专利名称：驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动装置(促动器)，其使用电力机械变换元件等平面变形元件，来驱动被移位物或者被驱动构件。
背景技术：
现有技术中，作为在照相机、架空投影机、双眼镜、复印机、绘图机、X-Y驱动台等各种光学装置、精密仪器、图像仪器等上使用的透镜等的驱动技术，提出了下面的日本专利公开公报特开平4-69070号(专利文献1)和特开平7-298654号(专利文献2)所示的技术，已经被实用化。图16是表示前述专利文献1的图，(A)是驱动装置的示意图，(B)及(C)是表示电压与时间的关系的图。图16(A)所示的透镜驱动装置，具有支承透镜的镜筒101、支承该镜筒101同时向光轴方向导向的导杆103。导杆103通过贯通在从镜筒101伸出的支承部101e上形成的叉形物101f，支承并导向镜筒101。
另外，用于轴向驱动镜筒10的兼用作镜筒支承构件的驱动棒117，与前述支承部101e协动地支承镜筒101。该驱动棒117插入设置于驱动棒支承构件113上的直立部113a、113c上形成的孔113b、113d内，能在轴向上移动。另外，该驱动棒117贯通在从镜筒101向与前述支承部101e的相反方向伸出的コ字状部101k的两端101a、101c上形成的孔101b、101d。驱动棒117的后端固定在压电元件112的前端上。该压电元件112的后端固定在驱动棒支承构件113的另一个直立部113e上。
再有，板簧114由螺钉115及116从图中下方安装在镜筒101的两端101a、101b上。该板簧124与驱动棒117平行，在其大致中央形成向图的上方突出的摩擦部114c。而且，通过该摩擦部114c与驱动棒117接触，在镜筒101和驱动棒117之间产生摩擦，能驱动镜筒101。摩擦是由板簧114的弹簧压产生的。
图16(B)及(C)是表示外加在压电元件112上的电压波形的图，(B)表示在前述图16(A)中向右方移动镜筒101时外加的电压波形，(C)表示向左方移动时外加的电压波形。当图16(B)所示的波形的电压外加在压电元件112上时，在从电压A向电压C变化急剧的前沿部B中，压电元件112急剧伸长。这时，驱动棒117也以与压电元件112的伸长量相同的量向图16(A)中的左方移动。但是，该场合镜筒101由于惯性，几乎不动。相反，在从电压C向电压A的缓慢变化时，压电元件112缓慢地缩短(返回)，通过镜筒101和驱动棒117的摩擦力的作用或者板簧114和驱动棒117的摩擦力的作用，镜筒101向图16(A)中的右方移动。在使镜筒101向图16(A)中的左方移动的场合，使图16(C)所示的波形的电压加在压电元件112上，通过与上述的向右方驱动的场合正好左右相反的作用进行。前述专利文献2所述的驱动装置，在专利文献1的技术中，增加了在驱动侧出现故障时等，可以容易地进行零件更换和修理的内容，基本的驱动机构与前述专利文献1相同。
再有，在日本专利公开公报特开平8-207755号(专利文献3)中，如图17所示，介绍了具备如下结构的孔内移动装置(促动器)，即，包括由外加电压使曲率变化的电晶片等平面变形元件200、固定在该平面变形元件200的中心部的重物202，固定保持在前述平面变形元件200的外周部上且与形成周围的孔的内壁面接触的夹持脚204、向前述平面变形元件200供给控制波形的外加电压的控制机构。该技术的促动器将驱动元件和移动体做成一体，当缓慢挠曲平面变形元件200时，夹持脚204与壁面W之间的摩擦力起作用而不动，接着，当向反方向用短时间挠曲时，由于加速度上升使挠曲力超过摩擦力，因此促动器向加速度方向移动。通过反复进行该动作进行移位，可以在孔内移动。
可是，手机用的数码相机用的透镜组件被要求用低成本达到光学元件高像素化、变焦距、自动对焦、防止手抖动等高性能。可是在前述专利文献1所示的背景技术中，由于驱动棒117和移位的镜筒101不是一体，因此难以小型化和低成本化。另外，由于驱动棒117经常用同一个面与该驱动棒117贯通的镜筒101的孔101b、101d接触，因此，容易因静电等的产生而粘合，由于驱动力与粘合力垂直，原理上不能用驱动力直接抑制粘合力，因此存在可靠性问题。对于前述专利文献2也同样。再有，由于镜筒101被悬挂保持在驱动棒117上，因此容易受重力的影响。
另外，在专利文献3所述的技术中，作为促动器的保持力，由夹持脚204产生的摩擦力是不可缺少的，因此难以小型化。另外，由于夹持脚204吸收平面变形元件200的振动，因此存在动作不稳定、移位效率低、耐久性低的问题。此外，由于夹持脚204容易引起促动器的共振频率下降，不能提高驱动频率，因此存在移位速度低的缺点。另外，由于设置重物202，利用惯性进行移动，因此在向下方移动和向上方移动之际，也存在产生移位速度差且不恒定的缺点。
