WO2022004792A1 - 駆動ユニット、光学素子駆動装置、カメラモジュール、及びカメラ搭載装置 - Google Patents

駆動ユニット、光学素子駆動装置、カメラモジュール、及びカメラ搭載装置 Download PDF

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WO2022004792A1
WO2022004792A1 PCT/JP2021/024767 JP2021024767W WO2022004792A1 WO 2022004792 A1 WO2022004792 A1 WO 2022004792A1 JP 2021024767 W JP2021024767 W JP 2021024767W WO 2022004792 A1 WO2022004792 A1 WO 2022004792A1
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WO
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ois
drive unit
unit
stage
active
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Application number
PCT/JP2021/024767
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English (en)
French (fr)
Inventor
洋一 板垣
太朗 渡部
Original Assignee
ミツミ電機株式会社
洋一 板垣
太朗 渡部
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Publication date
Application filed by ミツミ電機株式会社, 洋一 板垣, 太朗 渡部 filed Critical ミツミ電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/12—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to a drive unit, an optical element drive device, a camera module, and a camera mounting device.
  • AF function Autofocus function
  • OIS function Optical Image Stabilization
  • a lens drive device having an AF function and an OIS function has an autofocus drive unit (hereinafter referred to as "AF drive unit”) for moving the lens unit in the optical axis direction and a plane in which the lens unit is orthogonal to the optical axis direction. It is provided with a runout correction drive unit (hereinafter referred to as “OIS drive unit”) for swinging the lens.
  • AF drive unit autofocus drive unit
  • OIS drive unit runout correction drive unit
  • an ultrasonic motor type drive unit is applied to the AF drive unit and the OIS drive unit.
  • the active element composed of the resonance portion and the passive element that moves relative to the active element come into contact with each other in an urged state, and both slide during driving. Therefore, there is a risk that the drive performance will be impaired over time due to wear.
  • a frictional force that allows the passive element to move between the active element and the passive element is required, it is important to balance these because the contact portion tends to wear as the frictional force increases.
  • An object of the present invention is to provide a highly reliable drive unit, optical element drive device, camera module, and camera-mounted device capable of suppressing deterioration of drive performance over time due to wear.
  • the drive unit according to the present invention is Piezoelectric element that generates vibration by applying voltage,
  • An active element (resonator) that has an arm portion that resonates with the vibration of the piezoelectric element and deforms, and converts the vibration of the piezoelectric element into linear motion.
  • a drive unit comprising a passive element that is arranged in contact with the arm portion in an urged state and moves relative to the active element.
  • the passive element has a coating layer on the contact surface with the active element. The hardness and shear strength of the coating layer are higher than those of the active element.
  • the optical element driving device is Fixed part and A movable part that is arranged away from the fixed part and holds the optical element, A support portion that supports the movable portion with respect to the fixed portion, It is composed of the above-mentioned drive unit, and includes a drive unit for moving the movable portion with respect to the fixed portion.
  • the camera module according to the present invention is With the above optical element drive device,
  • the lens unit which is the optical element, and
  • An imaging unit that captures a subject image imaged by the lens unit, and an imaging unit.
  • a camera module With a camera module.
  • the camera-mounted device is A camera-mounted device that is an information device or a transportation device. With the above camera module, It includes an image processing unit that processes the image information obtained by the camera module.
  • a highly reliable drive unit an optical element drive device, a camera module, and a camera-mounted device capable of suppressing deterioration of drive performance over time due to wear are provided.
  • FIG. 1A and 1B are views showing a smartphone equipped with a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the camera module.
  • 3A and 3B are external perspective views of the optical element driving device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the optical element driving device.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the optical element driving device.
  • FIG. 6 is a plan view showing the wiring structure of the base.
  • 7A and 7B are perspective views of the OIS drive unit.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the OIS movable portion.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the OIS movable portion.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of the OIS movable portion.
  • 11A and 11B are perspective views of the AF drive unit.
  • 12A and 12B are diagrams showing an automobile as a camera-mounted device for mounting an in-vehicle camera module.
  • FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a smartphone M (an example of a camera-mounted device) equipped with a camera module A according to an embodiment of the present invention.
  • 1A is a front view of the smartphone M
  • FIG. 1B is a rear view of the smartphone M.
  • the smartphone M has a dual camera including two rear cameras OC1 and OC2.
  • the camera module A is applied to the rear cameras OC1 and OC2.
  • the camera module A has an AF function and an OIS function, automatically adjusts the focus when shooting a subject, and optically corrects the shake (vibration) that occurs during shooting to shoot an image without blurring. be able to.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the camera module A.
  • 3A and 3B are external perspective views of the optical element driving device 1 according to the embodiment.
  • FIG. 3B shows a state in which FIG. 3A is rotated by 180 ° around the Z axis.
  • an orthogonal coordinate system (X, Y, Z) will be used in the embodiments. Also in the figure described later, it is shown by a common Cartesian coordinate system (X, Y, Z).
  • the X direction is the vertical direction (or the horizontal direction)
  • the Y direction is the horizontal direction (or the vertical direction)
  • the Z direction is the front-back direction. It will be installed. That is, the Z direction is the optical axis direction, the upper side (+ Z side) in the figure is the optical axis direction light receiving side, and the lower side ( ⁇ Z side) is the optical axis direction imaging side.
  • the X direction and the Y direction orthogonal to the Z axis are referred to as "optical axis orthogonal direction”
  • the XY plane is referred to as "optical axis orthogonal plane”.
  • the camera module A includes an optical element driving device 1 that realizes an AF function and an OIS function, a lens unit 2 in which a lens is housed in a cylindrical lens barrel, and a lens.
  • An image pickup unit 3 or the like for capturing an image of a subject imaged by the unit 2 is provided. That is, the optical drive device 1 is a so-called lens drive device that drives the lens unit 2 as an optical element.
  • the imaging unit 3 is arranged on the optical axis direction imaging side of the optical element driving device 1.
  • the image pickup unit 3 has, for example, an image sensor board 301, an image pickup element 302 mounted on the image sensor board 301, and a control unit 303.
  • the image pickup device 302 is composed of, for example, a CCD (charge-coupled device) type image sensor, a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) type image sensor, or the like, and captures an image of a subject imaged by the lens unit 2.
  • the control unit 303 is composed of, for example, a control IC, and controls the drive of the optical element drive device 1.
  • the optical element driving device 1 is mounted on the image sensor substrate 301 and is mechanically and electrically connected.
  • the control unit 303 may be provided on the image sensor board 301, or may be provided on a camera-mounted device (in the embodiment, a smartphone M) on which the camera module A is mounted.
  • the outside of the optical element drive device 1 is covered with a cover 24.
  • the cover 24 is a covered square cylinder having a rectangular shape in a plan view when viewed from the optical axis direction. In the embodiment, the cover 24 has a square shape in a plan view.
  • the cover 24 has a substantially circular opening 241 on the upper surface.
  • the lens portion 2 faces the outside from the opening 241 of the cover 24, and is configured to project toward the light receiving side from the opening surface of the cover 24, for example, as it moves in the optical axis direction.
  • the cover 24 is fixed to the base 21 (see FIG. 4) of the OIS fixing portion 20 of the optical element driving device 1, for example, by adhesion.
  • FIG. 4 and 5 are exploded perspective views of the optical element driving device 1.
  • FIG. 5 shows a state in which FIG. 4 is rotated by 180 ° around the Z axis.
  • FIG. 4 shows a state in which the OIS drive unit 30 and the sensor board 22 are attached, and
  • FIG. 5 shows a state in which the OIS drive unit 30 and the sensor board 22 are removed.
  • the optical element driving device 1 includes an OIS movable portion 10 (second movable portion), an OIS fixing portion 20 (second fixed portion), and an OIS driving unit 30 (OIS driving unit 30). It includes an XY direction drive unit) and an OIS support unit 40 (second support unit).
  • the OIS drive unit 30 has a first OIS drive unit 30X (X direction drive unit) and a second OIS drive unit 30Y (Y direction drive unit).
  • the OIS movable portion 10 is a portion that swings in the plane orthogonal to the optical axis during runout correction.
  • the OIS movable portion 10 includes an AF unit, a second stage 13, and X-direction reference balls 42A to 42C (see FIG. 8 and the like).
  • the AF unit has an AF movable portion 11 (first movable portion), a first stage 12 (first fixed portion), an AF drive portion 14 (Z-direction drive portion), and an AF support portion 15 (first support portion) ( 8 to 10).
  • the OIS fixing portion 20 is a portion to which the OIS movable portion 10 is connected via the OIS support portion 40.
  • the OIS fixing portion 20 includes a base 21.
  • the OIS movable portion 10 is arranged apart from the OIS fixing portion 20 in the optical axis direction, and is connected to the OIS fixing portion 20 via the OIS support portion 40. Further, the OIS movable portion 10 and the OIS fixing portion 20 are urged in a direction approaching each other by the OIS urging member 50.
  • the OIS urging members 50 are arranged at the four corners in the plan view of the optical element driving device 1.
  • the entire OIS movable portion 10 including the AF unit moves as a movable body.
  • the AF unit moves as a movable body. That is, with respect to the movement in the X direction, the second stage 13 constitutes the OIS fixing portion 20 together with the base 21, and the X direction reference balls 42A to 42C function as the OIS support portion 40.
  • the base 21 is formed of, for example, a polyarylate (PAR), a PAR alloy (for example, PAR / PC) in which a plurality of resin materials including PAR are mixed, or a molding material made of a liquid crystal polymer.
  • the base 21 is a rectangular member in a plan view and has a circular opening 211 in the center.
  • the base 21 has a first base portion 212 and a second base portion 213 forming the main surface of the base 21.
  • the second base portion 213 is a portion of the OIS movable portion 10 protruding toward the optical axis direction imaging side, that is, the protruding portions 112A to 112D of the AF movable portion 11 and the AF motor fixing portion 125 of the first stage 12 (FIG. 8, FIG. (See FIG. 9).
  • the second base portion 213 is formed to be one size larger in plan view than the protruding portions 112A to 112D and the AF motor fixing portion 125 so that interference does not occur during runout correction.
  • the sensor substrate 22 is arranged so that a part (the portion corresponding to the protruding portions 112B and 112C) is exposed.
  • the second base portion 213 is formed so as to be recessed with respect to the first base portion 212, whereby the moving stroke of the AF movable portion 11 is secured and the height of the optical element driving device 1 is reduced.
  • the sensor substrate 22 is located in a region where the AF drive unit 14 and the OIS drive unit 30 are not arranged, that is, a region corresponding to one side (fourth side) of the rectangular shape of the base 21. It is provided. As a result, the feeding lines and signal lines for the magnetic sensors 25X, 25Y, and 25Z can be integrated, and the wiring structure in the base 21 can be simplified (see FIG. 6).
  • the base 21 has an OIS motor fixing portion 215 in which the second OIS drive portion 30Y is arranged.
  • the OIS motor fixing portion 215 is provided, for example, at a corner portion of the base 21, is formed so as to project from the first base portion 212 toward the light receiving side in the optical axis direction, and has a shape capable of holding the second OIS drive portion 30Y. Have.
  • Terminal fittings 23A to 23C are arranged on the base 21 by, for example, insert molding.
  • the terminal fitting 23A includes a power supply line to the AF drive unit 14 and the first OIS drive unit 30X.
  • the terminal fitting 23A is exposed from, for example, the openings 216 formed at the four corners of the base 21, and is electrically connected to the OIS urging member 50.
  • the power supply to the AF drive unit 14 and the first OIS drive unit 30X is performed via the OIS urging member 50.
  • the terminal fitting 23B includes a feeding line (for example, 4 lines) and a signal line (for example, 6 lines) to the magnetic sensors 25X, 25Y, and 25Z.
  • the terminal fitting 23B is electrically connected to a wiring (not shown) formed on the sensor substrate 22.
  • the terminal fitting 23C includes a power supply line to the second OIS drive unit 30Y.
  • the base 21 has Y-direction reference ball holding portions 217A to 217C in which Y-direction reference balls 41A to 41C constituting the OIS support portion 40 are arranged.
  • the Y-direction reference ball holding portions 217A to 217C are formed by being recessed in a rectangular shape extending in the Y direction.
  • the Y-direction reference ball holding portions 217A to 217C are formed in a substantially V-shaped (tapered shape) in cross section so that the groove width becomes narrower toward the bottom surface side.
  • the Y-direction reference ball holding portions 217A and 217B are provided on the side (third side) where the second OIS driving unit 30Y of the base 21 is arranged, and the Y-direction reference ball holding portion 217C is provided.
  • the OIS movable portion 10 (second stage 13) is supported at three points by the Y-direction reference balls 41A to 41C, which are provided on the side (fourth side) on which the sensor board 22 is arranged. There is.
  • the sensor board 22 has wiring (not shown) including a feeding line and a signal line for the magnetic sensors 25X, 25Y, and 25Z.
  • Magnetic sensors 25X, 25Y, and 25Z are mounted on the sensor board 22.
  • the magnetic sensors 25X, 25Y, and 25Z are composed of, for example, a Hall element or a TMR (Tunnel Magneto Resistance) sensor, and are electrically connected to the terminal fitting 23B via wiring (not shown) formed on the sensor substrate 22. Will be done.
  • an opening 221 is provided in a portion corresponding to the Y direction reference ball holding portion 217C.
  • magnets 16X and 16Y are arranged at positions facing the magnetic sensors 25X and 25Y (see FIG. 10).
  • the position detection unit including the magnetic sensors 25X and 25Y and the magnets 16X and 16Y detects the positions of the OIS movable portion 10 in the X and Y directions.
  • a magnet 16Z is arranged at a position facing the magnetic sensor 25Z (see FIG. 10). The position of the AF movable portion 11 in the Z direction is detected by the position detection unit including the magnetic sensor 25Z and the magnet 16Z.
