JP2005312244A - Drive unit, three-dimensional drive unit, and camera module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置に関する。特に光学レンズ又は撮像素子を駆動するのに好ましく使用することができる駆動装置に関する。また、本発明はこの駆動装置を備えたカメラモジュールに関する。 The present invention relates to a drive device. In particular, the present invention relates to a drive device that can be preferably used to drive an optical lens or an image sensor. The present invention also relates to a camera module provided with this driving device.
従来、映像を取得するカメラに搭載される、レンズ系と撮像素子とから構成されるカメラモジュールにおいて、レンズ系を構成するレンズをレンズ系の光軸と垂直な方向に駆動することにより、映像撮影時に発生する手振れの影響を低減する技術が知られている。 Conventionally, in a camera module composed of a lens system and an image sensor that is mounted on a camera that acquires video, video is shot by driving the lens constituting the lens system in a direction perpendicular to the optical axis of the lens system. Techniques for reducing the effects of camera shake that sometimes occur are known.
また、レンズ系と撮像素子との相対位置をレンズ系の光軸と平行な方向に変化させることにより、映像のフォーカス調整を行う技術が広く用いられている。 Also, a technique for adjusting the focus of an image by changing the relative position between the lens system and the image sensor in a direction parallel to the optical axis of the lens system is widely used.
上記の手振れ補正機能を備えた光学系においては、レンズを光軸と垂直な方向に高速かつ高精度に駆動する必要があるため、従来は、ボイスコイルタイプの駆動装置や直流モータと減速機とからなる駆動装置が用いられていた。 In the optical system having the above-described camera shake correction function, since it is necessary to drive the lens in a direction perpendicular to the optical axis at high speed and with high precision, conventionally, a voice coil type driving device, a DC motor, and a reduction gear are used. The drive device which consists of was used.
図11は従来の手振れ補正機能を備えた光学系(防振光学系)の一例を示した斜視図である(特許文献1参照)。この防振光学系では、補正用のレンズ1が、磁石2a及びコイル3aからなる第1アクチュエータにより光学系の光軸と直交する第1方向に駆動され、磁石2b及びコイル3bからなる第2アクチュエータにより光学系の光軸及び第1方向に直交する第2方向に駆動される。コイル3a、3bに流れる電流を変化させることにより第1方向及び第2方向のレンズ1の移動量が制御される。第1及び第2アクチュエータは、磁石2a,2bとコイル3a,3bとの相互作用により発生する力を利用するボイスコイルタイプのアクチュエータであるが、これ以外に、直流モータと減速機とを組み合わせたアクチュエータを利用することも可能である。
FIG. 11 is a perspective view showing an example of an optical system (anti-vibration optical system) having a conventional camera shake correction function (see Patent Document 1). In this anti-vibration optical system, the correction lens 1 is driven in a first direction perpendicular to the optical axis of the optical system by a first actuator comprising a
この防振光学系では、第1及び第2アクチュエータのうちの一方の駆動が他方に対して影響を与えることがないので、それぞれのアクチュエータをそれぞれ独立して駆動することができる。 In this image stabilization optical system, one of the first and second actuators does not affect the other, so that each actuator can be driven independently.
ところが、第1及び第2アクチュエータには磁石とコイルとが必要であり、そのため、アクチュエータの体積を小さくすることは困難である。仮にアクチュエータの体積を小さくすると、発生する駆動力が急激に減少するため、所望の手ぶれ補正効果を実現することができなかった。すなわち、手振れ補正に必要な駆動力を得るためには大きな体積が必要であり、手ぶれ補正装置の小型化が困難であった。 However, the first and second actuators require a magnet and a coil, and therefore it is difficult to reduce the volume of the actuator. If the volume of the actuator is reduced, the generated driving force is drastically reduced, so that the desired camera shake correction effect cannot be realized. That is, a large volume is required to obtain a driving force necessary for camera shake correction, and it is difficult to reduce the size of the camera shake correction apparatus.
磁石及びコイルを使用しないアクチュエータとして、弾性表面波モータが知られている(特許文献2参照)。図12(A)は従来の弾性表面波モータの概略構成を示す平面図、図12(B)はその側面図である。ニオブ酸リチウムなどの圧電性を有する弾性表面波基板10の表面に駆動電極(IDT)11a,11bが形成されている。さらに弾性表面波基板10の表面上に移動体12が所定の与圧Fで押さえ付けられて、弾性表面波基板10と移動体12とが摩擦結合されている。移動体12の下面には図13に示すように、複数の突起14が形成されている。この突起14の頂点が弾性表面波基板10の表面と接触する。
A surface acoustic wave motor is known as an actuator that does not use magnets and coils (see Patent Document 2). FIG. 12A is a plan view showing a schematic configuration of a conventional surface acoustic wave motor, and FIG. 12B is a side view thereof. Drive electrodes (IDT) 11a and 11b are formed on the surface of a piezoelectric surface
駆動電極11a,11bに高周波電圧(数〜数十MHz)を加えることにより、弾性表面波基板10の表面近傍にのみ伝播する弾性表面波を発生させ、その高周波により得られる数nmの微小振動を用いて、与圧Fが与えられた移動体12を一方向に移動させることができる。
By applying a high frequency voltage (several to several tens of MHz) to the
このような弾性表面波モータを用いて手振れ補正を行う場合、以下のような構成が考えられる。すなわち、2つの弾性表面波モータを、その駆動方向が相互に直交し且つ光学系の光軸とも直交するように配置して、それぞれの弾性表面波モータの移動体12を光学系の補正用レンズと結合する。
In the case where camera shake correction is performed using such a surface acoustic wave motor, the following configuration is conceivable. That is, two surface acoustic wave motors are arranged so that their driving directions are orthogonal to each other and also to the optical axis of the optical system, and the
ところが、弾性表面波基板10と移動体12とは摩擦結合されており、駆動時を除いて両者の相対的位置は摩擦力により保持される。従って、一方の弾性表面波モータの弾性表面波基板10と移動体12との間の摩擦力が、他方の弾性表面波モータの駆動を抑制するように作用する。このように、2つの弾性表面波モータが相互に干渉し合うため、これらを用いて補正用レンズを平面内で駆動することは現実には困難であった。
However, the surface
特許文献3には、直線駆動を行う2つのアクチュエータを組み合わせて、被駆動体を平面内で駆動する駆動装置が開示されている。この駆動装置は以下のように構成されている。第1フレームに弾性バネを介して第2フレームが保持され、第2フレームに弾性バネを介して被駆動体が保持される。第1アクチュエータは第1フレームに対して第1の方向に第2フレームを駆動し、第2アクチュエータは第2フレームに対して被駆動体を第2の方向に駆動する。このような構成であれば、第1アクチュエータと第2アクチュエータとの相互干渉を考慮することなく、被駆動体を平面内で駆動することができる。 Patent Document 3 discloses a drive device that drives a driven body in a plane by combining two actuators that perform linear drive. This drive device is configured as follows. The second frame is held on the first frame via an elastic spring, and the driven body is held on the second frame via an elastic spring. The first actuator drives the second frame in the first direction relative to the first frame, and the second actuator drives the driven body in the second direction relative to the second frame. With such a configuration, the driven body can be driven in a plane without considering mutual interference between the first actuator and the second actuator.
ところが、このような駆動装置は、第1及び第2フレームが機構的に複雑である。また、第1アクチュエータは、第2フレーム、第2アクチュエータ、及び被駆動体を全て駆動する必要があり、大きな駆動力が要求されるという問題がある。 However, in such a drive device, the first and second frames are mechanically complex. Further, the first actuator needs to drive all of the second frame, the second actuator, and the driven body, and there is a problem that a large driving force is required.
更に、被駆動体を光軸に直交する平面内で駆動する上記の従来の駆動装置を応用して、被駆動体を光軸方向にも駆動しようとすると、新たにアクチュエータを設ける必要があり、駆動装置の小型化、薄型化を実現することが困難であった。
本発明は、簡単な構成でありながら、2つのアクチュエータが相互に干渉することなく、被駆動体を平面内で駆動することができる駆動装置を提供することを第1の目的とする。 A first object of the present invention is to provide a drive device that can drive a driven body in a plane without interference of two actuators, although it has a simple configuration.
また、本発明は、簡単な構成で被駆動体を平面内で駆動することができ、外力に対する耐衝撃性に優れ、高信頼性を有する駆動装置を提供することを第2の目的とする。 A second object of the present invention is to provide a driving device that can drive a driven body in a plane with a simple configuration, has excellent impact resistance against external force, and has high reliability.
