專利名稱：驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動器，尤其涉及搭載于數(shù)碼相機或便攜式電話機等小型精密設備，并驅(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，有使用了壓電元件的驅(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)固定于裝置主體。在驅(qū)動軸上滑動自如地支承有鏡筒，鏡筒利用板簧的推頂力與驅(qū)動軸摩擦卡合。對壓電元件外加具有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，若壓電元件平緩地變形，則鏡筒與驅(qū)動軸一同移動。相反地，若壓電元件快速地變形，則鏡筒因其質(zhì)量的慣性而停止在相同的位置。因此通過對壓電元件反復外加具有大致鋸齒狀的波形的驅(qū)動脈沖，能夠使鏡筒以細小的節(jié)距間歇地移動。
但是，就專利文獻1的驅(qū)動器而言，因為壓電元件頻繁地引起共振，壓電元件或驅(qū)動軸因該共振而產(chǎn)生與變位方向不同的橫擺或扭轉(zhuǎn)，所以存在被驅(qū)動部件不在變位方向上正確地移動的問題。因此，專利文獻1的驅(qū)動器存在相對于驅(qū)動頻率的驅(qū)動量不穩(wěn)定的問題。
專利文獻1特許第2633066號作為解決所述問題的方法，可以考慮可以變位地支承壓電元件的另一方側(cè)，并且在壓電元件的另一方側(cè)安裝錘的方法。
然而，就該方法而言，若錘的重量小，則被驅(qū)動部件的移動距離、移動速度、及推力不足，所以需要利用重量大的錘，從而存在裝置大型化的問題。尤其，在移動如變焦透鏡那樣的移動距離大的被驅(qū)動部件的情況下，需要使用重量非常大的錘，從而存在裝置大型化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于以上的事實而作出的，其目的在于提供一種能夠進行穩(wěn)定的驅(qū)動控制，且，能夠小型化的驅(qū)動器。
為了達到所述目的，第一發(fā)明提供一種驅(qū)動器，其具備機電變換元件；驅(qū)動摩擦部件，其安裝于該機電變換元件的伸縮方向的一方側(cè)；和被驅(qū)動部件，其與該驅(qū)動摩擦部件摩擦卡合，該驅(qū)動器的特征在于，具備彈性支承部件，其安裝于所述機電變換元件的伸縮方向的另一方側(cè)，且可以相對于固定框變位地支承該另一方側(cè)；和按壓部件，其通過在所述伸縮方向上按壓該彈性支承部件而將所述彈性支承部件保持為彈性變形的狀態(tài)。
本發(fā)明的發(fā)明者認識到，通過經(jīng)由彈性支承部件而支承機電變換元件的另一方側(cè)，并且保持為已使彈性支承部件彈性變形的狀態(tài)，可以得到與在機電變換元件的另一方側(cè)安裝有大的錘的情況同樣的效果，即，可以提高被驅(qū)動部件的移動距離、移動速度、及推力。
第一發(fā)明正是鑒于以上的事實而作出的，因為以彈性變形的狀態(tài)保持彈性支承部件，所以可以提高被驅(qū)動部件的移動距離、移動速度、及推力。進而，根據(jù)第一發(fā)明，因為只按壓彈性支承部件，所以與設置有大的錘的情況相比，可以實現(xiàn)裝置的小型化。
第二發(fā)明的驅(qū)動器，在第一發(fā)明中，其特征在于，所述按壓部件與所述固定框一體地形成。因此，根據(jù)第二發(fā)明，能夠減少零件數(shù)目，并且可以使裝置更加小型化。
第三發(fā)明的驅(qū)動器，在第一發(fā)明中，其特征在于，所述按壓部件是與所述固定框螺合的調(diào)整螺紋件，并由該調(diào)整螺紋件的前端按壓所述彈性支承部件。根據(jù)第三發(fā)明，通過調(diào)整螺紋件的緊固狀態(tài)，可以調(diào)整按壓力。