  • an optical sensor such as a photoreflector is used to determine the X-direction and Y-direction positions of the OIS movable portion 10 and the Z-direction position of the AF movable portion 11. It may be detected.
  • the OIS urging member 50 is composed of, for example, a tension coil spring, and connects the OIS movable portion 10 and the OIS fixing portion 20.
  • one end of the OIS urging member 50 is connected to the terminal fitting 23A of the base 21, and the other end is connected to the wirings 17A and 17B of the first stage 12.
  • the OIS urging member 50 receives a tensile load when the OIS movable portion 10 and the OIS fixing portion 20 are connected, and acts so that the OIS movable portion 10 and the OIS fixing portion 20 approach each other.
  • the OIS movable portion 10 is oscillatedly held in the XY plane in a state of being urged in the optical axis direction (a state of being pressed against the base 21) by the OIS urging member 50.
  • the OIS urging member 50 functions as a feeding line to the AF drive unit 14 and the first OIS drive unit 30X.
  • the OIS support portion 40 supports the OIS movable portion 10 with respect to the OIS fixing portion 20 in a state of being separated in the optical axis direction.
  • the OIS support portion 40 includes three Y-direction reference balls 41A to 41C interposed between the OIS movable portion 10 (second stage 13) and the base 21. Further, the OIS support portion 40 includes three X-direction reference balls 42A to 42C interposed between the first stage 12 and the second stage 13 in the OIS movable portion 10 (see FIG. 8 and the like).
  • the OIS movable portion 10 is accurately shaken in the XY plane by restricting the rollable directions of the Y-direction reference balls 41A to 41C and the X-direction reference balls 42A to 42C (six in total). You can move it.
  • the number of Y-direction reference balls and X-direction reference balls constituting the OIS support portion 40 can be appropriately changed.
  • the OIS drive unit 30 is an actuator that moves the OIS movable unit 10 in the X direction and the Y direction.
  • the OIS drive unit 30 includes a first OIS drive unit 30X (first XY direction drive unit) that moves the OIS movable unit 10 (AF unit only) in the X direction, and the entire OIS movable unit 10. It is composed of a second OIS drive unit 30Y (second XY direction drive unit) that moves in the Y direction.
  • the first OIS drive unit 30X and the second OIS drive unit 30Y are composed of an ultrasonic motor.
  • the first OIS drive unit 30X is fixed to the OIS motor fixing unit 124 along the X direction of the first stage 12 (see FIG. 9).
  • the second OIS drive unit 30Y is fixed to the OIS motor fixing unit 215 of the base 21 so as to extend along the Y direction. That is, the first OIS drive unit 30X and the second OIS drive unit 30Y are arranged along the sides orthogonal to each other.
  • FIGS. 7A and 7B The configuration of the OIS drive unit 30 is shown in FIGS. 7A and 7B.
  • FIG. 7A shows a state in which each member of the OIS drive unit 30 is assembled
  • FIG. 7B shows a state in which each member of the OIS drive unit 30 is disassembled.
  • 7A and 7B show the second OIS drive unit 30Y, but the main configuration of the first OIS drive unit 30X, specifically, the configuration except for the shape of the OIS electrode 33 is the same.
  • OIS drive unit 30 is treated as a diagram.
  • the OIS drive unit 30 includes an OIS resonance unit 31, an OIS piezoelectric element 32, an OIS electrode 33, and an OIS power transmission unit 34.
  • the driving force of the OIS drive unit 30 is transmitted to the second stage 13 via the OIS power transmission unit 34.
  • the first OIS drive unit 30X is connected to the second stage 13 via the first OIS power transmission unit 34X
  • the second OIS drive unit 30Y is connected to the second stage 13 via the second OIS power transmission unit 34Y. Is connected to the second stage 13.
  • the OIS piezoelectric element 32 is, for example, a plate-shaped element made of a ceramic material, and generates vibration by applying a high frequency voltage. Two OIS piezoelectric elements 32 are arranged so as to sandwich the body portion 311 of the OIS resonance portion 31.
  • the OIS electrode 33 sandwiches the OIS resonance portion 31 and the OIS piezoelectric element 32, and applies a voltage to the OIS piezoelectric element 32.
  • the OIS electrode 33 of the first OIS drive unit 30X is electrically connected to the wiring 17A of the first stage 12, and the OIS electrode 33 of the second OIS drive unit 30Y is electrically connected to the terminal fitting 23C of the base 21. Be connected.
  • the OIS resonance portion 31 is formed of a conductive material and resonates with the vibration of the OIS piezoelectric element 32 to convert the vibration motion into a linear motion.
  • the OIS resonance portion 31 is formed by, for example, laser processing, etching processing, press processing, or the like of a metal plate.
  • the OIS resonance portion 31 has a substantially rectangular body portion 311 sandwiched between the OIS piezoelectric elements 32, and two arm portions 312 extending in the X direction or the Y direction from the upper and lower portions of the body portion 311.
  • the energizing unit 314 of the first OIS drive unit 30X is electrically connected to the wiring 17A of the first stage 12, and the energizing unit 314 of the second OIS drive unit 30Y is electrically connected to the terminal fitting 23C of the base 21. Be connected.
  • the OIS piezoelectric element 32 is attached to the body portion 311 of the OIS resonance portion 31 from the thickness direction and is sandwiched by the OIS electrode 33, so that they are electrically connected to each other. For example, when one of the feeding paths is connected to the OIS electrode 33 and the other is connected to the energized portion 314 of the OIS resonance portion 31, a voltage is applied to the OIS piezoelectric element 32 and vibration is generated.
  • the OIS resonance unit 31 has at least two resonance frequencies, and is deformed with different behaviors with respect to each resonance frequency.
  • the overall shape of the OIS resonant portion 31 is set so that it deforms with different behaviors with respect to the two resonant frequencies.
  • the different behaviors are the behavior of moving the OIS power transmission unit 34 forward in the X direction or the Y direction and the behavior of moving it backward.
  • the OIS power transmission unit 34 is a chucking guide extending in one direction, one end of which is connected to the arm portion 312 of the OIS resonance portion 31, and the other end of which is connected to the second stage 13.
  • the OIS power transmission unit 34 has an OIS motor contact portion 341, a stage fixing portion 343, and a connecting portion 342.
  • the OIS motor contact portion 341 comes into contact with the free end portion of the arm portion 312 of the OIS resonance portion 31.
  • the stage fixing portion 343 is arranged at the end of the OIS power transmission portion 34 and is fixed to the OIS chucking guide fixing portion 135 (see FIG. 8 and the like) of the second stage 13.
  • the connecting portion 342 is a portion that connects the OIS motor contact portion 341 and the stage fixing portion 343, and is branched into two from the stage fixing portion 343 and is formed substantially parallel to each other.
  • the width between the OIS motor contact portions 341 is set wider than the width between the free ends of the arm portions 312 of the OIS resonance portion 31.
  • a separation portion 344 larger than the width of the connection end portion is interposed between the two connecting portions 342, thereby between the OIS motor contact portions 341.
  • the width can be expanded.
  • the separation portion 344 is integrally formed with, for example, the stage fixing portion 343.
  • stage fixing portion 343 in the stage fixing portion 343, one side of the mounting portion of the connecting portion 342 is open, but the stage fixing portion 343 is the base of the connecting portion 342 (the stage fixing portion 343 side). It may have a structure that sandwiches the end portion of the). In this case, it is possible to prevent the connecting portion 342 from shifting and falling off over time, and the reliability is improved.
  • the outer shape of the optical element drive device 1 is increased only by increasing the contact portion in the X direction or the Y direction.
  • the moving stroke of the OIS movable portion 10 can be lengthened without any problem.
  • the first OIS drive unit 30X is fixed to the OIS movable unit 10 (first stage 12), is connected to the second stage 13 via the OIS power transmission unit 34X, and is Y by the second OIS drive unit 30Y. At the time of runout correction in the direction, it moves together with the OIS movable portion 10.
  • the second OIS drive unit 30Y is fixed to the OIS fixing unit 20 (base 21), connected to the second stage 13 via the OIS power transmission unit 34Y, and X by the first OIS drive unit 30X. Not affected by directional runout correction. That is, the movement of the OIS movable portion 10 by one OIS drive unit 30 is not hindered by the structure of the other OIS drive unit 30. Therefore, it is possible to prevent the OIS movable portion 10 from rotating around the Z axis, and the OIS movable portion 10 can be swung accurately in the XY plane.
  • FIG. 9 shows a state in which FIG. 8 is rotated by 180 ° around the Z axis.
  • FIG. 10 is a downward perspective view showing a state in which FIG. 8 is rotated by 180 ° around the Z axis.
  • the AF drive unit 14 and the first OIS drive unit 30X are in a state of being removed from the first stage 12.
  • the side on which the AF drive unit 14 is arranged is the “first side”
  • the side on which the first OIS drive unit 30X is arranged is the “second side”.
  • the side on which the second OIS drive unit 30Y is arranged is referred to as a "side”
  • the remaining side is referred to as a "fourth side".
  • the OIS movable unit 10 includes an AF movable unit 11, a first stage 12, a second stage 13, an AF drive unit 14, an AF support unit 15, and the like.
  • the entire OIS movable portion 10 including the first stage 12 and the second stage 13 is a movable body, whereas the second stage 13 is the OIS fixed portion 20 for the movement in the X direction.
  • the first stage 12 functions as an AF fixing portion that supports the AF movable portion 11.
  • the AF movable portion 11 is a lens holder that holds the lens portion 2 (see FIG. 2), and moves in the optical axis direction at the time of focusing.
  • the AF movable portion 11 is arranged radially inward with respect to the first stage 12 (AF fixing portion), and is supported in a state of being urged to the first stage 12 via the AF support portion 15.
  • the AF movable portion 11 is formed of, for example, polyarylate (PAR), a PAR alloy in which a plurality of resin materials including PAR are mixed, a liquid crystal polymer, or the like.
  • the AF movable portion 11 has a cylindrical lens accommodating portion 111.
  • the lens portion 2 is fixed to the inner peripheral surface of the lens accommodating portion 111 by, for example, adhesion.
  • the AF movable portion 11 has protruding portions 112A to 112D protruding outward in the radial direction and extending in the optical axis direction on the outer peripheral surface of the lens accommodating portion 111.
  • the protrusions 112A to 112D are preferably arranged symmetrically with respect to the optical axis. In the present embodiment, protrusions 112A to 112D are provided around the optical axis at intervals of approximately 90 °.
  • the protruding portions 112A to 112D project toward the optical axis direction imaging side from the lower surface of the lens accommodating portion 111, and abut against the second base portion 213 of the base 21 to cause the AF movable portion 11 to form an optical axis direction imaging side ( Restrict movement to the lower side).
  • the protrusions 112A to 112D come into contact with the second base portion 213 of the base 21 in the reference state in which the AF drive portion 14 is not driven.
  • the protrusions 112A and 112B on the AF drive unit 14 side hold the AF support unit 15 together with the first stage 12.
  • One protruding portion 112A accommodates a first Z-direction reference ball 15A constituting the AF support portion 15.
  • the other protruding portion 112B accommodates a second Z-direction reference ball 15B constituting the AF support portion 15.
  • the protruding portions 112A and 112B accommodate the first preload balls 15C and the second preload balls 15D, which constitute the AF support portion 15, respectively.
  • a magnet accommodating portion 114 accommodating the magnet 16Z for Z position detection is provided on the outer peripheral surface of the lens accommodating portion 111.
  • the magnet 16Z is arranged in the magnet accommodating portion 114.
  • a magnetic sensor 25Z for Z position detection is arranged at a position facing the magnet 16Z in the optical axis direction (see FIG. 4).
  • the AF power transmission portion 144 is arranged between the protrusions 112A and 112B.
  • the AF power transmission unit 144 is a chucking guide having a predetermined length in the Z direction, and has a side wall facing the X direction and projecting in the Y direction (-side).
  • the arm portion 141b of the resonance portion 141 of the AF drive portion 14 abuts so as to expand the side wall of the AF power transmission portion 144, and the power of the AF drive portion 14 is transmitted to the AF movable portion 11.
  • the side wall of the AF power transmission portion 144 functions as a leaf spring, so that the driving force generated by the deformation of the resonance portion 141 is efficiently transmitted.
  • the structure of the AF power transmission unit 144 can be arbitrarily changed.
  • the side wall may be folded back in the Z direction to form a leaf spring so as to be located inside the side wall in the X direction so that the urging force is exerted in the direction of pushing back the arm portion 141b of the AF drive portion 14.
  • the driving force generated by the deformation of the resonance unit 141 is more efficiently transmitted to the AF power transmission unit 144.
  • the AF power transmission unit 144 is composed of a separate member from the AF movable unit 11.
  • the AF power transmission unit 144 has, for example, a U-shape in a plan view, and the bottom surface portion is fixed to the outer peripheral surface of the lens accommodating portion 111 in a state where the side surface portions face each other in the X direction.
  • the AF power transmission unit 144 is made of, for example, a metal material.
  • the first stage 12 supports the AF movable portion 11 via the AF support portion 15.
  • the second stage 13 is arranged on the optical axis direction imaging side of the first stage 12 via the X-direction reference balls 42A to 42C.
  • the first stage 12 moves in the X direction and the Y direction at the time of runout correction, and the second stage 13 moves only in the Y direction at the time of runout correction.
  • the first stage 12 is a member having a substantially rectangular shape in a plan view seen from the optical axis direction, and is formed of, for example, a liquid crystal polymer.
  • the first stage 12 has a substantially circular opening 121 in a portion corresponding to the AF movable portion 11.
  • the opening 121 is formed with notches 122 corresponding to the protrusions 112A to 112D of the AF movable portion 11 and the magnet accommodating portion 114.
  • the portion corresponding to the first OIS drive unit 30X (the outer surface of the side wall along the second side) can be arranged so that the first OIS drive unit 30X can be arranged without protruding outward in the radial direction.
  • the portion corresponding to the second OIS drive unit 30Y (the outer surface of the side wall along the third side) is also formed to be recessed inward in the radial direction.
