駆動装置

【課題】電気−機械変換素子１２を異なる周波数域で伸縮させて電気−機械変換素子１２の伸縮を第１の駆動部材１４と第２の駆動部材１５に選択的に伝達し、第１の被駆動部材１６と第２の被駆動部材１７とを単一の駆動源で個別に移動できる駆動装置を提供すること。
【解決手段】一端をベースフレーム１１に固定された電気−機械変換素子１２の他端に連結部材１３ａを固定し、電気−機械変換素子１２と平行に連結部材１３ａに第１の駆動部材１４及び第２の駆動部材１５を固定し、第１の被駆動部材１６に設けられた第１の摩擦係合部材１８により第１の被駆動部材１６が第１の駆動部材１４に摩擦係合状態に連結すると共に、第２の被駆動部材１７に設けられた第２の摩擦係合部材１９により第２の被駆動部材１７が第２の駆動部材１５に摩擦係合状態に連結し、第１の被駆動部材１６と第２の被駆動部材１７とを、異なる周波数域で動作させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気−機械変換素子を伸縮させ電気−機械変換素子の伸縮方向の側方へ離れている駆動部材を伸縮させ駆動部材に係合する被駆動部材を往復動させ得る駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレンズ駆動装置としては、レンズを保持するレンズ枠、レンズ枠を光軸方向にガイドするガイドシャフト、レンズ枠を光軸方向の一方向に付勢するスプリング、レンズ枠の一部に回転不能に保持された雌ネジを有するナット、ベースフレームに固定されたモータ等からなる。このように、モータを駆動源とする構成では、部品点数が多く、構造が複雑になり、組立てが難しく、高コストになるといった問題がある。
【０００３】
そこで、レンズ駆動装置の駆動源として電気−機械変換素子（例えば圧電素子）を用いることが提案されている。従来の電気−機械変換素子を用いた駆動装置は、インパクト方式（ＩＤＭ）やＳｔｉｃ／Ｓｌｉｐ方式及びスムースインパクト方式（ＳＩＤＭ）等の方式で一般的に知られている。
【０００４】
従来、１つの電気−機械変換素子を用い複数の被駆動部材を移動する駆動装置が提案されている。特許文献１に記載された駆動装置は、圧電素子の一端に第１の被駆動部材が固着され、圧電素子の他端に駆動部材が固着され、駆動部材に第２の被駆動部材が摩擦係合され、第１及び第２の被駆動部材には、ガイドに対する位置の固定・固定解除を切り替える保持手段を有し、第１の被駆動部材と第２の被駆動部材のいずれかを選択的に移動する。
【０００５】
特許文献２に記載された駆動装置は、１本の駆動棒に２つの被駆動部材（レンズホルダ）が係合され、各別に設けられた係止機構を選択的に機能させて任意の一方の被駆動部材の移動を阻止し、他方の被駆動部材を移動する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８１７７１号公報
【特許文献２】特開平１１−２６５２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された駆動装置によれば、２つの被駆動部材に対応して４本のリード線が必要であるので、広い範囲で移動させることが実質上困難であり、さらに、各被駆動部材に対応して保持部材を備えるので、小型化が困難であり、さらに、被駆動部材の移動時にはどちらかの保持手段は通電状態になり、消費電力が大きくなる懸念がある。特許文献２に記載された駆動装置においても、カメラボディに固定されたプランジャにより係止板がレンズホルダの突起に当接している構成であり、プランジャーを使用するので小型化が困難であるとともに、プランジャーの電力を必要とする。
【０００８】
本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、単一の電気−機械変換素子の伸縮を複数の駆動部材に選択的に伝達し、伸縮を伝達された駆動部材に摩擦係合状態に連結した被駆動部材を個別に移動することができ、小型化に有利で消費電力が小さくて済む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】
