CN1913324B

CN1913324B - 驱动器

Info

Publication number: CN1913324B
Application number: CN2006101068990A
Authority: CN
Inventors: 佐佐木龙太
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2026-08-09
Also published as: EP1752807A3; DE602006000588D1; ATE387642T1; EP1752807B1; US7474037B2; DE602006000588T2; JP2007049877A; CN1913324A; EP1752807A2; JP4809016B2; US20070035206A1

Abstract

提供一种驱动器，该驱动器在机电变换元件的伸缩方向的一方侧固定有棒状的驱动摩擦部件，并且使与该驱动摩擦部件的长度方向正交的截面在长度方向上变化，由此可以进行不依靠于被驱动部件的位置的、稳定的驱动控制。驱动器(34)具备：压电元件(42)；棒状的驱动轴(44)，其安装于压电元件(42)的伸缩方向的一方侧；和被驱动部件(46)，其与驱动轴(44)卡合。驱动轴(44)形成为与长度方向正交的截面呈圆形，并且该截面的径在长度方向上变形。

Description

驱动器

技术领域

本发明涉及驱动器，尤其涉及搭载于数码相机或便携式电话机等小型精密设备，并驱动变焦透镜的驱动器。

背景技术

作为数码相机等的透镜部的驱动装置，有使用了压电元件的驱动器。例如专利文献1的驱动器，在压电元件的一方侧固定驱动轴，压电元件的另一方侧固定于装置主体。在驱动轴上滑动自如地支承有镜筒，镜筒利用板簧的推顶力与驱动轴摩擦卡合。对压电元件外加具有大致锯齿状的波形的驱动脉冲，压电元件在伸长方向和收缩方向以不同的速度变形。例如，若压电元件平缓地变形，则镜筒与驱动轴一同移动。相反地，若压电元件快速地变形，则镜筒因其质量的惯性而停止在相同的位置。因此通过对压电元件反复外加具有大致锯齿状的波形的驱动脉冲，能够使镜筒以细小的节距间歇地移动。

【专利文献1】特许第2633066号

但是，就以往的驱动器而言，被驱动部件的移动速度或推力因被驱动部件的位置而变化，从而有无法进行稳定的驱动控制的问题。

发明内容

本发明正是鉴于这种情况而作出的，其提供一种可以进行不依靠于被驱动部件的位置的、稳定的驱动控制的驱动器。

为了达到所述目的，第一发明提供一种驱动器，其具备：机电变换元件；棒状的驱动摩擦部件，其安装于该机电变换元件的伸缩方向的一方侧；和被驱动部件，其与该驱动摩擦部件摩擦卡合，所述驱动器的特征在于，所述驱动摩擦部件的与长度方向正交的截面形状在长度方向上变化。

根据第一发明，因为驱动摩擦部件的与长度方向正交的截面形状在长度方向上变化，所以驱动摩擦部件和被驱动部件的摩擦力在轴向上变化。从而，可以在驱动摩擦部件的长度方向上调整被驱动部件的移动速度或推力。由此，可以在驱动摩擦部件的长度方向上，抑制被驱动部件的移动速度或推力的变动，从而可以进行稳定的驱动控制。

第二发明的驱动器，在第一发明中，其特征在于，所述驱动摩擦部件形成为长度方向的截面呈圆形、且其径在长度方向上变化的大致圆柱状。

第三发明的驱动器，在第二发明中，其特征在于，所述驱动摩擦部件的长度方向的端部的径比长度方向的中央部的径大。

第四发明的驱动器，在第二发明中，其特征在于，所述驱动摩擦部件的长度方向的端部的径比长度方向的中央部的径小。

第五发明的驱动器，在第一至第四发明中的任一项中，其特征在于，在所述被驱动部件安装有变焦透镜的保持框。

(发明效果)

根据本发明的驱动器，因为与轴正交的截面形状在轴向上变化，所以可以在驱动摩擦部件的轴向上，抑制被驱动部件的移动距离、移动速度、推力的变动，从而可以进行稳定的驱动控制。

附图说明

图1是表示应用了本发明的驱动器的透镜装置的立体图；

图2是表示图1的透镜装置的内部结构的立体图；

图3是从与图2不同方向观察而得到的透镜装置的立体图；

图4是表示驱动器的结构的立体图；

图5是表示驱动轴和连结块的连结部分的截面图；

图6是表示外加于压电元件的电压的驱动脉冲的例的图；

图7是表示驱动轴的正视图；

图8是表示与图7不同的形状的驱动轴的正视图。

图中，10—透镜装置；12—主体；14、16—变焦透镜(组)；18、20—保持框；34、36—驱动器；40—固定框；42—压电元件；44—驱动轴；46—连结块；48—安装金属件；52—第1滑动部件；54—第2滑动部件；56—压紧弹簧；58—锤部件；66—加热装置。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的驱动器的优选实施方式。

