JP4157086B2

JP4157086B2 - ズームレンズユニットおよび撮像装置

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Publication number: JP4157086B2
Application number: JP2004278272A
Authority: JP
Inventors: 章浩古賀; 康男嶋; 敏克秋葉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: US7095565B2; EP1641112A3; CN1752788A; CN100405117C; DE602005007132D1; EP1641112B1; EP1641112A2; JP2006091570A; US20060066959A1

Description

本発明は、静電アクチュエータを用いてレンズを駆動するズームレンズユニットおよび撮像装置に関し、特に複数の可動子を別々に制御することができるものに関する。

近年、携帯電話等のモバイル機器にズーム機能を有するカメラユニットを組み込むことが検討されている。このようなカメラユニットではレンズを駆動することで焦点を調節して、最終的にセンサに結像させる。このようにレンズを光軸方向に駆動する駆動源としては、静電アクチュエータが用いられる場合がある。

ズームレンズユニットは、複数のレンズを駆動することでズーム倍率を調整するものである。静電アクチュエータは、固定子と、第１の可動子および第２の可動子とを備えており、第１の可動子および第２の可動子はそれぞれレンズを保持している。

固定子は、固定子枠の対向する内面にそれぞれ取付けられた駆動用電極基板と保持用電極基板とを備えている。また、第１の可動子および第２の可動子は、一対の電極基板の間を数μｍのギャップをもってレンズの軸方向に沿って往復動可能となるように配置されている。保持用電極基板には、第１の可動子を保持するための保持電極と、第２の可動子を保持するための保持電極との、２種類の保持電極を有している。

このような構成をしたズームレンズユニットにおいては、固定子の一対の電極基板の電極にスイッチング回路を用いて所定の順序で電圧を供給することで、第１可動子および第２可動子を静電気力で駆動するようにしている。（特許文献１）
特開２００４−１２６００９公報図２および図３

従来のズームレンズユニットは、一方の可動子を保持用電極基板により保持した状態で、駆動用電極基板に所定の順序で電圧を供給することで他方の可動子を駆動するため、複数の可動子をそれぞれ交互に動かすことができるのみであった。

ズームレンズユニットにおいて、それぞれのレンズは、ズーム倍率を変化させるために、所定のレンズ設計に基づいたズーム曲線をトレースする必要がある。

このズーム曲線をトレースする場合に、各群のレンズを交互に駆動することは、あまり好ましくない。レンズを交互に駆動すると、ズーム動作中に複数の可動子の位置がズーム曲線から一時的にずれてしまうことが避けられない。すなわち、ズーム動作中のピントが狂ってしまい、結像した像がボケてしまう。

本発明は、このような事情を鑑みてされたもので、ズーム動作中のピントの狂いを軽減したズームレンズユニットおよび撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のズームレンズユニットは、固定子と、前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、前記固定子に設けられた２つの基板と、一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、前記第１の可動子に設けられ、第２の駆動用電極と対向する部分に設けられた第１の凹部と、前記第２の可動子に設けられ、第１の駆動用電極と対向する部分に設けられた第２の凹部と、を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明のズームレンズユニットは、固定子と、前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、前記固定子に設けられた２つの基板と、一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、前記第１の可動子に設けられ、第２の駆動用電極と対向する部分に設けられた第１の凹部と、前記第２の可動子に設けられ、第１の駆動用電極と対向する部分に設けられた第２の凹部と、を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明のズームレンズユニットは、固定子と、前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、前記固定子に設けられた２つの基板と、一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、他方の前記基板に設けられ、少なくとも前記第１の可動子、前記第２の可動子のいずれか一方を駆動するために、前記所定方向に一定のピッチで設けられた第３の駆動用電極と、を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、固定子と、前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、前記固定子に設けられた２つの基板と、一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、前記第１の可動子に設けられ、第２の駆動用電極と対向する部分に設けられた第１の凹部と、前記第２の可動子に設けられ、第１の駆動用電極と対向する部分に設けられた第２の凹部と、を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、固定子と、前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、前記固定子に設けられた２つの基板と、一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、前記第１の可動子に設けられ、第２の駆動用電極と対向する部分に設けられた第１の凹部と、前記第２の可動子に設けられ、第１の駆動用電極と対向する部分に設けられた第２の凹部と、を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、固定子と、前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、前記固定子に設けられた２つの基板と、一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、他方の前記基板に設けられ、少なくとも前記第１の可動子、前記第２の可動子のいずれか一方を駆動するために、前記所定方向に一定のピッチで設けられた第３の駆動用電極と、を有することを特徴とする。

