專利名稱：驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，尤其涉及使用了壓電元件等機(jī)電式變換 元件的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，作為照相機(jī)的自動(dòng)調(diào)焦用驅(qū)動(dòng)器或變焦距用驅(qū)動(dòng)器，使用的是 (驅(qū)動(dòng)裝置)線性驅(qū)動(dòng)器，該線性驅(qū)動(dòng)器使用了壓電元件、電致伸縮元件及》茲 致伸縮元件等機(jī)電式變換元件。
曰本特許第3218851號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1 )公開(kāi)了使用抑制壓電元件等機(jī) 電式變換元件所發(fā)生的阻尼振動(dòng)并能高速驅(qū)動(dòng)的機(jī)電式變換元件的驅(qū)動(dòng)裝置 的驅(qū)動(dòng)方法。專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置具備壓電元件等機(jī)電式變換元件； 與該變換元件結(jié)合并與變換元件一起位移的驅(qū)動(dòng)部件(振動(dòng)軸)；以及，與該 驅(qū)動(dòng)部件摩擦結(jié)合的被驅(qū)動(dòng)部件(可變焦距物鏡鏡筒)。該專利文獻(xiàn)l研究了 對(duì)壓電元件(機(jī)電式變換元件)施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)部件(可變焦距 物鏡鏡筒)。
對(duì)專利文獻(xiàn)1所公 開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行詳細(xì)敘述。若在壓電元件 中交替地流過(guò)正方向大電流和規(guī)定的負(fù)方向 一定電流，則壓電元件將交替地產(chǎn) 生與正方向大電流對(duì)應(yīng)的急劇的伸長(zhǎng)位移和與負(fù)方向 一定電流對(duì)應(yīng)的緩慢的 縮短位移。就壓電元件的急劇的伸長(zhǎng)位移引起的驅(qū)動(dòng)軸的移動(dòng)而言，與驅(qū)動(dòng)軸 摩擦結(jié)合的被驅(qū)動(dòng)部件克服摩擦力而停留在其實(shí)際位置上未移動(dòng)，壓電元件的 緩慢的縮短位移引起的驅(qū)動(dòng)軸的移動(dòng)實(shí)際上使與驅(qū)動(dòng)軸摩擦結(jié)合的被驅(qū)動(dòng)部 件移動(dòng)。通過(guò)在壓電元件中交替地流過(guò)正方向大電流和身見(jiàn)定的負(fù)方向 一定電流 而交替地產(chǎn)生的伸長(zhǎng)位移和縮短位移使被驅(qū)動(dòng)部件連續(xù)地移動(dòng)。由于控制供給 壓電元件的電流，因此抑制壓電元件所發(fā)生的阻尼振動(dòng)，能夠以更高的速度驅(qū) 動(dòng)被驅(qū)動(dòng)部件。
另外，日本特開(kāi)2006-304529號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2 )公開(kāi)了以下裝置，即、通過(guò)用含有碳纖維的液晶聚合物形成可動(dòng)元件，從而與用金屬材料形成的情況相比較，實(shí)現(xiàn)低成本和輕量化的同時(shí)，使用了不降低移動(dòng)速度和驅(qū)動(dòng)力且高彎曲彈性系數(shù)的可動(dòng)元件的高性能的驅(qū)動(dòng)裝置。專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置具
備通過(guò)施加電壓而使其伸縮的壓電元件(機(jī)電式變換元件)；固定在壓電元件的伸縮方向一端的驅(qū)動(dòng)軸(振動(dòng)摩擦部)；可滑動(dòng)地與驅(qū)動(dòng)軸摩擦配合的可動(dòng)元件(移動(dòng)部件)；以及連接并固定在壓電元件的伸縮方向另一端的平衡塊(靜止部件、錘)。通過(guò)使壓電元件的伸長(zhǎng)和縮短的速度或加速度不同而使驅(qū)動(dòng)軸振動(dòng)，從而使可動(dòng)元件(移動(dòng)部件)沿著驅(qū)動(dòng)軸(振動(dòng)摩擦部)移動(dòng)。
對(duì)專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法(動(dòng)作)進(jìn)行說(shuō)明。通過(guò)電壓施加裝置對(duì)壓電元件(機(jī)電式變換元件)施加具有緩慢的上升邊和急劇的下降邊的鋸齒狀波形的驅(qū)動(dòng)脈沖。在驅(qū)動(dòng)脈沖的緩慢的上升邊，壓電元件緩慢地沿其厚度方向伸長(zhǎng)位移，固定在壓電元件上的驅(qū)動(dòng)軸隨之沿軸向緩慢地位移。此時(shí)與驅(qū)動(dòng)軸摩擦結(jié)合的可動(dòng)元件利用摩擦力與驅(qū)動(dòng)軸一起移動(dòng)。另一方面，在驅(qū)動(dòng)脈沖的急劇的下降邊，壓電元件急劇地沿厚度方向縮短位移，固定在壓電元件上的驅(qū)動(dòng)軸也隨之急劇地沿著軸向位移。此時(shí)，與驅(qū)動(dòng)軸摩擦結(jié)合的可動(dòng)元件利用慣性力克服與驅(qū)動(dòng)軸的摩擦結(jié)合力而實(shí)際上停留在其位置不移動(dòng)。通過(guò)對(duì)壓電元件連續(xù)地施加鋸齒狀波形的驅(qū)動(dòng)脈沖，能夠使可動(dòng)元件沿著驅(qū)動(dòng)軸向離開(kāi)壓電元件的方向移動(dòng)。與此相對(duì)，要想使可動(dòng)元件向相反方向(即、接近壓電元件的方向)移動(dòng)，只要將對(duì)壓電元件施加的鋸齒狀的驅(qū)動(dòng)脈沖的波形變更為由急劇的上升邊和緩慢的下降邊構(gòu)成，便能夠通過(guò)與上述相反的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。還有，驅(qū)動(dòng)脈沖也能使用矩形波或其它波形。
再有，曰本特許第3141714號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)公開(kāi)了一種能夠以高速穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)移動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)裝置。專利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置具備靜止部件；將其伸縮方向的一端固定在該靜止部件上的機(jī)電式變換元件；與該機(jī)電式變換元件的伸縮方向的另一端結(jié)合且以能夠向機(jī)電式變換元件的伸縮方向移動(dòng)的方式支撐的驅(qū)動(dòng)部件(振動(dòng)摩擦部)；與該驅(qū)動(dòng)部件摩擦結(jié)合且以能夠向機(jī)電式變換元件的伸縮方向移動(dòng)的方式支撐的移動(dòng)部件；以及在驅(qū)動(dòng)部件(振動(dòng)摩擦部)和移動(dòng)部件之間產(chǎn)生摩擦力的摩擦力給與機(jī)構(gòu)。該摩擦力給與機(jī)構(gòu)力傳遞給驅(qū)動(dòng)部件的夾入部件構(gòu)成。而且，將移動(dòng)部件和驅(qū)動(dòng)部件的接觸部以及夾入部件的接觸部做成剖面為V字狀。
專利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置利用上述專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法z驅(qū)動(dòng)。
日本特開(kāi)2002-119074號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)公開(kāi)了使用了機(jī)電式變換元件的驅(qū)動(dòng)裝置。專利文獻(xiàn)4所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置具備 一端固定在支撐座(靜止部件)上的機(jī)電式變換元件；固定在該機(jī)電式變換元件的另一端的振動(dòng)部件(振動(dòng)摩擦部)；以及相對(duì)該振動(dòng)部件以規(guī)定的摩擦力進(jìn)行配合的移動(dòng)體(移動(dòng)部件)。作為振動(dòng)部件(振動(dòng)摩擦部)，使用了碳棒。
