压电式及光学部件驱动装置、照相装置以及电子设备的制作方法

【技术领域】

本发明涉及压电式驱动装置、光学部件驱动装置、照相装置以及电子设备。

背景技术：

众所周知，以前的压电式驱动装置如专利文献1(jp特开2004－320846号公报)所示，在平面形状上排列分割为多个压电元件，向各压电元件施加电压，驱动被驱动体。

技术实现要素：

【本发明要解决的技术问题】

但是上述已有压电式驱动装置将x轴方向的振动模式和与该x轴方向正交的y轴方向振动结合起来，在一个轴方向驱动被驱动体，所以存在一个问题，依靠xy方向的2个振动模式，仅仅能够在1个方向驱动。

本发明旨在消除上述旧有问题点，并提供可以通过1个方向的振动在1个方向驱动被驱动体，且将其组合起来可以在2个方向上驱动被驱动体的压电式驱动装置、光学部件驱动装置、照相装置以及电子设备。

【技术方案】

本发明的一种形态是压电式驱动装置，该压电式驱动装置包括：相对于固定体移动的与被驱动体摩擦接触的驱动部；和与所述驱动部设置成一体的、将所述驱动部夹在中间的、配置在规定平面上、在施加电压时相对于所述平面弯曲的至少2个压电部；所述至少2个压电部的整个外缘用于固定在所述固定体上。

优选地，所述压电部以所述驱动部为中心，在所述平面上循环配置4个所述压电部。

此外，优选地，所述压电部具有板状的压电元件、固定在所述压电元件的一个面上的板状弹性体、固定在所述一个面相反侧的所述压电元件另外一面的电极。在此种情况下，优选地，所述弹性体或者所述电极与所述压电元件相对应，至少分割成2个。而且所述驱动部最好与所述弹性体形成一体。

所述压电部进一步包括第二压电元件和第二电极，所述第二压电元件的一个面将固定在所述弹性体的所述压电元件的面相反侧的另外一个面固定住，所述第二电极也可以固定在所述第二压电元件的所述面相反侧的所述第二压电元件的另外一个面上。

此外，优选地，具有对施加在所述压电部上的电压进行控制的控制部，所述控制部向所述压电部施加电压使所述驱动部沿着所述平面的法线方向移动的第一信号、和使所述驱动部沿着所述压电元件排列的方向移动的第二信号。

本发明的其他形态为一种光学部件驱动装置，该光学部件驱动装置将所述被驱动体安装在光学部件上或者安装光学部件。而且本发明的其他形态为一种包括上述光学部件驱动装置的照相装置。此外，本发明的其他形态为一种包括上述照相装置电子设备。

【有益效果】

根据本发明，具有相对于固定体移动的与被驱动体摩擦接触的驱动部，和与所述驱动部设计成一体的、将所述驱动部夹在中间的、配置在规定的平面上、在施加电压时相对于所述平面弯曲的至少2个压电部，所述至少2个压电部整体外缘被固定在所述固定体上，所以在由2个压电部构成的时候，可以使2个压电部在1个方向上振动，将被驱动体向1个方向驱动，而且当其由4个压电部构成时，可以使4个压电部在2个方向上振动，将被驱动体向2个方向驱动。

【附图说明】

【图1】为体现本发明实施形态所涉驱动装置的分解斜视图。

【图2】为体现本发明实施形态所涉驱动装置的截面斜视图。

【图3】为体现本发明实施形态所涉驱动装置中使用的驱动机构的斜视图。

【图4】为体现本发明实施形态所涉驱动装置在x方向切割的截面图。

【图5】为体现本发明实施形态所涉驱动装置中使用的驱动机构变形例，在x方向切割的截面图。

【图6】为体现本发明实施形态所涉驱动装置中使用的控制部的方块图。

【图7a】到图【7c】是说明图，为说明本发明实施形态所涉驱动装置中使用的驱动机构的控制情况，图7a是时序图、图7b是显示驱动机构的驱动部顶端p动态的截面图、图7c是显示驱动机构的驱动部顶端p轨迹的线图。

【图8a】到【图8b】是说明图，为说明本发明实施形态所涉驱动装置中使用的驱动机构的控制情况的第一变形例动态，其中图8a是时序图、图8b是显示驱动机构的驱动部顶端p轨迹的线图。

【图9a】到【图9b】是说明图，为说明本发明实施形态所涉驱动装置中使用的驱动机构的第二变形例的动态，其中图9a是时序图、图9b是显示驱动机构的驱动部顶端p轨迹的线图。