ズーム動作中のピントの狂いを軽減したズームレンズユニットおよび撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズユニットを用いた撮像装置１０を一部切欠して示す斜視図、図２は撮像装置１０を示す分解斜視図、図３（ａ）は駆動用電極基板４２（他方の基板）、第１の可動子５０、第２の可動子６０を模式的に示す図、図３（ｂ）は保持用電極基板４３（一方の基板）を模式的に示す平面図、図３（ｃ）は第１の可動子および第２の可動子のズーム曲線を示す図、図４はズームレンズユニット３０を模式的に示す縦断面図である。これらの図中矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、特に矢印Ｘは貫通部の貫通方向（所定方向）であり、すなわち第１および第２の可動子５０、６０の移動方向（光軸方向）である。また、実施の形態の説明において、図１に示すＺの矢印方向を仮に上方向として説明する。

撮像装置１０は、撮像素子部２０と、ズームレンズユニット３０とを備えている。撮像素子部２０は、基板２１と、この基板２１上に配置されたＣＣＤ等のセンサ２２および制御用の電子部品２３とを備えている。電子部品２３には、駆動制御回路２４が組み込まれている。

ズームレンズユニット３０は、筒状のカバー３１と、固定子４０と、第１の可動子５０と、第２の可動子６０とを備えている。第１の可動子５０、第２の可動子６０は、互いに離間して光軸方向Ｘに沿って移動可能に固定子枠４１（後述）内に挿入されている。

固定子４０は、貫通部を有する中空の直方体形状の枠体なる固定子枠４１を備えている。この固定子枠４１は、上方内面４１ａおよび下方内面４１ｂを有している。上方内面４１ａには、第１および第２の可動子５０、６０を駆動するための駆動用電極基板４２が取付けられている。さらに、下方内面４１ｂには、可動子５０、６０をその位置に保持するための保持用電極基板４３が取付けられている。

駆動用電極基板４２は、図３に示すように絶縁性材料基板表面に所望の形状にパターニングして形成され、移動方向Ｘに対して直交するＹ方向に延伸する複数の電極群からなる駆動用電極４２ａ〜４２ｄが並列されている。絶縁性材料基板には、例えばガラス板や、表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハ、アラミドやガラスエポキシなどのプリント配線板用の絶縁基板を用いることができる。なお、各電極の幅は数μｍから数十μｍ程度であり、各電極間の間隔は数μｍから数十μｍ程度であり、電極は、一定のピッチで配列されている。ここで一定のピッチとは、加工の際に生じる加工誤差を含んでいる。

また、駆動用電極基板４２には、移動方向Ｘに対して直交するＹ方向に延伸する複数の電極群からなる駆動用電極４２ｅ〜４２ｈが並列されている。なお、各電極の幅は数μｍから数十μｍ程度であり、各電極間の間隔は数μｍから数十μｍ程度であり、電極は、一定のピッチで配列されている。

電極のピッチが細かいほど、第１および第２の可動子５０、６０の最小移動分解能を細かくする事が出来るが、あまり細かすぎると第１および第２の可動子５０、６０や駆動用電極４２ａ〜４２ｈの加工に高い精度が求められ、コストアップの要因となってしまう。例えば、駆動用電極基板４２に表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハを用いる場合、駆動用電極４２ａ〜４２ｂは幅１２μｍ、間隔４μｍ、ピッチ１６μｍ前後とすることができる。

駆動用基板４２の、第１の可動子５０の可動範囲に対応する領域に、駆動用電極４２ａ〜４２ｄは設けられている。また、駆動用基板４２の、第２の可動子６０の可動範囲に対応する領域に、駆動用電極４２ｅ〜４２ｈは設けられている。

駆動用電極４２ａ〜４２ｈは、電子部品２３の駆動制御回路２４に接続され、駆動制御回路２４からの制御電圧信号が入力されて駆動される。すなわち、電圧信号は、各グループの駆動用電極４２ａ〜４２ｈに独立して印加される。例えば、駆動用電極４２ａに電圧が印加される場合には、駆動用電極基板４２上の全てのグループの駆動用電極４２ａに対応する凸部に電圧信号が印加される。ここで駆動用電極４２ａはチャンネル１（ｃｈ１）、駆動用電極４２ｂはチャンネル２（ｃｈ２）、駆動用電極４２ｃはチャンネル３（ｃｈ３）、駆動用電極４２ｄはチャンネル４（ｃｈ４）、駆動用電極４２ｅはチャンネル５（ｃｈ５）、駆動用電極４２ｆはチャンネル６（ｃｈ６）、駆動用電極４２ｇはチャンネル７（ｃｈ７）、駆動用電極４２ｈはチャンネル８（ｃｈ８）に該当する。ここで、駆動用電極４２ａ〜４２ｄは、第１の可動子５０を駆動するための第１の駆動用電極、駆動用電極４２ｅ〜４２ｈは、第２の可動子６０を駆動するための第２の駆動用電極である。

