KR20080093882A

KR20080093882A - 구동 장치

Info

Publication number: KR20080093882A
Application number: KR1020080033662A
Authority: KR
Inventors: 소메이 다카하시; 다카히코 니시야마
Original assignee: 미쓰미덴기가부시기가이샤
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2008-10-22
Also published as: US7633209B2; EP1983587A3; JP2008289348A; US20080258578A1; EP1983587A2

Abstract

안정된 주파수 특성을 얻는 것을 과제로 한다.

구동 장치(20)는, 신축 방향에서 서로 대향하는 제1 및 제2 단부를 갖는 전기 기계 변환 소자(441)와, 이 전기 기계 변환 소자의 제1 단부에 결합된 정지 부재(442)와, 전기 기계 변환 소자의 제2 단부에 결합된 진동 마찰부(443)와, 이 진동 마찰부와 마찰 결합되는 봉형상의 이동부(423)를 구비하며, 전기 기계 변환 소자(441)의 신축 방향으로 이동부(423)가 이동 가능하다. 구동 장치(20)는 케이스(30)로 덮이며, 케이스(30)와 정지 부재(442) 사이에 탄성 부재(446)가 개재되어 있다. 탄성 부재는 케이스(30)로부터 소정 거리 이간되어 배치되며, 정지 부재(442)에 고정된 판금(446)으로 구성되어 있다.

전기 기계 변환 소자, 정지 부재, 진동 마찰부, 이동부, 케이스, 탄성 부재

Description

구동 장치{DRIVING DEVICE}

본 발명은 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 압전 소자 등의 전기 기계 변환 소자를 이용한 구동 장치에 관한 것이다.

종래부터 카메라의 오토포커스용 액추에이터나 줌용 액추에이터로서 압전 소자, 전기 왜곡 소자, 자기 왜곡 소자 등의 전기 기계 변환 소자를 사용한 (구동 장치) 리니어 액추에이터가 사용되고 있다.

예컨대, 특허 문헌 1은 렌즈 홀더(피구동 부재, 이동부)를 이동시키는 데 압전 소자의 신축 방향의 일단에 가이드봉(구동 부재, 진동 마찰부)을 접착하고, 가이드봉에 렌즈 홀더(이동부)를 이동 가능하게 지지시키고, 가이드봉과 렌즈 홀더 사이에 마찰력을 발생시키는 판스프링을 구비한 구동 장치를 개시하고 있다. 특허 문헌 1에서는 압전 소자에 신장의 속도와 수축의 속도를 서로 다르게 하도록 인가하고 있다.

또한, 특허 문헌 2는 압전 소자와, 이 압전 소자에 결합하여 압전 소자의 신축 방향으로 연장되는 구동축(내마모성의 진동봉, 진동 마찰부)과, 이 구동축에 마찰 결합한 피구동 부재(줌 렌즈 경통, 이동부)를 구비한 구동 장치를 개시하고 있 다. 이 특허 문헌 2에서는 압전 소자에 인가하는 구동 신호를 연구하여, 피구동 부재(줌 렌즈 경통, 이동부)를 구동하고 있다. 특허 문헌 3에서는 구동축(구동 부재, 진동 마찰부)을 섬유 강화 수지 복합체로 구성한 것이 개시되어 있다.

특허 문헌 4는 제1 압전 소자에 부착한 구동 부재(진동 마찰부)와 피구동 부재(이동부)와의 마찰 걸어맞춤을 확보 혹은 해제하는 제2 압전 소자를 설치함으로써 피구동 부재를 안정적으로 정확하게 이동시킬 수 있는 액추에이터를 개시하고 있다. 특허 문헌 4에 개시된 액추에이터는 구동용의 한 쌍의 제1 압전 소자, 걸어맞춤용의 제2 압전 소자, 한 쌍의 구동 부재 및 누름 스프링으로 구성된다. 한 쌍의 제1 압전 소자 및 한 쌍의 구동 부재는 피구동판을 사이에 두고 양측에 배치된다. 한 쌍의 구동 부재의 간격이 제2 압전 소자에 의해 확대/축소된다. 이 제2 압전 소자에 의해 한 쌍의 구동 부재와 피구동판과의 마찰 걸어맞춤이 확보 혹은 해제된다.

