JP5565541B1 - Driving device and imaging device - Google Patents
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Abstract
本発明の駆動装置および撮像装置では、電気機械変換素子の伸縮運動に起因して所定の駆動力を発生させる駆動部が外力緩和支持部によって固定部材に支持される。そして、この外力緩和支持部は、前記駆動部が伸縮の方向とは異なる方向の外力を受けた場合に、前記駆動部への前記外力の影響を緩和するものである。 In the drive device and the imaging device of the present invention, the drive unit that generates a predetermined drive force due to the expansion and contraction motion of the electromechanical transducer is supported by the fixing member by the external force relaxation support unit. The external force relaxation support portion reduces the influence of the external force on the drive unit when the drive unit receives an external force in a direction different from the direction of expansion and contraction.
Description
本発明は、電気機械変換素子を使用した駆動装置およびこれを用いた撮像装置に関する。 The present invention relates to a drive device using an electromechanical transducer and an imaging device using the drive device.
電気機械変換素子、駆動部材、係合部材(以下、移動部材とも呼ぶ)で構成されたアクチュエータを備える駆動装置が知られている。電気機械変換素子は、印加された電気エネルギーを機械的な運動へ変換する素子である。例えば、電気機械変換素子は、圧電材料からなる複数の圧電層を、各圧電層間に内部電極を介して積層した圧電素子である。電気機械変換素子に、例えば、鋸歯波状の駆動パルスが印加されることによって、電気機械変換素子が伸縮する(以下、電気機械変換素子の伸縮方向を軸方向とも呼ぶ)。その伸縮方向は、上述の積層方向である。電気機械変換素子は、通常、上記アクチュエータを収容する筐体に対して固定される。駆動部材は、筐体の内部で電気機械変換素子に固定される。駆動部材は、軸方向に沿って長い形状となっている。なお、電気機械変換素子と駆動部材とは、軸方向に沿って順次に連結されている。電気機械変換素子に、鋸歯波状の駆動パルスが印加されることによって、電気機械変換素子が伸縮して駆動力が発生し、当該駆動力により、駆動部材がその長手方向、すなわち軸方向に沿って往復変位する。係合部材は、駆動部材に所定の摩擦力で係合(以下、摩擦係合とも呼ぶ)され、駆動部材の往復変位する動作に応じて軸方向に移動する。 2. Description of the Related Art A driving device including an actuator composed of an electromechanical conversion element, a driving member, and an engaging member (hereinafter also referred to as a moving member) is known. An electromechanical transducer is an element that converts applied electrical energy into mechanical motion. For example, the electromechanical conversion element is a piezoelectric element in which a plurality of piezoelectric layers made of a piezoelectric material are stacked via internal electrodes between the piezoelectric layers. For example, when a saw-tooth drive pulse is applied to the electromechanical conversion element, the electromechanical conversion element expands and contracts (hereinafter, the expansion / contraction direction of the electromechanical conversion element is also referred to as an axial direction). The expansion / contraction direction is the above-described stacking direction. The electromechanical transducer is usually fixed to a housing that houses the actuator. The drive member is fixed to the electromechanical conversion element inside the housing. The drive member has a long shape along the axial direction. The electromechanical conversion element and the drive member are sequentially connected along the axial direction. By applying a sawtooth drive pulse to the electromechanical transducer, the electromechanical transducer expands and contracts to generate a driving force, and the driving force causes the driving member to move along its longitudinal direction, that is, the axial direction. Reciprocates. The engagement member is engaged with the drive member with a predetermined frictional force (hereinafter also referred to as friction engagement), and moves in the axial direction in accordance with the reciprocating movement of the drive member.
より具体的に説明すると、この種の駆動装置は、およそ次のような動作原理で動作する。緩やかな立上り部分と急速な立下り部分を有する鋸歯波状の駆動パルスが電気機械変換素子に印加される。これにより電気機械変換素子の伸縮における伸びと縮みとの各動作は、異なる速度となる。駆動パルスの緩やかな立上り部分では、電気機械変換素子が緩やかに軸の一方向に伸び動作し、電気機械変換素子に固定される駆動部材も軸の一方向に緩やかに変位する。このとき、移動部材は、静止摩擦力により駆動部材に対して変位せず、駆動部材と共に筐体に対して軸の一方向に移動する。鋸歯波状の駆動パルスの急速な立下り部分では、電気機械変換素子が前記軸の一方向とは逆の方向に対して急速に縮み動作し、それに伴って電気機械変換素子に固定される駆動部材も前記軸の一方向とは逆の方向に急速に変位する。このとき、駆動部材に摩擦係合している移動部材には静止摩擦力より大きい慣性力が働き、移動部材は、変位した駆動部材に対して前記一方向への所謂滑りを生じる。なお、上記の所定の摩擦力は、普段は移動部材が駆動部材に対して静止摩擦力により変位しない大きさの力であるが、駆動部材の急速な変位に対して移動部材が上記の滑りを起こす大きさの力である。この結果、移動部材は筐体に対して略その位置に留まりほとんど移動しない。 More specifically, this type of drive device operates on the following principle of operation. A sawtooth drive pulse having a gently rising portion and a rapidly falling portion is applied to the electromechanical transducer. Thereby, each operation | movement of the expansion and contraction in expansion / contraction of the electromechanical conversion element becomes different speed. At the gently rising portion of the drive pulse, the electromechanical transducer is gently extended in one direction of the shaft, and the drive member fixed to the electromechanical transducer is also gradually displaced in one direction of the shaft. At this time, the moving member does not displace with respect to the driving member due to the static frictional force, and moves in one axial direction with respect to the housing together with the driving member. In the rapidly falling portion of the sawtooth drive pulse, the electromechanical conversion element rapidly contracts in a direction opposite to one direction of the axis, and the drive member is fixed to the electromechanical conversion element accordingly. Is rapidly displaced in a direction opposite to one direction of the axis. At this time, an inertia force larger than the static friction force acts on the moving member that is frictionally engaged with the driving member, and the moving member causes a so-called slip in the one direction with respect to the displaced driving member. The predetermined frictional force is usually a force that does not cause the moving member to be displaced by the static frictional force with respect to the driving member. However, the moving member does not slip as a result of rapid displacement of the driving member. It is the power of the size to wake up. As a result, the moving member stays substantially at that position with respect to the housing and hardly moves.
以上の動作により、移動部材は、筐体に対して軸の一方向へ向けた移動を行う。電気機械変換素子に鋸歯波状の駆動パルスが連続的に印加され、上記の動作が繰り返されることにより、移動部材は、連続的に軸の一方向へ向けて移動することができる。一方、反対に移動部材を前記逆方向へ移動させる動作は、波形を変えた鋸歯波状の駆動パルスが電気機械変換素子に印加されることで達成される。すなわち、急速な立上り部分と緩やかな立下り部分からなる鋸歯波状の駆動パルスが電気機械変換素子に印加されることで達成される。 With the above operation, the moving member moves in one axial direction with respect to the housing. The sawtooth wave drive pulse is continuously applied to the electromechanical transducer, and the above operation is repeated, whereby the moving member can continuously move in one direction of the axis. On the other hand, the operation of moving the moving member in the reverse direction is achieved by applying a sawtooth drive pulse having a changed waveform to the electromechanical transducer. That is, this is achieved by applying a sawtooth drive pulse consisting of a rapid rising portion and a gentle falling portion to the electromechanical transducer.
上記のような動作を行うアクチュエータは、インパクト型アクチュエータと称されることがある。このようなインパクト型アクチュエータが使用される駆動装置において、電気機械変換素子の変位を確実に駆動部材に伝達するため、電気機械変換素子と駆動部材とは、例えば接着剤によって接着固定され、電気機械変換素子と筐体とも、例えば接着剤によって接着固定される。なお、電気機械変換素子と筐体とは、直接固定されてもよいし、それらの間に介在物を介して電気機械変換素子と筐体とが固定されてもよい。この場合、介在物と電気機械変換素子とは、および、介在物と筐体とは、例えば接着剤によって各々接着固定される。 An actuator that performs the above operation may be referred to as an impact type actuator. In such a drive device in which the impact type actuator is used, in order to reliably transmit the displacement of the electromechanical conversion element to the drive member, the electromechanical conversion element and the drive member are bonded and fixed by, for example, an adhesive. Both the conversion element and the housing are bonded and fixed by, for example, an adhesive. In addition, the electromechanical conversion element and the housing may be directly fixed, or the electromechanical conversion element and the housing may be fixed via an inclusion therebetween. In this case, the inclusion and the electromechanical conversion element, and the inclusion and the housing are bonded and fixed by, for example, an adhesive.
