JP2010204198A - レンズ部品、カメラモジュール、及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子及び／又は駆動軸の配置誤差に起因して所望の条件で移動対象物を変位させることが阻害されることを抑制すること。
【解決手段】駆動装置は、ピエゾ素子４２及び伝達軸４４が連結した連結体と、伝達軸４４の長手方向に沿って摺動可能な状態で伝達軸４４が摩擦係合したリンク部材４５と、リンク部材４５を固定支持する固定側部材と、連結体に固着された移動対象物と、を備え、移動対象物は、ピエゾ素子４２の駆動に応じて固定側部材に対して前記連結体と共に変位する。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズ部品、カメラモジュール、及び駆動装置に関する。

近年、カメラ等の撮像装置は多種多様な製品に組み込まれている。携帯電話、ノートパソコン等といった小型な電子機器にカメラを実装する場合、カメラ自体の小型化も強く要求される。

カメラ内にはオートフォーカスレンズが組み込まれる場合がある。この場合、レンズを変位させるアクチュエータの小型化が強く望まれている。小型なアクチュエータとしては、圧電素子を駆動することで移動対象物を変位させるタイプが知られている。このタイプのアクチュエータでは、圧電素子に対する電圧波形の印加に伴って生じる振動を、圧電素子に連結した軸体を介して、この軸体に摺動可能な状態で係合したレンズ鏡筒に伝達する。圧電素子に印加される電圧波形の波形を適切に設定することで、圧電素子の伸び速度と縮み速度とを異ならしめる。レンズ鏡筒と軸体間の摩擦、及びレンズ鏡筒の慣性によって、レンズ鏡筒は、圧電素子の伸縮状況に応じて変位したり、変位しなかったりする。

特許文献１では、圧電素子、及び圧電素子に連結した駆動軸を特殊なフレームで支持する構造が示されている。特許文献２では、錘を加えて駆動装置を形成した構造が開示されている。特許文献３及び４にも、同様の駆動装置が開示されている。特許文献５には、ピエゾ素子と被駆動部材が摩擦当接することで生じる削りカスを集塵部材で飛散しないようにすることが開示されている。

特開２００６−９１２１０号公報 特許第２６２５５６７号 特開２００２−９５２７４号公報 特許第２６３３０６６号 特開２００６−１７８４９０号公報

上述の圧電素子の伸縮を活用したアクチュエータでは、ベース部材の載置面上に圧電素子を接着固定し、この圧電素子に駆動軸を接着固定し、この駆動軸に対してレンズホルダを摺動可能に取り付けるタイプがある。圧電素子及び駆動軸をベース部材上に積み上げ、駆動軸に対してレンズホルダを取り付けることでアクチュエータを簡易に製造することができる。

しかしながら、このタイプでは、ベース部材の載置面上に圧電素子の下面を配置する際、接着剤の影響によって、ベース部材の載置面と圧電素子の下面間の面接触が阻害される場合がある（図１５（ａ）参照）。載置面に対して圧電素子がなす傾きに応じて、撮像素子の撮像面に対してレンズホルダが傾きを持ってしまう。この場合、撮像素子の撮像面に対してレンズの光軸が所望の条件からずれて設定され、撮像素子の撮像面に結像される像の品質が劣化してしまう。より具体的には、組み立て後の信頼性試験での歩留まりの劣化が懸念される。なお、圧電素子に対して駆動軸が傾斜して連結する場合（図１５（ｂ）参照）も上述の場合と同様の問題が懸念される。上述の圧電素子又は駆動軸の配置誤差は、図１４に示すタイプに限らず、他のタイプのアクチュエータでも生じうる。

上述の説明から明かなように、圧電素子及び／又は駆動軸の配置誤差に起因して所望の条件で移動対象物を変位させることが阻害されるおそれがある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、圧電素子及び／又は駆動軸の配置誤差に起因して所望の条件で移動対象物を変位させることが阻害されることを抑制することを目的とする。

本発明にかかる駆動装置は、圧電素子及び駆動軸が連結した連結体と、前記駆動軸の長手方向に沿って摺動可能な状態で前記駆動軸が摩擦係合した係合部と、前記係合部を固定支持する固定側部材と、前記連結体に固着された移動対象物と、を備え、前記移動対象物は、前記圧電素子の駆動に応じて前記固定側部材に対して前記連結体と共に変位する。

前記移動対象物は、複数の支持部を有し、前記移動対象物は、複数の前記支持部により前記連結体に固着されている、と良い。

前記係合部は、複数の前記支持部間に配置されている、と良い。

前記係合部は、前記駆動軸が挿通される開口を有する軸保持部と、前記開口に挿通された前記駆動軸を付勢する付勢部材を少なくとも部分的に収納する収納部と、を備え、前記付勢部材による付勢に応じて、前記駆動軸と前記係合部材とが摺動可能に係合する、と良い。

本発明に係るカメラモジュールは、レンズを保持するレンズ保持体と、前記レンズを介して入力する像を撮像する撮像素子と、圧電素子及び駆動軸が連結した連結体と、前記駆動軸の長手方向に沿って摺動可能な状態で前記駆動軸が摩擦係合した係合部と、前記係合部が固定支持され、前記撮像素子が固定された固定側部材と、を備え、前記レンズ保持体は、前記連結体に固着され、前記圧電素子の駆動に応じて前記固定側部材に対して前記連結体と共に変位する。

前記レンズ保持体は、複数の支持部を有し、前記レンズ保持体は、複数の前記支持部により前記連結体に固着されている、と良い。

前記係合部は、複数の前記支持部間に配置されている、と良い。

前記係合部は、前記駆動軸が挿通される開口を有する軸保持部と、前記開口に挿通された前記駆動軸を付勢する付勢部材を少なくとも部分的に収納する収納部と、を備え、前記付勢部材による付勢に応じて、前記駆動軸と前記係合部材とが摺動可能に係合する、と良い。