第四發(fā)明的驅(qū)動器，在第一至第三發(fā)明中的任一項中，其特征在于，所述彈性支承部件是具有彈性的板部件，其兩端部支承于所述固定框，并且所述機電變換元件的后端面固定在中央部。
第五發(fā)明的驅(qū)動器，在第一至第四發(fā)明中的任一項中，其特征在于，在所述被驅(qū)動部件安裝有變焦透鏡的保持框。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器，因為經(jīng)由彈性支承部件而支承機電變換元件的另一方側(cè)，并且將該彈性支承部件保持為彈性變形的狀態(tài)，所以可以在不使用大的錘部件的條件下提高被驅(qū)動部件的移動距離、移動速度、及推力。由此，可以進行穩(wěn)定的驅(qū)動控制，且，可以使裝置小型化。


圖1是表示應用了本發(fā)明的驅(qū)動器的透鏡裝置的立體圖；圖2是表示圖1的透鏡裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體圖；圖3是從與圖2不同的方向觀察而得到的透鏡裝置的立體圖；圖4是示意地表示第1實施方式的驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)的圖；圖5是表示驅(qū)動軸和連結(jié)塊的連結(jié)部分的截面圖；圖6是外加于壓電元件的電壓的驅(qū)動脈沖的例的圖；圖7是示意地表示第2實施方式的驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)的圖；圖8是表示比較例的驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖中，10-透鏡裝置；12-主體；14、16-變焦透鏡(組)；20-保持框；34、36-驅(qū)動器；40-固定框；42-壓電元件；44-驅(qū)動軸；46-連結(jié)塊；48-安裝金屬件；52-第1滑動部件；54-第2滑動部件；56-壓緊彈簧；58-錘部件；60-按壓部件。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細地說明本發(fā)明的驅(qū)動器的優(yōu)選實施方式。
圖1是表示應用了本發(fā)明的驅(qū)動器的透鏡裝置10的立體圖，圖2、圖3是表示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體圖。
如圖1所示，透鏡裝置10具有形成為大致矩形狀的主體12，在該主體12的內(nèi)部具備如圖2、圖3所示的變焦透鏡(組)14、16。變焦透鏡(組)14、16，一方為變倍透鏡，另一方為校正透鏡。另外，變焦透鏡(組)14、16分別保持于保持框18、20，該保持框18、20被兩根導向軸22、24在光軸P方向上滑動自如地支承。兩根導向軸22、24配置在主體12內(nèi)的對角位置，且與光軸P平行地配置，并固定于主體12。
保持框18具備導向部26和卡合部28，該導向部26具有插穿導向軸22的插穿孔26A，該卡合部28具有卡合導向軸24的U狀的槽28A。由此，保持框18被兩根導向軸22、24導向，變焦透鏡(組)14在光軸P方向上被移動自如地支承。同樣，變焦透鏡16的保持框20具備導向部30和卡合部32，該導向部30具有插穿導向軸24的插穿孔(未圖示)，該卡合部32具有卡合導向軸22的U狀的槽32A。由此，保持框20被兩根導向軸22、24導向，變焦透鏡(組)16在光軸P方向上被移動自如地支承。
變焦透鏡(組)14、16分別由驅(qū)動器34、36在光軸P方向上驅(qū)動。驅(qū)動器34和驅(qū)動器36配置在主體12的相對的面。具體而言，在圖1的主體12的上面配置變焦透鏡(組)14用的驅(qū)動器34，在主體12的下面配置變焦透鏡(組)16用的驅(qū)動器36。以下，對驅(qū)動器34進行說明，不過驅(qū)動器36也同樣地構(gòu)成。