특허 문헌 5는 구성 부재의 탄성 변형의 영향을 받지 않는 전기 기계 변환 소자를 사용한 직선 구동 기구를 개시하고 있다. 특허 문헌 5에 있어서, 고정 경통에 고착된 내통에는 반경 방향으로 연장된 연장부(정지(靜止) 부재)의 베어링에 광축에 평행하게 배치된 구동축(이동부)이 이동 가능하게 지지되어 있다. 연장부(정지 부재)와 작용 부재(진동 마찰부) 사이에는 압전 소자(전기 기계 변환 소자)가 배치되어 고착 결합된다. 작용 부재의 상반부는 구동축에 접촉하고, 작용 부재의 하반부는 스프링에 의해 탄성 바이어스된 패드가 장착되며, 작용 부재 및 패드는 구동축에 대하여 적당한 마찰력으로 마찰 결합한다. 압전 소자에 속도가 다른 신축 변위를 발생시키면, 작용 부재를 통하여 구동축이 변위하고, 구동축은 피구동 부재인 렌즈 유지틀과 함께 꺼내어지거나 집어넣어진다.

특허 문헌 6은 휴대 단말기 등에 조립 내장 가능한 렌즈 유닛을 개시하고 있다. 이 특허 문헌 6에 개시된 렌즈 유닛은 하우징과, 렌즈를 유지하며 하우징에 대하여 이동가능한 거울틀과, 하우징에 대하여 거울틀을 구동하는 구동 장치와, 구동 장치를 하우징에 고정하는 고정 수단을 갖는다. 고정 수단은 구동 장치에 부착된 판재와, 하우징의 오목부에 장착되었을 때 발생하는 마찰력을 이용하여 판재를 하우징에 부착하는 고정구를 구비하고 있다. 구동 장치는 판재에 대하여 추와 함께 부착된 전기 기계 변환 소자와, 이 전기 기계 변환 소자의 일단에 고정되어 거울틀에 상대 이동 가능하게 연결된 구동 부재(진동 마찰부)를 갖는다.

특허 문헌 1: 일본 특허 제2633066호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 제3218851호 공보

특허 문헌 3: 일본 특허 제3180557호 공보

특허 문헌 4: 일본 특허 공개 2006-54979호 공보

특허 문헌 5: 일본 특허 공개 평 9-191665호 공보

특허 문헌 6: 일본 특허 공개 2006-113155호 공보

전술한 특허 문헌 1∼4에는 각각 이하에 설명하는 바와 같은 문제점이 있다.

특허 문헌 1에 개시된 구동 장치에서는 압전 소자에 접착된 가이드봉(구동 부재, 진동 마찰부)에 렌즈 홀더(피구동 부재, 이동부)가 이동 가능하게 지지되어 있으므로, 가이드봉(구동 부재, 진동 마찰부)이 렌즈 홀더(피구동 부재, 이동부)보다 길고, 가이드봉(구동 부재, 진동 마찰부)이 왕복 운동함으로써 경사를 발생하기 쉽다. 또한, 렌즈 홀더(피구동 부재, 이동부)의 이동 거리를 길게 할수록 가이드봉(구동 부재, 진동 마찰부)도 길어져 불필요한 진동 모드를 발생하기 쉽다. 더욱이, 압전 소자와 가이드봉(구동 부재, 진동 마찰부)과의 결합부의 연장 상에 마찰 걸어맞춤부가 있으므로 높이를 낮추기에는 불리하다.