專利文獻(xiàn)4所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置也利用上述專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)。
另外，日本特開(kāi)2006-141133號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)5)公開(kāi)了總長(zhǎng)較短的驅(qū)動(dòng)裝置。專利文獻(xiàn)5所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置具備 一端固定在固定體(錘、靜止部件)上的機(jī)電式變換元件；固定在該機(jī)電式變換元件的另一端的驅(qū)動(dòng)摩擦部件(振動(dòng)摩擦部)；以及與該振動(dòng)摩擦部摩擦配合的移動(dòng)體(移動(dòng)部件)。作為驅(qū)動(dòng)摩擦部件的材沖牛，使用了陶瓷材料、聚苯硫醚樹(shù)脂(PPS樹(shù)脂)或液晶聚合物(LCP樹(shù)脂)等工程塑料、碳強(qiáng)化樹(shù)脂以及玻璃纖維強(qiáng)化樹(shù)脂等。
專利文獻(xiàn)5所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置也通利用上述專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法馬區(qū)動(dòng)。
日本特開(kāi)2007-226234號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)6)公開(kāi)了以下透鏡移送裝置。即、通過(guò)將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化而能夠?qū)崿F(xiàn)超小型化，即使是低輸入功率也能夠得到大的位移，移送的分辯率優(yōu)良而且能使對(duì)驅(qū)動(dòng)施加的動(dòng)力損失最小化，引導(dǎo)透鏡的移送的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的構(gòu)造簡(jiǎn)單，能夠準(zhǔn)確且穩(wěn)定地進(jìn)行透鏡的移送。專利文獻(xiàn)6所公開(kāi)的透鏡移送裝置包括具備從在內(nèi)部空間至少配置有一個(gè)透鏡的透鏡容納部延長(zhǎng)的延長(zhǎng)部的透鏡筒體；在前端具備與上述延長(zhǎng)部相接的摩擦部件并具有施加電壓時(shí)伸縮及彎曲變形的壓電體且對(duì)上述透鏡筒體的移送提供必需的驅(qū)動(dòng)力的壓電振動(dòng)元件；以保持上述延長(zhǎng)部和摩擦部件之間的壓電狀態(tài)的方式
延長(zhǎng)部一側(cè)加壓的彈性力的預(yù)壓部件；以及引導(dǎo)上述透鏡筒體向光軸方向移送的導(dǎo)向部。
對(duì)專利文獻(xiàn)6所公開(kāi)的透鏡移送裝置的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行說(shuō)明。壓電振動(dòng)元件
以20kHz以上的超聲波區(qū)域的共振頻率同時(shí)施加鄰接的長(zhǎng)度變形模式和彎曲變形模式的勵(lì)振，使在安裝于壓電體的一端的摩擦部件上發(fā)生橢圓形的軌跡。這種橢圓形的軌跡的運(yùn)動(dòng)方向通過(guò)由壓電體的內(nèi)、外部電極決定的勵(lì)振區(qū)域來(lái)決定，由此可以變更透鏡的移送方向。施加選擇的電源時(shí)，以多層層疊的壓電體同時(shí)實(shí)行長(zhǎng)度變形模式和彎曲模式，并且使其一端所具備的摩擦部件向上方或下方進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，彎曲模式的振動(dòng)方向與壓電體的層疊方向相同，這與AF^^莫塊的光軸方向一致。壓電振動(dòng)元件以抑制橢圓運(yùn)動(dòng)的方式固定在基座的垂直肋上，因此，摩^^部件僅進(jìn)行上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，利用向壓電體施加電壓的電極將振動(dòng)軌跡的方向切換成向上或向下。因此，僅形成垂直方向的振動(dòng)軌跡的摩擦部件通過(guò)作為移送對(duì)象物的透鏡筒體的延長(zhǎng)部所具備的被摩擦部件傳遞驅(qū)動(dòng)力，因此透鏡筒體沿著導(dǎo)向部的第一導(dǎo)向棒及第二導(dǎo)向棒沿光軸方向上升或下降。
日本特許第3646154號(hào)公報(bào)(圖8 )(專利文獻(xiàn)7 )公開(kāi)了 一種能以簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定的低速驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。該專利文獻(xiàn)7所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置具備若施加電壓則進(jìn)行伸縮的機(jī)電式變換元件；固定在該機(jī)電式變換元件的伸縮方向一端的驅(qū)動(dòng)摩擦部；以摩擦力與該驅(qū)動(dòng)摩擦部配合的配合部件；以及對(duì)機(jī)電式變換元件施加電壓的驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路重復(fù)進(jìn)行以下順序的循環(huán)電壓為最大值或最小值的任意一方的第一值，最大值和最小值的中間的第二值，最大值和最小值的任意另一方的第三值。這里，第一值和第三值的絕對(duì)值相等，符號(hào)不同，第二值為0伏。
在上述的專利文獻(xiàn)1~5所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置中，均為機(jī)電式變換元件的端面和振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)的端面直接結(jié)合。振動(dòng)摩擦部必需將利用機(jī)電式變換元件的伸縮產(chǎn)生的振動(dòng)(往復(fù)位移)有效地傳遞到移動(dòng)體(移動(dòng)部件)。然而，就專利文獻(xiàn)1 5所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法而言，將利用機(jī)電式變換元件的伸縮產(chǎn)生的振動(dòng)(往復(fù)位移)有效地傳遞到移動(dòng)體(移動(dòng)部件)是困難的。其結(jié)果，存在難以使移動(dòng)部件的移動(dòng)(位移)順利地進(jìn)行之類的問(wèn)題。
就專利文獻(xiàn)6所公開(kāi)的透鏡移送裝置的驅(qū)動(dòng)方法而言，以長(zhǎng)度變形模式和彎曲變形模式對(duì)壓電振動(dòng)元件同時(shí)勵(lì)振，并使在安裝于壓電體的 一端的摩擦部件上產(chǎn)生橢圓形的軌跡，使摩擦部件進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，存在壓電體的結(jié)構(gòu)(構(gòu)造)復(fù)雜之類的問(wèn)題。
在專利文獻(xiàn)7所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置中，也是機(jī)電式變換元件的伸縮方向的一端面和驅(qū)動(dòng)摩擦部的端面被直接固定。因此，與上述專利文獻(xiàn)1 5所公開(kāi)的驅(qū)
動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法同樣，即使在專利文獻(xiàn)7所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置中，也難以將利
用機(jī)電式變換元件的伸縮產(chǎn)生的振動(dòng)(往復(fù)位移)有效地傳遞到移動(dòng)體(移動(dòng)部件)上。其結(jié)果，存在難以使移動(dòng)部件的移動(dòng)(位移)順利地進(jìn)行之類的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的課題是提供一種能使移動(dòng)部件的移動(dòng)順利進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法。
本發(fā)明所要解決的其他課題是提供一種能使機(jī)電式變換元件的往復(fù)位移有效地傳遞到移動(dòng)部件上的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法。
