JP4704478B2 - 駆動装置、カメラモジュール、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置、レンズ部品、及びカメラモジュールに関する。

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ものが知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、板ばねでピエゾ素子を付勢して、ピエゾ素子と軸部材とを互いに係合させる方式が開示されている（図１０参照）。

特開２００６−１７８４９０号公報

ピエゾ素子を活用したアクチュエータでは、ピエゾ素子に連結される駆動軸を摺動可能な状態で保持する必要がある。移動対象物のスムーズな変位を実現するためには、駆動軸と駆動軸を保持する部分間を適当な力で係合させる必要がある。この場合にも、ピエゾ素子を活用したアクチュエータに求められる小型化の要請を満足する必要がある。

上述の説明から明らかなように、駆動装置の大型化を伴うことなく、適当な力で駆動軸と駆動軸を保持する部分間を係合させることが強く望まれている。

本発明の係る駆動装置は、圧電素子に駆動軸が連結した連結体と、前記連結体が固設された移動対象物と、前記移動対象物からみた前記駆動軸の配置方向に交差する方向（但し、前記駆動軸の長手方向を除く）へ前記駆動軸を付勢する付勢手段と、前記付勢手段と共に前記駆動軸を摺動可能な状態で保持する軸保持部と、を備える。

前記付勢手段は、前記駆動軸から離間する方向に沿って、少なくとも第１板状部材、及び弾性体をこの順で備える、と良い。

前記軸保持部は、少なくとも部分的に前記付勢手段を収納する、と良い。

前記移動対象物を少なくとも部分的に外囲する外囲器を更に備え、前記軸保持部は、前記移動対象物と前記外囲器との間に配置されている、と良い。

前記外囲器の上面視形状は、多角形状であり、前記軸保持部は、前記外囲器の角部に配置されている、と良い。

前記付勢手段は、前記弾性体よりも前記駆動軸から離れた位置に第２板状部材を更に備え、前記駆動軸の長手方向に交差する方向に沿う前記第２板状部材の幅は、前記駆動軸の長手方向に交差する方向に沿う前記第１板状部材の幅よりも狭い、と良い。前記軸保持部は、前記外囲器とは別体である、と良い。

前記軸保持部は、前記第１板状部材と共に前記駆動軸の外周を複数の箇所で当接保持する、と良い。

前記軸保持部は、金属が成形された部材である、と良い。前記軸保持部は、アルミ合金又は亜鉛合金を含む、と良い。

前記第１板状部材と前記軸保持部とは、構造的な嵌め合いによって互いに係合している、と良い。

前記軸保持部は、前記移動対象物の外周面に沿った形状を有する、と良い。

前記移動対象物からみた前記駆動軸の配置方向と前記付勢手段による前記駆動軸の付勢方向とがなす角度は、４５度〜１３５度の範囲にある、と良い。

前記移動対象物からみた前記駆動軸の配置方向と前記付勢手段による前記駆動軸の付勢方向とは実質的に直交関係にある、と良い。

本発明に係るレンズ部品は、圧電素子に駆動軸が連結した連結体と、レンズを保持すると共に、前記連結体が固設されたレンズホルダと、前記レンズホルダからみた前記駆動軸の配置方向に交差する方向（但し、前記駆動軸の長手方向を除く）へ前記駆動軸を付勢する付勢手段と、前記付勢手段と共に前記駆動軸を摺動可能な状態で保持する軸保持部と、を備える。

本発明に係るカメラモジュールは、圧電素子に駆動軸が連結した連結体と、レンズを保持すると共に、前記連結体が固設されたレンズホルダと、前記レンズホルダからみた前記駆動軸の配置方向に交差する方向（但し、前記駆動軸の長手方向を除く）へ前記駆動軸を付勢する付勢手段と、前記付勢手段と共に前記駆動軸を摺動可能な状態で保持する軸保持部と、前記レンズを介して入力する像を撮像する撮像手段と、を備える。