특허 문헌 2에 개시된 구동 장치에 있어서도, 구동축(구동 부재, 진동 마찰부)이 전기 기계 변환 소자의 신축 방향으로 연장되어 있으므로, 구동축(구동 부재, 진동 마찰부)이 줌 렌즈 경통(피구동 부재, 이동부)보다 길어 구동축(구동 부재, 진동 마찰부)이 왕복 운동함으로써 경사를 발생시키기 쉽다. 또한, 줌 렌즈 경통(피구동 부재, 이동부)의 이동 거리를 길게 할수록 구동축(구동 부재, 진동 마찰부)도 길어져 불필요한 진동 모드를 발생하기 쉽다. 더욱이, 전기 기계 변환 소자와 구동축(구동 부재, 진동 마찰부)과의 결합부의 연장 상에 마찰 걸어맞춤부가 있으므로 높이를 낮추기에는 불리하다. 또한, 줌 렌즈 경통(피구동 부재, 이동부)을 구동축(구동 부재, 진동 마찰부)으로 캔틸레버 지지하는 구조를 하고 있으므로 렌즈와 같은 큰 중량물을 이동시키기에는 역학적으로 무리가 있다.

특허 문헌 3은 구동축(구동 부재, 진동 마찰부)을 섬유 강화 수지 복합체로 구성한 것을 개시하고 있는 데 불과하며, 기본적 구성은 특허 문헌 2에 개시된 구동 장치와 동일하므로 특허 문헌 2와 동일한 문제점이 있다.

또한, 특허 문헌 1 내지 3에 개시된 구동 장치에 있어서는 모두 전기 기계 변환 소자(압전 소자)는 추를 통하지 않고 직접 지지 부재(지지판)에 접착 고정되어 있다.

특허 문헌 4는 구동 부재(진동 마찰부)가 피구동 부재(이동부)보다 짧지만 복수의 압전 소자를 구비하므로 구성이 복잡해짐과 아울러 크기를 축소하는 것은 불리하다.

한편, 특허 문헌 5는 이동 부재(이동부)가 로드 형상을 하고 있으며, 작용 부재(진동 마찰부)가 복잡한 형상을 하고 있는 직선 구동 기구를 개시하고 있다. 그러나, 특허 문헌 5는 압전 소자를 내통의 연장부에 직접 접착 고정하는 것을 개시하고 있을 뿐이다.

특허 문헌 6은 구동 장치를 하우징에 고정하는 고정 수단을 갖는 렌즈 유닛을 개시하고 있다. 특허 문헌 6에 있어서, 고정 수단을 구성하는 판재는 구동 장치를 하우징에 고정하기 위한 것으로서 추와 하우징 사이에 개재되어 있지 않다. 바꾸어 말하면, 판재는 탄성 부재로는 사용되고 있지 않다.

한편, 정지 부재를 직접 케이스에 접착 고정하면, 다음에 설명하는 바와 같은 문제가 있다. 정지 부재의 재료로는 일반적으로 밀도, 영률이 높은 텅스텐이 사용된다. 이 정지 부재를 케이스에 대하여 직접 고정하면, 구동 장치의 공진 주파수는 정지 부재보다 밀도, 영률이 낮은 전기 기계 변환 소자, 진동 마찰부의 두 부재로 구성되는 구동 장치와 동등한 값으로 저하한다. 통상적으로 구동 장치의 동작 주파수는 60kHz 부근으로 설정되어 있는데, 안정적인 주파수 특성을 얻기 위해서는 구동 장치의 공진 주파수를 동작 주파수로부터 충분히 분리시켜야 한다. 그러나, 정지 부재를 직접 케이스에 접착 고정하면 구동 장치의 공진 주파수를 동작 주파수로부터 분리하기가 어려워진다. 따라서, 안정적인 주파수 특성을 얻을 수 없다.

따라서, 본 발명의 과제는 안정적인 주파수 특성을 얻을 수 있는 구동 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 설명이 진행됨에 따라 명백해질 것이다.