图1是表示应用了本发明的驱动器的透镜装置10的立体图，图2、图3是表示其内部结构的立体图。

如图1所示，透镜装置10具有形成为大致矩形状的主体12，在该主体12的内部具备如图2、图3所示的变焦透镜(组)14、16。变焦透镜(组)14、16，一方为变倍透镜，另一方为校正透镜。另外，变焦透镜(组)14、16分别保持于保持框18、20，该保持框18、20被两根导向轴22、24在光轴P方向上滑动自如地支承。两根导向轴22、24配置在主体12内的对角位置，且与光轴P平行地配置，并固定于主体12。

保持框18具备导向部26和卡合部28，该导向部26具有插穿导向轴22的插穿孔26A，该卡合部28具有卡合导向轴24的U状的槽28A。由此，保持框18被两根导向轴22、24导向，变焦透镜(组)14在光轴P方向上被移动自如地支承。同样，变焦透镜16的保持框20具备导向部30和卡合部32，该导向部30具有插穿导向轴24的插穿孔(未图示)，该卡合部32具有卡合导向轴22的U状的槽32A。由此，保持框20被两根导向轴22、24导向，变焦透镜(组)16在光轴P方向上被移动自如地支承。

变焦透镜(组)14、16分别由驱动器34、36在光轴P方向上驱动。驱动器34和驱动器36配置在主体12的相对的面。具体而言，在图1的主体12的上面配置变焦透镜(组)14用的驱动器34，在主体12的下面配置变焦透镜(组)16用的驱动器36。以下，对驱动器34进行说明，不过驱动器36也同样地构成。

再有，图1～3的符号72、74是检测保持框18或保持框20的位置的位置检测装置。位置检测装置72是反射型的光断续器，与一体形成于保持框18(或者保持框20)的板状的反射部78相对配置，且嵌入固定于主体12(参照图1)的开口部12A。在反射部78，在驱动方向上以一定间隔配置有多个反射体(未图示)。从而，通过从位置检测装置72向反射部78投光，接受其反射光，检测光量的变化，可以检测反射部78(即保持框18、20)的移动量。另一方面，位置检测装置74具有投光部74A和受光部74B，在该投光部74A和受光部74B之间插拔一体形成于保持框18(或者保持框20)的板状的遮光部76。因此，通过遮光部76***于发光部74A和受光部74B之间而在受光部74B的光量发生变化，可以检测出遮光部76(即保持框18、20)已移动到规定的位置的情况。如此，通过用位置检测装置74检测保持框18、20的基准位置，且用位置检测装置72检测保持框18、20的移动量，可以正确地求出保持框18、20的位置。基于位置检测装置72、74的测定值，驱动控制驱动器34、36。

图4是表示驱动器34的结构的立体图。如同图所示，驱动器34主要包括固定框40、压电元件(相当于机电变换元件)42、驱动轴(相当于驱动摩擦部件)44、连结块(相当于被驱动部件)46、及安装金属件48，固定框40固定于图1的透镜装置10的主体12。

压电元件42在透镜装置10的光轴P方向(以下，称为驱动方向)上叠层形成，并通过外加电压而在驱动方向上变形(伸缩)。从而，通过外加电压，压电元件42的长度方向的端面42A、42B在驱动方向上变位。

在压电元件42的端面42A、42B中一方侧的端面42A固定驱动轴44的基端，在另一方侧的端面42B粘接固定由软性材料构成的锤部件58。

锤部件58通过对端面42B赋予负荷而防止端面42B比端面42A更大地变位。从而，作为锤部件58，优选重量比驱动轴44大。另外，锤部件58使用杨氏模量比压电元件42及驱动轴44小的材料，例如由300MPa以下的材质构成。例如，锤部件58由聚氨酯橡胶或聚氨酯树脂等构成，通过在该橡胶或树脂中混合用于提高比重的钨等的金属粉末而制造。为了小型化，锤部件58的比重优选尽可能高，例如设定为8～12左右。

锤部件58的压电元件42的相反侧粘接于安装金属件48。安装金属件48通过弯曲薄的金属板而形成为コ状，并在其两端的弯曲部分形成有开口部48B。安装金属件48通过使该开口部48B嵌合在固定框40的突起部40B而安装于固定框40。由此，压电元件42经由锤部件58、安装金属件48而支承于固定框40。