此外，上述的背景技术，无论哪一种，由于利用元件的重量或者加在镜筒上的重力作为其保持力，因此，在驱动时存在重力依存性，即使在静止时也容易受重力的影响。特别在专利文献3所述的技术中，当夹持脚204的弹性力有偏差时，容易以与位移方向垂直的方向为轴进行回转，难以控制姿势。
发明内容
着眼于上述几点，本发明的目的在于提供能降低重力的影响并能控制位移方向的姿势，小型化且重量轻、能稳定的移位及定位的驱动装置。
为了达到上述目的，本发明的驱动装置，其特征在于，在由外加电压挠曲的平面变形元件的外周部的多个地方上，分别向不同的多个方向对该平面变形元件赋予牵引力来保持前述平面变形元件。
本发明的另一个实施方式，是用于在通道内移动被移位物的驱动装置，其特征在于，具有与前述被移位物安装成一体，同时由外加电压挠曲的平面变形元件；用于在与前述被移位物的移动方向大致垂直的方向上赋予牵引力的至少一个的施力装置；多个保持机构，其承受由上述加载机构在从上述通道的内侧向外侧的方向上对上述平面变形元件的外周部施加的牵引力，同时根据前述被移位物的移动范围导向移动的。
主要的方式之一，其特征在于，前述平面变形元件是把集成了压电层和电极层的压电元件贴合在振动板的至少一方的面上的压电振子。另一个方式(1)前述保持机构包括在前述加载机构的顶端上沿前述被移位物的移动方向连续设置的导向机构；贯通的开口部，其形成在设置于前述平面变形元件的外周部上的突出部上，使前述导向机构向前述加载机构的推压或牵引方向滑动。或者(2)，前述保持机构包括在前述加载机构的顶端上，沿前述被移位物的移动方向连续设置的导向机构；贯通的开口部，其形成在前述平面变形元件的周缘部上，使前述导向机构向前述加载机构的推压或牵引方向滑动，或者(3)其特征在于，前述保持机构包括设置在前述平面变形元件的外周部上的突出部；沿前述被移位物的移动方向设置在前述加载机构的顶端上，沿前述被移位物的移动方向形成卡合在前述突出部上的槽部的导轨状的导向机构。(4)其特征在于，前述加载机构是利用弹簧或者重物的机构。或者，(5)其特征在于，前述保持机构兼作前述加载机构。此外，另一个方式，前述保持机构能抑制在前述平面变形元件移动时前述被移位物以前述被移位物的移动方向为轴的回转运动。或者，其特征在于，前述保持机构能抑制在前述平面变形元件移动时前述被移位物以与前述被移位物的移动方向垂直的方向为轴的回转运动。本发明的前述及其他的目的、特征、优点，由于下面的详细的说明及附图而变得明了。
本发明在用于在通道内移动被移位物的驱动装置中，把因外加电压而挠曲的平面变形元件和被移位物做成一体，同时利用用于向与前述被移位物的移动方向大致垂直方向赋予牵引力的至少一个加载机构，在从前述通道的内侧向外侧的方向上，前述平面变形元件的外周部上承载并保持牵引力。为此，可以降低重力的影响并稳定姿势，能小型化及轻量化，能稳定的移位及定位。
图1是立体图，表示本发明的实施例1的驱动装置的整体结构。
图2是俯视图，表示从光轴方向观察到的上述图1的驱动装置。
图3是将上述图2沿#A-#A线剖开得到的剖面图，(A)是表示促动器向上挠曲至最大的状态的图，(B)是表示未挠曲的状态的图，(C)是表示向下挠曲至最大的状态的图，(D)是表示将上述(B)的一部分放大的状态的图。
图4是表示上述实施例1的可动体的挠曲状态、可动体的位移、以及摩擦力的变化相对于时间变化的图。
图5是表示加在上述实施例1的可动体上的电压与时间的关系的图。
图6是表示上述实施例1向上方移动的情形的说明图。
图7是表示上述实施例1向下方移动的情形的说明图。
图8是表示上述实施例1的可动体的移位速度与输入电压的关系的说明图。
图9是俯视图，表示从光轴方向观察到的上述实施例1的驱动装置的变形例。
图10是俯视图，表示从光轴方向观察到的本发明的实施例2的驱动装置。
图11是将上述图10沿#C-#C线剖开得到的剖面图，(A)是表示可动体向上挠曲至最大的状态的图，(B)是表示未挠曲的状态的图，(C)是表示向下挠曲至最大的状态的图。
图12是表示上述实施例2的可动体的移位速度与输入电压的关系的图。
图13是表示本发明的实施例3的图，(A)是俯视图，(B)是将上述(A)沿#D-#D线剖开得到的剖面图。
图14是剖面图，表示本发明的实施例4。
图15是表示本发明的其他实施例的图。
图16是表示背景技术的一个例子的图。
图17是表示背景技术的一个例子的图。
具体实施例方式
下面，根据实施例对本发明的具体实施方式
进行详细说明。
首先，参照图1～图8说明本发明的实施例1。本实施例是将本发明作为光学装置的聚焦用透镜的驱动装置(促动器)使用的例子。图1是立体图，表示本发明的实施例1的驱动装置的整体结构。图2是俯视图，表示从光轴方向观察到的上述图1的驱动装置。图3是将上述图2沿#A-#A线剖开得到的剖面图，(A)是表示促动器向上挠曲至最大的状态的图，(B)是表示未挠曲的状态的图，(C)是表示向下挠曲至最大的状态的图，(D)是表示将上述(B)的一部分放大的状态的图。
