直线驱动装置、照相装置及电子设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供直线驱动装置、照相装置及电子设备，以对可听范围内产生的杂音进行充分抑制住为目的。其中一振动部材，对应于反复进行缓慢上升的第1区间和急速下降的第2区间的驱动电压，具有可伸缩变形的压电元件；一驱动部材，将轴基端部结合于振动部材后，拥有往复以不同速度进行轴方向振动的驱动轴；一透镜支撑体，根据驱动轴的振动，在驱动轴的轴方向上可移动性地被摩擦结合于驱动轴上。驱动电压的第2区间的起始阶段相比第2区间的中间阶段下降更为缓慢，使透镜支撑体跟随于驱动轴的移动；在第2区间的中间阶段，使透镜支撑体体非跟随于驱动轴的移动。
【专利说明】直线驱动装置、照相装置及电子设备
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种搭载于手机等电子设备上的、被采用于照相机和数字式照相机等上的直线驱动装置和用此直线驱动装置的照相装置及电子设备。
【背景技术】
[0002]作为以往用于小型照相装置上对透镜进行驱动的直线驱动装置(透镜驱动装置)，它是通过使压电元件振动来使透镜支撑体作直线状移动，从而进行变焦和自动对焦的一种类型。此透镜支撑体的移动是，使透镜支撑体与连接在压电元件上的驱动轴相摩擦结合，压电元件通过对驱动轴施以不同速度的往复振动，驱动轴与透镜支撑体之间的摩擦状态由此往返振动而产生出变化。
[0003]如，在外国专利公报I (韩国专利第10-0768888号说明书)中，记载了一种直线驱动装置，它包含:附着压电基板的弹性体基板；一侧被固定在弹性体基板或压电基板上，形成与压电基板的变位进行联动的移动轴；沿移动轴形成可移动的移动体，此移动体作为透镜支撑体被使用。驱动此直线驱动装置的驱动电压公开了一种反复波形的矩形波及上升时间和下降时间不同的三角波。
【发明内容】
[0004]但是，在以往的直线驱动装置中，虽然压电元件在超声波的频域内进行驱动，但透镜支撑体在移动时会产生出可听范围的杂音。为此，比如想对动感图像进行摄影时，存在势必会将此杂音录音下来的问题。
[0005]本发明的目的是为解决上述以往问题，提供对可听范围内产生的杂音能抑制住的一种直线驱动装置、照相装置及电子设备。
[0006]为达成上述目的，本发明的直线驱动装置具有:一振动部材，对应于反复进行缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间的驱动电压，具有可伸缩变形的压电元件；一驱动部材，拥有将轴基端部结合于所述振动部材，在轴方向上实施不同速度往复振动的驱动轴；一移动体，根据所述驱动轴的振动，在所述驱动轴的轴方向上可移动性地被摩擦结合于所述驱动轴上。其特征为:所述驱动电压的所述第2区间的起始阶段相比所述第2区间的中间阶段下降更为缓慢，使所述移动体跟随于所述驱动轴的移动；在所述第2区间的中间阶段，使所述移动体非跟随于所述驱动轴的移动。
[0007]另外，为达成上述目的，本发明的直线驱动装置，具有:一驱动控制部，生成反复进行缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间的驱动电压；一振动部材，对应于所述驱动电压，具有可伸缩变形的压电元件；一驱动部材，将轴基端部结合于所述振动部材后，拥有在轴方向上往复实施不同速度振动的驱动轴；一移动体，根据所述驱动轴的振动，在所述驱动轴的轴方向上可移动性地被摩擦结合于所述驱动轴上。其特征为:所述驱动电压的所述第2区间的起始阶段相比所述第2区间的中间阶段下降更为缓慢，使所述移动体跟随于所述驱动轴的移动；在所述第2区间的中间阶段，使所述移动体非跟随于所述驱动轴的移动。根据此构成，可达到所期望的目的。
