駆動装置
【課題】圧電素子の電気的接続を容易なものとし製造性に優れた駆動装置を提供すること。
【解決手段】圧電素子１の伸縮に応じて駆動軸２を往復移動させ、駆動軸２に摩擦係合される被駆動部材３を駆動軸２に沿って移動させる駆動装置であって、圧電素子１に接続ソケット１５を装着し、接続ソケット１５に取り付けられる接片１６、１７を圧電素子１に接触させて圧電素子１の電気的接続を行う。また、接片１６、１７が接続ソケット１５の外部に延び出ており、配線基板との配線が容易なものとなる。
【解決手段】圧電素子１の伸縮に応じて駆動軸２を往復移動させ、駆動軸２に摩擦係合される被駆動部材３を駆動軸２に沿って移動させる駆動装置であって、圧電素子１に接続ソケット１５を装着し、接続ソケット１５に取り付けられる接片１６、１７を圧電素子１に接触させて圧電素子１の電気的接続を行う。また、接片１６、１７が接続ソケット１５の外部に延び出ており、配線基板との配線が容易なものとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子などの電気機械変換素子を用いた駆動装置に関し、特に小型デジタルカメラやウェブカメラ又はカメラ付き携帯電話機等に搭載する小型のレンズなど光学部材を駆動する駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子を用いたレンズの駆動装置として、特許第２６３３０６６号公報に記載されるように、圧電素子に駆動部材を固着し、その駆動部材に被駆動部材を摩擦係合させて構成され、圧電素子に伸縮変位させる駆動パルスを入力し駆動部材を往復移動させて、駆動部材に対し被駆動部材を移動させるものが知られている。
【特許文献１】特許第２６３３０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような駆動装置は、圧電素子の電気的接続が困難であり製造しにくいという問題点がある。例えば、駆動装置を小型なものとする場合、圧電素子も小さなものを用いることとなる。この圧電素子から延びるリード線を接続するには、リード線の先端をピンセットでつまみながら接続位置に持って行き、リード線の引き回しに注意しながら、その先端を半田付けすることとなる。このような圧電素子のリード線の接続作業は、かなり細かな作業であって、非常に作業性の悪いとなる。
【０００４】
そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、電気機械変換素子の電気的接続を容易なものとし製造性に優れた駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明に係る駆動装置は、電気機械変換素子の伸縮に応じて駆動部材を往復移動させ、前記駆動軸に摩擦係合される被駆動部材を前記駆動部材に沿って移動させる駆動装置において、前記電気機械変換素子に装着可能に構成される接続ソケットと、前記接続ソケットに取り付けられる導電体であって、前記接続ソケットが前記電気機械変換素子に装着された際に前記接続ソケットの内部で前記電気機械変換素子の接続端子と接続され前記接続ソケットの外部で配線基板の接続位置まで延出している接片とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、電気機械変換素子に装着可能とした接続ソケットを備え、その接続ソケットを電気機械変換素子に装着した際に接片が電気機械変換素子の接続端子と接続され配線基板の接続位置まで延出している。このため、接続ソケットを電気機械変換素子に装着することで接片が電気機械変換素子と接続され、配線基板の接続位置まで延びた接片を半田付けすることにより電気機械変換素子の接続作業が完了する。従って、電気機械変換素子の接続作業が容易に行える。
【０００７】
また本発明に係る駆動装置において、前記接片は、導電性板体により構成されていることが好ましい。
【０００８】
また本発明に係る駆動装置において、前記接片は、前記接続ソケットの内部で前記接続端子に対し摺動可能に接触して接続されていることが好ましい。
【０００９】
この発明によれば、接片が電気機械変換素子の接続端子に対し摺動可能に接触して接続されている。このため、接片の接続が電気機械変換素子の伸縮動作の支障になることが避けられ、電気機械変換素子の伸縮特性を低下させることなく、電気的接続が行える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気機械変換素子の電気的接続作業が容易となり製造性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る駆動装置の断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る駆動装置は、圧電素子１の伸縮に応じて駆動軸２を往復移動させ、駆動軸２に摩擦係合される被駆動部材３を駆動軸２に沿って移動させるものである。
【００１２】
圧電素子１は、電気信号の入力により伸縮可能な電気機械変換素子であり、所定の方向へ伸長及び収縮可能となっている。この圧電素子１は、接続ソケット１５に取り付けられる接片１６、１７を通じて制御部８１に接続され、その制御部８１により電気信号を入力されることにより伸縮する。例えば、圧電素子１に印加される電圧を繰り返して増減させることにより、圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返すこととなる。
【００１３】
駆動軸２は、圧電素子１の伸縮方向に長手方向を向けて圧電素子１に取り付けられている。例えば、駆動軸２の一端が圧電素子１に当接され接着剤を用いて接着されている。この駆動軸２は、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。駆動軸２は、固定枠４から内側へ延びる仕切り部４ａ、仕切り部４ｃにより長手方向に沿って移動可能に支持されている。仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃは、被駆動部材３の移動領域を仕切るための部材であり、駆動軸２の支持部材としても機能している。固定枠４は、圧電素子１、駆動軸２及び被駆動部材などを収容し組み付けるための筐体として機能する。
【００１４】
駆動軸２の材質は、軽く高剛性のものが適しており、その条件を満たすものとしてはベリリウムが理想的であるが、この材料は稀少金属であるため高価で且つ加工性が悪いという欠点を持っている。そこで本実施形態においては、黒鉛結晶を強固に複合させた黒鉛複合体、例えばカーボングラファイトが用いられる。（ここで、黒鉛複合体とは炭素の六角板状結晶体であるグラファイトとグラファイト以外の物質との複合体を意味し、カーボングラファイトとはグラファイトと無定形炭素からなる物質を意味する。また、グラファイトは黒鉛とも言われる。）この黒鉛複合体であるカーボングラファイトは、ベリリウムと似た特性を有しながら（ベリリウムの比重は約１．８５、カーボングラファイトの比重は約１．８である）、ベリリウムと異なって比較的安価であり加工しやすいという特性を有している。なお、駆動軸２の形状は円柱状に限定されるものではなく、角柱状でもよい。
【００１５】
仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃには、駆動軸２を貫通させる貫通孔４ａがそれぞれ形成されている。仕切り部４ｂは、駆動軸２の圧電素子１取付部分の近傍箇所、すなわち駆動軸２の基端箇所を支持している。仕切り部４ｃは、駆動軸２の先端箇所を支持している。駆動軸２は、圧電素子１に取り付けられることにより、圧電素子１の伸長及び収縮の繰り返し動作に応じて、その長手方向に沿って往復移動する。
【００１６】
なお、図１では、駆動軸２を仕切り部４ｂ、４ｃによりその先端側と基端側の二箇所で支持する場合を示しているが、駆動軸２をその先端側又は基端側の一方で支持する場合もある。例えば、仕切り部４ｂの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｃにより先端箇所のみで支持されることとなる。また、仕切り部４ｃの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｂにより基端箇所のみで支持されることとなる。
【００１７】
また、図１では、駆動軸２を支持する仕切り部４ｂ、４ｃが固定枠４と一体になっている場合について示したが、これらの仕切り部４ｂ、４ｃは固定枠４と別体のものを固定枠４に取り付けて設けてもよい。別体の場合であっても、一体となっている場合と同様な機能、効果が得られる。
【００１８】
被駆動部材３は、駆動軸２に移動可能に取り付けられている。この被駆動部材３は、駆動軸２に対し摩擦係合されて取り付けられ、駆動軸２の長手方向に沿って移動可能となっている。例えば、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２に圧接されて所定の摩擦係数で係合しており、一定の押圧力で駆動軸２に押し付けられることによってその移動の際に一定の摩擦力が生ずるように取り付けられている。この摩擦力を超えるように駆動軸２が移動することにより、慣性により被駆動部材３がその位置を維持し、その被駆動部材３に対し相対的に駆動軸２が移動する。