再有，圖1～3的符號72、74是檢測保持框18或保持框20的位置的位置檢測裝置。位置檢測裝置72是反射型的光斷續(xù)器，與一體形成于保持框18(或者保持框20)的板狀的反射部78相對配置，且嵌入固定于主體12(參照圖1)的開口部12A。在反射部78，在驅(qū)動方向上以一定間隔配置有多個反射體(未圖示)。從而，通過從位置檢測裝置72向反射部78投光，接受其反射光，檢測光量的變化，可以檢測反射部78(即保持框18、20)的移動量。另一方面，位置檢測裝置74具有投光部74A和受光部74B，在該投光部74A和受光部74B之間插拔一體形成于保持框18(或者保持框20)的板狀的遮光部76。因此，通過遮光部76插入于發(fā)光部74A和受光部74B之間而在受光部74B的光量發(fā)生變化，可以檢測出遮光部76(即保持框18、20)已移動到規(guī)定的位置的情況。如此，通過用位置檢測裝置74檢測保持框18、20的基準位置，且用位置檢測裝置72檢測保持框18、20的移動量，可以正確地求出保持框18、20的位置?；谖恢脵z測裝置72、74的測定值，驅(qū)動控制驅(qū)動器34、36。
圖4是表示驅(qū)動器34的結(jié)構(gòu)的立體圖。如同圖表示，驅(qū)動器34主要包括固定框40、壓電元件(相當于機電變換元件)42、驅(qū)動軸(相當于驅(qū)動摩擦部件)44、連結(jié)塊(相當于被驅(qū)動部件)46、及安裝金屬件(相當于彈性支承部件)48，固定框40固定于圖1的透鏡裝置10的主體12。
壓電元件42在透鏡裝置10的光軸P方向(以下，稱為驅(qū)動方向)上疊層構(gòu)成，并通過外加電壓而在驅(qū)動方向上變形(伸縮)。從而，通過外加電壓，壓電元件42的長度方向的端面42A、42B在驅(qū)動方向上變位。
在壓電元件42的端面42A、42B中一方側(cè)的端面42A固定驅(qū)動軸44的基端。驅(qū)動軸44形成為圓柱狀，且配置為其中心軸成為驅(qū)動方向。另外，驅(qū)動軸44插穿于在固定框40形成的兩個孔40A、40A而被導向，且在中心軸方向上被滑動自如地支承。驅(qū)動軸44的材使用牢固地復合了石墨結(jié)晶的石墨結(jié)晶復合體，例如碳石墨。
在驅(qū)動軸44上卡合有連結(jié)塊46。連結(jié)塊46連結(jié)于所述的變焦透鏡14的保持框18，并與保持框18一同在光軸P方向(驅(qū)動方向)上被滑動自如地支承。另外，連結(jié)塊46形成為矩形狀，并在其四個各角部設置有突出到上方的突出部46A、46A…。
圖5是連結(jié)塊46和驅(qū)動軸44的連結(jié)部分的截面圖。如同圖所示，在連結(jié)塊46和驅(qū)動軸44的連結(jié)部分設置有第1滑動部件52和第2滑動部件54。第1滑動部件52配置于驅(qū)動軸44的上側(cè)，第2滑動部件54配置于驅(qū)動軸44的下側(cè)。該第1滑動部件52及第2滑動部件54是為了穩(wěn)定地得到連結(jié)塊46和驅(qū)動軸44的摩擦力而設置的部件，例如由不銹鋼構(gòu)成。
第2滑動部件54形成為V形狀，并固定于連結(jié)塊46。另一方面，第1滑動部件52形成為倒V形狀，并配置在由連結(jié)塊46的四個突出部46A、46A…包圍的區(qū)域內(nèi)。第1滑動部件52對應于連結(jié)塊46的突出部46A、46A…而對各角部進行切口。由此，在將第1滑動部件52配置于由突出部46A、46A…包圍的區(qū)域內(nèi)時，防止第1滑動部件52從連結(jié)塊46脫落。