본 발명에 따르면, 신축 방향에서 서로 대향하는 제1 및 제2 단부(441a, 441b)를 갖는 전기 기계 변환 소자(441)와, 상기 전기 기계 변환 소자의 상기 제1 단부에 결합된 정지 부재(442)와, 상기 전기 기계 변환 소자의 상기 제2 단부에 결합된 진동 마찰부(443)와, 상기 진동 마찰부와 마찰 결합되는 봉형상의 이동부(423)를 구비하며, 상기 전기 기계 변환 소자의 신축 방향으로 상기 이동부가 이동 가능한 구동 장치(20)에 있어서, 상기 구동 장치를 덮는 케이스(30)를 구비하며, 상기 케이스와 상기 정지 부재 사이에 개재되는 탄성 부재(446)를 구비한 것을 특징으로 하는 구동 장치가 얻어진다.

상기 본 발명에 따른 구동 장치에 있어서, 상기 탄성 부재(446)는 탄성 변형을 일으키는 재질로 구성된다. 상기 탄성 부재는 예컨대, 상기 케이스로부터 소정 거리 이간되어 배치되며, 상기 정지 부재(442)에 고정된 판금(446)으로 구성될 수도 있다. 그 대신, 상기 탄성 부재는 고무나 스폰지로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 괄호 안의 참조 부호는 이해를 쉽게 하기 위하여 붙인 것으로서 일례에 불과하며, 이들에 한정되지 않음은 물론이다.

본 발명에서는 케이스와 정지 부재 사이에 탄성 부재를 개재시켰으므로 안정적인 주파수 특성을 얻을 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 구동 장치(20)에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 구동 장치(20)의 부분 단면 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시한 구동 장치(20)에서 오토포커스 렌즈 구동 유닛(40)의 렌즈 구동부(44)와 봉형상의 이동부(423)를 생략하여 도시한 부분 단면 사시도이다. 도 3은 오토포커스 렌즈 구동 유닛(40)의 렌즈 구동부(44)를 봉형상의 이동축(423)과 함께 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시한 오토포커스 렌즈 구동 유닛(40)의 렌즈 구동부(44)의 주요부를 판금(탄성 부재)(446)과 함께 도시한 사시도이다. 도 5는 도 3에 도시한 렌즈 구동부(44)에 사용되는 압전 유닛을 도시한 사시도이다.

여기서는 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 직교 좌표계(X, Y, Z)를 사용하고 있다. 도 1 내지 도 4에 도시한 상태에서는 직교 좌표계(X, Y, Z)에 있어서, X축은 전후 방향(안길이 방향)이고, Y축은 좌우 방향(폭방향)이고, Z축은 상하 방향(높이 방향)이다. 그리고, 도 1 내지 도 5에 도시한 예에 있어서는 상하 방향(Z)이 렌즈의 광축(O) 방향이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 구동 장치(20)는, 대략 직육면체 형상의 케이스(외장)(30)로 덮여 있다. 이 케이스(외장)(30) 내에는 후술하는 오토포커스 렌즈 구동 유닛(40)이 배치된다. 케이스(외장)(30)는 컵형상의 상측 커버(32)와 하측 베이스(34)를 포함한다. 케이스(30)의 하측 베이스(34) 상에는 후술하는 바와 같이 판금(446)을 사이에 두고 정지 부재(추)(442)가 탑재된다. 상측 커버(32)의 상면은 렌즈의 광축(O)을 중심축으로 한 원통부(32a)를 갖는다.

한편, 도시하지는 않았으나, 하측 베이스(34)의 중앙부에는 기판에 배치된 촬상 소자가 탑재된다. 이 촬상 소자는 가동 렌즈(후술함)에 의해 결상된 피사체상을 촬상하여 전기 신호로 변환한다. 촬상 소자는 예컨대, CCD(charge coupled device)형 이미지 센서, CMOS(complementary metal oxide semiconductor)형 이미지 센서 등에 의해 구성된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 하측 베이스(34)는, 판금(탄성 부재)(446)을 탑재하기 위한 3개의 돌기(341)를 갖는다. 즉, 3개의 돌기(341) 상에 판금(446)이 접착제에 의해 고정되어 있다. 바꾸어 말하면, 판금(탄성 부재)(446)은 3개의 돌기(341)를 사이에 두고 케이스(30)와 접촉되어 있다. 따라서, 판금(탄성 부 재)(446)은 케이스(30)로부터 소정 거리 이간되어 배치되며, 정지 부재(442)에 고정되어 있다. 도시한 예에서는 판금(446)은 두께 약 0.1mm의 스테인리스강(SUS) 등으로 구성된다.