保持用電極基板４３は、図３に示すように絶縁性材料基板表面に所望の形状にパターニングして形成され、第１の可動子５０の第１可動子電極５３（後述）に対応するストライプ電極４３ａ（第１の保持用電極）と、第２の可動子６０の第２可動子電極６３（後述）に対応するストライプ電極４３ｂ（第２の保持用電極）が並行に形成されている。絶縁性材料基板には、例えばガラス板や、表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハ、アラミドやガラスエポキシなどのプリント配線板用の絶縁基板を用いることができる。ここで第２可動子用ストライプ電極４３ｂはチャンネル９（ｃｈ９）、第１可動子用ストライプ電極４３ａはチャンネル１０（ｃｈ１０）に該当する。また、これらストライプ電極４３ａ、４３ｂは、第１および第２の可動子５０、６０を独立して制御されるように電気的に独立して配置される。

第１の可動子５０は、中空部を有する導電材料で形成された略直方体の支持体５１とを備えている。支持体５１は、例えば導電性材料を物理的な研削により、または化学的なエッチングにより形成することができる。また、導電性樹脂を射出成型して成型して形成することもできる。この支持体５１の上面には可動子側駆動用電極５２が形成され、下面には第１可動子電極５３が形成されている。さらに、中空部にはレンズ５４が固定されている。

可動子側駆動用電極５２は、第１の可動子５０の移動方向Ｘに直交するように突起状の複数のストライプが延出され、移動方向Ｘに並列されて凹凸部が形成されている。その間隔は例えば３２μｍ程度であり、凸部の高さは凹部内の面から高さ１０μｍ程度を有している。この高さは最低１０μｍあればよく、それ以上深くても構わない。すなわち、可動子側駆動用電極５２の凸の幅は、駆動用電極基板４２ａ〜４２ｈのピッチの倍に等しく、また、可動子側駆動用電極５２の凹の底面は、駆動用電極基板４２ａ〜４２ｈのピッチの倍と等しい幅を有している。例えば、駆動用電極基板４２に表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハを用いる場合、可動子側駆動用電極５２の凹或いは凸は、ほぼ６４μｍのピッチで配列されている。

支持体５１の可動子側駆動用電極５２の設けられた面には、凹部５５（第１の凹部）が設けられている。凹部５５は駆動用電極４２ｅ〜４２ｈと対向する部分に設けられている。凹部５５の深さは可動子側駆動用電極５２の凸部から１０μｍ程度を有している。この深さは最低１０μｍあればよく、それ以上深くても構わない。

第１可動子電極５３は、第１の可動子５０の移動方向に延出され、Ｙ方向に並列されるようにエッチングにより突起状の複数のストライプが形成されている。ここで第１可動子電極５３はチャンネル１１（ｃｈ１１）に該当する。

第２の可動子６０は、中空部を有する導電材料で形成された略直方体の支持体６１とを備えている。支持体６１は、例えば導電性材料を物理的な研削により、または化学的なエッチングにより形成することができる。また、導電性樹脂を射出成型して成型して形成することもできる。この支持体６１の上面には可動子側駆動用電極６２が形成され、下面には第２可動子電極６３が形成されている。さらに、中空部にはレンズ６４が固定されている。

可動子側駆動用電極６２は、第２の可動子６０の移動方向Ｘに直交するようにエッチングにより突起状の複数のストライプが延出され、移動方向Ｘに並列されて凹凸部が形成されている。その間隔は例えば３２μｍ程度であり、凸部の高さは凹部内の面から高さ１０μｍ程度を有している。この高さは最低１０μｍあればよく、それ以上深くても構わない。すなわち、可動子側駆動用電極６２の凸の幅は、駆動用電極基板４２ａ〜４２ｈのピッチの倍に等しく、また、可動子側駆動用電極６２の凹の底面は、駆動用電極基板４２ａ〜４２ｈのピッチの倍と等しい幅を有している。例えば、駆動用電極基板４２に表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハを用いる場合、可動子側駆動用電極６２の凹或いは凸は、ほぼ６４μｍのピッチで配列されている。