本發(fā)明的其他目的隨著說(shuō)明的進(jìn)展便可清楚。
根據(jù)本發(fā)明，可得到一種驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，該驅(qū)動(dòng)裝置10、 IOA、 10B具備在伸縮方向具有相互面對(duì)的一對(duì)端面13a、 13b的機(jī)電式變換元件13,安裝在該機(jī)電式變換元件的一對(duì)端面的一方13b的振動(dòng)摩擦部14、 14A,與該振動(dòng)摩擦部摩擦結(jié)合的移動(dòng)部件121、 122,以及配置在機(jī)電式變換元件13的一對(duì)端面的一方13b和振動(dòng)摩擦部14、 14A的端面之間的振動(dòng)傳遞部件19;并且移動(dòng)部件可沿;f幾電式變換元件的伸縮方向移動(dòng)；該驅(qū)動(dòng)裝置10、 IOA、 10B的驅(qū)動(dòng)方法的特征是，使機(jī)電式變換元件13以鋸齒狀波往復(fù)位移，將該機(jī)電式變換元件的往復(fù)位移通過(guò)振動(dòng)傳遞部件19傳遞到振動(dòng)摩擦部14、 14A,由此，向失見(jiàn)定的方向線性驅(qū)動(dòng)移動(dòng)部件121、 122。
在上述本發(fā)明的第一方案的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法中，優(yōu)選對(duì)機(jī)電式變換元件13施加矩形波電壓而使機(jī)電式變換元件13以鋸齒狀波位移。希望矩形波電壓的負(fù)荷比在75/25 65/35的范圍。更優(yōu)選負(fù)荷比實(shí)際上為70/30。
在上述本發(fā)明的第二方案的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法中，優(yōu)選對(duì)機(jī)電式變換元件13反復(fù)施加驅(qū)動(dòng)電壓，上述驅(qū)動(dòng)電壓在一個(gè)周期具有由具有規(guī)定的負(fù)荷比電壓，由此，使機(jī)電式變換元件13以鋸齒狀波位移。希望上述規(guī)定的負(fù)荷比
在75/25 65/35的范圍。更優(yōu)選上述規(guī)定的負(fù)荷比實(shí)際上為70/30。上述待機(jī)電壓具有上述一個(gè)周期的規(guī)定百分比的待機(jī)時(shí)間。希望上述規(guī)定的百分比在20%~90%的范圍。更優(yōu)選上述規(guī)定的百分比實(shí)際上等于90%。
還有，上述的參照符號(hào)是為了容易理解而標(biāo)注的符號(hào)，只不過(guò)是一個(gè)例子而已，當(dāng)然并不限定于此。
本發(fā)明的效果如下。
在本發(fā)明中，由于使機(jī)電式變換元件以鋸齒狀波往復(fù)位移，并將該機(jī)電式變換元件的往復(fù)位移通過(guò)振動(dòng)傳遞部件傳遞到振動(dòng)摩擦部，因此，能夠向規(guī)定方向順利地線形驅(qū)動(dòng)移動(dòng)部件。


圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)裝置的第 一例的立體圖。圖2是放大表示圖1所示的驅(qū)動(dòng)裝置的主要部分的局部放大立體圖。圖3是圖1所示的驅(qū)動(dòng)裝置的側(cè)視圖。
圖4是放大表示圖3所示的驅(qū)動(dòng)裝置的主要部分的局部放大側(cè)視圖。圖5是圖1所示的驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖。
圖6是放大表示用圖5的橢圓包圍的部分的局部放大剖視圖。圖7是用于說(shuō)明彈簧的有效長(zhǎng)度的圖1所示的驅(qū)動(dòng)裝置的立體圖。圖8是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法的波形圖。圖9是表示圖1所示的驅(qū)動(dòng)裝置的變形例的立體圖。圖IO是放大表示圖9所示的驅(qū)動(dòng)裝置的主要部分的局部放大立體圖。圖11是應(yīng)用了本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)裝置的第二例所使用的、表示振動(dòng)摩擦部和第一及第二移動(dòng)體的配置關(guān)系的俯視剖視圖。
圖中
10、 IOA、 IOB—驅(qū)動(dòng)裝置，ll一靜止部件，121 —第一移動(dòng)體，122—第二移動(dòng)體，13—層疊壓電元件(機(jī)電式變換元件)，14、 14A—振動(dòng)摩擦部，141一第一摩擦面，141a—第一剖面V字狀槽，142—第二摩擦面，142a—第二剖面V字狀槽，15—彈簧(摩擦力施加機(jī)構(gòu)、加力機(jī)構(gòu))，15a—第一端部，15b—第二端部，17—可動(dòng)鏡筒(透鏡架、透鏡支撐體、被驅(qū)動(dòng)部件)，170—筒狀部，172—突條部，174—延伸部，174a—卡定槽，18—透《竟筒體(透4竟組件)，19一"t展動(dòng)傳遞部件，O—透4竟的光軸，AFL—可變焦距物4竟。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
參照?qǐng)D1至圖4對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)裝置10的第一例進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示驅(qū)動(dòng)裝置10的立體圖。圖2是放大表示圖1所示的驅(qū)動(dòng)裝置10的主要部分的局部放大立體圖。圖3是驅(qū)動(dòng)裝置10的側(cè)視圖。圖4是放大表示圖3所示的驅(qū)動(dòng)裝置的主要部分的局部放大側(cè)視圖。這里，如圖1至圖4所示，使用了正交坐標(biāo)系(X、 Y、 Z)。在圖l至圖4所示的狀態(tài)下，在正交坐標(biāo)系(X、 Y、 Z)中，X軸是前后方向(進(jìn)深方向)，Y軸是左右方向(寬度方向)，Z軸是上下方向(高度方向)。
圖示的驅(qū)動(dòng)裝置io作為例如可變焦距物鏡驅(qū)動(dòng)單元的透^:驅(qū)動(dòng)部而使
用。該場(chǎng)合，在圖1至圖4所示的例子中，上下方向Z是透鏡的光軸O方向。還有，可變焦距物鏡驅(qū)動(dòng)單元由透鏡可動(dòng)部和透鏡驅(qū)動(dòng)部構(gòu)成。透鏡驅(qū)動(dòng)
部沿光軸O方向可滑動(dòng)地支撐透鏡可動(dòng)部，并且如下文那樣驅(qū)動(dòng)透鏡可動(dòng)部。圖示的驅(qū)動(dòng)裝置10配置在未圖示的框體內(nèi)。框體包含杯狀的上側(cè)罩(未
圖示)和下側(cè)基座(未圖示)。在框體的下側(cè)基座上搭載有靜止部件(錘)11。上側(cè)罩的上面具有以透鏡的光軸o為中心軸的圓筒部(未圖示)。另一方面，雖然未圖示，但在下側(cè)基座的中夬部搭載有配置在基板上的攝像元件。該攝像元件拍攝由可動(dòng)透鏡(后迷)成像的被拍攝體像并變換成電信號(hào)。攝像元件由
例如電荷耦合器件(CCD—charge coupled device )型圖像傳感器、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS—complementary metal oxide semeconductor)型圖像傳感器構(gòu)成。
在框體內(nèi)容納有作為被驅(qū)動(dòng)部件的可動(dòng)鏡筒(透鏡架)17?？蓜?dòng)鏡筒(透鏡架、透鏡支撐體)17具有用于保持透鏡筒體(透鏡組件)18的圓筒狀的筒狀部170。透鏡筒體(透鏡組件)18?？勺兘咕辔镧RAFL。在透鏡架17的筒狀部170的內(nèi)周壁上切刻有內(nèi)螺紋(未圖示)。另一方面，在透鏡筒體18的外 周壁上切刻有與上述內(nèi)螺紋螺紋連接的外螺紋(圖示)。因而，為了將透鏡筒
體18裝配在透鏡架17上，通過(guò)將透鏡筒體18相對(duì)透4竟架17的筒狀部170 繞光軸O旋轉(zhuǎn)并沿著光軸0方向螺紋連接，從而將透鏡筒體18容納在透鏡架 17內(nèi)，并用粘接劑等相互接合。
透鏡架17具有相對(duì)于光軸0在筒狀部170的左右方向Y的右側(cè)向半徑方 向外側(cè)突出的突條部172。該突條部172與光軸O平行地向上下方向Z延伸。 在該突條172的后壁固定有棒狀的第一移動(dòng)體(移動(dòng)軸)121。在圖示的例子 中，第一移動(dòng)體121做成圓柱狀。