前記固定側部材は、樹脂により構成され、前記固定側部材の前記係合部の固定支持部分と前記撮像素子の固定部分が一体成形品である、と良い。

前記固定側部材は、前記係合部が支持された筐体部と、前記撮像素子が前記レンズ保持体とは反対側の面に固定された透明基板を有し、前記筐体部と前記透明基板を当接させて位置あわせをしている、と良い。

前記固定側部材は、前記係合部を部分的に受け入れる受け部と、前記受け部に受け入れられた前記係合部が前記駆動軸の長手方向に交差する方向へ変位することを規制する規制部を備える、と良い。

本発明に係るレンズ部品は、圧電素子及び駆動軸が連結した連結体と、内部にレンズを保持し複数の支持部により前記連結体に固着されたレンズ保持体と、前記駆動軸が挿通される開口を有する軸保持部、前記駆動軸の長手方向に沿って摺動可能な状態で前記駆動軸を摩擦係合するために前記軸保持部に挿通された前記駆動軸を付勢する付勢部材、及び固定側部材に連結するための連結部を有する係合部材と、を備えたレンズ部品であって、前記レンズ保持体は、前記圧電素子の駆動に応じて前記係合部材に対して前記連結体と共に変位する。

本発明によれば、圧電素子及び／又は駆動軸の配置誤差に起因して所望の条件で移動対象物を変位させることが阻害されることを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態にかかるカメラモジュールの概略的な斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかるカメラモジュールの概略的な断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかるレンズユニットの概略的な断面構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかるリンク部材の筐体への取り付け状態を示す概略的な模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかるリンク部材の概略的な分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかるリンク部材の概略的な斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかるリンク部材の概略的な斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかる携帯電話の構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかる携帯電話の前面の構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかるアクチュエータを駆動するための駆動部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態にかかる圧電素子に印加される電圧波形を示す概略的な波形図である。 本発明の第１の実施形態にかかるピエゾ素子の駆動周波数と変位量との関係を異なる構成の駆動装置ごとに示す説明図である。 本発明の第２の実施形態にかかる筐体に対するレンズユニットの取り付け状態を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態にかかる筐体に対するレンズユニットの取り付け状態を示す模式図である。 従来の問題点を説明するための説明図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。

〔第１の実施の形態〕
以下、図１乃至図１２を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、カメラモジュールの概略的な斜視図である。図２は、カメラモジュールの概略的な断面図である。図３は、レンズユニットの概略的な断面構成を示す模式図である。図４は、リンク部材の筐体への取り付け状態を示す概略的な模式図である。図５は、リンク部材の概略的な分解斜視図である。図６及び図７は、リンク部材の概略的な斜視図である。図８は、携帯電話の構成を示す模式図である。図９は、携帯電話の前面の構成を示す模式図である。図１０は、アクチュエータを駆動するための駆動部の構成を示すブロック図である。図１１は、圧電素子に印加される電圧波形を示す概略的な波形図である。図１２に、ピエゾ素子の駆動周波数と変位量との関係を異なる構成の駆動装置ごとに示す説明図である。

図１及び図２に示すように、カメラモジュール（カメラ部品）１５０は、フレキシブル配線基板１０、コネクタ１１、イメージセンサ（撮像素子）１２、ガラスカバー１３、筐体（外囲器）２０、レンズユニット（レンズ部品）３０、及び蓋５０を有する。なお、図１では、筐体２０、及び蓋５０の図示を省略している。

フレキシブル配線基板１０の一端にはコネクタ１１が設けられている。フレキシブル配線基板１０の他端には、ガラスカバー１３に取り付けられたイメージセンサ１２が設けられている。イメージセンサ１２上には、ガラスカバー１３、筐体２０、レンズユニット３０、及び蓋５０が、この順で配置される。なお、筐体２０の下端面は、筐体２０の内部に外来光が侵入することを抑制するために、黒色の接着剤を介してフレキシブル配線基板１０に固定されている。なお、筐体２０は、移動体からみて移動しない状態（固定状態）にある固定側部材として機能する。

フレキシブル配線基板１０は、可撓性を有するシート状の配線基板である。フレキシブル配線基板１０は、イメージセンサ１２に入力する制御信号、及びイメージセンサ１２から出力されるビデオ信号の伝送路として機能する。また、フレキシブル配線基板１０は、ピエゾ素子４２に入力する電圧パルスの伝送路として機能する。

コネクタ１１は、カメラモジュール１５０を本体機器に電気的及び機械的に固定するための接続部分を形成する。

イメージセンサ１２は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサといった一般的な固体撮像素子である。イメージセンサ１２は、ＸＺ平面にてマトリクス状に配置された複数の画素を有する。各画素で光電変換をすることによって入力像を像データに変換して出力する。

ガラスカバー１３は、入力光に対して実質的に透明な板状部材である。ガラスカバー１３の上面視形状は方形である。ガラスカバー１３の背面（出射面）には、イメージセンサ１２がバンプを介して実装されている。イメージセンサ１２の受光面は、ガラスカバー１３側に配置されている。ガラスカバー１３の背面には、配線パターンが予め形成されている。ガラスカバー１３とイメージセンサ１２間には、複数の半田バンプが配置される。配線パターンとイメージセンサ１２の電極間は、これらの間に位置する半田バンプにより電気的に接続される。イメージセンサ１２の電極の位置に取り付けられた半田バンプにより、イメージセンサ１２は、ガラスカバー１３に固定され、ガラスカバー１３の電極（パッド）と電気的に接続されている。

イメージセンサ１２とガラスカバー１３との間の距離（離間距離）は、半田バンプの大きさによって決定される。半田バンプの大きさを制御することは容易である。従って、半田バンプの大きさを適宜制御することで、イメージセンサ１２とガラスカバー１３との位置決めを正確に行うことが可能である。また、複数の半田バンプにより位置決めすることから、イメージセンサ１２とガラスカバー１３との離間距離が平均化される。

