を被駆動体２に与え、被駆動体２が上死点から下死点に移動するに従い（図７（ｂ）の位置から図７（ａ）の位置に移動するとき）、最伸長状態から最圧縮状態に移行するので、その移動に対して抵抗するようなｚ方向の力を被駆動体２に与える。
【００８９】
つまり、本実施の形態における駆動装置では、コイルばねが被駆動体２に与える力と、板ばねが被駆動体２に与える力とが互いに打ち消すように、コイルばねおよび板ばねを配置している。これにより、被駆動体２の往復での移動速度が異なる状況を緩和することができる。但し、被駆動体２を任意に移動させることができるように、板ばねの弾力は、コイルばねの弾力と比較して充分に弱いことが好ましい。
【００９０】
また、被駆動体２の往復での移動速度が異なる要因は、コイルばね（予圧部材１）が被駆動体２に与える力の変化によるものだけとは限らない。例えば、本発明に係る駆動装置を監視カメラ等の撮像装置に応用する場合には、当該撮像装置は、常時一定方向に重力の影響を受けることになる。従って、この場合には、重力の影響による被駆動体２の往復での移動速度の差を考慮して、コイルばねが被駆動体２に与える力と、板ばねが被駆動体２に与える力とを調節することが望ましい。
【００９１】
尚、本実施の形態においては、予圧部材１がコイルばねである場合を例示したが、予圧部材１は板ばねであってもよい。また、支持弾性部材７が予圧部材１の機能を兼ね備えている構成とすることもできる。つまり、予圧部材１と支持弾性部材７とを一つの板ばねで構成することもできる。具体的には、板ばね（予圧部材１，支持弾性部材７）を、被駆動体２を移動方向（ｚ方向）に付勢するとともに摩擦部材３と当接する方向へ付勢することができるように、筐体６に回動可能に取り付けることにより実現することができる。この構成にすることにより、コイルばねを不要とすることができるため、予圧部材の構成を簡便にすることができるとともに、板ばねの回動量を調節することによって被駆動体２に与える力を調整することができるため、より量産性に優れた駆動装置を提供することができる。
【００９２】
〔実施の形態４〕
図８は、実施の形態４における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図９は、上記駆動装置の構成を示す概略の側面図である。
【００９３】
以下の説明においては、被駆動体の移動方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直で静止状態のときにおける電気機械変換素子の長さ方向をｘ方向とし、ｚ方向およびｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。
【００９４】
図９（ａ）は、被駆動体２が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、図９（ｂ）は、被駆動体２が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【００９５】
本実施の形態における駆動装置は、予圧部材を複数備えている。つまり、本実施の形態における駆動装置は、２つのコイルばね（予圧部材）１ａ，１ｂを備えており、これらコイルばね１ａ，１ｂを被駆動体２の移動方向（ｚ方向）に並べた構造を有している。従って、コイルばねが１つのときに比べて、予圧を安定させることができる。また、被駆動体２の移動ストロークを長くすることができる。
【００９６】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態１における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【００９７】
コイルばね１ａ，１ｂは、被駆動体２の移動ストロークにおける任意の位置において、互いの中心軸方向（長さ方向）が平行にならないように、かつ、予圧垂線の線上に位置しないように、被駆動体２に固定されるコイルばねの端部を傾けて配置する方がより好ましい。これにより、コイルばね１ａ，１ｂによる荷重の変動、および被駆動体２の移動方向に対する力の変動を緩和することができる。つまり、被駆動体２の移動動作に対して、コイルばね１ａ，１ｂによる抵抗力の極値が重なることがないので、より安定した被駆動体２の移動動作を行うことができる。
【００９８】
〔実施の形態５〕
図１０は、実施の形態５における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図１１は、上記駆動装置の構成を示す概略の斜視図である。
【００９９】
以下の説明においては、被駆動体の移動方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直で静止状態のときにおける電気機械変換素子の長さ方向をｘ方向とし、ｘ方向およびｚ方向に垂直な方向をｙ方向とする。
【０１００】
本実施の形態における駆動装置は、図１０および図１１に示すように、実施の形態２における予圧部材１に代えて、引張コイルばねからなる予圧部材２１を備えている。また、電気機械変換素子５は、その一端部が筐体６の案内部材６ａに固定されている。
【０１０１】
上記予圧部材２１は、その中央部に伸縮性を有する有効ばね部２１ａを備えており、上記有効ばね部２１ａの両端部に、当該有効ばね部２１ａの直径よりも小さい直径を有する密着巻き部（第一端部）２１ｂ・２１ｂを備えており、さらにその端部（外側）に、有効ばね部２１ａの直径と同程度の直径を有する密着巻き部（第二端部）２１ｃ・２１ｃを備えている。尚、密着巻き部２１ｃ・２１ｃの直径は、密着巻き部２１ｂ・２１ｂの直径よりも大きく、有効ばね部２１ａの直径以下であればよい。また、密着巻き部２１ｂおよび密着巻き部２１ｃは、有効ばね部２１ａの一端部だけに形成されている構成であってもよい。