在連結(jié)塊46安裝壓緊彈簧56。壓緊彈簧56通過彎曲金屬板而構(gòu)成，并通過將爪56A卡在連結(jié)塊46的下部而安裝于連結(jié)塊46。另外，壓緊彈簧56具有配置于第1滑動部件52的上側(cè)的按壓部56B，并用該按壓部56B將第1滑動部件52推頂?shù)较路?。由此，?qū)動軸44成為被第1滑動部件52和第2滑動部件54夾壓的狀態(tài)，連結(jié)塊46經(jīng)由第1滑動部件52及第2滑動部件54與驅(qū)動軸44摩擦卡合。再有，連結(jié)塊46和驅(qū)動軸44的摩擦力設定為，在對壓電元件42外加電壓變化平緩的驅(qū)動脈沖時，摩擦力比其驅(qū)動力大，且，在對壓電元件42外加電壓變化急劇的驅(qū)動脈沖時，摩擦力比其驅(qū)動力小。此時，摩擦力(滑動阻力)優(yōu)選是10gf以上30gf以下，更優(yōu)選是15gf以上25gf以下。
如圖4所示，由軟性材料構(gòu)成的錘部件58粘接固定在壓電元件42的端面42B。錘部件58通過對端面42B賦予負荷而防止端面42B比端面42A更大地變位。從而，作為錘部件58，優(yōu)選重量比驅(qū)動軸44大。另外，錘部件58使用楊氏模量比壓電元件42及驅(qū)動軸44小的材料，例如由300MPa以下的材質(zhì)構(gòu)成。例如，錘部件58由聚氨酯橡膠或聚氨酯樹脂等構(gòu)成，通過在該橡膠或樹脂中混合用于提高比重的鎢等的金屬粉末而制造。為了小型化，錘部件58的比重優(yōu)選盡可能高，例如設定為8～12左右。
錘部件58的壓電元件42的相反側(cè)粘接于安裝金屬件48。安裝金屬件48通過彎曲薄的金屬板而形成為コ狀，并在其兩端的彎曲部分形成有開口部48B。安裝金屬件48通過使該開口部48B嵌合在固定框40的突起部40B而安裝于固定框40。由此，壓電元件42經(jīng)由錘部件58、安裝金屬件48而支承于固定框40。
如此被支承的壓電元件42還被支承為端面42B可以在驅(qū)動方向上變位。即，通過軟性的錘部件58膨脹、收縮，或安裝金屬件48彎曲，壓電元件42的端面42B能夠在驅(qū)動方向上變位。
按壓部件60設置在安裝金屬件48的后方。按壓部件60一體地形成在透鏡鏡筒10的主體12，且配置為與安裝金屬件48面接觸而將安裝金屬件48按壓到前方(即，壓電元件42側(cè))。由此，安裝金屬件48保持為稍微(例如，0.1mm左右)彈性變形到前方的狀態(tài)。再有，按壓部件60的形狀并不特別地限定，例如，也可以形成為半球狀，從而與安裝金屬件48點接觸。另外，按壓部件60的按壓位置優(yōu)選在驅(qū)動軸44的中心軸的延長線上。
對所述的壓電元件42外加如圖6(A)、圖6(B)所示的驅(qū)動脈沖的電壓。圖6(A)是在左方向上移動圖4的連結(jié)塊46時的驅(qū)動脈沖，圖6(B)是在右方向上移動圖4的連結(jié)塊46時的驅(qū)動脈沖。
在圖6(A)的情況下，對壓電元件42外加大致鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，該大致鋸齒狀的驅(qū)動脈沖從時刻α1至時刻α2平緩地上升，在時刻α3急劇下降。因此，從時刻α1至時刻α2，壓電元件42平緩地伸長。此時，因為驅(qū)動軸44以平緩的速度移動，所以連結(jié)塊46與驅(qū)動軸44一同移動。由此，可以在左方向上移動圖4的連結(jié)塊46。在時刻α3，因為壓電元件42急劇收縮，所以驅(qū)動軸44在右方向上移動。此時，因為驅(qū)動軸44急劇移動，所以連結(jié)塊46因慣性而停止在其位置，在該狀態(tài)下，只有驅(qū)動軸44移動。因此，通過反復外加如圖6(A)所示的鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，圖4的連結(jié)塊46反復進行向左方向的移動和停止，所以可以在左方向上移動。
