專利名稱：驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及一種驅(qū)動器(actuator)、具體涉及搭載在數(shù)碼相機或便攜式電話等小型精密設(shè)備上驅(qū)動變焦透鏡的驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
作為數(shù)碼相機等的透鏡部的驅(qū)動裝置，有采用壓電元件的驅(qū)動器。例如專利文獻1的驅(qū)動器，在壓電元件的一方側(cè)固定驅(qū)動軸，壓電元件的另一方側(cè)固定在裝置主體。在驅(qū)動軸上滑動自如地支撐鏡筒，該鏡筒通過板簧的推頂力摩擦卡合于驅(qū)動軸。對壓電元件施加形成大致鋸齒狀的波形的驅(qū)動脈沖，壓電元件在伸長方向和收縮方向以不同的速度變形。例如，若壓電元件緩慢地變形，鏡筒則與驅(qū)動軸一同移動。相反，若壓電元件快速變形，鏡筒因其重量的慣性而停止在相同的位置上。因此，通過對壓電元件反復(fù)施加形成大致鋸齒狀的波形的驅(qū)動脈沖，能夠使鏡筒以細小的間距間歇地移動。
專利文獻1日本專利第2633066號但是，專利文獻1的驅(qū)動器，由于在驅(qū)動方向上長的壓電元件和驅(qū)動桿串聯(lián)配置于驅(qū)動方向，因此存在驅(qū)動器整體變長且難以確保驅(qū)動器的收容空同的問題。尤其是驅(qū)動變焦透鏡的驅(qū)動器，因驅(qū)動范圍大而有必要增加驅(qū)動桿，從而存在驅(qū)動器的長度變長的問題。如此，以往的驅(qū)動器在形狀上沒有自由度，所以存在搭載驅(qū)動器的設(shè)備難以實現(xiàn)小型化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上的事實而提出的，其目的在于提供一種提高形狀的自由度的驅(qū)動器。
技術(shù)方案1所述的發(fā)明，為了達到上述目的，其特征在于，具備機電轉(zhuǎn)換元件；連接部件，固定在該機電轉(zhuǎn)換元件的伸縮方向的一方側(cè)；桿狀的驅(qū)動摩擦部件，固定于該連接部件，并且被配置成平行于上述機電轉(zhuǎn)換元件的伸縮方向；以及被驅(qū)動部件，摩擦卡合于該驅(qū)動摩擦部件。
根據(jù)技術(shù)方案1的發(fā)明，由于通過連接部件連接機電轉(zhuǎn)換元件和驅(qū)動摩擦部件，所以不必將機電轉(zhuǎn)換元件和驅(qū)動摩擦部件配置在直線上，從而形狀的自由度增大。因此，根據(jù)技術(shù)方案1的發(fā)明，在驅(qū)動方向即使為小的空間，也可以配設(shè)驅(qū)動器。而且，根據(jù)技術(shù)方案1的發(fā)明，由于平行配設(shè)桿狀的驅(qū)動摩擦部件和機電轉(zhuǎn)換元件，所以可以將機電轉(zhuǎn)換元件的振動有效地傳遞到驅(qū)動摩擦部件。
技術(shù)方案2所述的發(fā)明，如技術(shù)方案1的發(fā)明，其特征在于，上述連接部件擺動自如地被支撐在主體。因此，根據(jù)技術(shù)方案2所述的發(fā)明，通過使機電轉(zhuǎn)換元件伸縮，連接部件擺動，從而機電轉(zhuǎn)換元件的擺動傳遞到驅(qū)動摩擦部件。
技術(shù)方案3所述的發(fā)明，如技術(shù)方案1或2的發(fā)明，其特征在于，在上述機電轉(zhuǎn)換元件的伸縮方向的另一方側(cè)安裝有錘部件。本發(fā)明尤其有利于安裝難以小型化的錘部件的驅(qū)動器。
技術(shù)方案4所述的發(fā)明，如技術(shù)方案1～3中任一項所述的發(fā)明上，其特征在于，在上述被驅(qū)動部件上安裝變焦透鏡的保持框架。