また、本発明は、簡単な構成で、被駆動体を3次元駆動する3次元駆動装置を実現するための駆動装置を提供することを第3の目的とする。 A third object of the present invention is to provide a driving device for realizing a three-dimensional driving device that three-dimensionally drives a driven body with a simple configuration.
更に、本発明は、レンズ系と、撮像素子と、これらの相対位置をレンズ系の光軸に垂直な平面内で変化させる駆動装置とを備え、小型化、薄型化が可能なカメラモジュールを提供することを第4の目的とする。 Furthermore, the present invention provides a camera module that includes a lens system, an image sensor, and a drive device that changes the relative position of the lens system in a plane perpendicular to the optical axis of the lens system and that can be reduced in size and thickness. This is the fourth purpose.
また、本発明は、レンズ系と、撮像素子と、これらの相対位置をレンズ系の光軸に平行な方向に変化させる駆動装置とを備え、小型化、薄型化が可能なカメラモジュールを提供することを第5の目的とする。 The present invention also provides a camera module that includes a lens system, an image sensor, and a drive device that changes the relative position of the lens system in a direction parallel to the optical axis of the lens system and that can be reduced in size and thickness. This is the fifth purpose.
本発明の第1の駆動装置は、第1方向を駆動方向とする第1駆動源と、前記第1方向と直交する第2方向を駆動方向とする第2駆動源と、前記第1駆動源の駆動力を被駆動体に伝達する第1弾性バネと、前記第2駆動源の駆動力を前記被駆動体に伝達するする第2弾性バネとを備え、前記第1弾性バネの剛性は、前記第1方向において大きく、前記第2方向において小さく、前記第2弾性バネの剛性は、前記第2方向において大きく、前記第1方向において小さいことを特徴とする。 A first driving device of the present invention includes a first driving source having a first direction as a driving direction, a second driving source having a second direction orthogonal to the first direction as a driving direction, and the first driving source. A first elastic spring that transmits the driving force to the driven body, and a second elastic spring that transmits the driving force of the second drive source to the driven body, and the rigidity of the first elastic spring is: The second elastic spring is large in the first direction and small in the second direction, and the rigidity of the second elastic spring is large in the second direction and small in the first direction.
本発明の第2の駆動装置は、第1方向を駆動方向とする第1駆動源と、前記第1方向と直交する第2方向を駆動方向とする第2駆動源と、前記第1駆動装置の駆動力を被駆動体に伝達する第1弾性バネと、前記第2駆動装置の駆動力を前記被駆動体に伝達するする第2弾性バネと、前記第1駆動源及び前記第2駆動源を保持する固定基板とを備え、前記被駆動体が第3弾性バネを介して前記固定基板に連結されていることを特徴とする。 The second driving device of the present invention includes a first driving source having a first direction as a driving direction, a second driving source having a second direction orthogonal to the first direction as a driving direction, and the first driving device. A first elastic spring that transmits the driving force of the second driving device to the driven body, a second elastic spring that transmits the driving force of the second driving device to the driven body, the first driving source, and the second driving source. And a driven substrate connected to the fixed substrate via a third elastic spring.
本発明の第3の駆動装置は、それぞれの駆動方向が同一直線上になるように配置された一対の一軸駆動源と、前記一対の一軸駆動源のそれぞれの移動体間に架け渡された弾性体と前記弾性体と被駆動体を連結する連結手段とを備え、前記被駆動体を前記一軸駆動源の駆動方向と垂直な方向に駆動することを特徴とする。 The third drive device according to the present invention includes a pair of uniaxial drive sources arranged so that the respective drive directions are on the same straight line, and an elasticity spanned between the respective movable bodies of the pair of uniaxial drive sources. And a connecting means for connecting the elastic body and the driven body, wherein the driven body is driven in a direction perpendicular to the driving direction of the uniaxial driving source.
本発明の第1のカメラモジュールは、少なくとも1枚のレンズよりなるレンズ系と、撮像素子と、前記レンズ系を構成する少なくとも1枚のレンズ又は前記撮像素子を前記レンズ系の光軸に垂直な方向に駆動する駆動装置とを有し、前記レンズ系に含まれる少なくとも二つの面が光を曲げる形状を有するカメラモジュールであって、前記駆動装置が上記の本発明の第1又は第2の駆動装置であることを特徴とする。 The first camera module of the present invention includes a lens system including at least one lens, an image sensor, and at least one lens constituting the lens system or the image sensor that is perpendicular to the optical axis of the lens system. A camera module having a shape that bends light at least two surfaces included in the lens system, wherein the driving device is the first or second drive of the present invention. It is a device.
本発明の第2のカメラモジュールは、少なくとも1枚のレンズよりなるレンズ系と、撮像素子と、前記レンズ系を構成する少なくとも1枚のレンズ又は前記撮像素子を少なくとも前記レンズ系の光軸に平行な方向に駆動する駆動装置とを有し、前記レンズ系に含まれる少なくとも二つの面が光を曲げる形状を有するカメラモジュールであって、前記駆動装置が、前記一軸駆動源の駆動方向と垂直な方向が前記光軸と平行に配置された本発明の第3の駆動装置であることを特徴とする。 The second camera module of the present invention includes a lens system including at least one lens, an image sensor, and at least one lens constituting the lens system or the image sensor parallel to at least the optical axis of the lens system. A camera module having a shape in which at least two surfaces included in the lens system bend light, and the drive device is perpendicular to the drive direction of the uniaxial drive source. The third drive device according to the present invention is characterized in that the direction is arranged parallel to the optical axis.
本発明の第1の駆動装置によれば、簡単な構成でありながら、第1駆動源及び第2駆動源が相互に干渉することなく、被駆動体を第1方向及び第2方向に駆動する駆動装置を提供できる。 According to the first driving apparatus of the present invention, the driven body is driven in the first direction and the second direction without the interference between the first driving source and the second driving source, although the configuration is simple. A drive device can be provided.
本発明の第2の駆動装置によれば、簡単な構成で被駆動体を第1方向及び第2方向に駆動することができ、外力に対する耐衝撃性に優れ、高信頼性を有する駆動装置を提供できる。 According to the second driving device of the present invention, it is possible to drive the driven body in the first direction and the second direction with a simple configuration, which is excellent in impact resistance against external force and has high reliability. Can be provided.
本発明の第3の駆動装置によれば、簡単な構成で、被駆動体を3次元駆動する3次元駆動装置を実現するための駆動装置を提供できる。 According to the third driving apparatus of the present invention, it is possible to provide a driving apparatus for realizing a three-dimensional driving apparatus that three-dimensionally drives the driven body with a simple configuration.
本発明の第1のカメラモジュールによれば、手振れ補正機能又はズーム機能を備えた、小型化、薄型化が可能なカメラモジュールを提供できる。 According to the first camera module of the present invention, it is possible to provide a camera module that has a camera shake correction function or a zoom function and can be reduced in size and thickness.
本発明の第2のカメラモジュールによれば、フォーカス機能を備えた、小型化、薄型化が可能なカメラモジュールを提供できる。 According to the second camera module of the present invention, it is possible to provide a camera module that has a focus function and can be reduced in size and thickness.
本発明の第1の駆動装置は、第1方向を駆動方向とする第1駆動源と、前記第1方向と直交する第2方向を駆動方向とする第2駆動源と、前記第1駆動源の駆動力を被駆動体に伝達する第1弾性バネと、前記第2駆動源の駆動力を前記被駆動体に伝達するする第2弾性バネとを備え、前記第1弾性バネの剛性は、前記第1方向において大きく、前記第2方向において小さく、前記第2弾性バネの剛性は、前記第2方向において大きく、前記第1方向において小さい。 A first driving device of the present invention includes a first driving source having a first direction as a driving direction, a second driving source having a second direction orthogonal to the first direction as a driving direction, and the first driving source. A first elastic spring that transmits the driving force to the driven body, and a second elastic spring that transmits the driving force of the second drive source to the driven body, and the rigidity of the first elastic spring is: Large in the first direction and small in the second direction, the rigidity of the second elastic spring is large in the second direction and small in the first direction.