透鏡架17具有在圓筒部170的后端向左右方向Y的左側(cè)延伸的延伸部 174。在該延伸部174上設(shè)有用于保持彈簧15的第一端部15a的卡定槽174a。 彈簧15沿著延伸部174從該第一端部15a向左右方向Y的右側(cè)延伸到第二端 部15b。在該彈簧15的第二端部15b安裝有棒狀的第二移動(dòng)體(移動(dòng)軸)122。 在圖示的例子中，第二移動(dòng)體122也與第一移動(dòng)體121同樣地做成圓柱狀。
該第二移動(dòng)體(移動(dòng)軸)122通過(guò)彈簧15向接近于第一移動(dòng)體(移動(dòng)軸) 121的方向(前后方向X的前方向)加力。后述的振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14 被該第一及第二摩擦面141、 142夾持在第一移動(dòng)體(移動(dòng)軸)121和第二移 動(dòng)體(移動(dòng)軸)122之間。第一及第二摩擦面141、 142在與光軸0方向正交 的方向相互面對(duì)。換言之，第一及第二摩擦面141、 142在與后述的層疊壓電 元件13的伸縮方向正交的方向相互面對(duì)。
在圖示的例子中，第一移動(dòng)體121的長(zhǎng)度比第二移動(dòng)體122的長(zhǎng)度長(zhǎng)。第 一移動(dòng)體121和第二移動(dòng)體122用相同材料構(gòu)成。第一移動(dòng)體121和第二移動(dòng) 體122的組合作為移動(dòng)部件而工作。
通過(guò)可動(dòng)鏡筒(透鏡架)17、透鏡筒體(透鏡組件)18、彈簧15、第一 及第二移動(dòng)體121、 122的組合，構(gòu)成可變焦距物鏡驅(qū)動(dòng)單元的透鏡可動(dòng)部。 如下文所述，在振動(dòng)摩擦部14的第一及第二摩擦面141、 142的至少一方形成 有剖面V字狀的槽。這樣，即使不設(shè)置特別(專用)的導(dǎo)向部件，透鏡可動(dòng) 部也可以相對(duì)框體僅在光軸O方向直線移動(dòng)。因此，不需要上述的專利文獻(xiàn)l 至6所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)裝置那樣的導(dǎo)向部件。其次，對(duì)可變焦距物鏡驅(qū)動(dòng)單元的透鏡驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行說(shuō)明。透鏡驅(qū)動(dòng)部(驅(qū) 動(dòng)裝置IO)包括作為機(jī)電式變換元件而工作的層疊壓電元件13、上述靜止部 件(錘)11、上述振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14以及振動(dòng)傳遞部件19。
層疊壓電元件13沿著光軸O方向進(jìn)行伸縮。層疊壓電元件13具有沿光 軸O方向?qū)盈B了多個(gè)壓電層的構(gòu)造。如圖4所示，層疊壓電元件13具有在伸 縮方向相互面對(duì)的第一端面(下端面)13a和第二端面(上端面)13b。靜止 部件(錘)11用粘接劑等與層疊壓電元件13的第一端面(下端面)13a結(jié)合。 層疊壓電元件13和-猙止部件11的組合稱為壓電單元。
振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14通過(guò)振動(dòng)傳遞部件19用粘接劑等安裝在層疊 壓電元件13的第二端面(上端面)13b。即、層疊壓電元件13的上端面13b 用粘接劑(粘接樹(shù)脂)與振動(dòng)傳遞部件19的下端面19a結(jié)合(接合)，振動(dòng)摩 擦部(振動(dòng)部件)14的下端面14a用粘接劑(粘接樹(shù)脂)與振動(dòng)傳遞部件19 的上端面19b結(jié)合(接合)。
這樣，在本實(shí)施方式中，由于在振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14和層疊壓電 元件(機(jī)電式變換元件)13之間追加(安裝)振動(dòng)傳遞部件19,因此振動(dòng)摩 擦部(振動(dòng)部件)14只要是考慮了與第一及第二移動(dòng)體121、 122的滑動(dòng)性的 結(jié)構(gòu)即可。因此，振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14不必考慮與機(jī)電式變換元件(層 疊壓電元件)13的樹(shù)脂粘接性來(lái)選定該材料。由此，振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件) 14不僅具有選定其材料的自由度，而且其形狀的自由度也較大。在圖示的例 子中，作為振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14的材料，使用的是在表面實(shí)施了含氟 潤(rùn)滑材料涂層的鋁。另一方面，作為振動(dòng)傳遞部件19的材料，使用的是鐵合 金(冷軋鋼板(SPCC )、不銹鋼(SUS )等)。
另外，通過(guò)追加振動(dòng)傳遞部件19,并使其材質(zhì)、形狀與其它部件一致， 從而能夠抑制彈簧15的共振現(xiàn)象。而且還可以用形狀比較筒單的振動(dòng)傳遞部 件19來(lái)補(bǔ)償因彈簧15的尺寸不均而產(chǎn)生的每個(gè)產(chǎn)品的性能不均。換言之，由 于能夠以簡(jiǎn)單的形狀制作振動(dòng)傳遞部件19,因此能夠減少驅(qū)動(dòng)裝置10的每個(gè) 產(chǎn)品的性能不均。
再有，通過(guò)追加振動(dòng)傳遞部件19,如下文所述，可以使由機(jī)電式變換元 件(層疊壓電元件)13的伸縮而發(fā)生的振動(dòng)(往復(fù)位移)有效地地傳遞到移動(dòng)部件(121、 122)。其結(jié)果，能夠使移動(dòng)部件(121、 122)的移動(dòng)(位移) 順利地進(jìn)行。
參照?qǐng)D5及圖6，對(duì)振動(dòng)摩擦部14和第一及第二移動(dòng)體121、 122之間的 關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖5是驅(qū)動(dòng)裝置10的俯視圖，圖6是放大表示用圖5的 橢圓包圍的部分的局部放大剖視圖。
棒狀的第一及第二移動(dòng)軸121、 122與該振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14摩擦 結(jié)合。在振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14上，在前后方向X的前端的、該振動(dòng)摩 擦部14和棒狀的第一移動(dòng)軸121之間的第一摩擦結(jié)合部(第一摩擦面)141 上形成有第一剖面V字狀的槽141a,在前后方向X的后端的、該振動(dòng)摩擦部 14和棒狀的第二移動(dòng)軸122之間的第二摩擦結(jié)合部(第二摩擦面)142上形成 有第二剖面V字狀的槽142a。
如上所述，透鏡移動(dòng)部具備用于將振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14用棒狀的 第一及第二移動(dòng)體(移動(dòng)軸)121、 122夾入的彈簧15。即、彈簧15其第一端 部15a保持在卡定槽174a中，用安裝在其第二端部15b的第二移動(dòng)體(移動(dòng) 軸)122產(chǎn)生將振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14向第一移動(dòng)體(移動(dòng)軸)121推壓 的推壓力。換言之，彈簧15通過(guò)使第二移動(dòng)體(移動(dòng)軸)122向振動(dòng)摩擦部 (振動(dòng)部件)14加力，并用第一及第二移動(dòng)體121、 122夾持振動(dòng)摩擦部(振 動(dòng)部件)14,從而作為在振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14和第一及第二移動(dòng)體121 、 122之間施加摩擦力的摩擦力施加機(jī)構(gòu)(加力機(jī)構(gòu))而發(fā)揮作用。
這樣，振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14在其兩端面(形成于第一摩擦面141 的第一剖面V字狀的槽141a和形成于第二摩擦面142的第二剖面V字狀的槽 142a)由第一及第二移動(dòng)體121、 122夾入，因此能夠限制透鏡可動(dòng)部的位置， 并且能夠抑制透鏡可動(dòng)部繞第一移動(dòng)體121旋轉(zhuǎn)。即、即使不使用任何特別的 (專用的)導(dǎo)向部件，也能夠防止作為被驅(qū)動(dòng)部件的透鏡架17如圖6的箭頭 所示的那樣繞第一移動(dòng)體121旋轉(zhuǎn)。