根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的驅(qū)動器，通過連接部件連接機電轉(zhuǎn)換元件和驅(qū)動摩擦部件，從而，不必將機電轉(zhuǎn)換元件和驅(qū)動摩擦部件配置在直線上，而形狀自由度增大，而且，在驅(qū)動方向即使為小的空間，也可以配設(shè)驅(qū)動器。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的驅(qū)動器的立體圖；圖2是表示驅(qū)動軸和連接塊的連接部分的截面圖；圖3是表示施加在壓電元件的電壓的驅(qū)動脈沖的例的圖；圖4是表示比較例的驅(qū)動器的構(gòu)成的立體圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細地說明有關(guān)本發(fā)明的驅(qū)動器的最佳實施方式。
圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的驅(qū)動器10的立體圖。如該圖所示的驅(qū)動器10搭載在便攜式電話等小型精密設(shè)備上，作為用于向箭頭A方向移動變焦透鏡或聚焦透鏡等移動透鏡12的驅(qū)動裝置使用。
驅(qū)動器10主要由主體14、壓電元件(相當(dāng)于機電轉(zhuǎn)換元件)16、驅(qū)動軸(相當(dāng)于驅(qū)動摩擦部件)18、連接部件20、連接塊(相當(dāng)于被驅(qū)動部件)22、以及安裝金屬件24構(gòu)成，主體14固定于小型精密設(shè)備的主體(未圖示)。
壓電元件16形成為層疊于移動透鏡12的光軸方向上，并構(gòu)成為通過施加電壓沿驅(qū)動方向變形(伸縮)。因此，壓電元件16通過施加電壓，長度方向的端面16A、16B沿驅(qū)動方向變位。
壓電元件16的端面16A、16B中，在一方側(cè)的端面16A固定連接部件20。連接部件20形成為大致矩形的板狀，其中央附近被主體14擺動自如地支撐。即，以支撐在主體14的點為支點擺動自如地支撐連接部件20。壓電元件16的端面16A固定在從其支點離開的連接部件20的端部。因此，通過壓電元件16伸縮，可以使連接部件20擺動。而且，連接部件20和主體14的卡合部分的構(gòu)成不是特別限定的，但是，例如在連接部件20形成V形狀的槽20A、20A，將卡合于該槽20A、20A的楔狀的突起14A、14A形成在主體14為佳。
在連接部件20，夾著上述支點在壓電元件16的相反側(cè)的端部上固定驅(qū)動軸18的基端。驅(qū)動軸18，形成為圓柱狀，配置成其中心軸與壓電元件16的長度方向(伸縮方向)平行。驅(qū)動軸18的前端部插通在形成于主體14的孔14B而被導(dǎo)向，并軸向滑動自如地被支撐。驅(qū)動軸18的材質(zhì)使用，強固地復(fù)合石墨結(jié)晶的石墨結(jié)晶復(fù)合體、例如碳石墨。
在驅(qū)動軸18卡合有連接塊22，連接塊22連接于移動透鏡12的保持框架13。連接塊22形成為大致矩形狀，在其四個各角部具備向上方突出的突出部22A、22A……。
圖2是表示連接塊22和驅(qū)動軸18的連接部分的截面圖。如該圖所示，在連接塊22和驅(qū)動軸18的連接部分設(shè)有第1滑動接觸部件26和第2滑動接觸部件28。第1滑動接觸部件26配置在驅(qū)動軸18的上側(cè)，第2滑動接觸部件28配置在驅(qū)動軸18的下側(cè)。該第1滑動接觸部件26和第2滑動接觸部件28是，為了穩(wěn)定地得到連接塊22和驅(qū)動軸18的摩擦力而設(shè)置的部件，例如由不銹鋼構(gòu)成。