本实施例的驱动装置10用于使作为被移位物的透镜22在通道12内移动(或者移位)，其结构为，通过多个轴16(在图示的例子中是4个)来保持可动体(或者促动器本体)20，其中，所述轴16设置在从通道12的内表面向中心伸出的弹簧14的顶端上。上述弹簧14向与通道12的轴向大致正交的方向伸出，上述轴16在上述通道12的内表面上，被沿着纵长方向，即光轴方向配置，其至少可贯通可动体20的移动范围(传送范围)。而且，利用上述弹簧14的弹力，对上述可动体20的外周部施以向通道12一侧的拉伸力，从而保持可动体20的外周部。这样的轴16在可动体20移动时，还具有导向功能。并且，弹簧14的数量可以根据轴16的长度作适当变更。
上述可动体20是将透镜22配置在压电振子(平面变形元件)21的中央，并将其一体化而构成的，其中，所述压电振子21由压电元件28和30构成，所述压电元件28和30包括设在振动板24的两表面上的压电层和电极层。上述振动板24例如采用金属板等，压电层例如由PZT等形成。另外，电极层例如由Ag或Ag/Pd合金等形成，但并不局限于这些材料，而是可由各种公知的材料形成。在上述振动板24的外周部上，以适当的间隔形成向径向外侧突出的平面状的凸部24A。在本实施例中，以大约90°的间隔设有4个凸部24A。该凸部24A，例如，由与上述振动板24相同的材料形成，因而可与振动板24同样地弯曲或挠曲。
另外，在上述凸部24A上，设有长孔状的开口部26，其用于使上述轴16贯穿。并且，开口部26的径向宽度被预先设定为比轴16的直径略宽，以便上述轴16可在该开口部26内，凭借弹簧14的弹力，在推压或拉伸弹簧的方向上滑动。由此，如图3(B)所示，在没有挠曲的状态下，轴16抵接在开口部26的通道12一侧的内侧平面上；而如图3(A)和(C)所示，在可动体20向上或向下挠曲的状态下，则变为开口部26的边缘部与轴16相接触。另外，在图示的例子中，凸部24A为平面状，但也可使该凸部24A在轴16的纵长方向上具有厚度，这样可以调整开口部26与轴16的接触面积。
上述可动体20的外部尺寸(包括凸部24A的直径)，例如，在10mm×10mm左右。另外，在本实施例中，采用在振动板24的两表面上均设置压电元件28、30的双压电晶片型，也可以做成只在振动板24的任一面上设置压电元件的单压电晶片型。
以下，对这种结构的可动体20的制造顺序的一个例子进行说明。首先，在圆盘状的金属的振动板24的中心，制成可置入透镜22的规定尺寸的开口部，其中，所述振动板24在其外周部具有突部24A。然后，用适当的方式将透镜22固定在该开口部处，并且，将具有比透镜22的外径大的内径的规定尺寸的环状的压电元件28和30，以导电性粘接剂等适当的方式，贴合在振动板24的正反两面上。此时，应使在厚度方向上极化的压电元件28和30的极化方向，在粘接后与透镜22的光轴方向相同。另外，未图示的导线分别接合在上述压电元件28的电极层28A、压电元件30的电极层30A、以及振动板24上。
当通过上述未图示的导线，在电极层28A、30A、以及振动板24之间传递信号时，由于各压电元件28、30的压电层的极化方向均为相同方向，因此，图3(D)中用箭头FA及FC表示的伸缩方向互为相反的方向。也就是说，由于当压电元件28在箭头FA方向上伸长时，压电元件30在箭头FC方向上缩短，因此，作为整体在箭头FB所表示的向上方向(FB1方向)上伸长，在向上挠曲至最大的状态下，成为图3(A)所示的状态。相反地，在外加电压使压电元件28在箭头FA的方向上缩短的情况下，压电元件30在箭头FC方向上伸长，作为整体在箭头FB所表示的向下方向(BF2方向)上伸长，在向下挠曲至最大的状态下，成为图3(C)所示的状态。并且，图3所示的箭头f1，表示向上挠曲时作用在凸部24A上的向上的力；箭头f2则表示向下挠曲时所作用的向下的力。如图3(A)或(C)所示，当可动体20向上或向下挠曲时，4个凸部24A也与振动板24一同弯曲，由于可动体20收缩导致直径变小，因此轴16与开口部26的接触点发生移动。并且，在本实施例中，使贯穿上述开口部26的轴16承受从可动体20的中心朝向外周的牵引力，以此来保持可动体20，其中，所述牵引力来源于弹簧14的弹力。因此，即使当可动体20向上或向下挠曲至最大状态时，被弹簧14从通道12内侧向外侧牵引的轴16，也会与开口部26的靠近通道12一侧的内表面相抵接，由于有摩擦力作用在凸部24A上，因此可动体20不会下落。
在此，对由牵引力来保持可动体20的外周部的情况下的基本驱动机构进行说明。图4(A)是表示可动体20的挠曲状态与时间的关系的图，图4(B)是表示可动体20的位移与时间的关系的图，图4(C)是表示摩擦力与时间的关系的图。在图4中的时刻to，可动体20处于没有挠曲的平面状。