【图10】体现为本发明第2实施形态所涉驱动装置的斜视图。

【附图标记说明】

10驱动装置

12固定体

12a第一面

14中间体

14a第二面

14b第三面

16被驱动体

16a第四面

18驱动机构

20贯通孔

22框架部

24第一导向机构

26a，26b第一凹部

28a，28b第一凸部

30逃逸槽部

30a外周

32第二导向机构

34a，34b第二凹部

36a，36b第二凸部

38驱动部

40a40d压电部

40e外缘

42a42d压电原件

44弹性体

46a46d电极

48a48d切槽

50磁性体插入槽

52磁性体

54磁铁插入槽

56磁铁

58控制部

60a60d第二压电原件

62a62d第二电极

64第一输入部

66第二输入部

68第一放大部

70第二放大部

72第三放大部

74第1反转部

76第一合成部

78第四放大部

80第五放大部

82第二反转部

84第一开关部

86第二合成部

88第六放大部

90第七放大部

92第三反转部

94第二开关部

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明的具体实施形态进行说明。

在图1以及图2中，体现了本发明第1实施形态所涉驱动装置10。该驱动装置10具有固定体12、中间体14、被驱动体16以及驱动机构18。

固定体12形成四角形的板状，具有在一个平面延伸的第一面12a。

而在该说明书中，在xyz坐标系中，固定体12的第一表面12a延伸的方向是xy方向(与x轴和y轴正交)，与固定体12的第一面12a正交的轴为z轴。

中间体14比固定体12略小，形成四角形的板状。该中间体14具有与固定体12的第一面12a相对的在xy方向延伸的第二面14a，和位于该第二面14a的相反侧在xy方向延伸的第三面14b。而且该中间体14中间由四角形状的贯通孔20构成，该贯通孔20的周围是框架部22。

被驱动体16是透镜、受光传感器、棱镜等光学部件或者安装上述部件的部件，与中间体14的大小大致相同，形成四角形的板状。该被驱动体16具有与中间体14的第三面14b相对的在xy方向上延伸的第四面16a。

第一导向机构24设置在固定体12的第一面12a和中间体14的第二面14a之间。该第一导向机构24由形成于固定体12的第一面12a的第一凹部26a、26b，和形成于中间体14的第二面14a上的嵌入第一凹部26a、26b的第一凸部28a、28b构成。第一凹部26a、26b位于固定体12的y方向中央，向x方向延伸，形成于固定体12的外端部至后面所述逃逸槽30之间。此外，第一凸部28a、28b位于中间体14的y方向中央，在x方向延伸，形成于框架22的外端部至贯通孔20之间。为了确保中间体14的移动，第一凸部28a、28b比第一凹部26a、26b略短。该第一导向机构24引导中间体14在x方向朝着固定体12，禁止其向y方向移动。

而在该实施形态中，在固定体12上形成第一凹部26a、26b，在中间体14上形成第一凸部28a、28b，但也可以反过来，在中间体14上形成第一凹部26a、26b，在固定体12上形成28a、28b。

第二导向机构32设置在中间体14的第三面14b和被驱动体16的第四面16a之间。该第二导向机构32与第一导向机构24一样，由被驱动体16的第四面16a上形成的第二凹部34a、34b，和形成于中间体14的第三面14b上的嵌入第二凹部34a、34b的第二凸部36a、36b构成。第二凹部34a、34b位于x方向中央，向y方向延伸，形成于被驱动体16的外端部至被驱动体16中央的一半距离的位置。而且为了确保被驱动体16的移动，第二凸部36a、36b比第二凹部34a、34b略短。该第二导向机构32引导被驱动体16在y方向朝着中间体14，禁止其向x方向移动。

而在该实施形态中，第二凹部34a、34b形成于被驱动体16，第二凸部36a、36b形成于中间体14，但也可以反过来，第二凹部34a、34b形成于中间体14，第二凸部36a、36b形成于被驱动体16。

第一凹部26a、26b和第一凸部28a、28b以及第二凹部34a、34b和第二凸部36a、36b形成截面半圆形，但也可以形成截面u字形或者v字形。此外，也可以在各自接触的部分使用减少摩擦的材料进行涂层。

驱动机构18如图3以及图4所示，具有配置在中心的驱动部38，和以驱动部38为中心向xy方向延伸的压电部，例如分割成4块并以驱动部38为中心间隔90度进行配置的压电部40a、40b、40c、40d。

压电部40a～40d整体上形成四角的板状。该压电部40a～40d具有形成三角形板状的压电元件42a～42d。该压电元件42a～42d的一面(背面)固定着由金属构成的板状弹性体44。而且在压电元件42a～42d该面的相对侧即另一面(表面)，设计了分割为4块的电极46a～46d。弹性体44与驱动部38形成一体，从该驱动部38向压电部40a～40d的角部形成切槽48a～48d，分割成4个部分。