第2滑動接觸部件28形成為V形狀，并固定于連接塊22。另一方面，第1滑動接觸部件26形成為倒V形狀，并配置于被連接塊22的四個突出部22A、22A……包圍的區(qū)域內(nèi)。第1滑動接觸部件26的各角部是對應(yīng)連接塊22的突出部22A、22A……而切出的。由此，將第1滑動接觸部件26配置在被突出部22A、22A……包圍的區(qū)域內(nèi)時，防止第1滑動接觸部件26從連接塊22脫落。
在連接塊22安裝有壓緊彈簧30。壓緊彈簧30，通過彎曲金屬板而構(gòu)成，通過將爪30A卡在連接塊22的下部而安裝在連接塊22。而且，壓緊彈簧30構(gòu)成為，具有配置于第1滑動接觸部件26的上側(cè)的按壓部30B，并構(gòu)成為用該按壓部30B向下方推頂?shù)?滑動接觸部件26。由此，驅(qū)動軸18成為，被第1滑動接觸部件26和第2滑動接觸部件28夾壓的狀態(tài)，而連接塊22經(jīng)由第1滑動接觸部件26及第2滑動接觸部件28與驅(qū)動軸18摩擦卡合。尚且，連接塊22和驅(qū)動軸18的摩擦力被設(shè)定為，對壓電元件16施加電壓變化緩慢的驅(qū)動脈沖時其驅(qū)動力比摩擦力小，且，對壓電元件16施加電壓變化急劇的驅(qū)動脈沖時其驅(qū)動力比摩擦力大。此時，摩擦力(滑動接觸阻力)為10gf以上30gf以下為佳，15gf以上25gf以下為更佳。
如圖1所示，由軟性材料而成的錘部件32粘接并固定在壓電元件16的另一方側(cè)的端面16B。錘部件32通過對端面16賦予負荷，防止端面16B變位大于端面16A。因此，作為錘部件32，重量比驅(qū)動軸18大為宜。而且，錘部件32使用楊氏模量比壓電元件16及驅(qū)動軸18小的材料，例如，由300MPa以下的材質(zhì)構(gòu)成。例如，錘部件32由聚氨酯橡膠或氨基甲酸乙酯樹脂等構(gòu)成，為了提高比重，在該橡膠或樹脂上混合鎢等金屬粉末而制造。為了小型化，錘部件32的比重越高越好，例如設(shè)定為8～12左右。
錘部件32，壓電元件16的相反側(cè)面粘接于安裝金屬件24。安裝金屬件24通過使薄的金屬板彎曲而形成為“コ”狀，其兩端的彎曲部分安裝在主體14。由此，壓電元件16通過錘部件32、安裝金屬件24支撐在主體14。
如上述被支撐的壓電元件16，端面16B被支撐為能夠沿驅(qū)動方向變位。即，通過軟性的錘部件32膨脹、收縮，壓電元件16的端面16B可以沿驅(qū)動方向變位。
對上述的壓電元件16，施加圖3(A)、圖3(B)所示的驅(qū)動脈沖的電壓。圖3(A)是，使圖1的連接塊22左向移動時的驅(qū)動脈沖，圖3(B)是，使圖1的連接塊22右向移動時的驅(qū)動脈沖。
圖3(A)的情況，對壓電元件16施加大致鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，該驅(qū)動脈沖為，從時刻α1到時刻α2緩慢地上升、且在時刻α3急劇下降。因此，在從時刻α1到時刻α2，壓電元件16緩慢地伸長。而且，固定在壓電元件16的端面16A的連接部件20擺動，而圖1的驅(qū)動軸18左向變位。此時，由于驅(qū)動軸18以緩慢的速度移動，所以連接塊22與驅(qū)動軸18一同移動。由此，可以左向移動圖1的連接塊22。另一方面，在時刻α3，壓電元件16急劇收縮，而連接部件20擺動，所以驅(qū)動軸18右向移動。此時，驅(qū)動軸18急劇移動，所以連接塊22因慣性而停止在其位置的狀態(tài)下，只有驅(qū)動軸18移動。因此，通過反復(fù)施加圖3(A)所示的鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，圖1的連接塊22反復(fù)左向的移動和停止，所以可以左向移動。