【０００９】
本発明の駆動装置は、ベースフレームと、伸縮方向の一端を前記ベースフレーム側に固定された電気−機械変換素子と、前記電気−機械変換素子の伸縮方向の他端に固定された連結部材と、前記連結部材に固定され、前記電機−機械変換素子の伸縮方向に平行に延びる第１の駆動部材及び第２の駆動部材と、前記第１の駆動部材及び前記第２の駆動部材にそれぞれ対応する第１の被駆動部材及び第２の被駆動部材と、前記第１の被駆動部材に設けられ該第１の被駆動部材を前記第１の駆動部材に摩擦係合状態に連結する第１の摩擦係合部材と、前記第２の被駆動部材に設けられ該第２の被駆動部材を前記第２の駆動部材に摩擦係合状態に連結する第２の摩擦係合部材とを備え、前記第１の被駆動部材と前記第２の被駆動部材とが、異なる周波数域で動作するように設けられていることを特徴とする。上記構成において、第１の被駆動部材と第２の被駆動部材とを、異なる周波数域で動作させるには、第１の駆動部材及び第２の駆動部材について、長さ、外径、重量及び電気−機械変換素子からの離間距離の少なくともいずれか１つが相違させるようにすれば良い。
【００１０】
上記構成によれば、電気−機械変換素子の伸縮を連結部材を介して第１の駆動部材及び第２の駆動部材に伝達できる。電気−機械変換素子の伸縮は、伸縮の周波数が連結部材と駆動部材から構成される機械振動系の共振周波数と合致している方の第１の駆動部材、又は第２の駆動部材に伝達される。電気−機械変換素子の伸縮周波数域を変えることで、第１の駆動部材の共振周波数に相関した振動と第２の駆動部材の共振周波数に相関した振動とを選択的に起こさせることができ、これにより、第１の被駆動部材をベースフレームに対して接近離隔する移動と、第２の被駆動部材をベースフレームに対して接近離隔する移動とを選択的に行うことができる。
【００１１】
電気−機械変換素子が急速伸長と緩速収縮とを交番して行うとき、共振周波数が合致した方の第１の駆動部材又は第２の駆動部材に摩擦係合する第１の被駆動部材又は第２の被駆動部材の急速伸張時の慣性力が摩擦係合力よりも大きくなるので、第１の被駆動部材又は第２の被駆動部材が電気−機械変換素子に接近する方向に微小ステップ移動していく。また、上記と逆に、電気−機械変換素子が緩速伸長と急速収縮とを交番して行うときは、第１の被駆動部材又は第２の被駆動部材が電気−機械変換素子に離隔する方向に微小ステップ移動していく。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の駆動装置によれば、単一の電気−機械変換素子の伸縮を複数の駆動部材に選択的に伝達し、伸縮を伝達された駆動部材に摩擦係合状態に連結した被駆動部材を個別に移動することができ、小型化に有利で消費電力が小さくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態の駆動装置について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
〔基本的構成〕
まず、本発明の実施形態に共通する駆動装置の基本的構成について、第１の実施形態に係る図１〜図６を参照して説明する。駆動装置１０は、伸縮方向の一端をベースフレーム１１に固定された電気−機械変換素子１２の他端に連結部材１３ａの中途を固定し、連結部材１３ａの電気−機械変換素子１２の非固定面側の電気−機械変換素子１２を挟む両側位置へ電気−機械変換素子１２の伸縮方向に平行に延在するように第１の駆動部材１４及び第２の駆動部材１５を固定し、第１の被駆動部材１６に設けられた第１の摩擦係合部材１８により第１の被駆動部材１６が第１の駆動部材１４に摩擦係合状態に連結すると共に、第２の被駆動部材１７に設けられた第２の摩擦係合部材１９により第２の被駆動部材１７が第２の駆動部材１５に摩擦係合状態に連結し、第１の被駆動部材１６と第２の被駆動部材１７とを、異なる周波数域で動作させるように設けた構成である。