特許文献1によると、電気機械変換素子と駆動部材との間における接着固定された部分には、電気機械変換素子の伸縮による圧縮力と引張力とが交互に加わり、微小な伸縮であってもこの伸縮の影響により、長期の間にはこの接着固定部分が緩んで剥がれる可能性がある点が開示されている。また、駆動部材等の振動(往復変位)により音が発生するので、この音を抑えるために、電気機械変換素子に対して20乃至30kHz程度の可聴域を越えた高い周波数の駆動パルスが印加されて駆動されるので、当該接着部分がさらに剥がれやすくなる可能性がある点も開示されている。これらの課題を解決するために、特許文献1では、電気機械変換素子の基部と駆動部材の基部とを一体に被覆する補強部材により電気機械変換素子と駆動部材との結合部分が被覆される。この補強部材により、接着部分を十分な強度で接着することができると共に、湿気の侵入を防止して長期間の駆動や劣化に対して信頼性を向上することができる。 According to Patent Document 1, a compressive force and a tensile force due to expansion and contraction of the electromechanical conversion element are alternately applied to the adhesively fixed portion between the electromechanical conversion element and the driving member, It has been disclosed that the adhesive fixing portion may loosen and peel off over a long period of time due to the expansion and contraction. In addition, since sound is generated by vibration (reciprocal displacement) of the drive member or the like, a high-frequency drive pulse exceeding an audible range of about 20 to 30 kHz is applied to the electromechanical transducer to suppress this sound. It is also disclosed that there is a possibility that the bonded portion may be more easily peeled off. In order to solve these problems, in Patent Document 1, the coupling portion between the electromechanical transducer and the drive member is covered with a reinforcing member that integrally covers the base of the electromechanical transducer and the base of the drive member. With this reinforcing member, the bonded portion can be bonded with sufficient strength, and moisture can be prevented from entering to improve reliability against long-term driving and deterioration.
このような駆動装置では、駆動部材に沿って移動部材が移動するため、少なくとも、駆動部材は、移動部材が移動する範囲の長さに対して、移動部材が係合する部分の長さの分だけ加えた長さが必要である。このため、電気機械変換素子と駆動部材とを合わせた形状は、駆動部材の長手方向に細長い形状となる。この結果、駆動装置が落下する衝撃等により、軸方向とは異なる方向の外力が駆動装置に加わった場合に、駆動部材が長手方向に長く、また駆動装置の各部材間が接着固定されていることから、駆動装置が当該外力により発生した曲げ応力に弱い。すなわち、こうした曲げ応力が発生した場合、駆動装置が破損する可能性がある。また、電気機械変換素子は、先述のように軸方向に積層された構造であるので、こうした曲げ応力が発生した場合、電気機械変換素子自体が破損する可能性がある。 In such a driving apparatus, since the moving member moves along the driving member, at least the driving member has a length corresponding to the length of the portion where the moving member engages with respect to the length of the range in which the moving member moves. Only the added length is required. For this reason, the combined shape of the electromechanical conversion element and the driving member is a shape elongated in the longitudinal direction of the driving member. As a result, when an external force in a direction different from the axial direction is applied to the driving device due to an impact of the driving device falling, the driving member is long in the longitudinal direction, and the members of the driving device are bonded and fixed. For this reason, the driving device is weak against bending stress generated by the external force. That is, when such a bending stress occurs, the drive device may be damaged. Further, since the electromechanical conversion element has a structure in which the electromechanical conversion element is laminated in the axial direction as described above, the electromechanical conversion element itself may be damaged when such bending stress is generated.
従来技術には、電気機械変換素子と駆動部材との間の結合部分を被覆する補強部材が開示されている。しかしながら、上記外力が加わった場合、電気機械変換素子と補強部材との接続部分や駆動部材と補強部材との接続部分が破損する可能性がある。また、先に述べたように軸方向に細長い形状をしている駆動部材や軸方向に積層された電気機械変換素子は、曲げ応力に弱く、従来技術の補強部材ではこうした曲げ応力による駆動部材自体の破損や電気機械変換素子自体の破損を防ぐことは難しい。 In the prior art, a reinforcing member that covers a joint portion between the electromechanical conversion element and the driving member is disclosed. However, when the external force is applied, the connection portion between the electromechanical conversion element and the reinforcing member and the connection portion between the driving member and the reinforcing member may be damaged. In addition, as described above, the driving member having an elongated shape in the axial direction and the electromechanical conversion element laminated in the axial direction are vulnerable to bending stress, and the driving member itself caused by such bending stress is weak in the conventional reinforcing member. It is difficult to prevent damage to the electromechanical transducer itself.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、外力により発生した曲げ応力による破損を低減することができる駆動装置および撮像装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a drive device and an imaging device that can reduce breakage due to bending stress generated by an external force.
本発明にかかる駆動装置および撮像装置では、電気機械変換素子の伸縮運動に起因して所定の駆動力を発生させる駆動部が外力緩和支持部によって固定部材に支持される。そして、この外力緩和支持部は、前記駆動部が伸縮の方向とは異なる方向の外力を受けた場合に、前記駆動部への前記外力の影響を緩和するものである。 In the drive device and the imaging device according to the present invention, the drive unit that generates a predetermined drive force due to the expansion and contraction motion of the electromechanical transducer is supported by the fixing member by the external force relaxation support unit. The external force relaxation support portion reduces the influence of the external force on the drive unit when the drive unit receives an external force in a direction different from the direction of expansion and contraction.
上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. Further, in this specification, when referring generically, it is indicated by a reference symbol without a suffix, and when referring to an individual configuration, it is indicated by a reference symbol with a suffix.