圖3(B)的情況，對壓電元件16施加大致鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，該驅(qū)動脈沖為，從時刻β1到時刻β2緩慢地下降、且在時刻β3急劇上升。因此，在從時刻β1到時刻β2，壓電元件16緩慢地收縮。而且，固定在壓電元件16的端面16A的連接部件20擺動，而圖1的驅(qū)動軸18右向變位。此時，由于驅(qū)動軸18緩慢地變位，所以連接塊22與驅(qū)動軸18一同移動。由此，可以右向移動圖1的連接塊46。另一方面，在時刻β3，壓電元件16急劇伸長，而連接部件20擺動，所以驅(qū)動軸18左向移動。此時，由于驅(qū)動軸18急劇移動，所以連接塊22因慣性而停止在其位置的狀態(tài)下，只有驅(qū)動軸18移動。因此，通過反復(fù)施加圖3(B)所示的鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，圖1的連接塊22反復(fù)右向的移動和停止，所以可以右向移動。
以下，說明對于如上述構(gòu)成的驅(qū)動器10的作用。
圖4是表示比較例的驅(qū)動器的立體圖。如該圖所示的比較例的驅(qū)動器，串聯(lián)連接有壓電元件16和驅(qū)動軸18。即，驅(qū)動軸18直接固定在壓電元件16的端面16A，配置成壓電元件16的長度方向和驅(qū)動軸18的軸向一致。如此串聯(lián)配置壓電元件16和驅(qū)動軸18的驅(qū)動器，在驅(qū)動方向上無法變短，所以整體變得細長。因此，在搭載驅(qū)動器的設(shè)備上，需要細長的特別的設(shè)置空間，而難以實現(xiàn)設(shè)備的小型化。尤其驅(qū)動變焦透鏡時，驅(qū)動范圍大于驅(qū)動聚焦透鏡時，所以需要增加驅(qū)動軸18，而驅(qū)動器在驅(qū)動方向上變?yōu)楦L，因此發(fā)生難以實現(xiàn)搭載設(shè)備的小型化的問題。
對此，本實施方式的驅(qū)動器10，并列配置壓電元件16和驅(qū)動軸18，而且，可以在驅(qū)動方向上縮短驅(qū)動器10。即，驅(qū)動器10的驅(qū)動方向上的長度，只要為與驅(qū)動軸18大致相同的長度即可，與圖4的驅(qū)動器相比，可以縮短相當(dāng)于壓電元件16的長度的量。因此，在搭載驅(qū)動器10的設(shè)備，不需要細長的特別的設(shè)置空間，所以，可以謀求搭載設(shè)備的小型化。
而且，在上述的實施方式，在壓電元件16的端面16A和安裝金屬件24之間設(shè)置了小型的錘部件32，但是，錘的形狀或配置不只限定于此，例如，如圖1的雙點劃線所示，在安裝金屬件24的外側(cè)安裝大型的錘部件34也可。此時，也可以防止驅(qū)動器10在驅(qū)動方向上變長。即，在圖4的比較例，若將以雙點劃線所示的錘部件34安裝在安裝金屬件24的外側(cè)，則發(fā)生驅(qū)動器向驅(qū)動方向增大相當(dāng)于該錘部件34的大小的量的問題，但是，在圖1所示的本實施方式，由于錘部件34不配置于驅(qū)動軸18的伸長上，所以驅(qū)動器不會在驅(qū)動方向上變長。
并且，在上述的實施方式，將壓電元件16和驅(qū)動軸18固定在連接部件20的同一面上，但是不只限定于此，固定在相反側(cè)的面也可。而且，壓電元件16和驅(qū)動軸18的配置不只限定于平行。
而且，在上述的實施方式，通過使主體14的突起14A、14A卡合于連接部件20的槽20A、20A，相對主體14擺動自如地支撐連接部件20，但不只限定于此，用銷等設(shè)置樞軸也可。并且，構(gòu)成為將擺動支點(作用點)的位置改變?yōu)檫B接部件20的長方向也可。此時，從擺動支點到壓電元件16(的中心)的距離、和從擺動支點到驅(qū)動軸18(的中心)的距離的比例變化，所以可以將壓電元件16的振動擴大或衰減，而傳遞到驅(qū)動軸18。