【００１５】
電気−機械変換素子１２は制御電圧を印加されることにより伸縮し、この伸縮を連結部材１３ａを介して第１の駆動部材１４及び第２の駆動部材１５に軸方向の振動として伝達できる。第１の駆動部材１４及び第２の駆動部材１５への伸縮伝達は、連結部材１３ａと、第１の駆動部材１４又は第２の駆動部材１５から構成される機械振動系の共振周波数付近で実行される。
【００１６】
第１の被駆動部材１６と第２の被駆動部材１７とを、異なる周波数域で動作させるには、第１の駆動部材１４及び第２の駆動部材１５について、長さ、外径、重量及び電気−機械変換素子１２からの離間寸法の少なくともいずれか１つが相違させるようにすれば良い。そのようにすることで、第１の駆動部材１４が共振を起こす周波数域と、第２の駆動部材１５が共振を起こす周波数域とを異ならせることができる。そして、電気−機械変換素子１２の伸縮周波数域を変えることで、第１の駆動部材１４の共振周波数に相関した振動と第２の駆動部材１５の共振周波数に相関した振動とを選択的に起こさせることができ、これにより、第１の被駆動部材１６のベースフレーム１１に対して接近離隔する移動と、第２の被駆動部材１７のベースフレーム１１に対して接近離隔する移動とを選択的に行うことができる。
【００１７】
電気−機械変換素子１２が急速伸長と緩速収縮とを交番して行うとき、共振周波数が合致した方の第１の駆動部材１４又は第２の駆動部材１５が電気−機械変換素子１２の伸縮を伝達され、共振周波数に相関した振動した方の第１の駆動部材１４又は第２の駆動部材１５に摩擦係合する第１の被駆動部材１６又は第２の被駆動部材１７の急速伸張時の慣性力が摩擦係合力よりも大きくなるので、第１の被駆動部材１６又は第２の被駆動部材１７が電気−機械変換素子１２に接近する方向に微小ステップ移動していく。また、上記と逆に、電気−機械変換素子１２が緩速伸長と急速収縮とを交番して行うときは、第１の被駆動部材１６又は第２の被駆動部材１７が電気−機械変換素子１２に離隔する方向に微小ステップ移動していく。
【００１８】
上記構成によれば、電気−機械変換素子１２を異なる周波数域で伸縮させて該電気−機械変換素子１２の伸縮を第１の駆動部材１４と第２の駆動部材１５に選択的に伝達し、第１の被駆動部材１６と第２の被駆動部材１７とを単一の駆動源（電気−機械変換素子１２）で個別に移動することができ、小型化に有利で消費電力が小さくて済む。
【００１９】
〔第１の実施形態〕
図１は、第１の実施形態に係る駆動装置１０の概略図である。駆動装置１０は、電気−機械変換素子１２の伸縮を第１の駆動部材１４及び第２の駆動部材１５に伝達する連結部材１３ａが、台枠１３Ａに形成されている。該台枠１３Ａは、連結部材１３ａと、連結部材１３ａに対応してベースフレーム１１に密着固定される固定部材１３ｂと、連結部材１３ａと固定部材１３ｂの各両端の端部同士を連結する側面部材１３ｃ、１３ｄとを含む長矩形枠に形成されている。電気−機械変換素子１２を台枠１３Ａに挟んで設ける構成であり、電気−機械変換素子１２の取付けをベースフレーム１１と切離して行えるので電気−機械変換素子１２の組付性が向上する。くびれ部１３ａ’は、台枠１３Ａの連結部材１３ａの両端部分の強度を弱くして可撓性を増して電気−機械変換素子１２の伸縮を第１の駆動部材１４と第２の駆動部材１５とに良好に伝えるために設けられている。
【００２０】
電気−機械変換素子１２は、台枠１３Ａの長尺方向の中央部に位置され、伸縮方向の両端を連結部材１３ａと固定部材１３ｂとに固着されている。このように電気−機械変換素子１２の両端が、連結部材１３ａと固定部材１３ｂとの間に固着されているので、耐衝撃性が向上する。
【００２１】