[実施形態1]
図1は、本実施形態にかかるインパクト型アクチュエータを使用して例えばレンズを移動させる駆動装置の一例を示すものである。図1において、本実施形態の駆動装置100は、駆動部200と、レンズL1と、レンズ保持枠(係合部材の一例)12と、外力緩和支持部21と、これらをその内部に収容する、全体を図示していない筐体31と、駆動回路30とを備える。駆動部200は、複数の部材を有している。駆動装置100は、駆動部200が有する複数の部材として、少なくとも駆動軸(駆動部材の一例)11と、圧電素子(電気機械変換素子の一例)18とを備える。なお、駆動部200には、後で述べる基体19や補強部材20等が含まれてもよい。駆動部200は、それらの各部材自体の駆動力や、各部材間の相互作用等により、所定の駆動力を発生させる。駆動部200は、例えば、それら複数の部材から構成されるアクチュエータである。駆動部200とレンズ保持枠12(移動部材)とによってインパクト型アクチュエータが構成される。なお、筐体31中にレンズ保持枠12の移動をガイドするガイド棒が存在しても良いが、本実施形態ではその図示が省略されている。[Embodiment 1]
FIG. 1 shows an example of a drive device that moves, for example, a lens using the impact type actuator according to the present embodiment. In FIG. 1, the driving
圧電素子18は、印加された電気エネルギーを機械エネルギーへ変換する素子、より具体的には印加された電気エネルギーを伸縮運動(伸縮する機械エネルギー)へ変換する素子である。本実施形態では、この変換には圧電効果が利用されている。圧電素子18は、例えば、積層体と一対の外部電極とを備える。積層体は、圧電材料からなる薄膜状かつ層状の圧電層と、導電性を有する薄膜状かつ層状の内部電極層とが交互に複数積層して構成されたものである。複数の内部電極層は、上記電気エネルギーを印加するための電源の正極に接続される電極と負極に接続される電極とが交互に略平行に並んで構成され、それぞれの電極間に圧電層が挟まれている。一対の外部電極は、前記電源に接続され、積層方向に略平行に形成され、積層体を挟んでいる。なお、積層体の最外側には内部電極の一部が臨み、当該外部電極に接続される。圧電素子18の形状は、例えば、四角柱形状、多角柱状、円柱形状等である。圧電材料は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(いわゆるPZT)、水晶、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、ニオブ酸タンタル酸カリウム(K(Ta,Nb)O3)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)およびチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)等の無機圧電材料である。The
駆動軸11は、その一端が、軸方向(圧電素子18の伸縮方向、図1中のaの方向)に対して圧電素子18の一方の端に固定されており、例えば接着剤によって接着固定される。圧電素子18と駆動軸11とは、一方向(駆動軸11の長手方向)に沿って順次に連結され、駆動軸11の長手方向は、上記軸方向と平行である。また、駆動軸11は、筐体31の一部である支持部材15により軸方向に平行に移動自在に支持される。駆動軸11は、圧電素子18の伸縮に伴って、軸方向に平行に移動し、より具体的には往復変位(振動)する。駆動軸11の長手方向に直交する断面の形状は、例えば、矩形、多角形、楕円および円形等の任意の形状である。本実施形態では、前記移動部材(図1に示す例ではレンズ保持枠12)が、駆動軸11の長手方向に駆動軸11に沿って容易に相対移動可能となる観点から、この断面は、円形である。なお、この断面が矩形または多角形である場合には、上記観点から、角部分が面取りされていることが好ましい。駆動軸11の材料は、例えば、金属、樹脂およびカーボン等の任意の材料を用いることができる。
One end of the
レンズ保持枠12は、駆動軸11に上述の所定の摩擦力で係合(摩擦係合)される移動部材であり、駆動軸11に沿って軸方向に摺動する。本実施形態では、レンズ保持枠12は、光学素子の一例であるレンズL1を支持する。レンズ保持枠12は、その外周の一部を延長した延長部分を有し、その延長部分には、スライダブロック12aが形成される。スライダブロック12aには、レンズL1の光軸に平行に貫通開口する孔12cが形成され、その中を駆動軸11が挿通される。本実施形態では、上記軸方向とレンズL1の光軸方向は、平行である。レンズ保持枠12が駆動軸11に沿って移動可能となるように、孔12cの軸方向に対して垂直な断面は、駆動軸11の軸方向に対して垂直な断面に応じた形状および寸法であり、孔12cの断面は、駆動軸11の断面よりも若干大きい。なお、レンズ保持枠12は、軸方向に対して移動するが、その移動範囲は、支持部材15と圧電素子18との間である。
The
図2を使用して、スライダブロック12aについて説明する。図2Aは、スライダブロック12aの側面図であり、図2Bは、正面図である。スライダブロック12aには、上記孔12cと切り欠き部12bが形成され、その内部には、パッド16、ばね17が存在する。スライダブロック12aの略中央に孔12cが形成され、孔12cの上部には切り欠き部12bが形成される。切り欠き部12bには、駆動軸11の上部分が露出する(図2には、説明上、駆動軸11は、図示されていない)。切り欠き部12bには、駆動軸11の上部分に当接するパッド16が嵌合される。パッド16は、ばね17により図2下向き(すなわち駆動軸11に向けた向き)の付勢力Fが与えられて駆動軸11に当接し、圧接される。ばね17によるこの付勢力Fがパッド16に付加されることにより、スライダブロック12aは、駆動軸11に上記所定の摩擦力で摩擦係合する。なお、駆動軸11とスライダブロック12aとを摩擦係合させる構造は、これに限定されない。
The
図1に戻って、静止部13は、支持部材15とともに、固定部材の一例である筐体31の一部である。筐体31は、通常は静止系に対して静止した固定部材である。静止部13は、外力緩和支持部21を介して圧電素子18に係合して駆動部200を支持する。なお、静止部13は、静止部13と圧電素子18の間に外力緩和支持部21および他の介在物を介して圧電素子18に係合して駆動部200を支持してもよい。
Returning to FIG. 1, the
駆動回路30は、圧電素子18へ例えば鋸歯波状の駆動パルスを印加する回路である。駆動回路30が、圧電素子18に対して、鋸歯波状の駆動パルスを連続的に印加することで、圧電素子18が伸縮する。駆動回路30は、例えば、鋸歯波状の駆動パルスを発振する公知の発振回路である。この鋸歯波状の駆動パルスの周波数は、任意の周波数でよい。なお、駆動パルスの周波数が20〜30kHz程度に設定されると、圧電素子18の伸縮の周波数や駆動軸11の振動の周波数が可聴域を外れ、人間の耳に聞こえる振動音を少なくできる。
The
この駆動回路30から図3の破線で示される鋸歯波状の駆動パルスが圧電素子18に連続的に印加されることで、圧電素子18の伸び動作と縮み動作が異なった速度で行われ、圧電素子18に駆動力が発生する。この駆動力により、圧電素子18の伸縮に対応して一方向とその逆方向とで異なる速度で往復変位するように、駆動軸11が駆動される。レンズ保持枠12が駆動軸11に所定の摩擦力で係合されていることから、背景技術で説明した動作原理と同様の動作原理で、駆動軸11の前記駆動によって、筐体31に対して軸方向に対して一方向またはその逆方向に向けて、被駆動部材の一例であるレンズ保持枠12が連続して移動する。すなわち、圧電素子18で発生した駆動力により駆動軸11が駆動され、駆動部200に前記所定の駆動力が発生し、レンズ保持枠12が駆動部200から前記所定の駆動力を受ける。レンズ保持枠12は、前記所定の駆動力を受けて軸方向に沿って移動する。なお、本実施形態でいう所定の駆動力とは、例えばレンズ保持枠12が上記静止摩擦力に打ち勝って駆動軸11に沿って移動し得る程度以上の駆動力である。図3には、レンズ保持枠12が筐体31に対して軸方向に移動する変位も実線で示されている。なお、図3において、縦軸は、圧電素子18に印加される駆動パルスの電圧およびレンズ保持枠12の変位量を表し、横軸は、時間である。
3 is continuously applied to the
なお、駆動回路30は、例えば、矩形波状の駆動パルスを出力する回路であってもよい。例えば、駆動回路30は、例えば3:7や7:3等の所定のデューティー比(周期をTallとし、High電圧時間をTonとし、Low電圧時間をToffとする場合(Tall=Ton+Toff)に、矩形波パルスにおけるTonとTallとの比)を持つ矩形パルスを駆動パルスとして発振する、公知の4個のスイッチング素子を用いたHブリッジ回路や、2個のスイッチング素子を用いたハーフブリッジ回路等である。駆動回路30から矩形波状の駆動パルスを出力する場合でも、圧電素子18の時間軸に対する振動変位波形が、鋸歯波状の駆動パルスを印加した場合と同様の鋸歯形状となる。この理由は、基本波である正弦波と複数次の高調波とから表される矩形波において、高調波成分のうち3次以上の高次の高調波のゲイン(振幅)が大きく減衰し、実質的に基本波と2次高調波とからなる波形を有するものとなるため、そのパルス波形が鋸歯波状の波形となると、考えられる。
Note that the
図1に戻って、外力緩和支持部21は、駆動部200を軸方向から支持し、駆動部200が前記一方向(軸方向)とは異なる方向の外力を受けた場合に、駆動部200へ作用するべき外力の影響を緩和する。より具体的には、外力緩和支持部21は、例えば、前記軸方向に対して垂直な向きの外力を吸収する弾性部材である。駆動部200への外力の影響を当該弾性部材で吸収することで、前記外力の影響が緩和される。なお、前記一方向とは異なる方向の外力とは、任意方向の外力において前記軸方向とは異なる方向の分力成分でもある。外力緩和支持部21は、軸方向に対する圧電素子18の他方の端と、筐体31の静止部13との間に配設される。本実施形態では、外力緩和支持部21の一端は、圧電素子18の他方の端に係合される。また、外力緩和支持部21の他端は、静止部13から突出するボス13aに係合される。本実施形態では、これら係合部分には、接着固定が用いられる。なお、外力緩和支持部21は、この説明した位置以外にも、支持部材15と駆動軸11とが対向する箇所に存在してもよく、また上記圧電素子18の他方の端と静止部13との間および上記の支持部材15と駆動軸11とが対向する箇所の両方に存在してもよい。なお、駆動装置の構造の複雑さを低減する観点や駆動装置の小型化の観点から、外力緩和支持部21を設ける箇所は、1箇所であることが好ましい。駆動部200の重心位置が静止部13側に偏っていることから、外力緩和支持部21の配置は、例えば、その重心位置を考慮して外力の影響を緩和する観点から、上で述べた圧電素子18の他方の端と静止部13との間であることが好ましい。
Returning to FIG. 1, the external force
以上のように、外力緩和支持部21は、前記駆動部200を前記筐体31に係合して、筐体31の静止部13に対して前記駆動部200を支持し、駆動部200への外力の影響を緩和する。本実施形態では、安価かつ簡単な構成になることから、外力緩和支持部21は、例えば、ばね(支持ばね21)である。上述から、支持ばね21は、駆動部200を前記筐体31に係合して、筐体31の静止部13に対して駆動部200を支持し、駆動部200への外力の影響を緩和する。
As described above, the external force
支持ばね21は、軸方向とは異なる方向の外力を受けた場合に該外力の影響を緩和する構造であればよい。例えば、支持ばね21は、コイル状に密に巻かれたばね(密巻ばね)や、板ばね等である。ばねの材料は、例えば、金属、樹脂およびカーボン等の任意の材料である。
The
支持ばね21として、任意の密巻きばねが使用されるが、以下では、コイル状に密に巻かれた引きばね(密巻引きばね)が使用される。
An arbitrary closely wound spring is used as the
ばねは、圧縮コイルばねと、引きばねとに、大きく二つに大別される。圧縮コイルばねは、コイル状(円筒状)に巻かれ、各線間に隙間があり、ばねの両端に押す荷重を加えることでばねの長さが荷重方向に縮むばねであり、伸び方向に力を生じる。引きばねは、コイル状に巻かれた各線間に隙間がなく、ばねの両端に引っ張る荷重を加えることでばねの長さが荷重方向に伸びるばねであり、縮む方向に力を生じる。 The spring is roughly divided into a compression coil spring and a tension spring. A compression coil spring is a spring that is wound in a coil shape (cylindrical shape), with a gap between each line, and the length of the spring shrinks in the load direction by applying a pressing force to both ends of the spring. Arise. The tension spring is a spring in which the length of the spring extends in the load direction by applying a pulling force to both ends of the spring without any gap between the coils wound in a coil shape, and generates a force in the contracting direction.