これにより、第1駆動源及び第2駆動源が相互に干渉することなく、被駆動体を第1方向及び第2方向に駆動することができる。従って、第1駆動源及び第2駆動源として、例えば弾性表面波を利用した、保持力を有したアクチュエータを使用することができる。その結果、簡単な構成で、小型、薄型の2次元駆動装置を実現できる。 Accordingly, the driven body can be driven in the first direction and the second direction without the first driving source and the second driving source interfering with each other. Therefore, for example, an actuator having a holding force using a surface acoustic wave can be used as the first drive source and the second drive source. As a result, a small and thin two-dimensional drive device can be realized with a simple configuration.
本発明の第2の駆動装置は、第1方向を駆動方向とする第1駆動源と、前記第1方向と直交する第2方向を駆動方向とする第2駆動源と、前記第1駆動装置の駆動力を被駆動体に伝達する第1弾性バネと、前記第2駆動装置の駆動力を前記被駆動体に伝達するする第2弾性バネと、前記第1駆動源及び前記第2駆動源を保持する固定基板とを備え、前記被駆動体が第3弾性バネを介して前記固定基板に連結されていることを特徴とする。 The second driving device of the present invention includes a first driving source having a first direction as a driving direction, a second driving source having a second direction orthogonal to the first direction as a driving direction, and the first driving device. A first elastic spring that transmits the driving force of the second driving device to the driven body, a second elastic spring that transmits the driving force of the second driving device to the driven body, the first driving source, and the second driving source. And a driven substrate connected to the fixed substrate via a third elastic spring.
これにより、第1駆動源及び第2駆動源として、例えば弾性表面波を利用した、保持力を有したアクチュエータを使用した場合において、外部衝撃が加えられても被駆動体の位置が大きくずれることがない。従って、外力に対する耐衝撃性に優れ、信頼性が向上する。 As a result, when an actuator having a holding force using, for example, a surface acoustic wave is used as the first drive source and the second drive source, the position of the driven body is greatly shifted even when an external impact is applied. There is no. Therefore, it is excellent in impact resistance against external force and reliability is improved.
上記の本発明の第2の駆動装置において、前記第1弾性バネの剛性は、前記第1方向において大きく、前記第2方向において小さく、前記第2弾性バネの剛性は、前記第2方向において大きく、前記第1方向において小さいことが好ましい。 In the second driving device of the present invention, the rigidity of the first elastic spring is large in the first direction and small in the second direction, and the rigidity of the second elastic spring is large in the second direction. The first direction is preferably small.
これにより、第1駆動源及び第2駆動源が相互に干渉することなく、被駆動体を第1方向及び第2方向に駆動することができる。従って、第1駆動源及び第2駆動源として、例えば弾性表面波を利用した、保持力を有したアクチュエータを使用することができる。その結果、簡単な構成で、小型、薄型の2次元駆動装置を実現できる。 Accordingly, the driven body can be driven in the first direction and the second direction without the first driving source and the second driving source interfering with each other. Therefore, for example, an actuator having a holding force using a surface acoustic wave can be used as the first drive source and the second drive source. As a result, a small and thin two-dimensional drive device can be realized with a simple configuration.
上記の本発明の第2の駆動装置において、前記第3弾性バネの前記第1方向における剛性と前記第2方向における剛性とが同じであることが好ましい。 In the second driving device of the present invention, it is preferable that the rigidity of the third elastic spring in the first direction is the same as the rigidity in the second direction.
これにより、被駆動体を第1方向及び第2方向に駆動するための負荷を同じにすることができ、制御性の良好な2次元駆動装置を実現できる。 Thereby, the load for driving the driven body in the first direction and the second direction can be made the same, and a two-dimensional drive device with good controllability can be realized.
上記の本発明の第1及び第2の駆動装置において、前記第1駆動源及び前記第2駆動源は、いずれも弾性表面波を利用したアクチュエータを含むことが好ましい。 In the first and second drive devices of the present invention described above, it is preferable that each of the first drive source and the second drive source includes an actuator using a surface acoustic wave.
これにより、駆動装置の超小型化、薄型化を実現できる。 Thereby, the miniaturization and thickness reduction of a drive device are realizable.
あるいは、上記の本発明の第1及び第2の駆動装置において、前記第1駆動源及び前記第2駆動源は、いずれも圧電素子を利用したアクチュエータを含むことが好ましい。 Alternatively, in the first and second drive devices of the present invention, it is preferable that each of the first drive source and the second drive source includes an actuator using a piezoelectric element.
これにより、駆動装置の超小型化を実現できる。 Thereby, the miniaturization of the drive device can be realized.
本発明の第3の駆動装置は、それぞれの駆動方向が同一直線上になるように配置された一対の一軸駆動源と、前記一対の一軸駆動源のそれぞれの移動体間に架け渡された弾性体と、前記弾性体と被駆動体とを連結する連結手段とを備え、前記被駆動体を前記一軸駆動源の駆動方向と垂直な方向に駆動することを特徴とする。 The third drive device according to the present invention includes a pair of uniaxial drive sources arranged so that the respective drive directions are on the same straight line, and an elasticity spanned between the respective movable bodies of the pair of uniaxial drive sources. And a connecting means for connecting the elastic body and the driven body, and the driven body is driven in a direction perpendicular to the driving direction of the uniaxial driving source.
これにより、一軸駆動源の駆動方向と垂直な方向に被駆動体を駆動することができるので、被駆動体が駆動される方向における寸法が小さな駆動装置を実現できる。 As a result, the driven body can be driven in a direction perpendicular to the driving direction of the uniaxial driving source, so that a driving device having a small size in the direction in which the driven body is driven can be realized.
上記の本発明の第3の駆動装置において、更に、前記被駆動体を前記一軸駆動源の駆動方向と平行な方向に駆動することが好ましい。 In the third driving device of the present invention, it is preferable that the driven body is further driven in a direction parallel to a driving direction of the uniaxial driving source.
これにより、直交する2方向に被駆動体を駆動できる、小型、薄型の駆動装置を実現できる。従って、この駆動装置を複数用いることにより、簡単な構成で、被駆動体を3次元駆動する3次元駆動装置を実現できる。 As a result, a small and thin driving device capable of driving the driven body in two orthogonal directions can be realized. Therefore, by using a plurality of the driving devices, it is possible to realize a three-dimensional driving device that three-dimensionally drives the driven body with a simple configuration.
上記の本発明の第3の駆動装置において、前記一対の一軸駆動源のそれぞれの移動体を互いに逆向きに移動させることにより、前記被駆動体を前記一軸駆動源の駆動方向と垂直な方向に駆動することが好ましい。 In the third driving device of the present invention, the moving bodies of the pair of uniaxial driving sources are moved in opposite directions to move the driven body in a direction perpendicular to the driving direction of the uniaxial driving source. It is preferable to drive.
これにより、一軸駆動源の駆動方向と直交する方向に被駆動体を駆動する駆動装置を小型且つ簡単な構成で実現できる。 Thereby, the drive device which drives a to-be-driven body in the direction orthogonal to the drive direction of a uniaxial drive source is realizable with a small and simple composition.
また、上記の本発明の第3の駆動装置において、記一対の一軸駆動源のそれぞれの移動体を同じ向きに移動させることにより、前記被駆動体を前記一軸駆動源の駆動方向と平行な方向に駆動することが好ましい。 Further, in the third drive device of the present invention described above, by moving the movable bodies of the pair of uniaxial drive sources in the same direction, the driven body is parallel to the drive direction of the uniaxial drive source. Is preferably driven.
これにより、直交する2方向に被駆動体を駆動する駆動体を小型且つ簡単な構成で実現できる
上記の本発明の第3の駆動装置において、前記一軸駆動源は弾性表面波を利用したアクチュエータを含むことが好ましい。
Accordingly, the driving body that drives the driven body in two orthogonal directions can be realized with a small and simple configuration. In the third driving device of the present invention, the uniaxial driving source is an actuator that uses a surface acoustic wave. It is preferable to include.
これにより、駆動装置の超小型化、薄型化を実現できる。 Thereby, the miniaturization and thickness reduction of a drive device are realizable.
あるいは、上記の本発明の第3の駆動装置において、前記一軸駆動源は圧電素子を利用したアクチュエータを含むことが好ましい。 Alternatively, in the third drive device of the present invention, the uniaxial drive source preferably includes an actuator using a piezoelectric element.
これにより、駆動装置の超小型化を実現できる。 Thereby, the miniaturization of the drive device can be realized.