首先，在时刻to处于平面状的可动体20，从时刻t1开始缓慢地向下方挠曲，轴16与开口部26的接触点，被一定的牵引力T在径向牵引，由摩擦保持可动体20的位置。在时刻t1～t2期间，可动体20快速地从凹状态回复至平面状态。当可动体20向平面状变化时，弹簧力fa使接触点的牵引力降低，因此位移方向(图4(B)中的Z方向)的力超过了摩擦力，可动体20开始向Z方向移动，一旦摩擦力成为动摩擦时，该摩擦力因接触点的牵引力降低而急剧降低。在该时刻t1～t2期间，可动体20的Z方向的位移量变大。接着，在时刻t2～t3期间，可动体20快速地从平面状态向凸状态挠曲，当可动体20成为凸状时，弹簧力fb、fc使接触点的牵引力增大。由此，摩擦力增加，而Z方向的位移量变小。在时刻t3以后，可动体20从凸状态缓慢地回复至平面状，但在位移方向上的位置本身被保持不变。并且，由于可动体20在牵引力的方向上为稳定的姿势，因此在时刻t3以后，即使可动体20静止不动，摩擦力的上升仍会增大，而可动体20的姿势不发生变化。也就是说，可动体20沿着以位移方向为法线的平面的状态成为最稳定的状态，且其姿势不会倾斜。
假如做成由弹簧14推压可动体20的外周部的结构，在时刻t2～t3期间，在可动体将要向上方挠曲的状态下，除可动体20自身的弹簧力fb、fc以外，还被弹簧14从外侧推压。这样一来，虽然可动体20向Z方向的位移变大，但可动体20的姿势变得不稳定，有可能开始向与Z方向平行的方向回转。与此相反，在本实施例中，由于采用弹簧的牵引力保持可动体的结构，因此，可抑制驱动时加在可动体20上的摩擦力急剧减少的状态。另外，即使可动体20受到的多个弹簧14对其施加的牵引力存在差异，由于有回转力矩对其作用，使其与大致正交于Z方向的面平行，所以可动体20可以始终保持稳定的姿势。
下面，参照图5～图7说明本实施例的作用。图5是表示加在压电元件上的电压与时间的关系的图。图6和图7是表示本实施例的作用的说明图，图6表示向上方移动的状态，图7表示向下方移动的状态。
首先，参照图5(A)和图6，对实施向上方的驱动的情况进行说明。在图5(A)中，横轴表示时间，纵轴表示外加电压。当图5(A)所示的波形信号外加在压电元件28和30上时，在从电压A向电压B变化的陡峭的前沿部C处，可动体20向上方(箭头FB1方向)快速地挠曲；在从电压B向电压A缓慢变化的后沿部D处，可动体20缓慢地回复至最初的平面状态，以上动作反复进行。这时，由于快速挠曲的时候加速度大，因此作用在凸部24A上的向上方的力f1比向下方作用的力f2大。也就是说，f1＞f2，因此可动体20向箭头FB1所示的上方移位。
参照图6说明该状态。首先，如图6(A)所示，当向处于位置PA的没有挠曲的平面状态的可动体20施加急剧上升的电压时，可动体20向上方挠曲，同时因挠曲而使其整体直径变小。或者，当向处于位置PA0的凹下状态的可动体20施加同样的电压时，可动体20的整体直径变大，在经过平面状态(位置PA的状态)后，又因向上方挠曲而使其整体直径变小。另外，由于向上方的加速度大，向上方的力超过了弹簧14的牵引力产生的摩擦力，从而整体向上移动。这时，可动体20的外周部的凸部24A与保持它们的轴16的接触点始终在移动。因此，可动体20不会与轴16固着，而是向上方稳定地移动，最后如图6(B)所示，被固定在位置PB处。这时，由于安装有透镜22的中央部分具有向上的趋势，因此，该中央部分处于位置PC处。并且，由于开口部26被成形为只能在轴16的径向上滑动的形状和尺寸，因此可抑制移动时的回转。到此为止的动作，与上述图4(B)所示时刻to～t3为止的动作相同。
接着，如图5(A)的和缓的后沿部D所示，当电压缓慢地从B回复至A时，如图6(C)所示，凸部24A仍然由摩擦力固定在位置PB处，而可动体20的最大移动部分(透镜22部分)从位置PC向下方回复至位置PB。也就是说，可动体20整体在位置PB处成为平面状，通过该可动体20自身回复至平面状时的力、以及弹簧14的牵引力，将轴16拉回至通道12侧，如图6(C)所示的状态。通过反复进行图6(A)～(C)所示的动作，可将可动体20向上方驱动。
下面，参照图5(B)及图7，对向下方驱动的情况进行说明。在图5(B)中，横轴同样表示时间，纵轴同样表示外加电压。当图5(B)所示的波形的信号外加到压电元件28和30上时，在从电压E向电压F急剧变化的后沿部G处，可动体20向下方(箭头FB2方向)快速挠曲；而在从电压F向电压E缓慢变化的前沿部H处，缓慢地回复至最初的平面状态，以上动作反复进行。这时，由于快速挠曲的时候加速度大，因此作用在凸部24A上的向下方的力f2比向上方作用的力f1大。也就是说，f2＞f1，因此促动器20向箭头FB2所示的下方移位。
参照图7说明该状态。首先，如图7(A)所示，当向处于位置PQ的未挠曲的平面状态的可动体20施加急剧下降的电压时，可动体20向下方挠曲，同时因挠曲其使整体直径变小。或者，当向处于PQ0的向上方挠曲的状态的可动体20施加同样的电压时，可动体20的整体直径变大，在经过平面状态(位置PQ的状态)之后，又因向下方挠曲而使整体直径变小。另外，由于向下方的加速度增加，向下方的力超过与轴16间的摩擦力，因此，其整体向下方移动。在向下方移动期间，可动体20的外周部的凸部24A与轴16的接触点始终在移动。因此，可动体20不会与轴16固着，另外，在移动中不产生回转，稳定地向下方移动，并被固定在位置PR处。此时，由于装有透镜22的中央部分具有向下方的趋势，因此，该中央部分处于位置PS上。