케이스(외장)(30) 내에는 왼쪽 안쪽에 안내축(36)이 설치되어 있다. 이 안내축(36)은 렌즈의 광축(O)과 평행하게 연장되어 있다. 안내축(36)은 케이스(30)의 하측 베이스(34) 상에 세워져 설치되어 있다. 이 렌즈의 광축(O)을 사이에 두고 안내축(36)과 반대측인 오른쪽 바로 앞쪽에는 나중에 상세하게 설명하는 봉형상의 이동부(이동축)(423)가 설치되어 있다. 즉, 안내축(36)과 이동축(423)은 렌즈의 광축(O) 둘레에 회전 대칭인 위치에 배치되어 있다.

오토포커스 렌즈 구동 유닛(40)은 렌즈 가동부(42)와 렌즈 구동부(44)로 구성된다. 렌즈 가동부(42)는 가동 렌즈인 오토포커스 렌즈(AFL)를 유지하는 렌즈 유지틀(421)을 포함한다. 렌즈 유지틀(421)은 대략 원통형의 가동 경통(422)의 상부에 고정되어 있다. 가동 경통(422)은 왼쪽 안쪽에서 반경 방향 외측으로 연장되는 한 쌍의 연장부(4221)(단, 도 1 및 도 2에서는 상측만 도시함)를 갖는다. 이 한 쌍의 연장부(4221)는 상기 안내축(36)이 관통하는 관통 구멍(도시하지 않음)을 갖는다. 또한, 가동 경통(422)은 오른쪽 바로 앞쪽에서 반경 방향 외측으로 연장되는 한 쌍의 연장부(4222)를 갖는다. 이 한 쌍의 연장부(4222)는 봉형상의 이동축(423)이 관통하여 끼워맞춤되는 끼워맞춤 구멍(4222a)을 갖는다. 이러한 구성에 의해 렌즈 가동부(42)는 케이스(30)에 대하여 렌즈의 광축(O) 방향으로만 이동 가능하다.

렌즈 구동부(44)는 렌즈 가동부(42)를 렌즈의 광축(O) 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하면서 후술하는 바와 같이 렌즈 가동부(42)를 구동한다.

도 3을 참조하여 오토포커스 렌즈 구동 유닛(40)의 렌즈 구동부(44)에 대하여 설명한다.

렌즈 구동부(44)는 전기 기계 변환 소자로서 작용하는 적층 압전 소자(441)와, 정지 부재(추)(442)와, 진동 마찰부(443)를 갖는다. 적층 압전 소자(441)는 렌즈의 광축(O) 방향(상하 방향(Z))으로 신축한다. 적층 압전 소자(441)는 렌즈의 광축(O) 방향으로 복수의 압전층을 적층한 구조를 갖는다. 도 5에 도시한 바와 같이, 적층 압전 소자(441)는 신축 방향에서 서로 대향하는 제1 단부(하단부)(441a)와 제2 단부(상단부)(441b)를 갖는다. 정지 부재(추)(442)는 적층 압전 소자(441)의 제1 단부(하단부)(441a)에 접착제 등으로 결합된다. 진동 마찰부(443)는 적층 압전 소자(441)의 제2 단부(상단부)(441b)에 접착제 등으로 결합되어 있다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같은 적층 압전 소자(441)와 정지 부재(442)의 조합은 압전 유닛이라 불린다.

봉형상의 이동축(423)은 이 진동 마찰부(443)와 마찰 결합된다. 진동 마찰부(443)에는 당 상기 진동 마찰부(443)와 봉형상의 이동축(423) 사이의 마찰 결합부에 단면 V자형의 홈(443a)이 형성되어 있다.