【００１９】
圧電素子１は、支持部材５により固定枠４に取り付けられている。支持部材５は、圧電素子１をその伸縮方向に対して側方から支持して取り付けるものであり、圧電素子１と固定枠４との間に配設されている。この場合、支持部材５により圧電素子１をその伸縮方向と直交する方向から支持することが好ましい。この支持部材５は、圧電素子１を側方から支持して取り付ける取付部材として機能している。
【００２０】
支持部材５は、所定以上の弾性特性を有する弾性体により形成され、例えばシリコーン樹脂により形成される。支持部材５は、固定枠４に取り付けられている。例えば支持部材５は、接着剤２２による接着によって固定枠４に固着されている。また、支持部材５と圧電素子１の間の固着も、接着剤による接着により行われる。この支持部材５を弾性体によって構成することにより、圧電素子１をその伸縮方向に移動可能に支持することができる。
【００２１】
なお、ここでは支持部材５をシリコーン樹脂で形成する場合について説明したが、支持部材５をバネ部材により構成してもよい。例えば、固定枠４と圧電素子１の間にバネ部材を配置し、このバネ部材によって圧電素子１を固定枠４に対し支持してもよい。
【００２２】
被駆動部材３には、レンズ枠９１を介して移動レンズ９０が取り付けられている。移動レンズ９０は、カメラの撮影光学系を構成するものであり、駆動装置の移動対象物となるものである。この移動レンズ９０は、被駆動部材３と一体的に設けられ、被駆動部材３と共に移動するように設けられている。移動レンズ９０の光軸Ｏ上には、図示しない固定レンズなどが配設され、カメラの撮影光学系を構成している。また、光軸Ｏ上には、撮像素子８２が配設されている。撮像素子８２は、撮影光学系により結像された画像を電気信号に変換する撮像手段であり、例えばＣＣＤにより構成される。撮像素子８２は、制御部８１と接続されており、画像信号を制御部８１に出力する。
【００２３】
圧電素子１の端部には、錘部材６が取り付けられている。錘部材６は、圧電素子１の伸縮力を駆動軸２側へ伝達させるための部材であって、圧電素子１の駆動軸２が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられている。錘部材６としては、駆動軸２より重いものが用いられる。また、錘部材６として、弾性変形可能な部材に金属粉を混入させたものを用いることが好ましい。金属粉を混入させることにより重量を大きくすることができ、弾性変形可能な部材を用いることにより圧電素子１の作動時における不要な共振を減衰させることができる。
【００２４】
錘部材６の材質は、圧電素子１及び駆動軸２よりもヤング率の小さい材料のものが用いられる。錘部材６のヤング率としては、１ＧＰａ以下が好ましく、３００ＭＰａ以下がより好ましい。このような錘部材６は、ゴム等の弾性体に比重の大きい金属粉を混ぜ合わせることによって形成され、例えばウレタンゴムやウレタン樹脂にタングステンの粉末を混合することによって製造される。錘部材６の比重は、装置の小型化のためにできるだけ高いことが好ましく、例えば８〜１２程度に設定される。また、ウレタンゴムやウレタン樹脂にタングステンの粉末を混合することによって製造される錘部材６のヤング率は６０ＭＰａ程度、比重は１１．７程度となる。したがって、錘部材６を出来るだけ小さい体積で設計する場合は、出来るだけ比重が大きく且つヤング率の小さい組み合わせが最適となるが、錘部材６は駆動軸２の比重より大きく（比重１．８以上）、且つヤング率が１ＧＰａ以下のものであれば利用可能である。すなわち、比重をヤング率で除した数値（比重／ヤング率）が１．８×１０−９ 以上であれば錘部材６として適している。なお、錘部材６と圧電素子１とを固着する接着剤としては、弾性接着剤を用いることが好ましい。
【００２５】
また、錘部材６を軟性部材により構成することにより、圧電素子１、駆動軸２における共振周波数を圧電素子１の駆動周波数に対し十分に小さくすることができ、共振の影響を低減できる。例えば、圧電素子１の駆動周波数をｆとし、圧電素子１及び駆動軸２における共振周波数をｆ０とした場合、ｆ≧２１／２・ｆ０の関係を満たすことが好ましい。この場合、圧電素子１の伸縮動作による振動の振動伝達率を１以下の範囲に抑えることができ、共振の影響を低減することができる。周波数の組み合わせとしては、例えば共振周波数ｆ０を７０ｋＨｚ以下とし、駆動周波数ｆを５０〜１００ｋＨｚとすることにより、上述したｆ≧２１／２・ｆ０の関係を満たすことができる。
【００２６】
また、錘部材６は、固定枠４に対し支持固定されない状態で設けられている。すなわち、錘部材６は、圧電素子１の自由端に取り付けられ、固定枠４に対し直接支持されたり固定されておらず、また接着剤や樹脂材を介して固定枠４に対し動きを拘束されるように支持されたり固定されていない状態で設けられている。
【００２７】
駆動装置には、被駆動部材３の移動位置を検出する検出器８３が設けられている。検出器８３としては、例えば光学式の検出器が用いられ、フォトリフレクタ、フォトインタラプタなどが用いられる。具体的には、検出器８３としてリフレクタ８３ａ、検出部８３ｂを備えたものを用いる場合、被駆動部材３と一体に形成されるレンズ枠９１にリフレクタ８３ａを取り付け、検出部８３ｂからリフレクタ８３ａ側へ検出光を出射し、リフレクタ８３ａ側で反射してくる反射光を検出部８３ｂで検出することにより被駆動部材３及び移動レンズ９０の移動位置を検出する。
【００２８】
検出器８３は、制御部８１に接続されている。検出器８３の出力信号は制御部８１に入力される。制御部８１は、駆動装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路などにより構成される。また、制御部８１は、圧電素子１を作動させるための駆動回路を備えており、圧電素子１に対し駆動のための駆動信号を供給して圧電素子１の伸縮制御を行う駆動制御手段として機能する。
【００２９】
図２は、図１のII−IIにおける駆動装置の断面図である。
【００３０】
図２に示すように、圧電素子１には、接続ソケット１５が装着されている。接続ソケット１５は、圧電素子１に装着可能に構成され、例えば圧電素子１を内部に収容可能な断面コ字型の部材により構成される。接続ソケット１５には、接片１６、１７が取り付けられている。接片１６、１７は、導電体により構成され、例えば導電性の板体により構成される。
【００３１】
この接片１６、１７は、接続ソケット１５を貫通して取り付けられている。接片１６、１７は、接続ソケット１５が圧電素子１に装着された際に、その接続ソケット１５の内部において、圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂと接触して接続されるように形成されている。例えば、圧電素子１の左右に接続端子１１ａ、１１ｂが設置されている場合、圧電素子１を左右から挟むように接片１６、１７が配設され、接続端子１１ａに接片１６が接触し、接続端子１１ｂに接片１７が接触してそれぞれ接続される。
【００３２】
接続端子１１ａ、１１ｂは、圧電素子１の表面に沿って平面状に形成されている。この接続端子１１ａ、１１ｂに対し、接片１６、１７が摺動可能に接触して接続されていることが好ましい。例えば、この接続端子１１ａ、１１ｂに向けて接片１６、１７を凸状に屈曲させ、接続端子１１ａ、１１ｂに接触させることにより、接片１６、１７と接続端子１１ａ、１１ｂとの接続状態を維持しながら、相互に摺動自在とすることができる。
【００３３】
このように接片１６、１７と接続端子１１ａ、１１ｂとが互いに摺動可能に接続されることにより、接片１６、１７の接続が圧電素子１の伸縮動作の支障になることが避けられる。従って、圧電素子１の伸縮特性を低下させることがなく電気的接続が行える。
【００３４】
図３は、図１のIII−IIIにおける駆動装置の断面図である。
【００３５】
図３に示すように、接続ソケット１５から外部へ延びた接片１６、１７は、配線基板１８の接続位置まで延出している。すなわち、接続ソケット１５が圧電素子１に装着された際に、接片１６、１７は接続ソケット１５の外部で配線基板１８の接続位置まで延出するように設けられている。
【００３６】
接片１６、１７の先端は、配線基板１８の接続位置まで延びており、半田付けにより配線基板１８に接続されている。また、接片１６、１７を板体により構成することにより、接片１６、１７が容易に変形することが防止でき、接片１６、１７の先端を確実に接続位置に配置することができる。
【００３７】
このように接片１６、１７を設けることにより、接続ソケット１５を圧電素子１に装着することで、接片１６、１７の先端を配線基板１８の接続位置に配置することができる。このため、従来のように、圧電素子１から延びるリード線の先端をピンセットなどで接続位置に誘導する必要がなく、またそのリード線の引き回しに注意する必要がない。従って、接片１６、１７の接続作業が容易となり、作業効率の向上が図れる。また、接続作業の確実性が向上し、接続ミスの低減が図れる。さらに、従来のように、リード線を接続後にフォーミングするなどの作業が不要となり、作業工程を削減できると共に、そのフォーミングに接続部分が脱落するなどの不具合も回避できる。