另外，在圖示的實(shí)施方式中，第一移動(dòng)體121和第二移動(dòng)體122用相同的 材料構(gòu)成。因此，能夠使第一移動(dòng)體121和振動(dòng)摩擦部14的第一摩擦面141 之間的第一摩擦系數(shù)、與第二移動(dòng)體122和振動(dòng)摩擦部14的第二摩擦面142 之間的第二摩擦系數(shù)實(shí)際上相等。其結(jié)果，如圖6所示，能夠使在第一移動(dòng)體
13121和振動(dòng)摩4寮部14的第一摩擦面141之間的接觸線(圖6的左側(cè)的兩個(gè)黑
圓點(diǎn))發(fā)揮作用的第一摩擦力、與在第二移動(dòng)體122和振動(dòng)摩擦部14的第二 摩擦面142之間的接觸線(圖6的右側(cè)的兩個(gè)黑圓點(diǎn))發(fā)揮作用的第二摩擦力 實(shí)際上相等。由此，能夠使透鏡可動(dòng)部穩(wěn)定地進(jìn)行直線驅(qū)動(dòng)。其結(jié)果，可以將 由層疊壓電元件(機(jī)電式變換元件)13的伸縮產(chǎn)生的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)有效地地傳遞 到第一及第二移動(dòng)體121、 122上。
在振動(dòng)摩擦部14中，在振動(dòng)摩擦部14和第一移動(dòng)體121之間的第一摩擦 結(jié)合部(第一摩擦面141 )上形成有第一剖面V字狀的槽141a。通過(guò)振動(dòng)摩 擦部14的第一剖面V字狀的槽141a形成的與第一移動(dòng)體121的兩直線接觸， 可得到第一摩擦結(jié)合部(第一摩擦面)141的接觸狀態(tài)穩(wěn)定，且再現(xiàn)性良好的 摩擦驅(qū)動(dòng)，并且具有提高第一移動(dòng)體121的作為一軸移動(dòng)體的直進(jìn)移動(dòng)性之類 的效果。而且，該第一剖面V字狀的槽141a的角度6 ,希望在30度至不足180 度的范圍。
同樣，在振動(dòng)摩擦部14中，在振動(dòng)摩擦部14和第二移動(dòng)體122之間的第 二摩擦結(jié)合部(第二摩擦面142)上形成有第二剖面V字狀的槽142a。通過(guò) 振動(dòng)摩擦部14的第二剖面V字狀的槽142a形成的與第二移動(dòng)體122的兩直 線接觸，可得到第二摩擦結(jié)合部(第二摩擦面)142的接觸狀態(tài)穩(wěn)定，再現(xiàn)性 良好的摩擦驅(qū)動(dòng)，并且具有提高第二移動(dòng)體122的作為一軸移動(dòng)體的直進(jìn)移動(dòng) 性之類的效果。而且，該第二剖面V字狀的槽142a的角度0 2希望在3O度至 不足180度的范圍。
另外，將第一及第二移動(dòng)體121、 122用彈簧15推壓到振動(dòng)摩擦部14。 由此，通過(guò)將第一及第二移動(dòng)體121、 122分別推壓到振動(dòng)摩擦部14的第一剖 面V字狀的槽141a和第二剖面V字狀的槽142a,從而可實(shí)現(xiàn)三部件(第一及 第二移動(dòng)體121、 122,振動(dòng)摩擦部14)的穩(wěn)定的四線接觸。
參照?qǐng)D7對(duì)彈簧15的有效長(zhǎng)度Ls進(jìn)行說(shuō)明。圖7是圖1所示的驅(qū)動(dòng)裝置 IO的立體圖。如圖7所示，驅(qū)動(dòng)裝置IO可以將彈簧15的有效長(zhǎng)度Ls設(shè)計(jì)得 較長(zhǎng)。因此，即使彈簧15的尺寸或組裝尺寸不均，也能減少對(duì)負(fù)載的影響。 其結(jié)果，能夠減少每個(gè)產(chǎn)品的性能不均地制造驅(qū)動(dòng)裝置10。
這樣，由于能夠?qū)椈?5的有效長(zhǎng)度Ls設(shè)計(jì)得較長(zhǎng)，因此作為彈簧15的材料，不僅可以是金屬，即使是樹(shù)脂成型品也能發(fā)揮充分的彈性效果。
另外，將彈簧15不是安裝在振動(dòng)摩擦部14上，而是安裝在透鏡可動(dòng)部一
側(cè)。這樣，通過(guò)使振動(dòng)摩擦部14和彈簧15分離，從而能夠防止引起彈簧15 的共振現(xiàn)象。因此，消除了振動(dòng)摩擦部14和彈簧15倒相，可以使透鏡可動(dòng)部 有效地地移動(dòng)。另外，透4免移動(dòng)部的行進(jìn)方向也可以控制為向所需的方向前進(jìn)。
透鏡驅(qū)動(dòng)部和透鏡可動(dòng)部如圖1所示，相對(duì)光軸O并排配置。因此能使 驅(qū)動(dòng)裝置10實(shí)現(xiàn)低高度化。
另外，在圖示的實(shí)施方式中，使第一移動(dòng)體121的長(zhǎng)度比第二移動(dòng)體122 的長(zhǎng)度長(zhǎng)。其理由如下。第一移動(dòng)體121為了與振動(dòng)摩擦部14實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的摩 擦結(jié)合而使其長(zhǎng)度稍長(zhǎng)。另一方面，第二移動(dòng)體122起到用于驅(qū)動(dòng)裝置10的 穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)的輔助作用，因而使其長(zhǎng)度稍短。由此，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置10的小型化、 低高度化。
其次，參照?qǐng)D8，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行說(shuō) 明。圖8 (A)及圖8 (B)分別表示利用驅(qū)動(dòng)電路(未圖示)對(duì)層疊壓電元件 13施加的驅(qū)動(dòng)電壓的變化和層疊壓電元件13的位移。圖8 (C)是表示沒(méi)有 振動(dòng)傳遞部件19的場(chǎng)合(現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)裝置)的移動(dòng)部件(121、 122)的位移 的圖。圖8 (D)是表示有振動(dòng)傳遞部件19的場(chǎng)合(本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置10) 的移動(dòng)部件(121、 122)的位移的圖。在圖8 (A) (D)中，橫軸表示時(shí)間 [Hsec]。圖8 (A)的縱軸表示電壓[V]。在圖8 (B) ~圖8 (D)中，縱軸表 示位移[nm]。
如圖8所示，對(duì)層疊壓電元件13施加由負(fù)電壓和正電壓的重復(fù)波形構(gòu)成 的矩形波電壓作為驅(qū)動(dòng)電壓。在圖示的例子中，負(fù)電壓為-2.8V,正電壓為 十2.8V。矩形波電壓的驅(qū)動(dòng)頻率為96kHz，負(fù)荷比(在圖示例中，負(fù)電壓的脈 沖寬度和正電壓的脈沖寬度之比)為30/70。還有，在圖示的例子中，表示了 使透鏡架17 (透鏡筒體18)沿著光軸O方向(上下方向Z)向下方連續(xù)移動(dòng) 的例子。
在這種狀況下，如圖8 (B)所示，層疊壓電元件13交替產(chǎn)生與脈沖寬度 短的負(fù)電壓對(duì)應(yīng)的急劇位移(伸長(zhǎng))、和與脈沖寬度長(zhǎng)的正電壓對(duì)應(yīng)的緩慢位 移(縮短)。即、對(duì)層疊壓電元件13施加矩形波電壓(驅(qū)動(dòng)電壓)(圖8 (A)),相對(duì) 層疊壓電元件13產(chǎn)生鋸齒波狀的往復(fù)位移(伸縮)(圖8 (B))。
除了圖8外還參照?qǐng)D1，對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置IO的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)使透 鏡可動(dòng)部沿著上下方向Z向下方移動(dòng)的場(chǎng)合的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖8(A)所示，若對(duì)層疊壓電元件13施加脈沖寬度短的負(fù)電壓， 則如圖8(B)所示，層疊壓電元件13迅速產(chǎn)生厚度方向的伸長(zhǎng)位移。其結(jié)果， 振動(dòng)摩一察部14通過(guò)振動(dòng)傳遞部件19沿著光軸O方向(上下方向Z)迅速向上 方移動(dòng)。此時(shí)，透鏡可動(dòng)部(第一及第二移動(dòng)體121、 122)利用其慣性力克 服振動(dòng)摩擦部14和棒狀的第一及第二移動(dòng)體121、 122之間的摩擦力實(shí)際上停 在該4立置而不移動(dòng)。