ガラスカバー１３とフレキシブル配線基板１０間には、半田バンプＢＰが配置されている。半田バンプＢＰによって、ガラスカバー１３とフレキシブル配線基板１０間の電気的な接続が確保される。なお、半田バンプＢＰによって、イメージセンサ１２とフレキシブル配線基板１０間にスペースが確保される。換言すると、半田バンプＢＰは、イメージセンサ１２とフレキシブル配線基板１０間に空間を形成するためのスペーサとして機能している。

筐体２０は、イメージセンサ１２上に配置される。筐体２０は、イメージセンサ１２を下部空間で収納し、レンズユニット３０を上部空間で収納する。下部空間を形成している筐体２０の側壁部分の底面部（底端面）は、黒色の接着剤によってフレキシブル配線基板１０に固定されている。筐体２０の採用により、カメラ機能のモジュール化を図ることができる。なお、筐体２０は、例えば、黒色の樹脂がモールド成形されて製造される。

図２に示すように、筐体２０の上部空間及び下部空間を隔てる隔壁の背面側には、リブ（位置規制部）２２ａ、２２ｂが形成されている。これによって、筐体２０をガラスカバー１３上に配置するときに、好適に上方からガラスカバー１３を押さえ込み、ガラスカバー１３を好適に位置決めすることができる。なお、このリブ２２ａ、２２ｂを設けずに直接的に筐体２０で上方向からガラスカバー１３の配置位置を規制しても良い。

ガラスカバー１３を好適に位置決めするために、ガラスカバー１３の側面に対向するリブ（不図示）を筐体２０に形成させても良い。これによって、筐体２０をガラスカバー１３上に配置するときに、好適に横方向からガラスカバー１３の配置位置を規制することができ、ガラスカバー１３を好適に位置決めすることができる。なお、このようなリブを設けずに直接的に筐体２０で横方向からガラスカバー１３の配置位置を規制しても良い。

なお、図２に示すように、フレキシブル配線基板１０の下には、補強板１５が配置されている。補強板１５は、ポリイミド等の樹脂材料からなる。補強板１５は、黒色である。補強板１５を配置することで、カメラモジュール１５０の内部に外来光が入射することを好適に抑制することができる。また、ここでは、外来光の悪影響を更に抑制するため、黒色のフレキシブル配線基板１０を採用している。

図２では図示が省略されているが、イメージセンサ１２は、ガラスカバー１３に形成された配線に対してバンプ（半田バンプ等）を介して接続されている。図２では、このバンプの図示が省略されている。

図２に示すように、レンズユニット３０は、レンズＬ１〜Ｌ４、レンズホルダ（レンズ保持体）３１、ピエゾ素子（圧電素子）４２、伝達軸（駆動軸）４４、及びリンク部材（係合部材、係合部）４５を有する。レンズホルダ３１は、レンズＬ１〜Ｌ４を内部に収納する。レンズユニット３０は、ピエゾ素子４２の駆動に応じて、ｙ軸（レンズＬ１〜Ｌ４の光軸に一致する軸線）に沿って移動可能である（但し、リンク部材４５を除く）。イメージセンサ１２の撮像面に対するレンズＬ１〜Ｌ４の配置高さを調整することで、被写体像を適切にイメージセンサ１２の撮像面に結像させることができる。なお、リンク部材４５を、筐体２０に対してレンズホルダ３１を連結させるための連結部材と把握することもできる。

レンズホルダ３１の外周には、一端にピエゾ素子４２が固着した伝達軸４４、及び伝達軸４４に摩擦係合したリンク部材４５が配置される。レンズホルダ３１の外周面には、支持板（支持部）３２が一体的に形成されている。支持板３２に形成された孔（開口）に伝達軸４４を嵌め込むことで、伝達軸４４はレンズホルダ３１に対して固定される。

ピエゾ素子４２及び伝達軸４４は、接着又は嵌合によって、互いに連結している。伝達軸４４は、レンズホルダ３１に対して移動不能な状態で固設されている。リンク部材４５は、ｙ軸に沿って摺動可能な状態で伝達軸４４に係合している。換言すると、リンク部材４５は伝達軸４４に対して摩擦係合している。相対的な位置関係が互いに固定された関係にあるレンズ、レンズホルダ３１、ピエゾ素子４２、及び伝達軸４４は、リンク部材４５に対して相対的に移動可能である。

レンズホルダ３１の外周面には、ｙ軸方向に所定の間隔をおいて配置された２つの支持板３２ａ、３２ｂが形成されている。支持板３２ａ、３２ｂは、レンズホルダ３１の外側に延出する延在部である。

支持板３２ａ、３２ｂの間には、伝達軸３３に係合したリンク部材４５が配置されている。支持板３２ａ、３２ｂ、リンク部材４５の各部材には、伝達軸４４が挿通される孔が形成されている。支持板３２ａ、３２ｂ間にリンク部材４５を配置した状態で、これらの部材に形成された孔に対して伝達軸４４を順次挿入する。これによって、伝達軸４４を介してレンズホルダ３１とリンク部材４５が連結される。

レンズホルダ３１の支持板３２ａ、３２ｂの孔に対して伝達軸４４を挿入することで、伝達軸４４は支持板３２ａ、３２ｂ間に架設される。これにより、圧電素子及び／又は伝達軸の配置誤差に起因して所望の条件でレンズを変位させることが阻害されることを抑制することができる。また、レンズホルダ３１に保持されたレンズＬ１〜Ｌ４の光軸ＡＸに対して伝達軸４４の長手方向を簡易に平行とすることができる。伝達軸４４が光軸ＡＸに対して平行配置されることによって、イメージセンサ１２の撮像面に結像される像の品質を効果的に高めることができる。