第１の被駆動部材１６と第２の被駆動部材１７は、この実施形態では、レンズＬを保持するレンズ枠であり、略短円筒状に形成されている。第１の被駆動部材１６は、外周面に固定係合部材１８ａとガイドブラケット２２を有し、第２の被駆動部材１７は、外周面に固定係合部材１９ａとガイドブラケット２３を有する。
【００２２】
固定係合部材１８ａは、三角溝状の凹部１８ａ’に第１の駆動部材１４を係合し位置決めして案内し、ガイドブラケット２２にねじ等の止着具１８ｃにより固定された帯板状のばね部材１８ｂが、固定係合部材１８ａの凹部１８ａ’に係合案内される第１の駆動部材１４に対して凹部１８ａ’の方向へ付勢している。これにより、第１の被駆動部材１６に備えられた固定係合部材１８ａとばね部材１８ｂとが、第１の被駆動部材１６を第１の駆動部材１４に対し摩擦係合状態に移動可能に連結している。
【００２３】
上記と同様に、固定係合部材１９ａは、三角溝状の凹部１９ａ’に第２の駆動部材１５を係合し位置決めして案内し、ガイドブラケット２３にねじ等の止着具１９ｃにより固定された帯板状のばね部材１９ｂが、固定係合部材１９ａの凹部１９ａ’に係合案内される第２の駆動部材１５に対して凹部１９ａ’の方向へ付勢している。これにより、第２の被駆動部材１７に備えられた固定係合部材１９ａとばね部材１９ｂとが、第２の被駆動部材１７を第２の駆動部材１５に対し摩擦係合状態に移動可能に連結している。
【００２４】
ベースフレーム１１より設けられたガイド軸２１が、ガイドブラケット２２、２３に開けられた長孔２２ａ又は２３ａに挿通されている。長孔２２ａ又は２３ａは、第１の被駆動部材１６又は第２の被駆動部材１７の移動方向と平行となるように設けられている。
【００２５】
以上の構成により、第１の被駆動部材１６は、第１の駆動部材１４とガイド軸２１により安定して係合支持され、筒中心を光軸Ｏに一致して移動可能に案内され、また第２の被駆動部材１７は、第２の駆動部材１５とガイド軸２１により安定して係合支持され、筒中心を光軸Ｏに一致して移動可能に案内される。
【００２６】
この実施形態によれば、第１の駆動部材１４の共振周波数が合致して、電気−機械変換素子１２が急速伸長と緩速収縮とを交番して行うとき、前述したように第１の被駆動部材１６が電気−機械変換素子１２に接近する方向に微小ステップ移動し、逆に、電気−機械変換素子１２が緩速伸長と急速収縮とを交番して行うときは、第１の被駆動部材１６が電気−機械変換素子１２に離隔する方向に微小ステップ移動していく。
【００２７】
また、第２の駆動部材１５の共振周波数に合致させて、電気−機械変換素子１２が急速伸長と緩速収縮とを交番して行うとき、前述したように第２の被駆動部材１７が電気−機械変換素子１２に接近する方向に微小ステップ移動し、逆に、電気−機械変換素子１２が緩速伸長と急速収縮とを交番して行うときは、第２の被駆動部材１７が電気−機械変換素子１２に離隔する方向に微小ステップ移動していく。
【００２８】
上記構成によれば、電気−機械変換素子１２を異なる周波数域で伸縮させて該電気−機械変換素子１２の周波数の異なる伸縮を第１の駆動部材１４と第２の駆動部材１５に選択的に伝達し、第１の被駆動部材１６と第２の被駆動部材１７とを単一の駆動源（電気−機械変換素子１２）で個別に移動することができる。
【００２９】
〔第２の実施形態〕
図７は、第２の実施形態に係る駆動装置の駆動部の斜視図である。この駆動装置の駆動部は、電気−機械変換素子１２と、台枠１３Ｂと、第１の駆動部材１４及び第２の駆動部材１５とで構成される点が、第１の実施形態に係る駆動装置の駆動部と同一であり、台枠１３Ｂの構成が第１の実施形態に係る台枠１３Ａの構成と同一である。
一方、第１の駆動部材１４と電気−機械変換素子１２との離間距離、及び第２の駆動部材１５と電気−機械変換素子１２との離間距離が、第１の実施形態の場合に比べて小さくなっている点で、第１の実施形態とは異なっている。これにより、第１の駆動部材１４への伸縮伝達、及び第２の駆動部材１５への伸縮伝達を行う周波数域が第１の実施形態の場合と相違している。また、第１の駆動部材１４と電気−機械変換素子１２との離間距離、及び第２の駆動部材１５と電気−機械変換素子１２との離間距離が小さいため、電気−機械変換素子１２の伸縮による変位を有効に第１の駆動部材１４と第２の駆動部材１５に伝達することができる。