驱动部38向着前述被驱动体16突出成半球状。该驱动部38的顶端与被驱动体16的第四面16a的中心接触。但驱动部38通常不与被驱动体16的第四面16a接触，仅仅在向压电部40a～40d施加电压时与被驱动体16的第四面16a接触，该电压使弹性体44从不施加电压的静止状态变为向被驱动体16侧弯曲。

固定体12的第一面12a设计了逃逸槽部30，后者形成比压电部40a～40d的整体外缘40e略小的四角形状。压电部40a～40d如图2所示，整体的外缘40e在该逃逸槽部30的外周30a固定在固定体12上。此外，压电部40a～40d配置在由固定体12的逃逸槽部30和中间体14的贯通孔20形成的空间内。此外，逃逸槽部30以及贯通孔20在施加了使压电部40a～40d弯曲的电压时，容许压电部40a～40d的弯曲。因此，如果向压电部40a～40d施加电压，压电部40a～40d会延伸，压电部40a～40d以驱动部38为中心弯曲。

在固定体12的第一面12a相反侧的面(背面)形成磁性体插入槽50。磁性体52插入该磁性体插入槽50，该磁性体52固定在固定体12上。同时被驱动体16的第四面16a相反侧的面(表面)形成磁铁插入槽54。磁铁56插入该磁铁插入槽54，该磁铁56固定在被驱动体16上。该磁铁56和磁性体52将固定体12、被驱动体16以及驱动机构18夹在中间，相对而立，产生引力，将被驱动体16吸引在固定体12侧。

而在该实施形态中，通过磁性体52和磁铁56进行吸引，但在其他实施形态中，也可以在与磁铁56相对的面设计磁极不同的磁铁，以代替磁性体52，将被驱动体16吸引在固定体12侧。

如图3所示，由金属构成的弹性体44成为共通电极，接地。而且各电极46a～46d作为单独电极与控制部58接续。

而且也可以通过非导电材料形成弹性体44，在设计了压电元件42a～42d的电极46a～46d的面相反侧的面上，设计电极，将该相反侧电极作为共通电极。

而且在上述实施形态中，属于将压电元件42a～42d和电极46a～46d设计在弹性体44的一个面上的单压电晶片型压电部40a～40d，但是如图5所示，也可以是将压电元件和电极设计在弹性体44两侧的双压电晶片型压电部40a～40d。

换言之，压电部40a～40d具有板状第二压电元件60a～60d(图5中显示60a和60c)和第二电极62a～62d(图5中显示62a和62c)。第二压电元件60a～60d的一面固定着弹性体44的前述压电元件42a～42d上固定的面相反侧的另一面(背面)，此外，第二电极62a～62d固定在第二压电元件60a～60d的一面相反侧的另一面(表面)。

下面详述对施加在压电部40a40d上的电压进行控制的控制部58。

图6是显示控制部58的方块图。

控制部58具有第一输入部64以及第二输入部66。第一输入部64输入规定形状波形的第一信号。第二输入部66输入规定形状波形的第二信号，与输入第一输入部64的第一信号具有相同频率。第一信号和第二信号的波形为方形形状、正弦波形状、梯形形状等。而且第一信号和第二信号的波形可以相同，也可以不同。

如后面所述，施加第一信号，使前述驱动部38沿着z方向运动。而且，同样如后面所述，施加第二信号，使驱动部38沿着压电部40a～40d并排的方向运动，即令驱动部38的顶端沿着xy方向运动。

输入第一输入部64的第一信号通过第一放大部68放大。此外，输入第二输入部66的第二信号通过第二放大部70或者第三放大部72放大。在第二放大部70放大的第二信号通过第一反转部74反转。

在第一放大部68放大的第一信号和通过第一反转部74反转的第二信号通过第一合成部76合成。该第一合成部76合成的信号通过第四放大部78放大，或者通过第五放大部80放大之后通过第二反转部82反转。通过第四放大部78放大的信号或者通过第二反转部80反转的信号被第一开关部84选择，有选择地施加给压电部40a、40b、40c、40d。

此外，通过第一放大部68放大的第一信号和通过第三放大部72放大的第二信号通过第二合成部86合成。该第二合成部86合成的信号通过第六放大部88放大，或者通过第七放大部90放大之后通过第三反转部92反转。通过第六放大部88放大的信号或者通过第三反转部反转的信号被第二开关部94选择，有选择地施加给压电部40a、40b、40c、40d。