在圖6(B)的情況下，對壓電元件42外加大致鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，該大致鋸齒狀的驅(qū)動脈沖從時刻β1至時刻β2平緩地下降，在時刻β3急劇上升。因此，從時刻β1至時刻β2，壓電元件42平緩地收縮。此時，因驅(qū)動軸44平緩地變位，所以連結(jié)塊46與驅(qū)動軸44一同移動。由此，可以在右方向上移動圖4的連結(jié)塊46。在時刻β3，壓電元件42急劇伸長，驅(qū)動軸44在左方向上移動。此時，因為驅(qū)動軸44急劇移動，所以連結(jié)塊46因慣性而停止在其位置，在該狀態(tài)下，只有驅(qū)動軸44移動。因此通過反復外加如圖6(B)所示的鋸齒狀的驅(qū)動脈沖，圖4的連結(jié)塊46反復進行向右方向的移動和停止，所以可以在右方向上移動。
接著，說明如上所述構(gòu)成的驅(qū)動器34的作用。
因為變焦透鏡(組)14、16比聚焦透鏡等移動量大，所以驅(qū)動軸44變長，從而存在壓電元件42的振動難以傳遞到驅(qū)動軸44的前端的問題。以往，為了解決這樣的問題，如圖8所示，需要安裝重量大的大型的錘部件64。因此，以往的透鏡裝置隨著連結(jié)塊46的移動距離變長，而需要大的錘，所以存在裝置大型化的問題。
相對于此，在如圖4所示的本實施方式中，通過在安裝金屬件48的后方設置按壓部件60，并用該按壓部件60按壓安裝金屬件48，安裝金屬件48保持為彈性變形的狀態(tài)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，利用安裝金屬件48的彈力可以得到與圖8所示的情況(即，在壓電元件42的端面42B安裝有大的錘部件64的情況)同樣的效果。也就是說，即使在連結(jié)塊46的移動距離、移動速度、及推力提高，連結(jié)塊46的移動量大的情況下，也可以進行穩(wěn)定的驅(qū)動控制。
另外，根據(jù)本實施方式，因為只由按壓部件60按壓安裝金屬件48，所以與安裝有大的錘部件64的情況相比可以實現(xiàn)裝置的小型化。尤其在本實施方式中，因為將按壓部件60與主體12一體地形成，所以可以減少零件數(shù)目，并且實現(xiàn)裝置的小型化。
接著，說明本發(fā)明的驅(qū)動器的第2實施方式。如圖7所示的第2實施方式的驅(qū)動器在安裝金屬件48的后方設置有調(diào)整螺紋件62。調(diào)整螺紋件62與透鏡裝置10的主體12螺合，且其前端按壓安裝金屬件48。另外，調(diào)整螺紋件62配置在驅(qū)動軸44的中心軸的延長線上，且在驅(qū)動方向上按壓安裝金屬件48。
根據(jù)如上所述構(gòu)成的第2實施方式，因為通過調(diào)整螺紋件62按壓安裝金屬件48而將其保持為彈性變形的狀態(tài)，所以可以提高連結(jié)塊46的移動距離、移動速度、及推力。
另外，根據(jù)第2實施方式，通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺紋件62的緊固量，可以容易地調(diào)整按壓力。因此，可以將連結(jié)塊46的移動距離、移動速度、及推力調(diào)節(jié)為適當?shù)闹怠?br> 再有，所述的實施方式經(jīng)由具有彈性的安裝金屬件48而支承有壓電元件42，但是只要是具有彈力的部件即可，例如也可以經(jīng)由橡膠材等而支承壓電元件42的后端面。在這種情況下，通過在驅(qū)動方向上按壓橡膠材等而將其保持為彈性變形的狀態(tài)，也可以得到所述的效果。
另外，作為本發(fā)明的驅(qū)動器的用途，可以應用于例如數(shù)碼相機或便攜式電話機等小型精密設備。尤其，便攜式電話機需要用三V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，并可以使保持框20以2mm/s以上的高速度移動。因此，即使是需要移動10mm左右的變焦透鏡，也可以迅速地移動。另外，作為本發(fā)明的驅(qū)動器的用途，并不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用途等。