また、リンク部材４５を挟んで支持板３２ａ、３２ｂで伝達軸４４を固定支持することで、レンズホルダ３１の移動範囲を規制することができる。但し、このような２点支持に限らず、支持板３２ａに対してのみ伝達軸４４を機械的に固定する一点支持を採用してもリンク部材４５の移動範囲の上限を規制するように構成しても良い。

支持板３２ａ、３２ｂには、伝達軸４４が機械的に固定される。支持板３２ａ、３２ｂに形成された孔は、伝達軸４４の径よりも僅かに狭い。支持板３２ａ、３２ｂに形成された孔に圧力をかけて伝達軸４４を嵌め込むことによって、支持板３２に対して伝達軸４４を機械的に固定することができる。

一方、支持板３２ａ、３２ｂの孔の径を、伝達軸４４の径よりもわずかに広くし、支持板３２ａ、３２ｂの孔に伝達軸４４を挿通し、熱硬化性の接着剤により伝達軸４４と強固に接着しても良い。これにより、支持板３２ｂと伝達軸４４は機械的に固定されるのと同程度に強固に固着される。

上述の構成を採用することによって、支持板３２ａ、３２ｂで伝達軸４４をきつく保持することができ、伝達軸４４と支持板３２ａ、３２ｂとの振動伝達度を高くできる。

圧入以外の方法を採用する場合、接着剤を適切に選定することで上述の弱固着及び強固着を実現することができる。

なお、強固着の場合、ピエゾ素子４２で発生した振動強度を１００％とした場合、その９０％の強度の振動を支持板３２ａが受ける。ここでは、ピエゾ素子４２で発生した振動強度の８０％以上の振動を伝達するような固着方法を強固着と定義する。

レンズホルダ３１は、レンズＬ１〜Ｌ４を収納する。レンズＬ１〜レンズＬ４はレンズホルダ３１に圧入されており、これらは所定の精度でレンズホルダ３１に位置決めされている。なお、圧入以外の方法でレンズをレンズホルダ３１に対して固定しても良い。なお、レンズホルダ３１の上板には、開口ＯＰ２が形成されている。レンズホルダ３１の上板は、光学的に絞りとして機能する。

リンク部材４５の構成については後述する。

ピエゾ素子４２は、セラミックス層（圧電層）が積層された一般的な圧電素子である。ピエゾ素子４２の側面には、一対の電極が形成される。例えば、一方の電極を接地させた状態で、他方の電極に電圧パルスを印加することによってピエゾ素子４２はＹ軸方向に伸縮する。

伝達軸４４は、ピエゾ素子４２の上面に固定されている。具体的には、伝達軸４４の下端面がピエゾ素子４２の上面に載置された状態で、伝達軸４４はピエゾ素子４２に対して接着剤を介して固定されている。なお、接着剤以外の方法で、伝達軸４４をピエゾ素子４２に対して固定しても構わない。例えば、ピエゾ素子と同じ断面形状を有し、上部に伝達軸が嵌合しうる凹部を有するアタッチメントをピエゾ素子４２上に用意し、これを介在させて、伝達軸とピエゾ素子とを結合するようにしても良い。

伝達軸４４は、ピエゾ素子４２で生じた振動をリンク部材４５に伝達する。リンク部材４５は筐体２０に機械的に固定されている。伝達軸４４は、ピエゾ素子４２で生じた振動をリンク部材４５を介して筐体２０に伝達する。リンク部材４５は筐体２０に対して固定されているため、ピエゾ素子４２で生じた振動によって、ピエゾ素子４２、伝達軸４４、及びレンズホルダ３１がリンク部材４５に対して移動する。

伝達軸４４は、軽量でかつ剛性が高いことが望ましい。伝達軸４４は、例えば、カーボン、ベリリウム等を成形して製造される。または、ガラス状炭素（アモルファスカーボン）等の炭素系材料と、エポキシ系の熱硬化性と、繊維強化樹脂として最適であることが実験的に確認されている。

伝達軸４４は、比重２．１以下の材料からなる。より好ましくは、伝達軸４４は、比重２．１以下であり、弾性率２０ＧＰａ以上の材料からなる。更に好ましくは、伝達軸４４は、比重２．１以下であり、弾性率３０ＧＰａ以上の材料からなる。これによって、共振周波数を高周波側へシフトさせることができ、連続した使用可能周波数帯域を得ることができる。

蓋５０は、筐体２０に対して取り付けられる。これによって、筐体２０の上部空間に配置されたレンズユニット３０を筐体２０内に閉じ込めることができる。

好適には、蓋５０は、ネジによって筐体２０に取り付けられる。蓋５０を筐体２０に対して接着固定するのではなく、ネジで固定することによって、筐体２０に対する蓋５０の着脱が可能になる。これによって、動作テストで不良と判定されたカメラモジュール１５０の不良原因をテスト後に取り除くこと等が可能になる。例えば、イメージセンサ１２の撮像面上に入り込んだゴミを動作テスト後に取り除くことでカメラモジュールの歩留まりを向上させることができる。なお、蓋５０は、例えば、樹脂がモールド成形されて製造される。

上述の説明から明らかなように、本実施形態では、レンズホルダ３１に対して伝達軸４４を移動不能な状態で取り付ける。この構成を採用することによって、圧電素子及び／又は伝達軸の配置誤差に起因して所望の条件でレンズを変位させることが阻害されることを抑制することができる。

更に、本実施形態では、伝達軸４４は支持板３２ａ、３２ｂ間に架設される。この構成を採用することによって、上述の問題点を効果的に抑制することができる。更に、レンズホルダ３１に保持されたレンズＬ１〜Ｌ４の光軸ＡＸに対して伝達軸４４を簡易に平行配置することが可能になる。伝達軸４４の長手方向が光軸ＡＸに対して平行となることによって、イメージセンサ１２の撮像面に結像される像の品質を効果的に高めることができる。