【００３０】
〔第３の実施形態〕
図８は、第３の実施形態に係る駆動装置の駆動部の斜視図である。図９は平面図である。この駆動装置の駆動部は、台枠１３Ｃを構成する連結部材１３ａと、電気−機械変換素子１２との間に、中間部材２０を介在したことを特徴とする。中間部材２０は、軸部を有する形状として、該軸部を連結部材１３ａに開けた孔に通し、かつ接着剤を用いて固着するのが好ましい。
この構成により、中間部材２０がスペーサになり、電気−機械変換素子１２の位置決め、組付性が向上する。
【００３１】
〔第４の実施形態〕
図１０は、第４の実施形態に係る駆動装置の駆動部の斜視図である。この駆動装置の駆動部は、連結部材１３ａと、連結部材１３ａに対応してベースフレーム１１に密着固定される固定部材１３ｂと、連結部材１３ａと固定部材１３ｂの一端の端部同士を連結する側面部材１３ｃとを含む台枠１３Ｄとして形成され、該台枠１３の略中央に前記電気−機械変換素子１２の伸縮方向の両端が固着されている。
この構成により、第２の駆動部材１５の振動ストロークを第１の駆動部材１４の振動ストロークよりも大きくすることができるので、第２の被駆動部材１７の移動速度を第１の被駆動部材１６の移動速度よりも大きくすることができる。
【００３２】
〔第５の実施形態〕
図１１は、第５の実施形態に係る駆動装置の駆動部の斜視図である。この駆動装置の駆動部は、電気−機械変換素子１２の伸縮方向の両端に連結部材１３ａと固定部材１３ｂとを連結し、連結部材１３ａに第１の駆動部材１４と第２の駆動部材１５とを連結してなる組立体を、ベースフレーム１１に密着固定する構成である。連結部材１３ａは台枠として構成されない。この構成により、組立性の向上及び駆動部材の配置の自由度が増す。
【００３３】
〔その他の実施の形態、変形例〕
以上、本発明に係る実施形態及び実施例について図面を参照し説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更や工程の変更が可能であり、そのような変更を技術的範囲に含むものである。
【００３４】
第１ないし第４の実施形態において、台枠１３Ａないし１３Ｄは、連結部材１３ａを別部材で構成することにより又は固定部材１３ｂを別部材で構成することにより組立性を向上させることができる、
【００３５】
上記実施形態では、台枠の形状は、被駆動部材１６、１７側から見て、矩形状のものとしているが、被駆動部材を避けて、円弧状、あるいはＶ字状とすることも本発明に含まれるものである。
【００３６】
上記実施形態では、駆動部材１４、１５の連結部材１３ａ上への配置は、固定部材１３ｂと反対の方向側に向けて配置しているが、図１１に示す実施の形態において駆動部材１４、１５を固定部材１３ｂのある側の連結部材１３ａに設ける、あるいは他の実施の形態においても、固定部材１３ｂが駆動部材１４、１５の障害とならないように形成することにより駆動部材１４、１５を固定部材１３ｂのある側の連結部材１３ａに設けることも本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、駆動部材１４、１５の連結部材１３ａ上への配置は、電気−機械変換素子１２を挟む両側に配置しているが、電気−機械変換素子１２を挟まない片側に設けることも本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、駆動部材が２つであるが、これに限定されないことは言うまでもない。
【００３７】
本発明の駆動装置は、構造の簡素化、小型化等を達成しており、近年小型化されているデジタルカメラの駆動装置として適用できるのは勿論のこと、その他のレンズ光学系の駆動装置としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一実施形態に係る駆動装置の斜視図である。