  • the first stage 12 has X-direction reference ball holding portions 123A to 123C on the lower surface for holding the X-direction reference balls 42A to 42C.
  • the X-direction reference ball holding portions 123A to 123C are formed by being recessed in a rectangular shape extending in the X direction.
  • the X-direction reference ball holding portions 123A to 123C face the X-direction reference ball holding portions 133A to 133C of the second stage 13 in the Z direction.
  • the X-direction reference ball holding portions 123A and 123B are formed in a substantially V-shaped (tapered shape) so that the groove width becomes narrower toward the bottom surface side, and the X-direction reference ball holding portions 123C are substantially U. It is formed in a character shape.
  • an AF motor fixing portion 125 in which the AF drive portion 14 is arranged is formed on one side wall along the X direction (the side wall along the first side).
  • the AF motor fixing portion 125 has an upper fixing plate (reference numeral omitted) and a lower fixing plate 125a, and the AF driving portion 14 is sandwiched between them.
  • the AF resonance unit 141 is inserted into an insertion hole (reference numeral omitted) provided in the upper fixing plate and the lower fixing plate 125a, and is fixed by adhesion.
  • the upper fixing plate is composed of a part of the wiring 17B, and the AF resonance portion 141 is electrically connected to the wiring 17B.
  • magnets 16X and 16Y for XY position detection are arranged on one side wall along the Y direction (side wall along the fourth side).
  • the magnet 16X is magnetized in the X direction
  • the magnet 16Y is magnetized in the Y direction
  • magnetic sensors 25X and 25Y for XY position detection are arranged at positions facing the magnets 16X and 16Y in the optical axis direction (see FIG. 4).
  • wirings 17A and 17B are embedded in the first stage 12 by, for example, insert molding.
  • the wirings 17A and 17B are arranged along the first side and the second side, for example.
  • the wirings 17A and 17B are exposed from the four corners of the first stage 12, and one end of the OIS urging member 50 is connected to these portions. Power is supplied to the first OIS drive unit 30X via the wiring 17A, and power is supplied to the AF drive unit 14 via the wiring 17B.
  • the second stage 13 is a member having a substantially rectangular shape in a plan view seen from the optical axis direction, and is formed of, for example, a liquid crystal polymer.
  • the inner peripheral surface 131 of the second stage 13 is formed corresponding to the outer shape of the AF movable portion 11.
  • the portions corresponding to the first OIS drive unit 30X and the second OIS drive unit 30Y are the same as those in the first stage 12. In addition, it is formed by denting inward in the radial direction.
  • the second stage 13 has Y-direction reference ball holding portions 134A to 134C on the lower surface, which accommodate the Y-direction reference balls 41A to 41C.
  • the Y-direction reference ball holding portions 134A to 134C are formed by being recessed in a rectangular shape extending in the Y direction.
  • the Y-direction reference ball holding portions 134A to 134C face the Y-direction reference ball holding portions 217A to 217C of the base 21 in the Z direction.
  • the Y-direction reference ball holding portions 134A and 134B are formed in a substantially V-shaped (tapered shape) so that the groove width becomes narrower toward the bottom surface side, and the Y-direction reference ball holding portion 134C is substantially U. It is formed in a character shape.
  • the second stage 13 has X-direction reference ball holding portions 133A to 133C on the upper surface, which accommodate the X-direction reference balls 42A to 42C.
  • the X-direction reference ball holding portions 133A to 133C are formed by being recessed in a rectangular shape extending in the X direction.
  • the X-direction reference ball holding portions 133A to 133C face the X-direction reference ball holding portions 123A to 123C of the first stage 12 in the Z direction.
  • the X-direction reference ball holding portions 133A to 133C are formed in a substantially V-shaped (tapered shape) in cross section so that the groove width becomes narrower toward the bottom surface side.
  • the X-direction reference ball holding portions 133A and 133B are provided on the side (second side) where the first OIS driving unit 30X of the second stage 13 is arranged, and the X-direction reference ball holding portion is provided.
  • the 133C is provided on the side (first side) where the AF drive unit 14 is arranged, and the first stage 12 is supported at three points by the X-direction reference balls 42A to 42C.
  • the Y-direction reference balls 41A to 41C constituting the OIS support portion 40 are sandwiched by the Y-direction reference ball holding portions 217A to 217C of the base 21 and the Y-direction reference ball holding portions 134A to 134C of the second stage 13 by multipoint contact. Will be done. Therefore, the Y-direction reference balls 41A to 41C stably roll in the Y-direction.
  • the X-direction reference balls 42A to 42C are sandwiched by the X-direction reference ball holding portions 133A to 133C of the second stage 13 and the X-direction reference ball holding portions 123A to 123C of the first stage 12 in a multi-point contact. Therefore, the X-direction reference balls 42A to 42C stably roll in the X-direction.
  • the AF support portion 15 is a portion that supports the AF movable portion 11 with respect to the first stage 12 (AF fixing portion).
  • the AF support portion 15 is composed of a first Z-direction reference ball 15A, a second Z-direction reference ball 15B, a first preload ball 15C, and a second preload ball 15D.
  • the first Z-direction reference ball 15A, the second Z-direction reference ball 15B, the first preload ball 15C, and the second preload ball 15D are each a plurality of balls arranged side by side in the Z direction. It is composed of (here, 3 pieces).
  • the intermediate ball is provided to secure the separation distance between the upper and lower balls, and may have a smaller diameter than the upper and lower balls.
  • the AF drive unit 14 is an actuator that moves the AF movable unit 11 in the Z direction. Like the OIS drive unit 30, the AF drive unit 14 is composed of an ultrasonic motor. The AF drive unit 14 is fixed to the AF motor fixing unit 125 of the first stage 12 so that the arm unit 141b extends in the Z direction.
  • FIGS. 11A and 11B The configuration of the AF drive unit 14 is shown in FIGS. 11A and 11B.
  • FIG. 11A shows a state in which each member of the AF drive unit 14 is assembled
  • FIG. 11B shows a state in which each member of the AF drive unit 14 is disassembled.
  • the configuration of the AF drive unit 14 is almost the same as that of the OIS drive unit 30.
  • the AF drive unit 14 includes an AF resonance unit 141, an AF piezoelectric element 142, an AF electrode 143, and an AF power transmission unit 144.
  • the driving force of the AF driving unit 14 is transmitted to the AF movable unit 11 via the AF power transmission unit 144.
  • the AF piezoelectric element 142 is, for example, a plate-shaped element made of a ceramic material, and generates vibration by applying a high frequency voltage.
  • Two AF piezoelectric elements 142 are arranged so as to sandwich the body portion 141a of the AF resonance portion 141.
  • the AF electrode 143 sandwiches the AF resonance portion 141 and the AF piezoelectric element 142, and applies a voltage to the AF piezoelectric element 142.
  • the AF resonance portion 141 is formed of a conductive material and resonates with the vibration of the AF piezoelectric element 142 to convert the vibration motion into a linear motion.
  • the AF resonance portion 141 is formed by, for example, laser processing, etching processing, press processing, or the like of a metal plate.
  • the AF resonance portion 141 is a substantially rectangular body portion 141a sandwiched between the AF piezoelectric elements 142, two arm portions 141b extending in the Z direction from the body portion 141a, and a central portion of the body portion 141a.
  • the current-carrying portion 141c extending in the Z direction from the center and electrically connected to the power feeding path (wiring 17B (upper fixing plate 125a) of the first stage 12) and the side opposite to the current-carrying portion 141c from the central portion of the body portion 141a.
  • the two arm portions 141b have a symmetrical shape and are symmetrically deformed in resonance with the vibration of the AF piezoelectric element 142.
  • the AF drive portion 14 has a stage fixing portion 141d extending to the AF drive portion 14.
  • the two arm portions 141b extend in the Z direction and are arranged so as to sandwich the AF power transmission portion 144 at the free end portion.
  • the AF piezoelectric element 142 is attached to the body portion 141a of the AF resonance portion 141 from the thickness direction and is sandwiched by the AF electrode 143 so that they are electrically connected to each other.
  • a voltage is applied to the AF piezoelectric element 142 and vibration is generated.
  • the AF resonance unit 141 has at least two resonance frequencies, and is deformed with different behaviors with respect to each resonance frequency.
  • the AF resonance portion 141 is set to have an overall shape so as to be deformed with different behaviors with respect to the two resonance frequencies.
  • the AF piezoelectric element 142 vibrates and the AF resonance unit 141 is deformed according to the frequency.
  • the AF power transmission unit 144 is slid in the Z direction by the driving force of the AF drive unit 14. Along with this, the AF movable portion 11 moves in the Z direction, and focusing is performed. Since the AF support portion 15 is composed of balls, the AF movable portion 11 can smoothly move in the Z direction. Further, since the AF drive unit 14 and the AF power transmission unit 144 are only in contact with each other in an urged state, simply increasing the contact portion in the Z direction impairs the reduction in height of the optical element drive device 1. Without this, the moving stroke of the AF movable portion 11 can be easily lengthened.
  • the OIS piezoelectric element 32 vibrates and the OIS resonance unit 31 is deformed according to the frequency.
  • the driving force of the OIS driving unit 30 causes the OIS power transmitting unit 34 to slide in the X direction or the Y direction.
  • the OIS movable portion 10 moves in the X direction or the Y direction, and runout correction is performed. Since the OIS support portion 40 is composed of balls, the OIS movable portion 10 can smoothly move in the X direction or the Y direction.
  • the first stage 12 to the second stage 13 in which the first OIS drive unit 30X is arranged are arranged. Power is transmitted to.
  • the ball 41 sandwiched between the second stage 13 and the base 21 cannot roll in the X direction, the position of the second stage 13 in the X direction with respect to the base 21 is maintained.
  • the ball 42 sandwiched between the first stage 12 and the second stage 13 can roll in the X direction, the first stage 12 moves in the X direction with respect to the second stage 13. That is, the second stage 13 constitutes the OIS fixing portion 20, and the first stage 12 constitutes the OIS movable portion 10.
  • the second OIS drive unit 30Y when the second OIS drive unit 30Y is driven and the OIS power transmission unit 34 moves in the Y direction, power is transmitted from the base 21 in which the second OIS drive unit 30Y is arranged to the second stage 13. To. At this time, since the ball 42 sandwiched between the first stage 12 and the second stage 13 cannot roll in the Y direction, the position of the first stage 12 in the Y direction with respect to the second stage is maintained. On the other hand, since the ball 41 sandwiched between the second stage 13 and the base 21 can roll in the Y direction, the second stage 13 moves in the Y direction with respect to the base 21. The first stage 12 also follows the second stage 13 and moves in the Y direction. That is, the base 21 constitutes the OIS fixing portion 20, and the AF unit including the first stage 12 and the second stage 13 constitutes the OIS movable portion 10.
  • the OIS movable portion 10 swings in the XY plane, and runout correction is performed.
  • the energizing voltage to the OIS drive unit 30 is set based on the detection signal indicating the angular vibration from the vibration detection unit (for example, a gyro sensor, not shown) so that the angular vibration of the camera module A is offset. Be controlled.
  • the vibration detection unit for example, a gyro sensor, not shown
  • the AF resonance unit 141 and the AF power transmission unit 144 are in contact with each other and slide with each other during driving.
  • the OIS resonance unit 31 and the OIS power transmission unit 34 are in contact with each other and slide with each other during drive. That is, the AF drive unit 14 and the OIS drive unit 30 are ultrasonic motor type drive units that move the passive element relative to the active element.
  • the active element is composed of an AF resonance unit 141 having an arm unit 141b that resonates with the vibration of the AF piezoelectric element 142 and deforms, and linearly moves the vibration motion of the AF piezoelectric element 142. Convert to.
  • the passive element is composed of an AF power transmission unit 144 and is arranged so as to come into contact with the arm unit 141b in an urged state.
  • the active element is composed of an OIS resonance unit 31 having an arm unit 31b that resonates with the vibration of the OIS piezoelectric element and deforms, and converts the vibration motion of the OIS piezoelectric element 32 into a linear motion.
  • the passive element is composed of the OIS power transmission unit 34 and is arranged so as to come into contact with the arm unit 31b in a urged state.
  • the passive element is moved to the combination of sliding members that slide with each other, that is, the combination of the AF resonance unit 141 and the AF power transmission unit 144, and the combination of the OIS resonance unit 31 and the OIS power transmission unit 34. It is required to have excellent wear resistance for a long period of time while exhibiting a frictional force to the extent possible. However, it is not easy to balance these because the frictional force and the wear resistance have contradictory characteristics, such that the wear resistance decreases when the frictional force is increased. As a result of diligent studies on the combination of sliding members, the present inventors have come up with a combination that can satisfy the requirements for the AF drive unit 14 and the OIS drive unit 30, and have completed the present invention. In the present embodiment, by applying the drive unit according to the present invention to the AF drive unit 14 and the OIS drive unit 30, the drive performance of the AF drive unit 14 and the OIS drive unit 30 is improved.
  • the AF power transmission unit 144 which is a passive element, has a coating layer on the contact surface with the AF resonance unit 141, which is an active element, and the coating layer has a hardness and a shear strength higher than those of the AF resonance unit 141. big.
  • the OIS power transmission unit 34 which is a passive element, has a coating layer on the contact surface with the OIS resonance unit 31, which is an active element, and the coating layer has a hardness and a shear strength higher than those of the OIS resonance unit 34. big.
  • the active element side AF resonance portion 141, OIS resonance portion 31
  • the wear resistance can be easily improved by controlling the surface state of the contact surface on the active element side.
  • the stability of operation can be improved. That is, if a streak-like wear mark is formed on the contact surface due to local wear on the passive element side, unexpected operation may occur when the active side element is removed from the wear mark. It is possible to prevent such a problem from occurring.