本発明によれば、駆動装置の大型化を伴うことなく、適当な力で駆動軸と駆動軸を保持する部分間を係合させることができる。

本発明の第１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実施形態にかかるカメラモジュールの概略的な部分分解斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかるレンズユニットの概略的な斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかるカメラモジュールの概略的な上面図である。 本発明の第１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実施形態にかかるレンズユニットの概略的な側面図である。 本発明の第１実施形態にかかるレンズユニットの概略的な断面図である。 本発明の第１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実施形態にかかるリンク部材の概略的な背面図である。 本発明の第１実施形態にかかるリンク部材の概略的な上面図である 本発明の第１実施形態にかかるカメラモジュールの概略的な部分上面図である。 本発明の第１実施形態にかかる携帯電話の概略的な模式図である。 本発明の第１実施形態にかかる携帯電話の概略的な模式図である。 本発明の第１実施形態にかかる駆動装置の概略的なブロック図である。 本発明の第１実施形態にかかる駆動波形の印加方法を示す概略的なタイミングチャートである。

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１６を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。はじめに図１乃至図６を参照して説明する。図１及び図２に、カメラモジュール１５０の斜視図を示す。図３に、レンズユニット３０の斜視図を示す。図４に、カメラモジュール１５０の上面図を示す。図５に、図４のｘ５−ｘ５間の概略的な断面図を示す。図６に、図４のｘ６−ｘ６間の概略的な断面図を示す。

図１乃至図３に示すように、カメラモジュール（カメラ部品）１５０は、配線基板１０、コネクタ１１、透明基板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。図５及び図６に示すように、カメラモジュール１５０は、撮像素子（撮像手段）１２を更に備える。

図１及び図２に示すように、配線基板１０の一端にはコネクタ１１が配置されている。配線基板１０の他端には、透明基板１３に対して撮像素子１２が貼り合わされた撮像モジュールが配置されている。撮像素子１２上には、透明基板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。筐体２０は、移動対象物であるレンズユニット３０（又は後述のレンズＬ１〜Ｌ３）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。

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。配線基板１０は、撮像素子１２に入力する制御信号、及び撮像素子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、配線基板１０は、ピエゾ素子４２に入力する駆動電圧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。

撮像素子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。撮像素子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。

透明基板１３は、入力光に対して実質的に透明な板状部材である。透明基板１３の上面視形状は方形である。透明基板１３の背面に、撮像素子１２がバンプ接続している。

筐体２０は、透明基板１３上に配置される。筐体２０は、透明基板１３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。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。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、筐体２０の下端面は、黒色の接着剤を介して配線基板１０に固定されている。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３に示すように、レンズユニット３０は、レンズホルダ（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（軸保持部）４５を有する。図５に示すように、レンズユニット３０は、レンズＬ１〜Ｌ３を更に有する。

伝達軸４４は、レンズホルダ３１に固設されている。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。つまり、リンク部材４５は伝達軸４４に対して摩擦係合している。レンズホルダ３１、ピエゾ素子４２、及び伝達軸４４は、相対的な位置関係が固定されている。これらは、リンク部材４５に対して相対的に移動可能となっている。

レンズホルダ３１は、レンズＬ１〜Ｌ３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〜Ｌ３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）。撮像素子１２の撮像面に対するレンズＬ１〜Ｌ３の配置高さを調整することで、意図したように被写体像を撮像素子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（連結部）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。なお、ピエゾ素子４２及び伝達軸４４は、軟硬化性の接着剤による接着によって、互いに連結している。ただし、嵌め合いによって両者を互いに連結させても良い。

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はレンズホルダ３１と一体であることが好ましいが、レンズホルダ３１と別体としても良い。

支持板３２ａ、３２ｂに形成された孔に伝達軸４４を嵌め込むことで、伝達軸４４はレンズホルダ３１に対して固設される。

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３３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、これらの部材に対して伝達軸４４を挿入する。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。