支持体６１の可動子側駆動用電極６２の設けられた面には、凹部６５（第２の凹部）が設けられている。凹部６５は駆動用電極４２ａ〜４２ｄと対向する部分に設けられている。凹部６５の深さは可動子側駆動用電極６２の凸部から１０μｍ程度を有している。この深さは最低１０μｍあればよく、それ以上深くても構わない。

第２可動子電極６３は、第１の可動子５０の移動方向に延出され、Ｙ方向に並列されるようにエッチングにより突起状の複数のストライプが形成されている。ここで第２可動子電極６３はチャンネル１２（ｃｈ１２）に該当する。

また、上述した第１の可動子５０のレンズ５４および第２の可動子６０のレンズ６４の配置が変えられることによって両者で構成されるレンズ系は、ワイドおよびテレ間でズームされ、このズームされた焦点距離に応じて被写体に対して焦点が合わせられる。

図５に第１の可動子５０のズーム曲線を示す。また、図６に第２の可動子６０のズーム曲線を示す。ワイドおよびテレ間でズームされる際、第１の可動子５０および第２の可動子６０は図５および図６に示すズーム曲線に従って移動する。なお、図５および図６に示すズーム曲線に従って第１の可動子５０および第２の可動子６０を移動させることが理想的であるが、簡易的に移動量を計算するための近似式を用いることもできる。図５に第１の可動子５０の移動量を計算するための近似式の例を２種類、図６に第２の可動子６０の移動量を計算するための近似式の例を２種類、および図５、図６に近似式から算出された移動ステップ数を示す。

このように構成された撮像装置１０は、次のようにして第１および第２の可動子５０、６０の駆動が行われる。

第１の可動子５０は、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側電極５２の間に、またストライプ電極４３ａと第１可動子電極５３との間に電位差を設ける。すると駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側電極５２の間に、またストライプ電極４３ａと第１可動子電極５３との間に静電気力により吸引方向の力が生じる。公知の手順（例えば特開２００４−１２６００９号公報段落００３７乃至００４９）にて、電位差を設ける駆動用電極４２ａ〜４２ｄ、ストライプ電極４３ａを切り替えることにより、第１の可動子５０の位置を移動させることができる。

一方、第２の可動子６０は、駆動用電極４２ｅ〜４２ｈと可動子側電極６２の間に、またストライプ電極４３ｂと第２可動子電極６３との間に電位差を設ける。すると駆動用電極４２ｅ〜４２ｈと可動子側電極６２の間に、またストライプ電極４３ｂと第２可動子電極６３との間に静電気力により吸引方向の力が生じる。第１の可動子５０と同様、公知の手順にて、電位差を設ける駆動用電極４２ｅ〜４２ｈ、ストライプ電極４３ｂを切り替えることにより、第２の可動子６０の位置を移動させることができる。

また、第１の可動子５０を保持する場合、ストライプ電極４３ａと第１可動子電極５３との間に電位差を設ける。ストライプ電極４３ａと第１可動子電極５３との間に静電気力により吸引方向の力が生じ、第１の可動子５０を保持することができる。第２の可動子６０を保持する場合、第１の可動子５０と同様にストライプ電極４３ｂと第２可動子電極６３との間に電位差を設ける。

このようにしてできた撮像装置１０およびズームレンズユニット３０は、凹部５５を有しているため、可動子側電極５２および支持体５１と、駆動用電極４２ｅ〜４２ｈとの間の距離が遠い。よって、可動子側電極５２および支持体５１と、駆動用電極４２ｅ〜４２ｈとの間に働く吸引力が、可動子側電極５２と、駆動用電極４２ａ〜４２ｄとの間に働く吸引力に比べて非常に小さい。また、可動子側電極５２および支持体５１と、駆動用電極４２ｅ〜４２ｈとの間に働く吸引力が、ストライプ電極４３ａと第１可動子電極５３との働く吸引力に比べて非常に小さい。従って、可動子側電極５２および支持体５１と、駆動用電極４２ｅ〜４２ｈとの間に働く吸引力によって、第１の可動子５０の移動や保持が阻害されることが無い。