【００３８】
図４は、図１のIV−IVにおける被駆動部材３の摩擦係合部分の断面図である。
【００３９】
図４に示すように、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２に圧接されて摩擦係合している。被駆動部材３にはＶ字状の溝３ａが形成されている。この溝３ａには、その表面に沿って摺動板３ｂが付設されている。摺動板３ｂは、駆動軸２と摺動する板体であり、溝３ａの表面形状に応じて断面Ｖ字状に屈曲して設けられている。摺動板３ｂの被駆動部材３への付設は、例えば接着により行われる。また、被駆動部材３と共に摺動板３ｂを一体成形して設けてもよい。この摺動板３ｂは、例えば被駆動部材３より硬質な素材により構成される。
【００４０】
駆動軸２は、溝３ａ内に配され、摺動板３ｂに当接して設置されている。この駆動軸２を被駆動部材３との間で挟むように、板バネ７が設けられている。板バネ７は、駆動軸２に対し交差する方向に向けて配設されており、例えば駆動軸２の軸方向と直交する方向に配設される。
【００４１】
板バネ７は、Ｌ字状に屈曲して形成されており、駆動軸２と当接する板片７１とその板片７１に対し屈曲して形成される板片７２とを備えている。ここで、Ｌ字状とは、板片７１、７２が９０度の垂直になっている場合のみならず、それらのなす角が９０±２０度程度のほぼＬ字状になっているものも含むものである。
【００４２】
板片７１、７２の各端部は、それぞれ被駆動部材３に掛止されている。すなわち、板バネ７の両端はネジ止めなどされておらず、被駆動部材３にそれぞれ掛止されて取り付けられている。板片７１の端部は、被駆動部材３に鈎状に形成される掛止部３ｄに掛止されている。板片７２の端部は、被駆動部材３に鈎状に形成される掛止部３ｅに掛止されている。板片７２の端部には、外側に屈曲する鈎部７２ａが形成されている。鈎部７２ａは、掛止部３ｅと係合しており、板片７２がその長手方向にすり抜けることが防止されている。
【００４３】
板片７１の端部には、外側に突出する突起部７１ａが形成されている。突起部７１ａは、板バネ７を被駆動部材３と点接触させるための部位である。この突起部７１ａは、例えば、図５に示すように、板バネ７の端部の中央部分を長手方向に沿って逆Ｖ字状に屈曲させて形成される。
【００４４】
図４に示すように、板バネ７の板片７１の中間部分には、逆Ｖ字状に屈曲させた摺動部７１ｃが形成されている。摺動部７１ｃは、駆動軸２に当接され、駆動軸２を押圧している。これにより、被駆動部材３と駆動軸２が所定の押圧力で圧接され、所定の摩擦係数で摩擦係合した状態となっている。この摺動部７１ｃは、被駆動部材３の溝３ａと対面する位置に形成される。
【００４５】
板バネ７の屈曲部分には、外側へ突出する湾曲部７３が形成されている。湾曲部７３は、板片７１と板片７２の屈曲部分に設けられ、板片７１と板片７２を直角に屈曲した場合と比べてその屈曲外側へ湾曲状に突出させて形成されている。
【００４６】
このように、断面Ｖ字状の摺動板３ｂと断面逆Ｖ字状の摺動部７１ｃにより駆動軸２を挟み込むことにより、被駆動部材３が駆動軸２に複数箇所で線接触することになり、駆動軸２に対し安定して摩擦係合させることができる。また、複数箇所の線接触状態により被駆動部材３が駆動軸２に係合しているため、実質的に被駆動部材３が駆動軸２に面接触状態で係合していると同様な係合状態となり、安定した摩擦係合が実現できる。
【００４７】
なお、図４においては摺動板３ｂが断面Ｖ字状とされ摺動部７１ｃが断面逆Ｖ字状とされているが、摺動板３ｂ及び摺動部７１ｃを駆動軸２の周面に沿った断面円弧状の板体として構成して、駆動軸２に面接触させてもよい。この場合、被駆動部材３が駆動軸２に面接触状態で係合するため、被駆動部材３を駆動軸２に対しより安定して摩擦係合することができる。
【００４８】
図６は、圧電素子１を作動させる駆動回路の回路図である。
【００４９】
図６に示すように、駆動回路８５は、制御部８１内に配置されて設けられている。この駆動回路８５は、圧電素子１のドライブ回路として機能するものであり、圧電素子１に対し駆動用の電気信号を出力する。駆動回路８５は、制御部８１の制御信号生成部（図示なし）から制御信号を入力し、その制御信号を電圧増幅又は電流増幅して圧電素子１の駆動用電気信号を出力する。駆動回路８５は、例えば入力段を論理回路Ｕ１〜Ｕ３により構成し、出力段に電界効果型のトランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２を備えたものが用いられる。トランジスタＱ１、Ｑ２は、出力信号として、Ｈ出力（高電位出力）、Ｌ出力（低電位出力）及びＯＦＦ出力（オープン出力）を出力可能に構成されている。
【００５０】
図７に駆動回路８５に入力される入力信号、図８に駆動回路８５から出力される出力信号を示す。図７（Ａ）は、被駆動部材３を圧電素子１に接近させる方向（図１において右方向）に移動させる際に入力される入力信号であり、図７（Ｂ）は、被駆動部材３を圧電素子１から離間させる方向（図１において左方向）に移動させる際に入力される入力信号である。また、図８（Ａ）は、被駆動部材３を圧電素子１に接近させる方向（図１において右方向）に移動させる際に出力される出力信号であり、図８（Ｂ）は、被駆動部材３を圧電素子１から離間させる方向（図１において左方向）に移動させる際に出力される出力信号である。
【００５１】
図８（Ａ）、（Ｂ）の出力信号は、図７（Ａ）、（Ｂ）の入力信号と同一タイミングでオンオフするパルス信号となっている。図８（Ａ）、（Ｂ）における二つの信号は、圧電素子１の入力端子１１ａ、１１ｂに入力される。この入力端子１１ａ、１１ｂには、台形波形状の電圧信号を入力してもよいが、図８に示す矩形状のパルス信号を入力して圧電素子１を作動させることができる。この場合、圧電素子１の駆動信号が矩形状のパルス信号でよいため、その信号生成が容易なものとなる。
【００５２】
図８（Ａ）、（Ｂ）の出力信号は、同一周波数となる二つの矩形状のパルス信号により構成されている。この二つのパルス信号は、互いの位相を異ならせることにより、互いの信号の電位差が段階的に大きくなり急激に小さくなる信号又は電位差が急激に大きくなって段階的に小さくなる信号となっている。このような二つの信号を入力することにより、圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることができ、被駆動部材３を移動させることができる。
【００５３】
例えば、図８（Ａ）、（Ｂ）において、一方の信号がＨ（ハイ）となりＬ（ロー）に低下した後に他方の信号がＨとなるように設定されている。それらの信号において、一方の信号がＬになった際に一定のタイムラグｔＯＦＦの経過後、他方の信号がＨとなるように設定される。また、二つの信号が両方ともＬの場合には、出力としてはオフ状態（オープン状態）とされる。
【００５４】
この図８の（Ａ）、（Ｂ）の出力信号、すなわち圧電素子１を作動させる電気信号は、可聴周波数を超える周波数の信号が用いられる。図８（Ａ）、（Ｂ）において、二つの信号の周波数は、可聴周波数を超える周波数信号とされ、例えば、３０〜８０ｋＨｚの周波数信号とされ、より好ましくは４０〜６０ｋＨｚとされる。このようは周波数の信号を用いることにより、圧電素子１の可聴領域における作動音を低減することができる。
【００５５】
次に、本実施形態に係る駆動装置の動作について説明する。
【００５６】
図１において、制御部８１から出力される駆動信号が圧電素子１に入力され、その駆動信号の入力によって圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返す。この伸長及び収縮に応じて駆動軸２が往復運動する。このとき、圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることにより、駆動軸２が一定の方向へ移動する速度とその逆方向へ移動する速度が異なることとなる。これにより、被駆動部材３及び移動レンズ９０を所望の方向へ移動させることができる。
【００５７】
その際、圧電素子１に接続ソケット１５が装着されているが、図２に示すように、接続ソケット１５に取り付けられる接片１６、１７が摺動可能に圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂに接触して接続されている。このため、接片１６、１７の接続が圧電素子１の伸縮動作の支障になることが避けられ、圧電素子１の伸縮特性の低下させることなく、電気的接続が行える。
【００５８】
以上のように、本実施形態に係る駆動装置によれば、圧電素子１に装着可能とした接続ソケット１５を備え、その接続ソケット１５を圧電素子１に装着した際に接片１６、１７が圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂと接続され配線基板１８の接続位置まで延出している。このため、接続ソケット１５を圧電素子１に装着することで接片１６、１７が圧電素子１と接続され、配線基板１８の接続位置まで延びた接片を半田付けすることにより圧電素子１の接続作業が完了する。従って、圧電素子１の接続作業が容易に行え、製造性が良好なものとなる。