如此被支承的压电元件42还被支承为端面42B可以在驱动方向上变位。即，通过软性的锤部件58膨胀、收缩，或安装金属件48的弯曲，压电元件42的端面42B能够在驱动方向上变位。

另一方面，固定于压电元件42的端面42A的驱动轴44形成为棒状，且配置成其中心轴成为驱动方向。该驱动轴44插穿于在固定框40形成的两个孔40A、40A而被导向，且在中心轴方向上被滑动自如地支承。驱动轴44的材使用牢固地复合了石墨结晶的石墨结晶复合体，例如碳石墨。

另外，驱动轴44形成为与中心轴正交的截面呈圆形、且该截面的径在中心轴方向上变化。具体而言，如图7所示，驱动轴44形成为其两端部的径D1比该中央部的径D2大。

如图4所示，在驱动轴44上卡合有连结块46。连结块46连结于所述的变焦透镜14的保持框18，且与保持框18一同在光轴P方向(驱动方向)上被滑动自如地支承。另外，连结块46形成为矩形状，并在其四个各角部设置有突出到上方的突出部46A、46A…。

图5是连结块46和驱动轴44的连结部分的截面图。如同图所示，在连结块46和驱动轴44的连结部分设置有第1滑动部件52和第2滑动部件54。第1滑动部件52配置于驱动轴44的上侧，第2滑动部件54配置于驱动轴44的下侧。该第1滑动部件52及第2滑动部件54是为了稳定地得到连结块46和驱动轴44的摩擦力而设置的部件，例如由不锈钢构成。

第2滑动部件54形成为V形状，并固定于连结块46。另一方面，第1滑动部件52形成为倒V形状，并配置在由连结块46的四个突出部46A、46A…包围的区域内。第1滑动部件52对应于连结块46的突出部46A、46A…而对各角部进行切口。由此，在将第1滑动部件52配置于由突出部46A、46A…包围的区域内时，防止第1滑动部件52从连结块46脱落。

在连结块46安装压紧弹簧56。压紧弹簧56通过弯曲金属板而构成，并通过将爪56A卡在连结块46的下部而安装于连结块46。另外，压紧弹簧56具有配置于第1滑动部件52的上侧的按压部56B，并用该按压部56B将第1滑动部件52推顶到下方。由此，驱动轴44成为被第1滑动部件52和第2滑动部件54夹压的状态，连结块46经由第1滑动部件52及第2滑动部件54与驱动轴44摩擦卡合。再有，连结块46和驱动轴44的摩擦力设定为，在对压电元件42外加电压变化平缓的驱动脉冲时，摩擦力比其驱动力大，且，在对压电元件42外加电压变化急剧的驱动脉冲时，摩擦力比其驱动力小。此时，摩擦力(滑动阻力)优选是10gf以上30gf以下，更优选是15gf以上25gf以下。

在所述的压电元件42外加如图6(A)、图6(B)所示的驱动脉冲的电压。图6(A)是在左方向上移动图4的连结块46时的驱动脉冲，图6(B)是在右方向上移动图4的连结块46时的驱动脉冲。

在图6(A)的情况下，对压电元件42外加大致锯齿状的驱动脉冲，该大致锯齿状的驱动脉冲从时刻α1至时刻α2平缓地上升，在时刻α3急剧下降。因此，从时刻α1至时刻α2，压电元件42平缓地伸长。此时，因为驱动轴44以平缓的速度移动，所以连结块46与驱动轴44一同移动。由此，可以在左方向上移动图4的连结块46。在时刻α3，因为压电元件42急剧收缩，所以驱动轴44在右方向上移动。此时，因为驱动轴44急剧移动，所以连结块46因惯性而停止在其位置，在该状态下，只有驱动轴44移动。因此，通过反复外加如图6(A)所示的锯齿状的驱动脉冲，图4的连结块46反复进行向左方向的移动和停止，所以可以在左方向上移动。

在图6(B)的情况下，对压电元件42外加大致锯齿状的驱动脉冲，该大致锯齿状的驱动脉冲从时刻β1至时刻β2平缓地下降，在时刻β3急剧上升。因此，从时刻β1至时刻β2，压电元件42平缓地收缩。此时，因驱动轴44平缓地变位，所以连结块46与驱动轴44一同移动。由此，可以在右方向上移动图4的连结块46。在时刻β3，压电元件42急剧伸长，驱动轴44在左方向上移动。此时，因为驱动轴44急剧移动，所以连结块46因惯性而停止在其位置，在该状态下，只有驱动轴44移动。因此通过反复外加如图6(B)所示的锯齿状的驱动脉冲，图4的连结块46反复进行向右方向的移动和停止，所以可以在右方向上移动。