同時に、凹部６５を有しているため、可動子側電極６２および支持体６１と、駆動用電極４２ａ〜４２ｄとの間の距離が遠い。よって、可動子側電極６２および支持体６１と、駆動用電極４２ａ〜４２ｄとの間に働く吸引力が、可動子側電極６２と、駆動用電極４２ｅ〜４２ｈとの間に働く吸引力に比べて非常に小さい。また、可動子側電極６２および支持体６１と、駆動用電極４２ａ〜４２ｄとの間に働く吸引力が、ストライプ電極４３ｂと第２可動子電極６３との働く吸引力に比べて非常に小さい。従って、可動子側電極６２および支持体６１と、駆動用電極４２ａ〜４２ｄとの間に働く吸引力によって、第１の可動子５０の移動や保持が阻害されることが無い。

すなわち、第１の可動子５０と第２の可動子６０は互いに独立して制御することができる。ここで、独立して制御できるとは、第１の可動子５０と第２の可動子６０を異なる方向へ移動、異なる速度で移動、異なる加速度で速度を変化、いずれか一方のみを移動させることができることをいう。図５、図６に示すズーム曲線または、ズーム曲線を近似した近似式に従って、第１の可動子５０と第２の可動子６０を移動させることができ、ズーム動作中のピントの狂いを軽減することができる。

（第２の実施の形態）
図７（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係るズームレンズユニットを用いた撮像装置１０の電極基板１４２（他方の基板）、第１の可動子５０、第２の可動子６０を模式的に示す図である。また、図７（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係るズームレンズユニットを用いた撮像装置１０の電極基板１４３（一方の基板）、第１の可動子５０、第２の可動子６０を模式的に示す図である。図中矢印ＸＹは互いに直交する二方向を示しており、特に矢印Ｘは貫通部の貫通方向（所定方向）であり、すなわち第１および第２の可動子５０、６０の移動方向（光軸方向）である。なお、図１に示す第１の実施の形態の各部と同一部分は、同一符号で示し、その説明を省略する。

電極基板１４２は、図７（ｂ）に示すように絶縁性材料基板表面に所望の形状にパターニングして形成され、移動方向Ｘに対して直交するＹ方向に延伸する複数の電極群からなる駆動用電極４２ａ〜４２ｄが並列されている。図１に示す駆動用電極基板４２と同様に絶縁性材料基板には、例えばガラス板や、表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハ、アラミドやガラスエポキシなどのプリント配線板用の絶縁基板を用いることができる。なお、各電極の幅は数μｍから数十μｍ程度であり、各電極間の間隔は数μｍから数十μｍ程度であり、電極は、一定のピッチで配列されている。

また、電極基板１４２には駆動用電極４２ａ〜４２ｄに加えて、第２の可動子６０の第２可動子電極６３に対応するストライプ電極４３ｂ（第２の保持用電極）が並行に形成されている。

電極基板１４３は、図７（ａ）に示すように絶縁性材料基板表面に所望の形状にパターニングして形成され、移動方向Ｘに対して直交するＹ方向に延伸する複数の電極群からなる駆動用電極４２ｅ〜４２ｈが並列されている。図１に示す駆動用電極基板４２と同様に、絶縁性材料基板には、例えばガラス板や、表面に熱酸化膜が形成されたシリコンウェーハ、アラミドやガラスエポキシなどのプリント配線板用の絶縁基板を用いることができる。なお、各電極の幅は数μｍから数十μｍ程度であり、各電極間の間隔は数μｍから数十μｍ程度であり、電極は、一定のピッチで配列されている。

また、電極基板１４３には駆動用電極４２ｅ〜４２ｈに加えて、第１の可動子５０の第１可動子電極５３に対応するストライプ電極４３ａ（第１の保持用電極）が並行に形成されている。駆動用電極４２ａ〜４２ｈ、ストライプ電極４３ａおよびストライプ電極４３ｂは、図１に示す第１の実施の形態と構造、使用する方法、作用は同一で、設けられている位置、大きさのみが異なる。

すなわち、第１の可動子５０と第２の可動子６０は互いに独立して制御することができる。ここで、独立して制御できるとは、第１の可動子５０と第２の可動子６０を異なる方向へ移動、異なる速度で移動、異なる加速度で速度を変化、いずれか一方のみを移動させることができることをいう。図５に示すズーム曲線または、ズーム曲線を近似した近似式に従って、第１の可動子５０と第２の可動子６０を移動させることができ、ズーム動作中のピントの狂いを軽減することができる。