再有，在本發(fā)明中錘部件58的材質(zhì)并不限定于所述的軟性材料，也可以使用硬性材料，但是使用軟性材料有以下的優(yōu)點。即，若使用由軟性材料構(gòu)成的錘部件58，則由壓電元件42、驅(qū)動摩擦部件44、及錘部件58構(gòu)成的系統(tǒng)的共振頻率變低。通過共振頻率變低，因壓電元件42、驅(qū)動軸44、及錘部件58的結(jié)構(gòu)的偏差而導致的影響減少，從而可以獲得穩(wěn)定的驅(qū)動力。另外，通過共振頻率f0降低，驅(qū)動頻率f容易設定于f≥21/2·f0的防振區(qū)域，共振的影響減少，從而可以獲得穩(wěn)定的驅(qū)動力。由此，因壓電元件42的伸縮而產(chǎn)生的驅(qū)動力可靠地傳遞到被驅(qū)動部件，所以可以使被驅(qū)動部件在壓電元件42的伸縮方向上正確地移動。進而，因為共振頻率f0減小，因共振而導致的影響減少，所以可以任意選擇驅(qū)動器的支承位置或支承方法，例如可以在壓電元件42的端面42A或側(cè)面、驅(qū)動軸44的側(cè)面或端面支承驅(qū)動器。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動器，其具備機電變換元件；驅(qū)動摩擦部件，其安裝于該機電變換元件的伸縮方向的一方側(cè)；和被驅(qū)動部件，其與該驅(qū)動摩擦部件摩擦卡合，該驅(qū)動器的特征在于，具備彈性支承部件，其安裝于所述機電變換元件的伸縮方向的另一方側(cè)，且可以相對于固定框變位地支承該另一方側(cè)；和按壓部件，其通過在所述伸縮方向上按壓該彈性支承部件而將所述彈性支承部件保持為彈性變形的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述按壓部件與所述固定框一體地形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述按壓部件是與所述固定框螺合的調(diào)整螺紋件，并由該調(diào)整螺紋件的前端按壓所述彈性支承部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任一項所述的驅(qū)動器，其特征在于，所述彈性支承部件是具有彈性的板部件，其兩端部支承于所述固定框，并且所述機電變換元件的后端面固定在中央部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任一項所述的驅(qū)動器，其特征在于，在所述被驅(qū)動部件安裝有變焦透鏡的保持框。
全文摘要
提供一種通過用彈性支承部件支承壓電元件的后端面，并且將該彈性支承部件保持為彈性變形的狀態(tài)，而進行穩(wěn)定的驅(qū)動控制，且，可以小型化的驅(qū)動器。驅(qū)動器(34)具備固定框(40)；壓電元件(42)；安裝在壓電元件(42)的端面(42A)的驅(qū)動軸(44)；和與驅(qū)動軸(44)卡合的被驅(qū)動部件(46)，進而，具備安裝金屬件(48)，其安裝于壓電元件(42)的端面(42B)，且可以相對于固定框(40)變位地支承端面(42B)；和按壓部件(60)，其按壓安裝金屬件(48)而將其保持為彈性變形的狀態(tài)。
文檔編號H02N2/04GK1913328SQ20061011490
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)明者佐佐木龍?zhí)? 真鍋充雄, 佐藤清人 申請人:富士能株式會社