以下、図３乃至図７を参照して、主にリンク部材４５の構成及び筐体２０に対するリンク部材４５の取り付けについて説明する。

図３に示すように、リンク部材４５は、リンク本体４５ｈ、押え板（押圧部材）４５ｐ、ばね（付勢部材、弾性部材）４５ｑ、及び押え板４５ｒを有する。なお、リンク本体４５ｈは、亜鉛で構成される。押え板４５ｐ、押え板４５ｒ、ばね４５ｑは、ステンレスで構成される。リンク部材は、摺動性能を高めると共に、変形を防止するという観点から、金属材料で構成される。

図４に示すように、筐体２０に対してリンク部材４５が取り付けられる。図５に示すように、リンク本体４５ｈに形成された空間内に、押え板４５ｐ、ばね４５ｑ、及び押え板４５ｒが順に押し込まれる。なお、押え板４５ｒとリンク本体４５ｈとは、接着剤（不図示）により接着固着させる。図５に示す工程によって、図６及び図７に示すようにリンク部材４５が完成する。図５の模式図から明かなように、本実施形態では、非常に簡易に伝達軸４４に対してリンク部材４５を摩擦係合させることができる。

図３乃至図７に示すリンク部材４５を介して、レンズホルダ３１、伝達軸４４、及びピエゾ素子４２は、ｙ軸方向に移動可能な状態で筐体２０に取り付けられる。なお、図３に示すように、レンズホルダ３１の外周面には、より内側に配置された平坦面３１ａが形成されている。レンズホルダ３１の外周面に窪みを形成することによって、リンク部材４５の回動空間を確保し、レンズユニット３０の小型化を図ることができる。また、ｙ軸は、レンズの光軸ＡＸに一致する。同様に、ｙ軸は、伝達軸４４の長手方向に一致する。

図３乃至図７に示すリンク本体４５ｈは、輪状部（軸保持部）４５ｈ１、及び収納部４５ｈ２を有する。輪状部４５ｈ１は、上面視して輪状の部分であり、伝達軸４４が挿通される開口を有する。収納部４５ｈ２は、輪状部４５ｈ１の基端が連結した台座部分である。収納部４５ｈ２は、押え板４５ｐ、ばね４５ｑ、及び押え板４５ｒの収納空間を有する。なお、押え板４５ｐは、樹脂製の平板状部材である。押え板４５ｒも、同様に、樹脂製の平板状部材である。ばね４５ｑは、一般的なコイルバネである。なお、弾性部材として機能するバネ４５ｑの具体的な構成は任意である。弾性部材として、板バネ、樹脂製ゴム等を利用しても良い。

輪状部４５ｈ１には、伝達軸４４に向かって突出する突出部４５ｈ３、４５ｈ４が形成されている（図４参照）。輪状部４５ｈ１と収納部４５ｈ２との連結部分には、押え板４５ｐのｙ軸方向の変位を規制する規制部４５ｈ５が形成されている（図６参照）。

図４に示すように、筐体２０に対してリンク部材４５が取り付けられる。ばね４５ｑは、押え板４５ｒによってリンク本体４５ｈの空間内に閉じ込められる。押え板４５ｐは、ばね４５ｑによって伝達軸４４側へ付勢される。伝達軸４４は、ばね４５ｑによって付勢された状態の押え板４５ｐによって押圧される。伝達軸４４は、リンク本体４５ｈと押え板４５ｐとの間で、突出部４５ｈ３、突出部４５ｈ４、及び押え板４５ｐにより当接保持される。

図４に示すように、リンク部材４５は、筐体２０に形成されたリンク受け部２５に連結される。輪状部４５ｈ１の幅ｗ５５は、収納部４５ｈ２の幅ｗ５６よりも狭い。収納部４５ｈ２によって、リンク部材４５には鍔が形成される。

筐体２０には、リンク受け部２５に嵌め込まれたリンク部材４５の配置位置を規制するための突片２７（２７ａ、２７ｂ）が形成されている。鍔の移動を突片２７で規制することで、筐体２０に対してリンク部材４５を位置決め固定することができる。

なお、リンク受け部２５にリンク部材４５をはめ込んだ後、これらの隙間に接着剤を塗布することで、筐体２０に対してリンク部材４５を固定すると良い。筐体２０にリンク受け部２５を設けずに、リンク部材の４５を筐体２０の内壁面に直接的に固着しても良い。インサート成形という製造方法を用いることによって、リンク部材４５と筐体２０とを一体的に成形することもできる。この方法では、レンズユニット３０の組み立て完成後に筐体２０を金型で成形する際、金型の一部にレンズユニット３０のリンク部材４５を埋め込み、筐体２０とレンズユニット３０を一体成形する。この場合、上述の嵌合による取り付けよりも筐体２０に対するレンズユニット３０の位置精度を高めることができる。

本実施形態では、押え板４５ｐ及びバネ４５ｑをリンク本体４５ｈ内に収納し、これらを後方から押え板４５ｒで閉じ込める。これによって、リンク本体４５ｈの輪状部４５ｈ１の開口に挿通された伝達軸４４は、輪状部４５ｈ１と押え板４５ｐとの間に挟持された状態になる。換言すると、伝達軸４４に対してリンク本体４５ｈ及び押さえ板４５ｐが摩擦係合した状態になる。このようにして、駆動装置の大型化を伴うことなく、伝達軸４４とリンク部材４５とを摩擦係合した状態にすることができる。リンク部材４５と伝達軸４４とは３箇所で当接している。これによって伝達軸４４を安定して保持することができる。