密巻引きばねは、例えば、引きばねを密巻きに成形する工程に依存して、接しているコイル線の間に所謂初張力を生じているばねであることが好ましい。初張力を有する引きばねは、所定の引張り荷重をばねにかけなければ、その長さが荷重方向へ変化せず、この所定の荷重力が初張力と呼ばれる。この初張力は、例えば、コイルの成形工程において、コイル線の直径よりも短いピッチで巻くために発生すると言われており、また例えば、無荷重の状態でコイル同士が密着状態となるように成形する工程において、コイル同士が密着するようにコイル線にねじれを生じさせるために発生するとも言われている。なお、密巻引きばねの寸法や材料は、圧電素子18や駆動装置の寸法や外力に対する抗力、復元力に応じて適宜に選択される。
The close winding spring is preferably, for example, a spring that generates a so-called initial tension between the coil wires that are in contact with each other, depending on the process of forming the pull spring into a close winding. A tension spring having an initial tension does not change its length in the load direction unless a predetermined tensile load is applied to the spring, and this predetermined load force is called an initial tension. This initial tension is said to be generated, for example, in the coil forming process because it is wound at a pitch shorter than the diameter of the coil wire. For example, the initial tension is formed so that the coils are in close contact with each other under no load. It is also said that this occurs because the coil wire is twisted so that the coils are in close contact with each other. In addition, the dimension and material of a close winding spring are suitably selected according to the dimension of the
円筒状のコイル状密巻引きばねは、引きばねであることから、ばねの母線方向(円筒の軸方向)に対する押す力によってばねの長さが変化せず、一方、母線方向に初張力を有していることから、ばねの母線方向に対する引っ張り力が所定の力(初張力)以上でないとばねの長さは、変化しない。よって、本実施形態では、ばねの母線方向に対する圧電素子18の伸縮力程度では、支持ばね21は、母線方向に対して伸縮しない。
Since the cylindrical coiled tightly wound spring is a tension spring, the length of the spring does not change due to the pushing force in the direction of the spring's generatrix (cylinder axial direction), while it has an initial tension in the generatrix direction. Therefore, the length of the spring does not change unless the pulling force in the direction of the generatrix of the spring is equal to or greater than a predetermined force (initial tension). Therefore, in the present embodiment, the
円筒状のコイル状の密巻引きばねは、その母線方向に対して直交する方向の外力を受けた場合に、その形状が円筒の母線と円筒の底面とのなす角が直交しない円柱形状(斜円柱形状)になることで歪みが生じ、その歪みにより、密巻引きばねに当該外力に対する抗力や復元力が発生し、ばねの母線方向に直交する方向の外力を吸収できる。このように、密巻引きばねである支持ばね21は、駆動部200がばねの母線方向に直交する方向の外力、すなわち前記一方向(軸方向)とは異なる方向の外力を受けた場合に、駆動部200への当該外力の影響を吸収し、緩和できる。
When a cylindrical coiled densely wound spring is subjected to an external force in a direction perpendicular to the generatrix direction, the shape of the cylinder is a cylinder shape (oblique angle) where the angle between the cylinder generatrix and the cylinder bottom is not orthogonal. The columnar shape) causes distortion, and the distortion generates a drag force and a restoring force against the external force in the densely wound spring, and can absorb an external force in a direction perpendicular to the direction of the generatrix of the spring. As described above, the
図4Aは、本実施形態の密巻引きばねの側面図および正面図を示し、図4Bは、その密巻引きばねを使用した支持ばね21の側面図を示す。図4Aには、各線間に隙間なくコイル状に巻かれた円筒形状の密巻引きばねが示されている。圧電素子18が略円柱状でその直径がばねの内径より若干小さい場合には、図4Bに示すように、密巻引きばねの内径部分に駆動部200の圧電素子18の端部を嵌め込むことができ、支持ばね21が簡単に製造できる。このように駆動部200の密巻引きばね側(コイルばね側)の端部は、密巻引きばねの内径部に嵌め込まれ、これによって密巻引きばね(外力緩和支持部)と駆動部200とを容易に結合できる。密巻引きばね21と圧電素子18とは、例えば接着固定され、密巻引きばね21と筐体31(静止部13)のボス13aとは、例えば接着固定される。
FIG. 4A shows a side view and a front view of the closely wound spring of the present embodiment, and FIG. 4B shows a side view of the
次に、支持ばねの21の他の態様について説明する。支持ばね21として板ばねが使用される場合について説明する。図4Cは、本実施形態の板ばねの側面図および正面図を示し、図4DおよびEは、その板ばねを使用した支持ばね21の側面図を示す。
Next, another aspect of the
支持ばね21は、任意の板ばねであってよい。以下では、板ばねとして少なくとも平面部分を2箇所有する構造の薄板ばねが使用される。一方の平面部分が筐体31(静止部13)に係合され、他方の平面部分が駆動部200に係合される。より具体的には、板ばねは、図4Cに示すように、直角に連結する2枚の矩形板からなる断面略L字状の形状を有する。互いに連結される2枚の前記矩形板は、厚みと幅が略同じで、長さが異なる。2枚の前記矩形板のうち長さが短い方は、足板と称せられ、長さが長い方は、胴板と称せられることとする。板ばねである支持ばね21は、上記の略L字状の板ばねの一対で形成され、各胴板が互いに対向するように配置される。駆動部200は、この互いに対向する胴板間に挟持される。なお、板ばねの形状は、接着固定される圧電素子18の形状や、圧電素子18を含む駆動部200への外力の大きさ等に依存し、前記のL字状に限られない。また、こうした板ばねの長さ、厚み、および幅の寸法、または板ばねの材料は、駆動装置の寸法や外力に対する抗力、復元力に応じて適宜に選択される。板ばねである支持ばね21は、その足板側の基端が静止部13から突出するボス13aに当接し、各胴板部分は、駆動部200の例えば圧電素子18に対して接着固定される。
The
図4Cには、一対の略L字状の板ばねが示されている。圧電素子18が略直方体形状であるなど平行な2平面を有する場合には、図4Dのように、各胴板間の距離を調整して、各胴板が前記各平面に接するように構成されることで、一対の胴板の対向する空間部分に圧電素子18を嵌め込むことができる。一対の板ばねの支持ばね21と圧電素子18とは、例えば、接着固定され、一対の板ばねの支持ばね21と筐体31(静止部13)のボス13aとは、例えば、接着固定される。
FIG. 4C shows a pair of substantially L-shaped leaf springs. When the
こうした構成において、胴板部分と足板部分とが成すL字状の角度は、通常状態では略直角である。駆動部200に対して軸方向に直交する方向の外力が加わった場合、一対の板ばねの支持ばね21には、その胴板部分に、直交する方向の外力が加重される。胴板部分に、直交する方向の外力が加重されることで、当該角度が90度を超過するように一対の板ばねのうちの一方が歪むことで、また、当該角度が90度未満となるように他方が歪むことで、板ばねに当該外力に対する抗力や復元力が発生し、その外力の影響を吸収できる。
In such a configuration, the L-shaped angle formed by the body plate portion and the foot plate portion is substantially a right angle in a normal state. When an external force in a direction orthogonal to the axial direction is applied to the