在此，如图5(B)的平缓的前沿部H所示，当使电压从F缓慢地回复至E时，如图7(C)所示，凸部24A仍然由摩擦力固定在位置PR处，而可动体20的最大移动部分(透镜22部分)从位置PS向上方回复至位置PR。也就是说，可动体20整体在位置PR处成为平面状态，通过该可动体20自身回复至平面状时的力、以及弹簧14的牵引力，将轴16拉回至通道12侧，如图7(C)所示的状态。通过反复进行图7(A)～(C)所示的动作，可将可动体20向下方驱动。
图8表示如上述那样在通道12内移位的可动体20的移位速度与输入电压之间的关系。在图8中，横轴表示输入电压的幅度Vp-p[V]，纵轴表示移位速度[mm/s]。如图8所示，输入电压的幅度Vp-p与移位速度大致成正比。在输入电压的幅度为5V时，可得到大约25mm/s的移位速度。可动体20的姿势与牵引力平行，即，平行且稳定在与轴16正交的面上。另外，由于可动体20的挠曲，使得轴16与4处凸部24A的接触点始终在移动，因此，可动体20的移位速度不会在中途产生差异或停止，即使对其施以低至1V的驱动电压，也可使可动体20以一定的速度稳定地移位。
这样，通过采用实施例1，具有如下效果。
(1)由于利用牵引力来保持可动体20，所以可将可动体20保持为，与大致正交于位移方向的面平行，从而可以减少重力的影响，并实现姿势的稳定化。
(2)因为将透镜22和压电振子21一体化而形成可动体20，所以可以减少零件个数、并可实现小型化、轻量化、提高制造效率、以及降低制造成本。
(3)可利用弹簧14的弹力保持可动体20的动作更为稳定。
(4)由于在可动体20移动时，该可动体20的外周部与轴16的接触点始终在移动，因此可抑制可动体20与轴16产生固着，并可以将透镜22稳定地向位移方向驱动，还可以提高耐用性。另外，无论移动方向如何，都可以保持稳定的移位速度。
(5)由于轴16可防止可动体20在移动时回转，因此可实现稳定的定位。从而，即使对于需要抑制回转的其他各种被移送物，也可以进行良好的移送。
图9表示从光轴方向观察到的本实施例的变形例的平面图。将图9沿#B-#B线剖开，并从箭头方向观察到的剖面图，相当于上述的图3。在该变形例的驱动装置40中，构成可动体42的振动板44大致呈正方形，在其4角处，形成有用于使轴16贯穿的开口部46。这样，通过利用大致呈正方形的振动板44，可以省略在圆形的振动板上另外形成凸部的过程，可简化制造工序。并且，在图示的例子中，虽然将通道12也制成大致正方形，但将其制成圆形的通道也无妨。另外，开口部46的形状也仅为一个例子，只要与轴16的截面形状相符合，便可作任意变更。在本变形例中，基本的作用和效果与图1～图8所示的例子相同，同样可以得到稳定的动作。
下面，参照图10～图12说明实施例2。并且，对于与上述实施例1相同或相对应的要素，均使用相同的符号(以下的实施例中同样如此)。图10是从光轴方向观察到的本实施例的驱动装置50的平面图，图11是将上述图10沿#C-#C线剖开，并从箭头方向观察到的剖面图。并且，在图11中，(A)是表示可动体60向上挠曲至最大状态的图。(B)是表示未挠曲的状态的图，(C)是表示向下挠曲至最大状态的图。
如图10和图11所示，本实施例的驱动装置50的结构为，通过弹簧14顶端的保持导轨52保持可动体(促动器主体)60，其中，所述可动体60由作为被移位物的透镜22与压电振子61一体化而构成，所述弹簧14从通道12的内表面向中心设置。上述保持导轨52被沿着纵长方向即透镜22的光轴方向，配置在上述通道12的内表面上，并且比可动体60的移动范围(传送范围)长。而且，利用上述弹簧14的弹力，从通道12的内侧向外侧牵引可动体60，从而保持可动体60的外周部。如图10所示，在上述保持导轨52的内侧，沿通道12的纵长方向即透镜22的光轴方向，形成有槽54，所述槽54与设在上述可动体60的外周部上的大致呈T字状的钩64的形状大致相同。该槽54在可动体60移动时，同样具有导向功能。并且，弹簧14的数量可根据保持导轨52的长度作适当变更。
上述压电振子61，是将压电元件66和68以适当的方式贴合在振动板62的正反两面上而制成的，其中，所述压电元件66和68的压电层上层积有电极，所述振动板62的中央形成有用于安装上述透镜22的开口部。在该压电振子61的中央的开口部上，以适当的方式装有上述透镜22。在上述振动板62的外周部上，以适当的间隔形成向径向外侧突出的大致呈T字状的钩64。在本实施例中，以大约90°的间隔设有4个钩64。该钩64，例如，由与上述振动板62相同的材料形成，因而可与振动板62同样地弯曲或者挠曲。另外，上述钩64的截面大致为圆形，如图11所示，无论是否挠曲，都以其曲面部分与槽54的内表面抵接。并且，虽然在本实施例中，将钩64制成大致呈T字状，但并非仅限于此，而是可以相应于保持导轨52的槽54的形状作适当变更。