下面结合驱动机构18的动态说明控制部58进行的控制。

图7a到图7c通过驱动机构18的动态案例显示控制部58的控制。在该例中，使用x方向的压电部40a、40c控制被驱动体16。

在图7a中，vb_r表示施加在压电部40a的第一信号的电压，vd_r表示施加在压电部40a的第二信号的电压，v_r表示施加在压电部40a的合成信号的电压。而且vb_l表示施加在压电部40c的第一信号的电压，vd_l表示施加在压电部40c的第二信号的电压，v_l表示施加在压电部40c的合成信号的电压。而且在图7b中，p表示驱动部38的顶端。而且作为输入梯形波形信号的部件加以说明。

首先在0时刻，驱动机构18处于施加信号之前的静止状态，顶端p处于原点位置0。然后开始在压电部40a、40c施加第一信号，vbr以及vb_l都变大。一旦开始向压电部40a、40c施加第一信号，压电元件42a、42c便开始伸长。由于压电部40a、40c的两侧固定在固定体12上，所以压电元件42a、42c变形，与弹性体44一起向上方弯曲。弹性体44一旦向上方弯曲，驱动部38的顶端p便从原点位置0向+z方向移动，在1时刻，位于+z方向的位置1。驱动部38的顶端p一旦向+z方向移动，驱动部38的顶端p便与被驱动体16接触，摩擦接触。

然后在维持vb_r以及vb_l的状态下施加第二信号。作为第二信号，在压电部40a施加缓慢增加的电压vd_r，同时在压电部40c施加缓慢减小的电压vd_l。由此，压电元件42a进一步伸长，压电元件42c收缩。所以驱动部38的顶端p保持着+z方向的位置，即与被驱动体16一边保持着摩擦接触，一边向-x方向的位置2移动。驱动部38的顶端p一边与被驱动体16摩擦接触一边移动，所以被驱动体16也同样向-x方向移动。

然后在维持vd_r以及vd_l的状态下，将作为第一信号施加的电压vb_r以及vb_l调降至0。在3时刻，给压电部40a施加的电压v_r为+，给压电部40c施加的电压v_l为－。因此，在3时刻，压电部40a处于伸长状态，压电部40c处于收缩状态。这时，顶端p的位置3保持-x方向的位置，z方向的位置为0。因此，驱动部38的顶端p与被驱动体16之间的接触被解除。

然后，如果作为第二信号施加的电压也是0，则施加在压电部40a、40c的电压v_r以及v_l为0，驱动部38的顶端p返回原点位置0。

重复上述操作可以使被驱动体16向-x方向移动。向+x方向的移动可以通过反向给压电部40a和压电部40c施加电压来实现。而且可以通过控制向压电部40b、40d施加电压实现向y方向的移动。此外，也可以通过控制x方向和y方向双方的移动，控制向xy平面的任一方向移动。

图8a到图8b显示了通过控制部58进行控制的第一变形例。

该第一变形例最好是图5所示的双压电晶片型驱动机构。在该第一变形例中，第一信号vb_r以及vb_l在去路施加正电压，在回路施加负电压，使驱动部38的顶端p向-z方向移动，与前述例子相比，令其收缩幅度更大。

图9a到图9b显示了通过控制部58进行控制的第二变形例。

该第二变形例与第一变形例相比，不同的是，第二信号vd_r以及vd_l也在去路和回路施加正电压和负电压。使驱动部38的顶端p向-z方向移动后，进一步令其向+x方向移动，可以将驱动部38的顶端p在x方向的移动距离变大。

图10为体现本发明第2实施形态所涉驱动装置10。

在该第2实施形态中，在固定体12的第一面12a上并列设计2个驱动机构18a、18b。2个驱动机构18a、18b与前述第1实施形态所示的部分具有相同的结构。即2个驱动机构18a、18b各自以驱动部38为中心，沿着周方向每隔90度设置压电部40a～40d。在该第2实施形态中，没有设计前述中间体14，被驱动体直接配置在2个驱动机构18a、18b上，驱动部38与该被驱动体摩擦接触。例如，在第一驱动机构18a的x方向的压电部40a、40c施加电压使其向x方向弯曲，将被驱动体向-x方向驱动。在第二驱动机构18b的x方向的压电部40a、40c施加电压，使其向x方向弯曲，将被驱动体向+x方向驱动。由此，第一驱动机构18a的驱动部38和第二驱动机构18b的驱动部38在180度的不同方向上移动，可以以驱动部38、38的中间为中心，使被驱动体在z轴周围旋转。

该说明书对照相装置使用的驱动装置进行了说明，但本发明也适用于其他装置。