図4Dの状態で、駆動部200に外力Pが軸方向と直交する方向に加わった場合には、図4Eに示すように、前記外力Pに押されることで、一対の板ばねのうちの一方は、その胴板部分と足板部分との成す角度が90度を超過するように歪むとともに、その他方は、その胴板部分と足板部分とがなす角度が外力に押されて90度未満となるように歪むことで、駆動部200に加わる外力に対して抗力や復元力が板ばね21に発生し、一対の板ばねの支持ばね21がこうした外力を吸収ができる。よって、上記の略L字状の板ばねの一対から成る支持ばね21は、駆動部200が前記外力P、すなわち前記一方向(または軸方向)とは異なる方向の外力を受けた場合に、支持ばね21の各胴板部分に、垂直な方向の外力Pが加わることで、駆動部200への当該外力の影響を吸収し、緩和ができる。
In the state of FIG. 4D, when an external force P is applied to the
これ以降、当初態様に戻って、支持ばね21は、初張力を有する密に巻かれた引きばね(密巻引きばね)であるとして説明を行う。
Hereinafter, returning to the initial mode, the description will be made assuming that the
図1に示すように、駆動装置に含まれる駆動軸11は、レンズ保持枠12が移動する変位量以上の長さを有しており、圧電素子18と駆動軸11とが固定された駆動部200の形状は、軸方向に細長い形状となる。よって、外力緩和支持部の支持ばね21が存在せず、筐体31、圧電素子18、駆動軸11のそれぞれが接着固定されている場合において、落下の衝撃等により軸方向とは異なる方向の外力が駆動装置100に加わった場合には、当該駆動装置は、外力により発生した曲げ応力に比較的弱く、それらの接着固定箇所が破損する可能性がある。また、軸方向に細長い形状である駆動軸11や軸方向に積層された圧電素子18は、こうした曲げ応力に比較的弱く、破損する可能性がある。しかしながら、本実施形態の駆動装置100は、前記外力を受けたときに、駆動部200への前記外力の影響を緩和する支持ばね21を備えている。こうした構成により、当該外力により発生した曲げ応力による駆動装置の破損を低減できる。
As shown in FIG. 1, the
図5を用いて、この点について説明する。図5Aは、支持ばね21および駆動部200が静置されている状態を示す。なお、図5では、重力方向に対して軸方向が直交するように駆動部200が配置されており、スライダブロック12a、レンズ保持枠12およびレンズL1等の図示は、省略されている。この点は、後掲の図7も同様である。支持ばね21は、密巻引きばねであり初張力を有しているので、図5において、駆動部200(図5に示す例では駆動軸11および圧電素子18)の重力方向への垂れ(水平方向を基準とした重量方向への傾斜)は無く、またばねは軸方向に対して伸縮していない。なお、図5において水平方向をx方向とし、重力方向を−y方向とするxy直交座標系が設定されている。
This point will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows a state where the
図5Bは、駆動装置100が落下した衝撃等により、駆動部200が軸方向とは異なる方向の外力を受けた場合を示す。図5Bは、例として筐体31が落下して水平な軸方向に対して直交する方向(重力方向。−y方向)の外力Pを受けた場合を示している。外力Pにより、駆動部200が外力Pの作用方向へひっぱられている。すなわち、密巻引きばねである支持ばね21が所謂初張力を有しているので軸方向に対しては実質的に外力を吸収せず、軸方向とは異なる重力方向、すなわち水平だった軸方向に対する垂直方向に向けて巻きばねが歪む。なお、外力Pが加重された支持ばね21に生じた変形に応じて、ボス13aも弾性変形してよい。駆動部200が外力Pの作用方向へひっぱられることで、駆動部200への外力の影響が弾性エネルギーとして吸収されて外力の影響が緩和される。
FIG. 5B shows a case where the
このように本実施形態の駆動装置100は、その一方の端が圧電素子18の他方の端に係合され、その他方の端が静止部13に係合されている支持ばね21を備えることで、駆動装置100の落下の衝撃等により軸方向とは異なる方向の外力を受けた場合に、該外力により発生した曲げ応力による駆動装置の破損を低減できる。
As described above, the driving
本実施形態の駆動装置100では、支持ばね21は、駆動力の発生時には伸縮方向に変位せず、外力を受けたときに伸縮方向と交差する方向に変位する。このため、外力緩和支持部21は、圧電素子18の伸縮運動に影響を与えることなく、駆動部200への外力の影響を吸収して、緩和できる。
In the
[実施形態2]
図6を参照して説明する。本実施形態2の駆動装置100’は、上記実施形態1と同様に、駆動部200が有する複数の部材として、少なくとも駆動軸11と、圧電素子18とを備える。また駆動装置100’は、実施形態1と同様に、レンズL1と、レンズ保持枠12と、外力緩和支持部21と、筐体31と、駆動回路30とをさらに備える。そして、本実施形態の駆動装置100’は、錘である基体19をさらに備え、この点が実施形態1に対して異なる点である。なお、基体19は、駆動部200が有する複数の部材に含まれる。以下では、この異なる点を中心に説明する。[Embodiment 2]
This will be described with reference to FIG. Similar to the first embodiment, the
基体19は、圧電素子18と支持ばね21との間に介在する。本実施形態では、基体19の一方と圧電素子18の他方の端は、固定され、基体19の他方と支持ばね21の一端が接続される。より具体的には、基体19の一方端の端面と圧電素子18の他方の端は、接着固定され、基体19の他方端の周面と支持ばね21の一端が接着固定されている。支持ばね21から見ると、その一端が基体19の他方端の周面に接着固定され、その他端は、静止部13に接着固定される。なお、基体19の外形形状が略円柱状形状の場合は、支持ばね21がコイル状(円筒状)の巻ばねであることから、基体19の円柱の直径に対し支持ばね21の芯部の直径が若干大きい場合、支持ばね21の内側(内径側)に基体19を嵌め込むことができ、支持ばね21が簡単に製造できる。この場合でも、嵌め込み後に、支持ばね21と基体19とは、接着固定等によって固定されてもよい。
The
圧電素子18は、基体19に接着固定されることによって基体19に支持される。錘である基体19を備えることで、圧電素子18の振動の変位が効率的に駆動軸11に伝達され、圧電素子18は、レンズ保持枠12を効率良く移動できる。すなわち、基体19の質量をMとし、駆動軸11、レンズ保持枠12およびレンズL1の合計質量をmとする場合に、運動量保存則により、圧電素子18に対する基体19側の変位量Xと駆動軸11側の変位量xの比は、略「X:x=m:M」となるので、質量Mが質量mよりも大きい場合に、変位量xが変位量Xよりも大きくなるからである。なお、質量Mには、筐体31の質量が加味されても良い。本実施形態では、支持ばね21は、初張力を有する密巻引きばねであり、先述のように、ばねの母線方向に対する圧電素子18の伸縮力程度では、支持ばね21は、母線方向に対して伸縮しないので、軸方向に対して筐体31と基体19とを一体として扱うことができ、質量Mは、基体19の質量と筐体31の質量とを加算したものとすることができる。
The
基体19が追加されたことで、基体19と圧電素子18と駆動軸11とが接着されて形成されたこれらの形状は、軸方向に一層細長い形状となる。また、従来のような、静止部13と基体19との間に外力緩和支持部が存在しない場合には、錘部材が追加されたことで、静止部13に対する駆動部200からの重力方向の分力は、先の実施形態1の場合と比べて大きくなる。このため、駆動部200が、駆動装置100’の落下の衝撃等により軸方向とは異なる方向の外力を受けた際に、基体19と静止部13の間の接着が破壊され易くなる。
Since the
しかしながら、本実施形態の駆動装置100’は、前記外力を受けた場合に、駆動部200へのその外力の影響を緩和する支持ばね21を備えている。このため、基体19が追加されたとしても、支持ばね21は、外力の影響を吸収できる。よって、先の実施形態1と同様に、外力により発生した曲げ応力による駆動装置の破損を低減できる。
However, the
図7を用いて、この点について説明する。図7Aは、支持ばね21、基体19を含む駆動部200が静置されている状態を示している。支持ばね21は所謂密巻引きばねで初張力を有しているので、図7において駆動部200(図7に示す例では駆動軸11および圧電素子18)の重力方向への垂れはなく、またばねは軸方向に対して伸縮していない。
This point will be described with reference to FIG. FIG. 7A shows a state where the
図7Bは、駆動装置100’が落下した衝撃等により、駆動部200が軸方向(x方向)とは異なる方向の外力を受けた場合を示す。図7Bは、例として筐体31が落下して水平な軸方向に対して直交方向(重力方向。−y方向)の外力Pを受けた場合を示している。外力Pにより、駆動部200が外力Pの作用方向へひっぱられている。すなわち、密巻引きばねである支持ばね21が所謂初張力を有しているので軸方向に対しては実質的に外力を吸収せず、軸方向とは異なる重力方向、すなわち水平だった軸方向に対する垂直方向に向けて巻きばねが歪む。駆動部200が外力Pの作用方向へひっぱられることで、駆動部200への外力の影響が弾性エネルギーとして吸収されて外力の影響が緩和される。
FIG. 7B shows a case where the
このように本実施形態の駆動装置100’は、その一方の端が基体19の他方の端に係合され、他方の端が静止部13に係合されている支持ばね21を備えることで、レンズ保持枠12を効率良く移動させることができ、駆動装置100’の落下の衝撃等により軸方向とは異なる方向の外力を受けた場合に、錘部材の一例である基体19をさらに備えても、外力により発生した曲げ応力による駆動装置の破損を低減できる。
As described above, the driving
[実施形態3]
図8を参照して説明する。本実施形態3の駆動装置100”は、上記実施形態2と同様に、駆動部200が有する複数の部材として、少なくとも駆動軸11と、圧電素子18と、基体19とを備える。また駆動装置100”は、実施形態2と同様に、レンズL1と、レンズ保持枠12と、外力緩和支持部21と、筐体31と、駆動回路30とをさらに備える。そして、本実施形態の駆動装置100”は、圧電素子18と駆動軸11との間の係合部分を補強する補強部材20をさらに備え、この点が上記実施形態2に対して異なる点である。以下では、異なる点を中心に説明する。[Embodiment 3]
This will be described with reference to FIG. Similarly to the second embodiment, the