【図２】図１の駆動装置の平面図である。
【図３】図１の駆動装置の正面図である。
【図４】図１の駆動装置の分解斜視図である。
【図５】図１の駆動装置の駆動部の斜視図である。
【図６】図１の駆動装置の駆動部の平面図である。
【図７】他の実施形態に係る駆動装置の駆動部の斜視図である。
【図８】他の実施形態に係る駆動装置の駆動部の斜視図である。
【図９】図８の駆動装置に係る駆動部の平面図である。
【図１０】他の実施形態に係る駆動装置の駆動部の斜視図である。
【図１１】他の実施形態に係る駆動装置の駆動部の斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０駆動装置
１１ベースフレーム
１２電気−機械変換素子
１３Ａ〜１３Ｄ台枠
１３ａ連結部材
１３ａ’ くびれ部
１３ｂ固定部材
１３ｃ側面部材
１３ｄ側面部材
１４第１の駆動部材
１５第２の駆動部材
１６第１の被駆動部材
１７第２の被駆動部材
１８第１の摩擦係合部材
１９第２の摩擦係合部材
２０中間部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースフレームと、
伸縮方向の一端を前記ベースフレーム側に固定された電気−機械変換素子と、
前記電気−機械変換素子の伸縮方向の他端に固定された連結部材と、
前記連結部材に固定され、前記電機−機械変換素子の伸縮方向に平行に延びる第１の駆動部材及び第２の駆動部材と、
前記第１の駆動部材及び前記第２の駆動部材にそれぞれ対応する第１の被駆動部材及び第２の被駆動部材と、
前記第１の被駆動部材に設けられ該第１の被駆動部材を前記第１の駆動部材に摩擦係合状態に連結する第１の摩擦係合部材と、
前記第２の被駆動部材に設けられ該第２の被駆動部材を前記第２の駆動部材に摩擦係合状態に連結する第２の摩擦係合部材とを備え、
前記第１の被駆動部材と前記第２の被駆動部材とが、異なる周波数域で動作するように設けられている、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記第１の駆動部材及び前記第２の駆動部材の、長さ、外径、重量、又は前記第１の駆動部材及び前記第２の駆動部材と前記電気−機械変換素子との離間距離の少なくともいずれか１つが相違していることにより、前記第１の被駆動部材と前記第２の被駆動部材とが、異なる周波数域で動作するように設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記連結部材に一端を固着された前記電気−機械変換素子の他端に固定部材が固着され、該固定部材が前記ベースフレームに密着固定された、
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４】
前記連結部材は、前記連結部材に対応して前記ベースフレームに密着固定される固定部材と、前記連結部材と固定部材の両端又は一端の端部同士を連結する側面部材とを含む台枠として形成され、該台枠に前記電気−機械変換素子の伸縮方向の両端が固着されている、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記台枠を構成する前記連結部材の一端又は両端には、前記側面部材との間に断面積が小さいくびれ部を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記連結部材と、前記電気−機械変換素子との間に中間部材を配置した、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記第1の被駆動部材と前記第２の被駆動部材は、レンズを保持する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の駆動装置。

【図１】