【００５９】
また、接片１６、１７が配線基板１８の接続位置まで延びているので、接片１６、１７をピンセットなどで把持して接続位置まで誘導する必要がなく、接続作業が容易であり確実に行える。
【００６０】
また、接片１６、１７を導電性板体により構成することにより、接片１６、１７が所定以上の剛性を有するため、接片１６、１７を引き回しに注意する必要がなく、接続後にフォーミングを行う必要がない。従って、接続作業が短時間で行え、作業効率の向上が図れる。
【００６１】
また、接片１６、１７が圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂに対し摺動可能に接触して接続されることにより、接片１６、１７の接続が圧電素子１の伸縮動作の支障になることが避けられる。従って、圧電素子１の伸縮特性を低下させることなく、電気的接続が行える。
【００６２】
また、本実施形態に係る駆動装置をカメラの撮影光学系における構成部品のアクチュエータとして用いることにより、駆動機構を小型に構成でき、カメラの小型化が実現できる。また、携帯電話のカメラの撮影光学系における構成部品のアクチュエータとして用いることにより、駆動機構を小型に構成でき、携帯電話の小型化が実現できる。その他、ｗｅｂカメラなどのアクチュエータとして用いることもできる。
（第二実施形態）
次に本発明の第二実施形態に係る駆動装置について説明する。
【００６３】
図９は、本発明の第二実施形態に係る駆動装置の断面図である。図９に示すように、本実施形態に係る駆動装置は、図１に示す第一実施形態に係る駆動装置とほぼ同様に構成されるものであり、配線基板１８が圧電素子１の近傍位置に配置されている点で異なっている。
【００６４】
図９に示すように、配線基板１８が圧電素子１の近傍位置まで延びており、接続ソケット１５から延び出る接片１６、１７が配線基板１８を貫通している。配線基板１８を貫通する接片１６、１７の先端は、配線基板１８の接続位置に配置されている。
【００６５】
図１０は、図９のX−Xにおける駆動装置の断面図である。図１１は、図９のXI−XIにおける駆動装置の断面図である。
【００６６】
図１０に示すように、圧電素子１には、接続ソケット１５が装着されている。接続ソケット１５は、圧電素子１に装着可能に構成され、例えば圧電素子１を内部に収容可能な断面コ字型の部材により構成される。接続ソケット１５には、接片１６、１７が取り付けられている。接片１６、１７は、導電体により構成され、例えば導電性の板体により構成される。
【００６７】
この接片１６、１７は、接続ソケット１５を貫通して取り付けられている。接片１６、１７は、接続ソケット１５が圧電素子１に装着された際に、その接続ソケット１５の内部において、圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂと接触して接続されるように形成されている。例えば、圧電素子１の左右に接続端子１１ａ、１１ｂが設置されている場合、圧電素子１を左右から挟むように接片１６、１７が配設され、接続端子１１ａに接片１６が接触し、接続端子１１ｂに接片１７が接触してそれぞれ接続される。
【００６８】
接続端子１１ａ、１１ｂは、圧電素子１の表面に沿って平面状に形成されている。この接続端子１１ａ、１１ｂに対し、接片１６、１７が摺動可能に接触して接続されていることが好ましい。例えば、この接続端子１１ａ、１１ｂに向けて接片１６、１７を凸状に屈曲させ、接続端子１１ａ、１１ｂに接触させることにより、接片１６、１７と接続端子１１ａ、１１ｂとの接続状態を維持しながら、相互に摺動自在とすることができる。
【００６９】
このように接片１６、１７と接続端子１１ａ、１１ｂとが互いに摺動可能に接続されることにより、接片１６、１７の接続が圧電素子１の伸縮動作の支障になることが避けられる。従って、圧電素子１の伸縮特性を低下させることがなく電気的接続が行える。
【００７０】
図１１に示すように、接続ソケット１５から外部へ延びた接片１６、１７は、配線基板１８の接続位置まで延出している。すなわち、接片１６、１７は、配線基板１８を貫通して配され、その貫通した位置が配線基板１８の接続位置となっている。接片１６、１７の先端は、配線基板１８に半田付けにより接続されている。
【００７１】
このように接片１６、１７を設けることにより、接片１６、１７の先端を配線基板１８の接続位置に配置して接続することできる。このため、従来のように、圧電素子１から延びるリード線の先端をピンセットなどで接続位置に誘導する必要がなく、またそのリード線の引き回しに注意する必要がない。従って、接片１６、１７の接続作業が容易となり、作業効率の向上が図れる。また、接続作業の確実性が向上し、接続ミスの低減が図れる。さらに、従来のように、リード線を接続後にフォーミングするなどの作業が不要となり、作業工程を削減できると共に、そのフォーミングに接続部分が脱落するなどの不具合も回避できる。
【００７２】
以上のように、本実施形態に係る駆動装置によれば、第一実施形態に係る駆動装置と同様な作用効果が得られる。すなわち、接続ソケット１５を圧電素子１に装着することで接片１６、１７が圧電素子１と接続され、配線基板１８の接続位置まで延びた接片を半田付けすることにより圧電素子１の接続作業が完了する。従って、圧電素子１の接続作業が容易に行え、製造性が良好なものとなる。
【００７３】
また、接片１６、１７が配線基板１８の接続位置まで延びているので、接片１６、１７をピンセットなどで把持して接続位置まで誘導する必要がなく、接続作業が容易であり確実に行える。
【００７４】
また、接片１６、１７を導電性板体により構成することにより、接片１６、１７が所定以上の剛性を有するため、接片１６、１７を引き回しに注意する必要がなく、接続後にフォーミングを行う必要がない。従って、接続作業が短時間で行え、作業効率の向上が図れる。
【００７５】
また、接片１６、１７が圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂに対し摺動可能に接触して接続されることにより、接片１６、１７の接続が圧電素子１の伸縮動作の支障になることが避けられる。従って、圧電素子１の伸縮特性を低下させることなく、電気的接続が行える。
【００７６】
また、本実施形態に係る駆動装置をカメラの撮影光学系における構成部品のアクチュエータとして用いることにより、駆動機構を小型に構成でき、カメラの小型化が実現できる。また、携帯電話のカメラの撮影光学系における構成部品のアクチュエータとして用いることにより、駆動機構を小型に構成でき、携帯電話の小型化が実現できる。その他、ｗｅｂカメラなどのアクチュエータとして用いることもできる。
【００７７】
なお、上述した各実施形態は本発明に係る駆動装置の一例を示すものである。本発明に係る駆動装置は、これらの実施形態に係る駆動装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る駆動装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００７８】
例えば、本実施形態では、移動レンズを駆動する駆動装置に適用した装置について説明したが、移動レンズ以外の物を駆動する駆動装置に適用してもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、圧電素子１を支持部材５を介し固定枠４に取り付けて圧電素子１の端部を自由端にした場合について説明したが、圧電素子１の端部を直接固定枠４に取り付けるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。
【図２】図１のII−IIにおける被駆動部材の断面図である。
【図３】図１のIII−IIIにおける被駆動部材の断面図である。
【図４】図１のIV−IVにおける被駆動部材の断面図である。
【図５】図１の駆動装置における板バネの端部の拡大斜視図である。
【図６】図１の駆動装置における駆動回路を示す図である。
【図７】図６の駆動回路に入力される入力信号の波形図である。
【図８】図６の駆動回路から出力される出力信号の波形図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。
【図１０】図９のX−Xにおける被駆動部材の断面図である。
【図１１】図９のXI−XIにおける被駆動部材の断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…圧電素子、２…駆動軸、３…被駆動部材、４…固定枠、５…支持部材、６…錘部材、７…板バネ、１５…接続ソケット、１６…接片、１７…接片、８１…制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子などの電気機械変換素子を用いた駆動装置に関し、特に小型デジタルカメラやウェブカメラ又はカメラ付き携帯電話機等に搭載する小型のレンズなど光学部材を駆動する駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子を用いたレンズの駆動装置として、特許第２６３３０６６号公報に記載されるように、圧電素子に駆動部材を固着し、その駆動部材に被駆動部材を摩擦係合させて構成され、圧電素子に伸縮変位させる駆動パルスを入力し駆動部材を往復移動させて、駆動部材に対し被駆動部材を移動させるものが知られている。