圧電素子18と駆動軸11との係合部分、より具体的には圧電素子18と駆動軸11との接着固定部分は、補強部材20で覆われ、その内部(圧電素子18と駆動軸11の接着固定部分と補強部材20との間)においてエポキシ系の接着剤等の接着剤により接着固定される。補強部材20は、圧電素子18と駆動軸11との接着固定部分が破損しないために、圧電素子18と駆動軸11とを支持して補強する目的で使用される部材である。また、補強部材20は、当該接着固定部分に加わる力を分散、吸収する目的で、または、当該接着固定部分への湿気の侵入を防止する等の目的で使用される部材である。
An engagement portion between the
図9Aは、接着固定された圧電素子18および駆動軸11に対して、その接着固定部分に補強部材20を被せて組み立てる前の状態を示し、図9Bは、組み立てた後の状態を示す。圧電素子18と駆動軸11の接着固定部分に補強部材20が嵌め合わされ、その内部に接着剤が充填され、圧電素子18、駆動軸11および補強部材20が一体的に接着固定される。これにより、接着剤により接着される面積が広くなるので、圧電素子18と駆動軸11とは、強固に接着固定できる。接着剤は、エポキシ系接着剤だけでなく、例えばシアノアクリレート系接着剤その他のものであってもよい。補強部材20の材料は、金属、プラスチツクス、硬質ゴム等である。
FIG. 9A shows a state before assembling the
補強部材20は、接着強度を高める点、湿気侵入の防止の点および補強部材自体の弾性向上の点等の各観点から種々の形状であってよい。本実施形態では、補強部材20は、以下の形状である。図9において、圧電素子18は、各積層面が軸方向から見て略正方形である略直方体の形状であり、駆動軸11は、断面が軸方向から見て略円形である細長い略円筒形状である。補強部材20は、圧電素子18と駆動軸11との接着固定部分に覆い被せるために、圧電素子18および駆動軸11の両方に嵌め込み可能な形状である。図9において、補強部材20は、駆動軸11の一端を嵌め込むためにその断面が略円形である略円筒形状の部分と、圧電素子18の一端を嵌め込むためにその断面が略正方形である角筒形状の部分とを備える。補強部材20は、例えば単一の部品から構成されており、略円筒形状の部分と角筒形状の部分との2つの異なった形状の部分が単一の部品内において存在している。略円筒形状の部分は、その中を駆動軸11が挿入できるように、貫通開口された略円形の孔部を有する。この孔部の直径は、略円柱形状である駆動軸11の母線に垂直な方向の断面である円形状の直径に対して若干大きい。一方、角筒形状の部分は、その中を圧電素子18が挿入できるように、貫通開口された略正方形の孔部を有する。この孔部の形状および寸法は、圧電素子18の軸方向に対して垂直な断面内に応じた形状および寸法であり、すなわち、この孔部の形状および寸法は、圧電素子18の断面よりも若干大きい。なお、圧電素子18の軸に垂直な方向の断面は、正方形の形状である。略円筒形状の部分と角筒形状の部分との間では、略円筒形状部分の一端部と角筒形状部分の一端部とが連結されており、略円筒形状部分から角筒形状部分に向けて形状がなだらかに変化するように連結されている。
The reinforcing
補強部材20は、組み立ての際に駆動軸11側から圧電素子18に向けて挿入できるように、上記の円の面積と正方形の面積との間には「円の面積<正方形の面積」という関係にある。よって、組立工程において、補強部材20が駆動軸11側から圧電素子18に向けて挿入され、かつ補強部材20が駆動軸11側から抜け落ちることなく補強部材20を圧電素子18と駆動軸11との接着固定部分に留まりながら、組み立てが行われる。なお、補強部材20が圧電素子18と駆動軸11との接着固定部分に留めおかれ状態で、補強部材20の内部すなわち補強部材20とその接着固定部分の間に接着剤が充填される。よって、圧電素子18と駆動軸11との接着固定部分は、補強部材20に被覆され、接着固定される。
The reinforcing
このように本実施形態の駆動装置100”は、支持ばね21を備えることで、筐体31の落下の衝撃等により軸方向とは異なる方向の外力を受けた場合に、駆動部200への外力の影響を緩和でき、上述の外力により発生した曲げ応力による駆動装置の破損を低減できる。そして、本実施形態の駆動装置100”は、上記補強部材20を備えることで、曲げ応力によって圧電素子18と駆動軸11との接着固定部分が破損することも低減できる。さらに、本実施形態の駆動装置100”は、補強部材20が覆う内部に接着剤が充填されることで、前記接着固定部分の破損をより低減できる。また、本実施形態の駆動装置100”は、上記補強部材20を備えることで、圧電素子18と駆動軸11との接着固定部分への湿気の侵入を防止して長期間の駆動や劣化に対して信頼性のある補強を施すことができる。
As described above, the driving
[実施形態4]
図10を参照して説明する。本実施形態の装置は、上記実施形態1〜3のうちのいずれか一つの駆動装置を備える撮像装置IMである。以下、その代表例として、上記実施形態3の駆動装置100”を備える撮像装置IMについて説明する。本実施形態の撮像装置IMは、実施形態3の駆動装置100”と、撮像素子80とを備える。駆動装置100”は、上述したように、駆動部200が有する複数の部材として、少なくとも駆動軸11と、圧電素子18と、基体19とを備え、さらに、レンズL1と、レンズ保持枠12と、外力緩和支持部21と、補強部材20と、筐体31と、駆動回路30とを備える。本実施形態の撮像装置IMは、このような駆動装置100”にさらに撮像素子80を備えており、この点が上記実施形態3に対して異なる点である。以下では、この異なる点を中心に説明する。なお、上記実施形態1の駆動装置100を備える撮像装置は、図10に示す例に対し、基体19および補強部材20を備えず、上記実施形態2の駆動装置100’を備える撮像装置は、図10に示す例に対し、補強部材20を備えない。[Embodiment 4]
This will be described with reference to FIG. The apparatus according to the present embodiment is an imaging apparatus IM including any one of the driving apparatuses according to the first to third embodiments. Hereinafter, as a representative example, the imaging device IM including the
撮像素子80は、受光した光を電気信号に変換する素子である。撮像素子80は、1または複数の光学素子を備えた、全体を図示していない撮像光学系によって、該1または複数の光学素子を通して撮像素子80の受光面上に結像された物体(被写体)の光学像を、その光量に応じてR(赤)、G(緑)、B(青)の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路(不図示)へ出力する素子である。撮像素子80は、例えば、CCD型のイメージセンサや、CMOS型のイメージセンサ等である。図略の画像処理回路は、撮像素子80から入力されたアナログの画像信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理等を行い、さらに、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整(WB調整)、輪郭補正および色ムラ補正等の周知の画像処理を行って、画像信号から画像データを生成する。
The
レンズ保持枠12に取り付けられて保持されている上述のレンズL1は、上記撮像光学系における前記1または複数の光学素子のうち、その光軸81に沿って移動する光学素子である。レンズL1は、1枚のレンズであってよく、また複数のレンズを備えるレンズ群であってもよい。レンズL1は、例えば、フォーカシング(合焦)を行うために光軸81に沿って移動するレンズであってよく、また例えば、ズーミング(変倍)を行うために光軸81に沿って移動するレンズであってよい。こうしたレンズL1を備える撮像光学系によって、前記物体の光学像が、その光軸81に沿って撮像素子80の受光面まで導かれ、撮像素子80によって撮像される。なお、レンズL1の光軸81は、図10中において一点鎖線81で示されており、光軸81と前記軸方向(a方向)とは、互いに平行である。
The above-described lens L1 attached to and held by the
こうした撮像装置IMは、既に述べた外力緩和支持部(支持ばね21)を備える上述の駆動装置のうちのいずれか一つを含むので、前記一方向(軸方向)とは異なる方向の外力を受けた場合に、駆動装置への前記外力の影響を緩和でき、前記外力により発生した曲げ応力による駆動装置の破損を低減できる。したがって、撮像装置IMは、落下した場合等における対衝撃性を向上できる。 Since such an imaging device IM includes any one of the above-described driving devices including the above-described external force relaxation support portion (support spring 21), the imaging device IM receives an external force in a direction different from the one direction (axial direction). In this case, the influence of the external force on the drive device can be reduced, and the damage to the drive device due to the bending stress generated by the external force can be reduced. Therefore, the imaging device IM can improve impact resistance in the case of dropping.
なお、上記の各実施形態1〜4に対する変形例として、例えば、上述の実施形態1〜4では、スライダブロック12aは、レンズ保持枠12の延長部分に形成されたが、レンズ保持枠12と別体に形成されてもよい。こうした場合では、レンズ保持枠12には、レンズ保持枠12の移動を案内するガイド棒を挿通するための貫通孔がさらに形成される。そして、スライダブロック12aには、レンズ保持枠12を挟み込むための凹部がさらに形成される。このスライダブロック12aの凹部にレンズ保持枠12が挟み込まれることによって、スライダブロック12aの移動に伴ってレンズ保持枠12も移動する。このようにスライダブロック12aがレンズ保持枠12と別体に形成されることによって、スライダブロック12aからレンズ保持枠12に伝達される振動が緩和され、レンズ保持枠12の光軸ずれが低減できる。この観点から、スライダブロック12aの凹部とレンズ保持枠12との間には、振動を吸収するために例えばゴム等の弾性部材が介在することが好ましい。
