KR100809754B1

KR100809754B1 - 구동장치

Info

Publication number: KR100809754B1
Application number: KR1020060072629A
Authority: KR
Inventors: 다케토 나미카와
Original assignee: 코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2008-03-04
Also published as: KR20070021038A

Abstract

본 발명의 구동장치는 이동체가 규제부제를 이용하여 정지될 때 경사지는 것으로부터 이동체가 방지될 수 도록 하는 것을 특징으로 한다. 구동장치는, 압전소자(24)와; 압전소자의 일단에 제공된 로드(25); 로드와 마찰적으로 연동되는 이동체(30) 및; 압전소자(24)에 구동신호를 인가는 구동펄스 발생수단(33,34)을 구비하여 구성된다. 구동펄스 발생수단(33,34)은 이동체(30)가 이동할 때 0.5 이외의 듀티비를 갖으면서 로드의 신장 및 수축 사이에서 차이가 야기되도록 로드(25)를 진동시키는 구형파 구동신호를 압전소자(24)로 인가하고, 이동체(30)가 규제부재(22)와 접촉을 이룰 때 0.5의 듀티비를 갖으면서 이동체(30)가 실질적으로 이동하지 않도록 로드(25)를 진동시키는 구형파 구동신호를 압전소자(24)로 인가한다.

Description

구동장치{DRIVE UNIT}

도 1a는 종래 구동장치의 분해 사시도,

도 1b는 종래 구동장치의 조립도,

도 2는 도 1에 도시된 구동장치의 로드의 진동 변위를 나타낸 도면,

도 3은 도 1에 도시된 구동장치의 구동원리를 설명하는 도면,

도 4a는 도 1에 도시된 구동장치의 이동체의 원점을 검출하기 위한 방법을 설명하는 도면,

도 4b는 도 1에 도시된 구동장치의 이동체가 경사진 상태를 나타낸 도면,

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 구동장치를 나타낸 외관 구성도,

도 5b는 도 5a에 도시된 이동체를 나타낸 확대도,

도 6은 도 5a에 도시된 구동장치의 구동회로와 제어부의 구성을 나타낸 도면,

도 7은 도 6에 도시된 구동회로에 인가된 제어신호와 구동장치의 압전소자에 인가된 전압을 나타낸 도면,

도 8은 구동전압의 듀티비와 이동체의 상대적 이동속도 사이의 관계의 예를 나타낸 그래프,

도 9는 도 5a에 도시된 구동장치의 원점을 검출하기 위한 처리를 나타낸 플로우차트,

도 10a는 제1파형 구동신호의 예로서, 0.3의 듀티비를 갖는 구동전압의 파형을 나타낸 도면,

도 10b는 제2파형 구동신호의 예로서, 0.5의 듀티비를 갖는 구동전압의 파형을 나타낸 도면이다.

본 발명은, 주로 카메라, DVD 드라이브, CD 드라이브, MD 드라이브, 내시경 등에서 이용되는 렌즈와 같은 광학부품과 통합되는 이동체를 구동시키기 위한 구동장치에 관한 것이다.

전압이 인가될 때 그 치수(신장 또는 수축)를 변경시키는 압전소자(piezoelectric element)와 같은 전기기계 변환기(electromechanical transducer)를 사용하는 구동장치로서, 예컨대 도 1a에 도시된 분해 사시도 및 도 1b에 도시된 조립 사시도가 알려져 있다(USP6, 016,231).

압전소자(4)는 적층된 다수의 압전 플레이트를 갖추어 이루어진다. 신장/수축 방향에서의 그 일단(4a)은 베이스(1)에 고정되고, 그 타단(4b)은 로드(5; rod)(지지부재)의 일단(5a)에 고정된다. 로드(5)는 베이스(1)와 통합되는 지지부(2,3) 상에 미끄러지게 지지된다.

로드(5)는 이동체(10)의 주장치(10a)와 캡(10b) 사이에 유지되고, 누름스프링(10c)은 유지 방향으로 주장치(10a)와 캡(10b)에 대해 누름력(urging force)을 가한다. 따라서, 이동체(10)는 로드(5)를 따라 미끄러지도록 지지된다.

전압제어회로가 압전소자(4)에 접속된다. 예컨대, 구형파 등을 갖는 소정의 구동전압이 압전소자(4)에 인가될 경우, 압전소자(4)는 변위(displacement)에 따라 진동하고, 그 형상은 거의 구동전압과 유사하다. 로드(5)가 유연하기 때문에, 로드(5)는 압전소자(4)의 변위에 응답하여 그 길이방향으로 톱니형상을 갖는 변위에 따라 진동하게 된다(도 2 참조).