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又は支持板３２ｂのみで伝達軸４４を支持しても良い。なお、レンズホルダ３１とピエゾ素子４２の上面とを支持板を介して連結しても良い。

支持板３２ｂは、伝達軸４４を固定支持する。支持板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３２ｂに対して伝達軸４４を固定することができる。支持板３２ａの孔径も、支持板３２ｂと同様である。

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る。換言すれば、伝達軸４４と支持板３２ａ、３２ｂ夫々間の振動伝達度を高くすることができる。このようにして、レンズホルダ３１を効率的に変位させることが可能になる。

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場合と同様の効果を得ることができる。例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤を採用すると良い。

上述のように、レンズホルダ３１は、レンズＬ１〜Ｌ３を収納する。レンズＬ１〜レンズＬ３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の上板部には、開口ＯＰ２が形成されている。レンズホルダ３１の上板部は、光学的に絞りとして機能する。

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、他方の電極に駆動電圧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の下面に固定されている。具体的には、伝達軸４４の上端面がピエゾ素子４２の下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上に配し、これを介在させて、伝達軸４４とピエゾ素子４２とを結合するようにしても良い。なお、ピエゾ素子４２と伝達軸４４を連結させる方法は任意である。伝達軸４４の側面に対してピエゾ素子４２を当接させて、両者を連結させても良い。

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に連結され、位置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、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。

伝達軸４４は、ガラス状炭素、繊維強化樹脂、エポキシ樹脂から成型すると良い。特に黒鉛を含有するガラス状炭素複合材、カーボンを含有する繊維強化樹脂やガラス、カーボンを含有するエポキシ樹脂複合材が特に好ましい。

リンク部材４５の構成については後述する。

図５及び図６を参照して更に説明する。透明基板１３の背面には、配線パターンが予め形成されている。透明基板１３と撮像素子１２間には、複数の半田バンプ（不図示）が配置される。すなわち、撮像素子１２は、透明基板１３に対してバンプ実装されている。撮像素子１２は、半田バンプを介して透明基板１３に対して機械的に固定されると共に、半田バンプを介して透明基板１３の配線に電気的に接続される。なお、撮像素子１２の受光面は、透明基板１３側に配置されている。

撮像素子１２と透明基板１３との間の距離（離間距離）は、上述の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適宜制御することで、撮像素子１２と透明基板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、撮像素子１２と透明基板１３との離間距離が平均化される。

透明基板１３は、配線基板１０に対してバンプ接続される。つまり、透明基板１３は、半田バンプを介して配線基板１０に固定されると共に電気的に接続される。なお、透明基板１３と配線基板１０間の半田バンプによって、撮像素子１２と配線基板１０間にスペースが確保される。換言すると、透明基板１３と配線基板１０間の半田バンプは、撮像素子１２と配線基板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。

図５及び図６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部２２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を透明基板１３上に配置するときに上方から透明基板１３を押さえ込み、透明基板１３を好適に位置決めすることができる。なお、リブ２２ａ、２２ｂを設けずに直接的に筐体２０で上方向から透明基板１３の配置位置を規制しても良い。隔壁部２２には、上下の空間を光学的に連絡するための開口ＯＰ１が形成されている。開口ＯＰ１は、光学的な意味での開口であれば足りる。

透明基板１３を好適に位置決めするために、透明基板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を透明基板１３上に配置するときに、好適に横方向から透明基板１３の配置位置を規制することができ、透明基板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で横方向から透明基板１３の配置位置を規制しても良い。

図５及び図６に示すように、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、黒色の配線基板１０を採用している。

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、撮像素子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。