【特許文献１】特許第２６３３０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような駆動装置は、圧電素子の電気的接続が困難であり製造しにくいという問題点がある。例えば、駆動装置を小型なものとする場合、圧電素子も小さなものを用いることとなる。この圧電素子から延びるリード線を接続するには、リード線の先端をピンセットでつまみながら接続位置に持って行き、リード線の引き回しに注意しながら、その先端を半田付けすることとなる。このような圧電素子のリード線の接続作業は、かなり細かな作業であって、非常に作業性の悪いとなる。
【０００４】
そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、電気機械変換素子の電気的接続を容易なものとし製造性に優れた駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明に係る駆動装置は、電気機械変換素子の伸縮に応じて駆動部材を往復移動させ、前記駆動軸に摩擦係合される被駆動部材を前記駆動部材に沿って移動させる駆動装置において、前記電気機械変換素子に装着可能に構成される接続ソケットと、前記接続ソケットに取り付けられる導電体であって、前記接続ソケットが前記電気機械変換素子に装着された際に前記接続ソケットの内部で前記電気機械変換素子の接続端子と接続され前記接続ソケットの外部で配線基板の接続位置まで延出している接片とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、電気機械変換素子に装着可能とした接続ソケットを備え、その接続ソケットを電気機械変換素子に装着した際に接片が電気機械変換素子の接続端子と接続され配線基板の接続位置まで延出している。このため、接続ソケットを電気機械変換素子に装着することで接片が電気機械変換素子と接続され、配線基板の接続位置まで延びた接片を半田付けすることにより電気機械変換素子の接続作業が完了する。従って、電気機械変換素子の接続作業が容易に行える。
【０００７】
また本発明に係る駆動装置において、前記接片は、導電性板体により構成されていることが好ましい。
【０００８】
また本発明に係る駆動装置において、前記接片は、前記接続ソケットの内部で前記接続端子に対し摺動可能に接触して接続されていることが好ましい。
【０００９】
この発明によれば、接片が電気機械変換素子の接続端子に対し摺動可能に接触して接続されている。このため、接片の接続が電気機械変換素子の伸縮動作の支障になることが避けられ、電気機械変換素子の伸縮特性を低下させることなく、電気的接続が行える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気機械変換素子の電気的接続作業が容易となり製造性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る駆動装置の断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る駆動装置は、圧電素子１の伸縮に応じて駆動軸２を往復移動させ、駆動軸２に摩擦係合される被駆動部材３を駆動軸２に沿って移動させるものである。
【００１２】
圧電素子１は、電気信号の入力により伸縮可能な電気機械変換素子であり、所定の方向へ伸長及び収縮可能となっている。この圧電素子１は、接続ソケット１５に取り付けられる接片１６、１７を通じて制御部８１に接続され、その制御部８１により電気信号を入力されることにより伸縮する。例えば、圧電素子１に印加される電圧を繰り返して増減させることにより、圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返すこととなる。
【００１３】
駆動軸２は、圧電素子１の伸縮方向に長手方向を向けて圧電素子１に取り付けられている。例えば、駆動軸２の一端が圧電素子１に当接され接着剤を用いて接着されている。この駆動軸２は、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。駆動軸２は、固定枠４から内側へ延びる仕切り部４ａ、仕切り部４ｃにより長手方向に沿って移動可能に支持されている。仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃは、被駆動部材３の移動領域を仕切るための部材であり、駆動軸２の支持部材としても機能している。固定枠４は、圧電素子１、駆動軸２及び被駆動部材などを収容し組み付けるための筐体として機能する。
【００１４】
駆動軸２の材質は、軽く高剛性のものが適しており、その条件を満たすものとしてはベリリウムが理想的であるが、この材料は稀少金属であるため高価で且つ加工性が悪いという欠点を持っている。そこで本実施形態においては、黒鉛結晶を強固に複合させた黒鉛複合体、例えばカーボングラファイトが用いられる。（ここで、黒鉛複合体とは炭素の六角板状結晶体であるグラファイトとグラファイト以外の物質との複合体を意味し、カーボングラファイトとはグラファイトと無定形炭素からなる物質を意味する。また、グラファイトは黒鉛とも言われる。）この黒鉛複合体であるカーボングラファイトは、ベリリウムと似た特性を有しながら（ベリリウムの比重は約１．８５、カーボングラファイトの比重は約１．８である）、ベリリウムと異なって比較的安価であり加工しやすいという特性を有している。なお、駆動軸２の形状は円柱状に限定されるものではなく、角柱状でもよい。
【００１５】
仕切り部４ｂ、仕切り部４ｃには、駆動軸２を貫通させる貫通孔４ａがそれぞれ形成されている。仕切り部４ｂは、駆動軸２の圧電素子１取付部分の近傍箇所、すなわち駆動軸２の基端箇所を支持している。仕切り部４ｃは、駆動軸２の先端箇所を支持している。駆動軸２は、圧電素子１に取り付けられることにより、圧電素子１の伸長及び収縮の繰り返し動作に応じて、その長手方向に沿って往復移動する。
【００１６】
なお、図１では、駆動軸２を仕切り部４ｂ、４ｃによりその先端側と基端側の二箇所で支持する場合を示しているが、駆動軸２をその先端側又は基端側の一方で支持する場合もある。例えば、仕切り部４ｂの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｃにより先端箇所のみで支持されることとなる。また、仕切り部４ｃの貫通孔４ａを駆動軸２の外径より大きく形成することにより、駆動軸２が仕切り部４ｂにより基端箇所のみで支持されることとなる。
【００１７】
また、図１では、駆動軸２を支持する仕切り部４ｂ、４ｃが固定枠４と一体になっている場合について示したが、これらの仕切り部４ｂ、４ｃは固定枠４と別体のものを固定枠４に取り付けて設けてもよい。別体の場合であっても、一体となっている場合と同様な機能、効果が得られる。
【００１８】
被駆動部材３は、駆動軸２に移動可能に取り付けられている。この被駆動部材３は、駆動軸２に対し摩擦係合されて取り付けられ、駆動軸２の長手方向に沿って移動可能となっている。例えば、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２に圧接されて所定の摩擦係数で係合しており、一定の押圧力で駆動軸２に押し付けられることによってその移動の際に一定の摩擦力が生ずるように取り付けられている。この摩擦力を超えるように駆動軸２が移動することにより、慣性により被駆動部材３がその位置を維持し、その被駆動部材３に対し相対的に駆動軸２が移動する。
【００１９】
圧電素子１は、支持部材５により固定枠４に取り付けられている。支持部材５は、圧電素子１をその伸縮方向に対して側方から支持して取り付けるものであり、圧電素子１と固定枠４との間に配設されている。この場合、支持部材５により圧電素子１をその伸縮方向と直交する方向から支持することが好ましい。この支持部材５は、圧電素子１を側方から支持して取り付ける取付部材として機能している。
【００２０】
支持部材５は、所定以上の弾性特性を有する弾性体により形成され、例えばシリコーン樹脂により形成される。支持部材５は、固定枠４に取り付けられている。例えば支持部材５は、接着剤２２による接着によって固定枠４に固着されている。また、支持部材５と圧電素子１の間の固着も、接着剤による接着により行われる。この支持部材５を弾性体によって構成することにより、圧電素子１をその伸縮方向に移動可能に支持することができる。
【００２１】
なお、ここでは支持部材５をシリコーン樹脂で形成する場合について説明したが、支持部材５をバネ部材により構成してもよい。例えば、固定枠４と圧電素子１の間にバネ部材を配置し、このバネ部材によって圧電素子１を固定枠４に対し支持してもよい。
【００２２】