[0008]通过本发明，具有:一振动部材，对应于反复进行缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间的驱动电压，具有可伸缩变形的压电元件；一驱动部材，将轴基端部结合于所述振动部材后，拥有在轴方向上往复实施不同速度振动的驱动轴；一移动体，根据所述驱动轴的振动，在所述驱动轴的轴方向上可移动性地被摩擦结合于所述驱动轴上。所述驱动电压的所述第2区间的起始阶段相比所述第2区间的中间阶段下降更为缓慢，使所述移动体跟随于所述驱动轴的移动；在所述第2区间的中间阶段，使所述移动体非跟随于所述驱动轴的移动。根据此构成，跟随于驱动轴移动的移动体在不跟随瞬间，因为驱动轴的加速度较小，所以可以得到所产生杂音较小的效果。 [0009]另外，具有:一驱动控制部，生成反复进行缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间的驱动电压；一振动部材，对应于所述驱动电压，具有可伸缩变形的压电元件；一驱动部材，将轴基端部结合于所述振动部材后，拥有在轴方向上往复实施不同速度振动的驱动轴；一移动体，根据所述驱动轴的振动，在所述驱动轴的轴方向上可移动性地被摩擦结合于所述驱动轴上。所述驱动电压的所述第2区间的起始阶段相比所述第2区间的中间阶段下降更为缓慢，使所述移动体跟随于所述驱动轴的移动；在所述第2区间的中间阶段，使所述移动体非跟随于所述驱动轴的移动。根据此构成，跟随于驱动轴移动的移动体在不跟随瞬间，因为驱动轴的加速度较小，所以可以得到所产生杂音较小的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]【图1】是本发明实施例1直线驱动装置构成的截面示意图。
[0011]【图2】是本发明实施例1驱动电压和驱动轴、透镜支撑体(移动体)的变位之间关系的不意图。
[0012]【符号说明】
[0013]I电子设备
[0014]3照相装置
[0015]10直线驱动装置
[0016]12 框体
[0017]14、34压电元件
[0018]16、36弹性基板
[0019]18、38振动部材
[0020]20、40 驱动轴
[0021]22、42驱动部材
[0022]24、44、54 透镜
[0023]26、46透镜支撑体(移动体)
[0024]28、48位置传感器
[0025]30、50 标度
[0026]52 橡胶套
[0027]56摄像元件
[0028]58 基板[0029]60驱动控制部
【具体实施方式】
[0030](实施例1)
[0031]以下，关于本发明实施例1中的直线驱动装置，边参照图面边进行说明。
[0032]如图1所示，电子设备I具有照相装置3，照相装置3具备直线驱动装置10。电子设备1，比如是以手机和智能手机为代表的便携式终端装置及平板个人电脑等的可搬运型设备。另外，包含如监控照相系统类的固定型设备。另外，在本实施例1中，直线驱动装置10是作为驱动变焦透镜及/或者自动对焦透镜的透镜驱动装置。
[0033]直线驱动装置10是具有了驱动部材22、44和作为移动体的透镜支撑体26、46后才得以构成的。驱动部材22、42具有振动部材18、38和驱动轴20、40。振动部材18、38如图2所示，对应于反复进行缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间的驱动电压，具有可伸缩变形的压电元件14、34。驱动轴20、40将轴基端部结合于振动部材18、38后，往复在轴方向上实施不同速度的振动。透镜支撑体26、46根据驱动轴20、40的以不同速度的轴方向振动，在驱动轴20、40的轴方向上可移动地被摩擦结合于驱动轴20、40上。
[0034]透镜支撑体26、46是为支撑住聚集被摄体(无图)处光于摄像元件56上的透镜24、44而设立的。透镜24是变焦透镜，驱动部材22和透镜支撑体26是变焦透镜用的一组。透镜44自动对焦透镜，驱动部材42和透镜支撑体46是自动对焦透镜用的一组。
[0035]驱动部材22、42是由振动部材18、38和驱动轴20、40所构成。振动部材18、38的构成为至少在弹性基板16、36的一面上配置上压电元件14、34。弹性基板16、36是具有弹性的铜等的金属板。压电元件14、34是具有PZT (锆钛酸铅)等压电效果的元件。压电元件14、34的两面设置有供电用端子(无图示)。供电用端子的一个可兼作弹性基板16、36。在图1中，将压电元件14、34配置于弹性基板16、36的一面上，即所谓的单晶片型示例。也可以在弹性基板16、36的两面上配置上压电元件14、34，即所谓的双压电晶片型。另外，也可以是所谓的堆叠型。但根据单晶片型和双压电晶片型的振动部材18、38，因为能将轴方向的振动部材18、38的厚度减小，所以能将直线驱动装置10的轴方向厚度减小。