また、第１の実施の形態に比べ、駆動用電極４２ａ〜４２ｈの面積が大きくなるようにレイアウトすることができる。これは、ストライプ電極４３ａ、４３ｂより導電部分の密度の低い駆動用電極４２ａ〜４２ｈを、全て同一の基板に設ける場合より、駆動用電極４２ａ〜４２ｄとストライプ電極４３ｂを一方の基板、駆動用電極４２ｅ〜４２ｈとストライプ電極４３ａを他方の基板に設けたほうが、電極基板１４２、１４３の駆動用電極４２ｅ〜４２ｈが配置可能な面積が大きくなるためである。なぜならば、理想的にはチャンネルごとの駆動用電極４２ａ〜４２ｈの面積と、チャンネルごとのストライプ電極４３ａ、４３ｂの面積の比は１：１となる。駆動用電極４２ａ〜４２ｈは、電極部と、間隔部より構成される。ラインアンドスペース（電極部：間隔部）が仮に３：１とすると、ストライプ電極４３ａ、４３ｂと同じ面積の駆動用電極４２ａ〜４２ｈを設けるためには、駆動用電極４２ａ〜４２ｈ側には約１．３倍の専有面積を必要とする。従って、配置可能な面積が大きくなる。

駆動用電極４２ａ〜４２ｈの面積を大きくレイアウトした場合、駆動用電極４２ａ〜４２ｄと可動子側電極５２および駆動用電極４２ｅ〜４２ｈと可動子側電極６２との間に働く吸引力を、より小さい電位差で発生させることができる。従って、撮像装置１０およびズームレンズユニット３０の消費電力を削減することができる。

（第３の実施の形態）
図８（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係るズームレンズユニットを用いた撮像装置１０の駆動用電極基板２４２（他方の基板）、第１の可動子５０、第２の可動子６０を模式的に示す図である。また、図８（ｂ）は本発明の本発明の第３の実施の形態に係るズームレンズユニットを用いた撮像装置１０の保持用電極基板４３（一方の基板）を模式的に示す図である。また、図８（ｃ）は本発明の第３の実施の形態に係るズームレンズユニットを用いた撮像装置１０の駆動用電極基板２４２の動作を模式的に示す図である。図中矢印ＸＹは互いに直交する三方向を示しており、特に矢印Ｘは貫通部の貫通方向（所定方向）であり、すなわち第１および第２の可動子５０、６０の移動方向（光軸方向）である。なお、図１に示す第１の実施の形態および第２の実施の形態の各部と同一部分は、同一符号で示し、その説明を省略する。

駆動用電極基板２４２は、図８に示すようにガラス板表面に所望の形状にパターニングして形成され、移動方向Ｘに対して直交するＹ方向に延伸する複数の電極群からなる駆動用電極２４２ａ〜２４２ｌが並列されている。なお、各電極の幅は数μｍから数十μｍ程度であり、各電極間の間隔は数μｍから数十μｍ程度であり、電極は、一定のピッチで配列されている。

ここで、駆動用電極２４２ａ〜２４２ｌの並列パターンについて説明する。駆動用電極２４２ａ〜２４２ｌは、センサ２２側から遠い順に、まず駆動用電極２４２ａ〜２４２ｄが順に（２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄ、２４２ａ、２４２ｂ・・・）配列されている。次に、駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｈが順に（２４２ｅ、２４２ｆ、２４２ｇ、２４２ｈ、２４２ｅ、２４２ｆ・・・）配列されている。最後に駆動用電極２４２ｉ〜２４２ｌが順に（２４２ｉ、２４２ｊ、２４２ｋ、２４２ｌ、２４２ｉ、２４２ｊ・・・）配列されている。

駆動用電極２４２ａ〜２４２ｄは、第１の可動子を駆動５０するための第１の駆動用電極、駆動用電極２４２ｉ〜２４２ｌは、第２の可動子を駆動６０するための第２の駆動用電極、駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｈは、第１の可動子または第２の可動子を駆動するための第３の駆動用電極である。

第１の可動子５０は、図５に示すズーム曲線に従って、駆動用電極２４２ａ〜２４２ｈを用いて移動させることができる。第２の可動子６０は、図６に示すズーム曲線に従って、駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｌを用いて移動させることができる。

第１の可動子５０と第２の可動子６０を図５、図６に示すズーム曲線に従って移動させた際、駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｈに対応する位置に第１の可動子５０と第２の可動子６０が同時に位置することがないように、駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｈは配列されている。ここで、同時に位置することがないとは、駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｈに対応する位置に第１の可動子５０の少なくとも一部または第２の可動子６０の少なくとも一部のいずれか一方のみが位置する場合、または駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｈに対応する位置にある第１の可動子５０、第２の可動子６０のいずれか一方の可動子側電極５２、６２が設けられている面の面積が３割未満で他方の可動子側電極５２、６２が設けられている面の面積が３割以上である場合のことをいう。