前述压电元件66和68与上述实施例1中一样，被设置成极化方向朝向与光轴相同的方向，通过未图示的导线等对其外加电压。对于构成上述压电元件66和68的材料，采用与前述实施例1中同样的材料。另外，与上述实施例1一样，也可以做成只在振动板62的任一面上设置压电元件的单压电晶片型。
以上结构的驱动装置50的作用，基本与上述实施例1相同，当对其施加具有上述图5(A)所示的急剧的前沿部C、以及平缓的后沿部D的波形的电压时，可动体60向图11中的箭头FB1所示的上方移动。同样地，当对其外加具有上述图5(B)所示的急剧的后沿部G、以及平缓的前沿部H的波形的电压时，可动体60向图11中的箭头FB2所示的下方移动。并且，当向上方或下方传送时，钩64与保持导轨52的接触部分始终在移动的现象，也与上述实施例1相同。
图12表示在通道12内移位的可动体60的移位速度与输入电压的关系。在图12中，横轴表示外加的输入电压的幅度Vp-p[V]，纵轴表示移位速度[mm/s]。如图12所示，输入电压的幅度Vp-p与移位速度大致成正比，当输入电压为5V时，可得到大约20mm/s的移位速度。与上述实施例1相同，在本实施例的情况下，由于对可动体60的外周部，从4处施加牵引力，因此，可以稳定可动体60的姿势，使之与正交于保持导轨52的面平行。移位速度不会在中途产生差异或停止，即使对其施以低至1V的驱动电压，也可使可动体20以一定的速度稳定地移位。
本实施例的效果也基本与上述实施例1相同。也就是说，由于通过牵引力保持可动体60，所以可谋求姿势的稳定化。另外，由于将压电振子61和透镜22一体化，并可实现小型化、轻量化、提高制造效率、以及降低制造成本。再有，由于在传送时，保持导轨52与钩64的接触部分始终在移动，因此保持导轨52与钩64不会固着，可以稳定地移送，并且，不会因传送方向的不同而造成移位速度差。并且，由于在本实施例中，使作为回转防止机构，钩64与保持导轨52的槽54相卡合，因此同样能够良好地抑制传送时可动体60的回转，并且在传送后不会产生位置的偏移。
下面，参照图13对本发明的实施例3进行说明。本实施例是表示保持机构和加载装置的另一个例子的实施例，图13(A)是俯视图，图13(B)是将上述(A)沿#D-#D线剖开，并从箭头方向观察到的剖面图。并且，本实施例的驱动装置90中的可动体20的结构，除设在振动板24上的凸部24A是3个以外，其余均与上述实施例1相同。如图13所示，在本实施例中，保持机构具有2根第1保持导轨92和1根第2保持导轨93，所述第1保持导轨92悬臂状地植设在支承台91上，而所述第2导轨93的基端93A一侧可回转地由上述支承台91支承。这些保持导轨92、93分别可贯穿设在可动体20上的凸部24A的开口部26。在靠近上述第2保持导轨93的基端93A的位置处，设有连接钢丝94的一端侧的支点93B，其中，所述钢丝94用于施加牵引力。另外，上述钢丝94经滑轮95，在另一端侧悬吊规定的重物96。由此，对第2保持导轨93施加从可动体20的通道的内侧向外侧的牵引力。
并且，此处的3根保持导轨之中，仅对保持导轨93这一根导轨，由重物96直接施加牵引力，但在可动体20的外周部之中，在由第1保持导轨92支承的部分上，与来自上述第2保持导轨93的牵引力相反的力，分别作为被分力至上述2根第1保持导轨92的方向上的矢量成分，在与上述可动体20的移动方向大致正交的方向上，被施以从可动体20的移动通道的内侧向外侧的牵引力。
通过采用本实施例，除上述实施例1的效果以外，还可得到如下效果。即，由于被固定支承的2根保持导轨92、以及被可回转地支承的1根保持导轨93，都是被悬臂支承在支承台91上，从而除这些保持导轨92和93的基端侧以外，从中间区域到上端侧均处于自由状态，因此，可扩大可动体20的移动区域，并且，便于将可动体20安装在上述保持导轨92和93上。并且，为了防止可动体20不小心从上述保持导轨92和93上脱落，还可根据需要，在该保持导轨92和93的顶端侧设置钩或鼓出部等。另外，在上述的实施例1和2中，使用了弹簧作为加载机构，但在本实施例中，由于采用悬吊重物96的方法，因而可通过调整该重物96的重量，容易地将牵引力调整到任意值。
下面，参照图14对本发明的实施例4进行说明。上述的实施例中，无论哪一个都是分别设置保持机构和加载机构，但本实施例中，将保持机构和加载机构合二为一。在本实施例的驱动装置90A中，保持机构由悬臂状植设在支承台91上的多根保持导轨98构成，并使各导轨的上端侧分别以规定的角度向可动体20的通道外侧扩大。上述保持导轨98，例如，由玻璃纤维或钢琴丝等有弹性的棒状体构成，并兼作加载机构。而且，通过上述保持导轨98的弹力，在与该可动体20的移动方向大致正交的方向上，上述可动体20的外周部被施以从该可动体20的移动通道的内侧向外侧的牵引力。并且，与上述实施例3相同，可在各保持导轨98的上端侧上设置钩或鼓出部，以防止可动体20不小心脱落。