  • the contact surfaces of the AF resonance portion 141 and the OIS resonance portion 31, which are active elements, may be provided with a coating layer such as hard plating or coating, or may be surface-treated other than the coating layer. good.
  • the coating layer may be formed directly on the active side base material which is the main material of the active element, or another member such as a plate having the coating layer may be attached to the active side base material. good.
  • the active-side base material which is the main material of the active element, may be any metal having predetermined conductivity, shear strength, hardness, specific gravity, Young's modulus, etc., and for example, stainless steel is suitable.
  • the Vickers hardness of the stainless steel rope is 180 to 400 HV.
  • the AF power transmission unit 144 and the OIS power transmission unit 34 which are passive elements, are composed of a passive side base material which is a main material and a coating layer. By providing a coating layer having higher hardness and shear strength than the active element on the passive element side, wear of the passive element can be suppressed.
  • the passive side base material preferably has a rigidity equal to or higher than that of the active side base material, and for example, stainless steel is suitable.
  • the AF power transmission unit 144 and the OIS power transmission unit 34 can be imparted with self-restoring property to function as leaf springs, and it becomes easy to develop a desired frictional force between the active element and the passive element.
  • the stainless steel rope forming the active side base material and the stainless steel rope forming the passive side base material may be of the same steel type or different steel types. For example, an appropriate steel grade is selected in consideration of the transmission of force from the active element to the passive element.
  • the coating layer of the passive element for example, fine ceramics such as diamond-like carbon (DLC) and zirconia (ZnO 2) are suitable.
  • DLC diamond-like carbon
  • ZnO 2 zirconia
  • the Vickers hardness of DLC is 1100 to 7000 HV
  • the Vickers hardness of zirconia is 1200 to 1400 HV, both of which are harder than stainless steel. If the contact surfaces of the active element and the passive element are made of metals, agglutination may occur. Therefore, the coating layer is preferably formed of a material other than the metal.
  • DLC when DLC is applied to the coating layer, the amount of wear of the active element and passive element when the urging load (friction force) is increased is smaller than that when zirconia is applied, and there is almost no change. It has been confirmed experimentally. Further, DLC is known to have self-lubricating property, and although it has a higher hardness than ceramics such as zirconia, it can be expected to have an effect of suppressing wear generated on the active side. From this, DLC is more suitable for the coating layer from the viewpoint that it can easily cope with the required urging load.
  • the coating layer on the passive element side is made of a material harder than the active element, wear mainly occurs in the active element.
  • the actual amount of wear is determined by a combination of multiple factors such as the hardness of the sliding member, compatibility with the mating material, and the environment in which it is used. When it is about 2.5 times or more of, it is considered that almost no wear of the coating layer occurs regardless of other factors. Therefore, by focusing on the wear resistance of the active element, the wear resistance of the drive unit can be improved.
  • the active-side substrate of the AF resonance portion 141 and the OIS resonance portion 31 is flattened at least on the contact surface with the mating material (coating layer on the passive side). As a result, the surface texture is improved as compared with the state after processing, and the wear resistance of the active side base material is improved.
  • Electropolishing is a method in which a polishing object is made a positive electrode and a DC current is passed through an electrolytic solution to melt and smooth the metal surface.
  • mechanical polishing using a machine tool such as a grinder is performed to some extent. It is done after smoothing.
  • Barrel polishing is a method in which an object to be polished, an abrasive, or the like is placed in a barrel tank and subjected to rotation or vibration for polishing.
  • Plasma treatment is a method of chemically modifying the surface of an object by irradiating it with plasma, and has an advantage that it can be applied to a sheet-shaped object.
  • the peak density Spd of the peak on the contact surface with the passive element is 200,000 to 1,500,000.
  • the true contact area with the passive element is appropriately controlled, and cohesive wear including fretting wear and abstract wear can be suppressed, so that wear resistance is improved.
  • the AF drive unit 14 (drive unit) according to the embodiment has an AF piezoelectric element 142 that generates vibration by applying a voltage, and an arm unit 141b that resonates with the vibration of the AF piezoelectric element 142 and deforms.
  • the AF resonance portion 141 active element that converts the vibrational motion of the AF piezoelectric element 142 into a linear motion is arranged so as to be in contact with the arm portion 141b in an urged state, and is relatively relative to the AF resonance portion 141. It has a moving AF power transmission unit 144 (passive element).
  • the OIS drive unit 30 (drive unit) has an OIS piezoelectric element 32 that generates vibration by applying a voltage and an arm portion 31b that resonates with the vibration of the OIS piezoelectric element 32 and deforms, and the vibration motion of the OIS piezoelectric element 32.
  • the OIS resonance unit 31 active element that converts the (Passive element) and.
  • the AF power transmission unit 144 and the OIS power transmission unit 34 which are passive elements, have a coating layer on the contact surface with the AF resonance unit 141 and the OIS resonance unit 31, which are active elements. The hardness and shear strength of the coating layer are larger than those of the active element.
  • the coating layer of the passive element is preferably about 2.5 times or more the hardness of the active side base material which is the main material of the active element.
  • the active side base material is formed of stainless steel and the coating layer of the passive element is formed of diamond-like carbon (DLC).
  • the passive side base material is preferably made of stainless steel as in the active side base material.
  • the active side base material has a flattening treatment on the contact surface with the passive element. As the flattening treatment, barrel polishing or electrolytic polishing is suitable. Further, the active side base material preferably has a peak density Spd of 200,000 to 1.5 million on the contact surface with the passive element.
  • the AF drive unit 141 and the OIS drive unit 30 (drive unit) it is possible to suppress deterioration of drive performance over time due to wear and improve the reliability of the product to which the drive unit is applied. can.