次、図７乃至図１２を参照して更に説明する。図７にレンズユニット３０の側面図を示す。図８に、図７のｘ８−ｘ８間の概略的な断面図を示す。図９に、リンク部材４５の分解斜視図を示す。図１０に、リンク部材４５の背面図を示す。図１１に、リンク部材４５の上面図を示す。図１２に、筐体２０へのリンク部材４５の取り付け態様を模式的に示す。

図８乃至図１１に示すように、リンク部材４５は、リンク本体４５ｈ、押え板（板状部材）４５ｐ、ばね（弾性体）４５ｑ、及び押え板（板状部材）４５ｒを有する。伝達軸４４から離間する方向に、押え板４５ｐ、ばね４５ｑ、押え板４５ｒがこの順で配置される。なお、付勢手段は、少なくともばね４５ｑを含んで形成される。

ばね４５ｑは、一般的なコイルバネである。ばね４５ｑの径は、押え板４５ｐの径と略同一又は若干小さい。ばね４５ｑの具体的な構成は任意である。他の種類の弾性体（板ばね、樹脂製ゴム等）を利用しても良い。リンク本体４５ｈは、樹脂が金型で成形されて製造される。例えば、押え板４５ｐ、４５ｒは、金属板又は樹脂板のプレス成型によって製造される。

押え板４５ｐの軸線Ｌｘ１に沿う幅、押え板４５ｒの軸線Ｌｘ１に沿う幅よりも狭い。これによって、筐体２０の内側面に対してより近い位置にばね４５ｑを配置することが可能となり、カメラモジュール１５０の小型化を図ることができる。

本実施形態では、ばね４５ｑは、レンズホルダ３１から見た伝達軸４４の配置方向（軸線Ｌｘ１に沿う方向）に対して９０度を成す方向（軸線Ｌｘ２に沿う方向）へ押え板４５ｐを付勢する。これによって、リンク部材４５の配置スペースを効果的に小さくすることができ、カメラモジュール１５０の小型化を図ることができる。なお、軸線Ｌｘ１と軸線Ｌｘ２とが成す角度は９０度には限られない。軸線Ｌｘ１と軸線Ｌｘ２とが成す角度を、４５〜１３５度としても良い。

図９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。リンク本体４５ｈに形成された開口部４５ｈ７に、押え板４５ｐ及びばね４５ｑが収納される。リンク本体４５ｈに形成された開口部４５ｈ８に、押え板４５ｒが収納される。図１０に示す状態で、抑え板４５ｒは、リンク本体４５ｈに対して接着固定される。

本実施形態によれば、非常に簡単にリンク本体４５ｈを組み立てることができる。また、適切なばね４５ｑの採用によって、伝達軸４４に対する付勢力を決定することができる。板ばねを使用する場合と比較して、製造される製品間で伝達軸４４に対する付勢力がばらつくことを効果的に抑制することができる。

図９に示すように、押え板４５ｐは、左端部４５ｐ３、胴部４５ｐ４、及び右端部４５ｐ５を有する板状部材である。左端部４５ｐ３と右端部４５ｐ５とによって、リンク本体４５ｈの開口部４５ｈ７に収納された押え板４５ｐの上下（ｙ軸方向）の変位が規制される。左端部４５ｐ３と右端部４５ｐ５は、胴部４５ｐ４よりもｙ軸に沿う幅が狭い。これによって、リンク本体４５ｈのｙ軸に沿う幅が大きくなることを抑制することができる。リンク本体４５ｈの高さ（ｙ軸に沿う幅）を抑えることによって、レンズユニット３０の移動範囲を十分に確保することができる。なお、押え板４５ｐは、好ましくは、金属材料からなる、と良い。例えば、亜鉛合金、アルミ合金等の金属材料で、押え板４５ｐを形成すると良い。これによって、伝達軸４４と押え板４５ｐ間の摩擦により、押え板４５ｐから磨耗粉が生じることを効果的に抑制できる。

図１１に示すように、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、伝達軸４４が挿通される開口を有し、この開口に挿通された伝達軸４４を囲む輪状部分である。収納部４５ｈ２は、輪状部４５ｈ１に連結した残りの部分である。