本实施例中，由于多个保持导轨98的任一个均悬臂支承在支承台91上，除上述保持导轨98的基端侧以外，从中间区域开始到上端侧均为自由状态，因此可扩大可动体20的移动区域，并且，便于将可动体20安装在上述保持导轨98上，这一点与上述实施例3相同，除这种效果以外，在本实施例中，由于作为保持机构的多个保持导轨98兼作加载机构，所以结构十分简单，可实现装置的小型化和轻量化，并且，由于零件数量少，还可以缩短制造工序并削减成本。在本实施例中，上述保持导轨98的任何一个都由具有弹性的棒状体构成，但也可以与上述实施例3一样，将保持导轨98的中的一部分做成刚体。
本发明不局限于上述的实施例，只要在不脱离本发明宗旨的范围内，可以进行各种变更。例如，包含以下情况。
(1)上述的实施例中所示的材料、形状、尺寸只是一例，可作适当变更，使之起到同样的作用。尤其，上述实施例中所示的轴16、开口部26和46的形状只是一例，只要是可动体20和42可与轴16相接触，有摩擦力作用的形状，便可作适当变更。例如，对于上述实施例1的结构，如图15(A)所示，可将轴70的形状制成板状，将设在凸部24A上的开口部72的形状制成长方形等；如图15(B)所示，可将轴74制成在角上具有圆角的棒状，使开口部76的形状与其相符合。除此以外，通过同时改变凸部24和形成于振动板44上的开口部的形状，即使把轴16的截面形状做成椭圆形、扇形、半圆形等，也同样可以得到与上述实施例1相同的效果。
另外，还可以如图15(C)所示的例子那样，沿轴16的轴向增加凸部24B自身的厚度，或者，也可以如图15(D)所示，在凸部24A上，沿轴16的轴向设置断面大致成长圆状的管状贯通部78。由此，不仅可控制以可动体20的移动方向为轴的回转，还可以得到控制以与上述移动方向正交的方向为轴的回转的效果。
再有，上述实施例2中的钩64和保持导轨52的形状也只是一例，可以进行适当的变更，使之起到同样的效果。例如，如图15(E)所示，将设在振动板62的外周缘上的钩80的顶端的截面形状做成钩形，沿着该钩80的顶端形状，形成保持导轨82的槽84的形状。
(2)压电振子的结构可以是单压电晶片和双压电晶片中的任何一种。另外，压电元件自身也可以是交互层叠压电层和电极层的集成结构，其层叠数、内部电极的连接形式、引出构造等可根据需要作适当变更。
(3)上述实施例中的保持机构只是一例，可以适当地变更设计，使之起到同样的效果。例如，在上述的实施例1中，是在可动体的外周部的4处承受牵引力，但如上述的实施例3那样，将相向的2处中的一处的轴16固定，只由另一方承受牵引力，即使做成这样的结构，也能够在可动体20平行于与轴16正交的面的状态下，起到稳定其姿势的效果。
(4)在上述实施例中，保持机构具有回转防止机构，但也根据对透镜22等被移送物的回转控制的必要性的有无，对保持机构进行适当的设计变更。例如，在上述实施例1中，通过将凸部24A的开口部26在周向扩大，可动体20可以在其范围内回转。在上述实施例2中，也同样通过将保持导轨52的槽54在周向扩大，制成可动体60可回转的结构。
(5)驱动用的外加电压波形，也可以根据驱动形态进行适当的设定。另外，也可将弹簧14、轴16或保持导轨52利用于驱动电压的供给。
(6)上述实施例的透镜22只是一例，本发明除可适用于以下透镜，例如，照相机的摄影透镜、架空投影机等投影透镜、双眼镜的透镜、复印机的透镜等光学装置中的透镜的驱动外，还可普遍适用于绘图机、X-Y驱动台之类装置等具有驱动部的装置中。
通过采用本发明，由于将被移位物与由外加电压而挠曲的平面变形元件一体化，并且，利用加载机构对上述平面变形元件的外周部，从上述通道的内侧向外侧施加并保持牵引力，其中，所述加载机构在与被移位物的移动方向大致正交的方向上施加牵引力，因此，可以用于使被移位物在通道内移动的驱动装置。尤其是，由于利用牵引力，因而比较不会受重力的影响，从而可实现稳定的移位，所以，最适合用于无论传送方向如何都要求稳定的动作的精密仪器或通信仪器等中，作为驱动装置。
权利要求
1.一种驱动装置，其特征在于，在由外加电压导致挠曲的平面变形元件的外周部上的多处，分别向不同的多个方向对该平面变形元件施以牵引力，从而保持上述平面变形元件。
2.一种驱动装置，其用于使被移位物在通道内移动，其特征在于，具有平面变形元件，其与上述被移位物安装成一体，并且由外加电压使其挠曲；至少一个的加载机构，其用于在与上述被移位物的移动方向大致正交的方向上施加牵引力；多个保持机构，其承受由上述加载机构在从上述通道的内侧向外侧的方向上对上述平面变形元件的外周部施加的牵引力，并根据上述被移位物的移动范围，引导被移位物的移动。
3.如权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，上述平面变形元件是压电振子，该压电振子是将层叠了压电层和电极层的压电元件贴合在振动板的至少一面上而构成。