被駆動部材３には、レンズ枠９１を介して移動レンズ９０が取り付けられている。移動レンズ９０は、カメラの撮影光学系を構成するものであり、駆動装置の移動対象物となるものである。この移動レンズ９０は、被駆動部材３と一体的に設けられ、被駆動部材３と共に移動するように設けられている。移動レンズ９０の光軸Ｏ上には、図示しない固定レンズなどが配設され、カメラの撮影光学系を構成している。また、光軸Ｏ上には、撮像素子８２が配設されている。撮像素子８２は、撮影光学系により結像された画像を電気信号に変換する撮像手段であり、例えばＣＣＤにより構成される。撮像素子８２は、制御部８１と接続されており、画像信号を制御部８１に出力する。
【００２３】
圧電素子１の端部には、錘部材６が取り付けられている。錘部材６は、圧電素子１の伸縮力を駆動軸２側へ伝達させるための部材であって、圧電素子１の駆動軸２が取り付けられる端部と反対側の端部に取り付けられている。錘部材６としては、駆動軸２より重いものが用いられる。また、錘部材６として、弾性変形可能な部材に金属粉を混入させたものを用いることが好ましい。金属粉を混入させることにより重量を大きくすることができ、弾性変形可能な部材を用いることにより圧電素子１の作動時における不要な共振を減衰させることができる。
【００２４】
錘部材６の材質は、圧電素子１及び駆動軸２よりもヤング率の小さい材料のものが用いられる。錘部材６のヤング率としては、１ＧＰａ以下が好ましく、３００ＭＰａ以下がより好ましい。このような錘部材６は、ゴム等の弾性体に比重の大きい金属粉を混ぜ合わせることによって形成され、例えばウレタンゴムやウレタン樹脂にタングステンの粉末を混合することによって製造される。錘部材６の比重は、装置の小型化のためにできるだけ高いことが好ましく、例えば８〜１２程度に設定される。また、ウレタンゴムやウレタン樹脂にタングステンの粉末を混合することによって製造される錘部材６のヤング率は６０ＭＰａ程度、比重は１１．７程度となる。したがって、錘部材６を出来るだけ小さい体積で設計する場合は、出来るだけ比重が大きく且つヤング率の小さい組み合わせが最適となるが、錘部材６は駆動軸２の比重より大きく（比重１．８以上）、且つヤング率が１ＧＰａ以下のものであれば利用可能である。すなわち、比重をヤング率で除した数値（比重／ヤング率）が１．８×１０−９ 以上であれば錘部材６として適している。なお、錘部材６と圧電素子１とを固着する接着剤としては、弾性接着剤を用いることが好ましい。
【００２５】
また、錘部材６を軟性部材により構成することにより、圧電素子１、駆動軸２における共振周波数を圧電素子１の駆動周波数に対し十分に小さくすることができ、共振の影響を低減できる。例えば、圧電素子１の駆動周波数をｆとし、圧電素子１及び駆動軸２における共振周波数をｆ０とした場合、ｆ≧２１／２・ｆ０の関係を満たすことが好ましい。この場合、圧電素子１の伸縮動作による振動の振動伝達率を１以下の範囲に抑えることができ、共振の影響を低減することができる。周波数の組み合わせとしては、例えば共振周波数ｆ０を７０ｋＨｚ以下とし、駆動周波数ｆを５０〜１００ｋＨｚとすることにより、上述したｆ≧２１／２・ｆ０の関係を満たすことができる。
【００２６】
また、錘部材６は、固定枠４に対し支持固定されない状態で設けられている。すなわち、錘部材６は、圧電素子１の自由端に取り付けられ、固定枠４に対し直接支持されたり固定されておらず、また接着剤や樹脂材を介して固定枠４に対し動きを拘束されるように支持されたり固定されていない状態で設けられている。
【００２７】
駆動装置には、被駆動部材３の移動位置を検出する検出器８３が設けられている。検出器８３としては、例えば光学式の検出器が用いられ、フォトリフレクタ、フォトインタラプタなどが用いられる。具体的には、検出器８３としてリフレクタ８３ａ、検出部８３ｂを備えたものを用いる場合、被駆動部材３と一体に形成されるレンズ枠９１にリフレクタ８３ａを取り付け、検出部８３ｂからリフレクタ８３ａ側へ検出光を出射し、リフレクタ８３ａ側で反射してくる反射光を検出部８３ｂで検出することにより被駆動部材３及び移動レンズ９０の移動位置を検出する。
【００２８】
検出器８３は、制御部８１に接続されている。検出器８３の出力信号は制御部８１に入力される。制御部８１は、駆動装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路などにより構成される。また、制御部８１は、圧電素子１を作動させるための駆動回路を備えており、圧電素子１に対し駆動のための駆動信号を供給して圧電素子１の伸縮制御を行う駆動制御手段として機能する。
【００２９】
図２は、図１のII−IIにおける駆動装置の断面図である。
【００３０】
図２に示すように、圧電素子１には、接続ソケット１５が装着されている。接続ソケット１５は、圧電素子１に装着可能に構成され、例えば圧電素子１を内部に収容可能な断面コ字型の部材により構成される。接続ソケット１５には、接片１６、１７が取り付けられている。接片１６、１７は、導電体により構成され、例えば導電性の板体により構成される。
【００３１】
この接片１６、１７は、接続ソケット１５を貫通して取り付けられている。接片１６、１７は、接続ソケット１５が圧電素子１に装着された際に、その接続ソケット１５の内部において、圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂと接触して接続されるように形成されている。例えば、圧電素子１の左右に接続端子１１ａ、１１ｂが設置されている場合、圧電素子１を左右から挟むように接片１６、１７が配設され、接続端子１１ａに接片１６が接触し、接続端子１１ｂに接片１７が接触してそれぞれ接続される。
【００３２】
接続端子１１ａ、１１ｂは、圧電素子１の表面に沿って平面状に形成されている。この接続端子１１ａ、１１ｂに対し、接片１６、１７が摺動可能に接触して接続されていることが好ましい。例えば、この接続端子１１ａ、１１ｂに向けて接片１６、１７を凸状に屈曲させ、接続端子１１ａ、１１ｂに接触させることにより、接片１６、１７と接続端子１１ａ、１１ｂとの接続状態を維持しながら、相互に摺動自在とすることができる。
【００３３】
このように接片１６、１７と接続端子１１ａ、１１ｂとが互いに摺動可能に接続されることにより、接片１６、１７の接続が圧電素子１の伸縮動作の支障になることが避けられる。従って、圧電素子１の伸縮特性を低下させることがなく電気的接続が行える。
【００３４】
図３は、図１のIII−IIIにおける駆動装置の断面図である。
【００３５】
図３に示すように、接続ソケット１５から外部へ延びた接片１６、１７は、配線基板１８の接続位置まで延出している。すなわち、接続ソケット１５が圧電素子１に装着された際に、接片１６、１７は接続ソケット１５の外部で配線基板１８の接続位置まで延出するように設けられている。
【００３６】
接片１６、１７の先端は、配線基板１８の接続位置まで延びており、半田付けにより配線基板１８に接続されている。また、接片１６、１７を板体により構成することにより、接片１６、１７が容易に変形することが防止でき、接片１６、１７の先端を確実に接続位置に配置することができる。
【００３７】
このように接片１６、１７を設けることにより、接続ソケット１５を圧電素子１に装着することで、接片１６、１７の先端を配線基板１８の接続位置に配置することができる。このため、従来のように、圧電素子１から延びるリード線の先端をピンセットなどで接続位置に誘導する必要がなく、またそのリード線の引き回しに注意する必要がない。従って、接片１６、１７の接続作業が容易となり、作業効率の向上が図れる。また、接続作業の確実性が向上し、接続ミスの低減が図れる。さらに、従来のように、リード線を接続後にフォーミングするなどの作業が不要となり、作業工程を削減できると共に、そのフォーミングに接続部分が脱落するなどの不具合も回避できる。
【００３８】
図４は、図１のIV−IVにおける被駆動部材３の摩擦係合部分の断面図である。
【００３９】
図４に示すように、被駆動部材３は、板バネ７により駆動軸２に圧接されて摩擦係合している。被駆動部材３にはＶ字状の溝３ａが形成されている。この溝３ａには、その表面に沿って摺動板３ｂが付設されている。摺動板３ｂは、駆動軸２と摺動する板体であり、溝３ａの表面形状に応じて断面Ｖ字状に屈曲して設けられている。摺動板３ｂの被駆動部材３への付設は、例えば接着により行われる。また、被駆動部材３と共に摺動板３ｂを一体成形して設けてもよい。この摺動板３ｂは、例えば被駆動部材３より硬質な素材により構成される。
【００４０】
駆動軸２は、溝３ａ内に配され、摺動板３ｂに当接して設置されている。この駆動軸２を被駆動部材３との間で挟むように、板バネ７が設けられている。板バネ７は、駆動軸２に対し交差する方向に向けて配設されており、例えば駆動軸２の軸方向と直交する方向に配設される。
【００４１】
板バネ７は、Ｌ字状に屈曲して形成されており、駆動軸２と当接する板片７１とその板片７１に対し屈曲して形成される板片７２とを備えている。ここで、Ｌ字状とは、板片７１、７２が９０度の垂直になっている場合のみならず、それらのなす角が９０±２０度程度のほぼＬ字状になっているものも含むものである。
【００４２】