其次，如圖8(A)所示，若對(duì)層疊壓電元件13施加脈沖寬度長(zhǎng)的正電壓， 則如圖8(B)所示，層疊壓電元件13緩慢地產(chǎn)生厚度方向的縮短位移。其結(jié) 果，振動(dòng)摩擦部14通過(guò)振動(dòng)傳遞部件19沿著光軸O方向(上下方向Z)緩慢 地向下方移動(dòng)。此時(shí)，振動(dòng)摩〗察部14和棒狀的第一及第二移動(dòng)體121、 122 利用在它們之間接觸面(第一及第二摩擦面141、 142)產(chǎn)生的摩擦力而結(jié)合， 因此透鏡可動(dòng)部(第一及第二移動(dòng)體121、 122)與振動(dòng)摩擦部14一起實(shí)際上 沿著光軸O方向(上下方向Z)向下方移動(dòng)。
這樣，通過(guò)對(duì)層疊壓電元件13交替施加脈沖寬度短的負(fù)電壓和脈沖寬度 長(zhǎng)的正電壓，使層疊壓電元件13交替產(chǎn)生伸長(zhǎng)位移和縮短位移，從而能夠使 透鏡架17 (透鏡筒體18)沿著光軸O方向(上下方向Z)向下方連續(xù)移動(dòng)。
這里，在沒(méi)有振動(dòng)傳遞部件19的現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)裝置中，層疊壓電元件(機(jī) 電式變換元件)13的往復(fù)位移(振動(dòng))直接傳遞到振動(dòng)摩擦部14。因此，難 以使通過(guò)層疊壓電元件(機(jī)電式變換元件)13的伸縮產(chǎn)生的振動(dòng)(往復(fù)位移) 有效地地傳遞到移動(dòng)部件(121、 122)上。其結(jié)果，如圖8 (C)所示，不能 使透鏡可動(dòng)部(移動(dòng)部件)順利地移動(dòng)。
另一方面，在具有振動(dòng)傳遞部件19的本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置10中，層疊 壓電元件(機(jī)電式變換元件)13的往復(fù)位移(振動(dòng))通過(guò)掙動(dòng)傳遞部件19傳 遞到振動(dòng)摩擦部14。因此，能夠使通過(guò)層疊壓電元件(機(jī)電式變換元件)13 的伸縮產(chǎn)生的振動(dòng)(往復(fù)位移)有效地地傳遞到移動(dòng)部件(121、 122)上。其結(jié)果，如圖8 (D)所示，能夠使透鏡可動(dòng)部(移動(dòng)部件)順利地移動(dòng)。
如上所述，通過(guò)使機(jī)電式變換元件13以鋸齒波狀往復(fù)位移，并將該機(jī)電 式變換元件13的往復(fù)位移通過(guò)振動(dòng)傳遞部件19傳遞到振動(dòng)摩^~部14,從而 能夠向規(guī)定的方向(在上述例子中為下方)順利地線性驅(qū)動(dòng)移動(dòng)部件(121、 122)。
還有，要想使透鏡可動(dòng)部沿著光軸O方向(上下方向Z)向上方移動(dòng)，通 過(guò)與上述相反地對(duì)層疊壓電元件13交替施加脈沖寬度長(zhǎng)的負(fù)電壓和脈沖寬度 短的正電壓而可實(shí)現(xiàn)。
還有，在上述的第一實(shí)施方式中，以矩形電壓波的負(fù)荷比(正電壓的脈沖 寬度和負(fù)電壓的脈沖寬度之比或負(fù)電壓的脈沖寬度和正電壓的脈沖寬度之比) 為70/30的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明。然而，本發(fā)明的發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，上述 負(fù)荷比只要在75/25~65/35的范圍，就能夠使透鏡可動(dòng)部(移動(dòng)部件)順利地 移動(dòng)。
另外，在上述的第一實(shí)施方式中，對(duì)機(jī)電式變換元件13施加矩形波電壓 而使機(jī)電式變換元件13以鋸齒狀波往復(fù)位移，不言而喻，使機(jī)電式變換元件 13以鋸齒狀波往復(fù)位移的方法并不限定于此。
再有，在上述的第一實(shí)施方式中，通過(guò)使移動(dòng)部件(121、 122)相對(duì)振動(dòng) 傳遞部件14重復(fù)不滑動(dòng)的狀態(tài)和滑動(dòng)的狀態(tài)，從而使移動(dòng)部件(121、 122) 向規(guī)定的方向進(jìn)行線性移動(dòng)。換言之，以如下方式驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置10,即，在 機(jī)電式變換元件13伸長(zhǎng)時(shí)和縮短時(shí)的一方，^f吏其在振動(dòng)摩擦部14和移動(dòng)部件 (121、 122)之間產(chǎn)生滑動(dòng)，在伸長(zhǎng)時(shí)和縮短時(shí)的另一方，使其在振動(dòng)摩擦部 14和移動(dòng)部件(121、 122)之間不產(chǎn)生滑動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)方法在該技術(shù)領(lǐng)域稱 為不滑動(dòng)/滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
然而，也可以通過(guò)使移動(dòng)部件(121、 122)相對(duì)振動(dòng)傳遞部件14重復(fù)滑 動(dòng)的狀態(tài)，從而使移動(dòng)部件(121、 122)向規(guī)定的方向進(jìn)行線性移動(dòng)。換言之， 也可以以如下方式驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置10,即，不論在機(jī)電式變換元件13的伸長(zhǎng)時(shí) 和縮短時(shí)的哪一方，都在振動(dòng)摩擦部14和移動(dòng)部件(121、 122)之間產(chǎn)生滑 動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)方法在該技術(shù)領(lǐng)域稱為滑動(dòng)/滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
其次，對(duì)層疊壓電元件13進(jìn)行說(shuō)明。層疊壓電元件13做成長(zhǎng)方體形狀，該元件尺寸為0.9[mm]x0.9[mm]xl.5[mm]。作為壓電材料，使用了如PZT那樣 的低Qm材料。通過(guò)將厚度20[1im]的壓電材料和厚度2[nm]的內(nèi)部電極以梳形 交替層疊50層來(lái)制造層疊壓電元件13。并且，層疊壓電元件13的有效內(nèi)部 電極尺寸為0.6[mm]x0.6[mm]。換言之，在位于層疊壓電元件13的有效內(nèi)部 電極的外側(cè)的周邊部分存在寬度0.5[mm]的環(huán)狀的不靈敏區(qū)部分(間隙)。
在圖1至圖7所示的驅(qū)動(dòng)裝置10中，第一移動(dòng)體121和可動(dòng)鏡筒(透鏡 架、透鏡支撐體)17相互分開(kāi)固定，但也可以如圖9及圖IO所示的驅(qū)動(dòng)裝置 IOA那樣，將第一移動(dòng)體121和可動(dòng)鏡筒(透鏡架、透鏡支撐體)17構(gòu)成為 一體。該場(chǎng)合，可動(dòng)鏡筒(透鏡架、透鏡支撐體)17和第一移動(dòng)體121用同 一材料構(gòu)成。
參照?qǐng)D11,對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)裝置10B的第二例進(jìn)行說(shuō) 明。驅(qū)動(dòng)裝置IOB除了振動(dòng)摩擦部如下文那樣改變這點(diǎn)外，具有與圖1至圖7 所示的驅(qū)動(dòng)裝置10同樣的結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)振動(dòng)摩擦部標(biāo)上14A的參照符號(hào)。 圖11是與圖6同樣的表示振動(dòng)摩擦部14A和第一及第二移動(dòng)體121、 122的 配置關(guān)系的俯視剖視圖。
與圖6所示的振動(dòng)摩擦部14不同，振動(dòng)摩擦部14A僅在其第一摩擦面141 上形成剖面V字狀的槽141a。因此，振動(dòng)摩擦部14A的第二摩擦面142做成 平面構(gòu)造。