図８乃至図１１を参照してカメラモジュール１５０の動作について説明する。

はじめに、図８及び図９を参照して、カメラモジュール１５０が組み込まれる携帯電話の構成について説明する。

カメラモジュール１５０は、図８に示す携帯電話（電子機器）９０に組み込まれる。

図８に示すように、携帯電話９０は、上側本体（第１部材）９１、下側本体（第２部材）９２、及びヒンジ９３を有する。上側本体９１と下側本体９２とは、共にプラスチック製の平板部材であって、ヒンジ９３を介して連結される。上側本体９１と下側本体９２とはヒンジ９３によって開閉自在に構成される。上側本体９１と下側本体９２とが閉じた状態のとき、携帯電話９０は上側本体９１と下側本体９２とが重ね合わされた平板状の部材になる。

上側本体９１は、その内面に表示部９４を有する。表示部９４には、着信相手を特定する情報（名前、電話番号）、携帯電話９０の記憶部に格納されたアドレス帳等が表示される。表示部９４の下には液晶表示装置が組み込まれている。

下側本体９２は、その内面に複数のボタン９５を有する。携帯電話９０の操作者は、ボタン９５を操作することによって、アドレス帳を開いたり、電話を掛けたり、マナーモードに設定したりし、携帯電話９０を意図したように操作する。携帯電話９０の操作者は、このボタン９５を操作することに基づいて、携帯電話９０内のカメラモジュール１５０を起動する。

図９に、携帯電話９０の前面（上面）の構成を示す。図９に示すように、上側本体９１の前面には、表示領域９６が形成されている。表示領域９６に配置されたＬＥＤが発光することで着信状態を操作者に報知することができる。上側本体９１の前面の領域９７には、上述のカメラモジュール１５０が組み込まれる。

次に、図１０を参照して、カメラモジュール１５０を動作させるためのシステム構成（アクチュエータの駆動部の構成）について説明する。図１０に示すように、コントローラ８０の出力は、パルス生成回路８１に接続される。パルス生成回路８１の出力は、ピエゾ素子８２に接続される。

コントローラ８０は、携帯電話９０内に組み込まれたＣＰＵであり、プログラムを実行して様々な指令を生成する。コントローラ８０は、操作者による携帯電話９０の操作に応じて、カメラモジュールの機能を活性化する。パルス生成回路８１は、コントローラ８０からの制御信号に応じて、ピエゾ素子８２に印加される駆動パルスを生成する。このとき、カメラモジュールのオートフォーカス機能はオン状態にあり、また撮像素子も撮像モードになっている。なお、ピエゾ素子８２は、上述のピエゾ素子４２に対応する。

上述の点を前提としたうえで、図１１を参照して、カメラモジュール１５０の動作（特にそのレンズホルダ３１を変位させる動作）について説明する。ここでは、ノコギリ歯波形の駆動電圧をピエゾ素子４２に印加する。なお、ノコギリ歯波形の駆動電圧の生成方法は、通常の回路技術を活用すれば容易に実現できる。

はじめに、図１１（ａ）に示す駆動パルスをピエゾ素子４２に印加する場合について説明する。なお、図１１（ａ）に示す場合、駆動パルスは、立ち上がり期間ＴＲ１は、立ち下がり期間ＴＲ２に比べて短い。

駆動パルスの立ち上がり期間ＴＲ１に、レンズホルダ３１は前方に変位する。他方、駆動パルスの立ち下がり期間ＴＲ２に、レンズホルダ３１は変位しない。立ち上がり期間ＴＲ１が立ち下がり期間ＴＲ２よりも短い駆動パルスをピエゾ素子４２に印加することによってレンズホルダ３１を前方（物体側）に変位させることができる。

次に、図１１（ｂ）に示す駆動パルスをピエゾ素子４２に印加する場合について説明する。なお、図１１（ｂ）に示す場合、駆動パルスは、立ち上がり期間ＴＲ３は、立ち下がり期間ＴＲ４に比べて長い。

駆動パルスの立ち上がり期間ＴＲ３に、レンズホルダ３１は変位しない。他方、駆動パルスの立ち下がり期間ＴＲ４に、レンズホルダ３１は後方に変位する。立ち上がり期間ＴＲ３が立ち下がり期間ＴＲ４よりも長い駆動パルスをピエゾ素子４２に印加することによって、レンズホルダ３１を後方（撮像素子側）に変位させることができる。

上述の説明から明らかなように、本実施形態では、レンズホルダ３１に対して伝達軸４４を移動不能な状態で取り付ける。この構成を採用することによって、圧電素子及び／又は伝達軸の配置誤差に起因して所望の条件でレンズを変位させることが阻害されることを抑制することができる。

更に、本実施形態では、伝達軸４４は支持板３２ａ、３２ｂ間に架設される。この構成を採用することによって、上述の問題点を効果的に抑制することができる。更に、レンズホルダ３１に保持されたレンズＬ１〜Ｌ４の光軸ＡＸに対して伝達軸４４を簡易に平行配置することが可能になる。伝達軸４４の長手方向が光軸ＡＸに対して平行となることによって、イメージセンサ１２の撮像面に結像される像の品質を効果的に高めることができる。

更に、本実施形態では、リンク部材４５を介して、レンズユニット３０を筐体２０に対して取り付ける。このとき、リンク部材４５内にバネ４５ｑを収納する。より詳細には、押え板４５ｐ及びバネ４５ｑをリンク本体４５ｈ内に収納し、これらを後方から押え板４５ｒで閉じ込める。これによって、リンク本体４５ｈの輪状部４５ｈ１の開口に挿通された伝達軸４４は、輪状部４５ｈ１と押え板４５ｐとの間に挟持された状態になる。換言すると、伝達軸４４に対してリンク本体４５ｈ及び押さえ板４５ｐが摩擦係合した状態になる。このようにして、駆動装置の大型化を伴うことなく、伝達軸４４に対してリンク部材４５を摩擦係合させることができる。