[0036]驱动轴20、40是一种由轻量碳所构成的轴。其轴基端部一端端面被固定在振动部材18、38的一面上，可以用接着进行固定，也可以采用其它方法。被固定的驱动轴20、40的端面面积也可以比轴本体部的面积要小。据此，对提高后续振动部材18、38振动有利的面积就会变大。所以，振动部材16、36的外径尺寸即便相同也能增大驱动力。
[0037]通过橡胶套52，驱动轴20、40的两端部被外周侧弹性加压后得以支撑，从而驱动部材22、42被固定在框体12上。为此，振动部材18、38除了供电相关部材外，不与驱动轴22,42以外的部材相接触。因此，就不会有因框体12等的部材接触而导致的振动衰减现象，所以传达向驱动轴20、40的驱动力就大。和驱动轴20、40的振动部材18、38相反侧的端部被接着固定于橡胶套52上，但靠近振动部材18、38侧的端部不被接着。作为移动体的透镜支撑体26、46被配置在由两橡胶套52支撑间的驱动轴20、40的本体部上。驱动轴20、40的轴方向组装成同光轴方向相一致。
[0038] 透镜支撑体26、46由树脂所形成。在其中央部具有孔部，能支撑透镜24、44。透镜支撑体26、46与驱动轴20、40之间的接触部由金属材料所构成，由弹簧等(无图示)预压后摩擦结合，从横截面看和驱动轴20、40之间呈线接触。因为仅为摩擦结合，所以透镜支撑体26、46能沿轴方向在驱动轴20、40上移动。与透镜支撑体26、46的与驱动轴20、40相摩擦结合的一方的相反侧呈U字形，由于驱动轴40、20配置在U字形内部，透镜支撑体26、46使得驱动轴20、40不在中心回转。
[0039]框体12为直线驱动装置10的外装。将驱动部材22、42、作为移动体的透镜支撑体26、46、后面讲到的位置传感器28、48等配置在指定位置上。框体12是由树脂等形成，被摄体侧中心配置透镜54的孔及被摄体侧的相反侧设置着开口，开口则是对固定摄像元件56的基板58进行配置用的。从被摄体处过来的光通过透镜54、24、44集中于摄像元件56上。摄像元件56对透镜54、24、44所聚集的光加以受光。摄像元件56所接收的光在被转换成电气信号后，输出向照相装置3的本体。
[0040]位置传感器28、48是一种在检出透镜支撑体26、46的轴方向位置后向驱动控制部60加以输出的传感器。在本实施例1中，作为位置传感器28、48，将MR传感器设定在透镜支撑体26、46上；作为磁气标度，将标度30、50设定在框体12上。标度30、50采用的是将面向位置传感器28、48的磁极交叉并排于光轴方向上的一种情形。位置传感器28、48和标度30、50的配置为,可以将任何一方配置于透镜支撑体26、46和框体12的任何一个上。在本实施例1中，位置传感器28、48采用的是MR传感器，也可以采用霍尔传感器等。根据传感器种类，也可以不必采用标度30、50。
[0041]驱动控制部60在压电元件14、34上印加了一个如图2所示的反复波形的驱动电压，使透镜支撑体26、46移动，此反复的频率为超声波的频率范围。
[0042]接下来，对驱动控制部60所生成的驱动电压波形和驱动轴20、40及透镜支撑体26、46的变位关系加以说明。
[0043]如图2所示，驱动电压对缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间加以反复进行。在第I区间中，压电元件14、34缓慢延伸向厚度方向，向面内方向收缩。弹性基板16、36不会发生像压电元件14、34那样的变形。在图1中，振动部材18、38的中央部向上方移动，变形成弓形。为此，如图2所示，伴随着振动部材18、38的变形，驱动轴20、40向上方移动，透镜支撑体26、46也跟随驱动轴20、40的移动而向上方移动。