  • a smartphone M which is a mobile terminal with a camera
  • the present invention uses the camera module and the image information obtained by the camera module. It can be applied to a camera-mounted device having an image processing unit for processing.
  • Camera-mounted devices include information equipment and transportation equipment.
  • the information device includes, for example, a mobile phone with a camera, a notebook computer, a tablet terminal, a portable game machine, a web camera, and an in-vehicle device with a camera (for example, a back monitor device and a drive recorder device).
  • the transportation equipment includes, for example, an automobile.
  • FIGS. 12A and 12B are diagrams showing an automobile V as a camera-mounted device for mounting an in-vehicle camera module VC (Vehicle Camera).
  • 12A is a front view of the automobile V
  • FIG. 12B is a rear perspective view of the automobile V.
  • the automobile V is equipped with the camera module A described in the embodiment as the in-vehicle camera module VC.
  • the vehicle-mounted camera module VC may be attached to the windshield toward the front or attached to the rear gate toward the rear, for example.
  • This in-vehicle camera module VC is used for a back monitor, a drive recorder, a collision avoidance control, an automatic driving control, and the like.
  • the optical element driving device 1 for driving the lens unit 2 as an optical element has been described, but the optical element to be driven may be an optical element other than the lens such as a mirror or a prism.
  • Optical element drive device 10 OIS movable part (movable part) 12 First stage (fixed part) 13 Second stage 14 AF drive unit (drive unit) 141 AF resonance part (active element) 142 AF Piezoelectric element (active element) 143 AF electrode 144 AF power transmission unit (passive element) 15 AF support part 20 OIS fixing part (fixing part) 21 Base 30 OIS drive unit (drive unit) 31 OIS resonance part (active element) 32 OIS Piezoelectric element (active element) 33 OIS electrode 34 OIS power transmission unit (passive element) 40 OIS support 50 OIS urging member A Camera module M Smartphone (camera-mounted device)

Landscapes

  • Lens Barrels (AREA)
  • Adjustment Of Camera Lenses (AREA)

Abstract

駆動ユニットは、電圧印可により振動を発生する圧電素子と、圧電素子の振動に共振して変形するアーム部を有し圧電素子の振動を直線運動に変換する能動要素と、付勢された状態で前記アーム部に接触するように配置され、能動要素に対して相対的に移動する受動要素とを備え、受動要素は、能動要素との接触面にコーティング層を有し、コーティング層の硬度及びせん断強度が、能動要素よりも大きい。

Description

駆動ユニット、光学素子駆動装置、カメラモジュール、及びカメラ搭載装置
　本発明は、駆動ユニット、光学素子駆動装置、カメラモジュール、及びカメラ搭載装置に関する。
　一般に、スマートフォン等の携帯端末には、小型のカメラモジュールが搭載されている。このようなカメラモジュールには、被写体を撮影するときのピント合わせを自動的に行うオートフォーカス機能（以下「ＡＦ機能」と称する、ＡＦ：Auto Focus）及び撮影時に生じる振れ（振動）を光学的に補正して画像の乱れを軽減する振れ補正機能（以下「ＯＩＳ機能」と称する、ＯＩＳ：Optical Image Stabilization）を有するレンズ駆動装置が適用される（例えば、特許文献１）。
　ＡＦ機能及びＯＩＳ機能を有するレンズ駆動装置は、レンズ部を光軸方向に移動させるためのオートフォーカス駆動部（以下「ＡＦ駆動部」と称する）と、レンズ部を光軸方向に直交する平面内で揺動させるための振れ補正駆動部（以下「ＯＩＳ駆動部」と称する）と、を備える。特許文献１では、ＡＦ駆動部及びＯＩＳ駆動部に超音波モーター型の駆動ユニットが適用されている。
国際公開第２０１５／１２３７８７号
　しかしながら、超音波モーター型の駆動ユニットにおいては、共振部からなる能動要素と、能動要素に対して相対的に移動する受動要素とが、付勢された状態で接触し、駆動時には両者が摺動することとなるため、摩耗によって経時的に駆動性能が損なわれる虞がある。特に、能動要素と受動要素との間で受動要素を移動できる程度の摩擦力が必要である一方、摩擦力が増大すると接触部分が摩耗しやすくなるため、これらをバランスさせることが重要となる。
　本発明の目的は、摩耗による経時的な駆動性能の低下を抑制できる、信頼性の高い駆動ユニット、光学素子駆動装置、カメラモジュール及びカメラ搭載装置を提供することである。
　本発明に係る駆動ユニットは、
　電圧印可により振動を発生する圧電素子と、
　前記圧電素子の振動に共振して変形するアーム部を有し前記圧電素子の振動を直線運動に変換する能動要素（共振器）と、
　付勢された状態で前記アーム部に接触するように配置され、前記能動要素に対して相対的に移動する受動要素と、を備える駆動ユニットであって、
　前記受動要素は、前記能動要素との接触面にコーティング層を有し、
　前記コーティング層の硬度及びせん断強度が、前記能動要素よりも大きい。
　本発明に係る光学素子駆動装置は、
　固定部と、
　前記固定部から離間して配置され光学素子を保持する可動部と、
　前記固定部に対して前記可動部を支持する支持部と、
　上記の駆動ユニットで構成され、前記固定部に対して前記可動部を移動させる駆動部と、を備える。
　本発明に係るカメラモジュールは、
　上記の光学素子駆動装置と、
　前記光学素子であるレンズ部と、
　前記レンズ部により結像された被写体像を撮像する撮像部と、
　を備える、カメラモジュール。
　本発明に係るカメラ搭載装置は、
　情報機器又は輸送機器であるカメラ搭載装置であって、
　上記のカメラモジュールと、
　前記カメラモジュールで得られた画像情報を処理する画像処理部と、を備える。
　本発明によれば、摩耗による経時的な駆動性能の低下を抑制できる、信頼性の高い駆動ユニット、光学素子駆動装置、カメラモジュール及びカメラ搭載装置が提供される。
図１Ａ、図１Ｂは、本発明の一実施の形態に係るカメラモジュールを搭載するスマートフォンを示す図である。 図２は、カメラモジュールの外観斜視図である。 図３Ａ、図３Ｂは、実施の形態に係る光学素子駆動装置の外観斜視図である。 図４は、光学素子駆動装置の分解斜視図である。 図５は、光学素子駆動装置の分解斜視図である。 図６は、ベースの配線構造を示す平面図である。 図７Ａ、図７Ｂは、ＯＩＳ駆動部の斜視図である。 図８は、ＯＩＳ可動部の分解斜視図である。 図９は、ＯＩＳ可動部の分解斜視図である。 図１０は、ＯＩＳ可動部の分解斜視図である。 図１１Ａ、図１１Ｂは、ＡＦ駆動部の斜視図である。 図１２Ａ、図１２Ｂは、車載用カメラモジュールを搭載するカメラ搭載装置としての自動車を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１Ａ、図１Ｂは、本発明の一実施の形態に係るカメラモジュールＡを搭載するスマートフォンＭ（カメラ搭載装置の一例）を示す図である。図１ＡはスマートフォンＭの正面図であり、図１ＢはスマートフォンＭの背面図である。
　スマートフォンＭは、２つの背面カメラＯＣ１、ＯＣ２からなるデュアルカメラを有する。本実施の形態では、背面カメラＯＣ１、ＯＣ２に、カメラモジュールＡが適用されている。
　カメラモジュールＡは、ＡＦ機能及びＯＩＳ機能を備え、被写体を撮影するときのピント合わせを自動的に行うとともに、撮影時に生じる振れ（振動）を光学的に補正して像ぶれのない画像を撮影することができる。
　図２は、カメラモジュールＡの外観斜視図である。図３Ａ、図３Ｂは、実施の形態に係る光学素子駆動装置１の外観斜視図である。図３Ｂは、図３ＡをＺ軸周りに１８０°回転した状態を示す。図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、実施の形態では、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用して説明する。後述する図においても共通の直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で示している。
　カメラモジュールＡは、例えば、スマートフォンＭで実際に撮影が行われる場合に、Ｘ方向が上下方向（又は左右方向）、Ｙ方向が左右方向（又は上下方向）、Ｚ方向が前後方向となるように搭載される。すなわち、Ｚ方向が光軸方向であり、図中上側（＋Ｚ側）が光軸方向受光側、下側（－Ｚ側）が光軸方向結像側である。また、Ｚ軸に直交するＸ方向及びＹ方向を「光軸直交方向」と称し、ＸＹ面を「光軸直交面」と称する。
　図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、カメラモジュールＡは、ＡＦ機能及びＯＩＳ機能を実現する光学素子駆動装置１、円筒形状のレンズバレルにレンズが収容されてなるレンズ部２、及びレンズ部２により結像された被写体像を撮像する撮像部３等を備える。すなわち、光学駆動装置１は、光学素子としてレンズ部２を駆動する、いわゆるレンズ駆動装置である。
　撮像部３は、光学素子駆動装置１の光軸方向結像側に配置される。撮像部３は、例えば、イメージセンサー基板３０１、イメージセンサー基板３０１に実装される撮像素子３０２及び制御部３０３を有する。撮像素子３０２は、例えば、ＣＣＤ（charge-coupled device）型イメージセンサー、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型イメージセンサー等により構成され、レンズ部２により結像された被写体像を撮像する。制御部３０３は、例えば、制御ＩＣで構成され、光学素子駆動装置１の駆動制御を行う。光学素子駆動装置１は、イメージセンサー基板３０１に搭載され、機械的かつ電気的に接続される。なお、制御部３０３は、イメージセンサー基板３０１に設けられてもよいし、カメラモジュールＡが搭載されるカメラ搭載機器（実施の形態では、スマートフォンＭ）に設けられてもよい。
　光学素子駆動装置１は、外側をカバー２４で覆われている。カバー２４は、光軸方向から見た平面視で矩形状の有蓋四角筒体である。実施の形態では、カバー２４は、平面視で正方形状を有している。カバー２４は、上面に略円形の開口２４１を有する。レンズ部２は、カバー２４の開口２４１から外部に臨み、例えば、光軸方向における移動に伴い、カバー２４の開口面よりも受光側に突出するように構成される。カバー２４は、光学素子駆動装置１のＯＩＳ固定部２０のベース２１（図４参照）に、例えば、接着により固定される。
　図４、図５は、光学素子駆動装置１の分解斜視図である。図５は、図４をＺ軸周りに１８０°回転した状態を示す。図４は、ＯＩＳ駆動部３０及びセンサー基板２２を取り付けた状態を示し、図５は、ＯＩＳ駆動部３０及びセンサー基板２２を取り外した状態を示している。
　図４、図５に示すように、本実施の形態において、光学素子駆動装置１は、ＯＩＳ可動部１０（第２可動部）、ＯＩＳ固定部２０（第２固定部）、ＯＩＳ駆動部３０（ＸＹ方向駆動部）及びＯＩＳ支持部４０（第２支持部）を備える。ＯＩＳ駆動部３０は、第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘ（Ｘ方向駆動部）及び第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙ（Ｙ方向駆動部）を有する。
　ＯＩＳ可動部１０は、振れ補正時に光軸直交面内で揺動する部分である。ＯＩＳ可動部１０は、ＡＦユニット、第２ステージ１３及びＸ方向基準ボール４２Ａ～４２Ｃ（図８等参照）を含む。ＡＦユニットは、ＡＦ可動部１１（第１可動部）、第１ステージ１２（第１固定部）、ＡＦ駆動部１４（Ｚ方向駆動部）及びＡＦ支持部１５（第１支持部）を有する（図８～図１０参照）。
　ＯＩＳ固定部２０は、ＯＩＳ支持部４０を介してＯＩＳ可動部１０が接続される部分である。ＯＩＳ固定部２０は、ベース２１を含む。
　ＯＩＳ可動部１０は、ＯＩＳ固定部２０に対して光軸方向に離間して配置され、ＯＩＳ支持部４０を介してＯＩＳ固定部２０と連結される。また、ＯＩＳ可動部１０とＯＩＳ固定部２０は、ＯＩＳ用付勢部材５０によって、互いに近づく方向に付勢されている。本実施の形態では、ＯＩＳ用付勢部材５０は、光学素子駆動装置１の平面視における四隅に配置されている。
　本実施の形態では、Ｙ方向の移動に関しては、ＡＦユニットを含むＯＩＳ可動部１０の全体が可動体として移動する。一方、Ｘ方向の移動に関しては、ＡＦユニットだけが可動体として移動する。つまり、Ｘ方向の移動に関しては、第２ステージ１３は、ベース２１とともにＯＩＳ固定部２０を構成し、Ｘ方向基準ボール４２Ａ～４２ＣはＯＩＳ支持部４０として機能する。
　ベース２１は、例えば、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ＰＡＲを含む複数の樹脂材料を混合したＰＡＲアロイ（例えば、ＰＡＲ／ＰＣ）、又は液晶ポリマーからなる成形材料で形成される。ベース２１は、平面視で矩形状の部材であり、中央に円形の開口２１１を有する。