并且，有關(guān)本發(fā)明的驅(qū)動器的用途為，例如可以適用于數(shù)碼相機或便攜式電話等小型精密設(shè)備上。尤其便攜式電話有必要用3V以下的低電壓驅(qū)動，但是，通過使用本發(fā)明的驅(qū)動器，可以用20kHz左右的高頻驅(qū)動，并可以以2mm/s以上的高速移動透鏡框架20。因此，即使是需要10mm左右的移動的變焦透鏡，也可以迅速移動。
而且，在上述實施方式，特別說明了驅(qū)動變焦透鏡的驅(qū)動器，但不只限定于此，將本發(fā)明適用于驅(qū)動聚焦透鏡的驅(qū)動器也可。此時，也可以謀求透鏡的移動方向上的薄型化。并且，作為有關(guān)本發(fā)明的驅(qū)動器的用途，不只限定于移動聚焦透鏡或變焦透鏡等移動透鏡的用途，還可以使用于移動CCD的用途等。
并且，本發(fā)明的錘部件32的材質(zhì)，不只限定于上述的軟性材料，還可以使用硬性材料的，但是，使用軟性材料有以下好處。即，若使用由軟性材料構(gòu)成的錘部件32，則由壓電元件16、驅(qū)動軸18、連接部件20、以及錘部件32構(gòu)成的系統(tǒng)的共振頻率變低。通過共振頻率變低，減少因壓電元件16、驅(qū)動軸18、連接部件20、以及錘部件32的構(gòu)成的不勻的影響，所以可以獲得穩(wěn)定的驅(qū)動力。而且，通過共振頻率f0變低，驅(qū)動頻率f可以簡單地設(shè)定于f≥21/2·f0的防振范圍，從而，共振影響也減少而可以獲得穩(wěn)定的驅(qū)動力。由此，壓電元件16的伸縮的驅(qū)動力，由于可靠地傳遞到被驅(qū)動部件，所以可以使被驅(qū)動部件準確地沿壓電元件16的伸縮方向移動。而且，共振頻率f0變小而由共振的影響減少，所以，可以任意選擇驅(qū)動器的支撐位置或支撐方法，例如，可以在壓電元件16的側(cè)面、驅(qū)動軸18的側(cè)面或端面支撐驅(qū)動器。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動器，其特征在于，具備機電轉(zhuǎn)換元件；連接部件，固定在該機電轉(zhuǎn)換元件的伸縮方向的一方側(cè)；桿狀的驅(qū)動摩擦部件，固定于該連接部件，并且被配置成平行于上述機電轉(zhuǎn)換元件的伸縮方向；以及被驅(qū)動部件，摩擦卡合于該驅(qū)動摩擦部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其特征在于，上述連接部件擺動自如地被支撐在主體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動器，其特征在于，在上述機電轉(zhuǎn)換元件的伸縮方向的另一方側(cè)安裝有錘部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項所述的驅(qū)動器，其特征在于，上述被驅(qū)動部件上安裝變焦透鏡的保持框架。
全文摘要
本發(fā)明提供一種經(jīng)由連接部件連接機電轉(zhuǎn)換元件和驅(qū)動摩擦部件，而提高形狀上的自由度的驅(qū)動器。驅(qū)動器(10)具備壓電元件(16)；固定在壓電元件(16)的伸縮方向的端面(16A)的連接部件(20)；被安裝于連接部件(20)的驅(qū)動軸(18)；以及摩擦卡合于驅(qū)動軸(18)的連接塊(22)。平行地配置壓電元件(16)和驅(qū)動軸(18)，連接部件(14)以設(shè)置于壓電元件(16)和驅(qū)動軸(18)之間的作用點為中心擺動自如地被支撐。
文檔編號G02B7/02GK1912666SQ20061011078
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者尻江伸行 申請人:富士能株式會社