[0044]接下来，进入第2区间后驱动电压下降。压电元件14、34收缩向厚度方向，向面内方向延伸。为此，振动部材18、38的如弓形变形就会想要回复到原状，驱动轴20、40就会向下方移动，透镜支撑体26、46也向下方移动。在第2区间的起始阶段中，驱动电压的下降随着时间趋于急速，但相比中间阶段下降要来得缓慢，所以透镜支撑体26、46跟随驱动轴20、40的移动向下方移动。
[0045]在第2区间的中间阶段，驱动轴20、40的加速度产生的惯性力强过透镜支撑体26、46之间的摩擦力。透镜支撑体26、46变为非跟随于驱动轴20、40。驱动轴20、40进一步加速后向下方移动，透镜支撑体26、46惯性地向下方移动。驱动电压进行最迅速的下降，在驱动轴20、40达到最高速度后，驱动电压下降开始变得缓慢，驱动轴20、40就会减速。
[0046]在第2区间的结束阶段，因为驱动电压相比于第2区间中间阶段要缓慢下降，所以在驱动轴20、40的速度和透镜支撑体26、46之间速度相一致，之后，透镜支撑体26、46就会跟随于驱动轴20、40的移动。
[0047]透镜支撑体26、46在驱动电压的I周期中，仅在非跟随于第2区间中间阶段中的驱动轴20、40的移动的过程中相对于驱动轴向上方移动。
[0048]在第2区间中，跟随于驱动轴20、40移动的透镜支撑体26、46在不跟随瞬间，因为驱动轴20、40的加速度较小，所以产生的杂音较小。另外，不跟随于驱动轴20、40移动的透镜支撑体26、46在跟随瞬间，因为驱动轴20、40的加速度较小，所以能进一步减小杂音。因为从直线驱动装置10所产生的杂音较小，所以，也能抑制照相装置3和电子设备I中产生出的杂音。比如，即便要对动作画面进行摄影时，杂音也难以被录音下来。
[0049]因为驱动电压的绝对值、上升和下降是相对的东西。所以，即使第I区间和第2区间的上升和下降即便相反也是相同的。电压值为O的点无论设定在哪里，正负即便逆转也是相同的。另外，因为驱动电压具有反复的波形，所以将周期中的任何点作为开始点/终了点也是没有关系的。
[0050]在本实施例1中，关于从第I区间向第2区间的移行和从第2区间向第I区间的移行，是设定成无间隔而将下一区间作为开始的形式，但如果设置间隔，设成一定驱动电压的区间也是可以的。
[0051]另外，第I区间的时间和第2区间时间希望是3比I的程度。在本实施例1中虽做成了 3比1，但做成2比I和4比I的程度也是没关系。
[0052]另外，单晶片型和双压电晶片型的场合，在驱动电压急速下降的第2区间，将驱动电压瞬间下降后，通过弹性基板16、36弹性复原力会将弯曲成如弓状的振动部材18、38的变形回复到原样。也可以是这样，在本实施例1的场合，并非通过弹性基板16、36的弹性复原力来进行回复，希望是跟随于驱动电压的变化来使振动部材18、38的变形回复到原样。因为跟随于驱动电压的变化使振动部材18、38的变形回复到原样能减小驱动轴20、40的加速度，所以能更好的抑制住杂音的产生。
[0053]另外，在本实施例1中，直线驱动装置10是一种使透镜支撑体26、46移动向光轴方向的透镜驱动装置。但是，并非限于此，比如，也可以做成将晃动校正用的透镜加以支撑的透镜支撑体作为移动体，将轴方向变为与光轴相正交方向而对驱动轴加以配置的透镜驱动装置。另外，也可以用于透镜驱动装置以外的一些方面。
[0054]根据本发明的实施例2中，直线驱动装置特征为，具有:一振动部材，对应于反复进行缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间的驱动电压，具有可伸缩变形的压电元件；一驱动部材，将轴基端部结合于所述振动部材后，拥有往复以不同速度进行轴方向振动的驱动轴；一移动体，根据所述驱动轴的振动，在所述驱动轴的轴方向上可移动性地被摩擦结合于所述驱动轴上。所述驱动电压的所述第2区间的起始阶段相比所述第2区间的中间阶段下降更为缓慢，使所述移动体跟随于所述驱动轴的移动；在所述第2区间的中间阶段，使所述移动体非跟随于所述驱动轴的移动。
[0055]据此，跟随于驱动轴移动的移动体在不跟随瞬间，因为驱动轴的加速度较小，所以可得到所产生杂音较小的效果。
[0056]根据本发明的实施例3的直线驱动装置，其特征为:在实施例2记载的直线驱动装置中，所述驱动电压的所述第2区间的结束阶段相比所述第2区间的中间阶段下降更为缓慢，使所述移动体跟随于所述驱动轴的移动。