接着，说明如上所述构成的驱动器34的作用。

如上所述，通过驱动驱动器34，连结块46或保持框18沿驱动轴44移动。此时，因为随着连结块46移动，连结块46的移动速度及推力较大地变化，所以以往的驱动器(即驱动轴44以一定的径形成的驱动器)存在不能够进行稳定的驱动控制的问题。这是因为，在使压电元件42伸缩时，在驱动轴44产生微小的扭转或变形，从而驱动轴44整体不均匀地变位。其结果是，连结块46位于驱动轴44的先端部或基端部的情况，与位于驱动轴44的中央部的情况相比，存在连结块46的移动速度或推力不足的问题。

于是，在本实施方式中，设驱动轴44的两端部的径比中央部的径大，连结块46和驱动轴44的摩擦力在驱动轴44的两端部增加。连结块46以充分的移动速度及推力移动。于是，即使在连结块46位于驱动轴44的先端部或基端部时，也可以得到与位于驱动轴44的中央部的情况大致相同的移动速度及推力，所以可以进行不依靠于连结块46的位置的、稳定的驱动控制。

再有，所述的实施方式形成为驱动轴44的两端部的径比中央部的径大，但是驱动轴44的形状并不限定于此，只要是在驱动轴44的长度方向上驱动轴44和连结块46的摩擦力(滑动阻力)自然地变化的形状即可。从而，例如也可以如图8(A)所示，以驱动轴44的中央部的径D2大于两端部的径D1的方式形成驱动轴44，或如图8(B)所示，以径随着接近驱动轴44的先端而逐渐变大的方式形成驱动轴44。

另外，所述的实施方式以使连结块46以大致一定的移动速度及推力移动的方式构成了驱动轴44，但并不限定于此，例如也能够以在驱动轴44的一部分提高连结块46的移动速度或推力的方式构成驱动轴44。在想部分地提高连结块46的移动速度的情况下，在其位置缩小驱动轴44的径，减小摩擦力(滑动阻力)。另外，在想部分地提高连结块46的推力的情况下，在其位置扩大驱动轴44的径，增大摩擦力(滑动阻力)。如此，通过使驱动轴44的径在长度方向上变化，可以调整连结块46的移动速度或推力。

再有，在本发明中锤部件58的材质并不限定于所述的软性材料，也可以使用硬性材料，但是使用软性材料有以下的优点。即，若使用由软性材料构成的锤部件58，则由压电元件42、驱动摩擦部件44、及锤部件58构成的***的共振频率变低。通过共振频率变低，因压电元件42、驱动轴44、及锤部件58的结构的偏差而导致的影响减少，从而可以获得稳定的驱动力。另外，通过共振频率f₀降低，驱动频率f容易设定于f≥2^1/2·f₀的防振区域，共振的影响减少，从而可以获得稳定的驱动力。由此，因压电元件42的伸缩而产生的驱动力可靠地传递到被驱动部件，所以可以使被驱动部件在压电元件42的伸缩方向上正确地移动。进而，因为共振频率f₀减小，因共振而导致的影响减少，所以可以任意选择驱动器的支承位置或支承方法，例如可以在压电元件42的端面42A或侧面、驱动轴44的侧面或端面支承驱动器。

Claims

1.一种驱动器，其具备：机电变换元件；棒状的驱动摩擦部件，其安装于该机电变换元件的伸缩方向的一方侧；和被驱动部件，其与该驱动摩擦部件摩擦卡合而沿该驱动摩擦部件的长度方向移动，所述驱动器的特征在于，所述驱动摩擦部件的与长度方向正交的截面形状在长度方向上变化，并且所述被驱动部件在所述驱动摩擦部件的与长度方向正交的截面形状在长度方向上变化的部分上移动。

2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述驱动摩擦部件形成为长度方向的截面呈圆形、且其径在长度方向上变化的大致圆柱状。

3.根据权利要求2所述的驱动器，其特征在于，所述驱动摩擦部件的长度方向的端部的径比长度方向的中央部的径大。

4.根据权利要求2所述的驱动器，其特征在于，所述驱动摩擦部件的长度方向的端部的径比长度方向的中央部的径小。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的驱动器，其特征在于，在所述被驱动部件安装有变焦透镜的保持框。

6.一种透镜驱动装置，其具备如权利要求1所述的驱动器。