【０１０２】
一方、筐体６は予圧部材２１の一端部を固定（保持）するばね固定部６ｂを有しており、被駆動体２は予圧部材２１の他端部を固定（保持）する突出部（保持部）２ｂを有している。そして、筐体６のばね固定部６ｂおよび被駆動体２の突出部２ｂは、上記予圧部材２１の密着巻き部２１ｂ・２１ｂを嵌め込むことができ、これにより密着巻き部２１ｃ・２１ｃを引っ掛けて固定することが可能な形状に形成されている。
【０１０３】
つまり、上記予圧部材２１は、その一端部が被駆動体２の突出部２ｂに固定されるとともに他端部が筐体６のばね固定部６ｂに固定されており、その引張力（予圧荷重）によって、被駆動体２の被駆動体接触部（摩擦接触部）２ａを摩擦部材３と当接する方向へ常時付勢するようになっている。上記の構成によれば、両端部にフック部を形成することができないような小径の引張コイルばねを予圧部材２１として用いた場合でも、簡単な構成で容易に駆動装置を組み立てることができる。また、被駆動体２が突出部２ｂを有することにより、駆動装置内のスペースを有効に活用することができる。即ち、駆動装置をより小型化することが可能となる。
【０１０４】
また、図１０に示すように、予圧部材２１は、摩擦部材３と被駆動体２の被駆動体接触部２ａとの接触部分に対して垂直な直線上に、その中心軸が位置するように配置されている。
【０１０５】
さらに、予圧部材２１と摩擦部材３とは、上記被駆動体接触部２ａを挟んで配置されている。このため、被駆動体２の被駆動体接触部２ａは、予圧部材２１によって摩擦部材３と当接する方向へ常時付勢されている。また、図１０および図１１に示すように、被駆動体２には案内孔２ｃが設けられており、筐体６には上記案内孔２ｃに嵌合する案内部材６ｃが設けられている。従って、被駆動体２は、摩擦部材３との間に作用する摩擦力により、上記案内部材６ｃに案内されてｚ方向に円滑に移動するようになっている。そして、被駆動体２が移動すると、それに伴い予圧部材２１も連帯して移動し、変形するようになっている。
【０１０６】
本実施の形態においては、優れた弾性を有する引張コイルばねを予圧部材２１として用いているため、被駆動体２の移動過程において、より安定した予圧効果を果たすことができる。また、被駆動体２が駆動する方向への負荷を低減することが可能となり、安定した駆動が可能となる。
【０１０７】
図１２は、上記駆動装置の駆動機構の構成を示す概略の斜視図である。駆動機構は、摩擦部材３、固定部材４および電気機械変換素子５で構成されており、摩擦部材３および固定部材４で駆動方向変換部材が構成されている。
【０１０８】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態１，２における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【０１０９】
上記の構成によれば、電気的制御によって電気機械変換素子５を屈曲させ、摩擦部材３を介して被駆動体２を一定方向へ移動させることができる。また、予圧部材２１の一端部（密着巻き部２１ｃ）が上記被駆動体２の突出部２ｂに固定されるとともに他端部（密着巻き部２１ｃ）が筐体６のばね固定部６ｂに固定されているため、上記被駆動体２が移動することによって上記予圧部材２１が変位する。これにより、駆動装置の構造をより簡単に、かつ機能をより安定させることができる。
【０１１０】
〔実施の形態６〕
図１３は、実施の形態６における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【０１１１】
本実施の形態における駆動装置は、図１３に示すように、実施の形態５における予圧部材２１に代えて、ねじりコイルばねからなる予圧部材３１を備えている。上記予圧部材３１は、ねじりコイル部の両端に固定アーム３１ａと可動アーム３１ｂとを備えたねじりコイルばねである。一方、筐体６には、予圧部材３１のねじりコイル部に嵌合するピン６ｄと、予圧部材３１の固定アーム３１ａを当接することによって固定（保持）するばね当て部６ｅとが形成されている。
【０１１２】
つまり、上記予圧部材３１は、ねじりコイル部が筐体６のピン６ｄに嵌合されるとともに固定アーム３１ａが筐体６のばね当て部６ｅに当接することによって固定（保持）されており、可動アーム３１ｂがｙ方向に可動するようになっている。また、予圧部材３１の可動アーム１１ｂは、被駆動体２の突出部２ｂに常時当接している。これにより、予圧部材３１は、被駆動体２の被駆動体接触部２ａを摩擦部材３と当接する方向へ常時付勢するようになっている。
【０１１３】
また、予圧部材３１は、当該予圧部材３１による予圧荷重の方向が、摩擦部材３と被駆動体２の被駆動体接触部２ａとの接触部分に対して垂直な方向と平行になるように配置されている。
【０１１４】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態５における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【０１１５】
本実施の形態においては、優れた弾性を有するねじりコイルばねを予圧部材３１として用いているため、被駆動体２の移動過程において、より安定した予圧効果を果たすことができる。また、実施の形態５における駆動装置と比較して、予圧部材の直径寸法を考慮する必要が無くなるため、駆動装置のｘ方向（電気機械変換素子の長さ方向）の寸法を小さくすることが可能となる。即ち、駆動装置をより小型化することが可能となる。
【０１１６】
〔実施の形態７〕
図１４は、実施の形態７における駆動装置の構成を示す概略の平面図であり、図１５は、上記駆動装置の構成を示す概略の斜視図である。
【０１１７】
