JP2006197743A

JP2006197743A - アクチュエータおよびこれを用いた撮像系

Info

Publication number: JP2006197743A
Application number: JP2005007386A
Authority: JP
Inventors: Koji Nomura; 幸治野村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: JP4765317B2

Abstract

【課題】本発明はアクチュエータおよびこれを用いた撮像系に関し、小型化を目的とする。
【解決手段】レンズ１の位置を制御することにより撮像条件を調節する撮像系に用いられるアクチュエータ３を、柱状に形成されたアーム５と、このアーム５の一主面に並設された駆動電極９とを備え、駆動電極９は圧電薄膜８を電極で挟み込んだ構成とし、並設された駆動電極９に印加する制御電圧を制御することにより前記アーム５をその延伸軸１０の方向に対して周回運動させる構造とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電駆動型のアクチュエータおよびこれを用いた撮像系に関するものである。

ズーム機能付きカメラに代表されるようにレンズ位置を制御することで撮像条件を調節する撮像系においては、フィルムやＣＣＤといった受光面に対するレンズの位置を変えることによりズーム倍率を調節する構造となっている。

そして、レンズの位置を制御するにあたっては、アクチュエータを用いることによりレンズ位置を可変させるものであり、従来このアクチュエータとしては電磁力を用いたモーターが用いられていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００３−４３３３８号公報

近年、カメラ付き携帯電話のような小型の撮像系においてもズーム機能などを搭載するようになり、それに用いられるアクチュエータの小型化が課題となっている。

しかしながら、先に述べたようなアクチュエータとしてモーターを用いた構造においてはその小型化が困難なものとなっていた。

そこで、本発明はこのような問題を解決しアクチュエータ及びこれを用いたズーム光学系の小型化を目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、レンズ位置を制御することで撮像条件を調節する撮像系に用いられるアクチュエータを、柱状に形成されたアームと、このアームの一主面に並設された第１，第２の駆動電極とを備え、前記駆動電極は圧電体薄膜を電極で挟み込んだ構成とし、前記第１，第２の駆動電極に印加する制御電圧を制御することにより前記アームをその延伸軸方向に対して周回運動させる構造としたのである。

このような構成とすることで、レンズ位置を調節するアクチュエータを小型化でき、強いてはこのアクチュエータを用いた撮像系を小型化できるのである。

以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。

図１はオートフォーカス機能やズーム機能といったレンズ１の位置を制御することにより撮像条件を調節する撮像系を模式的に示したものであり、基本的構造は物体側から入射された光線をレンズ１により光学的処理を施しフィルムやＣＣＤなどの受光素子２の受光面２ａに照射させる構造であり、レンズ１の位置を制御するアクチュエータ３はレンズ１の外周側面を支持する筒状の支持体４の近傍に設けられている。

そしてこのアクチュエータ３は、図２に示されるごとくシリコン（Ｓｉ）からなる基板を柱状に加工したアーム５の上面に、上面電極６と下面電極７間にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電薄膜８を介在させた駆動電極９をアーム５の延伸軸１０の方向に沿って２本並設した構造となっており、この２本の並設された駆動電極９に印加する制御電圧を制御することにより、延伸軸１０の方向に対して破線１１で示すように周回運動させることができ、この周回運動するアーム５を部分的に支持体４に当接させることにより、その摩擦抵抗をもってレンズ１の位置を制御するのである。

すなわち、一端が固定されたアーム５に設けられた２本の駆動電極９はそれぞれ制御電圧を印加することにより延伸軸１０の方向に対して伸縮するという作用を有しているため、例えば駆動電極９を形成する下面電極７をグランド接続し上面電極６に制御電圧を印加する状態として、図３に示すよう両方の上面電極６に対して正の制御電圧を印加することで両方の駆動電極９が伸び、この伸びによってアーム５の駆動電極９が設けられた側の面が押され矢印１２で示されるようにアーム５の開放端側が下方に撓むことになり、これとは逆に両方の上面電極６に負の制御電圧を印加することで両方の駆動電極９が縮み、この縮みによってアーム５の駆動電極９が設けられた側の面が引っ張られ破線の矢印１３で示されるようにアーム５の開放端側が上方に撓むことになる。

また、図４に示されるように左側の上面電極６に正の制御電圧を印加し右側の上面電極６に負の制御電圧を印加することにより左側の駆動電極９が伸び右側の駆動電極９が縮むように作用するためアーム５の開放端側は矢印１４で示されるよう右側に撓み、これとは逆に右側の上面電極６に正の制御電圧を印加し左側の上面電極６に負の制御電圧を印加することにより、アーム５の開放端側は破線の矢印１５で示されるよう左側に撓むことになる。

よって、これらの制御電圧を制御することによって、撓み方向を「・・・→上方→左方→下方→右方→上方→左方→・・・」或いは「・・・→上方→右方→下方→左方→上方→右方→・・・」というように連続的に撓み方向を変えることにより、アーム５全体としての動作は図２の破線１１で示されるような延伸軸１０を中心とした周回運動を行わせることが出来るのである。

なお、アーム５の両端を固定した場合には、特に図示はしていないがアーム５の中央部分が撓み、この撓み部分において周回運動が起こることとなる。

また、このようなアクチュエータ３であれば先にも述べたように、シリコン基板で形成されたアーム５の一主面に下面電極７、圧電薄膜８、上面電極６を順にスパッタリング加工により蒸着でき、また、アーム５の形状加工や電極パターン加工においてもエッチング加工により形成できるため、シリコンウエハを用いた多数個成形が実現され、これらの微細加工技術によりアクチュエータ３をきわめて小型化できるのである。

そして、このようにアクチュエータ３が小型化できることから、小型化要望の強いカメラ付き携帯電話などに取り入れられる撮像系において有効に活用できるのである。

また、このようにアクチュエータ３の駆動源として圧電薄膜８のように圧電体を利用することにより、従来の電磁力モーターを用いる構成に比べて格段に消費電力を抑制することが出来るため、カメラ付き携帯電話などバッテリーにより使用電力が限られるモバイル用途に用いることがより効果的である。

本発明は、アクチュエータおよびこれを用いた撮像系に関して小型化できるという効果を有し、特にカメラ付き携帯電話などのモバイル用途に有用である。

本発明の一実施形態における撮像系を示す模式図同撮像系に用いられるアクチュエータの斜視図同アクチュエータの垂直方向の撓み状態を示す模式図同アクチュエータの水平方向の撓み状態を示す模式図

符号の説明

１レンズ
２ａ受光面
３アクチュエータ
４支持体
５アーム
８圧電薄膜
９駆動電極

Claims

柱状に形成されたアームと、このアームの一主面に並設された第１，第２の駆動電極とを備え、前記駆動電極は圧電体薄膜を電極で挟み込んだ構成とし、前記第１，第２の駆動電極に印加する制御電圧を制御することにより前記アームをその延伸軸方向に対して周回運動させることを特徴としたアクチュエータ。
レンズ位置を制御することで撮像条件を調節する撮像系において、前記レンズを保持する支持体の側面の近傍に、前記レンズの位置を調整するアクチュエータを配置し、このアクチュエータを、柱状に形成されたアームと、このアームの一主面に並設された第１，第２の駆動電極から形成するとともに、前記駆動電極は圧電体薄膜を電極で挟み込んだ構成とし、前記第１，第２の駆動電極に印加する制御電圧を制御することにより前記アームをその延伸軸方向に対して周回運動させ、この周回運動するアームを前記レンズを保持する支持体の側面に当接させ前記レンズの位置を摺動させることを特徴とする撮像系。