本実施形態では、ピエゾ素子４２の駆動に応じて、筐体２０からみて、レンズホルダ３１、ピエゾ素子４２、及び伝達軸４４を一緒に変位させる構成を採用する。この場合、伝達軸４４に摩擦係合したリンク部材４５を筐体２０に嵌め込むことで、レンズユニット３０を筐体２０に対して取り付ける。これによって、カメラモジュール１５０の組み立てを簡素化することができる。また、レンズユニット３０単位での商品化を実現することができる。

レンズホルダ３１に対して伝達軸４４を直接的に固定する場合、両者を高精度に位置決め固定することができる。従って、従来よりも、レンズホルダ３１に対する伝達軸４４の取り付けの精度を高めることもできる。

また、本実施形態では、カメラモジュール１５０が組み立てられた状態のとき、ピエゾ素子４２は伝達軸４４に吊着され、筐体２０の上部空間内で宙吊り状態にある。換言すると、ピエゾ素子４２は、筐体２０に対して直接的に当接していない。これによって、ピエゾ素子４２を固定するための構造を省略することができ、カメラモジュール１５０の小型化を図ることができる。また、ピエゾ素子４２を固定させるための工程（筐体への接着工程、伝達軸への錘の配置工程等）を不要にすることができる。

ピエゾ素子４２を宙吊り状態にしたとしてもレンズホルダ３１の変位は妨げられない。一般的に、効率的に移動対象物を変位させるためには、振動源として機能するピエゾ素子４２を他の部材（筐体等）に機械的に固定し、伝達軸４４をフリーな状態にすることが必要と考えられている。本発明者らの検討により、ピエゾ素子４２自身の重さによってピエゾ素子４２が空間内で固定されているとみなしたとしてもアクチュエータの機能は妨げられないことが明らかになった。従って、ピエゾ素子４２を宙吊り状態にしたとしてもレンズホルダ３１を変位させることは妨げられない。

ところで、オートフォーカス（ＡＦ）機能を実現するために上述のアクチュエータを駆動してレンズを変位させる場合、一定の周波数で圧電素子を駆動することが一般的に行われている。

駆動軸に連結した圧電素子を固定側部材に固着してカメラモジュールを構成する場合、固定側部材に対する圧電素子の結合により固定側部材も共振してしまう。共振周波数は複数存在する結果、移動対象物の変位量が制御困難となる周波数領域（共振周波数領域）が発生してしまう。なお、この共振周波数領域は、固定側部材の形状、重量、及び圧電素子と固定側部材間の接着状態に依存し、駆動装置が組み込まれる製品ごとに異なる。所定の駆動周波数が上述の共振周波数領域に入ってしまうと、アクチュエータを正確に制御することが困難になるおそれがある。換言すると、製品に対してアクチュエータを組み込んだ後にはじめて、アクチュエータが正常に機能するのかの判断をすることができる。駆動周波数の設定誤りによっては、製品の歩留まりが低下してしまうおそれがある。

また、上述のアクチュエータでズーム機能を実現する場合、移動対象物であるレンズの移動速度を高速から低速まで変化させることが必要になる。移動速度の変化は圧電素子の駆動周波数を変化させることにより実現する。すなわち、高速移動の場合には、高い周波数で圧電素子を駆動する。低速移動のためには低い周波数で圧電素子を駆動する。ズーム機構を実現するためには、使用する周波数帯域が広いため、使用周波数領域が前述のような共振周波数帯域と重なる可能性がより顕著に増大する。このような場合、正確なズーム機構の制御が困難になるおそれがある。

なお、この問題は、圧電素子を固定側部材に固着するのではなく、駆動軸の圧電素子が固着されていない側の端部を固定側部材に固定することにより、若干の改善はみられるものの、上述の問題を抜本的に解決するには至っていない。

本実施形態によれば、この問題点についても解消することができる。この理由について、以下、図１２を参照して説明する。

図１２に、ピエゾ素子４２の駆動周波数と変位量との関係を異なる構成の駆動装置ごとに示す。図１２では、本実施形態の場合を"全てフリー"の場合とし、ピエゾ素子を固定側部材に固着した構造例を"ピエゾ固定"の場合とし、ピエゾ素子が一端に固定された駆動軸の他端が固定側部材に固着した構造例を"軸固定"の場合としている。

横軸には圧電素子に対する駆動周波数、縦軸には駆動周波数に対する圧電素子の端部あるいは駆動軸の端部の変位量をとっている。

これによると、ピエゾ固定の場合、０〜７０Ｈｚの広い範囲において、共振により変位量が不安定となっている。軸固定の場合、若干の改善が見られるものの、０から５０Ｈｚの範囲において、共振により変位量が不安定となっている。すべてフリーの場合、すべての周波数において変位量は一定であり、非常に安定した出力が得られていることがわかる。

本実施形態では、固定側部材である筐体２０に対して、ピエゾ素子４２及び伝達軸４４の両方が直接的に固定されていない。従って、筐体２０の共振を考慮することなく、ピエゾ素子４２及び伝達軸４４から導かれる固有の共振を考慮するだけで、ピエゾ素子４２に対する駆動周波数を適切に設定することができる。従って、本体に対する駆動装置の組み込み状態に関わらず、適切な駆動周波数を駆動部品の製造者側が設定することが可能になる。適切な駆動周波数の設定によって、最終製品の歩留まりの劣化を効果的に抑制することができる。このように、本実施形態では、上述の問題点も解消できる。

〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施形態について図１３を参照して説明する。図１３は、筐体に対するレンズユニットの取り付け状態を示す模式図である。

本実施形態では、レンズホルダ３１の側面に、レール受け部３５が形成されている。また、筐体２０には、レール２４が形成されている。これによって、レンズホルダ３１のｙ軸方向（光軸方向、伝達軸の長手方向）の移動を安定にすることができる。