輪状部４５ｈ１の内側面には、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。各突出部４５ｈ３、４５ｈ４は、輪状部４５ｈ１の内側面を部分的に平坦化することによって形成される。突出部４５ｈ３、４５ｈ４は金属であると良い。突出部４５ｈ３、４５ｈ４が樹脂の場合、伝達軸４４との摩擦により磨耗粉が発生する場合がある。そのため、樹脂による金属板のインサート成形が考えられるが、寸法精度の悪化と金型費、成形費のコストアップが懸念される。こここでは、伏在な形状であることを克服し、亜鉛合金で成形している。なお、亜鉛合金に限らず、アルミ合金、その他の金属材料で、突出部４５ｈ３、４５ｈ４（リンク本体４５ｈ１）を成形しても良い。

図１１に示すように、伝達軸４４は、リンク本体４５ｈと押え板４５ｐとの間で、押え板４５ｐ、突出部４５ｈ３、及び突出部４５ｈ４により３点で当接保持される。なお、３点の当接点は、ほぼ等しい間隔にあり、１２０度だけ順にずらして配置されている。

図１１に示すように、リンク本体４５ｈには、レンズホルダ３１の外周面に応じた曲面４５ｈ２ａが形成されている。これによって、リンク本体４５ｈの大きさをある程度確保しつつ、レンズホルダ３１を筐体２０に対してより近接して配置することができる。リンク本体４５ｈには、伝達軸４４から離間する方向に延在するテール部４５ｈ２ｂを有する。テール部４５ｈ２ｂと筐体２０間の嵌め合いによって、リンク本体４５ｈは筐体２０に対して固定される。

なお、図１１に示すとき、リンク部材４５は、筐体２０に対して取り付けられた状態にある。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、抑え板４５ｐを伝達軸４４側へ付勢する。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、押え板４５ｐによって押圧され、突出部４５ｈ３、４５ｈ４に当接する。

本実施形態では、押え板４５ｐ及びばね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の開口に挿通された伝達軸４４は、リンク本体４５ｈ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１２に示すように、リンク部材４５は、筐体２０に対して取り付けられる。筐体２０の内側面には、突起２６ａ、２６ｂが形成されている。上述のテール部４５ｈ２ｂは、突起２６ａ、２６ｂ間に嵌め込まれる。嵌め合いによって筐体２０に対してリンク部材４５を固定することによって、筐体２０に対してリンク部材４５を強固に固定することができる。なお、通常の熱硬化性又はエネルギー線硬化性の接着剤を用いて、筐体２０に対してリンク部材４５を固定しても良い。

筐体２０の側壁は、部分的に除去されている。リンク本体４５ｈを筐体２０に配置することによって、リンク本体４５ｈの外側面が筐体２０の外側面と面一となる。このような構成を採用することによって、レンズホルダ３１をより筐体２０に近い位置に配置することができる。これによって、カメラモジュール１５０の小型化を効果的に図ることができる。なお、図１２から明らかなように、筐体２０の側壁部に形成された開口の幅（ｘ軸に沿う幅）よりも、筐体２０の外側面に面一となるリンク本体４５ｈの部分の幅（ｘ軸に沿う幅）は広い。これによって、筐体２０の側壁部に開口を形成した場合であっても、外部から異物から筐体２０内に入り込むことを効果的に抑制することができる。

なお、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。

図１２に示すように、本実施形態では、筐体２０は、等しい横幅及び縦幅を有する。筐体２０の上面視形状は正方形状となる。そして、レンズの光軸は、筐体２０の対角線の交点近傍に設定される。これによって、筐体２０に位置決めによって、簡易にレンズの光軸を位置決めすることができる。なお、発明者らの試作結果によると、上述のリンク部材４５の採用によって、従来よりも筐体２０の縦幅及び横幅を効果的に圧縮することができた。