[0057]不跟随驱动轴移动的移动体在跟随瞬间，因为驱动轴的加速度较小，所以可以得到所产生杂音较小的效果。[0058]根据本发明的实施例4的直线驱动装置特征为，在实施例2记载的直线驱动装置中，所述振动部材在弹性基板的至少一面上配置有所述压电元件。
[0059]因为能将驱动轴的轴方向的振动部材的厚度减小，所以能减小直线驱动装置在此轴方向的厚度。
[0060]根据本发明的实施例5记载的直线驱动装置特征为，具有:一驱动控制部，生成反复进行缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间的驱动电压；一振动部材，对应于所述驱动电压，具有可伸缩变形的压电元件；一驱动部材，将轴基端部结合于所述振动部材后，拥有往复以不同速度在轴方向上振动的驱动轴；一移动体，根据所述驱动轴的振动，在所述驱动轴的轴方向上可移动性地被摩擦结合于所述驱动轴上。所述驱动电压的所述第2区间的起始阶段相比所述第2区间的中间阶段下降更为缓慢，使所述移动体跟随于所述驱动轴的移动；在所述第2区间的中间阶段，使所述移动体非跟随于所述驱动轴的移动。
[0061]据此，跟随于驱动轴移动的移动体在不跟随瞬间，因为驱动轴的加速度较小，所以可以得到所产生杂音较小的效果。
[0062]根据本发明的实施例6记载的照相装置特征为，具有:实施例1记载的一直线驱动装置，所述移动体为支撑透镜的透镜支撑体；一驱动控制部，生成反复进行缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间的驱动电压；一摄像元件，对所述透镜聚集的光加以受光。
[0063]在照相装置中所产生的杂音较小。为此，想要将动作画面进行摄影时，难以将其杂音录音下来。
[0064]根据本发明的实施例7记载的照相装置特征为，具有:权利要求项4记载的一直线驱动装置，所述移动体为支撑透镜的透镜支撑体；一摄像元件，将所述透镜所聚集的光加以受光。
[0065]照相装置中的杂音产生较小。为此，例如想要将动作画面进行摄影时，难以将其杂音录音下来。
[0066]根据本发明的实施例7记载的电子设备特征为，具有实施例6或者实施例7记载的照相装置。
[0067]电子设备中的杂音产生较小。为此，例如通过搭载照相装置的手机等的电子设备来对动作画面进行摄影时，难以将其杂音录音下来。
【权利要求】
1.直线驱动装置，具有: 振动部材，对应于反复进行缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间的驱动电压，具有可伸缩变形的压电元件； 驱动部材，具有将轴基端部结合于所述振动部材，以不同速度进行轴方向往复振动的驱动轴； 移动体，根据所述驱动轴的振动，在所述驱动轴的轴方向上可移动性地被摩擦结合于所述驱动轴上； 其特征在于， 所述驱动电压的所述第2区间的起始阶段相比所述第2区间的中间阶段下降更为缓慢，使所述移动体跟随于所述驱动轴的移动；在所述第2区间的中间阶段，使所述移动体非跟随于所述驱动轴的移动。
2.如权利要求1所述的直线驱动装置，其特征在于，所述驱动电压的所述第2区间的结束阶段相比所述第2区间的中间阶段下降更为缓慢，使所述移动体跟随于所述驱动轴的移动。
3.如权利要求1所述的直线驱动装置，其特征在于，所述压电元件配置在弹性基板的至少一面上。
4.如权利要求1所述的直线驱动装置，其特征在于，该直线驱动装置还具有驱动控制部，该驱动控制部生成所述驱动电压。
5.照相装置，其特征在于，具有: 如权利要求1至3所述的直线驱动装置，所述移动体为支撑透镜的透镜支撑体； 驱动控制部，生成反复进行缓慢上升的第I区间和急速下降的第2区间的驱动电压；以及 摄像元件，对所述透镜聚集的光加以受光。
6.电子设备，其特征在于，具有权利要求项5所述的照相装置。
【文档编号】H02N2/06GK103973157SQ201310041823
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月1日 优先权日:2013年2月1日
【发明者】白木学, 多田纯一 申请人:思考电机（上海）有限公司