レール２４は、ｙ軸に沿って延在し、レンズホルダ３１の移動を案内するガイド部として機能する。レール受け部３５は、外側に突出した凸状体であり、レール２４の形状に応じた窪みを有する。窪みの表面には、レール２４の表面が接触する。レール２４とレール受け部３５間の接触によって、レンズホルダ３１がｙ軸に沿って変位するとき摩擦が生じる。これによって、レンズホルダ３１の移動を安定化させることができる。

〔第３の実施の形態〕
本発明の第３の実施形態について、図１４を参照して説明する。図１４は、筐体に対するレンズユニットの取り付け状態を示す模式図である。

本実施形態では、第２の実施形態とは異なり、伝達軸４４とレール２４とが筐体２０の対角線上に配置されておらず、伝達軸４４とレール２４とが同一辺上に配置されている。このような場合であっても第４の実施形態で説明したものと同様の効果を得ることができる。

本発明の技術的範囲は上述の実施形態に限定されない。移動対象物はレンズに限定されない。レンズユニット３０の具体的な用途は任意である。カメラモジュール１５０の具体的な用途は任意である。レンズユニット３０、及びカメラモジュール１５０の具体的な組み立て方法は任意である。レンズユニット３０、カメラモジュール１５０に含まれる部材の具体的な材料等は適宜選定される。リンク部材の具体的な構成は任意である。付勢部材は、弾性部材以外の手段を採用しても良い。レンズホルダに対する伝達軸又は圧電素子の取り付け方法は任意である。レンズホルダに対して伝達軸を移動不能な状態で取り付けるという点については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で広義に解釈されるべきである。

１５０ カメラモジュール

１０ フレキシブル配線基板
１１ コネクタ
１２ 撮像素子
１３ ガラスカバー
１５ 補強板
２０ 筐体
２２ａ リブ
２４ レール
２５ リンク受け部
２７ 突片
３０ レンズユニット
３１ レンズホルダ
３１ａ 平坦面
３２ 支持板
３３ 伝達軸
３５ レール受け部
４２ ピエゾ素子
４４ 伝達軸
４５ｑ バネ
４５ リンク部材
４５ｈ リンク本体
４５ｈ５ 規制部
４５ｈ２ 収納部
４５ｈ３ 突出部
４５ｈ４ 突出部
４５ｒ 押え板
４５ｐ 押え板
４５ｈ１ 輪状部
５０ 蓋

Claims (12)

1. 圧電素子及び駆動軸が連結した連結体と、
   前記駆動軸の長手方向に沿って摺動可能な状態で前記駆動軸が摩擦係合した係合部と、
   前記係合部を固定支持する固定側部材と、
   前記連結体に固着された移動対象物と、
   を備え、
   前記移動対象物は、前記圧電素子の駆動に応じて前記固定側部材に対して前記連結体と共に変位する、駆動装置。
2. 前記移動対象物は、複数の支持部を有し、
   前記移動対象物は、複数の前記支持部により前記連結体に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記係合部は、複数の前記支持部間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記係合部は、
   前記駆動軸が挿通される開口を有する軸保持部と、
   前記開口に挿通された前記駆動軸を付勢する付勢部材を少なくとも部分的に収納する収納部と、を備え、
   前記付勢部材による付勢に応じて、前記駆動軸と前記係合部材とが摺動可能に係合することを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
5. レンズを保持するレンズ保持体と、
   前記レンズを介して入力する像を撮像する撮像素子と、
   圧電素子及び駆動軸が連結した連結体と、
   前記駆動軸の長手方向に沿って摺動可能な状態で前記駆動軸が摩擦係合した係合部と、
   前記係合部が固定支持され、前記撮像素子が固定された固定側部材と、
   を備え、
   前記レンズ保持体は、前記連結体に固着され、前記圧電素子の駆動に応じて前記固定側部材に対して前記連結体と共に変位する、カメラモジュール。
6. 前記レンズ保持体は、複数の支持部を有し、
   前記レンズ保持体は、複数の前記支持部により前記連結体に固着されていることを特徴とする請求項５に記載のカメラモジュール。
7. 前記係合部は、複数の前記支持部間に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のカメラモジュール。
8. 前記係合部は、
   前記駆動軸が挿通される開口を有する軸保持部と、
   前記開口に挿通された前記駆動軸を付勢する付勢部材を少なくとも部分的に収納する収納部と、を備え、
   前記付勢部材による付勢に応じて、前記駆動軸と前記係合部材とが摺動可能に係合することを特徴とする請求項７に記載のカメラモジュール。
9. 前記固定側部材は、樹脂により構成され、前記固定側部材の前記係合部の固定支持部分と前記撮像素子の固定部分が一体成形品であることを特徴とする請求項５に記載のカメラモジュール。
10. 前記固定側部材は、
    前記係合部が支持された筐体部と、
    前記撮像素子が前記レンズ保持体とは反対側の面に固定された透明基板を有し、
    前記筐体部と前記透明基板を当接させて位置あわせをしていることを特徴とする請求項５に記載のカメラモジュール。
11. 前記固定側部材は、
    前記係合部を部分的に受け入れる受け部と、
    前記受け部に受け入れられた前記係合部が前記駆動軸の長手方向に交差する方向へ変位することを規制する規制部を備えることを特徴とする請求項５に記載のカメラモジュール。
12. 圧電素子及び駆動軸が連結した連結体と、
    内部にレンズを保持し複数の支持部により前記連結体に固着されたレンズ保持体と、
    前記駆動軸が挿通される開口を有する軸保持部、前記駆動軸の長手方向に沿って摺動可能な状態で前記駆動軸を摩擦係合するために前記軸保持部に挿通された前記駆動軸を付勢する付勢部材、及び固定側部材に連結するための連結部を有する係合部材と、
    を備えたレンズ部品であって、
    前記レンズ保持体は、前記圧電素子の駆動に応じて前記係合部材に対して前記連結体と共に変位する、レンズ部品。