なお、図１２に示すように、筐体２０には、レンズユニット３０の変位を案内するレール２４が形成されている。レンズホルダ３１の外周に形成されたレール受け部３５にレール２４は受け入れられ、筐体２０に対してレンズホルダ３１が摺動可能に当接する。ピエゾ素子４２の駆動に応じて、レンズホルダ３１は、レール２４に沿って変位する。

最後に、図１３乃至図１６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１３及び図１４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１３に示す携帯電話（電子機器）９０に組み込まれる。

図１３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１４に、携帯電話９０の前面（上面）の構成を示す。図１４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１５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１５に示すように、コントローラ８０の出力は、駆動電圧生成回路８１に接続される。駆動電圧生成回路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。駆動電圧生成回路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に印加される駆動電圧を生成する。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１６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。また、駆動電圧の波形は任意であり、ノコギリ歯状に限定されるべきではない。

はじめに、図１６（ａ）に示す駆動波形をピエゾ素子４２に印加する場合について説明する。なお、図１６（ａ）に示す場合、駆動波形は、立ち上がり期間ＴＲ１は、立ち下がり期間ＴＲ２に比べて短い。

駆動波形の立ち上がり期間ＴＲ１に、レンズホルダ３１は前方に変位する。他方、駆動波形の立ち下がり期間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よりも短い駆動波形をピエゾ素子４２に印加することによってレンズホルダ３１を順方向（物体側）に変位させることができる。

次に、図１６（ｂ）に示す駆動波形をピエゾ素子４２に印加する場合について説明する。なお、図１６（ｂ）に示す場合、駆動波形は、立ち上がり期間ＴＲ３は、立ち下がり期間ＴＲ４に比べて長い。

駆動波形の立ち上がり期間ＴＲ３に、レンズホルダ３１は変位しない。他方、駆動波形の立ち下がり期間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よりも長い駆動波形をピエゾ素子４２に印加することによって、レンズホルダ３１を逆方向（撮像素子側）に変位させることができる。駆動波形は、立上がり信号の立上がり期間をｔ１、立下り信号の立下り期間をｔ２とした場合、次の関係式を満足すると良い。
Ｍｉｎ（Ｔ１、Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ２）≦０．１

上述の説明から明らかなように、本実施形態では、ばね４５ｑは、レンズホルダ３１から見た伝達軸４４の配置方向（軸線Ｌｘ１に沿う方向）に対して９０度を成す方向（軸線Ｌｘ２に沿う方向）から押え板４５ｐを付勢する。これによって、リンク部材４５の配置スペースを効果的に小さくすることができ、カメラモジュール１５０の小型化を図ることができる。

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内にばね４５ｑを収納する。より詳細には、押え板４５ｐ及びばね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の開口に挿通された伝達軸４４は、リンク本体４５ｈ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により支持され、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。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。付勢手段の具体的な構成は任意である。ピエゾ素子と伝達軸間の連結方法は任意であり、それらの間に他の部材を配置しても良い。付勢手段は、直接的に伝達軸を付勢する場合のほか、他の部材を介して間接的に伝達軸を付勢しても良い。

１５０ カメラモジュール

１０ 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

２２ 隔壁部
２２ａ リブ
２６ａ 突起

３０ レンズユニット
３１ レンズホルダ
３２ 支持板
３３ 伝達軸
４２ ピエゾ素子
４４ 伝達軸
４５ リンク部材
４５ｈ リンク本体
４５ｈ１ 輪状部
４５ｈ２ 収納部
４５ｈ２ａ 曲面
４５ｈ２ｂ テール部
４５ｈ３ 突出部
４５ｈ４ 突出部
４５ｈ７ 開口部
４５ｈ８ 開口部
４５ｐ 押え板
４５ｐ３ 左端部
４５ｐ４ 胴部
４５ｐ５ 右端部
４５ｑ ばね
４５ｒ 押え板
５０ 蓋