前記一対の一軸駆動源の駆動方向を互いに直交させて配置された上記の本発明の第3の駆動装置を1組又は複数組用いることにより、前記被駆動体を互いに直交する3軸方向に駆動する3次元駆動装置を実現しても良い。 The driven body is driven in three axial directions orthogonal to each other by using one or a plurality of the third driving devices of the present invention arranged such that the driving directions of the pair of uniaxial driving sources are orthogonal to each other. A three-dimensional drive device may be realized.
これにより、1組又は複数組の第3の駆動装置を構成する一軸駆動源の駆動方向を含む面と直交する方向における寸法が小さく、全体として小型の3次元駆動装置を実現できる。 Thereby, the dimension in the direction orthogonal to the plane including the drive direction of the uniaxial drive source constituting one set or a plurality of sets of third drive devices is small, and a small three-dimensional drive device as a whole can be realized.
上記の3次元駆動装置において、前記一軸駆動源は弾性表面波を利用したアクチュエータを含むことが好ましい。 In the above three-dimensional drive device, it is preferable that the uniaxial drive source includes an actuator using a surface acoustic wave.
これにより、3次元駆動装置の超小型化、薄型化を実現できる。 As a result, it is possible to reduce the size and thickness of the three-dimensional drive device.
あるいは、上記の3次元駆動装置において、前記一軸駆動源は圧電素子を利用したアクチュエータを含むことが好ましい。 Alternatively, in the above three-dimensional drive device, the uniaxial drive source preferably includes an actuator using a piezoelectric element.
これにより、3次元駆動装置の超小型化を実現できる。 Thereby, the miniaturization of the three-dimensional drive device can be realized.
本発明の第1のカメラモジュールは、少なくとも1枚のレンズよりなるレンズ系と、撮像素子と、前記レンズ系を構成する少なくとも1枚のレンズ又は前記撮像素子を前記レンズ系の光軸に垂直な方向に駆動する駆動装置とを有し、前記レンズ系に含まれる少なくとも二つの面が光を曲げる形状を有するカメラモジュールであって、前記駆動装置が本発明の上記の第1又は第2の駆動装置であることを特徴とする。 The first camera module of the present invention includes a lens system including at least one lens, an image sensor, and at least one lens constituting the lens system or the image sensor that is perpendicular to the optical axis of the lens system. A camera module having a shape that bends light at least two surfaces included in the lens system, wherein the driving device is the first or second drive according to the present invention. It is a device.
これにより、手振れ補正機能又はズーム機能を備えた、小型化、薄型化が可能なカメラモジュールを提供できる。 Accordingly, it is possible to provide a camera module that has a camera shake correction function or a zoom function and can be reduced in size and thickness.
本発明の第2のカメラモジュールは、少なくとも1枚のレンズよりなるレンズ系と、撮像素子と、前記レンズ系を構成する少なくとも1枚のレンズ又は前記撮像素子を少なくとも前記レンズ系の光軸に平行な方向に駆動する駆動装置とを有し、前記レンズ系に含まれる少なくとも二つの面が光を曲げる形状を有するカメラモジュールであって、前記駆動装置が、前記一軸駆動源の駆動方向と垂直な方向が前記光軸と平行に配置された本発明の上記の第3の駆動装置であることを特徴とする。 The second camera module of the present invention includes a lens system including at least one lens, an image sensor, and at least one lens constituting the lens system or the image sensor parallel to at least the optical axis of the lens system. A camera module having a shape in which at least two surfaces included in the lens system bend light, and the drive device is perpendicular to the drive direction of the uniaxial drive source. The third drive device according to the present invention is characterized in that the direction is arranged parallel to the optical axis.
本発明の第2のカメラモジュールによれば、フォーカス機能を備えた、小型化、薄型化が可能なカメラモジュールを提供できる。 According to the second camera module of the present invention, it is possible to provide a camera module that has a focus function and can be reduced in size and thickness.
上記の第1及び第2のカメラモジュールにおいて、前記駆動装置は前記レンズを駆動しても良い。あるいは、前記駆動装置は前記撮像素子を駆動しても良い。 In the first and second camera modules, the driving device may drive the lens. Alternatively, the driving device may drive the image sensor.
更に、本発明の第3のカメラモジュールは、少なくとも1枚のレンズよりなるレンズ系と、撮像素子と、前記レンズ系を構成する少なくとも1枚のレンズ又は前記撮像素子を前記レンズ系の光軸に垂直な方向及び前記光軸に平行な方向に駆動する3次元駆動装置とを有し、前記レンズ系に含まれる少なくとも二つの面が光を曲げる形状を有するカメラモジュールであって、前記3次元駆動装置が本発明の上記の3次元駆動装置であることを特徴とする。 Furthermore, the third camera module of the present invention includes a lens system including at least one lens, an image sensor, and at least one lens constituting the lens system or the image sensor as an optical axis of the lens system. A camera module having a shape in which at least two surfaces included in the lens system bend light; and a three-dimensional drive device that drives in a vertical direction and a direction parallel to the optical axis. The apparatus is the above-described three-dimensional drive apparatus of the present invention.
これにより、フォーカス機能、手ぶれ補正機能、又はズーム機能を備えた、小型化、薄型化が可能なカメラモジュールを提供できる。 Accordingly, it is possible to provide a camera module that has a focus function, a camera shake correction function, or a zoom function and that can be reduced in size and thickness.
上記の第3のカメラモジュールにおいて、前記3次元駆動装置は前記レンズを駆動しても良い。あるいは、前記3次元駆動装置は前記撮像素子を駆動しても良い。 In the third camera module, the three-dimensional driving device may drive the lens. Alternatively, the three-dimensional drive device may drive the image sensor.
以下、実施の形態を示しながら、本発明をより詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
(実施の形態1)