특히, 기간(A)에서, 압전소자(4)는 제1진동변위(100)의 점진적 상승 경사부(101)에서 비교적 천천히 신장되어, 로드(5)는 도 1b에 도시된 화살표(Ⅰ)에 의해 지시된 방향으로 천천히 이동하게 된다. 다음에, 기간(B)에서, 압전소자(4)는 급격히 수축되고 그 길이는 (하강 경사부(102)에 의해 지시된 파형부에 의해 도시된 바와 같은)최초 길이로 되돌아간다. 따라서, 로드(5)는 화살표(Ⅱ)에 의해 지시된 방향으로 급격히 이동하게 된다.

상기와 유사한 이동이 이후 반복된다. 결과적으로, 로드(5)는 방향(Ⅰ)으로의 느린 이동과 방향(Ⅱ)으로의 급격한 이동이 반복된다. 따라서, 로드(5)는 도 2에 도시된 바와 같은 점진적 상승과 급격한 하강에 의해 특징지워지는 톱니진동파를 갖는 변위에 따라 진동하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이동체(10)의 누름스프링(10c)의 스프링력[이동체 (10)로부터 로드(5)로 가해지는 마찰 접속력]이 조정되어, [기간(A)에서]로드(5)가 천천히 이동할 때 이동체(10)가 로드(5)와 함께 이동하게 되고, [기간(B)에서]로드(5)가 급격하게 이동할 때 관성에 기인하는[또는 로드(5) 보다 더 작은 양 만큼 이동하는] 곳에 머무르게 된다. 따라서, 이동체(10)는 로드(5)가 진동하는 동안 상대적으로 베이스(1)에 대한 방향(Ⅰ)으로 이동한다.

이동체(10)가 도 1b에 도시된 화살표(Ⅱ)에 의해 지시된 방향으로 이동하게 되는 경우, 로드(5)의 진동파형은 도 2에 도시된, 즉 급격한 상승부 및 점진적 하강부를 갖는 파형과는 반대로 될 수 있다. 이 경우의 이동체(10)의 이동 원리는 상기한 경우와 마찬가지이다. 이 경우에 있어서, 로드의 진동 변위는 압전소자(4)에 인가된 구형파의 듀티비를 변경시킴으로써 도 2와는 반대로 될 수 있다.

구동장치의 이동체(10)는 베이스(고정 베이스)(1)에 대해 상대적으로 이동될 수 있다. 따라서, 구동장치는 예컨대 카메라의 렌즈 구동장치로서 이용될 수 있다. 즉, 이동체(10)가 렌즈 프레임에 연결된 구조에 따라, 렌즈는 이동체(10)의 이동과 동시에 이동될 수 있게 된다.

상기한 이동 원리를 갖는 압전소자를 이용하는 구동장치가 광학부재를 이동시키는데 이용되는 경우, 이동체(10)의 위치 제어가 중요하게 된다. 이동체(10)의 위치 제어에 있어서, 이동체(10)의 위치는 모든 시간에서 검출될 수 있어, 이동체(10)는 이동가능 범위의 종단 바로 직전의 위치에서 정확하게 멈출 수 있게 된다. 그러나, 이러한 압전소자를 이용하는 구동장치를 위한 위치 제어를 정확하게 수행하는 것은 어렵다. 따라서, 로드를 지지하는 지지부(3)가 이동체의 이동 범 위를 제한하는 규제부재로서 이용되고, 이동체는 이동체의 이동을 제한하는 지지부재(3)와의 안정된 접촉이 이루어지게 된다(도 4a 참조).

그러나, 이동체가 규제부재[지지부재(3)]와 접촉을 이루어 정지되는 경우, 이동체가 규제부재와 접촉을 이룬 후 압전소자의 구동이 즉각 정지되지 않으면, 이동체가 도 4b에 도시된 바와 같이 경사지게 되는 문제가 있게 된다. 즉, 구동장치가 카메라 등의 렌즈 경통에 실제적으로 이용되는 경우, 로드의 직경이 약 1mm이지만, 이동체에 접속된 렌즈 프레임(11)의 직경은 약 10mm이다. 따라서, 이동체로부터 신장되는 부재의 크기나 무게가 이동체 보다 더 크다. 이러한 이유로 인해, 압전소자(4)가 이동체(10)를 이동시키도록 구동되어지는 동안 이동체(10)의 이동이 연속적으로 규제부재(3)를 이용해서 제한되어지는 상태라면, 이동체(10)는 경사지는 경향이 있다. 이동체의 경사가 매우 근소함에 도 불구하고, 렌즈(12)와 같은 광학부재에 구동장치가 접속되는 경우, 경사는 광학 시스템의 성능에 심각한 저하를 야기시키게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 규제부재가 더 크게 만들어지거나 이동체의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 센서가 제공됨으로써, 이동체의 경사를 방지할 수 있게 된다. 그러나, 규제부재가 더 크게 만들어지거나 센서가 제공되는 이러한 구성은, 최근 렌즈 경통과 같은 광학 시스템의 크기를 줄이는 관점으로부터 바람직하지 않다. 더욱이, 센서의 제공은 비용 상승의 문제를 야기시키게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 이동체가 규제부재와 접촉을 이루는 위치에서 정지하는 경우 이동체의 경사를 방지할 수 있는 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1특징에 구동장치는, 구동신호 인가에 의해 신장/수축이 가능한 전기기계 변환기와;