８０ コントローラ
８１ 駆動電圧生成回路
８２ ピエゾ素子

Ｌ１-Ｌ３ レンズ

Claims (19)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子で生じる振動を受ける駆動軸と、
   前記圧電素子及び前記駆動軸が位置固定され、前記圧電素子の駆動に応じて変位する移動対象物と、
   前記駆動軸の長手方向に沿って前記駆動軸が摺動可能な状態で前記駆動軸に対して係合した係合部を備えたリンク部材と、
   前記移動対象物を外囲すると共に、前記リンク部材を介して前記駆動軸が係合した外囲器と、を備え、
   前記圧電素子、前記駆動軸、及び前記移動対象物は、前記圧電素子の駆動に応じて、前記外囲器に対して変位する、駆動装置において、
   前記外囲器は、前記移動対象物の移動方向から見て、複数の角部が形成されるように側壁部が連続した多角形状に構成され、
   前記リンク部材は、前記外囲器の前記角部に配置されると共に、前記移動対象物の移動方向から見た場合において、前記移動対象物中心と前記駆動軸を結ぶ方向に対して交差する方向（但し、前記駆動軸の長手方向を除く）へ前記駆動軸を付勢する付勢手段を少なくとも備え、
   当該付勢手段は、前記移動対象物中心と前記駆動軸を結ぶ前記方向上には配置されない態様において、前記外囲器の前記角部に設けられる、駆動装置。
2. 前記リンク部材は、前記付勢手段としての弾性体を保持する本体部材を更に備え、
   当該本体部材は、前記移動対象物の外周に沿った形状を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記移動対象物中心と前記駆動軸を結ぶ前記方向と前記付勢手段による前記駆動軸の付勢方向とがなす角度は、４５度〜１３５度の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記移動対象物中心と前記駆動軸を結ぶ方向と前記付勢手段による前記駆動軸の付勢方向とは実質的に直交関係にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動装置。
5. 前記付勢手段は、弾性体と、該弾性体の一端側にて前記駆動軸に対して当接する当接部材を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 前記リンク部材は、前記駆動軸の外周を、前記当接部材と共に少なくとも３箇所で当接保持することを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
7. 少なくとも、前記当接部材及び、前記リンク部材の前記駆動軸と当接する部分は、金属で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
8. 少なくとも、前記当接部材、及び前記リンク部材の前記駆動軸と当接する部分は、アルミ合金又は亜鉛合金を含む金属で構成されていることを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
9. 前記弾性体は、コイルばねであることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の駆動装置。
10. 前記当接部材と前記リンク部材とは、構造的な嵌め合いによって互いに係合していることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
11. 前記移動対象物中心と前記駆動軸を結ぶ方向と前記付勢手段による前記駆動軸の付勢方向とがなす角度は、４５度〜１３５度の範囲にあることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の駆動装置。
12. 前記移動対象物中心と前記駆動軸を結ぶ方向と前記付勢手段による前記駆動軸の付勢方向とは実質的に直交関係にあることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の駆動装置。
13. 前記移動対象物は、移動不能な状態で前記駆動軸を支持する少なくとも２つの支持部を有し、前記係合部は前記２つの支持部間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の駆動装置。
14. 前記係合部に対して前記支持部が当接することによって、前記移動対象物の移動範囲が規制されることを特徴とする請求項１３に記載の駆動装置。
15. 前記外囲器の上面視形状は、正方形状であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の駆動装置。
16. 前記角部の数は４つであることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の駆動装置。
17. 前記移動対象物は、レンズを保持したレンズ保持体であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の駆動装置。
18. 請求項１７に記載の駆動装置と、前記レンズを介して入力する像を撮像する撮像手段と、を備えるカメラモジュール。
19. 請求項１８に記載のカメラモジュールを備える電子機器。

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