　ベース２１は、ベース２１の主面を形成する第１ベース部２１２及び第２ベース部２１３を有する。第２ベース部２１３は、ＯＩＳ可動部１０の光軸方向結像側に突出する部分、すなわち、ＡＦ可動部１１の突出部１１２Ａ～１１２Ｄ及び第１ステージ１２のＡＦモーター固定部１２５（図８、図９参照）に対応して設けられている。第２ベース部２１３は、振れ補正時に干渉が生じないように、突出部１１２Ａ～１１２Ｄ及びＡＦモーター固定部１２５よりも、平面視において一回り大きく形成されている。第２ベース部２１３のうち、端子金具２３Ｂが配置される領域には、一部（突出部１１２Ｂ、１１２Ｃに対応する部分）が露出するようにセンサー基板２２が配置される。第２ベース部２１３は、第１ベース部２１２に対して凹んで形成され、これにより、ＡＦ可動部１１の移動ストロークの確保と光学素子駆動装置１の低背化が図られている。
　本実施の形態では、センサー基板２２は、ＡＦ駆動部１４及びＯＩＳ駆動部３０が配置されていない領域、すなわち、ベース２１の平面形状である矩形の一辺（第４の辺）に対応する領域に設けられている。これにより、磁気センサー２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚ用の給電ライン及び信号ラインを集約することができ、ベース２１における配線構造を簡略化することができる（図６参照）。
　ベース２１は、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙが配置されるＯＩＳモーター固定部２１５を有する。ＯＩＳモーター固定部２１５は、例えば、ベース２１の角部に設けられ、第１ベース部２１２から光軸方向受光側に向けて突出して形成され、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙを保持可能な形状を有している。
　ベース２１には、例えば、インサート成形により、端子金具２３Ａ～２３Ｃが配置される。端子金具２３Ａは、ＡＦ駆動部１４及び第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘへの給電ラインを含む。端子金具２３Ａは、例えば、ベース２１の四隅に形成された開口２１６から露出し、ＯＩＳ用付勢部材５０と電気的に接続される。ＡＦ駆動部１４及び第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘへの給電は、ＯＩＳ用付勢部材５０を介して行われる。端子金具２３Ｂは、磁気センサー２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚへの給電ライン（例えば、４本）及び信号ライン（例えば、６本）を含む。端子金具２３Ｂは、センサー基板２２に形成された配線（図示略）と電気的に接続される。端子金具２３Ｃは、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙへの給電ラインを含む。
　また、ベース２１は、ＯＩＳ支持部４０を構成するＹ方向基準ボール４１Ａ～４１Ｃが配置されるＹ方向基準ボール保持部２１７Ａ～２１７Ｃを有する。Ｙ方向基準ボール保持部２１７Ａ～２１７Ｃは、Ｙ方向に延びる矩形状に凹んで形成されている。Ｙ方向基準ボール保持部２１７Ａ～２１７Ｃは、底面側に向けて溝幅が狭くなるように断面形状が略Ｖ字状（テーパー形状）に形成される。
　本実施の形態では、Ｙ方向基準ボール保持部２１７Ａ、２１７Ｂは、ベース２１の第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙが配置される辺（第３の辺）に設けられ、Ｙ方向基準ボール保持部２１７Ｃは、センサー基板２２が配置される辺（第４の辺）に設けられており、Ｙ方向基準ボール４１Ａ～４１ＣによってＯＩＳ可動部１０（第２ステージ１３）が３点で支持されるようになっている。
　センサー基板２２は、磁気センサー２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚ用の給電ライン及び信号ラインを含む配線（図示略）を有する。センサー基板２２には、磁気センサー２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚが実装される。磁気センサー２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚは、例えば、ホール素子又はＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）センサー等で構成され、センサー基板２２に形成された配線（図示略）を介して、端子金具２３Ｂと電気的に接続される。また、センサー基板２２において、Ｙ方向基準ボール保持部２１７Ｃに対応する部分には、開口２２１が設けられている。
　ＯＩＳ可動部１０の第１ステージ１２において、磁気センサー２５Ｘ、２５Ｙに対向する位置にはマグネット１６Ｘ、１６Ｙが配置される（図１０参照）。磁気センサー２５Ｘ、２５Ｙ及びマグネット１６Ｘ、１６Ｙからなる位置検出部により、ＯＩＳ可動部１０のＸ方向及びＹ方向の位置が検出される。
　また、ＯＩＳ可動部１０のＡＦ可動部１１において、磁気センサー２５Ｚに対向する位置にはマグネット１６Ｚが配置される（図１０参照）。磁気センサー２５Ｚ及びマグネット１６Ｚからなる位置検出部により、ＡＦ可動部１１のＺ方向の位置が検出される。なお、マグネット１６Ｘ、１６Ｙ、１６Ｚと磁気センサー２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚに代えて、フォトリフレクター等の光センサーによりＯＩＳ可動部１０のＸ方向及びＹ方向の位置並びにＡＦ可動部１１のＺ方向の位置を検出するようにしてもよい。
　ＯＩＳ用付勢部材５０は、例えば、引張コイルばねで構成され、ＯＩＳ可動部１０とＯＩＳ固定部２０を連結する。本実施の形態では、ＯＩＳ用付勢部材５０の一端は、ベース２１の端子金具２３Ａに接続され、他端は、第１ステージ１２の配線１７Ａ、１７Ｂに接続されている。ＯＩＳ用付勢部材５０は、ＯＩＳ可動部１０とＯＩＳ固定部２０を連結したときの引張荷重を受けて、ＯＩＳ可動部１０とＯＩＳ固定部２０が互いに近づくように作用する。すなわち、ＯＩＳ可動部１０は、ＯＩＳ用付勢部材５０によって、光軸方向に付勢された状態（ベース２１に押し付けられた状態）で、ＸＹ面内で揺動可能に保持されている。これにより、ＯＩＳ可動部１０をがたつきのない安定した状態で保持することができる。
　また、本実施の形態では、ＯＩＳ用付勢部材５０は、ＡＦ駆動部１４及び第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘへの給電ラインとして機能する。
　ＯＩＳ支持部４０は、ＯＩＳ固定部２０に対して、ＯＩＳ可動部１０を光軸方向に離間した状態で支持する。本実施の形態では、ＯＩＳ支持部４０は、ＯＩＳ可動部１０（第２ステージ１３）とベース２１の間に介在する３個のＹ方向基準ボール４１Ａ～４１Ｃを含む。
　また、ＯＩＳ支持部４０は、ＯＩＳ可動部１０において、第１ステージ１２と第２ステージ１３の間に介在する３個のＸ方向基準ボール４２Ａ～４２Ｃを含む（図８等参照）。
　本実施の形態では、Ｙ方向基準ボール４１Ａ～４１Ｃ及びＸ方向基準ボール４２Ａ～４２Ｃ（計６個）の転動可能な方向を規制することにより、ＯＩＳ可動部１０をＸＹ面内で精度よく揺動できるようになっている。なお、ＯＩＳ支持部４０を構成するＹ方向基準ボール及びＸ方向基準ボールの数は、適宜変更することができる。
　ＯＩＳ駆動部３０は、ＯＩＳ可動部１０をＸ方向及びＹ方向に移動させるアクチュエーターである。具体的には、ＯＩＳ駆動部３０は、ＯＩＳ可動部１０（ＡＦユニットのみ）をＸ方向に移動させる第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘ（第１のＸＹ方向駆動部）と、ＯＩＳ可動部１０全体をＹ方向に移動させる第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙ（第２のＸＹ方向駆動部）とで構成される。
　第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘ及び第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙは、超音波モーターで構成される。第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘは、第１ステージ１２のＸ方向に沿うＯＩＳモーター固定部１２４に固定される（図９参照）。第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙは、Ｙ方向に沿って延在するように、ベース２１のＯＩＳモーター固定部２１５に固定される。すなわち、第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘ及び第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙは、互いに直交する辺に沿って配置されている。
　ＯＩＳ駆動部３０の構成を図７Ａ、図７Ｂに示す。図７Ａは、ＯＩＳ駆動部３０の各部材を組み付けた状態を示し、図７Ｂは、ＯＩＳ駆動部３０の各部材を分解した状態を示す。なお、図７Ａ、図７Ｂは、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙを示しているが、第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘの主要構成、具体的にはＯＩＳ電極３３の形状を除く構成は同様であるので、ＯＩＳ駆動部３０を示す図として扱う。
　図７Ａ、図７Ｂに示すように、ＯＩＳ駆動部３０は、ＯＩＳ共振部３１、ＯＩＳ圧電素子３２、ＯＩＳ電極３３及びＯＩＳ動力伝達部３４を有する。ＯＩＳ駆動部３０の駆動力は、ＯＩＳ動力伝達部３４を介して第２ステージ１３に伝達される。具体的には、第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘは第１のＯＩＳ動力伝達部３４Ｘを介して第２ステージ１３に接続され、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙは第２のＯＩＳ動力伝達部３４Ｙを介して第２ステージ１３に接続されている。
　ＯＩＳ圧電素子３２は、例えば、セラミック材料で形成された板状素子であり、高周波電圧を印加することにより振動を発生する。ＯＩＳ共振部３１の胴部３１１を挟み込むように、２枚のＯＩＳ圧電素子３２が配置される。
　ＯＩＳ電極３３は、ＯＩＳ共振部３１及びＯＩＳ圧電素子３２を挟持し、ＯＩＳ圧電素子３２に電圧を印加する。第１のＯＩＳ駆動部３０ＸのＯＩＳ電極３３は、第１ステージ１２の配線１７Ａと電気的に接続され、第２のＯＩＳ駆動部３０ＹのＯＩＳ電極３３は、ベース２１の端子金具２３Ｃと電気的に接続される。
　ＯＩＳ共振部３１は、導電性材料で形成され、ＯＩＳ圧電素子３２の振動に共振して、振動運動を直線運動に変換する。ＯＩＳ共振部３１は、例えば、金属板のレーザー加工、エッチング加工又はプレス加工等により形成される。本実施の形態では、ＯＩＳ共振部３１は、ＯＩＳ圧電素子３２に挟持される略矩形状の胴部３１１、胴部３１１の上部及び下部からＸ方向又はＹ方向に延在する２つのアーム部３１２、胴部３１１の中央部からＸ方向又はＹ方向に延在する突出部３１３、及び、胴部３１１の中央部から突出部３１３とは反対側に延在する通電部３１４を有している。２つのアーム部３１２は対称的な形状を有し、それぞれの自由端部がＯＩＳ動力伝達部３４に当接し、ＯＩＳ圧電素子３２の振動に共振して対称的に変形する。第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘの通電部３１４は、第１ステージ１２の配線１７Ａと電気的に接続され、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙの通電部３１４は、ベース２１の端子金具２３Ｃと電気的に接続される。
　ＯＩＳ共振部３１の胴部３１１に、厚さ方向からＯＩＳ圧電素子３２が貼り合わされ、ＯＩＳ電極３３により挟持されることにより、これらは互いに電気的に接続される。例えば、給電経路の一方がＯＩＳ電極３３に接続され、他方がＯＩＳ共振部３１の通電部３１４に接続されることで、ＯＩＳ圧電素子３２に電圧が印加され、振動が発生する。
　ＯＩＳ共振部３１は、少なくとも２つの共振周波数を有し、それぞれの共振周波数に対して、異なる挙動で変形する。言い換えると、ＯＩＳ共振部３１は、２つの共振周波数に対して異なる挙動で変形するように、全体の形状が設定されている。異なる挙動とは、ＯＩＳ動力伝達部３４をＸ方向又はＹ方向に前進させる挙動と、後退させる挙動である。
　ＯＩＳ動力伝達部３４は、一方向に延在するチャッキングガイドであり、一端がＯＩＳ共振部３１のアーム部３１２に接続され、他端が第２ステージ１３に接続される。ＯＩＳ動力伝達部３４は、ＯＩＳモーター当接部３４１、ステージ固定部３４３、及び連結部３４２を有する。ＯＩＳモーター当接部３４１は、ＯＩＳ共振部３１のアーム部３１２の自由端部と当接する。ステージ固定部３４３は、ＯＩＳ動力伝達部３４の端部に配置され、第２ステージ１３のＯＩＳチャッキングガイド固定部１３５（図８等参照）に固定される。連結部３４２は、ＯＩＳモーター当接部３４１とステージ固定部３４３を連結する部分であり、ステージ固定部３４３から２つに分岐して互いに略平行に形成されている。
　ＯＩＳモーター当接部３４１間の幅は、ＯＩＳ共振部３１のアーム部３１２の自由端部間の幅よりも広く設定される。例えば、連結部３４２とステージ固定部３４３との接続部分において、２つの連結部３４２の間に、接続端部の幅よりも大きい離隔部３４４を介在させることで、ＯＩＳモーター当接部３４１間の幅を拡げることができる。これにより、ＯＩＳ共振部３１のアーム部３１２の間にＯＩＳ動力伝達部３４を取り付けたときに、連結部３４２が板バネとして機能し、アーム部３１２を押し広げる方向に付勢力が作用する。この付勢力により、アーム部３１２の自由端部間にＯＩＳ動力伝達部３４が保持され、ＯＩＳ共振部３１からの駆動力がＯＩＳ動力伝達部３４に効率よく伝達される。離隔部３４４は、例えば、ステージ固定部３４３と一体的に形成される。
　なお、図７Ａ、図７Ｂに示す例では、ステージ固定部３４３において、連結部３４２の取付部分の片側が開放しているが、ステージ固定部３４３は、連結部３４２の根元（ステージ固定部３４３側の端部）を挟み込む構造を有してもよい。この場合、経時的に連結部３４２がずれて脱落するのを防止でき、信頼性が向上する。
　ＯＩＳ共振部３１とＯＩＳ動力伝達部３４は、付勢された状態で当接しているだけなので、当接部分をＸ方向又はＹ方向に大きくするだけで、光学素子駆動装置１の外形を大きくすることなく、ＯＩＳ可動部１０の移動ストロークを長くすることができる。
　第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘは、ＯＩＳ可動部１０（第１ステージ１２）に固定され、ＯＩＳ動力伝達部３４Ｘを介して第２ステージ１３と接続されており、第２のＯＩＳ駆動部３０ＹによるＹ方向の振れ補正時は、ＯＩＳ可動部１０とともに移動する。一方、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙは、ＯＩＳ固定部２０（ベース２１）に固定され、ＯＩＳ動力伝達部３４Ｙを介して第２ステージ１３と接続されており、第１のＯＩＳ駆動部３０ＸによるＸ方向の振れ補正に影響を受けない。すなわち、一方のＯＩＳ駆動部３０によるＯＩＳ可動部１０の移動は、他方のＯＩＳ駆動部３０の構造によって妨げられない。したがって、ＯＩＳ可動部１０のＺ軸周りの回転を防止することができ、ＯＩＳ可動部１０をＸＹ平面内で精度よく揺動させることができる。
　図８～図１０は、ＯＩＳ可動部１０の分解斜視図である。図９は、図８をＺ軸周りに１８０°回転させた状態を示す。図１０は、図８をＺ軸周りに１８０°回転させた状態を示す下方斜視図である。なお、図９では、ＡＦ駆動部１４及び第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘが第１ステージ１２から取り外した状態となっている。
　以下において、光学素子駆動装置１の平面形状である矩形において、ＡＦ駆動部１４が配置される辺を「第１の辺」、第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘが配置される辺を「第２の辺」、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙが配置される辺を「第３の辺」、残りの一辺を「第４の辺」と称する。