전기기계 변환기에 접속되고, 전기기계 변환기와 함께 변위되는 지지부재;

지지부재 상에 미끄러지게 지지되고 전기기계 변환기의 신장/수축에 의한 지지부재의 진동으로 인해 지지부재를 따라 이동하는 이동체;

이동체의 이동가능 범위를 규제하는 규제부재 및;

이동체가 규제부재와 접촉을 이루는 위치로 이동체가 이동할 때 지지부재의 신장 및 수축 사이에서 차이가 야기되도록 지지부재를 진동시키기 위한 제1파형 구동신호를 전기기계 변환기로 인가하고, 이동체가 규제부재와 접촉을 이룬 후 이동체가 이동하지 않도록 지지부재를 진동시키기 위한 제2파형 구동신호를 전기기계 변환기로 인가하는 구동회로를 구비하여 구성된다.

상기 구성에 있어서, 제2파형 구동신호는 0.5의 듀티비를 갖는 구형파를 갖을 수 있다.

또한, 제1파형 구동신호가 0.5 이외의 듀티비를 갖는 구형파를 갖을 수 있다.

더욱이, 규제부재가, 구동장치의 이동체의 위치가 검출되는 기준위치에 제공 된다.

더욱이, 이동체가 지지부재에 대항하는 누름력에 의해 눌려진다.

또한, 구동회로는, 제1파형 구동신호가 소정 시간 동안 인가된 후 제2파형 구동신호를 인가하도록 구성된다. 상기한 구성에서, 소정 시간이 이동가능 범위에서의 이동체의 위치에 관계없이 규제부재에 도달하도록 이동체를 허용하기에 충분한 시간으로 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2특징에 따른 구동장치는, 구동신호 인가에 의해 신장/수축이 가능한 전기기계 변환기와;

신장/수축 방향으로 전기기계 변환기의 일단에 고정된 지지부재;

지지부재 상에 미끄러지게 지지된 이동체;

지지부재를 향해 이동체를 누르도록 누름력을 가하는 누름부재;

이동체의 이동가능 범위의 일단에서 이동체와 접촉을 이루도록 제공된 규제부재 및;

이동체가 규제부재와 접촉을 이루는 위치로 이동체가 이동할 때 이동체가 누름력에 대항하는 지지부재와 관련하여 상대적으로 이동하도록 지지부재를 진동시키기 위한 제1파형 구동신호를 전기기계 변환기로 인가하고, 이동체가 규제부재와 접촉을 이룬 후 이동체가 지지부재에 대해 이동하지 않도록 지지부재를 진동시키기 위한 제2파형 구동신호를 전기기계 변환기로 인가하는 구동회로를 구비하여 구성된다.

상기한 구성에 있어서, 제1 및 제2파형 구동신호의 제1 및 제2파형이 구형파 이고, 제1 및 제2파형이 다른 듀티비를 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 제2파형은 0.5의 듀티비를 갖을 수 있다.

상기한 구성에 있어서, 규제부재는 지지부재를 미끄러지게 지지한다.

더욱이, 구동회로는 전기기계 변환기에 대해 제1파형 구동신호로서 소정 수의 펄스를 인가한다.

본 발명에 따르면, 이동체가 규제부재와 접촉을 이루는 위치에서 정지되는 경우, 이동체와 규제부재와의 접촉에 기인하는 이동체의 경사가 교정될 수 있게 된다. 즉, 이동체가 규제부재와 접촉을 이룰때 야기되는 이동체의 경사는 지지부재를 진동시킴으로써 교정될 수 있어, 이동체가 규제부재와 접촉을 이룬 후 이동체는 실질적으로 이동하지 않게 된다. 따라서, 이동체는 센서 등을 이용하지 않고서 위치되어질 수 있게 된다. 더욱이, 이동체에 제공된 광학부재의 변위에 기인하는 광학축의 변위는 방지될 수 있게 된다.