板片７１、７２の各端部は、それぞれ被駆動部材３に掛止されている。すなわち、板バネ７の両端はネジ止めなどされておらず、被駆動部材３にそれぞれ掛止されて取り付けられている。板片７１の端部は、被駆動部材３に鈎状に形成される掛止部３ｄに掛止されている。板片７２の端部は、被駆動部材３に鈎状に形成される掛止部３ｅに掛止されている。板片７２の端部には、外側に屈曲する鈎部７２ａが形成されている。鈎部７２ａは、掛止部３ｅと係合しており、板片７２がその長手方向にすり抜けることが防止されている。
【００４３】
板片７１の端部には、外側に突出する突起部７１ａが形成されている。突起部７１ａは、板バネ７を被駆動部材３と点接触させるための部位である。この突起部７１ａは、例えば、図５に示すように、板バネ７の端部の中央部分を長手方向に沿って逆Ｖ字状に屈曲させて形成される。
【００４４】
図４に示すように、板バネ７の板片７１の中間部分には、逆Ｖ字状に屈曲させた摺動部７１ｃが形成されている。摺動部７１ｃは、駆動軸２に当接され、駆動軸２を押圧している。これにより、被駆動部材３と駆動軸２が所定の押圧力で圧接され、所定の摩擦係数で摩擦係合した状態となっている。この摺動部７１ｃは、被駆動部材３の溝３ａと対面する位置に形成される。
【００４５】
板バネ７の屈曲部分には、外側へ突出する湾曲部７３が形成されている。湾曲部７３は、板片７１と板片７２の屈曲部分に設けられ、板片７１と板片７２を直角に屈曲した場合と比べてその屈曲外側へ湾曲状に突出させて形成されている。
【００４６】
このように、断面Ｖ字状の摺動板３ｂと断面逆Ｖ字状の摺動部７１ｃにより駆動軸２を挟み込むことにより、被駆動部材３が駆動軸２に複数箇所で線接触することになり、駆動軸２に対し安定して摩擦係合させることができる。また、複数箇所の線接触状態により被駆動部材３が駆動軸２に係合しているため、実質的に被駆動部材３が駆動軸２に面接触状態で係合していると同様な係合状態となり、安定した摩擦係合が実現できる。
【００４７】
なお、図４においては摺動板３ｂが断面Ｖ字状とされ摺動部７１ｃが断面逆Ｖ字状とされているが、摺動板３ｂ及び摺動部７１ｃを駆動軸２の周面に沿った断面円弧状の板体として構成して、駆動軸２に面接触させてもよい。この場合、被駆動部材３が駆動軸２に面接触状態で係合するため、被駆動部材３を駆動軸２に対しより安定して摩擦係合することができる。
【００４８】
図６は、圧電素子１を作動させる駆動回路の回路図である。
【００４９】
図６に示すように、駆動回路８５は、制御部８１内に配置されて設けられている。この駆動回路８５は、圧電素子１のドライブ回路として機能するものであり、圧電素子１に対し駆動用の電気信号を出力する。駆動回路８５は、制御部８１の制御信号生成部（図示なし）から制御信号を入力し、その制御信号を電圧増幅又は電流増幅して圧電素子１の駆動用電気信号を出力する。駆動回路８５は、例えば入力段を論理回路Ｕ１〜Ｕ３により構成し、出力段に電界効果型のトランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２を備えたものが用いられる。トランジスタＱ１、Ｑ２は、出力信号として、Ｈ出力（高電位出力）、Ｌ出力（低電位出力）及びＯＦＦ出力（オープン出力）を出力可能に構成されている。
【００５０】
図７に駆動回路８５に入力される入力信号、図８に駆動回路８５から出力される出力信号を示す。図７（Ａ）は、被駆動部材３を圧電素子１に接近させる方向（図１において右方向）に移動させる際に入力される入力信号であり、図７（Ｂ）は、被駆動部材３を圧電素子１から離間させる方向（図１において左方向）に移動させる際に入力される入力信号である。また、図８（Ａ）は、被駆動部材３を圧電素子１に接近させる方向（図１において右方向）に移動させる際に出力される出力信号であり、図８（Ｂ）は、被駆動部材３を圧電素子１から離間させる方向（図１において左方向）に移動させる際に出力される出力信号である。
【００５１】
図８（Ａ）、（Ｂ）の出力信号は、図７（Ａ）、（Ｂ）の入力信号と同一タイミングでオンオフするパルス信号となっている。図８（Ａ）、（Ｂ）における二つの信号は、圧電素子１の入力端子１１ａ、１１ｂに入力される。この入力端子１１ａ、１１ｂには、台形波形状の電圧信号を入力してもよいが、図８に示す矩形状のパルス信号を入力して圧電素子１を作動させることができる。この場合、圧電素子１の駆動信号が矩形状のパルス信号でよいため、その信号生成が容易なものとなる。
【００５２】
図８（Ａ）、（Ｂ）の出力信号は、同一周波数となる二つの矩形状のパルス信号により構成されている。この二つのパルス信号は、互いの位相を異ならせることにより、互いの信号の電位差が段階的に大きくなり急激に小さくなる信号又は電位差が急激に大きくなって段階的に小さくなる信号となっている。このような二つの信号を入力することにより、圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることができ、被駆動部材３を移動させることができる。
【００５３】
例えば、図８（Ａ）、（Ｂ）において、一方の信号がＨ（ハイ）となりＬ（ロー）に低下した後に他方の信号がＨとなるように設定されている。それらの信号において、一方の信号がＬになった際に一定のタイムラグｔＯＦＦの経過後、他方の信号がＨとなるように設定される。また、二つの信号が両方ともＬの場合には、出力としてはオフ状態（オープン状態）とされる。
【００５４】
この図８の（Ａ）、（Ｂ）の出力信号、すなわち圧電素子１を作動させる電気信号は、可聴周波数を超える周波数の信号が用いられる。図８（Ａ）、（Ｂ）において、二つの信号の周波数は、可聴周波数を超える周波数信号とされ、例えば、３０〜８０ｋＨｚの周波数信号とされ、より好ましくは４０〜６０ｋＨｚとされる。このようは周波数の信号を用いることにより、圧電素子１の可聴領域における作動音を低減することができる。
【００５５】
次に、本実施形態に係る駆動装置の動作について説明する。
【００５６】
図１において、制御部８１から出力される駆動信号が圧電素子１に入力され、その駆動信号の入力によって圧電素子１が伸長及び収縮を繰り返す。この伸長及び収縮に応じて駆動軸２が往復運動する。このとき、圧電素子１の伸長速度と収縮速度を異ならせることにより、駆動軸２が一定の方向へ移動する速度とその逆方向へ移動する速度が異なることとなる。これにより、被駆動部材３及び移動レンズ９０を所望の方向へ移動させることができる。
【００５７】
その際、圧電素子１に接続ソケット１５が装着されているが、図２に示すように、接続ソケット１５に取り付けられる接片１６、１７が摺動可能に圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂに接触して接続されている。このため、接片１６、１７の接続が圧電素子１の伸縮動作の支障になることが避けられ、圧電素子１の伸縮特性の低下させることなく、電気的接続が行える。
【００５８】
以上のように、本実施形態に係る駆動装置によれば、圧電素子１に装着可能とした接続ソケット１５を備え、その接続ソケット１５を圧電素子１に装着した際に接片１６、１７が圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂと接続され配線基板１８の接続位置まで延出している。このため、接続ソケット１５を圧電素子１に装着することで接片１６、１７が圧電素子１と接続され、配線基板１８の接続位置まで延びた接片を半田付けすることにより圧電素子１の接続作業が完了する。従って、圧電素子１の接続作業が容易に行え、製造性が良好なものとなる。
【００５９】
また、接片１６、１７が配線基板１８の接続位置まで延びているので、接片１６、１７をピンセットなどで把持して接続位置まで誘導する必要がなく、接続作業が容易であり確実に行える。
【００６０】
また、接片１６、１７を導電性板体により構成することにより、接片１６、１７が所定以上の剛性を有するため、接片１６、１７を引き回しに注意する必要がなく、接続後にフォーミングを行う必要がない。従って、接続作業が短時間で行え、作業効率の向上が図れる。
【００６１】
また、接片１６、１７が圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂに対し摺動可能に接触して接続されることにより、接片１６、１７の接続が圧電素子１の伸縮動作の支障になることが避けられる。従って、圧電素子１の伸縮特性を低下させることなく、電気的接続が行える。
【００６２】
また、本実施形態に係る駆動装置をカメラの撮影光学系における構成部品のアクチュエータとして用いることにより、駆動機構を小型に構成でき、カメラの小型化が実現できる。また、携帯電話のカメラの撮影光学系における構成部品のアクチュエータとして用いることにより、駆動機構を小型に構成でき、携帯電話の小型化が実現できる。その他、ｗｅｂカメラなどのアクチュエータとして用いることもできる。
（第二実施形態）
次に本発明の第二実施形態に係る駆動装置について説明する。
【００６３】
図９は、本発明の第二実施形態に係る駆動装置の断面図である。図９に示すように、本実施形態に係る駆動装置は、図１に示す第一実施形態に係る駆動装置とほぼ同様に構成されるものであり、配線基板１８が圧電素子１の近傍位置に配置されている点で異なっている。
【００６４】