図1(A)は本発明の実施の形態1に係るカメラモジュールの平面図、図1(B)はそのレンズ系の光軸を含む面に沿った断面図である。本実施の形態1のカメラモジュールは、レンズ28と、これに対向して配置された撮像素子21とを備える。レンズ28は被写体からの光を折り曲げて撮像素子21上に結像する。図示したように、レンズ28の光軸と平行な軸をZ軸とするXYZ−3次元直交座標系を設定する。図1(A)では、駆動装置の構成がよく分かるようにレンズ28の図示を省略している。
(Embodiment 1)
1A is a plan view of a camera module according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a plane including the optical axis of the lens system. The camera module according to the first embodiment includes a
撮像素子21が固定された第1基板20aは、両方向弾性バネ25a,25bを介して第2基板20bに接続され、第2基板20bは、固定点27にて固定基板15に固着されている。両方向弾性バネ25a,25bは、いずれも全体としてX方向及びY方向の剛性が同じで且つ小さく、XY面内において容易に変形することができる。従って、第1基板20a及びこの上に搭載された撮像素子21は固定基板15に対してX方向及びY方向に容易に変位することができる。
The
第1基板20aの周囲に、1軸駆動を行う第1及び第2弾性表面波アクチュエータ29a,29bが配置されている。第1弾性表面波アクチュエータ29aはその駆動方向がX軸と平行となるように配置され、また第2弾性表面波アクチュエータ29bはその駆動方向がY軸と平行となるように配置されている。
Around the
第1及び第2弾性表面波アクチュエータ29a,29bは、圧電性を有した材料からなる弾性表面波基板23a,23bを有する。弾性表面波基板23a,23bは、固定基板15に固定されている。弾性表面波基板23aの上面にはすだれ状の駆動電極22a,22bが互いに離間して形成されており、弾性表面波基板23bの上面にはすだれ状の駆動電極22c,22dが互いに離間して形成されている。弾性表面波基板23aの上面の駆動電極22a,22bの間の領域に移動体26aが所定の圧力で押圧されて、弾性表面波基板23aと移動体26aとが摩擦結合されている。同様に、弾性表面波基板23bの上面の駆動電極22c,22dの間の領域に移動体26bが所定の圧力で押圧されて、弾性表面波基板23bと移動体26bとが摩擦結合されている。移動体26a,26bの弾性表面波基板23a,23bに対向する面には複数の微小な突起が形成されている。
The first and second surface
移動体26aはY方向弾性バネ24aを介して第1基板20aと接続され、移動体26bはX方向弾性バネ24bを介して第1基板20aと接続されている。Y方向弾性バネ24aは、Y方向の剛性が低く、X方向の剛性が高い。従って、移動体26aと第1基板20aとの間の剛性は、Y方向に低く、X方向に高い。X方向弾性バネ24bは、X方向の剛性が低く、Y方向の剛性が高い。従って、移動体26bと第1基板20aとの間の剛性は、X方向に低く、Y方向に高い。
The moving
このような構成において、駆動電極22a,22b及び/又は駆動電極22c,22dに高周波(数〜数十MHz)を加えることにより、弾性表面波基板23a及び/又は弾性表面波基板23bに表面近傍にのみ伝播する弾性表面波を発生させ、その高周波により得られる数nmの微小振動を用いて、与圧が与えられた移動体26a及び/又は移動体26bを移動させることができる。X方向に沿って駆動される移動体26aは、Y方向弾性バネ24aを介して、被駆動体である撮像素子21をX方向に駆動する。また、Y方向に沿って駆動される移動体26bは、X方向弾性バネ24bを介して、被駆動体である撮像素子21をY方向に駆動する。
In such a configuration, by applying a high frequency (several to several tens of MHz) to the
このとき、Y方向弾性バネ24a及びX方向弾性バネ24bは、一方向には高い剛性を有するがこれと直交する方向には低い剛性を有するので、第1アクチュエータ29aが撮像素子21をX方向に駆動するとき、第2アクチュエータ29bの弾性表面波基板23bと移動体26bとの間の摩擦力は撮像素子21のX方向の変位をほとんど制限することはない。同様に、第2アクチュエータ29bが撮像素子21をY方向に駆動するとき、第1アクチュエータ29aの弾性表面波基板23aと移動体26aとの間の摩擦力は撮像素子21のY方向の変位をほとんど制限することはない。すなわち、第1及び第2アクチュエータ29a,29bは、移動体26a,26bが摩擦結合によりその位置が保持されるにもかかわらず、互いに干渉することなく、被駆動体である撮像素子21をXY方向に自由に駆動することが可能である。
At this time, the Y-direction
また、第1基板20aと固定点27との間には、両方向弾性バネ25a,25bが介在しているので、撮像素子21は、固定点27に対してX方向及びY方向に拘束されることなく駆動される。
In addition, since the bidirectional
また、第1基板20aと固定基板15との間には、Y方向弾性バネ24a、X方向弾性バネ24b、及び両方向弾性バネ25a,25bが介在しているので、このカメラモジュールに外力(衝撃力)が作用しても、第1及び第2アクチュエータ29a,29bの摩擦結合部分に大きな外力が作用することはほとんどなく、移動体26a,26bの弾性表面波基板23a,23bに対する相対的位置はほとんど変化しない。従って、耐衝撃性に優れた信頼性の高いカメラモジュールを実現できる。
Since the Y-direction
図2は、本実施の形態1に係るカメラモジュールの駆動電極22a〜22dの駆動を行う駆動回路のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a drive circuit that drives the
撮像素子21の位置は撮像素子位置検出センサ38により光学的手法により検出される。一方、撮像素子位置決定手段37は、撮像素子21からの映像信号をもとに、撮影したい画像の仕様から撮像素子位置指令値を出力する。例えば、撮像素子21を現在の位置に対して1/2ピクセル分だけX方向に移動するという撮像素子位置指令値が出力される。
The position of the
撮像素子位置検出センサ38からの現在位置情報と、撮像素子位置決定手段37からの撮像素子位置指令値とを比較し、その差情報に基づいて、X方向駆動力演算手段34はX方向における撮像素子21に対する駆動力を、Y方向駆動力演算手段35はY方向における撮像素子21に対する駆動力をそれぞれ演算する。
The current position information from the image sensor
X方向駆動力演算手段34からの出力信号は、駆動電極X1駆動手段30及び駆動電極X2駆動手段31に入力される。Y方向駆動力演算手段35からの出力信号は、駆動電極Y1駆動手段32及び駆動電極Y2駆動手段33に入力される。これらの駆動手段30〜33には、高周波発生手段36からの高周波信号も入力される。これらの入力信号をもとに、駆動電極X1駆動手段30は駆動電極22aに印加する信号を生成し、駆動電極X2駆動手段31は駆動電極22bに印加する信号を生成し、駆動電極Y1駆動手段32は駆動電極22cに印加する信号を生成し、駆動電極Y2駆動手段33は駆動電極22dに印加する信号を生成する。その結果、第1及び第2アクチュエータ29a,29bは撮像素子21をX方向及びY方向に微小駆動する。
The output signal from the X direction driving force calculating means 34 is input to the driving electrode X1 driving means 30 and the driving electrode X2 driving means 31. The output signal from the Y-direction driving force calculating means 35 is input to the driving electrode Y1 driving means 32 and the driving electrode Y2 driving means 33. A high-frequency signal from the high-frequency generating means 36 is also input to these driving means 30 to 33. Based on these input signals, the drive electrode
上記の実施の形態では、撮像素子21をXY面内で駆動したが、レンズ28をXY面内で駆動しても良い。
In the above embodiment, the
本実施の形態によれば、例えば手振れ補正機能又は光学ズーム機能を備えた、小型・薄型のカメラモジュールを実現できる。 According to this embodiment, for example, a small and thin camera module having a camera shake correction function or an optical zoom function can be realized.
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2に係る3次元駆動装置を搭載したカメラモジュールの斜視図、図4は本発明の実施の形態2に係る3次元駆動装置を搭載したカメラモジュールの平面図である。本実施の形態2のカメラモジュールは、レンズと、これに対向して配置された撮像素子40とを備える。図3及び図4では撮像素子40及びこれを駆動する3次元駆動装置の構成が良く分かるように、レンズの図示を省略している。レンズは被写体からの光を折り曲げて撮像素子40上に結像する。図示したように、レンズの光軸と平行な軸をZ軸とするXYZ−3次元直交座標系を設定する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a perspective view of a camera module equipped with the three-dimensional drive device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plan view of the camera module equipped with the three-dimensional drive device according to the second embodiment of the present invention. is there. The camera module according to the second embodiment includes a lens and an