렌즈 구동부(44)는 봉형상의 이동축(423)을 진동 마찰부(443)에 대하여 밀어붙이기(탄성 바이어스하기) 위한 스프링(444)을 구비한다. 즉, 스프링(444)은 진동 마찰부(443)에 고정되어 이동부(423)를 누르기 위한 밀어붙임력을 발생하는 탄 성 바이어스 수단으로서 작용한다. 스프링(444)과 봉형상의 이동축(423) 사이에 V자형 구조의 패드(445)가 끼어들어가 있다. 패드(445)는 이동부(423)를 사이에 두고 진동 마찰부(443)와 대향하여 배치되어 있다. 진동 마찰부(443)와 마찬가지로 패드(445)도 당 상기 패드(445)와 봉형상의 이동축(423) 사이의 접촉부에 단면 V자형의 홈(445a)이 형성되어 있다. 진동 마찰부(443)는 스프링(444)을 유지하기 위한 홈(443b)이 형성되어 있다. 스프링(444)은 그 일단부가 이 홈(443b)에서 진동 마찰부(443)에 걸어맞춤되며, 그 타단부가 이동부(423) 측으로 연장되어 있다. 이에 따라, 진동 마찰부(443)와 패드(445)를 스프링(444)으로 봉형상의 이동축(423)에 밀어붙이고 있다. 이 결과, 봉형상의 이동축(423)은 진동 마찰부(443)에 안정적으로 마찰 결합된다.

렌즈 구동부(44)와 렌즈 이동부(42)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 렌즈의 광축(O)에 대하여 나란히 배치되어 있다. 따라서, 포커스 렌즈 구동 유닛(40)의 높이를 낮출 수 있다. 그 결과, 구동 장치(20)의 높이도 낮출 수 있다.

다음, 도 6을 참조하여 적층 압전 소자(441)에 공급되는 전류와 적층 압전 소자(441)에 발생하는 변위에 대하여 설명한다. 또한, 도 6은 상기 특허 문헌 2의 도 5에 도시된 것과 동일한 것이다. 도 6(A) 및 (B)는 각각 구동 회로(도시하지 않음)에 의해 적층 압전 소자(441)에 공급되는 전류의 변화와 적층 압전 소자(441)의 변위를 도시한 것이다.

도 6(A)에 도시한 바와 같이, 적층 압전 소자(441)에 대전류(플러스 방향)와 소정의 일정 전류(마이너스 방향)을 교대로 흘린다. 이러한 상황에서는, 도 6(B) 에 도시한 바와 같이, 적층 압전 소자(441)는 대전류(플러스 방향)에 대응한 급격한 변위(신장)와 일정 전류(마이너스 방향)에 대응한 완만한 변위(수축)가 교대로 발생한다.

즉, 적층 압전 소자(441)에 사각파 전류를 인가하고(도 6(A)), 적층 압전 소자(441)에 대하여 톱니파형의 변위(신축)를 발생(도 6(B))시킨다.

도 6에 더하여 도 1도 참조하여 오토포커스 렌즈 구동 유닛(40)의 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 렌즈 가동부(42)를 상하 방향(Z)을 따라 하방향으로 이동시키는 경우의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 도 6(A)에 도시한 바와 같이, 적층 압전 소자(441)에 플러스 방향의 대전류를 흘리면, 도 6(B)에 도시한 바와 같이, 적층 압전 소자(441)는 급속하게 두께 방향의 신장 변위를 발생시킨다. 그 결과, 진동 마찰부(443)는 렌즈의 광축(O) 방향(상하 방향(Z))을 따라 상방향으로 급속하게 이동한다. 이 때, 렌즈 가동부(42)는 그 관성력에 의해 진동 마찰부(443)와 봉형상의 이동축(423) 사이의 마찰력을 이겨 실질적으로 그 위치에 머무르므로 이동하지 않는다.