即，在具有圖6所示的振動(dòng)摩擦部14的驅(qū)動(dòng)裝置10中，移動(dòng)部件(第一 及第二移動(dòng)體121、 122)與振動(dòng)摩擦部14為四線接觸，但在具有圖11所示 的振動(dòng)摩擦部14A的驅(qū)動(dòng)裝置10B中，移動(dòng)部件(第一及第二移動(dòng)體121、 122)與振動(dòng)摩纟察部14A為三線接觸。
即使在該驅(qū)動(dòng)裝置10B中，也能將第一及第二移動(dòng)體121、 122用彈簧15 (參照?qǐng)Dl)推壓到振動(dòng)摩擦部14A上。由此，通過(guò)將第一及第二移動(dòng)體分別 推壓到振動(dòng)摩擦部14A的第一剖面V字狀的槽141a和第二摩擦面142上，從 而可以實(shí)現(xiàn)三部件(第一及第二移動(dòng)體121、 122，振動(dòng)摩擦部14A)的穩(wěn)定 的三線接觸。
這樣，振動(dòng)摩擦部(振動(dòng)部件)14A在其兩端面(形成于第一摩擦面141 的第一剖面V字狀槽141a和第二摩擦面142)由第一及第二移動(dòng)體121、 122
18夾入，因此能夠限制透鏡可動(dòng)部的位置，并且能夠抑制透鏡可動(dòng)部繞第一移動(dòng) 體121旋轉(zhuǎn)。即，即使不使用任何特別的(專用的)導(dǎo)向部件，也能夠防止作
為被驅(qū)動(dòng)部件的透鏡架17如圖11的箭頭所示的那樣繞第一移動(dòng)體121旋轉(zhuǎn)。
另外，在本實(shí)施方式中，也設(shè)定成使第一移動(dòng)體121和振動(dòng)摩一察部14A 的第一摩擦面141之間的第一摩擦系數(shù)、與第二移動(dòng)體122和振動(dòng)摩擦部14A 的第二摩擦面142之間的第二摩擦系數(shù)實(shí)際上相等。換言之，以第一及第二摩 擦系數(shù)實(shí)際上相等的方式選定(選擇)第一及第二移動(dòng)體121、 122的材料。 其結(jié)果，如圖11所示，能夠使在第一移動(dòng)體121和振動(dòng)摩擦部14A的第一摩 擦面141之間的接觸線(圖11的左側(cè)的兩個(gè)黑圓點(diǎn))發(fā)揮作用的第一摩擦力、 與在第二移動(dòng)體122和振動(dòng)摩擦部14A的第二摩擦面142之間的接觸線(圖 11的右側(cè)的一個(gè)黑圓點(diǎn))發(fā)揮作用的第二摩擦力實(shí)際上相等。由此，能夠穩(wěn) 定地驅(qū)動(dòng)透4竟可動(dòng)部。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置IOB，通過(guò)由形成于振動(dòng)摩擦部14A的第一摩擦 面141上的剖面V字狀的槽141a得到的與第一移動(dòng)體121的兩直線接觸、和 由形成于振動(dòng)摩擦部14A的第二摩擦面142得到的與第二移動(dòng)體122的一直 線接觸，從而可得到摩擦結(jié)合部(第一及第二摩擦面141、 142的接觸狀態(tài)穩(wěn) 定，再現(xiàn)性良好的摩擦驅(qū)動(dòng)，并且具有提高移動(dòng)部件(第一及第二移動(dòng)體121、 122)的作為一軸移動(dòng)體的直進(jìn)移動(dòng)性之類的效果。
還有，在圖11所示的驅(qū)動(dòng)裝置10B中，僅在振動(dòng)摩擦部14A的第一摩擦 面141上形成剖面V字狀的槽141a，但也可以與其相反，僅在振動(dòng)摩擦部的 第二摩擦面上形成剖面V字狀的槽。
在對(duì)機(jī)電式變換元件(層疊壓電元件)13簡(jiǎn)單地施加矩形波電壓作為驅(qū) 動(dòng)電壓的、上述本發(fā)明的第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)方法中，如以下詳細(xì)說(shuō)明的那樣， 本發(fā)明的發(fā)明者們通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)到難以用寬帶頻率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
于是，在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)方法中，對(duì)^l電式變換元件(層疊 壓電元件)13反復(fù)施加在一個(gè)周期具有由具有由規(guī)定的負(fù)荷比的反極性的矩 形波電壓、和與該矩形波電壓連續(xù)且為0V的待機(jī)電壓構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電壓。
圖12及圖13表示改變待機(jī)電壓的待機(jī)時(shí)間wait時(shí)的頻率(kHz)和動(dòng)作 速度(mm/s)的關(guān)系。這里，將一周期作為100%時(shí)的待機(jī)時(shí)間wait用百分比(%)表示。另外，在圖示的例子中，作為驅(qū)動(dòng)條件，表示了電壓的最大值的
絕對(duì)值為2.8V,規(guī)定的負(fù)荷比為70/30的情況。
在圖12 (A)、圖12 (B)、圖12 (C)、圖13 ( A)、圖13 (B)、圖13 (C) 的各圖中，左側(cè)表示對(duì)機(jī)電式變換元件(層疊壓電元件)13施加的驅(qū)動(dòng)電壓 的輸入波形，右側(cè)表示驅(qū)動(dòng)頻率(kHz)對(duì)透鏡可動(dòng)部的動(dòng)作速度(mm/s)的 特性圖。另外，在這些圖的右側(cè)的特性圖中，圓標(biāo)記表示透鏡下降的方向的速 度，四角標(biāo)記表示透鏡上升的方向的速度。
圖12 (A)表示待才幾時(shí)間wait為0%的輸入波形和頻率對(duì)動(dòng)作速度的特性 圖。即、圖12 (A)表示根據(jù)本發(fā)明的第一驅(qū)動(dòng)方法的特性。
對(duì)機(jī)電式變換元件(層疊壓電元件)13施加的驅(qū)動(dòng)電壓的待機(jī)時(shí)間wait 為0%的場(chǎng)合，從圖12 (A)的右側(cè)的特性圖可知，作為工作頻帶，存在 50kHz 55kHz和68kHz這兩個(gè)區(qū)域。但是，在這兩個(gè)區(qū)域，透鏡可動(dòng)部都只 能在狹窄的頻帶傳工作。而且還產(chǎn)生透鏡位移方向的逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這顯示出，根 據(jù)產(chǎn)品在工作條件相同的情況下，只要透鏡向下降方向動(dòng)作，透鏡就有向上升 方向動(dòng)作的可能性。
圖12 (B)表示待4幾時(shí)間wait為20%的輸入波形和頻率對(duì)動(dòng)作速度的特 性圖。圖12 (C)表示待機(jī)時(shí)間wait為40%的輸入波形和頻率對(duì)動(dòng)作速度的 特性圖。圖13 (A)表示待機(jī)時(shí)間wait為60%的輸入波形和頻率對(duì)動(dòng)作速度 的特性圖。圖13 (B)表示待機(jī)時(shí)間wait為80%的輸入波形和頻率對(duì)動(dòng)作速 度的特性圖。圖13 (C)表示待機(jī)時(shí)間wait為90%的輸入波形和頻率對(duì)動(dòng)作 速度的特性圖。即、這些圖表示根據(jù)本發(fā)明的第二驅(qū)動(dòng)方法的特性。
對(duì)機(jī)電式變換元件(層疊壓電元件)13施加的驅(qū)動(dòng)電壓的待機(jī)電壓的待 機(jī)時(shí)間wait為20%的場(chǎng)合，從圖12 (B)的右側(cè)的特性圖可知，作為工作頻 帶，存在45kHz 70kHz和88kHz以上的兩個(gè)區(qū)域。因此，就這兩個(gè)區(qū)域而言， 與圖12(A)相比較，能以較寬頻帶驅(qū)動(dòng)透鏡可動(dòng)部。而且還能改善透鏡位移 方向的逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
對(duì)機(jī)電式變換元件(層疊壓電元件)13施加的驅(qū)動(dòng)電壓的待機(jī)電壓的待 機(jī)時(shí)間wait為40%的場(chǎng)合，從圖12 (C)的右側(cè)的特性圖可知，作為工作頻 帶，存在55kHz 83kHz的一個(gè)區(qū)域。因此，就這一個(gè)區(qū)域而言，與圖12(A)
20相比較，能以較寬頻帶驅(qū)動(dòng)透鏡可動(dòng)部。而且還能改善透鏡位移方向的逆轉(zhuǎn)現(xiàn) 象。
對(duì)機(jī)電式變換元件(層疊壓電元件)13施加的驅(qū)動(dòng)電壓的待機(jī)電壓的待 機(jī)時(shí)間wait為60%的場(chǎng)合，從圖13 (A)的右側(cè)的特性圖可知，作為工作頻 帶，存在58kHz以下和73kHz 75kHz這兩個(gè)區(qū)域。因此，就這兩個(gè)區(qū)域而言， 與圖12(A)相比較，能以較寬頻帶驅(qū)動(dòng)透鏡可動(dòng)部。而且還能改善透鏡位移 方向的逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