図９に示すように、配線基板１８が圧電素子１の近傍位置まで延びており、接続ソケット１５から延び出る接片１６、１７が配線基板１８を貫通している。配線基板１８を貫通する接片１６、１７の先端は、配線基板１８の接続位置に配置されている。
【００６５】
図１０は、図９のX−Xにおける駆動装置の断面図である。図１１は、図９のXI−XIにおける駆動装置の断面図である。
【００６６】
図１０に示すように、圧電素子１には、接続ソケット１５が装着されている。接続ソケット１５は、圧電素子１に装着可能に構成され、例えば圧電素子１を内部に収容可能な断面コ字型の部材により構成される。接続ソケット１５には、接片１６、１７が取り付けられている。接片１６、１７は、導電体により構成され、例えば導電性の板体により構成される。
【００６７】
この接片１６、１７は、接続ソケット１５を貫通して取り付けられている。接片１６、１７は、接続ソケット１５が圧電素子１に装着された際に、その接続ソケット１５の内部において、圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂと接触して接続されるように形成されている。例えば、圧電素子１の左右に接続端子１１ａ、１１ｂが設置されている場合、圧電素子１を左右から挟むように接片１６、１７が配設され、接続端子１１ａに接片１６が接触し、接続端子１１ｂに接片１７が接触してそれぞれ接続される。
【００６８】
接続端子１１ａ、１１ｂは、圧電素子１の表面に沿って平面状に形成されている。この接続端子１１ａ、１１ｂに対し、接片１６、１７が摺動可能に接触して接続されていることが好ましい。例えば、この接続端子１１ａ、１１ｂに向けて接片１６、１７を凸状に屈曲させ、接続端子１１ａ、１１ｂに接触させることにより、接片１６、１７と接続端子１１ａ、１１ｂとの接続状態を維持しながら、相互に摺動自在とすることができる。
【００６９】
このように接片１６、１７と接続端子１１ａ、１１ｂとが互いに摺動可能に接続されることにより、接片１６、１７の接続が圧電素子１の伸縮動作の支障になることが避けられる。従って、圧電素子１の伸縮特性を低下させることがなく電気的接続が行える。
【００７０】
図１１に示すように、接続ソケット１５から外部へ延びた接片１６、１７は、配線基板１８の接続位置まで延出している。すなわち、接片１６、１７は、配線基板１８を貫通して配され、その貫通した位置が配線基板１８の接続位置となっている。接片１６、１７の先端は、配線基板１８に半田付けにより接続されている。
【００７１】
このように接片１６、１７を設けることにより、接片１６、１７の先端を配線基板１８の接続位置に配置して接続することできる。このため、従来のように、圧電素子１から延びるリード線の先端をピンセットなどで接続位置に誘導する必要がなく、またそのリード線の引き回しに注意する必要がない。従って、接片１６、１７の接続作業が容易となり、作業効率の向上が図れる。また、接続作業の確実性が向上し、接続ミスの低減が図れる。さらに、従来のように、リード線を接続後にフォーミングするなどの作業が不要となり、作業工程を削減できると共に、そのフォーミングに接続部分が脱落するなどの不具合も回避できる。
【００７２】
以上のように、本実施形態に係る駆動装置によれば、第一実施形態に係る駆動装置と同様な作用効果が得られる。すなわち、接続ソケット１５を圧電素子１に装着することで接片１６、１７が圧電素子１と接続され、配線基板１８の接続位置まで延びた接片を半田付けすることにより圧電素子１の接続作業が完了する。従って、圧電素子１の接続作業が容易に行え、製造性が良好なものとなる。
【００７３】
また、接片１６、１７が配線基板１８の接続位置まで延びているので、接片１６、１７をピンセットなどで把持して接続位置まで誘導する必要がなく、接続作業が容易であり確実に行える。
【００７４】
また、接片１６、１７を導電性板体により構成することにより、接片１６、１７が所定以上の剛性を有するため、接片１６、１７を引き回しに注意する必要がなく、接続後にフォーミングを行う必要がない。従って、接続作業が短時間で行え、作業効率の向上が図れる。
【００７５】
また、接片１６、１７が圧電素子１の接続端子１１ａ、１１ｂに対し摺動可能に接触して接続されることにより、接片１６、１７の接続が圧電素子１の伸縮動作の支障になることが避けられる。従って、圧電素子１の伸縮特性を低下させることなく、電気的接続が行える。
【００７６】
また、本実施形態に係る駆動装置をカメラの撮影光学系における構成部品のアクチュエータとして用いることにより、駆動機構を小型に構成でき、カメラの小型化が実現できる。また、携帯電話のカメラの撮影光学系における構成部品のアクチュエータとして用いることにより、駆動機構を小型に構成でき、携帯電話の小型化が実現できる。その他、ｗｅｂカメラなどのアクチュエータとして用いることもできる。
【００７７】
なお、上述した各実施形態は本発明に係る駆動装置の一例を示すものである。本発明に係る駆動装置は、これらの実施形態に係る駆動装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る駆動装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００７８】
例えば、本実施形態では、移動レンズを駆動する駆動装置に適用した装置について説明したが、移動レンズ以外の物を駆動する駆動装置に適用してもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、圧電素子１を支持部材５を介し固定枠４に取り付けて圧電素子１の端部を自由端にした場合について説明したが、圧電素子１の端部を直接固定枠４に取り付けるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。
【図２】図１のII−IIにおける被駆動部材の断面図である。
【図３】図１のIII−IIIにおける被駆動部材の断面図である。
【図４】図１のIV−IVにおける被駆動部材の断面図である。
【図５】図１の駆動装置における板バネの端部の拡大斜視図である。
【図６】図１の駆動装置における駆動回路を示す図である。
【図７】図６の駆動回路に入力される入力信号の波形図である。
【図８】図６の駆動回路から出力される出力信号の波形図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る駆動装置を示す断面図である。
【図１０】図９のX−Xにおける被駆動部材の断面図である。
【図１１】図９のXI−XIにおける被駆動部材の断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…圧電素子、２…駆動軸、３…被駆動部材、４…固定枠、５…支持部材、６…錘部材、７…板バネ、１５…接続ソケット、１６…接片、１７…接片、８１…制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械変換素子の伸縮に応じて駆動部材を往復移動させ、前記駆動軸に摩擦係合される被駆動部材を前記駆動部材に沿って移動させる駆動装置において、
前記電気機械変換素子に装着可能に構成される接続ソケットと、
前記接続ソケットに取り付けられる導電体であって、前記接続ソケットが前記電気機械変換素子に装着された際に前記接続ソケットの内部で前記電気機械変換素子の接続端子と接続され前記接続ソケットの外部で配線基板の接続位置まで延出している接片と、
を備えたことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記接片は、導電性板体により構成されていることを特徴とする請求項１の記載の駆動装置。
【請求項３】
前記接片は、前記接続ソケットの内部で前記接続端子に対し摺動可能に接触して接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項１】
電気機械変換素子の伸縮に応じて駆動部材を往復移動させ、前記駆動軸に摩擦係合される被駆動部材を前記駆動部材に沿って移動させる駆動装置において、
前記電気機械変換素子に装着可能に構成される接続ソケットと、
前記接続ソケットに取り付けられる導電体であって、前記接続ソケットが前記電気機械変換素子に装着された際に前記接続ソケットの内部で前記電気機械変換素子の接続端子と接続され前記接続ソケットの外部で配線基板の接続位置まで延出している接片と、
を備えたことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記接片は、導電性板体により構成されていることを特徴とする請求項１の記載の駆動装置。
【請求項３】
前記接片は、前記接続ソケットの内部で前記接続端子に対し摺動可能に接触して接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２６７５３８（Ｐ２００７−２６７５３８Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９１１１０（Ｐ２００６−９１１１０）
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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