　図８～図１０に示すように、本実施の形態において、ＯＩＳ可動部１０は、ＡＦ可動部１１、第１ステージ１２、第２ステージ１３、ＡＦ駆動部１４及びＡＦ支持部１５等を有する。Ｙ方向の移動に関しては、第１ステージ１２及び第２ステージ１３を含むＯＩＳ可動部１０全体が可動体となるのに対して、Ｘ方向の移動に関しては、第２ステージ１３はＯＩＳ固定部２０として機能し、ＡＦユニット（ＡＦ可動部１１及び第１ステージ１２）だけがＯＩＳ可動部１０として機能する。また、第１ステージ１２は、ＡＦ可動部１１を支持するＡＦ固定部として機能する。
　ＡＦ可動部１１は、レンズ部２（図２参照）を保持するレンズホルダーであり、ピント合わせ時に光軸方向に移動する。ＡＦ可動部１１は、第１ステージ１２（ＡＦ固定部）に対して径方向内側に離間して配置され、ＡＦ支持部１５を介して第１ステージ１２に付勢された状態で支持される。
　ＡＦ可動部１１は、例えば、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ＰＡＲを含む複数の樹脂材料を混合したＰＡＲアロイ、液晶ポリマー等で形成される。ＡＦ可動部１１は、筒状のレンズ収容部１１１を有する。レンズ収容部１１１の内周面には、レンズ部２が、例えば、接着により固定される。
　ＡＦ可動部１１は、レンズ収容部１１１の外周面に、径方向外側に突出し光軸方向に延在する突出部１１２Ａ～１１２Ｄを有する。突出部１１２Ａ～１１２Ｄは、好ましくは、光軸を基準として対称的に配置される。本実施の形態では、光軸周りに略９０°間隔で、突出部１１２Ａ～１１２Ｄが設けられている。突出部１１２Ａ～１１２Ｄは、レンズ収容部１１１の下面よりも光軸方向結像側に突出し、ベース２１の第２ベース部２１３と当接することにより、ＡＦ可動部１１の光軸方向結像側（下側）への移動を規制する。本実施の形態では、突出部１１２Ａ～１１２Ｄは、ＡＦ駆動部１４が駆動されていない基準状態において、ベース２１の第２ベース部２１３に当接する。
　ＡＦ駆動部１４側の突出部１１２Ａ、１１２Ｂは、第１ステージ１２とともに、ＡＦ支持部１５を保持する。一方の突出部１１２Ａは、ＡＦ支持部１５を構成する第１のＺ方向基準ボール１５Ａを収容する。他方の突出部１１２Ｂは、ＡＦ支持部１５を構成する第２のＺ方向基準ボール１５Ｂを収容する。また、突出部１１２Ａ、１１２Ｂは、それぞれ、ＡＦ支持部１５を構成する第１予圧ボール１５Ｃ、第２予圧ボール１５Ｄを収容する。
　また、レンズ収容部１１１の外周面には、Ｚ位置検出用のマグネット１６Ｚを収容するマグネット収容部１１４が設けられている。マグネット収容部１１４にマグネット１６Ｚが配置される。センサー基板２２において、マグネット１６Ｚと光軸方向に対向する位置に、Ｚ位置検出用の磁気センサー２５Ｚが配置される（図４参照）。
　また、ＡＦ可動部１１において、突出部１１２Ａ、１１２Ｂの間には、ＡＦ動力伝達部１４４が配置されている。ＡＦ動力伝達部１４４は、Ｚ方向に所定の長さを有するチャッキングガイドであり、Ｘ方向に対向し、Ｙ方向（－側）に突出する側壁を有する。ＡＦ動力伝達部１４４の側壁を押し拡げるように、ＡＦ駆動部１４の共振部１４１のアーム部１４１ｂが当接し、ＡＦ駆動部１４の動力がＡＦ可動部１１に伝達される。２つのアーム部１４１ｂがＡＦ動力伝達部１４４の側壁に当接したときに、ＡＦ動力伝達部１４４の側壁が板バネとして機能することで、共振部１４１の変形によって生じる駆動力が効率よく伝達される。
　なお、ＡＦ動力伝達部１４４の構造は適宜任意に変更可能である。例えば、側壁をＺ方向に折り返して側壁よりもＸ方向内側に位置するように板バネを形成し、ＡＦ駆動部１４のアーム部１４１ｂを押し返す方向に付勢力が発現するようにしてもよい。これにより、共振部１４１の変形によって生じる駆動力が、ＡＦ動力伝達部１４４に、より効率よく伝達される。
　本実施の形態では、ＡＦ動力伝達部１４４は、ＡＦ可動部１１と別部材で構成されている。ＡＦ動力伝達部１４４は、例えば、平面視でＵ字形状を有し、側面部がＸ方向に対向した状態で、底面部がレンズ収容部１１１の外周面に固定される。ＡＦ動力伝達部１４４は、例えば、金属材料で形成される。これにより、ＡＦ駆動部３０のアーム部１４１ｂが、樹脂成形品であるＡＦ可動部１１に当接する場合に比較して、ＡＦ駆動部１４の駆動力が効率よく伝達される。なお、ＡＦ動力伝達部１４４は、ＡＦ可動部１１と一体的に成形されてもよい。
　第１ステージ１２は、ＡＦ支持部１５を介してＡＦ可動部１１を支持する。第１ステージ１２の光軸方向結像側には、Ｘ方向基準ボール４２Ａ～４２Ｃを介して第２ステージ１３が配置される。第１ステージ１２は、振れ補正時にＸ方向及びＹ方向に移動し、第２ステージ１３は、振れ補正時にＹ方向のみに移動する。
　第１ステージ１２は、光軸方向から見た平面視において略矩形状を有する部材であり、例えば、液晶ポリマーで形成される。第１ステージ１２は、ＡＦ可動部１１に対応する部分に略円形状の開口１２１を有する。開口１２１には、ＡＦ可動部１１の突出部１１２Ａ～１１２Ｄ及びマグネット収容部１１４に対応する切欠部１２２が形成されている。第１ステージ１２において、第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘに対応する部分（第２の辺に沿う側壁の外側面）は、径方向外側にはみ出すことなく第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘを配置できるように、径方向内側に凹んで形成されている（ＯＩＳモーター固定部１２４）。また、第１ステージ１２において、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙに対応する部分（第３の辺に沿う側壁の外側面）も同様に、径方向内側に凹んで形成されている。
　第１ステージ１２は、下面に、Ｘ方向基準ボール４２Ａ～４２Ｃを保持するＸ方向基準ボール保持部１２３Ａ～１２３Ｃを有する。Ｘ方向基準ボール保持部１２３Ａ～１２３Ｃは、Ｘ方向に延びる矩形状に凹んで形成されている。Ｘ方向基準ボール保持部１２３Ａ～１２３Ｃは、第２ステージ１３のＸ方向基準ボール保持部１３３Ａ～１３３ＣとＺ方向において対向する。Ｘ方向基準ボール保持部１２３Ａ、１２３Ｂは、底面側に向けて溝幅狭くなるように断面形状が略Ｖ字状（テーパー形状）に形成されており、Ｘ方向基準ボール保持部１２３Ｃは、略Ｕ字状に形成されている。
　第１ステージ１２において、Ｘ方向に沿う一方の側壁（第１の辺に沿う側壁）には、ＡＦ駆動部１４が配置されるＡＦモーター固定部１２５が形成されている。ＡＦモーター固定部１２５は、上部固定板（符号略）及び下部固定板１２５ａを有し、これらの間にＡＦ駆動部１４が挟持される。ＡＦ駆動部１４は、例えば、上部固定板及び下部固定板１２５ａに設けられた挿入穴（符号略）にＡＦ共振部１４１が挿入され、接着により固定される。上部固定板は、配線１７Ｂの一部によって構成されており、ＡＦ共振部１４１は、配線１７Ｂと電気的に接続される。
　第１ステージ１２において、Ｙ方向に沿う一方の側壁（第４の辺に沿う側壁）には、ＸＹ位置検出用のマグネット１６Ｘ、１６Ｙが配置される。例えば、マグネット１６ＸはＸ方向に着磁され、マグネット１６ＹはＹ方向に着磁される。センサー基板２２において、マグネット１６Ｘ，１６Ｙと光軸方向に対向する位置に、ＸＹ位置検出用の磁気センサー２５Ｘ、２５Ｙが配置される（図４参照）。
　また、第１ステージ１２には、例えば、インサート成形により、配線１７Ａ、１７Ｂが埋設されている。配線１７Ａ、１７Ｂは、例えば、第１の辺及び第２の辺に沿って配置される。配線１７Ａ、１７Ｂは、第１ステージ１２の四隅から露出しており、この部分に、ＯＩＳ用付勢部材５０の一端が接続される。配線１７Ａを介して第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘへの給電が行われる、配線１７Ｂを介してＡＦ駆動部１４への給電が行われる。
　第２ステージ１３は、光軸方向から見た平面視において略矩形状を有する部材であり、例えば、液晶ポリマーで形成される。第２ステージ１３の内周面１３１は、ＡＦ可動部１１の外形に対応して形成されている。第２ステージ１３において、第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘ及び第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙに対応する部分（第２の辺及び第３の辺に沿う側壁の外側面）は、第１ステージ１２と同様に、径方向内側に凹んで形成されている。
　第２ステージ１３は、下面に、Ｙ方向基準ボール４１Ａ～４１Ｃを収容するＹ方向基準ボール保持部１３４Ａ～１３４Ｃを有する。Ｙ方向基準ボール保持部１３４Ａ～１３４Ｃは、Ｙ方向に延びる矩形状に凹んで形成されている。Ｙ方向基準ボール保持部１３４Ａ～１３４Ｃは、ベース２１のＹ方向基準ボール保持部２１７Ａ～２１７ＣとＺ方向において対向する。Ｙ方向基準ボール保持部１３４Ａ、１３４Ｂは、底面側に向けて溝幅狭くなるように断面形状が略Ｖ字状（テーパー形状）に形成されており、Ｙ方向基準ボール保持部１３４Ｃは、略Ｕ字状に形成されている。
　また、第２ステージ１３は、上面に、Ｘ方向基準ボール４２Ａ～４２Ｃを収容するＸ方向基準ボール保持部１３３Ａ～１３３Ｃを有する。Ｘ方向基準ボール保持部１３３Ａ～１３３Ｃは、Ｘ方向に延びる矩形状に凹んで形成されている。Ｘ方向基準ボール保持部１３３Ａ～１３３Ｃは、第１ステージ１２のＸ方向基準ボール保持部１２３Ａ～１２３ＣとＺ方向において対向する。Ｘ方向基準ボール保持部１３３Ａ～１３３Ｃは、底面側に向けて溝幅が狭くなるように断面形状が略Ｖ字状（テーパー形状）に形成されている。本実施の形態では、Ｘ方向基準ボール保持部１３３Ａ、１３３Ｂは、第２ステージ１３の第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘが配置される辺（第２の辺）に設けられ、Ｘ方向基準ボール保持部１３３Ｃは、ＡＦ駆動部１４が配置される辺（第１の辺）に設けられており、Ｘ方向基準ボール４２Ａ～４２Ｃによって第１ステージ１２が３点で支持されるようになっている。
　ＯＩＳ支持部４０を構成するＹ方向基準ボール４１Ａ～４１Ｃは、ベース２１のＹ方向基準ボール保持部２１７Ａ～２１７Ｃと第２ステージ１３のＹ方向基準ボール保持部１３４Ａ～１３４Ｃにより、多点接触で挟持される。したがって、Ｙ方向基準ボール４１Ａ～４１Ｃは、安定してＹ方向に転動する。
　また、Ｘ方向基準ボール４２Ａ～４２Ｃは、第２ステージ１３のＸ方向基準ボール保持部１３３Ａ～１３３Ｃと第１ステージ１２のＸ方向基準ボール保持部１２３Ａ～１２３Ｃにより、多点接触で挟持される。したがって、Ｘ方向基準ボール４２Ａ～４２Ｃは、安定してＸ方向に転動する。
　ＡＦ支持部１５は、第１ステージ１２（ＡＦ固定部）に対してＡＦ可動部１１を支持する部分である。ＡＦ支持部１５は、第１のＺ方向基準ボール１５Ａ、第２のＺ方向基準ボール１５Ｂ、第１予圧ボール１５Ｃ及び第２予圧ボール１５Ｄで構成される。本実施の形態では、第１のＺ方向基準ボール１５Ａ、第２のＺ方向基準ボール１５Ｂ、第１予圧ボール１５Ｃ、第２予圧ボール１５Ｄは、それぞれ、Ｚ方向に並んで配置された複数のボール（ここでは、３個）で構成されている。
　第１のＺ方向基準ボール１５Ａ、第２のＺ方向基準ボール１５Ｂ、第１予圧ボール１５Ｃ、第２予圧ボール１５Ｄにおいては、少なくとも、上下２つのボールがＡＦ可動部１１と第１ステージ１２とによって挟持されていればよい。すなわち、中間のボールは上下２つのボールの離間距離を確保するために設けられるものであり、上下２つのボールよりも小径であってもよい。
　ＡＦ駆動部１４は、ＡＦ可動部１１をＺ方向に移動させるアクチュエーターである。ＡＦ駆動部１４は、ＯＩＳ駆動部３０と同様に、超音波モーターで構成されている。ＡＦ駆動部１４は、アーム部１４１ｂがＺ方向に延在するように、第１ステージ１２のＡＦモーター固定部１２５に固定される。
　ＡＦ駆動部１４の構成を図１１Ａ、図１１Ｂに示す。図１１Ａは、ＡＦ駆動部１４の各部材を組み付けた状態を示し、図１１Ｂは、ＡＦ駆動部１４の各部材を分解した状態を示す。ＡＦ駆動部１４の構成は、ＯＩＳ駆動部３０とほぼ同様である。
　図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、ＡＦ駆動部１４は、ＡＦ共振部１４１、ＡＦ圧電素子１４２、ＡＦ電極１４３及びＡＦ動力伝達部１４４を有する。ＡＦ駆動部１４の駆動力は、ＡＦ動力伝達部１４４を介してＡＦ可動部１１に伝達される。
　ＡＦ圧電素子１４２は、例えば、セラミック材料で形成された板状素子であり、高周波電圧を印加することにより振動を発生する。ＡＦ共振部１４１の胴部１４１ａを挟み込むように、２枚のＡＦ圧電素子１４２が配置される。
　ＡＦ電極１４３は、ＡＦ共振部１４１及びＡＦ圧電素子１４２を挟持し、ＡＦ圧電素子１４２に電圧を印加する。
　ＡＦ共振部１４１は、導電性材料で形成され、ＡＦ圧電素子１４２の振動に共振して、振動運動を直線運動に変換する。ＡＦ共振部１４１は、例えば、金属板のレーザー加工、エッチング加工又はプレス加工等により形成される。本実施の形態では、ＡＦ共振部１４１は、ＡＦ圧電素子１４２に挟持される略矩形状の胴部１４１ａ、胴部１４１ａからＺ方向に延在する２つのアーム部１４１ｂ、胴部１４１ａの中央部からＺ方向に延在し給電経路（第１ステージ１２の配線１７Ｂ（上部固定板１２５ａ）と電気的に接続される通電部１４１ｃ、及び、胴部１４１ａの中央部から通電部１４１ｃとは反対側に延在するステージ固定部１４１ｄを有している。２つのアーム部１４１ｂは対称的な形状を有し、ＡＦ圧電素子１４２の振動に共振して対称的に変形する。ＡＦ駆動部１４は、２つのアーム部１４１ｂがＺ方向に延在して、自由端部でＡＦ動力伝達部１４４を挟持するように配置される。
　ＡＦ共振部１４１の胴部１４１ａに、厚さ方向からＡＦ圧電素子１４２が貼り合わされ、ＡＦ電極１４３により挟持されることにより、これらは互いに電気的に接続される。ＡＦ共振部１４１の通電部１４１ｄ及びＡＦ電極１４３が第１ステージ１２の配線１７Ｂに接続されることで、ＡＦ圧電素子１４２に電圧が印加され、振動が発生する。
　ＡＦ共振部１４１は、ＯＩＳ共振部３１と同様に、少なくとも２つの共振周波数を有し、それぞれの共振周波数に対して、異なる挙動で変形する。言い換えると、ＡＦ共振部１４１は、２つの共振周波数に対して異なる挙動で変形するように、全体の形状が設定されている。
　光学素子駆動装置１において、ＡＦ駆動部１４に電圧を印加すると、ＡＦ圧電素子１４２が振動し、ＡＦ共振部１４１が周波数に応じた挙動で変形する。ＡＦ駆動部１４の駆動力により、ＡＦ動力伝達部１４４がＺ方向に摺動される。これに伴い、ＡＦ可動部１１がＺ方向に移動し、ピント合わせが行われる。ＡＦ支持部１５がボールで構成されているので、ＡＦ可動部１１はＺ方向にスムーズに移動することができる。また、ＡＦ駆動部１４とＡＦ動力伝達部１４４は、付勢された状態で当接しているだけなので、当接部分をＺ方向に大きくするだけで、光学素子駆動装置１の低背化を損なうことなく、ＡＦ可動部１１の移動ストロークを容易に長くすることができる。
　光学素子駆動装置１において、ＯＩＳ駆動部３０に電圧を印加すると、ＯＩＳ圧電素子３２が振動し、ＯＩＳ共振部３１が周波数に応じた挙動で変形する。ＯＩＳ駆動部３０の駆動力により、ＯＩＳ動力伝達部３４がＸ方向又はＹ方向に摺動される。これに伴い、ＯＩＳ可動部１０がＸ方向又はＹ方向に移動し、振れ補正が行われる。ＯＩＳ支持部４０がボールで構成されているので、ＯＩＳ可動部１０はＸ方向又はＹ方向にスムーズに移動することができる。
　具体的には、第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘが駆動され、ＯＩＳ動力伝達部３４がＸ方向に移動する場合、第１のＯＩＳ駆動部３０Ｘが配置されている第１ステージ１２から第２ステージ１３に動力が伝達される。このとき、第２ステージ１３とベース２１とで挟持されているボール４１は、Ｘ方向に転動できないので、ベース２１に対する第２ステージ１３のＸ方向の位置は維持される。一方、第１ステージ１２と第２ステージ１３とで挟持されているボール４２は、Ｘ方向に転動できるので、第２ステージ１３に対して第１ステージ１２がＸ方向に移動する。つまり、第２ステージ１３がＯＩＳ固定部２０を構成し、第１ステージ１２がＯＩＳ可動部１０を構成する。