As a modification of the above-described first to fourth embodiments, for example, in the above-described first to fourth embodiments, the
また、上記の各実施形態1〜4では、外力緩和支持部21は、静止部13の面から軸方向aに沿って外側に突出するボス13aに嵌め込まれてボス13aに接着されたが、静止部13の面から軸方向aに沿って内側に凹む凹部に嵌め込まれて前記凹部に接着されてもよい。
In each of the first to fourth embodiments described above, the external force
本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。 The present specification discloses various aspects of the technology as described above, and the main technologies are summarized below.
一態様にかかる駆動装置は、印加された電気エネルギーを伸縮運動(伸縮する機械エネルギー)へ変換する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一方の端に固定され、前記伸縮方向に移動自在に支持された駆動部材とを含み、所定の駆動力を発生する駆動部と、前記駆動部を固定部材に対して支持するとともに、前記駆動部が前記伸縮方向とは異なる方向の外力を受けた場合に、前記駆動部への前記外力の影響を緩和する外力緩和支持部と、前記駆動部材に所定の摩擦力で摩擦係合された係合部材と、を備え、前記外力緩和支持部は、前記伸縮方向に対する前記電気機械変換素子の他方の端と前記固定部材との間に存在し、前記駆動部を前記伸縮方向から支持する。 The driving device according to one aspect is fixed to one end of the electromechanical conversion element in an expansion / contraction direction of the electromechanical conversion element that converts applied electric energy into an expansion / contraction motion (mechanical energy to expand / contract), and the expansion / contraction direction A drive member that is movably supported by the drive unit, and generates a predetermined drive force, and supports the drive unit with respect to the fixed member, and the drive unit has an external force in a direction different from the expansion / contraction direction. An external force relaxation support portion that relaxes the influence of the external force on the drive portion, and an engagement member that is frictionally engaged with the drive member with a predetermined friction force. The portion exists between the other end of the electromechanical conversion element with respect to the expansion / contraction direction and the fixing member, and supports the drive unit from the expansion / contraction direction.
このような駆動装置では、上記外力緩和支持部を備えるので、前記駆動部へ作用すべき前記外力を前記外力緩和支持部で吸収することによって、前記駆動部への前記外力の影響が緩和される。このため、この構成によれば、前記外力により発生した曲げ応力による破損を低減できる電気機械変換素子を用いた駆動装置が提供される。 In such a drive device, since the external force relaxation support portion is provided, the influence of the external force on the drive portion is reduced by absorbing the external force to be applied to the drive portion by the external force relaxation support portion. . For this reason, according to this structure, the drive device using the electromechanical transducer which can reduce the damage by the bending stress generated by the external force is provided.
他の一態様では、上述の駆動装置において、前記外力緩和支持部は、前記駆動力の発生時には前記伸縮方向に変位せず、前記外力を受けたときに前記伸縮方向と交差する方向に変位することが好ましい。 In another aspect, in the above-described driving device, the external force relaxation support portion is not displaced in the expansion / contraction direction when the driving force is generated, but is displaced in a direction intersecting the expansion / contraction direction when receiving the external force. It is preferable.
この構成によれば、前記外力緩和支持部は、前記電気機械変換素子の伸縮運動に影響を与えることなく、前記駆動部への前記外力の影響を吸収して、緩和できる。 According to this configuration, the external force relaxation support portion can absorb and relax the influence of the external force on the drive unit without affecting the expansion and contraction motion of the electromechanical transducer.
他の一態様では、上述の駆動装置において、前記駆動部は、前記電気機械変換素子と前記外力緩和支持部との間に配置され、前記電気機械変換素子と前記外力緩和支持部とに固定される錘部をさらに備えてもよい。 In another aspect, in the above-described driving device, the driving unit is disposed between the electromechanical conversion element and the external force relaxation support unit, and is fixed to the electromechanical conversion element and the external force relaxation support unit. A weight portion may be further provided.
前記錘部をさらに備えることで、電気機械変換素子は、効率良く駆動部材を駆動できる一方、外力により発生する曲げ応力は、前記駆動部が錘部を備えない場合に較べて、大きくなる。しかしながら、上記駆動装置は、前記外力緩和支持部を備えるので、前記駆動部へ作用するべき前記外力を前記外力緩和支持部で吸収することで、前記駆動部への前記外力の影響を緩和できる。このため、前記駆動部が錘部を有する場合でも、前記外力により発生した曲げ応力による駆動装置の破損を低減できる。 By further providing the weight portion, the electromechanical conversion element can drive the drive member efficiently, while the bending stress generated by an external force becomes larger than when the drive portion does not include the weight portion. However, since the drive device includes the external force relaxation support portion, the external force to be applied to the drive portion can be absorbed by the external force relaxation support portion, thereby reducing the influence of the external force on the drive portion. For this reason, even when the drive part has a weight part, it is possible to reduce the damage to the drive device due to the bending stress generated by the external force.