더욱이, 이동체는, 제2파형 구동신호로서 0.5의 듀티비를 갖는 구형파 구동신호를 인가함으로써, 전기기계 변환기의 진동이 안정적으로 얻어지는 동안 이동체가 이동하지 않는 상태를, 초래할 수 있게 된다. 따라서, 이동체의 위치를 변경시키는 것 없이 이동체의 경사가 교정될 수 있게 된다.

더욱이, 제1파형 구동신호로서 0.5 이외의 듀티비를 갖는 구형파 구동신호를 인가함으로써 이동체는 소정 방향으로 고속으로 이동되어질 수 있게 된다.

더욱이, 규제부재와 접촉되는 이동체의 위치가 정확하게 검출되기 때문에, 이동체의 위치 검출이 기준 위치로서 이동체의 위치를 이용하여 용이하게 수행될 수 있게 된다.

(실시예)

본 발명의 설명을 진행하기 전에 동일한 구성요성에 대해서는 동일한 참조부호를 붙인다. 이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 구동장치를 상세히 설명한다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 구동장치의 구성을 나타낸 것이다. 본 실시예에 따른 구동장치(20)는 카메라의 렌즈 경통에 이용되어지는 광학렌즈(32)가 제공되는 렌즈프레임(31)을 구동시키는데 이용된다.

구동장치(20)는 도 1에 도시된 압전소자(4)를 이용하는 구동장치와 동일한 원리를 기초로 이동체(30)를 구동시킨다. 구동장치(20)의 압전소자(24)는 적층된 다중 압전판을 구비하여 이루어진다. 신장/수축 방향에서의 일단이 프레임(21)에 고정되고, 타단이 로드(25)의 종단에 고정된다. 로드(25)는 이동체(30)의 주장치(30a)와 캡(30b) 사이에 유지되고, 누름스프링(30c)이 유지방향으로 주장치(30a)와 캡(30b)에 대해 누름력을 가한다. 따라서, 이동체(30)는 로드(25)를 따라 미끄러질 수 있도록 지지된다.

예컨대, 로드(25)는 이동체(30)의 주장치(30a)와 캡(30b) 사이에 유지되고, 로드(25)와 이동체(30) 사이에서 마찰 접촉을 달성하도록 누름스프링(30c)이 유지방향으로 주장치(30a)와 캡(30b)에 대해 누름력을 가한다. 따라서, 이동체(30)는 로드(25)를 따라 미끄러질 수 있도록 지지된다. 렌즈프레임(31)은 이동체(30)에 고정되고 이동체의 이동과 동시에 이동하게 된다. 이동체(30)가 로드(25)에 대해 경사질 때, 이동체(30)가 누름스프링에 의해 로드(25)를 향해 작용하기 때문에, 힘이 이동체(30)의 경사를 교정하도록 가해지게 된다.

구동회로(33)가 압전소자(24)에 접속된다. 제어부(34)로부터의 제어 하에, 구동회로(33)는 소정의 듀티비를 갖는 구형파 구동전압을 압전소자(24)에 인가한다. 즉, 제어부(34)는 이동체(30)의 이동 방향 및 속도에 따른 소정의 듀티비를 갖는 구형파 구동전압을 인가하도록 구동회로(33)를 제어함으로써, 이동체(30)의 위치를 조정하게 된다.

압전소자(24)가 구동신호 인가에 의해 신장 및 수축됨에 따라 이동체(30)가 로드를 따라 이동하게 된다. 이동체(30)의 이동가능 범위는 2개의 지지부(22,23) 사이이다. 즉, 로드(25)는 그 길이가 이동가능 범위 보다 더 긴 구성으로 되도록 요구되고, 로드(25)의 크기는 이동체(30)의 이동가능 범위에 따라 설계된다. 더욱이, 이동체(30)가 지지부(22)와 접촉을 이루는 위치는 위치 제어를 위한 원점으로서 이용된다. 즉, 이동체(30)의 위치 제어에 있어서, 이동체(30)의 위치를 검출하는데 이용되는 원점은 이동체(30)가 지지부(22)와 접촉되게 함으로써 검출될 수 있게 된다. 지지부(22,23)가 이동체 보다 충분히 더 크게 만들어지는 구성에 따르면, 이동체(30)의 이동은 이후에 설명되어지는 원점 검출 동안 이동체(30)의 경사를 야기시키는 것 없이 제한되어질 수 있게 된다. 그러나, 이러한 실시예에 있어서, 지지부가 작게 만들어져, 구동장치는 크기가 작게 구성되게 된다.