本実施の形態における駆動装置は、図１４および図１５に示すように、実施の形態５における予圧部材２１に代えて、引張コイルばねからなる予圧部材４１を備えている。また、筐体６は予圧部材４１の一端部を固定（保持）するばね固定部６ｆを有しており、被駆動体２は予圧部材４１の他端部を固定（保持）するばね固定部（保持部）２ｄを有している。つまり、上記予圧部材４１は、その一端部が筐体６のばね固定部６ｆに固定されるとともに他端部が被駆動体２のばね固定部２ｄに固定されている。
【０１１８】
さらに、被駆動体２の被駆動体接触部２ｅは、上記ばね固定部２ｄと一体的に、摩擦部材３を跨ぐようにして設けられている。つまり、被駆動体２の被駆動体接触部（摩擦接触部）２ｅおよびばね固定部２ｄは、摩擦部材３を挟むようにして形成されており、上記被駆動体接触部２ｅは、ばね固定部２ｄと対向する面側で摩擦部材３と当接するようになっている。そして、予圧部材４１は、その引張力（予圧荷重）によって、被駆動体２の被駆動体接触部２ｅを摩擦部材３と当接する方向へ常時付勢するようになっている。
【０１１９】
また、予圧部材４１は、摩擦部材３と被駆動体２の被駆動体接触部２ｅとの接触部分に対して垂直な直線上に、その中心軸が位置するように配置されている。
【０１２０】
本実施の形態における駆動装置のその他の構成は、実施の形態５における駆動装置の構成と同じであるので、その説明を省略する。
【０１２１】
上記の構成によれば、被駆動体２に対して、摩擦部材３による摩擦力がかかる動作位置と、予圧部材４１による引張力（予圧荷重）がかかる動作位置とを近接して設けることが可能となる。従って、被駆動体２の駆動を安定化させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明に係る駆動装置を例えばカメラ等の撮像装置のレンズ駆動に用いた場合には、より小型化された、駆動速度がより均一で、かつピント調整の精度がより優れた製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の実施の形態１における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図２】上記駆動装置の構成を示す概略の側面図であり、（ａ）は、被駆動体が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、（ｂ）は、被駆動体が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【図３】本発明の実施の形態２における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図４】図３の駆動装置の構成を示す概略の側面図である。
【図５】図３の駆動装置の構成を示す概略の側面図であり、（ａ）は、被駆動体が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、（ｂ）は、被駆動体が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【図６】本発明の実施の形態３における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図７】図６の駆動装置の構成を示す概略の側面図であり、（ａ）は、被駆動体が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、（ｂ）は、被駆動体が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【図８】本発明の実施の形態４における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図９】図８の駆動装置の構成を示す概略の側面図であり、（ａ）は、被駆動体が駆動ストロークの下死点にある状態を示し、（ｂ）は、被駆動体が駆動ストロークの上死点にある状態を示す。
【図１０】本発明の実施の形態５における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図１１】図１０の駆動装置の構成を示す概略の斜視図である。
【図１２】図１０の駆動装置の構成を示す概略の斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態６における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態７における駆動装置の構成を示す概略の平面図である。
【図１５】図１４の駆動装置の構成を示す概略の斜視図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 予圧部材
２ 被駆動体
２ａ 被駆動体接触部
２ｂ 突出部
２ｃ 案内孔
２ｄ ばね固定部
２ｅ 被駆動体接触部
３ 摩擦部材
４ 固定部材
５ 電気機械変換素子
６ 筐体
６ａ 案内部材
６ｂ ばね固定部
６ｃ 案内部材
６ｄ ピン
６ｅ ばね当て部
６ｆ ばね固定部
７ 支持弾性部材
２１ 予圧部材
２１ａ 有効ばね部
２１ｂ 密着巻き部
２１ｃ 密着巻き部
３１ 予圧部材
３１ａ 固定アーム
３１ｂ 可動アーム
４１ 予圧部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部が筐体に固定されており、電気的制御により屈曲変位が生じる電気機械変換素子と、
一端部が上記電気機械変換素子に連結されており、他端部が被駆動体と摩擦接触している摩擦部材と、
一端部が上記被駆動体に固定されるとともに他端部が上記筐体に固定されており、上記被駆動体を上記摩擦部材と当接する方向へ付勢する予圧部材とを備えていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