ワイドおよびテレ間でズームされる際、第１の可動子５０および第２の可動子６０は図５、図６に示すズーム曲線に従って移動する。ワイド〜中間領域（ミドル）の間でズームされる際、第１の可動子５０は駆動用電極２４２ａ〜２４２ｈを用いて移動させる。また、第２の可動子６０は駆動用電極２４２ｉ〜２４２ｌを用いて移動させる。

一方、中間領域（ミドル）〜テレの間でズームされる際、第１の可動子５０は駆動用電極２４２ａ〜２４２ｄを用いて移動させる。また、第２の可動子６０は駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｌを用いて移動させる。

なお、駆動用電極２４２ａ〜２４２ｌは、図１に示す第１の実施の形態における駆動用電極４２ａ〜４２ｈと構造、使用する方法、作用は同一で、設けられている位置、大きさのみが異なる。

このようにしてできた撮像装置１０およびズームレンズユニット３０は、第１の可動子５０と第２の可動子６０が図５、図６に示すズーム曲線に従って移動させた際、駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｈに対応する位置に第１の可動子５０と第２の可動子６０が同時に位置することがないように、駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｈは配列されているので、可動子側電極５２および支持体５１と、第２の可動子６０を駆動する駆動用電極（駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｌまたは駆動用電極２４２ｉ〜２４２ｌ）との間の距離が遠い。よって、可動子側電極５２および支持体５１と、第２の可動子６０を駆動する駆動用電極との間に働く吸引力が、可動子側電極５２と、第１の可動子５０を駆動する駆動用電極（駆動用電極２４２ａ〜２４２ｄまたは駆動用電極２４２ａ〜２４２ｈ）との間に働く吸引力に比べて非常に小さい。

また、可動子側電極５２および支持体５１と、第２の可動子６０を駆動する駆動用電極との間に働く吸引力が、ストライプ電極４３ａと第１可動子電極５３との働く吸引力に比べて非常に小さい。従って、可動子側電極５２および支持体５１と、第２の可動子６０を駆動する駆動用電極との間に働く吸引力によって、第１の可動子５０の移動や保持が阻害されることが無い。

同時に、第１の可動子５０と第２の可動子６０が図５、図６に示すズーム曲線に従って移動させた際、駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｈに対応する位置に第１の可動子５０と第２の可動子６０が同時に位置することがないように、駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｈは配列されているので、可動子側電極６２および支持体６１と、第１の可動子５０を駆動する駆動用電極（駆動用電極２４２ａ〜２４２ｈまたは駆動用電極２４２ａ〜２４２ｄ）との間の距離が遠い。よって、可動子側電極６２および支持体６１と、第１の可動子５０を駆動する駆動用電極との間に働く吸引力が、可動子側電極６２と、第２の可動子６０を駆動する駆動用電極（駆動用電極２４２ｅ〜２４２ｌまたは駆動用電極２４２ｉ〜２４２ｌ）との間に働く吸引力に比べて非常に小さい。

また、動子側電極６２および支持体６１と、第１の可動子５０を駆動する駆動用電極との間に働く吸引力が、ストライプ電極４３ｂと第２可動子電極６３との働く吸引力に比べて非常に小さい。従って、可動子側電極６２および支持体６１と、第１の可動子５０を駆動する駆動用電極との間に働く吸引力によって、第１の可動子５０の移動や保持が阻害されることが無い。

また、第２の実施の形態に比べ、駆動用電極２４２ａ〜２４２ｌの面積が大きくなるようにレイアウトすることができる。これは、ストライプ電極４３ａ、４３ｂより導電部分の密度の低い駆動用電極２４２ａ〜２４２ｌを、ストライプ電極４３ａ、４３ｂと移動方向Ｘに直交するＹ方向に並べる必要がないためである。

駆動用電極２４２ａ〜４２ｌの面積を大きくレイアウトした場合、駆動用電極２４２ａ〜２４２ｈと可動子側電極５２および駆動用電極２４２ｅ〜４２ｌと可動子側電極６２との間に働く吸引力を、より小さい電位差で発生させることができる。従って、撮像装置１０およびズームレンズユニット３０の消費電力を削減することができる。