다음, 도 6(A)에 도시한 바와 같이, 적층 압전 소자(441)에 마이너스 방향의 일정 전류를 흘리면, 적층 압전 소자(441)는 완만하게 두께 방향의 수축 변위를 발생시킨다. 그 결과, 진동 마찰부(443)는 렌즈의 광축(O) 방향(상하 방향(Z))을 따라 하방향으로 완만하게 이동한다. 이 때, 진동 마찰부(443)와 봉형상의 이동축(423)은 그들 사이의 접촉면에 발생하는 마찰력에 의해 결합되어 있으므로 렌즈 가동부(42)는 진동 마찰부(443)와 함께 실질적으로 렌즈의 광축(O) 방향(상하 방 향(Z))을 따라 하방향으로 이동한다.

이와 같이 적층 압전 소자(441)에 플러스 방향의 대전류와 마이너스 방향의 소정의 일정 전류를 교대로 흘려 적층 압전 소자(441)에 신장 변위와 수축 변위를 교대로 발생시킴으로써 렌즈 유지틀(421)(렌즈 가동부(42))을 렌즈 광축(O) 방향(상하 방향(Z))을 따라 하방향으로 연속적으로 이동시킬 수 있다.

렌즈 가동부(42)를 렌즈 광축(O) 방향(상하 방향(Z))을 따라 상방향으로 이동시키려면 상기와 반대로 적층 압전 소자(441)에 마이너스 방향의 대전류와 플러스 방향의 소정의 일정 전류를 교대로 흘림으로써 달성할 수 있다.

다음, 적층 압전 소자(441)에 대하여 설명한다. 적층 압전 소자(441)는 직육면체의 형상을 하고 있으며, 그 소자 크기는 0.9[mm]×0.9[mm]×1.5[mm]이다. 압전 재료로서 PZT와 같은 저 Qm재를 사용하였다. 두께 20[μm]의 압전 재료와 두께 2[μm]의 내부 전극을 교대로 콤형으로 50층 적층함으로써 적층 압전 소자(441)를 제조한다. 그리고, 적층 압전 소자(441)의 유효 내부 전극 크기는 0.6[mm]×0.6[mm]이다. 바꾸어 말하면, 적층 압전 소자(441)의 유효 내부 전극의 외측에 위치하는 주변부에는 폭 0.15[mm]의 링형의 불감대 부분(클리어런스)이 존재한다.

하기 표 1은 종래와 같이 정지 부재(441)를 케이스(30)에 직접 고정(이하, "직접 고정"이라고 함)하였을 때와 본 발명과 같이 정지 부재(441)를 탄성 부재(446)를 사이에 두고 케이스(30)에 간접적으로 고정(이하, "간접 고정"이라고 함)하였을 때의 오토포커스 렌즈 구동 유닛(40)(구동 장치(20))의 공진 주파수를 나타낸다. 또한, 표 1은 직접 고정하였을 때와 간접 고정하였을 때의 시뮬레이션 에 따른 각 공진 차수에서의 공진 주파수를 나타낸다.

상기 표 1로부터, 각 공진 차수의 공진 주파수 모두 직접 고정하였을 때보다 판금 등의 탄성 부재(446)를 사이에 두고 간접 고정하였을 때가 높아졌음을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 구동 장치(20)의 동작 주파수는 60kHz 부근이기 때문에 1차 공진 주파수 값이 문제가 된다. 표 1로부터, 직접 고정보다 간접 고정이 1차 공진 주파수 값은 동작 주파수보다 훨씬 높은 주파수로 되어 있다. 따라서, 직접 고정보다 간접 고정한 것이 동작 주파수 부근에서의 주파수 특성이 안정된다. 제품마다의 구동 장치(20)의 성능 불균일은 진동 마찰부(443), 전기 기계 변환 소자(441)의 설계값으로부터의 치수 오차, 전기 기계 변환 소자(441)의 제조시의 특성 불균일, 구동 장치(20)의 조립 불균일 등에 기인한다. 이러한 제품마다의 구동 장치(20)의 성능 불균일에 따른 공진 주파수의 시프트가 있었다고 해도, 구동 장치(20)의 동작 주파수와 구동 장치(20)의 공진 주파수는 충분히 떨어져 있으므로 구동 장치(20)의 진폭(전기 기계 변환 소자가 신축하였을 때의 진동 마찰 부재의 이동폭) 등의 성능에 영향을 주지 않는다.