固定基板45の表面上に撮像素子40を取り囲むように第1〜第4弾性表面波アクチュエータ49a〜49dが配置されている。第1弾性表面波アクチュエータ49aと第3弾性表面波アクチュエータ49cとは撮像素子40を挟んで対向して配置され、これらはX方向及びZ方向の2軸駆動を行う。第2弾性表面波アクチュエータ49bと第4弾性表面波アクチュエータ49dとは撮像素子40を挟んで対向して配置され、これらはY方向及びZ方向の2軸駆動を行う。
First to fourth surface
第1〜第4弾性表面波アクチュエータ49a〜49dの基本的構成は共通しており、以下の通りである。
The basic configurations of the first to fourth surface
第1弾性表面波アクチュエータ49aは、1軸駆動を行う2つの弾性表面波アクチュエータ49a1,49a2が、その駆動軸が一直線上に且つX軸と平行に配置されて構成される。第2弾性表面波アクチュエータ49bは、1軸駆動を行う2つの弾性表面波アクチュエータ49b1,49b2が、その駆動軸が一直線上に且つY軸と平行に平行に配置されて構成される。第3弾性表面波アクチュエータ49cは、1軸駆動を行う2つの弾性表面波アクチュエータ49c1,49c2が、その駆動軸が一直線上に且つX軸と平行に配置されて構成される。第4弾性表面波アクチュエータ49dは、1軸駆動を行う2つの弾性表面波アクチュエータ49d1,49d2が、その駆動軸が一直線上に且つY軸と平行に配置されて構成される。
The first surface
第1弾性表面波アクチュエータ49aを構成する弾性表面波アクチュエータ49a1は、圧電性を有した材料からなり、固定基板45に固定された弾性表面波基板44a1と、弾性表面波基板44a1の上面に離間して形成された駆動電極42a1,42b1と、弾性表面波基板44a1の上面の、駆動電極42a1,42b1の間の領域に所定の圧力で押圧されて弾性表面波基板44a1と摩擦結合した移動体43a1とを含む。移動体43a1の弾性表面波基板44a1に対向する面には複数の微小な突起が形成されている。
The surface acoustic wave actuator 49a1 constituting the first surface
第1弾性表面波アクチュエータ49aを構成する弾性表面波アクチュエータ49a2は、圧電性を有した材料からなり、固定基板45に固定された弾性表面波基板44a2と、弾性表面波基板44a2の上面に離間して形成された駆動電極42a2,42b2と、弾性表面波基板44a2の上面の、駆動電極42a2,42b2の間の領域に所定の圧力で押圧されて弾性表面波基板44a2と摩擦結合した移動体43a2とを含む。移動体43a2の弾性表面波基板44a2に対向する面には複数の微小な突起が形成されている。
The surface acoustic wave actuator 49a2 constituting the first surface
略逆V字状の弾性体41aが移動体43a1と移動体43a2との間に架け渡されている。
A substantially inverted V-shaped
第2弾性表面波アクチュエータ49bを構成する弾性表面波アクチュエータ49b1は、圧電性を有した材料からなり、固定基板45に固定された弾性表面波基板44b1と、弾性表面波基板44b1の上面に離間して形成された駆動電極42c1,42d1と、弾性表面波基板44b1の上面の、駆動電極42c1,42d1の間の領域に所定の圧力で押圧されて弾性表面波基板44b1と摩擦結合した移動体43b1とを含む。移動体43b1の弾性表面波基板44b1に対向する面には複数の微小な突起が形成されている。
The surface acoustic wave actuator 49b1 constituting the second surface
第2弾性表面波アクチュエータ49bを構成する弾性表面波アクチュエータ49b2は、圧電性を有した材料からなり、固定基板45に固定された弾性表面波基板44b2と、弾性表面波基板44b2の上面に離間して形成された駆動電極42c2,42d2と、弾性表面波基板44b2の上面の、駆動電極42c2,42d2の間の領域に所定の圧力で押圧されて弾性表面波基板44b2と摩擦結合した移動体43b2とを含む。移動体43b2の弾性表面波基板44b2に対向する面には複数の微小な突起が形成されている。
The surface acoustic wave actuator 49b2 constituting the second surface
略逆V字状の弾性体41bが移動体43b1と移動体43b2との間に架け渡されている。
A substantially inverted V-shaped
第3弾性表面波アクチュエータ49cを構成する弾性表面波アクチュエータ49c1は、圧電性を有した材料からなり、固定基板45に固定された弾性表面波基板44c1と、弾性表面波基板44c1の上面に離間して形成された駆動電極42e1,42f1と、弾性表面波基板44c1の上面の、駆動電極42e1,42f1の間の領域に所定の圧力で押圧されて弾性表面波基板44c1と摩擦結合した移動体43c1とを含む。移動体43c1の弾性表面波基板44c1に対向する面には複数の微小な突起が形成されている。
The surface acoustic wave actuator 49c1 constituting the third surface
第3弾性表面波アクチュエータ49cを構成する弾性表面波アクチュエータ49c2は、圧電性を有した材料からなり、固定基板45に固定された弾性表面波基板44c2と、弾性表面波基板44c2の上面に離間して形成された駆動電極42e2,42f2と、弾性表面波基板44c2の上面の、駆動電極42e2,42f2の間の領域に所定の圧力で押圧されて弾性表面波基板44c2と摩擦結合した移動体43c2とを含む。移動体43c2の弾性表面波基板44c2に対向する面には複数の微小な突起が形成されている。
The surface acoustic wave actuator 49c2 constituting the third surface
略逆V字状の弾性体41cが移動体43c1と移動体43c2との間に架け渡されている。
A substantially inverted V-shaped
第4弾性表面波アクチュエータ49dを構成する弾性表面波アクチュエータ49d1は、圧電性を有した材料からなり、固定基板45に固定された弾性表面波基板44d1と、弾性表面波基板44d1の上面に離間して形成された駆動電極42g1,42h1と、弾性表面波基板44d1の上面の、駆動電極42g1,42h1の間の領域に所定の圧力で押圧されて弾性表面波基板44d1と摩擦結合した移動体43d1とを含む。移動体43d1の弾性表面波基板44d1に対向する面には複数の微小な突起が形成されている。
The surface acoustic wave actuator 49d1 constituting the fourth surface
第4弾性表面波アクチュエータ49dを構成する弾性表面波アクチュエータ49d2は、圧電性を有した材料からなり、固定基板45に固定された弾性表面波基板44d2と、弾性表面波基板44d2の上面に離間して形成された駆動電極42g2,42h2と、弾性表面波基板44d2の上面の、駆動電極42g2,42h2の間の領域に所定の圧力で押圧されて弾性表面波基板44d2と摩擦結合した移動体43d2とを含む。移動体43d2の弾性表面波基板44d2に対向する面には複数の微小な突起が形成されている。
The surface acoustic wave actuator 49d2 constituting the fourth surface
略逆V字状の弾性体41dが移動体43d1と移動体43d2との間に架け渡されている。
A substantially inverted V-shaped
略逆V字状の弾性体41a〜41dの長手方向の中央に位置する頂部は弾性バネ50(図5参照)を介して撮像素子40と接続される。このとき、弾性体41a,41cと撮像素子40とを繋ぐ弾性バネ50はY方向の剛性が低く、X方向の剛性が高く、且つ、弾性体41b,41dと撮像素子40とを繋ぐ弾性バネ50はX方向の剛性が低く、Y方向の剛性が高いことが好ましい。
The tops of the substantially inverted V-shaped
次に、第1〜第4弾性表面波アクチュエータ49a〜49dの動作原理を説明する。第1〜第4弾性表面波アクチュエータ49a〜49dの動作原理は、その駆動軸の配置方向が異なる以外は同様であるので、第1弾性表面波アクチュエータ49aについて説明する。図5は、第1弾性表面波アクチュエータ49aの駆動原理を示す側面図である。
Next, the operation principle of the first to fourth surface
上述したとおり、第1弾性表面波アクチュエータ49aは、X方向に1軸駆動を行う2つの弾性表面波アクチュエータ49a1,49a2が、その駆動方向が一直線上になるように配置して構成される。
As described above, the first surface
駆動電極42a1,42b1及び/又は駆動電極42a2,42b2に高周波(数〜数十MHz)を加えることにより、弾性表面波基板44a1及び/又は弾性表面波基板44a2に表面近傍にのみ伝播する弾性表面波を発生させ、その高周波により得られる数nmの微小振動を用いて、与圧が与えられた移動体43a1及び/又は移動体43a2をX方向に移動させることができる。駆動電極42a1,42b1,42a2,42b2に印加する高周波を独立して適切に設定することにより、移動体43a1及び移動体43a2を独立して駆動することができる。 By applying a high frequency (several to several tens of MHz) to the drive electrodes 42a1 and 42b1 and / or the drive electrodes 42a2 and 42b2, the surface acoustic wave that propagates only near the surface of the surface acoustic wave substrate 44a1 and / or surface acoustic wave substrate 44a2. The moving body 43a1 and / or the moving body 43a2 to which the pressure is applied can be moved in the X direction by using a minute vibration of several nm obtained by the high frequency. The mobile body 43a1 and the mobile body 43a2 can be independently driven by appropriately setting the high frequency applied to the drive electrodes 42a1, 42b1, 42a2, and 42b2 independently.