上記予圧部材がコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
コイルばねの一端または両端が弾性の無い密着巻きにされていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
上記予圧部材が動作最大点に達したときの当該予圧部材の長さ方向が、被駆動体の移動方向に対して垂直ではないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
上記予圧部材における被駆動体に固定されている一端部は、上記被駆動体の移動に伴って移動し、その最大移動範囲内に、上記一端部が、上記摩擦部材を通り上記被駆動体の移動方向に垂直な予圧垂線上に位置する箇所があることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
上記予圧部材を複数備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
上記予圧部材が全てコイルばねであり、被駆動体の移動範囲内における任意の位置において、上記コイルばねの長さ方向が互いに平行にならないことを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
上記被駆動体を支持するとともに被駆動体を移動方向に付勢する支持弾性部材をさらに備え、
上記予圧部材の静止状態から変形を伴う被駆動体の移動方向と、上記支持弾性部材の付勢方向とが互いに異なっていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項９】
上記電気機械変換素子と上記摩擦部材との間に固定部材を設けていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
上記固定部材は、摩擦部材の移動方向を電気機械変換素子の駆動方向と異ならせるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の駆動装置を備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の駆動装置または請求項１１に記載の撮像装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
一端部が筐体に固定されており、電気的制御により屈曲変位が生じる電気機械変換素子と、
一端部が上記電気機械変換素子に連結されており、他端部が被駆動体と摩擦接触している摩擦部材と、
一端部が上記被駆動体に固定されるとともに他端部が上記筐体に固定されており、上記被駆動体を上記摩擦部材と当接する方向へ付勢する予圧部材とを備えていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
上記予圧部材がコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
コイルばねの一端または両端が弾性の無い密着巻きにされていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
上記予圧部材が動作最大点に達したときの当該予圧部材の長さ方向が、被駆動体の移動方向に対して垂直ではないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
上記予圧部材における被駆動体に固定されている一端部は、上記被駆動体の移動に伴って移動し、その最大移動範囲内に、上記一端部が、上記摩擦部材を通り上記被駆動体の移動方向に垂直な予圧垂線上に位置する箇所があることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
上記予圧部材を複数備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
上記予圧部材が全てコイルばねであり、被駆動体の移動範囲内における任意の位置において、上記コイルばねの長さ方向が互いに平行にならないことを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
上記被駆動体を支持するとともに被駆動体を移動方向に付勢する支持弾性部材をさらに備え、
上記予圧部材の静止状態から変形を伴う被駆動体の移動方向と、上記支持弾性部材の付勢方向とが互いに異なっていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項９】
上記電気機械変換素子と上記摩擦部材との間に固定部材を設けていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
上記固定部材は、摩擦部材の移動方向を電気機械変換素子の駆動方向と異ならせるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の駆動装置を備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の駆動装置または請求項１１に記載の撮像装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−４１８０１（Ｐ２０１０−４１８０１Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２００９９８（Ｐ２００８−２００９９８）
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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