지지부(23)의 측면 상의 이동가능 범위의 일단에 제공된 센서(23a)는 이동체(30)가 지지부(23)와 접촉을 이루는 것을 검출한다. 센서(23a)의 출력은 제어부 (34)에 입력된다.

도 6은 도 5a에 도시된 구동장치에 포함되면서 압전소자에 전압을 인가하는 구동회로(33)의 구성예를 나타낸 것이다. 구동회로(33)에 있어서, 4개의 스위치(Q1∼Q4)와 2개의 캐패시터(C1,C2)는 H-브릿지회로를 형성해서, 구동회로(33)는 압전소자(24)에 대해 구동전압을 인가한다. 스위치(Q1,Q2)는 P-채널MOSFET로 형성되고, 스위치(Q3,Q4)는 N-채널 MOSFET로 형성된다.

스위치(Q1)의 소스는 터미널(Vp)에 접속되고, 게이트는 제어부(34)의 터미널(Sc1)에 접속된다. 스위치(Q2)의 소스는 터미널(Vp)에 접속되고, 게이트는 제어부의 터미널(Sc2)에 접속된다. 스위치(Q3)의 드레인은 스위치(Q1)의 드레인에 접속되고, 소스는 접지된다. 또한, 스위치(Q3)의 게이트는 제어부(34)의 터미널(Sc3)에 접속된다. 스위치(Q4)의 드레인은 스위치(Q2)의 드레인에 접속되고, 소스는 접지된다. 더욱이, 스위치(Q4)의 게이트는 제어부(34)의 터미널(Sc4)에 접속된다.

압전소자(24)의 일측 터미널은 스위치(Q1,Q3)의 드레인에 접속되고, 타측 터미널은 스위치(Q2,Q4)의 드레인에 접속된다. 더욱이, 캐패시터(C1,C2)는 도 6에 도시된 바와 같이 각각 스위치(Q3,Q4)와 병렬로 접속된다. 각 캐패시터(C1,C2)의 캐패시턴스는 압전소자(24)의 캐패시턴스와 동일하다. 제어부(34)는 스위치(Q1∼Q4)로 입력되는 전압을 절환함으로써, 압전소자(24)에 인가되는 전압을 제어한다. 특히, 예컨대 전압(하이)이 스위치(Q1,Q3)에 인가될 때와 스위치(Q2,Q4)에 인가되는 전압(로우)이 없을 때, 전압(-Vp)이 압전소자에 인가된다. 한편, 스위치 (Q1,Q3)에 인가되는 전압(로우)이 없을 때와 전압(하이)이 스위치(Q2,Q4)에 인가될 때, 전압(Vp)이 압전소자(24)에 인가된다.

제어부(34)는 상기한 바와 같이 스위치(Q1∼Q4)의 드레인에 인가되는 전압을 ON/OFF시킴으로써 압전소자(24)에 인가되어지는 전압을 제어함과 더불어 구동회로(33)를 매개로 압전소자(24)로 구형파 구동전압을 입력한다. 특히, 스위치(Q1∼Q4)의 게이트 전압이 도 7에 도시된 바와 같이 제어될 때, 압전소자(24)에 인가되어지는 구동전압은 도 7의 Load로 표기된 구형파를 갖는다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, ta∼td는 각각 전압 인가 시간 기간을 나타내고, 이러한 시간 기간(ta∼td)은 하나의 사이클을 형성한다.

먼저, 기간(ta)에서, 스위치(Q2,Q4)가 하이로 되고, 스위치(Q1,Q3)가 로우로 된다. 한편, 기간(tc)에서, 스위치(Q2,Q4)가 로우로 되고, 스위치(Q1,Q3)가 하이로 된다. 따라서, 시간 기간(ta)에서 압전소자(24)에 인가된 전압과 시간 기간(tc)에서 압전소자(24)에 인가된 전압은 절대값은 동일하지만 부호가 반대이다.

시간 기간(tb,td)에서, 모든 스위치(Q1∼Q4)가 하이로 되기 때문에, 압전소자(24)에 인가되는 전압은 제로이다. 따라서, ta∼td의 싸이클이 반복될 때, 도 7에 도시된 구형파 구동전압이 압전소자(24)에 주기적으로 인가된다. 시간 기간(tb,td) 동안, 변경된 압전소자(24)의 형상은 원래의 형상으로 되돌아간다. 시간 기간(tb,td)이 시간 기간(ta,tc) 보다 상당히 더 짧아, 시간 기간(tb,td)은 제로로 설정될 수 있다. 시간 기간(ta,tc) 사이의 비율 만이 구동전압의 듀티비를 변경시키도록 조정된다.