또한, 판금(탄성 부재)(446)의 재질, 두께, 형상을 변경함으로써 구동 장치(20)의 공진 주파수를 조정하는 것이 가능하다.

이상, 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 형태에 의해 설명해 왔으나, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 당업자에 의해 가능함은 명백하다. 예컨대, 상기 실시 형태에서는 탄성 부재로서 판금(446)을 사용하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 탄성 변형을 일으키는 재질이면 된다. 예컨대, 탄성 부재로서 고무나 스폰지 등을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는 탄성 부재(판금)(446)를 케이스(30)에 접착제를 사용하여 고정하였으나, 이에 한정되지 않으며, 나사 고정이나 걸기 등에 의해 탄성 부재(446)를 케이스(30)에 고정할 수도 있다. 더욱이, 상기 실시 형태에서는 케이스(30) 측의 탄성 부재(446)와의 접촉면은 돌기 형상으로 되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 평면 접촉이나 선 접촉 등일 수도 있다. 상기 실시 형태에서는 탄성 부재(446)의 형상으로서 판형의 것을 사용하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 절곡 등의 복잡한 형상일 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 구동 장치의 부분 단면 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시한 구동 장치에서 오토포커스 렌즈 구동 유닛의 렌즈 구동부와 봉형상의 이동부를 생략하고 도시한 부분 단면 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시한 구동 장치에 사용되는 오토포커스 렌즈 구동 유닛의 렌즈 구동부를 봉형상의 이동축과 함께 도시한 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시한 오토포커스 렌즈 구동 유닛의 렌즈 구동부의 주요부를 판금(탄성 부재)과 함께 도시한 사시도이다.

도 5는 도 3에 도시한 렌즈 구동부에 사용되는 압전 유닛을 도시한 사시도이다.

도 6은 적층 압전 소자에 공급되는 전류와 적층 압전 소자에 발생하는 변위를 설명하기 위한 파형도이다.

<부호의 설명>

20……구동 장치, 30……케이스,

32……상측 커버, 34……하측 베이스,

341……돌기, 36……안내축,

40……오토포커스 렌즈 구동 유닛, 42……렌즈 가동부,

421……렌즈 유지틀, 422……가동 경통,

4221……연장부, 4222……연장부,

4222a……끼워맞춤 구멍, 423……봉형상의 이동부(이동축),

44……렌즈 구동부,

441……적층 압전 소자(전기 기계 변환 소자),

441a……제1 단부(하단부), 441b……제2 단부(상단부),

442……정지 부재(추), 443……진동 마찰부,

443a……단면 V자형의 홈, 443b……홈,

444……스프링, 445……V자형 구조의 패드,

445a……단면 V자형의 홈, 446……판금(탄성 부재),

O……렌즈의 광축, AFL……오토포커스 렌즈

Claims

신축 방향으로 서로 대향하는 제1 및 제2 단부를 갖는 전기 기계 변환 소자와, 상기 전기 기계 변환 소자의 상기 제1 단부에 결합된 정지 부재와, 상기 전기 기계 변환 소자의 상기 제2 단부에 결합된 진동 마찰부와, 상기 진동 마찰부와 마찰 결합되는 봉형상의 이동부를 구비하며, 상기 전기 기계 변환 소자의 신축 방향으로 상기 이동부가 이동 가능한 구동 장치에 있어서,

상기 구동 장치를 덮는 케이스를 구비하며, 상기 케이스와 상기 정지 부재 사이에 개재되는 탄성 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 구동 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 탄성 변형을 일으키는 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 상기 케이스로부터 소정 거리 이간되어 배치되며, 상기 정지 부재에 고정된 판금으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 고무로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 스폰지로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.