ここで、移動体43a1と移動体43a2との間には略逆V字状の弾性体41aが架け渡されている。移動体43a1及び移動体43a2のそれぞれの移動方向により、略逆V字状の弾性体41の頂部に固定された弾性バネ50を4つの異なる向きに移動させることができる。以下にこれを説明する。
Here, a substantially inverted V-shaped
図6(A)に示すように、移動体43a1及び移動体43a2を矢印51a1,51a2の向き、即ちX方向に沿って左向きに駆動すると、図6(B)に示すように、これらに結合された弾性体41aは矢印52aの向き、即ち左向きに移動する。これにより、弾性体41aに弾性バネ50を介して接続された被駆動体(撮像素子40)は、移動体43a1,移動体43a2と同じ左向きに移動する(第1駆動モード)。
As shown in FIG. 6A, when the moving body 43a1 and the moving body 43a2 are driven to the left along the directions of arrows 51a1 and 51a2, that is, in the X direction, they are coupled to each other as shown in FIG. 6B. The
一方、図7(A)に示すように、移動体43a1及び移動体43a2を図6(A)とは逆の右向きに駆動すると、図7(B)に示すように、これらに結合された弾性体41aは右向きに移動する。これにより、弾性体41aに弾性バネ50を介して接続された被駆動体(撮像素子40)は、右向きに移動する(第2駆動モード)。
On the other hand, as shown in FIG. 7A, when the moving body 43a1 and the moving body 43a2 are driven in the right direction opposite to that shown in FIG. 6A, the elasticity coupled thereto is shown in FIG. 7B. The
図8(A)に示すように、移動体43a1及び移動体43a2が互いに接近するように、すなわち、移動体43a1を矢印51a1に示すようにX方向に沿って右向きに駆動し、移動体43a2を矢印51a2に示すようにX方向に沿って左向きに駆動すると、図8(B)に示すように、これらに結合された略逆V字状の弾性体41aはX方向に圧縮力を受け、その頂部が矢印52aに示すように上向きに移動するように弾性変形する。これにより、弾性体41aに弾性バネ50を介して接続された被駆動体(撮像素子40)は、上向きに移動する(第3駆動モード)。
As shown in FIG. 8A, the moving body 43a1 and the moving body 43a2 are driven closer to each other, that is, the moving body 43a1 is driven rightward along the X direction as indicated by an arrow 51a1, and the moving body 43a2 is moved. When driven to the left along the X direction as shown by the arrow 51a2, the substantially inverted V-shaped
これとは逆に、図9(A)に示すように、移動体43a1及び移動体43a2が互いに遠ざかるように、すなわち、移動体43a1を矢印51a1に示すようにX方向に沿って左向きに駆動し、移動体43a2を矢印51a2に示すようにX方向に沿って右向きに駆動すると、図9(B)に示すように、これらに結合された略逆V字状の弾性体41aはX方向に引っ張り力を受け、その頂部が矢印52aに示すように下向きに移動するように弾性変形する。これにより、弾性体41aに弾性バネ50を介して接続された被駆動体(撮像素子40)は、下向きに移動する(第4駆動モード)。
On the contrary, as shown in FIG. 9A, the moving body 43a1 and the moving body 43a2 are driven away from each other, that is, the moving body 43a1 is driven leftward along the X direction as indicated by an arrow 51a1. When the moving body 43a2 is driven to the right along the X direction as indicated by the arrow 51a2, the substantially inverted V-shaped
更に、移動体43a1及び移動体43a2の移動方向を同じ向きとしながら、両者の移動速度を異ならせることにより、被駆動体(撮像素子40)をX方向及びZ方向に同時に移動させることもできる。 Furthermore, the driven body (imaging element 40) can be moved simultaneously in the X direction and the Z direction by making the moving direction of the moving body 43a1 and the moving body 43a2 the same direction and making the moving speeds of the both different.
このように第1弾性表面波アクチュエータ49aは、1軸駆動を行う2つの弾性表面波アクチュエータ49a1,49a2とこれらを連結する弾性体41aとを備えることにより、弾性表面波アクチュエータ49a1,49a2の駆動方向と同じX方向と、これと直交するZ方向との2方向に被駆動体を駆動することができる。
As described above, the first surface
第1弾性表面波アクチュエータ49aと同様の動作を行う第1〜第4弾性表面波アクチュエータ49a〜49dにより撮像素子40を支持し、これらのアクチュエータ49a〜49dを独立して駆動することにより、撮像素子40を、X方向及びY方向にZ方向を加えた3軸方向の任意方向に駆動することができる。
The
上記の実施の形態では、撮像素子40を3軸駆動したが、レンズを3軸駆動しても良い。
In the above embodiment, the
本実施の形態によれば、例えば、光学ズーム機能、オートフォーカス機能、又は手振れ補正機能などを備えた、小型・薄型のカメラモジュールを実現できる。 According to this embodiment, for example, a small and thin camera module having an optical zoom function, an autofocus function, a camera shake correction function, or the like can be realized.
(実施の形態3)
図10(A)は本発明の実施の形態3に係るカメラモジュールの平面図、図10(B)は図10(A)の10B−10B線での矢視断面図である。本実施の形態3のカメラモジュールは、レンズ61と、これに対向して配置された撮像素子60とを備える。レンズ61は被写体からの光を折り曲げて撮像素子60上に結像する。図示したように、レンズ61の光軸と平行な軸をZ軸とするXYZ−3次元直交座標系を設定する。
(Embodiment 3)
10A is a plan view of the camera module according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along
撮像素子60の周囲には、1軸駆動を行う第1及び第2弾性表面波アクチュエータ29a,29bが配置されている。第1弾性表面波アクチュエータ29aはその駆動方向がX軸と平行となるように配置され、また第2弾性表面波アクチュエータ29bはその駆動方向がY軸と平行となるように配置されている。第1及び第2弾性表面波アクチュエータ29a,29bは、撮像素子60をXY面内において駆動する。1軸駆動を行う第1及び第2弾性表面波アクチュエータ29a,29bの基本的構成は実施の形態1で説明したのと同じであり、実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を付して、それらについての詳細な説明を省略する。
Around the
第1及び第2弾性表面波アクチュエータ29a,29bを構成する弾性表面波基板23a,23bは、固定基板66上に固定されている。
The surface
70a,70bは与圧機構であり、移動体26a,26bを弾性表面波基板23a,23bの表面に所定の圧力で押圧する。
移動体26aはY方向弾性バネ65aを介して撮像素子60と接続され、移動体26bはX方向弾性バネ65bを介して撮像素子60と接続されている。Y方向弾性バネ65aは、Y方向の剛性が低く、X方向の剛性が高い。従って、移動体26aと撮像素子60との間の剛性は、Y方向に低く、X方向に高い。X方向弾性バネ65bは、X方向の剛性が低く、Y方向の剛性が高い。従って、移動体26bと撮像素子60との間の剛性は、X方向に低く、Y方向に高い。
The moving
実施の形態1において説明したように、駆動電極22a,22b及び/又は駆動電極22c,22dに高周波(数〜数十MHz)を加えることにより、撮像素子60をX方向及び/又はY方向に駆動することができる。駆動電極22a,22b及び/又は駆動電極22c,22dに加える高周波のパターンを適切に制御することにより、撮像素子60のX方向及びY方向の2次元方向の位置を所望の位置に設定することができる。これにより、例えばカメラモジュールにおける光学ズーム機能、手振れ補正機能を実現することができる。
As described in the first embodiment, the
移動体26a,26bと撮像素子60とがY方向弾性バネ65a及びX方向弾性バネ65bを介して接続されているので、第1及び第2アクチュエータ29a,29bは、移動体26a,26bが摩擦結合によりその位置が保持されるにもかかわらず、互いに干渉することなく、撮像素子60をXY方向に自由に駆動することが可能である。
Since the moving
更に、撮像素子60の周囲には、弾性表面波アクチュエータ49aが配置されている。弾性表面波アクチュエータ49aはレンズ61をZ方向(光軸方向)に駆動する。弾性表面波アクチュエータ49aの基本的構成は実施の形態2で説明した第1弾性表面波アクチュエータ49aと同じであり、実施の形態2と同一の構成要素には同一の符号を付して、それらについての詳細な説明を省略する。弾性表面波アクチュエータ49aは、1軸駆動を行う2つの弾性表面波アクチュエータ49a1,49a2が、その駆動軸が一直線上に且つY軸と平行に配置されて構成される。
Further, a surface
第1弾性表面波アクチュエータ49aを構成する弾性表面波基板44a1,44a2は、固定基板66上に固定されている。
The surface acoustic wave substrates 44a1 and 44a2 constituting the first surface
70c,70dは与圧機構であり、移動体43a1,43a2を弾性表面波基板44a1,44a2の表面に所定の圧力で押圧する。
69は連結手段であり、移動体43b1と移動体43b2との間に架け渡された略逆V字状の弾性体41aの長手方向の中央に位置する頂部とレンズ61とを連結する。
実施の形態2において説明したように、駆動電極42a1,42b1,42a2,42b2に高周波(数〜数十MHz)を加えることにより、移動体43a1及び移動体43a2をY方向に移動させる。駆動電極42a1,42b1,42a2,42b2に印加する高周波パターンを独立して適切に設定することにより、移動体43a1及び移動体43a2を独立して駆動することができる。例えば、駆動電極42a1,42b2に高周波を印加することにより移動体43a1及び移動体43a2を互いに遠ざかる方向に駆動して、弾性体41aをそのZ方向寸法が小さくなるように変形させることにより、レンズ61をZ方向(光軸方向)に沿って撮像素子60に接近する向きに移動させることができる。逆に、駆動電極42b1,42a2に高周波を印加することにより移動体43a1及び移動体43a2を互いに接近する方向に駆動して、弾性体41aをそのZ方向寸法が大きくなるように変形させることにより、レンズ61をZ方向(光軸方向)に沿って撮像素子60から遠ざかる向きに移動させることができる。これにより、例えばカメラモジュールにおけるズーム機能及びオートフォーカス機能を実現することができる。
As described in the second embodiment, the moving body 43a1 and the moving body 43a2 are moved in the Y direction by applying a high frequency (several to several tens of MHz) to the drive electrodes 42a1, 42b1, 42a2, and 42b2. The mobile body 43a1 and the mobile body 43a2 can be independently driven by appropriately setting the high-frequency pattern applied to the drive electrodes 42a1, 42b1, 42a2, and 42b2 independently. For example, by applying a high frequency to the drive electrodes 42a1 and 42b2, the moving body 43a1 and the moving body 43a2 are driven in a direction away from each other, and the
実施の形態1〜3では、駆動源として弾性表面波を利用したアクチュエータを使用したが、圧電素子を利用したアクチュエータを用いることもでき、その場合も上記と同様の効果を奏する。 In the first to third embodiments, an actuator using a surface acoustic wave is used as a drive source. However, an actuator using a piezoelectric element can also be used, and in this case, the same effect as described above can be obtained.