對(duì)機(jī)電式變換元件(層疊壓電元件)13施加的驅(qū)動(dòng)電壓的待機(jī)電壓的待 機(jī)時(shí)間wait為80%的場(chǎng)合，從圖13 (B)的右側(cè)的特性圖可知，作為工作頻 帶，存在65kHz以上的一個(gè)區(qū)域。因此，就這一個(gè)區(qū)域而言，與圖12(A) 相比較，能以較寬頻帶驅(qū)動(dòng)透鏡可動(dòng)部。而且還能改善透鏡位移方向的逆轉(zhuǎn)現(xiàn) 象。
對(duì)機(jī)電式變換元件(層疊壓電元件)13施加的驅(qū)動(dòng)電壓的待機(jī)電壓的待 機(jī)時(shí)間wait為90%的場(chǎng)合，從圖13 (C)的右側(cè)的特性圖可知，作為工作頻 帶，存在80kHz以下和94kHz以上這兩個(gè)區(qū)域。因此，就這兩個(gè)區(qū)域而言， 與圖12(A)相比較，能以較寬頻帶驅(qū)動(dòng)透鏡可動(dòng)部。而且還能改善透鏡位移 方向的逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
這樣，通過(guò)設(shè)定待機(jī)電壓為0V的待機(jī)時(shí)間，從而能以較寬頻帶驅(qū)動(dòng)透鏡 可動(dòng)部。其結(jié)果，能夠抑制每個(gè)產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)條件的波動(dòng)。另外，由于能夠抑制 透鏡位移方向的逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，因此能夠穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)透鏡可動(dòng)部。還有，為0V的 待機(jī)電壓的待機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，越能抑制驅(qū)動(dòng)裝置IO的消耗電力。
還有，在上述本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，雖以規(guī)定的負(fù)荷比為70/30的情 況為例子進(jìn)行了說(shuō)明。然而，本發(fā)明的發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，只要上述規(guī)定的 負(fù)荷比在75/25~65/35的范圍，就能夠使透鏡可動(dòng)部(移動(dòng)部件)順利地移動(dòng)。 另夕卜，在上述本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，雖以待機(jī)電壓的待機(jī)時(shí)間在一周期的 20%~90%的范圍的情況為例子進(jìn)行了說(shuō)明，不言而喻，待機(jī)電壓的待機(jī)時(shí)間 并不限定于此。
以上雖通過(guò)其優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但很顯然，在不脫離本 發(fā)明的精神的范圍內(nèi)，可由本行業(yè)人員進(jìn)行各種變更。例如，在上述的實(shí)施方式中，第一及第二移動(dòng)體做成圓柱狀，不言而喻，第一及第二移動(dòng)體的形狀并 不限定于此。另外，在上述的實(shí)施方式中，振動(dòng)摩擦部做成復(fù)雜的形狀(異形)， 但也可以是圓柱狀(棒狀)。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，該驅(qū)動(dòng)裝置具備具有在伸縮方向相互面對(duì)的一對(duì)端面的機(jī)電式變換元件，安裝在該機(jī)電式變換元件的上述一對(duì)端面的一方的振動(dòng)摩擦部，與該振動(dòng)摩擦部摩擦結(jié)合的移動(dòng)部件，以及配置在上述機(jī)電式變換元件的上述一對(duì)端面的一方和上述振動(dòng)摩擦部的端面之間的振動(dòng)傳遞部件；并且上述移動(dòng)部件可沿上述機(jī)電式變換元件的伸縮方向移動(dòng)；該驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法的特征在于，使上述機(jī)電式變換元件以鋸齒狀波往復(fù)位移，使該機(jī)電式變換元件的往復(fù)位移通過(guò)上述振動(dòng)傳遞部件傳遞到上述振動(dòng)摩擦部，由此，沿規(guī)定的方向線性驅(qū)動(dòng)上述移動(dòng)部件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 對(duì)上述機(jī)電式變換元件施加矩形波電壓而使上述機(jī)電式變換元件以上述鋸齒狀波位移。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 上述矩形波電壓的負(fù)荷比在75/25 65/35的范圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 上述負(fù)荷比實(shí)際上為70/30。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 對(duì)上述機(jī)電式變換元件反復(fù)施加上述驅(qū)動(dòng)電壓，上述驅(qū)動(dòng)電壓在一個(gè)周期具有由具有規(guī)定的負(fù)荷比的反極性的矩形波電壓、和與該矩形波電壓連續(xù)且為 0V的待機(jī)電壓構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電壓，由此，使上述機(jī)電式變換元件以上述鋸齒狀 波位移。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 上述規(guī)定的負(fù)荷比在75/25 65/35的范圍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 上述規(guī)定的負(fù)荷比實(shí)際上為70/30。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5~7中任何一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，上述待機(jī)電壓具有上述一個(gè)周期的規(guī)定百分比的待機(jī)時(shí)間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，上述身見(jiàn)定的百分比在20% 90%的范圍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 上述規(guī)定的百分比實(shí)際上等于90%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能使移動(dòng)部件的移動(dòng)順利進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法。該驅(qū)動(dòng)裝置(10)具備在伸縮方向具有相互面對(duì)的一對(duì)端面的機(jī)電式變換元件(13)，安裝在該機(jī)電式變換元件的一對(duì)端面的一方(13b)的振動(dòng)摩擦部(14)，與該振動(dòng)摩擦部摩擦結(jié)合的移動(dòng)部件(121、122)，以及配置在機(jī)電式變換元件的一對(duì)端面的一方(13b)和振動(dòng)摩擦部(14)的端面之間的振動(dòng)傳遞部件(19)；并且移動(dòng)部件可沿機(jī)電式變換元件的伸縮方向移動(dòng)，使機(jī)電式變換元件(13)以鋸齒狀波往復(fù)位移，并使該機(jī)電式變換元件的往復(fù)位移通過(guò)振動(dòng)傳遞部件(19)傳遞到振動(dòng)摩擦部(14)，由此沿規(guī)定的方向線性驅(qū)動(dòng)移動(dòng)部件(121、122)。
文檔編號(hào)H02N2/00GK101662235SQ20091016351
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者本間俊彥, 鈴木孝廣 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社