도 8은 듀티비와 이동체(30)의 이동속도 사이의 관계를 예로 나타낸 것이다. 듀티비가 제로로부터 증가됨에 따라, 이동체(30)의 이동 속도는 포지티브 방향으로 증가하고, 듀티비가 0.3일 때 포지티브 최대값에 도달한다. 더욱이, 듀티비가 0.3을 초과함에 따라, 속도는 점점 늦어져, 듀티비가 0.5일 때 제로에 도달한다. 이 때, 로드(25)의 신장 및 수축 속도는 동일하고, 이동체는 극미하게 이동을 위한 여유를 갖는다. 그러나, 신장 및 수축 동안의 이동량이 동일하기 때문에, 이동체는 상대적으로 그 속도가 제로인 상태에 있게 된다. 또한, 듀티비가 0.5 보다 더 커지게 됨에 따라, 이동체의 이동 속도는 네가티브 방향으로 증가하고, 듀티비가 0.7일 때 네가티브 최대값에 도달하게 된다. 더욱이, 듀티비가 0.7을 초과함에 따라, 네가티브 속도가 점진적으로 더 늦어지고, 듀티비가 1.0일 때 이동체가 정지하게 된다. 이러한 실시예에 있어서, 포지티브 방향은 이동체(30)가 지지부(22)를 향하여 이동하는 방향이고, 네가티브 방향은 이동체(30)가 지지부(23)를 향하여 이동하는 방향이다.

이하, 본 실시예에 따른 구동장치의 구동 제어를 설명한다. 상기한 바와 같이, 구동장치는 제어부(34)를 이용해서 결정된 소정의 듀티비를 갖는 구형파 구동전압을 인가함으로써 원하는 방향으로 로드(25)를 따라 이동체(30)를 이동시킨다. 고속으로 이동체(30)를 이동시키기 위한 목적을 위해, 이때 구동전압의 듀티비가 약 0.3 또는 0.7로 되는 것이 바람직하다. 즉, 듀티비가 0.3일 때, 이동체(30)는 지지부(22)를 향해 고속으로 이동하고, 듀티비가 0.7일 때 이동체(30)는 지지부(23)를 향해 고속으로 이동하게 된다.

이동체(30)가 그 이동가능 범위의 종단으로 이동할 때, 즉 이동체(30)가 지지부(22,23)와 접촉될 때, 구동전압이 압전소자(24)에 인가되면, 이동체(30)는 경사지게 된다. 본 실시예에 따른 구동장치는 경사를 방지 또는 제거하도록 다음의 제어를 수행한다.

이동체(30)가 구동장치의 선단측 상의 이동가능 범위의 종단, 즉 지지부(23)와 접촉을 이룰 때, 센서(23a)는 위치검출을 수행한다. 즉, 이동체(30)가 지지부(23)와 접촉을 이루는 것을 센서(23a)가 검출할 때, 압전소자(24)에 대한 구동전압의 인가가 중지된다. 결과적으로, 이동체(30)가 지지부(23)와 접촉될 때 구동전압이 인가되지 않음에 따라, 이동체(30)의 경사가 방지된다.

한편, 이동체(30)가 구동장치의 소자측 상의 이동가능 범위의 종단, 즉 지지부(22)와 접촉을 이룰 때, 다음과 같은 처리가 수행된다. 상기한 바와 같은 지지부(22)를 이용해서 제한된, 이동가능 범위의 한계 위치는 이동체(30)의 위치 제어를 위한 원점으로서 이용되고, 이동체(30)의 대기 위치로서 기능한다. 즉, 구동장치와 통합되는 카메라의 전원 공급이 OFF될 때, 또는 전원이 ON됨과 더불어 카메라의 상태가 리셋될 때, 이동체(30)가 제어되어 소자측 상의 지지부(22)와 접촉을 이루고, 원점 검출이 수행된다.

도 9는 이동체(30)의 위치 검출을 위한 원점 검출처리를 나타낸 플로우차트이다. 이동체의 원점을 검출하기 위해, 구형파형을 갖음과 더불어 0∼0.5의 범위의 듀티비를 갖는 소정의 제1파형 구동전압이 소자측을 향해 이동체(30)를 이동시키도록 압전소자(24)에 인가된다(단계 1). 도 10a는 제1파형 구동신호의 예로서, 0.3의 듀티비를 갖는 구동전압의 파형을 나타낸 것이다. 이 때 수행되는 처리에서, 로드(25) 상의 이동체(30)의 위치에 관계없이, 펄스가 제어부(34)에 미리 저장된 소정 시간만 압전소자(24)에 인가된다. 펄스의 소정 수는, 이동가능 범위에서의 이동체(30)의 위치에 관계없이 이동체가 지지부(22)와 접촉을 이루도록 허용되는 이동량이 안정적으로 얻어질 수 있는 펄스의 수이다. 이러한 수의 특정값은 로드(25)의 길이, 압전소자(24)의 변위량 등에 따라 미리 설정된다.