　また、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙが駆動され、ＯＩＳ動力伝達部３４がＹ方向に移動する場合、第２のＯＩＳ駆動部３０Ｙが配置されているベース２１から第２ステージ１３に動力が伝達される。このとき、第１ステージ１２と第２ステージ１３とで挟持されているボール４２は、Ｙ方向に転動できないので、第２ステージに対する第１ステージ１２のＹ方向の位置は維持される。一方、第２ステージ１３とベース２１とで挟持されているボール４１は、Ｙ方向に転動できるので、ベース２１に対して第２ステージ１３がＹ方向に移動する。第１ステージ１２も第２ステージ１３に追従してＹ方向に移動することになる。つまり、ベース２１がＯＩＳ固定部２０を構成し、第１ステージ１２及び第２ステージ１３を含むＡＦユニットがＯＩＳ可動部１０を構成する。
　このようにして、ＯＩＳ可動部１０がＸＹ平面内で揺動し、振れ補正が行われる。具体的には、カメラモジュールＡの角度振れが相殺されるように、振れ検出部（例えばジャイロセンサー、図示略）からの角度振れを示す検出信号に基づいて、ＯＩＳ駆動部３０への通電電圧が制御される。このとき、マグネット１６Ｘ、１６Ｙ及び磁気センサー２５Ｘ、２５Ｙで構成されるＸＹ位置検出部の検出結果をフィードバックすることで、ＯＩＳ可動部１０の並進移動を正確に制御することができる。
　以上説明したように、ＡＦ駆動部１４においては、ＡＦ共振部１４１とＡＦ動力伝達部１４４とが当接し、駆動時には、互いに摺動する。同様に、ＯＩＳ駆動部３０においては、ＯＩＳ共振部３１とＯＩＳ動力伝達部３４とが当接し、駆動時には、互いに摺動する。
　すなわち、ＡＦ駆動部１４及びＯＩＳ駆動部３０は、能動要素に対して受動要素を相対的に移動させる超音波モーター式の駆動ユニットである。
　具体的には、ＡＦ駆動部１４において、能動要素は、ＡＦ圧電素子１４２の振動に共振して変形するアーム部１４１ｂを有するＡＦ共振部１４１で構成され、ＡＦ圧電素子１４２の振動運動を直線運動に変換する。受動要素は、ＡＦ動力伝達部１４４で構成され、付勢された状態でアーム部１４１ｂに接触するように配置されている。
　また、ＯＩＳ駆動部３０において、能動要素は、ＯＩＳ圧電素子の振動に共振して変形するアーム部３１ｂを有するＯＩＳ共振部３１で構成され、ＯＩＳ圧電素子３２の振動運動を直線運動に変換する。受動要素は、ＯＩＳ動力伝達部３４で構成され、付勢された状態でアーム部３１ｂに接触するように配置されている。
　ここで、互いに摺動することとなる摺動部材の組み合わせ、すなわちＡＦ共振部１４１とＡＦ動力伝達部１４４の組合せ、及びＯＩＳ共振部３１とＯＩＳ動力伝達部３４の組合せには、受動要素を移動できる程度の摩擦力を発揮しつつ、長期にわたって耐摩耗性に優れることが要求される。しかし、摩擦力を増大させると耐摩耗性は低下するというように、摩擦力と耐摩耗性は相反する特性であるため、これらをバランスさせることは容易ではない。本発明者等は、摺動部材の組合せについて鋭意検討を重ねた結果、ＡＦ駆動部１４及びＯＩＳ駆動部３０に対する要求を満足しうる組合せに想到し、本発明を完成するに至った。
　本実施の形態では、ＡＦ駆動部１４及びＯＩＳ駆動部３０に、本発明に係る駆動ユニットを適用することで、ＡＦ駆動部１４及びＯＩＳ駆動部３０の駆動性能の向上が図られている。
　すなわち、受動要素であるＡＦ動力伝達部１４４は、能動要素であるＡＦ共振部１４１との接触面にコーティング層を有しており、コーティング層は、硬度及びせん断強度が、ＡＦ共振部１４１よりも大きい。また、受動要素であるＯＩＳ動力伝達部３４は、能動要素であるＯＩＳ共振部３１との接触面にコーティング層を有しており、コーティング層は、硬度及びせん断強度が、ＯＩＳ共振部３４よりも大きい。
　これにより、主として能動要素側（ＡＦ共振部１４１、ＯＩＳ共振部３１）が削れることとなるので、能動要素側の接触面の表面状態をコントロールすることで、容易に耐摩耗性を向上することができる。また、受動要素側（ＡＦ動力伝達部１４４、ＯＩＳ動力伝達部３４）に摩耗を生じさせないことで、動作の安定性を向上することができる。すなわち、受動要素側が局所的に摩耗することにより接触面に筋状の摩耗跡が形成されると、この摩耗跡から能動側要素が外れたときに想定外の動作が生じる虞があるが、このような不具合が生じるのを防止することができる。
　なお、能動要素であるＡＦ共振部１４１及びＯＩＳ共振部３１の接触面には、例えば、硬質メッキや塗装などのコーティング層が設けられてもよいし、コーティング層以外の表面処理が施されてもよい。コーティング層を設ける場合、能動要素の主材である能動側基材に直接コーティング層を形成してもよいし、コーティング層を有するプレートなどの別部材を能動側基材に貼り付けるようにしてもよい。
　能動要素の主材である能動側基材は、所定の導電性、せん断強度、硬度、比重、ヤング率等を有する金属であればよく、例えば、ステンレス綱が好適である。ステンレス綱のビッカース硬度は、１８０～４００ＨＶである。
　また、受動要素であるＡＦ動力伝達部１４４及びＯＩＳ動力伝達部３４は、主材である受動側基材と、コーティング層と、で構成される。受動要素側に能動要素よりも硬度及びせん断強度が高いコーティング層を設けることで、受動要素の摩耗を抑制することができる。
　受動側基材は、能動側基材と同等以上の剛性を有することが好ましく、例えば、ステンレス鋼が好適である。これにより、ＡＦ動力伝達部１４４及びＯＩＳ動力伝達部３４に自己復元性を付与して板バネとして機能させることができ、能動要素と受動要素との間で所望の摩擦力を発現させやすくなる。なお、能動側基材を形成するステンレス綱と受動側基材を形成するステンレス綱は、同じ鋼種であってもよいし、異なる鋼種であってもよい。例えば、能動要素から受動要素への力の伝達等を考慮して、適切な鋼種が選択される。
　受動要素のコーティング層は、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）や、ジルコニア（ＺｎＯ２）等のファインセラミックスが好適である。ＤＬＣのビッカース硬度は１１００～７０００ＨＶ、ジルコニアのビッカース硬度は１２００～１４００ＨＶであり、いずれもステンレス綱よりも硬い。なお、能動要素と受動要素の接触面が金属同士だと凝集が生じる虞があるため、コーティング層は、金属以外の材料で形成されることが好ましい。
　特に、コーティング層にＤＬＣを適用した場合、付勢荷重（摩擦力）を増大させたときの能動要素及び受動要素の摩耗量は、ジルコニアを適用した場合に比較して少なく、ほとんど変化しないことが実験的に確認されている。また、ＤＬＣは、自己潤滑性を有することが知られており、ジルコニア等のセラミックよりも硬度が高いにも関わらず、能動側に生じる摩耗の抑制効果を期待できる。これより、コーティング層は、要求される付勢荷重に対応しやすい観点から、ＤＬＣがより好適である。
　上述したように、受動要素側のコーティング層を、能動要素よりも硬い材料で形成した場合、主に、能動要素において摩耗が生じる。実際の摩耗量は、摺動部材の硬度、相手材との相性、及び使用環境などの複数の要因が重なり合って決定されるが、接触面において、コーティング層の硬度が、能動側基材の硬度の約２．５倍以上である場合、その他の要因に関わらず、コーティング層の摩耗はほとんど発生しないと考えられる。したがって、能動要素の耐摩耗性を重点的に検討することで、駆動ユニットの耐摩耗性を向上することができる。
　一般に、摩耗は、接触面の表面性状（例えば、表面粗さ）に影響を受けることが知られており、接触面が滑らか（平坦）である方が摩耗は少ない。また、加工後の能動側基材は、表面が粗雑であり、受動要素のコーティング層に削れ又は割れ等の損傷を生じさせる可能性が高い。そこで、本実施の形態では、ＡＦ共振部１４１及びＯＩＳ共振部３１の能動側基材は、少なくとも相手材（受動側のコーティング層）との接触面に平坦化処理が施されている。これにより、加工後の状態に比較して表面性状が改善され、能動側基材の耐摩耗性が向上する。
　平坦化処理としては、例えば、電解研磨、バレル研磨又はプラズマ処理等を適用できる。電解研磨は、研磨対象物をプラス極にして電解液を介して直流電流を流し、金属表面を溶解して平滑化する方法であり、例えば、グラインダー等の工作機械を用いた機械的研磨によりある程度平滑にした後で行われる。バレル研磨は、研磨対象物と研磨材等をバレル槽に入れ、回転や振動を与えて研磨する方法である。プラズマ処理は、プラズマを照射することにより対象物の表面を化学的に改質する方法であり、シート状の対象物にも適用できるという利点がある。
　能動側基材の表面性状を定量的に規定すると、受動要素との接触面における山の頂点密度Ｓｐｄが２０万～１５０万あることが好ましい。これにより、受動要素との真の接触面積が適正に制御され、フレッティング摩耗を含む凝集磨耗や、アブレッシブ磨耗を抑制できるので、耐摩耗性が向上する。
　このように、実施の形態に係るＡＦ駆動部１４（駆動ユニット）は、電圧印加により振動を発生するＡＦ圧電素子１４２と、ＡＦ圧電素子１４２の振動に共振して変形するアーム部１４１ｂを有しＡＦ圧電素子１４２の振動運動を直線運動に変換するＡＦ共振部１４１（能動要素）と、付勢された状態でアーム部１４１ｂに接触するように配置され、ＡＦ共振部１４１に対して相対的に移動するＡＦ動力伝達部１４４（受動要素）と、を有する。
　また、ＯＩＳ駆動部３０（駆動ユニット）は、電圧印加により振動を発生するＯＩＳ圧電素子３２と、ＯＩＳ圧電素子３２の振動に共振して変形するアーム部３１ｂを有しＯＩＳ圧電素子３２の振動運動を直線運動に変換するＯＩＳ共振部３１（能動要素）と、付勢された状態でアーム部３１ｂに接触するように配置され、ＯＩＳ共振部３１に対して相対的に移動するＯＩＳ動力伝達部３４（受動要素）と、を有する。
　そして、ＡＦ駆動部１４及びＯＩＳ駆動部３０において、受動要素であるＡＦ動力伝達部１４４及びＯＩＳ動力伝達部３４は、能動要素であるＡＦ共振部１４１、ＯＩＳ共振部３１との接触面にコーティング層を有し、コーティング層の硬度及びせん断強度が、能動要素よりも大きい。
また、受動要素のコーティング層は、能動要素の主材である能動側基材の硬度の約２．５倍以上であることが好ましい。また、能動側基材は、ステンレス綱で形成され、受動要素のコーティング層は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で形成されることが好ましい。この場合、受動側基材は、能動側基材と同様に、ステンレス綱で形成されることが好ましい。また、能動側基材は、前記受動要素との接触面に、平坦化処理が施されていることが好ましい。平坦化処理としては、バレル研磨又は電解研磨が好適である。
　また、能動側基材は、受動要素との接触面における山の頂点密度Ｓｐｄが２０万～１５０万であることが好ましい。
実施の形態に係るＡＦ駆動部１４１及びＯＩＳ駆動部３０（駆動ユニット）によれば、摩耗による経時的な駆動性能の低下を抑制でき、当該駆動ユニットを適用した製品の信頼性を向上することができる。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
　例えば、実施の形態では、カメラモジュールＡを備えるカメラ搭載装置の一例として、カメラ付き携帯端末であるスマートフォンＭを挙げて説明したが、本発明は、カメラモジュールとカメラモジュールで得られた画像情報を処理する画像処理部を有するカメラ搭載装置に適用できる。カメラ搭載装置は、情報機器及び輸送機器を含む。情報機器は、例えば、カメラ付き携帯電話機、ノート型パソコン、タブレット端末、携帯型ゲーム機、ｗｅｂカメラ、カメラ付き車載装置（例えば、バックモニター装置、ドライブレコーダー装置）を含む。また、輸送機器は、例えば自動車を含む。
　図１２Ａ、図１２Ｂは、車載用カメラモジュールＶＣ（Vehicle Camera）を搭載するカメラ搭載装置としての自動車Ｖを示す図である。図１２Ａは自動車Ｖの正面図であり、図１２Ｂは自動車Ｖの後方斜視図である。自動車Ｖは、車載用カメラモジュールＶＣとして、実施の形態で説明したカメラモジュールＡを搭載する。図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、車載用カメラモジュールＶＣは、例えば前方に向けてフロントガラスに取り付けられたり、後方に向けてリアゲートに取り付けられたりする。この車載用カメラモジュールＶＣは、バックモニター用、ドライブレコーダー用、衝突回避制御用、自動運転制御用等として使用される。
　また、実施の形態では、光学素子としてレンズ部２を駆動する光学素子駆動装置１について説明したが、駆動対象となる光学素子は、ミラーやプリズムなどのレンズ以外の光学素子であってもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　２０２０年６月３０日出願の米国仮出願６３／０４５，８５９に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　１　光学素子駆動装置
　１０　ＯＩＳ可動部（可動部）
　１２　第１ステージ（固定部）
　１３　第２ステージ
　１４　ＡＦ駆動部（駆動ユニット）
　１４１　ＡＦ共振部（能動要素）
　１４２　ＡＦ圧電素子（能動要素）
　１４３　ＡＦ電極
　１４４　ＡＦ動力伝達部（受動要素）
　１５　ＡＦ支持部
　２０　ＯＩＳ固定部（固定部）
　２１　ベース
　３０　ＯＩＳ駆動部（駆動ユニット）
　３１　ＯＩＳ共振部（能動要素）
　３２　ＯＩＳ圧電素子（能動要素）
　３３　ＯＩＳ電極
　３４　ＯＩＳ動力伝達部（受動要素）
　４０　ＯＩＳ支持部
　５０　ＯＩＳ用付勢部材
　Ａ　カメラモジュール
　Ｍ　スマートフォン（カメラ搭載装置）

Claims (11)

  1. 　電圧印可により振動を発生する圧電素子と、
    　前記圧電素子の振動に共振して変形するアーム部を有し前記圧電素子の振動を直線運動に変換する能動要素（共振器）と、
    　付勢された状態で前記アーム部に接触するように配置され、前記能動要素に対して相対的に移動する受動要素と、を備える駆動ユニットであって、
    　前記受動要素は、前記能動要素との接触面にコーティング層を有し、
    　前記コーティング層の硬度及びせん断強度が、前記能動要素よりも大きい、
    　駆動ユニット。
  2. 　前記能動要素と前記受動要素の接触面において、前記受動要素の硬度は、前記能動要素の硬度の約２．５倍以上である、
    　請求項１に記載の駆動ユニット。
  3. 　前記能動要素の主材である能動側基材は、ステンレス綱で形成され、
    　前記コーティング層は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で形成されている、
    　請求項１又は２に記載の駆動ユニット。
  4. 　前記受動要素の主材である受動側基材は、ステンレス鋼で形成されている、
    　請求項３に記載の駆動ユニット。
  5. 　前記能動側基材は、前記受動要素との接触面に、平坦化処理が施されている、
    　請求項３又は４に記載の駆動ユニット。
  6. 　前記平坦化処理は、バレル研磨又は電解研磨である、
    　請求項５に記載の駆動ユニット。
  7. 　前記能動側基材は、前記受動要素との接触面における山の頂点密度Ｓｐｄが２０万～１５０万である、
    　請求項５又は６に記載の駆動ユニット。
  8. 　固定部と、
    　前記固定部から離間して配置され光学素子を保持する可動部と、
    　前記固定部に対して前記可動部を支持する支持部と、
    　請求項１から７のいずれか一項に記載の駆動ユニットで構成され、前記固定部に対して前記可動部を移動させる駆動部と、を備える、
    　光学素子駆動装置。
  9. 　前記固定部に前記能動要素が配置され、
    　前記可動部に前記受動要素が配置されている、
    　請求項８に記載の光学素子駆動装置。
  10. 　請求項８又は９に記載の光学素子駆動装置と、
    　前記光学素子であるレンズ部と、
    　前記レンズ部により結像された被写体像を撮像する撮像部と、を備える、
    　カメラモジュール。
  11. 　情報機器又は輸送機器であるカメラ搭載装置であって、
    　請求項１０に記載のカメラモジュールと、
    　前記カメラモジュールで得られた画像情報を処理する画像処理部と、を備える、
    　カメラ搭載装置。
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