4.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构包括导向机构，其设置在上述加载机构的顶端上，且沿上述被移位物的移动方向连续设置；贯通的开口部，其形成于设在上述平面变形元件的外周部上的突出部上，使上述导向机构可向上述加载机构的推压或牵引方向滑动。
5.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构包括导向机构，其设在上述加载机构的顶端上，且被沿着上述被移位物的移动方向连续设置；贯通的开口部，其形成于上述平面变形元件的周缘部上，使上述导向机构可向上述加载机构的推压或牵引方向滑动。
6.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构包括突出部，其设在上述平面变形元件的外周部上；导轨状的导向机构，其沿着上述被移位物的移动方向，设在上述加载机构的顶端上，并且，其与上述突出部相卡合的槽部，被沿着上述被移位物的移动方向而形成。
7.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，上述加载机构利用了弹簧或重物起作用。
8.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构兼作上述加载机构。
9.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构可抑制在上述平面变形元件移动时上述被移位物以上述被移位物的移动方向为轴的回转运动。
10.如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构可抑制在上述平面变形元件移动时上述被移位物以与上述被移位物的移动方向正交的方向为轴的回转运动。
11.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构包括导向机构，其设置在上述加载机构的顶端上，且沿上述被移位物的移动方向连续设置；贯通的开口部，其形成于设在上述平面变形元件的外周部上的突出部上，使上述导向机构可向上述加载机构的推压或牵引方向滑动。
12.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构包括导向机构，其设在上述加载机构的顶端上，且被沿着上述被移位物的移动方向连续设置；贯通的开口部，其形成于上述平面变形元件的周缘部上，使上述导向机构可向上述加载机构的推压或牵引方向滑动。
13.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构包括突出部，其设在上述平面变形元件的外周部上；导轨状的导向机构，其沿着上述被移位物的移动方向，设在上述加载机构的顶端上，并且，其与上述突出部相卡合的槽部，被沿着上述被移位物的移动方向而形成。
14.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，上述加载机构利用了弹簧或重物起作用。
15.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构兼作上述加载机构。
16.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构可抑制在上述平面变形元件移动时上述被移位物以上述被移位物的移动方向为轴的回转运动。
17.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，上述保持机构可抑制在上述平面变形元件移动时上述被移位物以与上述被移位物的移动方向正交的方向为轴的回转运动。
全文摘要
一种驱动装置，其可降低重力的影响，稳定平面变形元件的姿势，其小型、轻质，并可实现稳定的传送以及定位。驱动装置(10)的结构为，通过从通道(12)的内表面向中心延伸的弹簧(14)的顶端上的轴(16)，而保持可动体(20)，所述可动体由压电振子和透镜(22)一体化而成。轴贯穿形成于可动体的凸部(24A)上的开口部(26)，并借助弹簧的牵引力，将可动体的外周部沿径向牵引并保持。当在压电振子上外加急剧变化的波形的电压时，可动体向上方或向下方挠曲至最大，其直径缩短，且加速度增加。接着，当摩擦力增加时，凸部被保持在移动前的地点。由于利用牵引力保持可动体，因而降低了重力对其的影响，并可稳定可动体相对于移送方向的姿势。
文档编号G02B7/08GK1773741SQ200510117788
公开日2006年5月17日 申请日期2005年11月10日 优先权日2004年11月10日
发明者土信田丰, 岸弘志, 塚田正文, 石田克英 申请人:太阳诱电株式会社