이동체(30)의 위치에 따라, 소정 수의 펄스의 인가 전에 이동체(30)가 지지부(22)와 접촉을 이루게 되는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이동체(30)가 지지부(22)와 접촉을 이루는가의 여부에 관계없이 제어부(34)는 소정 수의 펄스를 인가한다. 즉, 압전소자(24)에 대한 소정 수의 펄스의 인가로 인해, 처리의 개시시 이동체(30)의 위치에 관계없이 이동체(30)가 소자측 상에서 지지부(22)와 접촉을 이룰 수 있게 된다(단계 3). 이동체(30)가 지지부(22)와 접촉됨에도 불구하고 이러한 동작에 의해 압전소자(24)가 구동되는 경우가 있다. 이 경우, 이동체(30)의 경사가 야기된다.

다음에, 소정 수의 펄스의 인가가 완료된 후, 제어부(34)는 구동전압의 듀티비를 0.5로 변경시키고(단계 4), 압전소자에 대한 소정 수의 펄스의 인가가 수행된다. 이러한 처리에 따르면, 압전소자(24)는 이동체(30)의 위치 변화 없이 진동될 수 있어, 이동체(30)의 경사가 이동체(30)에 가해지는 누름력에 의해 교정될 수 있다(단계 5). 도 10b는 제2파형 구동신호의 예로서, 0.5의 듀티비를 갖는 구동전압의 파형을 나타낸 것이다.

0.5의 듀티비를 갖는 구동전압의 펄스의 수가 단계 4에서 설정됨에 따라, 수∼수십의 범위의 값이 구동장치의 설계에 따라 필요로서 선택될 수 있게 된다. 이러한 실시예에 있어서, 이동체(30)의 경사가 60회의 펄스를 인가함으로써 교정된다는 것이 확인되었다.

본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 상기한 실시예는 이동가능 범위의 한계 위치에 대해 이동체(30)를 이동시키기 위해, 압전소자측 상에서만 위치 검출이 수행될 때 0.5의 듀티비를 갖는 구동전압이 인가되도록 구성되어, 경사가 교정된다. 그러나, 이러한 처리는 이동가능 범위의 양쪽 단에서 수행될 수도 있다. 즉, 센서(23a)를 제공하는 대신 이러한 처리의 이용에 의해 접촉에 의해 야기된 이동체(30)의 경사가 또한 선단측 상의 지지부(23)에서 교정될 수 있게 된다. 이 경우, 제1파형 구동전압의 듀티비가 0.5 보다 더 크면서 1.0 이하로 되고, 제2파형 구동전압의 듀티비가 0.5로 되는 것이 바람직하다.

더욱이, 이동체가 지지부재와 접촉을 이루게 하기 위한 제어와, 상기한 실시예에서 이동체의 경사를 교정하기 위한 제어는 펄스의 수를 변경시킴으로써 수행되지만, 구동전압의 인가 시간을 변경시킴으로써 수행할 수도 있다.

더욱이, 경사를 교정하기 위해 인가된 제2파형 구동전압은 0.5의 듀티비를 갖는 구형파 전압으로 한정되는 것은 아니고, 예컨대 정현파, 삼각파, 사다리꼴파를 갖는 전압일 수 있다. 일반적으로, 구동전압은 전기기계 변환기의 신장 및 수축의 속도가 동일하도록 진동을 야기시킬 수 있는 파형을 갖는 구동전압으로 되기 만 하면 된다.

더욱이, 카메라의 렌즈 경통에 이용된 렌즈를 이동시키기 위해 구동장치가 구성되는데, 구동장치는 이러한 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 구동장치는 MD 드라이브, CD 드라이브, DVD 드라이브 등에서 이용되는 렌즈를 구동시키기 위한 액츄에이터로서 이용할 수도 있다.

또한, 지지부재는 로드 형상을 갖는 것으로 한정되는 것은 아니고, 예컨대 판형상을 갖을 수도 있다. 더욱이, 상기한 실시예에서 이동체와 지지부재가 지지부재를 갑작스럽게 이동시킴으로써 상대적으로 이동됨에도 불구하고, 이동체로부터 지지부재로 가해지는 누름력을 제거한 매카니즘이 이동체가 지지부재에 대해 상대적으로 이동되어질 때 제공될 수 있다.