また、実施の形態1〜3では、レンズ系が単レンズである場合を説明したが、複数のレンズを備える場合であっても良い。この場合、そのうちの1つ又は複数のレンズを駆動することができる。 In the first to third embodiments, the case where the lens system is a single lens has been described. However, the lens system may include a plurality of lenses. In this case, one or more of the lenses can be driven.
本発明の利用分野は特に制限はないが、例えば小型化、薄型化が要求される携帯情報端末や携帯電話などに搭載されるカメラモジュールに利用することができる。 The field of use of the present invention is not particularly limited, but can be used for, for example, a camera module mounted on a portable information terminal or a mobile phone that is required to be reduced in size and thickness.
1 レンズ
2a、2b 磁石
3a、3b コイル
10 弾性表面波基板
11a、11b 駆動電極(IDT)
12 移動体
14 突起
15 固定基板
20a 第1基板
20b 第2基板
21 撮像素子
22a〜22d 駆動電極
23a、23b 弾性表面波基板
24a Y方向弾性バネ
24b X方向弾性バネ
25a,25b 両方向弾性バネ
26a,26b 移動体
27 固定点
28 レンズ
29a,29b 弾性表面波アクチュエータ
30 駆動電極X1駆動手段
31 駆動電極X2駆動手段
32 駆動電極Y1駆動手段
33 駆動電極Y2駆動手段
34 X方向駆動力演算手段
35 Y方向駆動力演算手段
36 高周波発生手段
37 撮像素子位置決定手段
38 撮像素子位置検出センサ
40 撮像素子
41a〜41d 弾性体
42a〜42d 駆動電極
43a〜43d 移動体
44a〜44d 弾性表面波基板
45 固定基板
49a〜49d 弾性表面波アクチュエータ
49a1,49a2 弾性表面波アクチュエータ
49b1,49b2 弾性表面波アクチュエータ
49c1,49c2 弾性表面波アクチュエータ
49d1,49d2 弾性表面波アクチュエータ
60 撮像素子
61 レンズ
65a X方向弾性バネ
65b Y方向弾性バネ
66 固定基板
69 連結手段
70a〜70d 与圧機構
1
DESCRIPTION OF
Claims (22)
前記第1方向と直交する第2方向を駆動方向とする第2駆動源と、
前記第1駆動源の駆動力を被駆動体に伝達する第1弾性バネと、
前記第2駆動源の駆動力を前記被駆動体に伝達するする第2弾性バネと
を備え、
前記第1弾性バネの剛性は、前記第1方向において大きく、前記第2方向において小さく、
前記第2弾性バネの剛性は、前記第2方向において大きく、前記第1方向において小さいことを特徴とする駆動装置。 A first drive source having a first direction as a drive direction;
A second drive source having a second direction orthogonal to the first direction as a drive direction;
A first elastic spring that transmits a driving force of the first driving source to a driven body;
A second elastic spring that transmits the driving force of the second driving source to the driven body;
The rigidity of the first elastic spring is large in the first direction and small in the second direction,
The driving device according to claim 1, wherein the rigidity of the second elastic spring is large in the second direction and small in the first direction.
前記第1方向と直交する第2方向を駆動方向とする第2駆動源と、
前記第1駆動装置の駆動力を被駆動体に伝達する第1弾性バネと、
前記第2駆動装置の駆動力を前記被駆動体に伝達するする第2弾性バネと、
前記第1駆動源及び前記第2駆動源を保持する固定基板と
を備え、
前記被駆動体が第3弾性バネを介して前記固定基板に連結されていることを特徴とする駆動装置。 A first drive source having a first direction as a drive direction;
A second drive source having a second direction orthogonal to the first direction as a drive direction;
A first elastic spring that transmits a driving force of the first driving device to a driven body;
A second elastic spring for transmitting the driving force of the second driving device to the driven body;
A fixed substrate for holding the first drive source and the second drive source,
The driving device, wherein the driven body is connected to the fixed substrate via a third elastic spring.
前記第2弾性バネの剛性は、前記第2方向において大きく、前記第1方向において小さい請求項2に記載の駆動装置。 The rigidity of the first elastic spring is large in the first direction and small in the second direction,
The drive device according to claim 2, wherein the rigidity of the second elastic spring is large in the second direction and small in the first direction.
前記一対の一軸駆動源のそれぞれの移動体間に架け渡された弾性体と、
前記弾性体と被駆動体とを連結する連結手段と
を備え、
前記被駆動体を前記一軸駆動源の駆動方向と垂直な方向に駆動することを特徴とする駆動装置。 A pair of uniaxial drive sources arranged so that each drive direction is on the same straight line;
An elastic body spanned between each moving body of the pair of uniaxial drive sources;
A connecting means for connecting the elastic body and the driven body,
A driving apparatus for driving the driven body in a direction perpendicular to a driving direction of the uniaxial driving source.
前記被駆動体を互いに直交する3軸方向に駆動する3次元駆動装置。 The driving device according to claim 8 or 10, wherein the driving device of the pair of uniaxial driving sources is arranged so that driving directions thereof are orthogonal to each other.
A three-dimensional drive device for driving the driven bodies in three axial directions orthogonal to each other.
撮像素子と、
前記レンズ系を構成する少なくとも1枚のレンズ又は前記撮像素子を前記レンズ系の光軸に垂直な方向に駆動する駆動装置と
を有し、
前記レンズ系に含まれる少なくとも二つの面が光を曲げる形状を有するカメラモジュールであって、
前記駆動装置が請求項1〜6のいずれかに記載の駆動装置であるカメラモジュール。 A lens system comprising at least one lens;
An image sensor;
A driving device that drives at least one lens constituting the lens system or the imaging element in a direction perpendicular to the optical axis of the lens system;
A camera module having a shape in which at least two surfaces included in the lens system bend light;
A camera module, wherein the driving device is the driving device according to claim 1.
撮像素子と、
前記レンズ系を構成する少なくとも1枚のレンズ又は前記撮像素子を少なくとも前記レンズ系の光軸に平行な方向に駆動する駆動装置と
を有し、
前記レンズ系に含まれる少なくとも二つの面が光を曲げる形状を有するカメラモジュールであって、
前記駆動装置が、前記一軸駆動源の駆動方向と垂直な方向が前記光軸と平行に配置された請求項7〜12のいずれかに記載の駆動装置であるカメラモジュール。 A lens system comprising at least one lens;
An image sensor;
A driving device that drives at least one lens constituting the lens system or the image sensor in a direction parallel to at least the optical axis of the lens system;
A camera module having a shape in which at least two surfaces included in the lens system bend light;
The camera module according to any one of claims 7 to 12, wherein the drive device is arranged in a direction perpendicular to the drive direction of the uniaxial drive source in parallel with the optical axis.
撮像素子と、
前記レンズ系を構成する少なくとも1枚のレンズ又は前記撮像素子を前記レンズ系の光軸に垂直な方向及び前記光軸に平行な方向に駆動する3次元駆動装置と
を有し、
前記レンズ系に含まれる少なくとも二つの面が光を曲げる形状を有するカメラモジュールであって、
前記3次元駆動装置が請求項13〜15のいずれかに記載の3次元駆動装置であるカメラモジュール。 A lens system comprising at least one lens;
An image sensor;
A three-dimensional drive device that drives at least one lens constituting the lens system or the imaging device in a direction perpendicular to the optical axis of the lens system and a direction parallel to the optical axis;
A camera module having a shape in which at least two surfaces included in the lens system bend light;
The camera module which is the three-dimensional drive device in any one of Claims 13-15 in which the said three-dimensional drive device.
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