他の一態様では、上述の駆動装置において、前記電気機械変換素子と前記駆動部材との固定部分を被覆する補強部材をさらに備えていてもよい。 In another aspect, the drive device described above may further include a reinforcing member that covers a fixed portion between the electromechanical conversion element and the drive member.
このような駆動装置は、前記電気機械変換素子と前記駆動部材との固定部分を補強部材によって補強するので、外力により発生した曲げ応力による駆動装置の破損をさらに低減できる。 In such a drive device, the fixing portion between the electromechanical conversion element and the drive member is reinforced by the reinforcing member, so that the damage to the drive device due to the bending stress generated by the external force can be further reduced.
そして、上述の外力緩和支持部は、以下のいずれか一つの態様であってもよい。例えば、前記外力緩和支持部は、初張力を有するばねであってもよい。また例えば、前記外力緩和支持部は、密に巻かれたコイルばねであってもよい。また例えば、前記外力緩和支持部は、板ばねであってもよい。 And the above-mentioned external force relaxation support part may be any one of the following aspects. For example, the external force relaxation support portion may be a spring having an initial tension. Further, for example, the external force relaxation support part may be a coiled coil spring. For example, the external force relaxation support portion may be a leaf spring.
このような各態様の外力緩和支持部を備える駆動装置は、外力緩和支持部として、初張力を有するばね、密に巻かれたコイルばね、板ばねとすることで、安価かつ簡単な構成になる。さらに、これら各態様では、前記伸縮方向とは異なる方向の外力の影響だけが好適に緩和され、前記伸縮方向そのものの方向における外力の吸収は、少ない。このため、このような駆動装置は、前記外力により発生した曲げ応力による駆動装置の破損を低減でき、そして、通常前記電気機械変換素子の前記伸縮を吸収してしまう可能性が低いので、前記電気機械変換素子の伸縮をより確実に前記駆動部材に伝達できる。 Such a drive device including the external force relaxation support portion of each aspect has a low-cost and simple configuration by using a spring having initial tension, a closely wound coil spring, and a leaf spring as the external force relaxation support portion. . Further, in each of these aspects, only the influence of an external force in a direction different from the expansion / contraction direction is preferably alleviated, and the absorption of the external force in the direction of the expansion / contraction direction itself is small. For this reason, such a drive device can reduce the damage of the drive device due to the bending stress generated by the external force, and normally has a low possibility of absorbing the expansion and contraction of the electromechanical conversion element. The expansion and contraction of the mechanical conversion element can be transmitted to the drive member more reliably.
他の一態様では、上述の外力緩和支持部がコイルばねである態様の駆動装置において、前記駆動部の前記コイルばね側の端部は、前記コイルばねの内径部に嵌め込まれていることが好ましい。 In another aspect, in the drive device in which the external force relaxation support portion is a coil spring, the end portion on the coil spring side of the drive portion is preferably fitted into an inner diameter portion of the coil spring. .
このような駆動装置は、前記外力緩和支持部と前記駆動部とを容易に結合できる。 Such a drive device can easily couple the external force relaxation support portion and the drive portion.
他の一態様にかかる撮像装置は、上記のいずれか一つの駆動装置と、受光した光(物体の光学像)を電気信号に変換する撮像素子と、1または複数の光学素子を備え、前記1または複数の光学素子を通して物体の光学像を前記撮像素子の受光面上に結像する撮像光学系とを備え、前記撮像光学系における前記1または複数の光学素子のうち光軸方向に沿って移動する光学素子は、前記駆動装置の前記係合部材に取り付けられている。 An imaging apparatus according to another aspect includes any one of the above-described driving apparatuses, an imaging element that converts received light (an optical image of an object) into an electric signal, and one or a plurality of optical elements. Or an imaging optical system that forms an optical image of an object on a light receiving surface of the imaging element through a plurality of optical elements, and moves along the optical axis direction of the one or more optical elements in the imaging optical system The optical element is attached to the engaging member of the driving device.
このような撮像装置は、上記外力緩和支持部を備えるので、前記駆動部へ作用すべき前記外力を前記外力緩和支持部で吸収することによって、前記駆動部への前記外力の影響が緩和される。このため、このような撮像装置は、前記外力により発生した曲げ応力による破損を低減できる。したがって、このような撮像装置は、落下した場合等において、対衝撃性を向上できる。 Since such an imaging apparatus includes the external force relaxation support portion, the influence of the external force on the drive portion is reduced by absorbing the external force to be applied to the drive portion with the external force relaxation support portion. . For this reason, such an imaging apparatus can reduce damage due to bending stress generated by the external force. Therefore, such an imaging apparatus can improve the impact resistance in the case of dropping.
この出願は、2012年12月12日に出願された日本国特許出願特願2012−271093を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2012-271093 filed on December 12, 2012, the contents of which are included in the present application.
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.
本発明によれば、電気機械変換素子を使用した駆動装置およびこれを用いた撮像装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive device using an electromechanical transducer and an imaging device using the same can be provided.
Claims (9)
前記電気機械変換素子の伸縮方向の一方の端に固定され、前記伸縮方向に移動自在に支持された駆動部材とを含み、所定の駆動力を発生する駆動部と、
前記駆動部を固定部材に対して支持するとともに、前記駆動部が前記伸縮方向とは異なる方向の外力を受けた場合に、前記駆動部への前記外力の影響を緩和する外力緩和支持部と、
前記駆動部材に所定の摩擦力で摩擦係合された係合部材と、を備え、
前記外力緩和支持部は、前記伸縮方向に対する前記電気機械変換素子の他方の端と前記固定部材との間に配置され、前記駆動部を前記伸縮方向から支持する、
駆動装置。An electromechanical transducer that converts electrical energy into telescopic motion;
A driving member that generates a predetermined driving force, and includes a driving member that is fixed to one end of the electromechanical conversion element in the expansion / contraction direction and is supported to be movable in the expansion / contraction direction;
An external force relaxation support unit that supports the drive unit with respect to a fixed member, and reduces the influence of the external force on the drive unit when the drive unit receives an external force in a direction different from the expansion and contraction direction;
An engagement member frictionally engaged with the drive member with a predetermined friction force,
The external force relaxation support portion is disposed between the other end of the electromechanical conversion element with respect to the expansion / contraction direction and the fixing member, and supports the driving unit from the expansion / contraction direction.
Drive device.
請求項1に記載の駆動装置。The external force relaxation support portion is not displaced in the expansion / contraction direction when the driving force is generated, and is displaced in a direction intersecting the expansion / contraction direction when receiving the external force,
The drive device according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の駆動装置。The drive unit further includes a weight part that is disposed between the electromechanical conversion element and the external force relaxation support part, and is fixed to the electromechanical conversion element and the external force relaxation support part.
The drive device according to claim 1 or 2.
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の駆動装置。A reinforcing member that covers a fixed portion of the electromechanical transducer and the driving member;
The drive device according to any one of claims 1 to 3.
請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の駆動装置。The external force relaxation support portion is a spring having an initial tension.
The drive device according to any one of claims 2 to 4.
請求項5に記載の駆動装置。The external force relaxation support portion is a closely wound coil spring.
The drive device according to claim 5.
請求項6に記載の駆動装置。The coil spring side end of the drive unit is fitted into the inner diameter of the coil spring.
The drive device according to claim 6.
請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の駆動装置。The external force relaxation support portion is a leaf spring.
The drive device according to any one of claims 2 to 4.
受光した光を電気信号に変換する撮像素子と、
1または複数の光学素子を備え、物体の光学像を前記撮像素子の受光面上に結像する撮像光学系とを備え、
前記撮像光学系における前記1または複数の光学素子のうちの光軸方向に沿って移動する光学素子は、前記駆動装置の前記係合部材に取り付けられている、
撮像装置。A driving device according to any one of claims 1 to 8,
An image sensor that converts received light into an electrical signal;
An imaging optical system that includes one or more optical elements, and that forms an optical image of an object on a light receiving surface of the imaging element;
The optical element that moves in the optical axis direction among the one or more optical elements in the imaging optical system is attached to the engagement member of the drive device.
Imaging device.
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