상기한 소정의 다양한 실시예를 적절히 조합함으로써 각 실시예의 효과가 나타날 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 구동장치에 따르면, 이동체의 원점을 검출하기 위한 동작은 센서와 같은 보조장치를 제공하는 것 없이 용이하면서 안정적으로 수행될 수 있게 된다. 더욱이, 이동체(30)가 원점 검출을 위해 지지부(22)와 접촉을 이룰 때 야기된 이동체(30)의 경사가 간단한 처리를 수행함으로써 교정될 수 있게 된다.

Claims

구동신호 인가에 의해 신장/수축이 가능한 전기기계 변환기(24)와;

상기 전기기계 변환기(24)에 접속되고, 상기 전기기계 변환기(24)와 함께 변위되는 지지부재(25);

상기 지지부재(25) 상에 미끄러지게 지지되고 상기 전기기계 변환기(24)의 신장/수축에 의한 상기 지지부재(25)의 진동으로 인해 상기 지지부재(25)를 따라 이동하는 이동체(30);

상기 이동체(30)의 이동가능 범위를 규제하는 규제부재(22,23) 및;

상기 이동체(30)가 상기 규제부재(22,23)와 접촉을 이루는 위치로 상기 이동체(30)가 이동할 때 상기 지지부재(25)의 신장 및 수축 사이에서 차이가 야기되도록 상기 지지부재를 진동시키기 위한 제1파형 구동신호를 전기기계 변환기(24)로 인가하고, 상기 이동체(30)가 상기 규제부재(22,23)와 접촉을 이룬 후 상기 이동체(30)가 이동하지 않도록 상기 지지부재(25)를 진동시키기 위한 제2파형 구동신호를 전기기계 변환기로 인가하는 구동회로(33)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 제2파형 구동신호가 0.5의 듀티비를 갖는 구형파인 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 제1파형 구동신호가 0.5 이외의 듀티비를 갖는 구형파인 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 규제부재(22,23)가, 상기 구동장치의 상기 이동체(30)의 위치가 검출되는 기준위치에 제공되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 이동체(30)가 상기 지지부재(25)에 대항하는 누름력에 의해 눌려지는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 구동회로(33)가, 상기 제1파형 구동신호가 소정 시간 동안 인가된 후 상기 제2파형 구동신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제6항에 있어서, 상기 소정 시간이, 이동가능 범위에서의 상기 이동체(30)의 위치에 관계없이 상기 규제부재(22,23)에 도달하도록 상기 이동체(30)를 허용하기 에 충분한 시간인 것을 특징으로 하는 구동장치.
구동신호 인가에 의해 신장/수축이 가능한 전기기계 변환기(24)와;

신장/수축 방향으로 상기 전기기계 변환기(24)의 일단에 고정된 지지부재(25);

상기 지지부재(25) 상에 미끄러지게 지지된 이동체(30);

상기 지지부재(25)를 향해 상기 이동체(30)를 누르도록 누름력을 가하는 누름부재(30c);

상기 이동체(30)의 이동가능 범위의 일단에서 상기 이동체(30)와 접촉을 이루도록 제공된 규제부재(22,23) 및;

상기 이동체(30)가 상기 규제부재(22,23)와 접촉을 이루는 위치로 상기 이동체(30)가 이동할 때 상기 이동체(30)가 누름력에 대항하는 상기 지지부재(25)와 관련하여 상대적으로 이동하도록 상기 지지부재(25)를 진동시키기 위한 제1파형 구동신호를 상기 전기기계 변환기(24)로 인가하고, 상기 이동체(30)가 상기 규제부재(22,23)와 접촉을 이룬 후 상기 이동체(30)가 상기 지지부재(25)에 대해 이동하지 않도록 상기 지지부재(25)를 진동시키기 위한 제2파형 구동신호를 전기기계 변환기로 인가하는 구동회로(33)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 구동장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2파형 구동신호의 제1 및 제2파형이 구형파인 것을 특징으로 하는 구동장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2파형 구동신호의 제1 및 제2파형이 다른 듀티비를 갖는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제10항에 있어서, 상기 제2파형이 0.5의 듀티비를 갖는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제8항에 있어서, 상기 규제부재(22,23)가, 상기 지지부재(25)를 미끄러지게 지지하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제8항에 있어서, 상기 구동회로(33)가 상기 전기기계 변환기(24)에 대해 상기 제1파형 구동신호로서 소정 수의 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제8항에 있어서, 상기 지지부재(25)가 로드 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제14항에 있어서, 상기 지지부재(25)의 길이가 상기 이동체의 이동가능 범위 보다 더 긴 것을 특징으로 하는 구동장치.