また、第１の実施の形態および第２の実施の形態に比べ、凹部５５、６５が不要のため、第１および第２の可動子５０、６０の加工が容易となる。従って、撮像装置１０およびズームレンズユニット３０の量産性を向上することができる。

本発明の第１の実施の形態による撮像装置およびズームレンズユニットを示す斜視図本発明の第１の実施の形態による撮像装置およびズームレンズユニットを示す分解斜視図本発明の第１の実施の形態による撮像装置およびズームレンズユニットを示す図本発明の第１の実施の形態による撮像装置およびズームレンズユニットを示す図本発明の第１の実施の形態による撮像装置およびズームレンズユニットのズーム曲線を示す図本発明の第１の実施の形態による撮像装置およびズームレンズユニットのズーム曲線を示す図本発明の第２の実施の形態による撮像装置およびズームレンズユニットを示す図本発明の第３の実施の形態による撮像装置およびズームレンズユニットを示す図

符号の説明

１０撮像装置
２０撮像素子部
２１基板
２２センサ
２３電子部品
２４駆動制御回路
３０ズームレンズユニット
３１カバー
４０固定子
４１固定子枠
４１ａ上方内面
４１ｂ下方内面
４２駆動用電極基板
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ、４２ｇ、４２ｈ駆動用電極
４３保持用電極基板
４３ａ、４３ｂストライプ電極
５０第１の可動子
５１支持体
５２可動子側駆動用電極
５３第１可動子電極
５４レンズ
５５凹部
６０第２の可動子
６１支持体
６２可動子側駆動用電極
６３第２可動子電極
６４レンズ
６５凹部
１４２、１４３電極基板
２４２駆動用電極基板
２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄ、２４２ｅ、２４２ｆ、２４２ｇ、２４２ｈ、２４２ｉ、２４２ｊ、２４２ｋ、２４２ｌ駆動用電極

Claims

固定子と、
前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、
前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、
前記固定子に設けられた２つの基板と、
一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、
一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、
前記第１の可動子に設けられ、第２の駆動用電極と対向する部分に設けられた第１の凹部と、
前記第２の可動子に設けられ、第１の駆動用電極と対向する部分に設けられた第２の凹部と、
を有することを特徴とするズームレンズユニット。
固定子と、
前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、
前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、
前記固定子に設けられた２つの基板と、
一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、
一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、
前記第１の可動子に設けられ、第２の駆動用電極と対向する部分に設けられた第１の凹部と、
前記第２の可動子に設けられ、第１の駆動用電極と対向する部分に設けられた第２の凹部と、
を有することを特徴とするズームレンズユニット。
固定子と、
前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、
前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、
前記固定子に設けられた２つの基板と、
一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、
一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、
他方の前記基板に設けられ、少なくとも前記第１の可動子、前記第２の可動子のいずれか一方を駆動するために、前記所定方向に一定のピッチで設けられた第３の駆動用電極と、
を有することを特徴とするズームレンズユニット。
固定子と、
前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、
前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、
前記固定子に設けられた２つの基板と、
一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、
一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、
前記第１の可動子に設けられ、第２の駆動用電極と対向する部分に設けられた第１の凹部と、
前記第２の可動子に設けられ、第１の駆動用電極と対向する部分に設けられた第２の凹部と、
を有することを特徴とする撮像装置。
固定子と、
前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、
前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、
前記固定子に設けられた２つの基板と、
一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、
一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、
前記第１の可動子に設けられ、第２の駆動用電極と対向する部分に設けられた第１の凹部と、
前記第２の可動子に設けられ、第１の駆動用電極と対向する部分に設けられた第２の凹部と、
を有することを特徴とする撮像装置。
固定子と、
前記固定子に設けられ、前記固定子に案内されて所定方向に移動可能に設けられた第１および第２の可動子と、
前記第１および第２の可動子のそれぞれに設けられ、被写体の像を結像させるためのレンズと、
前記固定子に設けられた２つの基板と、
一方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を吸引保持するための第１の保持用電極と、
一方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を吸引保持するための第２の保持用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第１の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第１の駆動用電極と、
他方の前記基板に設けられ、前記第２の可動子を駆動するために前記所定方向に一定のピッチで設けられた第２の駆動用電極と、
他方の前記基板に設けられ、少なくとも前記第１の可動子、前記第２の可動子のいずれか一方を駆動するために、前記所定方向に一定のピッチで設けられた第３の駆動用電極と、
を有することを特徴とする撮像装置。